CN104033305A - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种回转流在周向上的均匀度得到提高的燃料喷射阀。本发明的燃料喷射阀包括：具有以曲率从上游侧向下游侧逐渐增大的方式形成的内周壁的回转室（22a）；在阀轴方向上具有流入区域（20b），将燃料导入到回转室（22a）的回转用通路（21a）；在回转室（22a）开设的燃料喷射孔（23a），其中，回转用通路（21a）设置成向位于回转室（22a）下游侧的燃料喷射孔（23a）一侧倾斜。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及内燃机中使用的燃料喷射阀，涉及喷射回转燃料来提高颗粒化性能的燃料喷射阀。

背景技术

作为利用回转流来促进从多个燃料喷射孔喷射的燃料的颗粒化的以往技术，已知有专利文献1中记载的燃料喷射阀。

在该燃料喷射阀中，在与阀芯协作的阀座的下游端在前端面上开口的阀座部件与该阀座部件的前端面接合的喷嘴固定板之间，形成有与所述阀座的下游端连通的横向通路，和该横向通路的下游端在切线方向上开口的涡流室，在上述喷嘴固定板上穿孔设置有将在该涡流室中被施加涡旋的燃料喷射的燃料喷射孔，将上述燃料喷射孔配置成从上述涡流室的中心向上述横向通路的上游端侧偏离规定距离。

通过这种结构，能够有效地促进来自各燃料喷射孔的燃料的颗粒化。

专利文献2中记载的燃料喷射阀为如下形式：设置有具有固定的阀座的阀座体、与该阀座体协作并能够沿着阀长边方向轴线在轴向上移动的阀闭合体、和配置在阀座下游的带孔圆板，该带孔圆板具有至少一个流入区域和至少一个流出开口，从横截面观察，具有至少一个流入区域的上侧功能平面配置有与具有至少一个流出开口的下侧功能平面不同的开口形状，其中，阀座体以下端面直接地部分覆盖带孔圆板的至少一个流入区域，至少两个流出开口被阀座体覆盖。

通过这种结构，在用以改善燃料雾化的流动中实现了S状偏流，形成了具有高雾化质量的喷雾形状。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-336562号

专利文献2：日本特表2000-508739号

发明内容

发明要解决的技术问题

为了从燃料喷射孔喷射涡流强度在回转的周向上大致对称（周向上均匀度高）的回转燃料，需要对涡流室（回转室）形状和包括横向通路（回转用通路）的流路形状加以改进，以使得在燃料喷射孔的出口部上回转流大致对称（周向上均匀度高）。特别地，由于燃料流路的总容积影响喷射特性的精度（容积越大则精度变差），需要尽量减少流路容积，提高回转室的周向上的流动均匀度。

在专利文献1和专利文献2中记载的以往技术中，从阀轴方向流入的燃料分别经过在垂直方向上延伸的横向通路到达回转室。这种流路结构中，由于燃料在横向通路的入口部上发生急剧的流向变化，在流路截面上导致偏流。如果这样的偏流在未充分整流的情况下到达回转室，则有可能产生向燃料喷射孔侧的急剧流动，破坏回转流的大致对称（周向上的高均匀度）。

本发明鉴于上述情况而完成，目的在于提供回转流在周向上的均匀度得到提高的燃料喷射阀。

用于解决技术问题的手段

为了达到上述目的，本发明的燃料喷射阀包括：被设置成能够滑动的阀芯；喷嘴体，其形成有阀座面并且在燃料流的下游侧具有开口部，在闭阀时阀芯落座于阀座面；回转用通路，其与喷嘴体的开口部相连通，设置在燃料流的下游侧；回转室，其形成在比回转用通路更靠燃料流的下游侧的位置，具有圆筒状的内侧面，使燃料在内部回转来施加回转力；和燃料喷射孔，其在回转室的底部形成为圆筒状，向外部喷射燃料，其中，回转用通路设置成向燃料喷射孔一侧倾斜。

发明的效果

本发明提高了燃料的回转流在周向上的对称性，促进了燃料的薄膜化，使其成为细颗粒化良好的喷雾。

附图说明

图1是通过沿阀轴心的截面表示本发明实施例之一的燃料喷射阀的整体结构的纵截面图。

图2是表示本发明实施例之一的燃料喷射阀的喷嘴体附近的纵截面图。

图3是本发明实施例之一的燃料喷射阀中位于喷嘴体的下端部的喷孔板的俯视图。

图4是用于表示本发明实施例之一的燃料喷射阀的回转用通路的倾斜构造的部分放大俯视图。

图5是图4的B-D方向的截面图。

图6是图4的C方向的截面图。

图7是用于说明以往的喷孔板的回转用通路和回转室内的流动的部分放大俯视图。

图8是图7的F方向的截面图。

图9是图7的E方向的截面图。

图10是图7的G方向的截面图。

图11是图7的G方向的截面图。

图12是用于表示本发明实施例之一的燃料喷射阀中设于回转用通路的底面部上的突起部的部分放大俯视图。

图13是图12的B方向的截面图。

图14是用于说明喷孔板的回转用通路和回转室内的流动的部分放大俯视图。

图15是图14的G方向的截面图。

附图标记的说明

1燃料喷射阀

2喷嘴体

3阀座面

4燃料喷射室

5燃料导入孔

10磁轭

11线圈

20喷孔板

21a、21b、21c、21d回转用通路

22a、22b、22c、22d回转室

23a、23b、23c、23d燃料喷射孔

24a、24b、24c、24d厚度形成部

25a突起部

具体实施方式

针对本发明的一个实施例，以下利用图1至图6进行说明。图1是通过沿阀轴心的截面表示本发明实施例之一的燃料喷射阀1的整体结构的纵截面图。

在图1中，燃料喷射阀1构成为：在不锈钢制的薄壁管13中容纳喷嘴体2、阀芯6，并利用配置在外侧的电磁线圈11使该阀芯6做往复运动（开闭运动）。下面针对结构细节进行说明。

燃料喷射阀1包括：包围电磁线圈11的磁性体磁轭10；位于电磁线圈11的中心，一端与磁轭10磁性地接触的芯部7；可升降规定量的阀芯6；与该阀芯6接触的阀座面3；允许经阀芯6与阀座面3的间隙流动的燃料通过的燃料喷射室4；和位于燃料喷射室4的下游，具有多个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d（参考图2至图4）的喷孔板20。

此外，在芯部7的中心具有弹簧8，作为将阀芯6按压在阀座面3上的弹性部件。该弹簧8的弹力通过弹簧调节器9在去往阀座面3的方向上的推进量来调整。

在线圈11未通电的状态下，阀芯6与阀座面3紧密接触。在该状态下由于燃料通路被关闭，燃料留在燃料喷射阀1内部，设置的多个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d不进行燃料喷射。

另一方面，当向线圈11通电时，阀芯6会因电磁力而发生移动，直至接触到与其相对的芯部7的下端面。

在该开阀状态下，由于阀芯6与阀座面3之间产生间隙，燃料通路被打开，从多个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d喷射燃料。

并且，燃料喷射阀1中设有在入口部具有过滤器14的燃料通路12，该燃料通路12为包括贯通芯部7的中央部的贯通孔部分，将由未图示的燃料泵加压后的燃料通过燃料喷射阀1的内部导向各燃料喷射孔23a、23b、23c、23d的通路。此外，燃料喷射阀1的外侧部分被树脂模塑体15覆盖而实现电绝缘。

如上所述，燃料喷射阀1的动作为，伴随向线圈11的通电（喷射脉冲），将阀芯6的位置切换为开阀状态和闭阀状态，从而控制燃料的供给量。关于燃料供给量的控制，特别地采用闭阀状态下不会发生燃料泄漏的阀芯设计。

在这种燃料喷射阀中，阀芯6使用圆度高、实施了镜面加工的球体（JIS规格的球轴承用钢球），有益于提高密封性。另一方面，与球体紧密接触的阀座面3的阀座角为研磨性良好、精度高地实现圆度的最佳角度80°到100°，能够将与上述球体的密封性维持得极高。并且，具有阀座面3的喷嘴体2通过淬火而提高了硬度，并且通过消磁处理而消除了不需要的磁性。通过这样的阀芯6的结构，能够实现不会泄露燃料的喷射量控制。由此实现性价比高的阀芯结构。

图2是表示本发明实施例之一的燃料喷射阀1的喷嘴体2附近的纵截面图。如图2所示，喷孔板20其上表面20a与喷嘴体2的下表面2a接触，对该接触部分的外周进行激光焊接来固定喷嘴体2。此外，喷孔板20的截面表示图3的A方向截面。

另外，在本实施例中，上下方向以图1为基准，在燃料喷射阀1的阀轴心方向上，以燃料通路12一侧为上侧，以燃料喷射孔23a、23b、23c、23d一侧为下侧。

在喷嘴体2的下端部设有直径比阀座面3的密封部3a的直径φS小的燃料导入孔5。阀座面3呈圆锥形状，在其下游端中央部形成燃料导入孔5。

阀座面3和燃料导入孔5以阀座面3的中心线和燃料导入孔5的中心线与阀轴心Y一致的方式形成。通过燃料导入孔5，在喷嘴体2的下端面2a与喷孔板20的上表面20a的接触面上，以分别与位于下游的燃料通路相对应的方式形成与燃料通路连通的流入开口20b。

接着针对喷孔板20的结构利用图3进行说明。图3是本发明的燃料喷射阀1中位于喷嘴体2的下端部的喷孔板20的俯视图。

形成四条回转用通路21a、21b、21c、2d，这些回转用通路在从喷孔板20的中心离开规定距离的位置上沿周向等间隔地配置，向径向外周侧呈放射状地延伸。这些回转用通路21a、21b、21c、21d构成设于喷孔板20的上表面20a侧的凹形燃料通路。

回转用通路21a的下游端与回转室22a连通，回转用通路21b的下游端与回转室22b连通，回转用通路21c的下游端与回转室22c连通，回转用通路21d的下游端与回转室22d连通。

回转用通路21a、21b、21c、21d为分别向回转室22a、22b、22c、22d供给燃料的燃料通路，从这一角度来看，回转用通路21a、21b、21c、21d也可称为回转燃料供给通路21a、21b、21c、21d。

回转室22a、22b、22c、22d的壁面形成为曲率从上游侧向下游侧逐渐增大（曲率半径逐渐减小）。此时，可以使曲率连续地增大，也可以使曲率在规定范围内保持固定并且从上游侧向下游侧阶梯地逐渐增大。

作为曲率从上游侧向下游侧连续增大的曲线的代表性例子，有渐开线（形状）、螺旋曲线（形状）或者基于离心送风机的设计方法的曲线。在本实施例中针对螺旋曲线进行说明，但只要曲率从上游侧向下游侧逐渐增大，采用上述那样的曲线也能够同样地说明。

接着，利用图4至图6针对本发明实施例之一的回转用通路21a和回转室22a的形成方法以及与燃料喷射孔23a的关系进行说明。

图4是表示倾斜构造的回转用通路21a、回转室22a以及燃料喷射孔23a的关系的放大俯视图。图5是图4的B方向的截面图，是用于说明回转用通路21a的流动情况的图。图6是图4的C方向的截面图，是用于说明回转用通路21a及回转室22a的流动情况的图。一条回转用通路21a在回转室22a的切线方向上以规定角度θ形成连通开口，并且在回转室22a的涡流中心部开设燃料喷射孔23a。

如上所述，本实施例中回转室22a的内周壁形成为在与阀轴心线垂直的平面（截面）上描绘出螺旋曲线，在形成由该螺旋曲线构成的回转室22a的基础上，以下针对特征结构简单地进行说明。

进行设计，使得回转室22a的内壁面的延长线（切线）与回转用通路21a的一个侧壁面21as的延长线不在回转室22a侧相交。并在该回转室22a的内壁面的终端与回转用通路21a的侧壁面21as之间设置厚度形成部24a。该厚度形成部24a为具有加工上所需的厚度的部位。

螺旋曲线的起点（本实施例中也可说是终点）与燃料喷射孔23a的中心一致。在此，沿着螺旋壁面流动的涡流中心与燃料喷射孔23a的中心一致。

进一步地利用图4进行说明，回转室22a的内周部根据等差螺旋的通式（1）、（2）进行设计。绘制等差螺旋时的基圆X的中心o、形成回转室22a时的中心o与燃料喷射孔23a的中心o重合。

（式1）

R＝T／2×（1－a×θ）

（式2）

a＝Wk／（T/2）／（2π）

在此，R为形成回转室22a时的中心o到回转室的内周壁的距离，T为绘制等差螺旋时的基圆X的直径，Wk为回转室22a的终点E与回转室22a的起点S的距离。

回转用通路21a具有用于允许燃料通过的矩形截面，虽然未图示，对于燃料喷射孔23a的直径和作为回转室22a的大小的基准的基圆直径，从预先实验上求得的各数据中选择接近规格要求的值。即，根据燃料喷射阀所要求的流量和喷雾角来进行选择。

以下，针对本实施例的倾斜构造的结构及其作用进行说明。

首先利用图7至图9针对回转用通路21a无倾斜状态下的通路内的流动，基于发明者们进行的解析结果示意性地说明其特征部分。

图7是用于说明喷孔板20的回转用通路21a和回转室22a内的流动的部分放大俯视图。图8是图7的F方向的截面图，是为了说明回转用通路21a在长边方向上的流动的特征部分的图。图9是图7的E方向的截面图，是为了说明回转用通路21a和回转室22a在高度方向上的流动的特征部分的图。

回转用通路21a的横向流动中，在回转室22a的入口侧燃料易于流向燃料喷射孔23a，与侧壁21at侧相比，在回转用通路21a的侧壁21as侧形成速度较大的燃料流31b。另一方面，与侧壁21as侧相比，在侧壁21at侧形成速度较小的燃料流31c。

这些燃料流31b、31c是由于阀轴方向的燃料流31a从流入开口20b流入后，与回转用通路21a的底面21ab发生碰撞从而向垂直方向弯曲而产生的。此外，流入开口20b为在燃料导入孔5的开口部与喷孔板20之间形成的大致半圆状的开口。

如图8所示，与回转用通路21a的底面21ab碰撞后的燃料流31a在沿长边方向前进时成为速度降低后的燃料流31e，朝向回转室22a的高度方向的燃料流较弱，无法获得充分的回转效果。此外，燃料流31e诱发流向回转用通路21a的下侧的燃料流31f，结果是形成死水区31i。此外，回转室22a的入口部的燃料流如图9所示，燃料流31g沿着回转用通路21a的底面21ab流入回转室22a的厚度部位24a侧。因此，与燃料喷射孔23a侧的燃料流31d（参考图7）强烈地发生干扰。由于该干扰的影响，在燃料喷射孔23a的入口部形成速度偏差大的燃料流31h，妨碍了流动的对称性（均匀的回转流动）。因此，如图10所示，来自燃料喷射孔23a的喷雾变得不对称。

本发明实施例之一的回转用通路21a的倾斜构造中，抑制这种急剧变化的燃料流，并且对回转室22a的入口部的燃料流在其高度方向上进行整流。再次利用图4至图6针对回转用通路21a的倾斜构造及由此引起的流动进行说明。

回转用通路21a相对于回转室22a的入口部向燃料喷射孔23a侧倾斜期望的角度θ。换而言之，回转用通路21a的中心线D-D相对于与经过燃料喷射孔23a的中心的线段C-C垂直的线段B-B倾斜θ。该倾斜角θ优选为10°～30°。从阀轴方向流入的燃料流30a在与回转用通路21a的底面21ab发生碰撞后，形成流向回转室22a的入口附近的内周壁面的燃料流30b、30c。燃料流30b由于靠近燃料喷射孔23a，流速比30c大。流速大的燃料流30b由于避免了与旋绕（环绕）回转室22a的燃料流30d发生干扰，被施加充分的回转（回转力）。此外，如图5所示，燃料流30e在流向回转室22a的入口侧时，由于在高度方向上被整流，消除了以往那样的大范围的如图8的死水区31i。另一方面，如图6所示，在回转室22a的高度方向上流速得到恢复，以在回转室22a内被施加充分的回转（回转力）的方式到达燃料喷射孔23a。因此，能够在燃料喷射孔22a的出口部提高回转流的对称性。

如图12所示，突起部25a设置在回转用通路21a的宽度W方向上的整个区域。此外，突起部25a的长边方向上的长度b为回转用通路21a的长度L的1/3以下。

另一方面，如图13所示，在回转用通路21a的高度H的方向上，突起部25a的高度h为高度H的1/6以下。此外，突起部25a形成为位于回转用通路21a的下游侧（回转室22a的入口侧）。

如图14、15所示，通过这样的结构，从流入开口20a流入的燃料从回转用通路21a的底面21ab流向回转室22a的上表面方向，在回转室22a的高度方向上被整流（41a、41b），因此以在回转室22a内被施加充分的回转（回转力）的方式到达燃料喷射孔23a。因此，能够在燃料喷射孔23a的出口部使回转流对称。因此，能够如图11所示，提高来自燃料喷射孔23a的喷雾的对称性。

此外，虽然未图示，喷嘴体2和喷孔板20构成为可简单且容易地使用夹具等进行两者的定位，提高了组装时的尺寸精度。并且，喷孔板20通过有利于量产的冲压成形（塑性加工）制造。此外，在该方法之外，可考虑放电加工、电铸法或蚀刻加工等施加应力相对较小的加工精度高的方法。在这种结构中，不仅有降低成本的效果，由于可通过可加工性的提高来抑制尺寸误差，因此可大幅度地提高喷雾形状和喷射量的稳定性。

如上所述，本发明的实施方式的燃料喷射阀通过使回转用通路相对于回转室倾斜，来抑制回转的燃料与来自回转用通路的燃料相互干扰影响，由此，在回转用通路的截面内（宽度方向、高度方向）对其流动进行整流。特别地，由于燃料流在回转室的入口部以在高度方向上维持了充分的速度分布的方式供给到回转室，因此被由螺旋曲线构成的回转室的内壁面所诱导，被施加充分的回转（回转力）。并且，在配置于该回转流的涡流中心的燃料喷射孔的入口部形成了均匀的回转流，促进了燃料的薄膜化。

进一步地，通过设置厚度形成部，缓和了回转用通路的燃料流与回转室内的燃料流的碰撞，形成了更加均匀的回转流，促进燃料的薄膜化。

上述均匀地薄膜化后的燃料喷雾因为能够活跃地与周围空气进行能量交换，所以在刚喷射后分裂就被促进，形成细颗粒化良好的喷雾。

Claims (3)

1.一种燃料喷射阀，其特征在于，包括：

能够滑动地设置的阀芯；

喷嘴体，其形成有阀座面并且在燃料流的下游侧具有开口部，在闭阀时所述阀芯落座于所述阀座面；

回转用通路，其与所述喷嘴体的所述开口部相连通，设置在燃料流的下游侧；

回转室，其形成在比所述回转用通路更靠燃料流的下游侧的位置，具有圆筒状的内侧面，在内部使燃料回转来施加回转力；和

燃料喷射孔，其在所述回转室的底部形成为圆筒状，向外部喷射燃料，其中，

所述回转用通路设置成向所述燃料喷射孔一侧倾斜。

2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于：

在所述回转室与所述回转用通路之间设置有厚度形成部。

3.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于：

在所述回转用通路中设置有突起部。