CN104421081B - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种不使燃料的静态喷射量发生变化且能够简单地进行用于实现要求的喷雾角的设计的燃料喷射阀。为了解决上述课题，本发明的燃料喷射阀的特征在于，具有：回旋室，其在孔板处具有形成为曲率从上游侧朝向下游侧逐渐增大的内周壁；向所述回旋室导入燃料的回旋用通路、以及向所述回旋室开口的燃料喷射孔，将由回旋室的侧面与上表面以及下表面构成的回旋室的缘(角部)不设为专利文献1所示那样的边缘形状，而是设为圆角形状或凸形状、锥形状等，从而以使回旋室中心与回旋室的内壁的距离缩小的方式形成回旋室的缘。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及一种在发动机的燃料喷射中使用的燃料喷射阀。

背景技术

作为这种技术，公开有下述的专利文献1所记载的技术。在该公报中公开有如下内容：在具有回旋室的燃料喷射阀中，由回旋室的侧面与上表面以及下表面构成的缘形成为边缘状。

另外，在专利文献2中公开有如下内容：“一种燃料喷射阀，其具备：回旋室22，其具有以曲率从上游侧朝向下游侧依次增大的方式形成的内周壁；向回旋室22导入燃料的回旋用通路21；以及向回旋室22开口的燃料喷射孔23”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第6783085号

专利文献2：日本特开2012-158995

发明内容

发明要解决的课题

在具备上述专利文献1所代表的回旋室的喷射器中，存在如下课题：为了实现要求的喷雾形状(喷雾角)而需要变更向回旋室流入的通路的剖面积、回旋室的直径、燃料喷孔的直径，随之而来地使燃料的静态喷射量改变。

本发明是着眼于上述课题而做出的，其目的在于，提供一种能够不改变燃料的静态喷射量地、简单地进行用于实现要求的喷雾角的设计的燃料喷射阀。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的燃料喷射阀具有：回旋室，其具有以曲率从上游侧朝向下游侧逐渐增大的方式形成的内周壁；回旋用通路，其向所述回旋室导入燃料；以及燃料喷射孔，其向所述回旋室开口，将由回旋室的侧面与上表面以及下表面构成的回旋室的缘(角部)不设为专利文献1所示那样的边缘形状，而是设为圆角形状或凸形状、锥形状等，从而以缩小回旋室中心与回旋室的内壁的距离的方式形成回旋室的缘。

发明效果

采用本发明，使从回旋室的中心到回旋室内壁的距离缩小，使回旋室内壁的形状从引起周向(回转)速度所需的最佳形状进行变化，能够使周向速度降低，减小从燃料喷射孔流出的喷雾的喷雾角。此时，回旋用通路、回旋室、燃料喷射孔的设计尺寸不发生变更，因此对静态喷射量造成的影响小。

附图说明

图1是利用沿着阀轴心的剖面来表示本发明的燃料喷射阀的整体结构的纵剖视图。

图2是表示本发明的燃料喷射阀中的喷嘴体的附近的纵剖视图。

图3是本发明的燃料喷射阀所使用的、孔板的俯视图。

图4是用于说明以往的回旋室形状与燃料流体场的图。

图5是具备本发明的构造的回旋室的剖视图。

图6是表示图5中的回旋室高度方向的位置所引起的回旋室的内壁形状之差的图。

图7是表示具备本发明的构造的回旋室内的燃料流体场的图。

图8是本发明的燃料喷射阀所使用的、连接有回旋用通路的孔板的俯视图。

图9是表示在回旋室上表面的缘具备本发明的构造的回旋室内的燃料流体场的图。

图10是表示在回旋室上表面以及下表面的缘具备本发明的构造的回旋室内的燃料流体场的图。

图11是在回旋室下表面的缘具备凸构造的回旋室的剖视图。

图12是回旋室下表面的缘具备锥构造的回旋室的剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图来说明实施例。

实施例1

以下，说明本发明的一实施例。图1是表示本发明的燃料喷射阀1的整体结构的纵剖视图。

在图1中，燃料喷射阀1为在不锈钢制的薄壁导管13中收容喷嘴体2及阀体6、通过配置在外侧的电磁线圈11使该阀体6进行往复动作(开闭动作)的构造。以下，对构造的详细内容进行说明。

该构造具备：缠绕电磁线圈11的磁性体的磁轭10；铁心7，其位于电磁线圈11的中心，一端与磁轭10磁性触；规定量提升的阀体6；与该阀体6相接的阀支承面3；允许通过阀体6与阀支承面3的间隙进行流通的燃料通过的燃料喷射室4(参照图2)；以及在燃料喷射室4的下游具有多个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d(参照图3)的孔板20。在本实施例中以4孔的燃料喷射孔为例进行说明，但孔数并不限于4。例如2孔、3孔、5孔、6孔、8孔、10孔、12孔等也是相同的。

另外，在铁心7的中心具有作为将阀体6按压于阀支承面3的弹性构件的弹簧8。该弹簧8的弹力通过弹簧调整器9朝向阀支承面3方向的压入量而被调整。

在未对线圈11进行通电的状态下，阀体6与阀支承面3紧贴。在该状态下燃料通路被关闭，因此燃料滞留在燃料喷射阀1内部，来自设置多个的各个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d的燃料喷射无法进行。

另一方面，当存在向线圈11的通电时，利用电磁力将阀体6移动至与面对面的铁心7的下端面接触。

由于在该开阀状态下在阀体6与阀支承面3之间形成间隙，因此燃料通路打开而分别从燃料喷射孔23a、23b、23c、23d喷射燃料。

需要说明的是，在燃料喷射阀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是包含贯穿铁心7的中央部的贯通孔部分、且使由未图示的燃料泵进行加压的燃料通过燃料喷射阀1的内部并分别导向燃料喷射孔23a、23b、23c、23d的通路。另外，燃料喷射阀1的外侧部分被树脂模型15覆盖被电气绝缘。

如上所述，燃料喷射阀1的动作伴随着向线圈11通电(喷射脉冲)，将阀体6的位置在开阀状态与闭阀状态之间切换，从而控制燃料的供给量。

在燃料供给量的控制时，特别地，实施在闭阀状态下不会发生燃料泄露的阀体设计。

在这种燃料喷射阀中，在阀体6中使用正圆度较高的实施有镜面加工的滚珠(JIS标准规格产品的滚动轴承用钢球)而有助于提高密封性。

另一方面，紧贴滚珠的阀支承面3的阀支承角为了使研磨性良好且正圆度为高精度，其最佳的角度是80°～100°，能够将与上述的滚珠之间的密封性维持得极高。

需要说明的是，具有阀支承面3的喷嘴体2通过淬火而提高硬度，并且通过脱磁处理来去除无用的磁性。

利用这样的阀体6的结构，能够进行没有燃料泄露的喷射量控制。并且成为性价比优异的阀体构造。

图2是表示本发明的燃料喷射阀1中的喷嘴体2的附近的纵剖视图。如图2所示，孔板20的上表面20a与喷嘴体2的下表面2a相接触，对该接触部分的外周进行激光焊接而固定于喷嘴体2。

需要说明的是，在本说明书以及权利要求书中，上下方向以图1为基准，在燃料喷射阀1的阀轴心方向上将燃料通路12侧设为上侧，将各个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d(参照图3)侧设为下侧。

在喷嘴体2的下端部设有直径小于阀支承面3的密封部3a的直径的燃料导入孔5。阀支承面3为圆锥形状，在其下游端中央部形成有燃料导入孔5。

以使阀支承面3的中心线和燃料导入孔5的中心线与阀轴心一致的方式形成阀支承面3和燃料导入孔5。利用在燃料导入孔5与孔板20上设置的回旋用通路21a，构成通往回旋室22a、燃料喷射孔23a的燃料的流路。

在本实施例所示的回旋室22a的内周壁形成为在与阀轴心线垂直的平面(截面)上描绘具有与周向角度一并变化的曲率的螺旋曲线。但是，在回旋用通路21a与回旋室22a的内周壁形状中，将曲率发生变化的部分定义为“回旋室”。

接下来，使用图3对孔板20的结构进行说明。图3是本发明的燃料喷射阀1中的位于喷嘴体2的下端部的孔板20的俯视图。

在孔板20上以90°的间隔配置四个回旋用通路21a、21b、21c、21d。

回旋用通路21a、21b、21c、21d的下游端以各自与回旋室22a、22b、22c、22d连通的方式进行连接。

回旋用通路21a、21b、21c、21d是向回旋室22a、22b、22c、22d分别供给燃料的燃料通路，在这个意义上也可以将回旋用通路21a、21b、21c、21d称作回转燃料供给通路21a、21b、21c、21d。

回旋室22a、22b、22c、22d的壁面形成为曲率从上游侧朝向下游侧依次增大(曲率半径依次减小)。

考虑到回旋用通路21a、21b、21c、21d与回旋室22a、22b、22c、22d的连接部燃料流体的碰撞，形成有厚部25a、25b、25c、25d。

另外，在回旋室22a、22b、22c、22d的中心各自开口有燃料喷射孔23a、23b、23c、23d。

虽未图示，构成为喷嘴体2与孔板20使用夹具等而简单且容易地实施两者的定位，组合时的尺寸精度得以提高。

另外，孔板20通过切削加工或冲压成形(塑性加工)来制作。需要说明的是，在该方法以外，也考虑放电加工或电铸法、蚀刻加工等不施加相对应力的加工精度较高的方法。

首先，为了说明以往构造的课题，使用图4说明回旋室22a与燃料喷射孔23a内的燃料流体场。以下，以由回旋用通路21a、回旋室22a、燃料喷射孔23a构成的流路为代表进行说明，但由回旋室22b、22c、22d以及燃料喷射孔23b、23c、23d构成的流路也是相同的。

图4是图3的A-A剖面中的回旋室22a与燃料喷射孔23a的放大图。图由喷嘴体2、孔板20、回旋室22a、燃料喷射孔23a、燃料流体F来构成。

使用图4对以往构造中的燃料的流体场进行说明。如图所示，通过回旋室22a回转的燃料F边回转边向燃料喷射孔23a流入，沿着燃料喷射孔23a的壁面而形成薄液膜，成为喷雾角θ的喷雾进行流出。回旋室22a例如像专利文献2所示那样、设计为对引起周向速度(回旋流的速度)来说最佳的形状，使得燃料在回旋室内高效率地回旋。在以往的回旋室构造中为了维持周向速度，将回旋室缘加工为边缘形状。此时，在例如欲调整喷雾角θ的情况下，需要变更回旋用通路21a、回旋室22a、燃料喷射孔23a的设计尺寸，存在随之而来地燃料的静态喷射量也大地变化的课题。

接下来，使用图5～图6对本发明的构造进行详细说明。

图5是喷嘴体2、孔板20、回旋室22a、燃料喷射孔23a的放大剖视图，是用于说明在由回旋室22a的侧面与下表面构成的缘设置的、使从回旋室的中心到回旋室内壁的距离缩小的流路构造31a的图。图6是比较图5的B-B位置、以及B′-B′位置处的剖面形状的图。

在本发明中如图5所示，沿着回旋室22a下表面的缘而设置流路构造31a。由此，如图6的B-B位置、以及B′-B′位置处的剖面形状所示，在设有流路构造31a的B′-B′位置处从回旋室中心到回旋室内壁的距离缩小。在例如将回旋室22a设为对引起周向速度来说最佳的形状的情况下，设置流路构造31a而使回旋室的内壁形状发生变化，使周向速度降低而能够调整喷雾角。此时，由于回旋用通路21a、燃料喷射孔23a的剖面积(流路面积)不发生变化，因此对燃料的静态喷射量造成的影响小。因此，本发明作为调整喷雾角的机构来说是优秀的。

接下来，使用图7对利用本发明产生的燃料的流体场进行说明。在开阀时，燃料F从燃料喷射室4向回旋用通路21a流入，之后利用回旋室22a来引起周向速度。由于在回旋室22a的下表面的缘处设有上述流路构造31a，因此，虽然在回旋室的上表面侧周向速度较大，但是能够在下表面侧使周向速度降低。由此，向燃料喷射孔23a流入的燃料的周向速度也降低，因此，结果使燃料喷雾的喷雾角θ变小。

对用于获得本发明的构造的加工进行说明。由于不需要为了获得由流路构造31a引起的周向速度降低的效果的较高的加工精度，因此无论加工方法如何都可以，可以使用切削加工、冲压加工等实现低成本的量产。

上述说明的流路构造31a能够不管在孔板20上加工的回旋室的形状如何都可以地使用。另外，例如图8所示那样，在将各回旋用通路21a、21b、21c、21d通过连结部24进行连结的孔板20的流路形状中，也能够获得与图3的孔板20的流路形状的情况相同的效果。

需要说明的是，在本实施例中，在回旋室22a、22b、22c、22d的侧面与上表面或者/以及下表面进行接触的缘处，对作为回旋室的内壁形状同样地变化那样的流路构造进行说明，但通过将各回旋室的内壁形状做成不同的那样的流路构造，能够进一步控制细微的喷雾形状等。

实施例2

对第二实施例进行说明。在图9中表示以变更回旋室形状的方式在回旋室上表面设置的流路构造、以及燃料流体场。图9是与图7相同的、回旋室220a以及燃料射孔230a的剖视图。在回旋室220a设于喷嘴体2、且在孔板20上设有燃料喷射孔230a的情况下，为了方便加工回旋室220a，将流路构造32a设于回旋室的上表面。流路构造32a使从回旋室的中心到回旋室室内壁的距离缩小。基本的燃料喷射阀构造与实施例1相同，因此省略说明。需要说明的是，以由回旋室220a、燃料喷射孔230a构成的流路为代表进行说明，但在具有多个回旋室以及燃料喷射孔的情况下，任一流路也是相同的。

使用图9对由本实施例产生的燃料以及空气的流体场进行说明。在开阀时，燃料F从燃料喷射室向回旋用通路流入，之后通过回旋室220a引起周向速度。通过在回旋室220a的上表面的缘处设置使回旋室的内壁形状发生变化的流路构造32a，从而利用与实施例1相同的装置来降低回旋室上表面附近的周向速度。但是，与实施例1所示那样在回旋室下表面的缘处设置流路构造31a的情况相比，周向速度降低的区域远离燃料喷射孔，因此效果稍小。

接下来，在图10中表示设有在回旋室上表面以及下表面处回旋室形状发生变化的流路构造的情况下的燃料流体场。在回旋室221a设于喷嘴体2与孔板20这两者的情况下，能够将流路构造设置于回旋室的上表面以及下表面。基本的燃料喷射阀构造与实施例1相同，因此省略说明。

图10是与图7相同的、回旋室221a以及燃料喷射孔231a的剖视图，是具有在回旋室的上表面与下表面的缘这两者变更回旋室的内壁形状的流路构造的情况。图由孔板20、喷嘴体2、在孔板20与喷嘴体2处设置的回旋室221a、燃料喷射孔231a、设于回旋室下表面的流路构造33a、设于回旋室上表面的流路构造34a、以及表示流体场的燃料流体F构成。

使用图10对由本实施例产生的燃料以及空气的流体场进行说明。开阀时，燃料F从燃料喷射室向回旋用通路流入，之后通过回旋室221a引起周向速度。但是，由于在回旋室221a的缘处设置使回旋室的内壁形状发生变化的流路构造33a以及34a，因此利用与实施例1相同的装置，在回旋室上表面以及下表面附近降低周向速度。由此能够调整喷雾角θ。另外，与图7、图9所示那样仅在单侧设置流路构造的情况相比，由于使周向速度降低的区域较广，因此喷雾角θ的调整宽度较大。

实施例3

对第3实施例进行说明。图11、12是与图5相同的、用于说明使回旋室的内壁形状发生变化的凸构造35a以及锥构造36a的图。基本的燃料喷射阀构造与实施例1相同，因此省略说明。

实施例1以及实施例2所示的、使回旋室的内壁形状发生变化的流路构造为圆角形状，但利用其他形状也能够获得同样的效果。在此，对图11所示的凸构造以及图12所示的锥构造进行说明。

图11由孔板20、回旋室22a、燃料喷射孔23a以及凸构造35a构成。作为使回旋室22a的内壁形状发生变化的构造而使用凸形状，因此成为适合于在进行例如电铸所引起的孔板20的成形的情况下的形成。对于喷雾角的调整装置由于与实施例1相同而省略。

图12由孔板20、回旋室22a、燃料喷射孔23a以及锥构造36a构成。对于喷雾角的调整装置与实施例1相同而省略。

凸构造35a以及锥构造36a即使如实施例2那样在回旋室上表面的缘处、或回旋室上表面以及下表面这两者设置，也能够获得使周向速度降低的效果。

对于实施例1与实施例2所示的流路构造为圆角形状的情况、图11所示的凸构造的情况、或者图12所示的锥构造的选择，只要根据孔板20的加工方法而选择适当的形状即可。

附图标记说明：

1 燃料喷射阀

2 喷嘴体

2a 喷嘴体的下表面

3 阀支承面

3a 密封部

4 燃料喷射室

5 燃料导入孔

6 阀体

7 铁心

8 弹簧

9 弹簧调整器

10 磁轭

11 电磁线圈

12 燃料通路

13 薄壁导管

14 过滤器

15 树脂模型

20 孔板

20a 孔板上表面

21a、21b、21c、21d 回旋用通路

22a、22b、22c、22d、220a、221a 回旋室

23a、23b、23c、23d、230a、231a 燃料喷射孔

24 回旋用通路的连结部

25a、25b、25c、25d 厚部形成部

31a、32a、33a、34a、35a、36a 设于回旋室的缘的流路构造

F 燃料流体。

Claims (5)

1.一种燃料喷射阀，该燃料喷射阀具有：回旋室，其具有以曲率从上游侧朝向下游侧逐渐增大的方式形成的内周壁；回旋用通路，其向所述回旋室导入燃料；以及燃料喷射孔，其向所述回旋室开口，其特征在于，在回旋室的侧面与上表面相接的缘处，或者在回旋室的侧面与下表面相接的缘处，或者在回旋室的侧面与上表面相接的缘以及回旋室的侧面与下表面相接的缘处，具有使回旋室的内壁形状变化的流路构造。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，

该燃料喷射阀具有多个回旋室、多个向所述回旋室导入燃料的回旋用通路、以及多个向所述回旋室开口的燃料喷射孔，所述回旋室具有以曲率从所述上游侧朝向下游逐渐增大的方式形成的内周壁。

3.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，

设于回旋室的缘的流路构造为圆角形状、凸形状、锥形状，使得回旋室的内壁形状发生变化。

4.根据权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

设于回旋室的缘的流路构造为圆角形状、凸形状、锥形状，使得回旋室的内壁形状发生变化。

5.根据权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

第一回旋室和第二回旋室在回旋室的侧面与上表面或者下表面相接的缘处，具有回旋室的内壁形状不同的流路构造，该第一回旋室具有以曲率从上游侧朝向下游侧逐渐增大的方式形成的内周壁、该第二回旋室具有以曲率从上游侧朝向下游侧逐渐增大的方式形成的内周壁。