CN104583578A - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种提高回转流的周向上的均匀性的燃料喷射阀。本发明的燃料喷射阀具有：具有以随着从上游侧朝向下游侧曲率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)并将燃料导入回转室(22a)的回转用通路(21a)、向回转室(22a)开口的燃料喷射孔(23a)，在回转用通路(21a)的底面部，在回转室(22a)的入口侧形成有将从阀轴方向朝向底面部(21ab)的燃料流动的一部分切换至回转用通路(21a)的上表面方向的凸起部(25a)。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及在内燃机中使用的燃料喷射阀，涉及喷射回转燃料并提高微粒化性能的燃料喷射阀。

背景技术

作为利用回转流动来促进从多个燃料喷射孔被喷射的燃料的微粒化的现有技术，公知专利文献1中记载的燃料喷射阀。

在该燃料喷射阀中，在与阀体协同工作的阀座的下游端在前端面开口的阀座部件、和与该阀座部件的前端面接合的注入板之间，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沿切线方向开口的涡流室，将燃料喷射孔贯穿设置在所述注入板上，将所述燃料喷射孔从所述涡流室的中心向所述横向通路的上游端侧偏移规定距离地配置，所述燃料喷射孔将在涡流室中被赋予涡流的燃料喷射出。

通过这样的结构，能够有效地促进从各个燃料喷射孔喷射出的燃料的微粒化。

专利文献2中记载的燃料喷射阀设有：具有不动的阀座的阀座体、与该阀座体共同作用并且在轴向上沿阀长边方向轴线可动的阀闭锁体、和配置在阀座的下游的带孔圆板，该带孔圆板具有至少一个流入区域和至少一个流出开口，以横截面观察时，具有至少一个流入区域的上侧的功能平面具备与具有至少一个流出开口的下侧的功能平面不同的开口几何形状，在这种形式的结构中，阀座体用下端面局部地并且直接地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。

通过这样的结构，在用于改善燃料的雾化的流动中实现S字偏流，形成具有高雾化品质的喷雾形状。

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出在回转的燃料的周向上的涡流强度成为大致对称(周向上的均匀性高)的回转燃料，为了在燃料喷射孔的出口部使回转流动大致对称(周向上的均匀性高)，需要仔细研究涡流室(回转室)的形状和包含横向通路(回转用通路)在内的流路形状。尤其是，燃料流路的总容积会影响喷射特性的精度(如果容积变大则精度变差)，因此，需要尽量使流路的容积小，来提高回转室的周向上的流动的均匀性。

在专利文献1和专利文献2所记载的现有技术中，从阀轴方向流入的燃料分别经由沿直角方向延伸的横向通路到达回转室。在这样的流路结构中，燃料的流动方向在横向通路的入口部急剧变化，因此在流路截面内会诱发偏流。如果这样的偏流没有经过充分的整流地到达回转室，则会发生向燃料喷射孔侧的急剧的流入，有可能损害回转流的对称性(周向上的均匀性)。

本发明是鉴于这样的情况而做出的，目的在于提供一种提高回转流在周向上的均匀性的燃料喷射阀。

用于解决问题的手段

为了达成上述目的，本发明的燃料喷射阀具有：阀体，所述阀体可滑动地设置；喷嘴体，所述喷嘴体形成有在闭阀时供所述阀体着座的阀座面，并且在相对于燃料的流动的下游侧具有开口部；回转用通路，所述回转用通路设置在比喷嘴体的所述开口部靠下游侧的位置，并且与所述开口部连通；回转室，所述回转室形成在比回转用通路靠下游侧的位置，具有圆筒状的内侧面，并且在内部使燃料回转并对燃料赋予回转力；燃料喷射孔，所述燃料喷射孔在回转室的底部形成为圆筒状，并且向外部喷射燃料，在回转用通路的底面部，设置有使燃料的流动朝向该回转用通路的上表面方向的突起部。

发明的效果

根据本发明，燃料在燃料喷射孔部中回转流动的对称性变好，并且来自燃料喷射孔的喷雾的对称性提高。

附图说明

图1是用沿着阀轴心的截面表示本发明的一个实施例的燃料喷射阀的整体结构的纵剖视图。

图2是表示本发明的一个实施例的燃料喷射阀的喷嘴体附近的纵剖视图。

图3是本发明的一个实施例的燃料喷射阀中的位于喷嘴体的下端部的孔板的俯视图。

图4是用于表示本发明的一个实施例的燃料喷射阀中的设置在回转用通路的底面部的突起部的局部放大俯视图。

图5是图4的B方向的剖视图。

图6是用于表示本发明的一个实施例的燃料喷射阀的第二实施例的突起部的局部放大俯视图。

图7是图6的C方向的剖视图。

图8是表示本发明的燃料喷射阀的第三实施例的喷嘴体附近的纵剖视图。

图9是用于说明以往的孔板的回转用通路和回转室内的流动的局部放大俯视图。

图10是图9的D方向的剖视图。

图11是图9的E方向的剖视图。

图12是图9的F方向的剖视图。

图13是图9的F方向的剖视图。

图14是用于说明孔板的回转用通路和回转室内的流动的局部放大俯视图。

图15是图14的G方向的剖视图。

具体实施方式

用图1至图11说明本发明的实施例。

实施例1

用图1至图5说明本发明的第一实施例。图1是用沿着阀轴心的截面表示本发明的一个实施例的燃料喷射阀1的整体结构的纵剖视图。

在图1中，燃料喷射阀1的结构是，将喷嘴体2、阀体6收容在不锈钢制的薄壁管13中，并用配置在外侧的电磁线圈11使该阀体6进行往复运动(开闭动作)。以下，说明该结构的细节。

具有：磁轭10，所述磁轭10是包围电磁线圈11的磁性体；芯体7，所述芯体7位于电磁线圈11的中心，并且一端与磁轭10磁接触；阀体6，所述阀体6以规定量上升；阀座面3，所述阀座面3与该阀体6接触；孔板20，所述孔板20具有允许经过阀体6和阀座面3的间隙而流动的燃料通过的燃料喷射室4，并在燃料喷射室4的下游具有多个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d(参照图2至图4)。

另外，在芯体7的中心，具有作为将阀体6推压于阀座面3的弹性部件的弹簧8。该弹簧8的弹力通过弹簧调节器9的向阀座面3方向的推入量而被调整。

在没有向线圈11通电的状态下，阀体6与阀座面3紧密接触。在该状态下，燃料通路是关闭着的，因此，燃料积存在燃料喷射阀1内部，不进行从设置有多个的多个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d的燃料喷射。

而另一方面，当向线圈11通电时，阀体6由于电磁力而移动，直到与对面的芯体7的下端面接触而开阀。

在该开阀状态下，由于在阀体6和阀座面3之间产生间隙，因此，燃料通路被打开，燃料从多个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d被喷射。

此外，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包含贯通芯体7的中央部的贯通孔部分，这是将由未图示的燃料泵加压的燃料通过燃料喷射阀1的内部向多个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d引导的通路。另外，燃料喷射阀1的外侧部分由树脂模块15覆盖并电绝缘。

如上所述，燃料喷射阀1的动作是，随着向线圈11通电(喷射脉冲)，将阀体6的位置切换为开阀状态和闭阀状态，由此控制燃料的供给量。

阀体被设计成在进行燃料供给量的控制时，尤其是在闭阀状态下不发生燃料泄漏。

在这种燃料喷射阀中，将圆度高并且实施了镜面精加工的球(JIS标准产品的球轴承用钢球)用于阀体6，有利于密封性的提高。

另一方面，球紧密接触的阀座面3的阀座角是从80°到100°，这种角度是研磨性良好并且能够使圆度为高精度的最适合的角度，能够将与上述球之间的密封性维持得极高。此外，具有阀座面3的喷嘴体2通过淬火而硬度提高，另外，通过脱磁处理去除了无用的磁性。

通过这样的阀体6的结构，能够进行无燃料泄漏的喷射量控制。因此，构成为高性价比的阀体结构。

图2是表示本发明的一个实施例的燃料喷射阀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接触，并用激光焊接将该接触部分的外周固定于喷嘴体2。此外，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，将燃料通路12的入口侧作为上侧，将多个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d的一侧作为下侧。

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是圆锥形状，在其下游端中央部形成有燃料导入孔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和孔板20的上表面20a之间的接触面上，与燃料通路连通的流入开口20b与位于下游的各个燃料通路对应地形成。

接下来，用图3说明孔板20的结构。图3是本发明的一个实施例的燃料喷射阀1中的位于喷嘴体2的下端部的孔板20的俯视图。

形成有四个回转用通路21a、21b、21c、21d，所述四个回转用通路21a、21b、21c、21d从自孔板20的中心离开规定距离的位置开始，向径向外周侧以放射状延伸。回转用通路21a、21b、21c、21d在周向上以等间隔(90度的间隔)配置。这些回转用通路21a、21b、21c、21d形成设置在孔板20的上表面20a侧的凹形状的燃料通路。

以回转用通路21a的下游端与回转室22a连通的方式进行连接，以回转用通路21b的下游端与回转室22b连通的方式进行连接，以回转用通路21c的下游端与回转室22c连通的方式进行连接，以回转用通路21d的下游端与回转室22d连通的方式进行连接。

回转用通路21a、21b、21c、21d是分别向回转室22a、22b、22c、22d供给燃料的燃料通路，在这种意义上，也可以将回转用通路21a、21b、21c、21d称为回转燃料供给通路21a、21b、21c、21d。

回转室22a、22b、22c、22d的壁面以随着从上游侧朝向下游侧而曲率逐渐变大的方式(曲率半径逐渐减小的方式)形成。此时，既可以使曲率连续地增大，也可以使曲率一边在规定的范围内恒定一边从上游侧向下游侧阶段性地逐渐变大。

作为随着从上游侧朝向下游侧曲率连续地增大的曲线的代表例，有渐开线(形状)、或是基于螺旋曲线(形状)或离心鼓风机的设计方法的曲线。在本实施例中，对螺旋曲线进行了说明，但即便采用随着从上游侧朝向下游侧而曲率逐渐变大的上述曲线，也能够同样地说明。

接下来，用图4至图5说明本发明的突起部25a和回转室22a的形成方法以及与燃料喷射孔23a的关系。

图4是表示设置于回转用通路21a的底部21ab的突起部25a和回转室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方向的剖视图，是用于说明突起部25a的高度h方向的图。

一个回转用通路21a与回转室22a的切线方向连通并开口，燃料喷射孔23a在回转室22a的漩涡中心部开口。

如前所述，在本实施例中，回转室22a的内周壁以在与阀轴心线垂直的平面(截面)上画出螺旋曲线的方式形成，在形成由该螺旋曲线构成的回转室22a的基础上，以下简单记述特征结构。

设计成回转室22a的内壁面的延长线(切线)与回转用通路21a的一方的侧壁面21as的延长线在回转室22a侧不交叉。

并且，在该回转室22a的内壁面的终端和回转用通路21a的侧壁面21as之间设有厚度形成部24a。该厚度形成部24a是在加工方面必要的厚度部位。

螺旋曲线的起点(在本实施例中也可以叫做终点)与燃料喷射孔23a的中心一致。在此，沿着螺旋壁面的流路的漩涡中心与燃料喷射孔23a的中心一致。

另外，用图4进行说明，回转室22a的内周壁是根据等差螺旋的式子(1)、(2)而设计的。描绘等差螺旋时的基准圆X的中心o、形成回转室22a时的中心o和燃料喷射孔23a的中心o是一致的。

(式1)

R＝D/2×(1－a×θ)

(式2)

a＝Wk/(D/2)/(2π)

在此，R是从形成回转室22a时的中心o到回转室的内周壁的距离，D是描绘等差螺旋时的基准圆X的直径，Wk是回转室22a的终点E和回转室22a的起始点S的距离。

示出了回转用通路21a的用于允许燃料通过的通路宽度W和高度H，虽然没有图示，但关于燃料喷射孔23a的直径和作为回转室22a的大小的基准的基准圆直径，从预先实验求得的各数据中选择与要求形态接近的值。即，根据燃料喷射阀所要求的流量和喷雾角来选择。

以下，说明本实施例的突起部25a的结构及其作用。

首先，用图9至图11，关于没有突起部25a的状态下的通路内的流动，根据发明人等人得到的分析结果来对其特征部分示意性地说明。在该说明中，突起部25a的作用效果变得明了。

图9是用于说明孔板20的回转用通路21a和回转室22a的流动的局部放大图。图10是图9的D方向的剖视图，是用于说明回转用通路21a的长度方向上的流动的特征部分的图。图11是图9的E方向的剖视图，是用于说明回转用通路21a和回转室22a的高度方向上的流动的特征部分的图。

用图9进行说明，在回转用通路21a的宽度方向的流动中，在回转室22a的入口侧，燃料容易流向燃料喷射孔23a，与21at侧相比速度大的流30b形成于回转用通路21a的侧壁21as侧。另一方面，与侧壁21as侧相比速度小的流30c形成于侧壁21at侧。

在阀轴方向的流30a经流入开口20b流入后，与回转用通路21a的底面21ab碰撞并沿直角方向弯曲，从而产生这些流30b、30c。此外，流入开口20b是形成于燃料导入孔5的开口部和孔板20之间的大致半圆状的空隙。

如图10所示，与回转用通路21a的底面21ab碰撞的流30a在沿长边方向行进期间，成为速度减小了的流30e，朝向回转室22a的高度方向的流弱，不能得到充分的回转效果。另外，朝向回转用通路21a的下侧的流30f被流30e诱发，结果形成死水区30i。

另外，如图11所示，回转室22a的入口部的流沿着回转用通路21a的底面21ab如箭头30g所示地流动，流入回转室22a的厚度部位24a侧。因此，与燃料喷射孔23a侧的流30d(参照图9)强烈地干涉。由于该干涉的影响，在燃料喷射孔23a的入口部形成速度大的偏流30h，损害了流动的对称性(均匀的回转流动)。因此，如图12所示，来自燃料喷射孔23a的喷雾成为非对称。本发明的一个实施例的突起部25a、25b、25c、25d抑制这样的急剧的流动，将回转室22a的入口部的流动在其高度方向上整流。

用前面的图4至图5说明突起部25a的详细结构。如图4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。另外，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5所示，突起部25a的高度h是回转用通路21a的高度H的1/6以下。另外，突起部25a以位于回转用通路21a的下游侧(回转室22a的入口侧)的方式形成。即，突起部25a比回转用通路21a的下游端靠上游侧，形成于下游端的附近。

通过这样的结构，从流入开口20a流入的燃料如图14、图15所示地，从回转用通路21a的底面21ab朝向回转室22a的上表面方向流动，在回转室22a的高度方向上被整流(41a、41b)，因此，在回转室22a内被赋予充分的回转，并到达燃料喷射孔23a。并且，能够在燃料喷射孔23a的出口部使回转流动对称。因此，如图13所示，来自燃料喷射孔23a的喷雾的对称性提高。

实施例2

以下，用图6至图7说明本发明的第二实施例。图6与图4同样地，是本发明的孔板的回转用通路部的局部放大俯视图。与第一实施例的孔板20的不同点是，突起部26a在回转用通路21a的宽度方向上部分地形成。

该突起部26a的宽度方向上的长度是回转用通路21a的宽度W的1/3以下。另外，本实施例的特征部分在于，该突起部26a设置在回转用通路21a的侧壁21as侧，根据这样的结构，通过没有突起部26a的部分的燃料被引导至回转室22a的内周壁面，有效地被赋予回转。另一方面，通过突起部26a部分的燃料与第一实施例同样地，从回转用通路21a的底面21ab朝向回转室22a的上表面方向流动，在回转室22a的高度方向上被整流，因此，在回转室22a内被赋予充分的回转。因此，如图13所示，来自燃料喷射孔23a的喷雾的对称性提高。

此外，在本实施例中，突起部26a以从回转用通路21a的侧壁21as朝向回转用通路21a的宽度方向上的中央部突出的方式形成。

实施例3

以下，用图8说明本发明的第三实施例。

图8是表示燃料喷射阀的喷嘴体附近的纵剖视图，与第一实施例的不同点在于，来自阀轴方向的燃料的流入开口55a设置于喷嘴体52。喷嘴体52具有：与阀体6接触的阀座面53；孔板20，所述孔板20具有允许通过阀体6和阀座面53的间隙而流动的燃料通过的燃料喷射室54、并且在燃料喷射室54的下游具有多个燃料喷射孔23a、23b、23c、23d(与第一实施例相同)。

燃料从燃料喷射室54经由相对于阀轴心倾斜的流入开口55a，到达孔板20的回转用通路21a、回转室22a。从流入开口55a流入的燃料从回转用通路21a的底面21ab朝向回转室22a的上表面方向流动，在回转室22a的高度方向上被整流，因此，在回转室22a内被赋予充分的回转，并到达燃料喷射孔23a。因此，如图13所示，与第一实施例同样地，来自燃料喷射孔23a的喷雾的对称性提高。

在本实施例中，在喷嘴体52上设置流入开口55a来代替第一实施例的燃料导入孔5，因此，具有能够使燃料喷射室54的容积极小的特征。因此，能够以更高精度进行喷射控制。

此外，在上述各实施例中，虽然没有图示，但喷嘴体2以及喷嘴体52和孔板20，以用夹具等简单并且容易地进行两者的定位的方式构成，提高了组装时的尺寸精度。

另外，孔板20是通过有利于量产的冲压成型(塑性加工)制作的。此外，在该方法以外，也可以考虑放电加工或电铸法、腐蚀加工等相比之下不施加应力的加工精度高的方法。

在这样的结构中，成本降低效果是不言自明的，通过加工性的提高抑制了尺寸的偏差，因此，显著提高了喷雾形状和喷射量的稳定性。

如以上说明的那样，本发明的实施方式的燃料喷射阀通过设置在回转用通路的、能够限制流动的突起部，将流动方向从回转用通路的底面部切换到通路的上表面方向，由此，在回转用通路的截面内(宽度方向、高度方向)，该流动被整流。即，在回转用通路的截面内，改善了高度方向上的燃料流动的流速的偏差(相对于底面侧的流速，上表面侧的流速变慢)，在高度方向上燃料流动的流速被均匀化。尤其是，在回转室的入口部，维持高度方向上的充分的速度分布并供给至回转室，因此，被由螺旋曲线而形成的回转室的内壁面诱导，被赋予充分的回转。另外，在配置在该回转流动的漩涡中心的燃料喷射孔的入口部形成均匀的回转流动，促进了燃料的薄膜化。

像这样均匀地薄膜化了的燃料喷雾与周围空气活跃地进行能量交换，因此，在刚刚喷射后促进分裂，形成微粒化良好的喷雾。

附图标记的说明

1…燃料喷射阀

2、52…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…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、25b、25c、25d、26a…突起部

Claims (3)

1.一种燃料喷射阀，具有：阀体，所述阀体可滑动地设置；喷嘴体，所述喷嘴体形成有在闭阀时供所述阀体着座的阀座面，并且在相对于燃料的流动的下游侧具有开口部；回转用通路，所述回转用通路设置在比所述开口部靠下游侧的位置，并且与所述开口部连通；回转室，所述回转室形成在比所述回转用通路靠相对于燃料的流动的下游侧的位置，具有圆筒状的内侧面，并且在内部使燃料回转并对燃料赋予回转力；燃料喷射孔，所述燃料喷射孔在所述回转室的底部形成为圆筒状，并且向外部喷射燃料，其特征在于，

在所述回转用通路的底面部，设置有使燃料的流动朝向该回转用通路的上表面方向的突起部。

2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述回转用通路的底面部的突起部设置在该回转用通路的宽度方向的整个区域，该宽度方向的长度是所述回转用通路的长度的1/3以下，并且突起部的高度是所述回转用通路的高度的1/6以下。

3.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，

在所述回转用通路的宽度方向上，所述回转用通路的突起部形成为该通路宽度的1/3以下，并且形成于所述燃料喷射孔侧的侧壁面侧。