CN104603444A - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种燃料喷射阀，在利用回旋流的燃料喷射阀中，通过改善燃料流路内的速度分布均匀性而提高微粒化性能。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(21a～d)；以及向所述回旋室开口的燃料喷射孔；由孔板(20)的所述回旋用通路(21a～d)、形成有所述回旋室及所述燃料喷射孔的孔板(20)以及设置在与所述孔板(20)的上表面接触的喷嘴体(2)的下表面的开口部(5)形成燃料流路，其中，设置有切口(31)，该切口(31)设置在与所述孔板(20)的上表面接触的所述喷嘴体(2)的下表面，连通所述开口部(5)与所述回旋用通路(21a～d)。

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，涉及喷射回旋燃料而能够提高微粒化性能的燃料喷射阀。

背景技术

作为利用回旋流而促进从多个燃料喷射孔喷射的燃料的微粒化的现有技术，公知在专利文献1记载的燃料喷射阀。

在该燃料喷射阀中，具有：具有固定的阀座的阀座体(喷嘴体)；阀闭合体；以及配置在阀座体的下游的带孔圆板(孔板)，该带孔圆板具有至少一个流入区域和至少一个流出开口。进而，在各功能平面中具有不同的开口形状，阀座体的下端面覆盖带孔圆板的至少一个流入区域，至少两个流出开口由阀座体覆盖。

另外，在该燃料喷射阀中，通过形成如专利文献1的图11所示的圆形、螺旋形、镰刀形、圆弧形的流入区域的开口形状，能够向燃料施加扭转(回旋)，促进燃料的雾化。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特表2000-508739

专利文献2:日本特愿2011-17388

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在这样的流出开口(燃料喷射孔)与流入区域成对的孔板中，从阀座体(喷嘴体)开口部到带孔圆板(孔板)的流入区域的流路截面积变化大，在喷嘴体开口部与孔板的接触面形成流路阻尼。在此情况下，由于流路阻尼而引起高速流动，使流入区域的流路截面的速度分布产生偏差。作为结果，由于燃料的不均匀的速度部分原封不动地向对其施加扭转(回旋)的回旋室流入，因而在回旋室内也会形成不均匀的速度分布的回旋流，对燃料的微粒化造成不良影响。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的燃料喷射阀具有：回旋室，该回旋室具有在孔板中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；向所述回旋室开口的燃料喷射孔，由所述孔板的回旋用通路以及与所述孔板上表面接触的喷嘴体的开口部形成燃料流路，在该燃料喷射阀中，在设置于与所述孔板上表面接触的所述喷嘴体的下表面的开口部(燃料导入孔)的周缘上，具备用于使燃料从所述回旋用通路的侧面上部流入的流路结构。

发明效果

根据本发明，通过设置在燃料导入孔的边缘的流路结构而使燃料向回旋用通路的上部流入，能够降低回旋用通路截面的速度分布的偏差，提高回旋力，能够提高燃料的微粒化。

附图说明

图1是通过沿阀轴心的剖面表示本发明的实施例之一的燃料喷射阀的整体结构的纵剖视图。

图2是表示本发明的实施例之一的燃料喷射阀中的喷嘴体的附近的纵剖视图。

图3是使用于本发明的实施例之一的燃料喷射阀的孔板的俯视图。

图4是用于说明孔板和现有的喷嘴体形状的详细情况的图。

图5是图4的回旋用通路的B-B剖视图。

图6是用于说明孔板和设置有本发明的实施例之一的流路结构的喷嘴体形状的详细情况的图。

图7是图6的回旋用通路的剖视图。

图8是用于说明孔板和设置有本发明的流路结构的喷嘴体形状的详细情况的图6的从喷嘴体开口部看的剖视图。

图9是使用于本发明的实施例之一的燃料喷射阀的连结了回旋用通路的孔板的俯视图。

图10是用于说明孔板和设置有本发明的实施例之一的流路结构的喷嘴体形状的详细情况的图6的另外实施例的从喷嘴体开口部看的剖视图。

图11是用于说明设置了喷嘴体开口部边缘以便使燃料从回旋用通路侧面侧流入的流路结构的实施例的图。

图12是用于说明设置了喷嘴体开口部边缘以便使燃料从回旋用通路侧面侧流入的流路结构的实施例的图。

图13是用于说明设置在孔板的倾斜的燃料喷射孔的结构的图。

图14是用于说明设置在回旋用通路的下表面的突起部的结构和效果的图。

具体实施方式

以下，利用附图对实施例进行说明。

实施例1

以下，对本发明的一实施例进行说明。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是在不锈钢制的薄壁管13收容喷嘴体2、阀体6，并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)的结构。以下，对结构的详细情况进行说明。

该结构具备：包围电磁线圈11的磁体的磁轭10；位于电磁线圈11的中心且一端与磁轭10磁性接触的芯部7；可升降规定量的阀体6；与该阀体6接触的阀座面3；允许经阀体6与阀座面3之间的间隙流动的燃料通过的燃料喷射室4(参照图2)；以及位于燃料喷射室4的下游且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了说明，但孔数不仅限于4个。也可以例如具有2孔、3孔、5孔、6孔、8孔、10孔、12孔等。

此外，在芯部7的中心具备作为将阀体6按压在阀座面3的弹性构件的弹簧8。该弹簧8的弹力通过弹簧调节器9在朝向阀座面3方向的推进量而调整。

在线圈11未通电的状态下，阀体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，设置有多个的各燃料喷射孔23a、23b、23c、23d不进行燃料喷射。

另一方面，在向线圈11通电时，阀体6因电磁力而发生移动，直至接触到对面的芯部7的下端面。

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

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

如上所述，燃料喷射阀1的动作是通过伴随向线圈11的通电(喷射脉冲)而将阀体6的位置切换为开阀状态和闭阀状态来控制燃料的供给量。

关于燃料供给量的控制，特别地，采用在闭阀状态下不会发生燃料泄漏的阀体设计。

在这种燃料喷射阀中，在阀体6使用圆度高、实施了镜面加工的球体(JIS标准品的球轴承用钢球)，有利于提高落座密封性。

另一方面，与球体紧密接触的阀座面3的阀座角是研磨性良好且圆度高精度的最佳角度80゜到100゜，能够将与上述球体的落座密封性维持得极高。

此外，具有阀座面3的喷嘴体2通过淬火而提高了硬度，而且通过消磁处理而消除了无用的磁性。

通过这样的阀体6的结构，能够实现不泄漏燃料的喷射量控制。由此实现了单位成本率优异的阀体结构。

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接触，对该接触部分的外周进行激光焊接而将孔板20固定于喷嘴体2。

此外，本说明书及权利要求书中，上下方向以图1为基准，在燃料喷射阀1的阀轴心方向，以燃料通路12一侧为上侧、各燃料喷射孔23a、23b、23c、23d(参照图3)一侧为下侧。

在喷嘴体2的下端部，设置有直径比阀座面3的座部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形成为阀座面3的中心线o和燃料导入孔5的中心线o与阀轴心o相一致。通过设置在燃料导入孔5和孔板20的回旋用通路21a构成向回旋室22a、燃料喷射孔23a的燃料的流路。

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

在孔板20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的下游端分别连接为与回旋室22a、22b、22c、22d连通。

回旋用通路21a、21b、21c、21d是分别向回旋室22a、22b、22c、22d供给燃料的燃料通路，从这一角度来看，回旋用通路21a、21b、21c、21d也可以称为回旋燃料供给通路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逐渐增大(曲率半径逐渐减小)。

在回旋用通路21a、21b、21c、21d与回旋室22a、22b、22c、22d的连接部中，考虑燃料流的碰撞而形成厚度形成部25a、25b、25c、25d。

另外，在回旋室22a、22b、22c、22d的中心分别开设燃料喷射孔23a、23b、23c、23d。

虽然未图示，喷嘴体2和孔板20构成为以能够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。

另外，孔板20通过切削加工、冲压成形(塑性加工)制造。此外，除此方法以外，可以考虑放电加工、电铸法、蚀刻加工等相对不施加应力的加工精度高的方法。

首先，为了对现有结构的课题进行说明，利用图4～5，对现有的喷嘴体2的开口部周边的结构和燃料流动情况进行说明。以下以由回旋用通路21a、回旋室22a、燃料喷射孔23a形成的流路为代表进行说明，但由回旋用通路21b、21c、21d、回旋室22b、22c、22d、以及燃料喷射孔23b、23c、23d构成的流路也同样。

图4是孔板20和现有的喷嘴体2’的放大剖视图。图由阀体6、喷嘴体2’、孔板20、燃料流F构成。图5是图4的B-B剖面。

如图4所示，燃料F从阀体6与喷嘴体2’之间的间隙向燃料喷射室4流入，并向喷嘴体2’的开口部与回旋用通路21a的连接部，即孔板的燃料流入部2b’流入。此时，如图4、图5的燃料流F的箭头所示，形成从孔板流入部2b’的上方朝向回旋用通路21a的底面的燃料流，在底面附近压力升高。因此，同回旋用通路21a的下表面相比，上表面附近部51的流速减缓，在回旋用通路21a的剖面内形成不均匀的速度分布。由于该不均匀的速度分布的燃料流原封不动地向回旋室22a流入，在回旋室22a内也形成不均匀的速度分布的回旋流，因而，作为结果，出现回旋力下降的课题。

接下来，利用图6～图8而对本发明的结构详细地进行说明。

图6是用于说明孔板20与设置在作为本发明的喷嘴体2的开口部的燃料导入孔5的边缘的流路结构31的关系的放大剖视图。图由阀体6、喷嘴体2、孔板20、燃料流F构成。图7是图6的B’-B’剖面，由流路结构31与燃料流F构成。图8是图6的C-C剖面，由从喷嘴体2的开口部，即燃料导入孔5看的流路结构31和孔板20构成。

在本发明中，如图6、图8所示，沿燃料导入孔5的边缘设置流路结构31以便使燃料从回旋用通路21a的侧面上部流入。由此如图7所示，流路结构31形成为与回旋用通路21a连通的流路。

接下来，对本发明产生的燃料流进行说明。与图4相同，燃料F从燃料喷射室4向朝向孔板的燃料流入部2b流入，但如图7和图8所示，燃料F经过流路结构31而从回旋用通路21a的侧面上部沿燃料导入孔5向回旋用通路21a流入。因此，如图6所示，能够使在现有结构(图4)产生的回旋用通路21a的上表面附近部51的低速部分缓和，改善作为剖面整体而不均匀的速度分布。进而，可知形成如图7、图8的箭头F所示侧面燃料流F通过流路结构31从回旋用通路21a的侧面上部流入的结构。

对为了得到本发明的结构而进行的加工进行说明。由于流路结构31设置在燃料导入孔5的边缘，因而能够被容易地加工，另外，由于不需要高加工精度，因而能够以低成本进行量产。

由于上述说明的流路结构31是对于喷嘴体2进行的加工，因而不论在孔板20加工的流路是什么形状都能适用。例如，回旋用通路、回旋室、以及燃料喷射孔的形状根据目标流量、喷雾角、以及粒子直径而不同，但在本发明的结构中，不论这些是什么形状都能得到在回旋用通路内使速度分布均匀化的效果。另外，例如，如图9所示，即使在通过连结部24连结各回旋用通路21a、21b、21c、21d的孔板20的流路形状中，也能够得到改善回旋用通路内的不均匀的速度分布的效果。

另外，虽然采用不在喷嘴体而在孔板设置凹部的方法也能够得到在本实施例所述的效果，但在设置于孔板的凹部、回旋用通路、喷嘴体开口部中，除了需要高加工精度以外，还需要高精度的定位、组装。而且，由于在焊接孔板与喷嘴体时孔板变形会影响凹部的形状，因而会产生加工误差。因此，在喷嘴体(燃料导入孔的边缘)设置与回旋用通路连通的流路的结构最容易，能够以低成本进行量产。

实施例2

对第二实施例进行说明。与实施例1的图8相同，在图10示出图6的C-C剖面。由于除了设置在形成喷嘴体2的开口部的燃料导入孔5的边缘的流路结构32a、32b、32c、32d以外本实施例与实施例1相同，因而省略说明。

图10与图8相同，是从燃料导入孔5看的流路结构32a、32b、32c、32d和孔板20。图由孔板20、设置在孔板20的回旋用通路21a、回旋室22a、燃料喷射孔23a、燃料导入孔5、以及设置在燃料导入孔5的流路结构32a、32b、32c、32d构成。

与在图8说明的流路结构31不同，图10的流路结构32a、32b、32c、32d分别与回旋用通路21a、21b、21c、21d对应设置。例如，对于回旋用通路21a，设置有流路结构32a。另外，为了引起沿着燃料导入孔5的流动，流路结构32a沿着燃料导入孔5的边缘被设置成比回旋用通路21a的横宽更长。根据本结构，同实施例1的流路结构31相比，能够与未设置流路的一部分相应地减小死区容积。

实施例3

对第三实施例进行说明。在图11、图12示出设置在形成为喷嘴体2的开口部的燃料导入孔5的边缘的流路结构33、34的放大图。由于除了流路结构33、34以外本实施例与实施例1相同，因而省略说明。

在实施例1示出的流路结构31是锥形状，但其他的剖面形状也能够得到同样的效果。

图11由阀体6、具有流路结构33的喷嘴体2、以及孔板20构成。例如，在图11示出的流路结构33的剖面形成为梯形的剖面形状。由此，能够使燃料从流路结构33的剖面整体以大速度流入回旋用通路21a的上部的区域。如上，能够实现回旋用通路21a的速度分布的更均匀化。

图12由阀体6、具有流路结构34的喷嘴体2、以及孔板20构成。与在实施例1示出的流路结构31相对，形成剖面具有大致四分之一圆形的形状的流路结构34。由此，同实施例1的流路结构31相比，由喷嘴体下表面2a与孔板上表面20a夹着的流路结构34的狭窄的区域减少，因而能够降低摩擦损失，能够确保足够的燃料流的速度。如上，能够实现回旋用通路21a的速度分布的更均匀化。

作为其他的容易对喷嘴体2加工的形状，考虑如下的结构：与图11同样地将流路剖面形状形成为矩形的结构，与图12同样地将流路剖面形状形成为四分之一的椭圆状的结构，与图12逆向的R形等剖面的一部分为圆弧状的结构。对于任一个回旋用通路剖面的上部的区域，由于燃料沿燃料导入孔5的边缘流入，因而能够使回旋用通路剖面的速度分布均匀化。

实施例4

作为依据实施例1、实施例2、实施例3而进一步作出的实施例，对第四实施例进行说明。在图13示出的是为了使喷雾形状变化而设置有倾斜的燃料喷射孔23as的示例，在图14示出的是为了使回旋用通路21a剖面的速度分布更均匀而在回旋用通路21a的下表面设置有突起部61的示例。由于燃料喷射阀1的结构以及设置在形成为喷嘴体2的开口部的燃料导入孔5的边缘的流路结构31与实施例1相同，因而省略说明。

图13由阀体6、具有流路结构31的喷嘴体2、以及孔板20构成，本实施例的特征在于，设置在孔板的燃料喷射孔23as相对于回旋室的回旋中心轴41而倾斜成θ角。为了得到各种喷雾形状而利用了燃料喷射孔的倾斜，但由于回旋中心与燃料喷射孔出口中心偏离，因而除非具有更强的回旋流，否则粒子直径容易恶化。因此，由于通过本发明的流路结构33能使回旋用通路21a内的剖面速度分布均匀化从而改善回旋的强度，因而同不具有流路结构33的现有形状相比，其能够降低因倾斜的燃料喷射孔23as而导致的粒子直径的恶化。

图14由阀体6、具有流路结构31的喷嘴体2、以及孔板20构成，本实施例的特征在于，在设置在孔板的回旋用通路21a下表面的回旋室入口附近设置有突起部61。突起部61的宽度方向长度l为回旋用通路长度L的1/3以下，突起部61的高度h形成为回旋用通路高度H的1/6以下。

通过设置突起部61能够使在回旋用通路21a的底面产生的快速的燃料流偏向于朝向流路的上方向的燃料流，因而使在回旋用通路21a剖面的速度分布更加均匀化。

通过将在以上的图13示出的倾斜的燃料喷射孔23as、在图14示出的突起部61组合，能够由回旋力提高而实现更微粒化，得到自由度高的喷雾形状。

此外，流路结构31，32a，32b，32c，32d，33，34形成为切口状的结构。

附图标记说明

1…燃料喷射阀，2…喷嘴体，2a…喷嘴体的下表面，2b…孔板流入部，3…阀座面，3a…座部，4…燃料喷射室，5…燃料导入孔，6…阀体，7…芯部，8…弹簧，9…弹簧调节器，10…磁轭，11…电磁线圈，12…燃料通路，13…薄壁管，14…过滤器，15…树脂模塑体，20…孔板，20a…上表面，21a、21b、21c、21d…回旋用通路，22a、22b、22c、22d…回旋室，23a、23b、23c、23d…燃料喷射孔，23as…倾斜的燃料喷射孔，24…连结部，25a、25b、25c、25d…厚度形成部，31、32a、32b、32c、32d、33、34…流路结构，41…回旋室的回旋中心轴，51…回旋用通路的上表面附近部，61…突起部，F…燃料流。

Claims (3)

1.一种燃料喷射阀，所述燃料喷射阀具备孔板和喷嘴体，

所述孔板形成有：回旋室；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，所述回旋室具有形成为曲率从上游侧朝向下游侧逐渐增大的内周壁，

所述喷嘴体在与所述孔板的上表面相接触的下表面设置有开口部，

由设置在所述喷嘴体的下表面的开口部形成燃料流路，所述燃料流路与形成于所述孔板的所述回旋用通路相连通，其特征在于，

在与所述孔板的上表面接触的所述喷嘴体的下表面设置有切口，所述切口连通所述开口部与所述回旋用通路。

2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，

在所述开口部的整个周缘设置所述切口。

3.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，

在所述开口部的周缘局部地设置所述切口。