CN107304741A - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是在内燃机的燃料喷射阀中，促进所喷射的燃料的微粒化。本发明的燃料喷射阀在喷孔板的上游侧端面形成有回旋室和与回旋室连通的燃料导入路径，喷孔在回旋室中开口，当将回旋室的直径设为D、将燃料导入路径的宽度设为W、将下游侧端部处的燃料导入路径的中心轴呈直线状延长后的线与回旋室的中心间的距离设为L时，满足L＜(D－W)/2的关系。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及一种用于向汽车的内燃机等供给燃料的燃料喷射阀，特别涉及一种实现了促进喷雾特性中的微粒化的燃料喷射阀。

背景技术

近年来，对汽车的内燃机等的排出气体限制不断严格，要求从燃料喷射阀喷射出的燃料喷雾的微粒化。例如，在专利文献1所示的现有技术中，为了通过形成回旋流来实现微粒化而进行了研究。

即，在专利文献1中，在阀壳体内配置有与阀座面协同动作的阀封闭构件这样形式的燃料喷射阀中，具有关于长边轴线对称地形成的阀壳体，其特征是，在阀座面的下游设置有中央开口，至少两个切线方向通路从中央开口向半径方向延伸，各切线方向通路分别在各涡旋室内沿切线方向开口，用于燃料的定量开口分别从上述涡旋室的中央通向外侧。设计成通过引导通路整流及加速后的液流流入涡旋室，燃料在涡旋室中成为回旋流，然后一边在喷孔内回旋，一边从喷孔板出口喷射的喷雾成为中空圆锥状的喷雾，以促进微粒化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平1－271656号公报

在利用这种回旋流的微粒化方式中，与为了通过回旋流而在喷孔内发生液膜的剥离，而使喷孔内被燃料填满的方式相比，单个喷孔的燃料喷射流量较少。另外，由于具有回旋室及燃料通路，因此，布局性差，很难多喷孔化。因为这些问题，在利用回旋流的微粒化方式中，很难获得大排气量的发动机所要求的大流量。

此外，通过在比喷孔更靠上游侧的位置设置通路及涡旋室，由于死区体积比其它的微粒化方式大，因此，在喷射刚刚开始后，会喷射出燃料的整流化及加速不充分的燃料，存在喷射初期的燃料喷雾的微粒化变差这样的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种燃料喷射阀，上述燃料喷射阀不仅通过采用回旋方式的微粒化方式而使得微粒化良好，而且喷射流量大，且死区体积小。

本发明的燃料喷射阀，包括：阀芯，上述阀芯用于将阀座打开、关闭；以及喷孔板，上述喷孔板安装于阀座的开口部，并设置有喷孔，通过使阀芯动作来使燃料流过阀座与阀芯之间，并将燃料从喷孔板的喷孔喷射，其特征是，

在喷孔板上形成有圆筒形状的多个回旋室和第一燃料导入路径，其中，喷孔在多个回旋室中开口，上述第一燃料导入路径将燃料导入多个上述回旋室，当将回旋室的直径设为D、将第一燃料导入路径的宽度设为W、将下游侧端部处的第一燃料导入路径的中心轴呈直线状延长后的线与回旋室的中心间的距离设为L时，满足如下关系：

L＜(D－W)/2。

根据本发明的燃料喷射阀，能在不减小回旋室的直径的情况下，获得较大的喷射流量。此外，由于不需要缩小回旋室的直径，因此，能使喷孔的加工性变好。另外，由于能减小死区体积，因此能从喷射初期获得微粒化良好的喷雾。

附图说明

图1是实施方式1的燃料喷射阀的剖视图。

图2A是实施方式1的燃料喷射阀前端部的剖视图。

图2B是实施方式1的燃料喷射阀前端部的俯视图。

图3是将实施方式1的燃料喷射阀前端部的俯视图放大后的图。

图4是表示实施方式1的燃料喷射阀前端部的俯视图的尺寸关系的图。

图5是表示实施方式1的燃料喷射阀前端部的燃料流的图。

图6是表示现有的燃料喷射阀前端部的俯视图的尺寸关系的图。

图7是表示现有的燃料喷射阀前端部的燃料流的图。

图8是实施方式2的燃料喷射阀前端部的俯视图。

图9是实施方式3的燃料喷射阀前端部的俯视图。

图10是实施方式4的燃料喷射阀前端部的俯视图。

图11是实施方式5的燃料喷射阀前端部的俯视图。

(符号说明)

1 燃料喷射阀

4 螺线管装置

5 外壳

6 铁心

7 线圈

8 电枢

9 阀装置

10 阀芯

11 阀主体

12 阀座

12a 阀座座面部

12b 阀座开口部

13 喷孔板

14 喷孔

15 阀芯前端部

16 压缩弹簧

17 回旋室

18 燃料导入路径

19 燃料导入路径中心轴延长线

20 燃料流

21 第二燃料导入路径

具体实施方式

实施方式1

图1中示出实施方式1的燃料喷射阀的剖视图。图2A、图2B、图3、图4示出本实施方式1的燃料喷射阀的前端部，在图2A中示出前端部的剖视图，在图2B中示出俯视图，在图3中示出俯视图的放大图，在图4中示出俯视图的尺寸关系。在图中，符号1表示燃料喷射阀，符号4表示螺线管装置，符号5表示磁回路的轭部分、即外壳，符号6是磁回路的固定铁心部分、即铁心，符号7是线圈，符号8是磁回路的可动铁心部分、即电枢，符号9是阀装置，阀装置9由阀芯10、阀主体11和阀座12构成。阀主体11在压入铁心6的外径部后被焊接。电枢8在压入阀芯10后被焊接。在阀座12上结合有喷孔板13。喷孔板13设置有在板厚方向上贯穿的多个喷孔14。在各实施方式中，标注相同符号的结构表示相同或相当的结构。

接着对动作进行说明。在由发动机的控制装置(未图示)向燃料喷射阀1的驱动电路(未图示)发送动作信号时，电流在燃料喷射阀1的线圈7中流通，而在由电枢8、铁心6、外壳5、阀主体11构成的磁回路中产生磁通，电枢8进行向铁心6一侧吸引的动作，当与电枢8呈一体结构的阀芯10与阀座座面部12a分离而形成间隙时，燃料从被焊接到阀芯10前端部的球体15的倒角部15a经过阀座座面部12a与阀芯10的间隙，且从多个喷孔14喷射到发动机吸气通路(未图示)。接着，在由发动机的控制装置向燃料喷射阀的驱动电路发送动作的停止信号时，线圈7的电流通电停止而使磁回路中的磁通减少，利用将阀芯10朝关阀方向按压的压缩弹簧16使阀芯10与阀座座面部12a间的间隙处于关闭状态，燃料喷射结束。阀芯10在电枢侧面8a处与阀主体11的引导部滑动，在开阀状态下，电枢上表面8b与铁心6的下表面抵接。

在实施方式1中，如图2A、图2B、图3、图4这样，通过使喷孔板13的上游侧端面的一部分凹陷，来形成多个回旋室17以及用于将燃料从阀座开口部12b向回旋室17导入的燃料导入路径18，喷孔14在回旋室17的中央开口。回旋室17形成为具有比燃料导入路径18的宽度大的直径的圆筒形状。燃料导入路径18的上游侧与阀座开口部12b连通，下游侧与回旋室17连通，燃料导入路径18的中心轴的延长线配置成不与回旋室17的中心交叉。燃料导入路径18和回旋室17的底面设置成距喷孔板13的上游侧端面的深度相同的平面。

通过形成以上这样的结构，从燃料导入路径18流入回旋室17的燃料一边产生回旋流，一边流入喷孔。通过在喷孔内部中也确保回旋流，从而通过发生液膜的剥离、形成沿着喷孔内壁的较薄的液膜、将较薄的液膜从喷孔喷射，来促进微粒化。

另外，通过设置多个回旋室17及与回旋室17对应的多个喷孔14，从而与仅设置一个喷孔14的结构相比，由于能降低单个喷孔的喷射流量，因此，沿着喷孔内壁形成的液膜被进一步薄膜化，而使微粒化更好。

但是，如上所述，在利用回旋流的微粒化方式中，与为了利用回旋流而在喷孔内发生液膜的剥离而使喷孔内被燃料填满的方式相比，单个喷孔的燃料喷射流量少，而且因燃料导入路径和回旋室的布局性而很难实现多喷孔化，因此，存在很难获得大排气量的发动机所要求的大流量这样的问题。图6中示出了现有的回旋方式的燃料喷射阀。如图6所示，当燃料导入路径18呈直线状，且燃料导入路径18的壁面以与回旋室17的壁面成切线关系的方式连通的情况下，将燃料导入路径18的中心轴呈直线状延长后的线19与回旋室17的中心间的距离L、回旋室17的直径D、燃料导入路径18的宽度W的关系满足L＝(D－W)/2。在这种情况下，如图7所示，形成沿着回旋室17的内壁的燃料流。

在一般的回旋方式的燃料喷射阀的流量预测中，能适用基于位势理论的公式，流量q与燃料导入路径的截面积Si、喷孔直径re、回旋室直径ri、形成于喷孔内部的空洞部与喷孔直径的比k的关系成为q∝k，Si，re/ri。因此，作为为了装载要求喷射流量大的发动机而使喷射流量增加的方法，列举增加燃料导入路径的截面积Si的方法、使回旋室直径ri减少的方法、使喷孔直径re增加的方法。在使燃料导入路径的截面积Si增加的情况下，由于死区体积增加，在喷射刚刚开始后，喷射出燃料的整流化及加速不充分的燃料，存在喷射初期的燃料喷雾的微粒化变差这样的问题。

此外，在使回旋室直径ri减少的情况下，在喷孔内部的燃料流的角速度降低，喷雾的扩展角变小，但在使喷孔直径re增加的情况下，在喷孔内部的燃料流的角速度增加，喷雾的扩展角变大。因此，为了在形成恰当的喷雾的扩展角的同时获得较大的喷射流量，需要寻找出回旋室直径ri与喷孔直径re的恰当的尺寸组合。但是，因加工喷孔时产生的位置偏移、塌边、剖切面这样的理由，考虑到喷孔的加工性，需要在喷孔的外周部与回旋室内壁部之间设置间隔，若同时进行回旋室直径ri的减少及喷孔直径re的增加，则会导致喷孔外周部和回旋室内壁部的间隔变窄，因此，喷射流量的增加存在限度。

因而，在实施方式1中，如图4所示，当将回旋室17的直径设为D、将燃料导入路径18的宽度设为W、将燃料导入路径18的下游侧端部处的燃料导入路径18的中心轴呈直线状延长后的线19与回旋室17的中心间的距离设为L时，满足L＜(D－W)/2的关系。在此，燃料导入路径18定义为具有一定的宽度W的区域，燃料导入路径18的下游端部表示与回旋室17交叉、且不再具有一定的宽度W的位置。通过将线19与回旋室17的中心间的距离L设定为比以往的关系小，从而如图5所示，从燃料导入路径18流入回旋室17的燃料流20会流入靠近回旋室17中心的位置处，会在比由回旋室17的内壁包围的区域更窄的范围内产生回旋流。因此，由于与在基于上述位势理论的公式中缩小回旋室17的直径的情况同样地在狭窄的范围内产生回旋流，因此，能在不减小回旋室的直径的情况下，获得较大的喷射流量。

此外，与通过缩小回旋室17的直径来获得较大的流量的方法相比，由于不需要缩小回旋室17的直径，就能在喷孔14的外周部与回旋室17内壁部之间确保间隔，因此，喷孔14的加工性变好。

另外，与通过增大燃料导入路径18的截面积来获得较大的流量的方法相比，由于能减小死区体积，因此，从喷射初期开始便能获得微粒化良好的喷雾。

实施方式2

图8中示出了实施方式2的燃料喷射阀的前端部。为了实现燃料喷雾的微粒化，重要的是沿着喷孔内壁形成薄且均质的液膜，但一旦在喷孔14处产生的回旋流发生偏向，则形成于喷孔内壁的液膜会局部变厚，而可能有损微粒化性能。因而，在实施方式2中，具有第二燃料导入路径21，该第二燃料导入路径21从与燃料导入路径18不同的方向将燃料导入回旋室17。此时，在从燃料导入路径18流入回旋室17的燃料所形成的回旋方向与从第二燃料导入路径21流入回旋室17的燃料所形成的回旋方向相同这样的位置处，燃料导入路径18和第二燃料导入路径21与回旋室17连通。藉此，由于燃料从两个方向流入回旋室17，因此，相比于燃料仅从一个方向流入回旋室17的情况，形成于喷孔14的内壁的液膜厚度变得均匀，燃料喷雾的微粒化程度变好。

此外，喷孔14在回旋室17的中心开口，并形成为如下结构：当将喷孔14的直径设为d、将燃料导入路径18的下游侧端部处的燃料导入路径18的中心轴呈直线状延长后的线19与回旋室17的中心间的距离设为L时，满足L＜d/2的关系。换言之，当以图8的视角观察时，喷孔14的外周部与线19交叉。藉此，通过使燃料流的一部分从燃料导入路径18直接流入喷孔14，由于在喷孔14内部流过的燃料流的、在喷孔板13的板厚方向上的速度分量变大，因此，能获得更大的喷射流量。

此时，若在喷孔14内部流过的燃料流的、在周向上的速度分量损失，则有可能不会产生回旋流，但通过设置第二燃料导入路径21，能使回旋流容易产生，且不会有损微粒化性能。

实施方式3

图9中示出了实施方式3的燃料喷射阀的前端部。当针对一个回旋室设置两个燃料导入路径的情况下，关于两个燃料导入路径的相对的角度，当使它们呈180°左右相对的情况下，形成于喷孔14的内壁的液膜厚度的均匀度最好。因而，在实施方式3中，通过将燃料导入路径18及第二燃料导入路径21从彼此相对的方向与回旋室17连通，从而使形成于喷孔14的内壁的液膜厚度更加均匀，使燃料喷雾的微粒化程度更好。

此外，在图9所示的结构中，使燃料导入路径18和第二燃料导入路径21的与阀座开口部连通的连通部分共用。通过共用连通部分而使得死区体积减少，能从喷射初期便获得微粒化良好的喷雾。

实施方式4

图10中示出了实施方式4的燃料喷射阀的前端部。在实施方式4中，第二燃料导入路径21的壁面以与回旋室17的壁面呈切线关系的方式连通。在形成为这样的结构的情况下，也利用从燃料导入路径18流入回旋室17的燃料流，使从第二燃料导入路径21流入回旋室17的燃料流朝回旋室17的中央方向拉引，能在比回旋室17的内壁更小的范围内产生回旋流，因此，能获得与实施方式1至实施方式3所示的燃料喷射阀同样的效果。

实施方式5

图11中示出了实施方式5的燃料喷射阀的前端部。在实施方式5中，燃料导入路径18一边弯曲一边与回旋室17连通。在这样的形状中，由于在燃料导入路径18的下游侧端部处，将燃料导入路径18的中心轴呈直线状延长后的线19、线19与回旋室17的中心间的距离L、回旋室17的直径D和燃料导入路径18的宽度W的关系满足L＜(D－W)/2，因此，能获得与实施方式1至实施方式4所示的燃料喷射阀同样的效果。

另外，本发明在其发明的范围内，能将各实施方式自由组合，或是将各实施方式适当变形、省略。

Claims (4)

1.一种燃料喷射阀，包括：阀座；阀芯，所述阀芯用于将所述阀座打开、关闭；以及喷孔板，所述喷孔板安装于所述阀座的开口部，并设置有喷孔，通过使所述阀芯动作来使燃料流过所述阀座与所述阀芯之间，并从所述喷孔板的喷孔喷射，其特征在于，

在所述喷孔板上形成有圆筒形状的多个回旋室和第一燃料导入路径，其中，所述喷孔在多个所述回旋室中开口，所述第一燃料导入路径将燃料导入多个所述回旋室，当将所述回旋室的直径设为D、将所述第一燃料导入路径的宽度设为W、将下游侧端部处的所述第一燃料导入路径的中心轴呈直线状延长后的线与所述回旋室的中心间的距离设为L时，满足如下关系：

L＜(D－W)/2。

2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，在所述喷孔板上形成有第二燃料导入路径，所述第二燃料导入路径将燃料从与所述第一燃料导入路径不同的方向导入所述回旋室。

3.如权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述第一燃料导入路径和所述第二燃料导入路径从彼此相对的方向与所述回旋室连通。

4.如权利要求1至3中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述喷孔在所述回旋室的中心开口，当将所述喷孔的直径设为d时，满足如下关系：

L＜d/2。