CN111989480B - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

一种燃料喷射阀(100)，包括：阀座(12)，其具有阀座座部(12a)和阀座开口部(12b)；阀芯(10)，其与阀座(12)的阀座座部(12a)抵接以阻止燃料从阀座开口部(12b)流出，并且与阀座座部(12a)分开以允许燃料从阀座开口部(12b)流出；以及喷孔板(13)，其固定于阀座(12)的下游侧端面并具有多个喷孔(14)，多个喷孔将从阀座开口部(12b)流出的燃料向外部喷射，其中，在喷孔板(13)的上游侧端面具有回旋室(18)和燃料通路(17)，开设有喷孔(14)并与回旋室连通，回旋室对燃料施加回旋力，燃料通路将燃料导入至回旋室(18)，回旋室(18)和燃料通路(17)由具有朝向上游侧扩张的锥形形状的侧壁(20)构成，在喷孔板(13)的下游侧端面的、包括回旋室(18)和燃料通路(17)在内的区域具有凹部(30)。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本申请涉及一种用于向汽车的内燃机等供给燃料的燃料喷射阀，特别涉及一种实现喷雾特性中的微粒化的促进的燃料喷射阀。

背景技术

近年来，在强化对汽车的内燃机等的排出气体限制的过程中，要求从燃料喷射阀喷射的燃料喷雾的微粒化，并针对利用回旋流实现微粒化的方式进行着各种各样的研究。

在专利文献1中记载有一种结构，具有：柱塞，上述柱塞被螺线管装置驱动；阀座，上述阀座配置在上述柱塞的下游侧，并具有开口部；以及喷孔板，上述喷孔板在上游侧加工有放射状的凹坑，所述凹坑具有分岔部、导入部、圆筒部和回旋部，在上述圆筒部的下游侧开设有喷孔，上述喷孔板结合到阀座的下游侧，从而安装到作为燃料喷射阀的前端部件的阀主体的内部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2017/060945号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

一般而言，为了更精确地对进入燃烧室内的燃料量进行控制，期望的是，使安装于燃烧室上游侧的吸气通路的燃料喷射阀靠近配置于燃烧室，以降低朝向吸气通路的燃料附着。

在上述专利文献1的燃料喷射阀中，在与燃烧室相邻配置的情况下存在问题。即，作为燃料喷射阀的前端部件的阀主体因暴露于从燃烧室回吹的高温气体的表面积大，因此容易变得高温，热量会从靠近阀主体的径向的端部朝向中央部传递至安装于上述阀主体内部的喷孔板或阀座。

专利文献1的喷孔板中的、除了形成于上游侧的放射状的凹坑部之外的板厚均匀，因此，热量容易从喷孔板的端部传递至中央部的喷孔附近，从而使喷孔部变为高温，存在喷孔内的残留汽油固接于喷孔的内表面而可能会使喷雾微粒化变差或是使喷射流量变化这样的问题。

本申请公开了用于解决上述技术问题的技术，其目的在于提供一种燃料喷射阀，即使在将燃料喷射阀靠近配置于燃烧室的情况下，通过使喷孔部设为不易高温化的喷孔板形状，从而使喷雾特性或是流量特性维持在良好的状态。

解决技术问题所采用的技术方案

本申请所公开的燃料喷射阀包括：阀座，所述阀座具有阀座座部和阀座开口部；阀芯，所述阀芯与所述阀座的所述阀座座部抵接以阻止燃料从所述阀座开口部流出，并且与所述阀座座部分开以允许燃料从所述阀座开口部流出；以及喷孔板，所述喷孔板固定于所述阀座的下游侧端面并具有多个喷孔，多个所述喷孔将从所述阀座开口部流出的燃料向外部喷射，其中，在所述喷孔板的上游侧端面具有回旋室和燃料通路，开设有所述喷孔开口并与所述回旋室连通，所述回旋室对燃料施加回旋力，所述燃料通路将燃料导入至所述回旋室，所述回旋室和所述燃料通路由具有朝向上游侧扩张的锥形形状的侧壁构成，在所述喷孔板的下游侧端面的、包括所述回旋室和所述燃料通路在内的区域具有凹部。

发明效果

根据本申请公开的燃料喷射阀，能够获得一种燃料喷射阀，能抑制喷孔附近的高温化，且能降低回旋室内或燃料通路内的燃料温度，从而能使喷雾特性或流量特性维持在良好的状态。

附图说明

图1是表示实施方式1的燃料喷射阀的剖视图。

图2的(a)是表示实施方式1的燃料喷射阀中的前端部的剖视图，图2的(b)是图2的(a)的剖视图的A-A线处的剖视图。

图3的(a)是表示实施方式1、2的燃料喷射阀中的喷孔板的上游侧端面的放大图，图3的(b)是图3的(a)的放大图的B-B线处的剖视图。

图4的(a)是表示实施方式1、3的燃料喷射阀中的前端部的剖视图，图4的(b)是从燃料喷射阀中的喷孔板的下游侧的箭头S1方向观察时的图。

图5的(a)是表示实施方式4的燃料喷射阀中的前端部的剖视图，图5的(b)是从燃料喷射阀中的喷孔板的下游侧的箭头S2方向观察时的图。

图6的(a)是表示实施方式5的燃料喷射阀中的前端部的剖视图，图6的(b)是从燃料喷射阀中的喷孔板的下游侧的箭头S3方向观察时的图。

图7的(a)是表示实施方式6的燃料喷射阀中的前端部的剖视图，图7的(b)是从燃料喷射阀中的喷孔板的下游侧的箭头S4方向观察时的图。

图8的(a)是表示实施方式7的燃料喷射阀中的喷孔板的上游侧端面的放大图，图8的(b)是图8的(a)的放大图的C-C线处的剖视图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明实施方式1的燃料喷射阀的侧视图。图2的(a)是表示实施方式1的燃料喷射阀中的前端部的剖视图，图2的(b)是图2的(a)的A-A线处的剖视图。

符号100表示燃料喷射阀。符号4是螺线管装置，符号5是作为磁路的轭部分的金属板，符号6是作为磁路的固定铁心部分的圆筒状的芯部，符号7是缠绕在配置于芯部6外周的绕线管1的线圈，符号8是作为磁路的可动铁心部分的圆筒状的电枢，电枢上端面8b与芯部6的下端面接触、分离，上述电枢8具有在后述的阀保持件11内滑动的滑动面8a，电枢8能够在阀保持件11内沿着轴向滑动。符号9是阀装置，阀装置9由阀芯10、阀保持件11和阀座12构成。另外，金属板5跨及芯部6的外周面和阀保持件11的外周面配置，并通过焊接固定。

阀保持件11的上游侧端部在被压入芯部6的外周部之后被焊接。圆筒状的电枢8在被压入阀芯10的上游侧端部之后被焊接，从而使电枢8与阀芯10朝轴向一体地移动。在阀座12的下端面通过焊接并在焊接部50处结合有喷孔板13，使得阀座12和喷孔板13以一体结构安装于阀保持件11的下游侧端部的内部。在喷孔板13处设置有沿板厚方向贯穿的多个喷孔14。

在阀芯10的下游侧端部固定有滚珠15，上述滚珠15形成有倒角部15a，滚珠15与阀座12的阀座座部12a落位、分离。在圆筒状的芯部6内插入有压缩弹簧16，上述压缩弹簧16朝将滚珠15推压至阀座12的阀座座部12a的方向对阀芯10进行按压。此外，在圆筒状的芯部6内固定有调节件2，上述调节件2对压缩弹簧16的载荷进行调节。另外，在作为燃料的导入部的圆筒状的芯部6的上端部插入有过滤器3。此外，阀保持件11、芯部6、线圈5和金属板5一体成型于树脂制外壳22。树脂制外壳22设置有连接器部22a，在连接器部22a内引出与线圈5电连接的端子23。

在喷孔板13的上游侧端面具有回旋室18和燃料通路17，开设有喷孔14并与上述回旋室18连通，上述回旋室18对燃料施加回旋力，上述燃料通路17将燃料导入至回旋室18，回旋室18和燃料通路17由具有朝向上游侧扩张的锥形形状的侧壁20构成，在喷孔板13的下游侧端面的、包括回旋室18和燃料通路17在内的区域处形成有凹部30。喷孔14设置在回旋室18的中央附近。燃料通路17与阀座开口部12b连通。

接着，对动作进行说明。当通过发动机的控制装置向燃料喷射阀1的驱动电路发送动作信号时，电流被通电至燃料喷射阀1的线圈7，在由电枢8、芯部6、外壳5和阀保持件11构成的磁路中产生磁通，电枢8朝芯部6一侧进行吸引动作，当和电枢8为一体结构的阀芯10与阀座座部12a分开而形成间隙时，燃料从焊接于阀芯10的前端部的滚珠15的倒角部15a流过阀座座部12a与阀芯10之间的间隙，并从多个喷孔14喷射至发动机的吸气通路。

接着，当从发动机的控制装置向燃料喷射阀1的驱动电路发送动作停止信号时，线圈7的电流的通电停止，磁路中的磁通减少，在朝闭阀方向推压阀芯10的压缩弹簧16的作用下，阀芯10与阀座座部12a之间的间隙处于关闭状态，燃料喷射结束。阀芯10在电枢8的滑动面8a处相对于阀保持件11的内周面的引导部滑动，在开阀状态下，电枢8的电枢上表面8b与芯部6的下表面抵接。

在实施方式1中，如图2的(a)、(b)、图3的(a)、(b)所示，通过使喷孔板13的上游侧端面凹陷，从而形成对燃料施加回旋力的多个回旋室18。喷孔14分别设置在回旋室18的中央附近。与回旋室18对应地设置有将燃料导入至回旋室18的燃料通路17。燃料通路17与阀座开口部12b连通。

由此，从阀座开口部12b经由燃料通路17流入回旋室18的燃料一边产生回旋流一边流入喷孔14。通过在喷孔14的内部也保持回旋流，从而形成沿着喷孔14的内壁的薄液膜，并且通过将薄液膜从喷孔14呈中空圆锥状喷射，从而能促进燃料的微粒化。

在将燃料喷射阀1靠近配置于燃烧室的情况下，作为燃料喷射阀1的前端部件的阀保持件11因暴露于从燃烧室回吹的高温气体的表面积大，因此容易变得高温，其热量会从安装于阀保持件11内部的喷孔板13的端部或是阀座12的外周部传递至喷孔板13的中央部，由于喷孔14附近变得高温，因此，喷孔14内的残留汽油固接于喷孔14的内表面而可能会使喷雾微粒化变差或是使喷射流量变化。此外，回旋室18内和燃料通路17内的燃料变得高温，可能会使因产生空化而导致喷雾微粒化变差或是喷射流量变化。

因而，在实施方式1中，形成回旋室18和燃料通路17的侧壁20以朝向上游侧扩张的锥形形状形成。由此，相对于专利文献1那样的非锥形形状的情况，与燃料接触的侧壁20的表面积增加，因此，由燃料所实现的冷却效果提高，从而能降低喷孔14附近的温度。

另外，如图4的(a)、(b)所示，在喷孔板13的下游侧端面上，在箭头S1所示的从喷孔板13的下游侧向下游侧端面的垂直方向观察时投影的、包括回旋室18和燃料通路17在内的区域处设置有凹部30，以使喷孔板13的板厚比喷孔板13的端部薄。

由此，由于能降低热量从安装于阀保持件11内部的喷孔板13的端部传递至喷孔14附近，因此，即使在将燃料喷射阀靠近配置于燃烧室的情况下，也能抑制喷孔14附近的高温化，并且抑制残留汽油固接于喷孔14的内表面，此外，由于还能降低回旋室18内或是燃料通路17内的燃料温度，因此，能抑制空泡(日文：キャビテーション)的产生，能抑制喷雾微粒化变差或是喷射流量变化。

实施方式2

图3的(a)是表示实施方式2的燃料喷射阀中的喷孔板的上游侧端面的放大图，图3的(b)是实施方式2的图3的(a)的B-B线处的剖视图。

在将燃料通路17和喷孔14投影至与燃料喷射阀1的中心轴垂直的平面的情况下，若将燃料通路17的底部的宽度和深度分别设为H、V，将侧壁20相对于深度方向的倾斜角度设为θ，并且将从燃料通路17的底部的中心轴至喷孔14的中心为止的距离设为L，则构成为满足H/2+V·tanθ＜L的关系式。

由此，即使形成燃料通路17的侧壁20呈朝向上游侧扩张的锥形形状，由于在燃料通路17中被整流化后而流入回旋室18的燃料也不易直接进入喷孔14，因此，在喷孔14的内部产生的回旋流不会变弱，能维持喷雾的微粒化。

实施方式3

图4的(a)是表示实施方式3的燃料喷射阀中的前端部的剖视图，图4的(b)是从实施方式3的燃料喷射阀中的喷孔板的下游侧的箭头S1方向观察时的图。

喷孔板13以环状焊接于阀座12的下游侧，其焊接部50设置在比设于喷孔板13的下游侧端面的凹部30更靠径向外侧处，因此，与焊接部50设置于凹部30内的板厚较薄的部分的情况相比，更能抑制因焊接而产生的热变形。

因而，不会在阀座12与喷孔板13之间产生伴随热变形的间隙等，能使燃料在燃料通路17和回旋室18的内部正常流动，以在喷孔14内产生良好的回旋流，因此，能抑制喷雾微粒化变差或是喷射流量变化。

此外，在燃料喷射时，尽管在喷孔板13处施加有燃料压力所产生的负载，特别是在焊接部50附近产生应力集中，但由于将焊接部50设置于喷孔板13的板厚较厚的部分，因此，与将焊接部50设置于凹部30内的板厚较薄的部分的情况相比，能提高喷孔板13的强度，并能提高耐久性。

实施方式4

图5的(a)是表示实施方式4的燃料喷射阀中的前端部的剖视图，图5的(b)是从实施方式4的燃料喷射阀中的喷孔板的下游侧的箭头S2方向观察时的图。

尽管从喷孔14喷射的燃料的一部分附着于喷孔14的出口附近，但如上述实施方式1那样，在设置于喷孔板13的下游侧端面的凹部30的侧壁20相对于凹部30的底面垂直形成的情况下，喷孔板14的出口附近的附着燃料难以沿喷孔板13的径向扩展，难以从下游侧端面剥离。其结果是，附着燃料会因周围的高温气体而固接并将喷孔14的出口部堵塞，从而可能会使喷雾微粒化变差或是使喷射流量变化。

因而，在实施方式4中，相对于上述实施方式1，形成设于喷孔板13的下游侧端面的凹部30的侧壁40以朝向下游侧扩张的锥形形状设置。

由此，即使从喷孔14喷射的燃料的一部分附着于喷孔14的出口附近，也容易沿喷孔板13的径向扩张，容易从下游侧端面剥离，不会因附着燃料的固接而将喷孔14的出口部堵塞，能抑制喷雾微粒化变差或是喷射流量变化。

实施方式5

图6的(a)是表示实施方式5的燃料喷射阀中的前端部的剖视图，图6的(b)是从实施方式5的燃料喷射阀中的喷孔板的下游侧的箭头S3方向观察时的图。

在实施方式5中，相对于上述实施方式4，将设置于喷孔板13的下游侧端面的凹部30设置于箭头所示的从喷孔板13的下游侧向下游侧端面的垂直方向观察时投影的、包括回旋室18和燃料通路17在内的区域之外的部分。

由此，由于成为喷孔板13的下游侧端面的仅回旋室18和燃料通路17的部分相对于凹部30的底面朝下游侧隆起的形状，因此，与上述实施方式4相比，进一步被喷射的燃料的一部分更不易积存在喷孔14的出口附近，更容易从下游侧端面剥离，因此，不会因附着燃料的固接而将喷孔14的出口部堵塞，从而能抑制喷雾微粒化变差或是喷射流量变化。

实施方式6

图7的(a)是表示实施方式6的燃料喷射阀中的前端部的剖视图，图7的(b)是从实施方式6的燃料喷射阀中的喷孔板的下游侧的箭头S4方向观察时的图。

在上述实施方式1、4中，在将凹部30设置于喷孔板13的下游侧端面的大范围的情况下，喷孔板13的板厚在大范围内变薄，从而可能会因喷孔板13的强度不足而导致耐久性变差。

因而，在实施方式6中，作为设置于喷孔板13的下游侧端面的凹部，设置于从喷孔板13的下游侧向下游侧端面的垂直方向观察时投影的、包括回旋室18和燃料通路17在内的凹部区域30a1及其径向外侧的凹部区域30b1这两个部位处。

这样，通过将多个凹部区域30a1、30b1设置于喷孔板13的下游侧端面而设为不易变形的凹凸形状，与在大范围内设置一个凹部的情况相比，能够维持喷孔板13的强度，并且降低从喷孔板13的端部至喷孔14部的导热性以抑制喷孔14部的高温化，从而能抑制喷雾微粒化变差或是喷射流量变化。

实施方式7

图8的(a)是表示实施方式7的燃料喷射阀中的喷孔板的上游侧端面的放大图，图8的(b)是实施方式7的图8的(a)的C-C线处的剖视图。

相对于上述实施方式2，形成燃料通路17的侧壁20的、朝向上游侧扩张的锥形形状仅形成于远离喷孔14的一侧17a，而未形成于靠近喷孔14的一侧17b，因此，在燃料通路17中被整流化后并流入回旋室18的燃料更不易直接进入喷孔14，因而，在喷孔14的内部产生的回旋流不会变弱，能维持喷雾的微粒化。

本申请记载有各种各样的例示的实施方式和实施例，但一个或多个实施方式所记载的各种各样的特征、方式以及功能并不局限于应用于特定的实施方式，能单独或以各种组合的方式应用于实施方式。

因此，未被例示的无数的变形例被设想在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，包含对至少一个构成要素进行变形的情况、追加的情况或省略的情况，还包含将至少一个构成要素抽出并与其它实施方式的构成要素组合的情况。

工业上的可利用性

本申请理想地实现能抑制喷雾微粒化或是喷射流量变化的高可靠性的燃料喷射阀。

符号说明

100 燃料喷射阀；

9 阀装置；

10 阀芯；

11 阀保持件；

12 阀座；

12a 阀座座部；

12b 阀座开口部；

13 喷孔板；

14 喷孔；

17 燃料通路；

18 回旋室；

20 侧壁；

30 凹部；

40 侧壁；

50 焊接部。

Claims (14)

1.一种燃料喷射阀，包括：

阀座，所述阀座具有阀座座部和阀座开口部；

阀芯，所述阀芯与所述阀座的所述阀座座部抵接以阻止燃料从所述阀座开口部流出，并且与所述阀座座部分开以允许燃料从所述阀座开口部流出；以及

喷孔板，所述喷孔板固定于所述阀座的下游侧端面并具有多个喷孔，多个所述喷孔将从所述阀座开口部流出的燃料向外部喷射，

其特征在于，

在所述喷孔板的上游侧端面具有回旋室和燃料通路，其中，开设有所述喷孔并与所述回旋室连通，所述回旋室对燃料施加回旋力，所述燃料通路将燃料导入至所述回旋室，

所述回旋室和所述燃料通路由具有朝向上游侧扩张的锥形形状的侧壁构成，

通过在所述喷孔板的下游侧端面的、包括所述回旋室和所述燃料通路在内的区域形成凹部，使所述喷孔板中形成有所述凹部的区域的板厚相对于所述喷孔板的端部减薄，来降低热量从所述喷孔板的端部传递至所述喷孔附近，以抑制所述喷孔附近的高温化。

2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，

在将所述燃料通路和所述喷孔投影至与所述燃料喷射阀的中心轴垂直的平面时，若将所述燃料通路的底部的宽度设为H、将所述燃料通路的底部的深度设为V、将所述侧壁相对于深度方向的倾斜角度设为θ、并将从所述燃料通路的底部的中心轴至所述喷孔的中心为止的距离设为L，则满足H/2+V·tanθ＜L的关系。

3.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述喷孔板焊接于所述阀座的下游侧，所述凹部设置在比焊接部更靠内周侧处。

4.如权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述喷孔板焊接于所述阀座的下游侧，所述凹部设置在比焊接部更靠内周侧处。

5.如权利要求1至4中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述凹部由具有朝向下游侧扩张的锥形形状的侧壁构成。

6.如权利要求1至4中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述凹部设置于投影至所述喷孔板的下游侧端面的、所述回旋室和所述燃料通路之外的部分处。

7.如权利要求5所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述凹部设置于投影至所述喷孔板的下游侧端面的、所述回旋室和所述燃料通路之外的部分处。

8.如权利要求1至4、7中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述凹部在所述喷孔板的下游侧端面设置多个。

9.如权利要求5所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述凹部在所述喷孔板的下游侧端面设置多个。

10.如权利要求6所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述凹部在所述喷孔板的下游侧端面设置多个。

11.如权利要求1至4、7、9和10中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，

形成所述燃料通路的侧壁具有仅在远离所述喷孔一侧朝向上游侧扩张的锥形形状。

12.如权利要求5所述的燃料喷射阀，其特征在于，

形成所述燃料通路的侧壁具有仅在远离所述喷孔一侧朝向上游侧扩张的锥形形状。

13.如权利要求6所述的燃料喷射阀，其特征在于，

形成所述燃料通路的侧壁具有仅在远离所述喷孔一侧朝向上游侧扩张的锥形形状。

14.如权利要求8所述的燃料喷射阀，其特征在于，

形成所述燃料通路的侧壁具有仅在远离所述喷孔一侧朝向上游侧扩张的锥形形状。

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