CN114502835A - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

在燃料喷射阀(100)的喷孔板(11)的上游侧端面包括配置于阀座(10)的开口部(10b)的径向外侧的多个回旋室(11c)、与开口部(10b)连通的中央部(11a)、将燃料的流动从中央部(11a)引导至回旋室(11c)的导入部(11b)和开口于回旋室(11c)并向外部喷射燃料的喷孔(13)，使喷孔(13)的中心相对于导入部(11b)的中心轴偏移，并且使回旋室(11c)的中心与喷孔(13)的中心一致，在导入部(11b)的侧壁中的喷孔(13)的中心的偏移一侧的第一侧壁(W1)与回旋室(11c)之间设置端面(L)，将端面(L)与导入部(11b)的中心轴所成的角度θ1设为θ1＜90°。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本申请涉及一种燃料喷射阀。

背景技术

近年来，在汽车的内燃机等的废气限制不断强化的过程中，对于从燃料膨胀阀喷射的燃料喷雾，考虑到向进气管壁面的附着，期待一种抑制喷雾角度的过度张开并且充分地微粒化的燃料喷雾。此外，作为燃料喷雾的微粒化方法中的一种，关于利用回旋流动的方式，正在进行各种各样的研究。

例如，在专利文献1中公开了一种燃料喷射阀，包括具有供燃料从上游侧经过的开口部的阀座和阀芯以及在阀座的下游侧形成回旋流动的喷孔板，通过在喷孔板的上游侧加工出具有分岔部、导入部、圆筒部和回旋部的放射状的凹坑，并且在圆筒部的下游侧加工出喷孔，并对包含回旋部在内的流路的尺寸进行规定，来实现喷雾的进一步微粒化。

在上述专利文献1中记载有：通过使回旋部的终端面相对于导入部的中心轴以角度θ倾斜，并将角度θ设为0°以上、45°以下的范围，来使在圆筒部处从导入部直接流入的流动A和经由回旋部流入圆筒部的流动B相对，或是，在将导入部的宽度设为W1、回旋部的宽度设为W2时，通过设为0.3≤W2/W1≤0.7，来使流动A、流动B的强度大致相同。

由此，回旋流动是均质的，形成于喷孔的内壁的燃料液膜厚度均匀，因此，微粒化程度良好。

然而，在通过回旋流动使燃料薄膜化并使液膜分裂来微粒化的专利文献1的公开方法中，虽然因回旋力的增加，促进液膜的张开，使微粒化得到促进，但同时喷雾角度也会大幅扩大。

此外，在专利文献2中公开了一种燃料喷射阀，为了抑制喷雾的张开并且实现充分的微粒化，对喷孔的配置位置进行调节以及在喷孔设置角度。根据上述专利文献2所公开的燃料喷射阀，通过喷孔的配置位置对回旋力的强度进行调节，抑制喷雾的扩开，同时通过在喷孔设置角度以使燃料向喷孔的内壁面的碰撞力变大，能抑制微粒化性能的下降或是提高微粒化性能。

专利文献

专利文献1：国际公开第2017/060945号手册

专利文献2：日本专利特开2017-210907号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1或专利文献2中均公开了存在从导入部直接流入喷孔的流动和经由回旋室流入喷孔的流动。此外，在专利文献1中，通过使从导入部直接流入喷孔的流动A与经由回旋室流入喷孔的流动B相对，并使流动A和流动B的强度大致相同，来提高喷孔内的液膜的均匀度，改善微粒化。此外，在专利文献2中，通过喷孔位置的调节、即调节相对于导入部中心轴的喷孔偏移量来对回旋力进行调节，抑制喷雾的扩开，同时通过在喷孔设置角度来使向喷孔内壁面的碰撞力变大，从而能抑制微粒化性能的下降或是提高微粒化性能。

在此，作为喷雾角度的调节方法，除了改变上述的喷孔偏移量或是在喷孔设置角度以外，还考虑到例如喷孔直径、喷孔长度、回旋室直径、喷孔间距直径的改变等。然而，改变喷孔直径、回旋室直径或是喷孔偏移量是对流动A和流动B两方向喷孔的流入方式进行改变，并且是伴随着微粒化性能和喷射流量的显著变化的方法。因此，用于在维持要求流量的同时获得目标的喷雾角度的设计工时数变得很大。

此外，喷孔间距直径的改变从燃料喷射阀的尺寸来看还受到喷孔板上的布局的限制，因此，可以想象喷雾角度的调节效果微小。除此之外，关于在喷孔设置角度，在想到以往的喷孔形成方法中广泛使用的冲压成型的情况下，由于在回旋室设置有喷孔，因此，无论回旋室和喷孔部的加工顺序如何，与没有喷孔角度的情况相比，都可能会使加工性大幅变差。

本申请公开了一种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，具有充分的微粒化性能，并且能容易地调节喷雾角度。

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具有使阀座开闭的阀芯，燃料在经过上述阀芯与阀座落座部之间之后，从在安装于上述阀座的下游侧端面的喷孔板设置的多个喷孔喷射，其特征是，在所述喷孔板的上游侧端面包括：多个回旋室，多个所述回旋室配置于所述阀座的开口部的径向外侧；中央部，所述中央部与所述开口部连通；导入部，所述导入部将所述燃料的流动从所述中央部引导到所述回旋室；以及所述喷孔，该喷孔开口于所述回旋室并向外部喷射所述燃料，使所述喷孔的中心相对于所述导入部的中心轴偏移，并且使所述回旋室的中心与所述喷孔的中心一致，在将所述导入部的侧壁中的所述喷孔的中心的偏移一侧的侧壁设为第一侧壁、相反一侧的侧壁设为第二侧壁时，在所述回旋室与所述第一侧壁之间设置端面，将所述端面与所述导入部的中心轴所成的角度θ1构成为θ1＜90°。

发明效果

根据本申请所公开的燃料喷射阀，能提供一种燃料喷射阀，具有充分的微粒化性能，并且能容易地对喷雾角度进行调节。

附图说明

图1是表示实施方式1的燃料喷射阀的截面的图。

图2是表示实施方式1的燃料喷射阀的阀芯前端部、阀座、喷孔板的截面的图。

图3是从图2的A-A线方向观察实施方式1的燃料喷射阀的喷孔板的俯视图。

图4是表示实施方式1的燃料喷射阀中的喷孔板的导入部和燃料的流动的图。

图5是表示实施方式1的燃料喷射阀中的喷孔板的导入部和燃料的流动的另一例的图。

图6是表示实施方式2的燃料喷射阀中的喷孔板的导入部和燃料的流动的图。

图7是表示实施方式2的燃料喷射阀中的喷孔板的导入部和燃料的流动的另一例的图。

图8是对图7所示的燃料喷射阀的效果进行说明的图。

具体实施方式

以下，使用附图对本申请的燃料喷射阀的优选的实施方式进行说明。另外，在各图中，对相同或同样的构成部分标注相同的符号，对应的各构成构件的尺寸或者缩放尺寸比各自独立。此外，燃料喷射阀的结构实际上还包括多个构件，为了简化说明，仅记载说明所必要的部分，对于其他部分则进行省略。

实施方式1

图1是表示实施方式1的燃料喷射阀的截面的图。

在图1中，燃料喷射阀100将燃料供给至作为例如汽车的发动机使用的内燃机。燃料喷射阀100包括驱动电路1、螺线管装置2、作为磁路的磁轭部分的外壳3、作为磁路的固定铁芯部分的芯部4、设置于芯部4的外周的线圈5、作为磁路的可动铁芯部分的电枢6以及阀装置7。阀装置7由阀芯8、阀保持件9和阀座10构成。

阀保持件9在压入到芯部4的外径部之后被焊接，电枢6压入到阀芯8之后被焊接。喷孔板11通过焊接部12结合在阀座10的下游侧端面，即下游侧阀座开口部而被安装，并以一体结构安装于阀保持件9的内部。在喷孔板11如后文所述设置有沿着板厚方向贯穿的喷孔13(参照图2)。

接着，对图1所示的燃料喷射阀100的动作进行说明。

若从内燃机的控制装置向燃料喷射阀100的驱动回路1发送动作信号，则在燃料喷射阀100的线圈5中通过有电流，在由电枢6、芯部4、外壳3以及阀保持件9构成的磁路中产生磁通，电枢6被吸引而向芯部4的方向动作，作为与电枢6一体结构的阀芯8从阀座落座部10a分离而形成间隙。由此，燃料从焊接于阀芯8的前端部的球体14的倒角部14a穿过阀座落座部(日文：弁座シート部)10a与阀芯8的间隙，从而从喷孔13喷射至内燃机的吸气端口内。

当从内燃机的控制装置向燃料喷射阀100的驱动电路1发送动作的停止信号时，燃料喷射阀100的线圈5的电流的通电停止，磁路中的磁通减少，在将阀芯8朝闭阀方向推压的压缩弹簧15的作用下，阀芯8与阀座落座部10a之间的间隙处于关闭状态，燃料喷射结束。阀芯8在电枢6的滑动部6a处相对于对阀保持件9的引导部滑动，在开阀状态下，电枢6的上表面6b与芯部4的下表面抵接。

图2是表示焊接于燃料喷射阀100的阀芯8的前端部的球体14、阀座10、喷孔板11的截面的图，图3是从图2的A－A线方向观察燃料喷射阀100的喷孔板11的俯视图。

如图2、图3所示，为了实现由燃料的回旋流动带来的微粒化，在喷孔板11的上游侧端面具有与阀座10的开口部10b连通的中央部11a、槽形的导入部11b和包括喷孔13的多个回旋室11c，使上述多个回旋室11c相互连通地配置。在此，各个喷孔13的中心设置于相对于导入部11b的中心偏移的位置

根据上述结构，流入回旋室11c的燃料一边产生回旋流动一边流入喷孔13，在喷孔13的内部仍保持回旋流动，来形成沿着喷孔13的内壁的薄液膜，并构成为通过将上述薄液膜从喷孔13呈中空圆锥状喷射，以促进燃料的微粒化

图4是表示燃料喷射阀100中的喷孔板11的导入部11b和燃料的流动的图。

在图4中，喷孔板11构成为，在将导入部11b的侧壁中的喷孔13的中心的偏移一侧设为第一侧壁W1、将相反一侧设为第二侧壁W2时，在回旋室11c与第一侧壁W1之间设置直线状的端面L，该端面L与导入部11b的中心轴所成的角度θ1为θ1＜90°。另外，如图4所示，端面L与第一侧壁W1在第一连接点a处连接，回旋室11c和端面L在第二连接点b处连接。

通过将喷孔板11设为上述这种形状，以在燃料喷雾可能会附着于进气管而研究缩小喷雾角度的情况下，由于并未改变作为回旋力大幅变化的要素的喷孔13的直径、回旋室11c的直径、喷孔13的偏移量等，因此，通过调节经由回旋室11c的流动B向喷孔13流入的流入方向，能调节喷雾的喷射方向以使对直接流入喷孔13的流动A产生的影响最小化。因此，能在使对喷射流量或微粒化性能的影响最小化的同时调节喷雾角度。此外，由于能在不改变回旋室11c的直径或是喷孔13的偏移量等参数的情况下，仅通过调节端面L的角度便能进行喷雾角度的调节，因此，与现有的方式相比，能削减喷雾角度调节的工时数。

此外，如图5所示，通过由平滑的曲线形状部Ra、Rb来构成第一连接点a、第二连接点b或是它们两方，来抑制燃料腔容积的缩小、流动B在第二连接点b处的压力损失的减小、流动A在第一连接点a处的燃料的剥离，促进燃料喷雾的微粒化，抑制由温度或气氛变化导致的流量变化。

如上所述，实施方式1的燃料喷射100构成为，在将导入部11b的侧壁中的喷孔13的中心的偏移一侧设为第一侧壁W1、将相反一侧设为第二侧壁W2时，设置将回旋室11c与第一侧壁W1连接的直线状的端面L，该端面L与导入部11b的中心轴所成的角度θ1为θ1＜90°。

通过以上述方式构成，以在燃料喷雾可能会附着于进气管而研究缩小喷雾角度的情况下，由于并未改变作为回旋力大幅变化的要素的喷孔13的直径、回旋室11c的直径、喷孔13的偏移量等，因此，通过调节经由回旋室11c的流动B向喷孔13流入的流入方向，能调节喷雾的喷射方向以使对直接流入喷孔13的流动A产生的影响最小化。

因此，能在使对喷射流量或微粒化性能的影响最小化的同时对喷雾角度进行调节。此外，由于能在不改变回旋室11c的直径或喷孔13的偏移量等参数的情况下，仅通过调节端面L的角度便能进行喷雾角度的调节，因此，与现有的方式相比，能削减喷雾角度调节的工时数。

此外，由平滑的曲线形状部Ra、Rb构成第一连接点a、第二连接点b或是它们两方。在此，燃料的剥离成为对由剥离部处的流体的压力损失引起的微粒化或是对相对于温度或气氛变化的流量变化造成影响的项目，其成为应当尽可能在导入部中抑制的现象。

鉴于上述情况，通过由曲线形状部Ra构成第一连接点a，来抑制流动A在第一连接点a处的燃料的剥离，因此，促进燃料喷雾的微粒化，抑制由温度或气氛变化引起的流量变化。

此外，由阀芯8的前端部、阀座10和喷孔板11围成的燃料腔室整体的容积也是对温度或气氛变化时的流量变化(动态流量)有很大影响的要素。即，在朝负压气氛喷射时，在完成闭阀后，上述燃料腔室内的燃料的一部分通过负压而被从喷孔13吸出至发动机进气管内，流量变化变大。从燃料腔室内吸出的燃料由于其流速小而在刚闭阀后就喷射出粒径差的燃料。因此，在对阀座10和喷孔板11的形状进行研究时，对燃料腔室容积加以考虑是提高燃料喷射阀100的各特性的重要要素之一。

鉴于上述情况，通过由曲线形状部Rb构成第二连接点b，并稍稍缩小回旋室11c中的导入部11b的容积，以促进燃料喷雾的微粒化，可抑制由温度或气氛变化引起的流量变化。

此外，在回旋室11c中流来的流动B到达端面L时，通过曲线形状部Rb平滑地转向θ1方向，以减小流动B的压力损失，提高微粒化性能。此外，通过由曲线形状部Ra、Rb分别构成第一连接点a、第二连接点b，来提高导入部11b的加工性，此外，在通过冲压加工形成导入部11b时，还能期待模具持久性的提高。

实施方式2

接着，对实施方式2的燃料喷射阀进行说明。

图6是表示实施方式2的燃料喷射阀中的喷孔板的导入部和燃料的流动的图。

实施方式2的燃料喷射阀100如图6所示在回旋室11c与直线状的端面L之间存在与回旋室11c外切的直线状的壁面S，该壁面S和端面L由平滑的曲线形状部Rc连接。关于其他结构，则与实施方式1相同，省略图示说明。

上述结构的实施方式2的燃料喷射阀100并不局限于回旋室11c的直径，能调节端面L的长度，能调节流动B的θ1方向的分量、即能调节喷雾角度。此时，由于能使流动B的方向从壁面S顺畅地变化至端面L，因此，壁面S与端面L的第三连接点c由平滑的曲线形状部Rc构成。

如上所述，实施方式2的燃料喷射阀100因壁面S的存在而使端面L的布局性提高，并且能容易地调节喷雾角度。

此外，如图7所示，通过设定为从回旋室11c经由端面L直至第一连接点a或曲线形状部Ra(图7图示了曲线形状部Ra)的侧壁面与喷孔13的中心M之间的最小间隙部E处于将回旋室11c的圆弧延长形成的假想回旋室Vs的范围内的形状，能如图8所示有效地抑制从流动A分流并流向回旋室11c一侧的分流As，减小由分流As与流动B的碰撞引起的压力损失，促进燃料喷雾的微粒化。此外，促进由抑制流动B的导入部长度引起的压力损失减小效果，通过抑制回旋室容积，进一步促进燃料喷雾的微粒化，抑制由温度或气氛变化引起的流量变化。在此，在图8中示出了分流As与流动B碰撞的情况。

另外，通过设为将从回旋室11c经由端面L直至第一连接点a或曲线形状部Ra的侧壁面中的距喷孔部中心的距离最大的点P与喷孔13的中心连接的直线距离是回旋室11c的半径的两倍以下的形状，来促进由抑制流动B的导入部长度引起的压力损失的减小效果，通过抑制回旋室容积，进一步促进燃料喷雾的微粒化，抑制温度或气氛变化时的流量变化。

如上所述，实施方式2的燃料喷射阀100构成为如下形状，即在回旋室11c与直线状的端面L之间存在与回旋室11c外切的直线状的壁面S。

由此，能在不受回旋室11c的直径限制的情况下调节端面L的长度，能调节流动B的θ1方向分量、即能对喷雾角度进行调节。

此时，由于能使流动B的方向从壁面S顺畅地变化至端面L，因此，壁面S与端面L的第三连接点c由平滑的曲线形状部Rc构成。通过设置曲线形状部Rc，以提高导入部11b的加工性，此外，在通过冲压加工形成导入部11b时，还能期待模具持久性的提高。如此，端面L的布局性因壁面S的存在而提高，并且能容易地调节喷雾角度。

此外，设为从回旋室11c经由端面L直至第一连接点a或由曲线构成第一连接点a的曲线形状部Ra的侧壁面与喷孔13之间的最小间隙部E处于将回旋室11c的圆弧延长形成的假想回旋室圆Vs的范围内的形状。

由此，与最小间隙部E处于假想回旋室Vs的范围外的情况相比，能有效地抑制从流动A分流并流向回旋室11c一侧的分流As，减小由分流As与流动B的碰撞引起的压力损失，促进燃料喷雾的微粒化。此外，促进由抑制流动B的导入部长度引起的压力损失减小效果，或者通过抑制回旋室容积，进一步促进燃料喷雾的微粒化，抑制由温度或气氛变化引起的流量变化。

此外，构成为如下形状：将从回旋室11c经由端面L直至第一连接点a或由曲线构成第一连接点a的曲线形状部Ra的侧壁面中的距喷孔13的中心的距离最大的点P与喷孔13的中心连接的直线距离为回旋室11c的半径的两倍以下。

由此，促进由抑制流动B的导入部长度引起的压力损失减小效果，或者通过抑制回旋室容积，进一步促进燃料喷雾的微粒化，抑制由温度或气氛变化引起的流量变化。

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，另外，还包含将至少一个构成要素抽出并与其他实施方式的构成要素组合的情况。

(符号说明)

1 驱动电路；

2 螺线管装置；

3 外壳；

4 芯部；

5 线圈；

6 电枢；

6a 滑动部；

6b 上表面；

7 阀装置；

8 阀芯；

9 阀保持件；

10 阀座；

10a 阀座落座部；

10b 开口部；

11 喷孔板；

11a 中央部；

11b 导入部；

11c 回旋室；

12 焊接部；

13 喷孔；

14 球体；

14a 倒角部；

15 压缩弹簧；

100 燃料喷射阀；

W1 第一侧壁；

W2 第二侧壁；

L 端面；

a 第一连接点；

b 第二连接点；

c 第三连接点；

A、B 流动；

Ra、Rb、Rc 曲线形状部；

S 壁面；

M 中心；

E 最小间隙部；

Vs 假想回旋室圆；

As 分流。

Claims (7)

1.一种燃料喷射阀，具有使阀座开闭的阀芯，燃料在经过所述阀芯与阀座落座部之间之后，从在安装于所述阀座的下游侧端面的喷孔板设置的多个喷孔喷射，

其特征在于，

在所述喷孔板的上游侧端面包括：多个回旋室，多个所述回旋室配置于所述阀座的开口部的径向外侧；中央部，所述中央部与所述开口部连通；导入部，所述导入部将所述燃料的流动从所述中央部引导至所述回旋室，以及所述喷孔，该喷孔开口于所述回旋室并向外部喷射所述燃料，

使所述喷孔的中心相对于所述导入部的中心轴偏移，并且使所述回旋室的中心与所述喷孔的中心一致，

在将所述导入部的侧壁中的所述喷孔的中心的偏移一侧的侧壁设为第一侧壁、相反一侧的侧壁设为第二侧壁时，在所述回旋室与所述第一侧壁之间设置端面，将所述端面与所述导入部的中心轴所成的角度θ1构成为θ1＜90°。

2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，

在将所述端面与所述第一侧壁的连接点设为第一连接点、所述回旋室与所述端面的连接点设为第二连接点时，由平滑的曲线形状部构成所述第一连接点和所述第二连接点中的任意一方或是两方。

3.如权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

从所述回旋室经由所述端面直至所述第一连接点或是所述曲线形状部的侧壁面与喷孔的中心的最小间隙部处于将所述回旋室的圆弧延长形成的假想回旋室圆的范围内。

4.一种燃料喷射阀，具有使阀座开闭的阀芯，燃料在经过所述阀芯与阀座落座部之间之后，从在安装于所述阀座的下游侧端面的喷孔板设置的多个喷孔喷射，

其特征在于，

在所述喷孔板的上游侧端面包括：多个回旋室，多个所述回旋室配置于所述阀座的开口部的径向外侧；中央部，所述中央部与所述开口部连通；导入部，所述导入部将所述燃料的流动从所述中央部引导至所述回旋室；以及所述喷孔，该喷孔开口于所述回旋室并向外部喷射所述燃料，

使所述喷孔的中心相对于所述导入部的中心轴偏移，并且使所述回旋室的中心与所述喷孔的中心一致，

在将所述导入部的侧壁中的所述喷孔的中心的偏移一侧的侧壁设为第一侧壁、相反一侧的侧壁设为第二侧壁时，在所述回旋室与所述第一侧壁之间设置端面，并且在所述回旋室与所述端面之间形成与所述回旋室外切的壁面，并通过平滑的曲线形状部将所述壁面与所述端面连接。

5.如权利要求4所述的燃料喷射阀，其特征在于，

将所述端面与所述导入部的中心轴所成的角度θ1构成为θ1＜90°。

6.如权利要求4或5所述的燃料喷射阀，其特征在于，

从所述回旋室经由所述端面直至所述端面与所述第一侧壁的连接点或所述曲线形状部的侧壁面与所述喷孔的中心的最小间隙部处于将所述回旋室的圆弧延长形成的假想回旋室圆的范围内。

7.如权利要求3或6所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述侧壁面中的距所述喷孔的中心的距离最大的点与所述喷孔的中心的直线距离是所述回旋室的半径的两倍以下。

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