CN108138718B - 燃料喷射阀及喷孔板 - Google Patents

Abstract

燃料喷射阀(100)包括：由螺线管装置(4)驱动的活塞(9)；配置在活塞的下游侧且具有开口部(12b)的阀座(12)；及在上游侧加工得到具有分岔部(2)、导入部(18)、圆筒部(19)及旋转部(20)的放射状的凹陷(13a)且在圆筒部的下游侧开口有喷孔(14)的喷孔板(13)。导入部的一端与分岔部连接，另一端与圆筒部及旋转部连接，旋转部在局部环绕圆筒部后在与圆筒部外切的终端面(L)闭合，该旋转部的终端面相对于导入部的中心轴倾斜角度θ，该角度θ收敛于0°以上、45°以下的范围内，且旋转部的宽度W2与导入部的宽度W1之比W2/W1收敛于0.3以上、0.7以下的范围内。

Description

燃料喷射阀及喷孔板

技术领域

本发明涉及燃料喷射阀，尤其涉及在向内燃机的燃料供给中使用的燃料喷射阀。

背景技术

在汽车等的内燃机中，使用燃料喷射阀来控制燃料的供给量。近年来，强化了对内燃机的废气规定，要求从燃料喷射阀喷射的燃料喷雾微粒化。在专利文献1、2所示的现有技术中，为了实现燃料的微粒化，研究了在燃料喷射阀中形成旋转燃料流的技术。

专利文献1所涉及的燃料喷射阀包括关于长边轴线对称地形成的阀外壳。在阀外壳的内部配置有与阀座面协同动作的阀关闭构件。在阀座面的下游设置有中央开口，从中央开口朝半径方向至少延伸有两个接线方向通路。各个接线方向通路分别沿接线方向朝各旋流室(swirl room)开口。用于燃料的定量开口分别从旋流室的中央通到外侧。

由引导通路整流及加速后的燃料的燃料流流入旋流室。燃料在旋流室中成为旋转燃料流，之后，一边在喷孔内旋转，一边从喷孔板出口喷射。喷出物成为中空圆锥状的喷雾，促进了微粒化。在这种结构中，燃料仅从一个方向流入旋流室，因此，旋流变得不均匀。在喷孔内壁形成的燃料液膜在厚度上产生偏差，因此，不能说喷射后的微粒化程度较为充分。

在专利文献2所涉及的燃料喷射阀中，存在相对于阀开口在半径方向上隔开间隔配置的单一的喷射孔。构成为将配置成彼此镜像对称的圆弧状的两个涡流形成通路引导至该单一的喷射孔的涡流形成室中。在这种结构中，向旋转室引导的通路有两个，因此，旋转燃料流变得均匀，微粒化得到提高。虽然为了实现进一步的微粒化而期望多喷孔化，但两个通路降低了布局性，多喷孔化变得困难。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开1989-271656号公报

专利文献2：国际公开第2013/023838号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

相对于旋转室设置有两个相向的流路的方式中，旋流的均匀性良好，但由于通路有两个，因此，布局性较低，难以实现多喷孔化所产生的微粒化。因此，期望布局性良好、且产生均匀的旋流的结构。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于在包括由螺线管装置驱动的阀和配置在该活塞的下游侧的阀座的燃料喷射阀中，维持燃料的燃料流的均匀性，并力图实现燃料进一步的微粒化。

解决技术问题的技术方案

本发明所涉及的燃料喷射阀的特征在于，包括：活塞，该活塞由螺线管装置驱动；阀座，该阀座配置在活塞的下游侧且具有开口部；及喷孔板，该喷孔板在上游侧加工得到具有分岔部、导入部、圆筒部及旋转部的放射状的凹陷，在圆筒部的下游侧开口有喷孔，导入部的一端与分岔部连接，另一端与圆筒部及旋转部连接，旋转部在局部环绕圆筒部后在与圆筒部外切的终端面闭合，该旋转部的终端面相对于导入部的中心轴倾斜角度θ，该角度θ收敛于0°以上、45°以下的范围内，且旋转部的宽度W2与导入部的宽度W1之比W2/W1收敛于0.3以上、0.7以下的范围内。

发明效果

本发明所涉及的燃料喷射阀设置圆筒形状的圆筒部、以及位于其外周侧的旋转部，喷孔在圆筒部的中心开口，设旋转部的终端部为圆筒部的外周部的终端面L，设终端面L与导入部的中心轴所成的角度θ为0°≤θ≤45°，从而圆筒部中从导入部直接流入的燃料流A和经由旋转部流入圆筒部的燃料流B相向。此外，设导入部的宽度为W1，旋转部的宽度为W2，此时，通过设0.3≤W2/W1≤0.7，从而两者的燃料流的强度大致均等。

根据以上内容，与利用仅来自一个方向的燃料流来形成旋流的情况相比，旋流变得均匀。其结果是，在喷孔内壁形成的燃料液膜厚变得均匀，因此，微粒化程度良好。此外，若与相对于旋转室设置有两个独立的相向的流路的方式相比，则可获得同等的微粒化效果，还获得紧凑的形状。由此，多喷孔化变得容易，因此，每一个喷孔的喷射流量减少。喷射后形成的燃料液膜被薄膜化，从而可力图实现进一步的微粒化。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的燃料喷射阀的整体结构的剖视图。

图2是表示燃料喷射阀的前端部的剖视图(图2A)和表示燃料喷射阀的喷孔板的俯视图(图2B)。

图3是表示形成于喷孔板的凹陷的俯视图。

图4是表示形成于喷孔板的导入部、圆筒部及旋转部的放大图。

图5是表示角度θ、导入部的宽度W1及旋转部的宽度W2的关系的图。

图6是表示圆筒部和旋转部中产生的两个燃料流的图。

图7是表示终端面L和导入部的中心轴所成的角度θ与微粒化的相关性的图。

图8是表示导入部的宽度W1和旋转部的宽度W2之比与微粒化的相关性的图。

图9是对导入部的宽度W1与圆筒部的直径D1的关系进行说明的图。

图10是表示实施方式2的燃料喷射阀中的两个燃料流的图。

图11是实施方式3所涉及的凹陷的俯视图(图11A)和剖视图(图11B)。

图12是表示实施方式3的燃料喷射阀中的两个燃料流的图。

图13是表示形成于实施方式4所涉及的喷孔板的凹陷的俯视图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式所涉及的燃料喷射阀进行说明。另外，各图中，对同一或同样的结构部分标注相同的标号，对应的各结构部的尺寸、比例尺分别独立。在图示未变更的同一结构部分时，同一结构部分的尺寸、比例尺有时在例如变更了结构的一部分的剖视图之间不同。另外，燃料喷射阀的结构实际上还包括多个构件，但为了简化说明，仅记载了说明所必需的部分，而省略了其它部分。

实施方式1

图1表示本发明实施方式所涉及的燃料喷射阀的截面。在燃料喷射阀100中，从燃料供给口导入的燃料从喷料喷射口呈喷雾状地被微粒化而排出。燃料喷射阀100由驱动电路1、螺线管装置4、外壳5、铁心6、电枢8、活塞9、阀主体11、阀座12、喷孔板13等构成。燃料喷射阀100的驱动电路1中，由发动机的控制装置发送来动作信号及停止信号。驱动电路1基于这些信号向螺线管装置4提供驱动电流，并驱动活塞9。驱动电流在由电枢8、铁心6、外壳5、阀主体11构成的磁路中产生磁通。阀座12配置在活塞9的下游侧。

外壳5相当于磁路的磁轭部分。铁心6相当于磁路的固定铁心部分。电枢8相当于磁路的可动铁心部分。螺线管装置4包括线圈7及压缩弹簧16。活塞9由阀体10和球状物15构成。阀主体11在压入到铁心6的外径部后进行焊接。电枢8在压入到阀体10后进行焊接。阀座12与喷孔板13进行结合。在喷孔板13上设置有沿板厚方向贯通的多个喷孔14。活塞9的球状物15形成有多个倒角部。

图2A是放大燃料喷射阀100的燃料喷射口(阀体前端部)而得到的图。在该图中，显示有球状物15、阀座12及喷孔板13。阀座12和喷孔板13由焊珠13b进行结合。在阀座12的中央部设置有阀座开口部12b。在燃料喷射阀100的关闭状态下，活塞9的球状物15按压阀座底座部12a。在喷孔板13上设置有沿板厚方向贯通的多个喷孔14。凹陷13a通过使喷孔板13的上游侧的一部分下凹来形成。图2B是表示形成于喷孔板13的凹陷13a的形状的俯视图。喷孔板13的放射状的凹陷13a在上游侧被加工。多个喷孔14与凹陷13a相连。燃料在通过阀座开口部12b后，导入凹陷13a，从多个喷孔14呈喷雾状地进行喷射。

接着对燃料喷射阀100的动作进行说明。若利用发动机的控制装置向燃料喷射阀100的驱动电路1发送动作信号，则在螺线管装置4的线圈7中通电有电流，在由电枢8、铁心6、外壳5、阀主体11构成的磁路中产生磁通。电枢8被吸引向铁心侧，与电枢8为一体结构的阀体10从阀座底座部12a分离，形成间隙。燃料从与阀体10的前端部焊接的球状物15的倒角部15a通过阀座底座部12a和阀体10的间隙，从多个喷孔14喷射到发动机进气通路。

接下来，若利用发动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，则停止向螺线管装置4的线圈7进行驱动电流的通电。线圈电流的减少使得磁路中的磁通减少。利用将阀体10向闭阀方向按压的压缩弹簧16，球状物15及阀体10与阀座底座部12a的间隙成为关闭状态，燃料喷射结束。电枢8及阀体10在阀主体11的引导部11a滑动，在开阀状态下，电枢8的上表面8a与铁心6的下表面抵接。

利用图3说明在喷孔板13的上游侧形成的凹陷13a的详细形状。凹陷13a由分岔部2、导入部18及燃料室17构成。燃料室17环绕喷孔14。导入部18从阀座开口部12b向燃料室17导入燃料。从分岔部2分支出多个导入部18。喷孔14形成于燃料室17。燃料从形成于阀座底座部12a的阀座开口部12b经由分岔部2进入到导入部18。导入部18的中心轴从阀座中心呈放射状延伸。分岔部2收纳在阀座开口部12b中。

图4详细地示出燃料室17的结构。燃料室17由具有圆筒形状的圆筒部19、及包围圆筒部19的外周中的约半周的旋转部20构成。喷孔14在圆筒部19的中心开口。导入部18与圆筒部19和旋转部20双方相通。旋转部20的终端面L与圆筒部19的外周外切，成为旋转部20的终端部。导入部18具有中心轴3。导入部18的一端与分岔部2相连接，另一端与圆筒部19及旋转部20相连接。因此，喷孔板13中，具有分岔部2、导入部18、圆筒部19及旋转部20的放射状的凹陷13a在上游侧被加工，在圆筒部19的下游侧，喷孔14开口。旋转部20在局部环绕圆筒部19后在与圆筒部19外切的终端面闭合。

接着，使用图5对燃料室17和导入部18的大小进行说明。导入部18具有宽度W1。旋转部20具有宽度W2。角度θ表示旋转部20的终端面L与导入部18的中心轴3所成的角度。旋转部20通过使外周部与导入部18的内壁相接，从而与导入部18连续。旋转部20的终端部成为圆筒部19的外周部的终端面L。本实施方式所涉及的燃料喷射阀100中，具有0.3≤W2/W1≤0.7的关系。角度θ满足0°≤θ≤45°的关系。

图6表示在喷孔板13上进行加工的凹陷13a中产生的燃料流的方向。图中显示出从导入部18流入到圆筒部19及旋转部20的两条代表性燃料路径。燃料流21表示从导入部18直接进入圆筒部19的燃料流。与此相对，燃料流22表示从导入部18经由旋转部20的燃料流。

在本实施方式所涉及的燃料喷射阀100中，从导入部18直接进入圆筒部19的燃料流21、从导入部18经由旋转部20的燃料流22相向地流入到圆筒部19。从导入部18直接进入圆筒部19的燃料流21一边向喷孔方向靠近，一边流入圆筒部19。此处，为了制作均匀的旋转燃料流，使两个燃料流完全相向较为重要。

图7是表示终端面L和导入部18的中心轴3所成的角度θ与微粒化的相关性的图。对于规格A及规格B，表示测定喷射后的燃料粒径而得到的结果。通过调整终端面L与导入部18的中心轴所成的角度θ的大小，改变经由旋转部20的燃料流22流入圆筒部19的角度，从而可使两个燃料流完全相向。终端面L与导入部18的中心轴所成的角度θ的最佳值根据圆筒部19的直径、旋转部20的宽度W2、导入部18的宽度W1等而不同，但如该图所示，无论是哪种规格，在0°≤θ≤45°的范围内燃料喷雾都能实现良好的微粒化。

图8是表示导入部18的宽度W1和旋转部20的宽度W2之比W2/W1与微粒化的相关性的图。相向的两个燃料流的强度优选为在某一程度上均匀。经由旋转部20的燃料流的强度根据旋转部20的宽度W2相对于导入部18的宽度W1之比W2/W1而变化。如该图所示，通过设定为0.3≤W2/W1≤0.7的范围，两个燃料流的强度获得良好的平衡，燃料喷雾能实现良好的微粒化。

流入圆筒部19的相向的两个燃料流朝向喷孔14。燃料喷射阀100通过制作沿着喷孔内壁的厚度均匀的较薄液膜，来喷射微粒化程度良好且微粒化程度的偏差较小的燃料粒子。如上所述，通过利用来自相向的两个方向的燃料流来制作旋转燃料流，从而产生均匀性较高的旋转燃料流，因而沿喷孔内壁的液膜厚度也较为均匀。因此，与利用来自一个方向的燃料流来制作旋转燃料流的方式相比时，可消除因燃料液膜的厚度偏差导致的微粒化的下降，因此，微粒化程度得到提高。

此外，与对旋转室设置独立的两个相向的燃料流的方式相比，可获得同等的微粒化效果，但燃料室的形状为简单结构，布局性提高。由此，多喷孔化变得容易，因此，相对于发动机要求的流量，可减少对每一个喷孔分配的喷射量。通过减少每个喷孔的喷射量，沿喷孔内壁的液膜厚度变薄，因此，喷射的燃料粒子的微粒化程度更为良好。

即，本实施方式所涉及的燃料喷射阀是如下燃料喷射阀：其具有用于开关阀座的阀体，通过利用控制装置接收动作信号并使阀体动作，从而燃料在通过阀体与阀座底座部之间后，从安装于阀座下游侧的阀座开口部的喷孔板上所设置的多个喷孔喷射。以使喷孔板的上游侧端面凹陷的形态，形成多个燃料室和从阀座开口部向燃料室导入燃料的导入部，燃料室由圆筒形状的圆筒部和旋转部构成，喷孔在圆筒部的中心开口。

旋转部包围圆筒部的外周部中的约半周，设导入部的宽度为W1、旋转部的宽度为W2时，满足0.3≤W2/W1≤0.7的关系。此外，旋转部通过使外周与导入部的内壁相接触，从而与导入部连续，圆筒部的外周部的终端面L成为旋转部的终端部。终端面L与导入部的中心轴所成的角度θ的特征在于，满足0°≤θ≤45°的关系。

实施方式2

图9表示实施方式2所涉及的燃料喷射阀100中的凹陷13a。圆筒部19具有直径D1。为了制作均匀的旋转燃料流，优选为从导入部18直接进入圆筒部19的燃料流21、从导入部18经由旋转部20的燃料流22与圆筒部19中形成的旋转燃料流不冲突地顺畅流入到圆筒部19。即，需要使各个燃料流向圆筒部19的流入区域小于圆筒部的半径D1/2。

本实施方式所涉及的燃料喷射阀100中，如图10所示，从导入部18直接进入圆筒部19的区域具有宽度W1－W2，经由旋转部20的燃料流流入圆筒部19的区域具有宽度W2。若各个流入区域小于圆筒部的半径D1/2，则各个燃料流将与圆筒部19中形成的旋转燃料流不冲突地流入圆筒部19。

由此，在设圆筒部19的直径为D1、导入部18的宽度为W1、旋转部20的宽度为W2时，通过使W1－W2≤D1/2、W2≤D1/2，从而各个燃料流可与圆筒部中形成的旋转燃料流不冲突地顺畅地在圆筒部19中产生旋转燃料流。由此，由于旋转燃料流的均匀度提高，因此，喷射的燃料粒子的微粒化程度更为良好。

实施方式3

图11A表示实施方式3所涉及的燃料喷射阀中的凹陷13a的俯视图。图11B表示实施方式3所涉及的燃料喷射阀中的凹陷13a的剖视图。在实施方式1、2的结构中，流入圆筒部的燃料流直接进入喷孔14，因此，有可能在旋转不充分的状态下喷射燃料，液膜的薄膜化有可能没有充分进行。因而，实施方式3中，使圆筒部19的底面比导入部18及旋转部20的底面深。由此，从导入部18直接进入圆筒部19的燃料流21、从导入部18经由旋转部20的燃料流22在流入圆筒部后朝向圆筒部的底面，因此，被吸引至喷孔方向的燃料流得到缓和。

图12表示在本实施方式所涉及的凹陷13a中产生的燃料的燃料流。图中显示出从导入部18流入到圆筒部19及旋转部20的两条燃料路径。如该图所示，燃料利用两个燃料流在圆筒部19中生成充分的旋转燃料流后向喷孔内流入，因此，在喷孔内壁制作的燃料液膜更加薄膜化，喷射的燃料粒子的微粒化程度更为良好。

实施方式4

实施方式1～3中，使导入部18呈以阀座的中心为基点的放射状的直线形状，但在不脱离发明主旨的范围内，即使变更为弯曲形状也可获得同样的效果。例如，即使为了以整流为目的而延长导入部，并设为弯曲的导入部的形状，也起到同样的效果。具体而言，如图13所示，导入部18具有弯折部18a。

另外，本发明可以在其发明范围内对实施方式进行自由组合，或者对各实施方式适当地进行变形、省略。

标号说明

1 驱动电路、2 分岔部、3 中心轴、4 螺线管装置、5 外壳、6铁心、7 线圈、8 电枢、9 活塞、10 阀体、11 阀主体、12 阀座、12a 阀座底座部、13 喷孔板、14 喷孔、15 球状物、16 压缩弹簧、17 燃料室、18 导入部、19 圆筒部、20 旋转部、21 燃料流、22 燃料流、100燃料喷射阀

Claims (9)

1.一种燃料喷射阀，其特征在于，包括：

活塞，该活塞由螺线管装置驱动；

阀座，该阀座配置在所述活塞的下游侧，并具有开口部；以及

喷孔板，该喷孔板在上游侧加工得到具有分岔部、导入部、圆筒部及旋转部的放射状的凹陷，在所述圆筒部的下游侧开口有喷孔，

所述导入部的一端与所述分岔部连接，另一端与所述圆筒部及所述旋转部连接，

所述旋转部在局部环绕所述圆筒部后在与所述圆筒部外切的终端面闭合，

该旋转部的终端面相对于所述导入部的中心轴倾斜角度θ，

该角度θ收敛于0°以上、45°以下的范围内，且所述旋转部的宽度W2与所述导入部的宽度W1之比W2/W1收敛于0.3以上、0.7以下的范围内。

2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述圆筒部的半径大于或等于所述导入部的宽度W1与所述旋转部的宽度W2之差，且大于或等于所述旋转部的宽度W2。

3.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述圆筒部的深度比所述导入部的深度及所述旋转部的深度要大。

4.如权利要求1至3的任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述导入部呈直线状。

5.如权利要求1至3的任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述导入部具有弯折部。

6.一种喷孔板，该喷孔板将从一面侧供给的燃料向另一面侧喷射，且呈板状，其特征在于，包括：

喷孔，该喷孔从所述一面侧向所述另一面侧贯通，并喷射所述燃料；以及

凹陷部，该凹陷部从所述一面侧向所述另一面侧凹陷，将所述燃料从上游向下游的所述喷孔引导，

所述凹陷部包括：

分岔部，该分岔部接收所述燃料；

圆筒状的圆筒部，该圆筒部包围所述喷孔，使所述燃料旋转；

弧状的旋转部，该旋转部沿所述圆筒部的外周延伸设置；以及

带状的导入部，该带状的导入部的一端与所述分岔部连接，另一端与所述圆筒部及所述旋转部连接，将所述分岔部接收到的燃料朝不同的方向引导至所述圆筒部和所述旋转部，

所述旋转部在局部环绕所述圆筒部后在与所述圆筒部外切的终端面闭合，

从所述带状的导入部直接进入所述圆筒部的燃料流与从所述带状的导入部经由所述旋转部的燃料流相向地流入所述圆筒部。

7.如权利要求6所述的喷孔板，其特征在于，

所述旋转部中，下游侧的终端面沿着所述圆筒部的外周的切线方向，使由所述带状的导入部引导的燃料经由所述终端面流入所述圆筒部。

8.如权利要求6或7所述的喷孔板，其特征在于，

包括其他喷孔，该其他喷孔从所述一面侧向所述另一面侧贯通，并喷射所述燃料，

所述凹陷部包括：

圆筒状的其他圆筒部，该其他圆筒部包围所述其他喷孔，使所述燃料旋转；

弧状的其他旋转部，该其他旋转部沿所述其他圆筒部的外周延伸设置；以及

带状的其他导入部，该带状的其他导入部的一端与所述分岔部连接，另一端与所述其他圆筒部及所述其他旋转部连接，将所述分岔部接收到的燃料朝不同的方向引导至所述其他圆筒部和所述其他旋转部，

所述其他旋转部在局部环绕所述其他圆筒部后在与所述其他圆筒部外切的终端面闭合，

从所述带状的其他导入部直接进入所述其他圆筒部的燃料流与从所述带状的其他导入部经由所述其他旋转部的燃料流相向地流入所述其他圆筒部。

9.一种燃料喷射阀，该燃料喷射阀喷射燃料，其特征在于，

包括将从一面侧供给的燃料向另一面侧喷射的板状的喷射部位，

所述喷射部位包括：

喷孔，该喷孔从所述一面侧向所述另一面侧贯通，并喷射所述燃料；以及

凹陷部，该凹陷部将所述燃料从上游向下游的所述喷孔引导，

所述凹陷部包括：

分岔部，该分岔部接收所述燃料；

圆筒状的圆筒部，该圆筒部包围所述喷孔，使所述燃料旋转；

弧状的旋转部，该旋转部沿所述圆筒部的外周延伸设置；以及

带状的导入部，该带状的导入部的一端与所述分岔部连接，另一端与所述圆筒部及所述旋转部连接，将所述分岔部接收到的燃料朝不同的方向引导至所述圆筒部和所述旋转部，

所述旋转部在局部环绕所述圆筒部后在与所述圆筒部外切的终端面闭合，

从所述带状的导入部直接进入所述圆筒部的燃料流与从所述带状的导入部经由所述旋转部的燃料流相向地流入所述圆筒部。

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