CN110537015B - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

提供一种能促进喷射燃料的微粒化的内燃机用的燃料喷射阀。在喷孔板(13)的上表面通过具有平坦的底面的凹部而设有多个回转室(17)和到达上述回旋室(17)之前的分岔流路(18)。而且，以从与轴正交的回旋室(17)的底面相对于轴倾斜的方式设有喷孔(14)。喷孔(14)的入口中心(14a)设置成从回转室(17)的燃料的回转中心(17a)偏置，喷孔(14)的出口中心(14b)设置成靠近回旋中心(17a)。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及用于向汽车的内燃机等供给燃料的燃料喷射阀。

背景技术

近年来，汽车的内燃机等的排出气体限制正在强化中，要求从燃料喷射阀喷射的喷雾燃料的微粒化，并针对利用回转流实现微粒化的方式进行各种各样的讨论。

在以往的技术中构成为：在朝相对于燃料喷射阀的中心轴线倾斜的方向喷射燃料的情况下，将开设有燃料喷射孔的板状构件设于供阀芯接触、离开的阀座的下游侧，并使上述回转室的底面与燃料的喷射方向垂直(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2015－169084号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

以往的燃料喷射阀为如下的结构：需要将回转室的底面形成为相对于与轴垂直的面倾斜，与将回转室的底面形成为与轴垂直的情况相比加工的难度高，从而生产率可能会低。

本发明是为解决上述这种技术问题而作的，其目的在于提供一种燃料喷射阀，在朝相对于燃料喷射阀的轴倾斜的方向喷射燃料的情况下，燃料的喷射特性良好、且生产率高。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的燃料喷射阀包括：燃料供给部，上述燃料供给部沿流路的轴向供给燃料；以及喷孔板，上述喷孔板设于上述燃料供给部的下游侧，并将从上述燃料供给部供给的燃料在与上述轴正交的面内朝多个方向分岔，并引导至对燃料施加回转力的回转室，并且使上述燃料从穿过与上述轴正交的上述回转室的底面的、相对于上述轴倾斜的喷孔喷射，在上述喷孔中，供燃料流入的入口部的中心从上述回转室的燃料的回转中心偏置，并且供燃料喷出的出口部的中心设置成靠近上述回转中心。

发明效果

根据本发明的燃料喷射阀，将回转室的底面设置成与轴正交，因此加工容易，喷孔的出口部的中心以靠近回转中心的方式偏置，因此能以产生于喷孔内的燃料的回转中心的空洞部为中心，使以与喷孔的出口部附近的内周面接触流下来的燃料液膜的厚度在周向上均匀化，从而能提高燃料的喷雾特性。

附图说明

图1是沿本发明实施方式1的燃料喷射阀的轴向的剖视图。

图2是表示将图1的燃料喷射阀向进气口配置的例子的剖视图。

图3的(a)是图1的燃料喷射阀的下游部的放大剖视图，图3的(b)是图3的(a)的A-A线的俯视图。

图4是图3的(b)的喷孔板的分岔流路的放大俯视图。

图5的(a)是图4的区域A1的放大图，图5的(b)是图5的(a)的B-B线的剖视图。

图6的(a)是表示图4的区域A1的燃料流的放大图，图6的(b)是图6的(a)的C-C线的剖视图。

图7是图4的区域A2的放大图。

图8是表示本发明实施方式2的燃料喷射阀的主要部分剖视图。

图9是表示本发明实施方式3的燃料喷射阀的H字形的分岔流路的俯视图。

图10是表示本发明实施方式4的燃料喷射阀的I字形的分岔流路的俯视图。

图11是表示本发明实施方式5的燃料喷射阀的X字形的分岔流路的俯视图。

图12的(a)是比较例的燃料喷射阀的回转室的放大俯视图，图12的(b)是图12的(a)的D-D线的剖视图。

具体实施方式

实施方式1

以下，使用图1至图7对本发明实施方式1的燃料喷射阀1进行说明。

图1是燃料喷射阀1的沿轴(中心轴线)方向的剖视图，图2是从燃料喷射阀1喷射的燃料变成雾状而扩散的进气口22的剖视图。

如图1所示，本发明的燃料喷射阀1从位于上游部的燃料供给部1a相对于位于下游部的喷孔板13沿轴向供给燃料。而且，构成为在喷孔板13内分岔出多条燃料流路，并如图2所示沿多个方向、例如两个方向喷射燃料。

以下，更详细地对燃料喷射阀1进行说明。

如图1所示，本发明实施方式1的燃料喷射阀1构成为主要包括：螺线管装置4、作为磁路的轭铁部分的外壳5、作为磁路的固定铁心部分的芯部6、线圈7、作为磁路的可动铁心部分的电枢8和阀装置9。阀装置9由阀芯10、阀主体11和阀座12构成。阀主体11在压入到芯部6的外径部后被焊接，电枢8在压入到阀芯10后被焊接。喷孔板13与阀座12结合。将燃料喷射阀1的到达喷孔板13之前的燃料流路设为燃料供给部1a。在喷孔板13以沿板厚方向贯穿的方式设有多个喷孔14(燃料喷射孔)。

接着，对燃料喷射阀1的动作进行说明。

当从发动机的控制装置向燃料喷射阀1的驱动回路发送动作信号时，电流会向线圈7通电，从而在由电枢8、芯部6、外壳5和阀主体11构成的磁路中产生磁通量。在上述磁通量的作用下，电枢8被吸引向芯部6一侧，与电枢8一体构造的阀芯10将离开阀座底座部而形成间隙(变成开阀状态)当变成开阀状态时，燃料从焊接于阀芯10前端部的球体15的倒角部15a穿过阀座12与阀芯10之间的间隙并经由多个喷孔14喷射到发动机进气通路。

接着，当从发动机的控制装置向燃料喷射阀1的驱动回路发送动作的停止信号时，线圈7中的电流的通电停止，磁路中的磁通量减少，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12之间的间隙关闭(变成闭阀状态)。当变成闭阀状态时，燃料喷射结束。

由于阀芯10与电枢8为一体的，因此，随着阀的开闭动作，电枢外侧面部8a将与阀主体11的引导部滑动，并在开阀状态下电枢上面部8b与芯部6的下表面抵接。

如图2所示，本发明实施方式1的燃料喷射阀1安装于比将进气导入至内燃机的进气口22分成叉形的位置靠上游侧。在分成叉形的进气口22的下游侧设有进气阀23，喷雾燃料21从设于一个喷孔板13的多个喷孔14向分开设置的两个进气阀23喷射。

在图3的(a)中示出了图1的燃料喷射阀的下游部的阀座12和喷孔板13的放大剖视图，在图3的(b)中示出了沿图3的(a)的A-A线的、喷孔板13的设置成十字形的分岔流路18的俯视图。作为阀座12的开口端的阀座开口部12b的中心设置成与喷孔板13的十字形的分岔流路18的中心位置对准。

此外，在图4中示出了图3的(b)的喷孔板13的分岔流路的放大俯视图。

如图3、图4所示，以喷孔板13的上游侧端面凹陷一定的深度而形成凹部的要领，形成有对燃料施加回转力的多个回转室17和向回转室17导入燃料的分岔流路18。而且，回转室17的底面和分岔流路18的底面设置成以与燃料喷射阀1的中心轴正交的方式与轴垂直。

喷孔14设置成沿作为相对于燃料喷射阀1的轴倾斜的燃料的喷射方向的两个方向中的任一个方向倾斜。而且，在垂直于轴的面内，喷孔14的入口部设置成相对于回转室17的中心(燃料的回转中心17a)而朝与从喷孔14的入口部向出口部的倾斜方向相反的方向偏置。在图4中，在用区域A1、区域A4表示的回转室形成部中，喷孔14的入口部从回转的中心位置向纸面右侧偏置，并向纸面左侧喷射燃料，在用区域A2、区域A3表示的回转室形成部中，喷孔14的入口部从燃料回转的中心位置向纸面左侧偏置，并向纸面右侧喷射燃料。

也就是说，设于喷孔板13的四个喷孔14中的两个喷孔14的入口部的偏置方向设置成与到达回转室17之前的分岔流路18的燃料的导入方向平行，剩余的两个喷孔14的入口部的偏置方向设置成与到达回转室17之前的分岔流路18的燃料的导入方向保持角度(例如呈直角)。

而且，如图5的(a)中的图4的区域A1的放大图、图5的(b)中的图5的(a)的B-B线的剖视图所示，在喷孔14中，喷孔14的入口中心14a以使回转室17的中心位置即回转中心17a与喷孔14的出口中心14b一致的方式偏置配置。在纸面上(与轴向正交的面内)，燃料从分岔流路18沿导入方向18a导入至回转室17，并在回转室17内回转，并沿与偏置方向(从回转中心17a向喷孔14的入口中心14a的方向)14c相反的燃料喷射方向21a喷射。在图5的例子中，分岔流路18的导入方向18a与偏置方向14c、燃料喷射方向21a正交。

此外，回转室17呈圆筒状，在该情况下，将圆筒的中心定义为回转室17的中心(回转中心17a)。

在利用了回转流的喷雾燃料的微粒化方式中，以回转室17的中心为基点产生回转流。当产生回转流时，在回转室17的中心位置处将会沿轴向产生不存在燃料的空洞部。燃料的空洞部在喷孔14的内部也以相同的方向产生，在喷孔14内回转的液膜化的燃料存在于空洞部的周围，从喷孔14的出口部喷射的喷雾燃料变成微粒化的状态。

然而，在喷孔14的出口中心14b与回转中心17a不重合而错开的情况下，液膜的厚度将在喷孔14的周向上变得不均匀，从而会阻碍燃料的微粒化。

在此，作为本发明的燃料喷射阀1的比较例，对喷孔140的入口中心140a未偏置的结构、即回转中心17a与喷孔140的入口中心140a重合的结构的燃料喷射阀进行说明。

图12的(a)是作为比较例示出的燃料喷射阀的主要部分俯视图，其对相对于轴倾斜的喷孔140的入口中心140a与回转室17的回转中心17a重合的情况进行例示，图12的(b)表示图12的(a)的D-D剖视图。

如图12的(a)、(b)所示，虽然喷孔140的入口中心140a与回转中心一致，但喷孔140随着朝向出口部而沿倾斜的喷孔140的轴向远离回转中心17a，因此，在喷孔140的出口部处形成于喷孔140的内周的燃料液膜的厚度变得不均匀。

相对于此，在本申请发明的燃料喷射阀1中，如图6的(a)中示出的以图4的区域A1中的喷孔14为中心的燃料流20所示，使喷孔14的入口中心14a相对于回转室17的回转中心17a在与轴垂直的面内朝与从喷孔14的入口部向出口部的倾斜方向相反的方向偏置，且将喷孔14的出口中心14b设置成靠近回转室17的回转中心17a。如图6的(b)所示，即使将喷孔14的入口中心14a偏置，导入至回转室17的燃料19也会在产生于回转室17的回转中心17a的空洞部的周围回转，具有回转力的燃料19以在喷孔14的内壁盘旋的要领形成燃料液膜19a。燃料液膜19a在喷孔14内向下流动，并变成沿喷孔14的出口部的内周形成薄的均匀的厚度的状态。通过使喷孔14的入口中心14a偏置以能使喷孔14的出口中心14b朝与产生于回转中心17a的空洞部重合的方向移动。由此，空洞部不会使喷孔14的出口部附近的内壁露出，因此，燃料液膜19a在喷孔14的出口部附近的内壁处不会剥离，喷射后的燃料的微粒化特性良好。

另外，通过使喷孔14的出口中心14b与回转室17的回转中心17a一致，以使出口部处的燃料液膜的膜厚均匀化处于最良好的状态，这一点是自不必言的。

在此，优选喷孔14的入口部的偏置量设定成回转室17的回转中心17a包含在喷孔14的入口部的范围内，并满足“喷孔偏置量＜喷孔14的半径(喷孔14的截面呈圆形)”的关系。在喷孔偏置量设定为大于上述喷孔偏置量的大小的情况下，在喷孔14的入口部处有时会产生未形成液膜的剥离部分，喷孔14的出口部处的液膜厚度的均匀性有时会丧失。

而且，尽管示出了回转室17为圆筒状的空洞的例子，但并不局限于上述形状。圆筒以外的形状的回转室17的中心位置为产生回转流时的回转的中心位置(回转中心17a)。在对数螺旋形状的回转室17的情况下，对数螺旋曲线的基点的位置定义为回转室17的中心。此外，在由具有多个曲率的曲线构成的回转室形状的情况下，具有最小曲率的曲线的中心定义为回转室17的中心。

上述这种实施方式1的燃料喷射阀1为考虑到喷孔14的倾斜而使喷孔14的入口中心14a从回转中心17a偏置的结构，因此，能使在喷孔14的出口部处回转的液膜化的燃料的膜厚均匀，从而能促进喷射燃料的微粒化。而且，只要沿与燃料喷射阀1的中心轴线垂直的平面、也就是说将喷孔板13的上表面向下挖掘一定深度而形成回转室17的底面和分岔流路18的底面即可，无需复杂的加工，因此，生产率得到提高。

另外，在图5和图6中对图4的区域A1的回转室形成部进行例示，分岔流路18中的燃料流和喷射的燃料流在与轴正交的面(例如纸面)内正交，回转室17中的燃料的回转不足一次旋转。

然而，如图7中示出的图4的区域A2的放大俯视图那样，在区域A2的回转室形成部中，燃料流与喷射的燃料流平行，回转室17中的燃料的回转变成大致旋转一次的状态。由此，在区域A2中变成与区域A1的结构相比对燃料施加更强的回转力的结构。也就是说，由于在回转室17中产生的燃料的回转力的强弱，从位于区域A2、区域A4的喷孔14喷出的燃料的喷射力比从位于区域A1、区域A3的喷孔14喷出的燃料的喷射力更强。

在朝相同方向喷射燃料的区域A1与区域A4、或者区域A2与区域A3中，由于燃料的回转力存在强弱，因此，燃料喷雾的分裂位置将会产生差异，从而喷雾后的粒子彼此不易产生干涉，因而能获得集合喷雾中的燃料的微粒化得到进一步促进的效果。

实施方式2

接着，使用图8对本发明实施方式2的燃料喷射阀1进行说明。

在上述实施方式1中示出了对将直线延伸的喷孔14沿倾斜的流路方向以相同的开口尺寸形成的例子。然而，在使喷孔14相对于回转室17的底面倾斜的情况下，将会产生回转室17的底面与喷孔14的内周面所成的角度为锐角的部分。在上述所成的角为锐角的部分，喷孔14的内壁未被燃料液膜19a覆盖，而产生燃料流的剥离部分，从而沿喷孔14的内周面的燃料液膜19a的形成变成不充分的状态，并且喷射后的燃料微粒化特性可能会变差。

图8是表示本发明实施方式2的燃料喷射阀1的主要部分剖视图，其为一个喷孔14的放大剖视图。如图8所示，在喷孔14的入口部处调节开口尺寸，并在回转室17的底面与喷孔14的连接部分处采用更大的开口尺寸，并且将喷孔14的入口部设为曲面形状。也就是说，扩大喷孔14的入口部的直径，消除包括回转室17的底面与喷孔14的内周面成锐角的部分以及所成的角为钝角的部分的角部而设置倒角，从而形成平滑的曲面形状的入口部。由此，能改善喷孔14的入口部处的燃料流入状态而抑制燃料液膜19a的剥离，从而能更好地进行燃料的微粒化。

实施方式3

接着，使用图9至图11对本发明实施方式3的燃料喷射阀1进行说明。

在上述实施方式1中示出了设于喷孔板13的分岔流路18的平面形状呈十字形的例子。然而，分岔流路18还能形成为除此之外的形状。

图9是表示喷孔板13的分岔流路18的俯视图，其示出了分岔流路18设置成H字形的状态。在分岔流路18呈H字形的情况下，距离轴相等距离的四个回转室17设置成喷孔14的入口部的中心位置与回转室17的中心位置相比朝分岔流路18的上游侧偏置，其偏置方向与分岔流路18中的燃料的导入方向平行。由此，流入至回转室17的燃料的大部分在回转室17中旋转一周之后流入至喷孔14，因此，变成在回转室17中燃料能获得充分的回转力的结构。因此，喷射后的燃料的微粒化状态变好。

图10是表示喷孔板13的I字形的分岔流路18的俯视图，其例示了在分岔流路18的端部分别相邻配置有回转方向相反的两个回转室17的状态。即使在上述采用了I字形的分岔流路18的情况下，分岔流路18也设置成燃料从分岔流路18向回转室17导入的方向与喷孔14倾斜的方向在与轴垂直的面内大致一致，喷孔14的入口部的偏置方向与到达回转室17之前的分岔流路18的燃料的导入方向平行。由此，喷孔14的入口部的中心位置朝分岔流路18的燃料通路的上游侧偏置。在这种情况下，在回转室17中燃料也能获得充分的回转力，从而能实现促进喷射燃料的微粒化。如此，也可以相对于两个回转室17设置一个集成的分岔流路18。

图11是表示喷孔板13的X字形的分岔流路18的俯视图，在上述X字形的分岔流路18的端部处，距离轴相等距离的四个回转室17设置成喷孔14的入口部的中心位置相对于分岔流路18的流路与回转室17的中心位置保持角度而偏置。如此，分岔流路18构成为穿过燃料供给部1a的阀座开口部12b的中心。在这种情况下，在各个回转室17中，在与轴正交的面内，喷孔14的入口部的中心位置朝与燃料喷射的方向相反的方向偏置，因此，能使液膜在喷孔14的出口部处均匀化，使得喷射后的燃料的微粒化变好。

另外，如图11所示，到达朝相同方向喷射燃料的两个喷孔14之前的两条分岔流路18交叉的角度为锐角。由此，可以说燃料从分岔流路18向回转室17流入的方向与喷孔14倾斜的方向在与轴正交的面内大致一致。

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。

(符号说明)

1燃料喷射阀；1a燃料供给部；4螺线管装置；5外壳；6芯部；7线圈；8电枢；8a电枢外侧面部；8b电枢上面部；9阀装置；10阀芯；11阀主体；12阀座；12b阀座开口部；13喷孔板；14喷孔；14a入口中心；14b出口中心；14c偏置方向；15球体；15a倒角部；16压缩弹簧；17回转室；17a回转中心；18分岔流路；18a导入方向；19燃料；19a燃料液膜；20燃料流；21喷雾燃料；21a燃料喷射方向；22进气口；23进气阀。

Claims (6)

1.一种燃料喷射阀，其特征在于，包括：

燃料供给部，所述燃料供给部沿流路的轴向供给燃料；以及

喷孔板，所述喷孔板设于所述燃料供给部的下游侧，并将从所述燃料供给部供给的燃料在与所述燃料喷射阀的中心轴线即轴正交的面内朝多个方向分岔，并引导至对燃料施加回转力的回转室，并且使所述燃料从穿过与所述轴正交的所述回转室的底面的、相对于所述轴倾斜的喷孔喷射，

在所述喷孔中，供燃料流入的入口部的中心在与所述轴正交的面内从所述回转室的燃料的回转中心朝与所述喷孔的倾斜方向相反的方向偏置，并且供燃料喷出的出口部的中心设置成位于所述回转中心的正下方。

2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，

供给至所述喷孔板的燃料经由由设于所述喷孔板的上表面的凹部构成的分岔流路引导至所述回转室，

所述分岔流路的底面和所述回转室的底面由一个连续的平坦面构成。

3.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述回转室设于距离所述轴相等距离的四个不同位置处，

燃料从相邻的两个所述回转室朝相同方向喷射，以便从所述喷孔板分成叉形。

4.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

将所述喷孔的所述入口部设为曲面形状。

5.如权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述回转室的所述分岔流路的平面形状为十字形、I字形、H字形和X字形中的任一个。

6.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述回转室是圆筒形状，所述圆筒形状的中心为燃料的回转中心。

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