燃料喷射装置的制作方法

本发明涉及汽车的内燃机用的燃料喷射装置(燃料喷射阀)。

背景技术：

在汽车等的内燃机中，由来自发动机控制单元的电信号驱动的电磁式燃料喷射装置得到了广泛运用。这种燃料喷射装置有安装在进气管道上而对燃烧室内部间接地喷射燃料的进气口喷射式和将燃料直接喷射至燃烧室内部的直接喷射方式。

在后一种直接喷射方式中，喷射的燃料形成的喷雾形状会决定燃烧性能。因此，需要喷雾形状的最优化以获得所期望的燃烧性能。

此处，所谓喷雾形状的最优化，可以换句话说成喷雾方向及喷雾长度。

作为燃料喷射装置，已知有如下燃料喷射阀，其具备：阀芯，其设置成可移动；驱动单元，其用于驱动阀芯；阀座，其供阀芯离接；以及多个孔口，它们设置在阀座的下游，多个孔口相对于喷嘴的中心轴线形成在各不相同的角度方向(参考专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008-101499号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

我们知道，从燃料喷射装置喷出的喷雾是大致朝加工喷射孔的轴向喷出的。在像专利文献1记载的燃料喷射阀那样有多个喷射孔(孔口)的类型的燃料喷射阀中，需要提高喷射孔方向的加工精度。此外，为了尽可能避免与燃烧室内的大小、活塞表面的形状、空气控制用阀门(进气门、排气门)的干涉、减少废气成分(尤其是作为未燃烧气体成分的烟黑等)的产生，需要将从各喷射孔喷出的喷雾的长度控制为最佳。

在专利文献1记载的燃料喷射阀中，对于多个喷射孔的喷雾长度未作特别记载。要将该喷雾长度控制为最佳，调整喷射孔(孔口)的l/d(喷孔长/喷孔径)比较有效，是由孔口径和形成孔口的喷嘴部的厚度决定的参数。通过以使各孔口的l/d大致相同的方式改变孔口径或者专利文献1记载的在孔口出口侧设置比孔口径大的凹部并调整该凹部的深度，可以调整孔口长度。

但是，相对于燃料喷射阀的中心轴而形成多个孔口的喷嘴部顶端通常为凸形状，相对于中心轴而言呈轴对称。由于燃料喷射阀的安装位置的制约，往往相对于中心轴而设定多个喷雾方向(角度)。因此，在专利文献1记载的孔口径的情况下，由于每一喷射孔的凹部深度都不一样，使得从喷射孔喷射出去的燃料带有扩散，由此，凹部深度较大的喷射孔会使得燃料附着于凹部壁面，从而导致尤其作为未燃烧气体成分的烟黑、pn等的排气性能劣化。

此外，在未设置有凹部的喷嘴部的构成中，也是从各喷射孔的喷雾方向和燃烧室内的混合气形成的观点出发来决定每一喷射孔的流量分配，因此，也存在孔口l/d变长或者反过来设定得比所期望的l/d短的情况，会导致孔口内部产生的燃料流动的剥离的发生造成喷雾束偏差，从而导致前文所述的排气性能劣化。

因此，本发明的目的在于针对形成多个喷射孔的燃料喷射阀使各喷射孔的l/d变得恰当。

解决问题的技术手段

为了解决上述问题，本发明的特征在于，“一种燃料喷射装置，其具备：阀芯；以及喷射孔形成部，其在供所述阀芯落座的座部的下游侧形成有多个喷射孔，该燃料喷射装置以阀芯中心轴与所述喷射孔形成部的中心轴在穿过所述阀芯中心轴的垂直方向截面上沿水平方向错开的方式构成所述喷射孔形成部”。

发明的效果

根据本发明，可以针对形成多个喷射孔的燃料喷射阀使各喷射孔的l/d变得恰当。本发明的其他构成、作用、效果将在以下的实施例中进行详细说明。

附图说明

图1为表示本发明的一实施例的燃料喷射装置的整体构成的纵截面图。

图2为阀芯41及孔口杯7的顶端部的轴向截面图。

图3为本发明的实施例的阀芯41及孔口杯7的顶端部的轴向截面图。

图4为表示使喷射孔形成部(孔口杯71)的中心轴102相对于阀芯中心轴101沿水平方向错开了的情况下的各喷射孔长度的图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明的实施例进行说明。

实施例1

图1为表示本发明的实施例1的燃料喷射装置(也可称为燃料喷射阀)的整体构成的纵截面图。本实施例的燃料喷射装置是将汽油等燃料直接喷射至发动机的汽缸(燃烧室)内的燃料喷射装置。

燃料喷射装置1具有中空的固定铁心2(也可称为磁心)、兼作外壳的磁轭3、可动铁心4(也可称为衔铁)、喷嘴体5。在磁轭3的径向内侧装有电磁线圈6。电磁线圈6在径向外侧及下游侧配置磁轭3，在上游侧配置树脂盖23，在径向内侧配置喷嘴体5的一部分，由此，以保持密封性的方式被覆盖。

在喷嘴体5的径向内侧可移动地配置有可动铁心4。在喷嘴体5的下游侧(图1的下侧)的顶端的径向内侧通过压入或焊接固定有孔口杯7。此外，在喷嘴体5的径向内侧而且是可动铁心4的下游侧固定有引导阀芯41的滑动的引导构件11。在引导构件11的上表面配置有调零弹簧14，朝上游方向对可动铁心4施力。

再者，阀芯41在下游侧也通过引导构件12来引导其外径部的滑动。引导构件12压入、固定在孔口杯7的径向内侧。

在固定铁心2的径向内侧装有将阀芯41压在座部7b上的弹簧8、调整该弹簧8的弹簧力的调整器9以及过滤器10。弹簧8的弹簧力比调零弹簧14的弹簧力大，因此，在电磁线圈6不通电的状态下，可动铁心4经由阀芯41朝下游方向(闭阀方向)被施力，阀芯41的顶端被压在座部7b上，由此维持闭阀状态。

从图1的燃料喷射装置1的上端部的燃料入口部流入的燃料利用过滤器10去除异物而流入至燃料喷射装置1内部，并经由下端部的孔口杯7上形成的喷射孔70喷射至发动机的汽缸内。再者，本实施例的燃料喷射装置1安装在未图示的共轨上，共轨通过未图示的高压燃料泵而保持在高压(1mpa以上，例如35mpa～50mpa)。

本实施例的阀芯41较理想为顶端逐渐变细的针型或者球体形状。在孔口杯7的顶端侧的径向内侧形成有圆锥面7a，座部7b形成于该圆锥面7a上。阀芯41的顶端侧的阀芯座部与孔口杯7的座部7b接触，由此进行燃料的密封。

燃料喷射装置1的燃料通道由固定铁心2的径向内侧的通道、可动铁心4上沿轴向形成的孔13、引导构件11上沿轴向形成的孔14、喷嘴体5的径向内侧的通道、引导构件12上沿轴向形成的孔、以及包含座部7b的圆锥面7a构成。再者，可动铁心4上沿轴向形成的孔13、引导构件11上沿轴向形成的孔14、引导构件12上沿轴向形成的孔分别在水平截面上沿周向形成有多个。

树脂盖23上设置有对电磁线圈6供给励磁电流(脉冲电流)的连接器部23a，通过树脂盖23进行了绝缘的引线端子18的一部分位于连接器部23a。

当通过未图示的外部的驱动电路、经由该引线端子18对磁轭3中收纳的电磁线圈6进行励磁时，固定铁心2、磁轭3及可动铁心4形成磁路。可动铁心4在上游侧形成有朝下游方向凹陷的凹陷部，该凹陷部的底面与阀芯41的外径凸部的下表面卡合在一起。此处，当电磁线圈6的通电使得固定铁心6的对置面与可动铁心41的对置面之间产生磁吸引力时，由于该磁吸引力比弹簧8朝下游方向的作用力大，因此，可动铁心41的对置面就被吸引至固定铁心6的对置面。

由此，可动铁心4的凹陷部的底面与阀芯41的外径凸部的下表面相卡合从而将阀芯41朝上游方向驱动。因此，阀芯41的阀芯座部离开座部7b，由此，变为开阀状态。在该状态下，如上述所述，从共轨流入的燃料因高压燃料泵而处于高压(1mpa以上)，因此，燃料喷射装置1内部的燃料被从喷射孔70喷射。喷射孔70在孔口杯7上形成有多个。

开阀后，当断开电磁线圈6的励磁时，弹簧8的力朝下游方向对阀芯41的外径凸部的上表面施力。由此，阀芯41的外径凸部的下表面与可动铁心4的凹陷部的底面相卡合使得阀芯41再次朝下游方向驱动。结果，阀芯41的阀芯座部被压在座部7b上，因此变为闭阀状态。

接着，使用图2，对孔口杯7的形状进行说明。图2表示阀芯41及孔口杯7的顶端部的放大图。在孔口杯7的顶端侧形成有朝下游侧凸出的孔口杯顶端凸部71，在该孔口杯顶端凸部71上形成有喷射孔70。再者，此处是以第1喷射孔701、第2喷射孔702来表示多个喷射孔70各方。如前文所述，阀芯41可为针型或球体形状，此处是使用针型的阀芯41来展示开阀状态。

图2展示的是燃料喷射装置1的中心轴101与孔口杯顶端凸部71的中心轴102以位于大致相同位置的方式设置的例子。虽然称为孔口杯顶端凸部71的中心轴102，但也可简称为孔口杯7的中心轴102。此外，燃料喷射装置1的中心轴101也可称为阀芯41的中心轴101。

此处，若将第一喷射孔701和第二喷射孔702与燃料喷射装置1的中心轴101所成的角分别设为θ1、θ2，则θ1＞θ2的关系成立。为了定义各喷射孔701、702附近的孔口杯厚度，若从设置在各喷射孔的上游部的座部7b呈法线状表示板厚，则可以分别表示为t1、t2。所谓孔口杯厚度t1、t2，是以阀芯41的顶端侧的阀芯座部在闭阀时接触的孔口杯7的座部7b的位置上的法线状的厚度加以定义。各喷射孔上游部处的板厚大致相同，通常t1≒t2。此外，孔口杯顶端部71的中心部处的板厚t0设定为t0≤t1、t2。t0只要确保有能承受燃料喷射装置驱动时负荷的燃料压力的厚度即可，而且只要能确保在制造座部圆锥面7a的基础上所需的空间即可，因此，大多数情况下，孔口顶端部的板厚t0在顶端凸部71当中大致是最小的。

接着，使用图3，对本发明的实施例进行说明。图3表示本实施例中的阀芯41及孔口杯7的顶端部的放大图。燃料喷射装置的中心轴101与各喷射孔的中心轴所成的角度(θ1、θ2)大多设定有多个，因此，因角度(θ1、θ2)的大小会使得喷射孔内部的流动产生差异。尤其是在角度(θ2)相对较小的情况下(大致10度以下)，流自座部的燃料容易直接流至喷射孔，因此，喷射孔内部的流动大多均匀而稳定。

另一方面，在角度(θ1)相对较大的情况下(大致25度以上)，在流入至喷射孔内部时存在偏向一侧的情况，因此喷射孔内部会发生剥离。因此，为了抑制喷射孔内部的剥离，本发明者等人发现，通过加长喷射孔长度，能够抑制喷射孔出口处的剥离。

凸部形状通常取相对于中心轴呈轴对称的形状，但有前文所述的针对每一喷射孔来变更板厚以使每一喷射孔的板厚达到最佳的方法。但是，就制造成本而言，针对多个喷射孔来单独变更板厚实质上比较困难。因此，下面对本实施例的结构进行说明。如上所述，本实施例的燃料喷射装置具备阀芯41和在供阀芯41落座的座部7b的下游侧形成有多个喷射孔(701、702)的喷射孔形成部(孔口杯71)。并且，本实施例的特征在于，以阀芯中心轴101与喷射孔形成部(孔口杯71)的中心轴102在穿过阀芯中心轴101的图3所示的垂直方向截面上沿水平方向错开的方式构成喷射孔形成部(孔口杯71)。再者，在本实施例中，喷射孔形成部和座构件是由一体的孔口杯71构成，但本发明并不限定于此，也可分别由不同构件构成。

在加长喷射孔长度的上述方法中，可以通过针对每一喷射孔对设置有喷射孔的顶端部尤其是凸部的板厚进行最优化来使喷射孔l/d达到最佳。作为像这样抑制喷射孔内部流动的剥离的方法，使孔口顶端凸部71从燃料喷射装置的中心轴101沿横向错开，由此，可以调整喷射孔长度。此处，形成内部燃料通道的座部圆锥面7a、座部7b相对于中心轴101而形成轴对称。可以将凸部中心轴102与燃料喷射装置的中心轴101的偏移量设为约0.2mm～0.5mm。由此，如图4所示，可以将第1喷射孔701的喷射孔长度从图3中的喷射孔长度l1加长为喷射孔长度l1'。另一方面，可以将第2喷射孔702的喷射孔长度从图3中的喷射孔长度l2缩短为喷射孔长度l2'。

再者，在将凸部中心轴102与燃料喷射装置的中心轴101的偏移量设为约0.2mm～0.5mm的情况下，可以将第1喷射孔701的喷射孔长度加长l1'－l1约0.2mm～0.35mm。另一方面，可以将第2喷射孔702的喷射孔长度缩短l2－l2'约0.2mm～0.1mm。再者，如图4所示，在本实施例中，虽然错开了喷射孔形成部(孔口杯71)的中心轴102，但形成喷射孔的位置不变，因此，喷射孔入口面形成于相同位置。

此外，本实施例的燃料喷射装置具备：阀芯41；第一喷射孔701，其形成于供阀芯41落座的座部7b的下游侧，阀芯中心轴101与喷射孔轴所成的角度成为第一角度θ1；以及第二喷射孔702，其形成于供阀芯41落座的座部7b的下游侧，阀芯中心轴101与喷射孔轴所成的角度成为小于第一角度θ1的第二角度θ2。并且，以如下的t1'与t2'不同的方式构成喷射孔形成部(孔口杯71)，其中t1'为：在包含第一喷射孔701及第二喷射孔702的图3所示的垂直方向截面上，从阀芯中心轴101的基准点沿水平方向朝第一喷射孔701的上游侧引出的线与座面7a的交点上的喷射孔形成部(孔口杯71)的厚度，t2'为：在包含第一喷射孔701及第二喷射孔702的图3所示的垂直方向截面上，从阀芯中心轴101的上述基准点沿水平方向朝第二喷射孔702的上游侧引出的线与座面7a的交点上的喷射孔形成部(孔口杯71)的厚度。再者，上述基准点以与座部7b处于相同位置的方式决定。

由此，喷射孔形成部(孔口杯71)构成为：在包含第一喷射孔701及第二喷射孔702的图3所示的垂直方向截面上，从阀芯中心轴101的基准点沿水平方向朝第一喷射孔701的上游侧引出的线与座面7a的交点上的喷射孔形成部(孔口杯71)的厚度t1'比从阀芯中心轴101的基准点沿水平方向朝第二喷射孔702的上游侧引出的线与座面7a的交点上的喷射孔形成部(孔口杯71)的厚度t2'大。

其次，在所述第一喷射孔701所成的角度θ1比第二喷射孔702所成的角度θ2大的情况下，通过向θ1侧错开凸部中心轴，若从座部7b起在法线方向上将座构件的板厚设定为t1'、t2'，则可以实现t1'＞t2'这一厚度不同的设定。由此，各喷射孔长度也能实现喷射孔1较长、喷射孔2较短的设定。

此外，在本实施例中，如图3所示，构成为第一喷射孔701与第二喷射孔702各自的喷射孔长度不一样。也就是说，像上述那样构成为阀芯中心轴101与喷射孔形成部(孔口杯71)的中心轴102在穿过阀芯中心轴101的图3所示的垂直方向截面上沿水平方向错开。由此，以第一喷射孔701与第二喷射孔702各自的喷射孔长度不一样的方式构成喷射孔形成部(孔口杯71)。

再者，以在穿过阀芯中心轴101的图3所示的垂直方向截面上喷射孔形成部(孔口杯71)的中心轴102从阀芯中心轴101向第一喷射孔701那一侧错开的方式构成喷射孔形成部(孔口杯71)。

通过以在穿过阀芯中心轴101的图3所示的垂直方向截面上喷射孔形成部(孔口杯71)的中心轴102从阀芯中心轴101向第一喷射孔701那一侧错开的方式构成喷射孔形成部(孔口杯71)，从而构成为在包含第一喷射孔701及第二喷射孔702的垂直方向截面上第一喷射孔701的喷射孔长度l1'比第二喷射孔702的喷射孔长度l2'大。再者，喷射孔长度以连接喷射孔的入口面中心与出口面中心的直线的长度加以定义。

如此，在以不同角度设定第一喷射孔701所成的角度θ1与第二喷射孔702所成的角度θ2的情况下，喷射孔长度也能设定为各不相同。在处于θ1＞θ2的关系时，较理想为喷射孔长度也是第一喷射孔701的喷射孔长度l1设定得比第二喷射孔702的喷射孔长度l2长。

也就是说，θ较大的第一喷射孔701的喷孔内部流动容易发生剥离，使得喷雾束产生偏差。因此，通过本实施例，可以通过加长第一喷射孔701的喷射孔长度l1'而借助整流效果来抑制内部剥离。

如上所述，作为加长活塞侧的喷射孔长度的方法，可以错开孔口顶端凸部的中心轴。作为错开的方向，相对于燃料喷射装置的中心轴朝希望加长喷射孔长度的方向错开凸部的中心轴，由此，从座部起形成喷射孔的部分的板厚增加，在设定的是相同喷射孔径的情况下，可以增加l/d。

另一方面，关于相反侧的喷射孔所成的角度，从座部起形成喷射孔的部分的板厚减少，但如前文所述，在燃料喷射装置与喷射孔所成的角度较小的情况下，向喷射孔的流入大多是均匀的，不易发生内部剥离。因此，板厚减少对喷射孔内部的剥离的影响较少。

根据上述内容，通过向燃料喷射装置的中心轴与各喷射孔的中心轴所成的角度较大的喷射孔侧错开喷射孔孔口杯顶端凸部的中心轴，能够抑制喷射孔内部流动的剥离。

本实施例的该燃料喷射装置是从水平方向安装至内燃机的侧喷射用燃料喷射装置。也就是说，本实施例在直接喷射方式尤其是燃料喷射装置的喷射孔安装于活塞与进气门之间的侧喷射方式的情况下有效。在该情况下，瞄准火花塞侧、活塞侧、还有火花塞与活塞之间的中间的喷雾模式为主流。作为各喷射孔的特征，大多设定为火花塞侧的所述燃料喷射装置与喷射孔所成的角度较小而与θ2相当，活塞侧的喷射孔所成的角度较大而与θ1相当。因此，通过加长活塞侧的第一喷射孔701的喷射孔长度，能够减少内部流动的剥离。

此处，有时也优选以在穿过阀芯中心轴101的图3的垂直方向截面上喷射孔形成部(孔口杯71)的中心轴102从阀芯中心轴101向第二喷射孔702那一侧错开的方式构成喷射孔形成部(孔口杯71)的情况。

这是直接喷射方式尤其是燃料喷射装置的喷射孔顶端安装于火花塞附近的直上喷射用类型的情况。

在该情况下，大多为第一喷射孔701指向火花塞侧这一设定。其原因在于，出于缸内的混合气形成的观点而设定第二喷射孔702这样的朝下的去往活塞侧的喷雾以防止燃料在进气门或排气门上的附着，使得均质性提高。

此外，出于燃烧性的观点，须对火花塞周边喷射点火所需的浓混合气，因此须从燃料喷射装置朝横向提供短喷雾。因此，较理想为第一喷射孔701所成的角度θ1设定得较大而且板厚设定得较小以缩短喷射孔长度。也就是说，成为与图3相反的关系，较理想为t1'＜t2'。

在朝缸内直接喷射燃料的直接喷射方式的情况、尤其是燃料喷射装置的喷射孔安装于活塞与进气门之间的侧喷射方式的情况下，瞄准火花塞侧、活塞侧还有火花塞与活塞之间的中间的喷雾模式为主流。作为各喷射孔的特征，大多设定为火花塞侧的所述燃料喷射装置与喷射孔所成的角度较小、活塞侧的喷射孔所成的角度较大。因此，通过加长活塞侧的喷射孔长度，能够减少内部流动的剥离。

作为加长活塞侧的喷射孔长度的方法，可以错开孔口顶端凸部的中心轴。作为错开的方向，相对于燃料喷射装置的中心轴朝希望加长喷射孔长度的方向错开凸部的中心轴，由此，从座部起形成喷射孔的部分的板厚增加，在设定的是相同喷射孔径的情况下，可以增加l/d。

另一方面，关于相反侧的喷射孔所成的角度，从座部起形成喷射孔的部分的板厚会减少，但如前文所述，在燃料喷射装置与喷射孔所成的角度较小的情况下，向喷射孔的流入大多是均匀的，不易发生内部剥离。因此，板厚减少对喷射孔内部的剥离的影响较少。

根据上述内容，通过向燃料喷射装置的中心轴与各喷射孔的中心轴所成的角度较大的喷射孔侧错开喷射孔孔口杯顶端凸部的中心轴，能够抑制喷射孔内部流动的剥离。

符号说明

1喷射阀主体

2固定铁心

3磁轭

4可动铁心

5喷嘴体

6电磁线圈

7孔口杯

7a圆锥面

7b座部

8弹簧

81～86凹部

9调整器

10过滤器

11、12引导构件

13可动铁心上设置的多个孔

18引线端子

23树脂盖

41阀芯

70喷射孔(孔口)

701第1喷射孔

702第2喷射孔

71喷射孔顶端凸部

101燃料喷射装置中心轴

102喷射孔顶端凸部中心轴。