专利名称：燃料喷射阀的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及一种内燃机的燃料供给系统所使用的燃料喷射阀，特别是涉及燃料喷射阀的改进，所述燃料喷射阀在阀座部件上设置有与阀组装体的阀部协作的圆锥状的阀座和与该阀座的下游端连接的阀座孔，另外，在上述阀座部件和与其接合的喷射板之间，形成有使上述阀座孔的下游端向中心部开口并向半径方向扩大的扁平的燃料扩散室，在上述喷射板上穿设有向该燃料扩散室开口的多个燃料喷孔。
背景技术：
这种内燃机用燃料喷射阀，如下述专利文献1所公开的那样，已经被公知。
专利文献1日本特开2000-97129号公报这种内燃机用燃料喷射阀，其目的是，将通过阀座及阀座孔的高压燃料在扩散室扩散之后，从燃料喷孔喷射，将燃料喷雾方向及喷雾角度形成为与各燃料喷孔的方向及形状对应的适当的方向和角度。
但是，可以明确，在以往的技术中，来自燃料喷孔的喷射燃料的微粒化不够充分，而且也不能按照预定获得燃料流量，这是由于阀座孔的长度与燃料扩散室的高度的大小关系、阀座孔和燃料喷孔的相对位置关系不合理而造成的。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供一种燃料喷射阀，其能够合理地设定阀座孔的长度与燃料扩散室的高度的大小关系、阀座孔和燃料喷孔的相对位置关系，有效地使来自燃料喷孔的喷射燃料微粒化，同时，能够按照预定获得燃料流量。
为了实现上述目的，本发明的燃料喷射阀，在阀座部件上设置有与阀组装体的阀部协作的圆锥状的阀座和与该阀座的下游端连接的阀座孔，另外，在上述阀座部件和与其接合的喷射板之间，形成有使上述阀座孔的下游端朝中心部开口并向半径方向扩大的扁平的燃料扩散室，在上述喷射板上穿设有向该燃料扩散室开口的多个燃料喷孔，其第1特征是，上述燃料喷孔从上述阀座孔沿半径方向朝外方隔开地配置着，同时，在将上述燃料扩散室的高度设为t1、将上述阀座孔的长度设为t2时，t2/t1≥2。
另外，本发明在第1特征的基础上，还具有第2特征，将上述燃料扩散室的高度在上述燃料喷孔面对的部分形成为20～110μm。
而且，本发明在第1或第2特征的基础上，还具有第3特征，在上述阀座孔和燃料扩散室之间的角部实施倒角。
进一步，本发明在上述第1～第3特征的任何一个的基础上，还具有第4特征，上述燃料扩散室形成为，其高度朝半径方向外方逐渐减少。
根据本发明的第1特征，开阀时，首先，通过阀座的燃料在阀座孔下降。在该阀座孔中，由于其长度与扩散室相比足够长，因此，可有效地对燃料进行整流，使其移动到燃料扩散室，可防止燃料的滞留。
从阀座孔向与阀座孔长度相比薄得多的扁平的燃料扩散室移动的燃料，以高速向半径方向外方扩散，与燃料扩散室内周壁猛烈地冲撞，使燃料扩散室的压力在各部均等地上升，从而，燃料保持该各部均等的高压而从燃料喷孔喷射，因此，能促进来自燃料喷孔的喷射燃料的微粒化，同时，可始终使喷雾形态的方向及形状稳定。而且，通过在阀座孔的整流，燃料不会滞留，所以，可防止燃料流量的减少，确保预定的燃料喷射量。
另外，根据本发明的第2特征，从阀座孔向燃料扩散室移动的燃料，以高速且呈膜状向半径方向扩散，在该膜状燃料从燃料喷孔以高速被喷射时，燃料流从各燃料喷孔的内周壁产生剥离，从而，能够更有效地促进喷射燃料的微粒化。而且，能够使由燃料扩散室引起的死区容积非常小，可稳定燃料相对于温度变化的流量特性。此外，在燃料扩散室中通过毛细管现象，可以避免残存燃料的流出，防止燃料喷射之后燃料从各燃料喷孔下落，有助于内燃机的废气排出物的减少。
另外，根据本发明的第3特征，燃料能够顺利地从阀座孔向燃料扩散室转移，可防止燃料扩散室中燃料流量的减少和压力的降低。
另外，根据本发明的第4特征，燃料扩散室做成如下的形状，即，与随着燃料向半径方向的扩散其高度逐渐减少的流动大致对应的合理形状，其结果是，通过燃料可进一步在各部均等地提高燃料扩散室的压力，从而可进一步促进来自各燃料喷孔的喷射燃料的微粒化，并且可实现喷雾形态的稳定化。
图1是本发明第1实施例的内燃机用电磁式燃料喷射阀的纵剖面图(实施例1)。
图2是图1的主要部分放大图。(实施例1)图3是图2中的箭头3方向的视图。(实施例1)图4示出了本发明第2实施例，是与图2对应的剖面图。(实施例2)图5示出了本发明第3实施例，是与图2对应的剖面图。(实施例3)符号说明1电磁式燃料喷射阀；3阀座部件；4隔件；7阀座孔；8阀座；10喷射板；11燃料喷孔；14阀组装体；16阀部；41燃料集合室；43燃料扩散室；
43a是台阶部。
具体实施例方式
下面，根据附图所示的本发明实施例对本发明的实施方式进行说明。
首先，对图1～图3所示的本发明第1实施例进行说明。
实施例1在图1中，内燃机用电磁式燃料喷射阀I的外壳1由下列部件构成圆筒状的阀壳体2(磁性体)；与该阀壳体2的前端部液密地结合的有底圆筒状的阀座部件3；隔着环状的隔件(spacer)4与阀壳体2的后端液密地结合的圆筒状的固定铁心5。
隔件4是非磁性金属、例如是不锈钢制品，在其两端面抵靠有阀壳体2及固定铁心5，并且沿全周液密地焊接在一起。
在阀座部件3及阀壳体2的对置端部，分别形成有第1嵌合筒部3a及第2嵌合筒部2a。而且，第1嵌合筒部3a与挡板6一起压在第2嵌合筒部2a内，挡板6被夹持在阀壳体2与阀座部件3之间。然后，通过在第1嵌合筒部3a的外周面与第2嵌合筒部2a的端面夹着的角部的全周实施激光焊接，将阀壳体2与阀座部件3互相液密地结合在一起。
在阀座部件3上形成有圆锥状的阀座8、连接到该阀座8下游端的阀座孔7以及连接到该阀座8的大径部上的圆筒状的导向孔9，该导向孔9与上述第2嵌合筒部2a同轴地形成。
在阀座部件3的前端面上，沿全周液密地焊接有钢板制成的喷射板10(参照图2)，该喷射板10具有与上述阀座孔7连通的多个燃料喷孔11。
阀壳体2及隔件4内收容有与固定铁心5的前端面对置的可动铁心12，在隔件4的内周面突设有环状的导向面13，其将可动铁心12支撑成可沿轴向滑动。
可动铁心12一体地设有从其一端面向上述阀座8侧延伸的小径的杆部15，在该杆部15的前端通过焊接固定有可落座于上述阀座8上的球状的阀部16。而且，通过可动铁心12、杆部15及阀部16构成阀组装体14。
阀部16可沿轴向滑动地支撑在上述导向孔9中，在其外周面上，等间隔地并列形成有可使燃料在导向孔9内流通的多个平面部17。
在上述挡板6上，设置有使杆部15贯通的切口18，与该挡板6的阀座8侧端面对置的止挡凸缘(stopper flange)19形成在杆部15的中间部。在这些挡板6与止挡凸缘19之间，设置有在阀部16闭阀时、即在落座于阀座8上时，与阀部16的开阀行程对应的间隙。
另一方面，在固定铁心5与可动铁心12之间，设置有即使在阀部16开阀时、即在阀部16离开阀座8时，也能避免两铁心5、12抵接的足够的间隙。
固定铁心5具有通过可动铁心12的通孔20与阀壳体2内连通的中空部21，在该中空部21中收容有螺旋状的阀簧22，其对可动铁心12向阀部16的关闭方向、即落座于阀座8的方向施力；以及支撑该阀簧22后端的管状的保持器(retainer)23，通过从保持器23的外周进行铆接，将保持器23固定在固定铁心5上。在可动铁心12的后端面，形成有容纳阀簧22的前端部的定位凹部24，另外，阀簧22的设定载荷通过保持器23在固定铁心5上的固定位置来调整。
在固定铁心5的后端，一体地连续设置有入口筒26，该入口筒26具有通过管状的保持器23与固定铁心5的中空部21连通的燃料入口25，在该燃料入口25上安装有燃料过滤器27。
在隔件4与固定铁心5的外周上嵌装有线圈组装体28。该线圈组装体28由嵌合在隔件4及固定铁心5的外周面上的绕线管29和卷装在该绕线管29上的线圈30构成，围绕该线圈组装体28的线圈壳体31的一端部通过焊接与阀壳体2的外周面结合。
线圈壳体31、线圈组装体28及固定铁心5封埋在合成树脂制成的包覆体32内，在该包覆体32的中间部，一体地连接设置有连接器(coupler)34，连接器34收容与上述线圈30连接的连接端子33。
在该包覆体32的前端面与嵌装在阀座部件3前端部的合成树脂制成的盖35之间，安装有与阀座部件3的外周面紧密接触的O型圈37，该O型圈37在将该电磁式燃料喷射阀I安装在图中未示的进气歧管的燃料喷射阀安装孔中时，与该安装孔的内周面紧密接触。
另外，关于阀座部件3的阀座孔7周围的结构，参照图2及图3进行详细说明。
在阀座部件3上，在阀座8的下游端与阀座孔7的上游端之间，形成将它们相互连接的环状的凹部40，该凹部40通过阀组装体14的阀部16的前端面划分形成为燃料集合室41。该燃料集合室41的底面做成圆锥状，在连接该燃料集合室41的内周面及底面之间的环状角部实施锥状或圆弧的倒角42。
另外，在阀座部件3及喷射板10之间，形成有扁平的燃料扩散室43，其使阀座孔7的下游端朝中心部开口并向半径方向外方扩大。该燃料扩散室43在图示例子中，由形成在阀座部件3的前端面上的环状凹部44和喷射板10的内侧面划分形成。这时，在连接阀座孔7的内周面与燃料扩散室43的顶面之间的环状角部实施锥状或圆弧状的倒角45。
如图3所示，穿设在喷射板10上的多个燃料喷孔11，排列在以阀座孔7的轴线为中心的圆周上，而且，配置成从上述阀座孔7向半径方向外方隔开、即与阀座孔7在轴向不会重合。这样，各燃料喷孔11通过燃料扩散室43与阀座孔7连通。
这里，将燃料扩散室43的高度设为t1、将阀座孔7的长度设为t2时，形成阀座孔7、喷射板10及燃料扩散室43，以使下式成立。
t2/t1≥2…………………(1)另外，特别是燃料扩散室43的高度t1在燃料喷孔11面对的部分设定成20～110μm。
接着，说明该第1实施例的作用。
如图2所示，在使线圈30退磁后的状态下，借助于阀簧22的作用力，将可动铁心12及阀部16向前方推压，使阀部16落座在阀座8上。从而，通过燃料过滤器27及入口筒26供给到阀壳体2内的高压燃料，保存在阀壳体2内。
当线圈30因通电而励磁时，由此产生的磁通依次通向固定铁心5、线圈壳体31、阀壳体2及可动铁心12，借助于该磁力，阀组装体14的可动铁心12与阀部16一起被固定铁心5吸引，从而阀座8被打开。这时，阀组装体14的止挡凸缘19与固定在阀壳体2上的挡板6抵接，限制阀组装体14的开阀极限。
当阀座8被打开时，阀壳体2内的高压燃料从阀部16的平面部17通过圆锥状阀座8，并经过燃料集合室41，在阀座孔7下降。
这时，由于该阀座孔7的长度t2根据上述(1)式，与燃料扩散室43的高度t1相比，设定得足够大，因此，在阀座孔7中，可有效地对燃料进行整流，使其移动到燃料扩散室43中，可防止燃料在阀座孔7中的滞留。而且，由于在阀座孔7及燃料扩散室43之间的角部实施锥状或圆弧的倒角45，因此，燃料可顺利地从阀座孔7向燃料扩散室43转移，可减少流量损失。
从阀座孔7移动到燃料扩散室43的燃料向半径方向外方扩散。这时，由于喷射板10的各燃料喷孔11如上面所述的那样，从阀座孔7向半径方向外方隔开地配置着，因此，通过阀座孔7的燃料，不会立即向燃料喷孔11流动，而在向半径方向扩散并充满燃料扩散室43之后，从各燃料喷孔11喷射。
特别是，燃料扩散室43的高度t1根据上述(1)式，与阀座孔7的长度t2相比，设定得足够小，因此，从阀座孔7流入燃料扩散室43的燃料以高速向半径方向外方扩散，与燃料扩散室43的内周壁猛烈地冲撞，使燃料扩散室43的压力在各部均等地上升，因此，燃料保持该各部均等的高压而从各燃料喷孔11喷射，结果是，能促进来自各燃料喷孔11的喷射燃料的微粒化，同时可始终使喷雾形态(form)F的方向及形状稳定。而且，不会引起燃料在阀座孔7的滞留，并且可使燃料顺利地从阀座孔7向燃料扩散室43转移，从而可防止燃料流量的减少，确保预定的燃料喷射量。
另外，当燃料扩散室43的高度t1如上所述，在燃料喷孔11面对的部分设定为20～110μm时，从阀座孔7移向燃料扩散室43的燃料以高速且呈膜状向半径方向扩散，当该膜状燃料从各燃料喷孔11以高速被喷射时，由于该燃料流相对于各燃料喷孔11的内周壁剥离，因此，可更有效地促进喷射燃料的微粒化。而且，可使由燃料扩散室43引起的死区容积变得非常小，可稳定燃料相对于温度变化的流量特性。另外，在燃料扩散室43中，通过毛细管现象，可避免残存燃料的流出，防止燃料喷射后燃料从各燃料喷孔11下落，有助于内燃机废气排出物的减少。
此外，当燃料扩散室43的高度t1小于20μm时，燃料扩散室43的流路阻力会急剧增加，要想得到预定的燃料流量比较困难。
接着，对图4所示的本发明第2实施例进行说明。
实施例2在该第2实施例中，在燃料扩散室43的顶面，形成一级或多级与阀座孔7同心的环状台阶部43a，借此，燃料扩散室43的高度t1随着从燃料扩散室43的中心部接近半径方向外方而逐渐减少。上述台阶部43a，形成为锥状或圆弧状，以不阻碍燃料扩散。另外，在连接燃料集合室41的底面与阀座孔7的内周面之间的环状角部实施锥状或圆弧的倒角42′。
其他构成与上述实施例相同，因此，在图4中，对与上述实施例对应的部分，标有与之相同的参照标号，并省略了对其的说明。
根据该第2实施例，燃料扩散室43做成如下的形状，即，与随着燃料向半径方向扩散而其高度逐渐减少的流动大致对应的合理形状。其结果是，通过从阀座孔7向燃料扩散室43转移的燃料，进一步在各部均等地提高燃料扩散室43的压力，从而，可进一步促进来自各燃料喷孔11的喷射燃料的微粒化，并且进一步实现喷雾形态的稳定化。
最后，对图5所示的本发明第3实施例进行说明。
实施例3在该第3实施例中，在阀座部件3与喷射板10之间，接合有中间板50，该中间板50具有与燃料扩散室43对应的开口部50a。其他构成与上述实施例相同，因此，在图5中，对与上述实施例对应的部分，标有与之相同的参照标号，并省略了对其的说明。
根据该第3实施例，通过对中间板50进行冲压加工，可以简单地形成燃料扩散室43。
本发明并不限于上述实施例，在不脱离其宗旨的范围内可以作出各种设计变更。例如，在图2的第1实施例中，也可以在喷射板10侧设置用于形成燃料扩散室43的凹部44。另外，在图4的第2实施例中，也可以代替环状台阶部43a，形成为与燃料扩散室43顶面连续的圆锥面。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.(补正后)一种燃料喷射阀，在阀座部件(3)上设置有与阀组装体(14)的阀部(16)协作的圆锥状的阀座(8)和与该阀座(8)的下游端连接的阀座孔(7)，另外，在所述阀座部件(3)和与其接合的喷射板(10)之间，形成有使所述阀座孔(7)的下游端朝中心部开口并向半径方向扩大的扁平的燃料扩散室(43)，在所述喷射板(10)上穿设有向该燃料扩散室(43)开口的多个燃料喷孔(11)，其特征是，所述燃料喷孔(11)从所述阀座孔(7)向半径方向外方隔开地配置，同时，在将所述燃料扩散室(43)的高度设为t1、将所述阀座孔(7)的长度设为t2时，t2/t1≥2，另外，所述燃料扩散室(43)的高度在所述燃料喷孔(11)面对的部分形成为20～110μm。
2.(删除)3.(补正后)根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征是，在所述阀座孔(7)和燃料扩散室(43)之间的角部实施倒角(45)。
4.(补正后)根据权利要求1或3所述的燃料喷射阀，其特征是，所述燃料扩散室(43)形成为，其高度朝半径方向外方逐渐减少。
5.(追加)根据权利要求3所述的燃料喷射阀，其特征是，在所述倒角(45)和与燃料扩散室(43)连接的所述阀座孔(7)的下端之间，设置至少一个环状台阶部(43b)。
6.(追加)根据权利要求5所述的燃料喷射阀，其特征是，所述环状台阶部(43b)形成为具有锥状的断面。
7.(追加)根据权利要求5所述的燃料喷射阀，其特征是，所述环状台阶部(43b)形成为具有圆弧状的断面。
权利要求
1.一种燃料喷射阀，在阀座部件(3)上设置有与阀组装体(14)的阀部(16)协作的圆锥状阀座(8)和与该阀座(8)的下游端连接的阀座孔(7)，另外，在所述阀座部件(3)和与其接合的喷射板(10)之间，形成有使所述阀座孔(7)的下游端朝中心部开口并向半径方向扩大的扁平的燃料扩散室(43)，在所述喷射板(10)上穿设有向该燃料扩散室(43)开口的多个燃料喷孔(11)，其特征是，所述燃料喷孔(11)从所述阀座孔(7)向半径方向外方隔开地配置，同时，在将所述燃料扩散室(43)的高度设为t1、将所述阀座孔(7)的长度设为t2时，t2/t1≥2。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征是，将所述燃料扩散室(43)的高度在所述燃料喷孔(11)面对的部分形成为20～110μm。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征是，在所述阀座孔(7)和燃料扩散室(43)之间的角部实施倒角(45)。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的燃料喷射阀，其特征是，所述燃料扩散室(43)形成为，其高度朝半径方向外方逐渐减少。
全文摘要
一种燃料喷射阀，在阀座部件(3)上设置有圆锥状阀座(8)以及与该阀座(8)的下游端连接的阀座孔(7)，另外，在阀座部件(3)与喷射板(10)之间，形成有从阀座孔(7)向半径方向扩大的扁平的燃料扩散室(43)，在喷射板(10)上穿设有向该燃料扩散室(43)开口的多个燃料喷孔(11)，在该燃料喷射阀中，燃料喷孔(11)从阀座孔(7)向半径方向外方隔开地配置，同时，在将燃料扩散室(43)的高度设为t1、将阀座孔(7)的长度设为t2时，t2/t1≥2。由此，能够将阀座孔的长度与燃料扩散室的高度的大小关系以及阀座孔与燃料喷孔的相对位置关系合理地进行设定，有效地使喷射燃料微粒化。
文档编号F02M51/08GK1864007SQ200480029219
公开日2006年11月15日 申请日期2004年10月5日 优先权日2003年10月8日
发明者松本英史, 北村浩二, 佐藤岳 申请人:株式会社京浜