专利名称：燃料喷射阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在内燃机中使用的燃料喷射阀，尤其涉及一种具有多个燃料喷射孔，且从各燃料喷射孔喷射回旋燃料而能使微粒化性能提高的燃料喷射阀。
背景技术：
作为从多个燃料喷射孔喷射回旋燃料来促进燃料的微粒化的现有技术，已知有专利文献I所记载的燃料喷射器。对于该燃料喷射器而言,在由喷射器的壳体、为了将该壳体内的燃料向外部喷射而设置于该壳体的喷射喷嘴、能够变位地设置于所述壳体且在开阀时从该喷射喷嘴使燃料喷射的阀芯、为了驱动该阀芯而设置在所述壳体内的致动器构成的燃料喷射器中，在所述 喷射喷嘴设有使从所述壳体内流入的燃料产生彼此独立的回旋流的多个回旋流产生部；位于该各回旋流产生部的流出侧，且使回旋流状态的燃料分别向预先确定的方向喷射的多个喷射口(燃料喷射孔)。在该燃料喷射阀中，以使从各喷射口喷射出的燃料的喷雾局部碰撞的方式，使各喷射口的中心轴相对于喷射喷嘴的中心轴彼此向外倾斜形成，从而有效地促进从各喷射口喷射出的燃料的微粒化。在先技术文献专利文献专利文献I日本特开2002-364496号公报如现有技术所示这样，在和与阀座的下游端连通的回旋用通路(燃料引导槽)连接的回旋室(涡流孔)中，为了将充分稳定的(在周向上回旋强度均匀)回旋燃料从燃料喷射孔(喷射口)喷射出，在燃料喷射孔的出口部处，需要对用于使回旋流动在周向(回旋方向)上均匀的回旋室形状或其流路形状下功夫。尤其是在回旋用通路中的与流动方向正交的横截面形状为矩形形状且通路高度低的情况下，难以在回旋室内或燃料喷射孔中维持回旋强度的均匀性。在这样的情况下，回旋用通路的横截面内的回旋室中心侧的燃料相对于外周侧的燃料以在回旋室内未充分回旋的状态直接流入燃料喷射孔，该情况成为主要原因而使回旋强度在周向上变得不均匀。由于回旋强度在周向上变得不均匀，从而燃料喷雾的微粒化性能的降低。另外，在现有技术中，通过充分确保回旋室的高度或朝向下游的燃料喷射口的入口而设置锥状的圆形孔，来提高回旋流的均匀性。但是，在该方法中，使燃料在回旋室内多次回旋，燃料的回旋速度的损失变大，从而微粒化性能也可能相应地降低。
发明内容
本发明鉴于这样的情况而提出，其目的在于提供一种能够以简单的结构使微粒化性能提高的燃料喷射阀。
为了实现上述目的，本发明的燃料喷射阀具备位于阀芯与阀座所分离接触的座部的下游侧的回旋流产生部、与所述回旋流产生部的下游侧连接的燃料喷射孔，在所述回旋流产生部中具有回旋室，其横截面形成为渐开线或者螺旋形状，且在底面开设有所述燃料喷射孔；回旋用通路，其与所述回旋室的上流侧连接，将燃料向所述回旋室导入，其中，在所述回旋流产生部的底面中，在从回旋用通路向回旋室流入的燃料与在回旋室中回旋来的燃料合流的部分的底面上以使开设有燃料喷射孔的一侧的底面比回旋用通路侧的底面低的方式设有台阶。发明效果根据本发明，通过在回旋流产生部内形成的台阶，从回旋用通路流入的燃料与在回旋室中回转的燃料的合流流动顺畅地形成，且在燃料喷射孔中能够生成对称且稳定的没有损失的回旋流动。
图I是本发明的第一实施方式所涉及的燃料喷射阀的整体结构的剖视图。图2是将第一实施方式所涉及的燃料喷射阀中的喷嘴体的下端部放大的剖视图。图3是从下方观察第一实施方式所涉及的燃料喷射阀中的位于喷嘴体的下端部的孔板而得到的图。图4是用于说明第一实施方式所涉及的台阶的图，是用于说明回旋室、回旋用通路及燃料喷射孔的关系的放大图。图5是图4的A-A剖视图，且同样是用于说明回旋室、回旋用通路及燃料喷射孔的关系的图。图6是用于说明第一实施方式所涉及的回旋室内的流动的状况(速度矢量)的示意图。图7是用于说明以往的实施方式所涉及的回旋室内的流动的状况(速度矢量)的示意图。图8是将本发明的第二实施方式所涉及的燃料喷射阀中的喷嘴体的下端部放大的剖视图。图9是表示本发明的第二实施方式所涉及的涡流板(日语^ 7 —>一卜)的图。图10是表示本发明的第二实施方式所涉及的孔板的图。符号说明I燃料喷射阀3 阀芯4喷嘴体5燃料通路10阀座面11燃料导入孔20、40 孔板21、21a、21b、31a、31b 回旋用通路
22、22a、22b、42a、42b 回旋室23、23a、23b、43a、43b 燃料喷射孔24、24a、24b、41a、41b 台阶部30涡流板
具体实施例方式在本发明所涉及的实施例中，在燃料所流动的通路中具有由回旋用通路与回旋室构成的回旋流产生部，该回旋流产生部与燃料喷射孔的入口开口连通连接。并且，在该回旋流产生部的底面中，在回旋用通路的出口部分、即从回旋用通路向回旋室流入的燃料和在 回旋室中回旋来的燃料合流的部分的底面上以使开设有燃料喷射孔的一侧的底面比回旋用通路侧的底面低的方式设有台阶。形成该台阶的台阶面以回旋室侧壁的底面侧的一部分从回旋室的侧壁的终端部沿着燃料喷射孔的入口开口面的边缘且与燃料喷射孔的入口开口面的边缘之间具有间隔地延伸设置的方式形成，并与回旋室的侧壁面(内周壁面)的始端部侧连接。台阶面与燃料喷射孔的入口开口面的边缘的间隔无需固定。例如，在与燃料喷射阀的中心轴线正交的回旋室的横截面形成为渐开线或者螺旋形状的情况下，可以使台阶面沿着从回旋室侧壁面(周壁面)的终端部向渐开线或者螺旋的中心侧所描绘出的延长线而形成，或者也可以形成在其外侧的范围的底面部。此时，也可以在从回旋室侧壁面(周壁面)的终端部朝向下游侧离开的一侧设有使台阶面与燃料喷射孔的入口开口面的边缘的间隔扩宽的部分。在没有台阶的状态下，在将回旋室的侧壁与回旋用通路的侧壁连接的部分的紧跟前，从回旋用通路向回旋室流入的燃料不会维持朝向由回旋用通路指向的方向的流动，而朝向燃料喷射孔改变流动的方向。由此，从回旋用通路向回旋室流入，并朝向燃料喷射孔改变了流动的方向的燃料以较大的角度与回旋室的侧壁面的下游侧端部(终端)的后流碰撞。其结果是，诱发出在回旋室中未充分回旋的状态下朝向燃料喷射孔侧的偏流，不仅形成无法充分获得回旋能量的燃料流动，而且还卷入在回旋室中回旋来的燃料而向燃料喷射孔流入，由此在周向(回旋方向)上形成不均匀的燃料喷雾。将从回旋用通路向回旋室流入并朝向燃料喷射孔改变流动的方向的燃料的流动称为第一燃料流，将在回旋室中回旋来的燃料的流动中的回旋室的侧壁面(周壁面)的下游侧端部(终端部)的后流称为第二燃料流。从加工极限或强度性的观点出发，将回旋室的侧壁(回旋室的横截面形成为渐开线或者螺旋形状时沿着渐开线或者螺旋形状而形成的周壁)和回旋用通路的侧壁连接的部分的前端具有实质性的厚度，从而难以使从回旋用通路向回旋室流入的燃料沿着切线方向相对于第二燃料流合流。即，产生了第一燃料流。将回旋室的侧壁与回旋用通路的侧壁连接的部分的厚度越厚，从回旋用通路向回旋室流入的燃料相对于在回旋室中回旋来的燃料越以更大的角度进行碰撞。通过设置台阶，第二燃料流的流过台阶部的流动不会与第一燃料流碰撞，而能够在第一燃料流的下侧流动而继续向回旋方向的流动。并且，通过第二燃料流继续向回旋方向的流动，将在第二燃料流上流动而要朝向燃料喷射孔的第一燃料流向回旋方向诱导。其结果是，第一燃料流也能够恢复向回旋方向的流动。
如上所述，在从回旋室侧壁面(周壁面)的终端部朝向下游侧离开的一侧设有使台阶面与燃料喷射孔的入口开口面的边缘的间隔扩宽的部分，由此不会使第二燃料流的流线的方向强制性地朝向燃料喷射孔，而能够使其与燃料喷射孔的入口开口边缘平行、或者描绘出比入口开口边缘的曲率大的曲率。由此，能够将在第二燃料流上流动而要朝向燃料喷射孔的第一燃料流向回旋方向诱导，从而能够恢复第一燃料流中的向回旋方向的流动。由此，在燃料喷射孔的出口处，能够在周向上形成均匀的液膜(由于充分的回旋强度而被薄膜化)而促进燃料喷雾的微粒化。以下，利用图I至图10，对本发明的实施例进行说明。实施例I以下，参照图I至图7，对本发明所涉及的燃料喷射阀的第一实施例进行详细地说
明。 图I是第一实施例所涉及的燃料喷射阀的与中心轴线平行的纵向剖视图。图2是将图I的尤其是下游端侧的燃料喷射孔附近放大的纵向剖视图。图3是从出口侧观察孔板而得到的图。图4是表示回旋用通路、回旋室及燃料喷射孔的关系的孔板的局部俯视图。图5是图4的A-A剂视图。另外，图6是利用速度矢量来表不回旋室内的流动的状态的图。图7是利用速度矢量来表示未设置台阶时的回旋室内的流动的状态的图。在图I中，燃料喷射阀I具有包围电磁线圈9的磁性体的磁轭6 ;位于电磁线圈9的中心，且凸缘部7a与磁轭6接触的铁芯7 ;以规定量升降的阀芯3 ;与该阀芯3相接的阀座面10 ;允许通过阀芯3与阀座面10的间隙而流动的燃料的通过的燃料喷射室2 ;在燃料喷射室2的下游具有多个燃料喷射孔23a、23b的孔板20。另外，在铁芯7的中心设有弹簧8，该弹簧8作为将阀芯3向阀座面10按压的弹性构件(施力构件)。在未对电磁线圈9通电的状态下，阀芯3与阀座面10密接。在该状态下，阀芯3与阀座面10之间的燃料通路关闭，因此燃料滞留在燃料喷射阀I内部，而不从设置多个的燃料喷射孔23a、23b进行燃料喷射。另一方面，当对电磁线圈9通电时，在电磁力的作用下，使阀芯3的凸缘部3a移动，直至与规定行程量的限动件12接触。也可以不设置限动件12，而使衔铁13的上端面与铁芯7的下端面接触。在该开阀状态下，由于在阀芯3与阀座面10之间形成间隙，因此燃料通路被打开，而从多个燃料喷射孔23a、23b喷射出燃料。需要说明的是，通路5是设置在铁芯7内的燃料通路，且是将由未图示的燃料泵加压后的燃料向燃料喷射阀I内引导的通路。如上所述，燃料喷射阀I的动作通过随着对电磁线圈9的通电(喷射脉冲)而将阀芯3的位置切换为开阀状态和闭阀状态，来控制燃料的供给量。在燃料供给量的控制时，尤其是实施在闭阀状态下没有燃料泄漏的阀芯设计。在这种的燃料喷射阀中，在阀芯3中采用正圆度高且被实施镜面加工的滚珠3b (JIS标准产品的球轴承用钢球)，这对于密封性的提高有益。另一方面，滚珠3b所密接的阀座面10的阀座角为研磨性良好且以高精度形成正圆度的最佳角度(80° 100° )，从而能够将阀座面10与上述的滚珠3b的密封性极高地维持。需要说明的是，具有阀座面10的喷嘴体4通过淬火而使硬度提高，另外，通过脱磁处理将无用的磁除去。通过这样的阀芯3的结构，能够进行没有燃料泄漏的喷射量控制。并且，构成了性能价格比优良的阀芯结构。利用图2，对喷嘴体4的下游侧(燃料喷射孔侧)端部的结构进行说明。在喷嘴体4的下端面通过激光焊接而固定具有台阶部24a、24b的孔板20。在喷嘴体4的下端部设有比阀座面10的座径Ds缩径的燃料导入孔11。燃料导入孔11与设置在孔板20上的燃料的回旋用通路21a、21b连通。台阶部24a、24b设置在与回旋用通路21a、21b连通的回旋室22a、22b内，且以从 回旋用通路21a、21b的底面下降一段而在形成有燃料喷射孔23a、23b的回旋室22a、22b的底面侧变深的方式形成为阶梯状。对回旋室22a、22b的径向(与燃料喷射阀的中心轴线正交的方向)的扩展进行划分的侧壁面(周壁面)22SW成形为渐开线或者螺旋形状，且在回旋室22a、22b的中心(渐开线中心或者螺旋中心)分别开设有燃料喷射孔23a、23b。台阶部24a、24b与回旋用通路2la、2Ib、回旋室22a、22b及燃料喷射孔23a、23b —起形成在由一个构件形成的孔板上。由此，喷嘴体4与孔板20的定位简单且容易实施，从而可提高组合时的尺寸精度。另外，孔板20通过对于量产性有利的冲压成形(塑性加工)来制成。需要说明的是，除该方法以外，也可考虑放电加工或电铸法、蚀刻加工等比较不施加应力的加工精度高的方法。需要说明的是，在本实施例中，燃料的回旋室设置两个，但通过进一步增加，能够提高喷雾的形状或喷射量的变化的自由度。接着，利用图3至图7，对孔板20的结构进行详细地说明。图3是从下方(燃料喷射孔23a、23b的出口侧)观察图2而得到的图。在阀座面10的中央设置的燃料导入孔11的下游端连接有多个(在本实施例中为两个)回旋用通路21a、21b。回旋用通路21a与回旋室22a的切线方向连通而开设，且在回旋室22a的中心部开设有燃料喷射孔23a。回旋室22a呈渐开线或者螺旋形状，且渐开线或者螺旋形状的涡旋中心与燃料喷射孔23a的中心一致。需要说明的是，在以下的说明中，以回旋室22b呈螺旋形状的情况来进行说明。台阶部24a以在回旋室22a与回旋用通路21a的连接部的附近，使形成有燃料喷射孔23a的入口开口的回旋室22a的底面与回旋用通路21a的底面具有高度hs的台阶的方式形成。同样，回旋用通路21b与回旋室22b的切线方向连通而开设，且在回旋室22b的中心部开设有燃料喷射孔23b。回旋室22b呈渐开线或者螺旋形状，且渐开线或者螺旋形状的涡旋中心与燃料喷射孔23b的中心一致。需要说明的是，在以下的说明中，以回旋室22b呈螺旋形状的情况来进行说明。与回旋室22a同样，台阶部24b以在回旋室22b与回旋用通路21b的连接部的附近，使形成有燃料喷射孔23b的入口开口的回旋室22b的底面与回旋用通路21b的底面具有高度hs的台阶的方式形成。燃料喷射孔23a、23b的开口方向(燃料的流出方向)在本实施例中与喷射阀轴平行且朝向下方，但也可以构成为向所期望方向倾斜而使喷雾扩散(使各自的喷雾远离来抑制干涉)的结构。利用图4及图5，对具有台阶部24b的回旋室22b的设计方法进行叙述。回旋用通路21a及回旋室22a和回旋用通路21b及回旋室22b在燃料通路中分别构成回旋流产生部，各回旋流产生部分别与燃料喷射孔23a、23b的入口开口连通连接。各回旋流产生部及燃料喷射孔23a、23b相对于燃料喷射阀的中心轴线呈对称形状。因而，在以下的说明中，不对回旋用通路21a、回旋室22a及燃料喷射孔23a和回旋用通路21b、回旋室22b及燃料喷 射孔23b加以区别，而作为回旋用通路21、回旋室22及燃料喷射孔23来进行说明。回旋用通路21的与流动方向正交的横截面为矩形(长方形)，且设计成对于冲压成形有利的尺寸。尤其是，通过使回旋用通路21的高度HS比宽度W小，从而对于加工性有利。由于该矩形部成为节流部(最小截面积)，因此向回旋用通路21流入的燃料被设计成能够忽略从阀座面10经由燃料喷射室2、燃料导入孔11而直到该回旋用通路21的压力损失。尤其是，燃料导入孔11设计成所期望大小的燃料通路，以免急剧的弯曲而产生压力损失。因而，燃料的压力能量在该回旋用通路21部分有效地转换为回旋速度能量。另外，由该矩形部加速后的流动在维持充分的回旋强度、即所谓的“回旋速度能量”的同时，被向下游的燃料喷射孔23引导。燃料的回旋强度(涡流数S)由式(I)表示。式I
权利要求
1.一种燃料喷射阀，其具备位于阀芯与阀座所分离接触的座部的下游侧的回旋流产生部、与所述回旋流产生部的下游侧连接的燃料喷射孔，在所述回旋流产生部中具有回旋室，其横截面形成为渐开线或者螺旋形状，且在底面开设有所述燃料喷射孔；回旋用通路，其与所述回旋室的上流侧连接，将燃料向所述回旋室导入， 所述燃料喷射阀的特征在于， 在所述回旋流产生部的底面中，在从回旋用通路向回旋室流入的燃料与在回旋室中回旋来的燃料合流的部分的底面上以使开设有燃料喷射孔的一侧的底面比回旋用通路侧的底面低的方式设有台阶。
2.如权利要求I所述的燃料喷射阀，其特征在于， 形成所述台阶的台阶面以从描绘渐开线或者螺旋曲线的回旋室的内周壁面的终端部沿着燃料喷射孔的入口开口的边缘且与燃料喷射孔的入口开口的边缘之间具有间隔的方式延伸设置。
3.如权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于， 所述台阶面与所述入口开口的边缘的间隔中，沿着所述台阶面的延伸设置方向从所述终端部离开的部分处的间隔(W3)形成得比所述终端部处的间隔(W1)宽。
4.如权利要求3所述的燃料喷射阀，其特征在于， 所述台阶面与所述内周壁面的始端部侧连接。
5.如权利要求4所述的燃料喷射阀，其特征在于， 在所述台阶面的与所述内周壁面的所述始端部侧连接的端部设有具有规定的曲率的曲面部。
6.如权利要求5所述的燃料喷射阀，其特征在于， 所述台阶面在所述终端部与所述曲面部之间具有形成为直线状的直线部。
7.如权利要求I所述的燃料喷射阀，其特征在于， 所述台阶面的高度尺寸比所述回旋用通路的高度尺寸小。
全文摘要
本发明提供一种通过改善回旋流动而能够以简单的结构提高微粒化性能的燃料喷射阀。燃料喷射阀具备位于阀芯(3)与阀座(10)所分离接触的座部的下游侧的回旋流产生部、与回旋流产生部的下游侧连接的燃料喷射孔(23)，在回旋流产生部中具有回旋室(22)，其横截面形成为渐开线或者螺旋形状，且在底面开设有燃料喷射孔(23)；回旋用通路(21)，其与回旋室(22)的上流侧连接，将燃料向回旋室(22)导入，其中，在回旋流产生部的底面中，在从回旋用通路(21)向回旋室(22)流入的燃料与在回旋室(22)中回旋来的燃料合流的部分的底面上以使开设有燃料喷射孔(23)的一侧的底面比回旋用通路(21)侧的底面低的方式设有台阶(24)。
文档编号F02M61/18GK102900581SQ20121025490
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月23日 优先权日2011年7月25日
发明者冈本良雄, 安川义人, 前川典幸, 小林信章, 斋藤贵博 申请人:日立汽车系统株式会社