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CN1755097A - 燃料喷射阀 - Google Patents

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CN1755097A
CN1755097A CN200510105738.5A CN200510105738A CN1755097A CN 1755097 A CN1755097 A CN 1755097A CN 200510105738 A CN200510105738 A CN 200510105738A CN 1755097 A CN1755097 A CN 1755097A
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Keihin Dock Co Ltd
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Abstract

一种燃料喷射阀，在阀座(8)与出口孔(7)之间，设有漏斗状燃料集中凹部(35)，另一方面，在阀座部件(3)与喷射板(10)相对的面之间设有扁平的燃料扩散室(36)，该扁平的燃料扩散室(36)使燃料向半径方向的外方扩散，并将燃料引导到多个燃料喷射孔(11)中，在阀体(18)上，形成有：球带状落座部(16a)；阀前端部(16b)，其从该落座部朝向出口孔(7)的中心呈圆锥状突出，即使在阀体(18)开阀时，其顶部仍留在出口孔(7)内，该阀前端部(16b)的圆锥角(α)被设定为比燃料集中凹部(35)的漏斗角(β)大，此外，沿着假想圆环(T)的内周侧的曲面，形成出口孔(7)的内周面(7A)，该内周面(7A)与燃料集中凹部(35)的底面和燃料扩散室(36)的顶面是连续的。因此，能防止燃料在阀座部件的出口孔转向时产生漩涡，减少燃料的压力损失，抑制喷射燃料的减少，促进喷射燃料的微粒化，实现喷雾泡沫的稳定化。

Description

燃料喷射阀
技术领域
本发明主要涉及一种在内燃机的燃料供应系统中使用的燃料喷射阀，特别是涉及这样一种燃料喷射阀，其包括：阀座部件，其在一端部具有阀座和贯通该阀座中心部的出口孔；阀体，其容纳在该阀座部件中，并相对于上述阀座进行开闭动作；以及喷射板，其接合在阀座部件的一个端面上，并具有从出口孔向半径方向的外方分布的多个燃料喷射孔；在阀座与出口孔之间，设有漏斗状的燃料集中凹部，该漏斗状的燃料集中凹部使通过阀座的燃料集中起来，并将该燃料引导到出口孔中，另一方面，在阀座部件与喷射板相对的面之间，设有扁平的燃料扩散室，该扁平的燃料扩散室使经过了出口孔的燃料向半径方向的外方扩散，并将该燃料引导到燃料喷射孔中。
背景技术
这种燃料喷射阀，例如，已经在日本专利特开2000-97129号公报中公开了。
在这种燃料喷射阀中，在阀体打开时，通过了阀座的燃料由燃料集中凹部引导到出口孔中，再从出口孔使流向转向，流入燃料扩散室，在向半径方向外方扩散之后，从喷射板上的多个燃料喷射孔喷射出来，形成喷雾泡沫。
可是，在以往的燃料喷射阀中，出口孔的内圆周面呈圆筒形，由于在燃料集中凹部的底面与出口孔的内周面之间，以及在出口孔的内周面与燃料扩散室的顶面之间，形成为直角或者接近直角的角度，所以，当燃料流在出口孔处转向时，会在转向的内侧产生多个漩涡，这种漩涡增大燃料的压力损失，减少喷射量，还会妨碍从燃料喷射孔喷射出来的燃料的微粒化，成为使喷雾泡沫的方向和形状不稳定等的原因。
发明内容
本发明就是鉴于这种情况而提出来的，其目的是提供一种具有如下功能的燃料喷射阀：通过防止燃料在出口孔转向时产生漩涡，能够减少燃料的压力损失，抑制喷射燃料的减少，促进喷射燃料的微粒化，和实现喷雾泡沫的稳定化。
为了达到上述目的，本发明提供了这样一种燃料喷射阀，其包括：阀座部件，在一个端部上具有阀座和贯穿该阀座的中心部的出口孔；阀体，其容纳在该阀座部件中，并相对于上述阀座进行开闭动作；以及喷射板，其接合在阀座部件的一个端面上，并具有从出口孔向半径方向的外方分布的多个燃料喷射孔；在阀座与出口孔之间，设有漏斗状的燃料集中凹部，该漏斗状的燃料集中凹部使通过了阀座的燃料集中，并将该燃料引导到出口孔中，另一方面，在阀座部件与喷射板相对的面之间，设有扁平的燃料扩散室，该扁平的燃料扩散室使通过了出口孔的燃料向半径方向的外方扩散，并将该燃料引导到多个燃料喷射孔中，其第一特征在于，在上述阀体上，形成有：球带状的落座部，其落座在上述阀座上；和阀前端部，其从该落座部朝向出口孔的中心呈圆锥状突出，即使在该阀体开阀时，顶部仍留在出口孔内，该阀前端部的圆锥角，设定为小于等于145°，而大于上述燃料集中凹部的漏斗角，此外，沿着假想圆环的内周侧的曲面，形成上述出口孔的内周面，该内圆周面与上述燃料集中凹部的底面和燃料扩散室的顶面是连续的。
根据本发明的第一方面，由于在阀体上形成有：球带状的落座部，其落座在阀座上；以及阀前端部，其从该落座部向出口孔的中心呈圆锥状凸出，即使在该阀体开阀时，顶部仍留在出口孔内，而且，该阀前端部的圆锥角设定为比小于等于145°，而大于燃料集中凹部的漏斗角，因此借助于阀部的圆锥状阀前端部，能够减少燃料集中凹部和出口孔的中心部的无效容积，同时，在阀体开阀时，还产生对燃料的整流效果，能够促进引导燃料从燃料集中凹部向出口孔集中，并能减少燃料在燃料集中凹部中的压力损失。
此外，由于出口孔的内周面是沿着假想圆环的内周侧的曲面形成的，并与燃料集中凹部的底面和燃料扩散室的顶面连续，所以能利用该内周面非常稳定地引导燃料流在出口孔内的转向，而且还能防止在该燃料流的内侧产生漩涡，从而能够减少燃料在出口孔处的压力损失。
这样，由于能有效地减少燃料在燃料集中凹部和出口孔处的压力损失，因而不会减少从喷射板的各个燃料喷射孔喷射出来的燃料喷射量，能促进所喷射的燃料的微粒化，并能使喷雾泡沫稳定化，有助于提高发动机的低燃料消耗率和发动机的输出性能。
此外，本发明的第二方面在上述第一方面的基础上，设定上述假想圆环，使其圆形母线的中心位于上述燃料集中凹部的底面与上述燃料扩散室的顶面所构成的角的平分线上。
根据本发明的第二方面，由于把假想圆环设定成，使其圆形母线的中心位于上述燃料集中凹部的底面与燃料扩散室的顶面所构成的角平分线上，因此可以使燃料集中凹部的底面、燃料扩散室的顶面和出口孔的内周面平滑地连接，可以使燃料流在出口孔内的转向更加平稳，从而能切实地防止在燃料流的内侧产生漩涡。
还有，本发明的第三方面在第一方面的基础上，把上述燃料扩散室的高度设定为，小于等于上述假想圆环的圆形母线的半径的1/2。
根据本发明的第三方面，通过把燃料扩散室的高度设定为小于等于上述假想圆环的圆形母线的半径的1/2，可以提高燃料在燃料扩散室中的扩散速度，促进燃料从各燃料喷射孔的开口边缘分离，能有效地实现喷射燃料的微粒化，而且在燃料喷射之后，因毛细管现象，可以把残留的燃料可靠地保持在燃料扩散室中，防止燃料从燃料喷射孔中滴落，从而有助于减少排放物。
还有，本发明的第四方面在上述第一～第三方面的任意一方面的基础上，使分别与上述假想圆环的内周侧曲面相切的、圆锥角互不相同的多个圆锥面连接起来，或者把圆锥角不同的多个圆锥面与位于它们的中间位置上的圆筒面连接起来，由此构成了上述出口孔的内周面。
根据本发明的第四方面，由于把与假想圆环的内周侧的曲面相切的、圆锥角各不相同的多个圆锥面连接起来，或者把圆锥角各不相同的多个圆锥面与位于这些圆锥面的中间位置上的圆筒面连接起来，由此构成了出口孔的内周面，所以通过切削等就能比较容易地加工出沿着假想圆环的内周侧曲面的内周面。
下面，参照附图详细说明优选实施例，进一步明确本发明的上述内容和其它目的、特征和优点。
附图说明
图1是本发明的实施例的内燃机用电磁式燃料喷射阀的纵剖面图；
图2是图1中的2部的放大图；
图3是以开阀状态表示图2中的3部的放大图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的优选实施例。
首先，在图1和图2中，内燃机用电磁式燃料喷射阀I的阀壳2是由下列部件构成的：在前端有阀座8的圆筒形阀座部件3；同轴地接合在该阀座部件3的后端部上的磁性圆筒件4；以及同轴地接合在该磁性圆筒件4的后端上的非磁性圆筒件6。
阀座部件3，在其外周面具有环状台肩3b，并且在其后端部具有向磁性圆筒件4一侧突出的连接筒部3a，通过把这个连接筒部3a压配合在磁性圆筒件4的前端部内圆周面中，磁性圆筒件4的前端面抵接在环状台肩3b上，从而阀座部件3和磁性圆筒件4同轴且液密地接合。磁性圆筒件4和非磁性圆筒件6通过使相对的端面对接、并利用激光焊接整个圆周而同轴且液密地接合在一起。
阀座部件3具有：圆筒形的导向孔9；与该导向孔9的前端连接的圆锥形的阀座8；以及贯通该阀座8的中心部的出口孔7。在阀座部件3的前端面，在整个圆周上液密地焊接有钢板制的喷射板10，该喷射板10具有与上述出口孔7连通的多个燃料喷射孔11。
中空圆筒形的固定铁芯5从非磁性圆筒件6的后端侧液密地压入并固定在其内周面上。此时，在非磁性圆筒件6的前端部，还留下没有与固定铁芯5嵌合的部分，在从这一部分到阀座部件3的阀壳2内容纳有阀组件V。
阀组件V是由下列部件构成的：阀体18，其由相对于上述阀座8进行开闭动作的阀部16和支承该阀部的阀杆部17构成；可动铁芯12，其与阀杆部17连接，并且在从磁性圆筒件4到非磁性圆筒件6的范围内插入这两个部件中，并与固定铁芯5同轴地相对置。阀杆部17形成为其直径比上述导向孔9小，并且在其外周上一体地形成有前后一对轴颈部17a、17a，该轴颈部17a、17a向半径方向的外方突出，并能够滑动地支承在上述导向孔9的内周面上。此时，在配置这两个轴颈部17a、17a时，在尽量隔开两者的轴向间隔。
在阀组件V中，设有下列部分：从可动铁芯12的后端面延伸到阀部16跟前的纵孔19；使这个纵孔19与可动铁芯12的外周面连通的多个第一横孔20a；使该纵孔19与两个轴颈部17a、17a之间的阀杆部17的外周面连通的多个第二横孔20b；以及使该纵孔19与阀部16的外周面连通的多个第三横孔20c。此时，在纵孔19的中途，形成有朝向可动铁芯5一侧的环状弹簧座24。
固定铁芯5具有与可动铁芯12的纵孔19连通的纵孔21，内部与该纵孔21连通的燃料入口筒26一体地连接设置在固定铁芯5的后端。燃料入口筒26包括：与固定铁芯5的后端连接的缩颈部26a，和与该缩颈部26a连续的扩径部26b，阀簧22被压缩设置在从该缩颈部26a嵌入纵孔21中、并通过敛缝固定的管状止挡部23与上述弹簧座24之间，上述阀簧22对可动铁芯12向阀体18的关闭阀门一侧施力。此时，可通过止挡部23在纵孔21中的嵌合深度来调节阀簧22的设定载荷，在经过上述调节后，通过对缩颈部26a的外周壁向内进行局部的敛缝加工，止挡部23被固定在缩颈部26a上。燃料过滤器27被安装在扩径部26b中。
固定铁芯5是用铁氧体类的高硬度磁性材料制成的。另一方面，在可动铁芯12上，在与固定铁芯5的吸引面相对的吸引面中，埋入有围绕着上述阀簧22的套管状止动部件14。这个止动部件14的外端从可动铁芯12的吸引面稍稍凸出，通常，止动部件14与固定铁芯5的吸引面相对置，并在中间留有相当于阀体18的开阀行程的间隙。
在阀壳2的外周上，对应于固定铁芯5和可动铁芯12，嵌合安装有线圈组件28。该线圈组件28由嵌合在从磁性圆筒件4的后端部到整个非磁性圆筒件6的外周面上的绕线管29，和卷绕在绕线管29上的线圈30构成。围绕着该线圈组件28的线圈壳体31的前端，焊接在磁性圆筒件4的外周面上，而其后端则焊接在从固定铁芯5的后端部外周呈凸缘状突出的轭铁5b的外周面上。线圈壳体31呈圆筒状、且在其一侧形成有沿着轴向延伸的狭缝31a。
上述线圈外壳31、线圈组件28、固定铁芯5和燃料入口筒26的前半部，都埋在通过注射成形法制造的合成树脂制被覆体32中。此时，被覆体32通过狭缝31a被填充到线圈壳体31内。此外，在被覆体32的中间部，一体地连接设置有联接器34，上述联接器34用于收容连接在上述线圈30上的连接端子33。
下面，参照图2和图3详细说明上述阀座8和阀部16的结构。
阀座部件3的阀座8形成为圆锥状，在该阀座8与出口孔7之间，形成有漏斗状的燃料集中凹部35，燃料集中凹部35使通过了阀座8的燃料集中，并将该燃料引导到出口孔7中。
另一方面，在阀体18的阀部16上，形成有：落座于上述阀座8上的球带状落座部16a；以及阀前端部16b，其从该落座部16a朝向出口孔7的中心呈圆锥状突出，即使在阀体18打开时，其顶部16b1仍留在出口孔7内。此时，上述阀前端部16b的圆锥角α设定成大于上述燃料集中凹部35的漏斗角β，且小于等于145°。球带状的落座部16a的中心在阀体18的轴线上。
此外，在阀座部件3与喷射板10相对的面之间，形成有扁平的燃料扩散室36，该扁平的燃料扩散室36从出口孔7向半径方向的外方扩展，从而使通过了出口孔7的燃料向半径方向的外方扩散。在附图所示的例子中，这个燃料扩散室36作为凹部形成在阀座部件3的前端面上。在喷射板10上贯穿设置有多个燃料喷射孔11、11…，燃料喷射孔11、11…在从出口孔7沿半径方向外方离开的位置朝向燃料扩散室36开口。因此，出口孔7与各燃料喷射孔11之间是通过燃料扩散室36连通。
此外，出口孔7的内周面7A是沿着假想圆环T的内周侧的曲面形成的，并且与燃料集中凹部35的底面和燃料扩散室36的顶面是连续的。具体地说，假想圆环T被设定成：其圆形母线Ta的中心To位于漏斗状燃料集中凹部35的底面与燃料扩散室36的顶面所形成的角平分线L上，通过把与该假想圆环T的内周侧曲面相切的、圆锥角各不相同的多个圆锥面7a、7b连接起来，或把圆锥角各不相同的多个圆锥面7a、7b与位于这些圆锥面的中间部的圆筒面7c连接起来，构成出口孔7的内周面7A。
燃料扩散室36的高度t，设定成小于等于上述假想圆环T的圆形母线Ta的半径r的1/2，而且，理想的是设定成t＝20～110μm。
下面，说明本实施例的作用。
如图1和图2所示，在使线圈30消磁了的状态下，利用阀簧22的作用力将阀组件V向前方推压，使阀体18落座于阀座8上。因此，从图中未表示的燃料泵压送到燃料入口筒26中的燃料，通过管状止挡部23的内部、阀组件V的纵孔19和第一～第三横孔20a～20c之后，存留在阀座部件3内，来润滑阀体18的轴颈部17a、17a周围。
当通过向线圈30通电而使其励磁时，由励磁而产生的磁通便依次通过固定铁芯5、线圈壳体31、磁性圆筒件4和可动铁芯12，通过这种磁力，阀组件V的可动铁芯12克服阀簧22的设定载荷，向固定铁芯5的方向被吸引，如图3所示，由于阀体18的阀部16离开阀座部件3的阀座8，因此阀座部件3内的高压燃料在通过阀座8之后，由燃料集中凹部35集中并导向出口孔7，在出口孔7中使燃料流转向，流动到燃料扩散室36中并向半径方向外方扩散，然后燃料从喷射板10的多个燃料喷射孔11、11…喷射出来，形成了多个喷雾泡沫F、F…。
另外，由于在阀体18上形成有：落座在阀座上的球带状落座部16a；以及阀前端部16b，其从该落座部16a朝向出口孔的中心呈圆锥状突出，即使在该阀体18打开时，其顶部16b1仍留在出口孔7内，并且该阀前端部16b的圆锥角α设定为小于等于145°，并大于燃料集中凹部35的漏斗角β，所以通过阀部16的圆锥形的阀前端部16b，可以减少燃料集中凹部35和出口孔7中心部的无效容积，并且，在阀体18打开时，产生对燃料的整流效果，能够促进燃料从燃料集中凹部35向出口孔7的集中和引导，并可以减少燃料在燃料集中凹部35中的压力损失。
此外，由于出口孔7的内周面7A是沿着假想圆环T的内周侧的曲面形成的，并且与燃料集中凹部35的底面和燃料扩散室36的顶面是连续的，所以利用该内周面7A可以更加平稳地引导燃料流在出口孔7内的转向，而且能防止在该燃料流的内侧产生漩涡，从而可以减少燃料在出口孔7中的压力损失。
这样，由于能有效地减少燃料在燃料集中凹部35和出口孔7中的压力损失，所以，不减少燃料从喷射板10的各个燃料喷射孔11喷射出来的喷射量，能促进所喷射燃料的微粒化，并且可以实现喷雾泡沫的稳定化，从而能有助于提高发动机的低燃料消耗率和输出性能。
特别是，由于假想圆环T设定成，其圆形母线Ta的中心To位于漏斗状的燃料集中凹部35的底面与燃料扩散室36的顶面所形成的角度的角平分线L上，所以能够使燃料集中凹部35的底面和燃料扩散室36的顶面与出口孔7的内周面的连接圆滑，可以使燃料流在出口孔7内的转向更加平稳，从而能切实地防止在燃料流的内侧产生漩涡。
此外，在通过把与该假想圆环T的内周侧曲面相切的、圆锥角各不相同的多个圆锥面7a、7b连接起来，或把圆锥角各不相同的多个圆锥面7a、7b与位于这些圆锥面的中间部的圆筒面7c连接起来，来构成出口孔7的内周面7A，在这种情况下，就能通过切削等比较容易地加工出出口孔7的沿着假想圆环T的内周侧曲面的内周面7A。
此外，通过把燃料扩散室36的高度t设定为小于等于上述假想圆环T的圆形母线Ta的半径r的1/2，可以提高燃料在燃料扩散室36中的扩散速度，能够促进燃料与各个燃料喷射孔11的开口边缘之间的分离，能有效地实现喷射燃料的微粒化，而且在燃料喷射之后，因毛细管现象，可以可靠地保持残留在燃料扩散室36中的燃料，能够防止燃料从各燃料喷射孔11滴落，从而有助于减少排放物。特别是，如果把燃料扩散室36的高度t设定为小于等于20～110μm，则能减少燃料扩散室36的无效容积，能加强以上所说的效果。此外，如果t小于等于20μm，因流路的阻力增大，所以就很难确保必要的燃料喷射量。
本发明并不仅限于上述实施例，在不脱离本发明宗旨的范围内，可以进行各种设计变更。

Claims (4)

1.一种燃料喷射阀，其具有：阀座部件(3)，在一个端部上具有阀座(8)和贯穿该阀座(8)的中心部的出口孔(7)；阀体(18)，其容纳在该阀座部件(3)中，并相对于上述阀座(8)进行开闭动作；喷射板(10)，其与阀座部件(3)的一个端面接合，并具有从出口孔(7)向半径方向的外方分布的多个燃料喷射孔(11)；在阀座(8)与出口孔(7)之间，设有漏斗状的燃料集中凹部(35)，该漏斗状的燃料集中凹部(35)使通过了阀座(8)的燃料集中，并将该燃料引导到出口孔(7)中，另一方面，在阀座部件(3)与喷射板(10)的相对的面之间，设有扁平的燃料扩散室(36)，上述燃料扩散室(36)使通过了出口孔(7)的燃料向半径方向的外方扩散，并将该燃料引导到燃料喷射孔(11)中，其特征在于，
在上述阀体(18)上，形成有：落座在上述阀座(8)上的球带状的落座部(16a)；阀前端部(16b)，其从该落座部(16a)朝向出口孔(7)的中心呈圆锥状突出，并且即使在该阀体(18)开阀时，顶部(16b1)仍留在出口孔(7)内，该阀前端部(16b)的圆锥角(α)被设定为小于等于145°，但大于上述燃料集中凹部(35)的漏斗角(β)，此外，沿着假想圆环(T)的内周侧的曲面，形成上述出口孔(7)的内周面(7A)，该内周面(7A)与燃料集中凹部(35)的底面和燃料扩散室(36)的顶面是连续的。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，上述假想圆环(T)被设定为，使其圆形母线(Ta)的中心(To)位于上述燃料集中凹部(35)的底面与上述燃料扩散室(36)的顶面所构成的角(θ)的平分线(L)上。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，把上述燃料扩散室(36)的高度(t)设定为小于等于上述假想圆环(T)的圆形母线(Ta)的半径(r)的1/2。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，把分别与上述假想圆环(T)的内周侧曲面相切的、圆锥角互不相同的多个圆锥面(7a、7b)连接起来，或者，把圆锥角不同的多个圆锥面(7a、7b)与位于它们中间位置上的圆筒面(7c)连接起来，来构成上述出口孔(7)的内周面(7A)。
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