燃料喷射阀及搭载该燃料喷射阀的内燃机的燃料喷射装置的制作方法

专利名称：燃料喷射阀及搭载该燃料喷射阀的内燃机的燃料喷射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种搭载在内燃机上，用于向内燃机供给燃料的燃料喷射阀。
背景技术：
近年来，汽车的废气控制逐渐强化，要求搭载在汽车用内燃机上的燃 料喷射阀使喷雾微粒化，并且通过向目标的位置(吸气阀的两方向)喷射，抑制向吸气管等壁面上的附着，降低来自内燃机的有害废气HC(碳化氢)。在现有的燃料喷射阀中，公幵有通过比较简单的结构促进流体的微粒 化的方法。该微粒化方法是通过喷孔形成液膜，通过其扩张同时分裂来促 进微粒化(参考专利文献l)。另外，在另一文献中，公开有一种通过将具有燃料喷射孔的喷孔板制 作成碗形来抑制变形、防止喷雾状态的不良、能够可靠限定喷雾指向的燃 料喷射阀(参考专利文献2)。专利文献h日本特开2004—3518号公报专利文献2:日本特开平9 — 317607号公报在上述现有技术中，可以使来自单一或一组燃料喷射孔的燃料微粒化 并喷射。但是，在形成两方向喷雾时，因为多个喷雾彼此干涉，会有损于 微粒化，对此课题并没有充分论述。另外，对于后者，尽管对于使喷雾稳 定化而得到的方法进行了公开，但对于基于喷嘴内的燃料流的微粒化的促 进方法并没有明确说明。另一方面，根据笔者等的使用内燃机的燃烧实验，燃料的喷射方向从 内燃机的两个吸气阀中心指向内侧附近，而且，如果在吸气阀上燃料液膜 薄且广地分散，则可得到具有燃烧的改善效果的结果
发明内容
本发明的第一目的在于，通过使微粒化的喷雾互不干涉，防止粗大粒 的产生，以及形成高分散的两方向喷雾。为了达成上述目的，在本发明中，釆用以下这样的手段。提供一种燃料喷射阀，其具备阀座、与所述阀座接触分离的阀体、以 及具有多个燃料喷射孔的喷孔部件，所述阀体和所述阀座中的至少一方在 相互的接触位置具有曲面，其中，在所述曲面的接触点(位置)的切线和 所述喷孔部件的交点的外周侧至少具有两个以上的所述燃料喷射孔。另外，提供一种燃料喷射阀，其具备阀座、与所述阀座接触分离的阀 体、以及具有多个燃料喷射孔的喷孔部件，所述阀体和所述阀座中的至少 一方在相互的接触位置具有曲面，其中，在所述阀体与所述阀座接触分离 时，在流入的燃"流指向的方向和所述喷孔部件的交点的外周侧至少具有 两个以上的所述燃料喷射孔。另外，提供一种燃料喷射阀，其具备朝向下游侧直径縮小的形成为圆 锥状的阀座面、与所述阀座面接触分离的阀体、以及具有多个燃料喷射孔 的喷孔部件，其中，在所述阀体和所述阀座的接触点(位置)的所述阀体 的对应面(阀座密封面)的座面方向即形成为圆锥形状的阀座面向下游侧 延伸的假想面和所述喷孔部件的交点的外周侧至少具有两个以上的所述 燃料喷射孔。通过这样的结构，从阀体和喷嘴体接触的状态，通过阀体从阀座分离 而产生间隙，燃料从该间隙流过喷嘴体的倾斜部。而且，在形成阀座下游 的燃料室的隔壁处燃料产生剥离。由该剥离引起的紊流(涡流)侵入到喷 雾的内部，通过其崩溃来促进从液膜向液滴的分裂。在上述结构中，最好燃料喷射孔的最短间隔L与孔径D之比L/D为4 以上。根据笔者等的喷雾观察，判断出直到从各个喷孔喷射的喷雾分裂， 喷雾扩展为孔径的大约4倍左右。通过这样的结构，能够抑制在从燃料喷 射孔喷出的喷雾达到分裂之前发生干涉，可以形成促进微粒化的两方向喷雾。进而在本发明中，提供一种燃料喷射阀，其具备阀体、与所述阀体接 触分离的阀座、以及具有多个燃料喷射孔的喷孔部件，所述阀体和所述阀
座中的至少一方在相互的接触位置具有曲面，其中，从所述多个燃料喷射 孔喷射的喷雾形成指向两个方向的喷雾，从包含两个方向的面的垂直方向观察的各个喷雾的扩展角e2和从水平方向观察包含两个方向的面的喷雾的扩展角03的合计(分散角)在30°以上。另外，提供一种燃料喷射阀，其具备阀体、与所述阀体接触分离的阀 座、以及具有多个燃料喷射孔的喷孔部件，所述阀体和所述阀座中的至少 一方在相互的接触位置具有曲面，其中，从所述多个燃料喷射孔喷射的喷 雾形成指向两个方向的喷雾，从包含两个方向的面的垂直方向观察的各个 喷雾的扩展角02和从水平方向观察包含两个方向的面的喷雾的扩展角03的关系是02<63。另外，提供一种燃料喷射阀，其具备阀体、与所述阀体接触分离的阀 座、以及具有多个燃料喷射孔的喷孔部件，所述阀体和所述阀座中的至少 一方在相互的接触位置具有曲面，其中，从所述多个燃料喷射孔喷射的喷 雾形成指向两个方向的喷雾，通过各个喷雾的下游的特定位置的截面的流 量积分值除以相同特定位置的喷雾的最大扩展宽度(从正面观察的最外位置)所得到的平均峰值高度ha与流量分布的峰值高度H之比H/ha为2以 下。通过这样的结构，由于避免了微粒化后的喷雾的干涉，所以抑制粗大 粒的产生，可得到微粒化的高分散的两方向喷雾。进而在本发明中，提供一种内燃机的燃料喷射装置，其具备分别开闭 多个吸气口的多个吸气阀、和位于所述吸气阀的上游侧并被根据来自内燃 机控制装置的控制信号驱动的上述技术方案所述的燃料喷射阀，其中，从 所述多个燃料赜射阀朝向所述吸气口的中心的两方向的喷雾分别形成收 纳在所述吸气阀的伞部内的纵长的椭圆形。通过这样的结构，喷雾在空气流速快的吸气阀内侧纵长地扩展呈薄膜 状分散。因此，在供给到内燃机内时，因该快速流动容易促进微粒化，抑 制附着在壁面上，降低燃烧后排出的HC。发明效果根据本发明，由于在阀体和阀座的来自阀座位置的切线的延长线和喷 孔部件的交点的外周侧配置有燃料喷射孔，所以通过在燃料喷射孔的上游6
出现的紊流所形成的涡流进入到喷流内部并崩溃，由此促进液膜的分裂， 可以实现粒子直径小的喷雾。另外，由于直到分裂距离之前至少相邻的喷 雾不会干涉，所以可以实现高分散的喷雾。因此，可以实现微粒化良好的 高分散的两方向喷雾。这样的微粒化良好的高分散的喷雾促迸在吸气阀上的燃料液膜的薄 膜化，在燃烧室内形成燃烧性良好的混合气体。尤其，如果形成纵长喷雾， 则通过靠吸气阀内部的空气流速快的吸气流将燃料喷雾吸引向燃烧室的 中央(火花塞周围)，抑制向燃烧室内壁面的附着。因此，可得到高效的 燃料，可以减少来自内燃机的有害废气。


图1是与本发明的第一实施方式相关的、燃料喷射阀的整体结构的剖面图；图2是与本发明的第一实施方式相关的、燃料喷射阀前端的放大剖面图，相当于图3所示的A—A剖面；图3是与本发明的第一实施方式相关的、燃料喷射孔的配置图；图4是与本发明的第一实施方式相关的、表示燃料喷射阀喷雾角的定义的图；图5是与本发明的第一实施方式相关的、模式地表示在燃料喷射孔附 近的燃料流以及喷雾形状的图；图6是与本发明的第一实施方式相关的、说明在燃料喷射阀前端的各 部尺寸的关系的图；图7是与本发明的第一实施方式相关的、实测喷雾的分散角和粒径的 关系的结果；图8是与本发明的第一实施方式相关的、实测燃料流量的分布的结果; 图9是与本发明的第一实施方式相关的、实测喷雾的分散角和分散指 数的关系的结果；图10是与本发明的第一实施方式相关的、表示喷雾角的测定装置的 图11是与本发明的第一实施方式相关的、说明用于调整喷雾角的机
构的图；图12是与本发明的第二实施方式相关的、燃料喷射孔的配置图；图13是与本发明的第二实施方式相关的、图12的B—B剖面图； 图14是与本发明的第三实施方式相关的、燃料喷射阀前端的放大剖 面图；图15是与本发明的第四实施方式相关的、燃料喷射阀前端的放大剖 面图；图16是与本发明的第五实施方式相关的、燃料喷射阀前端的放大剖 面图；图17是与本发明的第六实施方式相关的、燃料喷射阀前端的放大剖 面图；图18是与本发明的第七实施方式相关的、燃料喷射阀前端的放大剖 面图；图19是与本发明的第八实施方式相关的、燃料喷射阀前端的放大剖 面图；图20是与本发明的第九实施方式相关的、燃料喷射阀前端的放大剖 面图；图21是与本发明的第十实施方式相关的、燃料喷射阀的喷雾以及内 燃机的剖面图；图22是与本发明的第十实施方式相关的、从C方向观察图21的图；图23是与本发明的第十实施方式相关的、使用燃料喷射阀测定来自 内燃机的HC的排出量的实验结果；图24是与现有实施方式相关的、模式地表示从燃料喷射阀前端喷射 出的喷雾形状的图；图25是与现有实施方式相关的、实测燃料流量的分布的结果。图中l一燃料喷射阀；2 —外壳；3 —球阀；5、 65、 69、 86 —喷嘴体；6、 26、 61、 78 —喷孔板;7、 8、 9、 10、 27、 28、 62、 63、 79、 80—燃料喷 射孔；11、 66、 70、 74—形成阀座下游的燃料室的隔壁；12—弹簧；13 — 弹簧调节器；14一电磁线圈；15 —磁芯；16—磁轭；30、 67、 71、 75、 83、 87—阀座密封位置;31、 60、 64、 68、 72、 76、 81、 84、 88 —紊流(涡流);50—喷雾角的测定装置；82 —平阀；85 —针阀；101 —内燃机；102 —燃烧 室；103 —驱动缸；104 —火花塞；105 —吸气管；106 —吸气口； 107 —吸 气阀；108 —排气阀。
具体实施方式
以下，说明实施例。 [实施例1]利用图1 图11以及图24、图25，说明本发明的第一实施方式。在图1中，燃料喷射阀1向例如作为汽车的发动机利用的内燃机供给燃料。燃料喷射阀l是通常关闭的多孔喷射器。外壳2通过冲压加工或切削加工等形成为圆筒状，是具有细长薄壁部的带阶梯的一体构造。原材料 是在铁素体系不锈钢材料中加入钛之类的具有柔软性的材料，具有磁性特性。在外壳2的一端面设有燃料供给口2a，在另一端面设有喷嘴体5，该 喷嘴体5固定安装有喷孔板6，该喷孔板6具有多个燃料喷射孔7a、 7b、 7c、 7d、 7e、 8、 9a、 9b、 9c、 9d、 9e、 10。在外壳2的外侧，设有电磁线 圈14和包围电磁线圈14的磁性材料的磁轭16。在一方内侧，设有被插 入外壳2内之后位于电磁线圈14内侧的磁芯15;面对于磁芯15的前端侧 而具有空隙地被安装，可在轴方向上动作，通过MIM (Metal Injection Molding)等方法对由磁性材料构成的金属粉末进行注射成形而制造的衔 铁(anchor) 4;被衔铁4夹持并在轴方向上延伸的中空的阀体3;固定设 置于阀体3的前端，与阀体3的前端接触分离的作为基座的喷嘴体5;以 及在喷嘴体5的前端侧面上配置的喷孔板6。在该喷孔板6上形成有贯通 厚度方向的燃料喷射孔7a至7e、 8、 9a至9e、 10。喷孔板6通过焊接来 接合与喷嘴体5相接的面，喷嘴体5通过焊接来与外壳2接合。在 磁芯15的内部配置有作为弹性构件的弹簧12。弹簧12施加将阀体 3的前端按压向在喷嘴体5上形成的向下游方向直径缩小的圆锥状的阀座 面的力。连续于该弹簧12配置有调整按压力的弹簧调节器13。另外，在 燃料供给口 2a配置有过滤器20，用于除去燃料中含有的异物。进而在燃 料供给口 2a的外周还安装有用于密封供给的燃料的O形密封圈21。
树脂盖22例如通过树脂模制等手段设置，覆盖外壳2和磁轭16，内 部设置有用于向电磁线圈14供给电力的连接器23。保护器24设置在燃料喷射阀1的前端部，例如由树脂材料等制成， 形成为筒状部件，比外壳2向径向外侧突出。另外，0形密封圈25安装 于外壳2的前端侧外周。O形密封圈25配置在磁轭16和保护器24之间， 处于防脱状态，例如在将外壳2的前端侧安装于内燃机的吸气管上设置的 安装部(没有图示)等时，0形密封圈25对它们之间进行密封。这样构成的燃料喷射阀l，在电磁线圈14处于非通电状态时，由于弹 簧12的按压力的缘故，阀体3的前端密接于喷嘴体5。在这样的状态下， 由于在阀体3和喷嘴体5之间没有形成间隙、即燃料通路，所以从燃料供 给口 2a流入的燃料停留在外壳2内部。若对电磁线圈14施加喷射脉冲的电流，则由磁性材料制成的磁轭16、 磁芯15、衔铁4形成磁路。阀体3在电磁线圈14的电磁力的作用下移动 到接触于磁芯15的下端面。若阀体3向磁芯15侧移动，则在阀体3和喷 嘴体5之间形成燃料通路。外壳2内的燃料从阀体3的周边流入，之后从 燃料喷射孔7a至7e、 8、 9a至9e、 IO喷射出。燃料喷射量的控制是如下 进行的根据向电磁线圈14间歇地施加的喷射脉冲，通过使阔体3沿轴 方向移动，来调整开阀状态和闭阀状态的切换的时机。接着，对于本发明的主要构件利用图2至图4简单说明。如图2所示，阀体3使用球阀。球例如使用JIS标准件的滚珠轴承用 钢球。该球的正圆度高，且实施了镜面抛光，采用该球因为适合于提高密 封性，另外，通过大量生产而降低成本等。另外，在作为阀体构成的情况 下，使用的球直径是3 4mm左右。这是因为其作为可动阀发挥作用所以实现轻量化。另外，在喷嘴体5中，与阀体3密接的包括阀座密封(seat)位置30 的倾斜面的角度是90。左右(80° 100° )。若以阀轴心为基准，则相对 于阀轴心倾斜45°左右(40 50° )。该倾斜角是研磨阀座密封位置30 附近且用于提高正圆度的最佳角度(可以在最佳状态下使用磨削机械)， 可以极高地维持与上述阀体3的密封性。而且，具有包括阀座密封位置30 的倾斜面的喷嘴体5，通过淬火提高硬度，另外，通过脱磁处理除去无用
的磁性。通过这样的阀体结构，可以进行没有燃料泄漏的喷射量控制。另 外，可以提供性价比优越的阀体构造。在本说明书中，将包含阀座密封位置30的向下游方向直径縮小的圆 锥状的面(相对于阀轴心倾斜的倾斜面)称为阀座面。另外，由于本实施方式的阀体3是球形，所以为了与该形状相吻合， 喷孔板6形成为下凸的形状。为了形成为下凸的形状，在用于形成凸面的 制造工序中，利用冲头进行挤压。在本实施方式中，为了与阀体3的形状 一致，冲头直径为6 9mm。如图3所示，喷孔板6具有贯通开孔的多个(例如12个孔)燃料喷 射孔7a至7e、 8、 9a至9e、 10。由外侧的燃料喷射孔7a至7e和内侧的 燃料喷射孔8形成一个喷雾群，由外侧的燃料喷射孔9a至9e和内侧的燃 料喷射孔10形成另一喷雾群。对于各个燃料喷射孔的孔径，在孔径小的 情况下，为了维持燃料喷射阀l的流量需要增加孔数，因加工的难易性开 孔成本变高。另一方面，在孔径大时，由于燃料从大孔喷射，所以难以促 进微粒化。因此，燃料喷射孔的孔径需要设置在规定值，在本实施方式中， 为100 200pm左右。图中的符号L表示燃料喷射孔9c和燃料喷射孔9d 的中心间距离。如图4所示，从燃料喷射阀l形成两方向喷雾18a、 18b。两方向喷雾 的喷雾角如下这样定义(一个例子)。从包含两个方向的面的垂直方向观 察的、各个喷雾18a、 18b的中心线所呈角度设为ei，各个喷雾18a、 18b 的扩展角设为02、从其直角方向观察的喷雾19的扩展角设为03。以下，对于本发明的第一实施方式，首先对微粒化促进的方法进行说明。如图5所示，特征在于，相比于阀体3和喷嘴体5的来自阀座密封位 置30的切线的延长线(图中的假想线)与喷孔板6的交点P，燃料喷射阀 1的中心轴在内侧的情况下，燃料喷射孔7c位于外周侧。燃料通过在阀座密封位置30处接触的阀体3从喷嘴体5离开而形成， 从喷嘴体5和阀体3的间隙流过包括阀座密封位置30的倾斜部。进而燃 料通过了形成阀座下游的燃料室的隔壁11之后，在燃料流中产生剥离， 形成紊流(涡流)。即，在由来自阀座密封位置30的切线的延长线和形成
阀座下游的燃料室的隔壁11以及喷孔板6包围的区域，产生涡流31。由 于燃料喷射孔7c位于该涡流31的正下方，所以涡流进入到喷射的喷雾的 内部。进入的涡流32在喷雾中崩溃，促进向液滴的分裂。而且，在本实 施方式中，虽然仅记载了燃料喷射孔7c，但对于配置在图3所示的交点P 的假想线17的外周的燃料喷射孔7a、 7b、 7d、 7e、 9a、 9b、 9c、 9d、 9e 也可得到同样的效果。而且，在图3中，在中央部分配置的燃料喷射孔8、 10，虽然紊流引起的微粒化效果弱，但还加上燃料喷射孔上部间隙的流速 快的燃料流入而引起的微粒化，结果是并不会对作为两方向喷雾的微粒化 带来较大的影响。根据笔者等的喷雾观察，判断出对于因涡流的崩溃使得喷雾变成液滴 的分裂距离(Lb)，本实施方式的燃料喷射阀1的喷雾具有相对于喷孔大 约4倍左右的扩展。因此，在本实施方式中将相同喷雾群中包含的、相邻 的燃料喷射孔的最短的中心间距离设为L (例如在图3中，燃料喷射孔9c 和燃料喷射孔9d的中心间距离)，将燃料喷射孔的直径设为D时，比值 L/D在4以上。在现有的燃料喷射阀中，如图24的喷雾的模式图所示，在从燃料喷 射孔喷出的喷雾到达分裂距离Lb'之前引起了干涉。但是，通过如本实 施方式那样配置，如图5所示，由于各个喷雾能够在到达分裂距离Lb之 前无干涉地促进分裂，所以可以形成微粒化良好的两方向喷雾。在此对于给燃料喷射孔的上游流动带来影响的、在喷孔板6和阀体3 之间形成的间隙进行说明。在上述间隙窄的情况下，认为无法充分得到在 喷嘴体5的形成阀座下游的燃料室的隔壁11处产生的剥离流引起的紊流 (涡流)的影响，不能促进微粒化，并且成为节流而在流动上产生压损等。 另一方面，在上述间隙大的情况下，在喷嘴体5的形成阀座下游的燃料室 的隔壁(在阀座面和喷孔板6之间形成的壁面)11处产生的剥离流引起的 紊流(涡流)衰减，微粒化的效果下降。因此，在本实施方式中，优选上 述间隙为规定值，在阀体3与喷嘴体5离开的情况下，为150 300pm左 右。在此，利用图6说明对形成阀座下游的燃料室的隔壁11的形成方法带 来影响的阀座密封高度Hs、阀座密封直径Ds、喷嘴体口径Di。 在图6中，阀座密封直径根据在本实施方式中使用的球阀3的球径而 有所希望的值。喷嘴体5的包括阀座密封位置30的倾斜面的角度由于是 90°左右(80° 100° )(若以阀轴心为基准，则相对于阀轴心倾斜45 °左右(40° 50° ))，所以为了用球阀3进行密封，阀座密封直径Ds 设为2 3mm。另外，阀座密封高度Hs通过切削喷嘴体5的端面等来调 节。在燃料喷射阀1的幵闭动作时，喷嘴体5在球阀3的作用下受到冲击， 所以其必须能够承受该冲击力。另外，阀座密封高度Hs还给形成阀座下 游的燃料室的隔壁ll的高度带来影响。由于在燃料喷射孔7c上产生的涡 流31进入到燃料喷射孔7c内，所以形成阀座下游的燃料室的隔壁U的 高度若过低，则无法活用涡流，若过高，则使涡流的力衰减。根据笔者等的各种实验解析和数值计算，判断出阀座密封高度Hs优 选为350 55(Him，形成阀座下游的燃料室的隔壁11的高度优选为250 450pm左右的高度。另外，喷嘴体口径Di若考虑强度则优选为1.5 2.5mm 左右。而且，在本实施方式中，虽然仅记载了燃料喷射孔的直径相同的情况， 但有时也会因为燃料喷射阀的流量的调整等使得各燃料喷射孔的直径存 在差异。此时，只要使最大的燃料喷射孔的直径Dmax和最短的燃料喷射 孔的中心间距离L的比L/Dmax为4以上即可。而且，在本实施方式中，在对燃料喷射孔中心间距离进行议论时，由 于只要在形成的一个喷雾群中喷雾不干涉即可，所以对于喷射方向不同的 燃料喷射孔之间的中心距离(例如，燃料喷射孔7a和燃料喷射孔9a)而 言，即使燃料喷射孔的中心间距离L与燃料喷射孔的直径D之比L/D不 在4以上也可。另外，喷孔板6的厚度要留意以下两点。其一点是将在燃料喷射孔的 上游侧形成的紊流作用下生成的涡流31的力送入到喷雾内部多少。另一 点是朝向目标方向喷射。在板厚过厚的情况下，虽然具有引导燃料的作用 并可以向目标位置喷射，但进入到燃料喷射孔7c内的涡流衰减到被喷射 出，喷射后的分裂力变小。另外相反，在板厚过薄的情况下，由于燃料被 喷射到比燃料喷射孔7c所倾斜的方向更靠内侧，所以难以向目标位置喷 射。因此，对于燃料板的厚度，优选在某一一定的范围内。在本实施方式
中，为70 120iim。接着，对于本发明的第一实施方式，利用图7至图11以及图25说明 喷雾形成方法及其性能。首先，对于图10所示的喷雾角的测定装置进行说明。燃料喷射阀1 固定在喷雾角测定装置50的上部。其燃料喷雾被在下方100mm位置处设 置的两个燃料捕捉部51捕集。该燃料捕捉部51具有阻止燃料的格子状的 孔(5mm左右)。另外，燃料捕捉部51通过没有图示的自动进给装置机构 在燃料补足部移动轨道52上移动。捕集的燃料的测量通过没有图示的液 面传感器测量，对燃料流量进行数据处理，求出图8所示的分布率。此时 的试验条件是测定燃料为n—H印tane，燃料喷射压力是300kPa。根据由该装置得到的分布率求出喷雾角(另一个例子)。91定义为两方向喷雾的各个喷雾所呈的角的中心线彼此所呈角度。e2定义为计算出对于两方向喷雾的一方的喷雾的累积流量，该流量从5%到95%的角度。03 是相对于从直角方向观察两方向喷雾时的喷雾，通过与62相同的方法定义。在本发明中，将e2和e3的合计定义为分散角。另外，后述的分散指数为通过各个喷雾的下游的特定位置(在此是 在燃料喷射孔下方100mm)的流量积分值除以在相同特定位置的喷雾的最 大扩展宽度(从正面观察的最外位置)所得到的平均峰值高度ha与流量 分布的峰值高度H之比H/ha。图7表示分散角和粒径的关系。若分散角在30。以上，则粒径大致恒 定。若使分散角在30。以上，则能够抑制喷雾的干涉，促进微粒化。粒径 大致恒定为50 60|_im。因此，可以得到微粒化良好的高分散的两方向喷 雾。该高分散的两方向喷雾由笔者等考察的分散指数(H/ha)定义。利用 图8说明得到的见解。图8上侧的分布图表示形成两方向喷雾的流量分布， 下侧的分布图表示相对于形成两方向喷雾的面从直角方向观察的燃料流 量分布。判断出图示的燃料分布的分散指数(H/ha)在2以下。图9表示分散角和分散指数(H/ha)的关系。在由上述方法测量的喷 雾角的分散角(e2 + 63)在30°以上的燃料喷射阀中，判断出分散指数 (H/ha)都在2以下。另外，图25所示的现有的燃料喷射阀中，若计算
分散指数(H/ha)则达到3.3。如此，分散指数小可使喷雾高分散化。由以上可知，在本实施方式的燃料喷射阀中，能够抑制喷雾彼此的干 涉，形成高分散的两方向喷雾。而且，笔者等定义的喷雾角03通过使燃料喷射孔7a、 7e、 9a、 9e移 动而可以改变喷雾角。例如，图ll的箭头所示，通过将燃料喷射阀7a、 7e、 9a、 9e配置在更外侧，可以扩大喷雾角。于是，燃料喷射孔接近于形 成阀座下游的燃料室的隔壁11 (假想线表示为lla)，所以利用在燃料喷 射孔7a、 7e、 9a、 9e上部产生的紊流可以促进微粒化。g卩，在维持微粒化 性能的状态下，可以抑制喷雾的干涉，因此可以得到抑制粗大粒发生的高 分散的两方向喷雾。上述说明是在更外侧配置燃料喷射孔7a、 7e、 9a、 9e 的情况，但即使配置在内侧，只要是在利用了紊流的微粒化能够实现的范 围就可以得到相同的作用效果。而且，对于喷雾角63通过使燃料喷射孔 倾斜也能够进行调整，但如果燃料喷射孔急剧倾斜，则有时加工困难，所 以对于燃料喷射孔的形成从包括加工性的两个方面来适当选择。而且，在本实施方式中虽然燃料喷射孔的数量为12个，但孔数的增 减依存于燃料喷射阀的流量，因此，本发明作用效果并不限定于12孔。实施例2利用图12以及图13说明适用了本发明的燃料喷射阀的第二实施方 式。图12表示燃料喷射孔的配置，图13是放大了燃料喷射孔附近的图， 相当于B—B剖面图。标注与图3、图5相同的符号的部分具有与实施方 式l相同或同等的功能，省略说明。与第一实施方式的不同点在于，所有的燃料喷射孔27a、 27b、 27c、 27d、 27e、 28a、 28b、 28c、 28d、 28e，位于喷嘴体5和阔体3的来自阀座 密封位置30的切线的延长线与喷孔板26的交点Pa的外周。由此，在所有的燃料喷射孔的喷孔上游可以形成紊流(涡流)60。因 此，由于侵入到喷雾内部的涡流崩溃，所以能够促进微粒化。适合于实现 小流量并促进了微粒化的燃料喷射阀的情况。实施例3对于适用本发明的燃料喷射阀的第三实施方式，利用图H进行说明。 图14是本实施方式中的燃料喷射阀的燃料喷射孔附近的扩大剖面图。标
注与图5相同符号的部分具有与实施方式1相同或同等的功能，省略说明。 与第一实施方式的不同点在于，喷孔板的凸部开始点61a位于喷嘴体 5的形成阀座下游的燃料室的隔壁11的外周侧。喷孔板61通过增大冲头 的压入量，而在，成阀座下游的燃料室的隔壁11的外周侧配置喷孔板的 凸部开始点61a。尤其在本实施方式中，由于在形成阀座下游的燃料室的 隔壁ll位置的外周也形成紊流(涡流)64b，所以可以将位于来自阀座密 封位置30的切线和喷孔板61的交点Pb的外周的燃料喷射孔62配置在进 一步外周侧。于是，进一步解决了干涉的问题。因此，可以扩大燃料喷射 孔彼此的间隔，还可以增加孔数，适合于实现大流量并促进了微粒化的燃 料喷射阀的情况。以下，对于与喷嘴体以及阀体相关的其他第四至第九实施方式进行说明。实施例4利用图15说明适用本发明的燃料喷射阀的第四实施方式。图15是本 实施方式的燃料喷射阀的燃料喷射孔附近的扩大剖面图。标注与图5相同 符号的部分具有与实施方式l相同或同等的功能，省略说明。与第一实施方式的不同点在于，喷嘴体65的形成阀座下游的燃料室 的隔壁66朝向燃料喷射孔7c直径扩大。在喷嘴体65上，存在通过切削 加工等形成的、朝向燃料喷射阀1的燃料喷射孔7c直径扩大的、形成阀 座下游的燃料室的隔壁66。尤其，在本实施方式中，由于形成阀座下游的 燃料室的隔壁66直径扩大，所以紊流(涡流)的形成区域扩大。或者在 燃料喷射孔7c的外周侧也形成紊流(涡流)68。为了有效利用在外周侧 形成的紊流(涡流)68，也可以将位于来自阀座密封位置67的切线和喷 孔板6的交点Pc的外周的燃料喷射孔7c配置在更外侧。于是进一步解决 干涉的问题。因此，可以扩大燃料喷射孔彼此的间隔，还可以增加孔数， 适合于实现大流量并促进了微粒化的燃料喷射阀的情况。实施例5利用图16说明适用本发明的燃料喷射阀的第五实施方式。图16是本 实施方式的燃料喷射阀的燃料喷射孔附近的扩大剖面图。标注与图5相同 符号的部分具有与实施方式1相同或同等的功能，省略说明。
与第一实施方式的不同点在于，喷嘴体69的形成阀座下游的燃料室 的隔壁70相对于燃料喷射孔7c直径缩小。在喷嘴体69上，存在通过切 削加工等形成的、相对于燃料喷射阀1的燃料喷射孔7c直径縮小的、形 成阀座下游的燃料室的隔壁70。通过釆用这样的结构，由于相比于图16 所示的喷嘴体69和阀体3的来自阀座密封点71的切线的延长线与喷孔板 6的交点Pd，燃料喷射孔7c配置在外周侧，所以在燃料喷射孔7c的喷孔 上游形成紊流(涡流)72，促进微粒化。实施例6利用图17说明适用本发明的燃料喷射阀的第六实施方式。图17是本 实施方式的燃料喷射阀的燃料喷射孔附近的扩大剖面图。标注与图5相同 符号的部分具有与实施方式1相同或同等的功能，省略说明。与第一实施方式的不同点在于，在包含喷嘴体73与阀体3相接的阀 座密封位置75的喷嘴体73的倾斜面和形成阀座下游的燃料室的隔壁74 之间，具有相对于喷嘴体73的底面大致平行的阶梯状的座面73a。通过采用本实施方式的这样的结构，燃料通过喷嘴体73和阀体3接 触分离的间隙并在包含阀座密封位置75的喷嘴体73的倾斜面上流动，冲 撞于阶梯状的座面73a。之后，在冲撞后的燃料流中，在形成阀座下游的 燃料室的隔壁74产生剥离流，并且如图中的箭头77所示，流入到位于阀 座密封位置75的切线的延长线和喷孔板6的交点Pe的外周的燃料喷射孔 7c内。这样的结构，冲撞于座面73a的燃料在燃料喷射孔上游生成强力的紊 流(涡流)76。因此，适合于实现促进了微粒化的燃料喷射阀的情况。 实施例7利用图18说明适用本发明的燃料喷射阀的第七实施方式。图18是本 实施方式的燃料喷射阀的前端的扩大剖面图。标注与图5相同符号的部分 具有与实施方式l相同或同等的功能，省略说明。与第一实施方式的不同点在于，喷孔板78是平板。在本实施方式中，由于喷孔板78形成为平坦形状，所以减少了制作 工序，可以降低成本。通过形成这样的结构，也可以与实施方式l同样地， 相比于喷嘴体5和阀体3的来自阀座密封位置30的切线的延长线与喷孔17
板78的交点Pf，燃料喷射孔79配置在外周侧。由此，在流过包含阀座密 封点30的斜面的燃料中，在形成阀座下游的燃料室的隔壁11产生剥离， 在燃料喷射孔79的喷孔上游形成紊流(涡流)81。因此，通过侵入到喷 雾内部的涡流的崩溃，促进微粒化。 实施例8利用图19 (a)以及图19 (b)说明适用本发明的燃料喷射阀的第八实 施方式。图19 (a)是本实施方式的燃料喷射阀的前端的扩大剖面图，图19 (b)是进一步放大了燃料喷射孔附近的图。标注与图18相同符号的部 分具有与实施方式7相同或同等的功能，省略说明。与第七实施方式的不同点在于，阀体82的前端大致平坦。 在本实施方式中，阀体82是前端形状大致平坦的构造，通过切削加 工等成形。通过形成这样的结构，也与实施方式1同样地，如图19 (b)所示， 燃料喷射孔79配置在喷嘴体5和阀体82的来自阀座密封位置83的切线 的延长线和喷孔板78的交点Pg的外周侧。由此，在流过包含阀座密封位置83的斜面的燃料中，在形成阀座下 游的燃料室的隔壁11产生剥离，在燃料喷射孔79的喷孔上游形成紊流(涡 流)84。因此，由于侵入到喷雾内部的涡流崩溃，所以促进了微粒化。根 据本实施方式，也可以得到与第一实施方式相同的作用效果。实施例9利用图20 (a)以及图20 (b)说明适用本发明的燃料喷射阀的第九实 施方式。图20 (a)是本实施方式的燃料喷射阀的前端的扩大剖面图，图20 (b)是进一步放大了燃料喷射孔附近的图。标注与图2以及图5相同 符号的部分具有与实施方式l相同的功能，省略说明。在第一到第八实施 方式中，阀体具有曲面，喷嘴体具有倾斜部，由此，相互密接形成燃料的 密封。本实施方式的不同点在于，阀体85如针阀那样具有倾斜部，喷嘴体 86具有曲面。通过形成这样的结构，如图20 (b)所示，与实施方式1同样地，相 比于阀体85和喷嘴体86的来自阀座密封位置87的切线的延长线与喷孔
板6的交点Ph，燃料喷射孔7c位于外周，因此，燃料在燃料喷射孔7c的 上游形成紊流(涡流)88。因此，由于侵入到喷雾内部的涡流崩溃，所以 促进微粒化。根据本实施方式，也可以得到与第一实施方式相同的作用效 果。实施例10利用图21至图23，对将本实施方式的燃料喷射阀搭载于内燃机的例 子进行说明。图21是将本发明的实施方式的燃料喷射阀搭载在内燃机上的情况下 的剖面图。内燃机101由以下部分构成安装燃料喷射阀1的吸气口 106; 作为从外部吸入空气的路径的吸气管105;燃料喷射阀1喷射喷雾90的吸气阀107;使燃料燃烧的燃烧室102;压縮燃烧室的混合气体的驱动缸103; 对压縮后的混合气体进行点火的火花塞104;以及用于将燃烧后的废气排出向没有图示的催化剂的作为开闭阀的排气阀108。图22是从C方向观察图21的图。如图22所示，燃料喷射阀1的喷 雾90喷射向内燃机101的吸气阀107。喷雾90指向吸气阀107上，但在 吸气阀107上纵长地附着。如果通过微粒化良好的高分散的喷雾，在吸气阀107上形成薄膜，则 可以得到良好的燃烧结果。更优选的是，预先向吸气阀107上纵长地喷射。 其理由是，在吸气阀107打开时，被引向流速较快的内侧的空气流，燃料 可靠地朝向火花塞104，同时能够抑制燃料附着到口壁面，燃烧时形成浓 的混合气。于是，能够降低来自内燃机的有害废气HC,同时可以得到稳 定的内燃机的驱动。图23表示进行发动机台架试验、车辆搭载试验，测量了 HC的排出量 的结果。现有的燃料喷射阀是e2和03都小的情况，与此相比，在本发明 的一实施方式的e2和03都大的情况下，即如果形成高分散喷雾，则明确 可得到HC的降低效果。.另外，在本发明的另外的实施方式的92和63都 大、且e3大于02的情况下，即如果形成纵长喷雾，则HC进一步降低。 纵长喷雾好的理由是如前所述，在吸气阀107打开时，被引向流速较快的 内侧的空气流，燃料可靠地朝向火花塞104，同时能够抑制燃料附着到口 壁面，燃烧时形成浓的混合气。
如上所述，通过形成高分散的两方向喷雾，同时纵长地形成喷雾，可以降低来自内燃机的HC等的排出。
权利要求
1.一种燃料喷射阀，其具备阀座、与所述阀座接触分离的阀体、以及具有多个燃料喷射孔的喷孔部件，所述阀体和所述阀座中的至少一方在相互的接触位置具有曲面，所述燃料喷射阀的特征在于，在所述曲面的接触位置处的切线和所述喷孔部件的交点的外周侧至少具有两个以上的所述燃料喷射孔。
2. —种燃料喷射阀，其具备阀座、与所述阀座接触分离的阀体、以及 具有多个燃料喷射孔的喷孔部件，所述阀体和所述阀座中的至少一方在相 互的接触位置具有曲面，所述燃料喷射阀的特征在于，在所述阀体与所述阀座接触分离时，在流入的燃料流指向的方向和所 述喷孔部件的交点的外周侧至少具有两个以上的所述燃料喷射孔。
3. —种燃料喷射阀，其具备朝向下游侧直径縮小的形成为圆锥状的阀 座面、与所述阀座面接触分离的阀体、以及具有多个燃料喷射孔的喷孔部 件，所述燃料喷射阀的特征在于，在所述阔体和所述阀座面的接触位置处的所述阀体的对应面即阀座 密封面的座面方向和所述喷孔部件的交点的外周侧至少具有两个以上的 所述燃料喷射孔。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于， 所述燃料喷射孔的最短间隔L与孔径D之比L/D为4以上。
5. —种燃料喷射阀，其具备阀体、与所述阀体接触分离的阀座、以及 具有多个燃料喷射孔的喷孔部件，所述阀体和所述阀座中的至少一方在相 互的接触位置具有曲面，所述燃料喷射阀的特征在于，从所述多个燃料喷射孔喷射的喷雾形成指向两个方向的喷雾， 从包含两个方向的面的垂直方向观察的各个喷雾的扩展角62和从水 平方向观察包含两个方向的面的喷雾的扩展角03的合计在30°以上。
6. —种燃料喷射阀，其具备阀体、与所述阀体接触分离的阀座、以及 具有多个燃料喷射孔的喷孔部件，所述阀体和所述阀座中的至少一方在相 互的接触位置具有曲面，所述燃料喷射阀的特征在于， 从所述多个燃料喷射孔喷射的喷雾形成指向两个方向的喷雾，从包含两个方向的面的垂直方向观察的各个喷雾的扩展角62和从水 平方向观察包含两个方向的面的喷雾的扩展角03的关系是02<63。
7. —种燃料喷射阀，其具备阀体、与所述阀体接触分离的阀座、以及 具有多个燃料喷射孔的喷孔部件，所述阀体和所述阀座中的至少一方在相 互的接触位置具有曲面，所述燃料喷射阀的特征在于，从所述多个燃料喷射孔喷射的喷雾形成指向两个方向的喷雾， 通过各个喷雾的下游的特定位置的截面的流量积分值除以相同特定位置的喷雾的最大扩展宽度即从正面观察的最外位置所得到的平均峰值高度ha与流量分布的峰值高度H之比H7ha为2以下。
8. —种内燃机的燃料喷射装置，其具备分别开闭多个吸气口的多个吸 气阀、和位于所述吸气阀的上游侧并被根据来自内燃机控制装置的控制信 号驱动的权利要求5所述的燃料喷射阀，所述内燃机的燃料喷射装置的特 征在于，从所述多个燃料喷射阀朝向所述吸气口的中心的两方向的喷雾分别 形成收纳在所述吸气阀的伞部内的纵长的椭圆形。
全文摘要
一种燃料喷射阀，通过对多孔的喷雾流分别施加扰动促进微粒化，且使各个喷雾互不干涉，以形成高分散且微粒化好的两方向喷雾，抑制来自内燃机的碳化氢等的排出。该燃料喷射阀(1)具备阀体(3)、与阀体接触分离的喷嘴体(5)、具有多个燃料喷射孔(7、8、9、10)的喷孔板(6)，阀体和喷嘴体中的至少一方在相互的接触位置具有曲面，在曲面的接触点(位置)的切线和喷孔板(6)的交点的外周侧至少具有两个以上的燃料喷射孔，由此在燃料喷射孔(7c)上游产生紊流，通过进入喷雾内部的涡流(32)的崩溃促进燃料的微粒化，且通过使喷孔间距离(L)相对于喷孔直径(D)离开规定值以上，来抑制喷雾的干涉，实现微粒化好的燃料喷射阀。
文档编号F02M61/18GK101165337SQ20071016268
公开日2008年4月23日 申请日期2007年10月16日 优先权日2006年10月16日
发明者前川典幸, 安川义人, 安部元幸, 小林信章, 山田博, 斋藤贵博, 石井英二 申请人:株式会社日立制作所