燃料喷射阀的制作方法
【专利摘要】本发明的课题在于提供一种燃料喷射阀，该燃料喷射阀能够减小死体积。使涡流给予室(46)和连通路(45)的侧面部(45b)与底部(45a)之间的角部的剖面形状形成为曲面形状，在以喷嘴板(8)的阀座部件(7)的侧面(8a)与涡流给予室和连通路的侧面部之间的角部(45d)的剖面形状的半径为r1，以涡流给予室和所述连通路的侧面部与底部之间的角部(45c)的剖面形状的半径为r2，以涡流给予室和连通路的宽度为W时，满足关系式r1＜r2＜W/2地形成所述涡流给予室和所述连通路。
【专利说明】燃料喷射阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及在发动机的燃料喷射中使用的燃料喷射阀。
【背景技术】
[0002]在以下专利文献I中记载了这种燃料喷射阀。在该专利文献I中，公开了在具有涡流室的燃料喷射阀中，涡流室的底部的角形成为棱状的结构。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:美国专利第6783085号说明书
【发明内容】
[0006]发明所要解决的技术课题
[0007]在上述专利文献I记载的技术中，在涡流室流动的燃料的流速越靠近涡流室的壁越慢，特别是涡流室的底部的角成为燃料难以流动的位置。
[0008]在燃料喷射阀闭阀时，希望燃料残留的体积(死体积)小，但是涡流室的底部的角使燃料难以流动，不仅在开阀时对促进燃料的细微化的贡献小，而且可能会导致死体积的增大。
[0009]本发明着眼于上述问题，目的在于提供一种能够减小死体积的燃料喷射阀。
[0010]用于解决技术课题的技术方案
[0011]为了达成所述目的，在本发明中，使涡流给予室和连通路的侧面部与底部之间的角部的剖面形状为曲面形状。
[0012]发明效果
[0013]根据本发明，能够减小对促进细微化贡献小的燃料积存的部分的体积，并且能够不对燃料细微化造成影响地削减死体积。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是实施方式I的燃料喷射阀的轴向剖面图。
[0015]图2是实施方式I的燃料喷射阀的喷嘴板附近的剖面放大图。
[0016]图3是实施方式I的喷嘴板的立体图。
[0017]图4是实施方式I的喷嘴板的俯视图和剖面图。
[0018]图5是实施方式I的连通路、涡流给予室的剖面示意图。
[0019]图6是在实施方式I的涡流室和燃料喷射孔的立体图中记载燃料的流动的图。
[0020]图7是实施方式2的喷嘴板的立体图。
[0021]图8是实施方式3的喷嘴板的立体图。
【具体实施方式】
[0022]〔实施方式I〕
[0023]对实施方式I的燃料喷射阀I进行说明。
[0024][燃料喷射阀的结构]
[0025]图1是燃料喷射阀I的轴向剖面图。该燃料喷射阀I是在机动车用汽油发动机中所使用的装置，是朝向进气歧管内喷射燃料的，所谓的低压用燃料喷射阀。
[0026]燃料喷射阀I具有:磁性筒体2 ;收纳在该磁性筒体2内的中心筒体3 ;能够在轴向滑动的阀体4 ;与该阀体4 一体形成的阀轴5 ;具有在闭阀时利用所述阀体4封闭的阀座6的阀座部件7 ;具有在开阀时喷射燃料的燃料喷射孔的喷嘴板8 ;在通电时使所述阀体4向开阀方向滑动的电磁线圈9 ;感应磁感线的磁轭10。
[0027]所述磁性筒体2由例如利用电磁不锈钢等磁性金属材料形成的金属管等构成，并通过深冲压等压力加工、磨削加工等方式，成为如图1所示的阶梯筒状而一体形成。另外，磁性筒体2具有形成在一端侧的大径部11和比大径部11直径小且形成在另一端侧的小径部12。
[0028]在所述小径部12形成有使一部分薄壁化的薄壁部13。所述小径部12被分为在薄壁部13的一端侧收纳中心筒体3的中心筒体收纳部14、在薄壁部13的另一端侧收纳阀部件15 (阀体4、阀轴5、阀座部件7)的阀部件收纳部16。所述薄壁部13在后述的中心筒体3和阀轴5收纳在磁性筒体2内的状态下，形成为包围中心筒体3与阀轴5之间的间隙部分。所述薄壁部13使中心筒体收纳部14与阀部件收纳部16之间的磁阻增大，并将中心筒体收纳部14与阀部件收纳部16之间磁屏蔽。
[0029]所述大径部11的内径构成将燃料输送到阀部件15的燃料通路17，在大径部11的一端部设置有过滤燃料的燃料过滤器18。在燃料通路17上连接有泵47。该泵47被泵控制装置54控制。
[0030]所述中心筒体3形成为具有中空部19的圆筒形，并被压入所述磁性筒体2的中心筒体收纳部14。在中空部19收纳有利用压入等方式固定的弹簧支座20。在该弹簧支座20的中心形成有在轴向贯通的燃料通路43。
[0031]所述阀体4的外形形成为大致球体状，在圆周上具有相对于燃料喷射阀I的轴向平行地被切削的燃料通路面21。阀轴5具有大径部22和外形形成为比大径部22直径小的小径部23。
[0032]在小径部23的前端通过焊接一体固定有阀体4。需要说明的是，图中的黑半圆、黑三角表示焊接部位。在大径部22的端部穿设有弹簧插入孔24。该弹簧插入孔24的底部，形成有比弹簧插入孔24直径小的弹簧落座部25，并且形成有台阶状的弹簧承接部26。在小径部23的端部形成有燃料通路孔27。该燃料通路孔27与弹簧插入孔24连通。小径部23的外周和燃料通路孔27形成贯通的燃料流出孔28。
[0033]阀座部件7形成有:大致圆锥状的阀座6、在该阀座6的一端侧形成为与阀体4的直径大致相同的阀体保持孔30、形成为从该阀体保持孔30越向一端开口侧直径越大的上游开口部31、在阀座6的另一端侧开口的下游开口部48。
[0034]所述阀轴5和阀体4能够在轴向滑动地收纳在磁性筒体2内。在阀轴5的弹簧承接部26与弹簧支座20之间设置有螺旋弹簧29，该螺旋弹簧29对阀轴5和阀体4向另一端侧施力。阀座部件7插入磁性筒体2，并利用焊接固定在磁性筒体2上。阀座6形成为以大约45°的角度从阀体保持孔30朝向下游开口部48直径减小，并且在闭阀时，阀体4落座于阀座6。
[0035]在磁性筒体2的中心筒体3的外周嵌插有电磁线圈9。即，电磁线圈9配置在中心筒体3的外周。电磁线圈9由利用树脂材料形成的线圈架32和缠卷在该线圈架32上的线圈33构成。线圈33经由连接器插销34与电磁线圈控制装置55连接。
[0036]电磁线圈控制装置55根据基于来自检测曲轴转角的曲轴转角传感器的信息计算的向燃烧室侧喷射燃料的时机，使电磁线圈9的线圈33通电而使燃料喷射阀I开阀。
[0037]磁轭10具有中空的贯通孔，该磁轭10由形成在一端开口侧的大径部35、形成为比大径部35直径小的中径部36、形成为比中径部36直径小并且形成在另一端开口侧的小径部37构成。小径部37与阀部件收纳部16的外周嵌合。在中径部36的内周收纳有电磁线圈9。在大径部35的内周配置有连结芯38。
[0038]连结芯38利用磁性金属材料等形成为大致C形。磁轭10经由小径部37和连结芯38在大径部35处与磁性筒体2连接，即，在电磁线圈9的两端部与磁性筒体2磁连接。在磁轭10的另一端侧前端保持有用于使燃料喷射阀I与发动机的进气口连接的O形环40，并且安装有用于保护磁性筒体前端的保护件52。
[0039]在经由连接器插销34向电磁线圈9供电时，产生磁场，利用该磁场的磁力，使阀体4和阀轴5克服螺旋弹簧29的作用力而开阀。
[0040]如图1所不，燃料喷射阀I大部分被树脂罩53覆盖。被树脂罩53覆盖的部分为:从除了磁性筒体2的大径部11的一端部以外的部分到小径部12的电磁线圈9设置位置、电磁线圈9与磁轭10的中径部36之间、连结芯38的外周与大径部35之间、大径部35的外周、中径部36的外周和连接器插销34的外周。在连接器插销34的前端部分，树脂罩53开口地形成，并插入有控制单元的连接器。
[0041]在磁性筒体2的一端部外周设置有O形环39，在磁轭10的小径部37的外周设置有O形环40。
[0042]在阀座部件7的另一端侧焊接有喷嘴板8。在该喷嘴板8上形成有:对燃料给予涡流(旋转流)的多个涡流室41、将燃料分配到各涡流室41的中央室42、喷射在涡流室41被给予涡流的燃料的燃料喷射孔44。
[0043][喷嘴板的结构]
[0044]图2是燃料喷射阀I的喷嘴板8附近的剖面放大图。图3是喷嘴板8的立体图。图4是从轴向一端侧(与阀座部件7抵接一侧)看到的喷嘴板的图(图4(a))和A-A剖面图(图4(b))。需要说明的是，图1的燃料喷射阀I的轴向剖面图为在图4(a)的B-B所示位置切断的剖面图。
[0045]在喷嘴板8的一端侧侧面形成有涡流室41。涡流室41形成有四个，分别由连通路45和涡流给予室46构成。各连通路45在喷嘴板8的中心附近连接。连通路45由从喷嘴板8的中心附近以放射状延伸的槽形成。即，连通路45具有成为槽的底的底部45a、相对于底部45a立起设置的侧面部45b。在连通路45的前端形成有涡流给予室46。涡流给予室46形成为有底凹状。即，涡流给予室46具有成为底的底部46a和立起设置于底部46a的侧面部46b。在涡流给予室46的底部46a形成有贯通到喷嘴板8的另一端侧的燃料喷射孔44 ο
[0046]在从喷嘴板8的一端侧观察时，涡流给予室46的侧面部46b形成为螺旋状。连通路45的一方的侧面部45b在切线方向上与涡流给予室46的侧面部46b连接。
[0047]连通路45的底部45a与侧面部45b之间的角部45c、以及涡流给予室46的底部46a与侧面部46b之间的角部46c在与喷嘴板8的轴向平行的剖面上形成为R形状(曲线形状)。
[0048]图5是连通路45、涡流给予室46的剖面示意图。在以喷嘴板8的一端侧的侧面8a与连通路45的侧面部45b (涡流给予室46的侧面部46b)之间的角部45d (角部46d)的半径为rl，以到连通路45的底部45a(涡流给予室46的底部46b)的深度为L时，连通路45的角部45c (祸流给予室46的角部46c)的半径r2的大小由以下关系式定义，
[0049]rl < r2 < L/2o
[0050]喷嘴板8利用切削、压力加工、蚀刻等制作而成，涡流室41、燃料喷射孔44在一块板上一体形成。
[0051][作用]
[0052](闭阀时的燃料的流动)
[0053]在电磁线圈9的线圈33未通电时，利用螺旋弹簧29对阀轴5向另一端侧施力，以使阀体4落座于阀座6。因此，阀体4与阀座6之间被封闭，燃料不被供给到喷嘴板8侧。
[0054](开阀时的燃料的流动)
[0055]图6是在涡流室41和燃料喷射孔44的立体图中记载燃料的流动的图。
[0056]在电磁线圈9的线圈33通电时，利用电磁力克服螺旋弹簧29的作用力向一端侧拉起阀轴5。因此，阀体4与阀座6之间被释放，燃料被供给到喷嘴板8侧。
[0057]被供给到喷嘴板8的燃料首先进入中央室42，通过与该中央室42的底面碰撞而从轴向的流动变换为径向的流动而流入各连通路45。该连通路45与涡流给予室46的切线方向连接，因此通过连通路45的燃料沿着涡流给予室46的内侧面旋转。
[0058]在涡流给予室46中，燃料被给予旋转力(涡流力)，具有旋转力的燃料一边沿着燃料喷射孔44的侧壁部分旋转一边被喷射。因此，从燃料喷射孔44喷射的燃料向燃料喷射孔44的切线方向飞散。刚从燃料喷射孔44被喷射的燃料喷雾利用燃料喷射孔44开口部的棱部分而处于燃料在大致中空圆锥状的喷雾表面成为膜状的液膜状态。然后，膜状的燃料喷雾逐渐开始分裂而成为液线状态。然后进一步进行分裂，处于燃料分裂成粒状的液滴状态。
[0059](死体积的削减)
[0060]死体积是指在燃料喷射阀I闭阀时，在下游开口部48、涡流室41、燃料喷射孔44燃料所残留的体积。在燃料喷射阀I喷射燃料的进气歧管内成为负压时，残留的燃料减压沸腾，而成为流量相对于目标燃料流量产生偏差的原因。需要说明的是，在向发动机的缸体内直接喷射燃料的高压用的燃料喷射阀的情况下，由于缸体内不成为负压，因此通常不存在死体积的影响。
[0061]另外，流体通常在流路的中心附近流速最快，越靠近流路的壁流速越慢。即，在使连通路45的角部45c、涡流给予室46的角部46c形成为棱状时，由于角部45c、46c被壁包围，因此燃料的流速特别慢。即，不仅在连通路45的角部45c附近、涡流给予室46的角部46c附近流动的燃料对促进燃料的细微化的贡献小，而且连通路45的角部45c附近、涡流给予室46的角部46c附近成为死体积增大的主要原因。
[0062]在此，在本实施方式中，使连通路45的底部45a与侧面部45b之间的角部45c，以及涡流给予室46的底部46a与侧面部46b之间的角部46c在与喷嘴板8的轴向平行的剖面形成为R形状(曲线形状)。
[0063]由此，能够削减连通路45、涡流给予室46中对促进细微化的贡献小的燃料积存部分的体积，能够不影响燃料细微化地削减死体积。
[0064][效果]
[0065]以下，对实施方式I的燃料喷射阀I的效果进行说明。
[0066]燃料喷射阀I具有:阀体4，其设置为能够开闭阀；阀座部件7，其形成有在闭阀时供阀体4落座的阀座6，并且在下游侧具有下游开口部48 ;喷嘴板8，其也设置在阀座部件7的下游；涡流给予室46，其在喷嘴板8的阀座部件7侧形成为凹状，并在内部使燃料旋转而给予旋转力；燃料喷射孔44，其形成在涡流给予室46的底部并且贯通到外部；连通路45，其在喷嘴板8的阀座部件7侧形成为凹状，并且连通涡流给予室46与阀座部件7的下游开口部48。在该燃料喷射阀I中，使涡流给予室46的角部46c和连通路45的角部45c的剖面形状为曲面形状，在以喷嘴板8的阀座部件7的侧面与涡流给予室46的角部46d和连通路45的角部45d的剖面形状的半径为rl，以涡流给予室46的角部46c和连通路45的角部45c的剖面形状的半径为r2，以涡流给予室46和连通路45的宽度为W时，满足关系式
[0067]r2 < W/2
[0068]地形成涡流给予室46和连通路45。
[0069]另外，作为其他例子，在以涡流给予室46和连通路45的深度为L时，满足关系式
[0070]rl < r2 < L/2
[0071]地形成涡流给予室46和连通路45。
[0072]因此，能够减小连通路45、涡流给予室46中对促进细微化贡献小的燃料积存部分的体积，能够不影响燃料细微化地削减死体积。
[0073]以上，基于实施方式I对本发明进行了说明，但各发明的具体结构不限于实施方式1，本发明同样包括不脱离发明主旨的范围的设计变更等。
[0074](涡流室的数量的变更)
[0075]在实施方式I的燃料喷射阀I中，形成有四个涡流室41，但是涡流室41的个数可以根据燃料喷射量的设计而适当变更。
[0076]〔实施方式2〕
[0077]图7是表示实施方式2的燃料喷射阀中所使用的喷嘴板8的立体图。例如，如该图所示，也可以形成两个涡流室41。
[0078]〔实施方式3〕
[0079]图8是表示实施方式3的燃料喷射阀中所使用的喷嘴板8的图，例如，如该图所示，也可以形成六个涡流室41。
[0080]附图标记说明
[0081]I燃料喷射阀
[0082]4阀体
[0083]6阀座
[0084]7阀座部件
[0085]8喷嘴板
[0086]44燃料喷射孔(喷射孔)
[0087]45连通路
[0088]45a底部
[0089]45b侧面部
[0090]45c角部
[0091]45d角部
[0092]46涡流给予室
[0093]46b侧面部
[0094]46c角部
[0095]46d角部
[0096]48下游开口部(开口部)
【权利要求】
1.一种燃料喷射阀，具有: 阀体，其设置为能够开闭阀； 阀座部件，其形成有在闭阀时供所述阀体落座的阀座，并且在下游侧具有开口部； 喷嘴板，其设置在所述阀座部件的下游； 涡流给予室，其在所述喷嘴板的所述阀座部件侧形成为凹状，并且在内部使燃料旋转而给予旋转力； 喷射孔，其形成在所述涡流给予室的底部并且贯通到外部；以及连通路，其在所述喷嘴板的所述阀座部件侧形成为凹状，并且连通所述涡流给予室与所述阀座部件的所述开口部， 该燃料喷射阀的特征在于， 使所述涡流给予室和所述连通路的侧面部与底部之间的角部的剖面形状形成为曲面形状， 在以所述涡流给予室和所述连通路的所述侧面部与所述底部之间的角部的剖面形状的半径为r2，以所述涡流给予室和所述连通路的宽度为W时，满足关系式r2 < W/2 地形成所述涡流给予室和所述连通路。
2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于， 在以所述喷嘴板的所述阀座部件的侧面与所述涡流给予室和所述连通路的侧面部之间的角部的剖面形状的半径为rl，以所述涡流给予室和所述连通路的宽度为W时，满足关系式
rl < r2 < W/2 地形成所述涡流给予室和所述连通路。
3.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于， 所述涡流给予室和所述连通路的加工方法利用切削或压力加工或者蚀刻进行。
4.如权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于， 所述涡流给予室和所述连通路的加工方法利用切削或压力加工或者蚀刻进行。
5.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于， 形成两个所述涡流给予室。
6.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于， 形成六个所述涡流给予室。
7.如权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于， 形成两个所述涡流给予室。
8.如权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于， 形成六个所述涡流给予室。
【文档编号】F02M61/18GK104471235SQ201380037949
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年7月18日 优先权日:2012年9月26日
【发明者】大野洋史, 小林信章, 斋藤贵博, 中井敦士, 冈本良雄 申请人:日立汽车系统株式会社