本發(fā)明涉及用于向汽車的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行燃料供給的燃料噴射閥的閥裝置。

背景技術(shù)：

近年來，內(nèi)燃機(jī)正趨于fi(fuelinjection:燃油噴射)化，小排量的兩輪車中也越來越多地采用燃料噴射閥。燃料噴射閥具備產(chǎn)生電磁力的電磁裝置以及通過對電磁裝置通電來進(jìn)行工作的閥裝置。閥裝置具有：閥座，該閥座設(shè)置于供燃料流過的通路的中途并在下游側(cè)具有開口部；閥體，該閥體通過與該閥座相抵接、相遠(yuǎn)離來控制通路的開閉；以及噴孔板，該噴孔板設(shè)置于閥座的開口部的下游。

作為從燃料噴射閥噴射出的燃料噴霧的特性，要求噴霧微?；?，由此進(jìn)行了各種研究。例如在專利文獻(xiàn)1中提到的閥裝置中，由于從閥座中心朝向設(shè)置于噴孔板的噴孔的入口中心的主流、與暫時性回流至噴孔板的外周側(cè)而流入噴孔的回流之間產(chǎn)生撞擊，從而使得燃料噴霧微?；?。該情況下，在噴孔板的上游側(cè)端面(以下稱作噴孔板上表面)處的燃料速度較大時，因在噴孔正上方部產(chǎn)生的撞擊而引起的亂流變大，因此噴霧的微?；靡源龠M(jìn)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1

日本專利特開2004-162693號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

在專利文獻(xiàn)1所公開的燃料噴射閥的情況下，將閥座的座面向下游側(cè)延長后而得的假想圓錐面配置成與噴孔板的上表面相交。因此，通過座面后的燃料不會集中于配置在座面底部的開口部，而被分流為如下燃料流，即：到達(dá)噴孔板的上表面并朝外周側(cè)反轉(zhuǎn)的燃料流；以及到達(dá)噴孔板上表面，暫時性朝向中心方向并在中心發(fā)生撞擊后進(jìn)行反轉(zhuǎn)并朝向外周側(cè)的燃料流(參照圖6)。

在該噴孔板上表面的中心附近發(fā)生撞擊后的燃料流產(chǎn)生壓力損失，因此噴孔正上方部處的燃料速度下降，從而產(chǎn)生無法充分使噴霧微粒化的問題。另外，由于燃料不集中于閥座的開口部而在到達(dá)噴孔板上表面后朝向各噴孔，因此沒有對座面上游側(cè)產(chǎn)生的流速在圓周方向上的偏差進(jìn)行均勻化的處理。其結(jié)果是，噴孔間的燃料速度的偏差變大，從而產(chǎn)生燃料噴霧粒徑的偏差變大的問題。

本發(fā)明是鑒于上述問題而得以完成的，其目的在于提供一種燃料噴射閥的閥裝置，其能使得噴射出的燃料噴霧微粒化，并能抑制噴孔間的粒徑的偏差。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

本發(fā)明所涉及的燃料噴射閥的閥裝置具備：設(shè)置于供燃料流動的通路的中途的閥座；通過與閥座抵接及遠(yuǎn)離來控制通路的開閉的閥體；以及配置于閥座下游的噴孔板，其特征在于，閥座具有朝著下游而直徑縮小的圓錐形的座面以及設(shè)置于座面下游側(cè)的圓筒形的開口部，并且在與噴孔板之間形成直徑比開口部要大的圓盤狀通路，噴孔板具有配置于開口部的外周側(cè)的多個噴孔，將座面朝下游側(cè)延長而得的假想圓錐的頂點與閥座的中心軸的交點會位于開口部內(nèi)。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明所涉及的燃料噴射閥的閥裝置，由于將座面朝下游側(cè)延伸而得的假想圓錐的頂點、與閥座的中心軸的交點會位于開口部內(nèi)，因此通過座面后的燃料大多在開口部處合流，之后到達(dá)噴孔板的上游側(cè)端面，順利變?yōu)槌蛲庵軅?cè)的燃料流，因此，其間燃料的壓力損失被抑制得較小。因此，噴孔正上方部處的燃料速度的下降得以抑制，燃料噴霧的微?；靡源龠M(jìn)。此外，通過座面后的燃料大多在開口部處合流，因此在座面的上游側(cè)產(chǎn)生的流速在圓周方向的偏差得以均勻化，從而能抑制噴孔間的燃料噴霧粒徑的偏差。

本發(fā)明的上述以外的目的、特征、觀點及效果通過參照附圖并進(jìn)行下述詳細(xì)說明來進(jìn)一步闡明。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的燃料噴射閥的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖2是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的閥裝置的前端部的局部剖視圖。

圖3是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的閥裝置的前端部的局部剖視圖。

圖4是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的閥裝置的前端部的局部剖視圖。

圖5是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的閥裝置的前端部的局部剖視圖。

圖6是表示現(xiàn)有的閥裝置的前端部的局部剖視圖。

圖7是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的閥裝置的前端部的局部剖視圖。

圖8是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的閥裝置的噴孔板的俯視圖。

圖9是說明噴孔板上的噴孔扭轉(zhuǎn)角的圖。

圖10是表示噴孔板上的噴孔扭轉(zhuǎn)角與噴霧平均粒徑的關(guān)系的圖。

圖11是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的閥裝置的前端部的局部剖視圖。

圖12是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的閥裝置的前端部的局部剖視圖。

具體實施方式

實施方式1

下面，基于附圖對本發(fā)明的實施方式1所涉及的燃料噴射閥的閥裝置進(jìn)行說明。圖1是將與本實施方式1所涉及的燃料噴射閥以平行于中心軸(圖中用z表示)的面進(jìn)行切割得到的剖視圖，圖2是將閥裝置的前端部以平行于中心軸的面進(jìn)行切割得到的局部剖視圖，圖3是將閥裝置的前端部以正交于中心軸的面進(jìn)行切割得到的局部剖視圖。此外，在各圖中，對相同或相當(dāng)?shù)牟糠指缴贤粯?biāo)號。

燃料噴射閥1具備產(chǎn)生電磁力的電磁裝置、以及通過對電磁裝置通電來進(jìn)行工作的閥裝置。電磁裝置具備：成為磁回路的磁軛部分的二段式圓筒形的殼體2；作為設(shè)置于殼體2內(nèi)側(cè)的固定鐵芯的鐵芯3；設(shè)置成將鐵芯3包圍的線圈4；卷繞線圈4的樹脂制的線軸5；以及與殼體2的外周的一部分焊接固定并覆蓋線軸5的金屬制的蓋部6。蓋部6具有成為電極的終端7的出口的缺口部。

閥裝置具有：閥座11，該閥座11設(shè)置于供燃料流過的通路的中途；閥體16，該閥體16通過與該閥座11相抵接、相遠(yuǎn)離來控制通路的開閉；以及噴孔板22，該噴孔板22設(shè)置于閥座11的下游。閥體16具有：設(shè)置于線圈4的內(nèi)側(cè)并進(jìn)行往返移動的可動鐵心即電樞17；在閥體16的前端部與閥座11的座面13相抵接、相遠(yuǎn)離的閥球18；以及連接電樞17與閥球18的管道19。此外，閥裝置具備：固定于鐵芯3的內(nèi)部的桿20；設(shè)置于閥體16與桿20之間的彈簧21；以及與閥座11的外周面接觸并收納閥體16的托架24。

利用圖2及圖3對閥裝置的前端部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖2所示，閥座11的內(nèi)周面為燃料的通路，從上游側(cè)按順序構(gòu)成圓筒狀的滑動面12、圓錐狀的座面13、錐形面14以及圓筒狀的開口部15。此外，閥座11的中心軸與燃料噴射閥的中心軸z相同。

閥座11的下游側(cè)端面固定有噴孔板22，該噴孔板22具有多個噴射燃料的噴孔23。噴孔23配置于開口部15的外周側(cè)。另外，閥座11與噴孔板22之間，形成有直徑比開口部15要大的圓盤狀通路25。

另外，閥球18具有與中心軸z平行的多個(圖3所示的示例中為五個)狹縫面18a、與閥座11的座面13進(jìn)行線接觸的曲面18b。閥球18的狹縫面18a與閥座11的滑動面12之間，形成有如圖3所示那樣的扁平的通路26。

簡單對如上構(gòu)成的燃料噴射閥1的動作進(jìn)行說明。若燃料噴射閥1的線圈4中通有電流、電樞17被吸引至鐵芯3一側(cè)，則與電樞17構(gòu)成為一體的管道19及閥球18抵抗彈簧21的彈性力而向上方移動。由此，閥球18的曲面18b離開閥座11的座面(seatsurface)13，形成通路，從而成為圖2所示那樣的開狀態(tài)。

在開狀態(tài)的閥裝置中，從閥球12的上游側(cè)提供來的燃料通過閥球18的狹縫面18a與閥座11的滑動面12之間的扁平的通路26而到達(dá)座面13，通過座部13a之后，通過錐形面14，流入開口部15。

另一方面，若停止對線圈4通電，則將電樞17吸引至鐵芯3一側(cè)的力消失，閥體16因彈簧21的彈性力而被壓至閥座11一側(cè)。由此，閥球18的曲面18b與閥座11的座面13在座部13a處相抵接，通路成為閉狀態(tài)，燃料從開口部15的流出受阻。

本實施方式1所涉及的閥裝置的閥座11如圖2所示，將座面13向下游側(cè)延長而得的假想圓錐13b的頂點、與閥座11的中心軸z的交點13c會位于開口部15內(nèi)。因此，通過座部13a后的燃料大部分在開口部15處合流，之后到達(dá)噴孔板22的上游側(cè)端面(以下稱為噴孔板22上表面)的中央部22a附近，順利地成為朝向外周側(cè)的燃料流(圖中為箭頭a)。

其間的流體的壓力損失與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)(后面利用圖6進(jìn)行說明)相比被抑制得較小，噴孔正上方部22b處的燃料速度被維持在足夠高的速度的狀態(tài)。在噴孔正上方部22b處，從噴孔板22的中央部22a朝向噴孔23的燃料流(圖中為箭頭b)、與暫時性回流至噴孔板22的外周側(cè)后流入噴孔23的回流(圖中為箭頭c)發(fā)生激烈地撞擊，燃料噴霧的微?；玫酱龠M(jìn)。

另外，通過扁平的通路26后的燃料成為沿著滑動面12的燃料流，被順利地引導(dǎo)到座面13上，成為沿著座面13的燃料流。此外，由座面13及閥球18的曲面18b形成的通路朝下游逐漸變窄，因此沿著座面13的燃料流順利到達(dá)座部13a。

由此，從座部13a的下游朝向開口部15的燃料流在座面13的方向上的指向性較高，并可靠地到達(dá)開口部15，因此通過座部13a后的燃料大部分在開口部15處合流，微?；M(jìn)一步得以促進(jìn)。

另外，通過座面13后的高速的燃料大多在開口部15處合流，因此不會在噴孔板22的上表面發(fā)生燃料的激烈撞擊，因此能夠抑制圓盤狀通路25內(nèi)的壓力損失。由此，閥體16開閥時空腔內(nèi)的減壓沸騰得到抑制，因減壓沸騰而在燃料內(nèi)產(chǎn)生氣泡的情況、或伴隨溫度變化或氣氛變化而產(chǎn)生的流量特性變化的情況得以抑制。

另外，如圖4所示，閥座11中，在將座面13與中心軸z構(gòu)成的角度設(shè)為α、將錐形面14與中心軸z構(gòu)成的角度設(shè)為β時，滿足α＞β。由此，到達(dá)開口部15的錐形面下游側(cè)端部14a處的燃料剝離得以抑制。進(jìn)而，通過滿足α－β≤20°，從而座面下流側(cè)端部13d處的燃料剝離得以抑制。此外，20°這一數(shù)值通過實驗結(jié)果得出。

由此，為了滿足α＞β且α－β≤20°而設(shè)定錐形面14的傾斜，從而能夠減小座面13、錐形面14以及開口部15的內(nèi)周面的角度差，并抑制各通路間的燃料剝離。其中，作為噴射特性，優(yōu)選閥球18、座面13以及噴孔板22所包圍的空腔的體積較小，因此，無法無限制地改變錐形面14的傾斜角度。

此外，閥座11中，在將從座面13的座部13a到錐形面14的上游側(cè)端部(即座面下游側(cè)端部13d)為止的最短距離設(shè)為l、將從錐形面14的上游側(cè)端部到開口部15為止的最短距離設(shè)為m時，滿足l＜m。

由此，抑制了由從座部13a流出的高速的燃料與座面13之間產(chǎn)生摩擦而造成的燃料的壓力損失。另外，也抑制了在錐形面下游側(cè)端部14a產(chǎn)生的燃料剝離。此外，為了抑制因摩擦而造成的燃料的壓力損失，優(yōu)選l與m均較短。特別是由于座面13與錐形面14相比，通路較窄、燃料的壓力損失較大，因此優(yōu)選座面13較短。

另外，如圖5所示，閥座11中，在將與開口部15的中心軸z平行的方向的長度設(shè)為p、將與錐形面14的中心軸z平行的方向的長度設(shè)為q、將開口部15的內(nèi)徑設(shè)為r、將錐形面14的上游側(cè)開口直徑設(shè)為s時，圖5中用x、y表示的距離如下所示。

x＝(r/2)/tanα

y＝(s/2)/tanα

因此，

x+y＝((r+s)/2)/tanα，

滿足：

p+q≤((r+s)/2)/tanα。

由此，在通過座部13a后的燃料在開口部15處發(fā)生撞擊，之后反轉(zhuǎn)而朝向外周側(cè)時，能夠順利地流入圓盤狀通路25，而不會撞擊開口部15的內(nèi)周面。因此，在開口部15處發(fā)生撞擊后的燃料流不會撞擊開口部15的內(nèi)周面而發(fā)生壓力損失，而能夠維持高速并經(jīng)由圓盤狀通路25來到達(dá)噴孔板22的上表面，因此燃料噴霧的微?；M(jìn)一步得以促進(jìn)。

另外，能夠?qū)⒖涨坏捏w積設(shè)定得較小，因此還能解決如下問題：在對負(fù)壓氣氛進(jìn)行噴射時，閉閥完成后空腔內(nèi)的一部分燃料由于負(fù)壓而從噴孔23被發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管吸出，導(dǎo)致流量變化變大這一問題；或者由于從空腔內(nèi)被吸出的燃料的流速較小，因此開閥后就立刻噴射出粒徑較粗的燃料噴霧這一問題。

作為本實施方式1所涉及的閥裝置的比較例，圖6示出現(xiàn)有的閥裝置的前端部的結(jié)構(gòu)。即使在現(xiàn)有的閥裝置中，由于從噴孔板220的上表面的中央部朝向噴孔230的正上方部的主流(圖中為箭頭b)、與暫時性回流至噴孔板220的外周側(cè)后流入噴孔230的回流(圖中為箭頭c)發(fā)生撞擊，從而燃料噴霧也得以微?；?。

然而，在現(xiàn)有的閥裝置的情況下，將閥座110的座面130朝向下游側(cè)延伸而得的假想圓錐130b與閥座110的中心軸z的交點130c并不位于開口部150內(nèi)，而位于噴孔板220的下游側(cè)，假想圓錐130b與噴孔板220的上表面相交。

該情況下，通過座面130后的燃料到達(dá)噴孔板220的上表面而不會集中于開口部150，且被分流為如下燃料流，即：朝噴孔板220的外周側(cè)反轉(zhuǎn)的燃料流(圖中為箭頭d)；以及到達(dá)噴孔板220的上表面而朝向中心方向，在中心部發(fā)生撞擊，之后反轉(zhuǎn)并朝向外周側(cè)的燃料流(圖中為箭頭e)。

在該噴孔板220的上表面的中心部發(fā)生撞擊后的燃料流產(chǎn)生壓力損失，因此噴孔230正上方部處的燃料速度下降，從而無法充分使燃料噴霧微?；Ａ硗?，由于燃料不集中于開口部150而在到達(dá)噴孔板220上表面后朝向各噴孔230，因此沒有對座部的上游側(cè)產(chǎn)生的流速在圓周方向上的偏差進(jìn)行均勻化的處理。其結(jié)果是，各噴孔230間的燃料速度的偏差變大，從而燃料噴霧粒徑的偏差變大。

如上所述，根據(jù)本實施方式1所涉及的燃料噴射閥的閥裝置，由于將座面13朝下游側(cè)延伸而得的假想圓錐13b的頂點、與閥座11的中心軸z的交點13c會位于開口部15內(nèi)，因此通過座部13a后的燃料大多在開口部15處合流，之后到達(dá)噴孔板22的上表面，順利變?yōu)槌蛲庵軅?cè)的燃料流，因此，其間燃料的壓力損失被抑制得較小。

因此，噴孔正上方部22b處的燃料速度的下降得以抑制，以充分高的速度的狀態(tài)猛烈撞擊，所以燃料噴霧的微?；靡源龠M(jìn)。另外，通過座面13后的燃料大多在開口部15處合流，因此在座面13的上游側(cè)產(chǎn)生的流速在圓周方向的偏差得以均勻化，從而能抑制噴孔23間燃料噴霧粒徑的偏差。

此外，通過在座面13的下游側(cè)設(shè)置錐形面14，從而能夠抑制在座面下游側(cè)端部13d及錐形面下游側(cè)端部14a產(chǎn)生的燃料剝離，并且能降低座面13上的燃料摩擦，因此能夠抑制燃料的壓力損失，并進(jìn)一步促進(jìn)微粒化效果。

實施方式2

圖7是以平行于中心軸的面將本發(fā)明的實施方式2所涉及的閥裝置的前端部切割而成的局部剖視圖，圖8是表示在圖7所示的閥裝置中從以a-a表示的一側(cè)觀察到的噴孔板的俯視圖。此外，本實施方式2所涉及的燃料噴射閥的整體結(jié)構(gòu)與上述實施方式1相同，因此延用圖1，省略各部分的詳細(xì)說明。

本實施方式2所涉及的閥裝置中，在將噴孔23垂直地投影于與中心軸z正交的平面的情況下，將連接中心軸z和噴孔23的入口中心23a的直線(圖8中為l1)、與連接噴孔23的入口中心23a和噴孔23的出口中心23b的直線(圖8中為l2)所成的角(以下稱為噴孔扭轉(zhuǎn)角)設(shè)為γ時，滿足20°≤γ≤70°。

如圖7所示，噴孔23具有噴孔角θ，該噴孔角θ由連接入口中心23a與出口中心23b的中心軸線相對于噴孔板22的板厚方向的傾斜角度來定義。因此，在將噴孔23投影于與中心軸z正交的平面時，設(shè)定噴孔直徑為d，則形成短徑為d，長徑為d/cosθ的橢圓。

本實施方式2中，利用圖9及圖10來說明通過將噴孔扭轉(zhuǎn)角γ設(shè)定為20°≤γ≤70°而產(chǎn)生的效果。圖9中，圖9(a)為γ＝0°的噴孔，圖9(b)為20°≤γ≤70°的噴孔，圖9(c)為γ＝90°的噴孔。以往的一般噴孔23在形成一次燃料噴霧時，如圖9(a)所示為γ＝0°，在將噴孔23投影于與中心軸z正交的平面時，中心軸z、噴孔23的入口中心23a及出口中心23b形成為在排列于同一直線。

對此，本實施方式2所涉及的噴孔板22的噴孔23如圖9(b)所示，滿足20°≤γ≤70°。通過設(shè)定為20°≤γ，從而供燃料的主流流入的噴孔23的濕膜邊緣長度進(jìn)一步拉長，燃料速度較大的主流成分能夠較多地在噴孔正上方部進(jìn)行撞擊，燃料噴霧的微?；靡源龠M(jìn)。

另外，如圖9(c)所示的γ＝90°的噴孔那樣，在設(shè)定為γ＞70°的情況下，在噴孔正上方部發(fā)生撞擊并具有亂流能量的燃料在噴孔23內(nèi)急速地彎曲從而產(chǎn)生損失，微?；儾?。為了抑制上述現(xiàn)象，在本實施方式2中，設(shè)定γ≤70°。

圖10示出噴孔扭轉(zhuǎn)角γ與噴霧平均粒徑的關(guān)系，橫軸為噴孔扭轉(zhuǎn)角γ(°)，橫軸為噴霧平均粒徑(μm)。如圖10所示，噴霧平均粒徑在噴孔扭轉(zhuǎn)角γ為20°≤γ≤70°時為60μm下，與γ＜20°及γ＞70°的情況相比，能夠獲得更加良好的微粒化特性。

根據(jù)本實施方式2，在與上述實施方式1相同的效果的基礎(chǔ)上，通過設(shè)定為滿足噴孔扭轉(zhuǎn)角γ為20°≤γ≤70°，從而能進(jìn)一步促進(jìn)燃料噴霧的微?；?。另外，通過將配置于噴孔板22的噴孔組的噴孔扭轉(zhuǎn)角γ設(shè)置為相同，從而從各噴孔23噴射出的燃料噴霧的均質(zhì)性得以提高，能實現(xiàn)燃燒特性的提高、燃料消耗量的減少。

實施方式3

圖11是以平行于中心軸的方向?qū)⒈景l(fā)明的實施方式3所涉及的閥裝置的前端部切割而成的局部剖視圖，圖12是以a-a表示的部分將圖11所示的閥裝置的前端部進(jìn)行切割而成的局部剖視圖。此外，圖12中，為了表示閥球18的形狀與各噴孔23的位置關(guān)系，將噴孔板22的噴孔23投影于閥球18來表示。本實施方式3所涉及的燃料噴射閥的整體結(jié)構(gòu)與上述實施方式1相同，因此延用圖1，省略各部分的詳細(xì)說明。

在本實施方式3所涉及的閥裝置中，噴孔23的個數(shù)與狹縫面18a的個數(shù)不同。在閥體16的圓周上均勻地形成有五個閥球18的狹縫面18a。另一方面，在噴孔板22的同心圓上均勻地配置有八個噴孔23，噴孔23的個數(shù)比狹縫面18a的個數(shù)要多。

該情況下，例如從狹縫面18a－1及狹縫面18a－2流出的燃料主要流入如圖12所示的噴孔23-1及噴孔23-2，但噴孔23-1及噴孔23-2與狹縫面18a－1及狹縫面18a－2之間的相對位置彼此不同，因此流入各噴孔23-1、噴孔23-2的燃料的速度可能會產(chǎn)生偏差，從而產(chǎn)生問題。

然而，在本實施方式3所涉及的閥裝置中，與上述實施方式1(參照圖2)相同，通過座部13a后的燃料大部分在開口部15處合流，之后，到達(dá)噴孔板22的上表面的中央部22a附近，成為朝向外周側(cè)的燃料流。因此，在座面13的上游側(cè)產(chǎn)生的流速在圓周方向上的偏差得以均勻化，之后，燃料朝向各噴孔23。

如上所述，根據(jù)本實施方式3，在噴孔23的數(shù)量與狹縫面18a的個數(shù)不同的情況下，流入各噴孔23的燃料速度的偏差能得以抑制，噴孔23間的噴霧粒徑的偏差也能得以抑制，本發(fā)明可以在其發(fā)明范圍內(nèi)對各個實施方式進(jìn)行自由組合，或?qū)Ω鱾€實施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃位蚴÷浴?/p>