CN105484920A - 燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于，在具有以经由阶梯部而使小直径部和大直径部连通的方式构成分段喷孔的燃料喷射阀中改善废气排放。本发明为一种燃料喷射阀，具备：喷嘴体，其为筒状并且顶端部被形成为圆锥状；喷孔，其从喷嘴体的内周面贯穿至外周面，并且被构成为，经由阶梯部而使位于喷嘴体的内周面侧的小直径部、和位于喷嘴体的外周面侧的大直径部连通；阀体，其以滑动自如的方式被收纳于喷嘴体内，并对喷孔进行开闭，大直径部的孔径相对于小直径部的孔径的比为，3.1以上且4.0以下，并且大直径部的长度相对于小直径部的长度的比为，0.25以上且0.55以下，并且大直径部的长度相对于大直径部的孔径的比为，0.4以上且1.6以下。

Description

燃料喷射阀
技术领域
本发明涉及一种内燃机的燃料喷射阀，尤其涉及一种向内燃机的气缸内喷射燃料的燃料喷射阀。
背景技术
作为用于向内燃机的气缸内喷射燃料的燃料喷射阀而已知有一种如下的喷射阀，该喷射阀具备：喷嘴体，其为筒状并且顶端部被形成为圆锥状；喷孔，其从所述喷嘴体的内周面贯穿至外周面；阀体，其以滑动自如的方式被收纳于喷嘴体内，并对所述喷孔进行开闭，并且形成喷孔的方式为，经由阶梯部而使被配置于喷嘴体的内周面侧的小直径部、和被配置于喷嘴体的外周面侧且与所述小直径部相比而较大孔径的大直径部连通(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-107459号公报
专利文献2：日本特开2004-245194号公报
专利文献3：日本特开2013-199876号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，虽然在前述的现有技术中考虑了喷射燃料的颗粒化和喷雾角度，但是未考虑到喷射燃料的射程(penetration)，因此有可能无法充分获得在喷孔的出口部分设置大直径部的效果。因此，对于未在喷孔的出口部分设置大直径部的燃料喷射阀，也有可能无法使废气排放充分改善。
本发明为鉴于上述情况而完成的发明，其目的在于提供一种具有以经由阶梯部而使小直径部和大直径部连通的方式而构成的喷孔的燃料喷射阀能够使废气排放改善的技术。
用于解决问题的方法
本发明为了解决上述问题而采用如下所述的方法。
即，本发明为一种用于向内燃机的气缸内喷射燃料的燃料喷射阀，其具备：喷嘴体，其为筒状并且顶端部被形成为圆锥状；喷孔，其从所述喷嘴体的内周面贯穿至外周面；阀体，其以滑动自如的方式被收纳于喷嘴体内，并对所述喷孔进行开闭，所述燃料喷射阀的特征在于，所述喷孔被构成为，经由阶梯部而使位于所述喷嘴体的内周面侧的小直径部、和位于所述喷嘴体的外周面侧且具有与所述小直径部相比而较大的孔径的大直径部连通，所述大直径部的孔径相对于所述小直径部的孔径的比为，3.1以上且4.0以下，所述大直径部的长度相对于所述小直径部的长度的比为，0.25以上且0.55以下，所述大直径部的长度相对于所述大直径部的孔径的比为，0.4以上且1.6以下。
根据以此方式构成的燃料喷射阀，与未在喷孔的出口部分设置大直径部的燃料喷射阀(换言之，喷孔仅由小直径部构成的燃料喷射阀)相比，能够将燃料喷射压力较低且燃料喷射量较少时的射程抑制为相同，并且能够将燃料喷射压力较高且燃料喷射量较多时的射程设为较长。而且，根据以上述方式构成的燃料喷射阀，与未在喷孔的出口部分设置大直径部的燃料喷射阀相比，能够使喷雾角度增大。
如果能够实现上述这种特性的射程，由于在燃料喷射压力较低且燃料喷射量较少时喷射燃料难以附着于气缸膛(cylinderbore)壁面上，因此从内燃机而被排出的未燃烧燃料成分(例如，碳氢化合物(HC))的量会减少。此外，由于在燃料喷射压力较高且燃料喷射量较多时喷射燃料与燃烧室内更多的空气混合，因此在氧不足的状态下而被燃烧的燃料减少，进而从内燃机而被排出的烟雾的量减少。而且，由于通过喷雾角度的扩大效果而促进了喷射燃料的雾化，因此可促进燃料与空气均匀的混合，进而使未燃烧燃料或烟雾的排出量进一步减少。
因此，根据本发明的燃料喷射阀，与未在喷孔的出口部分设置大直径部的燃料喷射阀相比，能够改善废气排放。
另外，本发明的燃料喷射阀适用于，燃料喷射压力至少在40Mpa至180Mpa的范围内被调节的内燃机。
附图说明
图1为表示应用本发明的燃料喷射阀的主要部分的结构的图。
图2为表示喷孔的详细结构的图。
图3为表示在内燃机处于特定的运转状态时的Dout/Din与过滤器排气烟浓度值的关系的图。
图4为表示在内燃机的整个运转区域所使用的燃料喷射压力的范围内对与各燃料喷射压力对应的下限值ddmin和上限值ddmax进行计算的结果的图。
图5为表示Dout/Din与喷孔周边的空气流动的相关的图。
图6为表示在内燃机处于特定的运转状态时的Lout/Lin与过滤器排气烟浓度值的关系的图。
图7为表示在内燃机的整个运转区域所使用的燃料喷射压力的范围内对与各燃料喷射压力对应的下限值llmin和上限值llmax进行计算的结果的图。
图8为表示Lout/Lin与喷孔周边的空气流动的相关的图。
图9为表示在内燃机处于特定的运转状态时的Lout/Dout与过滤器排气烟浓度值的关系的图。
图10为表示在内燃机的整个运转区域所使用的燃料喷射压力的范围内对与各燃料喷射压力对应的下限值ldmin和上限值ldmax进行计算的结果的图。
图11为表示燃料喷射压力与射程的关系的图。
图12为表示燃料喷射压力与喷雾角度的关系的图。
图13为表示Lout/Lin与从低负载运转状态的内燃机而被排出的排气的HC浓度的关系的图。
图14为表示高负载运转时的过滤器排气烟浓度值与低负载运转时的HC浓度的关系的图。
图15为表示Dout/Din与从低负载状态的内燃机而被排出的NOX的量的关系的图。
实施方式
以下，根据附图对本发明的具体的实施方式进行说明。在本实施方式中所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、相对配置等只要没有特别地记载，则并不将发明的技术范围仅限定于此的含义。
图1表示本发明所涉及的燃料喷射阀的主要部分的结构。图1所示的燃料喷射阀1为向气缸内喷射作为内燃机的燃料的轻油或汽油等的液体燃料的构件，并对从机械式泵而被喷射出的燃料进行喷射，所述机械式泵利用内燃机的输出(曲轴的旋转力)而被驱动。
在图1中，燃料喷射阀1具备喷嘴体2，所述喷嘴体2为筒状且顶端被形成为圆锥状。在喷嘴体2的顶端附近设置有多个喷孔3，所述喷孔3从该喷嘴体2的内周面贯穿至外周面。此外，用于对喷孔3进行开闭的针阀(阀体)4以滑动自如的方式被收纳于喷嘴体2的内部。
在此，图2表示喷孔3的详细结构。喷孔3具有小直径部30和大直径部31，所述小直径部30被配置于燃料的流动方向的入口侧，所述大直径部31被配置于燃料的流动方向的出口侧并具有与所述小直径部30相比而较大的孔径，这两个小直径部30和大直径部31经由阶梯部而连通。另外，图2中的Din表示小直径部30的孔径，图2中的Dout表示大直径部31的孔径。此外，图2中的Lin表示小直径部30的长度，图2中的Lout表示大直径部31的长度。
然而，若不经意地决定了构成喷孔3的各个部的尺寸时，则无法充分获得在喷孔3的出口部分设置大直径部31的效果，并且相对于使用仅具备小直径部的喷孔(未设置有大直径部的喷孔)的情况而有可能无法使废气排放充分改善。
另外，在喷孔3的出口部分设置大直径部31的目的在于，通过有效地利用燃料从小直径部30被喷射出时从大直径部31的外部(燃烧室)向内部流入的空气以及该空气的流动，从而使废气排放改善。因此，在本实施例中，以向大径部31流入的空气的量以及该空气的流动成为适当的量和流动的方式构成喷孔3。具体而言，以与向大直径部31流入的空气的量以及该空气的流动相关的三个尺寸比收敛于适当的范围的方式构成喷孔3。在此所谓的三个尺寸比是指，大直径部31的孔径Dout相对于小直径部30的孔径Din的比Dout/Din、大直径部31的长度Lout相对于小直径部的长度Lin的比Lout/Lin、大直径部31的长度相对于大直径部31的孔径的比Lout/Dout。在下文中，对这三个比率的优选范围进行说明。
关于Dout/Din
图3为表示在内燃机处于某种特定的运转状态的情况下的Dout/Din与从内燃机被排出的排气的过滤器排气烟浓度值(FSN:FilterSmokeNumber)的关系的图。在此所谓的过滤器排气烟浓度值为表示通过含有煤的排气穿过预定的过滤器而使过滤器被黑化的程度的值。图3中的实线为表示使用了具有喷孔3(以下称为“分段喷孔3”)的燃料喷射阀1的情况下的过滤器排气烟浓度值，所述喷孔3经由阶梯部而使小直径部30和大直径部31连通。此外，图3中的单点划线为表示使用了具有仅由小直径部构成的喷孔(以下，称为直线喷孔)的燃料喷射阀情况下的过滤器排气烟浓度值。
如图3所示的那样，使用了分段喷孔3的情况下的过滤器排气烟浓度值相对于Dout/Din的变化而向下地变化为凸二次函数。因此，通过预先实验求出使用了分段喷孔3的情况下的过滤器排气烟浓度值小于等于使用了直线喷孔的情况下的过滤器排气烟浓度值(图3中的单点划线)的范围，并以Dout/Oin收敛于该范围内的方式形成喷孔3即可。具体而言，通过预先实验求出这个范围的下限值(图3中的ddmin)和上限值(图3中的ddmax)，并以Dout/Din成为下限值ddmin以上且上限值ddmax以下的方式而形成喷孔3即可。
另外，图3中的实线表示在内燃机处于特定的运转状态的情况下的过滤器排气烟浓度值。由此，为了使内燃机的整个运转区域内过滤器排气烟浓度值设为小于等于直线喷孔的过滤器排气烟浓度值，而需要对内燃机的各运转区域内过滤器排气烟浓度值成为直线喷孔以下的Dout/Din的范围(下限值ddmin、上限值ddmax)进行测定，并求出这些范围的共同部分(积集合)。
图4为表示在内燃机的整个运转区域所使用的燃料喷射压力的范围内对与各燃料喷射压力对应的下限值ddmin和上限值ddmax进行计算的结果的图。另外，在本实施例中，内燃机的整个运转区域内的燃料喷射压力在40Mpa-180Mpa的范围内被调节。图4中的横轴表示燃料喷射压力(MPa)，该横轴的一个刻度相当于10MPa。图4中的纵轴表示Dout/Din，该纵轴的一个刻度相当于1.0。此外，图4中的实线为表示上限值ddmax的测定结果的回归曲线，图4中的单点划线为表示下限值ddmin的测定结果的回归曲线。
在图4中，当Dout/Din被设定在上限值ddmax的最小值与下限值ddmin的最大值之间的范围(图4中由斜线涂盖的范围)内时，能够将内燃机的整个运转区域内的过滤器排气烟浓度值控制在小于等于使用直线喷孔时的过滤器排气烟浓度值。另外，如图4所示的那样，上限值ddmax的最小值为“4.0”，下限值ddmin的最大值为“3.1”。由此，Dout/Din被设定在3.1以上且4.0以下的范围内即可。
在此，图5表示在使燃料从具有分段喷孔3的燃料喷射阀1喷射出的情况下的分段喷孔3周边的空气的流动。图5中(a)表示Dout/Din小于3.1的情况下的空气的流动。图5中(b)表示Dout/Din大于4.0的情况下的空气的流动。图5中(c)表示Dout/Din被设定在3.1以上且4.0以下的情况下的空气的流动。
在具有分段喷孔3的燃料喷射阀1中，当燃料从小直径部30的出口被喷射出时，由于存在于大直径部31中的空气通过喷射燃料而被带向大直径部31的外部(燃烧室)，因此会在大直径部31中产生负压。当在大直径部31中产生负压时，空气将从大直径部31的外部(燃烧室)向大直径部31流入。流向大直径部31的空气被卷入到从小直径部30而被喷射出的燃料中，并且从大直径部31流出。当产生了这种空气的流动时从大直径部31流出的空气与流向大直径部31的空气产生了适度的干扰时，会发生适当的气流的紊乱，从而使被卷入到喷雾中的空气量增加。当被卷入到喷雾中的空气量增加时，喷雾角度会扩大并且促进了燃料与空气的混合。
然而，如图5中(a)所示的那样，当Dout/Din被设为小于3.1时，由于从大直径部31流出的空气会阻碍流向大直径部31的空气的流动，因此可推测出，被卷向大直径部31的空气量会减少。尤其在燃料喷射压力较低时，由于从小直径部30喷出的燃料的喷雾角度增大，因此可推测出，喷雾的外周部与大直径部31的内壁面之间的间隙减小，进而使被卷向大直径部31的空气量进一步减少。其结果为，可认为被卷入喷雾中的空气的量进一步减少，进而使燃料容易在氧不足的状态下进行燃烧。
此外，如图5中(b)所示的那样，当Dout/Din被设为大于4.0时，由于流向大直径部31的空气与从大直径部31流出的空气等几乎不产生干扰而平缓地流动，因此可推测出，流向大直径部31的空气的量增多，但是被卷入喷雾的空气的量减少。尤其在燃料喷射压力较高时，由于从小直径部30喷出的燃料的喷雾角度减小，因此可推测出，喷雾的外周部与大直径部31的内壁面之间的间隙会进一步增大，进而使被卷向大直径部31的空气的量进一步增多，但是被卷入喷雾的空气的量会进一步减少。其结果为，可认为燃料容易在氧不足的状态下进行燃烧。
与此相对，当Dout/Din被设定为3.1以上且4.0以下时，如图5中的(c)所示的那样，可推测在从大直径部31流出的空气允许流向大直径部31的空气的流入，并且与流向大直径部31的空气产生干扰而产生适度的气流的紊乱。并且可推测出，通过流向大直径部31的空气与所述的气流的紊乱的相辅相成的效果，从而使被卷入到喷雾中的空气的量增加并且使喷雾角度扩大。其结果为，促进了喷射燃料与空气均匀混合，从而可认为燃料难以在氧不足的状态下进行燃烧。
关于Lout/Lin
图6为表示在内燃机处于某种特定的运转状态的情况下的Lout/Lin与从内燃机而被排出的排气的过滤器排气烟浓度值(FSN)的关系的图。另外，图6中的实线表示在使用了具有分段喷孔3的燃料喷射阀1的情况下的过滤器排气烟浓度值。此外，图6中的单点划线表示在使用了具有直线喷孔的燃料喷射阀的情况下的过滤器排气烟浓度值。
如图6所示，使用了分段喷孔3的情况下的过滤器排气烟浓度值相对于Lout/Lin的变化而以向下方凸起的二次函数的方式而变化。因此，只需预先通过实验而求出使用了分段喷孔3的情况下的过滤器排气烟浓度值小于等于使用了直线喷孔的情况下的过滤器排气烟浓度值(图6中的单点划线)的范围(从图6中的下限值llmin起至上限值llmax为止的范围)，并以使Lout/Lin收敛于该范围内的方式而形成喷孔3即可。
但是，由于图6中的实线表示在内燃机处于某种特定运转状态的情况下的过滤器排气烟浓度值，因此与前述的Dout/Din的情况相同，而需要对内燃机的各运转区域内过滤器排气烟浓度值成为直线喷孔以下的Lout/Lin的范围(下限值llmin、上限值llmax)进行测定，并求出这些范围的共同部分(笛卡儿积)。
图7为表示在内燃机的整个运转区域所使用的燃料喷射压力的范围内对与各燃料喷射压力对应的下限值llmin和上限值llmax进行计算的结果的图。图7中的横轴表示燃料喷射压力(MPa)，该横轴的一个刻度相当于10MPa。图7中的纵轴表示Lout/Lin，该纵轴的一个刻度相当于O.1。此外，图7中的实线表示上限值llmax的测定结果的回归曲线，图7中的单点划线表示下限值llmin的测定结果的回归曲线。
在图7中，当Lout/Lin被设定在上限值llmax的最小值与下限值llmin的最大值之间的范围(图7中由斜线涂盖的范围)内时，能够将内燃机的整个运转区域内的过滤器排气烟浓度值控制在小于等于使用直线喷孔时的过滤器排气烟浓度值。另外，如图7所示，上限值llmax的最小值为“O.55”，下限值llmin的最大值为“0.25”。由此，Lout/Lin被设定在O.25以上且O.55以下的范围内即可。
在此，图8表示在使燃料从具有分段喷孔3的燃料喷射阀1喷射出的情况下的分段喷孔3周边的空气的流动。图8中(a)表示Lout/Lin小于O.25的情况下的空气的流动。图8中(b)为表示Lout/Lin大于O.55的情况下的空气的流动。图8中(c)表示Lout/Lin被设定在O.25以上且O.55以下的情况下的空气的流动。
如图8中(a)所示，当Lout/Lin被设为小于O.25时，Lout会变短。在该情况下，由于流向大直径部31的空气与从大直径部31流出的空气等几乎不产生干扰而平缓地流动，因此可推测出，流向大直径部31的空气量会增多，但是被卷入到喷雾中的空气的量会减少。其结果为，认为燃料容易在氧不足的状态下进行燃烧。
此外，如图8中(b)所示，当Lout/Lin被设为大于O.55时，由于Lout会变长，因此喷雾会与大直径部31的内周面接触。在该情况下可推测出，空气不会流向大直径部31而使被卷入到喷雾中的空气的量减少。其结果为，认为燃料容易在氧不足的状态下进行燃烧。
与此相对，当Lout/Lin被设定在O.25以上且O.55以下时，从小直径部30喷出的喷雾的外周部与大直径部31的内周面之间的间隙变为适度的大小。在该情况下可推测出，从大直径部31流出的空气允许流向大直径部31的空气的流入，并且会与流向大直径部31的空气产生干扰而产生适度的气流紊乱。并且可推测出，通过流向大直径部31的空气与所述的气流的紊乱的相辅相成的效果从而使被卷入到喷雾中的空气的量增加并且使喷雾角度扩大。其结果为，可推测出促进了喷射燃料与空气均匀混合，从而认为燃料难以在氧不足的状态下进行燃烧。
关于Lout/Dout
图9为表示在内燃机处于某种特定的运转状态的情况下的Lout/Dout与从内燃机被排出的排气的过滤器排气烟浓度值(FSN)的关系的图。另外，图9中的实线表示在使用了具有分段喷孔3的燃料喷射阀1的情况下、并且在将Dout固定为固定的大小的同时改变了Lout/Dout的情况下的过滤器排气烟浓度值。此外，图9中的单点划线表示在使用了具有分段喷孔3的燃料喷射阀1的情况下、并且在将Lout固定为固定的长度的同时改变了Lout/Dout的情况下的过滤器排气烟浓度值。此外，图9中的双点划线表示使用了具有直线喷孔的燃料喷射阀的情况下的过滤器排气烟浓度值。
如图9所示，使用了分段喷孔3的情况下的过滤器排气烟浓度值相对于Lout/Dout的变化而以向下凸起的二次函数的方式而变化。因此，只需预先通过实验而求出使用了分段喷孔3的情况下的过滤器排气烟浓度值小于等于使用了直线喷孔的情况下的过滤器排气烟浓度值(图9中的双点划线)的范围，并在该范围内对Lout/Dout进行设定即可。
例如，在将Lout固定为固定的长度的同时改变了Lout/Dout的情况下，求出过滤器排气烟浓度值小于等于使用了直线喷孔时的过滤器排气烟浓度值的范围。此外，在将Dout固定为固定的孔径的同时改变了Lout/Dout的情况下，求出过滤器排气烟浓度值小于等于使用了直线喷孔时的过滤器排气烟浓度值的范围。并且考虑到如下方法，即，求出两个范围所重复的范围(图9中的范围A)，并在该范围内对Lout/Dout进行设定。
然而，在制作具有分段喷孔3的燃料喷射阀1时，预先决定Din、Dout、Lin、Lout中的至少一个尺寸，并基于该尺寸与前述的尺寸比来决定其它部位的尺寸。例如，由于内燃机的最高输出与高负载运转时流过小直径部30的燃料的流速(每单位时间的流量)相关，因此小直径部30的孔径Din可以根据内燃机的最高输出而决定。此外，由于喷射燃料的射程优选为对应于气缸膛的长度，因此与射程的关联较大的小直径部30的长度Lin可以根据气缸膛径来决定。以此方式，在Din、Dout、Lin、Lout中的至少一个被决定了的情况下，当Lout/Dout被限制在所述的范围A内时，以使Dout/Din收敛于前述的3.1以上且4.0以下的范围内并且使Lout/Lin收敛于前述的O.25以上且O.55以下的范围内的方式对各个部的尺寸进行调节的操作有可能会较为复杂。
与此相对，考虑到不对Lout/Dout的范围进行规定的方法。但是，在Dout/Din和Lout/Lin被设定在上述范围内时，如果Lout/Dout过小，则与Lout/Lin过小的情况(图8中的(a))相同，有可能出现尽管流向大直径部31的空气量增多，但是被卷入到喷雾中的空气量减少的情况。此外，在Dout/Din和Lout/Lin被设定在上述范围内时，如果Lout/Dout过大，则与Lout/Lin过大的情况(图8中的(b))相同，有可能出现空气量不会流向大直径部31而使被卷入到喷雾中的空气减少的情况。
因此，在本实施例中，通过在将Lout固定为固定的长度的情况下的范围或将Dout固定为固定的孔径的情况下的范围中的至少一个范围(图9中的下限值1dmin至上限值ldmax的范围)内对Lout/Dout进行设定，从而在使Lout/Dout不会大辐度地偏离合适的范围的同时，提高了Dout/Din以及Lout/Lin的设定自由度。
另外，由于图9中的实线以及单点划线表示在内燃机处于某种特定的运转状态的情况下的过滤器排气烟浓度值，因此与前述的Dout/Din以及Lout/Din的情况相同，需要求出内燃机的各运转区域内下限值1dmin以及上限值ldmax，并求出由该下限值1dmin和上限值ldmax而确定的范围的共同部分(笛卡儿积)。
图10为表示在内燃机的整个运转区域所使用的燃料喷射压力的范围内对与各燃料喷射压力对应的下限值1dmin和上限值ldmax进行计算的结果的图。图10中的横轴表示燃料喷射压力(MPa)，该横轴的一个刻度相当于10MPa。图10中的纵轴表示Lout/Dout，该纵轴的一个刻度相当于O.1。此外，图10中的实线表示上限值ldmax的测定结果的回归曲线，图10中的单点划线表示下限值ldmin的测定结果的回归曲线。
在图10中，Lout/Dout被设定在上限值1dmax的最小值与下限值ldmin的最大值之间的范围(图10中由斜线涂盖的范围)内。另外，如图10所示，上限值ldmax的最小值为“1.6”，下限值llmin的最大值为“O.4”。由此，Lout/Dout只需被设定在O.4以上且1.6以下的范围内即可。
如此，当决定了Lout/Dout的范围时，能够使以使Dout/Din收敛于前述的3.1以上且4.0以下的范围内并且使Lout/Lin收敛于前述的O.25以上且O.55以下的范围内的方式而调节各个部的尺寸的作业简单化。
分段喷孔的效果
图11为表示在使用了以使Dout/Din、Lout/Lin以及Lout/Dout收敛于前述的范围内的方式而构成的分段喷孔3的情况下对各燃料喷射压力的射程进行测定的结果的图。图11中的实线为使用了分段喷孔3的情况下的测定结果的回归曲线。此外，图11中的单点划线为使用了具有与所述分段喷孔3相同直径的喷孔的直线喷孔的情况下的测定结果的回归曲线。另外，直线喷孔的长度在燃料喷射压力降低的低负载运转区域内被设定为，喷射燃料未到达气缸膛壁面的长度。
图11的测定结果显示，燃料喷射压力增高时的射程与使用了直线喷孔的情况相比而较长并且燃料喷射压力降低时的射程与使用了直线喷孔的情况相同。根据此种特性，由于在燃料喷射压力较低时，附着于气缸膛壁面上的燃料减少，因此从内燃机而被排出的碳氢化合物(HC)的量将减少。另一方面，由于在燃料喷射压力较高时，喷射燃料与燃烧室内的更多空气混合，因此可抑制燃料在氧不足的状态下燃烧的情况，进而使烟雾的产生量减少。
接下来，图12为表示在使用了以使Dout/Din、Lout/Lin以及Lout/Dout收敛于前述的范围的方式而构成的分段喷孔3的情况下对各燃料喷射压力的喷雾角度进行测定的结果的图。图12中的实线为使用了分段喷孔3的情况下的测定结果的回归直线。图12中的单点划线为使用了具有与所述分段喷孔3相同直径的喷孔的直线喷孔的情况下的测定结果的回归直线。另外，直线喷孔的长度与图11的情况相同，在燃料喷射压力降低的低负载运转区域内而被设定为，喷射燃料未到达气缸膛壁面的长度。
图12的测定结果显示，从燃料喷射压力降低的区域至燃料喷射压力增高的区域的全部区域内使用了分段喷孔3的情况下的喷雾角度大于使用了直线喷孔的情况下的喷雾角度。根据此种特性可推测出，可在内燃机的整个运转区域内促进燃料的颗粒化以及喷射燃料与空气的混合。其结果为，可抑制燃料在氧不足的状态下燃烧的情况，进而使从内燃机而被排出的碳氢化合物(HC)以及烟雾的量减少。
因此，根据具有上述那样的分段喷孔3的燃料喷射阀1，与具有直线喷孔的燃料喷射阀相比而能够在燃料喷射压力较低且燃料喷射量较少时将从内燃机而被排出的碳氢化合物(HC)的量抑制为较少，并且能够在燃料喷射压力较高且燃料喷射量较多时将从内燃机而被排出的烟雾的量抑制为较少。此外，当燃料喷射压力较低时附着于气缸膛壁面的燃料的量减少时，被用于燃烧的燃料的量会增多，进而也能够将燃料消耗量抑制为较少。而且，如果燃料喷射压力较高且燃料喷射量较多时从内燃机而被排出的烟雾的量减少，则能够减少被配置于内燃机的排气系统中颗粒过滤器的再生频率，进而也能够将颗粒过滤器的再生所需要的燃料消耗量抑制为较少。
改变例1
在内燃机处于低负载运转状态时，从内燃机被排出的碳氢化合物(HC)的量容易增多。因此，也可以以使从低负载运转状态的内燃机被排出的碳氢化合物(HC)更可靠地减少的方式，对Lout/Lin的范围进行设定。
图13为表示在内燃机处于低负载运转状态时(例如，燃料喷射压力为43MPa时)的Lout/Lin与排气中的HC浓度(ppmc)的关系的图。图13中的实线表示使用了分段喷孔3的情况下的HC浓度，图13中的单点划线表示使用了直线喷孔的情况下的HC浓度。
如图13所示，当Lout/Lin被设定为“O.45”以下时，使用了分段喷孔3的情况下的HC浓度低于使用了直线喷孔的情况下的HC浓度。因此，Lout/Lin也可以被设定在O.25以上且O.45以下的范围内。
当Lout/Lin被设定在O.25以上且O.45以下的范围内时，能够将烟雾的发生量抑制为小于等于使用了直线喷孔时的烟雾的发生量，并且能够将从低负载运转状态的内燃机被排出的碳氢化合物(HC)的量抑制为小于使用了直线喷孔的情况。
并且，在Dout/Din被设定为3.1以上且4.0以下并且Lout/Dout被设定为O.4以上且1.6以下的情况下，当Lout/Lin被设定为O.25以上且O.45以下时，如图14所示，能够使使用分段喷孔3的情况(图14中的白色圆形标识)下的低负载运转区域内的HC浓度以及高负载运转区域内的过滤器排气烟浓度值小于使用直线喷孔的情况(图14中的黑色圆形标识)。
改变例2
如前述实施例中所述的那样，由于当使用分段喷孔3时，促进了喷射燃料与空气的混合，因此燃料的燃烧速度会增大。尤其是，当在低负载运转区域内燃料的燃烧速度增大时，从内燃机而被排出的NOX的量与使用直线喷孔的情况相比有可能会增多。因此，也可以以抑制从低负载运转状态的内燃机排出的NOX量的增加的方式对Dout/Din的范围进行设定。
图15为表示在内燃机处于低负载运转状态时(例如，燃料喷射压力为43MPa时)的Dout/Din与从内燃机而被排出的NOX的量(g/kWh)的关系的图。图15中的实线表示使用了分段喷孔3的情况下的NOX量，图15中的单点划线表示使用了直线喷孔的情况下的NOX量。
如图15所示，当Dout/Din被设定为“3.7”时，使用了分段喷孔3的情况下的NOX排出量小于使用了直线喷孔的情况下的NOX排出量。因此，Dout/Din也可以被设定在3.1以上且3.7以下的范围内。
并且，在Lout/Lin被设定为O.25以上且O.55以下并且Lout/Dout被设定为O.4以上且1.6以下的情况下，当Dout/Din被设定为3.1以上且3.7以下时，能够对从低负载运转状态的内燃机被排出的NOX量的增加进行抑制。另外，当Lout/Lin被设定在O.25以上且O.45以下的范围内时，能够在更可靠地减少从低负载运转状态的内燃机被排出的碳氢化合物(HC)的量的同时，对从低负载运转状态的内燃机被排出的NOX量的增加进行抑制。
其它实施例
虽然在前述的实施例中，对小直径部的孔径被设为固定的示例进行了叙述，但是也可使用孔径为逐渐变化的锥状(taper)的小直径部。在该情况下，小直径部30的孔径Din使用出口部分的孔径即可。
符号的说明
1燃料喷射阀；
2喷嘴体；
3喷孔(分段喷孔)；
30小直径部；
31大直径部。

Claims (1)

1.一种燃料喷射阀，其用于向内燃机的气缸内喷射燃料，并具备：
喷嘴体，其为筒状并且顶端部被形成为圆锥状；
喷孔，其从所述喷嘴体的内周面贯穿至外周面；
阀体，其以滑动自如的方式被收纳于喷嘴体内，并对所述喷孔进行开闭，
所述燃料喷射阀的特征在于，
所述喷孔被构成为，经由阶梯部而使位于所述喷嘴体的内周面侧的小直径部、和位于所述喷嘴体的外周面侧且具有与所述小直径部相比而较大的孔径的大直径部连通，
所述大直径部的孔径相对于所述小直径部的孔径的比为，3.1以上且4.0以下，
所述大直径部的长度相对于所述小直径部的长度的比为，0.25以上且0.55以下，
所述大直径部的长度相对于所述大直径部的孔径的比为，0.4以上且1.6以下。
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