JP2017061869A - Fuel injection valve - Google Patents

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一史 芹澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection valve capable of changing fuel spray characteristic according to a fuel injection amount.SOLUTION: A fuel injection valve 1 includes a nozzle body 2, and a needle 3 accommodated in the nozzle body 2 at its tip side. In valve closing, a part of a tip side of the needle 3 is positioned in a sack chamber 26 and has a valve-closing time intersection 51 as a point where an axis 103 of an injection hole 27 and a side face of the needle 3 intersect. An angle change point 6 where an angle of the side face of the needle 3 changes exists between the valve-closing time intersection 51 and a tip 37 of the needle 3. The angle change point 6 is a first point where the angle of the needle side face changes first, and is positioned at the downstream with respect to an inlet 26b of the sack chamber 26. The angle of the needle side face is determined so that an angle between the needle side face and the axis 103 of the injection hole when a lift amount the needle 3 is large (when injection amount is large) is larger than an angle between the needle side face and the axis 103 of the injection hole when the lift amount of is small (when injection amount is small) in valve opening.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。   The present invention relates to a fuel injection valve that injects fuel.

内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁は、燃料を噴射する噴孔が形成されたサック室を軸方向の先端に有したボディを備え、そのボディ内部にニードルを収容して構成されている（例えば特許文献１参照）。そして、ボディ内面に形成された着座面にニードルを着座（閉弁）させることにより、ボディとニードルとの間に形成された燃料流路を遮断して燃料噴射を停止させ、着座面からニードルを離座（開弁）させることにより、前記燃料流路を開放して噴孔から燃料を噴射させている。また、この種の燃料噴射弁では、ニードルのリフト量を調整することで、噴孔から噴射される燃料の量（噴射量）を調整している。   BACKGROUND ART A fuel injection valve that injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine includes a body having a sac chamber in which an injection hole for injecting fuel is formed at the tip in the axial direction, and includes a needle inside the body. (For example, refer to Patent Document 1). Then, by seating (closing) the needle on the seating surface formed on the inner surface of the body, the fuel flow path formed between the body and the needle is shut off to stop fuel injection, and the needle is moved from the seating surface. By separating (opening), the fuel flow path is opened and fuel is injected from the injection hole. In this type of fuel injection valve, the amount of fuel injected from the injection hole (injection amount) is adjusted by adjusting the lift amount of the needle.

特開２０１０−１７４８１９号公報JP 2010-174819 A

しかしながら、従来の燃料噴射弁では、噴射量によって燃料の貫徹力（ペネトレーション）や噴霧角といった噴霧特性が変化しないため、内燃機関の運転条件によっては、噴射した燃料の燃焼熱が筒内の壁面を介して逃げてしまう冷却損失が増加したり、スモークの発生量が多くなったりするという問題がある。   However, in the conventional fuel injection valve, the spray characteristics such as the fuel penetration force and the spray angle do not change depending on the injection amount. Therefore, depending on the operating conditions of the internal combustion engine, the combustion heat of the injected fuel may cause the wall surface in the cylinder to There is a problem in that the cooling loss that escapes through increases and the amount of smoke generated increases.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、噴射量に応じて燃料の噴霧特性を変化させることができる燃料噴射弁を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said problem, and makes it a subject to provide the fuel injection valve which can change the spray characteristic of a fuel according to the injection quantity.

上記課題を解決するため、本発明の燃料噴射弁は、内部にニードル収容室（２３）を形成する筒形状であり、燃料を噴射する噴孔（２７）が軸方向の先端に形成され、前記噴孔の上流側部分に着座面（２８）を有するボディ（２）と、
前記ニードル収容室に配置され、自身の側面と前記ボディの内面との間で環状の燃料流路（４）を形成するとともに、前記側面に、前記着座面に着座するシート部（３６）を有し、そのシート部が前記着座面に着座することにより前記噴孔からの燃料噴射を遮断するとともに前記着座面から離座することにより前記噴孔からの燃料噴射を許容するニードル（３）とを備え、
前記ボディには、前記燃料流路にて環状に分布する燃料を集合させて前記噴孔と連通させるサック室（２６）が形成されており、
前記シート部が前記着座面に着座した閉弁時には、前記ニードルの先端側の一部が前記サック室に位置し、且つ、前記噴孔の軸線（１０３）と、前記サック室に位置する前記ニードルの側面とが交差し、
前記シート部から前記ニードルの先端までの間に前記ニードルの側面の角度が変化する角度変化点（６、３５１、３８１）を少なくとも１つ有し、前記角度変化点のうち前記シート部から前記ニードルの先端に向かって最初に前記角度が変化する最初点（６、３５１、３８１）は前記閉弁時において前記サック室の入口（２６ｂ）より下流に位置し、
前記角度変化点は、前記閉弁時において前記噴孔の軸線より下流側に位置する下流側変化点（６）を有しており、
前記シート部が前記着座面から離座した開弁時において前記ニードルのリフト量に応じて前記下流側変化点が前記噴孔の軸線より下流側の位置から上流側の位置に移動することにより前記ニードルの側面と前記噴孔の軸線との成す角度が変化する燃料噴射弁である。 In order to solve the above problems, the fuel injection valve of the present invention has a cylindrical shape that forms a needle housing chamber (23) therein, and an injection hole (27) for injecting fuel is formed at the tip in the axial direction. A body (2) having a seating surface (28) in the upstream part of the nozzle hole;
An annular fuel passage (4) is formed between the side surface of the needle housing chamber and the inner surface of the body, and a seat portion (36) seated on the seating surface is provided on the side surface. A needle (3) for blocking fuel injection from the nozzle hole when the seat portion is seated on the seating surface and allowing fuel injection from the nozzle hole by being separated from the seating surface; Prepared,
The body is formed with a sac chamber (26) for collecting fuel distributed annularly in the fuel flow path and communicating with the nozzle hole,
At the time of valve closing when the seat portion is seated on the seating surface, a part of the tip side of the needle is located in the sac chamber, and the axis (103) of the nozzle hole and the needle located in the sac chamber Intersects the sides of
There is at least one angle change point (6, 351, 381) at which the angle of the side surface of the needle changes between the seat part and the tip of the needle, and the needle part to the needle out of the angle change points. The first point (6, 351, 381) at which the angle first changes toward the tip of the sack is located downstream from the inlet (26b) of the sack chamber when the valve is closed,
The angle change point has a downstream change point (6) located downstream from the axis of the nozzle hole when the valve is closed,
When the seat portion is opened from the seating surface, the downstream change point moves from a position downstream of the nozzle hole axis to an upstream position in accordance with the lift amount of the needle. This is a fuel injection valve in which the angle formed between the side surface of the needle and the axis of the nozzle hole changes.

燃料噴射弁が開弁すると、ニードルとボディの間に形成された燃料流路が開放されて、燃料流路からサック室に燃料が流入する。そして、サック室に流入した燃料の主流がニードルの側面に沿った方向に流れた後、噴孔に流入することで、噴孔から燃料が噴射される。本発明では、ニードルのリフト量に応じてニードルの側面と噴孔の軸線との成す角度が変化するので、サック室から噴孔への燃料の流入の態様を、ニードルのリフト量、すなわち噴射量に応じて変化させることができ、その結果、噴孔内での乱流をリフト量（噴射量）に応じて増減させることができる。このとき、噴孔内での乱流が増加すると、噴霧特性として低貫徹、広角噴霧となり、反対に、乱流が減少すると噴霧特性として高貫徹、狭角噴霧となる。このように、本発明では、噴射量に応じて噴霧特性を変化させることができる。さらに、本発明では、シート部からニードルの先端に向かって最初にニードル側面の角度が変化する最初点は、閉弁時においてサック室の入口より下流に位置する。これによれば、シート部からサック室入口より下流に位置する最初点までのニードル側面を滑らかな面（同一角度の面）となるため、サック室内において燃料をニードル側面に沿わせ易くでき、狙いの燃料の流れ及び噴霧特性にできる。   When the fuel injection valve is opened, the fuel flow path formed between the needle and the body is opened, and fuel flows from the fuel flow path into the sac chamber. Then, after the main flow of the fuel that has flowed into the sac chamber flows in a direction along the side surface of the needle, the fuel flows into the nozzle hole, whereby the fuel is injected from the nozzle hole. In the present invention, since the angle formed between the side surface of the needle and the axis of the injection hole changes according to the lift amount of the needle, the mode of fuel inflow from the sac chamber to the injection hole is defined as the lift amount of the needle, that is, the injection amount. As a result, the turbulent flow in the nozzle hole can be increased or decreased according to the lift amount (injection amount). At this time, when the turbulent flow in the nozzle hole is increased, the spray characteristics are low penetrating and wide-angle spraying. On the other hand, when the turbulent flow is decreased, the spray characteristics are high penetrating and narrow-angle spraying. Thus, in the present invention, the spray characteristics can be changed according to the injection amount. Further, in the present invention, the initial point at which the angle of the side surface of the needle first changes from the seat portion toward the tip of the needle is located downstream from the inlet of the sac chamber when the valve is closed. According to this, since the side surface of the needle from the seat portion to the first point located downstream from the sac chamber inlet becomes a smooth surface (surface of the same angle), the fuel can be easily along the side surface of the needle in the sac chamber. The fuel flow and spray characteristics can be

第１実施形態に係る燃料噴射弁の先端側の断面図である。It is sectional drawing of the front end side of the fuel injection valve which concerns on 1st Embodiment. 図１のＡ部の拡大図である。It is an enlarged view of the A section of FIG. ニードルのリフト開始後（開弁時）の低リフト時におけるニードル先端側、サック室及び噴孔の拡大図である。It is an enlarged view of a needle tip side, a sac chamber, and a nozzle hole at the time of low lift after the needle lift is started (when the valve is opened). ニードルのリフト開始後（開弁時）の高リフト時におけるニードル先端側、サック室及び噴孔の拡大図である。It is an enlarged view of the needle tip side, the sac chamber and the injection hole at the time of high lift after the start of needle lift (when the valve is opened). ニードルのリフト量に対する最小流路面積の変化を示した図である。It is the figure which showed the change of the minimum flow path area with respect to the lift amount of a needle. 低リフト時におけるサック室及びニードル先端側の拡大図であり、下流環状流路面積と、噴孔流路面積との関係を説明する図である。It is an enlarged view of the sac chamber and the needle tip side at the time of low lift, and is a diagram for explaining the relationship between the downstream annular flow channel area and the nozzle hole flow channel area. リフト量と、下流環状流路面積に対する噴孔流路面積の面積比との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between lift amount and the area ratio of the nozzle hole flow path area with respect to a downstream annular flow path area. ニードルのリフト量に対して、ニードル側面と噴孔軸線との成す角度が段階的に変化することを示した図である。It is the figure which showed that the angle which a needle side surface and a nozzle hole axis line change in steps with respect to the lift amount of a needle. 低リフト時におけるニードル先端側、サック室及び噴孔の拡大図であり、サック室に流入した燃料の噴孔への流入の態様を説明する図である。It is an enlarged view of a needle tip side, a sac chamber, and a nozzle hole at the time of low lift, and is a figure explaining a mode of inflow to a nozzle hole of fuel which flowed into a sac chamber. 高リフト時におけるニードル先端側、サック室及び噴孔の拡大図であり、サック室に流入した燃料の噴孔への流入の態様を説明する図である。It is an enlarged view of a needle tip side, a sac chamber, and a nozzle hole at the time of high lift, and is a figure explaining a mode of inflow to a nozzle hole of fuel which flowed into a sac chamber. 燃料噴射弁からエンジン筒内に噴射された燃料噴霧を示した図である。It is the figure which showed the fuel spray injected into the engine cylinder from the fuel injection valve. ニードル側面と噴孔軸線との間の角度に対する噴霧のペネトレーションの変化を示した図である。It is the figure which showed the change of the penetration of the spray with respect to the angle between a needle side surface and a nozzle hole axis line. ニードル側面と噴孔軸線との間の角度に対する噴霧角の変化を示した図である。It is the figure which showed the change of the spray angle with respect to the angle between a needle side surface and a nozzle hole axis line. 第２実施形態に係る燃料噴射弁の先端側の断面図の第１例である。It is a 1st example of sectional drawing by the side of the tip of a fuel injection valve concerning a 2nd embodiment. 第３実施形態に係る燃料噴射弁の先端側の断面図である。It is sectional drawing of the front end side of the fuel injection valve which concerns on 3rd Embodiment. ニードルのリフト量に対して、ニードル側面と噴孔軸線との成す角度が連続的に変化することを示した図である。It is the figure which showed that the angle which a needle side surface and a nozzle hole axis line continuously change with respect to the lift amount of a needle.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の燃料噴射弁１の先端側の一部を示している。燃料噴射弁１は、車両に搭載されたディーゼルエンジン（内燃機関）のコモンレール式燃料噴射システムに適用される。燃料噴射弁１は、エンジンのシリンダヘッドに挿入搭載され、コモンレールから供給される高圧燃料をエンジンの各気筒内に直接噴射するものである。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a part of the tip side of the fuel injection valve 1 of the present embodiment. The fuel injection valve 1 is applied to a common rail fuel injection system of a diesel engine (internal combustion engine) mounted on a vehicle. The fuel injection valve 1 is inserted and mounted in a cylinder head of an engine, and directly injects high-pressure fuel supplied from a common rail into each cylinder of the engine.

先ず、燃料噴射弁１の構造を説明する。燃料噴射弁１は、ボディに相当するノズルボディ２、ニードル３等より構成される。ノズルボディ２は、上流側の一部が、筒形状のホルダボディ（図示外）にリテーニングナットにより固定されている。ノズルボディ２には、ニードル３が摺動自在に収容されるガイド孔２３（ニードル収容室）と、ニードル３のリフト時に燃料を噴射する噴孔２７等が形成されている。   First, the structure of the fuel injection valve 1 will be described. The fuel injection valve 1 includes a nozzle body 2 corresponding to a body, a needle 3 and the like. A part of the upstream side of the nozzle body 2 is fixed to a cylindrical holder body (not shown) by a retaining nut. The nozzle body 2 is formed with a guide hole 23 (needle accommodation chamber) in which the needle 3 is slidably accommodated, an injection hole 27 for injecting fuel when the needle 3 is lifted, and the like.

詳しくは、ノズルボディ２は、燃料噴射弁１の軸方向（長手方向）の上流側から、円筒部２１と、その円筒部２１の下流端に繋がって先端側にいくほど内径を徐々に縮小させる先端部２２とを備えて構成されている。さらに、先端部２２は、内面２５が円錐面に形成された第１先端部２２１と、その第１先端部２２１の下流端から軸方向に突出するように設けられた略半球状の第２先端部２２２とから構成される。この第２先端部２２２により、ノズルボディ２の内部に形成されたガイド孔２３を閉塞している。   Specifically, the nozzle body 2 is gradually reduced in inner diameter from the upstream side of the fuel injection valve 1 in the axial direction (longitudinal direction) to the cylindrical portion 21 and the downstream end of the cylindrical portion 21 toward the distal end side. The tip portion 22 is provided. Further, the tip 22 includes a first tip 221 having an inner surface 25 formed in a conical surface, and a substantially hemispherical second tip provided so as to protrude from the downstream end of the first tip 221 in the axial direction. Part 222. The second tip 222 closes the guide hole 23 formed in the nozzle body 2.

第２先端部２２２の内部には、サック室となる空間２６が、第１先端部２２１の内部に形成された円錐面２５の下流端に接続する形で形成されている。サック室２６の壁面は、上流側の部分が、円錐面２５の下流端における径と同一径の円筒内周面の形状に形成され、残りの部分（下流側の部分）がサック室２６の入口から見て軸方向先端側に凹んだ曲面状（凹曲面状）に形成されている。なお、サック室２６はどのような形状に形成されたとしても良い。サック室２６は、ノズルボディ２の内面とニードル３の側面との間に形成される燃料流路４に環状に分布する燃料を集合させて噴孔２７に連通させる空間である。   A space 26 serving as a sack chamber is formed inside the second tip portion 222 so as to be connected to the downstream end of the conical surface 25 formed inside the first tip portion 221. As for the wall surface of the sac chamber 26, the upstream portion is formed in the shape of a cylindrical inner peripheral surface having the same diameter as the downstream end of the conical surface 25, and the remaining portion (downstream portion) is the entrance of the sac chamber 26. Is formed in a curved surface shape (concave curved surface shape) that is recessed toward the tip end side in the axial direction. Note that the sac chamber 26 may be formed in any shape. The sac chamber 26 is a space that collects fuel distributed in an annular shape in the fuel flow path 4 formed between the inner surface of the nozzle body 2 and the side surface of the needle 3 and communicates with the injection hole 27.

ガイド孔２３は、ノズルボディ２の上端面（図示外）からノズルボディ２の先端部に向かって穿設される。ガイド孔２３は、上記円筒部２１及び先端部２２（第１先端部２２１、第２先端部２２２）の内部に形成された各孔から構成されている。すなわち、ガイド孔２３は、円筒部２１の孔２４と、その孔２４の下流端に接続され第１先端部２２１の内面である円錐面を形成する孔２５と、その孔２５の下流端に接続されたサック室２６とから構成される。以下では、第１先端部２２１の孔２５を円錐面という場合もある。各孔２４〜２６は、互いに中心軸線が一致し、且つ孔２４、２５、２６の順に連通する形で形成されている。以下では、孔２４〜２６の中心軸線１０１を、ノズルボディ２の軸線という。軸線１０１及び後述のニードル３の軸線１０２は燃料噴射弁１の軸方向に相当する。   The guide hole 23 is formed from the upper end surface (not shown) of the nozzle body 2 toward the tip of the nozzle body 2. The guide hole 23 is composed of holes formed in the cylindrical portion 21 and the tip portion 22 (first tip portion 221 and second tip portion 222). That is, the guide hole 23 is connected to the hole 24 of the cylindrical portion 21, the hole 25 that is connected to the downstream end of the hole 24 and forms a conical surface that is the inner surface of the first tip portion 221, and the downstream end of the hole 25. The sack chamber 26 is formed. Hereinafter, the hole 25 of the first tip portion 221 may be referred to as a conical surface. The holes 24 to 26 are formed in such a manner that their central axes coincide with each other and communicate with each other in the order of the holes 24, 25, and 26. Hereinafter, the central axis 101 of the holes 24 to 26 is referred to as the axis of the nozzle body 2. An axis 101 and an axis 102 of the needle 3 described later correspond to the axial direction of the fuel injection valve 1.

燃料噴射弁１の軸方向の先端に位置する第２先端部２２２には、燃料が噴射される１つ又は複数の噴孔２７が形成されている。図１では、複数の噴孔２７が形成された例を示している。各噴孔２７は、第２先端部２２２をサック室２６の壁面から第２先端部２２２の外面まで貫通する形で形成される。噴孔２７は、軸線１０２の方向に対して斜めの角度に形成されている。詳しくは、噴孔２７は、サック室２６の上下方向（軸方向）の中間辺りに入口を有し、その入口から軸方向に対して斜め下方に真っ直ぐに延びて、出口が入口よりも軸方向の先端側に位置するよう形成される。別の言い方をすると、噴孔２７の各断面の中心を通る直線１０３を噴孔軸線としたとき、噴孔軸線１０３がノズルボディ２の軸線１０１に交差するとともに、噴孔軸線１０３と軸線１０１の成す角度α（図１参照）が０度より大きく、９０度より小さい角度となるように、噴孔２７が形成される。なお、角度αは、軸線１０１のうち、噴孔軸線１０３と軸線１０１との交点より下流側の部分と、噴孔軸線１０３との成す角度である。   One or a plurality of injection holes 27 through which fuel is injected are formed in the second tip portion 222 located at the tip in the axial direction of the fuel injection valve 1. FIG. 1 shows an example in which a plurality of nozzle holes 27 are formed. Each nozzle hole 27 is formed so as to penetrate the second tip portion 222 from the wall surface of the sack chamber 26 to the outer surface of the second tip portion 222. The nozzle hole 27 is formed at an oblique angle with respect to the direction of the axis 102. Specifically, the nozzle hole 27 has an inlet in the middle of the sack chamber 26 in the vertical direction (axial direction), and extends straight from the inlet in an obliquely downward direction with respect to the axial direction. It forms so that it may be located in the front end side. In other words, when the straight line 103 passing through the center of each cross section of the nozzle hole 27 is used as the nozzle hole axis line, the nozzle hole axis line 103 intersects the axis line 101 of the nozzle body 2, and the nozzle hole axis line 103 and the axis line 101. The injection hole 27 is formed so that the formed angle α (see FIG. 1) is larger than 0 degree and smaller than 90 degrees. The angle α is an angle formed by the portion of the axis 101 downstream of the intersection of the nozzle hole axis 103 and the axis 101 and the nozzle hole axis 103.

さらに、噴孔２７が複数形成される場合には、例えば複数の噴孔２７は、軸線１０１を中心した円周方向に等間隔に配置されるとともに、互いに軸方向の同じ高さ位置且つ同じ噴孔角αに形成される。ただし、複数の噴孔２７は、軸線１０１回りに等間隔に配置されていなくても良いし、異なる高さ位置、異なる噴孔角に形成されたとしても良い。   Further, when a plurality of nozzle holes 27 are formed, for example, the plurality of nozzle holes 27 are arranged at equal intervals in the circumferential direction around the axis 101 and are at the same height position in the axial direction and the same nozzle. It is formed at a hole angle α. However, the plurality of nozzle holes 27 may not be arranged at equal intervals around the axis 101, or may be formed at different height positions and different nozzle hole angles.

ノズルボディ２の内面（ガイド孔２３の壁面）とニードル３の側面３ａとの間には環状の隙間４が形成されている。この隙間４は、噴孔２７への高圧燃料を導く燃料流路とされている。燃料流路４は、上流端がノズルボディ２の上端面に開口して、ホルダボディに形成される燃料流路に接続されている。   An annular gap 4 is formed between the inner surface of the nozzle body 2 (the wall surface of the guide hole 23) and the side surface 3 a of the needle 3. The gap 4 is a fuel flow path that guides high-pressure fuel to the nozzle hole 27. The fuel flow path 4 has an upstream end opened to the upper end surface of the nozzle body 2 and is connected to a fuel flow path formed in the holder body.

ガイド孔２３にはニードル３が収容されている。そのニードル３は、一方向に細長い棒状に形成されている。ニードル３は、ニードル３の中心軸線１０２（ニードル３の長手方向に延びた線）がノズルボディ２の軸線１０１に略一致する位置に配置される。ニードル３は、軸方向に延びる円柱部３１と、その円柱部３１の下流端から軸方向に延びて外径を徐々に縮小させる第１円錐部３２と、その第１円錐部３２の下流端から軸方向に延びて外径を徐々に縮小させる第２円錐部３３と、その第２円錐部３３の下流端から軸方向に延びる円柱状の先端部３４とを備えて構成されている。   The needle 3 is accommodated in the guide hole 23. The needle 3 is formed in a bar shape elongated in one direction. The needle 3 is disposed at a position where the central axis 102 (line extending in the longitudinal direction of the needle 3) of the needle 3 substantially coincides with the axis 101 of the nozzle body 2. The needle 3 includes a cylindrical portion 31 that extends in the axial direction, a first conical portion 32 that extends in the axial direction from the downstream end of the cylindrical portion 31 and gradually reduces the outer diameter, and a downstream end of the first conical portion 32. A second conical portion 33 that extends in the axial direction and gradually reduces the outer diameter and a cylindrical tip portion 34 that extends in the axial direction from the downstream end of the second conical portion 33 are configured.

円柱部３１は、円筒部２１の孔２４の径よりも小さい径に形成されて、孔２４に配置される。   The column portion 31 is formed in a diameter smaller than the diameter of the hole 24 of the cylindrical portion 21 and is disposed in the hole 24.

第１円錐部３２は、上流端が円筒部２１の径と同じに設定され、円錐の頂点側の一部を切り取った形状に形成されている。第１円錐部３２の下流端３６からの少なくとも一部が閉弁時に円錐面２５の孔に配置される。第１円錐部３２の側面の角度（傾き）は、円錐面２５の角度に対して若干異なっている。詳しくは、第１円錐部３２の側面とニードル軸線１０２との成す角度（第１円錐部３２の円錐角度）は、円錐面２５とノズルボディ２の軸線１０１との成す角度（円錐面２５の円錐角度）よりも小さくなるように設定されている。   The first conical portion 32 has an upstream end set to be the same as the diameter of the cylindrical portion 21, and is formed in a shape in which a part of the apex side of the cone is cut off. At least a part of the first conical portion 32 from the downstream end 36 is disposed in the hole of the conical surface 25 when the valve is closed. The angle (inclination) of the side surface of the first conical portion 32 is slightly different from the angle of the conical surface 25. Specifically, the angle formed between the side surface of the first conical portion 32 and the needle axis 102 (conical angle of the first conical portion 32) is the angle formed between the conical surface 25 and the axis 101 of the nozzle body 2 (the cone of the conical surface 25). Angle).

第２円錐部３３は、上流端が第１円錐部３２の下流端の径と同じに設定され、円錐の頂点側の一部を切り取った形状に形成されている。第２円錐部３３は、第１円錐部３２よりも若干大きい円錐角度に設定され、且つ、円錐面２５よりも若干大きい円錐角度に設定されている。   The second conical portion 33 has an upstream end set to be the same as the diameter of the downstream end of the first conical portion 32, and is formed in a shape obtained by cutting off a part on the apex side of the cone. The second cone portion 33 is set to a cone angle slightly larger than that of the first cone portion 32, and is set to a cone angle slightly larger than that of the conical surface 25.

このため、図２に示すように、閉弁時には、第１円錐部３２と第２円錐部３３の環状の境界部３６（第１円錐部３２の下流端、第２円錐部３３の上流端）が円錐面２５の一部２８に着座する。この着座により、サック室２６と、そのサック室２６の上流側の燃料流路４とが遮断されて、噴孔２７からの燃料噴射が停止する。このように、境界部３６は、円錐面２５の一部である着座面２８に着座するシート部として機能する。また、シート部３６が着座面２８に着座した状態が、燃料噴射弁１の閉弁状態となる。図１では、シート部３６が着座面２８に着座した状態を示している。なお、シート部３６及び着座面２８の着座位置は、図１では円錐面２５の上下方向（軸方向）の中間付近の位置に設定されているが、どの位置に設定されたとしても良い。   Therefore, as shown in FIG. 2, when the valve is closed, an annular boundary portion 36 between the first cone portion 32 and the second cone portion 33 (the downstream end of the first cone portion 32 and the upstream end of the second cone portion 33). Sits on a portion 28 of the conical surface 25. By this seating, the sac chamber 26 and the fuel flow path 4 on the upstream side of the sac chamber 26 are blocked, and fuel injection from the injection hole 27 is stopped. As described above, the boundary portion 36 functions as a seat portion that is seated on the seating surface 28 that is a part of the conical surface 25. In addition, the state where the seat portion 36 is seated on the seating surface 28 is the valve closing state of the fuel injection valve 1. FIG. 1 shows a state in which the seat portion 36 is seated on the seating surface 28. The seating position of the seat portion 36 and the seating surface 28 is set to a position near the middle of the conical surface 25 in the vertical direction (axial direction) in FIG. 1, but may be set to any position.

さらに、第２円錐部３３は、閉弁時において下流端からの一部がサック室２６に入り込むように延設されている。詳しくは、第２円錐部３３は、第２円錐部３３の側面と噴孔軸線１０３とが交差する点である閉弁時交点５１が設定可能な位置まで延設されている。   Furthermore, the second conical portion 33 extends so that a part from the downstream end enters the sac chamber 26 when the valve is closed. Specifically, the second conical portion 33 extends to a position where the valve closing intersection point 51 where the side surface of the second conical portion 33 and the nozzle hole axis 103 intersect can be set.

先端部３４は、第２円錐部３３の下流端と同じ径の円柱形状に形成されている。先端部３４は、閉弁時において噴孔軸線１０３よりも下流側、すなわちサック室２６の底部側に配置される。これにより、閉弁時交点５１からニードル３の先端３７までの間に、ニードル３の側面の角度が変化する角度変化点６が設定される。この角度変化点６は、第２円錐部３３と先端部３４の境界である。角度変化点６は、シート部３６から先端３７に向かって最初に角度が変化する最初点であるとともに、閉弁時において噴孔軸線１０３より下流に位置する下流側変化点でもある。また、最初点としての角度変化点６は、閉弁時においてサック室２６の入口２６ｂより下流に位置する。なお、先端部３４は円柱形状であることから、先端部３４の側面はニードル軸線１０２に平行に配置される。   The tip portion 34 is formed in a cylindrical shape having the same diameter as the downstream end of the second conical portion 33. The distal end portion 34 is disposed downstream of the nozzle hole axis 103 when the valve is closed, that is, on the bottom side of the sac chamber 26. Thereby, the angle change point 6 at which the angle of the side surface of the needle 3 changes is set between the valve closing intersection 51 and the tip 37 of the needle 3. The angle change point 6 is a boundary between the second cone portion 33 and the tip portion 34. The angle change point 6 is a first point at which the angle first changes from the seat portion 36 toward the tip 37 and is also a downstream change point located downstream from the nozzle hole axis 103 when the valve is closed. Further, the angle change point 6 as the first point is located downstream from the inlet 26b of the sac chamber 26 when the valve is closed. Since the tip end portion 34 has a cylindrical shape, the side surface of the tip end portion 34 is disposed parallel to the needle axis line 102.

ここで、第２円錐部３３の側面の角度と、先端部３４の側面の角度とを比較する。図３に示すように、第２円錐部３３と先端部３４の境界６が噴孔軸線１０３よりも下流側（サック室２６の底部２６ａ側）にある時、すなわち噴孔軸線１０３が第２円錐部３３の側面３３１と交差する時の、噴孔軸線１０３と、側面３３１のうち噴孔軸線１０３と側面３３１との交点５２より上流側部分との成す角度を低リフト時角度θ１とする。また、図４に示すように、境界６が噴孔軸線１０３より上流側（サック室２６の入口２６ｂ側）にある時、すなわち噴孔軸線１０３が先端部３４の側面３４１と交差する時の、噴孔軸線１０３と、側面３４１のうち噴孔軸線１０３と側面３４１との交点５３より上流側部分との成す角度を高リフト時角度θ２とする。このとき、低リフト時角度θ１より高リフト時角度θ２のほうが大きくなるように、各側面３３１、３４１の角度が設定されている。なお、低リフト時角度θ１が第１角度に相当し、高リフト時角度θ２が第２角度に相当する。   Here, the angle of the side surface of the second conical portion 33 is compared with the angle of the side surface of the distal end portion 34. As shown in FIG. 3, when the boundary 6 between the second cone portion 33 and the tip portion 34 is on the downstream side of the nozzle hole axis 103 (on the bottom 26a side of the sac chamber 26), that is, the nozzle hole axis 103 is the second cone. The angle formed between the injection hole axis 103 when intersecting the side surface 331 of the portion 33 and the upstream side portion of the side surface 331 from the intersection 52 of the injection hole axis 103 and the side surface 331 is defined as a low lift angle θ1. Also, as shown in FIG. 4, when the boundary 6 is upstream of the nozzle hole axis 103 (on the inlet 26b side of the sac chamber 26), that is, when the nozzle hole axis 103 intersects the side surface 341 of the tip 34. The angle formed between the nozzle hole axis 103 and the upstream portion of the side surface 341 from the intersection 53 of the nozzle hole axis 103 and the side surface 341 is defined as a high lift angle θ2. At this time, the angles of the side surfaces 331 and 341 are set so that the high lift angle θ2 is larger than the low lift angle θ1. The low lift angle θ1 corresponds to the first angle, and the high lift angle θ2 corresponds to the second angle.

燃料噴射弁１は、ニードル３の上端面を閉弁方向（図１の下方向）に押圧するスプリング（図示外）と、ニードル３の上端面に高圧燃料圧力を背圧として付与させる背圧室（図示外）とを備えている。この背圧によりニードル３は閉弁方向（図１の下方向）に付勢される。   The fuel injection valve 1 includes a spring (not shown) that presses the upper end surface of the needle 3 in the valve closing direction (downward in FIG. 1), and a back pressure chamber that applies high pressure fuel pressure to the upper end surface of the needle 3 as a back pressure. (Not shown). This back pressure biases the needle 3 in the valve closing direction (downward in FIG. 1).

ノズルボディ２を支持するホルダボディの上端部分（反噴孔側部分）に、コモンレールからの高圧燃料が供給される。ホルダボディの内部には、コモンレールから供給された燃料を、ノズルボディ２の燃料流路４に導く燃料流路と、ニードル３を開弁方向（図１の上方向）に移動させるための電磁ユニット（図示外）を配置するための収容孔等が形成されている。   The high-pressure fuel from the common rail is supplied to the upper end portion (anti-injection hole side portion) of the holder body that supports the nozzle body 2. Inside the holder body are a fuel flow path for guiding the fuel supplied from the common rail to the fuel flow path 4 of the nozzle body 2 and an electromagnetic unit for moving the needle 3 in the valve opening direction (upward in FIG. 1). An accommodation hole or the like for arranging (not shown) is formed.

ホルダボディに形成された収容孔に電磁ユニットが配置されている。この電磁ユニットは、電磁コイルを有するステータと、このステータに対向して可動するアーマチャと、アーマチャと一体に可動して、ニードル３の上端面に背圧を付与する背圧室を低圧側に対して開閉する制御弁と、制御弁を閉弁方向に付勢するスプリング等を備えて構成されている。   An electromagnetic unit is disposed in a receiving hole formed in the holder body. The electromagnetic unit includes a stator having an electromagnetic coil, an armature that moves opposite to the stator, and a back pressure chamber that moves integrally with the armature and applies back pressure to the upper end surface of the needle 3 with respect to the low pressure side. A control valve that opens and closes, and a spring that urges the control valve in the valve closing direction.

燃料噴射弁１の作動を説明すると、電磁コイルへの通電が停止されている場合には、制御弁が背圧室を低圧側に対して閉鎖するので、ニードル３を閉弁方向へ付勢する力（背圧室の燃圧による力＋スプリングの付勢力）がニードル３を開弁方向に押し上げる力（ニードル３の側面にかかる燃圧によるリフト力）より大きくなる。その結果、シート部３６が着座面２８に着座して、燃料流路４と噴孔２７との間を遮断することにより、燃料は噴射されない。   The operation of the fuel injection valve 1 will be described. When the energization of the electromagnetic coil is stopped, the control valve closes the back pressure chamber with respect to the low pressure side, so that the needle 3 is urged in the valve closing direction. The force (force due to the fuel pressure in the back pressure chamber + biasing force of the spring) becomes larger than the force that pushes up the needle 3 in the valve opening direction (lift force due to the fuel pressure applied to the side surface of the needle 3). As a result, the seat portion 36 is seated on the seating surface 28 and the fuel passage 4 and the injection hole 27 are blocked, so that no fuel is injected.

これに対して、電磁コイルに通電されている場合には、アーマチャは発生磁束によって磁化されて、磁気吸引力によりステータへ吸引されて可動する。そして、アーマチャがステータ側へ移動することにより制御弁が開弁して、背圧室が低圧側に開放される。その結果、ニードル３の上端面にかかる圧力が下がって、ニードル３を閉弁方向に付勢する力より、ニードル３を開弁方向に押し上げる力の方が上回った時点でニードル３がリフト作動する。つまり、シート部３６が着座面２８から離座する。ニードル３のリフト作動により、燃料流路４に環状に分布する燃料がサック室２６に流入して、サック室２６に流入した燃料が噴孔２７から噴射される。   On the other hand, when the electromagnetic coil is energized, the armature is magnetized by the generated magnetic flux and is attracted to the stator by the magnetic attraction force to move. When the armature moves to the stator side, the control valve is opened, and the back pressure chamber is opened to the low pressure side. As a result, when the pressure applied to the upper end surface of the needle 3 decreases and the force that pushes the needle 3 in the valve opening direction exceeds the force that biases the needle 3 in the valve closing direction, the needle 3 performs a lift operation. . That is, the seat portion 36 is separated from the seating surface 28. By the lift operation of the needle 3, the fuel distributed in the annular shape in the fuel flow path 4 flows into the sac chamber 26, and the fuel that flows into the sac chamber 26 is injected from the injection hole 27.

その後、電磁コイルへの通電が停止されると、アーマチャがスプリングに押し戻されて、制御弁が背圧室を低圧側に対して閉鎖することにより、再び背圧室の燃圧が上昇する。その結果、ニードル３を閉弁方向に付勢する力が、ニードル３を開弁方向に押し上げる力を上回った時点でニードル３が押し戻され、シート部３６が着座面２８に着座して燃料流路４と噴孔２７との間の通路が遮断されることにより、噴射が終了する。   Thereafter, when energization to the electromagnetic coil is stopped, the armature is pushed back to the spring, and the control valve closes the back pressure chamber to the low pressure side, so that the fuel pressure in the back pressure chamber rises again. As a result, when the force that urges the needle 3 in the valve closing direction exceeds the force that pushes the needle 3 in the valve opening direction, the needle 3 is pushed back, and the seat portion 36 is seated on the seating surface 28 and the fuel flow path. The passage between the nozzle 4 and the injection hole 27 is blocked, and thus the injection is completed.

また、電磁コイルへの通電を開始した後、通電を終了するタイミングを調整することで、燃料の噴射量が調整される。すなわち、ニードル３は予め定められた最大リフト位置まで移動可能に設けられるが、電磁コイルへの通電を終了するタイミングを調整することで、最大リフト位置を限度としたニードル３のリフト量を調整することができる。具体的には、通電を終了するタイミングを遅くするほどリフト量を大きくできる。そして、リフト量が大きくなるほど、燃料流路４と噴孔２７とが開通する期間（噴射期間）が長くなり、結果、噴射量が多くなる。   In addition, after the energization of the electromagnetic coil is started, the fuel injection amount is adjusted by adjusting the timing to end the energization. That is, the needle 3 is provided so as to be movable up to a predetermined maximum lift position, but the lift amount of the needle 3 with the maximum lift position as a limit is adjusted by adjusting the timing of ending energization of the electromagnetic coil. be able to. Specifically, the lift amount can be increased as the timing for ending energization is delayed. As the lift amount increases, the period during which the fuel flow path 4 and the injection hole 27 are opened (injection period) becomes longer, and as a result, the injection amount increases.

ここで、ノズルボディ２の内面（ガイド孔２３の壁面）と、ニードル３の側面３ａとの間に形成される燃料流路４を環状流路と定義する。なお、環状流路４には、円錐面２５やサック室２６内の面と、ニードル３の第１、第２円錐部３２、３３、先端部３４の側面との間に形成される燃料流路も含まれる。また、環状流路４を軸方向（軸線１０１、１０２の方向）に直交する平面で切ったときの断面積を環状流路面積と定義する。また、噴孔２７を噴孔軸線１０３に直交する平面で切ったときの全ての噴孔２７の断面積を足し合わせた値を噴孔流路面積と定義する。さらに、開弁時において軸方向に沿った各位置での環状流路面積及び噴孔流路面積のうちの最小面積を最小流路面積と定義する。また、以下では最小流路面積となる流路を絞り部という場合もある。   Here, the fuel flow path 4 formed between the inner surface of the nozzle body 2 (the wall surface of the guide hole 23) and the side surface 3a of the needle 3 is defined as an annular flow path. In the annular flow path 4, a fuel flow path formed between the conical surface 25 or the surface in the sack chamber 26 and the side surfaces of the first and second conical portions 32 and 33 and the tip portion 34 of the needle 3. Is also included. Moreover, a cross-sectional area when the annular flow path 4 is cut by a plane orthogonal to the axial direction (directions of the axes 101 and 102) is defined as an annular flow path area. Further, a value obtained by adding the cross-sectional areas of all the nozzle holes 27 when the nozzle holes 27 are cut along a plane orthogonal to the nozzle hole axis 103 is defined as a nozzle hole channel area. Furthermore, the minimum area of the annular channel area and the nozzle hole channel area at each position along the axial direction when the valve is opened is defined as the minimum channel area. In the following description, the channel having the minimum channel area may be referred to as a throttle portion.

図３に示すように、開弁時においてニードル３のリフト量が小さい間は、噴孔２７に比べて、シート部３６付近に形成される環状流路４１のほうが狭くなる。つまり、噴孔流路面積に比べて環状流路面積のほうが小さくなり、絞り部は環状流路４１の位置に設定される。なお、シート部３６付近に形成される環状流路４１とは、具体的には、シート部３６より下流側に位置するニードル３の側面、すなわち第２円錐部３３の側面３３１と、ノズルボディ２側の円錐面２５との間で形成される環状流路である。この環状流路４１の断面積（環状流路面積）は、ニードル３のリフト量が大きくなるにしたがって徐々に大きくなっていく。そして、ニードル３のリフト量がある値以上となると、環状流路面積よりも噴孔流路面積のほうが大きくなり、絞り部の位置が環状流路４１から噴孔２７に切り替わる。   As shown in FIG. 3, the annular flow path 41 formed near the seat portion 36 becomes narrower than the nozzle hole 27 while the lift amount of the needle 3 is small when the valve is opened. That is, the annular channel area is smaller than the nozzle hole channel area, and the throttle portion is set at the position of the annular channel 41. The annular flow path 41 formed in the vicinity of the seat portion 36 specifically refers to the side surface of the needle 3 located on the downstream side of the seat portion 36, that is, the side surface 331 of the second conical portion 33, and the nozzle body 2. It is an annular flow path formed between the conical surface 25 on the side. The sectional area (annular channel area) of the annular channel 41 gradually increases as the lift amount of the needle 3 increases. When the lift amount of the needle 3 exceeds a certain value, the nozzle hole channel area becomes larger than the annular channel area, and the position of the throttle portion is switched from the annular channel 41 to the nozzle hole 27.

このように、最小流路面積（絞り部）の位置は、ニードル３のリフト量が大きくなるにしたがって最初は噴孔２７以外の位置、すなわち環状流路４１に設定され、リフト量がある値以上となると環状流路４１から噴孔２７に切り替わる（図５参照）。図５において、最小流路面積の位置が環状流路４１に設定される領域３０１では、リフト量が大きくなるにしたがって徐々に最小流路面積が大きくなっていく。また、最小流路面積の位置が噴孔２７に設定される領域３０２では、最小流路面積はリフト量にかかわらず一定となる。   Thus, the position of the minimum flow path area (throttle part) is initially set at a position other than the nozzle hole 27, that is, the annular flow path 41 as the lift amount of the needle 3 increases, and the lift amount is greater than a certain value. Then, the annular channel 41 is switched to the nozzle hole 27 (see FIG. 5). In FIG. 5, in the region 301 where the position of the minimum flow path area is set in the annular flow path 41, the minimum flow path area gradually increases as the lift amount increases. In the region 302 where the position of the minimum flow path area is set in the nozzle hole 27, the minimum flow path area is constant regardless of the lift amount.

また、最小流路面積（絞り部）の位置が噴孔２７以外（環状流路４１）にある時には、図３に示すように、噴孔軸線１０３が、第２円錐部３３の側面３３１と交差するように設定されている。言い換えると、第２円錐部３３と先端部３４の境界６が噴孔軸線１０３よりもサック室２６の底部２６ａ側（下流側）に位置するように設定されている。   Further, when the position of the minimum flow path area (throttle portion) is other than the injection hole 27 (annular flow path 41), the injection hole axis 103 intersects the side surface 331 of the second conical part 33 as shown in FIG. It is set to be. In other words, the boundary 6 between the second conical portion 33 and the distal end portion 34 is set so as to be located closer to the bottom portion 26 a side (downstream side) of the sac chamber 26 than the nozzle hole axis 103.

これに対して、最小流路面積（絞り部）の位置が噴孔２７にある時には、図４に示すように、噴孔軸線１０３が先端部３４の側面３４１と交差するように設定されている。言い換えると、境界６が噴孔軸線１０３よりもサック室２６の入口２６ｂ側（上流側）に位置するように設定されている。このことは、境界６は、図５の領域３０１から領域３０２に切り替わるリフト量の時に、噴孔軸線１０３に交差する位置に設定されることを意味する。ただし、領域３０１から領域３０２に切り替わるリフト量に対して領域３０１側又は領域３０２側に若干ずれたリフト量の時に、噴孔軸線１０３に交差するよう境界６を設定しても良い。   On the other hand, when the position of the minimum flow path area (throttle portion) is in the nozzle hole 27, the nozzle hole axis 103 is set so as to intersect the side surface 341 of the tip 34 as shown in FIG. . In other words, the boundary 6 is set so as to be located on the inlet 26b side (upstream side) of the sack chamber 26 with respect to the nozzle hole axis 103. This means that the boundary 6 is set at a position that intersects the nozzle hole axis 103 when the lift amount switches from the region 301 to the region 302 in FIG. However, the boundary 6 may be set so as to intersect the injection hole axis 103 when the lift amount slightly deviates toward the region 301 or the region 302 with respect to the lift amount that switches from the region 301 to the region 302.

また、最小流路面積の位置が噴孔２７以外（環状流路４１）にある時をニードル３のリフト量が低い低リフト時とし、最小流路面積の位置が噴孔２７にある時をニードル３のリフト量が高い高リフト時とする。そして、ニードル３の側面と噴孔軸線１０３との成す角度を低リフト時、高リフト時の間で比較すると、上記したように低リフト時角度θ１＜高リフト時角度θ２の関係となっている。   When the position of the minimum flow path area is other than the nozzle hole 27 (annular flow path 41), the lift amount of the needle 3 is low and the lift is low. 3 is a high lift when the lift amount is high. When the angle formed between the side surface of the needle 3 and the nozzle hole axis 103 is compared between the low lift time and the high lift time, the relationship is as follows: low lift angle θ1 <high lift angle θ2.

さらに、図６に示すように、ニードル（先端部３４）の先端角部３４３とサック室２６の面（ノズルボディの内面）との間に形成される環状の流路２６３を下流環状流路と定義する。その下流環状流路２６３は、先端角部３４３と、ノズルボディの内面のうち先端角部３４３からの距離が最も近い位置にある部分との間に形成される流路である。また、下流環状流路２６３は、ニードル先端３７とその先端３７に対向する位置にあるノズルボディの内面（サック室２６の底面）との間に形成される略円錐台形の空間２６２における側面部（図６のハッチングＸの部分）に相当する。   Further, as shown in FIG. 6, an annular flow path 263 formed between the tip corner 343 of the needle (tip section 34) and the surface of the sac chamber 26 (the inner surface of the nozzle body) is defined as a downstream annular flow path. Define. The downstream annular flow channel 263 is a flow channel formed between the tip corner 343 and the portion of the inner surface of the nozzle body that is closest to the tip corner 343. Further, the downstream annular flow path 263 has a side surface portion (in a substantially frustoconical space 262) formed between the needle tip 37 and the inner surface (bottom surface of the sack chamber 26) of the nozzle body at a position facing the tip 37. This corresponds to the hatched portion X in FIG.

最小流路面積の位置が噴孔２７以外となる低リフト時（図５の領域３０１の時）には、下流環状流路２６３の面積Ｘ（ハッチングＸの面積）は、噴孔流路面積Ｙ（図６のハッチングＹの面積であって、全ての噴孔２７の断面積を足し合わせた面積）より小さい。最小流路面積の位置が噴孔２７となる高リフト時（図５の領域３０２の時）には、下流環状流路面積Ｘは噴孔流路面積Ｙより大きい。つまり、図７に示すように、下流環状流路面積Ｘと噴孔流路面積Ｙとの面積比Ｙ／Ｘは、最小流路面積の位置が噴孔２７以外の時には１より小さく、最小流路面積の位置が噴孔２７の時には１より大きくなるように設定されている。   At the time of low lift where the position of the minimum channel area is other than the nozzle hole 27 (in the region 301 of FIG. 5), the area X of the downstream annular channel 263 (the area of hatching X) is the nozzle channel area Y. It is smaller than (the area of hatching Y in FIG. 6 and the sum of the cross-sectional areas of all the nozzle holes 27). At the time of high lift when the position of the minimum flow path area is the nozzle hole 27 (in the region 302 in FIG. 5), the downstream annular flow path area X is larger than the nozzle hole flow area Y. That is, as shown in FIG. 7, the area ratio Y / X between the downstream annular channel area X and the nozzle hole channel area Y is smaller than 1 when the position of the minimum channel area is other than the nozzle hole 27, and the minimum flow The position of the road area is set to be larger than 1 when the nozzle hole 27 is located.

詳しく言うと、下流環状流路面積Ｘはリフト量が大きくなるにしたがって次第に大きい値となる一方で、噴孔流路面積Ｙはリフト量にかかわらず一定の値となる。これにより、最小流路面積の位置が噴孔２７以外の時には、面積比Ｙ／Ｘは、１より小さい範囲で、リフト量が大きくなるにしたがって次第に大きい値となる。最小流路面積の位置が噴孔２７の時には、面積比Ｙ／Ｘは、１より大きい範囲で、リフト量が大きくなるにしたがって次第に大きい値となる。また、最小流路面積の位置が噴孔２７以外の部分から噴孔２７に切り替わる境界リフト量においては、面積比Ｙ／Ｘが１、つまり下流環状流路面積Ｘと噴孔流路面積Ｙとが等しい値となる。   More specifically, the downstream annular channel area X gradually increases as the lift amount increases, while the nozzle hole channel area Y has a constant value regardless of the lift amount. Thereby, when the position of the minimum flow path area is other than the nozzle hole 27, the area ratio Y / X is a range smaller than 1 and gradually increases as the lift amount increases. When the position of the minimum flow path area is the nozzle hole 27, the area ratio Y / X is in a range larger than 1 and gradually increases as the lift amount increases. Further, in the boundary lift amount in which the position of the minimum flow path area is switched from the portion other than the nozzle hole 27 to the nozzle hole 27, the area ratio Y / X is 1, that is, the downstream annular channel area X and the nozzle hole channel area Y Are equal to each other.

これを言い換えると、下流側変化点としての角度変化点６が噴孔軸線１０３より下流にある時には、下流環状流路面積Ｘは噴孔流路面積Ｙより小さい。角度変化点６が噴孔軸線１０３より上流にある時には、下流環状流路面積Ｘは噴孔流路面積Ｙより大きい。また、角度変化点６が噴孔軸線１０３に交差する位置にある時には、下流環状流路面積Ｘと噴孔流路面積Ｙとは等しい。なお、面積比Ｙ／Ｘが１となるリフト量は、最小流路面積の位置が噴孔２７以外の部分から噴孔２７に切り替わる境界リフト量から若干ずれていたとしても良い。   In other words, when the angle change point 6 as the downstream change point is downstream of the nozzle hole axis 103, the downstream annular channel area X is smaller than the nozzle hole channel area Y. When the angle change point 6 is upstream of the nozzle hole axis 103, the downstream annular channel area X is larger than the nozzle hole channel area Y. When the angle change point 6 is at a position intersecting the nozzle hole axis 103, the downstream annular channel area X and the nozzle hole channel area Y are equal. The lift amount at which the area ratio Y / X is 1 may be slightly deviated from the boundary lift amount at which the position of the minimum flow path area is switched from the portion other than the nozzle hole 27 to the nozzle hole 27.

次に、燃料噴射弁１の作用効果を説明する。ニードル３は、閉弁時交点５１から先端３７までの間に、側面の角度が切り替わる点６を一つだけ有しているので、図８に示すように、リフト量（噴射量）に応じてニードル３の側面と噴孔軸線１０３との成す角度が段階的に変化する。具体的には、リフト量が小さい領域では低リフト時角度θ１で一定となり、リフト量が大きい領域では、低リフト時角度θ１より大きい高リフト時角度θ２で一定となる。このように、角度が段階的に変化するとは、リフト量が変化したとしてもニードル３の側面の角度が変化しない区間（以下、角度不変区間という）を複数有して、各角度不変区間における角度が、隣りの角度不変区間における角度と異なっていることを言う。このことは、ニードル３の側面は、シート部３６から先端３７までの間において軸方向に沿って段階的に角度が変化する形状に形成されていることを意味する。言い換えると、ニードル３の側面は、シート部３６から先端３７までの間において、ニードル軸線１０２を包含する平面で切ったときの断面線（図１の方向から見たときのニードル側面の断面線）が互いに傾きが異なる複数の直線から構成されていることを意味する。   Next, the function and effect of the fuel injection valve 1 will be described. Since the needle 3 has only one point 6 at which the angle of the side surface is switched between the valve closing intersection 51 and the tip 37, as shown in FIG. 8, according to the lift amount (injection amount). The angle formed between the side surface of the needle 3 and the nozzle hole axis 103 changes stepwise. Specifically, the low lift angle θ1 is constant in the region where the lift amount is small, and the high lift angle θ2 is constant in the region where the lift amount is large, which is larger than the low lift angle θ1. As described above, the angle changes stepwise means that there are a plurality of sections (hereinafter referred to as angle invariant sections) in which the angle of the side surface of the needle 3 does not change even if the lift amount changes, and the angle in each angle invariant section. Is different from the angle in the adjacent angle invariant section. This means that the side surface of the needle 3 is formed in a shape whose angle changes stepwise along the axial direction between the seat portion 36 and the tip 37. In other words, the side surface of the needle 3 is a cross-sectional line (cutting line on the side surface of the needle when viewed from the direction of FIG. 1) when it is cut by a plane including the needle axis 102 between the seat portion 36 and the tip 37. Means a plurality of straight lines having different inclinations.

ニードル３が開弁すると、シート部３６より上流側の燃料流路が開放されて、その燃料流路の燃料が、第２円錐部３３の側面３３１に案内されてサック室２６に流入する。サック室２６に流入した燃料の主流は、第２円錐部３３の側面３３１や先端部３４の側面３４１に沿った方向に流れた後、各噴孔２７に流入することで、噴孔２７から燃料が噴射される。   When the needle 3 is opened, the fuel flow path upstream from the seat portion 36 is opened, and the fuel in the fuel flow path is guided to the side surface 331 of the second conical portion 33 and flows into the sac chamber 26. The main flow of the fuel that has flowed into the sac chamber 26 flows in the direction along the side surface 331 of the second conical portion 33 and the side surface 341 of the distal end portion 34, and then flows into each nozzle hole 27. Is injected.

ここで、ニードル３の側面と噴孔軸線１０３との成す角度が低リフト時角度θ１の時には、図９に示すように、第２円錐部３３の側面３３１が噴孔２７の対向位置にくる。この側面３３１は、上流側から下流側にいくにしたがって噴孔２７から離れていく傾斜角度に設定されている。したがって、サック室２６に流入した燃料の主流２０１は、側面３３１に沿って噴孔２７から離れていく方向に流れるため、側面３３１から直接に噴孔２７に流入する燃料２０２は少ない。そして、大部分の燃料２０１（主流）は側面３３１に沿って流れた後、先端部３４の側面３４１に沿ってサック室２６の底部２６ａ側に流れ、その後、噴孔２７に流入する。特に、低リフト時角度θ１の時には、最小流路面積（絞り部）の位置が環状流路４１となっており、環状流路４１からサック室２６に流入する燃料の流速が大きいので、主流２０１は底部２６ａ側に流れやすい。   Here, when the angle formed between the side surface of the needle 3 and the nozzle hole axis 103 is the low lift angle θ1, the side surface 331 of the second conical portion 33 comes to the position facing the nozzle hole 27 as shown in FIG. The side surface 331 is set at an inclination angle that moves away from the nozzle hole 27 as it goes from the upstream side to the downstream side. Accordingly, since the main flow 201 of the fuel that has flowed into the sac chamber 26 flows in the direction away from the nozzle hole 27 along the side surface 331, the amount of fuel 202 that flows directly into the nozzle hole 27 from the side surface 331 is small. Most of the fuel 201 (main flow) flows along the side surface 331, then flows along the side surface 341 of the tip end portion 34 toward the bottom portion 26 a of the sack chamber 26, and then flows into the injection hole 27. In particular, at the time of the low lift angle θ1, the position of the minimum flow path area (throttle part) is the annular flow path 41, and the flow rate of fuel flowing from the annular flow path 41 into the sac chamber 26 is large. Tends to flow toward the bottom 26a.

そのため、底部２６ａ側からの燃料２０１と、側面３３１から直接噴孔２７に流入する燃料２０２とが、噴孔２７の入口で衝突し、底部２６ａ側からの燃料２０１は上方向に向いており、側面３３１からの燃料２０２は横方向（側面３３１から噴孔２７に向かう方向）に向いており、これら燃料２０１、２０２の向きが大きく異なることから、噴孔２７内において燃料の乱流が増加する。特に、主流２０１が、噴孔軸線１０３に対して大きく異なる方向から噴孔２７に流入することで、噴孔２７内での乱流が増加する。さらに、図６、図７で説明したように、低リフト時には、サック室２６内の絞り部として機能する下流環状流路面積Ｘは噴孔流路面積Ｙより小さいので、図６に示すようにニードル側面３３１、３４１とサック室２６の面とで小さな閉じた空間２６１（粗いトッドハッチングの部分）を形成できる。その閉じた空間２６１により、噴孔２７に流入する燃料の流れ２０１の強度を向上でき、噴孔２７内での乱流の強度がより一層増加する。噴孔２７から噴射される燃料の噴霧特性は、噴孔２７の出口における燃料の流速や向きによって変化するが、乱流が増加すると、噴孔２７の出口において燃料の各液滴の流速ベクトルが互いにばらばらな方向を向いてしまい、その結果、燃料噴霧の広がりの程度を示す噴霧角（図１１参照）は大きくなり、噴霧長に相当するペネトレーション（貫徹力）（図１１参照）は小さくなる。   Therefore, the fuel 201 from the bottom 26a side and the fuel 202 flowing directly into the nozzle hole 27 from the side surface 331 collide at the inlet of the nozzle hole 27, and the fuel 201 from the bottom 26a side faces upward. The fuel 202 from the side surface 331 faces in the lateral direction (the direction from the side surface 331 toward the nozzle hole 27), and the directions of the fuels 201 and 202 are greatly different, so that the turbulent flow of fuel increases in the nozzle hole 27. . In particular, the main flow 201 flows into the nozzle hole 27 from a direction significantly different from the nozzle hole axis 103, whereby the turbulent flow in the nozzle hole 27 increases. Further, as described in FIGS. 6 and 7, the downstream annular flow passage area X functioning as the throttle portion in the sack chamber 26 is smaller than the nozzle hole flow passage area Y during low lift, as shown in FIG. A small closed space 261 (coarse todd hatched portion) can be formed by the needle side surfaces 331 and 341 and the surface of the sac chamber 26. Due to the closed space 261, the strength of the fuel flow 201 flowing into the nozzle hole 27 can be improved, and the strength of the turbulent flow in the nozzle hole 27 is further increased. The spray characteristics of the fuel injected from the nozzle hole 27 vary depending on the flow velocity and direction of the fuel at the outlet of the nozzle hole 27. However, when the turbulent flow increases, the flow velocity vector of each droplet of fuel at the outlet of the nozzle hole 27 changes. As a result, the spray angles (see FIG. 11) indicating the extent of fuel spray spread increase, and the penetration (penetration force) corresponding to the spray length (see FIG. 11) decreases.

ここで、図１２は、ニードル側面と噴孔軸線との間の角度に対する噴霧のペネトレーション（噴霧長）の変化の実験結果を示している。図１２に示すように、角度が小さいほどペネトレーションが小さくなる。よって、低リフト時角度θ１の時には、高リフト時角度θ２の時よりも、ペネトレーションが小さい低貫徹噴霧となる。また、図１３は、ニードル側面と噴孔軸線との間の角度に対する噴霧角の変化を示している。図１３に示すように、角度が小さいほど噴霧角が大きくなる。よって、低リフト時角度θ１の時には、高リフト時角度θ２の時よりも噴霧角が大きい広角噴霧となる。   Here, FIG. 12 shows experimental results of changes in spray penetration (spray length) with respect to the angle between the needle side surface and the nozzle hole axis. As shown in FIG. 12, the smaller the angle, the smaller the penetration. Therefore, at the time of the low lift angle θ1, the penetration is less penetrating than at the time of the high lift angle θ2. FIG. 13 shows the change in spray angle with respect to the angle between the needle side surface and the nozzle hole axis. As shown in FIG. 13, the spray angle increases as the angle decreases. Therefore, when the lift angle θ1 is low, the spray angle is wider than when the lift angle θ2 is high.

このように、低リフト時角度θ１の時、すなわちニードル３のリフト量が小さく噴射量が少ない時には、低貫徹、広角の噴霧特性にすることができる。これによって、噴射量が少ないエンジンの低負荷運転時において、燃料噴射弁１から噴射した燃料の燃焼が、エンジン筒内の壁面２１０（図１１参照）の位置で行われてしまうのを抑制でき、壁面２１０を介して燃料の燃焼熱が逃げてしまう冷却損失を抑制できる。冷却損失を抑制できることで、燃費を向上できる。   As described above, when the lift angle θ1 is low, that is, when the lift amount of the needle 3 is small and the injection amount is small, a low penetrating and wide-angle spray characteristic can be obtained. This can suppress the combustion of the fuel injected from the fuel injection valve 1 at the position of the wall surface 210 (see FIG. 11) in the engine cylinder during low load operation of the engine with a small injection amount, Cooling loss that causes the combustion heat of the fuel to escape via the wall surface 210 can be suppressed. Fuel consumption can be improved by suppressing the cooling loss.

他方、ニードル３の側面と噴孔軸線１０３との成す角度が高リフト時角度θ２の時には、図１０に示すように、先端部３４の側面３４１が噴孔２７の対向位置にくる。この側面３４１は、第２円錐部３３の側面３３１に比べて、上流側から下流側にいくにしたがって噴孔２７から離れていく程度が抑えられた傾斜角度に設定されている。したがって、サック室２６に流入した燃料の大部分２０３（主流）は、側面３３１、３４１に沿って流れた後、底部２６ａ側に流れずに直接に噴孔２７に流入する。特に、高リフト時角度θ２の時には、最小流路面積（絞り部）の位置が噴孔２７となっており、環状流路４１の面積が広くなっているので、環状流路４１からサック室２６に流入する燃料の流速が緩慢となる。流速が緩慢となることで、底部２６ａ側に流れてしまう燃料量を抑えることができる。   On the other hand, when the angle formed between the side surface of the needle 3 and the nozzle hole axis 103 is the high lift angle θ2, the side surface 341 of the tip end portion 34 is located at the position facing the nozzle hole 27 as shown in FIG. The side surface 341 is set at an inclination angle that is less than the side surface 331 of the second conical portion 33 so that the degree of separation from the nozzle hole 27 is suppressed from the upstream side toward the downstream side. Therefore, most of the fuel 203 (main flow) flowing into the sac chamber 26 flows along the side surfaces 331 and 341, and then flows directly into the nozzle hole 27 without flowing toward the bottom 26a. In particular, at the angle of high lift θ2, the position of the minimum flow path area (throttle portion) is the nozzle hole 27, and the area of the annular flow path 41 is widened. The flow rate of the fuel flowing into the fuel cell becomes slow. By slowing down the flow rate, the amount of fuel that flows to the bottom 26a side can be suppressed.

そして、側面３４１からの燃料２０３（主流）と、他の方向からの燃料（例えば側面３３１からの燃料２０４）とが噴孔２７に流入することになるが、主流となる燃料２０３の向きが噴孔軸線１０３と同様の向きとなっており、他の方向からの燃料は主流２０３に比べて流量が少ないことから、噴孔２７内における乱流を減少できる。さらに、図６、図７で説明したように、高リフト時には、下流環状流路面積Ｘは噴孔流路面積Ｙより大きいのでより一層乱流を抑えることができる。乱流が減少すると、噴孔２７の出口における燃料の各液滴の流速ベクトルを噴孔軸線１０３と同様の方向で揃えることができる。その結果、高リフト時角度θ２の時には、低リフト時角度θ１の時よりも、ペネトレーションは大きく、噴霧角は小さい、高貫徹、狭角の噴霧特性にすることができる（図１２、図１３も参照）。   The fuel 203 from the side surface 341 (main flow) and the fuel from the other direction (for example, the fuel 204 from the side surface 331) flow into the nozzle hole 27, but the direction of the main fuel 203 is injected. The orientation is the same as that of the hole axis 103, and the flow of fuel from other directions is smaller than that of the main flow 203, so the turbulent flow in the injection hole 27 can be reduced. Furthermore, as described with reference to FIGS. 6 and 7, at the time of high lift, the downstream annular channel area X is larger than the nozzle hole channel area Y, so that turbulence can be further suppressed. When the turbulent flow decreases, the flow velocity vectors of the fuel droplets at the outlet of the nozzle hole 27 can be aligned in the same direction as the nozzle hole axis 103. As a result, at the high lift angle θ2, the penetration characteristics are larger, the spray angle is smaller, the high penetration, and the narrow angle spray characteristics than at the low lift angle θ1 (see FIGS. 12 and 13). reference).

これによって、噴射量が多いエンジンの高負荷運転時において、燃料噴射弁１から噴射した燃料を、エンジン筒内の壁面２１０（図１１参照）に積極的に当てることで、筒内全体に行き渡らせることができる。よって、筒内において燃料と空気との混合状態を良好にでき、スモークの発生を抑制できる。   As a result, during high load operation of the engine with a large injection amount, the fuel injected from the fuel injection valve 1 is positively applied to the wall surface 210 (see FIG. 11) in the engine cylinder, so that the entire cylinder is distributed. be able to. Therefore, the mixed state of fuel and air can be improved in the cylinder, and the generation of smoke can be suppressed.

また、上記最初点として機能する角度変化点６は、サック室２６の入口２６ｂより下流に位置するので、最初点が入口２６ｂより上流に位置する構成に比べて、シート部３６から最初点までの滑らかな面（同一角度の面）の範囲を長くできる。これにより、サック室２６内において燃料をニードル側面に沿わせ易くでき、低リフト時には乱流を増加させて、低貫徹、広角の噴霧特性にしやすくでき、高リフト時には乱流を減少させて、高貫徹、狭角の噴霧特性にしやすくできる。なお、最初点としての角度変化点６は、開弁後の最大リフト量の時には、入口２６ｂより下流に位置しても良いし、上流に位置しても良い。最大リフト量の時にも角度変化点６が入口２６ｂより下流に位置する構成では、開弁期間中は常に角度変化点６がサック室２６内に位置することになるため、より一層、サック室２６内において燃料をニードル側面に沿わせ易くできる。   Further, since the angle change point 6 that functions as the first point is located downstream from the inlet 26b of the sack chamber 26, compared to the configuration in which the first point is located upstream from the inlet 26b, the angle change point 6 extends from the seat portion 36 to the first point. The range of smooth surfaces (surfaces with the same angle) can be lengthened. As a result, the fuel can be easily along the side surface of the needle in the sac chamber 26, the turbulence can be increased at low lift, and the spray characteristic can be easily achieved with low penetration and wide angle. It is easy to make the spray characteristics narrow and narrow. Note that the angle change point 6 as the first point may be located downstream of the inlet 26b or upstream of the maximum lift amount after the valve is opened. In the configuration in which the angle change point 6 is located downstream of the inlet 26b even at the maximum lift amount, the angle change point 6 is always located in the sac chamber 26 during the valve opening period. It is possible to facilitate the fuel along the side surface of the needle.

さらに、本実施形態では、角度変化点６は、最初点と下流側変化点とを兼ねているので、シート部３６から下流側変化点６までの範囲が同一角度の面となり、より一層、サック室２６内において燃料をニードル側面に沿わせ易くでき、燃料の流れ及び噴霧特性を狙い通りにしやすくできる。また、下流側変化点とは別に最初点が設けられる構成に比べて、ニードル先端側の形状を簡素にできる。   Further, in the present embodiment, the angle change point 6 serves as both the initial point and the downstream change point, so the range from the seat portion 36 to the downstream change point 6 is a surface having the same angle, and the sac is further increased. In the chamber 26, the fuel can be easily along the side surface of the needle, and the flow and the spray characteristics of the fuel can be easily achieved as intended. Further, the shape on the needle tip side can be simplified as compared with the configuration in which the first point is provided separately from the downstream change point.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。図１４は、本実施形態の燃料噴射弁７１の先端側の一部を示している。図１４において、図１の燃料噴射弁１と同様の構成には同じ符号を付している。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described focusing on the differences from the above embodiment. FIG. 14 shows a part of the front end side of the fuel injection valve 71 of the present embodiment. In FIG. 14, the same reference numerals are given to the same components as those of the fuel injection valve 1 of FIG.

燃料噴射弁７１は、ノズルボディ２とニードル３とを備えて構成される。ノズルボディ２は第１実施形態のそれと同じ形状である。ニードル３が第１実施形態と異なっている。詳しくは、ニードル３は、円柱部３１と、その円柱部３１の下流端から軸方向に延びて外径を徐々に縮小させる第１円錐部３２と、その第１円錐部３２の下流端から軸方向に延びて外径を徐々に縮小させる第２円錐部３３と、その第２円錐部３３の下流端から軸方向に延びて外径を徐々に縮小させる第３円錐部３５と、その第３円錐部３５の下流端から軸方向に延びる円柱状の先端部３４とを備えて構成されている。このように、ニードル３は、第２円錐部３３と先端部３４の間に第３円錐部３５を備えている点が第１実施形態と異なっている。なお、本実施形態においても、第１円錐部３２と第２円錐部３３の境界部３６が、ノズルボディ２の円錐面２５に着座するシート部となる。   The fuel injection valve 71 includes a nozzle body 2 and a needle 3. The nozzle body 2 has the same shape as that of the first embodiment. The needle 3 is different from the first embodiment. Specifically, the needle 3 includes a cylindrical portion 31, a first conical portion 32 that extends in the axial direction from the downstream end of the cylindrical portion 31 and gradually reduces the outer diameter, and a shaft from the downstream end of the first conical portion 32. A second conical portion 33 extending in the direction and gradually reducing the outer diameter, a third conical portion 35 extending in the axial direction from the downstream end of the second conical portion 33 and gradually reducing the outer diameter, and a third thereof. A cylindrical tip portion 34 extending in the axial direction from the downstream end of the conical portion 35 is provided. As described above, the needle 3 is different from the first embodiment in that the needle 3 includes the third cone portion 35 between the second cone portion 33 and the distal end portion 34. Also in the present embodiment, the boundary portion 36 between the first conical portion 32 and the second conical portion 33 becomes a seat portion seated on the conical surface 25 of the nozzle body 2.

図１４では、閉弁時において第３円錐部３５の全部がサック室２６に位置している。つまり、閉弁時において第２円錐部３３と第３円錐部３５の境界部３５１がサック室２６の入口２６ｂより下流に位置している。この境界部３５１は、シート部３６からニードル先端３７に向かって最初にニードル側面の角度が変化する最初点である。最初点としての境界部３５１は、閉弁時において噴孔軸線１０３より上流に位置する。このように、本実施形態では、最初点と、下流側変化点とが別々に設けられている。   In FIG. 14, the entire third conical portion 35 is located in the sack chamber 26 when the valve is closed. That is, the boundary portion 351 between the second conical portion 33 and the third conical portion 35 is located downstream from the inlet 26b of the sac chamber 26 when the valve is closed. The boundary portion 351 is an initial point at which the angle of the needle side surface first changes from the seat portion 36 toward the needle tip 37. The boundary portion 351 as the first point is located upstream from the nozzle hole axis 103 when the valve is closed. Thus, in the present embodiment, the initial point and the downstream change point are provided separately.

図１４の第３円錐部３５は、上流端が第２円錐部３３の下流端の径と同じ径に設定され、円錐の頂点側の一部を切り取った形状に形成されている。第３円錐部３５は、第２円錐部３３と異なる円錐角度に設定される。図１４の例では、第３円錐部３５は第２円錐部３３よりも大きい円錐角度に設定されているが、第２円錐部３３より小さい円錐角度に設定されたとしても良い。   The third conical portion 35 of FIG. 14 has an upstream end set to the same diameter as the downstream end of the second conical portion 33, and is formed in a shape obtained by cutting a part of the apex side of the cone. The third cone portion 35 is set to a cone angle different from that of the second cone portion 33. In the example of FIG. 14, the third cone portion 35 is set to a cone angle larger than the second cone portion 33, but may be set to a cone angle smaller than the second cone portion 33.

また、第３円錐部３５は、閉弁時において、第３円錐部３５の側面と噴孔軸線１０３とが交差する位置まで延設されている。つまり、第１実施形態と同様に、閉弁時において、噴孔軸線１０３よりもサック室２６の底部側に先端部３４が配置される。   Further, the third conical portion 35 extends to a position where the side surface of the third conical portion 35 and the nozzle hole axis 103 intersect when the valve is closed. That is, as in the first embodiment, the tip 34 is disposed closer to the bottom of the sac chamber 26 than the nozzle hole axis 103 when the valve is closed.

さらに、第３円錐部３５の側面の角度と、先端部３４の側面の角度との関係は、第１実施形態における第２円錐部３３と先端部３４の側面の角度の関係と同じに設定されている。すなわち、噴孔軸線１０３と第３円錐部３５の側面との成す角度より、噴孔軸線１０３と先端部３４の側面との成す角度のほうが大きい。また、最小流路面積（絞り部）の位置が噴孔２７以外にある時には、噴孔軸線１０３は第３円錐部３５の側面と交差し、最小流路面積の位置が噴孔２７にある時には、噴孔軸線１０３は先端部３４の側面と交差する。   Furthermore, the relationship between the angle of the side surface of the third cone portion 35 and the angle of the side surface of the tip portion 34 is set to be the same as the relationship between the angles of the side surfaces of the second cone portion 33 and the tip portion 34 in the first embodiment. ing. That is, the angle formed between the nozzle hole axis 103 and the side surface of the tip 34 is larger than the angle formed between the nozzle hole axis 103 and the side surface of the third conical part 35. When the position of the minimum flow path area (throttle part) is other than the nozzle hole 27, the nozzle hole axis 103 intersects the side surface of the third conical part 35, and when the position of the minimum flow path area is at the nozzle hole 27 The nozzle hole axis 103 intersects the side surface of the distal end portion 34.

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。加えて、第２円錐部３３の角度は円錐面２５との関係で設計上変更できないことがあるが、第３円錐部３５を設けることで、低リフト時に噴孔２７に対向するニードル側面の角度を、円錐面２５の角度にかかわらず所望の値にしやすくできる。これにより、低リフト時の噴霧特性を所望の噴霧特性にしやすくできる。特に、第３円錐部３５の円錐角度を、第２円錐部３３の円錐角度よりも大きくすることで、噴孔２７内において乱流をより増加でき、噴霧特性を低貫徹、広角噴霧にしやすくできる。   According to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In addition, the angle of the second conical portion 33 may not be changed in design due to the relationship with the conical surface 25, but by providing the third conical portion 35, the angle of the side surface of the needle facing the nozzle hole 27 during low lift is provided. Can be easily set to a desired value regardless of the angle of the conical surface 25. Thereby, the spray characteristic at the time of a low lift can be made into a desired spray characteristic easily. In particular, by making the cone angle of the third cone portion 35 larger than the cone angle of the second cone portion 33, turbulence can be further increased in the injection hole 27, and the spray characteristics can be easily made low penetration and wide angle spray. .

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。図１５は、本実施形態の燃料噴射弁７２の先端側の一部を示している。図１５において、図１の燃料噴射弁１と同様の構成には同じ符号を付している。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described focusing on the differences from the above embodiment. FIG. 15 shows a part of the tip side of the fuel injection valve 72 of the present embodiment. In FIG. 15, the same components as those of the fuel injection valve 1 of FIG.

燃料噴射弁７２は、ノズルボディ２とニードル３とを備えて構成される。ノズルボディ２は第１実施形態のそれと同じ形状である。ニードル３が第１実施形態と異なっている。詳しくは、ニードル３は、第１実施形態と同様の形状の円柱部３１、第１円錐部３２及び第２円錐部３３を備えているが、第２円錐部３３の下流端に接続される先端部３８の形状が第１実施形態の先端部３４と異なっている。   The fuel injection valve 72 includes a nozzle body 2 and a needle 3. The nozzle body 2 has the same shape as that of the first embodiment. The needle 3 is different from the first embodiment. Specifically, the needle 3 includes a cylindrical portion 31, a first conical portion 32, and a second conical portion 33 having the same shape as in the first embodiment, but the tip connected to the downstream end of the second conical portion 33. The shape of the part 38 is different from the tip part 34 of the first embodiment.

先端部３８は、第２円錐部３３の下流端と同じ径の上流端を有し、その上流端から軸方向に延びて外径を徐々に縮小させる形状に形成されるが、外径の縮小の態様が円錐形状と異なっている。詳しくは、先端部３８は、ニードル３の軸方向（軸線１０２の方向）に沿って連続的に側面の角度が変化する形状に形成されている。言い換えると、先端部３８の側面は、ニードル軸線１０２を包含する平面で切ったときの断面線が曲線状となるように形成されている。さらに言うと、先端部３８の側面は、上流から下流にいくにしたがって側面の傾き（角度）が軸線１０２に対して角度がついた状態から軸線１０２の向きに徐々に近づくように曲面状に形成されている。   The distal end portion 38 has an upstream end having the same diameter as the downstream end of the second conical portion 33 and extends in the axial direction from the upstream end so as to be gradually reduced in outer diameter. Is different from the conical shape. Specifically, the distal end portion 38 is formed in a shape in which the angle of the side surface continuously changes along the axial direction of the needle 3 (the direction of the axis line 102). In other words, the side surface of the distal end portion 38 is formed such that a cross-sectional line when it is cut by a plane including the needle axis 102 is curved. Furthermore, the side surface of the tip portion 38 is formed in a curved shape so that the inclination (angle) of the side surface gradually approaches the direction of the axis 102 from the state where the angle (angle) of the side surface is angled with respect to the axis 102 as it goes from upstream to downstream. Has been.

さらに言うと、先端部３８の側面のうち、該側面と噴孔軸線１０３との交点より上流側部分と、噴孔軸線１０３との成す角度が、図１６に示すように、ニードル３のリフト量（噴射量）の増加にしたがって徐々に（連続的に）増加する。角度の増加の態様は、図１６のライン４０１で示すように、リフト量に対して直線状に増加させても良いし、ライン４０２で示すように、リフト量に対して上に凸の曲線状に増加させても良いし、ライン４０３で示すように、リフト量に対して下に凸の曲線状に増加させても良い。なお、先端部３８の先端は軸線１０２に直角な平面状に形成されている。   Furthermore, as shown in FIG. 16, the lift amount of the needle 3 is determined by the angle formed between the side surface of the tip portion 38 and the upstream portion of the side surface and the nozzle hole axis 103 and the nozzle hole axis 103. It increases gradually (continuously) as the (injection amount) increases. The angle increase may be linearly increased with respect to the lift amount as indicated by a line 401 in FIG. 16, or may be curved upwardly with respect to the lift amount as indicated by a line 402. Alternatively, as indicated by a line 403, it may be increased in a downward convex curve with respect to the lift amount. Note that the tip of the tip portion 38 is formed in a planar shape perpendicular to the axis 102.

先端部３８は、閉弁時において先端側の一部が噴孔軸線１０３より下側（サック室２６の底部側）に位置するよう延設されている。すなわち、閉弁時において、噴孔軸線１０３と先端部３８の側面とが交差する。先端部３８の上流端３８１は、閉弁時においてサック室２６の入口２６ｂより下流に位置している。この上流端３８１は、シート部３６からニードル先端に向かって最初にニードル側面の角度が変化する最初点である。また、先端部３８の側面のうち、閉弁時において噴孔軸線１０３より下流に位置する部分が下流側変化点である。このように、本実施形態では、最初点３８１と、下流側変化点とが別々に設けられている。   The distal end portion 38 extends so that a part of the distal end side is located below the nozzle hole axis 103 (on the bottom side of the sack chamber 26) when the valve is closed. That is, when the valve is closed, the nozzle hole axis 103 and the side surface of the tip portion 38 intersect. The upstream end 381 of the distal end portion 38 is located downstream from the inlet 26b of the sac chamber 26 when the valve is closed. The upstream end 381 is an initial point at which the angle of the side surface of the needle first changes from the seat portion 36 toward the needle tip. Moreover, the part located downstream from the nozzle hole axis line 103 at the time of valve closing among the side surfaces of the front-end | tip part 38 is a downstream change point. Thus, in the present embodiment, the initial point 381 and the downstream change point are provided separately.

このように、先端部３８の側面は軸方向に沿って曲面状に形成されるので、先端部３８の側面の全点が該側面の角度が変化する角度変化点となる。また、図１６に示すようにリフト量の増加にしたがって噴孔軸線１０３とニードル３（先端部３８）の側面との成す角度が連続的に増加するので、第１、第２実施形態と同様に、低リフト時の角度よりも高リフト時の角度のほうが大きいという関係を満たす。よって、第１、第２実施形態と同様に、エンジンの低負荷運転時（低リフト時、噴射量が少ない時）には、低貫徹、広角の噴霧特性にでき、高負荷運転時（高リフト時、噴射量が多い時）には、高貫徹、狭角の噴霧特性にできる。さらに、本実施形態では、リフト量に応じてニードル側面の角度が連続的に変化するので、リフト量（噴射量）に応じて連続的に噴霧特性を変化させることができる。   Thus, since the side surface of the tip portion 38 is formed in a curved shape along the axial direction, all the points on the side surface of the tip portion 38 become angle change points at which the angle of the side surface changes. Also, as shown in FIG. 16, the angle formed between the nozzle hole axis 103 and the side surface of the needle 3 (tip portion 38) increases continuously as the lift amount increases, so that the same as in the first and second embodiments. The relationship that the angle at the time of high lift is larger than the angle at the time of low lift is satisfied. Therefore, as in the first and second embodiments, when the engine is in a low load operation (low lift, when the injection amount is small), a low penetrating and wide-angle spray characteristic can be achieved, and during a high load operation (high lift) When the injection amount is large), it is possible to achieve a high penetration and narrow angle spray characteristics. Furthermore, in this embodiment, since the angle of the side surface of the needle changes continuously according to the lift amount, the spray characteristics can be changed continuously according to the lift amount (injection amount).

（他の実施形態）
第１、第２実施形態では、閉弁時交点からニードル先端までの間にニードル側面の角度が変化する下流側変化点を１つ有することで、リフト量に応じて噴孔軸線とニードル側面との成す角度を２段階に切り替える例を示した。しかしこれに限定されず、閉弁時交点からニードル先端までの間にニードル側面の角度が変化する下流側変化点を複数有して、リフト量に応じて噴孔軸線とニードル側面との成す角度を３段階以上に切り替えるようにしても良い。これによって、リフト量（噴射量）に応じて、噴霧特性を３段階以上に切り替えることができ、例えば噴射量が中程度の噴霧特性を、噴射量が少ない時と多い時とで異なる噴霧特性とすることができる。 (Other embodiments)
In the first and second embodiments, by having one downstream change point where the angle of the needle side surface changes between the valve closing intersection and the needle tip, the nozzle hole axis and the needle side surface An example in which the angle formed by is switched to two stages has been shown. However, the present invention is not limited to this, and there are a plurality of downstream side change points where the angle of the needle side surface changes between the valve closing intersection point and the needle tip, and the angle formed by the nozzle hole axis and the needle side surface according to the lift amount May be switched to three or more stages. Accordingly, the spray characteristics can be switched to three or more stages according to the lift amount (injection amount). For example, the spray characteristics with a medium injection amount are different from the spray characteristics when the injection amount is small and large. can do.

また、上記実施形態では、低リフト時角度θ１＜高リフト時角度θ２を満たすようにニードル側面を構成したが、反対に、低リフト時角度θ１＞高リフト時角度θ２を満たすようにニードル側面を構成しても良い。これによれば、低リフト時（噴射量が少ない時）には高貫徹、狭角の噴霧特性にすることができ、高リフト時（噴射量が多い時）には低貫徹、広角の噴霧特性にすることができる。   In the above embodiment, the needle side surface is configured so as to satisfy the low lift angle θ1 <the high lift angle θ2, but conversely, the needle side surface is configured so as to satisfy the low lift angle θ1> the high lift angle θ2. It may be configured. According to this, it is possible to achieve a high penetrating and narrow angle spray characteristic at low lift (when the injection amount is small), and a low penetrating and wide angle spray characteristic at high lift (when the injection amount is large). Can be.

１、７１、７２ 燃料噴射弁
２ ノズルボディ
３ ニードル
４ 燃料流路
６、３５１、３８１ 角度変化点
２３ ガイド孔
２６ サック室
２８ 着座面
３６ シート部
１０３ 噴孔軸線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 71, 72 Fuel injection valve 2 Nozzle body 3 Needle 4 Fuel flow path 6, 351, 381 Angle change point 23 Guide hole 26 Suck chamber 28 Seating surface 36 Seat part 103 Injection hole axis

Claims (8)

内部にニードル収容室（２３）を形成する筒形状であり、燃料を噴射する噴孔（２７）が軸方向の先端に形成され、前記噴孔の上流側部分に着座面（２８）を有するボディ（２）と、
前記ニードル収容室に配置され、自身の側面と前記ボディの内面との間で環状の燃料流路（４）を形成するとともに、前記側面に、前記着座面に着座するシート部（３６）を有し、そのシート部が前記着座面に着座することにより前記噴孔からの燃料噴射を遮断するとともに前記着座面から離座することにより前記噴孔からの燃料噴射を許容するニードル（３）とを備え、
前記ボディには、前記燃料流路にて環状に分布する燃料を集合させて前記噴孔と連通させるサック室（２６）が形成されており、
前記シート部が前記着座面に着座した閉弁時には、前記ニードルの先端側の一部が前記サック室に位置し、且つ、前記噴孔の軸線（１０３）と、前記サック室に位置する前記ニードルの側面とが交差し、
前記シート部から前記ニードルの先端までの間に前記ニードルの側面の角度が変化する角度変化点（６、３５１、３８１）を少なくとも１つ有し、前記角度変化点のうち前記シート部から前記ニードルの先端に向かって最初に前記角度が変化する最初点（６、３５１、３８１）は前記閉弁時において前記サック室の入口（２６ｂ）より下流に位置し、
前記角度変化点は、前記閉弁時において前記噴孔の軸線より下流側に位置する下流側変化点（６）を有しており、
前記シート部が前記着座面から離座した開弁時において前記ニードルのリフト量に応じて前記下流側変化点が前記噴孔の軸線より下流側の位置から上流側の位置に移動することにより前記ニードルの側面と前記噴孔の軸線との成す角度が変化する燃料噴射弁（１、７１、７２）。 A body having a cylindrical shape forming a needle housing chamber (23) therein, a nozzle hole (27) for injecting fuel formed at the tip in the axial direction, and a seating surface (28) in an upstream portion of the nozzle hole (2) and
An annular fuel passage (4) is formed between the side surface of the needle housing chamber and the inner surface of the body, and a seat portion (36) seated on the seating surface is provided on the side surface. A needle (3) for blocking fuel injection from the nozzle hole when the seat portion is seated on the seating surface and allowing fuel injection from the nozzle hole by being separated from the seating surface; Prepared,
The body is formed with a sac chamber (26) for collecting fuel distributed annularly in the fuel flow path and communicating with the nozzle hole,
At the time of valve closing when the seat portion is seated on the seating surface, a part of the tip side of the needle is located in the sac chamber, and the axis (103) of the nozzle hole and the needle located in the sac chamber Intersects the sides of
There is at least one angle change point (6, 351, 381) at which the angle of the side surface of the needle changes between the seat part and the tip of the needle, and the needle part to the needle out of the angle change points. The first point (6, 351, 381) at which the angle first changes toward the tip of the sack is located downstream from the inlet (26b) of the sack chamber when the valve is closed,
The angle change point has a downstream change point (6) located downstream from the axis of the nozzle hole when the valve is closed,
When the seat portion is opened from the seating surface, the downstream change point moves from a position downstream of the nozzle hole axis to an upstream position in accordance with the lift amount of the needle. A fuel injection valve (1, 71, 72) in which the angle formed between the side surface of the needle and the axis of the nozzle hole changes. 前記下流側変化点が前記噴孔の軸線よりも下流側に位置する時の、前記噴孔の軸線と、前記ニードルの側面のうち前記噴孔の軸線と前記ニードルの側面との交点より上流側の部分との成す角度を第１角度（θ１）、
前記下流側変化点が前記噴孔の軸線よりも上流側に位置する時の、前記噴孔の軸線と、前記ニードルの側面のうち前記交点より上流側の部分との成す角度を第２角度（θ２）として、
前記第１角度より前記第２角度のほうが大きい請求項１に記載の燃料噴射弁。 Upstream from the intersection of the axis of the nozzle hole and the axis of the nozzle hole and the side surface of the needle when the downstream change point is located downstream of the axis of the nozzle hole The angle formed by the portion of the first angle (θ1),
The angle formed between the axis of the nozzle hole and the portion of the side surface of the needle upstream of the intersection when the downstream change point is located upstream of the axis of the nozzle hole is a second angle ( θ2)
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the second angle is larger than the first angle. 前記ニードルの側面と前記ボディの内面との間に形成される前記燃料流路を環状流路、前記環状流路を前記軸方向に直交する平面で切ったときの断面積を環状流路面積、前記噴孔を前記噴孔の軸線に直交する平面で切ったときの全ての前記噴孔の断面積を足し合わせた値を噴孔流路面積、開弁時において前記軸方向に沿った各位置での前記環状流路面積及び前記噴孔流路面積のうちの最小面積を最小流路面積として、
前記ニードルのリフト量が大きくなるにしたがって、前記最小流路面積の位置が前記環状流路から前記噴孔に切り替わり、
前記最小流路面積の位置が前記環状流路となる時の、前記噴孔の軸線と、前記ニードルの側面のうち前記噴孔の軸線と前記ニードルの側面との交点より上流側の部分との成す角度を第１角度（θ１）、
前記最小流路面積の位置が前記噴孔となる時の、前記噴孔の軸線と、前記ニードルの側面のうち前記交点より上流側の部分との成す角度を第２角度（θ２）として、
前記第１角度より前記第２角度のほうが大きい請求項１に記載の燃料噴射弁。 The fuel flow path formed between the side surface of the needle and the inner surface of the body is an annular flow path, and the cross-sectional area when the annular flow path is cut by a plane orthogonal to the axial direction is an annular flow path area, A value obtained by adding the cross-sectional areas of all the nozzle holes when the nozzle hole is cut along a plane orthogonal to the axis of the nozzle hole is a nozzle channel area, each position along the axial direction when the valve is opened. As the minimum channel area of the annular channel area and the nozzle hole channel area in
As the lift amount of the needle increases, the position of the minimum flow path area is switched from the annular flow path to the injection hole,
When the position of the minimum flow path area becomes the annular flow path, the axis of the nozzle hole and the portion of the side surface of the needle upstream of the intersection of the axis of the nozzle hole and the side surface of the needle The angle formed is the first angle (θ1),
When the position of the minimum flow path area is the nozzle hole, an angle formed between the axis of the nozzle hole and a portion of the side surface of the needle upstream of the intersection is a second angle (θ2),
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the second angle is larger than the first angle. 前記ニードルの先端角部（３４３）と前記ボディの内面との間に形成される流路（２６３）の面積を下流環状流路面積として、前記最小流路面積の位置が前記環状流路となる時は、前記下流環状流路面積が前記噴孔流路面積より小さく、
前記最小流路面積の位置が前記噴孔となる時は、前記下流環状流路面積が前記噴孔流路面積より大きい請求項３に記載の燃料噴射弁。 The area of the channel (263) formed between the tip corner (343) of the needle and the inner surface of the body is defined as the downstream annular channel area, and the position of the minimum channel area becomes the annular channel. When the downstream annular channel area is smaller than the nozzle hole channel area,
The fuel injection valve according to claim 3, wherein when the position of the minimum flow path area is the nozzle hole, the downstream annular flow path area is larger than the nozzle hole flow path area. 前記ニードルの側面は、前記シート部から前記ニードルの先端までの間において前記ニードルの軸方向に沿って段階的に角度が変化する形状に形成された請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁（１、７１）。   The side surface of the needle is formed in a shape in which the angle changes stepwise along the axial direction of the needle between the seat portion and the tip of the needle. The fuel injection valve (1, 71). 前記ニードルの側面の、前記ニードルの先端からの一部分（３８）が、前記ニードルの軸方向に沿って連続的に角度が変化する形状に形成された請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁（７２）。   The part (38) from the front-end | tip of the said needle of the side surface of the said needle was formed in the shape from which an angle changes continuously along the axial direction of the said needle. Fuel injection valve (72). 前記最初点（６）は前記下流側変化点でもある請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料噴射弁（１）。   The fuel injection valve (1) according to any one of claims 1 to 6, wherein the initial point (6) is also the downstream change point. 前記最初点（３５１、３８１）は前記下流側変化点（６）とは別の点である請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料噴射弁（７１、７２）。   The fuel injection valve (71, 72) according to any one of claims 1 to 6, wherein the initial point (351, 381) is a point different from the downstream change point (6).
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