專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料噴射閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及缸內(nèi)噴射式內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥。
背景技術(shù)：
以往，公知有一種直接向燃料室內(nèi)噴射燃料的缸內(nèi)噴射式內(nèi)燃機(jī)， 燃料噴射閥根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件在必要的時(shí)期向燃料室內(nèi)噴射燃料。
在燃燒室內(nèi)，被噴入的霧狀燃料與空氣混合，由火花塞點(diǎn)燃所形成 的混合氣，使之燃燒。
典型的缸內(nèi)噴射式內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥具備閥體，其按順序排列 配置有接收燃料的主空間、作為燃料存留器的罩狀(sack)部及噴射孔； 和被該閥體支承為自如移動(dòng)，在前端具有密封部的閥針(needle),即通 過(guò)該密封部與上述閥體的內(nèi)面基于該移動(dòng)而分離或接觸，將使上述閥體 的主空間與罩狀部連通的燃料通路開(kāi)啟或關(guān)閉的閥針。
如果閥針在規(guī)定的定時(shí)移動(dòng)，使閥體內(nèi)面與閥針前端的密封部分 離，在兩者間開(kāi)啟燃料通路，則主空間與罩狀部連通，燃料可通過(guò)燃料 通路并經(jīng)由罩狀部從噴射孔向燃燒室內(nèi)噴射。
在這樣的燃料噴射閥中，由于每當(dāng)罩狀部?jī)?nèi)充滿之后，都通過(guò)噴射 孔噴射規(guī)定量的燃料，所以，即使經(jīng)過(guò)燃料噴射期間由閥針關(guān)閉了燃料 通路，也會(huì)在罩狀部?jī)?nèi)殘留未噴射的燃料。
罩狀部?jī)?nèi)的殘留燃料因燃燒氣體而蒸汽受熱，將導(dǎo)致在罩狀部的內(nèi) 面、閥針前端面(特別是其密封部)等附著來(lái)源于燃料的堆積物(氧化 物、碳化物、分解生成物等)。附著的堆積物會(huì)縮小燃料通路的流路面 積，成為對(duì)燃料的流路阻力，從而引起流量降低、使燃料噴射量發(fā)生偏 差，有可能招致燃燒惡化。而且，如果堆積物的附著進(jìn)一步嚴(yán)重，則還 有可能阻塞噴射孔。以往，為了解決這樣的i果題，例如提出了下述幾種方案對(duì)燃料噴 射閥的噴射孔的表面涂敷含氟樹(shù)脂(特表2003 - 503637號(hào)公報(bào))；具有 通過(guò)涂敷含有金屬烷氧化物和烷氧基的一部分被氟代烷基取代的氟代 烷基取代烷氧化物的被覆溶液，并實(shí)施燒成而形成的被覆膜，來(lái)抑制堆 積物(日本專(zhuān)利第3156610號(hào)公報(bào))。
或者，提出了將通過(guò)對(duì)具有氟代烷基的烷基三烷氧基硅烷進(jìn)行加水 分解/聚合的所謂凝膠硅膠法制成的FAS膜，涂敷到燃料噴射閥的表面 的方案(特開(kāi)2004 - 84499號(hào)^J^才艮)。
而且，提出了在閥針的閥座與閥針的表面，設(shè)置使表面能量降低或 減少表面的反應(yīng)性的樹(shù)脂或金屬等被膜的方案(特表2002-543330號(hào) 公報(bào))。
進(jìn)而，還提出了對(duì)閥針的閥座設(shè)置由使堆積物的附著延遲的陶瓷材 料形成的插入體的方案(特開(kāi)2001 - 280224號(hào)>^才艮)。
但是，上述提出的燃料噴射閥中存在以下的問(wèn)題。
對(duì)于特表2003-503637號(hào)公報(bào)的燃料噴射閥而言，由于噴射孔面 向燃燒室、曝于高溫之下，所以，存在著含氟樹(shù)脂的耐久性不足之虞， 如果樹(shù)脂涂層的一部分受損傷而脫落，則有可能以該脫落部分為起點(diǎn)生 成堆積物。
而對(duì)于日本專(zhuān)利3156610號(hào)公報(bào)的燃料噴射閥而言，由于被膜的吸 附能量低，所以，如果有效地形成了，則對(duì)堆積物生成的抑制效果高， 但由于是碳系被膜且被膜的厚度非常薄，所以，有可能因涂層的表面狀 態(tài)而導(dǎo)致耐久性降低。
對(duì)于特開(kāi)2004 - 84499號(hào)^>報(bào)及特表2002 - 543330號(hào)7>報(bào)的燃料 噴射閥而言，不清楚同時(shí)滿足堆積物的附著抑制和耐久性的被覆材料及 被覆范圍的詳細(xì)情況，因此無(wú)法直接進(jìn)行實(shí)，應(yīng)用。
特開(kāi)2001 -280224號(hào)公報(bào)的燃料噴射閥由于必須對(duì)閥針的閥座設(shè) 置插入體，所以存在著構(gòu)造復(fù)雜、制造成本上升的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明為了消除上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種通過(guò)簡(jiǎn)易 的構(gòu)成來(lái)抑制堆積物的附著、同時(shí)使耐久性提高的燃料噴射岡。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的燃料噴射閥具備閥體，其具有 接收燃料的主空間及噴射孔；和被該閥體支承為自如移動(dòng)且在前端具有 密封部的閥針，該閥針通過(guò)該移動(dòng)使該密封部與上述閥體的內(nèi)面分離或 接觸，從而使上述閥體的主空間與噴射孔連通的燃料通路開(kāi)啟或關(guān)閉， 其特征在于，上述閥主體的噴射孔被噴射孔用涂層被覆，該噴射孔用涂
成，并且，上述閥針的密封部被密封用涂層被覆，密封用涂層由與該閥 針自身的物質(zhì)相比具有疏液性高且不形成金屬面的物質(zhì)構(gòu)成。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)通過(guò)釆用對(duì)與燃燒室鄰接、曝于高溫下的噴射孔被 覆與氧的吸附性及反應(yīng)性低的物質(zhì)，對(duì)相對(duì)遠(yuǎn)離燃燒室且到達(dá)溫度較低 的閥針的密封部被覆疏液性高、氧吸附能量低的物質(zhì)，即采用選擇性的 被覆，在大幅降低堆積物的同時(shí)，可確保耐久性，由此完成了本發(fā)明。
優(yōu)選上述噴射孔用涂層的物質(zhì)為金，上述密封部用涂層的物質(zhì)為二 氧化硅系疏液被膜材料。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例涉及的燃料噴射閥的主要部分的剖面圖。
圖2是針對(duì)本發(fā)明的涂層與比較例，比較實(shí)際試驗(yàn)后的燃料流量降 低率并進(jìn)行表示的圖表。
圖3是針對(duì)本發(fā)明所使用的金和其他的金屬，對(duì)02吸附熱描繪出 試樣(test piece)試驗(yàn)的堆積物生成量的圖表。
圖中5-燃料噴射閥，7'-主空間，10-燃料通路，ll-罩狀部('燃 料存留器)，12-噴射孔，13-閥體，14-閥針，14a-密封部，15-涂 層面。
具體實(shí)施例方式
圖l表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的燃料噴射閥的主要部分的剖
面。對(duì)于圖示的燃料噴射閥5而言，岡體13整體呈中空?qǐng)A筒形(省略 整體的圖示)，該圓筒形的內(nèi)部構(gòu)成接收燃料的主空間7，在前端部具有 近似半球狀的作為燃料存留器的罩狀部11,從罩狀部11向外部開(kāi)口的 噴射孔12具有規(guī)定角度的傾斜和規(guī)定角度的寬度。
在閥體13內(nèi)，閥針14被支承為能夠沿其軸向(圖1中的上下方向) 移動(dòng)。閥針14的前端構(gòu)成圓錐形狀的密封部14a。密封部14a與閥體 13的內(nèi)面13a之間的間隙構(gòu)成燃料通路10。
圖示的狀態(tài)是閥針14的密封部14a與閥體13的內(nèi)面13a分離的狀 態(tài)，如果通過(guò)閥針14的軸向移動(dòng)使兩者接觸，則燃料通路10被關(guān)閉。
即，通過(guò)伴隨著閥針14的軸向移動(dòng)的密封部14a與閥體13的內(nèi)面 13a的分離及接觸，在閥針密封部14a與閥體內(nèi)面13a之間開(kāi)啟及關(guān)閉 燃料通路10,使得主空間7和噴射孔12借助罩狀部11連通或被切斷， 與之對(duì)應(yīng)，來(lái)自噴射孔12的燃料噴射被執(zhí)行及停止。
另外，閥針14被閥體13內(nèi)設(shè)置的彈簧(未圖示)向關(guān)閉燃料通路 10的方向(圖中的下方)施力。
另一方面，通過(guò)對(duì)閥體13內(nèi)設(shè)置的螺線管(未圖示)通電，來(lái)產(chǎn) 生吸引力，通過(guò)克服上述彈簧的施加力、使閥針14向圖中的上方移動(dòng)， 來(lái)開(kāi)啟燃料通路IO,使得主空間7與噴射孔12借助罩狀部11而連通。
通過(guò)如此基于閥針14的移動(dòng)控制燃料通路10的開(kāi)閉，可以經(jīng)由罩 狀部11從噴射孔12以規(guī)定定時(shí)斷續(xù)地向燃燒室(未圖示)噴射主空間 7內(nèi)的燃料。
根據(jù)本發(fā)明，為了在抑制堆積物向燃料噴射閥5附著的同時(shí)，提高 耐久性，利用鍍覆等被覆方法如下所述地根據(jù)部位實(shí)施選擇性的涂層。
首先，由于噴射孔12直接啄于來(lái)自鄰接的燃燒室的高溫高壓燃燒 氣體的頻度較高，所以，防止氧化物系的堆積物的附著尤為重要。因此， 噴射孔用涂層的物質(zhì)需要具有耐熱性、且與氧的吸附性及反應(yīng)性低。以由這樣的物質(zhì)構(gòu)成的涂層被覆噴射孔12的內(nèi)面。
作為噴射孔用涂層的物質(zhì)，可采用滿足上述要求特性的金屬，優(yōu)選 為稀有金屬，尤其優(yōu)選為金。
另一方面，由于閥針14的密封部14a與閥體13的內(nèi)面13a對(duì)置， 規(guī)定了燃料通路10，并與燃燒室之間一般至少夾設(shè)有噴射孔12 (在圖 示的例子中還有罩狀部11)，所以，與噴射孔12比較，被曝于來(lái)自燃燒 室的高溫高壓燃燒氣體的頻度較低，因此，防止燃料中含有的硫酸銨、 硫酸釣等金屬鹽系堆積物的附著較為重要。為此，密封部用涂層的物質(zhì) 不需要噴射孔用涂層那樣高的耐熱性，反而需要疏液性高、不形成金屬 面。利用由這樣的物質(zhì)構(gòu)成的涂層被覆密封部14a。
作為密封部涂層的物質(zhì)，優(yōu)選使用滿足上述要求特性的非金屬，尤 其優(yōu)選使用二氧化硅系疏液被膜材料。二氧化硅疏液被膜材料可舉出以 Si02為主要成分，并將含氟官能團(tuán)的聚合物作為典型的添加成分與之組 合的組合物。作為含氟官能團(tuán)的聚合物，典型的例子是作為四氟乙烯的 聚合物的聚四氟乙烯(PTFE)等含氟樹(shù)脂。不過(guò)，添加成分不必限定 于此，也可以采用以往在疏液用涂層中使用的添加成分。
這樣，通過(guò)對(duì)與燃燒室鄰接、曝于高溫下的岡體13的噴射孔12， 涂敷化學(xué)穩(wěn)定性高且難以被氧化的金，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高溫耐久性和堆積物 附著的抑制。另一方面，通過(guò)對(duì)處于溫度較低的閥針14的密封部14a 涂敷難以附著金屬鹽的二氧化硅系疏液被膜材料，可實(shí)現(xiàn)對(duì)堆積物附著 的抑制。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)對(duì)燃料噴射閥的會(huì)引起堆積物附著的部位， 根據(jù)其所處溫度/環(huán)境的條件，分別選擇性實(shí)施由特定的物質(zhì)構(gòu)成的涂 層，從而可以基于筒單的構(gòu)成同時(shí)實(shí)現(xiàn)堆積物附著的抑制和耐久性。
另外，在圖l的例子中，作為容易引起堆積物附著的典型構(gòu)造，表 示了具備作為燃料存留器的罩狀部11的構(gòu)造，但本發(fā)明與罩狀部11的 有無(wú)無(wú)關(guān)，有無(wú)罩狀部11都能得到抑制堆積物附著及提高耐久性的效 果。
而且，為了便于說(shuō)明，圖1表示了具備狹縫狀的噴射孔12的燃料噴射閥5，但本發(fā)明不限定于此，即使在具備多個(gè)噴射孔(多孔噴嘴) 或渦流式噴嘴的結(jié)構(gòu)的燃料噴射閥等中應(yīng)用，也能得到同樣的效果。
實(shí)施例
應(yīng)用本發(fā)明的選擇性涂層進(jìn)行了實(shí)際試驗(yàn)。實(shí)際試驗(yàn)條件如下所述。
<實(shí)際試驗(yàn)條件>
對(duì)象發(fā)動(dòng)機(jī)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)(L4)
運(yùn)轉(zhuǎn)溫頓INJ前端溫度……150t
運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間40小時(shí)
燃料高辛烷汽油
作為本發(fā)明例，對(duì)噴射孔內(nèi)面實(shí)施金涂層，對(duì)閥針密封部實(shí)施以 SK)2為主成分并添加了 PTFE樹(shù)脂的疏液被膜。
作為比較，針對(duì)沒(méi)有涂層的情況、和對(duì)噴射孔及閥針密封部雙方實(shí) 施了相同的金涂層的情況，以與上述同樣的條件進(jìn)行了實(shí)際試驗(yàn)。
針對(duì)上述三種情況，分別測(cè)量試驗(yàn)前后的燃料流量，求出試驗(yàn)后的 流量降低量相對(duì)試驗(yàn)前的流量的比率，以流量降低量進(jìn)行評(píng)價(jià)。
圖2中以圖表統(tǒng)一表示實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果。在圖2中，橫軸表示涂層的 種類(lèi)，縱軸表示試驗(yàn)后的燃料流量降低率。
如該圖所示，在沒(méi)有涂層的基體狀態(tài)下流量降低率為-4%。
與之相對(duì)，在對(duì)噴射孔及閥針密封部雙方實(shí)施了金涂層的情況下， 流量降低率為-5.5% ,反而比沒(méi)有涂層的基體狀態(tài)惡化。
在根據(jù)本發(fā)明對(duì)喰射孔實(shí)施金涂層，對(duì)閥針密封部實(shí)施亍二氧化硅 系疏液涂層的情況下，在測(cè)量精度的范圍內(nèi)完全沒(méi)有引起流量降低。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)對(duì)噴射孔和閥針密封部分別區(qū)分使用金涂層和氧化硅系疏液涂層，可得到極其顯著的堆積物抑制效果。
另外，作為噴射孔用涂層，為了確認(rèn)各種金屬中尤其使用金的優(yōu)越
性，在高壓處理器(autoclave)中利用試樣進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)條件如下 所述。
<試樣試驗(yàn)條件>
高壓處理器內(nèi)環(huán)境壓力lMPa、溫度200"C 試驗(yàn)方法以噴射壓力2MPa向試樣噴射燃燒氣體 試樣通過(guò)鍍覆被覆了圖3所示的各種金屬
圖3統(tǒng)一表示了結(jié)果。在圖3中，橫軸是02吸附熱，縱軸是堆積 物生成量。
如該圖所示，用于試驗(yàn)的各種金屬中，被覆金的情況與被覆其他金 屬的情況相比，堆積物生成量格外少。可認(rèn)為存在著橫軸的02吸附熱、 即對(duì)氧的吸附性越低，堆積物生成量越減少的傾向。
在該圖所示的試樣的試驗(yàn)結(jié)果中，Ni、 Fe的堆積物生成量也比較少， 但由于和Au或Pt相比，高溫下的耐久性相差甚遠(yuǎn)，所以不適于實(shí)際應(yīng) 用。
工業(yè)上的可利用性
本發(fā)明對(duì)缸內(nèi)噴射式內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥是有用的，能夠以簡(jiǎn)單的 構(gòu)成抑制堆積物的附著、同時(shí)提高耐久性。
權(quán)利要求
1、一種燃料噴射閥，具備閥體，其具有接收燃料的主空間及噴射孔；和被該閥體支承為自如移動(dòng)且在前端具有密封部的閥針，閥針通過(guò)該移動(dòng)使該密封部與上述閥體的內(nèi)面分離或接觸，從而開(kāi)啟或關(guān)閉使上述閥體的主空間與噴射孔連通的燃料通路，其特征在于，上述閥體的噴射孔被噴射孔用涂層被覆，該噴射孔用涂層由相比于該閥體自身的物質(zhì)具有與氧的吸附性及反應(yīng)性低的物質(zhì)構(gòu)成，并且，上述閥針的密封部被密封用涂層被覆，該噴射孔用涂層由與該閥針自身的物質(zhì)相比具有疏液性高且不形成金屬面的物質(zhì)構(gòu)成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料噴射閥，其特征在于，上述噴射孔用涂層的物質(zhì)為金，上述密封部用涂層的物質(zhì)為二氧化 硅系被膜材料。
全文摘要
本發(fā)明提供可通過(guò)簡(jiǎn)單的構(gòu)成抑制堆積物的附著，同時(shí)提高了耐久性的燃料噴射閥。該燃料噴射閥具備閥體，其具有接收燃料的主空間及噴射孔；和被該閥體支承為自如移動(dòng)且在前端具有密封部的閥針，閥針通過(guò)該移動(dòng)而使該密封部與上述閥體的內(nèi)面分離或接觸，將使上述閥體的主空間與噴射孔連通的燃料通路開(kāi)啟或關(guān)閉，上述閥主體的噴射孔被相比于該閥體自身的物質(zhì)，與氧的吸附性及反應(yīng)性低的物質(zhì)所構(gòu)成的噴射孔用涂層被覆，并且，上述閥針的密封部被與該閥針自身的物質(zhì)相比，疏液性高且不形成金屬面的物質(zhì)所構(gòu)成的密封用涂層被覆。優(yōu)選上述噴射孔用涂層的物質(zhì)為金，上述密封部用涂層的物質(zhì)為二氧化硅系被膜材料。
文檔編號(hào)F02M61/16GK101605982SQ20078003922
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月30日
發(fā)明者仁藤丈裕, 佐藤和明, 宮崎昭二, 杉本知士郎, 松村惠理子, 槍野素成, 白澤淳 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社