专利名称：燃料喷射阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及缸内喷射式内燃机的燃料喷射阀。
背景技术：
以往，公知有一种直接向燃料室内喷射燃料的缸内喷射式内燃机， 燃料喷射阀根据运转条件在必要的时期向燃料室内喷射燃料。
在燃烧室内，被喷入的雾状燃料与空气混合，由火花塞点燃所形成 的混合气，使之燃烧。
典型的缸内喷射式内燃机的燃料喷射阀具备阀体，其按顺序排列 配置有接收燃料的主空间、作为燃料存留器的罩状(sack)部及喷射孔； 和被该阀体支承为自如移动，在前端具有密封部的阀针(needle),即通 过该密封部与上述阀体的内面基于该移动而分离或接触，将使上述阀体 的主空间与罩状部连通的燃料通路开启或关闭的阀针。
如果阀针在规定的定时移动，使阀体内面与阀针前端的密封部分 离，在两者间开启燃料通路，则主空间与罩状部连通，燃料可通过燃料 通路并经由罩状部从喷射孔向燃烧室内喷射。
在这样的燃料喷射阀中，由于每当罩状部内充满之后，都通过喷射 孔喷射规定量的燃料，所以，即使经过燃料喷射期间由阀针关闭了燃料 通路，也会在罩状部内残留未喷射的燃料。
罩状部内的残留燃料因燃烧气体而蒸汽受热，将导致在罩状部的内 面、阀针前端面(特别是其密封部)等附着来源于燃料的堆积物(氧化 物、碳化物、分解生成物等)。附着的堆积物会缩小燃料通路的流路面 积，成为对燃料的流路阻力，从而引起流量降低、使燃料喷射量发生偏 差，有可能招致燃烧恶化。而且，如果堆积物的附着进一步严重，则还 有可能阻塞喷射孔。以往，为了解决这样的i果题，例如提出了下述几种方案对燃料喷 射阀的喷射孔的表面涂敷含氟树脂(特表2003 - 503637号公报)；具有 通过涂敷含有金属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，并实施烧成而形成的被覆膜，来抑制堆 积物(日本专利第3156610号公报)。
或者，提出了将通过对具有氟代烷基的烷基三烷氧基硅烷进行加水 分解/聚合的所谓凝胶硅胶法制成的FAS膜，涂敷到燃料喷射阀的表面 的方案(特开2004 - 84499号^J^才艮)。
而且，提出了在阀针的阀座与阀针的表面，设置使表面能量降低或 减少表面的反应性的树脂或金属等被膜的方案(特表2002-543330号 公报)。
进而，还提出了对阀针的阀座设置由使堆积物的附着延迟的陶瓷材 料形成的插入体的方案(特开2001 - 280224号>^才艮)。
但是，上述提出的燃料喷射阀中存在以下的问题。
对于特表2003-503637号公报的燃料喷射阀而言，由于喷射孔面 向燃烧室、曝于高温之下，所以，存在着含氟树脂的耐久性不足之虞， 如果树脂涂层的一部分受损伤而脱落，则有可能以该脱落部分为起点生 成堆积物。
而对于日本专利3156610号公报的燃料喷射阀而言，由于被膜的吸 附能量低，所以，如果有效地形成了，则对堆积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，有可能因涂层的表面状 态而导致耐久性降低。
对于特开2004 - 84499号^>报及特表2002 - 543330号7>报的燃料 喷射阀而言，不清楚同时满足堆积物的附着抑制和耐久性的被覆材料及 被覆范围的详细情况，因此无法直接进行实，应用。
特开2001 -280224号公报的燃料喷射阀由于必须对阀针的阀座设 置插入体，所以存在着构造复杂、制造成本上升的缺点。
发明内容
鉴于此，本发明为了消除上述现有技术的缺点，提供一种通过简易 的构成来抑制堆积物的附着、同时使耐久性提高的燃料喷射岡。
为了实现上述目的，本发明提供的燃料喷射阀具备阀体，其具有 接收燃料的主空间及喷射孔；和被该阀体支承为自如移动且在前端具有 密封部的阀针，该阀针通过该移动使该密封部与上述阀体的内面分离或 接触，从而使上述阀体的主空间与喷射孔连通的燃料通路开启或关闭， 其特征在于，上述阀主体的喷射孔被喷射孔用涂层被覆，该喷射孔用涂
成，并且，上述阀针的密封部被密封用涂层被覆，密封用涂层由与该阀 针自身的物质相比具有疏液性高且不形成金属面的物质构成。
本发明者发现通过釆用对与燃烧室邻接、曝于高温下的喷射孔被 覆与氧的吸附性及反应性低的物质，对相对远离燃烧室且到达温度较低 的阀针的密封部被覆疏液性高、氧吸附能量低的物质，即采用选择性的 被覆，在大幅降低堆积物的同时，可确保耐久性，由此完成了本发明。
优选上述喷射孔用涂层的物质为金，上述密封部用涂层的物质为二 氧化硅系疏液被膜材料。
图1是表示本发明的实施例涉及的燃料喷射阀的主要部分的剖面图。
图2是针对本发明的涂层与比较例，比较实际试验后的燃料流量降 低率并进行表示的图表。
图3是针对本发明所使用的金和其他的金属，对02吸附热描绘出 试样(test piece)试验的堆积物生成量的图表。
图中5-燃料喷射阀，7'-主空间，10-燃料通路，ll-罩状部('燃 料存留器)，12-喷射孔，13-阀体，14-阀针，14a-密封部，15-涂 层面。
具体实施例方式
图l表示本发明的一个实施方式涉及的燃料喷射阀的主要部分的剖
面。对于图示的燃料喷射阀5而言，岡体13整体呈中空圆筒形(省略 整体的图示)，该圓筒形的内部构成接收燃料的主空间7，在前端部具有 近似半球状的作为燃料存留器的罩状部11,从罩状部11向外部开口的 喷射孔12具有规定角度的倾斜和规定角度的宽度。
在阀体13内，阀针14被支承为能够沿其轴向(图1中的上下方向) 移动。阀针14的前端构成圆锥形状的密封部14a。密封部14a与阀体 13的内面13a之间的间隙构成燃料通路10。
图示的状态是阀针14的密封部14a与阀体13的内面13a分离的状 态，如果通过阀针14的轴向移动使两者接触，则燃料通路10被关闭。
即，通过伴随着阀针14的轴向移动的密封部14a与阀体13的内面 13a的分离及接触，在阀针密封部14a与阀体内面13a之间开启及关闭 燃料通路10,使得主空间7和喷射孔12借助罩状部11连通或被切断， 与之对应，来自喷射孔12的燃料喷射被执行及停止。
另外，阀针14被阀体13内设置的弹簧(未图示)向关闭燃料通路 10的方向(图中的下方)施力。
另一方面，通过对阀体13内设置的螺线管(未图示)通电，来产 生吸引力，通过克服上述弹簧的施加力、使阀针14向图中的上方移动， 来开启燃料通路IO,使得主空间7与喷射孔12借助罩状部11而连通。
通过如此基于阀针14的移动控制燃料通路10的开闭，可以经由罩 状部11从喷射孔12以规定定时断续地向燃烧室(未图示)喷射主空间 7内的燃料。
根据本发明，为了在抑制堆积物向燃料喷射阀5附着的同时，提高 耐久性，利用镀覆等被覆方法如下所述地根据部位实施选择性的涂层。
首先，由于喷射孔12直接啄于来自邻接的燃烧室的高温高压燃烧 气体的频度较高，所以，防止氧化物系的堆积物的附着尤为重要。因此， 喷射孔用涂层的物质需要具有耐热性、且与氧的吸附性及反应性低。以由这样的物质构成的涂层被覆喷射孔12的内面。
作为喷射孔用涂层的物质，可采用满足上述要求特性的金属，优选 为稀有金属，尤其优选为金。
另一方面，由于阀针14的密封部14a与阀体13的内面13a对置， 规定了燃料通路10，并与燃烧室之间一般至少夹设有喷射孔12 (在图 示的例子中还有罩状部11)，所以，与喷射孔12比较，被曝于来自燃烧 室的高温高压燃烧气体的频度较低，因此，防止燃料中含有的硫酸铵、 硫酸钓等金属盐系堆积物的附着较为重要。为此，密封部用涂层的物质 不需要喷射孔用涂层那样高的耐热性，反而需要疏液性高、不形成金属 面。利用由这样的物质构成的涂层被覆密封部14a。
作为密封部涂层的物质，优选使用满足上述要求特性的非金属，尤 其优选使用二氧化硅系疏液被膜材料。二氧化硅疏液被膜材料可举出以 Si02为主要成分，并将含氟官能团的聚合物作为典型的添加成分与之组 合的组合物。作为含氟官能团的聚合物，典型的例子是作为四氟乙烯的 聚合物的聚四氟乙烯(PTFE)等含氟树脂。不过，添加成分不必限定 于此，也可以采用以往在疏液用涂层中使用的添加成分。
这样，通过对与燃烧室邻接、曝于高温下的岡体13的喷射孔12， 涂敷化学稳定性高且难以被氧化的金，可同时实现高温耐久性和堆积物 附着的抑制。另一方面，通过对处于温度较低的阀针14的密封部14a 涂敷难以附着金属盐的二氧化硅系疏液被膜材料，可实现对堆积物附着 的抑制。
这样，根据本发明，通过对燃料喷射阀的会引起堆积物附着的部位， 根据其所处温度/环境的条件，分别选择性实施由特定的物质构成的涂 层，从而可以基于筒单的构成同时实现堆积物附着的抑制和耐久性。
另外，在图l的例子中，作为容易引起堆积物附着的典型构造，表 示了具备作为燃料存留器的罩状部11的构造，但本发明与罩状部11的 有无无关，有无罩状部11都能得到抑制堆积物附着及提高耐久性的效 果。
而且，为了便于说明，图1表示了具备狭缝状的喷射孔12的燃料喷射阀5，但本发明不限定于此，即使在具备多个喷射孔(多孔喷嘴) 或涡流式喷嘴的结构的燃料喷射阀等中应用，也能得到同样的效果。
实施例
应用本发明的选择性涂层进行了实际试验。实际试验条件如下所述。
<实际试验条件>
对象发动机直喷发动机(L4)
运转温顿INJ前端温度……150t
运转时间40小时
燃料高辛烷汽油
作为本发明例，对喷射孔内面实施金涂层，对阀针密封部实施以 SK)2为主成分并添加了 PTFE树脂的疏液被膜。
作为比较，针对没有涂层的情况、和对喷射孔及阀针密封部双方实 施了相同的金涂层的情况，以与上述同样的条件进行了实际试验。
针对上述三种情况，分别测量试验前后的燃料流量，求出试验后的 流量降低量相对试验前的流量的比率，以流量降低量进行评价。
图2中以图表统一表示实际试验结果。在图2中，横轴表示涂层的 种类，纵轴表示试验后的燃料流量降低率。
如该图所示，在没有涂层的基体状态下流量降低率为-4%。
与之相对，在对喷射孔及阀针密封部双方实施了金涂层的情况下， 流量降低率为-5.5% ,反而比没有涂层的基体状态恶化。
在根据本发明对喰射孔实施金涂层，对阀针密封部实施亍二氧化硅 系疏液涂层的情况下，在测量精度的范围内完全没有引起流量降低。
这样，根据本发明，通过对喷射孔和阀针密封部分别区分使用金涂层和氧化硅系疏液涂层，可得到极其显著的堆积物抑制效果。
另外，作为喷射孔用涂层，为了确认各种金属中尤其使用金的优越
性，在高压处理器(autoclave)中利用试样进行了试验。试验条件如下 所述。
<试样试验条件>
高压处理器内环境压力lMPa、温度200"C 试验方法以喷射压力2MPa向试样喷射燃烧气体 试样通过镀覆被覆了图3所示的各种金属
图3统一表示了结果。在图3中，横轴是02吸附热，纵轴是堆积 物生成量。
如该图所示，用于试验的各种金属中，被覆金的情况与被覆其他金 属的情况相比，堆积物生成量格外少。可认为存在着横轴的02吸附热、 即对氧的吸附性越低，堆积物生成量越减少的倾向。
在该图所示的试样的试验结果中，Ni、 Fe的堆积物生成量也比较少， 但由于和Au或Pt相比，高温下的耐久性相差甚远，所以不适于实际应 用。
工业上的可利用性
本发明对缸内喷射式内燃机的燃料喷射阀是有用的，能够以简单的 构成抑制堆积物的附着、同时提高耐久性。
权利要求
1、一种燃料喷射阀，具备阀体，其具有接收燃料的主空间及喷射孔；和被该阀体支承为自如移动且在前端具有密封部的阀针，阀针通过该移动使该密封部与上述阀体的内面分离或接触，从而开启或关闭使上述阀体的主空间与喷射孔连通的燃料通路，其特征在于，上述阀体的喷射孔被喷射孔用涂层被覆，该喷射孔用涂层由相比于该阀体自身的物质具有与氧的吸附性及反应性低的物质构成，并且，上述阀针的密封部被密封用涂层被覆，该喷射孔用涂层由与该阀针自身的物质相比具有疏液性高且不形成金属面的物质构成。
2、 根据权利要求l所述的燃料喷射阀，其特征在于，上述喷射孔用涂层的物质为金，上述密封部用涂层的物质为二氧化 硅系被膜材料。
全文摘要
本发明提供可通过简单的构成抑制堆积物的附着，同时提高了耐久性的燃料喷射阀。该燃料喷射阀具备阀体，其具有接收燃料的主空间及喷射孔；和被该阀体支承为自如移动且在前端具有密封部的阀针，阀针通过该移动而使该密封部与上述阀体的内面分离或接触，将使上述阀体的主空间与喷射孔连通的燃料通路开启或关闭，上述阀主体的喷射孔被相比于该阀体自身的物质，与氧的吸附性及反应性低的物质所构成的喷射孔用涂层被覆，并且，上述阀针的密封部被与该阀针自身的物质相比，疏液性高且不形成金属面的物质所构成的密封用涂层被覆。优选上述喷射孔用涂层的物质为金，上述密封部用涂层的物质为二氧化硅系被膜材料。
文档编号F02M61/16GK101605982SQ20078003922
公开日2009年12月16日 申请日期2007年10月30日 优先权日2006年10月30日
发明者仁藤丈裕, 佐藤和明, 宫崎昭二, 杉本知士郎, 松村惠理子, 枪野素成, 白泽淳 申请人:丰田自动车株式会社