(57)【要約】【課題】  燃料噴霧の微粒化を促進する噴孔プレートの製造方法および燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  弁ボディ１２の内周壁１３に内型５０を嵌合する。内型５０は、導電性の樹脂材で形成されている。弁ボディ１２の底部外壁１５と向き合う電鋳型６０の対向面６１と底部外壁１５との間隔が噴孔プレート４０の板厚になるように、弁ボディ１２の外周壁に電鋳型６０を嵌合する。電鋳型６０は、非導電性の柔らかいシリコン樹脂で形成されている。電鋳型６０の対向面６１側に、噴孔プレート４０の噴孔４２に対応し噴孔４２を形成する突部６４が設けられている。直流電源９０の陽極をＮｉ電極９２と接続し、直流電源９０の陰極を弁ボディ１２と接続すると、弁ボディ１２の底部外壁１５にＮｉ−Ｃｏ合金の噴孔プレート４０が電鋳により形成される。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁の弁ボディの底部外壁に設けられ、前記弁ボディの内周壁に設けられた弁座に弁部材が着座および前記弁座から前記弁部材が離座することにより燃料噴射を断続される噴孔を有する噴孔プレートの製造方法において、
前記弁ボディの底部外壁に前記噴孔プレートを電鋳により形成することを特徴とする噴孔プレートの製造方法。
【請求項２】
前記噴孔を形成する突部を有する電鋳型を用いることを特徴とする請求項１記載の噴孔プレートの製造方法。
【請求項３】
電鋳前に前記突部を離型剤で覆っておくことを特徴とする請求項２記載の噴孔プレートの製造方法。
【請求項４】
前記弁ボディの外周壁に前記電鋳型を嵌合して前記突部を位置決めすることを特徴とする請求項２または３記載の噴孔プレートの製造方法。
【請求項５】
電鋳の電解液を満たす電鋳槽に前記突部を設けていることを特徴とする請求項２または３記載の噴孔プレートの製造方法。
【請求項６】
前記弁ボディの内周壁に前記電鋳型を嵌合して前記突部を位置決めすることを特徴とする請求項２または３記載の噴孔プレートの製造方法。
【請求項７】
前記電鋳型は、前記弁ボディの底部外壁と向き合う対向面に凹凸を設けていることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項記載の噴孔プレートの製造方法。
【請求項８】
電鋳前の状態で、前記弁ボディの底部外壁に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の噴孔プレートの製造方法。
【請求項９】
電鋳の開始段階で加える電圧を、電鋳の中期段階で加える電圧に比べて低電圧にすることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の噴孔プレートの製造方法。
【請求項１０】
電鋳の終了段階で加える電圧を、電鋳の中期段階で加える電圧に比べて低電圧にすることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の噴孔プレートの製造方法。
【請求項１１】
弁部材と、
前記弁部材が着座および離座することにより噴孔からの燃料噴射を断続する弁座を前記噴孔の燃料上流側に有する弁ボディと、
前記弁ボディの底部外壁に設けられ、前記噴孔を有する噴孔プレートとを備える燃料噴射弁において、
前記噴孔プレートはＮｉ−Ｃｏ合金で形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁の噴孔プレートの製造方法および燃料噴射弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴霧の微粒化を促進するため、弁ボディの底部外壁に噴孔を有する噴孔プレートを設置している燃料噴射弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような噴孔プレートを用いた燃料噴射弁では、図１３に示すように、予め噴孔２０２を有する噴孔プレート２００を形成しておき、弁ボディ２１０に噴孔プレート２００を溶接等で取り付けることが公知である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６０５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図１３に示すように、噴孔プレート２００を弁ボディ２１０に溶接で取り付ける場合、溶接の熱で噴孔２０２および弁ボディ２１０の弁座２１２が変形しないように、噴孔２０２および弁座２１２から離れた噴孔プレート２００の外周縁側か、カップ状の噴孔プレート２００の側壁と弁ボディ２１０とを溶接することが一般的である。
【０００５】
このように噴孔２０２から離れた箇所を溶接すると、噴孔２０２が形成されている箇所を含み、弁ボディ２１０と結合していない噴孔プレート２００の領域が広くなる。したがって、噴孔プレート２００が燃料噴射圧に耐えるように、噴孔プレートの板厚を厚くし、噴孔プレートの強度を高める必要がある。
しかし、噴孔プレートの板厚が厚くなると、噴孔に沿って燃料が流れる距離が長くなり、燃料噴霧の微粒化が妨げられるという問題がある。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、燃料噴霧の微粒化を促進する噴孔プレートの製造方法および燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１から１０のいずれか一項記載の発明によると、弁ボディの底部外壁に噴孔プレートを電鋳により形成し、弁ボディと噴孔プレートとを結合するので、噴孔の形成箇所から弁ボディと噴孔プレートとの電鋳による結合箇所までの距離が短くなる。つまり、噴孔の形成箇所を中心として、弁ボディと結合していない噴孔プレートの領域が狭くなる。その結果、噴孔プレートの耐圧性が高くなるので、噴孔プレートの板厚を薄くし、燃料噴霧の微粒化を促進できる。また、噴孔プレートが弁ボディから脱落することを防止するための支持部材が不要である。
【０００７】
ところで、特許文献１のように、予め形成した噴孔プレートを弁ボディに取り付ける場合、噴孔は、プレス、放電、ドリル、レーザ等により加工される。しかし、プレス、ドリル、または放電による加工では、加工治具や放電電極が摩耗することにより、噴孔形状または噴孔径が変化するという問題がある。また、レーザ加工においては、金属プレートを熱溶融して噴孔を形成するので、噴孔内周面に凹凸が生じたり、噴孔内周面に溶融金属が付着することがある。
【０００８】
そこで請求項２記載の発明によると、噴孔を形成する突部を有する電鋳型で噴孔プレートを形成するので、噴孔プレート毎に、噴孔形状および噴孔径がばらつくことを防止できる。また、電鋳型の突部で噴孔を型成形するので、熱溶融で噴孔を形成する場合に比べ、噴孔の内周面が滑らかになる。
請求項３記載の発明によると、噴孔を形成する電鋳型の突部を離型剤で覆ってから電鋳を行うので、電鋳後に電鋳型が抜けやすく、噴孔の内周面が滑らかに仕上がる。
【０００９】
ところで、特許文献１のように、予め形成した噴孔プレートを弁ボディに取り付ける場合、噴孔は、プレス、放電、ドリル、レーザ等により加工される。しかし、加工装置の位置制御に誤差が生じると、噴孔の加工位置が噴孔プレート毎にばらつく恐れがある。
そこで請求項４または６載の発明によると、噴孔を形成する突部を有する電鋳型を弁ボディの外周壁、または弁ボディの内周壁に嵌合して突部を位置決めするので、噴孔の形成位置のばらつきをなくすことができる。
【００１０】
請求項５記載発明によると、電鋳の電解液を満たす電鋳槽に噴孔を形成する突部を設け、電鋳槽が電鋳型を兼ねている。したがって、噴孔プレートを電鋳で形成する部品点数が減少する。
請求項７記載の発明によると、電鋳型は、弁ボディの底部外壁と向き合う対向面に凹凸を設けているので、電鋳後の噴孔プレートの噴射側端面に凹凸が転写される。したがって、例えば噴孔プレート形成後に、噴孔プレートの噴射側端面をコーティングする場合、噴孔プレートの噴射側端面とコーティングとの結合力が大きくなる。
【００１１】
請求項８記載の発明によると、電鋳前の状態で、弁ボディの底部外壁に凹凸が形成されているので、電鋳により弁ボディの底部外壁に設けられる噴孔プレートが弁ボディに強固に結合する。
請求項９記載の発明によると、電鋳の開始段階で加える電圧を、電鋳の中期段階で加える電圧に比べて低電圧にすることにより、弁ボディの底部外壁と噴孔プレートとが均一に結合する。したがって、弁ボディと噴孔プレートとの結合力が大きくなる。
【００１２】
請求項１０記載の発明によると、電鋳の終了段階で加える電圧を、電鋳の中期段階で加える電圧に比べて低電圧にすることにより、噴孔プレートの噴射側端面の面粗度が小さくなる。これにより、噴孔プレートの噴射側端面に、例えば燃焼室で発生するデポジットが付着しにくくなる。したがって、特に、直噴式の燃料噴射弁に好適である。
請求項１１記載の発明によると、噴孔プレートをＮｉ−Ｃｏ合金で形成しているので、噴孔プレートの強度が高まる。その結果、噴孔プレートの耐圧性が高くなるので、噴孔プレートの板厚を薄くし、燃料噴霧の微粒化を促進できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を図２に示す。燃料噴射弁１０は、ガソリンエンジンの直噴式の燃料噴射弁である。
弁ボディ１２は、弁部材であるノズルニードル２０を往復移動可能に収容している。弁ボディ１２の内周壁１３には、ノズルニードル２０が着座可能な弁座１４が形成されている。ノズルニードル２０の弁座１４と反対側の結合部２２は、可動コア３０と溶接等により結合している。
【００１４】
固定コア３２は、可動コア３０のノズルニードル２０と反対側に、可動コア３０と向き合って設置されている。スプリング３４は可動コア３０を固定コア３２から離れる方向、つまりノズルニードル２０が弁座１４に着座する方向に付勢している。
コイル３６への通電をオンすると、スプリング３４の付勢力に抗して可動コア３０は固定コア３２に吸引され、ノズルニードル２０は弁座１４から離座する。
【００１５】
図１に示すように、噴孔プレート４０は、弁ボディ１２の底部外壁１５に設けられており、複数の噴孔４２が噴孔プレート４０を貫通して形成されている。ノズルニードル２０が弁座１４に着座していると、噴孔４２からの燃料噴射は遮断され、ノズルニードル２０が弁座１４から離座すると、噴孔４２から燃料が噴射される。
【００１６】
次に、噴孔プレート４０の製造方法について説明する。
（１）図３の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、弁ボディ１２の内周壁１３に電鋳型の一部である内型５０を嵌合する。内型５０は、導電性の樹脂材で形成されている。また、弁ボディ１２の底部外壁１５と向き合う電鋳型６０の対向面６１と底部外壁１５との間隔が噴孔プレート４０の板厚になるように、弁ボディ１２の外周壁に電鋳型６０を嵌合する。第１実施形態では、噴孔プレート４０の板厚を５０μｍ〜２００μｍに設定している。電鋳型６０の突部６４は、電鋳後に弁ボディ１２から電鋳型６０を取り外すときに噴孔４２の内周面が滑らかに仕上がるように、離型材で覆われている。
【００１７】
電鋳型６０は、非導電性の柔らかいシリコン樹脂で形成されている。電鋳型６０には、後述する電解液８０が通過するように複数の連通孔６２が形成されている。また、電鋳型６０の対向面６１側に、噴孔プレート４０の噴孔４２に対応し噴孔４２を形成する突部６４が設けられている。突部６４は、弁ボディ１２の外周壁に電鋳型６０を嵌合することにより位置決めされる。
【００１８】
（２）図３の（Ｃ）に示すように、弁ボディ１２の内周壁１３に内型５０を嵌合し、外周壁に電鋳型６０を嵌合した状態で、電鋳槽７０に弁ボディ１２を挿入し、電鋳槽７０に電解液８０を満たす。電解液８０にはＣｏイオンが含まれている。
（３）図４の（Ａ）に示すように、直流電源９０の陽極をＮｉ電極９２と接続し、直流電源９０の陰極を弁ボディ１２と接続する。すると、弁ボディ１２の底部外壁１５にＮｉ−Ｃｏ合金の噴孔プレート４０が電鋳により形成される。
【００１９】
Ｎｉ電極９２および弁ボディ１２に電鋳の開始段階および終了段階で加える電圧は、電鋳の中期段階で加える電圧よりも低い。これは、電鋳の開始段階において、弁ボディ１２の底部外壁１５に徐々にＮｉ−Ｃｏ合金が結合していくことにより、弁ボディ１２の底部外壁１５にＮｉ−Ｃｏ合金が均一に結合し、弁ボディ１２と噴孔プレート４０との結合が強固になるからである。また、電鋳の終了段階において、弁ボディ１２の底部外壁１５に徐々にＮｉ−Ｃｏ合金が結合していくことにより、噴孔プレート４０の噴射側端面４３にＮｉ−Ｃｏ合金が均一に形成されるので、噴孔プレート４０の噴射側端面４３の表面粗度が小さくなる。これにより、噴孔プレート４０の噴射側端面４３に、燃焼室のデポジット等が付着しにくくなる。
【００２０】
噴孔プレート４０が形成されると、内型５０および電鋳型６０を弁ボディ１２から取り外す。前述したように、電鋳型６０は柔らかいシリコン樹脂であるから、噴孔４２を損傷することなく、噴孔４２から突部６４を抜くことができる。
電鋳型６０の材質として、柔らかいシリコン樹脂に代えて、硬いエポキシ樹脂を用いてもよい。この場合、電鋳型６０を弁ボディ１２から外すと噴孔４２が損傷するので、エポキシ樹脂製の電鋳型６０の少なくとも突部６４を溶剤で溶かし、弁ボディ１２から電鋳型６０を取り除く。
【００２１】
第１実施形態では、噴孔４２を形成する突部６４を有する電鋳型６０を金型から形成することにより、電鋳型６０毎の突部６４の形状、大きさ、位置のばらつきをなくすことができる。さらに、電鋳型６０を弁ボディ１２の外周壁に嵌合して突部６４を位置決めするので、燃料噴射弁毎に噴孔の形成位置がばらつくことを防止できる。
【００２２】
（第２実施形態、第３実施形態、変形形態）
本発明の第２実施形態を図５に、第３実施形態を図６に、第３実施形態の変形形態を図７に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図５に示す第２実施形態では、弁ボディ１２の底部外壁１５に凹凸が形成されている。したがって、第１実施形態と同様の製造方法で噴孔プレート４０を電鋳により形成すると、弁ボディ１２の底部外壁１５と噴孔プレート４０との結合が強固になる。
【００２３】
図６に示す第３実施形態では、弁ボディ１２の底部外壁１５と向き合う電鋳型６０の対向面６１および噴孔４２に対応する突部６４の外周面に凹凸が形成されている。したがって、電鋳型６０を取り除いた後に、噴孔４２の内周面および噴孔プレート４０の噴射側端面４３にデポジット等の付着を低減するためにコーティングを施すときに、噴孔プレート４０とコーティングとの結合力が大きくなる。
図７に示す第３実施形態の変形形態では、電鋳型６０の突部６４には凹凸が形成されておらず、電鋳型６０の対向面６１にだけ凹凸が形成されている。
【００２４】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図８および図９に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図８の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第４実施形態では、電鋳型６０を用いず、電鋳槽１００に噴孔４２を形成する突部１０２が設けられている。そして、図８の（Ｃ）に示すように電鋳槽１００に電解液８０を満たし、図９の（Ａ）、（Ｂ）に示すようにＮｉ電極９２および弁ボディ１２に通電することにより、図９の（Ｃ）に示すように噴孔プレート４０が形成される。
【００２５】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図１０および図１１に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図１０の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第５実施形態では、弁ボディ１２の内周壁１３に嵌合する内型１１０に噴孔４２を形成する突部１１２が設けられている。電鋳型としての内型１１０は導電性の柔らかいシリコン樹脂で形成されている。
【００２６】
図１０の（Ｃ）に示すように電鋳槽７０に電解液８０を満たし、図１１の（Ａ）、（Ｂ）に示すようにＮｉ電極９２および弁ボディ１２に通電することにより、図１１の（Ｃ）に示すように噴孔プレート４０が形成される。
第５実施形態では、噴孔４２を形成する突部１１２を有する内型１１０を金型から形成することにより、電鋳型である内型１１０毎の突部１１２の形状、大きさ、位置のばらつきをなくすことができる。さらに、弁ボディ１２の内周壁１３に内型１１０を嵌合して突部１１２を位置決めするので、燃料噴射弁毎に噴孔の形成位置がばらつくことを防止できる。
【００２７】
以上説明した上記複数の実施形態では、電鋳で噴孔プレート４０を形成したことにより、噴孔４２が形成されている箇所を中心として弁ボディ１２と結合していない噴孔プレート４０の領域が狭いので、噴孔プレート４０の強度が高まる。これにより、噴孔プレート４０の板厚を薄くすることができるので、燃料噴霧の微粒化を促進できる。
【００２８】
また、Ｎｉ−Ｃｏ合金で噴孔プレート４０を形成するので、噴孔プレート４０の強度および耐腐食性が高まる。
また、噴孔プレート４０の噴孔４２を突部で型成形するので、図１２の（Ａ）に示す形状の噴孔以外にも、図１２の（Ｂ）〜（Ｎ）に示す種々の形状の噴孔を容易に形成できる。
【００２９】
（他の実施形態）
以上説明した上記複数の実施形態では、電鋳により噴孔プレートを形成するときに噴孔を同時に形成したが、電鋳により噴孔プレートを形成してから噴孔を形成してもよい。
また上記複数の実施形態では、電鋳により噴孔プレート４０を形成したが、電鋳ではなく、Ｎｉ−Ｃｏ合金で形成された噴孔プレートに予め噴孔を形成しておき、弁ボディに噴孔プレートを溶接等で取り付けてもよい。Ｎｉ−Ｃｏ合金で形成された噴孔プレートの強度は高いので、噴孔プレートの板厚を薄くすることができる。これにより、燃料噴霧の微粒化を促進できる。
上記第１実施形態では、電鋳の開始段階および終了段階で加える電圧を電鋳の中期段階で加える電圧よりも低電圧にしたが、電鋳の開始から終了まで一定電圧を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の噴孔プレートの周囲を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図である。
【図２】第１実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図３】第１実施形態による噴孔プレートの製造工程を示す説明図である。
【図４】第１実施形態による噴孔プレートの製造工程を示す説明図である。
【図５】第２実施形態による弁ボディの底部外壁の状態を示す断面図である。
【図６】第３実施形態による電鋳型の弁ボディと向き合う対向面の状態を示す断面図である。
【図７】第３実施形態の変形形態による電鋳型の弁ボディと向き合う対向面の状態を示す断面図である。
【図８】第４実施形態による噴孔プレートの製造工程を示す説明図である。
【図９】第４実施形態による噴孔プレートの製造工程を示す説明図である。
【図１０】第５実施形態による噴孔プレートの製造工程を示す説明図である。
【図１１】第５実施形態による噴孔プレートの製造工程を示す説明図である。
【図１２】各種噴孔の形状を示す説明図である。
【図１３】（Ａ）は従来の弁ボディと噴孔プレートの取り付け前の状態を示す断面図であり、（Ｂ）は取付後の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  燃料噴射弁、１２  弁ボディ、１３  内周壁、１４  弁座、１５  底部外壁、２０  ノズルニードル（弁部材）、４０  噴孔プレート、４２  噴孔、４３  噴射側端面、５０  内型（電鋳型）、６０  電鋳型、６１  対向面、６４  突部、７０  電鋳槽、８０  電解液、９０  直流電源、９２  Ｎｉ電極、１００  電鋳槽、１０２  突部、１１０  内型（電鋳型）、１１２  突部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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