(57)【要約】金属製アーマチュア（１７２）と、境界面個所でアーマチュア（１７２）に結合された金属製ポペット（２０２）とを有する燃料噴射装置のための組立体。アーマチュアおよび／またはポペットは前記境界面個所にコーティングを含み、この場合、コーティングは、ポペットの基材および／またはアーマチュアの基材に比して高い耐食性を有する。
2005529270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射装置のための組立体であって、
金属材料製アーマチュアと、
金属材料製ポペットと
を備え、前記ポペットは境界面個所で前記アーマチュアに結合されていて、前記アーマチュアおよび前記ポペットのうちの少なくとも１つは前記境界面個所の表面に固相コーティングを含み、前記コーティングは前記アーマチュアの前記金属材料と前記ポペットの前記金属材料とのうちの少なくとも１つより高い耐食性を有する組立体。
【請求項２】
前記コーティングはクロムベースコーティング、ニッケルベースコーティング、炭素ベースコーティング、鉄ベースコーティング、スズベースコーティング、カドミウムベースコーティング、金ベースコーティング、銀ベースコーティング、白金ベースコーティング、アルミニウムベースコーティング、チタンベースコーティングおよび亜鉛ベースコーティングのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の組立体。
【請求項３】
付勢されると前記アーマチュアを動かすソレノイドをさらに備えている、請求項１に記載の組立体。
【請求項４】
前記ポペットのための座部をさらに備えている、請求項３に記載の組立体。
【請求項５】
前記アーマチュアは第１の端部と第２の端部と、前記第１の端部と前記第２の端部との間に延びる導管とを有し、前記導管は前記ポペットの一部を合わせ状態で受け入れて、前記ポペットが前記アーマチュアに結合される前記境界面個所を画成する、請求項１に記載の組立体。
【請求項６】
前記ポペットは入口と出口と、前記入口を前記出口と連通させる通路とを有し、前記通路は前記アーマチュアの一部を受け入れて、前記ポペットが前記アーマチュアに結合される前記境界面個所を画成する、請求項１に記載の組立体。
【請求項７】
前記アーマチュアの前記金属材料はステンレス鋼である、請求項１に記載の組立体。
【請求項８】
前記ポペットの前記金属材料はステンレス鋼である、請求項１に記載の組立体。
【請求項９】
前記アーマチュアは前記コーティングを含む、請求項１に記載の組立体。
【請求項１０】
前記アーマチュアは、前記ポペットが前記アーマチュアに結合される前記境界面個所を画成するために前記ポペットを受け入れる凹部を有し、前記コーティングは前記凹部の表面上にある、請求項９に記載の組立体。
【請求項１１】
前記凹部は、前記アーマチュアを通過する導管の一部であり、前記コーティングは前記導管の一部のみを被覆する、請求項１０に記載の組立体。
【請求項１２】
前記ポペットは前記コーティングを含む、請求項１に記載の組立体。
【請求項１３】
前記ポペットは外面を含み、前記コーティングは前記外面の少なくとも一部上にある、請求項１２に記載の組立体。
【請求項１４】
前記外面は円筒形表面であり、前記コーティングは前記円筒形表面の一部のみを被覆する、請求項１３に記載の組立体。
【請求項１５】
前記円筒形表面の前記一部は少なくとも、前記ポペットにおける前記アーマチュアにより受け入れられる領域を含む、請求項１４に記載の組立体。
【請求項１６】
前記コーティングは、電気めっき法、吹付け法、溶融めっき法、拡散法、薬浴法、および蒸着法のうちの少なくとも１つにより施される、請求項１に記載の組立体。
【請求項１７】
金属材料製アーマチュアと、
境界面個所で前記アーマチュアに結合された金属材料製ポペットと、
ソレノイドが付勢されると前記アーマチュアを動かすための前記ソレノイドと
を備える燃料噴射装置であって、
前記アーマチュアおよび前記ポペットのうちの少なくとも１つはその表面上の前記境界面箇所に固相コーティングを含み、前記コーティングは前記アーマチュアの前記金属材料と前記ポペットの前記金属材料との少なくともうちの１つより高い耐食性を有する、燃料噴射装置。
【請求項１８】
エアアシスト型の燃料噴射装置である、請求項１７に記載の燃料噴射装置。
【請求項１９】
前記コーティングはクロムベースコーティング、ニッケルベースコーティング、炭素ベースコーティング、鉄ベースコーティング、スズベースコーティング、カドミウムベースコーティング、金ベースコーティング、銀ベースコーティング、白金ベースコーティング、アルミニウムベースコーティング、チタンベースコーティングおよび亜鉛ベースコーティングのうちの少なくとも１つである、請求項１７に記載の燃料噴射装置。
【請求項２０】
前記アーマチュアは第１の端部と第２の端部と、前記第１の端部と前記第２の端部との間に延びる導管とを有し、前記導管は前記ポペットの一部を合わせ状態で受け入れて、前記ポペットが前記アーマチュアに結合される前記境界面個所を画成する、請求項１７に記載の組立体。
【請求項２１】
前記ポペットは溶接により前記アーマチュアに結合されている、請求項１７に記載の燃料噴射装置。
【請求項２２】
前記ポペットは、前記ポペットが前記アーマチュアに結合されている前記境界面個所を画成するために前記アーマチュアの一部を受け入れる受け入れ部分を有する、請求項１７に記載の装置。
【請求項２３】
燃料噴射装置のための組立体であって、
金属製アーマチュアと、
前記アーマチュアに境界面個所で結合された金属製ポペットと、
前記境界面個所で腐食に抗するためのコーティング手段と
を備える組立体。
【請求項２４】
前記アーマチュアは、前記ポペットが前記アーマチュアに結合されている前記境界面個所を画成するために前記アーマチュアの一部を受け入れる受け入れ部分を有する、請求項２３に記載の組立体。
【請求項２５】
前記ポペットは、前記ポペットが前記アーマチュアに結合されている前記境界面個所を画成するために前記アーマチュアの一部を受け入れる受け入れ部分を有する、請求項２３に記載の組立体。
【請求項２６】
ポペットであって、
燃料噴射装置のアーマチュアに取り付けるための端部部分を有する金属材料製シャフトと、前記シャフトの前記端部部分のみがその表面上に固相コーティングを有し、前記コーティングは前記シャフトの前記金属材料より高い耐食性を有するポペット。
【請求項２７】
入口と、
出口と、
前記入口を前記出口と連通させる通路と
をさらに備えている、請求項２６に記載のポペット。
【請求項２８】
前記入口と前記出口との間に配置された支承面であって、前記端部部分は前記支承面の上流に配置されている支承面をさらに備えている、請求項２６に記載のポペット。
【請求項２９】
金属製アーマチュアと、
前記アーマチュアに結合された金属製ポペットと、
浸漬法、電気めっき法、吹付け法、または蒸着法により前記アーマチュアと前記ポペットのうちの少なくとも１つの表面上に事前に施され、前記ポペットが前記アーマチュアに結合されている個所にある固相コーティングと
を備える燃料噴射装置のための組立体。
【請求項３０】
前記コーティングはクロムベース材料である、請求項２９に記載の組立体。
【請求項３１】
前記コーティングはニッケルベース材料である、請求項２９に記載の組立体。
【請求項３２】
前記コーティングは炭素ベース材料である、請求項２９に記載の組立体。
【請求項３３】
前記コーティングは鉄ベース材料である、請求項２９に記載の組立体。
【請求項３４】
燃料噴射装置を組立てる方法であって、
境界面個所で金属材料製アーマチュアに金属材料製ポペットを結合するステップと、
前記アーマチュアに前記ポペットを結合する前に固相コーティングにより前記ポペットと前記アーマチュアとのうちの少なくとも１つをコーティングするステップで、前記コーティングは前記ポペットの前記金属材料と前記アーマチュアの前記金属材料とのうちの少なくとも１つより高い耐食性を有するステップと
を含む方法。
【請求項３５】
前記アーマチュアに前記ポペットを結合する前記ステップは、前記アーマチュアに前記ポペットを挿入するステップを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記アーマチュアに前記ポペットを結合するステップは、前記アーマチュアに前記ポペットを溶接するステップを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記アーマチュアに前記ポペットを結合する前記ステップは、前記ポペットに前記アーマチュアを挿入するステップを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記アーマチュアに前記ポペットを結合する前記ステップは、前記アーマチュアに前記ポペットを溶接するステップを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記ポペットと前記アーマチュアとのうちの少なくとも１つをコーティングする前記ステップは、電気めっき法によりコーティングを施すステップと、
前記浸漬法によりコーティングを施すステップと、
蒸着法によりコーティングを施すステップと、
吹付け法によりコーティングを施すステップと
のうちの少なくとも１つを含む、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は燃料噴射装置に関し、より詳細には、コーティングされた構成要素を有する燃料噴射装置に関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
従来の燃料噴射装置は、燃料噴射装置内で一緒に動くように取り付けられた金属製構成要素を含む。例えば、ある種のエアアシスト燃料噴射装置では製造中、第１の材料から成るポペットが第２の材料から成るアーマチュアの受け入れ部分に圧入される。この圧入工程の間に、ポペットおよびアーマチュアにかじりが発生し、アーマチュア表面とポペット表面との間に空洞部が生じることがしばしば起きる。ポペットがアーマチュアに圧入された後、通常これらは溶接接合される。燃料噴射装置の動作中、アーマチュアおよびポペットは燃料噴射装置内で直線往復運動を行う。ポペットおよびアーマチュアは通常、互いに対して動かないにもかかわらず、ポペットおよびアーマチュアの基材はときどき、ポペットがアーマチュアに結合されているポペット−アーマチュア境界面あるいはその付近で腐食する。異種物質、空洞部および溶接接合が、これらの従来の燃料噴射装置のポペット−アーマチュア境界面における電解腐食、空洞部腐食および粒間腐食に寄与すると考えられている。さらに、ポペット−アーマチュア境界面は応力腐食割れを起こしやすいと考えられている。何故ならばこれらの構成要素はしばしば、引張り応力および腐食性環境にさらされるからである。
【発明の概要】
【０００３】
ある種の従来の燃料噴射装置の前述した問題を考慮して、本発明の実施形態は一般に、ポペット−アーマチュア境界面におけるコーティングを含む燃料噴射装置を提供しようとし、ここでコーティングは、ポペットの基材および／またはアーマチュアの基材の腐食を減じるのを支援する。
【０００４】
本発明の実施形態に関連するその他の利点および特徴は、次の詳細な説明から当業者にはより容易に明らかになるであろう。当然のことながら、すべて本発明から逸脱することなしに、本発明はその他の異なった実施形態が可能であり、そのそれぞれの詳細は、様々な明瞭な態様において変更が可能である。したがってこの説明における図面はその性質上例示的であり、制限的ではないものとする。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【０００５】
図１および図２は本発明の１つの実施形態に係る燃料噴射装置１００を示す。後述のように好ましい実施形態では燃料噴射装置はエアアシスト燃料噴射装置１００であり、エアアシスト燃料噴射装置１００は圧縮ガスを利用して低圧液体燃料を噴霧化するように構成され、圧縮ガスおよび低圧液体燃料は一緒になって図２に示す流れｆの方向に沿ってエアアシスト燃料噴射装置を通過する。図示の実施形態では燃料噴射装置１００は４行程内燃機関での使用のために構成されている。しかしながら代替実施形態では燃料噴射装置は、その他の機関での作動動作のために構成される。例えば燃料噴射装置１００は、２行程内燃機関での動作のために構成されてもよい。さらに燃料噴射装置１００はエアアシスト燃料噴射装置である必要はない。すなわち代替実施形態では燃料噴射装置１００は、圧縮ガスの助けなしに液体燃料を噴射するように構成される。
【０００６】
燃料噴射装置１００は、管状ボビン１１２の周りに巻かれている導電性ワイヤから成るソレノイドコイル１１４を含む。ソレノイドコイル１１４は、それぞれ端子１２２に電気的に接続されている２つの端部を有する。ソレノイドコイル１１４は、端子１２２に電流を供給することにより付勢される。ソレノイド組立体のボビン１１２は、ソレノイドコイル１１４の導電体が巻かれているスプールであり、貫通孔を画成し、アーマチュア１７２は、後述のようにこの貫通孔内であるいはその付近で電磁的に作動される。図２に示すように燃料噴射装置１００は、ポペット２０２、座部２０４、脚部１６６、ばね１７０およびスリーブ１６８も含む。
【０００７】
アーマチュア１７２は、ソレノイドコイル１１４およびアーマチュア１７２の組み合わせにより画成されている電磁式アクチュエータの運動部分として機能する。図２に示すようにエアアシスト燃料噴射装置１００のアーマチュア１７２はソレノイドコイル１１４に対して相対的に配置され、これによってアーマチュア１７２が、ソレノイドコイル１１４により発生される磁束線にさらされるようにする。したがってアーマチュア１７２はソレノイドコイル１１４が付勢されると作動する。アーマチュア１７２は金属材料で構成され、好ましくは強磁性材料、例えば鉄、ニッケルおよびコバルト合金などから形成されている。特に好ましい実施形態ではアーマチュア１７２は例えば４３０ＦＲステンレス鋼などのフェライトステンレス鋼から形成される。その他の適切なフェライトステンレス鋼は４０５、４０９、４２９、４３０ＦＳｅ、４３４、４３６、４４２および４４６標準ステンレス鋼を含む。アーマチュア１７２は鋳造、成形、鍛造、機械加工および／またはその他の従来の金属加工プロセスにより製作される。図示のアーマチュア１７２はスリーブ１６８に対しても相対的に配置され、これによってスリーブが、アーマチュアが動く際にアーマチュアを案内するようにする。代替実施形態では燃料噴射装置１００はスリーブ１６８を含まず、アーマチュアの運動は支承部により案内されない。図示のアーマチュア１７２は導管１８０を含み、導管１８０はキャップ１９０から液体燃料およびガスを受け入れ、ポペット２０２の入口１８２へ液体燃料とガスとの混合物を輸送する。代替実施形態では導管１８０はアーマチュア１７２を通って伸びていない。さらなる実施形態ではアーマチュアは導管１８０を含まない。この代替実施形態では液体燃料はアーマチュアの外部を流れて燃料噴射装置１００の下流へ到る。
【０００８】
後述するが、ポペット２０２は境界面個所でアーマチュア１７２に結合されている。ポペット２０２はアーマチュア１７２に結合されているので、ポペットは、ソレノイドコイル１１４を付勢することによりアーマチュアが作動されるとアーマチュアと一緒に動く。ポペット２０２は、燃料噴射装置１００からの燃料の排出を制御するために開閉する部材である。ポペット２０２は開閉するとき座部２０４のチャネル２０８内で往復する。図示の実施形態ではポペット２０２は軸部２１２および頭部２１４を含む。頭部２１４は衝撃面２２０を含み、衝撃面２２０は燃料噴射装置が閉じると座部２０４に当接し、燃料噴射装置が開くと座部２０４から離れる。この好ましい実施形態では衝撃面２２０は傾斜した環状面を含み、傾斜した環状面は座部２０４の表面に接触して、ポペット２０２と座部２０４との間にシールを画成する。ポペット２０２は例えば鉄、アルミニウム、チタンおよびそれらの合金などの金属材料から製作される。１つの実施形態ではポペット２０２はオーステナイト、フェライトあるいはマルテンサイトステンレス鋼である。好ましい実施形態ではポペットは４００シリーズステンレス鋼から形成されている。アーマチュア１７２のようにポペット２０２は鋳造、成形、鍛造、機械加工および／またはその他の従来の金属加工プロセスにより製作される。
【０００９】
図示の実施形態ではポペット２０２は、ポペット２０２の入口１８２から、頭部２１４の上流に配置されているポペット出口２３２まで延びる内側チャネル２１０を含む。この好ましい実施形態ではポペット２０２は４つのスロット状出口２３２を含み、スロット状出口２３２は互いから等距離離れ、ポペット２０２の長手軸に対してほぼ横断方向に配置されている。ポペット２０２は４つのスロット状出口２３２を有するのが好ましいが、その他の構成形態でもよい。例えばポペット２０２は１つのスロット状出口、２つの円形出口、５つの楕円形出口あるいは１０個のピン寸法出口を含むことも可能である。ポペット２０２の代替実施形態は入口１８２、出口２３２および内側チャネル２１０を含む必要はない。
【００１０】
前述のように頭部２１４の衝撃面２２０は、ソレノイドコイル１１４が付勢されていないとき、座部２０４に当接して座している。アーマチュア１７２がソレノイドコイル１１４を付勢することにより作動されるとポペット２０２は、アーマチュア１７２と一緒に動き、これによって頭部２１４は燃料噴射装置１００から遠ざかる方向に座部２０４から持ち上げられるようになる。したがってポペット２０２は外方へ開くポペットである。頭部２１４が座部２０４から持ち上げられると頭部２１４と座部２０４との間のシールが破断され、これによって、出口２３２から出る液体燃料およびガスは燃料噴射装置１００から出るようになっている。燃料噴射装置１００の代替実施形態ではポペット２０２は中実である。すなわちポペット２０２は内側チャネル２１０が無い。この中実ポペット実施形態では液体燃料は、多くの従来の燃料噴射装置で通例のようにポペットの外部を移動する。別の実施形態ではポペット２０２は内方へ開くポペットである。すなわち、燃料噴射装置から燃料を排出するためにポペットおよびアーマチュアは流れｆの方向と反対の方向に動く。これによってポペット２１４は座部２０４から内方へ持ち上がって、燃料噴射装置から燃料を排出するようになっている。
【００１１】
ポペット２０２の運動は支承部１７５により案内され、支承部１７５は、燃料噴射装置１００を貫流する液体燃料およびガスの流れｆの方向に対して出口２３２の上流に配置されている。したがって座部２０４は支承面を含み、この支承面はポペット２０２の対応する支承面と係合して、ポペットの運動を案内する。座部２０４はポペット運動のための支承面として機能するとともに、ポペット２０２が開閉するときに頭部２１４の衝撃を吸収するので、座部２０４は好ましくは、例えば硬化４４０ステンレス鋼などの耐磨耗性かつ耐衝撃性材料から製作される。代替実施形態では座部２０４は、ポペットの運動を案内する支承面を含む必要はない。例えばポペット２０２の運動は座部２０４の上流のその他の個所で案内されることも可能である。代替実施形態では燃料噴射装置は座部２０４とポペット２０２との間の支承面およびアーマチュア１７２とスリーブ１６８との間の支承面とを含む。
【００１２】
図２にさらに示されているようにポペット２０２は脚部１６６の細長チャネル１６５内で動く。脚部１６６は細長体であり、ポペット２０２はこの細長体を通過して往復運動し、この細長体は座部２０４を支持する。ポペット２０２が通過する脚部１６６の内側チャネル１６５も、圧縮ガスのための２次流路として機能する。したがって頭部２１４が座部から持ち上がると、圧縮ガスはポペット２０２の外側だが脚部１６６の内側を流れて、出口２３２から出る液体燃料およびガスを噴霧化するのを支援する。代替実施形態では脚部１６６および座部２０４は単一の一体部材から形成され、これによってこの脚部は図示の座部２０４と同一の表面を画成して同一の機能を果たすようになっている。
【００１３】
ばね１７０はアーマチュア１７２と脚部１６６との間に配置されている。より詳細にはばね１７０は、脚部１６６の細長チャネル１６５と同心の脚部１６６の凹状孔１７１内に配置されている。孔１７１はアーマチュア１７２に面し、ばね１７０のための座部を画成している。ばね１７０は、アーマチュア１７２に当接する第１の端部と、脚部１６６に当接する第２の端部とを有する圧縮ばねである。孔１７１の底部はばねの下流端部のための座部を画成し、アーマチュア１７２内の凹部ばね１７０の上流端部のための座部を画成している。ばね１７０は、アーマチュア１７２が脚部１６６から遠ざかるようにアーマチュア１７２を偏らせるように機能する。ソレノイドコイル１１４が付勢されていないとき、ばね１７０はアーマチュア１７２が脚部１６６から遠ざかるようにアーマチュア１７２を偏らせ、このようにしてポペット２０２は、頭部２１４が座部２０４に当接する閉じ位置に維持される。しかしながら、ソレノイドコイル１１４が付勢されると、電磁力によりアーマチュア１７２はばねの偏り力を克服し、これによってアーマチュア１７２は脚部１６６の停止面１６７に当接するまで脚部１６６へ向かって動く。ソレノイドコイル１１４が滅勢されると電磁力が除去され、ばね１７０は再びアーマチュア１７２が停止面１６７から遠ざかるようにアーマチュア１７２を押し戻す。当然のことながら燃料噴射装置１００の代替実施形態でばね１７０は異なる位置に配置されるであろうが、それでも本発明の範囲内にある。例えば燃料噴射装置の内方へ開く１つの実施形態ではばね１７０はアーマチュアの上流端部に配置され、アーマチュアが脚部１６６に近づくようにアーマチュアを偏らせる。
【００１４】
この好ましい実施形態では燃料噴射装置１００はキャップ１９０も含み、キャップ１９０は、圧縮ガスおよび液体燃料のためのエアアシスト燃料噴射装置１００への入口を画成する。キャップ１９０は、アーマチュア１７２の通路１８０へ液体燃料およびガスを導くように機能する。キャップ１９０は、主に液体燃料を受け入れる入口を有する１つの燃料通路１９２と、主に圧縮ガスを受け入れる入口をそれぞれ有する４つのガス通路１９４とを含む。液体燃料通路１９２はキャップ１９０の中央軸に沿って配置され、ガス通路１９４は液体燃料通路１９２の周りの周縁に互いに等間隔に配置されている。エアアシスト燃料噴射装置１００の代替実施形態はキャップ１９０を含む必要はなく、キャップ１９０の代替実施形態はより多いまたはより少ない数の通路１９２、１９４を含んでも良い。
【００１５】
前述のように図示の燃料噴射装置１００は例えば空気などの圧縮ガスを利用して低圧燃料を噴霧化する。機関内に設置されるとき、燃料噴射装置１００は、燃料噴射装置１００を出た噴霧化低圧燃料が、内部燃焼室すなわち機関における燃焼が行われる部分に供給されるように配置され、燃焼室は通常ピストン頂部とシリンダヘッドの間のシリンダ容積部であるが、燃焼室はこの容積部の外部の離れたキャビティまで延びることもある。例えば燃料噴射装置１００は４行程内燃機関ヘッドのキャビティ内に配置され、これによって燃料噴射装置は計量された量の噴霧化液体燃料を４行程内燃機関の燃焼シリンダへ供給し、燃焼シリンダで噴霧化液体燃料はスパークプラグなどにより点火されるようにすることも可能である。
【００１６】
燃料噴射装置１００はエアアシスト燃料噴射装置であるので、典型的な構成形態ではエアアシスト燃料噴射装置１００は従来の燃料噴射装置（図示なし）に隣接して配置され、燃料噴射装置は計量された量の燃料をエアアシスト燃料噴射装置に供給する。従来の燃料噴射装置はレールのキャビティ内または機関のヘッド内キャビティ内部に配置されて良い。エアアシスト燃料噴射装置１００が「エアアシスト」と名づけられているのは、エアアシスト燃料噴射装置１００は圧縮空気を利用して液体燃料を噴霧化するからである。エアアシスト燃料噴射装置１００は圧縮空気により液体ガソリンを噴霧化するのが好ましいが、当然のことながらエアアシスト燃料噴射装置１００は、任意に様々なガスにより多数のその他の液状可燃性の形のエネルギーを噴霧化できる。例えばエアアシスト燃料噴射装置１００は圧縮ガス状酸素、プロパンあるいは排気ガスによりケロシンあるいは液体メタンを噴霧化できる。したがって「エアアシスト」という用語は技術用語であり、本明細書においてエアアシスト燃料噴射装置１００は圧縮空気のみで使用されることを規定するのではないものとする。前述のように代替実施形態では燃料噴射装置１００は、ガスの助けなしに燃料を供給するように構成されているのでエアアシスト燃料噴射装置ではない。
【００１７】
前述のようにかつ図５に最良に示されているようにポペット２０２とアーマチュア１７２とは、境界面個所１７７でそれぞれに対して互いに結合されており、境界面個所１７７は、アーマチュア１７２とポペット２０２とが互いに当接する個所である。アーマチュア１７２の図示の実施形態では導管１８０は、ポペット２０２の円筒形端部部分２０３を受け入れる円筒形部分すなわち凹部１７３を含み、これによって境界面個所１７７はアーマチュアとポペットとの間の円筒形接合部となるようになっている。燃料噴射装置１００の製造中、ポペット２０２は、アーマチュア１７２の円筒形凹部１７３にポペットの端部２０３を圧入することによりアーマチュア１７２に結合されている。次いでポペット２０２とアーマチュア１７２とは好ましくはＹＡＧレーザ溶接を使用して溶接接合される。しかしながら代替取り付け法も考えられる。例えばポペット２０２は、締まりばめ、接着剤、螺合による取り付け、キーとキー溝による取り付け、止め輪による取り付け、電子ビーム溶接あるいは超音波溶接など、その他の方法を単独に使ってアーマチュア１７２に結合されことも可能である。
【００１８】
前述のようなある種の従来の燃料噴射装置のポペット−アーマチュア境界面個所は腐食の影響を受け易い。本発明の実施形態は、ポペット２０２および／またはアーマチュア１７２上の全体に、または少なくとも境界面個所１７７部分にコーティング２０５を含ませることによりこの問題に取り組む努力をしている。
【００１９】
コーティング２０５は境界面個所１７７におけるポペット２０２および／またはアーマチュア１７２の表面上に広がって結合された物質の層であり、各々が同一の作業環境にさらされるとするとポペットの基材および／またはアーマチュアの基材に比して耐食性が高い（すなわち、１年当たりのミル単位侵食度が低い）。コーティング２０５の耐食性がこのように高いので（コーティング２０５なしのアーマチュア１７２の基材および／またはポペット２０２の基材に対して測定して）、次のタイプの腐食のうちの１以上に対して耐性が高い可能性がある：一定不変の腐食破壊；電解腐食；隙間腐食；孔食；粒間腐食；侵食腐食；および応力腐食割れ。コーティング２０５は施されると固相すなわち非液体であり、例えば有機コーティング、無機コーティングおよび金属コーティングなど１回以上多数回のコーティングによって耐食性が向上する。適切な有機コーティングは乾燥塗料、ワニス、ラッカおよび合成樹脂などを含んでいる。適切な無機コーティングは乾燥エナメル、酸化物およびリン酸転化物を含んでいる。適切な金属コーティングの例は、スズベースコーティング、カドミウムベースコーティング、金ベースコーティング、銀ベースコーティング、白金ベースコーティング、アルミニウムベースコーティング、チタンベースコーティング、亜鉛ベースコーティング、クロムベースコーティング、ニッケルベースコーティング、炭素ベースコーティング、鉄ベースコーティングおよびその他周知のコーティングを含む。いくつかの好ましい種類の金属コーティングの例は、窒化クロムコーティング、亜リン酸ニッケルコーティング、ダイヤモンド様炭素コーティング、ニッケルコーティングおよび窒化鉄コーティングを含む。適切なコーティングは、高温あるいは冷温浸漬法、電気めっき法、吹付け法および溶液からの析出法により施される。図示の実施形態ではコーティング２０５は好ましくは、米国ペンシルバニア州所在のＡｒｍｏｌｏｙ社からＡＲＭＯＬＯＹ−ＴＤＣとして市販されているクロムベースコーティングであり、電気化学浴によりポペット２０２の端部部分２０３の円筒形外面上に析出される。コーティング２０５は好ましくは極端部すなわち最遠位端部１７９から、流れｆの方向に関して測定されて境界面個所１７７の下流の個所まで延びる。したがって図示の実施形態ではコーティング２０５は最遠位端部１７９から１０ｍｍ下流まで延び、その位置は境界面個所１７７の最下流端部から約６ｍｍ下流である。代替実施形態ではコーティング２０５は境界面個所１７７の下流までは延びていない。さらなる実施形態ではコーティング２０５はポペット２０５の外面全体を覆う。
【００２０】
代替実施形態ではポペット２０２はコーティング２０５を含まないで、ポペット２０２を受け入れるアーマチュア１７２の凹部１７３がコーティング２０５を含む。例えば１つの実施形態では導管１８０の凹部１７３の内側円筒形表面１６９はコーティング２０５によりコーティングされる。さらなる実施形態ではポペット２０２の端部部分２０３とアーマチュア１７２の凹部１７３はそれぞれ同一のあるいは異なるコーティング２０５を含む。
【００２１】
コーティング２０５により境界面個所でアーマチュア表面とポペット表面とのうちの少なくとも１つをコーティングすることにより、結合された構成要素が腐食される可能性はいくつかの従来の構成形態に比して低くなる。さらにコーティング２０５は構成要素にある程度の潤滑性を与え、これによって、いくつかの従来設計における腐食発生の一助になっていると考えられるポペット２０２がアーマチュア１７２に挿入される（あるいはその逆の）とき生じるかじり量が低減される。
【００２２】
図７〜１０は、1つの好ましいコーティングの有効性を確認する試験の結果を示す。２μｍのクロムベースコーティング（ＡＲＭＯＬＯＹ−ＴＤＣとして市販されているもの）が、蒸着法により数個の試験ポペット２０２ａの端部部分外面に施された。コーティング２０５は試験ポペット２０２ａの極端部すなわち最遠位端部から、流れｆの方向に関して測定して境界面個所から約１５ｍｍ下流にある個所まで延びていた。次いでコーティング済み試験ポペット２０２ａの各々は、アーマチュアの円筒形凹部にコーティング済み試験ポペットの端部部分が圧入され、次いでＹＡＧレーザ溶接を使用してアーマチュアにポペットを溶接することによりアーマチュア１７２ａに結合された。数個の対照実験ポペット２０２ｂすなわち未コーティングポペットも、前述の標準プロセスを使用してアーマチュア１７２ｂに結合された。次いで対照実験用のポペット−アーマチュア組み合わせは、ＡＳＴＭＢ−１１７に従って４８時間塩水噴霧環境にさらされた。次いで対照実験用の組み合わせは洗浄されて、３０日間周囲環境に置かれた。一般的に述べて、試験の終了時、未コーティング対照実験用のポペット−アーマチュア組合わせは、ポペット−アーマチュア境界面個所におけるポペットおよびアーマチュアの基材に有意の量の腐食を見た。説明のために図7および８は、未コーティング対照実験用ポペット−アーマチュア組合わせのうちの1つにおける（９０倍拡大された）ポペット−アーマチュア境界面個所の異なる部分における腐食を示す。逆に、コーティング済み対照実験用のポペット−アーマチュア組み合わせは、対照標本に比して境界面個所におけるポペットあるいはアーマチュアの基材に有意の量の腐食は生じなかった。説明のために図9および１０は、コーティング済み対照実験用ポペット−アーマチュア組合わせのうちの1つにおける（９０倍拡大された）ポペット−アーマチュア境界面個所における複数の部分を示す。
【００２３】
図１１〜１８は、ポペット１２０２、２２０２、３２０２、４２０２の代替実施形態と、本発明の実施形態に係る燃料噴射装置のアーマチュアとを示す。ポペット２０２およびアーマチュア１７２の構成要素、利点および機能に関する前述の説明は、ポペット１２０２、２２０２、３２０２および４２０２とアーマチュア１１７２、２１７２、３１７２および４１７２にも当てはまる。このように図１１〜１８のポペットおよびアーマチュアの構成要素および特徴は、ポペット２０２およびアーマチュア１７２の参照番号に千の何倍かを加算したものに対応する参照番号が割り当てられている。図１１〜１８のポペット１２０２、２２０２、３２０２、４２０２およびアーマチュア１１７２、２１７２、３１７２、４１７２は、後述のように付加的な特徴および固有の機能も有する。
【００２４】
図１１および図１２は、本発明に係る燃料噴射装置のアーマチュア１１７２に結合されたポペット１２０２の別の実施形態を示す。この実施形態ではポペット１２０２は内側チャネルすなわち凹部１２１０を含む。チャネル１２１０はポペットの出口まで延びるか、またはアーマチュア１１７２を受け入れるのに充分な量だけポペット内の一部に入り込んでいる。内側チャネル１２１０は、アーマチュア１１７２の円筒形端部部分１１８５を受け入れる円筒形部分１２０９を含み、これによって境界面個所１１７７はポペット１２０２とアーマチュアとの間の円筒形接合部となっている。前述の実施形態と同様、アーマチュア１１７２は、締まりばめ、接着剤、螺合による取り付け、キーとキー溝による取り付け、止め輪取り付けあるいは溶接などによりポペット１２０２に結合される。この実施形態ではポペット１２０２の円筒形部分１２０９の内径はコーティング１２０５を含む。前述の実施形態と同様、コーティング１２０５は、ポペット１２０２の基材および／またはアーマチュア１１７２の基材に比して耐食性が高く、これによってこれらの構成要素が境界面個所において腐食される可能性は低下している。
【００２５】
代替実施形態ではポペット１２０２はコーティング１２０５を含まずに、アーマチュア１１７２の円筒形端部部分１１８５の外径がコーティング１２０５を含む。さらなる代替実施形態ではポペット内側チャネル１２１０の円筒形部分１２０９の内径と、アーマチュア１１７２の円筒形端部部分１１８５の外径の両方がコーティングを含む。
【００２６】
図１３および図１４は、本発明に係る燃料噴射装置のアーマチュア２１７２に結合されたポペット２２０２の別の実施形態を示す。この実施形態ではポペット２２０２は、アーマチュア２１７２の端部２１７９に当接する端部２２１１を含み、これによって境界面個所２１７７はポペットとアーマチュアとの間の環状接合部となるようになっている。前述の実施形態と同様、ポペット２２０２は、例えば溶接あるいは接着剤などによりアーマチュア２１７２に結合されている。この実施形態ではポペット２２０２の端部２２１１はコーティング３２０５を含む。前述の実施形態と同様、コーティング２２０５は、ポペット２２０２の基材および／またはアーマチュア２１７２の基材に比して耐性が高く、これによってこれらの構成要素が境界面個所で腐食される可能性は低下する。
【００２７】
図１５および図１６は、本発明に係る燃料噴射装置のアーマチュア３１７２に結合されたポペット３３０２の別の実施形態を示す。この実施形態ではアーマチュア３１７２は、蹄鉄端片状の受け入れ溝３１８１である凹部を含む。溝３１８１はポペット３２０２の端部３２１１をかみ合い状態で受け入れ、これによって境界面個所３１７７はアーマチュア３１７２とポペットとの間の円筒形かつ環状の接合部となるようになっている。前述の実施形態と同様、ポペット３２０２は、例えば締まりばめあるいは溶接などによりアーマチュア３１７２に結合されている。この実施形態ではポペット３２０２の第１の端部３２１１の環状端縁外径と内径とがコーティング３２０５を含む。前述の実施形態と同様、コーティング３２０５は、ポペット３２０２の基材および／またはアーマチュア３１７２の基材に比して耐性が高く、これによってこれらの構成要素が境界面個所で腐食される可能性は低下する。
【００２８】
代替実施形態ではポペット３２０２の第１の端部３２１１の外径はコーティングを含まない。すなわち溝３１８１の内面がコーティングを含む。
【００２９】
図１７および図１８は、本発明に係る燃料噴射装置のアーマチュア４１７２に結合されたポペット４２０２の別の実施形態を示す。ポペット４２０２およびアーマチュア４１７２は中実であり、いかなる貫通孔もない。ポペット４２０２は円筒形の第１の端部４２１１を含み、アーマチュア４１７２は、第１の端部４２１１を受け入れる円筒形凹部４１７３を含み、これによって境界面個所４１７７はアーマチュア４１７２とポペット４２０２との間の円筒形接合部となるようになっている。前述の実施形態と同様、ポペット４２０２は、溶接、締まりばめ、接着剤、螺合による結合、キーおよびキー溝による結合および／または止め輪による結合などによりアーマチュア４１７２に結合されている。この実施形態では液体燃料およびガスはアーマチュアおよびポペットの外面に沿って流れ、構成要素を貫流するのではない。図１８に示すようにポペット４２０２の第１の端部４２１１の外径はコーティング４２０５を含む。前述の実施形態と同様、コーティング４２０５は、ポペット４２０２の基材および／またはアーマチュア４１７２の基材に比して耐食性が高く、これによってこれらの構成要素が境界面個所で腐食される可能性は低下する。
【００３０】
代替実施形態ではポペット４２０２の第１の端部４２１１の外径はコーティングを含まず、凹部４１７３の内面がコーティングを含む。さらなる代替実施形態ではポペット４２０２の第１の端部４２１１の外径と凹部４１７３の内面の双方がともにコーティングを含む。
【００３１】
本発明の原理、好ましい実施形態および作動形態が前述の説明で説明された。しかしながら、特許権により保護しようとする発明は、開示された特定の実施形態に制限されないものとする。さらに本明細書に記載の実施形態は、例示的であり制限的ではないものとする。本発明の精神から逸脱することなしに変形および改変が他人により行われたり、等価物が採用されたりすることが可能である。したがって、クレーム内で定義される本発明の精神および範囲内にあるすべてのこのような変形、改変および等価物は、本発明に含まれるものとすることをここに明示しておく。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料噴射装置の側面図を示している。
【図２】図１の２−２切断線に沿って切断して示す図１の燃料噴射装置の横断面図を示している。
【図３】図１の燃料噴射装置のポペットの側面図を示している。
【図４】ポペットがアーマチュアに結合されている場合の図１の燃料噴射装置のポペットおよびアーマチュアの側面図を示している。
【図５】図４の５−５切断線に沿って切断して示す図４のポペットおよびアーマチュアの横断面図を示している。
【図６】図４のアーマチュアの横断面図を示している。
【図７】腐食性環境にさらされた後の未コーティング対照実験用ポペット−アーマチュア組合わせのポペット−アーマチュア境界面の一部の拡大図を示している。
【図８】腐食性環境にさらされた後の未コーティング対照実験用ポペット−アーマチュア組合わせのポペット−アーマチュア境界面の一部の拡大図を示している。
【図９】腐食性環境にさらされた後の本発明の実施形態に係るコーティング済み試験ポペット−アーマチュア組合わせのポペット−アーマチュア境界面の一部の拡大図である。
【図１０】腐食性環境にさらされた後の本発明の実施形態に係るコーティング済み試験ポペット−アーマチュア組合わせのポペット−アーマチュア境界面の一部の拡大図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る燃料噴射装置の結合されたポペットおよびアーマチュアの別の実施形態の側面図を示している。
【図１２】図１１の１２−１２切断線に沿って切断して示す図１１の結合されたポペットおよびアーマチュアの横断面図を示している。
【図１３】本発明の実施形態に係る燃料噴射装置のポペットとアーマチュアが結合されたさらなる実施形態の側面図である。
【図１４】図１３の１４−１４切断線に沿って切断して示す図１３の結合されたポペットおよびアーマチュアの横断面図を示している。
【図１５】本発明の実施形態に係る燃料噴射装置の結合されたポペットおよびアーマチュアのさらなる実施形態に係る側面図を示している。
【図１６】図１５の１６−１６切断線に沿って切断して示す図１５の結合されたポペットおよびアーマチュアの横断面図を示している。
【図１７】本発明の実施形態に係る燃料噴射装置の結合されたポペットおよびアーマチュアの別の実施形態の側面図を示している。
【図１８】図１７の１８−１８切断線に沿って切断して示す図１７の結合されたポペットおよびアーマチュアの横断面図を示している。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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