(57)【要約】【課題】ノズルニードルへの異物の付着および堆積を防止し、燃料噴射量および噴霧形状の変化を防止する燃料噴射ノズルを提供する。【解決手段】ノズルニードル５０の当接部５１よりも先端側には、コーティング層５２が形成されている。コーティング層５２は撥油性材料からなるため、燃料の変質などにより生成される異物が付着しにくい。また、異物が付着した場合でも、ノズルニードル５０の周囲の燃料の流れにより、付着した異物は剥離される。そのため、直噴エンジンのノズル部にノズルニードル５０を適用し、噴孔４３から高温の燃焼ガスが侵入する場合でも、燃料が変質して生成される異物がノズルニードル５０に付着することを防止できる。したがって、燃料の流れが妨げられず、燃料噴射量および噴霧形状の変化を防止することができる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔の入口側に弁座部を有するノズルボディと、
前記弁座部に着座可能な当接部を有し、前記弁座部に着座または前記弁座部から離座することにより、前記噴孔からの燃料の噴射を断続可能であって、外壁に撥油性材料からなるコーティング層が形成されているノズルニードルと、
を備えることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項２】
前記コーティング層は、前記当接部より前記ノズルニードルの先端側に形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ノズル。
【請求項３】
前記コーティング層は、前記当接部を含む前記ノズルニードルの先端側に形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ノズル。
【請求項４】
前記コーティング層の厚さＴは、前記ノズルニードルのリフト量が最大となるとき、前記当接部の燃料出口側において前記ノズルボディと前記ノズルニードルとの間に形成される流路の面積が最小となる位置における前記ノズルボディと前記ノズルニードルとの間の距離をＨとすると、Ｔ≦０．０１×Ｈであることを特徴とする請求項１、２または３記載の燃料噴射ノズル。
【請求項５】
前記ノズルボディは前記噴孔が形成されているノズルプレートを有し、前記ノズルニードルと前記ノズルプレートとの間の空間は略扁平形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ノズル。
【請求項６】
前記コーティング層は、前記ノズルニードルの前記ノズルプレート側の端面に形成されていることを特徴とする請求項５記載の燃料噴射ノズル。
【請求項７】
前記略扁平形状の空間における前記ノズルニードルの前記端面と前記ノズルプレートとの間の距離ｈは、前記ノズルプレートに形成される噴孔の内径をｄとすると、ｈ≦１．５×ｄであることを特徴とする請求項５または６記載の燃料噴射ノズル。
【請求項８】
内燃機関の燃焼室内へ直接燃料を噴射する直憤式の内燃機関に用いられ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燃料噴射ノズル。
【請求項９】
先端部が前記燃焼室に露出していることを特徴とする請求項８記載の燃料噴射ノズル。
【請求項１０】
ノズルボディに形成されている弁座部に当接可能な当接部を有し噴孔からの燃料の噴射を断続するノズルニードルを備える燃料噴射ノズルの製造方法であって、
前記ノズルニードルの前記当接部側の端部を所定の位置まで液状の撥油性材料に浸漬し、前記当接部側の端部に撥油性材料を塗布することを特徴とする燃料噴射ノズルの製造方法。
【請求項１１】
前記ノズルニードルの端部に塗布された前記撥油性材料の流動性がある間に、前記ノズルニードルを軸を中心に周方向へ回転することを特徴とする請求項１０記載の燃料噴射ノズルの製造方法。
【請求項１２】
前記ノズルニードルの端部に塗布された前記撥油性材料の流動性がある間に、前記ノズルニードルの前記当接部とは反対の端部側を中心として軸と垂直な方向へ回転することを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の燃料噴射ノズルの製造方法。
【請求項１３】
前記ノズルニードルの端部に塗布された前記撥油性材料に、空気を吹き付けることを特徴とする請求項１０、１１または１２に記載の燃料噴射ノズルの製造方法。
【請求項１４】
ノズルボディに形成されている弁座部に当接可能な当接部を有し噴孔からの燃料の噴射を断続するノズルニードルを備える燃料噴射ノズルの製造方法であって、
前記ノズルニードルの前記当接部側の端部を所定の位置まで液状の撥油性材料に浸漬し、前記当接部側の端部に撥油性材料からなるコーティング層を形成する段階と、
前記コーティング層を切削し、所定の位置および所定の厚さに調整する段階と、
を含むことを特徴とする燃料噴射ノズルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の燃料噴射ノズルおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低燃費、低エミッションかつ高出力化を目的としてエンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する直憤式の燃料噴射システムが公知となっている。直噴式の燃料噴射システムでは、燃焼室内における燃焼特性の向上のため、燃料の微粒化が重要な要素となっている。また、燃料噴射システムにおいて燃料を噴射するインジェクタでは、噴孔を開閉することによって確実に燃料の噴射または噴射の遮断をする必要がある。しかし、燃料中には高沸点成分、添加物あるいは水分などの不純物が含まれる。これらの不純物は周囲の温度などの影響によって異物として噴孔の近傍に付着し堆積することがある。噴孔の近傍に異物が付着し堆積すると、燃料の流れなどが妨げられ、インジェクタによる燃料の噴射を精密に制御することができなくなる。
【０００３】
そこで、例えば特開平９−１１２３９２号公報に開示されている燃料噴射ノズルのように、燃料噴射ノズルの外壁および噴孔の内壁に撥油性材料からなるコーティング層を形成する技術が公知である。これにより、燃料噴射ノズルの特に噴孔近傍への異物の堆積を防止し、噴射量の低減あるいは噴霧形状の変化を防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ノズルの内部すなわちノズルニードルとノズルボディとの間に形成される空間におていも、残留した燃料から異物が生成されることがある。すなわち、異物はノズルボディの外壁および噴孔の内壁に限らず、ノズルニードルにも付着するおそれがある。そのため、特開平９−１１２３９２号公報に開示されている燃料噴射ノズルのように、ノズルの近傍にコーティング層を形成しただけでは、ノズルニードルの当接部の近傍における異物の堆積を防止することができない。特に、直噴式のエンジンの場合、燃焼時の高温の燃焼ガスが噴孔からノズルの内部へ侵入する。そのため、例えばノズルニードルとノズルボディとの間に形成される空間に残留した燃料は炭化され、ノズルニードルの噴孔側の先端部に異物として堆積する。
【０００５】
ノズルニードルに異物が堆積すると、燃料噴射ノズル内における燃料の流れが乱れたり、燃料の流れが阻害される。その結果、燃料の噴射量が低下したり、噴霧形状が変化するという問題がある。また、ノズルニードルとノズルボディとの当接部の近傍に異物が堆積すると、当接部における密閉度が低下するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ノズルニードルへの異物の付着および堆積を防止し、燃料噴射量および噴霧形状の変化を防止する燃料噴射ノズルを提供することにある。
本発明の他の目的は、ノズルニードルの先端に均一な所定の厚さのコーティング層を形成する燃料噴射ノズルの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の燃料噴射ノズルによると、ノズルニードルの外壁には撥油性材料からなるコーティング層が形成されている。コーティング層を形成することにより、ノズルニードルの先端の異物はノズルニードルの周囲における燃料の流れにより剥離される。したがって、ノズルニードルへの異物の付着および堆積が防止され、燃料噴射量および噴霧形状の変化を防止することができる。
【０００８】
本発明の請求項２記載の燃料噴射ノズルによると、コーティング層は当接部よりもノズルニードルの先端側に形成されている。例えば、直噴式のエンジンの場合、高温の燃焼ガスに晒されるノズルニードルの先端に異物が付着しやすい。そのため、コーティング層を当接部よりもノズルニードルの先端側に形成することにより、異物の付着および堆積を防止することができる。
【０００９】
本発明の請求項３記載の燃料噴射ノズルによると、コーティング層は当接部を含んでノズルニードルの先端側へ形成されている。当接部に異物が付着すると、当接部と弁座部との間の密閉度の低下を招く。そのため、コーティング層を当接部にも形成することにより、当接部への異物の付着が防止され、密閉度の低下を防止することができる。
【００１０】
本発明の請求項４記載の燃料噴射ノズルによると、コーティング層の厚さＴは、ノズルニードルのリフト量が最大となるとき、当接部の燃料出口側においてノズルボディとノズルニードルとの間に形成される流路の面積が最小となる位置におけるノズルボディとノズルニードルとの間の距離をＨとすると、Ｔ≦０．０１×Ｈである。コーティング層の厚さＴが０．０１×Ｈよりも厚くなると、ノズルボディとノズルニードルとの間に形成される燃料の流路の面積が小さくなり、燃料の流れが阻害される。そのため、Ｔ≦０．０１×Ｈに設定している。
【００１１】
本発明の請求項５記載の燃料噴射ノズルによると、ノズルボディは噴孔が形成されているノズルプレートを有し、ノズルニードルとノズルプレートとの間の空間は略扁平形状に形成されている。ノズルニードルとノズルプレートとの間の空間を扁平形状にすることにより、噴孔に流入する燃料が噴孔の入口側で衝突し、微粒化を促進することができる。
【００１２】
本発明の請求項６記載の燃料噴射ノズルによると、ノズルニードルのノズルプレート側の端面にコーティング層が形成されている。噴孔を経由して侵入した高温の燃焼ガスがノズルニードルとノズルプレートとの間の空間に侵入すると、その空間に残留している燃料から異物が生成される。そこで、ノズルニードルにコーティング層を形成することにより、ノズルニードルの端面への異物の付着および堆積を防止することができる。したがって、燃料噴射量および噴霧形状の変化を防止することができる。
【００１３】
本発明の請求項７記載の燃料噴射ノズルによると、略扁平形状の空間におけるノズルニードルの端面とノズルプレートとの間の距離ｈは、噴孔の内径をｄとすると、ｈ≦１．５×ｄである。距離ｈを小さくすることにより、噴孔に流入する燃料の衝突が促進される。そのため、ｈ≦１．５×ｄに設定することにより、燃料の微粒化を促進することができる。また、距離ｈが小さくなることにより、ノズルニードルの端面へ異物が付着および堆積しやすくなるものの、端面にコーティング層を形成することにより、異物の付着および堆積を防止することができる。したがって、燃料噴射量および噴霧形状の変化を防止することができる。
【００１４】
本発明の請求項８または９記載の燃料噴射ノズルによると、直噴式のエンジンに用いられる。そのため、燃料噴射ノズルのノズルボディおよびノズルニードルは高温の燃焼ガスに晒される。したがって、ノズルニードルにコーティング層を形成することにより、ノズルニードルへの異物の付着および堆積が防止され燃料噴射ノズルが高温に晒される直噴式のエンジンの場合であっても、燃料噴射量および噴霧形状の変化を防止することができる。
【００１５】
本発明の請求項１０記載の燃料噴射ノズルの製造方法によると、ノズルニードルの先端を撥油性材料に浸漬することにより、ノズルニードルに撥油性材料が塗布される。そのため、複雑な工程を減ることなく撥油性材料をノズルニードルに塗布することができ、薄く均一な厚さのコーティング層を形成することができる。
本発明の請求項１１または１２記載の燃料噴射ノズルの製造方法によると、ノズルニードルに撥油性材料を塗布した後、流動性がある間にノズルニードルを回転させている。これにより、流動性のある撥油性材料には遠心力が作用し、コーティング層は薄く均一に拡大する。したがって、ノズルニードルの先端に均一な所定の厚さのコーティング層を形成することができる。
【００１６】
本発明の請求項１３記載の燃料噴射ノズルの製造方法によると、ノズルニードルの先端にコーティング層を形成した後、空気を吹き付けている。これにより、流動性のある撥油性材料は空気により流され、コーティング層は薄く均一に拡大する。また、空気を吹き付けることにより、コーティング層の形成とともに、撥油性材料を乾燥させることができる。したがって、短期間でノズルニードルの先端に均一な所定の厚さのコーティング層を形成することができる。
本発明の請求項１４記載の燃料噴射ノズルの製造方法によると、ノズルニードルの先端にコーティング層を形成した後、形成されたコーティング層を切削している。これにより、形成されたコーティング層の厚さおよび位置が調整される。したがって、ノズルニードルの先端に均一な所定の厚さのコーティング層を形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルを直噴式のガソリンエンジンのインジェクタに適用した例について説明する。
【００１８】
図２および図３に示すようにインジェクタ１は、主にハウジング１０、固定コア１１、電磁駆動部３０および燃料噴射ノズルとしてのノズル部４０を備えている。図４に示すように、直噴式のエンジン２の場合、インジェクタ１はノズル部４０の先端がエンジン２の燃焼室３に露出している。インジェクタ１は、吸気弁４の開弁にともなって吸気通路５から燃焼室３の内部へ供給された空気に燃料を噴射する。
【００１９】
図２に示すようにハウジング１０は、概ね円筒形状であり、内部に固定コア１１、可動コア１２および電磁駆動部３０を収容している。固定コア１１は、磁性材料から概ね円筒形状に形成され、内周側に燃料通路１３を有している。固定コア１１の内周側の燃料通路１３には、フィルタ部材１４、アジャスティングパイプ１５およびスプリング１６が配設されている。フィルタ部材１４は、図示しない燃料ポンプから供給される燃料に含まれる不純物を除去する。アジャスティングパイプ１５は、固定コア１１の内周側に圧入され、圧入量を変えることによりスプリング１６の付勢力を調整する。
【００２０】
可動コア１２は、磁性材料から形成されている。可動コア１２は、ハウジング１０の内部に収容され固定コア１１のノズル部４０側に配設される。可動コア１２は、ノズル部４０のノズルニードル５０と一体に形成され、ノズルニードル５０とともに軸方向へ往復移動可能である。可動コア１２の反ノズルニードル側の端部はスプリング１６と当接し、可動コア１２はスプリング１６によりノズル部４０方向へ付勢されている。
【００２１】
電磁駆動部３０は、ハウジング１０と固定コア１１との間に配設されている。電磁駆動部３０は、コネクタ３１、コイル３２およびスプール部材３３を有している。コネクタ３１は、コイル３２へ電力を供給する外部の図示しない電力供給手段に接続される。コイル３２は、コネクタ３１を経由して電力供給手段から供給された電力によって磁界を発生する。スプール部材３３は樹脂により形成され、コイル３２が巻回されている。コイル３２に発生した磁界によって、ハウジング１０、固定コア１１および可動コア１２に磁気回路が構成され、固定コア１１と可動コア１２との間に磁気吸引力が発生する。これにより、可動コア１２は固定コア１１方向へ吸引される。
【００２２】
図３に示すようにノズル部４０は、ノズルボディ４１、ノズルニードル５０およびスワーラ４２を有している。ノズルボディ４１は、概ね円筒形状に形成され、先端部の近傍に噴孔４３が形成されている。ノズルボディ４１の内周の噴孔入口側には弁座部４４が形成されている。スワーラ４２は概ね円筒形状であり、内周側にノズルニードル５０を往復移動可能に支持している。ノズルニードル５０の外周面と、スワーラ４２の内周面とにより、燃料に旋回力を付与するスワール室４５が形成されている。ノズルニードル５０は、一方の端部が可動コア１２に接続されている。ノズルニードル５０の反可動コア側には、当接部５１が形成されている。当接部５１は、ノズルボディ４１の弁座部４４に当接可能である。ノズルニードル５０は、スワーラ４２に設置されているガイド部材４６により往復移動可能に支持されている。
【００２３】
ノズルニードル５０の先端には、図１に示すようにコーティング層５２が形成されている。コーティング層５２は、ノズルニードル５０の当接部５１よりも先端側すなわち燃料流れの下流側に形成されている。コーティング層５２は、撥油性材料からなり、ノズルニードル５０の外壁にほぼ均一な厚さで形成されている。コーティング層５２を形成する撥油性の材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレンなどの含フッ素樹脂などが用いられる。
【００２４】
コーティング層５２の厚さＴは、以下のように設定されている。図５に示すように、ノズルニードル５０の当接部５１がノズルボディ４１の弁座部４４から離座したとき、ノズルニードル５０とノズルボディ４１との間には燃料が流れる燃料通路６０が形成される。この燃料通路６０は、図６に示すように当接部５１からノズルニードル５０の先端部へ行くにしたがって流路面積が変化する。
【００２５】
この燃料通路６０において、ノズルニードル５０のリフト量が最大となるとき、すなわちノズルニードル５０が固定コア１１側に最も移動したとき、流路面積が最小となる位置ａにおけるノズルニードル５０とノズルボディ４１との間の距離をＨとする。位置ａにおける距離をＨとしたとき、ノズルニードル５０に形成されるコーティング層５２の厚さＴは、Ｔ≦０．０１×Ｈに設定している。これは、コーティング層５２の厚さが増していくと、ノズルニードル５０とノズルボディ４１との間に形成される燃料通路６０の流路面積が小さくなるためである。例えば、図７に示すようにコーティング層５２の厚さを大きくすると、燃料通路６０を流れる燃料の流量が低下する。なお、図７に示す流量低下率とは、コーティング層５２が形成されていないときの流量を１とし、コーティング層５２を形成することにより低下する流量の割合を意味する。コーティング層５２の厚さは、絶対的な厚さとして決定されるものではなく、ノズルニードル５０とノズルボディ４１との間の距離、ノズルニードル５０の当接部５１の外径、あるいはノズルボディ４１の弁座部４４の内径などのノズルニードル５０またはノズルボディ４１の形状に応じて決定されるものである。そのため、コーティング層５２の厚さＴは、ノズルニードル５０のリフト量が最大となるときに、ノズルニードル５０とノズルボディ４１との間の距離Ｈがコーティング層５２よりも十分に大きくなるように、Ｔ≦０．０１×Ｈに設定している。
【００２６】
次に、第１実施例によるノズル部４０、特にノズルニードル５０の製造方法（製造例１）について説明する。
所定の形状に形成されたノズルニードル５０は、図８に示すように加工装置１００の取付部１０１に取り付けられる。取付部１０１はステッピングモータ１０２に接続されており、モータ駆動部１０３により駆動されるステッピングモータ１０２によって、取付部１０１ならびに取付部１０１に取り付けられたノズルニードル５０は図８の上下方向へ往復移動可能である。モータ駆動部１０３は制御部１０４に接続されている。取付部１０１の下方には、液状の撥油性材料１０５が蓄えられている浸漬槽１０６が設置されている。浸漬槽１０６に蓄えられている撥油性材料１０５の液面の位置は、光学式距離センサ１０７により検出される。光学式距離センサ１０７は制御部１０４に接続されており、制御部１０４は光学式距離センサ１０７により検出された撥油性材料１０７の液面位置に基づいてステッピングモータ１０２を駆動する。これにより、ノズルニードル５０には、所定の位置まで撥油性材料が塗布される。
取付部１０１にノズルニードル５０が取り付けられると、取付部１０１およびノズルニードル５０は、ステッピングモータ１０２により図８の下方へ移動し、ノズルニードル５０の先端は浸漬槽１０６に蓄えられている液状の撥油性材料１０５に浸漬される。ノズルニードル５０の先端を浸漬槽１０６の撥油性材料１０４に浸漬することにより、ノズルニードル５０の先端には撥油性材料が塗布される。撥油性材料は、例えば溶媒などに溶解されることにより液状の溶液として浸漬槽１０６に蓄えられている。そのため、溶媒が乾燥するまで撥油性材料は流動性を有している。撥油性材料を溶解する溶媒を任意に設定することにより、乾燥に要する期間を調整することができる。
【００２７】
ノズルニードル５０の先端に撥油性材料が塗布されると、ノズルニードル５０は回転される。図９に示すように、ノズルニードル５０の端部はモータ２００に接続され、モータ２００の回転にともなってノズルニードル５０も回転する。ノズルニードル５０の回転は、溶媒が乾燥する前に実施される。モータ２００の回転により、ノズルニードル５０は、図９の矢印Ｒ方向へ軸を中心に周方向へ回転される。これにより、流動性のある撥油性材料には遠心力が作用し、塗布された撥油性材料は薄く均一な厚さでノズルニードル５０の外壁に沿って広がっていく。また、回転にともなって作用する遠心力により余分な撥油性材料はノズルニードル５０から除去される。
【００２８】
ノズルニードル５０は、周方向へ回転された後、図１０に示すように撥油性材料が塗布されている端部とは反対の端部側が支持された状態で軸と垂直な矢印Ｐ方向へ回転される。これにより、図９に示した場合と同様に、流動性のある撥油性材料は、遠心力により薄く均一な厚さでノズルニードル５０に塗布される。また、図９および図１０に示すようにノズルニードル５０を回転することにより、バルブニードル５０に撥油性材料が薄く均一に塗布されるとともに、空気との接触が促進される。そのため、溶媒の蒸発が促進され、コーティング層５２の乾燥も実施することができる。なお、図８から図１０に示す工程は、同一の装置により一連の工程として実施することができる。
【００２９】
また、ノズルニードル５０の先端に撥油性材料を塗布した後、図１１に示すようにノズルニードル５０の先端側からブロワ２０２により空気を吹き付けてもよい（製造例２）。これにより、流動性のある撥油性材料からなるコーティング層５２を空気の流れにより薄く均一に形成するとともに、乾燥させることができる。さらに、図９に示すように軸を中心にノズルニードル５０を回転させつつ、ノズルニードル５０の端部側から図１１に示すように空気を吹き付けてもよい。
【００３０】
また、次のような工程によりコーティング層５２を形成してもよい（製造例３）。
ノズルニードル５０の先端に撥油性材料を塗布した後、塗布された撥油性材料を乾燥させ、溶媒を気化させる。これにより、ノズルニードル５０の先端には撥油性材料からなるコーティング層５２が形成される。形成されたコーティング層５２は、撥油性材料が塗布され乾燥しているだけであるため、位置が不特定であり、厚さも不均一である。そこで、形成されたコーティング層５２を切削する。これにより、所定外の位置に形成されているコーティング層５２を除去するとともに、コーティング層５２が所定の厚さに調整される。
なお、上記の製造例１、製造例２および製造例３を組み合わせてもよい。例えば、製造例１によりノズルニードル５０にコーティング層５２を形成した後、製造例３によりコーティング層５２を切削することも可能である。
【００３１】
次に、本実施例によるインジェクタ１の作動について説明する。
図示しない燃料ポンプによりインジェクタ１へ供給された燃料は、フィルタ部材１４およびアジャスティングパイプ１５の内周側を経由してノズル部４０へ供給される。電磁駆動部３０のコイル３２への通電が停止されているとき、ノズルニードル５０はスプリング１６の付勢力により閉弁方向へ付勢され、ノズルニードル５０の当接部５１はノズルボディ４１の弁座部４４に着座している。そのため、燃料の流れは遮断され、噴孔４３からの燃料の噴射は停止されている。
【００３２】
電磁駆動部３０のコイル３２へ通電されると、磁気回路が形成され固定コア１１と可動コア１２との間に電磁吸引力が発生する。発生した電磁吸引力により可動コア１２はスプリング１６の付勢力に抗して固定コア１１に吸引されるとともに、ノズルニードル５０は図２の上方へリフトする。ノズルニードル５０がリフトすると、当接部５１は弁座部４４から離間し、燃料は当接部５１と弁座部４４との間に形成される燃料通路６０を経由して噴孔４３から燃焼室３内へ噴射される。
【００３３】
電磁駆動部３０のコイル３２への通電が停止されると、電磁吸引力が消失するため、ノズルニードル５０はスプリング１６の付勢力により噴孔４３方向へ移動する。そして、ノズルニードル５０の当接部５１はノズルボディ４１の弁座部４４に着座する。これにより、噴孔４３からの燃料の噴射は終了する。
【００３４】
以上、説明したように、本発明の第１実施例では、ノズルニードル５０の先端に撥油性材料からなるコーティング層５２を形成している。そのため、ノズルニードル５０に異物が付着しても、ノズルニードル５０の周囲を流れる燃料によって異物はノズルニードル５０から剥離する。これにより、直噴式のエンジン２のように、ノズル部４０が燃焼室３に露出し高温の燃焼ガスに晒される場合でも、ノズルニードル５０への異物の付着および堆積を防止することができる。したがって、噴孔４３から噴射される燃料の噴射量、噴射角度あるいは噴霧の形状が変化することがなく、燃料の噴射特性を一定に維持することができる。
【００３５】
（第２、３実施例）
本発明の第２実施例によるインジェクタのノズル部を図１２に、本発明の第３実施例によるインジェクタのノズル部を図１３に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３６】
第２実施例では、図１２に示すようにコーティング層５２がノズルニードル５０の当接部５１よりも燃料の流れ上流側まで形成されている。すなわち、コーティング層５２は当接部５１を含んで形成されている。当接部５１に異物が付着した場合、ノズルボディ４１とノズルニードル５０との間の密閉度が低下し、所定外の時期に燃料が噴射されるおそれがある。当接部５１にもコーティング層５２を形成することにより、万が一当接部５１に異物が付着した場合でも、燃料の流れによって異物は剥離される。そのため、ノズルボディ４１とノズルニードル５０との間の密閉度を維持することができる。
【００３７】
また、第３実施例では、図１３に示すようにコーティング層５２がノズルニードル５０の当接部５１よりも燃料流れ下流側に形成されている。すなわち、コーティング層５２は、ノズルニードル５０の先端部の近傍にのみ形成されている。異物が付着しやすいのは、燃焼室３から侵入する高温の燃焼ガスに晒されるノズルニードル５０の先端部である。そのため、ノズルニードル５０の先端部の近傍にコーティング層５２を形成することにより、異物の堆積を防止することができる。
【００３８】
（第４実施例）
本発明の第４実施例によるインジェクタのノズル部を図１４に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３９】
第４実施例では、ノズルニードル５０だけでなくノズルボディ４１にもコーティング層４６が形成されている。ノズルボディ４１に形成されているコーティング層４６は、ノズルボディ４１の外壁から噴孔４３の内壁にかけて形成されている。ノズルボディ４１にもコーティング層４６を形成することにより、噴孔４３の出口付近へ付着した異物は燃料の流れにより除去される。したがって、噴孔４３およびその周辺への異物の堆積が防止され、燃料の噴射量および噴霧形状の変化を防止することができる。
【００４０】
（第５実施例）
本発明の第５実施例によるインジェクタのノズル部を図１５に示す。
第５実施例では、図１５に示すようにノズルボディ７０にノズルプレート７１が設置されている。ノズルプレート７１は、噴孔７２が形成されており、ノズルボディ７０の外周側に例えば溶接などにより取り付けられている。ノズルニードル８０の当接部８１はノズルボディ７０の内周側に形成されている弁座部７３に当接可能である。ノズルニードル８０のノズルプレート７１側の端面は平面または緩やかな曲面状に形成されている。そのため、ノズルニードル８０の端面８０ａとノズルプレート７１との間には扁平な空間部９０が形成される。
【００４１】
ノズルニードル８０の端面８０ａには、コーティング層８２が形成されている。コーティング層８２は、第１実施例と同様に例えばポリテトラフルオロエチレンなどの撥油性材料から形成されている。コーティング層８２は、ノズルニードル８０の端面８０ａに均一な厚さで形成されている。第４実施例の場合、コーティング層８２の厚さが燃料の流れに与える影響は小さいため、第１実施例のようにコーティング層８２の厚さを厳密に規定する必要がない。
【００４２】
当接部８１が弁座部７３から離座することにより、ノズルニードル８０とノズルボディ７０との間の隙間を通過した燃料は、空間部９０に流入する。空間部９０に流入した燃料は、噴孔７２へ流入する際、互いに衝突する。そのため、空間部９０を流れる燃料の流れに乱れが生じ、噴孔７２から噴射される燃料の微粒化が促進される。空間部９０を形成するノズルニードル８０の端面８０ａとノズルプレート７１との間の距離ｈは、噴孔７２の内径をｄとすると、ｈ≦１．５×ｄに設定されている。距離ｈを小さくすることにより、空間部９０の扁平度が増し、空間部９０における燃料の衝突ならびにそれにともなう燃料の微粒化が促進される。
【００４３】
一方、上述のようにｈ≦１．５×ｄに設定することにより、ノズルプレート７１からノズルニードル８０の端面８０ａまでの距離が小さくなる。そのため、直噴式のエンジンに適用した場合、高温の燃焼ガスが空間部９０に侵入する。これにより、空間部９０に残留している燃料が炭化し、ノズルニードル８０の端面８０ａに付着しやすい。そこで、本実施例のように端面にコーティング層８２を形成することにより、端面８０ａへの異物の付着が防止される。
【００４４】
第５実施例では、ノズルニードル８０の端面８０ａにコーティング層８２を形成しているため、ノズルニードル８０の端面８０ａに付着した異物は燃料の流れにより剥離する。そのため、ノズルニードル８０とノズルプレート７１との間の距離が近いインジェクタを直噴式のエンジンに適用した場合でも、ノズルニードル８０の端面８０ａに異物が付着し堆積することがない。その結果、空間部９０における燃料の衝突が端面８０ａに付着した異物によって阻害されることがない。したがって、ノズルニードル８０の端面８０ａに付着した異物による燃料の噴射量および噴霧形状の変化を防止することができる。
【００４５】
以上説明した複数の実施例では、本発明の燃料噴射ノズルを備えたインジェクタを直噴式のガソリンエンジンに適用する例について説明した。しかし、本発明の燃料噴射ノズルは、ガソリンエンジンに限らず直噴式のディーゼルエンジンのインジェクタに適用してもよい。
また、直噴式のエンジンに限らず、予混合式のエンジンのインジェクタに本発明の燃料噴射ノズルを適用してもよい。この場合も、ノズルニードルへの異物の付着および堆積が防止され、燃料噴射特性の変化を防止することができる。
【００４６】
さらに、本発明の複数の実施例では、ノズルニードルを電磁駆動部により駆動するインジェクタについて説明した。しかし、例えば燃料の油圧によりノズルニードルがリフトするディーゼルエンジン用のインジェクタ、あるいはノズルニードルを噴孔閉塞方向へ付勢する背圧室の圧力を制御することによりノズルニードルのリフトを制御するコモンレールシステムのインジェクタなど、ノズルニードルの駆動方法にかかわらず本発明の燃料噴射ノズルを適用することができる。
さらに、本発明の第１実施例から第４実施例では、ノズルボディに噴孔を一つ形成する場合について説明したが、噴孔は一つに限らずエンジンの特性に応じて複数形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるインジェクタのノズル部の近傍を拡大した模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１実施例によるインジェクタを示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の第１実施例によるインジェクタのノズル部近傍を拡大した模式的な断面図である。
【図４】本発明の第１実施例によるインジェクタを適用した直噴式のガソリンエンジンを示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施例によるインジェクタのノズル部の近傍を拡大した模式図である。
【図６】本発明の第１実施例によるインジェクタのノズル部において、当接部から距離と流路面積との関係を示す模式図である。
【図７】コーティング層の厚さを設定するためにコーティング層の厚さと流量低下率との関係を示した模式図である。
【図８】本発明の第１実施例によるインジェクタのノズルニードルの製造方法を示す模式図であって、ノズルニードルに撥油性材料を塗布する状態を示す図である。
【図９】本発明の第１実施例によるインジェクタのノズルニードルの製造方法を示す模式図であって、ノズルニードルの軸を中心に回転させる状態を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施例によるインジェクタのノズルニードルの製造方法を示す模式図であって、撥油性材料が塗布された端部とは反対の端部側を中心にノズルニードルを回転させる状態を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施例によるインジェクタのノズルニードルの製造方法を示す模式図であって、ノズルニードルの端部にブロワにより空気を吹き付ける状態を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施例によるインジェクタのノズル部の近傍を拡大した模式的な断面図である。
【図１３】本発明の第３実施例によるインジェクタのノズル部の近傍を拡大した模式的な断面図である。
【図１４】本発明の第４実施例によるインジェクタのノズル部の近傍を拡大した模式的な断面図である。
【図１５】本発明の第５実施例によるインジェクタのノズル部の近傍を拡大した模式的な断面図である。
【符号の説明】
１　　インジェクタ
２　　エンジン（内燃機関）
３０　　電磁駆動部（駆動部）
４０　　ノズル部（燃料噴射ノズル）
４１　　ノズルボディ
４３　　噴孔
４４　　弁座部
５０　　ノズルニードル
５１　　当接部
５２　　コーティング層
７０　　ノズルボディ
７１　　ノズルプレート
７２　　噴孔
７３　　弁座部
８０　　ノズルニードル
８１　　当接部
８２　　コーティング層
９０　　空間部
【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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【図１４】
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【図１５】
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