(57)【要約】【課題】  燃焼による輻射熱を吸収し難い燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１０であって、燃焼室６２内に配置されるノズル部２９と、ノズル部２９に設けられ燃焼室６２内に燃料を噴射する噴孔２５と、を備え、ノズル部２９の燃焼室６２内に露出する面２７が鏡面仕上げされている。燃焼室６２内に露出する面２７を鏡面仕上げすると、燃焼による輻射熱の大部分が面２７によって反射されるので、燃料噴射弁１０が輻射熱を吸収することを抑制できる。これにより噴射量の低下や噴霧形状の悪化を防止でき、内燃機関の出力低下や排気エミッションの悪化を防止できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁であって、
前記燃焼室内に配置されるノズル部と、
前記ノズル部に設けられ前記燃焼室内に燃料を噴射する噴孔と、
を備え、前記ノズル部の前記燃焼室内に露出する面が鏡面仕上げされていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記面は撥油性を有する樹脂でコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記面の表面粗さは０．８μｍＲａ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁であって、
前記燃焼室内に配置されるノズル部と、
前記ノズル部に設けられ前記燃焼室内に燃料を噴射する噴孔と、
を備え、前記ノズル部の前記燃焼室内に露出する面に輻射熱を反射する反射膜が形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項５】
前記反射膜はめっきによって形成されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記めっきは装飾クロムめっきであることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記反射膜は撥油性を有する樹脂でコーティングされていることを特徴とする請求項４、５又は６に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料を噴射する噴孔を有し、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する直噴式の燃料噴射弁が知られている。直噴式の燃料噴射弁は燃焼による輻射熱を吸収して噴孔周辺が高温になるので、噴孔周辺に燃焼堆積物（デポジット）が堆積し易い。噴孔周辺にデポジットが堆積すると噴孔の開口面積の減少による噴射量の低下、噴射される燃料の噴霧形状の悪化などが起き、それによりエンジン出力の低下、排気エミッションの悪化などの問題が発生する。
【０００３】
デポジットの堆積は噴孔周辺の温度に大きく依存し、温度が高いほど堆積し易い。逆にいうと、噴孔周辺の温度を何等かの方法で低下させれば噴孔周辺へのデポジットの堆積を低減できる。
噴孔周辺の温度を低下させる方法としては、例えば燃料噴射弁の先端部の周囲に冷却水を導く冷却水通路を設け、冷却水によって先端部を冷却する方法が公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、噴孔周辺の温度を低下させる別の方法として、例えば燃料噴射弁のノズルとエンジンヘッドとの間に熱伝導促進部材を設け、燃料噴射弁の熱を熱伝導促進部材を介してエンジンヘッドに放出する方法が公知である（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６４２３２号公報
【特許文献２】特開平１０−８９１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、輻射熱を吸収して高温になった燃料噴射弁を冷却水で冷却するものであり、燃料噴射弁が輻射熱を吸収することによって噴孔周辺の温度は一時的に上昇するので、その際にデポジットが付着する畏れがある。
また、特許文献２に記載の燃料噴射弁も同様に輻射熱を吸収するので、噴孔周辺の温度が一時的に上昇し、その際にデポジットが付着する畏れがある。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みて創作されたものであって、燃焼による輻射熱を吸収し難い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】
【０００８】
請求項１、２及び３に記載の発明によると、燃焼室内に露出する面が鏡面仕上げされており、輻射熱の大部分が当該面によって反射されるので、燃料噴射弁が輻射熱を吸収し難い。これにより燃料噴射弁の噴孔周辺の温度の上昇を抑制でき、噴孔周辺へのデポジットの堆積をより確実に低減できる。この結果、噴射量の低下や噴霧形状の悪化を防止でき、内燃機関の出力低下や排気エミッションの悪化を防止できる。
【０００９】
請求項４〜７に記載の発明によると、燃焼室内に露出する面に輻射熱を反射する反射膜が形成されており、輻射熱の大部分が当該反射膜によって反射されるので、燃料噴射弁が輻射熱を吸収し難い。これにより燃料噴射弁の噴孔周辺の温度の上昇を抑制でき、噴孔周辺へのデポジットの堆積をより確実に低減できる。この結果、噴射量の低下や噴霧形状の悪化を防止でき、内燃機関の出力低下や排気エミッションの悪化を防止できる。
【００１０】
請求項２及び７に記載の発明によると、撥油性を有する樹脂はデポジットが付着し難いので、デポジットの付着をより確実に低減できる。
請求項６に記載の発明によると、装飾クロムめっきは熱反射性に優れるので、輻射熱をより吸収し難くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
図２及び図３は、本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁１０の断面図である。燃料噴射弁１０のハウジング１１は筒状に形成されている。ハウジング１１は、第一磁性部１２、非磁性部１３および第二磁性部１４を有している。非磁性部１３は、第一磁性部１２と第二磁性部１４との磁気的な短絡を防止する。第一磁性部１２、非磁性部１３および第二磁性部１４は、例えばレーザ溶接などにより一体に接続されている。
【００１２】
ハウジング１１の軸方向の一方の端部には入口部材１５が設置されている。入口部材１５はハウジング１１の内周側に圧入されている。入口部材１５は燃料入口１６を有している。燃料入口１６には、図示しない燃料ポンプによって燃料が供給される。燃料入口１６に供給された燃料は、異物を除去する燃料フィルタ１７を経由してハウジング１１の内周側に流入する。
【００１３】
ハウジング１１の他方の端部には、ノズルホルダ２０が設置されている。ノズルホルダ２０は、筒状に形成され、内側にノズルボディ２１が設置されている。ノズルボディ２１は、筒状に形成され、例えば圧入あるいは溶接などにより、ノズルホルダ２０に固定されている。ノズルボディ２１は、図３に示すように先端に近づくにつれて内径が小さくなる円錐状の内壁面２２に弁座２３を有している。ノズルボディ２１は、ハウジング１１とは反対側の端部近傍にノズルボディ２１を貫いて内壁面２２と外壁面２４とを接続する噴孔２５を有している。燃料入口１６に供給された燃料は噴孔２５から内燃機関の燃焼室に噴射される。ノズルホルダ２０およびノズルボディ２１は特許請求の範囲に記載のノズル部に相当する。
【００１４】
ニードル３０は、図２に示すようにハウジング１１、ノズルホルダ２０およびノズルボディ２１の内周側に軸方向へ往復移動可能に収容されている。ニードル３０は、ノズルボディ２１と概ね同軸上に配置されている。ニードル３０は、軸部３１、頭部３２およびシール部３３を有している。ニードル３０は、軸方向において軸部３１の燃料入口１６側の端部に頭部３２を有し、軸部３１の噴孔２５側の端部にシール部３３を有している。シール部３３は、図３に示すようにノズルボディ２１に形成されている弁座２３と接触可能である。ニードル３０は、ノズルボディ２１との間に燃料が流れる燃料通路２６を形成する。
【００１５】
燃料噴射弁１０は、図２に示すようにニードル３０を駆動する駆動部４０を有している。駆動部４０は、スプール４１、コイル４２、固定コア４３、プレートハウジング４４および可動コア５０を有している。スプール４１は、ハウジング１１の外周側に設置されている。スプール４１は、樹脂で筒状に形成され、外周側にコイル４２が巻かれている。コイル４２は、コネクタ４５の端子部４６に接続している。ハウジング１１を挟んでコイル４２の内周側には固定コア４３が設置されている。固定コア４３は、例えば鉄などの磁性材料により筒状に形成され、ハウジング１１の内周側に例えば圧入などにより固定されている。プレートハウジング４４は、磁性材料から形成され、コイル４２の外周側を覆っている。
【００１６】
可動コア５０は、固定コア４３と同軸上に配置されている。可動コア５０は、ハウジング１１の内周側に軸方向へ往復移動可能に設置されている。可動コア５０は、例えば鉄などの磁性材料から筒状に形成されている。可動コア５０は、固定コア４３とは反対側に筒部５１を有している。筒部５１には、ニードル３０の頭部３２が圧入されている。これにより、ニードル３０と可動コア５０とは一体に接続されている。なお、ニードル３０と可動コア５０とは例えば溶接などにより一体に接続してもよい。可動コア５０は、固定コア４３側の端部において弾性部材であるスプリング１８と接触している。スプリング１８は、軸方向の一方の端部がアジャスティングパイプ１９に接している。アジャスティングパイプ１９は、例えば圧入などにより固定コア４３に固定されている。スプリング１８は、軸方向へ伸長する方向の力を有している。そのため、一端が固定されているスプリング１８は、他端側において一体の可動コア５０およびニードル３０を弁座２３に着座する方向へ押し付ける。固定コア４３に圧入されているアジャスティングパイプ１９の圧入量を調整することにより、スプリング１８の荷重は調整される。
【００１７】
コイル４２に通電していないとき、可動コア５０および可動コア５０と一体のニードル３０は弁座２３側へ押し付けられ、シール部３３は弁座２３に着座する。これにより噴孔２５からの燃料噴射が遮断される。コイル４２に通電すると可動コア５０が固定コア４３に吸引されてニードル３０が弁座２３から離座し、噴孔２５から燃料が噴射される。
【００１８】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、燃料噴射弁１０を内燃機関としてのガソリンエンジン６０に組み付けた状態を示す模式図である。なお、燃料噴射弁１０は例えば直噴式のディーゼルエンジンに適用してもよい。燃料噴射弁１０は図示するようにノズルホルダ２０とノズルボディ２１とで構成されるノズル部２９が燃焼室６２内に配置される。
【００１９】
次に、ノズル部２９の燃焼室６２内に露出する面２７（図１（Ａ）参照）の鏡面仕上げについて説明する。
ノズル部２９を構成するノズルホルダ２０およびノズルボディ２１は例えばステンレス鋼からなり、燃焼室６２内に露出する面２７ａ（図３参照）、および面２７ｂ（図３参照）は鏡のように滑らかに加工されている。すなわち、ノズル部２９の燃焼室６２内に露出する面２７は鏡面仕上げされている。鏡面仕上げすると表面粗さが小さくなるので熱反射性が向上し、輻射熱を吸収し難くなる。ここで熱反射性とは、赤外線を効率よく反射する性質をいう。
【００２０】
ノズルホルダ２０およびノズルボディ２１は、研磨を行うことによって鏡面仕上げされている。具体的には例えばバフ研磨などの物理的研磨によって鏡面仕上げされている。バフ研磨とは、外周面に研磨剤などを付けた研磨輪（バフ）を回転させ、被研磨材をバフの外周面に押し当てて研磨する方法である。なお、研磨方法はバフ研磨に限られるものではない。例えば電解研磨などの電気化学的研磨で鏡面仕上げしてもよいし、酸によって表面を溶解する化学研磨で鏡面仕上げしてもよい。鏡面仕上げする場合、デポジットの堆積を充分に低減するには表面粗さを０．８μｍＲａ以下にすることが望ましい。
【００２１】
次に、ノズルホルダ２０およびノズルボディ２１を鏡面仕上げする処理の流れについて説明する。
（１）ノズルホルダ２０の面であって燃焼室６２内に露出する面をバフ研磨する。
（２）ノズルホルダ２０にフッ素樹脂をコーティングする。フッ素樹脂は撥油性を有する樹脂である。撥油性を有しているとデポジットが付着し難いので、フッ素樹脂をコーティングすることでデポジットの堆積をより確実に防止できる。
【００２２】
（３）ノズルボディ２１の面であって燃焼室６２内に露出する面をバフ研磨する。
（４）ノズルボディ２１にフッ素樹脂をコーティングする。ただし、フッ素樹脂をコーティングするとノズルボディ２１に形成されている噴孔２５の内径が小さくなってしまうので、ノズルボディ２１に形成されている噴孔２５はコーティングが施されることを考慮して予め大きめに形成しておくことが望ましい。なお、コーティングの後にドリルで噴孔２５を形成してもよい。
【００２３】
以上の処理がなされたノズルホルダ２０およびノズルボディ２１を他の構成部品と組み合わせることにより、燃焼室６２内に露出する面２７が鏡面仕上げされた燃料噴射弁１０が組み上がる。
以上説明した燃料噴射弁１０によると、ノズル部２９の燃焼室６２内に露出する面２７が鏡面仕上げされており、燃焼による輻射熱の大部分が面２７によって反射されるので、燃料噴射弁１０が輻射熱を吸収し難い。これにより燃料噴射弁１０の噴孔２５周辺の温度の上昇を抑制でき、噴孔２５周辺へのデポジットの堆積をより確実に低減できる。この結果、噴射量の低下や噴霧形状の悪化を防止でき、ガソリンエンジン６０の出力低下や排気エミッションの悪化を防止できる。
なお、本実施形態では噴孔２５が形成されているノズルボディ２１とノズルボディ２０とでノズル部２９が形成されている場合を例に説明したが、噴孔が形成されている板状の噴孔プレートが弁座の下流側に配置されている燃料噴射弁に本発明を適用してもよい。
【００２４】
（第二実施形態）
第二実施形態は、ノズル部２９の燃焼室６２内に露出する面２７に輻射熱を反射する反射膜を形成する場合の例である。反射膜の形成は、具体的には例えば化学的、電気化学的な反応によって被処理物に金属を析出させる湿式めっきによって行う。種々の湿式めっきの中でもクロムめっき、ニッケルめっき、錫合金めっき、銅合金めっき、ニッケル合金めっき、および錫めっきは熱反射性に比較的優れている。これらの中でもクロムめっきが熱反射性に最も優れており、本実施形態ではクロムめっきを行うものとする。クロムめっきによって析出されたクロムの膜は特許請求の範囲に記載の反射膜に相当する。クロムめっきには装飾クロムめっき、硬質クロムめっき、黒色クロムめっきなどがある。装飾クロムめっきは一般に下地に銅めっき、ニッケルめっきをして密着を良くしてから最上層にクロムめっきをするものである。硬質クロムめっきや黒色クロムめっきは装飾クロムめっきに比べて熱反射性が劣るので、装飾クロムめっきが望ましい。
【００２５】
ノズルホルダ２０およびノズルボディ２１をめっきする処理の流れは、研磨がめっきになる以外は第一実施形態と実質的に同一であるため説明を省略する。
以上説明した本発明の第二実施形態に係る燃料噴射弁によると、ノズル部２９の燃焼室６２内に露出する面２７に輻射熱を反射する反射膜が形成されており、燃焼による輻射熱の大部分が当該反射膜によって反射されるので、燃料噴射弁が輻射熱を吸収し難い。これにより燃料噴射弁の噴孔２５周辺の温度の上昇を抑制でき、噴孔２５周辺へのデポジットの堆積をより確実に低減できる。この結果、噴射量の低下や噴霧形状の悪化を防止でき、ガソリンエンジン６０の出力低下や排気エミッションの悪化を防止できる。
【００２６】
また、第一実施形態のように研磨によって鏡面仕上げすると燃料噴射弁１０の形状によっては研磨できない部分が残る可能性があるが、第二実施形態ではめっきによって反射膜を形成しているので、燃焼室６２内に露出する面２７に確実に反射膜を形成できる。
なお、本実施例では湿式めっきを例に説明したが、拡散めっきであってもよい。その場合も被覆材料としてはクロムが望ましい。また、その他、蒸着めっきであってもよい。
【００２７】
（その他の実施形態）
上述した実施形態では鏡面仕上げ又はめっきのいずれかのみを施す場合を例に説明したが、両方を施してもよい。
例えば、研磨で鏡面仕上げする場合は前述したように燃料噴射弁の形状によっては研磨できない部分が残る場合がある。この場合、めっきによって反射膜を形成することで解決することも可能であるが、研磨の方がめっきよりもデポジットの堆積をより低減できる場合は、めっきした上で研磨可能な部分を研磨してもよい。これにより、研磨不可能な部分に反射膜を形成しつつ研磨によってデポジットの堆積をより低減できる。
【００２８】
また、例えば、研磨によって鏡面仕上げした上にめっきを行ってもよい。鏡面仕上げした上にめっきを行うと、めっきのみの場合に比べて熱反射性が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の一実施形態に係る燃料噴射弁を内燃機関に組み付けた状態を示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係る燃料噴射弁の断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る燃料噴射弁の断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１０  燃料噴射弁、２０  ノズルホルダ（ノズル部）、２１  ノズルボディ（ノズル部）、２５  噴孔、２９  ノズル部、６０  ガソリンエンジン（内燃機関）、６２  燃焼室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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