(57)【要約】【課題】燃料の噴射に伴う潤滑性に優れ、燃焼残渣の付着が抑制され、付着しても容易に剥離する防汚性表面層を有する燃料噴射系部品を提供する。【解決手段】ニードル弁２１などの燃料噴射系部品表面にフッ素化合物層３０を形成し、その表面層を精密仕上げして平滑面３２としたものである。【選択図】図３
2007192193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射系部品表面にフッ素化合物を分散または含有し、その表面層が精密仕上げされて、平滑面とされていることを特徴とする防汚性表面層を有する燃料噴射系部品。
【請求項２】
燃料噴射系部品表面にフッ素化合物を分散または含有させるにおいて、下地剤を塗布したのちフッ素化合物をコーティングする請求項１記載の防汚性表面層を有する燃料噴射系部品。
【請求項３】
フッ素化合物を分散または含有させるにおいて、燃料噴射系部品表面にフッ素樹脂コーティング膜、フッ素樹脂含有金属めっき、フッ素樹脂有機皮膜を形成する請求項１または２記載の防汚性表面層を有する燃料噴射系部品。
【請求項４】
燃料噴射系部品表面の軽油に対する接触角が、３０°より大きく、表面の静的摩擦係数が、０．２より小さい請求項ｌ〜３のいずれかに記載の防汚性表面層を有する燃料噴射系部品。
【請求項５】
フッ素化合物が、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、フッ素を有する重合体、フッ化黒鉛の中から選択される１種類以上である請求項１〜４のいずれかに記載の防汚性表面層を有する燃料噴射系部品。
【請求項６】
燃料噴射系部品が、しゅう動に係わる部品、インジェクター、サプライポンプ、コモンレール、フィルター、タンクなどの燃料に触れる部品である請求項１〜５のいずれかに記載の防汚性表面層を有する燃料噴射系部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射系部品表面にフッ素化合物を分散または含有し、その表面層が精密仕上げされた平滑面を有する燃料噴射系部品に関するものであり、更に詳しくは、自動車、船舶、特殊車両用エンジン周辺に使用される部品であって、エンジン性能の劣化や性能を不安定化させることもなく、性能を持続させ、燃料噴射系部品への燃焼残渣などの黒物の付着・蓄積を抑制するとともに、付着しても容易に剥離する性能に優れた防汚性表面層を有する燃料噴射系部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジン燃料噴射系において、（燃料の過供給や不完全燃焼などにより）、いわゆるデポジットやスラッジと言われるカーボン、異物（鉄系化合物、塩、ゴミなど）からなる黒物の発生・析出し、付着・蓄積が、各部品に見られる現象が良く知られている。
【０００３】
すでに、付着した後の黒物を洗浄することを目的として、エンジン燃料に添加する洗浄剤が、市販されているが、黒物が軽度に付着した程度の場合には洗浄効果が見られるものの、付着の程度が激しい場合には、除去・洗浄する性能が充分ではなかった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８７１３４号公報
【特許文献２】特許第２７６４３５３号公報
【特許文献３】特開２００１−２４１９５４号公報
【特許文献４】特開２００２−１８７１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の燃料噴射系部品では、長期にわたるエンジン作動後に、（燃料の過供給や不完全燃焼などにより）、いわゆるデポジットやスラッジと言われるカーボン、異物（鉄系化合物、塩、ゴミなど）からなる黒物の発生・析出し、付着・蓄積が、各部品に見られた。この黒物の付着・蓄積により、エンジン性能の低下、燃料噴射の不均一性が起きるという問題があった。
【０００６】
このような黒物は、燃料及びまたは、添加剤の不完全燃焼や熱分解などにより、生成するもので、燃料成分との混合物であることが知られている。このような黒物は、微粒子であることが知られており、母材表面の凹凸、傷などに入り込み、容易に剥離しない。
【０００７】
燃料噴射系部品に黒物が多量に付着した場合や黒物が、乾燥と湿潤を繰り返して、強くこびりついた場合、ポリブテンアミンやポリエーテルアミンなどの高分子化合物を洗浄分散剤として配合した洗浄液では、充分な洗浄・除去作用が見られないのが現状であった。
【０００８】
従来、特許文献１〜４に見られるようにフッ素化合物などの潤滑性に優れた皮膜を形成することで黒物の付着蓄積を防止できるとされている。
【０００９】
しかるに、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、フッ素化合物をコーティングしても黒物の付着蓄積を防止できないこと、そこで、かかる事情に鑑みフッ素化合物を分散または含有する表面層を精密仕上げにより平滑面を有する処理を行った燃料噴射系部品が上記目的に合致する事を見出し、本発明を完成した。
【００１０】
すなわち本発明は、元来、黒物がエンジン燃料噴射系部品に付着・蓄積しにくく、物理的に付着しても容易に剥離するという防汚性に優れ、さらに部品そのものの潤滑性に優れた防汚性表面層を有する燃料噴射系部品を提供する事を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、燃料噴射系部品表面にフッ素化合物を分散または含有し、その表面層が精密仕上げされて、平滑面とされていることを特徴とする防汚性表面層を有する燃料噴射系部品である。
【００１２】
請求項２の発明は、燃料噴射系部品表面にフッ素化合物を分散または含有させるにおいて、下地剤を塗布したのちフッ素化合物をコーティングする請求項１記載の防汚性表面層を有する燃料噴射系部品である。
【００１３】
請求項３の発明は、フッ素化合物を分散または含有させるにおいて、燃料噴射系部品表面にフッ素樹脂コーティング膜、フッ素樹脂含有金属めっき、フッ素樹脂有機皮膜を形成する請求項１または２記載の防汚性表面層を有する燃料噴射系部品である。
【００１４】
請求項４の発明は、燃料噴射系部品表面の軽油に対する接触角が、３０°より大きく、表面の静的摩擦係数が、０．２より小さい請求項ｌ〜３のいずれかに記載の防汚性表面層を有する燃料噴射系部品である。
【００１５】
請求項５の発明は、フッ素化合物が、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、フッ素を有する重合体、フッ化黒鉛の中から選択される１種類以上である請求項１〜４のいずれかに記載の防汚性表面層を有する燃料噴射系部品である。
【００１６】
請求項６の発明は、燃料噴射系部品が、しゅう動に係わる部品、インジェクター、サプライポンプ、コモンレール、フィルター、タンクなどの燃料に触れる部品である請求項１〜５のいずれかに記載の防汚性表面層を有する燃料噴射系部品である。
【００１７】
このように、本発明は、フッ素化合物を分散または含有し、さらに表面を精密仕上げした平滑性を有する燃料噴射系部品である。燃料噴射系部品の表面にフッ素化合物が分散または皮膜状態にあり、良好な潤滑性および燃焼残渣の付着抑制と、付着しても容易に剥離するようになる。
【００１８】
本発明では、フッ素化合物を分散または含有し、平滑面を有する表面層とする燃料噴射系部品であり、またエンジン燃料がガソリンや軽油であることが必要である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、エンジン性能の高性能状態での長期安定性を維持し、エンジン燃料噴射系の黒物付着・蓄積や燃料フィルターの目詰まりを解消することにより、燃費の改善、始動性の向上、黒煙発生の防止などを示し、信頼性にも優れた燃料噴射系部品を得るという優れた効果を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】
先ず、本発明が適用される燃料噴射系部品としてエンジン燃料噴射部の概略を図１により説明する。
【００２２】
図１において、１０は、エンジンの各シリンダ（図示せず）に燃料を噴射するインジェクタで、燃料タンク１１からの燃料が、燃料フィルタ１２、燃料供給ポンプ１３、コモンレール１４を介してインジェクタ１０に供給され、インジェクタ１０からシリンダに噴射され、余剰の燃料がヘッダ１５を介して燃料タンク１１に戻される。またコモンレール１４、燃料供給ポンプ１３からの余剰の燃料もヘッダ１５を介して燃料タンク１１に戻される。
【００２３】
図２はインジェクタ１０の噴射部の詳細断面を示したもので、ノズル筒２０内にニードル弁２１が摺動自在に設けられ、そのノズル筒２０に燃料供給路２２が形成され、詳細は図示していないが油圧回路と電磁弁にてニードル弁２１の開閉動がなされて所定量の燃料が、シリンダ内に噴射されるようになっている。
【００２４】
ニードル弁２１は、ノズル筒２０の先端に着座する先端部２４と円柱状のストレート部２５と、減圧溝２６が形成された摺動部２７とからなり、先端部２４がノズル筒２０に着座したときに閉じ、ニードル弁２１がリフトされたときにノズル筒２０の先端から燃料を噴射するようになっている。
【００２５】
不完全燃焼などによる発生する黒物は、ニードル弁２１に付着するが、冬期などに走行距離１万ｋｍで、黒物の付着を検証した結果、先端部２４と摺動部２７や減圧溝２６には付着が認められず、ストレート部２５に多量の黒物が確認された。また、この付着量は１〜１．５ｍｇ程度付着することで、燃焼不具合が観察された。
【００２６】
そこで、図３（ａ）に示すようにニードル弁２１のストレート部２５の表面にフッ素化合物を分散または含有させ、図３（ｂ）に示すようにフッ素化合物層３０を形成した。このフッ素化合物層３０の表面には微細な凹凸があり、この凹凸に黒物が付着してこびり付くと黒物が蓄積されるため、精密仕上げによる研磨にて平滑面３２を形成することで、平滑面３２への黒物の付着蓄積を防止するものである。
【００２７】
この平滑面３２の厚さは、０．０１〜３０μｍ程度が良く、ストレート部２５の最終直径が設定値となるようにフッ素化合物をコーティングする前に、平滑面３２の膜厚を考慮してストレート部２５の直径を調整しておく。
【００２８】
このように、本発明のニードル弁などの燃料噴射系部品においては、表面にフッ素化合物を分散または含有し、精密仕上げによる平滑面を形成し、防汚性および潤滑性表面層を有するものである。
【００２９】
表面にフッ素化合物を分散または含有するものとしては、特に制限されるものではないが、フッ素樹脂コーティング膜、フッ素樹脂含有金属めっき、フッ素樹脂含有有機皮膜などの形態が挙げられる。
【００３０】
フッ素樹脂コーティング膜は、母材に下地剤、いわゆるプライマーを塗布し、フッ素樹脂をコーティングするものであり、フッ素樹脂含有金属めっきでは、例えば、ニッケルめっき液中にフッ素化合物を分散混合して、電解めっきまたは無電解めっきにより、対象部品にニッケルめっき処理を施し、処理により形成されるめっき層中にフッ素化合物を析出させるものである。ニッケルめっき中に耐食性や硬度を制御するためにリン化合物を含有していても限定されるものではない。
【００３１】
さらにフッ素樹脂含有有機皮膜では、母材に下地剤、いわゆるプライマーを塗布し、フッ素樹脂を有機樹脂、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などと共に硬化し、固定化するものである。
【００３２】
フッ素化合物としては、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、フッ素を有する重合体などのフッ素系樹脂およびまたは、フッ化黒鉛などの無機化合物であり、単独で、または２種類以上の混合物として用いる事もでき、撥水性、撥油性、耐磨耗性、すべり性、離型性に優れ、耐汚染性に良好な特性を有する。
【００３３】
平滑面を形成する表面研磨としては、研磨粒子けん濁液、例えば、コロイド状シリカ、酸化セリウムなどのけん濁液をフェルトなどの繊維や発泡材、例えば、ポリウレタンなどのパッドに含浸させ、研磨する表面を直線的、回転などの負荷を与えながら処理する化学的機械研磨などを用いることができる。
【００３４】
表面の平滑性がなく、またフッ素化合物を混在させた表面層において微細な凹凸や傷が存在するとその部位への黒物の進入や蓄積が起こり、剥離できなくなる。
【００３５】
フッ素化合物を分散または含有し、平滑面を有する表面層の接触角としては、軽油に対して、３０°より大きい。３０°より小さい場合では、撥油性が乏しく、黒物の付着や付着物の剥離を防ぐことが出来ないので好ましくない。
【００３６】
フッ素化合物を分散または含有し、平滑面を有する表面の摩擦係数は、０．２より小さい。０．２より小さい場合では、しゅう動性に乏しく、部品の磨耗に至るので、好ましくない。
【００３７】
フッ素化合物を分散または含有し、平滑面を有する表面の厚みは、部品形状や寸法により、任意に変更されるが、０．０１〜３０μｍに設定される。これより薄い場合には、フッ素化合物の大きさにより、均一分散状態を形成できなくなり、性能が安定せず、反対に厚い場合には、曲げ加工などの成形性に問題を呈することになる。フッ素化合物の含有率は、５容量％より大きいことが望ましく、より好ましくは、ｌ０容量％以上である。含有率が、５容量％より低い場合は、撥水性や耐摩耗性が充分に発現しないので好ましくない。
【００３８】
燃料噴射系部品としては、燃料噴射系において、特にしゅう動に係わる部品およびまたは燃料に触れる部品として、上述したインジェクターのニードル弁の他に、サプライポンプ、コモンレール、フィルター、タンク、パイプなどが挙げられる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００４０】
接触角については、軽油に対する値で示した。しゅう動特性は、静摩擦係数（μｓ）で示した。耐付着防止性は、カーボンを含む軽油燃料に各試料を浸潰し、溶液から引き上げた後の付着状況の程度を目視観察した。さらに強制的にカーボンを含む軽油燃料を物理的に付着させ、加熱乾燥後、キムワイプで拭き取る処理を行い、黒物の剥離の程度を目視観察した。
【００４１】
実施例１；
ＳＵＳ板をサンドブラスト処理、さらにプライマー処理した板にフッ素樹脂のスプレーコーティングを行い、焼付け後、コロイド状シリカを含むけん濁液を用いて、表面研磨した。この試料の軽油に対する接触角、ＳＵＳ製の１０ｍｍφのボールに対するしゅう動特性（静摩擦係数μｓ）、耐付着防止性、剥離性を評価した。
【００４２】
実施例２；
ポリテトラフルオロエチレン樹脂の微粒子を１０〜１５容量％分散・混合したニッケル−リンめっき液を用いて、金属板に無電解めっきを施した。このめっき処理した検体をコロイド状シリカを含むけん濁液を用いて、表面研磨した。この試料の軽油に対する接触角、ＳＵＳ製の１０ｍｍφのボールに対するしゅう動特性（静摩擦係数μｓ）、耐付着防止性、剥離性を評価した。
【００４３】
実施例３；
ポリテトラフルオロエチレン樹脂の微粒子を２０〜２５容量％分散・混合したニッケル−リンめっき液を用いて、金属板に無電解めっきを施した。このめっき処理した検体をコロイド状シリカを含むけん濁液を用いて、表面研磨した。この試料について、実施例１と同様の評価を行なった。
【００４４】
実施例４；
ポリテトラフルオロエチレン樹脂の微粒子を５０容量％程度分散・混合したエポキシ樹脂液を用いて、プライマー処理した金属板に塗布、硬化を施した。この有機皮膜処理した検体をコロイド状シリカを含むけん濁液を用いて、表面研磨した。この試料について、実施例１と同様の評価を行なった。
【００４５】
比較例１；
ＳＵＳ３０４の平板を脱脂洗浄後、その板の表面について、実施例１と同様の測定および耐付着防止性、剥離性を評価した。
【００４６】
比較例２；
ＳＵＳ３０４の表面にフッ素化合物なしのニッケルめっきを施し、その表面について、実施例１と同様の測定および耐付着防止性、剥離性を評価した。
【００４７】
実施例および比較例の評価結果を表１にまとめて示した。
【００４８】
【表１】
2007192193.tif 000003
【００４９】
表１より、実施例１〜４は、軽油に対する接触角が３０°より大きく、しゅう動特性が０．２μｍ以下で黒物の付着が見られず、また黒者の剥離性も良好である。これに対して比較例は、接触角が小さく、しゅう動特性も高く、黒物の付着があり、また黒物を付着させても剥離しなかった。
【００５０】
このように本発明によれば、エンジン性能の高性能状態での長期安定性を維持し、エンジン燃料噴射系や燃料フィルターの目詰まりを解消することにより、燃費の改善、始動性の向上、黒煙発生の防止などを示し、エンジン噴射系部品への黒物付着・蓄積を抑制した信頼性にも優れた噴射系部品として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明が適用されるエンジン燃料噴射部の概略を示す図である。
【図２】図１のインジェクターの詳細断面図である。
【図３】図２のニードル弁の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  インジェクタ
２１  ニードル弁
３０  フッ素化合物層
３２  平滑面
【図１】
2007192193.tif 000004
【図２】
2007192193.tif 000005
【図３】
2007192193.tif 000006