(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の機関本体（５）に、弁部材（Ｖ）が内部に収容される弁ケーシング（９）が装着され、前記弁ケーシング（９）は、前記弁部材（Ｖ）が接離可能な弁座（２７）、並びに該弁座（２７）及び前記弁部材（Ｖ）の協働により開閉される燃料噴孔（２８）を有する弁座部材（１１）と、この弁座部材（１１）が一端部に結合される筒状のケース部材（１０）とを備え、前記弁座部材（１１）及び前記ケース部材（１０）の少なくとも一部が前記機関本体（５）の燃焼室（６）に露出していて、前記燃料噴孔（２８）より前記燃焼室（６）に燃料を噴射可能な直噴式燃料噴射弁において、
前記弁座部材（１１）は、ＰＩ値が１９以上であり且つ少なくともＮを含み且つまたＣ含有量が０．３％以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼で構成され、
ヨークとして機能する外向きフランジ状の環状鍔部（１０ｒａ）を他端部外周に一体に有する前記ケース部材（１０）は、Ｎｂ、Ｔｉ及びＺｒのうちの少なくとも１つを含有するフェライト系ステンレス鋼で構成されていて、そのケース部材（１０）の前記一端部の筒状の内周壁に、前記弁座部材（１１）の筒状の外周壁が該ケース部材（１０）の外周壁側から直接、溶接されることを特徴とする直噴式燃料噴射弁。
【請求項２】
前記弁座部材（１１）は、周方向に複数の平面部（ｈ１）と複数の内角部（ｈ２）とが交互に配列してなる多角形状に形成されて前記弁部材（Ｖ）を摺動案内する弁案内孔（ｈ）を内周面に有しており、
前記弁座部材（１１）及び前記ケース部材（１０）の両部材は、鍛造により成形されていることを特徴とする、請求項１に記載の直噴式燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁、特に内燃機関の機関本体に、弁部材が内部に収容される弁ケーシングが装着され、その弁ケーシングは、弁部材が接離可能な弁座、並びにその弁座及び弁部材の協働により開閉される燃料噴孔を有する弁座部材と、この弁座部材が一端部に結合される筒状のケース部材とを備え、弁座部材及びケース部材の少なくとも一部が機関本体の燃焼室に露出していて、燃料噴孔より燃焼室に燃料を噴射可能な直噴式燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記したような直噴式燃料噴射弁は、特許文献１に示されるように従来公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９２０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来より内燃機関の排ガス浄化対策や燃費改善等を目的として、排ガスの一部を吸気に加えて燃焼温度を下げる排ガス再循環技術が広く採用されている。また近年では、燃焼温度を更に下げるべく、熱交換器で冷却した排ガス（即ちCOOLED EGRガス）を吸気に再循環させる技術も知られている。
【０００５】
ところが後者の技術では、再循環される EGRガスを冷却する際に強酸性の凝縮水が生じ、そのため、燃焼室周辺の各種機器が凝縮水の強酸に晒される懸念がある。特に直噴式燃料噴射弁では、燃焼室に一部が露出する弁座部材やこれに結合されるケース部材が、排ガスの凝縮水に晒され易い配置環境にあるが、従前の直噴式燃料噴射弁における弁座部材には、凝縮水の強酸にも耐え得るような高い耐食性を確保する対策が特別には施されていなかった。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、弁座部材が従来に比べて十分高い耐食性を有し、耐久性に優れた直噴式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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の機関本体に、弁部材が内部に収容される弁ケーシングが装着され、前記弁ケーシングは、前記弁部材が接離可能な弁座、並びに該弁座及び前記弁部材の協働により開閉される燃料噴孔を有する弁座部材と、この弁座部材が一端部に結合される筒状のケース部材とを備え、前記弁座部材及び前記ケース部材の少なくとも一部が前記機関本体の燃焼室に露出していて、前記燃料噴孔より前記燃焼室に燃料を噴射可能な直噴式燃料噴射弁において、前記弁座部材は、ＰＩ値が１９以上であり且つ少なくともＮを含み且つまたＣ含有量が０．３％以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼で構成され、ヨークとして機能する外向きフランジ状の環状鍔部を他端部外周に一体に有する前記ケース部材は、Ｎｂ、Ｔｉ及びＺｒのうちの少なくとも１つを含有するフェライト系ステンレス鋼で構成されていて、そのケース部材の前記一端部の筒状の内周壁に、前記弁座部材の筒状の外周壁が該ケース部材の外周壁側から直接、溶接されることを第１の特徴とする。
【０００９】
また本発明は、第１の特徴に加えて、前記弁座部材は、周方向に複数の平面部と複数の内角部とが交互に配列してなる多角形状に形成されて前記弁部材を摺動案内する弁案内孔を内周面に有しており、前記弁座部材及び前記ケース部材の両部材は、鍛造により成形されていることを第２の特徴とする。
【００１０】
本発明において、「ＰＩ値」とは、Pitting Index の略称であって、ステンレス鋼の耐孔食性の評価指標として一般的に知られ且つ使用されている指標であり、具体的には、
ＰＩ値＝Ｃｒ含有量＋（ 3.3×Ｍｏ含有量）＋（16×Ｎ含有量）で定義される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１の特徴によれば、直噴式燃料噴射弁において、弁座部材は、ＰＩ値が１９以上であり且つ少なくともＮを含み且つまたＣ含有量が０．３％以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼で構成されるので、弁座部材は、従来に比べ十分高い耐食性を発揮可能となり、これにより、弁座部材が、例えば排ガス等の高強酸性の凝縮水に晒されたとしても、その強酸による影響を効果的に抑えることができ、直噴式燃料噴射弁の耐久性向上に大いに寄与することができる。
【００１２】
また、ヨークとして機能する外向きフランジ状の環状鍔部を他端部外周に一体に有するケース部材は、Ｎｂ、Ｔｉ及びＺｒのうちの少なくとも１つを含有するフェライト系ステンレス鋼で構成されていて、一端部の筒状の内周壁に、弁座部材の筒状の外周壁が該ケース部材の外周壁側から直接、溶接されるので、弁座部材及びケース部材相互の溶接時に、その溶接熱を直接受ける母材部分が再溶解しても、その再溶解部にケース部材含有のＮｂ、Ｔｉ又はＺｒの炭化物が析出することで、耐食性低下要因となるＣｒ炭化物の再析出が効果的に抑制される。これにより、溶接熱の影響によるケース部材の耐食性低下を抑制可能であるばかりか、弁座部材及びケース部材相互の溶接部の接合強度、即ち溶接強度が溶接熱の影響で低下するのを効果的に抑制可能となる。
【００１３】
また第２の特徴によれば、弁座部材は、周方向に複数の平面部と複数の内角部とが交互に配列してなる多角形状に形成されて弁部材を摺動案内する弁案内孔を内周面に有するが、弁座部材及びケース部材の両部材は、鍛造により成形されているので、鍛造によりコスト節減が期待でき、その上、Ｃｒ炭化物の析出量低減の効果も得られて割れの起点が減少することから、加工時の据え込み性が向上して、成形性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る直噴式燃料噴射弁の内燃機関への取付状態の一例を示す縦断面図
【図２】前記燃料噴射弁における弁ケーシングの要部拡大断面図（図１の２矢視部拡大図、図３の２−２線断面図）
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】弁座部材及びケース部材相互の溶接部及びその周辺部の一例を拡大して表示する弁ケーシングの要部拡大断面図であって、（Ａ）は、試験片を試験液に晒す前（即ち腐食前）の状態を、また（Ｂ）は、試験片を試験液に晒した後（即ち腐食後）の状態を示す
【図６】マルテンサイト系ステンレス鋼よりなる弁座部材の、ＰＩ値とＣ含有量との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態を、添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。尚、本明細書において、「軸方向」「径方向」「周方向」は、電磁式燃料噴射弁Ｉの中心軸線Ｘを基準とするものであって、例えば、中心軸線Ｘに沿う方向が軸方向であり、中心軸線Ｘを中心とした半径方向が径方向であり、中心軸線Ｘを中心とした円周方向が周方向である。また本明細書では、電磁式燃料噴射弁Ｉの軸方向で燃料噴射側を前側、その反対側を後側という。
【００１６】
先ず図１において、内燃機関Ｅの機関本体、例えばシリンダヘッド５には、燃焼室６に開口する弁取付孔７が設けられており、燃焼室６に向かって燃料を噴射し得る電磁式且つ直噴式の燃料噴射弁Ｉが弁取付孔７に装着される。
【００１７】
本実施形態の内燃機関Ｅは、図示はしないが、機関運転状況に応じて排気管内の排ガスの一部を吸気系に循環させる排ガス再循環装置を備えており、またその排ガス再循環経路の途中には、再循環される排ガス、即ちＥＧＲガスを冷却するための熱交換器が介設される。
【００１８】
以下、この内燃機関Ｅに設けた直噴式燃料噴射弁Ｉの一例を説明する。この燃料噴射弁Ｉの弁ハウジングＩｈは、燃料噴射部を前端に有する段付き円筒状の弁ケーシング９と、弁ケーシング９の後端に結合される円筒状の固定コア１４と、この固定コア１４の後端に同一素材を以て一体に連設される燃料入口筒１６とを順次連ねて構成される。
【００１９】
弁ケーシング９は、弁部材としての弁組立体Ｖを前後移動可能に収容するものであって、前端に底壁部１１ａを有した有底円筒状をなす弁座部材１１と、この弁座部材１１を前端部に嵌合、溶接した円筒状のケース部材１０と、そのケース部材１０の後端に突き合わせ溶接される短円筒状の非磁性部材１３とを備える。
【００２０】
次に図２〜図４も併せて参照して、弁座部材１１の一例を説明する。弁座部材１１は、これの底壁部１１ａの外面が燃焼室６に臨んでおり、この底壁部１１ａには、円錐状の弁座２７と、その弁座２７の中心近傍に内端が開口し且つ周方向に互いに間隔をおいて配列される複数の燃料噴孔２８とが設けられる。それら燃料噴孔２８の外端は、燃焼室６に開口する。
【００２１】
また弁座部材１１は、これの後半部内周面１１ｒが円筒面に形成されるのに対し、その後半部内周面１１ｒと弁座２７の大径端との間を接続する前半部内周面が弁案内孔ｈとして機能する。即ち、この弁案内孔ｈは、後述する弁部４２を摺動可能に案内支持するものであって、本実施形態では、図３で明らかなように、周方向に複数の平面部ｈ１と複数の内角部ｈ２とが交互に配列してなる正六角状に形成される。弁案内孔ｈの中心軸線は、燃料噴射弁Ｉの中心軸線Ｘと一致する。
【００２２】
弁座部材１１の後半部内周面１１ｒは、前半部内周面即ち弁案内孔ｈより該後半部内周面１１ｒの後端側に向けて、複数の平面部ｈ１にそれぞれ連なる平面部分が燃料流路４４を徐々に拡げるようにテーパ状に形成される。
【００２３】
また弁座部材１１の底壁部１１ａの内面（上面）で構成される弁座２７は、概略円錐面状に形成されるが、図４で明らかなように中心近傍内面部の開き角αよりも、燃料噴孔２８が開口する中間内面部（即ち着座面１１ａｓ）の開き角βの方が大きく、更に外周側内面部１１ａｏの開き角γの方が大きく形成される。この場合、弁案内孔ｈの複数の平面部ｈ１（弁案内面）に対応する位置において、外周側内面部１１ａｏは、図４で明らかなように着座面１１ａｓの仮想延長面５２よりも横断面円弧状に深く窪ませて形成されており、それの外周端部が弁案内孔ｈに滑らかに連続するように立ち上がる。従って、この外周側内面部１１ａｏの窪み形成により、着座面１１ａｓに向かう燃料通路の拡張が図られるが、このような弁座２７の形態によれば、次のような利点が得られる。
【００２４】
即ち、直噴式燃料噴射弁においては、内燃機関の燃焼効率を高めるために弁座部材１１の高精度化が求められており、その精度確保がコスト増の要因となっている。これに対し、上記した外周側内面部１１ａｏの窪み特設効果によれば、弁座部材１１の精度バラツキに因る噴射性能のバラツキを抑制可能となる。即ち、弁案内孔ｈの複数の平面部ｈ１（弁案内面）に対応する位置で弁座２７に、拡大させた連通油路（上記窪み）が形成されることで、内角部ｈ２だけでなく弁案内孔ｈの全周域から着座面１１ａｓ側に燃料が満遍なくスムーズに流れ、複数の燃料噴孔２８からバランスよく燃料を噴射可能となる。
【００２５】
尚、弁案内孔ｈの横断面形状は、図示例の正六角形以外の正多角形であってもよく、或いはまた、複数の平面部ｈ１の長さが異なる多角形であってもよい。また弁案内孔ｈにおける各内角部ｈ２と燃料噴孔２８との位相（即ち周方向位置）は、一致させても一致させなくよい。
【００２６】
尚また、燃料噴孔２８は、これを本実施形態では弁座部材１１の底壁部１１ａに直接形成したものを示したが、弁座部材１１の前端部に後付けで固着される鋼板製のインジェクタプレート（図示せず）に燃料噴孔を形成してもよく、その場合は、弁座部材１１に燃料噴孔がインジェクタプレートを介して設けられることになる。
【００２７】
一方、ケース部材１０は、弁座部材１１の筒状の外周壁が前端部内周の筒状の内周壁に嵌合して、該ケース部材１０の外周壁側から直接、溶接されると共に、軸方向に長く延びる円筒状の小径筒部１０ｆと、小径筒部１０ｆの後端に環状段部を介して連なり且つ小径筒部１０ｆよりも大径の円筒状に形成される大径筒部１０ｒとを有して、段付き円筒状に構成される。
【００２８】
ケース部材１０と弁座部材１１を結合する際には、先ず小径筒部１０ｆの前端部内周の筒状の内周壁に弁座部材１１を圧入する。そして、その状態で溶接機（例えばレーザ溶接機）により小径筒部１０ｆの径方向外方側から入熱し、その熱で小径筒部１０ｆと弁座部材１１とを溶解・凝固させる溶接工程が行われる。こうして小径筒部１０ｆと弁座部材１１間に生じた溶接部Ｗの周囲には、図２及び図５（Ａ）でも例示したように、母材が溶接時の入熱の影響を受ける溶接熱影響部Ｗ′が存在する。
【００２９】
また特に大径筒部１０ｒは、後述するコイル３２等と協働するヨークとして機能するものであって、これの後部外周において外向きフランジ状の環状鍔部１０ｒａを一体に有し、また大径筒部１０ｒの後端において、前記非磁性部材１３の前端と突き合わせ溶接される接続筒部１０ｒｂを一体に有している。弁ケーシング９の内周面９ｉは、大径筒部１０ｒの後半部から非磁性部材１３の後端に至るまでの領域が、切削加工を以て面一、即ち各部等径の円筒面に形成される。
【００３０】
而して、弁座部材１１は、ＰＩ値が１９以上であり且つ少なくともＮを含み且つまたＣ含有量が０．３％以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼で構成される。一方、ケース部材１０は、Ｎｂ、Ｔｉ及びＺｒのうちの少なくとも１つを含有するフェライト系ステンレス鋼で構成される。
【００３１】
しかも、これら弁座部材１１及びケース部材１０は、何れも鍛造で成形される。特に弁座部材１１を鍛造成形することで、横断面が複雑形状（例えば多角形状）の前記弁案内孔ｈの成形を精度よく低コストで行うことができる。
【００３２】
また、固定コア１４の前端部外周には環状凹部１４ａが形成されており、この環状凹部１４ａには、固定コア１４に外周面を連ならせるようにして非磁部材１３の後端部が圧入嵌合され、且つ液密に溶接される。
【００３３】
ところでシリンダヘッド５の前記した弁取付孔７は、燃焼室６に一端が開口する小径孔部７ｂと、この小径孔部７ｂの他端に段差部を介して連なる大径孔部７ａとを備える。そして、大径孔部７ａの、燃焼室６とは反対側の開口縁部には環状凹部１７が設けられ、この環状凹部１７には金属製のトレランスリング１８が嵌合、収容される。
【００３４】
而して、燃料噴射弁Ｉを弁取付孔７に嵌装、固定した弁取付状態（図１参照）で、小径筒部１０ｆは小径孔部７ｂに、また大径筒部１０ａは大径孔部７ａにそれぞれ嵌合されるが、その弁取付状態で上記トレランスリング１８は、後述する弾性部材Ｓの弾発力に基づき、環状凹部１７と環状鍔部１０ｒａとの間に挟持される。
【００３５】
また本実施形態の小径筒部１０ｆの中間部外周に形成した浅い環状溝には、小径孔部７ｂに外周面を圧入させるシールリング１９が嵌合される。このシールリング１９は、小径筒部１０ｆと小径孔部７ｂ間の環状空隙をシールして、トレランスリング１８が燃焼室６の高温ガスに晒されないようにする。
【００３６】
而して、弁座部材１１の前半部の外面（具体的には底壁部１１ａ外面と前半部外周面）と、ケース部材１０の、シールリング１９よりも前側部分の外面（具体的には前端面及び外周面）と、弁座部材１１及びケース部材１０相互の溶接部Ｗ（具体的には外端面と、弁座部材１１及びケース部材１０間の隙間が臨む周面）とは、燃焼室６に露出するか或いは燃焼室６に連通していて、燃焼室６で生じた燃焼ガスに晒される配置環境である。
【００３７】
燃料入口筒１６の後端部に開口した入口には燃料フィルタＦが装着され、燃料分配管２０に設けられる燃料供給キャップ２１に燃料入口筒１６が環状のシール部材２２を介して嵌合される。燃料供給キャップ２１の頂部にはブラケット２３が係止され、このブラケット２３は、シリンダヘッド５に立設した不図示の支柱に適当な固定手段（例えばボルト）を以てシリンダヘッド５に着脱可能に締結される。
【００３８】
燃料供給キャップ２１の前端部と、燃料入口筒１６の中間部外周に突設されて燃料供給キャップ２１側に臨む環状段部２５との間には、板ばねから成る弾性部材Ｓが弾性圧縮状態で介装される。そして、この弾性部材Ｓが発揮する弾発力で燃料入口筒１６すなわち燃料噴射弁Ｉが、シリンダヘッド５および燃料供給キャップ２１間に挟圧され、その際に前記トレランスリング１８も環状凹部１７と環状鍔部１０ｒａとの間で挟圧される。
【００３９】
ところで弁座部材１１からケース部材１０を経て非磁性部材１３に至る弁ケーシング９内には、弁体４０及び可動コア４１が収容される。弁体４０は、弁座２７と協働して燃料噴孔２８を開閉する球状の弁部４２と、その弁部４２に連結（例えば溶接）されて固定コア１４内まで延びるロッド４３とを備える。
【００４０】
弁部４２は、弁座部材１１内周の前記弁案内孔ｈ（より具体的には複数の平面部ｈ１）を摺動可能な球状に形成される。従って、弁案内孔ｈの複数の内角部ｈ２と、球状弁部４２の外周面との間には、弁座部材１１の後半部の内部空間と弁座２７との間を連通させる複数の連通油路６０が画成される。
【００４１】
またロッド４３は、弁部４２よりも小径に形成されて弁座部材１１内及びケース部材１０内を緩く縦通する。従って、弁座部材１１及びケース部材１０の各内周面と、ロッド４３の外周面との間には、ロッド４３を囲繞して軸方向に延びる環状の燃料流路４４が画成され、この燃料流路４４は、上記連通油路６０を介して弁座２７に連通する。
【００４２】
更にロッド４３の後端部には、固定コア１４の前端面すなわち吸引面３７に対置される可動コア４１が嵌合、固定（例えば溶接）される。可動コア４１は、これの前後端面間を連通させる縦孔４１ａを有しており、また可動コア４１の外周部は、弁ケーシング９の内周面９ｉに摺動可能である。而して、弁体４０及び可動コア４１により、弁部材としての弁組立体Ｖが構成される。
【００４３】
固定コア１４は、燃料入口筒１６の中空部を固定コア１４の前側に連通させる縦孔１５を有する。その縦孔１５は、可動コア４１の縦孔４１ａを介して前記燃料流路４４と連通する。
【００４４】
この固定コア１４の縦孔１５には、すり割り付きパイプ状のリテーナ５３が圧入され、このリテーナ５３と可動コア４１との間に、可動コア４１を弁体４０の閉弁側に付勢する弁ばね５４が縮設される。その際、リテーナ５３の縦孔１５への圧入深さにより弁ばね５４のセット荷重が調整される。
【００４５】
可動コア４１には、非磁性材製でリング状のストッパ部材３６が埋設、固定され、このストッパ部材３６の後端は、可動コア４１の、固定コア１４と対向する後端面より僅かに突出する。そのストッパ部材３６は、固定コア１５及び可動コア４１相互の磁気吸引時、ストッパ部材３６が固定コア１４の前端面、即ち吸引面３７に当接することで、固定コア１４及び可動コア４１の対向端面間に所定のギャップを残存させる。
【００４６】
弁ハウジングＩｈの外周面（より具体的にはケース部材１０の大径筒部１０ｒから非磁性部材１３を経て固定コア１４に至る外周面）には、コイル組立体３０が嵌装される。このコイル組立体３０は、上記外周面に嵌合するボビン３１と、このボビン３１に巻装されるコイル３２とを有して円筒状に形成される。そして、コイル組立体３０を囲繞するよう円筒状に形成した磁性材製のコイルハウジング３３の前端部が、ケース部材１０の大径筒部１０ｒ（より具体的には環状鍔部１０ｒａの後側面）に結合、例えば溶接される。
【００４７】
ボビン３１及びコイル３２は円筒状をなしており、これらの中心軸線は、燃料噴射弁Ｉの中心軸線Ｘと一致する。ボビン３１の後端部には、ボビン３１の一側方に突出するカプラ端子３５の基端部３５ａが保持され、この基端部３５ａにコイル３２の端末が接続される。
【００４８】
また、固定コア１４の後部外周は、コイルハウジング３３の後端部に連なってモールド成形される合成樹脂製の被覆層３４で被覆されており、この被覆層３４には、上記カプラ端子３５を保持するカプラ３４ａが直噴式燃料噴射弁Ｉの一側方に突出するようにして一体に形成される。
【００４９】
コイルハウジング３３は、コイル３２への通電時に弁ケーシング９（特にケース部材１０）及び固定コア１４間に磁気回路を形成して、固定コア１４に可動コア４１（従って弁組立体Ｖ）を磁気吸引させることができ、これにより、弁体４０が弁ばね５４の閉弁力に抗して開弁方向に移動（即ち弁座２７より離間）するように開弁動作する。それに伴い、外部の燃料供給源から燃料分配管２０、燃料供給キャップ２１、燃料入口筒１６、固定コア１４及び可動コア４１の各縦孔１５，４１ａ、弁ケーシング９内の燃料油路４４、弁部４２周囲の連通油路６０を順次経て燃料噴孔２８側に向かう高圧燃料の流れが生じ、その燃料噴孔２８から燃焼室６に高圧燃料が噴射される。
【００５０】
次に前記実施形態の作用を説明する。
【００５１】
直噴式燃料噴射弁Ｉの組み立てに当たっては、例えば、弁座部材１１と、弁座部材１１を除く弁ケーシング９と、弁組立体Ｖと、コイル組立体３０と、コイルハウジング３３と、燃料入口筒１６付き固定コア１４とを予め別々に製作する。そして、弁組立体Ｖを内部に嵌装した弁ケーシング９の後端に固定コア１４の前端を溶接して弁ハウジングＩｈを組立て、その外周にコイル組立体２８を嵌装し、更にその外側にコイルハウジング３３を嵌装して、コイルハウジング３３の前端を弁ケーシング９（具体的にはケース部材１０の大径筒部１０ｒ外周の環状鍔部１０ｒａ）に溶接する。次いで、弁座部材１１の筒状の外周壁をケース部材１０の小径筒部１０ｆの前端部の筒状の内周壁に圧入嵌合した後、ケース部材１０の外周壁側から直接、溶接する。
【００５２】
しかる後に被覆部３４のモールド成形工程に移る。即ち、絶縁性合成樹脂の射出成形により、固定コア１４と、コイル組立体２８と、コイルハウジング３３の後端部と、カプラ端子３５の基端部３５ａを埋封するようにして、弁ハウジングＩｈの周囲に被覆部３４を成形する。その後、燃料入口筒１６側から弁ハウジングＩｈ内に弁ばね５４及びリテーナ５３を装着し、次いで燃料入口筒１６に燃料フィルタＦ及びシールリング２２を取付けて、直噴式燃料噴射弁Ｉの組み立て作業は、完了する。
【００５３】
ところで本発明においては、前述のように弁座部材１１が、「ＰＩ値が１９以上であり且つ少なくともＮを含み且つまたＣ含有量が０．３％以下である」という第１条件を満たすマルテンサイト系ステンレス鋼で構成され、またケース部材１０が、「Ｎｂ、Ｔｉ及びＺｒのうちの少なくとも１つを含有する」という第２条件を満たすフェライト系ステンレス鋼で構成されるが、そのような組成のステンレス鋼が選択される理由を、次に表１、表２及び図６を併せて参照して次に説明する。
［第１条件に関係した確認試験］
弁座部材１１が前記第１条件を満たすマルテンサイト系ステンレス製の本発明の幾つかの実施例と、弁座部材１１が前記第１条件から逸脱したマルテンサイト系ステンレス製の幾つかの比較例とを、試験片として作製した。そして、これら実施例・比較例の試験片に対し各々、耐食性の試験を行い、その結果を表１に列挙した。
【００５４】
【表１】
0006888146.tif 000002
【００５５】
また図６には、ＰＩ値を横軸とし、またＣ含有量を縦軸としたグラフ上で、前記した実施例及び比較例の試験結果をプロットしたものが示される。これらの表１及び図６からも明らかなように、弁座部材１１の耐食性に関して、本発明の実施例は何れも良好となり、比較例は何れも不良となった。
【００５６】
このような試験結果によれば、一般的にステンレス鋼の耐食性向上の目安となるＰＩ値が、１９以上で一定の腐食防止効果が基本的に確認されたものの、１９以上の場合でも耐食性評価が不良となる場合が認められた。その理由は、ＰＩ値が１９以上であってもＣ含有量が０．６２と高い場合には、耐食性低下の要因となる炭化物析出量も過剰に増えてしまい、その析出分だけＣｒの含有量が低下した領域で腐食が発生するためと考えられる。そして、上記試験結果から、Ｃの含有量を０．３％以下とすれば、十分な腐食防止効果が得られることが判る。
【００５７】
またＰＩ値に関係する成分のうち特にＮは、Ｃｒ炭化物の析出を抑制して耐食性が向上することが広く知られている。従って、検証資料を改めて提示するまでもなく、本発明（特に前記第１条件）においてもＮの添加は必須とする。
【００５８】
ところで上記耐食性の評価試験であるが、ＥＧＲガスがＮＯｘ及びＳＯｘを含み且つこれらが水分を含んで濃縮されて強酸化したものがＥＧＲ凝縮水である点に鑑み、試験液としては、ＥＧＲ凝縮水を想定して１Ｎの硝酸に純水を加えてｐＨ＝１に調整した硝酸水溶液と、１Ｎの硫酸に純水を加えてｐＨ＝２に調整した硫酸水溶液とが使用される。そして、弁座部材１１の試験片を、上記硝酸水溶液に常温で１０時間浸漬させ、更に上記硫酸水溶液に常温で１００時間浸漬させた後、試験片の腐食発生の有無を判断した。
【００５９】
その腐食の有無判断手法としては、例えば試験片の表面及び断面を、走査電子顕微鏡で拡大（例えば５０００倍）し精査することで、孔食及び粒界腐食の有無を判断し、更に試験前後での試験片の重量測定を行い、その重量変化率を演算する。そして、試験片の表面及び断面に腐食（即ち孔食及び粒界侵食）が無く且つ重量変化率が０の場合だけを耐食性良好と判断した。
【００６０】
以上から明らかなように、各実施例の弁座部材１１は、ＰＩ値が１９以上であり且つ少なくともＮを含み且つまたＣ含有量が０．３％以下である高硬度・高耐食性のマルテンサイト系ステンレス鋼で構成されるので、従来品に比べ十分高い耐食性を発揮可能となる。これにより、弁座部材１１が排ガス（例えばＥＧＲガス）等の高強酸性の凝縮水に晒されたとしても、その強酸による影響を効果的に抑えられるから、直噴式燃料噴射弁Ｉの耐久性が大幅に向上する。
［第２条件に関係した確認試験］
この確認試験では、ケース部材１０及び弁座部材１１相互を溶接して作製した幾つかの試験片を、弁座部材１１単体の耐食性試験の場合と同様の手法で試験液に浸漬させ、その浸漬後の試験片の表面及び断面における腐食（例えば孔食及び粒界侵食）の発生の有無等を確認した。
【００６１】
この場合、弁座部材１１としては、前記第１条件を満たす組成（例えば表１の実施例２）のマルテンサイト系ステンレス鋼が共通に使用されるが、これが溶接されるケース部材１０として特に前記第２条件を満たすフェライト系ステンレス鋼を用いた試験片を本発明の実施例とし、またケース部材１０として前記第２条件を逸脱したフェライト系ステンレス鋼を用いた試験片を比較例とした。そして、それら実施例・比較例の試験片に対し各々、耐食性及び溶接強度の確認を行い、その結果を下記の表２に列挙した。
【００６２】
【表２】
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【００６３】
この表２からも明らかなように、ケース部材１０の耐食性に関しては、本発明の実施例が何れも良好となり、比較例が何れも不良となった。またケース部材１０と弁座部材１１間の溶接強度に関しても、本発明の実施例が何れも良好となり、比較例が何れも不良となった。  
【００６４】
上記した弁座部材１１及びケース部材１０相互の溶接部に関わる耐食性等の評価試験であるが、試験液は、前述の弁座部材１１単体に対する耐食性の評価試験と同じ試験液を用いた。
【００６５】
図５（Ａ）は、試験液に浸漬させる前の実施例・比較例の試験片の状態を示し、また図５（Ｂ）は、試験液に浸漬させたことで比較例の試験片に腐食が生じた状態の一例を示す。これに対し実施例の試験片では、これを試験液に浸漬した後においても、腐食の発生は見られず、即ち、図５（Ａ）の状態と同じであったことが確認された。
【００６６】
而して、図５（Ａ）において、溶接部Ｗの周囲には、前述のように母材が溶接時の入熱の影響を受ける溶接熱影響部Ｗ′が存在するが、特に比較例においては、強酸性の試験液が、図５（Ｂ）で明らかなようにケース部材１０の外表面側から溶接熱影響部Ｗ′及び溶接部Ｗを腐食させると共に、ケース部材１０と弁座部材１１間の隙間から侵入した試験液が、該隙間付近の溶接熱影響部Ｗ′及びその近傍の溶接部Ｗを腐食させることが確認された。
【００６７】
このような腐食は、弁座部材１１及びケース部材１０相互の溶接時に、その溶接熱を直接受ける母材部分（即ち、固化後は溶接部Ｗや溶接熱影響部Ｗ′となる部分）が再溶解することに伴い、その再溶解部で耐食性低下要因となるＣｒ炭化物の再析出が起こり易くなるためと考えられる。従って、比較例の試験片では、溶接部Ｗによる、ケース部材１０と弁座部材１１間の接合幅（従って接合強度）が試験前と比べ減少（図５でｔ１＞ｔ２）して溶接強度が低下するため、溶接強度の試験評価は不良となる。
【００６８】
これに対し、実施例の試験片では、ケース部材１０がＮｂ、Ｔｉ及びＺｒのうちの少なくとも１つを含有しており、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒの各々は、ＣｒよりもＣやＮを安定化させる（即ち、炭化物や窒化物を生成させ易い）性質があるため、溶接時に溶接熱を受けて母材部分（即ち、固化後は溶接部Ｗや溶接熱影響部Ｗ′となる部分）が再溶解しても、その再溶解部にケース部材１０含有のＮｂ、Ｔｉ又はＺｒの炭化物が析出することで、耐食性低下要因となるＣｒ炭化物の再析出が抑制される。
【００６９】
その結果、ケース部材１０は、これ自体の耐食性が良好となるばかりか、これと弁座部材１１間の溶接部Ｗ及び溶接熱影響部Ｗ′の腐食が抑制されて、溶接部Ｗの上記接合幅が十分に確保されるから、その接合強度、即ち溶接強度が腐食による影響で低下するのを効果的に抑制可能となる。
【００７０】
更に本実施形態の弁座部材１１及びケース部材１０は、コスト節減等の目的で、何れも鍛造で成形されるが、鍛造成形の場合は、成形過程でのＣｒ炭化物の析出量が低減することにより割れの起点が減少するため、加工時の据え込み性が向上する。
【００７１】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【００７３】
また前記実施形態では、弁座部材１１をケース部材１０に溶接で結合するものを示したが、溶接以外の結合手段（例えば、かしめ、ねじ嵌合、圧入等）で結合してもよい。
【００７４】
また前記実施形態では、内燃機関Ｅが排ガス再循環装置を備えていて、その排ガス再循環経路の途中にＥＧＲガスを冷却する排ガス冷却手段（熱交換器）が介設されるものを示したが、本発明は、そのような排ガス再循環装置や排ガス冷却手段のない内燃機関であっても、燃焼ガスや排ガスの凝縮水の強酸が問題となるような内燃機関にも本発明を実施可能である。例えば、アイドリングストップ機能を具備した内燃機関では、使用環境（例えば市街地走行でアイドリングストップが高頻度となって燃焼室が比較的冷え易く、従って凝縮水が揮発しにくい場合等）により燃焼ガスの凝縮水の強酸対策が必要となる場合が想定されるが、そのような内燃機関にも本発明を適用可能である。
【００７５】
また前記実施形態では、弁部材としての弁組立体Ｖの弁部４２を摺動案内する弁座部材１１の弁案内孔ｈを横断面多角形状に形成して、それの内角部ｈ２と球状弁部４２の外周面との間に、前記燃料通路４４と弁座２７間を連通させる複数の連通油路６０を画成するものを示したが、本発明では、弁座部材１１の弁案内孔ｈを横断面円形、即ち円筒孔に形成してもよく、この場合には、弁部４２の外周面に少なくとも１つの平面部を設けて、その平面部と弁案内孔ｈの円筒状内周面との間の間隙を、燃料通路４４と弁座２７間を連通させる連通油路としてもよい。
【００７６】
また前記実施形態では、可動コア４１を弁組立体Ｖのロッド４３と別々に製作して後付けでロッド４３に取付け、固定（例えば溶接）したものを示したが、可動コア４１は、ロッド４３と一体に形成されてもよく、或いはまた、ロッド４３に対し所定の制限された範囲内を相対摺動可能に嵌合させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
Ｉ・・・・・・直噴式燃料噴射弁
Ｖ・・・・・・弁部材としての弁組立体
５・・・・・・機関本体としてのシリンダヘッド
６・・・・・・燃焼室
９・・・・・・弁ケーシング
１０・・・・・ケース部材
１１・・・・・弁座部材
２７・・・・・弁座
２８・・・・・燃料噴孔
【要約】
【課題】内燃機関の機関本体に装着されて、弁部材が内部に収容される弁ケーシングが、弁部材が接離可能な弁座、並びにその弁座及び弁部材の協働により開閉される燃料噴孔を有する弁座部材と、この弁座部材が一端部に結合される筒状のケース部材とを備え、弁座部材の少なくとも一部が機関本体の燃焼室に露出していて、燃料噴孔より燃焼室に燃料を噴射可能である直噴式燃料噴射弁において、弁座部材が従来に比べ十分高い耐食性を有するようにして、燃料噴射弁の耐久性を高める。
【解決手段】弁座部材１１の少なくとも一部が燃焼室６に露出し、弁座部材１１に設けた燃料噴孔２８より燃焼室６に燃料を噴射可能な直噴式燃料噴射弁Ｉにおいて、弁座部材１１は、ＰＩ値が１９以上であり且つ少なくともＮを含み且つまたＣ含有量が０．３％以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼で構成される。
【選択図】  図１【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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