(57)【要約】【課題】デポジット生成を抑制し、基材との密着性が高いデポジット抑制被膜を備えた燃料噴射弁を提供する。【解決手段】鉄系基材の少なくとも噴口に、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｎの少なくともいずれか一種から成る被膜を施したことを特徴とする燃料噴射弁。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系基材の少なくとも噴口に、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｎの少なくともいずれか一種から成る被膜を施したことを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、特に燃料を吸気ポートではなく燃焼室内に直接噴射する筒内直噴式エンジンでは、燃料噴射弁から噴霧された燃料に由来するデポジット（酸化物、炭化物、分解生成物など）が噴口およびその周辺に付着し、燃料噴射量の低下や噴霧形状の変化を生じ、燃焼の制御性を悪化させる原因となる。
【０００３】
デポジットの抑制手段としては、（１）主として噴射条件を制御するもの（特許文献１）、（２）噴口付近に表面処理を施して撥油・撥水作用を付与するもの（特許文献２）、燃料自体（特許文献３）や気流（特許文献４）をデポジットに噴射して除去するもの、ＮＯｘ触媒を被覆してデポジットの原料となるＮＯｘを除去するもの（特許文献５）などが提案されている。
【０００４】
しかし、（１）噴射制御は、デポジット生成防止にはエンジン内を高温にせず、燃料噴射量を制限するので、エンジン性能に影響を及ぼすか、運転状況によっては効果が無く、（２）撥油、撥水材料は、一部が有機材料であるため高温下での耐久性が劣り、（３）燃料や気流の噴射は、そのための燃料噴射装置を別個に必要とする上、余分な燃料が必要になると共に液膜の残留により、デポジット除去が不十分になるばかりか、場合によってはデポジット増大・燃費の悪化を招き、（４）ＮＯｘ触媒は、微量であるためＮＯｘ除去が不十分なうえ、被毒による劣化が早い、といった問題があり、いずれもデポジット抑制効果は低かった。
【０００５】
一方、燃料噴射弁の先端に被膜を施してデポジットを抑制することが提案されている。
【０００６】
特許文献６には、燃料噴射弁の先端にフッ素系樹脂を被覆することが提案されているが、耐熱性が低く、一部が欠落すると欠落部分を起点としてデポジットが生成してしまう。
【０００７】
また、特許文献７には、デポジット抑制のために、燃料噴射弁の弁座表面に、炭素系、フルオロカーボン系、アルミニウム系、セラミクス系の被覆を施してもよいとの記載があるが、具体的な効果等について何ら言及していない。
【０００８】
更に、特許文献８には、フッ素系有機化合物とＭ（ＯＲ）ｘ〔ただし、Ｍ：Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＢｉまたはＢ〕の金属化合物を含む膜をノズルにコートした燃料噴射弁が提示されているが、有機化合物の耐熱性が低く、デポジット抑制効果は低かった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１０６１９２号公報
【特許文献２】特開２００６−２２００７２号公報
【特許文献３】特開平９−２６４２３２号公報
【特許文献４】特開平１１−５５１００９号公報
【特許文献５】特開２００６−３７９１３号公報
【特許文献６】特開２００３−５０３６３７号公報
【特許文献７】特表２００２−５４３３３０号公報
【特許文献８】特開２００４−８４４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、デポジット生成を抑制し、基材との密着性が高いデポジット抑制被膜を備えた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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、鉄系基材の少なくとも噴口に、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｎの少なくともいずれか一種から成る被膜を施したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｎの少なくともいずれか一種から成る被膜は、デポジットの生成を抑制する作用が大きく、耐熱性が高いと同時に鉄系基材との熱膨張差が小さいため剥離せずに高温下で安定してデポジット抑制作用が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の燃料噴射弁は、基材が鉄系材料であればデポジット抑制効果が得られるが、鉄系材料のうち耐熱耐食鋼であることが望ましく、耐熱耐食鋼はマルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト系のステンレス鋼であることが望ましくは、マルテンサイト系、フェライト系のステンレス鋼であることがより望ましくは、マルテンサイト系ステンレス鋼であることが最も望ましい。
【００１４】
本発明の燃料噴射弁において、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｎの少なくともいずれか一種から成る被膜を形成する方法は特に限定する必要はなく、スパッタリング、蒸着、めっきなどにより容易に形成できる。被膜厚さは一般に１μｍ未満で十分であり、典型的には数百ｎｍ、例えば５００ｎｍであってよい。
【実施例】
【００１５】
耐熱マルテンサイト系ステンレス鋼であるＪＩＳ  ＳＵＳ４４０Ｃ製のインジェクタの噴口およびその周辺に、下記の手順および条件にて本発明のＭｇ、Ｎｉ、Ｍｎの被膜および比較例としてのＣｒ、Ｐｔ、Ｔｉの被膜を成膜した。成膜装置として高周波マグネトロンスパッタリング装置を用いた。スパッタリング条件は下記のとおりであった。
【００１６】
＜スパッタリング条件＞
ターゲット：Ｃｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｔｉの各純金属製ターゲット（直径４インチ、厚さ５ｍｍ）
投入電力：ＲＦ１００〜３００Ｗ
ガス種：Ａｒ
ガス圧：０．１〜０．５Ｐａ
試料温度：室温
成膜速度：１ｎｍ／ｍｉｎ（試料温度の上昇を防ぐため）
被膜厚さ：５００ｎｍ
更にもう一つの比較例として、フッ素樹脂系材料（ＦＥＰとＰＥＳとの混合材）をディッピングにより成膜し、大気雰囲気中にて１００℃にて焼成し、被膜厚さを５００ｎｍとした。
【００１７】
図１に、被膜を施した状態の噴口付近の断面を模式的に示す。
【００１８】
＜実機試験＞
エンジンおよびエンジン稼動に必要な補機類を用いて、上記成膜後のインジェクタの実機試験を行なった。
【００１９】
エンジンは、筒内直噴式４気筒２０００ｃｃガソリンエンジンを用いた。
【００２０】
ガソリンは、粗悪燃料を再現するため、市販のレギュラーガソリンにＭｎ、Ｓ、水を添加したものを用いた。
【００２１】
運転条件は、回転数２４００ｒｐｍ、トルク８０Ｎｍ、運転時間４０時間、とした。
【００２２】
なおインジェクタの気筒位置は任意とした。
【００２３】
試験後、噴口付近に堆積したデポジットを針等で引っ掻いて部分的に剥離させた後、電子顕微鏡で観察し、電子顕微鏡の側長機能によりデポジット厚さを測定した。
【００２４】
測定結果を表1に示す。また図２に熱膨張率（線膨張率：α）に対してプロットした。図２中には、対比用の参照ラインとして、マルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼の代表的な熱膨張率も併せて示した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１に示したとおり、本発明によるＭｎ、Ｎｉ、Ｍｇの被膜を施したサンプルは、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔｉ、フッ素系樹脂の被膜を施したサンプルに比べて、デポジット量が非常に少なく、デポジット抑制効果が大きいことが分かる。
【００２７】
また、図２に示したように、本発明によるＭｎ、Ｎｉ、Ｍｇの被膜は、図中に参照ラインとして示した各ステンレス鋼に近い熱膨張率を有する。これに対して、比較例のＴｉ、フッ素系樹脂の被膜は参照ラインから大きく離れており各ステンレス鋼との熱膨張差が大きいため、使用時の昇温・降温により発生する大きくな熱応力によりステンレス鋼基材から剥離し易く、耐久性が劣る。比較例のＣｒ、Ｐｔの被膜は参照ラインに近く、基材のステンレス鋼に近い熱膨張率を有するが、前述のようにデポジット抑制効果が小さい。
【００２８】
以上の結果から、本発明による被膜は、デポジット抑制効果が大きく、かつ、基材との熱膨張差が小さいため剥離し難く、耐久性が優れている。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、デポジット生成を抑制し、基材との密着性が高いデポジット抑制被膜を備えた燃料噴射弁が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】噴口およびその周辺に被膜を施した状態の燃料噴射弁の模式的断面図。
【図２】本発明例および比較例の被膜を施したサンプルのデポジット量を各被膜の熱膨張率(線膨張率：α)に対してプロットしたグラフ。各種ステンレス鋼の熱膨張率を参照ラインとして示す。
【図１】
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【図２】
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