JP2006220072A - Fuel injection valve - Google Patents

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由利夫 野村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection valve capable of always maintain the excellent controllability of fuel injection amount by preventing the secular change of fuel injecting characteristics caused by the accumulation of deposits by suppressing the accumulation of deposits around a fuel injection hole. <P>SOLUTION: This fuel injection valve 1 is so formed that at least the inner peripheral surface 7a of the fuel injection hole 7 and the surface of the fuel injection hole 7 around its opening part (countermeasure-applied surface) are formed in a fractal structure. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。より詳しくは燃料噴孔の周辺にデポジットが堆積するのを防止する機能を有する燃料噴射弁に関する。   The present invention relates to a fuel injection valve that injects fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to a fuel injection valve having a function of preventing deposits from being deposited around the fuel injection hole.

燃料噴射弁においては、一般的に十分な保守、点検をしないで内燃機関を長期間にわたって使用していると、燃料噴射弁の燃料噴孔の周辺に固形のデポジット(堆積物)が付着して正常な燃料噴射が妨げられるとか、燃料噴射の状態が変化するという問題がある。デポジットの量が燃料噴孔を完全に閉塞するほどの量に達していなくても、燃料噴孔の部分的な閉塞によって、燃料噴射時における単位時間当たりの噴射量が減少したり、噴射された燃料噴霧の形状や粒子の大きさが変化するというような、燃料噴射特性についての経時的な変化が現れるので、燃料噴射弁の制御性が悪化する。   In general, when an internal combustion engine is used for a long time without sufficient maintenance and inspection, solid deposits (deposits) adhere to the periphery of the fuel injection hole of the fuel injection valve. There are problems that normal fuel injection is hindered or that the state of fuel injection changes. Even if the amount of deposit does not reach the amount that completely closes the fuel injection hole, the injection amount per unit time at the time of fuel injection is reduced or injected due to partial blockage of the fuel injection hole. Since changes with time in the fuel injection characteristics such as the shape of the fuel spray and the size of the particles change, the controllability of the fuel injection valve deteriorates.

燃料噴射弁においてデポジットが発生しやすい部位は、運転停止時に燃料が付着したままで残りやすい部位であるとか、燃料噴孔内の燃料が残留しやすい部位であって、しかも容易に温度が低下しない部位である。内燃機関の運転が停止されたときに燃料噴射弁の燃料噴孔の周辺部に少量の燃料が残留したり付着していると、その残留燃料が高温のもとで化学反応を起こして変質し、硬い固形物となって燃料噴孔の周辺にこびりつく。具体的には、残留燃料中の特定の炭化水素成分が脱水素反応によって分解して析出する炭素分や、燃焼室内に残っていた燃焼ガスに含まれている腐食性の酸性ガス、あるいは燃料に含まれている特定の成分の化学反応によって生成される物質が固形物として徐々に燃料噴孔の近傍に堆積してデポジットになり、燃料噴孔の断面積を減少させたり、燃料噴孔の形状を変化させる。そして、燃料の流れを妨げて噴射量を減少させるとか、あるいは、噴出方向を変化させて燃料噴霧の形状を異常な形に変化させる。それらはいずれも燃料噴射弁の制御性の低下という結果をもたらす。   The portion of the fuel injection valve where deposits are likely to occur is a portion where the fuel is likely to remain while the operation is stopped, or the portion where the fuel in the fuel injection hole tends to remain, and the temperature does not easily drop. It is a part. If a small amount of fuel remains or adheres to the periphery of the fuel injection hole of the fuel injection valve when the operation of the internal combustion engine is stopped, the residual fuel undergoes a chemical reaction under high temperature and changes its quality. It becomes a hard solid and sticks around the fuel injection hole. Specifically, the carbon component in which the specific hydrocarbon component in the residual fuel is decomposed and deposited by the dehydrogenation reaction, the corrosive acidic gas contained in the combustion gas remaining in the combustion chamber, or the fuel Substances generated by the chemical reaction of the specific components contained gradually accumulate as solid matter in the vicinity of the fuel injection hole, forming a deposit, reducing the cross-sectional area of the fuel injection hole, and the shape of the fuel injection hole To change. Then, the fuel flow is hindered to reduce the injection amount, or the ejection direction is changed to change the shape of the fuel spray to an abnormal shape. They all result in a decrease in the controllability of the fuel injector.

このため、燃料噴射弁の噴射孔周縁に堆積するデポジットを抑制するために、堆積抑制効果の高い撥水撥油性被膜を備えた内燃機関用の燃料噴射弁の弁座部材が提案されている(特許文献1参照)。この弁座部材は、その表面に有機珪素化合物からなる撥水撥油性被膜を有している。具体的には炭素数1〜10のパーフルオロアルキル基を有する有機珪素化合物であり、いわゆるフッ素コーティングである。   For this reason, in order to suppress deposits deposited on the periphery of the injection hole of the fuel injection valve, a valve seat member for a fuel injection valve for an internal combustion engine provided with a water / oil repellent coating having a high deposition suppressing effect has been proposed ( Patent Document 1). The valve seat member has a water / oil repellent film made of an organosilicon compound on the surface thereof. Specifically, it is an organic silicon compound having a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, which is a so-called fluorine coating.

しかし、益々厳しくなる排気ガス規制を満足するには、燃料噴射量をさらに高精度に制御することが要求される。一方、燃焼室内で燃料を成層燃焼するためには、燃料噴射弁位置を燃焼室側面から上部中央に配置することが必要になる。しかし、燃料噴射弁を上部中央に配置すると、燃料噴射弁の先端部(燃料噴孔周辺部を含む)が高温の燃焼ガスに曝される時間が増えるため、この先端部の温度が従来の150℃前後度から250℃〜300℃に上昇する。このため、従来のフッ素コーティングでは被覆膜の劣化が生じてデポジット付着により燃料噴射量が変化するおそれがあり、より高温でデポジット堆積抑制効果の高い燃料噴射弁の開発が望まれている。
特開平11−343481号公報
However, in order to satisfy exhaust gas regulations that are becoming stricter, it is required to control the fuel injection amount with higher accuracy. On the other hand, in order to perform stratified combustion of fuel in the combustion chamber, it is necessary to arrange the fuel injection valve position from the side surface of the combustion chamber to the upper center. However, if the fuel injection valve is arranged at the upper center, the time required for the tip of the fuel injection valve (including the periphery of the fuel injection hole) to be exposed to high-temperature combustion gas increases. The temperature rises from around 250 ° C. to 250 ° C. to 300 ° C. For this reason, in the conventional fluorine coating, there is a possibility that the coating film is deteriorated and the fuel injection amount is changed due to deposit adhesion. Therefore, it is desired to develop a fuel injection valve having a high deposit accumulation suppressing effect at a higher temperature.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-334881

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、燃料噴孔の周辺部へのデポジットの堆積を抑制することでデポジットの堆積によって生じる燃料噴射特性の経時変化を防止し、常に良好な燃料噴射量の制御性を維持することができる燃料噴射弁を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and by suppressing the accumulation of deposits in the peripheral portion of the fuel injection hole, it is possible to prevent changes over time in the fuel injection characteristics caused by the deposition of deposits. It is an object of the present invention to provide a fuel injection valve capable of maintaining the controllability of the injection amount.

本発明の燃料噴射弁は、中空形状を持ち、燃料流路を区画する内周円筒面と、ノズル孔を区画する内周円錐状面と、この内周円錐状面上に形成された弁座とを有するノズルボディと、ノズルボディの中空部内に軸方向に移動可能に配置され、内周円筒面に対向する外周円筒面を持つ本体部と、内周円錐状面に対向する外周円錐状面を持つ先細部と、前記弁座に着座可能な弁部とを有するニードルバルブと、このニードルバルブをその軸線方向に移動させるバルブリフト機構と、ノズルボディの先端部に前記ノズル孔の開口部に連通する燃料噴孔とを備えている燃料噴射弁において、少なくとも前記燃料噴孔の内周面と、前記燃料噴孔の開口部周辺の表面(以後、デポジット対策表面と総称する。図1の円Aで囲んだ先端部の表面)がフラクタル構造に形成されていることを特徴とする。   The fuel injection valve of the present invention has a hollow shape, an inner peripheral cylindrical surface that defines a fuel flow path, an inner peripheral conical surface that defines a nozzle hole, and a valve seat formed on the inner peripheral conical surface. A main body having an outer peripheral cylindrical surface opposed to the inner peripheral cylindrical surface, and an outer peripheral conical surface facing the inner peripheral conical surface. A needle valve having a taper having a tapered portion, a valve portion that can be seated on the valve seat, a valve lift mechanism that moves the needle valve in an axial direction thereof, and a nozzle body at an opening portion of the nozzle hole. In a fuel injection valve having a fuel injection hole communicating therewith, at least an inner peripheral surface of the fuel injection hole and a surface around the opening of the fuel injection hole (hereinafter collectively referred to as a deposit prevention surface. The surface of the tip surrounded by A) is the fractor Characterized in that it is formed in the structure.

本発明の燃料噴射弁は、ノズルボディの少なくともデポジット対策表面がフラクタル構造に形成されてなるため、これらの表面は撥水・撥油性が高い。従って、燃料噴射停止時に燃料噴孔の周辺部に燃料が残存しにくく、また、燃料を噴射することで残存した燃料を容易に噴射除去することができるのでデポジットの堆積を抑制することができる。   In the fuel injection valve of the present invention, since at least the deposit-preventing surface of the nozzle body is formed in a fractal structure, these surfaces have high water and oil repellency. Therefore, when the fuel injection is stopped, the fuel hardly remains in the peripheral portion of the fuel injection hole, and the remaining fuel can be easily injected and removed by injecting the fuel, so that deposit accumulation can be suppressed.

ここでフラクタルとは、非整数の次元を持つ図形の総称を意味し、フラクタル構造とは、そのような図形に形成された構造を意味する。例えば、後述する発明の実施の形態に記載するように、複雑な凹凸形状を有する構造を意味する。   Here, a fractal means a generic name of a figure having a non-integer dimension, and a fractal structure means a structure formed in such a figure. For example, as described in the embodiments of the invention described later, this means a structure having a complicated uneven shape.

また、本発明の燃料噴射弁には、ノズルボディに取り付けられノズル孔の開口部に対向する複数の燃料噴孔が形成されたノズルプレートを有する燃料噴射弁をも含む。このような形状の燃料噴射弁では、ノズルプレートの複数の燃料噴孔を種々の態様で形成することにより、種々の形状の噴霧パターンを得ることができる。   The fuel injection valve of the present invention also includes a fuel injection valve having a nozzle plate attached to the nozzle body and formed with a plurality of fuel injection holes facing the opening of the nozzle hole. In the fuel injection valve having such a shape, spray patterns having various shapes can be obtained by forming the plurality of fuel injection holes of the nozzle plate in various modes.

本発明の燃料噴射弁において、少なくともノズルボディの先端部はステンレスであることが望ましい。ステンレスは耐熱性とともに耐食性が高いので、高温に曝されるノズルボディの先端部には好適な材料であり、イオンビーム加工などによりノズルボディ先端部のデポジット対策表面をフラクタル構造に形成することがでる。従って、本発明の燃料噴射弁では、デポジットの堆積を抑制し、常に良好な燃料噴射量の制御性を維持することが可能である。   In the fuel injection valve of the present invention, it is desirable that at least the tip of the nozzle body is stainless steel. Since stainless steel has high heat resistance and corrosion resistance, it is a suitable material for the tip of the nozzle body that is exposed to high temperatures, and it can be formed into a fractal structure on the tip of the nozzle body by ion beam processing or the like. . Therefore, in the fuel injection valve of the present invention, it is possible to suppress deposit accumulation and always maintain good controllability of the fuel injection amount.

また、本発明の燃料噴射弁において、デポジット対策表面にアルミニウムの陽極酸化被膜を有していることが望ましい。アルミニウムの陽極酸化被膜には陽極酸化時の微細な通電孔が形成されており、その表面をフラクタル構造となすことができる。従って、本発明の燃料噴射弁では、デポジットの堆積を抑制し、常に良好な燃料噴射量の制御性を維持することが可能である。   Further, in the fuel injection valve of the present invention, it is desirable to have an anodized aluminum film on the surface against deposits. The aluminum anodic oxide coating has fine current-carrying holes formed during anodic oxidation, and the surface thereof can have a fractal structure. Therefore, in the fuel injection valve of the present invention, it is possible to suppress deposit accumulation and always maintain good controllability of the fuel injection amount.

また、本発明の燃料噴射弁において、デポジット対策表面にニッケル−クロム−モリブデン合金層を有していることが望ましい。例えば、ニッケル−クロム自溶性合金とモリブデンとの混合粉末をレーザを用いてステンレス表面で合金化することにより、得られた合金層の表面をフラクタル構造とすることができる。従って、このような合金層を有する燃料噴射弁では、デポジットの堆積を抑制し、常に良好な燃料噴射量の制御性を維持することが可能である。   Further, in the fuel injection valve of the present invention, it is desirable to have a nickel-chromium-molybdenum alloy layer on the surface against deposits. For example, the surface of the obtained alloy layer can be made into a fractal structure by alloying a mixed powder of a nickel-chromium self-fluxing alloy and molybdenum on a stainless steel surface using a laser. Therefore, in the fuel injection valve having such an alloy layer, it is possible to suppress deposit accumulation and always maintain good controllability of the fuel injection amount.

さらに本発明の燃料噴射弁において、デポジット対策表面にフッ素樹脂被膜を有することが望ましい。フラクタル構造を形成したステンレス表面にフッ素樹脂被膜を形成することで撥水・撥油性を更に向上して、デポジットの堆積を抑制することができ、常に良好な燃料噴射量の制御性を維持することが可能である。   Furthermore, in the fuel injection valve of the present invention, it is desirable to have a fluororesin coating on the surface against deposits. By forming a fluororesin film on the stainless steel surface with a fractal structure, it is possible to further improve water and oil repellency, suppress deposit accumulation, and always maintain good controllability of the fuel injection amount Is possible.

以下、本発明の第1の実施形態について図1〜図5を参照して説明する。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に内燃機関用の燃料噴射弁の概要を例示する。   FIG. 1 illustrates an outline of a fuel injection valve for an internal combustion engine.

図1に示すように、燃料噴射弁1の概ね筒状のノズルボディ2の内部にはニードルバルブ3がその軸線方向に移動可能に装入されており、バルブリフト機構4の作動によって上下方向に駆動される。図1の場合は、バルブリフト機構4の一部であるソレノイドコイル4aへ通電されたときにニードルバルブ3が吸引されて上昇し、ニードルバルブ先端の円錐形部分3aが、ノズルボディ2の内周円錐状面上に形成されたシート部(弁座)5から離れてノズル孔6を開くようになる。ソレノイドコイル4は図示しない制御装置に接続されており、燃料噴射弁1によって燃料が噴射される期間に見合う電気的なパルスが制御装置によってソレノイドコイル4へ供給される。   As shown in FIG. 1, a needle valve 3 is inserted into a generally cylindrical nozzle body 2 of the fuel injection valve 1 so as to be movable in the axial direction thereof. Driven. In the case of FIG. 1, when the solenoid coil 4 a that is a part of the valve lift mechanism 4 is energized, the needle valve 3 is sucked and raised, and the conical portion 3 a at the tip of the needle valve is the inner periphery of the nozzle body 2. The nozzle hole 6 is opened away from the seat portion (valve seat) 5 formed on the conical surface. The solenoid coil 4 is connected to a control device (not shown), and an electric pulse corresponding to a period during which fuel is injected by the fuel injection valve 1 is supplied to the solenoid coil 4 by the control device.

液状の燃料は図示しないポンプによって加圧された後に、配管を介して燃料噴射弁1の本体2の中心部を通過して、ニードルバルブ3の円錐部分3aの先端によって閉鎖されているシート部5の上流側の空間2aへ到達し、ニードルバルブ3が上昇してシート部5から離れることによりノズル孔6が開いたときに、ノズル孔6に連通する燃料噴孔7を通って霧化され、図示しない燃焼室内へ噴射される。   The liquid fuel is pressurized by a pump (not shown), then passes through the central portion of the main body 2 of the fuel injection valve 1 through a pipe, and is closed by the tip of the conical portion 3a of the needle valve 3. When the nozzle hole 6 is opened by the needle valve 3 rising and separating from the seat portion 5 when the nozzle hole 6 is opened, the fuel is sprayed through the fuel injection hole 7 communicating with the nozzle hole 6, It is injected into a combustion chamber (not shown).

図1では燃料噴孔7は断面が略扇型であり、ノズル孔6に対向する開口部7cと噴出側の開口部7dとはスリット状に形成されている。   In FIG. 1, the fuel injection hole 7 has a substantially fan-shaped cross section, and the opening 7c facing the nozzle hole 6 and the injection-side opening 7d are formed in a slit shape.

このような構成を有する燃料噴射弁1において、本発明は、燃料噴孔7の周辺部表面、特に燃料噴孔7の内周面7aや燃料噴孔7の開口部周辺7bの表面(以後、デポジット対策表面という。)を、図2に例示するような複雑な凹凸形状を有する表面構造F、すなわち、フラクタル構造に形成したことにある。   In the fuel injection valve 1 having such a configuration, the present invention relates to the surface of the peripheral portion of the fuel injection hole 7, particularly the surface of the inner peripheral surface 7a of the fuel injection hole 7 and the periphery of the opening portion 7b of the fuel injection hole 7 (hereinafter, 2) is formed in a surface structure F having a complicated uneven shape as illustrated in FIG. 2, that is, a fractal structure.

なお、本発明の燃料噴射弁には、その先端部が図1(b)に示す形状のものも含まれる。すなわち、ノズルボディ2の先端部にソケット9でノズルボディ2に取り付けられノズル孔6の開口部に対向する複数の燃料噴孔7が形成されたノズルプレート8を有する燃料噴射弁である。この形態の燃料噴射弁では、燃料噴孔7の内周面7aと燃料噴孔7の下流側開口部(ノズルプレート8の下面側)周辺7b、およびソケット9の中央孔9aの内周面がデポジット対策表面である。   Note that the fuel injection valve of the present invention includes a fuel injection valve having a shape as shown in FIG. That is, the fuel injection valve has a nozzle plate 8 that is attached to the nozzle body 2 with a socket 9 at the tip of the nozzle body 2 and has a plurality of fuel injection holes 7 facing the openings of the nozzle holes 6. In the fuel injection valve of this embodiment, the inner peripheral surface 7a of the fuel injection hole 7, the periphery 7b of the downstream opening (the lower surface side of the nozzle plate 8) of the fuel injection hole 7, and the inner peripheral surface of the central hole 9a of the socket 9 are provided. This is a deposit-proof surface.

フラクタルとは、非整数の次元を持つ図形の総称を意味し、フラクタル構造とは、そのような図形に形成された構造を意味する。例えば、自分自身を何分の一かに縮小した構造が自分自身の一部になっている、いわゆる自己相似性を有する構造を意味する。フラクタル図形が自分自身をa分の1に縮小した図形b個から構成されているとき、その図形の次元(相似性次元)はlogb/logaで与えられる。例えば、図2に示す表面Fが描く図形は、a=3,b=4であるとすると、log4/log3=1.26・・となるため、1.26・・次元の図形である。   Fractal means a generic name for figures having non-integer dimensions, and fractal structure means a structure formed in such figures. For example, it means a structure having a so-called self-similarity in which a structure obtained by reducing itself by a fraction is a part of itself. When a fractal figure is composed of b figures obtained by reducing itself to 1 / a, the dimension (similarity dimension) of the figure is given by logb / loga. For example, if the surface F shown in FIG. 2 is drawn with a = 3 and b = 4, log4 / log3 = 1.26...

このようなフラクタル構造に形成された表面Fでは、燃料などの液体Lは図3に示すように固体Sとの接触角θが大きくなるのでフラクタル化された表面Fは超撥水・撥油特性を有する。なお、接触角θは、次式で表すことができる。   On the surface F formed in such a fractal structure, the liquid L such as fuel has a large contact angle θ with the solid S as shown in FIG. 3, so that the fractalized surface F has super water and oil repellency characteristics. Have The contact angle θ can be expressed by the following equation.

cosθ=(α2−α1)/α3・・・(1)
(1)式において、α1、α2およびα3は、図3に示すように、液体Lと固体Sとの接触点Pに働く三つの力を示し、α1は、固体Sと液体L間の界面張力であり、α2は、固体Sと気体G間の界面張力であり、α3は、気体Gと液体L間の界面張力である。なお、接触点Pはフラクタル構造を有する表面を拡大して示した図2では、液体Lと接触している点p1、p2・・・の各々に対応する。
cos θ = (α2−α1) / α3 (1)
In the equation (1), α1, α2 and α3 indicate three forces acting on the contact point P between the liquid L and the solid S, as shown in FIG. 3, and α1 is the interfacial tension between the solid S and the liquid L. Α2 is the interfacial tension between the solid S and the gas G, and α3 is the interfacial tension between the gas G and the liquid L. Note that the contact point P corresponds to each of the points p1, p2,... In contact with the liquid L in FIG.

以上のようなデポジット対策表面を有する燃料噴射弁において、本発明の第1の実施の形態は、少なくともデポジット対策表面を含むノズルボディの先端部がステンレスで形成されている燃料噴射弁であり、デポジット対策表面は図2に示すようなフラクタル構造を有している。このようなフラクタル構造は、例えば、ステンレス表面に0.1μmφに絞ったGaイオンビームを照射する集束イオンビーム加工などによって形成することができる。   In the fuel injection valve having the deposit countermeasure surface as described above, the first embodiment of the present invention is a fuel injection valve in which the tip of the nozzle body including at least the deposit countermeasure surface is formed of stainless steel. The countermeasure surface has a fractal structure as shown in FIG. Such a fractal structure can be formed, for example, by focused ion beam processing that irradiates a stainless steel surface with a Ga ion beam focused to 0.1 μmφ.

本発明の第2の実施の形態は、ステンレスで形成された燃料噴孔周辺のデポジット対策表面にアルミニウムの陽極酸化被膜を有する燃料噴射弁である。アルミニウムの陽極酸化被膜は通電孔を有するフラクタル構造を形成しているのでデポジットの堆積を抑制することができる。   The second embodiment of the present invention is a fuel injection valve having an aluminum anodic oxide coating on a deposit prevention surface around a fuel injection hole formed of stainless steel. Since the aluminum anodized film forms a fractal structure having current-carrying holes, deposition of deposits can be suppressed.

このようなアルミニウムの陽極酸化被膜は、例えば、まず、デポジット対策表面に溶射あるいは蒸着などの方法でアルミニウムを被覆し、次に、このステンレス表面に被覆したアルミニウムを陽極酸化することでアルミニウムの陽極酸化被膜を形成することができる。   Such an anodized film of aluminum is, for example, first coated with aluminum by a method such as spraying or vapor deposition on the surface against deposit, and then anodized on the surface of the stainless steel by anodizing the aluminum. A film can be formed.

また、本発明の第3の実施の形態は、ステンレスで形成された燃料噴孔周辺のデポジット対策表面に、ニッケル−クロム−モリブデン合金層を有している燃料噴射弁である。例えば、ニッケル−クロム自溶性合金とモリブデンとの混合粉末を炭酸ガスレーザを用いてステンレス表面で合金化することにより、デポジット対策表面にニッケル−クロム−モリブデン合金層を形成することができる。このようにして得られた合金層の表面はフラクタル構造を形成しているのでデポジットの堆積を抑制することができる。   Further, the third embodiment of the present invention is a fuel injection valve having a nickel-chromium-molybdenum alloy layer on a deposit-preventing surface around a fuel injection hole formed of stainless steel. For example, a nickel-chromium-molybdenum alloy layer can be formed on the surface against deposits by alloying a mixed powder of a nickel-chromium self-fluxing alloy and molybdenum on a stainless steel surface using a carbon dioxide laser. Since the surface of the alloy layer obtained in this way forms a fractal structure, deposit accumulation can be suppressed.

さらに、本発明の第4の実施の形態は、ステンレスで形成された燃料噴孔周辺のデポジット対策表面にフッ素樹脂被膜を有する燃料噴射弁である。このようなフッ素樹脂被膜は図4(a)に示すように、フラクタル構造を形成したステンレス12の表面12fにこのフラクタル構造に沿うように薄いフッ素樹脂被膜14を形成して得ることができる。また、図4(b)のように、ステンレス12の表面に比較的厚いフッ素樹脂被膜14を形成して、そのフッ素樹脂被膜14の表面をフラクタル化してもよい。フッ素樹脂被膜14は被膜のみでも良好な撥水・撥油性を呈するが、表面をフラクタル構造とすることで超撥水・撥油性を得ることができる。また、めっきを用いて表面をフラタクタル構造にすることもできる。   Furthermore, the fourth embodiment of the present invention is a fuel injection valve having a fluororesin coating on a deposit-preventing surface around a fuel injection hole formed of stainless steel. As shown in FIG. 4A, such a fluororesin coating can be obtained by forming a thin fluororesin coating 14 along the fractal structure on the surface 12f of the stainless steel 12 on which the fractal structure is formed. Further, as shown in FIG. 4B, a relatively thick fluororesin coating 14 may be formed on the surface of the stainless steel 12, and the surface of the fluororesin coating 14 may be fractalized. The fluororesin coating 14 exhibits good water / oil repellency even with only the coating, but super water / oil repellency can be obtained by using a fractal structure on the surface. Moreover, the surface can also be made into a fractal structure using plating.

図5は、燃料噴射弁(インジェクタ)の先端温度による単位時間当たりの燃料流量の変化を示したグラフの一例である。実線(ア)はデポジット対策表面にフッ素皮膜を施した従来技術の燃料噴射弁の流量変化であり、破線(イ)は本発明の燃料噴射弁の流量変化である。従来技術(ア)では、フッ素樹脂皮膜は施されているものの、高温における撥油性が低下するので、インジェクタの先端温度が160℃を越えるとデポジットの堆積が生じ燃料流量が急激に低下する。しかし、デポジット対策表面をフラクタル構造とした本発明の燃料噴射弁では、フラクタル構造が超撥油性を発揮するのでデポジットの堆積を抑制することができ、インジェクタの先端温度が250℃を越えても燃料流量を安定して維持することが可能である。従って、常に良好な燃料噴射量の制御性を維持することができる。   FIG. 5 is an example of a graph showing a change in the fuel flow rate per unit time depending on the tip temperature of the fuel injection valve (injector). A solid line (A) represents a change in the flow rate of the conventional fuel injection valve having a fluorine coating on the deposit countermeasure surface, and a broken line (A) represents a change in the flow rate of the fuel injection valve of the present invention. In the prior art (a), although the fluororesin film is applied, the oil repellency at high temperature is lowered. Therefore, when the tip temperature of the injector exceeds 160 ° C., deposits are deposited and the fuel flow rate is drastically lowered. However, in the fuel injection valve of the present invention having a fractal structure on the deposit countermeasure surface, the fractal structure exhibits super oil repellency, so that deposit accumulation can be suppressed, and even if the injector tip temperature exceeds 250 ° C. It is possible to maintain the flow rate stably. Therefore, it is possible to always maintain good controllability of the fuel injection amount.

本発明の燃料噴射弁は、燃料を噴射する燃料噴孔の内周面および燃料噴孔の周辺部表面(デポジット対策表面)がフラクタル構造に形成されているので、噴射停止時に燃料が燃料噴孔周辺に残存することが少なくデポジットの堆積を抑制することができる。従って、本発明の燃料噴射弁は、燃料噴孔周辺が高温となる筒内噴射エンジンで、特に燃焼室の上部中央に配置する燃料噴射弁として好適である。   In the fuel injection valve according to the present invention, the inner peripheral surface of the fuel injection hole for injecting the fuel and the peripheral surface of the fuel injection hole (the deposit-preventing surface) are formed in a fractal structure. It is less likely to remain in the periphery, and deposit accumulation can be suppressed. Therefore, the fuel injection valve of the present invention is suitable as a fuel injection valve disposed in the upper center of the combustion chamber, particularly in an in-cylinder injection engine in which the periphery of the fuel injection hole becomes high.

燃料噴射弁の構成の一例を示す要部断面図である。(a)はノズルボディ先端に燃料噴孔を有するものであり、(b)はノズルプレートに燃料噴孔を有するもので、その先端部の説明図である。It is principal part sectional drawing which shows an example of a structure of a fuel injection valve. (A) has a fuel injection hole in the nozzle body front-end | tip, (b) has a fuel injection hole in a nozzle plate, and is explanatory drawing of the front-end | tip part. フラクタル構造を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a fractal structure. フラクタル表面における液体の接触角を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the contact angle of the liquid in the fractal surface. ステンレス表面に形成したフッ素樹脂被膜の断面模式図である。(a)はフラクタル構造を有するステンレス表面にフッ素樹脂被膜を形成したものであり、(b)はフッ素侍史被膜の表面をフラクタル構造としたものである。It is a cross-sectional schematic diagram of the fluororesin film formed on the stainless steel surface. (A) is a stainless steel surface having a fractal structure with a fluororesin coating formed thereon, and (b) is a surface of the fluorine history coating having a fractal structure. 燃料噴射弁の先端温度による燃料流量の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the fuel flow volume by the front-end | tip temperature of a fuel injection valve.

符号の説明Explanation of symbols

1:燃料噴射弁 2:ノズルボディ 3:ニードルバルブ 6:ノズル孔 7:燃料噴孔 8:ノズルプレート 12:ステンレス(基材) 14:フッ素樹脂被膜A:デポジット対策部位 F:フラクタル構造面 G:気体 L:液体 S:固体 1: Fuel injection valve 2: Nozzle body 3: Needle valve 6: Nozzle hole 7: Fuel injection hole 8: Nozzle plate 12: Stainless steel (base material) 14: Fluororesin coating A: Deposit countermeasure part F: Fractal structure surface G: Gas L: Liquid S: Solid

Claims (5)

中空形状を持ち、燃料流路を区画する内周円筒面と、ノズル孔を区画する内周円錐状面と、該内周円錐状面上に形成された弁座とを有するノズルボディと、前記ノズルボディの中空部内に軸方向に移動可能に配置され、前記内周円筒面に対向する外周円筒面を持つ本体部と、前記内周円錐状面に対向する外周円錐状面を持つ先細部と、前記弁座に着座可能な弁部とを有するニードルバルブと、該ニードルバルブをその軸線方向に移動させるバルブリフト機構と、前記ノズルボディの先端部に前記ノズル孔に連通する燃料噴孔とを備えている燃料噴射弁において、
少なくとも前記燃料噴孔の内周面と、前記燃料噴孔の開口部周辺の表面がフラクタル構造に形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
A nozzle body having a hollow shape and having an inner peripheral cylindrical surface defining a fuel flow path, an inner peripheral conical surface defining a nozzle hole, and a valve seat formed on the inner peripheral conical surface; A main body having an outer peripheral cylindrical surface opposed to the inner peripheral cylindrical surface, and a tapered portion having an outer peripheral conical surface facing the inner peripheral conical surface; A needle valve having a valve portion that can be seated on the valve seat, a valve lift mechanism that moves the needle valve in an axial direction thereof, and a fuel injection hole that communicates with the nozzle hole at a tip portion of the nozzle body. In the fuel injection valve provided,
A fuel injection valve characterized in that at least an inner peripheral surface of the fuel injection hole and a surface around the opening of the fuel injection hole are formed in a fractal structure.
少なくとも前記ノズルボディの先端部はステンレスである請求項1に記載の燃料噴射弁。   The fuel injection valve according to claim 1, wherein at least a tip portion of the nozzle body is stainless steel. 前記燃料噴孔の内周面と、前記燃料噴孔の開口部周辺の表面にアルミニウムの陽極酸化被膜を有する請求項2に記載の燃料噴射弁。   3. The fuel injection valve according to claim 2, wherein an anodic oxide coating of aluminum is provided on an inner peripheral surface of the fuel injection hole and a surface around an opening of the fuel injection hole. 前記燃料噴孔の内周面と、前記燃料噴孔の開口部周辺の表面にニッケル−クロム−モリブデン合金層を有する請求項2に記載の燃料噴射弁。   3. The fuel injection valve according to claim 2, wherein a nickel-chromium-molybdenum alloy layer is provided on an inner peripheral surface of the fuel injection hole and a surface around an opening of the fuel injection hole. 前記燃料噴孔の内周面と、前記燃料噴孔の開口部周辺の表面にフッ素樹脂被膜を有する請求項2に記載の燃料噴射弁。   3. The fuel injection valve according to claim 2, wherein a fluororesin coating is provided on an inner peripheral surface of the fuel injection hole and on a surface around the opening of the fuel injection hole.
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