JP2655769B2 - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents
電磁式燃料噴射弁Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電磁式燃料噴射弁に係わ
り、特に、アルコール燃料等の耐食性成分を有する燃料
又は燃焼により耐食性成分を生じる燃料用の自動車用燃
料供給装置に用いて好適な電磁式燃料噴射弁に関する。
り、特に、アルコール燃料等の耐食性成分を有する燃料
又は燃焼により耐食性成分を生じる燃料用の自動車用燃
料供給装置に用いて好適な電磁式燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】電磁式燃料噴射弁は、例えば特開平１−
３１０１６５号に開示されているような可動子の先端が
球形状のボールタイプと、同先端が三角状のピントロタ
イプに大略二分されるが、その構造及び機能はほぼ同じ
である。即ち、電磁式燃料噴射弁は、固定子鉄心、この
固定子鉄心と同心状の電磁コイル、磁性材料で作られか
つ固定子鉄心と電磁コイルを内部に収容したケーシン
グ、先端に弁体を備えた可動子、この可動子用のストッ
パ、可動子を挾んでストッパと対抗した弁座、及び可動
子の一端に係合して可動子を弁座に対して押圧するばね
から構成され、電磁コイルに電流を流すと磁気回路が形
成され、生じた電磁力が可動子を押圧しているばね力に
打ち勝つと可動子先端の弁体が弁座から離れて開とな
り、電流を切ると弁体が弁座方向に移動して開となる。
３１０１６５号に開示されているような可動子の先端が
球形状のボールタイプと、同先端が三角状のピントロタ
イプに大略二分されるが、その構造及び機能はほぼ同じ
である。即ち、電磁式燃料噴射弁は、固定子鉄心、この
固定子鉄心と同心状の電磁コイル、磁性材料で作られか
つ固定子鉄心と電磁コイルを内部に収容したケーシン
グ、先端に弁体を備えた可動子、この可動子用のストッ
パ、可動子を挾んでストッパと対抗した弁座、及び可動
子の一端に係合して可動子を弁座に対して押圧するばね
から構成され、電磁コイルに電流を流すと磁気回路が形
成され、生じた電磁力が可動子を押圧しているばね力に
打ち勝つと可動子先端の弁体が弁座から離れて開とな
り、電流を切ると弁体が弁座方向に移動して開となる。
【０００３】上記噴射弁において、可動子先端の弁体及
び弁座は、燃料中で衝突するので耐磨耗性と耐食性を必
要とするため、通常はマルテンサイト系ステンレス鋼の
高カーボン（Ｃ）、高スローム（Ｃｒ）であるＪＩＳ−
ＳＵＳ４４０Ｃや前記公知例に示す様なＪＩＳ−ＳＵＳ
４２０Ｊ２の材料を焼入れ、焼戻しの硬加熱処理を施し
て用いている。
び弁座は、燃料中で衝突するので耐磨耗性と耐食性を必
要とするため、通常はマルテンサイト系ステンレス鋼の
高カーボン（Ｃ）、高スローム（Ｃｒ）であるＪＩＳ−
ＳＵＳ４４０Ｃや前記公知例に示す様なＪＩＳ−ＳＵＳ
４２０Ｊ２の材料を焼入れ、焼戻しの硬加熱処理を施し
て用いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のガソリン燃料に
おいては、燃料に含まれる水分や、燃焼により発生する
亜硫酸ガス（ＳＯ3）などの腐食性排ガスに対して上記
のマルテンサイト系ステンレス鋼で対応可能であった。
しかしながら、近年、アルコール系成分を含む燃料が検
討されており、このような燃料に対して、上記従来のガ
ソリン燃料用の電磁式燃料噴射弁では、弁体及び弁座が
腐食する問題が生じた。弁体と弁座の両方または一方に
腐食が生じると、燃料の噴射特性に変化を生じるのみで
なく、特にシート部に腐食が発生した場合はシート性が
悪くなり、エンジン停止時に燃料が噴射され、次期始動
時に始動しないことや、火災の原因につながる問題とな
る。
おいては、燃料に含まれる水分や、燃焼により発生する
亜硫酸ガス（ＳＯ3）などの腐食性排ガスに対して上記
のマルテンサイト系ステンレス鋼で対応可能であった。
しかしながら、近年、アルコール系成分を含む燃料が検
討されており、このような燃料に対して、上記従来のガ
ソリン燃料用の電磁式燃料噴射弁では、弁体及び弁座が
腐食する問題が生じた。弁体と弁座の両方または一方に
腐食が生じると、燃料の噴射特性に変化を生じるのみで
なく、特にシート部に腐食が発生した場合はシート性が
悪くなり、エンジン停止時に燃料が噴射され、次期始動
時に始動しないことや、火災の原因につながる問題とな
る。
【０００５】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、アルコール燃料等の腐蝕性成分を含むか、或い
は燃焼により腐食性成分が発生する燃料中で使用しても
弁体及び弁座の腐食を生じない電磁式燃料噴射弁を提供
することである。
解決し、アルコール燃料等の腐蝕性成分を含むか、或い
は燃焼により腐食性成分が発生する燃料中で使用しても
弁体及び弁座の腐食を生じない電磁式燃料噴射弁を提供
することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、電磁式燃料噴射弁において、前記可動子
の先端の弁体と前記弁座の基材を加工性のよいステンレ
ス鋼とし、前記可動子の先端の弁体と前記弁座が互いに
接触するシート部の表面部分を耐摩耗性と耐食性とを有
する非導電性材料であるセラミックスで形成したもので
ある。
め、本発明は、電磁式燃料噴射弁において、前記可動子
の先端の弁体と前記弁座の基材を加工性のよいステンレ
ス鋼とし、前記可動子の先端の弁体と前記弁座が互いに
接触するシート部の表面部分を耐摩耗性と耐食性とを有
する非導電性材料であるセラミックスで形成したもので
ある。
【０００７】好ましくは、セラミックスは窒化ケイ素で
ある。
ある。
【０００８】
【作用】アルコール燃料中で使用される電磁式燃料噴射
弁おいて、弁体及び弁座の腐食が発生、進展する要因は
次のようなことが考えられる。
弁おいて、弁体及び弁座の腐食が発生、進展する要因は
次のようなことが考えられる。
【０００９】（１）アルコール系燃料、例えばメタノー
ル燃料の場合、メタノール成分中の蟻酸、酢酸ホルムア
ルデヒト等の腐食性成分や、吸水性が高いため水分を多
く含むことによる腐食。
ル燃料の場合、メタノール成分中の蟻酸、酢酸ホルムア
ルデヒト等の腐食性成分や、吸水性が高いため水分を多
く含むことによる腐食。
【００１０】（２）弁体と弁座の隙間腐食。
【００１１】（３）燃焼ガスには蟻酸などの酸が増加し
ているため、排気ガスをエンジンヘリターンする場合に
はより腐食が進行する。
ているため、排気ガスをエンジンヘリターンする場合に
はより腐食が進行する。
【００１２】（４）電磁コイル等により弁体と弁座間に
電位が生じ、電食により腐食が促進される。
電位が生じ、電食により腐食が促進される。
【００１３】（５）弁体と弁座の衝突や応力腐食等。
【００１４】即ち、弁体及び弁座の腐食が発生、進展す
る要因は、メタノール燃料中の蟻酸等の腐食性成分によ
る腐食や、これに燃料の高流速やガルバニック（電気
的）な要因が複合して生じるキャビテーション、エロー
ジョン、コロージョンであると推定される。これらは従
来のマルテンサイト系ステンレス鋼では解決できず、ま
た、鋼鉄材料のみでは耐摩耗と耐食性を必要とする弁体
と弁座に対して完全な対策にならない。
る要因は、メタノール燃料中の蟻酸等の腐食性成分によ
る腐食や、これに燃料の高流速やガルバニック（電気
的）な要因が複合して生じるキャビテーション、エロー
ジョン、コロージョンであると推定される。これらは従
来のマルテンサイト系ステンレス鋼では解決できず、ま
た、鋼鉄材料のみでは耐摩耗と耐食性を必要とする弁体
と弁座に対して完全な対策にならない。
【００１５】本発明では、可動子の先端の弁体と弁座の
基材を加工性のよいステンレス鋼とし、可動子の先端の
弁体と弁座が互いに接触するシート部の表面部分を耐摩
耗性と耐食性とを有する非導電性材料であるセラミック
スで形成ことにより、弁体及び弁座の加工性がよく、し
かも、上記の腐食の発生、進展のいずれの要因に対して
もそれを抑制し、アルコール系燃料中で使用しても弁体
及び弁座の腐食を生じない電磁式燃料噴射弁を提供でき
る。
基材を加工性のよいステンレス鋼とし、可動子の先端の
弁体と弁座が互いに接触するシート部の表面部分を耐摩
耗性と耐食性とを有する非導電性材料であるセラミック
スで形成ことにより、弁体及び弁座の加工性がよく、し
かも、上記の腐食の発生、進展のいずれの要因に対して
もそれを抑制し、アルコール系燃料中で使用しても弁体
及び弁座の腐食を生じない電磁式燃料噴射弁を提供でき
る。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。
る。
【００１７】図１において、本実施例の電磁式燃料噴射
弁は、固定子鉄心７、この固定子鉄心７と同心状の電磁
コイル９、磁性材料で作られかつ固定子鉄心７と電磁コ
イル９を内部に収容したケーシング８、先端に球状の弁
体１を備え、上端に接極子４を備えた可動子３、この可
動子３用のストッパ５、可動子３を挾んでストッパ５と
対抗した弁座２、及び可動子３の一端に係合して可動子
を弁座２に対して押圧するばね６から構成され、電磁コ
イル９に電流を流すと磁気回路が形成され、生じた電磁
力が可動子３を押圧しているばね６の力に打ち勝つと可
動子先端の弁体１が上方に移動して開となり、電流を切
ると弁体１が下方に押されて閉となる。
弁は、固定子鉄心７、この固定子鉄心７と同心状の電磁
コイル９、磁性材料で作られかつ固定子鉄心７と電磁コ
イル９を内部に収容したケーシング８、先端に球状の弁
体１を備え、上端に接極子４を備えた可動子３、この可
動子３用のストッパ５、可動子３を挾んでストッパ５と
対抗した弁座２、及び可動子３の一端に係合して可動子
を弁座２に対して押圧するばね６から構成され、電磁コ
イル９に電流を流すと磁気回路が形成され、生じた電磁
力が可動子３を押圧しているばね６の力に打ち勝つと可
動子先端の弁体１が上方に移動して開となり、電流を切
ると弁体１が下方に押されて閉となる。
【００１８】弁体１と弁座２の部分の拡大図を図２に、
弁座２の表面部分の断面組織を図３に示す。本発明の特
徴は弁体１と弁座２の材質の選定にあり、本実施例で
は、弁体１と弁座２の表面にセラミックスの１種である
窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）をそれぞれ１．５μｍの膜圧で
形成した。
弁座２の表面部分の断面組織を図３に示す。本発明の特
徴は弁体１と弁座２の材質の選定にあり、本実施例で
は、弁体１と弁座２の表面にセラミックスの１種である
窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）をそれぞれ１．５μｍの膜圧で
形成した。
【００１９】成膜方法は、弁体１と弁座２の基材がＪＩ
ＳのＳＵＳ４４０Ｃを焼入れ後、低温焼戻しによりＨＲ
Ｃ６０を有しているため、成膜時に基材温度が焼戻し温
度以上に上がり、母材硬さが低下しないこと、及び母材
との密着性が良いことを考慮して、物理的蒸着法（Ｐ．
Ｖ．Ｄ）の中から活性化反応性蒸着法（ＡＲＥ）により
行なった。成膜物質はセラミックスの中から、優れた耐
食性と非導電性を有し、かつ高硬度で耐摩耗性を有する
点を検討し、Ｓｉ3Ｎ4を選んだ。成膜条件としては、反
応ガス：Ｎ2 、蒸発物質：Ｓｉ、ガス圧力：〜０．１３
Ｐａ、電子ビーム電力：５ＫＷ，１４０ｍＡ、基板印加
電圧：Ｄ．Ｃ．−４００Ｖ、基板温度：〜１５０℃であ
る。
ＳのＳＵＳ４４０Ｃを焼入れ後、低温焼戻しによりＨＲ
Ｃ６０を有しているため、成膜時に基材温度が焼戻し温
度以上に上がり、母材硬さが低下しないこと、及び母材
との密着性が良いことを考慮して、物理的蒸着法（Ｐ．
Ｖ．Ｄ）の中から活性化反応性蒸着法（ＡＲＥ）により
行なった。成膜物質はセラミックスの中から、優れた耐
食性と非導電性を有し、かつ高硬度で耐摩耗性を有する
点を検討し、Ｓｉ3Ｎ4を選んだ。成膜条件としては、反
応ガス：Ｎ2 、蒸発物質：Ｓｉ、ガス圧力：〜０．１３
Ｐａ、電子ビーム電力：５ＫＷ，１４０ｍＡ、基板印加
電圧：Ｄ．Ｃ．−４００Ｖ、基板温度：〜１５０℃であ
る。
【００２０】膜厚は、あまり厚いと基材との密着性が低
下することや、寸法精度が確保し難いことから、また、
あまり薄い場合は、耐摩耗性や耐食性の信頼性が低下す
ることなどを考慮して、１．５μｍとした。成膜は、弁
体１及び弁座２とも各々のシート部１０を最適条件の中
心としてセッティングし、膜厚の均一性等を考慮して、
自公転させながら行なった。
下することや、寸法精度が確保し難いことから、また、
あまり薄い場合は、耐摩耗性や耐食性の信頼性が低下す
ることなどを考慮して、１．５μｍとした。成膜は、弁
体１及び弁座２とも各々のシート部１０を最適条件の中
心としてセッティングし、膜厚の均一性等を考慮して、
自公転させながら行なった。
【００２１】図３は、弁座シート部１０のＳｉ3Ｎ4膜と
基材との状況を把握するため、断面をＳＥＭ観察したも
のである。Ｓｉ3Ｎ4は柱状にＳＵＳ４４０Ｃの基材上に
密着性良く成長しており、膜厚もほぼ１．５μｍである
ことが分かった。
基材との状況を把握するため、断面をＳＥＭ観察したも
のである。Ｓｉ3Ｎ4は柱状にＳＵＳ４４０Ｃの基材上に
密着性良く成長しており、膜厚もほぼ１．５μｍである
ことが分かった。
【００２２】以上のＳｉ3Ｎ4膜を表面に形成した弁体１
と弁座２を用いて電磁式燃料噴射弁とし、アルコール燃
料としてメタノール８５％＋ガソリン１５％を用い、２
００時間のエンジン耐久試験（４気筒エンジン８時間Ｏ
Ｎ→２時間ＯＦＦを２０回繰返し試験）を行なった。試
験後の燃料の漏れ量を測定した結果を図４に示す。試験
前漏れ量はいずれもゼロである。また、従来の無処理の
弁体、弁座を用いた場合と比較して示しているが、従来
品は弁体と弁座のシート部から漏れ量が１６〜２５２ｍ
ｍ3／ｍｉｎあるが、本発明品はいずれもゼロである。
従来品の耐久試験後の弁座シート部のＳＥＭ像を図５
に、その断面組織を図６に示す。従来品では、深さが１
０〜３０μｍで広範囲に著しく腐食していることが分か
る。これは、メタノール燃料中の蟻酸等の腐食性成分に
よる腐食や、これに燃料の高流速やガルバニック（電気
的）な要因が複合して生じるキャビテーション、エロー
ジョン、コロージョンであると推定される。これに対
し、本発明品では、図４の表からも分る通り、このよう
な腐食は起こらず、したがって、安定した信頼性ある噴
射特性を与えることができると共に、エンジン停止時の
燃料モレをゼロにし、始動性に優れかつ安全な構造を提
供できる。
と弁座２を用いて電磁式燃料噴射弁とし、アルコール燃
料としてメタノール８５％＋ガソリン１５％を用い、２
００時間のエンジン耐久試験（４気筒エンジン８時間Ｏ
Ｎ→２時間ＯＦＦを２０回繰返し試験）を行なった。試
験後の燃料の漏れ量を測定した結果を図４に示す。試験
前漏れ量はいずれもゼロである。また、従来の無処理の
弁体、弁座を用いた場合と比較して示しているが、従来
品は弁体と弁座のシート部から漏れ量が１６〜２５２ｍ
ｍ3／ｍｉｎあるが、本発明品はいずれもゼロである。
従来品の耐久試験後の弁座シート部のＳＥＭ像を図５
に、その断面組織を図６に示す。従来品では、深さが１
０〜３０μｍで広範囲に著しく腐食していることが分か
る。これは、メタノール燃料中の蟻酸等の腐食性成分に
よる腐食や、これに燃料の高流速やガルバニック（電気
的）な要因が複合して生じるキャビテーション、エロー
ジョン、コロージョンであると推定される。これに対
し、本発明品では、図４の表からも分る通り、このよう
な腐食は起こらず、したがって、安定した信頼性ある噴
射特性を与えることができると共に、エンジン停止時の
燃料モレをゼロにし、始動性に優れかつ安全な構造を提
供できる。
【００２３】また、上記実施例ではアルコール燃料を使
用する燃料噴射弁について説明したが、腐蝕性成分を含
めば他の燃料であっても効果があり、また燃焼により腐
食性成分が発生する燃料を使用するもにに対しても効果
がある。
用する燃料噴射弁について説明したが、腐蝕性成分を含
めば他の燃料であっても効果があり、また燃焼により腐
食性成分が発生する燃料を使用するもにに対しても効果
がある。
【００２４】
【発明の効果】アルコール燃料等の腐蝕性成分を含む
か、或いは燃焼により腐食性成分が発生する燃料を使用
する電磁式燃料噴射弁において、これら腐食性成分に対
して弁体と弁座のシート部の腐食をなくし、安定した信
頼性ある噴射特性を与えることができると共に、エンジ
ン停止時の燃料モレをゼロにし、始動性に優れかつ安全
な構造を提供できる。
か、或いは燃焼により腐食性成分が発生する燃料を使用
する電磁式燃料噴射弁において、これら腐食性成分に対
して弁体と弁座のシート部の腐食をなくし、安定した信
頼性ある噴射特性を与えることができると共に、エンジ
ン停止時の燃料モレをゼロにし、始動性に優れかつ安全
な構造を提供できる。
【図１】本発明の一実施例による電磁式燃料噴射弁の断
面図である。
面図である。
【図２】図１に示す電磁式燃料噴射弁の要部拡大図であ
る。
る。
【図３】図１に示す電磁式燃料噴射弁の弁座セラミック
スコーティング層の断面ＳＥＭ像である。
スコーティング層の断面ＳＥＭ像である。
【図４】図１に示す電磁式燃料噴射弁の耐久試験結果を
示す図である。
示す図である。
【図５】従来品電磁式燃料噴射弁の耐久試験後の弁座シ
ート部の外観ＳＥＭ像を示す図である。
ート部の外観ＳＥＭ像を示す図である。
【図６】従来品電磁式燃料噴射弁の耐久試験後の弁座シ
ート部の断面組織ＳＥＭ像を示す図である。
ート部の断面組織ＳＥＭ像を示す図である。
１ 弁体 ２ 弁座 ３ 可動子 ５ ストッパ ６ ばね ７ 固定子 鉄心 ８ ケーシング ９ 電磁コイル １０ シート部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 雄策 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 相馬 正浩 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番 地３ 日立オートモティブエンジニアリ ング株式会社内 審査官 金澤 俊郎 (56)参考文献 特開 平３−31571（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−87867（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−310165（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−194164（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−138365（ＪＰ，Ａ) 実公 昭60−1263（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (2)
- 【請求項１】 固定子鉄心、この固定子鉄心と同心状の
電磁コイル、磁性材料で作られかつ前記固定子鉄心と電
磁コイルを内部に収容したケーシング、先端に弁体を備
えた可動子、この可動子用のストッパ、前記可動子を挾
んで前記ストッパと対抗した弁座、及び前記可動子の一
端に係合して前記可動子を前記弁座に対して押圧するば
ねから構成され、前記可動子が前記電磁コイルが生じる
電磁力と前記ばねの力により前記弁座と前記固定子鉄心
との間で往復運動する電磁式燃料噴射弁において、前記可動子の先端の弁体と前記弁座の基材を加工性のよ
いステンレス鋼とし、 前記可動子の先端の弁体と前記弁
座が互いに接触するシート部の表面部分を耐摩耗性と耐
食性とを有する非導電性材料であるセラミックスで形成
したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。 - 【請求項２】 請求項１記載の電磁式燃料噴射弁におい
て、前記セラミックスが窒化ケイ素であることを特徴と
する電磁式燃料噴射弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3253877A JP2655769B2 (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 電磁式燃料噴射弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3253877A JP2655769B2 (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 電磁式燃料噴射弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0599095A JPH0599095A (ja) | 1993-04-20 |
| JP2655769B2 true JP2655769B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=17257376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3253877A Expired - Fee Related JP2655769B2 (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 電磁式燃料噴射弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2655769B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3719468B2 (ja) * | 1996-09-02 | 2005-11-24 | 株式会社デンソー | 蓄圧式燃料噴射装置 |
| JP5316927B2 (ja) * | 2008-03-06 | 2013-10-16 | Ｎｔｎ株式会社 | チェーンテンショナ |
| JP6180741B2 (ja) * | 2013-01-15 | 2017-08-16 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ |
| CN109763927A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-17 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种喷油器及发动机 |
| CN109751162A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-14 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种甲醇喷油器结构及发动机 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6487867A (en) * | 1987-09-30 | 1989-03-31 | Hitachi Ltd | Electrtomagnetic fuel injection valve |
| JP2708470B2 (ja) * | 1988-06-08 | 1998-02-04 | 株式会社日立製作所 | 電磁式燃料噴射弁 |
| JPH0331571A (ja) * | 1989-06-27 | 1991-02-12 | Aisan Ind Co Ltd | 筒内燃料噴射装置 |
| JPH03194164A (ja) * | 1989-12-20 | 1991-08-23 | Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk | 燃料噴射ノズル |
-
1991
- 1991-10-01 JP JP3253877A patent/JP2655769B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0599095A (ja) | 1993-04-20 |
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