JP6724809B2

JP6724809B2 - Fuel injector

Info

Publication number: JP6724809B2
Application number: JP2017017025A
Authority: JP
Inventors: 勇二斎藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2037-02-01
Also published as: JP2018123772A

Description

本発明は、内燃機関の燃焼に用いられる燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection device that injects fuel used for combustion in an internal combustion engine.

従来、燃料噴射装置の先端部には、噴孔が形成されており、噴孔から燃焼室に燃料を噴射する。したがって噴孔は、燃焼室の高温環境にある。例えば、ディーゼルエンジンに用いられる燃料には、硫黄成分が含まれており、燃料が燃焼すると硫黄成分が酸化して硫酸が生成される。硫酸は、噴孔が形成されているノズルボデーを腐食するおそれがある。 Conventionally, an injection hole is formed at the tip of a fuel injection device, and fuel is injected into the combustion chamber from the injection hole. Therefore, the injection hole is in the high temperature environment of the combustion chamber. For example, the fuel used in a diesel engine contains a sulfur component, and when the fuel burns, the sulfur component is oxidized to generate sulfuric acid. Sulfuric acid may corrode the nozzle body in which the injection holes are formed.

ノズルボデーの噴孔が腐食すると、噴孔が拡大して噴射量が増加したり、噴射方向や噴射したとき噴霧形状が変化して性能に悪影響を与えるおそれがある。そこで特許文献１に記載の燃料噴射ノズルでは、ノズルボデーの先端部にめっきを形成し耐食性を向上している。 When the nozzle hole of the nozzle body is corroded, the nozzle hole may be expanded to increase the injection amount, or the spray direction or the spray shape may change when spraying, which may adversely affect the performance. Therefore, in the fuel injection nozzle described in Patent Document 1, plating is formed on the tip end portion of the nozzle body to improve corrosion resistance.

特開昭６２−１０４６８号公報JP 62-10468 A

特許文献１に記載の技術では、噴孔の前駆体として予め大きく開口した形状に形成し、めっきを施して所定の開口形状となる噴孔を形成している。特許文献１には、めっきの膜厚が開示されておらず、めっきによって所定の直径に調節することや、噴孔が所定の形状になるようにめっきを施すことは非常に困難である。 In the technique described in Patent Document 1, a precursor having a large opening is previously formed as a precursor of the injection hole, and plating is performed to form the injection hole having a predetermined opening shape. Patent Document 1 does not disclose the film thickness of the plating, and it is very difficult to adjust the diameter to a predetermined value by plating or perform plating so that the injection holes have a predetermined shape.

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、所定の噴孔形状を有し、めっきによって噴孔の耐食性を向上することができる燃料噴射装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a fuel injection device having a predetermined injection hole shape and capable of improving the corrosion resistance of the injection hole by plating. ..

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。 The present invention adopts the following technical means in order to achieve the above object.

本発明は、燃料を噴孔（４４）から噴射する燃料噴射装置（１００）であって、先端部に噴孔が形成されている筒状の弁ボデー（５１）と、弁ボデーの内部に収容され、噴孔を開閉する弁体（５０）と、を含み、噴孔の入口部から出口部までの噴孔長さをＬ、噴孔における最も小径部分の直径をＤとしたとき、３．０≦Ｌ／Ｄ≦１０．０の関係にあり、噴孔の中間部には、噴孔の直径が他の部位よりも小さい最小絞り部（８１、８１２）が形成されており、弁ボデーの外表面（５１ｃ）のうち噴孔の周囲の領域と、最小絞り部に電解めっきによってめっき（８０）が形成されており、めっきの膜厚は、０．１μｍ以上３μｍ以下である燃料噴射装置である。 The present invention is a fuel injection device (100) for injecting fuel from an injection hole (44), which is housed inside a tubular valve body (51) having an injection hole formed at its tip and a valve body. And a valve body (50) for opening and closing the injection hole, where L is the injection hole length from the inlet to the outlet of the injection hole, and D is the diameter of the smallest diameter portion of the injection hole. There is a relation of 0≦L/D≦10.0, and a minimum throttle portion (81, 812) having a diameter of the injection hole smaller than that of other portions is formed in the middle portion of the injection hole, and In the fuel injection device in which the plating (80) is formed on the outer surface (51c) around the injection hole and the minimum throttle portion by electrolytic plating, and the thickness of the plating is 0.1 μm or more and 3 μm or less. is there.

このような本発明に従えば、噴孔長さＬと直径Ｄとは、所定の３．０≦Ｌ／Ｄ≦１０．０という関係に設定している。そして弁ボデーの外表面のうち噴孔の周囲の領域と、噴孔の内部の少なくとも一部とに電解めっきによってめっきが形成されており、めっきの膜厚は、０．１μｍ以上３μｍ以下である。このように噴孔には、電解めっきによってめっきが形成されているので、無電解めっきよりも耐食性を向上することができる。まためっきの膜厚は、噴孔長さと直径が前述の関係を満足した状態において、前述の範囲内の値に設定している。膜厚が３μｍ以下であるのでめっきをする前の噴孔の形状によって、めっき後の噴孔の形状を規定することができる。膜厚が３μｍより大きくなると、めっき後のめっき形状の寸法精度が悪化する。したがって膜厚が厚すぎて噴霧角度が変化することを抑制することができる。また０．１μｍ以上であるので、耐食性を確保することができる。 According to the present invention as described above, the injection hole length L and the diameter D are set to a predetermined relationship of 3.0≦L/D≦10.0. The plating is formed on the outer surface of the valve body around the injection hole and at least part of the inside of the injection hole by electrolytic plating, and the thickness of the plating is 0.1 μm or more and 3 μm or less. .. As described above, the plating is formed in the injection hole by the electrolytic plating, so that the corrosion resistance can be improved as compared with the electroless plating. Further, the film thickness of the plating is set to a value within the above range when the injection hole length and the diameter satisfy the above relationship. Since the film thickness is 3 μm or less, the shape of the injection hole after plating can be defined by the shape of the injection hole before plating. When the film thickness exceeds 3 μm, the dimensional accuracy of the plated shape after plating deteriorates. Therefore, it is possible to prevent the spray angle from changing because the film thickness is too thick. Further, since it is 0.1 μm or more, corrosion resistance can be secured.

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the reference numerals in parentheses of the respective means described above are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.

燃料供給システムを示すシステム図。The system diagram which shows a fuel supply system. 燃料噴射装置を簡略化して示す断面図。Sectional drawing which simplifies and shows a fuel-injection apparatus. 燃料噴射装置の動作を説明するための図。The figure for demonstrating operation|movement of a fuel-injection apparatus. 弁ボデーの先端を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows the front-end|tip of a valve body. 弁ボデーの噴孔付近を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows the injection hole vicinity of a valve body. 弁ボデーにめっきを形成する過程を説明する図。The figure explaining the process of forming plating in a valve body. 腐食の前後を示す断面図。Sectional drawing which shows before and after corrosion. めっき長さと傾斜角度変化量との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between plating length and the amount of change of inclination angle. 腐食量と噴孔流量変化率との関係を示すグラフ。6 is a graph showing the relationship between the amount of corrosion and the rate of change in injection hole flow rate. 腐食量と傾斜角度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the amount of corrosion, and the inclination angle. 第２実施形態の噴孔付近を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows the injection hole vicinity of 2nd Embodiment. 弁ボデーにめっきを形成する過程を説明する図。The figure explaining the process of forming plating in a valve body.

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態を用いて説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described using a plurality of modes with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiments may be designated by the same reference numerals, or one character may be added to the preceding reference numerals to omit redundant description. Further, when a part of the configuration is described in each embodiment, the other part of the configuration is the same as that of the previously described embodiment. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the combination of the embodiments may be partially combined as long as the combination does not cause any trouble.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図１０を用いて説明する。図１に示す燃料供給システム１０には、第１実施形態による燃料噴射装置１００が用いられている。燃料供給システム１０は、内燃機関であるディーゼル機関２０の燃焼室２２に、燃料噴射装置１００によって燃料を供給する。燃料供給システム１０は、フィードポンプ１２、高圧燃料ポンプ１３、コモンレール１４、機関制御装置１７、および複数の燃料噴射装置１００を含んで構成されている。 (First embodiment)
The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The fuel injection system 100 according to the first embodiment is used in the fuel supply system 10 shown in FIG. The fuel supply system 10 supplies fuel to a combustion chamber 22 of a diesel engine 20 which is an internal combustion engine by a fuel injection device 100. The fuel supply system 10 is configured to include a feed pump 12, a high-pressure fuel pump 13, a common rail 14, an engine control device 17, and a plurality of fuel injection devices 100.

フィードポンプ１２は、燃料タンク１１内に貯留された燃料を高圧燃料ポンプ１３に圧送するポンプである。フィードポンプ１２は、燃料配管１２ａによって高圧燃料ポンプ１３と接続されている。燃料タンク１１には、軽油などの燃料が貯留されている。 The feed pump 12 is a pump that pumps the fuel stored in the fuel tank 11 to the high-pressure fuel pump 13. The feed pump 12 is connected to the high pressure fuel pump 13 by a fuel pipe 12a. Fuel such as light oil is stored in the fuel tank 11.

高圧燃料ポンプ１３は、ディーゼル機関２０の出力軸によって駆動される。高圧燃料ポンプ１３は、燃料配管１３ａによってコモンレール１４と接続されている。高圧燃料ポンプ１３は、フィードポンプ１２によって供給された燃料をさらに昇圧し、コモンレール１４に供給する。 The high-pressure fuel pump 13 is driven by the output shaft of the diesel engine 20. The high-pressure fuel pump 13 is connected to the common rail 14 by a fuel pipe 13a. The high-pressure fuel pump 13 further increases the pressure of the fuel supplied by the feed pump 12 and supplies the fuel to the common rail 14.

コモンレール１４は、燃料配管１４ａを介して複数の燃料噴射装置１００と接続されている。図１では、１つの燃料噴射装置１００を示し、他の燃料噴射装置１００の図示は省略している。燃料配管１４ａは、燃料を各燃料噴射装置１００に供給する燃料流路１５を形成している。コモンレール１４は、高圧燃料ポンプ１３から供給される高圧の燃料を一時的に蓄え、圧力を保持したまま各燃料噴射装置１００に分配する。コモンレール１４において余剰となった燃料は、減圧されつつ、余剰燃料配管１４ｂに排出される。余剰燃料配管１４ｂは、燃料タンク１１に余剰燃料を還流させる戻り流路１６を形成している。 The common rail 14 is connected to the plurality of fuel injection devices 100 via the fuel pipe 14a. In FIG. 1, one fuel injection device 100 is shown and the other fuel injection devices 100 are not shown. The fuel pipe 14 a forms a fuel flow path 15 that supplies fuel to each fuel injection device 100. The common rail 14 temporarily stores the high-pressure fuel supplied from the high-pressure fuel pump 13, and distributes it to each fuel injection device 100 while maintaining the pressure. The surplus fuel in the common rail 14 is discharged to the surplus fuel pipe 14b while being decompressed. The surplus fuel pipe 14b forms a return flow path 16 for returning the surplus fuel to the fuel tank 11.

機関制御装置１７は、燃料噴射制御装置であって、演算回路としてのプロセッサ、ＲＡＭ、および書き換え可能な不揮発性の記憶媒体を含むマイクロコンピュータ又はマイクロコントローラと、各燃料噴射装置１００を駆動する駆動回路とを含む構成である。機関制御装置１７は、ディーゼル機関２０の稼動状態に応じて各燃料噴射装置１００の作動を制御する。 The engine control device 17 is a fuel injection control device, and is a microcomputer or microcontroller including a processor as an arithmetic circuit, a RAM, and a rewritable nonvolatile storage medium, and a drive circuit for driving each fuel injection device 100. The configuration includes and. The engine control device 17 controls the operation of each fuel injection device 100 according to the operating state of the diesel engine 20.

機関制御装置１７は、各種センサからの情報を取得し、各部を制御する。機関制御装置１７は、たとえばコモンレール１４の圧力を検出する圧力センサから取得した燃料圧力を用いて、コモンレール１４の圧力を制御する。 The engine control device 17 acquires information from various sensors and controls each unit. The engine control device 17 controls the pressure of the common rail 14 by using, for example, the fuel pressure acquired from the pressure sensor that detects the pressure of the common rail 14.

燃料噴射装置１００には、燃料配管１４ａおよび戻り配管１４ｃが接続されている。燃料噴射装置１００は、燃焼室２２を形成するヘッド部材２１の挿入孔に挿入された状態で、ヘッド部材２１に取り付けられている。燃料噴射装置１００は、燃料流路１５を通じて供給される燃料を、複数の噴孔４４から燃焼室２２内に直接的に噴射する。燃料噴射装置１００は、噴孔４４からの燃料の噴射を制御する弁機構を備えている。弁機構は、機関制御装置１７からの駆動信号に基づいて作動するバルブニードル５４（図２参照）と、噴孔４４を開閉するノズルニードル５０と、を含んでいる。燃料噴射装置１００は、噴孔４４を開閉するために、燃料流路１５を通じて供給される燃料の一部を使用する。噴孔４４の開閉に用いられた燃料は、減圧されつつ、戻り配管１４ｃに排出される。戻り配管１４ｃは、余剰燃料配管１４ｂと共に、燃焼に用いられなかった燃料を燃料タンク１１に還流させる戻り流路１６を形成している。 A fuel pipe 14a and a return pipe 14c are connected to the fuel injection device 100. The fuel injection device 100 is attached to the head member 21 while being inserted into the insertion hole of the head member 21 forming the combustion chamber 22. The fuel injection device 100 directly injects the fuel supplied through the fuel flow path 15 into the combustion chamber 22 through the plurality of injection holes 44. The fuel injection device 100 includes a valve mechanism that controls the injection of fuel from the injection holes 44. The valve mechanism includes a valve needle 54 (see FIG. 2) that operates based on a drive signal from the engine control device 17, and a nozzle needle 50 that opens and closes the injection hole 44. The fuel injection device 100 uses a part of the fuel supplied through the fuel flow path 15 to open and close the injection hole 44. The fuel used for opening and closing the injection holes 44 is discharged to the return pipe 14c while being decompressed. The return pipe 14c, together with the surplus fuel pipe 14b, forms a return passage 16 for returning the fuel not used for combustion to the fuel tank 11.

次に、燃料噴射装置１００に関して、図２を用いて説明する。燃料噴射装置１００は、図２に示すように、ノズルニードル５０、弁ボデー５１、駆動部５２、制御プレート５３およびバルブニードル５４を含んで構成される。 Next, the fuel injection device 100 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the fuel injection device 100 includes a nozzle needle 50, a valve body 51, a drive unit 52, a control plate 53, and a valve needle 54.

弁ボデー５１は、筒状であって、下端部に噴孔４４が形成されている。弁ボデー５１は、金属材料よって形成されたシリンダ等の複数の部材を組み合わせることによって構成されている。弁ボデー５１には、シート部４１、高圧流路４２、流入流路４３、噴孔４４、低圧流路４５、圧力制御室４６、中間室４７および駆動部収容室４８が形成されている。 The valve body 51 has a tubular shape and has a nozzle hole 44 formed at the lower end thereof. The valve body 51 is configured by combining a plurality of members such as a cylinder formed of a metal material. The valve body 51 is formed with a seat portion 41, a high pressure passage 42, an inflow passage 43, an injection hole 44, a low pressure passage 45, a pressure control chamber 46, an intermediate chamber 47, and a drive portion accommodating chamber 48.

噴孔４４は、燃焼室２２へ挿入される弁ボデー５１において、挿入方向の先端部に形成されている。先端部は、円錐状または半球状に形成されている。噴孔４４は、弁ボデー５１の内側から外側に向けて少なくとも１つ、本実施形態では放射状に複数設けられている。高圧の燃料は、各噴孔４４から燃焼室２２へ向けて噴射される。高圧の燃料は、噴孔４４を通過することによって霧化され、空気と混合し易い状態となる。シート部４１は、弁ボデー５１の先端部の内側に、円錐状に形成されている。シート部４１は、噴孔４４の上流側において高圧流路４２に臨んでいる。 The injection hole 44 is formed in the tip end portion in the insertion direction of the valve body 51 inserted into the combustion chamber 22. The tip portion is formed in a conical shape or a hemispherical shape. At least one injection hole 44 is provided from the inside to the outside of the valve body 51, and a plurality of injection holes 44 are provided radially in the present embodiment. The high-pressure fuel is injected from each injection hole 44 toward the combustion chamber 22. The high-pressure fuel is atomized by passing through the injection holes 44 and becomes in a state of being easily mixed with air. The seat portion 41 is formed in a conical shape inside the tip portion of the valve body 51. The seat portion 41 faces the high-pressure flow passage 42 on the upstream side of the injection hole 44.

高圧流路４２は、図１に示すコモンレール１４を通じてコモンレール１４から供給される高圧の燃料を、噴孔４４に供給する。流入流路４３は、高圧流路４２と圧力制御室４６とを連通させている。流入流路４３は、高圧流路４２を流通する燃料の一部を圧力制御室４６に流入させる。流入流路４３には、流入オリフィスとしてメインインオリフィス４３ａが設けられている。メインインオリフィス４３ａは、高圧流路４２から圧力制御室４６に流れる燃料の流量を制限する。低圧流路４５は、圧力制御室４６の燃料（リーク燃料）を、燃料噴射装置１００の外部の低圧側である余剰燃料配管１４ｂに流出させる排出通路の一部である。 The high-pressure flow path 42 supplies the fuel of high pressure supplied from the common rail 14 through the common rail 14 shown in FIG. The inflow passage 43 connects the high pressure passage 42 and the pressure control chamber 46. The inflow passage 43 allows a part of the fuel flowing through the high pressure passage 42 to flow into the pressure control chamber 46. The inflow channel 43 is provided with a main in-orifice 43a as an inflow orifice. The main in-orifice 43a limits the flow rate of fuel flowing from the high pressure flow path 42 to the pressure control chamber 46. The low-pressure flow passage 45 is a part of a discharge passage through which the fuel (leak fuel) in the pressure control chamber 46 flows out to the excess fuel pipe 14b on the low-pressure side outside the fuel injection device 100.

圧力制御室４６は、弁ボデー５１の内部において、ノズルニードル５０を挟んで噴孔４４の反対側に設けられている。圧力制御室４６は、内部に制御プレート５３を収容し、シリンダ５７およびノズルニードル５０によって区画された円柱状の空間である。圧力制御室４６には、流入流路４３を通じて高圧の燃料が流入する。圧力制御室４６の燃料圧力は、流入流路４３からの高圧の燃料の流入と、中間室４７への燃料の流出と、中間室４７からの流入とにより変動する。圧力制御室４６における圧力変動によってノズルニードル５０が往復変位する。 The pressure control chamber 46 is provided inside the valve body 51 on the opposite side of the injection hole 44 with the nozzle needle 50 interposed therebetween. The pressure control chamber 46 is a cylindrical space that accommodates the control plate 53 therein and is partitioned by the cylinder 57 and the nozzle needle 50. High-pressure fuel flows into the pressure control chamber 46 through the inflow passage 43. The fuel pressure in the pressure control chamber 46 varies depending on the inflow of high-pressure fuel from the inflow passage 43, the outflow of fuel to the intermediate chamber 47, and the inflow from the intermediate chamber 47. The nozzle needle 50 is reciprocally displaced by the pressure fluctuation in the pressure control chamber 46.

中間室４７は、バルブニードル５４を収容する円柱状の空間である。中間室４７と圧力制御室４６との間には、上流側連通路５５が形成されている。中間室４７には、上流側連通路５５を通じて、圧力制御室４６から排出された燃料が流入する。 The intermediate chamber 47 is a cylindrical space that houses the valve needle 54. An upstream communication passage 55 is formed between the intermediate chamber 47 and the pressure control chamber 46. The fuel discharged from the pressure control chamber 46 flows into the intermediate chamber 47 through the upstream communication passage 55.

また中間室４７と駆動部収容室４８との間には、下流側連通路５６が形成されている。下流側連通路５６は、中間室４７から排出された燃料を主に低圧流路４５に流通させる。また中間室４７とノズルニードル５０が収容されているニードル収容室５８との間には、中間通路５９が形成されている。中間室４７には、中間通路５９を通じて、高圧流路４２から供給された燃料がニードル収容室５８を経て流入する。また中間通路５９には、サブインオリフィス５９ａが形成されている。サブインオリフィス５９ａは、中間通路５９の流路面積を部分的に絞る絞り部である。サブインオリフィス５９ａは、バルブニードル５４が閉弁状態である場合に、ニードル収容室５８から中間室４７へ流出する燃料の流量を制限する。 Further, a downstream side communication passage 56 is formed between the intermediate chamber 47 and the drive unit accommodating chamber 48. The downstream side communication passage 56 causes the fuel discharged from the intermediate chamber 47 to mainly flow into the low pressure passage 45. An intermediate passage 59 is formed between the intermediate chamber 47 and the needle accommodation chamber 58 that accommodates the nozzle needle 50. The fuel supplied from the high-pressure flow path 42 flows into the intermediate chamber 47 through the intermediate passage 59 and the needle accommodation chamber 58. A sub-in orifice 59a is formed in the intermediate passage 59. The sub-in orifice 59a is a throttle portion that partially narrows the flow passage area of the intermediate passage 59. The sub-in orifice 59a limits the flow rate of the fuel flowing out from the needle housing chamber 58 to the intermediate chamber 47 when the valve needle 54 is closed.

中間室４７を区画する区画壁には、上シート部４７ａ、下シート部４７ｂおよび載置部４７ｃが形成されている。下シート部４７ｂは、バルブニードル５４の下端側を着座させる領域となる。上シート部４７ａは、バルブニードル５４の上端側を着座させる領域となる。載置部４７ｃは、中間室４７の区画壁のうちで、下シート部４７ｂの周囲を囲む領域である。載置部４７ｃには、後述するバルブスプリング６０の一端が載置されている。 An upper sheet portion 47a, a lower sheet portion 47b, and a mounting portion 47c are formed on a partition wall that partitions the intermediate chamber 47. The lower seat portion 47b serves as an area on which the lower end side of the valve needle 54 is seated. The upper seat portion 47a is a region where the upper end side of the valve needle 54 is seated. The mounting portion 47c is an area that surrounds the lower sheet portion 47b in the partition wall of the intermediate chamber 47. One end of a valve spring 60, which will be described later, is mounted on the mounting portion 47c.

ノズルニードル５０は、弁体であって、弁ボデー５１の内部に収容され、噴孔４４を開閉する。ノズルニードル５０は、金属材料によって全体として円柱状に形成されている。ノズルニードル５０は、コイル状のノズルスプリング６１により、噴孔４４側へ向けて付勢されている。ノズルニードル５０は、弁受圧面６２およびフェース部６３を有している。ノズルニードル５０は、圧力制御室４６の燃料圧力を弁受圧面６２に受けることで、円筒状に形成されたシリンダ５７の内周壁面に沿って、軸方向に往復変位する。ノズルニードル５０は、弁ボデー５１に対して相対変位することにより、フェース部６３をシート部４１に離着座させる。フェース部６３は、噴孔４４を開閉する主弁部を、シート部４１と共に形成している。 The nozzle needle 50, which is a valve element, is housed inside the valve body 51 and opens and closes the injection hole 44. The nozzle needle 50 is formed of a metal material in a cylindrical shape as a whole. The nozzle needle 50 is biased toward the injection hole 44 side by the coiled nozzle spring 61. The nozzle needle 50 has a valve pressure receiving surface 62 and a face portion 63. The nozzle needle 50 is axially reciprocally displaced along the inner peripheral wall surface of the cylinder 57 formed in a cylindrical shape by receiving the fuel pressure in the pressure control chamber 46 on the valve pressure receiving surface 62. The nozzle needle 50 displaces the face portion 63 on the seat portion 41 by being displaced relative to the valve body 51. The face portion 63 forms a main valve portion that opens and closes the injection hole 44 together with the seat portion 41.

駆動部収容室４８は、中間室４７から排出された燃料の一部によって満たされている。駆動部５２は、駆動部収容室４８に収容されている。駆動部５２は、バルブニードル５４を駆動するための駆動力を発生させることで、圧力制御室４６と低圧流路４５との間を遮断状態から連通状態へと切り替える。駆動部５２は、機関制御装置１７によって制御される。 The drive chamber 48 is filled with a part of the fuel discharged from the intermediate chamber 47. The drive unit 52 is housed in the drive unit housing chamber 48. The drive unit 52 generates a driving force for driving the valve needle 54, thereby switching the pressure control chamber 46 and the low pressure flow passage 45 from the cutoff state to the communication state. The drive unit 52 is controlled by the engine control device 17.

駆動部５２は、圧電素子積層体６４および伝達機構６５等によって構成されている。圧電素子積層体６４は、例えばＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ３）と呼ばれる層と薄い電極層が交互に積まれた積層体である。圧電素子積層体６４には、機関制御装置１７から出力された入力駆動信号が入力される。圧電素子積層体６４は、駆動信号に応じた電圧（以下、「駆動電圧」）に従って、ピエゾ素子の特性である逆圧電効果により、駆動部収容室４８の軸方向に沿って伸縮する。 The drive unit 52 is composed of a piezoelectric element laminate 64, a transmission mechanism 65, and the like. The piezoelectric element laminate 64 is, for example, a laminate in which layers called PZT (PbZrTiO3) and thin electrode layers are alternately stacked. The input drive signal output from the engine control device 17 is input to the piezoelectric element laminate 64. The piezoelectric element stack 64 expands and contracts along the axial direction of the drive unit housing chamber 48 according to the voltage (hereinafter, “driving voltage”) according to the drive signal due to the inverse piezoelectric effect which is a characteristic of the piezoelectric element.

伝達機構６５は、圧電素子積層体６４の伸縮を駆動ピン７１に伝達する。駆動ピン７１は、下流側連通路５６に挿通されている。駆動ピン７１の先端面は、バルブニードル５４に接触している。駆動部５２は、圧電素子積層体６４の伸縮を伝達機構６５によって軸方向に沿って伝達することで、駆動ピン７１を軸方向に往復変位させる。 The transmission mechanism 65 transmits the expansion and contraction of the piezoelectric element laminate 64 to the drive pin 71. The drive pin 71 is inserted into the downstream communication passage 56. The tip end surface of the drive pin 71 is in contact with the valve needle 54. The drive unit 52 reciprocally displaces the drive pin 71 in the axial direction by transmitting the expansion and contraction of the piezoelectric element laminate 64 along the axial direction by the transmission mechanism 65.

制御プレート５３は、金属材料によって円盤状に形成されている。制御プレート５３は、弁ボデー５１の軸方向に沿って往復変位可能な状態で、シリンダ５７の内周側に配置されている。制御プレート５３は、制御プレート用スプリング７２により、シリンダ５７に対して上流側連通路５５へ向けて付勢されている。制御プレート５３には、第１アウトオリフィス５３ａが形成されている。第１アウトオリフィス５３ａは、制御プレート５３を板厚方向に貫通する貫通孔に形成されている。 The control plate 53 is formed of a metal material into a disc shape. The control plate 53 is arranged on the inner peripheral side of the cylinder 57 so as to be reciprocally displaceable along the axial direction of the valve body 51. The control plate 53 is biased by the control plate spring 72 toward the upstream side communication passage 55 with respect to the cylinder 57. A first out orifice 53a is formed in the control plate 53. The first out orifice 53a is formed in a through hole that penetrates the control plate 53 in the plate thickness direction.

次に、バルブニードル５４に関して説明する。バルブニードル５４は、下流側連通路５６が連通し、かつ中間通路５９を遮断した駆動状態と、下流側連通路５６を遮断し、かつ中間通路５９を連通した停止状態とを切替えて、圧力制御室４６の圧力を変動させる制御部材である。駆動部５２が駆動力を発生させていない場合には、下流側連通路５６を閉鎖させる。一方、駆動部５２が駆動力を発生させている場合には、バルブニードル５４は、下流側連通路５６を開状態にする。 Next, the valve needle 54 will be described. The valve needle 54 switches between a drive state in which the downstream communication passage 56 is in communication and the intermediate passage 59 is blocked, and a stop state in which the downstream communication passage 56 is blocked and the intermediate passage 59 is in communication, to perform pressure control. It is a control member that changes the pressure of the chamber 46. When the drive unit 52 does not generate the driving force, the downstream side communication passage 56 is closed. On the other hand, when the drive unit 52 is generating the driving force, the valve needle 54 opens the downstream side communication passage 56.

バルブニードル５４は、中間室４７に収容されている。バルブニードル５４は、中間室４７内を軸方向に沿って変位可能である。バルブニードル５４は、コイルばね状に形成されたバルブスプリング６０が挿入される。バルブスプリング６０の一端は、載置部４７ｃに接触し、他端がバルブニードル５４に接触する。これによってバルブスプリング６０は、バルブニードル５４を載置部４７ｃに対して反噴孔側である駆動部収容室４８へ向けて付勢する。 The valve needle 54 is housed in the intermediate chamber 47. The valve needle 54 is displaceable in the intermediate chamber 47 along the axial direction. A valve spring 60 formed in a coil spring shape is inserted into the valve needle 54. One end of the valve spring 60 contacts the mounting portion 47c, and the other end contacts the valve needle 54. As a result, the valve spring 60 urges the valve needle 54 toward the drive portion housing chamber 48, which is on the side opposite to the injection hole with respect to the mounting portion 47c.

バルブニードル５４には、上フェース部５４ｃが形成されている。上フェース部５４ｃは、下流側連通路５６と対向するバルブニードル５４の上端面に形成されている。上フェース部５４ｃは、バルブスプリング６０の弾性力により、上シート部４７ａと接触する。上フェース部５４ｃの上シート部４７ａへの着座により、バルブニードル５４は、閉弁状態となる。このとき、中間通路５９は、中間室４７と連通状態にある。 An upper face portion 54c is formed on the valve needle 54. The upper face portion 54c is formed on the upper end surface of the valve needle 54 that faces the downstream communication passage 56. The upper face portion 54c comes into contact with the upper seat portion 47a by the elastic force of the valve spring 60. The valve needle 54 is closed by sitting on the upper seat portion 47a of the upper face portion 54c. At this time, the intermediate passage 59 is in communication with the intermediate chamber 47.

またバルブニードル５４には、下フェース部５４ｄが形成されている。下フェース部５４ｄは、中間通路５９と対向するバルブニードル５４の先端に形成されている。下フェース部５４ｄは、駆動ピン７１の押圧により、下シート部４７ｂに押し付けられる。下フェース部５４ｄの下シート部４７ｂへの着座により、バルブニードル５４は、閉弁状態となり、中間通路５９を遮断する。 A lower face portion 54d is formed on the valve needle 54. The lower face portion 54d is formed at the tip of the valve needle 54 facing the intermediate passage 59. The lower face portion 54d is pressed against the lower sheet portion 47b by pressing the drive pin 71. By seating the lower face portion 54d on the lower seat portion 47b, the valve needle 54 is closed and the intermediate passage 59 is blocked.

次に、燃料噴射装置１００の噴射作動の詳細を、図３を用いて説明する。図３（１）に示すように、噴射開始前では、機関制御装置１７から駆動部５２への駆動電圧の印加は中断されている。この状態では、バルブニードル５４は、上フェース部５４ｃを上シート部４７ａに当接させた閉弁位置にて静止している。バルブニードル５４が閉弁状態にあることで、中間室４７の燃料圧力は、実質的に圧力制御室４６の燃料圧力と同程度まで上昇している。以上の状態では、制御プレート５３は、制御プレート用スプリング７２の弾性力により、流入流路４３の開口周囲の壁面に押し当てられている。また、ノズルニードル５０は、フェース部６３をシート部４１に当接させた閉弁位置にて静止している。 Next, details of the injection operation of the fuel injection device 100 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3(1), the application of the drive voltage from the engine control device 17 to the drive unit 52 is suspended before the start of injection. In this state, the valve needle 54 is stationary at the valve closing position where the upper face portion 54c is in contact with the upper seat portion 47a. Since the valve needle 54 is in the valve closed state, the fuel pressure in the intermediate chamber 47 has risen to substantially the same level as the fuel pressure in the pressure control chamber 46. In the above state, the control plate 53 is pressed against the wall surface around the opening of the inflow passage 43 by the elastic force of the control plate spring 72. Further, the nozzle needle 50 is stationary at the valve closing position where the face portion 63 is in contact with the seat portion 41.

次に、図３（２）に示すように、機関制御装置１７から駆動部５２への駆動電圧の印加が開始され、ピエゾ駆動がＯＮとなる。これにより駆動部５２は、駆動力を発生させる。駆動部５２が駆動力を発生させている場合、駆動ピン７１が変位する。駆動ピン７１によって押し下げられたバルブニードル５４は、開弁方向への変位により、上フェース部５４ｃを上シート部４７ａから離座させる。そうしたうえで、バルブニードル５４は、下シート部４７ｂに当接させる。中間通路５９が閉弁され、中間通路５９から中間室４７への燃料の流入が遮断される。 Next, as shown in FIG. 3B, the application of the drive voltage from the engine control device 17 to the drive unit 52 is started, and the piezoelectric drive is turned on. This causes the drive unit 52 to generate a driving force. When the drive unit 52 is generating the drive force, the drive pin 71 is displaced. The valve needle 54 pushed down by the drive pin 71 displaces the upper face portion 54c from the upper seat portion 47a by the displacement in the valve opening direction. After that, the valve needle 54 is brought into contact with the lower seat portion 47b. The intermediate passage 59 is closed, and the fuel flow from the intermediate passage 59 to the intermediate chamber 47 is blocked.

以上のバルブニードル５４の開弁により、圧力制御室４６と低圧流路４５との間は、遮断状態から連通状態へと切り替わる。その結果、圧力制御室４６の高圧燃料は、制御プレート５３の第１アウトオリフィス５３ａ、上流側連通路５５、中間室４７を順に流通し、下流側連通路５６を経て低圧流路４５へ排出される。 By opening the valve needle 54 as described above, the state between the pressure control chamber 46 and the low-pressure flow passage 45 is switched from the cutoff state to the communication state. As a result, the high-pressure fuel in the pressure control chamber 46 sequentially flows through the first out orifice 53a of the control plate 53, the upstream communication passage 55, and the intermediate chamber 47, and is discharged to the low pressure flow passage 45 through the downstream communication passage 56. It

このような下流側連通路５６を通じた燃料の流出により、圧力制御室４６の燃料圧力は、徐々に低下する。その結果、ノズルニードル５０は、フェース部６３に作用する高圧燃料の圧力により、圧力制御室４６へ向けて徐々に加速しつつ開弁方向に変位する。以上によるノズルニードル５０の開弁により、噴孔４４からの燃料噴射が開始される。 Due to the outflow of fuel through the downstream side communication passage 56, the fuel pressure in the pressure control chamber 46 gradually decreases. As a result, the nozzle needle 50 is displaced in the valve opening direction while being gradually accelerated toward the pressure control chamber 46 due to the pressure of the high-pressure fuel that acts on the face portion 63. When the nozzle needle 50 is opened as described above, fuel injection from the injection hole 44 is started.

次に、図３（３）に示すように、閉弁動作時に関して説明する。閉弁動作時では、機関制御装置１７から駆動部５２への駆動電圧の印加が中断され、ピエゾ駆動がＯＦＦとなる。するとバルブニードル５４は、バルブスプリング６０の付勢力と燃料圧力とによって閉弁方向へ向けて変位する。これによって上フェース部５４ｃを上シート部４７ａに当接させた閉弁状態に戻る。その結果、圧力制御室４６と低圧流路４５との間が連通状態から遮断状態へと切り替えられ、下流側連通路５６は、閉鎖された状態に戻る。 Next, as shown in FIG. 3(3), the time of valve closing operation will be described. During the valve closing operation, the application of the drive voltage from the engine control device 17 to the drive unit 52 is interrupted, and the piezo drive is turned off. Then, the valve needle 54 is displaced toward the valve closing direction by the urging force of the valve spring 60 and the fuel pressure. As a result, the valve closes with the upper face portion 54c in contact with the upper seat portion 47a. As a result, the communication between the pressure control chamber 46 and the low pressure flow passage 45 is switched from the communication state to the cutoff state, and the downstream side communication passage 56 returns to the closed state.

一方、制御プレート５３は、流入流路４３から流入する高圧燃料の燃料圧力によって押し下げられる。これによってメインインオリフィス４３ａを介して、流入流路４３から圧力制御室４６に燃料が流入する。またバルブニードル５４が閉弁方向に変位して、下シート部４７ｂと離間すると、中間通路５９のサブインオリフィス５９ａが開放される。その結果、ニードル収容室５８の高圧燃料は、中間通路５９、中間室４７、上流側連通路５５、圧力制御室４６を順に流通する。これにより、中間室４７および圧力制御室４６の各燃料圧力は、一体的に回復する。 On the other hand, the control plate 53 is pushed down by the fuel pressure of the high pressure fuel flowing from the inflow passage 43. As a result, the fuel flows from the inflow passage 43 into the pressure control chamber 46 via the main in-orifice 43a. When the valve needle 54 is displaced in the valve closing direction and separated from the lower seat portion 47b, the sub-in orifice 59a of the intermediate passage 59 is opened. As a result, the high-pressure fuel in the needle housing chamber 58 flows through the intermediate passage 59, the intermediate chamber 47, the upstream communication passage 55, and the pressure control chamber 46 in order. As a result, the fuel pressures in the intermediate chamber 47 and the pressure control chamber 46 are integrally restored.

この結果、図３（４）に示すように、ノズルニードル５０は、圧力制御室４６の燃料圧力によって押し下げられて、閉弁位置にてフェース部６３をシート部４１に当接させた状態に戻る。以上のノズルニードル５０の閉弁により、噴孔４４からの燃料噴射は中断される。そして、圧力制御室４６の燃料圧力が回復すると、制御プレート５３が流入流路４３のメインインオリフィス４３ａを塞いでいる状態となる。これによって図３（１）に示す状態となる。 As a result, as shown in FIG. 3(4), the nozzle needle 50 is pushed down by the fuel pressure in the pressure control chamber 46 and returns to the state where the face portion 63 is brought into contact with the seat portion 41 at the valve closing position. .. By closing the nozzle needle 50, the fuel injection from the injection hole 44 is interrupted. When the fuel pressure in the pressure control chamber 46 is recovered, the control plate 53 closes the main in-orifice 43a of the inflow passage 43. This results in the state shown in FIG.

このように駆動部５２によってバルブニードル５４を停止状態にすると、制御プレート５３は流入流路４３の圧力で流入流路４３を連通した状態となる。したがって流入流路４３およびニードル収容室５８、中間通路５９、中間室４７および上流側連通路５５を介して圧力制御室４６に燃料が流入して、圧力制御室４６の圧力が上昇して、ノズルニードル５０が変位して噴孔４４を閉状態にする。 When the valve needle 54 is stopped by the drive unit 52 in this way, the control plate 53 is in a state of communicating with the inflow passage 43 by the pressure of the inflow passage 43. Therefore, the fuel flows into the pressure control chamber 46 through the inflow passage 43, the needle housing chamber 58, the intermediate passage 59, the intermediate chamber 47, and the upstream communication passage 55, and the pressure in the pressure control chamber 46 rises, so that the nozzle The needle 50 is displaced to close the injection hole 44.

次に、弁ボデー５１の構成に関して、図４〜図１０を用いてさらに詳細に説明する。弁ボデー５１は、先端部が先細り上に傾斜している傾斜部５１ａと、傾斜部５１ａの上方に位置して外表面５１ｃが断面円形状の円筒部５１ｂを有する。したがって弁ボデー５１の外表面５１ｃは、傾斜部５１ａの外表面と円筒部５１ｂの外表面によって構成されている。弁ボデー５１には、周方向Ｙに間隔をあけて並んで、複数の噴孔４４が形成されている。噴孔４４は、傾斜部５１ａに形成されている。 Next, the configuration of the valve body 51 will be described in more detail with reference to FIGS. The valve body 51 has an inclined portion 51a whose tip portion is inclined and tapered, and a cylindrical portion 51b which is located above the inclined portion 51a and whose outer surface 51c has a circular cross section. Therefore, the outer surface 51c of the valve body 51 is constituted by the outer surface of the inclined portion 51a and the outer surface of the cylindrical portion 51b. A plurality of injection holes 44 are formed in the valve body 51 at intervals in the circumferential direction Y. The injection hole 44 is formed in the inclined portion 51a.

本実施形態では、噴孔４４の入口部から出口部までの長さである噴孔長さをＬ、噴孔４４における最も小径部分の直径をＤとしたとき、例えば、噴孔長さＬは０．６ｍｍ〜１．０ｍｍ、直径Ｄは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍである。ここで、本発明では、噴孔長さＬと直径Ｄとは、所定の噴霧の拡がり確保と噴孔のつまりの防止のために、次式（１）の関係を満たすように噴孔４４の形状が選択される。 In this embodiment, when the injection hole length, which is the length from the inlet to the outlet of the injection hole 44, is L and the diameter of the smallest diameter portion of the injection hole 44 is D, for example, the injection hole length L is The diameter D is 0.6 mm to 1.0 mm and the diameter D is 0.1 mm to 0.2 mm. Here, in the present invention, the injection hole length L and the diameter D of the injection hole 44 satisfy the relationship of the following expression (1) in order to secure a predetermined spray spread and prevent the injection hole from being clogged. The shape is selected.

３．０≦Ｌ／Ｄ≦１０．０ …（１）
そして図５に示すように、弁ボデー５１の外表面５１ｃのうち噴孔４４の周囲の領域と、噴孔４４の内部の少なくとも一部とに電解めっきによってめっき８０が形成されている。めっき８０は、たとえばクロム等の高硬度金属が電解析出されてなる薄膜状の電解めっき層である。 3.0≦L/D≦10.0 (1)
As shown in FIG. 5, plating 80 is formed on the outer surface 51c of the valve body 51 around the injection hole 44 and at least a part of the inside of the injection hole 44 by electrolytic plating. The plating 80 is a thin-film electrolytic plating layer formed by electrolytically depositing a high hardness metal such as chromium.

めっき８０の膜厚ｔは、０．１μｍ以上３μｍ以下が選択される。また噴孔４４には、他の部位よりも直径が小さい最小絞り部８１が形成されている。最小絞り部８１は、本実施形態では噴孔４４における最も下流側に形成されている。換言すると、最小絞り部８１は、最も弁ボデー５１の外表面５１ｃ側に位置している。最小絞り部８１が最も下流側にあるので噴孔４４の出口直径Ｄｏｕｔ（上記直径Ｄに相当）は、噴孔４４の入口直径Ｄｉｎよりも小さい。また噴孔４４は、下流側に向かうにつれて直径が小さくなるテーパ状に形成されている。そして最小絞り部８１には、めっき８０が形成されている。最小絞り部８１におけるめっき８０の噴孔４４が延びる方向の長さＬｄは、５０μｍ以上に設定される。そして図５に示すように、噴孔４４の周囲の外表面５１ｃに形成されためっき８０と、噴孔４４の内部のめっき８０とは連続している。 The film thickness t of the plating 80 is selected to be 0.1 μm or more and 3 μm or less. Further, the injection hole 44 is formed with a minimum throttle portion 81 having a diameter smaller than that of other portions. In the present embodiment, the minimum throttle portion 81 is formed on the most downstream side of the injection hole 44. In other words, the minimum throttle portion 81 is located closest to the outer surface 51c side of the valve body 51. Since the minimum throttle portion 81 is located on the most downstream side, the outlet diameter Dout of the injection hole 44 (corresponding to the above diameter D) is smaller than the inlet diameter Din of the injection hole 44. Further, the injection hole 44 is formed in a tapered shape whose diameter becomes smaller toward the downstream side. The plating 80 is formed on the smallest throttle portion 81. The length Ld in the direction in which the injection hole 44 of the plating 80 in the smallest throttle portion 81 extends is set to 50 μm or more. Then, as shown in FIG. 5, the plating 80 formed on the outer surface 51 c around the injection hole 44 and the plating 80 inside the injection hole 44 are continuous.

次に、めっき８０の形成方法に関して、図６を用いて説明する。めっき８０を噴孔４４の周囲、すなわち噴孔４４に近接する外表面５１ｃと、噴孔４４の下流側にめっき８０を電解めっきによって形成するために、めっき８０が形成される前の弁ボデー５１を電解浴中に浸漬する。そして図６に示すように、噴孔４４の周囲に電極８２を配置する。そして電極８２に通電するとことで、電気化学反応により電解浴中の金属が噴孔４４の周囲および噴孔４４内に析出されて、めっき８０が形成される。 Next, a method of forming the plating 80 will be described with reference to FIG. In order to form the plating 80 around the injection hole 44, that is, the outer surface 51c adjacent to the injection hole 44 and the plating 80 on the downstream side of the injection hole 44 by electrolytic plating, the valve body 51 before the formation of the plating 80 is formed. Is immersed in an electrolytic bath. Then, as shown in FIG. 6, an electrode 82 is arranged around the injection hole 44. Then, by energizing the electrode 82, the metal in the electrolytic bath is deposited around the injection hole 44 and in the injection hole 44 by an electrochemical reaction to form the plating 80.

次に、めっき８０による効果に関して説明する。図７に示すように、めっき８０をしていない比較例では、腐食すると噴孔４４の周囲の形状が変わる。これによって噴射の傾斜角度が腐食前に比べて、広がっている。したがって腐食前と噴霧形状がかわることになる。 Next, the effect of the plating 80 will be described. As shown in FIG. 7, in the comparative example in which the plating 80 is not performed, the shape around the injection hole 44 changes when corroded. As a result, the inclination angle of the jet is wider than before the corrosion. Therefore, the spray shape is different from that before corrosion.

これに対してめっき８０をしている実施例では、腐食しても噴孔４４の周囲の形状はめっき８０によって守られている。噴孔４４内のめっき８０の上流側では、内壁が腐食している。しかし噴孔４４の最小絞り部８１によって噴孔４４の傾斜角度および噴霧形状が決定されるので、腐食後であっても噴霧形状に変化がない。したがって腐食しても所定の噴霧形状を維持することができる。 On the other hand, in the embodiment in which the plating 80 is applied, the shape around the injection hole 44 is protected by the plating 80 even if corrosion occurs. On the upstream side of the plating 80 in the injection hole 44, the inner wall is corroded. However, since the inclination angle of the injection hole 44 and the spray shape are determined by the minimum throttle portion 81 of the injection hole 44, the spray shape does not change even after corrosion. Therefore, even if it corrodes, a predetermined spray shape can be maintained.

次に、めっき８０の膜厚ｔと最小絞り部８１のめっき８０の長さに関して説明する。図８に示すように、最小絞り部８１におけるめっき８０の範囲の長さと、噴射角度の変化量とは相関関係にある。そしてめっき膜厚ｔが３μｍの場合には、めっき長さＬｄは、５０μｍ以上であると傾斜角度に変化がないことがわかる。したがってめっき長さＬｄは、５０μｍ以上であることが好ましい。 Next, the film thickness t of the plating 80 and the length of the plating 80 of the minimum throttle portion 81 will be described. As shown in FIG. 8, the length of the range of the plating 80 in the minimum narrowed portion 81 and the change amount of the injection angle have a correlation. It can be seen that when the plating film thickness t is 3 μm and the plating length Ld is 50 μm or more, the inclination angle does not change. Therefore, the plating length Ld is preferably 50 μm or more.

次に、流量の変化率と腐食量との関係に関して説明する。図９に示すように、めっき８０をしていない比較例では、腐食量に比例して噴孔流量の変化率が大きくなっている。これに対してめっき８０をしている実施例では、腐食量が大きくなっても変化率は小さい。これは前述の図７で示したように、めっき８０によって最小絞り部８１の腐食が防がれているからである。 Next, the relationship between the change rate of the flow rate and the amount of corrosion will be described. As shown in FIG. 9, in the comparative example in which the plating 80 is not performed, the change rate of the injection hole flow rate increases in proportion to the corrosion amount. On the other hand, in the example in which the plating 80 is applied, the rate of change is small even if the amount of corrosion increases. This is because, as shown in FIG. 7 described above, the plating 80 prevents corrosion of the smallest throttle portion 81.

次に、傾斜角度と腐食量との関係に関して説明する。図１０に示すように、めっき８０をしていない比較例では、腐食量に比例して傾斜角度が大きく異なっている。これに対して最小絞り部８１に５０μｍのめっき８０をしている実施例では、腐食量が大きくなっても傾斜角度が変わっていない。これは前述の図７で示したように、めっき８０によって最小絞り部８１の腐食が防がれているからである。また最小絞り部８１にめっき８０を２０μｍまたは３５μｍしているめっき品では、比較例と同様に腐食量に比例して傾斜角度が大きく異なっている。したがってめっき長さＬｄが小さいと傾斜角度の変化することがわかる。したがってめっき長さＬｄは、５０μｍ以上必要である。 Next, the relationship between the inclination angle and the amount of corrosion will be described. As shown in FIG. 10, in the comparative example in which the plating 80 is not performed, the inclination angle is greatly different in proportion to the corrosion amount. On the other hand, in the embodiment in which the minimum drawing portion 81 is plated with 50 μm, the inclination angle does not change even if the corrosion amount increases. This is because, as shown in FIG. 7 described above, the plating 80 prevents corrosion of the smallest throttle portion 81. Further, in the plated product in which the plating 80 is 20 μm or 35 μm on the minimum drawn portion 81, the inclination angle is greatly different in proportion to the corrosion amount as in the comparative example. Therefore, it can be seen that the inclination angle changes when the plating length Ld is small. Therefore, the plating length Ld needs to be 50 μm or more.

以上説明したように本実施形態の弁ボデー５１は、噴孔長さＬと噴孔における最も小径部分の直径Ｄとは、所定の噴霧の拡がり確保と噴孔のつまりの防止のために、３．０≦Ｌ／Ｄ≦１０．０という関係に設定している。そして弁ボデー５１の外表面５１ｃのうち噴孔４４の周囲の領域と、噴孔４４の内部の少なくとも一部とに電解めっきによってめっき８０が形成されており、めっき８０の膜厚ｔは、０．１μｍ以上３μｍ以下である。このように噴孔４４には、電解めっきによってめっき８０が形成されているので、無電解めっきよりも耐食性を向上することができる。まためっき８０の膜厚ｔは、噴孔長さＬと直径Ｄが前述の関係を満足した状態において、前述の範囲内の値に設定している。膜厚ｔが３μｍ以下であるのでめっき８０をする前の噴孔４４の形状によって、めっき後の噴孔４４の形状を規定することができる。膜厚ｔが３μｍより大きくなると、めっき後のめっき形状の寸法精度が悪化する。したがって膜厚ｔが厚すぎて噴霧角度が変化することを抑制することができる。また０．１μｍ以上であるので、耐食性を確保することができる。 As described above, in the valve body 51 of the present embodiment, the injection hole length L and the diameter D of the smallest diameter portion in the injection hole are set to 3 in order to secure a predetermined spray spread and prevent the injection hole from being clogged. The relationship of 0.0≦L/D≦10.0 is set. The plating 80 is formed on the outer surface 51c of the valve body 51 around the injection hole 44 and at least a part of the inside of the injection hole 44 by electrolytic plating, and the thickness t of the plating 80 is 0. .1 μm or more and 3 μm or less. Since the plating 80 is thus formed on the injection hole 44 by electrolytic plating, the corrosion resistance can be improved as compared with electroless plating. In addition, the film thickness t of the plating 80 is set to a value within the above range when the injection hole length L and the diameter D satisfy the above relationship. Since the film thickness t is 3 μm or less, the shape of the injection hole 44 after plating can be defined by the shape of the injection hole 44 before plating 80. When the film thickness t is larger than 3 μm, the dimensional accuracy of the plated shape after plating deteriorates. Therefore, it is possible to prevent the spray angle from changing due to the film thickness t being too thick. Further, since it is 0.1 μm or more, corrosion resistance can be secured.

換言すると、めっき８０は膜厚ｔが厚すぎたり、めっき範囲が短すぎたりすると、狙った噴孔形状でも、初期の噴霧角度に影響してしまうので、膜厚ｔおよびめっき長さの選定が重要である。そこで本実施形態では、噴孔長Ｌと直径Ｄの関係がＬ／Ｄ＝３．０以上１０．０以下の弁ボデー５１において、噴孔４４の周囲のめっき膜厚ｔを径方向０．１μｍ以上３μｍ以下として、めっき長さＬｄをＬ／Ｄ×７μｍの長さが好ましい。さらにめっき長さは、５０μｍ以上が好ましい。 In other words, if the thickness t of the plating 80 is too thick or the plating range is too short, the initial spray angle will be affected even by the target injection hole shape, so it is necessary to select the thickness t and the plating length. is important. Therefore, in the present embodiment, in the valve body 51 in which the relationship between the injection hole length L and the diameter D is L/D=3.0 or more and 10.0 or less, the plating film thickness t around the injection hole 44 is 0.1 μm in the radial direction. The plating length Ld is preferably L/D×7 μm, which is 3 μm or less. Further, the plating length is preferably 50 μm or more.

噴射性能、たとえばノズル流量および傾斜角度に最も影響が大きい部位は、噴孔４４の最小絞り部８１、すなわち最小断面部である。したがって最小絞り部８１に集中して耐食用のめっき８０を施せば必要かつ最低限の噴霧性能を維持できるという効果を得ることができる。 The portion that has the greatest effect on the jetting performance, for example, the nozzle flow rate and the inclination angle, is the minimum throttle portion 81 of the injection hole 44, that is, the minimum cross-section portion. Therefore, if the corrosion-resistant plating 80 is concentrated on the minimum narrowed portion 81, it is possible to obtain the effect that the necessary and minimum spray performance can be maintained.

したがって最小絞り部８１に電解めっきを施すことで、非めっき部が腐食しても噴孔４４の整流効果を維持することができる。これによって噴射性能、たとえばノズル噴孔流量、傾斜角度を確保することができる。また薄い膜厚ｔにすることによって、噴孔加工時の形状変化による噴射性能への影響をなくせる。このようにめっき８０の膜厚ｔおよびめっき長さについて性能とコストと作業性をすべて満足させられる値を選び得ることを、前述のように実験データより得ることができる。 Therefore, by electrolytically plating the minimum throttle portion 81, the rectifying effect of the injection hole 44 can be maintained even if the non-plated portion is corroded. This makes it possible to secure the injection performance, for example, the nozzle injection hole flow rate and the inclination angle. Further, by making the film thickness t small, it is possible to eliminate the influence on the ejection performance due to the shape change at the time of machining the injection hole. As described above, it is possible to obtain from the experimental data that the film thickness t and the plating length of the plating 80 can be selected such that the performance, cost, and workability are all satisfied.

また本実施形態では、最小絞り部８１は、噴孔４４における最も下流側に形成されている。したがってめっき８０は最小絞り部８１に設けられ、さらに外表面５１ｃのめっき８０と連続している。連続しているめっき８０によって外表面５１ｃと最小絞り部８１との腐食をより確実に防止することができる。 Further, in the present embodiment, the smallest throttle portion 81 is formed on the most downstream side in the injection hole 44. Therefore, the plating 80 is provided on the smallest narrowed portion 81 and is continuous with the plating 80 on the outer surface 51c. Corrosion between the outer surface 51c and the minimum narrowed portion 81 can be more reliably prevented by the continuous plating 80.

さらに本実施形態では、クロムめっきによってめっき８０が形成される。これによって耐食性を確保しつつ、電解めっきによって所定の形状のめっき８０を形成することができる。 Further, in the present embodiment, the plating 80 is formed by chrome plating. As a result, the plating 80 having a predetermined shape can be formed by electrolytic plating while ensuring the corrosion resistance.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図１１および図１２を用いて説明する。本実施形態では、最小絞り部８１２の位置が噴孔４４の最も上流側に位置している点に特徴を有する。また弁ボデー５１の内表面５１ｄにもめっき８０が形成されている。最小絞り部８１２が最も上流側にあるので噴孔４４の出口直径Ｄｏｕｔは、噴孔４４の入口直径Ｄｉｎよりも大きい。この入口直径Ｄｉｎが噴孔における最も小径部分の直径Ｄに相当する。 (Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12. The present embodiment is characterized in that the position of the minimum throttle portion 812 is located on the most upstream side of the injection hole 44. The plating 80 is also formed on the inner surface 51d of the valve body 51. The outlet diameter Dout of the injection hole 44 is larger than the inlet diameter Din of the injection hole 44 because the minimum throttle portion 812 is located on the most upstream side. The inlet diameter Din corresponds to the diameter D of the smallest diameter portion in the injection hole.

図１１に示すように、弁ボデー５１２の外表面５１ｃおよび内表面５１ｄにめっき８０が形成される。さらに噴孔４４の最も上流側にもめっき８０が形成されるので、内表面５１ｄのめっき８０と最小絞り部８１２とのめっき８０は連続している。 As shown in FIG. 11, plating 80 is formed on the outer surface 51 c and the inner surface 51 d of the valve body 512. Further, since the plating 80 is formed on the most upstream side of the injection hole 44, the plating 80 on the inner surface 51d and the plating 80 on the minimum throttle portion 812 are continuous.

次に、めっき８０の形成方法に関して、図１２を用いて説明する。めっき８０を噴孔４４に近接する外表面５１ｃに形成する方法は、前述の第１実施形態と同様である。さらに本実施形態では、噴孔４４に近接する内表面５１ｄと、噴孔４４の下流側にめっき８０を電解めっきによって形成するために、めっき８０が形成される前の弁ボデー５１２を電解浴中に浸漬する。そして図１２に示すように、弁ボデー５１２の内部から噴孔４４の上流側の周囲に電極８２を配置する。そして電極８２に通電するとことで、電気化学反応により電解浴中の金属が内表面５１ｄおよび噴孔４４内に析出されて、めっき８０が形成される。 Next, a method of forming the plating 80 will be described with reference to FIG. The method of forming the plating 80 on the outer surface 51c close to the injection hole 44 is the same as in the first embodiment described above. Further, in the present embodiment, in order to form the plating 80 on the inner surface 51d close to the injection hole 44 and on the downstream side of the injection hole 44 by electrolytic plating, the valve body 512 before the plating 80 is formed in the electrolytic bath. Soak in. Then, as shown in FIG. 12, an electrode 82 is arranged around the upstream side of the injection hole 44 from the inside of the valve body 512. When the electrode 82 is energized, the metal in the electrolytic bath is deposited on the inner surface 51d and the injection hole 44 by an electrochemical reaction, and the plating 80 is formed.

このように本実施形態では、弁ボデー５１２の外表面５１ｃだけでなく内表面５１ｄにもめっき８０が形成されるので、内表面５１ｄから腐食を進行することを抑制することができる。また最小絞り部８１２は、噴孔４４の最も上流側に形成されているがめっき８０によって保護されているので、前述の第１実施形態と同様の作用および効果を奏することができる。 As described above, in the present embodiment, the plating 80 is formed not only on the outer surface 51c of the valve body 512 but also on the inner surface 51d, so that it is possible to suppress the progress of corrosion from the inner surface 51d. Further, since the minimum throttle portion 812 is formed on the most upstream side of the injection hole 44, but is protected by the plating 80, the same operation and effect as those of the above-described first embodiment can be achieved.

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。 (Other embodiments)
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。 The structures of the above-described embodiments are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to the scope of these descriptions. The scope of the present invention is shown by the description of the claims, and includes the meaning equivalent to the description of the claims and all modifications within the scope.

前述の第１実施形態では、最小絞り部８１は噴孔４４の下流側に設けられ、第２実施形態では噴孔４４の上流側に設けられるテーパ状の噴孔４４であったが、このような構成に限るものではない。最小絞り部８１を噴孔４４の中間部に設け、いわゆるラバール噴孔にしてもよい。 In the above-described first embodiment, the minimum throttle portion 81 is provided on the downstream side of the injection hole 44, and in the second embodiment, it is the tapered injection hole 44 provided on the upstream side of the injection hole 44. It is not limited to such a configuration. The minimum throttle 81 may be provided in the middle of the injection hole 44 to form a so-called Laval injection hole.

前述の第１実施形態では、燃料として軽油を噴射する燃料噴射装置１００に適用しているが、軽油以外の燃料、例えばジメチルエーテル等の液化ガス燃料を噴射する燃料噴射装置１００にも適用可能である。また第１実施形態の燃料噴射装置１００では、駆動部５２として圧電素子を用いているが、ソレノイドなどの電磁アクチュエータであってもよく、その他の構成であってもよい。また燃料噴射装置１００は、燃焼室２２に燃料を噴射する直噴に限るものではなく、ポート噴射であってもよい。 Although the first embodiment described above is applied to the fuel injection device 100 that injects light oil as fuel, it is also applicable to the fuel injection device 100 that injects fuel other than light oil, for example, liquefied gas fuel such as dimethyl ether. .. Further, in the fuel injection device 100 of the first embodiment, the piezoelectric element is used as the drive unit 52, but an electromagnetic actuator such as a solenoid may be used, or another configuration may be used. Further, the fuel injection device 100 is not limited to the direct injection that injects the fuel into the combustion chamber 22, but may be the port injection.

４４…噴孔４６…圧力制御室４７…中間室
５０…ノズルニードル（弁体）５１…弁ボデー
５１ｃ…外表面５１ｄ…内表面５２…駆動部
５３…制御プレート５４…バルブニードル６５…伝達機構
７１…駆動ピン７２…制御プレート用スプリング
８０…めっき８１…最小絞り部１００…燃料噴射装置 44... Injection hole 46... Pressure control chamber 47... Intermediate chamber 50... Nozzle needle (valve body) 51... Valve body 51c... Outer surface 51d... Inner surface 52... Drive part 53... Control plate 54... Valve needle 65... Transmission mechanism 71 ... Drive pin 72 ... Control plate spring 80 ... Plating 81 ... Minimum throttle 100 ... Fuel injection device

Claims

A fuel injection device (100) for injecting fuel from an injection hole (44), comprising:
A tubular valve body (51) having the nozzle hole formed at its tip,
A valve body (50) housed inside the valve body and opening and closing the injection hole;
When the injection hole length from the inlet to the outlet of the injection hole is L and the diameter of the smallest diameter portion of the injection hole is D,
3.0≦L/D≦10.0
Have a relationship of
A minimum throttle portion (81, 812) having a diameter of the injection hole smaller than that of other portions is formed in an intermediate portion of the injection hole,
Plating (80) is formed by electrolytic plating on a region around the injection hole on the outer surface (51c) of the valve body and on the minimum throttle portion ,
The fuel injection device, wherein the thickness of the plating is 0.1 μm or more and 3 μm or less.

The fuel injection device according to claim 1 , wherein a length Ld of a portion of the plating including the minimum throttle portion in a direction in which the injection hole extends is 50 μm or more.

The fuel injection device according to claim 1 or 2 , wherein the plating is chromium plating.