JP6765318B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ガソリンエンジン等の内燃機関に用いられる燃料噴射装置であって、弁が弁座と当接することで燃料の漏洩を防止し、弁が弁座から離れることによって噴射を行なう、燃料噴射装置に関する。
自動車エンジン用燃料噴射装置では、燃料噴射中もしくは噴射後に、噴孔出口近傍に残留した燃料が炭化してデポジットとして付着する問題がある。このデポジットは、噴射装置の使用時間と伴に噴孔の出口の一部を塞ぐまで成長し、噴霧形状や噴射流量の変化を引き起こす要因となる。また、このデポジットが不完全燃焼を引き起こし、排気中の粒子状物質の増大の要因ともなる。そこで、燃料噴射中もしくは噴射後に、噴孔出口近傍に残留する燃料を低減する必要がある。
これに対して、例えば特許文献1においては、噴射開口領域において毛管が形成され、燃料を噴射開口領域外に広げることで燃料が噴射開口領域に堆積することを防ぐ構造が開示されている。
特表2005−517122
しかしながら、上記特許文献1に記載されている構造では、長時間の運転に伴う燃料の堆積、デポジット化が繰り返された場合、上記毛管がデポジットによって目詰まりし、効果が発揮できないという課題がある。そこで本発明の目的は、デポジットの形成という問題を解消し、デポジットを防止することとする。
本発明では、上記目的を達成するために、以下の様な手段を用いることとした。
請求項1に記載の発明によると、変位可能な弁体と、前記弁体と当接して燃料をシートする弁座面と、前記弁座面と前記弁体とが当接する位置よりも弁体先端側に少なくとも1つ以上の噴孔が形成された噴孔カップを有する燃料噴射装置において、前記噴孔カップの表面は低親油部と、前記低親油部が形成される範囲の少なくとも一部よりも内側に形成された親油部とを有しており、前記低親油部の少なくとも1か所は前記噴孔の端部に接続していることを特徴とする燃料噴射装置が提供される。
請求項2に記載の発明によると、請求項1に記載の燃料噴射装置において、前記親油部は1つ以上の略柱状の突起によって構成されていることを特徴とした。請求項3に記載の発明によると、請求項1又は2に記載の燃料噴射装置において、前記親油部は少なくとも1つ以上の粒子状物質から形成されていることを特徴とした。請求項4に記載の発明によると、請求項1又は3に記載の燃料噴射装置において、前記親油部と前記低親油部は、表面粗さが異なることを特徴とした。
請求項5に記載の発明によると、請求項1又は2に記載の燃料噴射装置において、
前記親油部と前記低親油部の少なくとも一方に、親油性を変化させる表面処理が施されていることを特徴とした。請求項6に記載の発明によると、請求項1又は2に記載の燃料噴射装置において、前記親油部の間隔は、前記噴孔から一定の距離よりも離れた場合に、前記噴孔から遠ざかるにつれて狭くなっていることを特徴とした。
請求項7に記載の発明によると、請求項1又は2に記載の燃料噴射装置において、前記親油部の間隔は、前記噴孔から一定の距離よりも近づくにつれて狭くなっていることを特徴とした。請求項8に記載の発明によると、請求項1に記載の燃料噴射装置において、前記低親油部は1つ以上の溝によって構成されており、前記低親油部の幅は、前記噴孔から一定の距離よりも離れた場合に、前記噴孔から遠ざかるにつれて狭くなっていることを特徴とした。請求項9に記載の発明によると、請求項1に記載の燃料噴射装置において、前記低親油部は1つ以上の溝によって構成されており、前記低親油部の幅は、前記噴孔から一定の距離よりも近づくにつれて狭くなっていることを特徴とした。
請求項10に記載の発明によると、前記低親油部は1つ以上の溝によって構成されており、前記低親油部は、前記噴孔カップの中心方向と前記噴孔カップの外周方向の少なくとも一方に向かって、噴孔から略放射状に広がっていることを特徴とした。
本発明によれば、噴孔内および噴孔出口の近傍に発生するデポジットを防止して、噴霧形状や噴射流量の経時変化が無く、粒子状物質の排出が少ない燃料噴射装置を実現することで、排気性能や燃費性能を高めた内燃機関を実現することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明に係る燃料噴射装置の実施例を示す断面図である。 本発明の第1実施例に係る燃料噴射装置において、弁体先端の近傍を拡大した断面図である。 本発明の第1実施例に係る燃料噴射装置において、燃料噴射方向から見た拡大図である。 本発明の第1実施例に係る燃料噴射装置において、図3におけるB−B’断面図である。 参考例の燃料噴射装置における、燃料噴射中の噴孔の周辺を模式的に示した図である。 参考例の燃料噴射装置における、燃料噴射後の噴孔の周辺を模式的に示した図である。 参考例の燃料噴射装置における、デポジット形成後の燃料噴射中の噴孔の周辺を模式的に示した図である。 本発明の第1実施例に係る燃料噴射装置において、デポジットが形成された時の噴孔の周辺を模式的に示した図である。 本発明の第1実施例に係る燃料噴射装置において、デポジットの形成が進行した時の噴孔の周辺を模式的に示した図である。 本発明の第1実施例に係る燃料噴射装置において、親油部の数が少ない場合の燃料噴射方向から見た拡大図である。 本発明の第2実施例に係る燃料噴射装置において、燃料噴射中の噴孔の周辺を模式的に示した図である。 本発明の第3実施例に係る燃料噴射装置において、燃料噴射中の噴孔の周辺を模式的に示した図である。 本発明の第4実施例に係る燃料噴射装置において、燃料噴射中の噴孔の周辺を模式的に示した図である。 本発明の第5実施例に係る燃料噴射装置において、燃料噴射中の噴孔の周辺を模式的に示した図である。 本発明の第6実施例に係る燃料噴射装置において、燃料噴射方向から見た拡大図である。 本発明の第7実施例に係る燃料噴射装置において、燃料噴射方向から見た拡大図である。
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。なお、以下に説明する本発明は互いに組み合わせることでそれぞれの作用効果を相乗して得ることが可能である。したがって、ある任意の実施例に記載の構成と別の任意の実施例の記載の構成とを組み合わせることで本発明の一実施例を構成できるものである。
まず、図1から図3を用いて、本発明の第1の実施例の構造を説明する。
図1は、本実施例に係る燃料噴射装置の例として、電磁式燃料噴射装置の例を示す断面図である。図1を用いて噴射装置の基本的な動作を説明する。図1において、燃料は燃料供給口112から供給され、燃料噴射装置の内部に供給される。図1に示す電磁式燃料噴射装置100(電磁式燃料噴射弁と呼んでも良い)は、通常時閉型の電磁駆動式であって、コイル108に通電がないときには、弁体101がスプリング110によって付勢され、ノズル体104に溶接などで接合された噴孔カップ102に押し付けられ、燃料がシールされるようになっている。このとき、筒内噴射用燃料噴射装置では、供給される燃料圧力がおよそ1MPaから50MPaの範囲である。
図2は弁体の先端を拡大した断面図であり、図3のA−A’断面である。図2において204は弁体101の中心軸を示し、これは燃料噴射装置100の中心軸と同軸である。燃料噴射装置が閉弁状態にあるときには、弁体101はノズル体104に溶接などで接合された噴孔カップ102に設けられた円錐面からなる弁座面203と当接することによって燃料のシールを保つようになっている。このとき、弁体101側の接触部は曲面202によって形成されており、弁座面203と曲面202の接触はほぼ線接触の状態になっている。図1に示したコイル108に通電されると、電磁弁の磁気回路を構成するコア107、ヨーク109、アンカー106に磁束密度を生じて、空隙のあるコア107とアンカー106の間に磁気吸引力を生じる。磁気吸引力が、スプリング110の付勢力と前述の燃料圧力による力よりも大きくなると、弁体101はガイド部材103、弁体ガイド105にガイドされながらアンカー106によってコア107側に吸引され、開弁状態となる。
開弁状態となると、弁座面203と弁体の曲面部202との間に隙間を生じ、燃料の噴射が開始される。燃料の噴射が開始されると、燃料圧力として与えられたエネルギは運動エネルギに変換されて、燃料は噴孔301に至り空気中に噴射される。なお、本実施例は噴孔301を複数個有しており、それらを図中では301a、301bとしている。本実施例の噴孔301には座グリ部401が形成されており、第1の噴孔301aと、第2の噴孔301bは、それぞれ噴射方向下流側に座グリ部401aおよび401bを有している。燃料は、噴孔301および座グリ部401を通過した後、空気中に噴射される。また、座グリ部401aおよび401bは、噴孔カップ表面121上に、それぞれ開口部901aおよび901bを有している。
図3は、本発明の第1の実施例に係る燃料噴射装置を、燃料噴射方向から見たものである。図2にも示した噴孔301b、および図2中には図示していない噴孔301cの周辺の噴孔カップ102を示している。噴孔カップ102の表面121は、複数個の柱状突起700と、それ以外の部分である低親油部702から形成されている。ここで、図3のB−B’断面を、図4に示す。柱状突起700は、平面からなる親油部701と、柱状側面部703から形成されている。親油部701は、相対的に、低親油部702よりも親油性が高くなっている。ここで、本実施例においては、親油部は、燃料と壁面の親和性が低親油部よりも良く、燃料液滴を静置した場合に低親油部に比べて接触角が相対的に小さくなる部分のことを示している。また、低親油部は、燃料と壁面の親和性が相対的に親油部よりも悪く、親油部に比べて接触角が相対的に大きくなる部分のことを示している。また、図4において、L1、L2、L3は、それぞれ内周、中周、外周における柱状突起700間の略半径方向の間隔である。D1、D2、D3は、それぞれ内周、中周、外周における柱状突起700間の略周方向の間隔である。
本実施例の燃料噴射装置は変位可能な弁体101と、弁体101と当接して燃料をシートする弁座面203と、弁座面203と弁体101とが当接する位置よりも弁体先端側に少なくとも1つ以上の噴孔301が形成された噴孔カップ102を有する。そして図3に示すように、噴孔カップ102の表面は低親油部702と、低親油部702が形成される範囲の少なくとも一部よりも内側に形成された親油部701とを有しており、低親油部702の少なくとも1か所は噴孔301の端部に接続している。また図4に示すように、親油部701は1つ以上の略柱状の突起によって構成されている。
なお、図3に示すように親油部701の間隔は、噴孔301から一定の距離よりも離れた場合に、噴孔301から遠ざかるにつれて狭くなっていることが望ましい。また親油部701の間隔は、噴孔301から一定の距離よりも近づくにつれて狭くなっていることが望ましい。なお、低親油部702は噴孔301までの流路を径方向内側に向かって墳孔301に至るまで形成するものであり、その流路の周り、つまり周方向における両側を親油部701で形成するものである。低親油部702は噴孔301までの流路が親油部701によって遮断されないように形成することが重要である。
ここで、図5から図7を用いて、参考例において燃料502がデポジットになる過程を説明する。図5は、デポジットが形成される前において、参考例の燃料噴射装置の噴霧中の噴孔301の周辺を模式的に示した図である。図5に示したように、噴射中において、燃料502は、多数の微小液滴502aに分裂している。また、噴孔カップ表面121上には、付着燃料502bが形成されている。付着燃料502bは、微小液滴502aが噴霧によって誘起される気流にのって付着したり、燃料502が座グリ部401を経由して濡れ広がったりすることによって形成されている。また、図5中にFで示した矢印は、噴霧によって形成される噴孔付近の気流を示している。気流Fのように、噴孔周辺では噴孔外部から噴孔に向かう方向に気流が形成され、これにより付着燃料502bは噴孔に押し戻され、部分的に燃料502と合流して噴霧として流される。このように、気流Fには付着燃料502bを低減するクリーニング効果がある。
図6は、参考例において、燃料噴射終了時に付着燃料502bが、噴孔カップ121上に液膜503として付着した状態の模式図である。上述した気流Fは、すべての付着燃料502bをクリーニングすることはできないため、液膜503として残存する。また、座グリ部401内部には、残留燃料501が形成されている。液膜503および残留燃料501は、時間経過によって乾燥、変質し、噴孔カップ121上や座グリ部401内にデポジットが形成される。図7は、デポジット555が形成された後における、燃料噴射中の様子を示したものである。噴孔カップ表面121上には、付着燃料502bが存在するが、デポジット555が存在することによって噴孔方向への移動が制限されている。すなわち、図5に示したデポジット形成前と比較して、気流Fによるクリーニング効果が弱まっている。
一方で、本実施例においては、燃料は親油部701に優先的に濡れ広がる。また、低親油部702は、親油部701上と比較して燃焼ガスにさらされにくいために温度が低い。その結果として、図8に示すように、デポジット555は親油部701上に優先的に形成される。このため、柱状側面部703や低親油部702にはデポジットが形成されにくく、クリーンな状態に保たれる。また、付着燃料量が多く、親油部701に濡れ広がる燃料よりも余剰な燃料が存在し、低親油部702に付着した場合においても、燃料は液体状態を保つため、図3の矢印Eに示したように噴射によって形成される気流によって噴孔方向に流される。低親油部は開口部901と接続しているため、燃料は低親油部702を経由し、噴霧と合流し、噴霧とともに噴孔カップ表面121上から取り除かれ、クリーニングされる。したがって、本発明実施例においては、参考例と比較して総デポジット生成量を減らすことが可能となる。
ここで、親油部701は、低親油部702が形成される範囲の内、少なくとも一部よりも噴孔に向かって内側(噴孔に近い方向)に存在する。通常、噴射装置の先端に燃料が付着する際には、噴孔を中心として略円形に付着する。したがって、親油部701がより内側に存在することで、確実に燃料を親油部に付着させることが可能となる。
また、図9は、図8に示した状態よりも、デポジットの形成が進行した状態である。本実施例においては、デポジットは面積の制限された親油部701上に形成されるため、図に示すようにデポジットが略球状に成長しやすい。したがって、参考例と比較して、デポジット体積あたりの付着面積が小さく、付着力が弱い。その結果、デポジットに対してデポジットが剥離するような流体力が作用した場合、デポジット555が噴孔カップ102から離脱しやすい。なお、ここで流体力とは、気体(気流)から受ける力および液体(燃料)から受ける力の少なくとも一方を意味している。
さらに、本実施例においては、図3に示すように、柱状突起700間の略半径方向の間隔L1、L2、L3に関して、L1 < L2 > L3という大小関係になっている。また、柱状突起700間の略周方向の間隔D1、D2、D3に関しても、D1 < D2 > D3という大小関係になっている。これにより、低親油部702に付着した燃料は、毛細管効果により、より細い流路へと流れやすくなるため、噴孔方向と、噴孔から離れる方向の双方に流れやすくなる。
毛細管効果によって、より細い流路へ濡れ広がる原理は、概ね以下のとおりである。一般的に、2種類の流体の界面においては、圧力差ΔPが生じる。この圧力差は、ラプラス圧と言われ、(数1)によって表わされる。
Figure 0006765318
ここで、ΔPは圧力差、γは表面張力、R、R’は界面の主曲率半径である。曲率を有する界面の付近では(数1)で示した減圧が生じるため、液体は減圧部に向かって流れることになる。(数1)より、界面の主距離率半径R、R’が小さいほど、すなわち流路径が小さいほど、圧力差は大きくなり、液体が流れ込みやすい。したがって、例えば柱状突起700間の略半径方向の間隔がL1 < L2 > L2の関係であるとき、液体は噴孔方向と、噴孔から離れる方向の双方に流れやすくなる。
ここで、本実施例に置いて、液体を噴孔方向と、噴孔から離れる方向の双方に流れやすくした理由は以下のとおりである。まず、液体をある程度噴孔方向に流すことにより、噴射によるクリーニング効果を高めることができる。一方で、一般的な燃料噴射装置における噴射時間は限られており、噴射によるクリーニングもある有限の時間内で行われる。そのため、噴射時間内にクリーニングしきれなかった燃料は、噴孔付近に残留しやすくなる。したがって、本実施例では、燃料を噴孔付近に流れやすくしていると同時に、余分な燃料を噴孔に近づけないために、噴孔から遠ざける方向にも毛細管効果によって燃料が流れるようにしている。なお、本実施例では、L1 < L2 > L3かつD1 < D2 > D3としたが、柱状突起の間隔はこの必ずしもこの関係にある必要はなく、例えば、L1 < L2 < L3やL1 = L2 = L3であっても良い。柱状突起の間隔は、クリーニング効果によってクリーニングできる燃料を噴孔に近づけ、余剰分は噴孔から遠ざけるように決定されるのが望ましい。すなわち、燃料付着量、燃料付着面積、クリーニング効果の大きさ、等によって決定される。
柱状突起700は、例えばエッチング加工、転造加工、プレス加工、切削加工等によって作成することが可能である。また、燃料との親和性を変更する手段としては、例えば表面粗さを変更する物理的な方法と、表面処理(成膜)等による化学的な方法が考えられる。例えば表面処理を行う場合には、噴孔カップ121全体を低親油成膜処理した後にローラにより親油部701を親油処理しても良い。あるいは、特定の部分をマスキングし、フッ素系の表面処理を施すことにより、低親油部を形成してもよい。本実施例においては、親油部と低親油部は相対的に燃料に対する親和性が異なるだけである。したがって、必ずしも親油処理と低親油処理の双方が必要ではなく、どちらか一方でも良い。
また、本実施例においては、柱状突起700の半径や高さは必ずしも1つの値でなくても良く、半径や高さに分布があっても良い。また、柱状突起700と低親油部702の接続部が曲線部(R部)となっていても良い。また、本実施例は、柱状突起700の本数を限定するものではない。図10に示すように、噴孔301の近傍に少数の柱状突起700を有していても良い。
以上のように、本発明による実施例においては、噴孔カップ102の表面121に、低親油部702と、その少なくとも一部よりも噴孔側に親油部701とを有する。また、低親油部の少なくとも一部は、開口部901に接続している。これにより、燃料が親油部に優先的に濡れ広がり、デポジットが生成される。比較的低温の低親油部においては液体状態が保たれ、噴射によるクリーニング効果によって清浄な状態が保たれるため、参考例と比較してデポジットの総生成量を減らすことが可能となる。したがって、噴霧形状や噴射流量の経時変化が無く、粒子状物質の排出が少ない燃料噴射装置を実現することで、排気性能や燃費性能を高めた内燃機関を実現することが可能となる。
図11は、本発明に係る第2の実施例である。本実施例においては、図に示すように、噴孔カップ102から遠ざかるにつれて半径が小さくなっている。これにより、転造加工、プレス加工等による加工性が向上する。
図12は、本発明に係る第3の実施例である。本実施例においては、親油部701と低親油部702が曲面から構成され、連続的に接続している。これにより、低親油部702から親油部701への燃料の移動がより速やかに行われ、デポジットを低減することが可能となる。本実施例では親油部701は突起状としているが、親油部701の形状はこれに限定されるものではなく、例えば溝状であってもよい。
図13は、本発明に係る第4の実施例である。本実施例においては、親油部701は少なくとも1つ以上の粒子状物質から構成されている。この場合、低親油部702よりも親油性の高い物質から構成された粒子を散布し、焼成、成膜、接着等によって固着させてもよいし、粒子状物質を散布、固着した後、表面処理等により粒子状物質と燃料との親和性を高めることにより、親油部を形成しても良い。すなわち、本実施例において親油部701と低親油部702の少なくとも一方に、親油性を変化させる表面処理が施されているものである。
図14は、本発明に係る第5の実施例である。本実施例においては、噴孔カップ102の表面121に、親油性の成膜処理を施すことにより、親油部701を形成している。本実施例では親油性の成膜処理を施しているが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば表面121よりも低親油性の成膜処理を施すことにより、親油部と低親油部を作成しても良い。また、成膜処理ではなく、表面粗さを変更する等による親油性を変更しても良い。また、成膜処理ではなく、表面粗さを変更する等による親油性を変更しても良い。ここで、表面粗さと親油性の関係は、燃料や表面の種類等で決定される。例えば、燃料と表面の接触角が90度よりも小さく、濡れやすい場合には、表面粗さを粗くすることで、さらに接触角を小さくすることが可能であるので、親油部701を形成することができる。また、例えば燃料と表面の接触角が90度よりも大きく、濡れにくい場合には、表面粗さを小さくすることで、接触角を小さくすることが可能になるので、相対的に親油である親油部701を形成することができる。このように、燃料や表面の種類に応じて、表面粗さを変更することで、親油性を変更しても良い。
図15は、本発明に係る第6の実施例である。本実施例においては、図に示すように親油部701は噴孔カップ102の円周方向に延在する突起から構成されている。ただし、これまでの実施例で述べたように、必ずしも突起である必要はなく、低親油部702と連続的に接続している曲面でも良いし、表面処理によって低親油部702よりも親油性が高くなっている領域でも良い。また、本実施例では親油部701は円周方向に形成されるとしたが、必ずしも円周方向である必要はなく、例えば径方向に延在していても良いし、円周方向および径方向の両方に延在していても良い。
図16は、本発明に係る第7の実施例である。本実施例においては、低親油部702が、開口部901から略放射状に形成された溝によって構成されている。すなわち本実施例では、図16に示すように、低親油部702は1つ以上の溝によって構成されており、低親油部702の幅は、噴孔301から一定の距離よりも離れた場合に、前記噴孔から遠ざかるにつれて狭くなっている。また低親油部702は1つ以上の溝によって構成されており、低親油部702の幅は、噴孔301から一定の距離よりも近づくにつれて狭くなっていることが望ましい。また低親油部702は、噴孔カップ102の中心方向と噴孔カップ102の外周方向の少なくとも一方に向かって、噴孔301から略放射状に広がっていることが望ましい。
低親油部702の一端は噴孔301の開口部901に接続されているため、燃料は低親油部702を経由して、噴霧によるクリーニング効果によって噴孔カップ102の表面121から除去される。一方、デポジットは優先的に親油部701で形成されるため、図7で示したようにデポジットによってクリーニング効果が阻害されることが無い。したがって、本実施例においてもデポジットの総量を低減することが可能となる。
また、本実施例では低親油部702は溝によって形成されるとしたが、これは溝内部の表面粗さを変更する、低親油性の成膜処理を施す、等によって達成される。また、溝を形成せず、例えば表面粗さの変更や表面処理のみによって低親油効果を発現してもよい。さらに、702を低親油性にするのではなく、701の親油性を高めることにより、相対的に701と702で親油性の変化を付けても良い。
100・・・電磁式燃料噴射装置
101・・・弁体
102・・・噴孔カップ
103・・・ガイド部材
104・・・ノズル体
105・・・弁体ガイド
106・・・可動子
107・・・磁気コア
108・・・コイル
109・・・ヨーク
110・・・付勢スプリング
111・・・コネクタ
112・・・燃料供給口
121・・・弁座表面
202・・・弁体の曲面
203・・・弁座面
204・・・燃料噴射装置の鉛直方向の中心軸
301・・・噴孔
401・・・座グリ部
501・・・残留燃料
502・・・燃料
503・・・液膜
555・・・デポジット
700・・・柱状突起
701・・・親油部
702・・・低親油部
703・・・柱状突起側面部
901・・・開口部

Claims (12)

  1. 変位可能な弁体と、前記弁体と当接して燃料をシートする弁座面と、前記弁座面と前記弁体とが当接する位置よりも弁体先端側に少なくとも1つ以上の噴孔が形成された噴孔カップを有する燃料噴射装置において、
    前記噴孔カップの表面は低親油部と、前記低親油部が形成される範囲の少なくとも一部よりも内側に形成された親油部とを有しており、前記低親油部の少なくとも1か所は前記噴孔の端部に接続し、
    前記親油部は1つ以上の略柱状の突起によって構成されていることを特徴とする燃料噴射装置。
  2. 変位可能な弁体と、前記弁体と当接して燃料をシートする弁座面と、前記弁座面と前記弁体とが当接する位置よりも弁体先端側に少なくとも1つ以上の噴孔が形成された噴孔カップを有する燃料噴射装置において、
    前記噴孔カップの表面は低親油部と、前記低親油部が形成される範囲の少なくとも一部よりも内側に形成された親油部とを有しており、前記低親油部の少なくとも1か所は前記噴孔の端部に接続し、
    前記親油部は少なくとも1つ以上の粒子状物質から形成されていることを特徴とする燃料噴射装置。
  3. 請求項1記載の燃料噴射装置において、
    前記親油部と前記低親油部は、表面粗さが異なることを特徴とする燃料噴射装置。
  4. 請求項1記載の燃料噴射装置において、
    前記親油部と前記低親油部の少なくとも一方に、親油性を変化させる表面処理が施されていることを特徴とする燃料噴射装置。
  5. 変位可能な弁体と、前記弁体と当接して燃料をシートする弁座面と、前記弁座面と前記弁体とが当接する位置よりも弁体先端側に少なくとも1つ以上の噴孔が形成された噴孔カップを有する燃料噴射装置において、
    前記噴孔カップの表面は低親油部と、前記低親油部が形成される範囲の少なくとも一部よりも内側に形成された親油部とを有しており、前記低親油部の少なくとも1か所は前記噴孔の端部に接続し、
    前記親油部の間隔は、前記噴孔から一定の距離よりも離れた場合に、前記噴孔から遠ざかるにつれて狭くなっていることを特徴とする燃料噴射装置。
  6. 変位可能な弁体と、前記弁体と当接して燃料をシートする弁座面と、前記弁座面と前記弁体とが当接する位置よりも弁体先端側に少なくとも1つ以上の噴孔が形成された噴孔カップを有する燃料噴射装置において、
    前記噴孔カップの表面は低親油部と、前記低親油部が形成される範囲の少なくとも一部よりも内側に形成された親油部とを有しており、前記低親油部の少なくとも1か所は前記噴孔の端部に接続し、
    前記親油部の間隔は、前記噴孔から一定の距離よりも近づくにつれて狭くなっていることを特徴とする燃料噴射装置。
  7. 変位可能な弁体と、前記弁体と当接して燃料をシートする弁座面と、前記弁座面と前記弁体とが当接する位置よりも弁体先端側に少なくとも1つ以上の噴孔が形成された噴孔カップを有する燃料噴射装置において、
    前記噴孔カップの表面は低親油部と、前記低親油部が形成される範囲の少なくとも一部よりも内側に形成された親油部とを有しており、前記低親油部の少なくとも1か所は前記噴孔の端部に接続し、
    前記低親油部は1つ以上の溝によって構成されており、前記低親油部の幅は、前記噴孔から一定の距離よりも離れた場合に、前記噴孔から遠ざかるにつれて狭くなっていることを特徴とする燃料噴射装置。
  8. 変位可能な弁体と、前記弁体と当接して燃料をシートする弁座面と、前記弁座面と前記弁体とが当接する位置よりも弁体先端側に少なくとも1つ以上の噴孔が形成された噴孔カップを有する燃料噴射装置において、
    前記噴孔カップの表面は低親油部と、前記低親油部が形成される範囲の少なくとも一部よりも内側に形成された親油部とを有しており、前記低親油部の少なくとも1か所は前記噴孔の端部に接続し、
    前記低親油部は1つ以上の溝によって構成されており、前記低親油部の幅は、前記噴孔から一定の距離よりも近づくにつれて狭くなっていることを特徴とする燃料噴射装置。
  9. 変位可能な弁体と、前記弁体と当接して燃料をシートする弁座面と、前記弁座面と前記弁体とが当接する位置よりも弁体先端側に少なくとも1つ以上の噴孔が形成された噴孔カップを有する燃料噴射装置において、
    前記噴孔カップの表面は低親油部と、前記低親油部が形成される範囲の少なくとも一部よりも内側に形成された親油部とを有しており、前記低親油部の少なくとも1か所は前記噴孔の端部に接続し、
    前記低親油部は1つ以上の溝によって構成されており、前記低親油部は、前記噴孔カップの中心方向と前記噴孔カップの外周方向の少なくとも一方に向かって、噴孔から略放射状に広がっていることを特徴とする燃料噴射装置。
  10. 請求項1に記載の燃料噴射装置において、
    前記親油部は少なくとも1つ以上の粒子状物質から形成されていることを特徴とする燃料噴射装置。
  11. 請求項1に記載の燃料噴射装置において、
    前記親油部の間隔は、前記噴孔から一定の距離よりも離れた場合に、前記噴孔から遠ざかるにつれて狭くなっていることを特徴とする燃料噴射装置。
  12. 請求項1に記載の燃料噴射装置において、
    前記親油部の間隔は、前記噴孔から一定の距離よりも近づくにつれて狭くなっていることを特徴とする燃料噴射装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD934299S1 (en) * 2020-01-29 2021-10-26 Caterpillar Inc. Injector
USD934298S1 (en) * 2020-01-29 2021-10-26 Caterpillar Inc. Injector

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JP2006321182A (ja) * 2005-05-20 2006-11-30 Toyota Motor Corp 撥油被膜を備えた部品およびその製造方法
JP4225297B2 (ja) * 2005-06-29 2009-02-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関用燃料噴射弁
JP2008019773A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射弁
JP2008038632A (ja) * 2006-08-01 2008-02-21 Aisan Ind Co Ltd 燃料噴射弁
JP2009062867A (ja) * 2007-09-06 2009-03-26 Aisan Ind Co Ltd 燃料噴射弁
JP2010025066A (ja) * 2008-07-23 2010-02-04 Aisan Ind Co Ltd 燃料噴射弁及びその製造方法
JP4811476B2 (ja) * 2009-03-05 2011-11-09 株式会社デンソー 撥水層を形成する撥水層の形成方法および撥水層を備えた燃料噴射弁
JP2011125914A (ja) * 2009-12-18 2011-06-30 Denso Corp 周期構造の形成方法及び周期構造を有する燃料噴射装置
EP2824313B1 (en) * 2013-07-10 2017-09-06 Continental Automotive GmbH Fuel injection valve for a combustion engine
JP6266428B2 (ja) * 2014-05-08 2018-01-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射弁
EP3252302B1 (en) * 2015-01-30 2019-10-30 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Fuel injection valve

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