JPH08240169A - 燃料噴射装置 - Google Patents

燃料噴射装置

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JPH08240169A
JPH08240169A JP4177695A JP4177695A JPH08240169A JP H08240169 A JPH08240169 A JP H08240169A JP 4177695 A JP4177695 A JP 4177695A JP 4177695 A JP4177695 A JP 4177695A JP H08240169 A JPH08240169 A JP H08240169A
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英二 宮崎
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 点火プラグを一体的に備える燃料噴射弁を内
開弁式に構成する際に中心電極となるバルブシートの加
工精度を高めながら着火部位の耐熱性、耐火花消耗性を
確保する。 【構成】 内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料
噴射弁と、燃料噴射弁に一体的に構成した点火プラグと
を備える。燃料噴射弁は噴口5aを前端部にもつバルブ
シート5内に進退動可能に設けられたバルブ10が後退
によって開きまたその前進によって閉じる内開弁式に構
成し、バルブシート5を点火プラグの中心電極とする。
バルブシート5の着火部位(5b)をそのバルブシート
5自体の材料に比べ耐熱性、耐火花消耗性に優れる材料
で形成し、バルブシート5自体を前記着火部位(5b)
の材料に比べ加工性に優れる耐熱材料で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として車両用内燃機
関に使用される燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の燃料噴射装置には、内燃機関の燃
焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とその燃料噴射弁
に一体的に構成した点火プラグとを備えるものがある
(例えば実開昭63−154760号公報参照)。前記
公報の燃料噴射装置について図7の断面図を参照して述
べる。ハウジング101は、図示しない機関のシリンダ
ヘッドに嵌合するねじ部を有する導電体からなる。ハウ
ジング101の先端には接地電極102が取り付けられ
ている。ハウジング101内には、弁座104および燃
料通路105を有するインナボデー103が設けられて
いる。前記弁座104を開閉する弁部106bをもつ可
動軸106は、その下端部に中心電極106aを有しか
つその上端部にばね座106cを有している。前記イン
ナボデー103内には、可動軸106の軸受部107a
を有しかつ電磁コイル109を配設したヨーク107が
設けられている。前記可動軸106のばね座106cと
ヨーク107の間には第1のばね108が挿入されてい
る。前記ヨーク107には、電極111を保持するホル
ダ110が設けられている。前記ハウジング101に
は、電極111を保持する保持部112a、燃料供給口
112bおよびコネクタハウジング112cを有するプ
ラスチックボデー112が設けられている。前記電極1
11とばね座106cとの間には第2のばね114が挿
入されている。前記電磁コイル109のコイル端にはタ
ーミナル115が接続されている。
【0003】前記燃料噴射装置では、電極111、第2
のばね114および可動軸106を介して中心電極10
6aに与えられた電力が接地電極102に放電すること
によって電気火花が生じる。一方、ターミナル115か
らの通電によって励磁された電磁コイル109により、
第1のばね108を圧縮する方向に可動軸106が吸引
され、弁部106bが弁座104から離れることによっ
て、燃料供給口112b、燃料通路105を介して弁座
104に達した燃料が噴射される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の燃料噴射装置に
おける燃料噴射弁は、バルブに相当する可動軸106が
後退によって閉じまたその前進によって開く外開弁式に
構成されている。このような外開弁式のものにおいて
は、燃料圧力の高圧化に伴うバルブのシール力を確保し
ようとすると、第1のばね108のスプリング力を大き
くする必要がありそれに伴い電磁吸引力を大きくしなけ
ればならないため、装置の大形化を余儀なくされる。こ
のような理由から、装置の小型化を図るには、燃料噴射
弁を外開弁式とは逆にバルブが後退によって開きまたそ
の前進によって閉じる内開弁式に構成することが好まし
い。ところで内開弁式を採用する場合、バルブを移動可
能に設けたバルブシート(図7のものではインナボデー
103が相当する)に点火プラグの中心電極の機能をも
たせることになる。このためバルブシートには、熱変形
のしにくい硬度の大きい材質が要求され、例えば耐熱合
金であるインコネル材の採用が考えられる。しかしイン
コネル材ではニッケルが多く含まれるために切削等の加
工が難しく、このことから燃料噴射弁の性能を確保する
に足りる加工精度が得られないといった問題がある。ま
たインコネル材よりも加工性に優れる材料を採用する
と、着火部位における耐熱性、耐火花消耗性に不満が残
る。
【0005】本発明が解決しようとする技術的課題は、
点火プラグを一体的に備える燃料噴射弁を内開弁式に構
成する際に中心電極となるバルブシートの加工精度を高
めながら着火部位の耐熱性、耐火花消耗性を確保するこ
とのできる燃料噴射装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する請求
項1の発明は、内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する
燃料噴射弁とその燃料噴射弁に一体的に構成した点火プ
ラグとを備え、前記燃料噴射弁は噴口を前端部にもつバ
ルブシート内に進退動可能に設けられたバルブが後退に
よって開きまたその前進によって閉じる内開弁式に構成
し、前記バルブシートを点火プラグの中心電極とする燃
料噴射装置において、前記バルブシートの着火部位をそ
のバルブシート自体の材料に比べ耐熱性、耐火花消耗性
に優れる材料で形成し、バルブシート自体を前記着火部
位の材料に比べ加工性に優れる耐熱材料で形成した燃料
噴射装置である。請求項2の発明は、バルブシート自体
をステンレス鋼材で形成し、そのバルブシートの着火部
位にNiが70重量%以上含有するNi合金材を被覆し
た請求項1記載の燃料噴射装置である。
【0007】
【作用】請求項1の発明の燃料噴射装置によると、点火
プラグを一体的に備える燃料噴射弁を内開弁式に構成す
る際に中心電極となるバルブシート自体は着火部位に比
べ加工性に優れる耐熱材料で形成されるので、燃料噴射
弁の性能を確保するに足りる高精度の加工の実施が可能
となる。またバルブシートの着火部位はバルブシート自
体に比べ耐熱性、耐火花消耗性に優れる材料で形成され
るので、高熱にさらされても充分耐えうる耐熱性及び火
花放電による耐消耗性を確保することができる。請求項
2の発明の燃料噴射装置によると、ステンレス鋼材で形
成されたバルブシート自体は、インコネル材などNiが
70重量%以上含有するNi合金材に比べ加工性に優れ
るため高精度の加工を実施することができる。またバル
ブシートの着火部位に被覆したNiが70重量%以上含
有するNi合金材は、ステンレス鋼材に比べ耐熱性、耐
火花消耗性に優れるため点火プラグの着火部位に要求さ
れる耐熱性、耐消耗性を確保することができる。
【0008】
【実施例】実施例について図面を参照して説明する。燃
料噴射装置の断面図が示された図1において、燃料噴射
装置は、大別すると、ほぼ中空円筒状をなすハウジング
サブアッシー20と、そのハウジングサブアッシー20
に組付けられるボデーサブアッシー21、バルブサブア
ッシー4およびキャップサブアッシー23とから構成さ
れている。なお図1において断面を示すハッチングは省
略されている。
【0009】ハウジングサブアッシー20は、図2に断
面図で示すように、ほぼ中空円筒状をなし内外二重に挿
着した内筒体34と外筒体35とからなる。詳しくは、
SUS304材からなる内筒体34は、SUS系磁性材
からなる外筒体35のほぼ上半部分に挿着されており、
その挿着部分の外周面には適数本の溝条34aが軸方向
に沿って設けられている。この溝条34aは、外筒体3
5の挿着によってその外周面が閉塞されることにより、
軸方向両端(図示上下端)が開口する燃料通路を形成す
る。また外筒体35の上端部は段付拡開状に形成されて
いる。
【0010】前記両筒体34,35の上端部の間に形成
される環状空間部には、図1に示すように、リング状を
した継ぎ部品37が回動可能にかつその下面と環状空間
部の底面との間に隙間を保持した状態で嵌合されてい
る。この継ぎ部品37は、SUS材からなり、前記内筒
体34の上端部にねじつけたSUS303材からなる固
定ナット38の締めつけによって固定されている。継ぎ
部品37には一端が外側面に開口しかつ他端が下面に開
口する燃料吸入口1が形成されており、その燃料吸入口
1の入口部にはストレーナ39が組み込まれる一方、燃
料供給用配管が接続される。なお継ぎ部品37には、各
筒体の当該周面との間の気密を保持するOリング30,
31がそれぞれ設けられている。
【0011】前記ハウジングサブアッシー20内にはボ
デーサブアッシー21が組み込まれている。ボデーサブ
アッシー21は、図3に断面図で示すように、リング状
をしたSUS304材からなる第2ブロック15と、そ
の第2ブロック15を中央部外周にインサート成形した
ほぼ中空円筒状をした電気絶縁材例えばポリフェニレン
サルファイド樹脂(PPS樹脂ともいう)からなるスプ
リングガイド41と、そのスプリングガイド41に下方
から嵌装されたほぼ中空円筒状の磁性材からなるコア2
と、そのコア2の外周面に嵌装した電気絶縁材例えばP
PS樹脂からなるボビン16と、そのボビン16に多層
状に巻装されたコイル42と、前記コア2の下端部外周
面に嵌装したリング状のSUS304材からなる第1ブ
ロック14とを備えており、かつそれらをほぼ中空円筒
状をなすSUS系磁性材からなるヨーク17内に上方よ
り嵌装し、そのヨーク17の上端縁を第2ブロック15
にかしめつけてなる。なおスプリングガイド41にはコ
ア2との間の気密を保持するOリング27が設けられ、
また第1ブロック14には、ヨーク17およびコア2と
の間の気密を保持するOリング25,26がそれぞれ設
けられている。
【0012】前記ヨーク17の外周面には適数本の溝条
17aが軸方向に沿って設けられている。本例では、図
3のA−A線断面拡大図である図4に示すように、4本
の溝条17aが周方向に等間隔で形成されている。なお
図4においてコイル用ハーネス43(後述する)は省略
されている。前記溝条17aは、図3に示すようにヨー
ク17の上端面に開口する一方、その下端はヨーク17
の下端部近くにおいてヨーク半径方向に貫通する連通孔
44につながっている。
【0013】前記コイル42が電気接続されたターミナ
ル45は、ボビン16の上端面より突出されておりかつ
コア2のフランジ部を通して第2ブロック15の凹部1
5a内に介入されている。この凹部15a内において、
前記ターミナル45には、第2ブロック15とスプリン
グガイド41との間を通して引き込まれたハーネス43
が電気接続されている。
【0014】前記ボデーサブアッシー21は、図1に示
すようにハウジングサブアッシー20の下半部内にその
下方から挿着されている。この挿着にともない、ハーネ
ス43がハウジングサブアッシー20の内筒体34内を
通して上方へ引き出されている。このハーネス43は図
示されない電子制御装置(ECUともいう)と接続さ
れ、その電子制御装置からの入力をコイル42が受ける
ことによりその通電およびその解除がなされる。
【0015】また前記ヨーク17の溝条17aは、外筒
体35の挿着によってその外周面が閉塞されることによ
り燃料通路を形成する。この燃料通路は、内筒体34、
外筒体35、ヨーク17および第2ブロック15によっ
て取り囲まれる空間部を介して前記内筒体34の溝条3
4aによる燃料通路と連通している。前記第2ブロック
15の上端部は内筒体34に嵌合されている。なお第2
ブロック15には、内筒体34との間の気密を保持する
Oリング28が設けられている。
【0016】また前記スプリングガイド41の上端部に
は、SUS303材からなるセットスクリュ8およびセ
ットスクリュ用止め(スクリュ止めという)7が順次ね
じつけられている。詳しくは、セットスクリュ8は、溝
部8aをもつ頭部自体がスプリングガイド41にねじつ
けられており、その軸部先端が後述するバルブスプリン
グ9の上端面と当接する。またスクリュ止め7はその下
端部がスプリングガイド41にねじつけられており、そ
のスクリュ止め7の上端部には角形溝状のソケット部7
aが形成されており、そのソケット部7aは上方から内
筒体34内に挿入されたハイテンションコード6の接続
端子6aが電気接続されている。なおセットスクリュ8
には、スプリングガイド41との間の気密を保持するO
リング29が設けられている。また前記内筒体34の上
端部には、ハイテンションコード6及びハーネス43周
りの空間部分を密閉するエポキシ樹脂等の充填材46が
装填されている。
【0017】前記ボデーサブアッシー21の下端部には
バルブサブアッシー4が組み込まれている。バルブサブ
アッシー4は、図5に断面図で示すように、ほぼ軸状を
したSUS440C材からなるバルブ10と、そのバル
ブ10の上端部をインサート成形した電気絶縁材例えば
PPS樹脂からなるバルブ支持体48と、そのバルブ支
持体48の中央部外周にインサート成形された磁性材か
らなるアーマチュア3とからなる。前記バルブ支持体4
8の上半部は、バルブ10の上端面を底面とする中空円
筒状をなしている。また前記バルブ10は、その軸部5
0の先端部にほぼ円柱状に形成されかつその外周面にス
クリュ溝51aをもつ燃料ガイド部51と、その燃料ガ
イド部51の先端部に設けたほぼ円錐状の弁子部52
と、前記軸部50の中央部に形成したフランジ状スライ
ド部53とを有している。
【0018】前記バルブサブアッシー4は、図1に示す
ようにボデーサブアッシー21にその下方から上下動可
能に嵌挿されている。詳しくは、スプリングガイド41
内にSUS304材からなるバルブスプリング9を挿入
し、そのバルブスプリング9の下端部にバルブ支持体4
8の上部筒状部を嵌合した状態で、バルブ支持体48の
上端部がスプリングガイド41内に嵌装されているとと
もにアーマチュア3がヨーク17の下端部に嵌装されて
いる。なおアーマチュア3は、その上端面が前記コア2
の下端面と対向しており、前記コイル42の通電時にお
いてコア2から吸引力を受ける。また前記ヨーク17の
連通孔44の内端開口はアーマチュア3の下方のバルブ
支持体48周りの空間部分と連通する。
【0019】前記ハウジングサブアッシー20の下端部
にはキャップサブアッシー23が組み込まれている。キ
ャップサブアッシー23は、図6に断面図で示すよう
に、ほぼ中空円筒状をなすとともにその下端に噴口5a
を設けたバルブシート5と、ほぼ中空円筒状をなしかつ
その内部に前記バルブシート5を挿入しかつねじつけた
セラミック製カバー13と、ほぼ中空円筒状をなしかつ
その内部に前記カバー13を挿着したSUS系材からな
るキャップ11とからなる。キャップ11の下端部に
は、Ni合金材からなりかつその先端部を前記バルブシ
ート5の下端エッジ部5bに指向させる接地電極12が
設けられている。またキャップ11の外周面には、内燃
機関のシリンダヘッドにねじつけるための雄ねじ11a
が形成されている。なおバルブシート5にはカバー13
との間の気密を保持するOリング19が設けられ、また
カバー13にはキャップ11との間の気密を保持するO
リング24が設けられている。またキャップ11の上端
縁はカバー13にOリング32を介してかしめつけられ
ている。またバルブシート5とカバー13との間、およ
びカバー13とキャップ11との間には銅材、鉄などか
らなるガスケット54,55が介在されている。
【0020】ところで前記バルブシート5において、バ
ルブシート5自体はステンレス鋼材(例えばSUS44
0C)によって形成され、バルブシート5の着火部位す
なわちエッジ部5bにはインコネル材(例えば、JIS
NCF751)が溶射されて着火部位が形成されてい
る。前記ステンレス鋼材のSUS440Cは、耐熱性が
500℃まで強度有り、硬度が焼き入れをするため65
0Hv、抵抗率が60μΩcmで導電性が良いといった特
性を示す。またインコネル材のNCF751は、耐熱性
が980℃まで強度有り、硬度が焼き入れをするため3
50Hv、抵抗率が122μΩcmで導電性が良く、また
耐火花消耗性がSUS440Cに比べて優れた特性を示
す。ところで硬度はNCF751がSUS440Cに比
べ小さいが、そのNCF751にはニッケルが70重量
%以上含まれるために加工性はNCF751がSUS4
40Cに比べ悪い。なお、溶射に使用できるインコネル
材としては前記NCF751以外にNCF750、NC
F80A等、またこの他にNi−Si−Mn合金、Ni
−Si−Mn−Cr合金、Ni−Si−Mn−Cr−A
l合金など、Niが70重量%以上含有するNi合金材
が耐火花消耗性の面で有用である。すなわちバルブシー
ト5の着火部位であるエッジ部5bをそのバルブシート
5自体の材料に比べ耐熱性、耐火花消耗性に優れる材料
で形成し、バルブシート5自体を前記着火部位の材料に
比べ加工性に優れる耐熱材料で形成している。また着火
部位には溶射だけでなく、CVD、メッキ及び薄片を溶
接などによって被覆してもよい。
【0021】前記キャップサブアッシー23は、図1に
示すようにハウジングサブアッシー20の下端部に挿着
されている。詳しくは、バルブシート5内には前記バル
ブ10が摺動可能に挿入されているとともに、キャップ
11が前記外筒体35の下端部に嵌着されかつレーザー
溶接によって固定されている。バルブサブアッシー4
は、バルブスプリング9の弾性により常時は図示下方へ
付勢され、バルブ10の弁子部52がバルブシート5の
噴口5aを閉じた状態に保持されている。またバルブ1
0のスライド部53は、バルブシート5内にスライド可
能に嵌合するほぼ円形状をなしかつその外周部を部分的
に切除することによって軸方向に開口する燃料通路部を
形成している。
【0022】前記カバー13とこれに対向するヨーク1
7部分との間には、リング状をしたSUS440C系材
料からなるストローク調整用プレート22が介在されて
いる。なおストローク調整用プレート22およびカバー
13上端部の内径は前記バルブ支持体48の大径部より
も大きく形成されており、そのプレート22およびカバ
ー13とバルブ支持体48との間に、前記ヨーク17の
連通孔44からバルブシート5内に通じる燃料通路が構
成されている。
【0023】またキャップ11とヨーク17との対向端
部は、円筒形状をしたSUS303材からなる同軸度確
保用リング18の両端部がそれぞれ圧入されることによ
って同軸状に連結されている。なお前記各部に使用した
Oリング19,24〜32はいずれもフッ素系ゴム材料
からなる。また各部材に明記した材質はそれに限定され
るものでなく、その部材毎に必要とされる条件を満たす
材質であればよい。
【0024】前記のように構成された燃料噴射装置は、
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とそ
の燃料噴射弁に一体的に構成した点火プラグとを備える
ものである。まず燃料噴射弁の作動について説明する。
図示しない燃料タンクから所定の圧力を付与された状態
で供給される燃料は、燃料吸入口1のストレーナ39に
よってろ過された後、燃料通路を通ってバルブシート5
の内に至っている。しかしながら、バルブ10はバルブ
スプリング9の弾性によってバルブシート5の噴口5a
を閉じた状態に保持されているため、この噴口5aから
の燃料噴射は生じない。
【0025】ここで電子制御装置からの電気信号の入力
によってコイル42が通電状態になると、すでに述べた
ようにコア2の吸引力によって、アーマチュア3をもつ
バルブサブアッシー4が後退する。この結果、バルブ1
0がバルブシート5の噴口5aを開き、ここから燃料が
噴射される。そしてコイル42に対する電気信号がオフ
になり、アーマチュア3に作用していたコア2の吸引力
が解除されると、バルブスプリング9の弾性によってバ
ルブサブアッシー4が前進し、バルブ10が再び噴口5
aを閉じた状態に保持され、この噴口5aからの燃料噴
射は停止する。
【0026】次に点火プラグの作動について説明する。
イグニッションコイルからの高電圧がハイテンションコ
ード6、スクリュ止め7、セットスクリュ8、バルブス
プリング9、バルブ10を介してバルブシート5に伝わ
り、そのバルブシート5を中心電極としてそのエッジ部
5bと、それに対向する接地電極12との間で火花放電
させ、燃焼室内混合気に着火させる。
【0027】前記燃料噴射装置によると、点火プラグを
一体的に備える燃料噴射弁を内開弁式に構成する際に中
心電極となるバルブシート5自体はエッジ部5bに比べ
加工性に優れるステンレス鋼材で形成されるので、燃料
噴射弁の性能を確保するに足りる高精度の加工を実施す
ることができる。またバルブシート5の着火部位である
エッジ部5bはバルブシート5自体に比べ耐熱性、耐火
花消耗性に優れるインコネル材で形成されるので、高熱
にさらされても充分耐えうる耐熱性、耐火花消耗性を確
保することができる。したがってバルブシート5の加工
精度を高めながら着火部位の耐熱性、耐火花消耗性を確
保することができる。
【0028】またバルブシート5自体はNiが70重量
%以上含有するNi合金材に比べ加工性に優れるので、
加工コストの低減といった付随的効果も期待できる。ま
たNiが70重量%以上含有するNi合金材をエッジ部
5bに被覆することにより着火部位を形成するので、別
部品で形成した着火部位をシート6自体に後付けするも
のに比べ製作コストの低減も図ることができる。
【0029】
【発明の効果】請求項1の発明の燃料噴射装置による
と、点火プラグを一体的に備える燃料噴射弁を内開弁式
に構成する際に中心電極となるバルブシートの加工精度
を高めながら着火部位の耐熱性、耐火花消耗性を確保す
ることができる。請求項2の発明の燃料噴射装置による
と、バルブシート自体をステンレス鋼材で形成したこと
により、高精度の加工の実施によって燃料噴射弁の性能
を確保することができ、またバルブシートの着火部位を
Niが70重量%以上含有するNi合金材で形成したこ
とにより、点火プラグの着火部位に要求される耐熱性、
耐火花消耗性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】燃料噴射装置を示す断面図である。
【図2】ハウジングサブアッシーを示す断面図である。
【図3】ボデーサブアッシーを示す断面図である。
【図4】図3のA−A線断面拡大図である。
【図5】バルブサブアッシーを示す断面図である。
【図6】キャップサブアッシーを示す断面図である。
【図7】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
5 バルブシート 5a 噴口 5b エッジ部(着火部位) 10 バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02P 13/00 303 F02P 13/00 303A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する
    燃料噴射弁とその燃料噴射弁に一体的に構成した点火プ
    ラグとを備え、前記燃料噴射弁は噴口を前端部にもつバ
    ルブシート内に進退動可能に設けられたバルブが後退に
    よって開きまたその前進によって閉じる内開弁式に構成
    し、前記バルブシートを点火プラグの中心電極とする燃
    料噴射装置において、 前記バルブシートの着火部位をそのバルブシート自体の
    材料に比べ耐熱性、耐火花消耗性に優れる材料で形成
    し、バルブシート自体を前記着火部位の材料に比べ加工
    性に優れる耐熱材料で形成したことを特徴とする燃料噴
    射装置。
  2. 【請求項2】 バルブシート自体をステンレス鋼材で形
    成し、そのバルブシートの着火部位にNiが70重量%
    以上含有するNi合金材を被覆したことを特徴とする請
    求項1記載の燃料噴射装置。
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