JP2002508474A - 直接噴射のためのスケール沈着防止セラミックコーティング付き燃料噴射機 - Google Patents
直接噴射のためのスケール沈着防止セラミックコーティング付き燃料噴射機Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、燃料噴射機に関するものであって、エンジン燃焼チャンバに向けた少なくとも１つの燃料出口オリフィス（７）が穴開けされたノズルを具備している。セラミックコーティング（１４）が、燃料供給方向に関し出口オリフィス（７）の直下下流箇所における少なくとも出口オリフィス周縁部分においてノズルの外面に成膜されている。セラミックコーティング（１４）は、好ましくは、前記外面において凹所を規定するキンク（１２）内に成膜されている。本発明は、制御された点火と直接噴射とを行う内燃エンジンのためのスケール沈着防止セラミックコーティング付き燃料噴射機に応用することができる。
Description
【０００１】
本発明は、火花点火内燃エンジンのための、エンジンの燃焼チャンバ内に燃料
を直接的に噴射するような燃料噴射機に関するものである。
を直接的に噴射するような燃料噴射機に関するものである。
【０００２】 本発明は、燃料噴射機が開放状態とされたときにエンジンの燃焼チャンバ内へ
と燃料を噴射するための少なくとも１つの出口オリフィスを有したチップと、駆
動手段の起動によって、燃料噴射機が閉塞状態とされたときに可動スロットルを
座に対して押圧するよう付勢する通常弾性的なものとされる付勢手段の付勢力に
抗して、座から離間される可動スロットルと、を具備してなるタイプの燃料噴射
機に関するものである。
と燃料を噴射するための少なくとも１つの出口オリフィスを有したチップと、駆
動手段の起動によって、燃料噴射機が閉塞状態とされたときに可動スロットルを
座に対して押圧するよう付勢する通常弾性的なものとされる付勢手段の付勢力に
抗して、座から離間される可動スロットルと、を具備してなるタイプの燃料噴射
機に関するものである。
【０００３】
このタイプの断続動作する燃料噴射機は、様々な構成のものが公知であり、よ
り詳細にはディーゼルエンジンにおいて使用されている。この場合、可動アセン
ブリの一部を形成していて時にプランジャーとも称されるスロットルは、電磁タ
イプの燃料噴射機においては、燃料噴射機のボディ内に設けられたソレノイドコ
イルという動力源によって閉塞位置と開放位置との間にわたって変位を受け、こ
の可動アセンブリの移動により、動力源が停止しているときにはスロットルを座
に対して押圧するよう付勢することにより燃料噴射機を閉塞するための少なくと
も１つの付勢スプリングに抗して、可動アセンブリが座から離間する。
り詳細にはディーゼルエンジンにおいて使用されている。この場合、可動アセン
ブリの一部を形成していて時にプランジャーとも称されるスロットルは、電磁タ
イプの燃料噴射機においては、燃料噴射機のボディ内に設けられたソレノイドコ
イルという動力源によって閉塞位置と開放位置との間にわたって変位を受け、こ
の可動アセンブリの移動により、動力源が停止しているときにはスロットルを座
に対して押圧するよう付勢することにより燃料噴射機を閉塞するための少なくと
も１つの付勢スプリングに抗して、可動アセンブリが座から離間する。
【０００４】 上記のタイプの燃料噴射機がエンジンの燃焼チャンバ内に直接的に燃料噴射す
るためのシステムにおいて使用されたときには、燃料噴射機の少なくともチップ
が、ある１つの燃焼チャンバ内において直接的に開口していることが知られてい
る。燃料噴射機は、この構成のために、かなりの応力を受ける、特にエンジンサ
イクルの燃焼フェーズ時の熱による大きな応力を受ける。
るためのシステムにおいて使用されたときには、燃料噴射機の少なくともチップ
が、ある１つの燃焼チャンバ内において直接的に開口していることが知られてい
る。燃料噴射機は、この構成のために、かなりの応力を受ける、特にエンジンサ
イクルの燃焼フェーズ時の熱による大きな応力を受ける。
【０００５】 動作時の酸化や腐食から特に１０００℃程度ともなる温度における周期的酸化
や腐食からディーゼルエンジンの燃料噴射機を保護するために、燃料噴射機の表
面を特にガラス相とされたセラミックコーティングで被覆すべきこと、あるいは
、燃料噴射機のある種の部材を耐摩耗性材料から形成すること、あるいは、例え
ばセラミックやスチール等のこれら材料から形成された相補部材と関連して燃料
噴射機を使用すべきこと、が提案されている。
や腐食からディーゼルエンジンの燃料噴射機を保護するために、燃料噴射機の表
面を特にガラス相とされたセラミックコーティングで被覆すべきこと、あるいは
、燃料噴射機のある種の部材を耐摩耗性材料から形成すること、あるいは、例え
ばセラミックやスチール等のこれら材料から形成された相補部材と関連して燃料
噴射機を使用すべきこと、が提案されている。
【０００６】 特に、MARK VAN ROODE氏およびLULU HSU氏による Surface and Coatings Technology, 32 (1987), pages 153 to 167 における“Comparative evaluation
of high temperature coatings for corrosion protection of fuel injector tips”と題する文献においては、電子ビームを使用した物理的気相蒸着プロセス
によって高性能コーティングを、ニッケルクロム合金から形成された燃料噴射機
チップ上に成膜し、特にガラス層とされたセラミックを成膜し、これにより、酸
化や腐食による劣化からの付加的な保護をもたらすことが提案されている。
of high temperature coatings for corrosion protection of fuel injector tips”と題する文献においては、電子ビームを使用した物理的気相蒸着プロセス
によって高性能コーティングを、ニッケルクロム合金から形成された燃料噴射機
チップ上に成膜し、特にガラス層とされたセラミックを成膜し、これにより、酸
化や腐食による劣化からの付加的な保護をもたらすことが提案されている。
【０００７】 また、腐食からこのタイプの燃料噴射機を保護するために、米国特許明細書第
４，２６６，７２９号においては、スロットルを形成する可動アセンブリのチッ
プ、および、燃料噴射機における調整オリフィスも兼用する出口オリフィスを有
したディスクすなわちビードを、例えばスチールやセラミックや工業ガラス等の
耐腐食性材料から形成し、腐食によって出口オリフィスが詰まってしまうことを
防止することが提案されている。米国特許明細書第４，９９１，７７１号におい
ては、一対のセラミックリングを使用することが提案されている。この場合、リ
ングは、燃料噴射機の出口オリフィスの両端の各々に配置され、これにより、腐
食が低減される。米国特許明細書第４，５９２，５０６号においては、円錐状ピ
ントルおよび噴射リングノズルリングを耐摩耗性セラミック材料からから形成し
たような燃料噴射機が提案されており、欧州特許公開明細書第６７７ ６５６号
においては、プランジャーおよびスロットルを形成するプランジャーチップを例
えばセラミックや特にスチールといった適切な金属等の耐摩耗性材料から形成し
、動作時にこれら材料が耐えることによって摩耗や変形や疲労に耐え得るように
することが開示されている。
４，２６６，７２９号においては、スロットルを形成する可動アセンブリのチッ
プ、および、燃料噴射機における調整オリフィスも兼用する出口オリフィスを有
したディスクすなわちビードを、例えばスチールやセラミックや工業ガラス等の
耐腐食性材料から形成し、腐食によって出口オリフィスが詰まってしまうことを
防止することが提案されている。米国特許明細書第４，９９１，７７１号におい
ては、一対のセラミックリングを使用することが提案されている。この場合、リ
ングは、燃料噴射機の出口オリフィスの両端の各々に配置され、これにより、腐
食が低減される。米国特許明細書第４，５９２，５０６号においては、円錐状ピ
ントルおよび噴射リングノズルリングを耐摩耗性セラミック材料からから形成し
たような燃料噴射機が提案されており、欧州特許公開明細書第６７７ ６５６号
においては、プランジャーおよびスロットルを形成するプランジャーチップを例
えばセラミックや特にスチールといった適切な金属等の耐摩耗性材料から形成し
、動作時にこれら材料が耐えることによって摩耗や変形や疲労に耐え得るように
することが開示されている。
【０００８】 旧来の構成における金属製部材を置換するためにあるいは従来構成とされた燃
料噴射機と協働するために全体的にセラミックから形成された部材を有した上記
構成であると、高価であるという欠点や計量安定性（燃料噴射機チップにおける
流出部分の位置合わせ）という観点から不満であるという欠点を有している。実
際、燃料噴射機チップの出口オリフィスと付加的には調整オリフィスと同じ直径
のオリフィスを有したセラミックビードを、出口オリフィスに対して完全に同軸
に位置合わせして配置することは不可能である。
料噴射機と協働するために全体的にセラミックから形成された部材を有した上記
構成であると、高価であるという欠点や計量安定性（燃料噴射機チップにおける
流出部分の位置合わせ）という観点から不満であるという欠点を有している。実
際、燃料噴射機チップの出口オリフィスと付加的には調整オリフィスと同じ直径
のオリフィスを有したセラミックビードを、出口オリフィスに対して完全に同軸
に位置合わせして配置することは不可能である。
【０００９】 さらに、このような構成は、燃料噴射機を腐食や酸化から保護することを意図
したものである。
したものである。
【００１０】 しかしながら、このような構成は、直接噴射システムにおいて使用されるガソ
リン噴射機を、所定条件下における燃料噴射機の位置に依存してまた燃焼チャン
バ内に開口しているチップの表面状態に依存して燃料噴射機の性能を著しく劣化
させてしまう可能性のあるしかも極めて短いエンジン動作時間（約２０時間）で
もって劣化させてしまう可能性のあるカーボンオイルの沈着から保護する手段と
しては適切ではない。
リン噴射機を、所定条件下における燃料噴射機の位置に依存してまた燃焼チャン
バ内に開口しているチップの表面状態に依存して燃料噴射機の性能を著しく劣化
させてしまう可能性のあるしかも極めて短いエンジン動作時間（約２０時間）で
もって劣化させてしまう可能性のあるカーボンオイルの沈着から保護する手段と
しては適切ではない。
【００１１】 実際、直接噴射型燃料噴射機が閉塞されたときには、燃料の吐出速度は、小さ
なものであり、このため、毛細管作用によって燃料噴射機チップの表面上に液体
燃料が沈着してしまう。さらに、表面が金属であることにより、表面は、電気化
学的電位が高く、製造プロセスによっては、そこそこ粗い微視構造を有している
。近代燃料特にガソリンは、複雑な化学組成物であって、様々な芳香化合物を含
有している。燃料噴射機チップの表面上に沈着した液体燃料が、その後の燃焼フ
ェーズにおいて急激に高温とされたときには、あるいは、エンジンが高温状態で
停止している場合に内部熱対流によって急激に高温とされたときには、液体燃料
が分裂プロセスによって分解する。このため、エンジンが短時間でも動いたとき
には、燃料噴射機チップの表面上へのカーボンオイルの沈着が引き起こされる。
このことは、性能を低減させる。というのは、燃焼チャンバ内へと規則的な燃料
ジェットを吐出させずに、ジェットが不規則となったり、ジェットの向きが変更
されてしまったり、供給速度が減少してしまったりする。このため、燃焼チャン
バ内に噴射される噴射量が減少し、深刻でありかつ許容し得ないような燃焼品質
の劣化が起こってしまう（燃焼が起こらない、あるいは、部分的な燃焼しか起こ
らない、いずれにしても、許容し得ない有害ガスが放出される）。
なものであり、このため、毛細管作用によって燃料噴射機チップの表面上に液体
燃料が沈着してしまう。さらに、表面が金属であることにより、表面は、電気化
学的電位が高く、製造プロセスによっては、そこそこ粗い微視構造を有している
。近代燃料特にガソリンは、複雑な化学組成物であって、様々な芳香化合物を含
有している。燃料噴射機チップの表面上に沈着した液体燃料が、その後の燃焼フ
ェーズにおいて急激に高温とされたときには、あるいは、エンジンが高温状態で
停止している場合に内部熱対流によって急激に高温とされたときには、液体燃料
が分裂プロセスによって分解する。このため、エンジンが短時間でも動いたとき
には、燃料噴射機チップの表面上へのカーボンオイルの沈着が引き起こされる。
このことは、性能を低減させる。というのは、燃焼チャンバ内へと規則的な燃料
ジェットを吐出させずに、ジェットが不規則となったり、ジェットの向きが変更
されてしまったり、供給速度が減少してしまったりする。このため、燃焼チャン
バ内に噴射される噴射量が減少し、深刻でありかつ許容し得ないような燃焼品質
の劣化が起こってしまう（燃焼が起こらない、あるいは、部分的な燃焼しか起こ
らない、いずれにしても、許容し得ない有害ガスが放出される）。
【００１２】 本発明が解決すべき課題は、実用的な様々な要求に対して特にカーボンオイル
沈着による汚染からの保護という点からすなわち炭化水素残留物沈着による汚染
からの保護という点から従来技術によるものよりも好適なような、また、噴射機
が燃焼チャンバの点火プラグの近傍に配置された場合であってさえもそれらの点
について従来技術によるものよりも好適なような、直接噴射システムのためのガ
ソリン噴射機を提供することである。
沈着による汚染からの保護という点からすなわち炭化水素残留物沈着による汚染
からの保護という点から従来技術によるものよりも好適なような、また、噴射機
が燃焼チャンバの点火プラグの近傍に配置された場合であってさえもそれらの点
について従来技術によるものよりも好適なような、直接噴射システムのためのガ
ソリン噴射機を提供することである。
【００１３】 とりわけ、本発明の目的は、クリーンな噴射機（カーボンオイル沈着のない噴
射機）と比較したときにチップ表面上にカーボンオイル沈着を有した噴射機の場
合には噴射持続時間に応じてすなわち電磁噴射機を制御している電気パルスの幅
に応じて２５〜３５％も減少した供給速度でもって変形したガソリンジェットし
か燃焼チャンバ内に供給できない点に鑑み、噴射機チップ上への炭化水素残留物
の沈着に起因する燃料供給速度特性の変化や霧化ガソリンからなるジェットの形
状の変化を生じさせることないよう保護されたガソリン噴射機を提供することで
ある。
射機）と比較したときにチップ表面上にカーボンオイル沈着を有した噴射機の場
合には噴射持続時間に応じてすなわち電磁噴射機を制御している電気パルスの幅
に応じて２５〜３５％も減少した供給速度でもって変形したガソリンジェットし
か燃焼チャンバ内に供給できない点に鑑み、噴射機チップ上への炭化水素残留物
の沈着に起因する燃料供給速度特性の変化や霧化ガソリンからなるジェットの形
状の変化を生じさせることないよう保護されたガソリン噴射機を提供することで
ある。
【００１４】
上記目的を達成するため、上記のタイプのガソリン噴射機であって本発明によ
って提案されるガソリン噴射機は、燃料噴射機が、ガソリンが供給される供給方
向に関し出口オリフィスの直下下流箇所（すぐ下流箇所）における少なくとも出
口オリフィス周縁部分においてチップの外面上に成膜されたセラミックコーティ
ングを具備していることを特徴とする。
って提案されるガソリン噴射機は、燃料噴射機が、ガソリンが供給される供給方
向に関し出口オリフィスの直下下流箇所（すぐ下流箇所）における少なくとも出
口オリフィス周縁部分においてチップの外面上に成膜されたセラミックコーティ
ングを具備していることを特徴とする。
【００１５】 有利には、出口オリフィスの直下下流箇所における少なくとも出口オリフィス
周縁部分において、チップの外面は、チップの外面内において凹所を規定する少
なくとも１つのキンクを有し、セラミックコーティングは、少なくとも凹所に成
膜される。
周縁部分において、チップの外面は、チップの外面内において凹所を規定する少
なくとも１つのキンクを有し、セラミックコーティングは、少なくとも凹所に成
膜される。
【００１６】 したがって、噴射機の金属製チップの外面よりも、ずっと円滑であり、熱伝導
性がずっと小さく、電磁気的活性が低いような表面が、出口オリフィスの直下下
流箇所における少なくとも出口オリフィス周縁部分に形成される。すなわち、チ
ップ外面が、本発明によって提案される噴射機のセラミックコーティングの外面
によって置き換えられる。
性がずっと小さく、電磁気的活性が低いような表面が、出口オリフィスの直下下
流箇所における少なくとも出口オリフィス周縁部分に形成される。すなわち、チ
ップ外面が、本発明によって提案される噴射機のセラミックコーティングの外面
によって置き換えられる。
【００１７】 有利には、セラミックコーティングは、出口オリフィスをなす壁とセラミック
コーティングの外面との間において実質的に表面連続性がもたらされるようにし
て、さらに、好ましくは、セラミックコーティングの外面とチップの外面のうち
の出口オリフィスの下流側に位置した部分との間において実質的に表面連続性が
もたらされるようにして、少なくとも凹所を充填する。このような表面連続性の
利点は、対応燃焼チャンバに向けての燃料流通に関してのばらつきが避けられる
ことである。
コーティングの外面との間において実質的に表面連続性がもたらされるようにし
て、さらに、好ましくは、セラミックコーティングの外面とチップの外面のうち
の出口オリフィスの下流側に位置した部分との間において実質的に表面連続性が
もたらされるようにして、少なくとも凹所を充填する。このような表面連続性の
利点は、対応燃焼チャンバに向けての燃料流通に関してのばらつきが避けられる
ことである。
【００１８】 噴射機は、スロットルに取り付けられた偏向ピントルを具備したタイプのもの
とすることができ、この場合、偏向ピントルは、出口オリフィスをなす壁に対し
て接触することなく、出口オリフィスに対して軸方向に対向しており、偏向ピン
トルは、出口オリフィスから下流側に向けて延出している。ここで、セラミック
コーティングが、偏向ピントルに対して接触することなく、偏向ピントルの少な
くとも一部を囲んでいることが有利である。この実施形態においては、偏向ピン
トルは、少なくとも一部を、セラミックコーティングによってコーティングする
ことができる。特に、燃焼チャンバの内部を向く面を、セラミックコーティング
によってコーティングすることができる。
とすることができ、この場合、偏向ピントルは、出口オリフィスをなす壁に対し
て接触することなく、出口オリフィスに対して軸方向に対向しており、偏向ピン
トルは、出口オリフィスから下流側に向けて延出している。ここで、セラミック
コーティングが、偏向ピントルに対して接触することなく、偏向ピントルの少な
くとも一部を囲んでいることが有利である。この実施形態においては、偏向ピン
トルは、少なくとも一部を、セラミックコーティングによってコーティングする
ことができる。特に、燃焼チャンバの内部を向く面を、セラミックコーティング
によってコーティングすることができる。
【００１９】 また、噴射機は、燃料噴射機の前記チップの外面が、下流側に向けて突出して
いるとともに出口オリフィスから離間した位置において出口オリフィスを囲む周
縁リッジを備えるタイプのものとすることができる。この場合、セラミックコー
ティングは、有利には、出口オリフィスから少なくとも周縁リッジの基部のとこ
ろまでにわたって延在する。
いるとともに出口オリフィスから離間した位置において出口オリフィスを囲む周
縁リッジを備えるタイプのものとすることができる。この場合、セラミックコー
ティングは、有利には、出口オリフィスから少なくとも周縁リッジの基部のとこ
ろまでにわたって延在する。
【００２０】 好ましくは、セラミックコーティングをなすセラミックは、ガラス状セラミッ
クであり、このコーティングは、燃料噴射機の金属製チップ上へと、付加的には
偏向ピントル上へと、噴霧によるセラミック成膜プロセスによってまたは電解に
よるセラミック成膜プロセスによって形成される。
クであり、このコーティングは、燃料噴射機の金属製チップ上へと、付加的には
偏向ピントル上へと、噴霧によるセラミック成膜プロセスによってまたは電解に
よるセラミック成膜プロセスによって形成される。
【００２１】
添付図面を参照しつつ本発明を何ら制限するものではない以下の実施形態に対
しての説明を読むことにより、本発明がより明瞭に理解され、本発明の他の特徴
点や利点がより明瞭となるであろう。
しての説明を読むことにより、本発明がより明瞭に理解され、本発明の他の特徴
点や利点がより明瞭となるであろう。
【００２２】 −図１は、火花点火エンジンにおける直接噴射システムのためのガソリン噴射機
を概略的に示す側面図である。 −図２は、図１に示す噴射機の第１実施形態の一部を示す軸方向断面図である。 −図３は、図２と同様の図であって、噴射機の第２実施形態の一部を概略的に示
す軸方向断面図である。 −図４は、噴射持続時間 Ｔinj（単位：ｍｓ）の関数として平均供給速度（単位
：１噴射あたりのｍｇ）を示すグラフであって、上側の曲線は、カーボンオイル
沈着のない噴射機に関するものであり、下側の曲線は、２０時間のエンジン動作
後に燃料オイルの沈着によって汚染された噴射機に関するものである。
を概略的に示す側面図である。 −図２は、図１に示す噴射機の第１実施形態の一部を示す軸方向断面図である。 −図３は、図２と同様の図であって、噴射機の第２実施形態の一部を概略的に示
す軸方向断面図である。 −図４は、噴射持続時間 Ｔinj（単位：ｍｓ）の関数として平均供給速度（単位
：１噴射あたりのｍｇ）を示すグラフであって、上側の曲線は、カーボンオイル
沈着のない噴射機に関するものであり、下側の曲線は、２０時間のエンジン動作
後に燃料オイルの沈着によって汚染された噴射機に関するものである。
【００２３】 図１は、火花点火エンジンの燃焼チャンバ内に直接的にガソリンを噴射するた
めのガソリン噴射機を概略的に示している。噴射機は、電磁タイプの噴射機であ
り、間欠的に動作する。噴射機は、ボディ２内に開口している管状燃料供給機１
を具備している。管状燃料供給機１は、管状のものであって、特に、符号４によ
って概略的に示されている電気コネクタを介して噴射機に対して連結された電気
導体３によって電流が供給されるソレノイドコイルを収容している。ボディ２は
、また、ボディ２のうちの燃料供給機１とは反対側において燃料供給機１の実質
的に延長線上に沿って噴射機のチップ５のところにまで延在した可動アセンブリ
を収容している。
めのガソリン噴射機を概略的に示している。噴射機は、電磁タイプの噴射機であ
り、間欠的に動作する。噴射機は、ボディ２内に開口している管状燃料供給機１
を具備している。管状燃料供給機１は、管状のものであって、特に、符号４によ
って概略的に示されている電気コネクタを介して噴射機に対して連結された電気
導体３によって電流が供給されるソレノイドコイルを収容している。ボディ２は
、また、ボディ２のうちの燃料供給機１とは反対側において燃料供給機１の実質
的に延長線上に沿って噴射機のチップ５のところにまで延在した可動アセンブリ
を収容している。
【００２４】 図２に概略的に示すように、噴射機チップ５は、単一円柱状オリフィス７を有
した端部ビード６を備えている。オリフィス７は、この噴射機構成においては、
調整オリフィスと、チップ５から対応燃焼チャンバへと加圧ガソリンジェットを
供給するための通路である出口オリフィスとを、兼務している。この出口オリフ
ィス兼調整オリフィス７は、ビード６のうちの、チップ５の内方を向く平坦面６
ａに対して、円錐台形状とされた座８を介して、連結されている。噴射機が閉塞
位置とされたときには、座８に対して、スロットル９が押圧される。スロットル
９は、この例においては半球状ドーム形状とされていて、噴射機の内部において
可動アセンブリのプランジャー１０の底部に一体連結されている。このスロット
ル９は、噴射機ボディに設置されている圧縮スプリング１１によって座８に向け
て付勢されている。噴射機コイルが起動されたときには、プランジャー１０およ
びスロットル９は、スプリング１１の付勢力に抗してスプリング１１が圧縮され
ることによって噴射機の内部へと変位する。これにより、スロットル９が座８か
ら離間し、噴射機内に収容されているガソリンが、出口オリフィス７から吐出さ
れることとなる。オリフィス７のすぐ下流側位置には、出口オリフィス７の周囲
部分からビード６の外面６ｂにかけて、キンク１２が機械加工されている。図２
においては、キンク１２は、互いに異なる傾斜とされた２つの部分からなるキン
クとされている。キンク１２のうちの、オリフィス７に近い方の内側部分すなわ
ち上部１２ａは、径方向肩部１３を介してオリフィス７の壁に対して連接されて
おり、キンク１２のうちの外側部分すなわち底部１２ｂは、ビード６の外面６ｂ
に対して連接されている。
した端部ビード６を備えている。オリフィス７は、この噴射機構成においては、
調整オリフィスと、チップ５から対応燃焼チャンバへと加圧ガソリンジェットを
供給するための通路である出口オリフィスとを、兼務している。この出口オリフ
ィス兼調整オリフィス７は、ビード６のうちの、チップ５の内方を向く平坦面６
ａに対して、円錐台形状とされた座８を介して、連結されている。噴射機が閉塞
位置とされたときには、座８に対して、スロットル９が押圧される。スロットル
９は、この例においては半球状ドーム形状とされていて、噴射機の内部において
可動アセンブリのプランジャー１０の底部に一体連結されている。このスロット
ル９は、噴射機ボディに設置されている圧縮スプリング１１によって座８に向け
て付勢されている。噴射機コイルが起動されたときには、プランジャー１０およ
びスロットル９は、スプリング１１の付勢力に抗してスプリング１１が圧縮され
ることによって噴射機の内部へと変位する。これにより、スロットル９が座８か
ら離間し、噴射機内に収容されているガソリンが、出口オリフィス７から吐出さ
れることとなる。オリフィス７のすぐ下流側位置には、出口オリフィス７の周囲
部分からビード６の外面６ｂにかけて、キンク１２が機械加工されている。図２
においては、キンク１２は、互いに異なる傾斜とされた２つの部分からなるキン
クとされている。キンク１２のうちの、オリフィス７に近い方の内側部分すなわ
ち上部１２ａは、径方向肩部１３を介してオリフィス７の壁に対して連接されて
おり、キンク１２のうちの外側部分すなわち底部１２ｂは、ビード６の外面６ｂ
に対して連接されている。
【００２５】 図２の左半分に図示されているように、ガラス状セラミックコーティング１４
が、キンク１２によって形成された凹所内に、および、キンク１２の底部１２ｂ
内に、成膜されている。セラミックコーティング１４は、ビード６の平坦外面６
ｂに対してわずかに厚くなっている。キンク１２の上部１２ａにおいては、セラ
ミックコーティング１４は、凹所を充填しており、そのため、出口オリフィス７
の壁とセラミックコーティング１４の外面１５とが表面連続性を確保しつつ連接
されている。この表面連続性のために、燃焼チャンバに向けて下流側へとオリフ
ィス７から流出するガソリン流が分断されることがない。しかも、出口オリフィ
ス７の周囲におけるセラミックコーティング１４の存在、オリフィス７のすぐ近
傍箇所におけるセラミックコーティング１４の存在、および、噴射機チップ５の
下端上におけるセラミックコーティング１４の存在は、噴射機チップ５の外面上
におけるカーボンオイルすなわち炭化水素残留物の沈着から、噴射機を保護する
という効果を有している。
が、キンク１２によって形成された凹所内に、および、キンク１２の底部１２ｂ
内に、成膜されている。セラミックコーティング１４は、ビード６の平坦外面６
ｂに対してわずかに厚くなっている。キンク１２の上部１２ａにおいては、セラ
ミックコーティング１４は、凹所を充填しており、そのため、出口オリフィス７
の壁とセラミックコーティング１４の外面１５とが表面連続性を確保しつつ連接
されている。この表面連続性のために、燃焼チャンバに向けて下流側へとオリフ
ィス７から流出するガソリン流が分断されることがない。しかも、出口オリフィ
ス７の周囲におけるセラミックコーティング１４の存在、オリフィス７のすぐ近
傍箇所におけるセラミックコーティング１４の存在、および、噴射機チップ５の
下端上におけるセラミックコーティング１４の存在は、噴射機チップ５の外面上
におけるカーボンオイルすなわち炭化水素残留物の沈着から、噴射機を保護する
という効果を有している。
【００２６】 図３に示された例においては、図２における部材と同じ部材には、同一参照符
号が付されている。
号が付されている。
【００２７】 図３に示された実施形態は、図２における実施形態と比較して、スロットル９
から（噴射機の軸Ｘ−Ｘに沿って軸対称に）偏向ピントル１６が軸方向に延出さ
れている点において、相違している。したがって、偏向ピントル１６は、オリフ
ィスの壁に対して接触することなく、調整オリフィス兼出口オリフィス７内にお
いて軸方向に配置されている。偏向ピントル１６は、さらに、オリフィス７の出
口を超えて軸方向に突出している。スロットル９に対して取り付けられた偏向ピ
ントル１６は、噴射機が開閉するときには、軸方向に往復移動するスロットル９
と共に変位する。ピントル１６は、小径の円柱ロッド１７と、軸Ｘ−Ｘ回りに軸
対称であって小径円柱ロッド１７の端部に配置され円錐台形状とされたいくつか
の部分を有した外面と、を備えている。ガソリンが出口オリフィス７を通して供
給される供給方向に関して下流側にいくにつれて拡径する内側円錐台部１６ａは
、キンク１２の上部すなわち内側部分１２ａを充填しているセラミックコーティ
ング１４の対向面と協働して、円錐台形状の環状通路を形成する。この環状通路
は、ガソリンの供給方向に関して下流側にいくにつれて拡径するものである。こ
のため、霧化のための中空円錐空間内へとオリフィス７を通してガソリンが噴射
されるような効果がもたらされる。
から（噴射機の軸Ｘ−Ｘに沿って軸対称に）偏向ピントル１６が軸方向に延出さ
れている点において、相違している。したがって、偏向ピントル１６は、オリフ
ィスの壁に対して接触することなく、調整オリフィス兼出口オリフィス７内にお
いて軸方向に配置されている。偏向ピントル１６は、さらに、オリフィス７の出
口を超えて軸方向に突出している。スロットル９に対して取り付けられた偏向ピ
ントル１６は、噴射機が開閉するときには、軸方向に往復移動するスロットル９
と共に変位する。ピントル１６は、小径の円柱ロッド１７と、軸Ｘ−Ｘ回りに軸
対称であって小径円柱ロッド１７の端部に配置され円錐台形状とされたいくつか
の部分を有した外面と、を備えている。ガソリンが出口オリフィス７を通して供
給される供給方向に関して下流側にいくにつれて拡径する内側円錐台部１６ａは
、キンク１２の上部すなわち内側部分１２ａを充填しているセラミックコーティ
ング１４の対向面と協働して、円錐台形状の環状通路を形成する。この環状通路
は、ガソリンの供給方向に関して下流側にいくにつれて拡径するものである。こ
のため、霧化のための中空円錐空間内へとオリフィス７を通してガソリンが噴射
されるような効果がもたらされる。
【００２８】 図３に示された噴射機チップが図２における噴射チップと比較して相違してい
る点は、ビード６の外面６ｂが、周縁リッジ１８を有していることである。周縁
リッジ１８は、横断面形状が実質的に三角形とされていて、下流側に向けて軸方
向に突出している。周縁リッジ１８は、出口オリフィス７から離間した位置にお
いて出口オリフィス７を囲んでいる。周縁リッジ１８は、この例においては、キ
ンク１２の底部すなわち外側部分１２ｂがビード６の外面６ｂと実質的に交差す
るであろう場所に配置されている。
る点は、ビード６の外面６ｂが、周縁リッジ１８を有していることである。周縁
リッジ１８は、横断面形状が実質的に三角形とされていて、下流側に向けて軸方
向に突出している。周縁リッジ１８は、出口オリフィス７から離間した位置にお
いて出口オリフィス７を囲んでいる。周縁リッジ１８は、この例においては、キ
ンク１２の底部すなわち外側部分１２ｂがビード６の外面６ｂと実質的に交差す
るであろう場所に配置されている。
【００２９】 この例においては、セラミックコーティング１４は、出口オリフィス７と連接
している肩部からリッジ１８の基部のところまでにわたって延在しており、キン
ク１２の上部すなわち内側部分１２ａと底部すなわち外側部分１２ｂとによって
規定された凹所を充填している。しかしながら、図２に図示した例のように、セ
ラミックコーティング１４の外面１５は、出口オリフィス７からリッジ１８のと
ころまでにおいては表面連続性をもたらしている。
している肩部からリッジ１８の基部のところまでにわたって延在しており、キン
ク１２の上部すなわち内側部分１２ａと底部すなわち外側部分１２ｂとによって
規定された凹所を充填している。しかしながら、図２に図示した例のように、セ
ラミックコーティング１４の外面１５は、出口オリフィス７からリッジ１８のと
ころまでにおいては表面連続性をもたらしている。
【００３０】 加えて、ピントル１６の外面のうちの外側円錐部または円錐台部１６ｂ、１６
ｃは、セラミックコーティング１９によって保護することができる。この場合、
セラミックコーティング１９は、ピントル１６の内側円錐台部１６ａに対しての
表面連続性を形成している。
ｃは、セラミックコーティング１９によって保護することができる。この場合、
セラミックコーティング１９は、ピントル１６の内側円錐台部１６ａに対しての
表面連続性を形成している。
【００３１】 図３に図示された実施形態の変形例として、噴射機が偏向ピントル１６のよう
な偏向ピントルを具備するもののリッジ１８は設けない構成とすることもできる
。
な偏向ピントルを具備するもののリッジ１８は設けない構成とすることもできる
。
【００３２】 図２および図３においては、セラミックコーティング１４および／または１９
は、噴射機チップの外面の限られた表面においてのみ、噴霧によってあるいは電
解成長により、成膜することができる。限られた領域とは、出口オリフィスの直
下部分における出口オリフィス周辺部とされる。これにより、セラミックコーテ
ィングは、燃焼チャンバ内へと噴射されるべきガソリンの供給速度特性を劣化さ
せたりガソリンジェットの形状を劣化させたりしかねないようなカーボンオイル
の形成防止に、特に有効である。
は、噴射機チップの外面の限られた表面においてのみ、噴霧によってあるいは電
解成長により、成膜することができる。限られた領域とは、出口オリフィスの直
下部分における出口オリフィス周辺部とされる。これにより、セラミックコーテ
ィングは、燃焼チャンバ内へと噴射されるべきガソリンの供給速度特性を劣化さ
せたりガソリンジェットの形状を劣化させたりしかねないようなカーボンオイル
の形成防止に、特に有効である。
【００３３】 図４は、８ＭＰａという圧力における制御された噴射に関しての、噴射機が開
放されている時間すなわち噴射持続時間 Ｔinj（単位：ｍｓ）の関数として、噴
射機の平均供給速度Ｍoy（単位：１噴射あたりのガソリンのｍｇ）を示すグラフ
である。測定点が菱形でプロットされている上側の曲線２０は、セラミックコー
ティングを有した噴射機に対して得られた曲線であり、一方、測定点が正方形で
プロットされている下側の曲線２１は、同じ噴射機ではあるもののセラミックコ
ーティングを有していない噴射機を使用して得られた曲線である。セラミックコ
ーティングなしの場合には、各々の場合において噴射機動作の２０時間後に、カ
ーボンオイルが沈着した。供給性能の低下が、下側の曲線２１上における４個の
測定点のそれぞれに対して示されている。性能低下は、１６．６％〜２６％にわ
たって変化している。
放されている時間すなわち噴射持続時間 Ｔinj（単位：ｍｓ）の関数として、噴
射機の平均供給速度Ｍoy（単位：１噴射あたりのガソリンのｍｇ）を示すグラフ
である。測定点が菱形でプロットされている上側の曲線２０は、セラミックコー
ティングを有した噴射機に対して得られた曲線であり、一方、測定点が正方形で
プロットされている下側の曲線２１は、同じ噴射機ではあるもののセラミックコ
ーティングを有していない噴射機を使用して得られた曲線である。セラミックコ
ーティングなしの場合には、各々の場合において噴射機動作の２０時間後に、カ
ーボンオイルが沈着した。供給性能の低下が、下側の曲線２１上における４個の
測定点のそれぞれに対して示されている。性能低下は、１６．６％〜２６％にわ
たって変化している。
【００３４】 これにより、本発明により提案されたセラミックコーティングが、直接噴射シ
ステムにおけるガソリン噴射機の初期特性を時間がたったとしても保存するとい
う潜在可能性が明確に示された。
ステムにおけるガソリン噴射機の初期特性を時間がたったとしても保存するとい
う潜在可能性が明確に示された。
【００３５】 当然のことながら、本発明は、また、１つまたは複数のガソリン出口オリフィ
スが、噴射機の構成に基づいて１つまたは複数の調整オリフィスよりもガソリン
供給方向に関して下流側に位置しているようなガソリン噴射機に対して適用する
こともできる。この場合には、セラミックコーティングは、噴射機チップの外面
上において、１つまたは複数の出口オリフィスの直下における少なくともオリフ
ィス周辺部分に成膜される。
スが、噴射機の構成に基づいて１つまたは複数の調整オリフィスよりもガソリン
供給方向に関して下流側に位置しているようなガソリン噴射機に対して適用する
こともできる。この場合には、セラミックコーティングは、噴射機チップの外面
上において、１つまたは複数の出口オリフィスの直下における少なくともオリフ
ィス周辺部分に成膜される。
【図１】 火花点火エンジンにおける直接噴射システムのためのガソリン噴
射機を概略的に示す側面図である。
射機を概略的に示す側面図である。
【図２】 図１に示す噴射機の第１実施形態の一部を示す軸方向断面図であ
る。
る。
【図３】 図２と同様の図であって、噴射機の第２実施形態の一部を概略的
に示す軸方向断面図である。
に示す軸方向断面図である。
【図４】 噴射持続時間 Ｔinj（単位：ｍｓ）の関数として平均供給速度（
単位：１噴射あたりのｍｇ）を示すグラフであって、上側の曲線は、カーボンオ
イル沈着のない噴射機に関するものであり、下側の曲線は、２０時間のエンジン
動作後に燃料オイルの沈着によって汚染された噴射機に関するものである。
単位：１噴射あたりのｍｇ）を示すグラフであって、上側の曲線は、カーボンオ
イル沈着のない噴射機に関するものであり、下側の曲線は、２０時間のエンジン
動作後に燃料オイルの沈着によって汚染された噴射機に関するものである。
５ チップ ６ ビード ６ｂ 外面 ７ 出口オリフィス ８ 座 ９ スロットル １１ スプリング（付勢手段） １２ キンク １４ セラミックコーティング １５ 外面 １６ 偏向ピントル １８ 周縁リッジ １９ セラミックコーティング
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年１０月３０日（１９９９．１０．３０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項２】 請求項１記載の燃料噴射機において、 前記セラミックコーティング（１４）は、前記出口オリフィス（７）をなす壁
と前記セラミックコーティング（１４）の外面（１５）との間において実質的に
表面連続性がもたらされるようにして、さらに、セラミックコーティング（１４
）の前記外面（１５）と前記チップ（５）の前記外面（６ｂ）のうちの前記出口
オリフィス（７）の下流側に位置した部分との間において実質的に表面連続性が
もたらされるようにして、少なくとも前記凹所を充填していることを特徴とする
燃料噴射機。
と前記セラミックコーティング（１４）の外面（１５）との間において実質的に
表面連続性がもたらされるようにして、さらに、セラミックコーティング（１４
）の前記外面（１５）と前記チップ（５）の前記外面（６ｂ）のうちの前記出口
オリフィス（７）の下流側に位置した部分との間において実質的に表面連続性が
もたらされるようにして、少なくとも前記凹所を充填していることを特徴とする
燃料噴射機。
【請求項３】 請求項１〜２のいずれかに記載の燃料噴射機において、 前記スロットル（９）に取り付けられた偏向ピントル（１６）を具備し、 該偏向ピントル（１６）は、前記出口オリフィス（７）をなす前記壁に対して
接触することなく、前記出口オリフィス（７）に対して軸方向に対向しており、 前記偏向ピントル（１６）は、前記出口オリフィス（７）から下流側に向けて
延出しており、 前記セラミックコーティング（１４）は、前記偏向ピントル（１６）に対して
接触することなく、前記偏向ピントル（１６）の少なくとも一部を囲んでいるこ
とを特徴とする燃料噴射機。
接触することなく、前記出口オリフィス（７）に対して軸方向に対向しており、 前記偏向ピントル（１６）は、前記出口オリフィス（７）から下流側に向けて
延出しており、 前記セラミックコーティング（１４）は、前記偏向ピントル（１６）に対して
接触することなく、前記偏向ピントル（１６）の少なくとも一部を囲んでいるこ
とを特徴とする燃料噴射機。
【請求項４】 請求項３記載の燃料噴射機において、 前記偏向ピントル（１６）は、少なくとも一部が、セラミックコーティング（
１９）によってコーティングされていることを特徴とする燃料噴射機。
１９）によってコーティングされていることを特徴とする燃料噴射機。
【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の燃料噴射機において、 前記燃料噴射機の前記チップ（５）の前記外面（６ｂ）が、周縁リッジ（１８
）を備え、 該周縁リッジ（１８）は、下流側に向けて突出しているとともに、前記出口オ
リフィス（７）から離間した位置において前記出口オリフィス（７）を囲んでお
り、 前記セラミックコーティング（１４）は、前記出口オリフィス（７）から少な
くとも前記周縁リッジ（１８）の基部のところまでにわたって延在していること
を特徴とする燃料噴射機。
）を備え、 該周縁リッジ（１８）は、下流側に向けて突出しているとともに、前記出口オ
リフィス（７）から離間した位置において前記出口オリフィス（７）を囲んでお
り、 前記セラミックコーティング（１４）は、前記出口オリフィス（７）から少な
くとも前記周縁リッジ（１８）の基部のところまでにわたって延在していること
を特徴とする燃料噴射機。
【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の燃料噴射機において、 前記セラミックコーティング（１４，１９）をなすセラミックが、ガラス状セ
ラミックであることを特徴とする燃料噴射機。
ラミックであることを特徴とする燃料噴射機。
【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の燃料噴射機において、 前記セラミックコーティング（１４，１９）が、前記燃料噴射機の金属製チッ
プ（５）上へと、噴霧によるセラミック成膜プロセスによって形成されることを
特徴とする燃料噴射機。
プ（５）上へと、噴霧によるセラミック成膜プロセスによって形成されることを
特徴とする燃料噴射機。
【請求項８】 請求項１〜６のいずれかに記載の燃料噴射機において、 前記セラミックコーティング（１４，１９）が、前記燃料噴射機の金属製チッ
プ（５）上へと、電解によるセラミック成膜プロセスによって形成されることを
特徴とする燃料噴射機。
プ（５）上へと、電解によるセラミック成膜プロセスによって形成されることを
特徴とする燃料噴射機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 61/16 Ｆ０２Ｍ 61/16 Ｐ
Claims (9)
- 【請求項１】 燃料噴射機が開放状態とされたときにエンジンの燃焼チャン
バ内へとガソリンを噴射するための少なくとも１つの出口オリフィス（７）を有
したチップ（５）と、駆動手段の起動によって、前記燃料噴射機が閉塞状態とさ
れたときに可動スロットル（９）を座（８）に対して押圧するよう付勢する付勢
手段（１１）の付勢力に抗して、前記座（８）から離間される可動スロットル（
９）と、を具備してなるタイプの直接噴射式内燃エンジン用燃料噴射機であって
、 前記燃料噴射機が、前記ガソリンが供給される供給方向に関し前記出口オリフ
ィス（７）の直下下流箇所における少なくとも前記出口オリフィス周縁部分にお
いて前記チップ（５）の外面（６ｂ）上に成膜されたセラミックコーティング（
１４）を具備していることを特徴とする燃料噴射機。 - 【請求項２】 請求項１記載の燃料噴射機において、 前記出口オリフィス（７）の直下下流箇所における少なくとも前記出口オリフ
ィス周縁部分において、前記チップ（５）の前記外面（６ｂ）は、前記チップ（
５）の前記外面（６ｂ）内において凹所を規定する少なくとも１つのキンク（１
２）を有し、 前記セラミックコーティング（１４）は、少なくとも前記凹所に成膜されてい
ることを特徴とする燃料噴射機。 - 【請求項３】 請求項２記載の燃料噴射機において、 前記セラミックコーティング（１４）は、前記出口オリフィス（７）をなす壁
と前記セラミックコーティング（１４）の外面（１５）との間において実質的に
表面連続性がもたらされるようにして、さらに、セラミックコーティング（１４
）の前記外面（１５）と前記チップ（５）の前記外面（６ｂ）のうちの前記出口
オリフィス（７）の下流側に位置した部分との間において実質的に表面連続性が
もたらされるようにして、少なくとも前記凹所を充填していることを特徴とする
燃料噴射機。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の燃料噴射機において、 前記スロットル（９）に取り付けられた偏向ピントル（１６）を具備し、 該偏向ピントル（１６）は、前記出口オリフィス（７）をなす前記壁に対して
接触することなく、前記出口オリフィス（７）に対して軸方向に対向しており、 前記偏向ピントル（１６）は、前記出口オリフィス（７）から下流側に向けて
延出しており、 前記セラミックコーティング（１４）は、前記偏向ピントル（１６）に対して
接触することなく、前記偏向ピントル（１６）の少なくとも一部を囲んでいるこ
とを特徴とする燃料噴射機。 - 【請求項５】 請求項４記載の燃料噴射機において、 前記偏向ピントル（１６）は、少なくとも一部が、セラミックコーティング（
１９）によってコーティングされていることを特徴とする燃料噴射機。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の燃料噴射機において、 前記燃料噴射機の前記チップ（５）の前記外面（６ｂ）が、周縁リッジ（１８
）を備え、 該周縁リッジ（１８）は、下流側に向けて突出しているとともに、前記出口オ
リフィス（７）から離間した位置において前記出口オリフィス（７）を囲んでお
り、 前記セラミックコーティング（１４）は、前記出口オリフィス（７）から少な
くとも前記周縁リッジ（１８）の基部のところまでにわたって延在していること
を特徴とする燃料噴射機。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の燃料噴射機において、 前記セラミックコーティング（１４，１９）をなすセラミックが、ガラス状セ
ラミックであることを特徴とする燃料噴射機。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の燃料噴射機において、 前記セラミックコーティング（１４，１９）が、前記燃料噴射機の金属製チッ
プ（５）上へと、噴霧によるセラミック成膜プロセスによって形成されることを
特徴とする燃料噴射機。 - 【請求項９】 請求項１〜７のいずれかに記載の燃料噴射機において、 前記セラミックコーティング（１４，１９）が、前記燃料噴射機の金属製チッ
プ（５）上へと、電解によるセラミック成膜プロセスによって形成されることを
特徴とする燃料噴射機。
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