JP3978638B2 - 電磁式燃料噴射弁の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）に用いられる燃料噴射弁の製造方法に関し、特に電磁駆動装置により駆動される電磁式燃料噴射弁の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電磁駆動装置にパルス電流を印加することにより弁部材を往復駆動する電磁式燃料噴射弁が知られている。燃料噴射弁は、弁部材に設けられた当接部が弁ボディの弁座部に着座、または当接部が弁座部から離座することにより、下流側に設けられた噴孔からの燃料の噴射が断続される。
【０００３】
ガソリンエンジンなどに用いられる燃料噴射弁では、例えば閉弁時における燃料の漏れなどにより所定時期以外に燃料が燃焼室内へ流入すると、燃料が完全に燃焼されず、排出ガス中の炭化水素（ＨＣ）が増加してしまう。そのため、燃料噴射弁は閉弁時に弁座部と当接部とを高精度に密閉させる、すなわち弁密度を向上させる必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平９−６８１３４号公報に開示される燃料噴射弁の製造方法によると、弁ボディと当接部と形状が同一の球状部材が先端に取り付けられた軸付工具とを擦り合わせ、弁ボディの弁座部に球状部材の形状を転写している。これにより、弁座部の形状と当接部の形状とをなじませ弁密度を向上させている。
【０００５】
しかしながら、特開平９−６８１３４号公報に開示される製造方法では、弁部材とは異なる部材である軸付工具と弁ボディとを擦り合わせている。そのため、弁ボディと弁部材との組み付け時の公差により、弁ボディと弁部材との同軸度が確保できないおそれがある。その結果、弁ボディの弁座部と弁部材の当接部との間の弁密度が確保されず、燃料が漏れるおそれがある。
【０００６】
弁密度を向上させるためには、弁座部および当接部の加工精度をより向上させることが考えられる。しかし、従来以上に加工精度を向上させるには弁座部および当接部の加工に長時間が必要となるため、製造コストが増大するという問題がある。
また、今後排出ガスのさらなる規制に対応するために、従来以上に弁密度の向上が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、低コストで、弁密度を向上させることができる電磁式燃料噴射弁の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の電磁式燃料噴射弁の製造方法によると、弁ボディの弁座部近傍または弁部材の当接部近傍のいずれか一方または両方に突出部が形成されている。例えば弁部材に突出部を形成する場合、弁部材に突出部を形成した後、弁部材、弁ボディおよび電磁駆動装置からなる電磁式燃料噴射弁を組み付ける。そして、当接部が弁座に対し着座および離座を繰り返すように弁部材を駆動させる。当接部が弁座に対し着座および離座を繰り返すことにより、弁部材に形成されている突出部が変形し、突出部の形状を弁座部の形状になじませることができる。したがって、電磁式燃料噴射弁の弁密度が向上し、電磁式燃料噴射弁の閉弁時における燃料の漏れを防止することができる。
【０００９】
また、突出部が変形することにより電磁式燃料噴射弁の組み付け時における組み付け誤差を吸収させることができる。さらに、電磁式燃料噴射弁を組み付けた後、弁部材を駆動させるだけで突出部を変形させることができる。したがって、電磁式燃料噴射弁の各部材の加工精度を従来以上に向上させる必要がないため、製造コストが増大することなく弁密度を向上させることができる。
【００１０】
本発明の請求項２記載の電磁式燃料噴射弁の製造方法によると、突出部はめっきにより形成されているため、突出部の形成が容易である。
本発明の請求項３記載の電磁式燃料噴射弁の製造方法によると、突出部は研磨により形成されているため、例えば弁ボディまたは弁部材を所定の形状に形成すると同時に突出部を形成することができる。
【００１１】
本発明の請求項４記載の電磁式燃料噴射弁の製造方法によると、弁ボディの内周面または弁部材の外周面のいずれか一方または両方に被膜が形成されている。例えば弁部材の外周面に被膜を形成する場合、弁部材の外周面に被膜を形成した後、弁部材、弁ボディおよび電磁駆動装置からなる電磁式燃料噴射弁を組み付ける。そして、当接部が弁座に対し着座および離座を繰り返すように弁部材を駆動させる。当接部が弁座に対し着座および離座を繰り返すことにより、弁部材の外周面に形成されている被膜が変形し、被膜の形状を弁座部の形状になじませることができる。したがって、電磁式燃料噴射弁の弁密度が向上し、電磁式燃料噴射弁の閉弁時における燃料の漏れを防止することができる。
【００１２】
また、被膜の変形により電磁式燃料噴射弁の組み付け時における組み付け誤差を吸収することができる。さらに、電磁式燃料噴射弁を組み付けた後、弁部材を駆動させるだけで被膜を変形させることができる。したがって、電磁式燃料噴射弁の各部材の加工精度を従来以上に向上させる必要がないため、製造コストが増大することなく弁密度を向上させることができる。
【００１３】
本発明の請求項５または６記載の電磁式燃料噴射弁の製造方法によると、被膜はめっきまたは樹脂により形成されているため、被膜の形成が容易である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による電磁式燃料噴射弁をガソリンエンジンの燃料噴射弁に適用した例を図２に示す。
【００１５】
電磁式燃料噴射弁（以下、単に「燃料噴射弁」という。）１のケーシング１０は、磁性パイプ１１、固定鉄心１２、電磁駆動装置４０等を覆うモールド樹脂である。ノズルボディ２０は磁性パイプ１１とレーザ溶接などにより結合している。
弁部材としてのバルブニードル３０は磁性パイプ１１およびノズルボディ２０の内に往復移動可能に収容されており、バルブニードル３０の当接部３１はノズルボディ２０に形成した弁座部２１に着座可能である。磁性パイプ１１およびノズルボディ２０により弁ボディが構成されている。
【００１６】
バルブニードル３０の当接部３１と反対側に設けられた接合部３２は可動鉄心１５と結合している。固定鉄心１２と非磁性パイプ１６、非磁性パイプ１６と磁性パイプ１１とはそれぞれレーザ溶接などにより結合されている。
ノズルボディ２０の燃料噴射側端面に、薄い円板状に形成された噴孔部材２２が配設されている。噴孔部材２２には噴孔２２ａが形成されている。バルブニードル３０の当接部３１がノズルボディ２０の弁座部２１から離座すると、当接部３１と弁座部２１との間の空隙を燃料が通過し、噴孔２２ａから燃料が噴射される。図１に示すようにバルブニードル３０の当接部３１の近傍には、突出部３３が形成されている。
【００１７】
図２に示すように固定鉄心１２は略円筒形状であり、内部を燃料が流通可能である。固定鉄心１２の反噴孔側の端部には、燃料に含まれている微細な不純物を除去するための濾過部材１７が配設されている。また、固定鉄心１２の内部には、アジャスティングパイプ１８が収容されている。アジャスティングパイプ１８の噴孔側端部には、バルブニードル３０を弁座部２１方向に付勢するスプリング１９が配設されている。
【００１８】
バルブニードル３０の反噴孔側に電磁駆動装置４０が配設されている。電磁駆動装置４０は、コイル４１、およびコイル４１が巻回されたスプール４２、ならびにスプール４２の周囲を覆うように配設されている金属プレート４３などから構成され、磁性パイプ１１、固定鉄心１２、可動鉄心１５、および金属プレート４３が磁気回路を構成している。コイル４１に通電することにより、磁気回路に磁力が発生し、可動鉄心１５とともにバルブニードル３０を図２の上方に吸引する。
【００１９】
コイル４１は、非磁性パイプ１６を挟むように位置する固定鉄心１２および磁性パイプ１１のそれぞれの端部と非磁性パイプ１６との周囲を覆うようにケーシング１０内に位置している。コイル４１はターミナル４４と電気的に接続されており、ターミナル４４に印加される電流がコイル４１に加わる。
【００２０】
電磁駆動装置のコイル４１への通電がオンされると、固定鉄心１２側に可動鉄心１５を吸引する電磁吸引力がコイル４１に発生する。この電磁吸引力により可動鉄心１５が固定鉄心１２側に吸引されると、可動鉄心１５とともにバルブニードル３０が固定鉄心１２側に移動し、バルブニードル３０の当接部３１がノズルボディ２０の弁座部２１から離座する。当接部３１が弁座部２１から離座すると、当接部３１と弁座部２１との間に空隙が生じ、この空隙を経由して噴孔２２ａから燃料が噴射される。
【００２１】
コイル４１への通電がオフされ電磁吸引力が消滅すると、スプリング１９の付勢力により可動鉄心１５およびバルブニードル３０が弁座部２１側に移動し、当接部３１が弁座部２１に着座する。これにより、当接部３１と弁座部２１との間の空隙が閉塞されるとともに、噴孔２２ａからの燃料の噴射が遮断される。
【００２２】
次に、突出部３３について詳細に説明する。
図１に示すように、突出部３３は断面が略四角形であり、バルブニードル３０の外周部を帯状に周回するように形成されている。突出部３３は燃料の流通を妨げないように形成され、バルブニードル３０の軸方向に対する突出部３３の幅ｗがｗ≦０．１ｍｍ、厚さｔが２μｍ≦ｔ≦２０μｍである。
【００２３】
突出部３３はバルブニードル３０およびノズルボディ２０を構成する材質よりも柔らかく、かつ当接部３１と弁座部２１との衝突により容易に摩耗しない程度の硬さを有している材質を用いる。例えば、バルブニードル３０およびノズルボディ２０の材質としてステンレス鋼を用いた場合、突出部３３の材質としてはステンレス鋼よりも柔らかいニッケル合金めっき、あるいはニッケル合金めっきよりも耐摩耗性の高いクロムめっきを用いることが可能である。
【００２４】
また、めっきにより突出部３３を形成するのではなく、バルブニードル３０の成形時における研磨あるいは切削の際、バルブニードル３０の成形と同時に突出部３３を形成することも可能である。研磨などにより突出部３３を形成する場合、バルブニードル３０と突出部３３とは材質が同一である。
【００２５】
次に、燃料噴射弁１の製造方法について説明する。
▲１▼ バルブニードル３０およびノズルボディ２０など燃料噴射弁１の各部材を所定の形状に成形する。このとき、例えば研磨などによりバルブニードル３０には当接部３１、ノズルボディ２０には弁座部２１を形成する。
【００２６】
▲２▼ 図１に示すようにバルブニードル３０の当接部３１近傍の外周部に、バルブニードル３０の周方向外側に突出する突出部３３を形成する。突出部３３は該当する位置にめっきで形成、またはバルブニードル３０の成形と同時に研磨などにより形成される。
【００２７】
▲３▼ バルブニードル３０、ノズルボディ２０および電磁駆動装置４０などの燃料噴射弁１の各部材を組み付け、燃料噴射弁１の仮製品とする。
▲４▼ 燃料噴射弁１を組み付けた後、電磁駆動装置４０のコイル４１に通電し、バルブニードル３０を作動させる。バルブニードル３０が作動すると、バルブニードル３０の当接部３１がノズルボディ２０の弁座部２１に着座、および当接部３１が弁座部２１から離座を繰り返す。当接部３１が弁座部２１に着座する際、当接部３１が弁座部２１に打ち付けられることで突出部３３が変形し、図３に示すように突出部３３は弁座部２１の形状に沿った形状に変形する。作動回数、すなわち当接部３１が弁座部２１に着座する回数は、突出部３３の材質によって変化する。例えば、上記のように突出部３３としてニッケル合金めっきあるいはクロムめっきを用いると作動回数は数万回〜数十万回である。このとき、コイル４１に通電するパルス電流の周波数を２００Ｈｚ、作動時間を２ミリ秒とすると、作動時間は数十秒〜数百秒間となる。
【００２８】
また、突出部３３を研磨などにより形成すると、突出部３３はバルブニードル３０と同一の材質で形成されているため、めっきで形成した場合と比較して突出部３３の硬度が高くなる。したがって、突出部３３が変形するのに要する時間が長くなるため、バルブニードル３０の作動時間は突出部３３をめっきで形成した場合と比較して長くなる。
【００２９】
第１実施例では、燃料噴射弁１を製品状態に組み付けた後、バルブニードル３０を作動させることにより、バルブニードル３０の当接部３１近傍に形成されている突出部３３とノズルボディ２０の弁座部２１とが衝突を繰り返す。これにより、突出部３３が変形し、突出部３３の形状を弁座部２１の形状になじませることができる。したがって、当接部３１と弁座部２１との間の弁密度が向上するため、閉弁時における当接部３１と弁座部２１との間の空隙からの燃料の漏れを防止することができる。
また、突出部３３が変形することにより当接部３１と弁座部２１とをなじませることができるため、燃料噴射弁１の組み付けによる公差を吸収することができ、弁密度を向上させることができる。
【００３０】
第１実施例では、燃料噴射弁１を組み付けた後バルブニードル３０を作動させるだけで突出部３３が変形し当接部３１と弁座部２１との弁密度が向上する。したがって、例えばバルブニードル３０あるいは弁ボディ２０の加工精度を従来以上に向上させる必要がないため、加工が容易であり、製造コストを低減することができる。
【００３１】
（第２実施例）
本発明の第２実施例による燃料噴射弁を図４に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付している。
図４に示すように第２実施例の燃料噴射弁１は、突出部２３がノズルボディ２０の弁座部２１近傍に形成されている。突出部２３は弁ボディ２０の内周部側に突出し、弁ボディ２０の内周部を周回するように形成されている。燃料噴射弁１の軸方向に対する突出部２３の幅および厚さは、第１実施例の突出部と同一である。弁座部２１にバルブニードル３０の当接部３１が着座することにより、当接部３１により突出部２３が打ち付けられる。突出部２３が当接部３１により打ち付けられることで、突出部２３が当接部３１に沿った形状に変形する。
【００３２】
したがって、当接部３１の形状と弁座部２１の形状とをなじませることができ、第１実施例と同様に弁密度を向上させることができる。
以上、第１実施例および第２実施例では、突出部をバルブニードル３０の当接部３１近傍あるいはノズルボディ２０の弁座部２１近傍のいずれかに形成したが、当接部３１近傍および弁座部２１近傍の両方に形成してもよい。
【００３３】
（第３実施例）
本発明の第３実施例による燃料噴射弁を図５に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には、同一の符号を付している。
図５に示すように第３実施例の燃料噴射弁１は、バルブニードル３０の外周面に被膜３４を形成している。被膜３４は第１実施例および第２実施例の突出部と同様に燃料の流通を妨げないように形成され、被膜３４の厚さｔは２μｍ≦ｔ≦２０μｍである。
【００３４】
被膜３４の材質としては、第１実施例および第２実施例の突出部と同様にニッケル合金、あるいはクロムを用いることが可能であり、これらをめっきすることにより被膜３４を形成することが可能である。また、金属系の材質ではなく、例えば熱硬化性樹脂などの樹脂類で被膜３４を形成することも可能である。
【００３５】
バルブニードル３０の外周面に被膜３４を形成した後、燃料噴射弁１を組み付け、バルブニードル３０を作動させる。バルブニードル３０を作動させることにより、バルブニードル３０の当接部３１とノズルボディ２０の弁座部２１が衝突し、バルブニードル３０外周面の被膜３４が変形する。これにより、当接部３１の形状を弁座部２１の形状になじませることができ、弁密度を向上させることができる。
【００３６】
第３実施例では、バルブニードル３０の外周面に被膜３４を形成している。これにより、第１実施例および第２実施例のように突出部を形成する場合と比較して加工精度を低くすることができ、製造コストをより低減することができる。
第３実施例では、バルブニードル３０の外周面だけに被膜３４を形成したが、ノズルボディ２０の内周面だけに被膜を形成、またはバルブニードル３０の外周面およびノズルボディ２０の内周面の両方に被膜を形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による電磁式燃料噴射弁を示す断面図であって、図２のＩの円内を拡大した図である。
【図２】本発明の第１実施例による電磁式燃料噴射弁を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施例による燃料噴射弁を示す断面図であって、図１と同一の部分を拡大した図である。
【図４】本発明の第２実施例による燃料噴射弁を示す断面図であって、図１と同一の部分を拡大した図である。
【図５】本発明の第３実施例による燃料噴射弁を示す断面図であって、図１と同一の部分を拡大した図である。
【符号の説明】
１ 電磁式燃料噴射弁
１１ 磁性パイプ（弁ボディ）
２０ ノズルボディ（弁ボディ）
２１ 弁座部
２２ａ 噴孔
２３ 突出部
３０ バルブニードル
３１ 当接部
３３ 突出部
３４ 被膜
４０ 電磁駆動装置

Claims (6)

1. 噴孔の上流に弁座部を有する弁ボディ、前記弁座部に着座可能な当接部を有する弁部材、ならびに前記弁部材を駆動する電磁駆動装置を備え、前記電磁駆動装置への通電を断続することにより前記当接部が前記弁座部へ着座または前記弁座部から離座し、前記噴孔からの燃料の噴射を断続する電磁式燃料噴射弁の製造方法であって、
   前記弁ボディおよび前記弁部材をそれぞれ所定の形状に成形し、前記弁ボディに前記弁座部、ならびに前記弁部材に前記当接部を形成する工程と、
   前記弁ボディの前記弁座部の近傍、または前記弁部材の前記当接部の近傍のいずれか一方または両方に前記弁ボディおよび前記弁部材を構成する材質よりも柔らかい材質からなる突出部を形成する工程と、
   突出部を形成した後、前記弁ボディ、前記弁部材および前記電磁駆動装置を組み付ける工程と、
   組み付け後、前記当接部が前記弁座部へ着座および前記弁座部から離座を繰り返すように前記電磁駆動装置への通電を断続し、前記突出部の形状を前記弁座部または前記当接部の形状になじませるように変形させる工程と、
   を含むことを特徴とする電磁式燃料噴射弁の製造方法。
2. 前記突出部は、金属めっきで形成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁の製造方法。
3. 前記突出部は、研磨により形成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁の製造方法。
4. 噴孔の上流に弁座部を有する弁ボディ、前記弁座部に着座可能な当接部を有する弁部材、ならびに前記弁部材を駆動する電磁駆動装置を備え、前記電磁駆動装置への通電を断続することにより前記当接部が前記弁座部へ着座または前記弁座部から離座し、前記噴孔からの燃料の噴射を断続する電磁式燃料噴射弁の製造方法であって、
   前記弁ボディおよび前記弁部材をそれぞれ所定の形状に成形し、前記弁ボディに前記弁座部、ならびに前記弁部材に前記当接部を形成する工程と、
   前記弁ボディの内周面、または前記弁部材の外周面のいずれか一方または両方に前記弁ボディおよび前記弁部材を構成する材質よりも柔らかい材質からなる被膜を形成する工程と、
   被膜を形成した後、前記弁ボディ、前記弁部材および前記電磁駆動装置を組み付ける工程と、
   組み付け後、前記当接部が前記弁座部へ着座および前記弁座部から離座を繰り返すように前記電磁駆動装置への通電を断続し、前記被膜の形状を前記弁座部または前記当接部の形状になじませるように変形させる工程と、
   を含むことを特徴とする電磁式燃料噴射弁の製造方法。
5. 前記被膜は、金属めっきで形成されていることを特徴とする請求項４記載の電磁式燃料噴射弁の製造方法。
6. 前記被膜は、樹脂で形成されていることを特徴とする請求項４記載の電磁式燃料噴射弁の製造方法。

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