JP6724809B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

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。

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。

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。

特開昭６２−１０４６８号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

燃料供給システムを示すシステム図。 燃料噴射装置を簡略化して示す断面図。 燃料噴射装置の動作を説明するための図。 弁ボデーの先端を拡大して示す断面図。 弁ボデーの噴孔付近を拡大して示す断面図。 弁ボデーにめっきを形成する過程を説明する図。 腐食の前後を示す断面図。 めっき長さと傾斜角度変化量との関係を示すグラフ。 腐食量と噴孔流量変化率との関係を示すグラフ。 腐食量と傾斜角度との関係を示すグラフ。 第２実施形態の噴孔付近を拡大して示す断面図。 弁ボデーにめっきを形成する過程を説明する図。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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

Claims (3)

1. 燃料を噴孔（４４）から噴射する燃料噴射装置（１００）であって、
   先端部に前記噴孔が形成されている筒状の弁ボデー（５１）と、
   前記弁ボデーの内部に収容され、前記噴孔を開閉する弁体（５０）と、を含み、
   前記噴孔の入口部から出口部までの噴孔長さをＬ、前記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、
   前記噴孔の中間部には、前記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、
   前記弁ボデーの外表面（５１ｃ）のうち前記噴孔の周囲の領域と、前記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、
   前記めっきの膜厚は、０．１μｍ以上３μｍ以下である燃料噴射装置。
2. 前記最小絞り部を含む部分のめっきの前記噴孔が延びる方向の長さＬｄは、５０μｍ以上である請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記めっきは、クロムめっきである請求項１または２に記載の燃料噴射装置。

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