JPH10159687A - 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁 - Google Patents
筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁Info
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- JPH10159687A JPH10159687A JP31955996A JP31955996A JPH10159687A JP H10159687 A JPH10159687 A JP H10159687A JP 31955996 A JP31955996 A JP 31955996A JP 31955996 A JP31955996 A JP 31955996A JP H10159687 A JPH10159687 A JP H10159687A
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Abstract
式内燃機関の燃料噴射弁を提供する。 【解決手段】 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁におい
て、その燃料噴射孔表面に、金属アルコキシドとアルコ
キシル基の一部がフルオロアルキル基で置換されたフル
オロアルキル基置換アルコキシドを含む被覆溶液を塗布
し焼成することから形成された被覆膜を有しており、こ
の被覆膜の膜厚が10nm〜100nm であり、前記被覆溶液中
の前記フルオロアルキル基置換アルコキシドの濃度を被
覆溶液中の全アルコキシド量の5〜20モル%とする。
Description
関の燃料噴射弁に関する。より詳細には、その燃料噴射
孔表面に、撥液性に優れかつ耐久性の高い被覆膜を有す
る筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁に関する。
閉によって確実に燃料を遮断し又は適量の流量を制御し
なければならない。また、燃料中にはオイル、添加物、
水分等の異物が存在しており、これが作動中に燃料噴射
弁の、特に噴射孔に堆積し、デポジットと呼ばれる堆積
物が燃料等の流れを妨げてしまう。従って、燃料噴射弁
を高精度に構成したとしてもこのような堆積物の存在に
より燃料等の流れが妨げられ、燃料噴射弁の機能を発揮
できなくなってしまう。
理を施すことによりデポジットの付着を抑制することが
従来より提案されている。その一つとして、例えば特開
平7−246365号では、金属アルコキシドと、アル
コキシル基の一部がフルオロアルキル基により置換され
たフルオロアルキル基置換金属アルコキシドからゾル−
ゲル法により撥液膜を形成する方法が提案されている。
すなわち、フルオロアルキル基を含む物質は撥水撥油性
を有することが知られており、このフルオロアルキル基
を被覆膜の表面に存在させることにより撥液性を付与
し、デポジットの付着を防止している。
方式は、その噴射を行う位置で分類すると、シリンダ内
に直接噴射する筒内噴射と吸気管内に噴射する吸気管噴
射に分けられる。筒内噴射の場合、燃料噴射弁は燃焼室
内に晒されているため、高温及び爆発圧力に耐える必要
があり、デポジットが付着しやすい環境にある。筒内噴
射式内燃機関における噴射弁はこのような厳しい環境に
おかれているため、上記のような従来の被覆膜ではデポ
ジット付着抑制効果が十分ではないといった問題があ
る。また、この燃料噴射弁は12MPa という高い噴射圧で
燃料を噴射するため、このような圧力にも耐える被覆膜
が必要であるが、この点においても従来の被覆膜は問題
がある。
めに本発明によれば、筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁
において、その燃料噴射孔表面に、金属アルコキシドと
アルコキシル基の一部がフルオロアルキル基で置換され
たフルオロアルキル基置換アルコキシドを含む被覆液を
塗布し焼成することから形成された被覆膜を有してお
り、この被覆膜の膜厚が10nm〜100nm であり、前記被覆
液中の前記フルオロアルキル基置換アルコキシドの濃度
が被覆液中の全アルコキシド量の5〜20モル%とされて
いる。
ル基置換アルコキシド濃度と、得られる被覆膜の膜厚を
所定の範囲に限定することにより、耐熱性と耐剥離性に
優れた、デポジットの付着を抑制する被覆膜とすること
ができる。
に用いられる金属アルコキシドとは、下式 M(OR)n (1) で表されるものであり、上式中、Mは金属であり、Rは
アルキルであり、nは金属Mの酸化数である。金属Mと
しては種々のものを用いることができ、目的とする金属
酸化物に対応するものを用いる。金属の例としては、限
定するものではないが、Li、Na、Cu、Ca、S
r、Ba、Zn、B、Al、Ga、Y、Si、Ge、P
b、P、Sb、V、Ta、W、La、Nd等を挙げるこ
とができる。アルキルとしては、メチル、エチル、プロ
ピル、ブチル等を用いることができる。従って、金属ア
ルコキシドとしては、LiOCH3、NaOCH3、Cu(OCH3)2 、Ca
(OCH3) 2 、Sr(OCH3)2 、Ba(OCH3)2 、Zn(OCH3)2 、B(OC
H3)3、Al(i-OC3H7)3、Ga(OC2H5)3、Y(OC4H9)3 、Si(OC2
H5)4、Ge(OC2H5)4、Pb(OC4H9)3、PO(OCH3)3 、Sb(OC
2H5)3、VO(OC2H5)3、Ta(OC3H7)5、W(OC2H5)6 、La(OC3H
7)3、Nd((OC2H5)3 が例示される。
下式 Rfm −M(OR)n-m (2) (上式中、Rfはフルオロアルキル基であり、Mは上記
金属であり、nは金属Mの原子価であり、そしてmはフ
ルオロアルキル基の数である)で表されるように、上記
金属アルコキシドのアルコキシル基ORの一部がフルオ
ロアルキル基で置換されているものである。
に整然と配列するためには5〜10であることが好まし
い。
られた被膜に撥液性が付与され、デポジットの付着が防
止される。このフルオロアルキル基置換アルコキシドに
おいて、フルオロアルキル基の数、すなわち上記式(2)
におけるRfの数mは多いほど得られる被覆膜の撥液性
が高いが、逆にフルオロアルキル基の数が多すぎると、
立体障害によってフルオロアルキル基が被覆膜の表面に
密に配列することができなくなることがあるため、この
フルオロアルキル基の数mは1であることが好ましい。
のアルコキシドを用いて、いわゆるゾル−ゲル法により
形成される。ゾル−ゲル法とは、一般には、金属の有機
もしくは無機化合物を溶液とし、この溶液中で該化合物
の加水分解・重縮合反応を進行させてゾルをゲルにして
固化し、このゲルを基材に塗布した後加熱することによ
って被覆膜を形成する方法である。
フルオロアルキル基置換アルコキシドに水(加水分解
用)、アルコール(均質溶液調製用)、酸もしくは塩基
(触媒作用)を加え、被覆溶液を調製する。アルコール
としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノ
ール、ブタノール等が用いられる。触媒として用いられ
る酸としては、塩酸、硫酸、酢酸、フッ酸が例示され
る。塩基としては、処理後に揮発によって除去できるア
ンモニアが用いられる。また、この溶液にゾル−ゲル法
において公知の添加剤、例えばアセチルアセトン等を加
えてもよい。
アルコキシドの量は多いほどその効果は高いが、逆に多
くなると樹脂の特性に近くなるため被膜の強度、すなわ
ち耐剥離性が低下する。従って、その量はこの被覆溶液
中の全アルコキシドすなわち金属アルコキシドとフルオ
ロアルキル基置換アルコキシドの総量の5〜20モル%と
する。5モル%未満では十分な撥液性が得られず、20モ
ル%より多いと耐磨耗性、耐剥離性が劣るからである。
おいて攪拌して、必要によりエージングさせてアルコキ
シドの加水分解・重縮合反応を進行させゲル状にする。
そしてこの溶液に燃料噴射弁を浸漬し、次いで噴射孔か
ら溶液を排除して噴射孔表面に被覆溶液のウェット被覆
膜を形成する。この際、被覆溶液中の溶媒量、特にアル
コール量を調節することにより得られる膜厚を調節する
ことができるが、本発明においては、得られる被覆膜の
厚さを10〜100nm にする。膜厚が10nm未満では被覆膜の
耐熱性が低く、一方100nm より厚いと噴射孔からの燃料
の噴射圧に耐えることができず剥がれやすくなるからで
ある。この厚さは50nm以下であることがより好ましい。
焼成工程の前に水や溶媒を除去する乾燥工程が行われ
る。この乾燥工程において、フルオロアルキル基が被覆
膜の表面上に濃縮する。その結果、得られる被覆膜の表
面上に多くのフルオロアルキル基が偏在し、撥液性に大
きく寄与する。焼成工程はゾル−ゲル法における一般的
な方法によって行ってよく、大気中もしくは非酸化性雰
囲気中で200 〜500 ℃において行われる。大気中で焼成
を行う場合は、フルオロアルキル基の分解を防ぐため35
0 ℃以下で行うことが好ましい。このようにして、燃料
噴射孔表面に撥液性に優れた被覆膜を有する本発明の燃
料噴射弁が得られる。
この溶液を密封容器に移し、25℃にて24時間放置した。
なお、エタノールは目的とする膜厚を得るようにその量
を調節した。また、ここで溶液中のフルオロアルキル基
置換アルコキシドの濃度は全アルコキシドの約10モル%
に相当する。
用燃料噴射弁を浸漬し、噴射孔より溶液を吹き飛ばし、
噴射孔内面にウェット被覆膜を形成した。次いでこの被
覆膜を250 ℃において1時間焼成し、膜厚の異なる被覆
膜を形成した。
機にて200 時間試験後、噴射孔内の水の接触角を測定し
た。この噴射孔内の水の接触角は通常の方法のように直
接的には測定できないため、間接的に測定した。すなわ
ち、燃料噴射弁を噴射孔を下にして水に接触させると、
未処理、すなわち撥液性の被覆膜を設けていない燃料噴
射弁ではこの噴射孔内に水が入り込む。これに対し、撥
液性の被覆を形成した燃料噴射弁では噴射孔内にほとん
ど水が入り込まない。すなわち、撥液性の高いものは撥
液性の低いものと比較して水への浸漬後の重量変化が小
さいことになる。この原理を利用して、水への浸漬前後
の重量変化より、接触角を求めた。形成した膜厚に対す
る、耐久試験後の膜の接触角の関係を図1に示す。
値は70°であるといわれており、図1より、膜厚が10nm
より薄い場合、及び100nm より厚い場合には接触角は70
°より低かった。被覆膜を分析した結果、10nm未満の膜
厚では、被覆膜中のフッ素濃度の減少が認められた。一
方50nmを越えると被覆膜の剥離が観察され、100nm 以上
ではその剥離量が多くなり基材であるSUSの下地の露
出が見られた。
この溶液を密封容器に移し、25℃にて24時間放置した。
なお、CF3(CF2)7C2H4Si(OCH3)3はその含有量が異なる膜
厚を得るようにその量を調節した。
用燃料噴射弁を浸漬し、噴射孔より溶液を吹き飛ばし、
噴射孔内面にウェット被覆膜を形成した。次いでこの被
覆膜を250 ℃において1時間焼成し、フルオロアルキル
基置換アルコキド添加量の異なる、膜厚30nmの被覆膜を
形成した。
て実機にて200 時間試験後、水の接触角を測定し、フル
オロアルキル基置換アルコキシドの添加量に対する接触
角の関係を図2に示す。
キシドの添加量が5%未満の場合及び20%を越えた場合
には接触角は70°より低かった。被覆膜を分析した結
果、5%未満では、被覆膜中のフッ素濃度が極めて少な
くなっていた(F/Si原子比0.3 )。一方20%を越える
と被覆膜の剥離が観察された。
部がフルオロアルキル基で置換されたフルオロアルキル
基置換アルコキシドを含む被覆溶液よりゾル−ゲル法に
て形成する撥液膜において、この被覆膜の厚さを10nm〜
100nm とし、かつ被覆溶液中の前記フルオロアルキル基
置換アルコキシドの濃度を被覆溶液中の全アルコキシド
量の5〜20モル%とすることにより、耐熱性、耐剥離性
が向上され、筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁において
デポジット付着抑制効果を発揮することができる。
すグラフである。
基置換アルコキシドの全アルコキシドに対する量と、耐
久試験後の被覆膜の接触角の関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁であっ
て、その燃料噴射孔表面に、金属アルコキシドとアルコ
キシル基の一部がフルオロアルキル基で置換されたフル
オロアルキル基置換アルコキシドを含む被覆溶液を塗布
し焼成することから形成された被覆膜を有しており、こ
の被覆膜の膜厚が10nm〜100nm であり、前記被覆溶液中
の前記フルオロアルキル基置換アルコキシドの濃度が被
覆溶液中の全アルコキシド量の5〜20モル%であること
を特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP31955996A JP3156610B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31955996A JP3156610B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁 |
Publications (2)
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ID=18111622
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP31955996A Expired - Fee Related JP3156610B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁 |
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1996
- 1996-11-29 JP JP31955996A patent/JP3156610B2/ja not_active Expired - Fee Related
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