具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在本说明书中，“轴向”、“径向”、“周向”是以电磁式燃料喷射阀I的中心轴线X为基准的方向，例如，沿着中心轴线X的方向是轴向，以中心轴线X为中心的半径方向是径向，以中心轴线X为中心的圆周方向是周向。另外，在本说明书中，在电磁式燃料喷射阀I的轴向上，将燃料喷射侧称为前侧，将其相反侧称为后侧。

首先，在图1中，在内燃机E的内燃机主体，例如气缸盖5设置有向燃烧室6开口的阀安装孔7，能够朝向燃烧室6喷射燃料的电磁式且直喷式的燃料喷射阀I被装配至阀安装孔7。

虽未图示，但本实施方式的内燃机E具有根据内燃机运转状况而使排气管内的废气的一部分在进气系统循环的废气再循环装置，另外，在该废气再循环路径的中途插设有用于对再循环的废气，即EGR气体进行冷却的热交换器。

以下，对设置于该内燃机E的直喷式燃料喷射阀I的一例进行说明。该燃料喷射阀I的阀壳体Ih通过将在前端具有燃料喷射部的带台阶的圆筒状的阀壳9、与阀壳9的后端结合的圆筒状的固定铁芯14、以及以同一材料一体地连接设置在该固定铁芯14的后端的燃料入口筒16依次连接而构成。

作为阀部件的阀组装体V能够前后移动地收纳于阀壳9，阀壳9具有：在前端具有底壁部11a的呈有底圆筒状的阀座部件11；在前端部嵌合、焊接有该阀座部件11的圆筒状的壳部件10；以及对接焊接于该壳部件10的后端的短圆筒状的非磁性部件13。

接着，一并参照图2～图4，对阀座部件11的一例进行说明。阀座部件11的底壁部11a的外表面面向燃烧室6，在该底壁部11a设置有圆锥状的阀座27以及多个燃料喷孔28，该燃料喷孔28的内端在该阀座27的中心附近开口且相互隔开间隔地排列在周向上。这些燃料喷孔28的外端向燃烧室6开口。

另外，阀座部件11的后半部内周面11r形成为圆筒面，与之相对地，连接该后半部内周面11r与阀座27的大径端之间的前半部内周面作为阀引导孔h发挥功能。即，该阀引导孔h将后述的阀部42引导支承为能够滑动，在本实施方式中，如图3所示，该阀引导孔h形成为多个平面部h1和多个内角部h2在周向上交替排列而成的正六边形。阀引导孔h的中心轴线与燃料喷射阀I的中心轴线X一致。

阀座部件11的后半部内周面11r以与多个平面部h1分别相连的平面部分从前半部内周面即阀引导孔h朝向该后半部内周面11r的后端侧逐渐扩大燃料流路44的方式形成为锥状。

另外，由阀座部件11的底壁部11a的内表面(上表面)构成的阀座27形成为大致圆锥面状，但如图4所示，燃料喷孔28进行开口的中间内表面部(即落座面11as)的开角β比中心附近内表面部的开角α大，并且外周侧内表面部11ao的开角γ形成得更大。该情况下，在与阀引导孔h的多个平面部h1(阀引导面)对应的位置，外周侧内表面部11ao如图4所示形成为呈横截面圆弧状凹陷得比落座面11as的假想延长面52更深，外周侧内表面部11ao的外周端部以与阀引导孔h平滑地连续的方式立起。因此，通过该外周侧内表面部11ao的凹陷形成，而实现了朝向落座面11as的燃料通路的扩张，而根据这样的阀座27的方式，能够得到如下的优点。

即，在直喷式燃料喷射阀中，为了提高内燃机的燃烧效率而要求阀座部件11的高精度化，其精度确保成为成本增加的主要原因。与之相对地，根据上述的外周侧内表面部11ao的凹陷特设效果，能够抑制由阀座部件11的精度偏差引起的喷射性能的偏差。即，在与阀引导孔h的多个平面部h1(阀引导面)对应的位置，在阀座27形成有扩大了的连通油路(上述凹陷)，由此，不仅是内角部h2，燃料能够从阀引导孔h的整周区域普遍且顺畅地向落座面11as侧流动，能够从多个燃料喷孔28平衡良好地喷射燃料。

此外，阀引导孔h的横截面形状也可以是图示例的正六边形以外的正多边形，或者也可以是多个平面部h1的长度不同的多边形。另外，阀引导孔h中的各内角部h2与燃料喷孔28的相位(即周向位置)可以一致也可以不一致。

另外，关于燃料喷孔28，在本实施方式中示出了将其直接形成于阀座部件11的底壁部11a的结构，但也可以在后续安装固定于阀座部件11的前端部的钢板制的喷射器板(未图示)上形成燃料喷孔，该情况下，燃料喷孔借助于喷射器板而设置于阀座部件11。

另一方面，壳部件10具有：沿轴向较长地延伸的圆筒状的小径筒部10f，阀座部件11嵌合、焊接于小径筒部10f的前端部内周；以及大径筒部10r，其经由环状台阶部而与小径筒部10f的后端相连且形成为直径比小径筒部10f大的圆筒状，壳部件10构成为带台阶的圆筒状。

在将壳部件10与阀座部件11结合时，首先将阀座部件11压入到小径筒部10f的前端部内周。然后，进行如下焊接工序：在该状态下利用焊接机(例如激光焊接机)从小径筒部10f的径向外方侧进行热输入，利用该热使小径筒部10f和阀座部件11熔化、凝固。这样，在小径筒部10f与阀座部件11之间产生的焊接部W的周围，如图2以及图5的(A)所例示那样，存在母材受焊接时的热输入的影响的焊接热影响部W’。

另外，特别是大径筒部10r作为与后述的线圈32等协作的磁轭发挥功能，在其后部外周一体地具有朝外凸缘状的环状沿部10ra，另外，在大径筒部10r的后端一体地具有与所述非磁性部件13的前端对接焊接的连接筒部10rb。阀壳9的内周面9i的从大径筒部10r的后半部到非磁性部件13的后端为止的区域通过切削加工而形成为共面、即各部分等径的圆筒面。

并且，阀座部件11由PI值为19以上、至少含有N(氮)、且C(碳)含有量是0.3％以下的马氏体系不锈钢构成。另一方面，壳部件10由含有Nb(铌)、Ti(钛)和Zr(锆)中的至少一方的铁素体系不锈钢构成。

而且，这些阀座部件11以及壳部件10都通过锻造而成型。特别是通过对阀座部件11进行锻造成型，能够高精度且低成本地进行横截面为复杂形状(例如多边形状)的所述阀引导孔h的成型。

另外，在固定铁芯14的前端部外周形成有环状凹部14a，非磁性部件13的后端部以使外周面与固定铁芯14相连的方式压入嵌合且液密地焊接于该环状凹部14a。

但是，气缸盖5的所述阀安装孔7具有一端向燃烧室6开口的小径孔部7b、和经由台阶部而与该小径孔部7b的另一端相连的大径孔部7a。并且，在大径孔部7a的与燃烧室6相反一侧的开口缘部设置有环状凹部17，在该环状凹部17中嵌合、收纳金属制的公差环18。

而且，在将燃料喷射阀I嵌合安装并固定于阀安装孔7的阀安装状态(参照图1)下，小径筒部10f嵌合于小径孔部7b，此外大径筒部10a嵌合于大径孔部7a，而在该阀安装状态下，上述公差环18基于后述的弹性部件S的弹力而被夹持在环状凹部17与环状沿部10ra之间。

另外，在形成于本实施方式的小径筒部10f的中间部外周的浅环状槽中，嵌合有使外周面压入到小径孔部7b中的密封环19。该密封环19对小径筒部10f与小径孔部7b之间的环状空隙进行密封，从而公差环18不会暴露于燃烧室6的高温气体中。

而且，阀座部件11的前半部的外表面(具体而言是底壁部11a的外表面和前半部外周面)、壳部件10的比密封环19靠前侧部分的外表面(具体而言是前端面及外周面)、以及阀座部件11与壳部件10相互焊接的焊接部W(具体而言是外端面、以及阀座部件11与壳部件10之间的间隙面对的周面)是露出于燃烧室6或者与燃烧室6连通而暴露于燃烧室6产生的燃烧气体中的配置环境。

在开设于燃料入口筒16的后端部的入口处装配有燃料过滤器F，燃料入口筒16经由环状的密封部件22与设置于燃料分配管20的燃料供给盖21嵌合。在燃料供给盖21的顶部卡合有托架23，该托架23通过适当的固定单元(例如螺栓)以能够装卸的方式紧固于在气缸盖5竖立设置的未图示的支柱上。

在燃料供给盖21的前端部、与突出设置于燃料入口筒16的中间部外周且面向燃料供给盖21侧的环状台阶部25之间，以弹性压缩状态夹设有由板簧构成的弹性部件S。并且，燃料入口筒16即燃料喷射阀I通过该弹性部件S发挥的弹力而被夹压在气缸盖5与燃料供给盖21之间，此时，所述公差环18也夹压在环状凹部17与环状沿部10ra之间。

另外，在从阀座部件11经由壳部件10到达非磁性部件13的阀壳9内，收纳有阀芯40以及可动铁芯41。阀芯40具有：球状的阀部42，其与阀座27协作而对燃料喷孔28进行开闭；以及杆43，其与该阀部42连结(例如焊接)并延伸至固定铁芯14内。

阀部42形成为能够在阀座部件11内周的所述阀引导孔h中(更具体而言为多个平面部h1上)滑动的球状。因此，在阀引导孔h的多个内角部h2与球状阀部42的外周面之间划分形成有使阀座部件11的后半部的内部空间与阀座27之间连通的多个连通油路60。

另外，杆43形成为直径比阀部42小，在阀座部件11内以及壳部件10内平缓地纵向通过。因此，在阀座部件11及壳部件10各自的内周面与杆43的外周面之间划分形成有围绕杆43且沿轴向延伸的环状的燃料流路44，该燃料流路44经由上述连通油路60而与阀座27连通。

并且，在杆43的后端部嵌合、固定(例如焊接)有与固定铁芯14的前端面即吸引面37对置的可动铁芯41。可动铁芯41具有使其前后端面之间连通的纵孔41a，另外，可动铁芯41的外周部能够在阀壳9的内周面9i上滑动。而且，由阀芯40以及可动铁芯41构成作为阀部件的阀组装体V。

固定铁芯14具有使燃料入口筒16的中空部与固定铁芯14的前侧连通的纵孔15。该纵孔15经由可动铁芯41的纵孔41a而与所述燃料流路44连通。

在该固定铁芯14的纵孔15中压入有带切槽的管状的保持器53，在该保持器53与可动铁芯41之间压缩设置有对可动铁芯41向阀芯40的闭阀侧施力的阀簧54。此时，通过保持器53向纵孔15中的压入深度来调整阀簧54的设置载荷。

在可动铁芯41埋设、固定有非磁性材料制且为环状的止动部件36，该止动部件36的后端比可动铁芯41的与固定铁芯14对置的后端面稍微突出。关于该止动部件36，在固定铁芯15和可动铁芯41相互磁吸引时，止动部件36与固定铁芯14的前端面、即吸引面37抵接，由此，在固定铁芯14和可动铁芯41的对置端面之间残留规定的间隙。

在阀壳体Ih的外周面(更具体而言，从壳部件10的大径筒部10r经非磁性部件13到达固定铁芯14的外周面)上嵌合安装有线圈组装体30。该线圈组装体30具有与上述外周面嵌合的绕线管31和卷装于该绕线管31上的线圈32而形成为圆筒状。并且，以围绕线圈组装体30的方式形成为圆筒状的磁性材料制的线圈壳体33的前端部与壳部件10的大径筒部10r(更具体而言为环状沿部10ra的后侧面)结合、例如焊接。

绕线管31及线圈32呈圆筒状，它们的中心轴线与燃料喷射阀I的中心轴线X一致。在绕线管31的后端部保持有向绕线管31的一侧方突出的连接器端子35的基端部35a，该基端部35a与线圈32的末端连接。

另外，固定铁芯14的后部外周被与线圈壳体33的后端部相连地模制成型的合成树脂制的覆盖层34覆盖，在该覆盖层34以向直喷式燃料喷射阀I的一侧方突出的方式一体地形成有保持上述连接器端子35的连接器34a。

线圈壳体33在对线圈32进行通电时，在阀壳9(特别是壳部件10)与固定铁芯14之间形成磁回路，能够使固定铁芯14磁吸引可动铁芯41(进而阀组装体V)，由此，阀芯40以抵抗阀簧54的闭阀力而向开阀方向移动(即从阀座27离开)的方式进行开阀动作。与之相伴地，产生从外部的燃料供给源依次经过燃料分配管20、燃料供给盖21、燃料入口筒16、固定铁芯14及可动铁芯41的各纵孔15、41a、阀壳9内的燃料流路44、阀部42周围的连通油路60而朝向燃料喷孔28侧的高压燃料的流动，并从该燃料喷孔28向燃烧室6喷射高压燃料。

接着，对所述实施方式的作用进行说明。

当进行直喷式燃料喷射阀I的组装时，例如预先分别制作阀座部件11、除了阀座部件11之外的阀壳9、阀组装体V、线圈组装体30、线圈壳体33、以及带燃料入口筒16的固定铁芯14。然后，在内部嵌合安装有阀组装体V的阀壳9的后端焊接固定铁芯14的前端而组装出阀壳体Ih，在其外周嵌合安装线圈组装体30，进一步在其外侧嵌合安装线圈壳体33，将线圈壳体33的前端焊接于阀壳9(具体而言为壳部件10的大径筒部10r外周的环状沿部10ra)。接着，在将阀座部件11压入嵌合于壳部件10的小径筒部10f的前端部后，进行焊接。

然后，转移到覆盖层34的模制成型工序。即，通过绝缘性合成树脂的注塑成型，以将固定铁芯14、线圈组装体30、线圈壳体33的后端部、连接器端子35的基端部35a封埋的方式，在阀壳体Ih的周围成型出覆盖层34。然后，从燃料入口筒16侧向阀壳体Ih内装配阀簧54及保持器53，接着在燃料入口筒16安装燃料过滤器F及密封环22，从而直喷式燃料喷射阀I的组装作业完成。

另外，在本发明中，如上所述，阀座部件11由满足“PI值为19以上、至少含有N、且C含有量为0.3％以下”这样的第一条件的马氏体系不锈钢构成，另外，壳部件10由满足“含有Nb、Ti和Zr中的至少一方”这样的第二条件的铁素体系不锈钢构成，而接下来，一并参照表1、表2和图6，对选择这样的组成的不锈钢的理由进行说明。

[与第一条件相关的确认试验]

将阀座部件11满足所述第一条件的马氏体系不锈钢制的本发明的若干实施例和阀座部件11脱离所述第一条件的马氏体系不锈钢制的若干比较例制作为试验片。然后，对这些实施例和比较例的试验片分别进行耐腐蚀性的试验，将其结果列举于表1。

[表1]

另外，在图6中示出了在以PI值为横轴、以C含有量为纵轴的图表上绘制了所述实施例和比较例的试验结果的图。由这些表1及图6可知，关于阀座部件11的耐腐蚀性，本发明的实施例均良好(OK)，比较例均不良(NG)。

根据这样的试验结果，一般情况下，成为不锈钢的耐腐蚀性提高的标准的PI值为19以上，基本上确认了一定的防腐蚀效果，但即使在19以上的情况下，也确认到了耐腐蚀性评价不良的情况。其理由被认为是因为：即使PI值为19以上，在C含有量高达0.62的情况下，成为耐腐蚀性降低的主要原因的碳化物析出量也会过度增加，在与该析出相应地而Cr(铬)的含有量降低了的区域会产生腐蚀。并且，从上述试验结果可知，如果使C的含有量为0.3％以下，则能够得到充分的防腐蚀效果。

另外，众所周知，在与PI值相关的成分中，特别是N会抑制Cr碳化物的析出而提高耐腐蚀性。因此，无需重新提示验证资料，在本发明(特别是所述第一条件)中也必须添加N。

另外，在上述耐腐蚀性的评价试验中，鉴于EGR气体含有NOx及SOx且它们含有水分而被浓缩并强氧化后的物质为EGR冷凝水这一点，作为试验液，使用设想EGR冷凝水而在1N的硝酸中加入纯水并调整为pH＝1的硝酸水溶液、和在1N的硫酸中加入纯水并调整为pH＝2的硫酸水溶液。然后，将阀座部件11的试验片在上述硝酸水溶液中在常温下浸渍10小时，进一步在上述硫酸水溶液中在常温下浸渍100小时后，判断试验片有无产生腐蚀。

作为有无该腐蚀的判断方法，例如利用扫描电子显微镜将试验片的表面及截面放大(例如5000倍)并进行精查，由此，判断有无点蚀及晶界腐蚀，进而进行试验前后的试验片的重量测量，运算出其重量变化率。并且，仅将试验片的表面和截面没有腐蚀(即点蚀和晶界侵蚀)且重量变化率为0的情况判断为耐腐蚀性良好。

由以上可知，各实施例的阀座部件11由PI值为19以上、至少含有N、且C含有量为0.3％以下的高硬度和高耐腐蚀性的马氏体系不锈钢构成，因此，与现有产品相比能够发挥足够高的耐腐蚀性。由此，即使阀座部件11暴露于废气(例如EGR气体)等高强酸性的冷凝水中，也能够有效地抑制该强酸的影响，因此，直喷式燃料喷射阀I的耐久性大幅提高。

[与第二条件相关的确认试验]

在该确认试验中，通过与阀座部件11单体的耐腐蚀性试验的情况相同的方法，使将壳部件10以及阀座部件11相互焊接而制作出的若干试验片浸渍于试验液中，确认了该浸渍后的试验片的表面以及截面中是否有腐蚀(例如点蚀以及晶界侵蚀)的产生等。

该情况下，作为阀座部件11，共通地使用满足所述第一条件的组成(例如表1的实施例2)的马氏体系不锈钢，而作为与其焊接的壳部件10，将使用了特别满足所述第二条件的铁素体系不锈钢的试验片作为本发明的实施例，另外，作为壳部件10，将使用了脱离所述第二条件的铁素体系不锈钢的试验片作为比较例。然后，对这些实施例和比较例的试验片分别进行耐腐蚀性和焊接强度的确认，将其结果列举在下述表2中。

[表2]

从该表2可知，关于壳部件10的耐腐蚀性，本发明的实施例均为良好，比较例均为不良。另外，关于壳部件10与阀座部件11之间的焊接强度，本发明的实施例均为良好，比较例均为不良。

在与上述的阀座部件11以及壳部件10相互之间的焊接部相关的耐腐蚀性等的评价试验中，试验液使用与针对所述阀座部件11单体的耐腐蚀性的评价试验相同的试验液。

图5的(A)表示浸渍于试验液之前的实施例和比较例的试验片的状态，另外，图5的(B)表示通过浸渍于试验液中而在比较例的试验片中产生了腐蚀的状态的一例。与之相对地，在实施例的试验片中，即使将其浸渍于试验液后，也未观察到腐蚀的发生，即，确认到与图5的(A)的状态相同。

而且，在图5的(A)中，在焊接部W的周围，如上所述存在母材受焊接时的热输入的影响的焊接热影响部W’，特别是在比较例中，确认到如下内容：如图5的(B)中明确那样，强酸性的试验液从壳部件10的外表面侧腐蚀焊接热影响部W’及焊接部W，并且从壳部件10与阀座部件11之间的间隙侵入的试验液腐蚀该间隙附近的焊接热影响部W’及其附近的焊接部W。

这样的腐蚀被认为是因为在阀座部件11以及壳部件10相互的焊接时，随着直接受到该焊接热的母材部分(即，固化后成为焊接部W、焊接热影响部W’的部分)再熔化，在该再熔化部容易引起成为耐腐蚀性降低主要原因的Cr碳化物的再析出。因此，在比较例的试验片中，基于焊接部W的、壳部件10与阀座部件11之间的接合宽度(因此，接合强度)与试验前相比减少(图5中t1＞t2)而焊接强度降低，因此，焊接强度的试验评价为不良。

与之相对地，在实施例的试验片中，壳部件10含有Nb、Ti和Zr中的至少一方，Nb、Ti、Zr分别具有与Cr相比使C、N稳定化(即，容易生成碳化物、氮化物)的性质，因此，即使在焊接时受到焊接热而使得母材部分(即，固化后成为焊接部W、焊接热影响部W’的部分)再熔化，通过在该再熔化部析出壳部件10含有的Nb、Ti或Zr的碳化物，也能够抑制成为耐腐蚀性降低主要原因的Cr碳化物的再析出。

其结果为，壳部件10不仅其自身的耐腐蚀性良好，而且其与阀座部件11之间的焊接部W以及焊接热影响部W’的腐蚀得以抑制，充分确保了焊接部W的上述接合宽度，因此，能够有效地抑制其接合强度、即焊接强度因腐蚀的影响而降低。

并且，本实施方式的阀座部件11以及壳部件10为了节省成本等，均通过锻造而成型，而在锻造成型的情况下，成型过程中的Cr碳化物的析出量减少，由此，裂纹的起点减少，因此，加工时的镦粗性提高。

以上，对本发明的实施例进行了说明，但本发明并不限定于此，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种设计变更。

例如，在所述实施方式中，示出了通过锻造而分别形成作为阀壳9的主要部件的阀座部件11以及壳部件10的情况，但在本发明中，也可以通过锻造以外的加工方法(例如铸造、切削加工等)形成阀座部件11以及壳部件10中的至少一方部件。

另外，在所述实施方式中，示出了通过焊接而将阀座部件11与壳部件10焊接的情况，但也可以通过焊接以外的结合手段(例如，铆接、螺纹嵌合、压入等)进行结合。

另外，在所述实施方式中，示出了内燃机E具有废气再循环装置，在该废气再循环路径的中途插设有对EGR气体进行冷却的废气冷却单元(热交换器)的情况，但即使是没有这样的废气再循环装置、废气冷却单元的内燃机，在燃烧气体、废气的冷凝水的强酸成为问题那样的内燃机中也能够实施本发明。例如，在具有怠速停止功能的内燃机中，设想了由于使用环境(例如在市区行驶中怠速停止频率高而燃烧室比较容易冷却，因此冷凝水难以挥发的情况等)而需要燃烧气体的冷凝水的强酸对策的情况，而在这样的内燃机中也能够应用本发明。

另外，在所述实施方式中，示出了将对作为阀部件的阀组装体V的阀部42进行滑动引导的阀座部件11的阀引导孔h形成为横截面多边形状、在其内角部h2与球状阀部42的外周面之间划分形成使所述燃料流路44与阀座27之间连通的多个连通油路60的结构，但在本发明中，也可以将阀座部件11的阀引导孔h形成为横截面圆形、即圆筒孔，该情况下，也可以在阀部42的外周面设置至少一个平面部，将该平面部与阀引导孔h的圆筒状内周面之间的间隙作为使燃料流路44与阀座27之间连通的连通油路。

另外，在所述实施方式中，示出了将可动铁芯41与阀组装体V的杆43分别制作并在后续进行安装、固定(例如焊接)于杆43的情况，但可动铁芯41也可以与杆43一体地形成，或者也可以相对于杆43以能够在规定的有限范围内相对滑动的方式嵌合。