JP2003028032A - 燃料噴射ノズルボディ及びその加工方法 - Google Patents
燃料噴射ノズルボディ及びその加工方法Info
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Abstract
を持つ燃料噴射ノズルボディにおいて、該異径噴孔を区
画する壁面の表面粗さを、特に孔径の大きい側において
も向上させることである 【解決手段】 後端部が開口し先細の先端部が閉鎖した
筒形状を有し、先端部を肉厚方向に貫通し内面16a側
から外面16b側に進むにつれて孔径が漸変する異径噴
孔18を持つ燃料噴射ノズルボディ10において、ブラ
スト材が混合された加圧エアーを孔径の小さい側から大
きい側に高速で流通させる。
Description
料噴射ノズルボディ及びその異径噴孔の加工方法に関す
る。
り付けられ燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズル
は、通常円筒状の燃料噴射ノズルボディと、その中空部
に挿通された針状のニードル弁とから成る。ニードル弁
の先端の弁部がノズルボディの弁座部に接触又は離間す
ることにより噴孔が閉鎖又は開放され、開放時に噴孔か
ら燃料が燃料室内に噴射される。
室内に直接燃料を噴射する直噴エンジンの需要が拡大し
つつある。この場合、燃料噴射ノズルボディは燃焼室内
に配置され、燃料の燃焼時は直接火炎に曝される。その
結果、燃料中の炭素が炭化した堆積物(以下「デポジッ
ト」と呼ぶ)が開口面積の小さい噴孔の壁面に堆積し易
い。壁面に堆積したデポジットは、噴孔の流路面積を減
少させて燃料の噴射量を低下させるのみならず、噴孔か
ら噴射される噴霧が所定の空間分布形状となることを阻
害する。
の面粗度(表面粗さ)を向上させることにより抑制する
ことができる。表面粗さが向上すれば壁面上の凹凸が減
少し、デポジットが堆積し難くなるからである。但し、
噴孔の孔径は直径約1mm程度と非常に細く、研磨工具
を挿入して行う一般的な研磨加工は使用できない。そこ
で、従来は流体研磨加工等の湿式ブラスト加工により噴
孔の壁面の表面粗さを向上させていた。
に炭化珪素砥粒を混合させ粘度が500から1500c
p程度のスラリを、所定圧力で所定時間噴孔内に流通さ
せる加工方法である(特開2000−161174号参
照)。流体研磨加工ではスラリが噴孔内を流通すると
き、砥粒がせん断作用により壁面上の凸部を削り、壁面
を円滑な平面に仕上げる。こうして、横断面円形状を持
つ噴孔の壁面の表面粗さはある程度向上させることがで
きる。
種々の空間分布形状を実現できる異径噴孔の開発に対す
る要求がある。本願明細書において「異径噴孔」とは、
先端部の内面から外面に進むにつれて孔径が漸変(漸増
又は漸減)しており、内面側と外面側とで異なる孔径を
持つ噴孔のことを言う。尚、噴孔の軸直角(横)断面形
状は矩形状の場合もあるし、円形状の場合もある。
(縦)断面扇形状の異径噴孔の壁面の表面粗さを向上さ
せるために流体研磨加工による加工を試みた。その結
果、内面側の壁面部の表面粗さはある程度上昇するが、
外面側の壁面部の表面粗さはあまり上昇しなかった。彼
らはその理由について研究を重ね、表面粗さのばらつき
は異径噴孔内おけるスラリの流速に関連することを見い
出した。
に向かって漸増し、これに伴い、異径噴孔の開口面積は
内面側では小さく外面側では大きい。それ故、ノズルボ
ディ内にスラリを一定圧力で供給すると、その流速は開
口面積の小さい内面側では早く、開口面積の大きい外面
側では遅くなる。その結果、流速が遅い外面側ではスラ
リが壁面に沿って流れず壁面から剥離し、砥粒から壁面
にせん断力が作用せず、凸部を十分に研磨しないことが
分かった。
で、異径噴孔を持つ燃料噴射ノズルボディにおいて、該
異径噴孔を区画する壁面の表面粗さが孔径の大きい側に
おいても孔径の小さい側と同様に向上された燃料噴射ノ
ズルボディ及びその異径噴孔の加工方法を提供すること
を目的とする。
孔の孔径が大きいために流速が遅い側におけるスラリの
壁面からの剥離を防止するためには、加工媒体を気体と
して、その圧力降下時の膨張を利用すれば良いとの知見
を得た。かかる知見に基づき、流体研磨加工等の湿式ブ
ラスト加工の代わりに乾式(エアー)ブラスト加工を採
用し、その上でエアーブラスト加工装置から供給される
ブラスト材が混合された加圧エアーの流速を燃料噴射ノ
ズルボディ内で増加する構成を思いついて、本発明を完
成した。
先細の先端部が閉鎖した筒形状を有し、先端部を肉厚方
向に貫通し内面側から外面側に進むにつれて孔径が漸増
する異径噴孔を持つ燃料噴射ノズルボディにおいて、異
径噴孔は1μmRz以下の算術平均粗さを持つことを特
徴とする。この燃料噴射ノズルボディでは、異径噴孔を
区画する各壁面上の凸部が除去されているので、直噴型
の燃料噴射弁に使用された場合でも、壁面上にデポジッ
トが堆積し難い。
先細の先端部が閉鎖した筒形状を有し、先端部を肉厚方
向に貫通し内面側から外面側に進むにつれて孔径が漸変
する異径噴孔を持つ燃料噴射ノズルボディにおいて、燃
料噴射ノズルボディの異径噴孔の最大開口面積よりも大
きい開口面積を持ち先端部の中空部内に延び、ブラスト
材が混合された加圧エアーを中空部に供給する供給管
と、燃料噴射ノズルボディと供給管との間をシールする
シール部材とを含むブラスト加工装置を用いて、ブラス
ト材が混合された加圧エアーを異径噴孔内に流通させる
ことにより、異径噴孔を区画する壁面の表面粗さを向上
させることを特徴とする。
が混合された加圧エアー(以下、必要に応じて「ブラス
ト材入り加圧エアー」とも言う)は砥粒が液体に混合さ
れたスラリよりも遙かに小さな粘度を持ちかつ加圧エア
ーの膨張により異径噴孔内での流速が早い。よって、孔
径の大きい部分の壁面において殆ど剥離せず、該壁面の
表面粗さを向上させることができる。
にかかる燃料噴射ノズルボディの形状、寸法及び材質等
には特別の制約はなく、後端部が開口し先細の先端部が
閉鎖した筒形状を有すれば良い。但し、噴孔に関して
は、先端部を肉厚方向に貫通し内面側から外面側に進む
につれて孔径が漸増する異径噴孔を持つことが前提であ
る。
の内面側から外面側に進むにつれて漸増していても良い
し、漸減していても良い。異径噴孔の軸方向断面は孔径
が漸増する場合は扇形状を持ち、漸減する場合は逆扇形
状を持つことになる。<異径噴孔の加工方法>上記燃
料噴射ノズルボディの異径噴孔の壁面を加工するため
に、ブラスト加工装置により、ブラスト材入り加圧エア
ーが流通される。ブラスト材としてはGC#600を使
用することができる。ブラスト材は10μmから40μ
mの粒径を持ち、ブラスト材貯蔵部により貯蔵すること
ができる。
される。加圧エアーの発生圧力値は1MPa程度とする
ことができる。ブラスト材貯蔵部及び加圧エアー発生部
は共に供給管に接続され、ブラスト材入り加圧エアーの
流れ方向において加圧エアー発生部がブラスト材貯蔵部
よりも下流側になることが望ましい。供給管は先端部
の中空部内に延びた先端部を持つ。該先端部の開口面積
S1は異径噴孔の最大開口面積S2よりも大きく選択さ
れており、これにより異径噴孔の最大孔径部におけるブ
ラスト材入り加圧エアーの流速が供給管の先端部におけ
るそれよりも早くなる。その結果、ブラスト材入り加圧
エアーは異径噴孔の最大開口面積部分においても早い流
速で流れ、ブラスト材によりこの部分の壁面が良好に研
磨される。
る先端部の中空部の開口面積S3は先端部の開口面積S
1よりも大きい。先端部の開口面積S1は、加圧エアー
が該中空部を流通するときその中に混合されたブラスト
材が壁面を研磨しない程度の大きさに選定することが望
ましい。
っても良いが、ブラスト材貯蔵部が接続される部分及び
先端部を他の部分よりも細くすることもできる。これに
より、供給管内においてブラスト材入り加圧エアーが層
流を形成することができる。先端部の中空部の壁面と
供給管の外周面との間はシール部材によりシールされ
る。シール部材の形状等具体的な構成は、ノズルボディ
及び供給管の位置関係や形状等に依存する。例えば、中
空部内に挿入された供給管の先端部とノズルボディの後
端部に形成されたテーパ面との間に、公知の材料から成
る環状のシール部材を介在させることができる。
しつつ説明する。 (燃料噴射ノズルボディ)図1に示す燃料噴射ノズルボ
ディ10は、円筒形状の本体部11と、先端側の蓋部1
4と、後端側の環状の取付部21とから成る。本体部1
1は横断面円形状で軸方向に延び、その中空部11aに
針状のニードル弁25が軸方向に移動可能に挿通されて
いる。図1及び図2に示すように、蓋部13は中空円板
部14と、該中空円板部の中心孔を覆う半球部16とを
持つ。中空円板部14の内周面が円錐台状の弁座部14
aを形成している。
に貫通して長さlの異径噴孔18が延び、左右一対の側
壁18a、上壁18b及び下壁18cにより区画されて
いる。異径噴孔18の高さh(図2(b)における上下
方向寸法)は全長に亘って一定である。これに対して、
幅(図2(a)における左右方向寸法)は内面16a上
のw1から外面16b上のw2まで漸増しており、異径
噴孔18は扇形状の縦断面形状を持つ。よって、左右の
側壁18aは細長い矩形状を持つが、上壁18b及び下
壁18cは扇形状を持つ。
案内孔11aの内径よりも小さい外径を持ち、両者間に
は環状の燃料流通路12が形成される。また、ニードル
弁25はその先端に上記弁座部14aに着座する弁部2
6を持つ。ニードル弁25は軸方向に進退(図1におい
て上下動)され、上方に移動したとき弁部26が弁座部
14aから離れて異径噴孔18を開放する。その結果、
燃料流通路12内の燃料が異径噴孔18から扇形状の噴
霧分布形状で噴射される。
直噴型であり、異径噴孔18は直接燃焼室内に曝され
る。しかし、異径噴孔18を区画する左右の側壁18
a、上壁18b及び下壁18cの表面の算術平均粗さは
1μmRz以下となっているので、デポジットを抑制す
ることが可能である。 (異径噴孔18の加工方法)次に、上記燃料噴射ノズル
ボディ10の異径噴孔18の加工方法について、図3を
もとに説明する。
程(切削等)において所定の形状及び寸法に加工されて
いる。前工程の終了した燃料噴射ノズルボディ10を図
3に示すショットブラスト加工装置にセットする。この
ショットブラスト装置は、高圧のエアーを発生させる加
圧エアー発生部30と、該加圧エアー発生部30から延
びた層流管(供給管)32と、ブラスト材としてGC#
600が貯蔵され層流管32に合流しているタンク状の
ブラスト材貯蔵部34とを含む。加圧エアー発生部30
は約1MPaに加圧された加圧エアーを発生させる。層
流管32に形成された細径部32aにはブラスト材貯蔵
部34から延びその途中にブラスト材の落下量を制御す
る制御弁36が配置された管路37が合流している。本
体部11の中空部11a内に延びた層流管32の先端部
32bは他の部分と同径にされている。但し、二点鎖線
で示すように、先端部32bを他の部分よりも細径にす
ることもできる。層流管32の先端部32bとノズルボ
ディの取付部21の入口に形成されたテーパ21b面と
の間には弾性体から成る環状のシール部材38が介在さ
れている。
置により、異径噴孔18は以下のように加工される。層
流管32の先端部32bから一定圧力で吐出されるブラ
スト材入り加圧エアーの流速は、中空部11aで一旦低
下した後、異径噴孔18に先端部32bよりも早い流速
で進入する。異径噴孔18の入口での流速は、上記流体
研磨加工におけるスラリ(ナフテン系油脂に炭化珪素砥
粒を混合させたもの)の入口における流速よりも遙かに
早かった。よって、異径噴孔18の出口における流速は
入り口よりも少し低下するものの、スラリの出口におけ
る流速よりも遙かに早い。これは加工装置内で起こるエ
アー膨張現象によるものと考えられる。
面18a側の側壁部18a1からも、開口面積の大きい
外面18b側の側壁部18a2からも殆ど剥離せず、こ
れらの側壁部18a1,18a2に所定の圧力で接触す
る。よって、加圧エアーに混合されたブラスト材がせん
断作用により側壁部18a、上壁18b及び下壁18c
の凸部を研磨し、これらの算術平均粗さが1μmRz以
下まで向上する。
間隔が一定となっている上壁18b及び下壁18cから
は殆ど剥離しない。
2bの開口面積に比べて遙かに小さいため、ブラスト材
入り加圧エアーの圧力はノズルボディ10内において上
昇するが、燃料噴射ノズルボディ10の後端部の開口は
シール部材38によりシールされており、加圧エアーが
漏れる心配はない。更に、層流管32の先端部32bと
異径噴孔18との間に何も介在物がないので、ブラスト
材入り加圧エアーの流速が介在物によって低下されるこ
ともない。以上の理由により、先端部から流速vで吐出
されるブラスト材入り加圧エアーはV=v×S1/S2
に増速された後異径噴孔18に進入することになる。
速は、先端部32bと異径噴孔18との間にある中空部
11aでは先端部32bの流速よりも低下しており、中
空部11aの壁面を研磨することはない(中空部11a
の壁面は前工程において既に所定の表面粗さに加工され
ているので、ブラスト材入り加圧エアーによる研磨は不
要である)。
ば、異径噴孔18が扁平な扇形状でありながら、液体に
比べて遙かに粘度の低い加圧エアー流通させるのみで、
簡単かつ容易に壁面18a,18b及び18c、特に壁
面部18a2の算術平均粗さを向上させることができ
る。
射ノズルボディは異径噴孔の壁面が高い表面粗さを持つ
ので、燃焼室に曝される状態で使用された場合でも、デ
ポジットが堆積することが抑制される。また、本発明の
異径噴孔の加工方法によれば、異径噴孔に粘度の低い加
圧エアーを高速で流通させるので、孔径が大きく開口面
積が広い側の壁部分の表面粗さも向上させることができ
る。
面図である。
ける下面図である。
ための説明図である。
貯蔵部
Claims (3)
- 【請求項1】 後端部が開口し先細の先端部が閉鎖した
筒形状を有し、先端部を肉厚方向に貫通し内面側から外
面側に進むにつれて孔径が漸変する異径噴孔を持つ燃料
噴射ノズルボディにおいて、 前記異径噴孔を区画する壁面は1μmRz以下の算術平
均粗さに加工されていることを特徴とする燃料噴射ノズ
ルボディ。 - 【請求項2】 後端部が開口し先細の先端部が閉鎖した
筒形状を有し、先端部を肉厚方向に貫通し内面側から外
面側に進むにつれて孔径が漸変する異径噴孔を持つ燃料
噴射ノズルボディにおいて、 前記燃料噴射ノズルボディの前記異径噴孔の最大開口面
積よりも大きい開口面積を持ち前記先端部の中空部内に
延び、ブラスト材が混合された加圧エアーを該中空部に
供給する供給管と、該燃料噴射ノズルボディと該供給管
との間をシールするシール部材とを含むブラスト加工装
置を用いて、ブラスト材が混合された加圧エアーを該異
径噴孔内に流通させることにより、該異径噴孔を区画す
る壁面の表面粗さを向上させることを特徴とする燃料噴
射ノズルボディの加工方法。 - 【請求項3】 前記ブラスト加工装置は更に、前記供給
管に接続された加圧エアー発生部と、該加圧エアー発生
部よりも下流側において該供給管に接続されたブラスト
材貯蔵部とを含み、前記供給管はブラスト材が混合され
た加圧エアーが層流状態で流れるような横断面形状及び
長さを持つ請求項2記載の燃料噴射ノズルボディの加工
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001213707A JP2003028032A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | 燃料噴射ノズルボディ及びその加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001213707A JP2003028032A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | 燃料噴射ノズルボディ及びその加工方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003028032A true JP2003028032A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19048641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001213707A Pending JP2003028032A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | 燃料噴射ノズルボディ及びその加工方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003028032A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008139184A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Denso Corp | 微小間隙溝保有物体の検査方法及びその物体の修正方法 |
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JP2019157675A (ja) * | 2018-03-08 | 2019-09-19 | 株式会社デンソー | 燃料噴射弁および燃料噴射システム |
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-
2001
- 2001-07-13 JP JP2001213707A patent/JP2003028032A/ja active Pending
Cited By (8)
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