JP2000199469A - 噴射用ノズルおよびその製造方法 - Google Patents
噴射用ノズルおよびその製造方法Info
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Abstract
加工精度が悪いため噴射分布に難点があり、本発明では
高精度の微細な貫通孔と高密度の気孔群をもつフィルタ
を提供し、またこれらを歩留りよく、安価に製造する製
造方法を提供する。 【解決手段】本発明の基本とする噴射用ノズルのフィル
タ21にはエレクトロフォーミング(電鋳)によって形
成されたものを用いる。電鋳法では微細な貫通孔の形状
は丸形、楕円形、方形、多角形等の任意の形状を高精度
に加工できる。フィルタの気孔群を高密度の任意の配列
にすることにより、噴射用ノズルの噴射分布を任意に設
計できる。フィルタを構成する金属材料は耐熱性、耐久
性、耐圧性が優れているNiあるいはNi合金を用い
る。
Description
やして動力を作り出す内燃機関における燃料噴射用ノズ
ルに関し、特にこれに使われるフィルタに関する。
で燃費がよく、二酸化炭素(CO2)、未燃炭化水素
(HC)および窒化酸化物(NOx)等の排気ガスの低
減が要求されている。従来のガソリンエンジンでは燃料
と空気をあらかじめ混合させてこれを燃焼室のシリンダ
に吸入して燃焼させていたが、上記課題を改良する目的
で燃焼室のシリンダへ直接燃料を噴射する、いわゆる直
接噴射方式が開発され、これが低燃費化とCO2低減に
有効であるため注目されている。直接噴射方式では燃焼
室のシリンダ内で空気流動を発生させ燃料噴射用ノズル
から燃料を直接噴射することによって燃料と空気を層状
化して希薄混合気をつくりこれを安定に燃焼する過程が
とられている。この噴射用ノズルの先端には多数の小径
の貫通孔(気孔群)からなるフィルタがあり、高圧燃料
ポンプによって加圧供給された燃料はこれを通してシリ
ンダ内に噴霧状に噴射される。
フィルタはプレスによって金属板に小径の気孔群を開け
て製作されていた。プレス法では金属材料が限定され、
金属板の厚さに対してあまり小さな径の貫通孔の加工が
できず、またこの気孔群を密集させることができない欠
点があった。また、貫通孔の断面形状は垂直形しか作れ
ず、加工精度はプレスの治具の使用頻度に影響される欠
点があった。このため、噴射用ノズルから噴射される燃
料分布が高精度に制御されておらず、また貫通孔の個数
が少ないので燃料通過率が低く噴射のために高圧を必要
とする等の課題が残されていた。
ィルタに強度の強い金属材料を用い、任意の形状をもつ
高精度の貫通孔と気孔群を提供し、これらの孔の径を微
細にし、かつまた、気孔群の密度を高くした構造のもの
を提供することである。また、本発明の第二の目的は、
上記構造の噴射用ノズルのフィルタを歩留りよく、安価
に製造する製造方法を提供することにある。また、本発
明の第三の目的は、本発明のフィルタを噴射用ノズルに
用いて高精度な噴射用ノズルを安価に提供することにあ
る。
るための手段を以下に記す。本発明の基本とする噴射用
ノズルのフィルタはエレクトロフォーミング(電鋳)に
よって形成されたものであることを特徴としている。電
鋳によって形成する方法を用いれば均一で、均質な金属
層が形成でき、フィルタの貫通孔は微細寸法になり、こ
の形状は丸形、楕円形、方形、多角形の少なくともいず
れか一つを含む任意の形状が形成できる。またこれらの
断面形状は垂直形、傾斜形、面取り形の少なくともいず
れか一つを含む任意の断面形状に加工することができ
る。
密度で任意の配列ができ、この形状は噴射用ノズルから
噴射した物体が任意の分布に飛散するように各貫通孔に
角度を設けて任意の構造にすることができることを特徴
としている。
属材料は耐熱性、耐久性、耐圧性が優れている、Niあ
るいはCo,Fe,Cu等の少なくとも一つの元素を含
むNi合金を用いることを特徴としている。
導電性支持基板に絶縁性マスクパターンを形成する工程
と、電解鍍金によって上記支持基板上に金属を電鋳する
工程と、導電性支持基板と絶縁性マスクパターンを除去
して上記電鋳品のみを取り出す工程とから製作されるこ
とを特徴としている。
のものに比べて、(1)金属板厚に対する貫通孔の寸法
を大幅に小さく、高精度で微細化することができるので
層状化の希薄混合気を制御して形成しやすい、(2)気
孔群の密度を大きくできるので、燃料通過率が向上する
ため燃料供給の圧力を小さくすることができる、(3)
加工精度が著しく向上したので均質な部品を歩留りよく
安価に供給できる、等の長所がある。
る。図1は直接噴射方式によるガソリンエンジンの構造
の側断面図である。シリンダ1にはピストン2、噴射用
ノズル3、給排気弁4、点火プラグ5が配置され、おの
おのがピストン2の動きとタイミングをとって動作す
る。図2はこの噴射用ノズル23の構造の側断面図であ
る。加圧された燃料はこの燃料供給管24とフィルタ2
1を通って噴射用ノズル23の先端から噴射される。フ
ィルタ21は噴射用ノズル23にレーザ溶接によって密
封接着され、止め具22で固定されている。図3はこの
噴射用ノズルに用いるフィルタ31の構造の上面図と側
断面図である。Ni合金のフィルタ31は電鋳で製作さ
れ、合金の枠34のほぼ中央部分に多数の微細な貫通孔
33からなる気孔群32によって構成されている。よく
使われるフィルタ31の厚さは約100μm、外径は約
6mm、気孔群は直径2mm以内に直径20μmの微細
な貫通孔が数100個、点在している。この気孔群32
は燃料が均等に噴霧されるように同図(b)に示すよう
に湾曲構造であることが特徴である。電鋳で製作された
Ni合金は伸延性がよいので本発明のフィルタはこのよ
うな湾曲構造を金型で簡単に成形することができる。従
来のプレスでは100μmの厚さに対して貫通孔の直径
は最小約150μm、気孔群の数は数個であったので、
本実施例では加工精度が約一桁向上し、燃料通過率も約
一桁向上した。電鋳法で製作すると、大量に均質なもの
が歩留りよく得られるのでこのフィルタを低コストで供
給できるようになる。
用ノズルに用いる他のフィルタ41の構造の側断面図で
ある。Ni合金のフィルタ41は電鋳で製作され、合金
の枠44のほぼ中央部分に多数の微細な貫通孔43から
なる気孔群42によって構成されている。本実施例では
貫通孔43の断面形状は斜めに開口され、これらが左右
対称であることが特徴である。この構造は貫通孔43に
任意の角度をつけて気孔群42から噴射された燃料を均
等に噴霧するように設計されている。電鋳法なのでこの
ような構成の製作が可能になる。この構造に実施例1の
ような湾曲形状を設けて用いてもよい。
ズルに用いる他のフィルタ151の構造の上面図であ
る。Ni合金のフィルタ151は電鋳で製作され、合金
の枠154のほぼ中央部分に多数の微細な貫通孔153
からなる気孔群152によって構成されている。本実施
例では貫通孔153の孔径を中心寄りと外側で変化を付
け、例えば周辺ほど大きくしたことが特徴である。この
構造で気孔群152から噴射された燃料を均等に噴霧す
るように設計できる。電鋳法なのでこのような構成の製
作が可能になる。この構造に実施例1のような湾曲形状
を設けて用いてもよい。
明する。これらはいずれも噴射用ノズルに用いるフィル
タの気孔群内の貫通孔の形状に関するものである。図5
はフィルタ51の貫通孔53の断面形状が垂直形の例で
ある。これはあらかじめ形成した鍍金マスクを垂直形に
することで得られる。図6はフィルタ61の貫通孔63
の断面形状がテーパ形の例である。これはあらかじめ形
成した鍍金マスクをテーパ形にすることで得られる。図
7はフィルタ71の貫通孔73の断面形状が上面で面取
りされた形の例である。これはあらかじめ形成した鍍金
マスクを面取り形にすることや実施例6の例に述べる方
法で類似の形状が得られる。図8はフィルタ81の貫通
孔83は方形で、この断面形状は垂直で、気孔群82は
メッシュである形状の例である。これはあらかじめ形成
した鍍金マスクをメッシュ形状にすることで得られる。
れらはいずれも実施例1で示した湾曲構造を有するフィ
ルタの製造方法に関するものである。図9は電鋳で製作
した平板フィルタ30を後工程によって湾曲構造に成形
した例を示す。この製造方法は以下の通りである。
(1)表面洗浄した金属製支持基板にホトレジストまた
はX線レジストを約100μmの厚さに塗布し、露光を
行い、現像をして約20μmの寸法のパターンを形成す
る。このパターンの断面形状は露光条件の最適化によっ
て垂直から任意の角度に形成が可能である。(2)続い
て電解鍍金により約100μmの厚さのNi−Feの電
鋳層を形成する。(3)金属製支持とレジストを除去し
て形成前フィルタを得、これと成形治具95により湾曲
構造を有するフィルタ31を形成する。図10は成形工
程のない、電鋳のみで湾曲構造を有するフィルタを製作
した例を示す。この製造方法は以下の通りである。
(a)湾曲構造に電鋳マスクパターン109を有する金
属製支持基板108をあらかじめ製作する。電鋳マスク
パターン109はホトレジスト等の樹脂であっても、金
属であってもよい。(b)続いて電解鍍金により約10
0μmの厚さのNi−Feの電鋳層101を形成する。
電鋳マスクパターン109が樹脂の場合は鍍金がされな
いので、(c)金属製支持とレジストを除去して、湾曲
構造を有するフィルタ31がそのまま得られる。また、
電鋳マスクパターン109が金属の場合は突起部分を研
磨して得られる。
実施例4の図7で示した面取り型の断面形状を持つ貫通
孔の類似の形成に関する製造方法の一例である。この製
造方法は以下の通りである。(1)表面洗浄した金属製
支持基板125にホトレジストを約5μmの厚さに塗布
し、露光を行い、現像をしてホトレジストパターン12
6を形成する。 (2)続いて電解鍍金により約100
μmの厚さのNi−Feの電鋳層127をオーバーハン
グで形成する。(3)金属製支持とレジストを除去して
フィルタ121が形成できる。このフィルタの断面形状
は約50μmの曲率半径を持つ面取り形の貫通孔123
と気孔郡群122が得られる。マスクの上面にオーバー
ハングして形状が形成できる技術は電鋳法の特徴であ
り、上記、ホトレジストの膜厚によって形状を変更でき
る特徴がある。
孔を高密度に形成できるので燃料通過率のよいフィルタ
を形成できるようになる。 (2)電鋳によって貫通孔の形状や気孔群の配列を任意
に形成できるので効果的な燃料の噴射を行えるようにな
る。 (3)電鋳によって形成したNiおよびNi合金の材料
のフィルタは耐熱性、耐久性、耐圧性が優れ、均質、高
精度のフィルタを高歩留で安価に提供できるようにな
る。 (4)本発明のフィルタを噴射用ノズルに用いて高精度
な噴射用ノズルを安価に提供できるようになる。
ンエンジンの構造の側断面図。
面図。
ルタの構造の上面図と側断面図。
フィルタの構造の側断面図。
の側断面図。
形の側断面図。
形の側断面図。
ュ形の斜視図。
の主要製造工程における側断面図。
タの他の主要製造工程における側断面図。
のフィルタの構造の上面図。
ルタの主要製造工程における側断面図。
151…フィルタ 22…止め具 24…燃料供給管 32、42、52、62、72、82、122、152
…気孔群 33、43、53、63、73、83、123、153
…貫通孔 34、44、154…枠 95…成形治具 101、127…電鋳層 108、125…金属製支持基板 109…シリンダ 126…ホトレジストパターン
Claims (9)
- 【請求項1】 噴射用ノズルの先端にあるフィルタを通
して噴射するフィルタにおいて、このフィルタは電鋳に
よって形成されたものであることを特徴とした噴射用ノ
ズル。 - 【請求項2】 上記噴射用ノズルはこれによって燃料を
燃焼室に供給して燃焼させる装置に使われることを特徴
とした請求項1記載の噴射用ノズル。 - 【請求項3】 上記フィルタの貫通孔の形状は丸形、楕
円形、方形、多角形の少なくともいずれか一つを含む形
状であることを特徴とした請求項1と2記載の噴射用ノ
ズル。 - 【請求項4】 上記フィルタの貫通孔の断面形状は垂直
形、少なくとも一方が傾斜形、少なくとも一方が面取り
形の少なくともいずれか一つを含む断面形状であること
を特徴とした請求項1、2、3記載の噴射用ノズル。 - 【請求項5】 上記フィルタの気孔群の形状は噴射用ノ
ズルから噴射した後の物体が任意の分布になって飛散す
るように各貫通孔に任意の角度を設けた構造であること
を特徴とした請求項1、2、3、4記載の噴射用ノズ
ル。 - 【請求項6】 上記フィルタを構成する材料はNiある
いはCo,Fe,Cu等の少なくとも一つの元素を含む
Ni合金であることを特徴とした請求項1、2、3、
4、5記載の噴射用ノズル。 - 【請求項7】 上記噴射用ノズルに用いるフィルタは導
電性支持基板に絶縁性マスクパターンを形成する工程
と、電解鍍金によって上記支持基板上に金属を電鋳する
工程と、導電性支持基板と絶縁性マスクパターンを除去
して上記電鋳品のみを取り出す工程とから製作され、こ
れを噴射用ノズルに取り付けて製作されることを特徴と
した噴射用ノズルの製造方法。 - 【請求項8】 上記噴射用ノズルに用いるフィルタは導
電性支持基板に絶縁性マスクパターンを形成する工程
と、電解鍍金によって上記支持基板上に金属を電鋳する
工程と、導電性支持基板と絶縁性マスクパターンを除去
して上記電鋳品のみを取り出す工程と、上記電鋳品を成
形治具により成形する工程とから製作され、これを噴射
用ノズルに取り付けて製作されることを特徴とした噴射
用ノズルの製造方法。 - 【請求項9】 上記噴射用ノズルに用いるフィルタはあ
らかじめ成形した導電性支持基板にマスクパターンを形
成する工程と、電解鍍金によって上記支持基板上に金属
を電鋳する工程と、導電性支持基板とマスクパターンを
除去して上記電鋳品のみを取り出す工程とから製作さ
れ、これを噴射用ノズルに取り付けて製作されることを
特徴とした噴射用ノズルの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10378567A JP2000199469A (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 噴射用ノズルおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10378567A JP2000199469A (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 噴射用ノズルおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000199469A true JP2000199469A (ja) | 2000-07-18 |
Family
ID=18509792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10378567A Pending JP2000199469A (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 噴射用ノズルおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000199469A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015008638A1 (ja) * | 2013-07-17 | 2015-01-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | インジェクタ及びその製造方法 |
US9201332B2 (en) | 2013-07-12 | 2015-12-01 | Ricoh Company, Ltd. | Charger, ion generator, image forming apparatus, and process cartridge |
-
1998
- 1998-12-28 JP JP10378567A patent/JP2000199469A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9201332B2 (en) | 2013-07-12 | 2015-12-01 | Ricoh Company, Ltd. | Charger, ion generator, image forming apparatus, and process cartridge |
WO2015008638A1 (ja) * | 2013-07-17 | 2015-01-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | インジェクタ及びその製造方法 |
CN104603447A (zh) * | 2013-07-17 | 2015-05-06 | 日立汽车系统株式会社 | 喷射器及其制造方法 |
JP5997358B2 (ja) * | 2013-07-17 | 2016-09-28 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | インジェクタ及びその製造方法 |
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