JP2007182814A - 噴口の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の燃料噴射弁の加工方法では燃料噴射特性が最適となるような噴口形状に調整することが出来なかった。このため、燃料噴射弁の燃料噴射特性が最適となるような燃料噴射ノズルの噴口形状に調整するために、噴口形状の制御を可能とする流体研磨による加工方法を提供する。
【解決手段】エンジン１の噴射ノズル５０における噴口５８の加工方法であって、前記噴口５８にピン６１を挿入した状態で、流体研磨を行うこと、を特徴とする噴口５８の加工方法である。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの燃料噴射ノズルにおける噴口の加工技術に関する。

エンジンの燃料噴射弁は、その燃料噴射特性がエンジンの性能・燃費等を左右するものであるため、燃料の噴出口である噴口の加工工程においては高い加工精度が要求される。
従来より、燃料噴射ノズルの噴口の加工方法としては、特許文献１または特許文献２に示されているように、流体研磨による加工方法が公知となっており、広く実施されている。
この流体研磨による加工方法によれば、噴口の入口形状を高精度に調整し滑らかな連続面を成形することが出来るため、噴射特性のばらつきが少ない燃料噴射ノズルを製造することが出来るようになっている。
特許第２６９５８４８号公報 特開２０００−１６１１７４号公報

しかしながら、従来の流体研磨による加工方法では、研磨加工に使用するスラリー状の研磨材の流れが位置によって偏流するため、噴口入口部の研磨（Ｒ加工）量や噴口の断面形状が不均一になったりしていた。
また、従来の加工方法は、噴口の入口形状改善に寄与するものであり、噴口の内壁面や出口形状を調整することが出来なかった。
そのため、従来の加工方法では燃料噴射特性が最適となるような噴口形状に調整することが出来なかった。
そこで本発明では、以上のような現状を鑑み、燃料噴射ノズルの噴口形状を制御可能とする流体研磨による加工方法を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、エンジンの燃料噴射ノズルにおける噴口の加工方法であって、前記噴口にピンを挿入した状態で、流体研磨を行うこと、を特徴とするものである。

請求項２においては、請求項１記載の噴口の加工方法において、噴口入口部の研磨量を、前記ピンと前記噴口入口部との隙間量によって調整すること、を特徴とするものである。

請求項３においては、請求項１記載の噴口の加工方法において、噴口内壁面の研磨量を、前記ピンと前記噴口内壁面との隙間量によって調整すること、を特徴とするものである。

請求項４においては、エンジンの燃料噴射ノズルにおける噴口の加工方法であって、噴口出口部に段付ピンを挿入した状態で、流体研磨を行うこと、を特徴とするものである。

請求項５においては、請求項４記載の噴口の加工方法において、前記噴口出口部の研磨量を、前記段付ピンと前記噴口出口部との隙間量によって調整すること、を特徴とするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、噴射ノズルの噴口の研磨量を制御することが出来る。

請求項２においては、噴射ノズルの噴口入口周囲のＲ加工量を均一にしたり、または不均一にしたりすることが出来る。

請求項３においては、噴射ノズルの噴口の断面を均一にしたり、または不均一にしたり出来る。
これにより、燃焼が最適になるように噴霧の形状を調整することが出来る。

請求項４においては、噴射ノズルの噴口出口部の研磨量を制御することが出来る。

請求項５においては、噴射ノズルの噴口出口周囲のＲ加工量を均一にしたり、または不均一にしたりすることが出来る。
これにより、燃焼が最適になるように噴霧の形状を調整することが出来る。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明を適用に係るエンジン１の全体構成について、図１を用いて説明する。
尚、以下においては、図１における図面の上下方向をエンジン１の上下方向として説明をする。

図１に示す如く、本発明の適用に係るエンジン１は、シリンダブロック３の上側にシリンダヘッド４が設けられ、シリンダブロック３の下側には潤滑油を貯留するオイルパン５が取り付けられている。

図１に示す如く、シリンダブロック３の下部には、水平方向にクランク軸７が支承されており、該クランク軸７にコンロッド９を介してピストン８が連結され、該ピストン８が上下略垂直方向に往復動されることによりクランク軸７が回転駆動される。すなわち、シリンダブロック３内の上側（シリンダヘッド４側）にシリンダ１０が形成されており、該シリンダ１０内に、クランク軸７とコンロッド９を介して連結されるピストン８が上下略垂直方向に摺動可能に内嵌されている。

また、シリンダヘッド４の上側には、ボンネット（弁腕ケース）１１が取り付けられており、該ボンネット１１の内部が弁腕室１２とされて動弁機構が構成されている。すなわち、弁腕室１２においては、弁腕サポート１３がシリンダヘッド４上に取り付けられており、この弁腕サポート１３に、吸気弁及び排気弁をそれぞれ作動させる弁腕１４を枢支する弁腕軸２９が嵌合されている。前記弁腕１４は、その一端部に吸気弁または排気弁の弁棒１５の上端を当接させるとともに、他端部にはプッシュロッド１６の一端が連結されている。該プッシュロッド１６の他端はクランク軸７の回転により回転されるカム軸３２上のカム３２ａに当接され、該カム３２ａの回動によりプッシュロッド１６が略上下に往復駆動される。また、弁腕１４の一端部とシリンダヘッド４との間の弁棒外周上にはバネ１７が配置されている。これにより、各弁腕１４は、プッシュロッド１６に押されることにより、弁腕サポート１３に対して回転するとともにバネ１７の弾性力に抗して吸気弁または排気弁の弁棒１５を下方に押す（開ける）一方、プッシュロッド１６による押しが解除されることにより、バネ１７の弾性力により元の位置に復帰する（閉じる）ように回転する。

シリンダヘッド４の下面と、シリンダ１０とピストン８のピストンヘッドとによって形成される燃焼室には、シリンダベッド４を上下方向に貫通した燃料噴射弁１８の先端（下端）が臨ませて設けられている。つまり、吸気弁または排気弁が閉じてピストン８が上昇した時に燃料が噴射されるようにしている。
また、シリンダヘッド４の側面には、吸気口（吸気マニホールド）１９および排気口（排気マニホールド）２０が形成されており、前記吸気弁に空気を供給したり、前記排気弁から排出される排気ガスを機外に放出するようにしている。

シリンダブロック３の側部には燃料噴射ポンプ２１が配設されており、図示しない燃料タンクに貯溜された燃料を、燃料噴射ポンプ２１により加圧し、前記燃料噴射弁１８に供給するようにしている。
前記燃料噴射ポンプ２１の下方には、潤滑油ポンプ２６が配設されており、オイルパン５に貯溜した潤滑油を汲み上げて、シリンダブロック３壁内の図示しない油路等を介して各部に供給し、潤滑油を循環させてエンジン１内部の潤滑を行うようにしている。
また、反対側の側部にはセルモータ２７が配設されており、エンジン１の始動をスイッチ等を押すだけで容易にできるように構成している。
以上が、本発明に係るエンジン１の全体構成についての説明である。

次に、本発明の要部である燃料噴射弁１８について、図２を用いて説明をする。
図２に示す如く、燃料噴射弁１８は、噴射ノズル５０、接続部材５１、ノズルホルダー５２、ナット５３、ニードル弁５４、ロッド５５、ロッドホルダー５６、ノズルスプリング５７等により構成されている。

前記噴射ノズル５０は、円柱状の金属部材をタケノコ状に旋削した部材であり、先端部に噴口５８・５８が穿設され、また部材の中心軸上にニードル弁５４を収納し前記噴口５８・５８と連通する空隙部５０ａが穿設され、かつ燃料を前記空隙部５０ａへと導く燃料路５０ｂが穿設されている。

前記ノズルホルダー５２は、円柱状の部材を旋削した部材であり、部材の中心軸上にノズルスプリング５７等を収納する空隙部５２ａが穿設され、かつ燃料を前記噴射ノズル５０に導く燃料路５２ｂが穿設されている。
また、ノズルホルダー５２の上部側面には、燃料噴射ポンプ２１から燃料が供給される燃料供給口５２ｆが形成されている。

前記接続部材５１は、円柱状の金属部材であり、前記燃料路５０ｂ・５２ｂを連通させる燃料路５１ｂが穿設されるとともに、中心軸上には前記ロッド５５が挿通される孔が形成されている。また、円周側面にはネジ部５１ａが形成されている。
接続部材５１は、前記袋ナット５３内で前記ネジ部５１ａにより螺合され前記噴射ノズル５０を押さえ込み、噴射ノズル５０およびナット５３を一体化させるとともに、前記噴射ノズル５０およびノズルホルダー５２の燃料路５０ｂ・５２ｂを連通させるように構成している。また、接続部材５１の下面および上面には、前記燃料路５０ｂ・５２ｂの位置ずれを防止する位置決め孔５１ｄ・５１ｅが穿設されており、該位置決め孔５１ｄ・５１ｅ内に位置決めピン６０・６３を嵌装し、前記噴射ノズル５０およびノズルホルダー５２に対応して穿設された位置決め孔５０ｄ・５２ｄと継合させることにより燃料路５０ｂ・５２ｂが位置ずれすることなく連通させるように構成している。

前記ニードル弁５４は、前記ロッド５５およびロッドホルダー５６を介して前記ノズルスプリング５７のバネ力により常時下方に付勢されており、ニードル弁５４の尖端が空隙部５０ａ下端部に形成された円錐部５０ｅに押圧されて閉じるようにしている。これにより、前記噴口５８への燃料の流通が遮断されるように構成している。
また、燃料の供給圧力が上昇してくると、前記ニードル弁５４の略中央部に形成された傾斜部５４ａが燃料により押圧され、前記ノズルスプリング５７による付勢力に対する上向きの抗力が作用し、前記ニードル弁５４を持ち上げようとする。
このとき、前記抗力がノズルスプリング５７による付勢力を上回った場合には、前記噴口５８へと前記燃料路５１ｂが流通可能な状態となり、燃料が供給されるように構成している。
このように、燃料噴射弁１８は、燃料の噴射量を燃料の供給圧力に応じて自動的に調整する機構を備えている。

また、前記ノズルホルダー５２の空隙部５２ａ側面には戻し口５２ｅが穿設されており、噴口５８・５８がニードル弁５４により閉じられているときに、ニードル弁５４と噴射ノズル５０の隙間からノズルスプリング５７側に浸入する燃料を図示しない燃料タンク等に戻すための開口を形成している。
以上が、本発明の要部である燃料噴射弁１８の説明である。

次に、本発明の要旨である噴口５８の流体研磨加工方法について、図３および図４（ａ）・（ｂ）を用いて説明をする。
図３に示す如く、噴射ノズル５０の先端には噴口５８が穿設されている。本実施例では軸方向（上下方向）に対して傾斜して噴口５８が穿設される例を示したが、噴口５８が穿設される向きを限定するものではない。
このような場合、これまでの流体研磨加工方法は、噴射ノズル５０の内側（空隙部５０ａ側）からスラリー状の研磨材を高圧で注入し、噴口５８から前記研磨材を噴出させることにより、噴口５８の入口部にＲ加工を施すようにしたものであった。
前記研磨材としては、潤滑油と砥粒を混合したものを使用し、砥粒の番手、混合比率、温度、流通時間および流通圧力等を調整することにより、加工対象部の研磨量や表面粗さを調整することができる。

図４（ａ）に示す如く、本発明に係る噴口５８の入口部および内壁面の流体研磨加工方法では、噴口５８にピン６１を外側から貫通して挿入した状態で、流体研磨加工をするようにしている。
噴口５８の入口部の加工においては、ピン６１を挿入した状態で流体研磨加工を施すと、ピン６１と入口部との間の隙間が広い箇所は研磨材の流量が多くなり研磨加工量を大きくすることができ、逆にピン６１と入口部との間の隙間が狭い箇所は研磨材の流量が少なくなり研磨加工量を少なくすることができる。
また、噴口５８の内壁面においても同様に、ピン６１を挿入した状態で流体研磨加工を施すと、ピン６１と内壁面との間の隙間が広い箇所は研磨加工量を大きくすることができ、逆にピン６１と内壁面との間の隙間が狭い箇所は研磨加工量を少なくすることができる。
本実施例では、断面形状が円のピン６１を噴口５８を貫通して、上側の隙間が小さく、下側の隙間が大きくなるように配置している。この状態で研磨材を空隙部５０ａ上部より流すことにより、噴口５８の入口部が曲面状（Ｒ状）に加工され、噴口５８の内壁の断面形状は下側が膨らんだ略楕円状に加工されることになる。
さらに、挿入するピン６１の径・断面形状・材質等を調整することによっても、加工対象部の研磨量や研磨後の形状等を調整することができる。例えば、ピン６１の断面形状を楕円としたり、上下左右方向の隙間を調整したりすることにより、加工後の形状を変更できる。

図４（ｂ）に示す如く、本発明に係る噴口５８の出口部の流体研磨加工方法では、噴口５８に段付ピン６２を外側から挿入した状態で、流体研磨加工をするようにしている。
噴口５８の出口部の加工においては、段付ピン６２は先端の直径が本体の直径よりも小さくして噴口５８の直径よりも小さくし、本体の直径は噴口５８の直径よりも大きく構成し、先端の突出長さは直径と略同じ程度して段部を形成する。そして、該段付ピン６２を噴口５８の外側（下方）から挿入して、段付ピン６２先端部外周と噴口５８内周、及び、段付ピン６２の段面と噴口５８出口外側面との間にそれぞれ所定の隙間を形成した状態で流体研磨加工を施すと、段付ピン６２と出口部との間の隙間が広い箇所は研磨加工量を大きくすることができ、逆に段付ピン６２と出口部との間の隙間が狭い箇所は研磨加工量を少なくすることができる。こうして、噴口５８出口部を曲面状（Ｒ状）に加工することができる。
また、この場合でも挿入する段付ピン６２の径・断面形状・材質等を調整することによって、加工対象部の研磨量や研磨後の形状等を調整することができる。例えば、ピン６２先端を円柱とする代わりに円錐状に構成したり、段部を斜面にしたりすることもできる。

以上の説明では、エンジン１の噴射ノズル５０における噴口５８の加工方法であって、前記噴口５８にピン６１を挿入した状態で、流体研磨を行うこと、を特徴とする加工方法を示している。
これにより、噴口５８の研磨量を制御することが出来るのである。

また、前記噴口５８の加工方法において、噴口５８の入口部の研磨量を、前記ピン６１と噴口５８の入口部との隙間量によって調整すること、を特徴とする加工方法についても示している。
これにより、噴口５８入口周囲のＲ加工量を均一にしたり、または不均一にしたりすることが出来るのである。

また、前記噴口５８の加工方法において、噴口５８の内壁面の研磨量を、前記ピン６１と噴口５８の内壁面との隙間量によって調整すること、を特徴とする加工方法についても示している。
これにより、噴口５８の断面を均一にしたり、または不均一にしたり出来、燃焼が最適になるように噴霧の形状を調整することが出来るのである。

また、エンジン１の噴射ノズル５０における噴口５８の加工方法であって、前記噴口５８の出口部に段付ピン６２を挿入した状態で、流体研磨を行うこと、を特徴とする加工方法についても示している。
これにより、噴口５８出口部の研磨量を制御することが出来るのである。

また、前記噴口５８の加工方法において、噴口５８の出口部の研磨量を、前記段付ピン６２と噴口５８の出口部との隙間量によって調整すること、を特徴とする加工方法についても示している。
これにより、噴口５８出口周囲のＲ加工量を均一にしたり、または不均一にしたりすることが出来、燃焼が最適になるように噴霧の形状を調整することが出来るのである。

本発明を適用する一実施例に係るエンジンの全体的な構成を示した側面断面図。 本発明を適用する一実施例に係る燃料噴射弁の構成を示した側面断面図。 本発明を適用する一実施例に係る噴射ノズルの構成を示した側面断面図および噴口部の部分拡大図。 本発明に係る噴口部の流体研磨加工方法を示した説明図。（ａ）噴口入口部および内壁面の加工方法、（ｂ）噴口出口部の加工方法。

符号の説明

１ エンジン
５０ 噴射ノズル
５８ 噴口
６１ ピン

Claims (5)

1. エンジンの燃料噴射ノズルにおける噴口の加工方法であって、
   前記噴口にピンを挿入した状態で、流体研磨を行うこと、
   を特徴とする、噴口の加工方法。
2. 請求項１記載の噴口の加工方法において、
   噴口入口部の研磨量を、前記ピンと前記噴口入口部との隙間量によって調整すること、
   を特徴とする、噴口の加工方法。
3. 請求項１記載の噴口の加工方法において、
   噴口内壁面の研磨量を、前記ピンと前記噴口内壁面との隙間量によって調整すること、
   を特徴とする、噴口の加工方法。
4. エンジンの燃料噴射ノズルにおける噴口の加工方法であって、
   噴口出口部に段付ピンを挿入した状態で、流体研磨を行うこと、
   を特徴とする、噴口の加工方法。
5. 請求項４記載の噴口の加工方法において、
   前記噴口出口部の研磨量を、前記段付ピンと前記噴口出口部との隙間量によって調整すること、
   を特徴とする、噴口の加工方法。

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