JP2008223635A

JP2008223635A - 燃料噴射弁の製造方法

Info

Publication number: JP2008223635A
Application number: JP2007064099A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Miyashita; 高幸宮下
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2008-09-25

Abstract

【課題】シート部に対し燃料流れの下流側に噴孔が形成された燃料噴射弁の製造方法において、シート部と噴孔の入口との距離のバラツキによる燃料噴射量のバラツキを抑制する。
【解決手段】燃料噴射弁１の製造方法は、ノズルニードル６が着座および離座するシート部３２に対し、燃料流れの下流側に噴孔３３が形成された燃料噴射弁１の製造方法であって、噴孔３３の入口３３ａとシート部３２との距離Ｌと、距離Ｌに対応する情報とのいずれかを計測する計測工程と、この距離Ｌが大きいほど入口３３ａの面取りＲを大きく加工する加工工程とを備える。これにより、シート部と噴孔の入口との距離のバラツキによる燃料噴射量のバラツキを抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、シート部に対し燃料流れの下流側に噴孔が形成された燃料噴射弁の製造方法に関するものである。

近年、ディーゼルエンジンの排出ガス低減の要望が高まり、法規制の上でもそれが強化されつつある。ディーゼルエンジンの排出ガス、特に黒煙を代表とするパティキュレートの低減には、噴射された噴霧の微粒化が有効であることが知られている。ここで、噴孔形状がばらつくと、燃料噴射弁の個体間で燃料噴射量がばらつくという問題が生じるため、噴孔形状のバラツキを低減した噴孔加工方法を、本出願人は提案している（特許文献１を参照）。

具体的に、砥粒を含有した加工媒体を噴孔の入口から噴孔の出口に向かって流し、噴孔内を流れる加工媒体の流量を測定する。この測定流量が予め設定した目標流量に到達した時に加工媒体の流れを停止する。これにより、噴孔形状のバラツキを低減している。
特開平９−２０９８７６号公報

特許文献１には記載されていないが、シート部に対し燃料流れの下流側に噴孔が形成された燃料噴射弁では、シート部と噴孔の入口との距離がばらつくと燃料噴射量がばらつくことを、本発明者が見出した。尚、この問題は、特許文献１には記載された噴孔加工方法に限らない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、シート部に対し燃料流れの下流側に噴孔が形成された燃料噴射弁の製造方法において、シート部と噴孔の入口との距離のバラツキによる燃料噴射量のバラツキを抑制することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の燃料噴射弁の製造方法は、ノズルニードルが着座および離座するシート部に対し、燃料流れの下流側に噴孔が形成された燃料噴射弁の製造方法であって、噴孔の入口とシート部との距離と、この距離に対応する情報とのいずれかを計測する計測工程と、この距離が大きいほど入口の面取りを大きく加工する加工工程とを備えることを特徴とする。

この製造方法では、入口とシート部との距離が大きいほど入口の面取りを大きく加工する。ここで、入口とシート部との距離が大きいほどサック室から入口への開口面積が大きくなるため、ノズルニードルがシート部に着座する際にサック室内の残留燃料が噴孔から噴射し易くなる。このため、ノズルニードルの着座速度が速まり、つまり、噴射終了タイミングが早まり、燃料噴射量が小さくなる。

したがって、この距離が大きくなることによって燃料噴射量が小さくなることを、入口の面取りを大きく加工することによって補償し、これによって、この距離のバラツキによる燃料噴射量のバラツキを抑制できる。

請求項２に記載の燃料噴射弁の製造方法は、加工工程において、入口とシート部との距離が大きいほど噴孔の内径を大きく加工することを特徴とする。この製造方法では、この距離が大きくなることによって燃料噴射量が小さくなることを、入口の面取りと噴孔の内径の両方を大きく加工することによって補償する。これによって、この距離のバラツキによる燃料噴射量のバラツキを、より確実に抑制できる。

請求項３に記載の燃料噴射弁の製造方法は、ノズルニードルが着座および離座するシート部に対し、燃料流れの下流側に噴孔が形成された燃料噴射弁の製造方法であって、噴孔の入口とシート部との距離と、この距離に対応する情報とのいずれかを計測する計測工程と、この距離が大きいほど噴孔の内径を大きく加工する加工工程とを備えることを特徴とする。

この製造方法では、この距離が大きくなることによって燃料噴射量が小さくなることを、噴孔の内径を大きく加工することによって補償する。これによって、この距離のバラツキによる燃料噴射量のバラツキを抑制できる。

請求項４に記載の燃料噴射弁の製造方法は、加工工程が、第１工程と第２工程とを備え、第１工程において砥粒を含有した加工媒体を噴孔の入口から噴孔の出口に向かって流し、第２工程において噴孔内を流れる加工媒体の流量を測定し且つ測定流量が予め設定した目標流量に到達した時に加工媒体の流れを停止し、入口とシート部との距離が大きいほど目標流量を大きく設定することを特徴とする。

この製造方法では、入口の面取りの大きさや噴孔の内径に対応した加工媒体の流量を測定し、入口とシート部との距離が大きいほど目標流量を大きく設定し、この目標流量で加工を停止する。これにより、この距離が大きくなることによって燃料噴射量が小さくなることを、入口の面取りや噴孔の内径を大きく加工することによって補償できる。したがって、この距離のバラツキによる燃料噴射量のバラツキを抑制できる。

請求項５に記載の燃料噴射弁の製造方法は、噴孔からの燃料噴射量と、入口とシート部との距離と、加工媒体の流量との関係をあらかじめ求めておき、この関係に基いて目標流量を設定することを特徴とする。これにより、あらかじめ求めておいた関係に基く目標流量で加工を停止でき、これにより、上述の効果を効率的に得ることができる。

本発明の一実施形態による燃料噴射弁の製造方法を、図面に基づいて説明する。

図１において、燃料噴射弁１は、制御ピストン５を上下方向へ摺動可能に収容孔２２内に収容するノズルホルダ２と、ノズルニードル６を上下方向へ摺動可能に内部に収容するノズルボデー３と、ノズルボデー３をノズルホルダ２に固定するリテーニングナット４と、制御ピストン５を上下方向へ摺動させる電磁弁装置８とを備える。

供給ポンプ１０から圧送された高圧燃料は、蓄圧器９とフィルタ７を介し、ノズルホルダ２の供給路２１を通して、ノズルボデー３の送出路３４に供給される。制御ピストン５を上下方向へ摺動させることによってノズルニードル６を上下方向へ摺動させるように構成され、ノズルニードル６を上方向へ摺動させることによって、送出路３４に供給された高圧燃料が、ノズルボデー３の先端に形成された噴孔３３から噴射されるように構成される。位置決めピン３６は、供給路２１と送出路３４とを位置合わせさせるものである。

図２に示すように、ノズルボデー３の内面にはシート面３１が形成され、シート面３１においてノズルニードル６が着座および離座するシート部３２に対し、燃料流れの下流側（図２において下側）に噴孔３３が形成される。噴孔３３の入口３３ａとシート部３２との距離Ｌの位置に、入口３３ａの面取りがＲで内径Ｄの噴孔３３が形成される。

図２ではノズルニードル６がシート部３２に着座しているため、図２は、噴孔３３から燃料噴射がされていない状態を示す。ノズルニードル６が上方へ摺動してシート部３２から離座すると、入口３３ａから出口３３ｂへ向かって噴孔３３から燃料噴射される。

次に、噴孔３３の加工方法について図３から図５に基いて説明する。

図３に示すように、矢印Ｐ１の方向へノズルボデー３を加工治具１２に装着し、矢印Ｐ２−Ｐ４の方向へ加工治具１２を移動させ、矢印Ｐ５の方向へドリル１１を下降させて噴孔３３の下穴加工をする。

加工治具１２は、ガイド１２１と位置決めピン１２２とを備え、ノズルボデー３においてノズルニードル６が摺動する収容孔３８にガイド１２１を嵌合させ、ノズルボデー３において位置決めピン３６が嵌合する位置決め穴３７に位置決めピン１２２を嵌合させて、ノズルボデー３を加工治具１２に装着する。加工治具１２は、図示しない移動ステージに固定され、矢印Ｐ２−Ｐ４の方向へ加工治具１２を移動可能に構成される。図３と図４において矢印Ｐ３の方向へ加工治具１２を移動させてノズルボデー３を長手軸上に回転させ、図４に示すように、噴孔３３の下穴加工をする。

尚、放電加工で下穴加工する場合、ドリル１１の代わりに放電電極を下降させて下穴加工する。

噴孔３３の仕上加工をする加工装置は１３は、図５に示すように、サージタンク１３１と加圧ポンプ１３２とリリーフ弁１３３と流量計１３４と、これらを接続させる配管１３５、および、これらの作動を制御するコンピュータ１３６とを備える。

サージタンク１３１は、砥粒を含有する加工媒体（例えば軽油等の流体）を貯留するタンクであり、加工媒体に含有される砥粒は、例えば♯１０００番のシリコンカーバイト等である。加圧ポンプ１３２は、加工媒体を加圧するポンプであり、リリーフ弁１３３は、ノズルボデー３内に導入される加工媒体の圧力を一定の圧力（例えば１０メガパスカル（ＭＰａ））に制御する調圧弁である。

流量計１３４は、噴孔３３から吐出した加工媒体の流量Ｆ（立法ミリメートル／分（ｍｍ^３／ｍｉｎ））を計測するものであり、予め設定した目標流量Ｆ０に流量Ｆが到達した際に、加工装置１３の作動を停止する。具体的に、メモリ１３６ａを内蔵するコンピュータ１３６は、流量計１３４から流量Ｆの情報を常時取り込んで、流量Ｆが目標流量Ｆ０に到達した際に、加圧ポンプ１３２の作動を停止させ、加工媒体の流れを停止する。

これにより、噴孔３３の入口３３ａから出口３３ｂに向かって加工媒体を流すことによって噴孔３３が仕上加工され、目標流量Ｆ０に対応する形状で、即ち、所定の内径Ｄと所定の面取りＲで噴孔３３が形成される。

次に、目標流量Ｆ０を設定するに際して、噴孔３３からの燃料噴射量Ｊと、噴孔３３から吐出した加工媒体の流量Ｆと、入口３３ａとシート部３２との距離Ｌとの関係について図６から図８に基いて説明する。

図６（ａ）では、ノズルニードル６がシート部３２から離座しているため、矢印ｊ１にしたがって噴孔３３から燃料噴射される。これに対して、図６（ｂ）に示すノズルニードル６がシート部３２に着座する際、サック室３５からの残留燃料が矢印ｊ２にしたがって噴孔３３から噴射される。しかし、内径Ｄ１で面取りＲ１の噴孔３３が距離Ｌ１の位置に配置されているため、サック室３５から噴孔３３への開口面積が小さくなり、ノズルニードル６の着座を妨げる力ＦＰ１がノズルニードル６に作用する。

これにより、ノズルニードル６の着座速度ＳＰ１が遅くなり、噴射終了タイミングが遅くなって、図６における噴孔３３からの燃料噴射量Ｊ１が大きくなる。

図７（ａ）でも、ノズルニードル６がシート部３２から離座しているため、矢印ｊ３にしたがって噴孔３３から燃料が噴射される。これに対して、図７（ｂ）に示すノズルニードル６がシート部３２に着座する際、サック室３５からの残留燃料が矢印ｊ４にしたがって、噴孔３３から噴射される。

しかし、内径Ｄ１で面取りＲ１の噴孔３３が、距離Ｌ１より大きい距離Ｌ２の位置に配置されているため、サック室３５から噴孔３３への開口面積が図６（ｂ）の場合より大きくなる。したがって、ノズルニードル６の着座を妨げる力ＦＰ２は、力ＦＰ１より小さくなり、ノズルニードル６の着座速度ＳＰ２は、着座速度ＳＰ１より速くなる。この結果、噴射終了タイミングが速くなって、図７における噴孔３３からの燃料噴射量Ｊ２が燃料噴射量Ｊ１より小さくなる。

したがって、内径Ｄと面取りＲが同じであっても、即ち、加工媒体の流量Ｆが同じであっても、距離Ｌが大きくなると燃料噴射量Ｊが小さくなる。つまり、シート部３２と噴孔３３の入口３３ａとの距離Ｌのバラツキによって燃料噴射量Ｊがバラツクという問題が生じている。

このため、燃料噴射量Ｊを同じにするためには、距離Ｌが大きくなるほど、内径Ｄと面取りＲを大きくする、即ち、加工媒体の流量Ｆを増加する必要がある。つまり、距離Ｌが大きくなることによって燃料噴射量Ｊが小さくなることを、内径Ｄと面取りＲを大きく加工することによって補償し、これによって、距離Ｌのバラツキによる燃料噴射量Ｊのバラツキを抑制することができる。この関係を、図８において、模式的にグラフＧ１，Ｇ２で示す。

例えば、グラフＧ１から、燃料噴射量Ｊ１を得るためには、距離Ｌが大きくなるほど、加工媒体の流量Ｆを増加する必要があることが理解できる。また、グラフＧ１，Ｇ２から、距離Ｌが距離Ｌ１，Ｌ２で異なる場合、同じ流量Ｆ１であっても、燃料噴射量Ｊがそれぞれ燃料噴射量Ｊ１，Ｊ２で異なることが理解できる。また、グラフＧ１，Ｇ２から、同じ距離Ｌ２であっても、流量Ｆ１から流量Ｆ２に増加すれば、燃料噴射量Ｊ２から燃料噴射量Ｊ１に増加することが理解できる。

図８に示す燃料噴射量Ｊと流量Ｆと距離Ｌとの関係を、実験的にあらかじめ求めておいて、コンピュータ１３６のメモリ１３６ａに記憶させておく。尚、図８においては、図を見易くするため、燃料噴射量Ｊが一定のグラフを、グラフＧ１、Ｇ２のみ示している。

このように、距離Ｌのバラツキによって燃料噴射量Ｊがバラツクため、次に、距離Ｌの
計測方法について図９と図１０に基いて説明する。

図９に示すように、矢印Ｍ１の方向へノズルボデー３を、ガイド１４１とガイド１４１の先端側に形成された計測ロッド１４２と位置決めピン１４３とを備え計測治具１４に装着する。収容孔３８にガイド１４１を嵌合させ、位置決め穴３７に位置決めピン１４３を嵌合させて、ノズルボデー３を計測治具１４に装着する。

計測治具１４は、図示しない移動ステージに固定され、矢印Ｍ２−Ｍ４の方向へ計測治具１４を移動可能に構成される。矢印Ｍ２−Ｍ４の方向へ計測治具１４を移動させ、図１０において、図示しない顕微鏡によって矢印Ｍ５の方向から噴孔３３の中心軸３３ｃに沿って噴孔３３を観察できる位置に、計測治具１４を固定する。この固定後、図９と図１０において、計測治具１４から矢印Ｍ６の方向へノズルボデー３を取り外し、図１０において、計測ロッド１４２の先端中心１４２ａを顕微鏡で矢印Ｍ７の方向から観察できる位置へ計測治具１４を移動させる。具体的に、中心軸３３ｃに垂直な矢印Ｍ８の方向へ、距離Ｘだけ計測治具１４を移動させる。

図２と図１０から理解されるように、計測ロッド１４２は、ノズルボデー３においてシート部３２を特定する治具であり、距離Ｘを計測して、距離Ｌを以下の計算式によって算出する。

Ｌ＝（Ｄｓ×ＣＯＳθ１＋Ｘ）／ＣＯＳ（９０°−θ１−θ２）・・・（計算式）
この計算式をコンピュータ１３６のメモリ１３６ａに記憶させておいて、計測した例えば距離Ｘ０をコンピュータ１３６に入力して、距離Ｌ０を算出させる。また、上述したように、メモリ１３６ａには、図８に示す燃料噴射量Ｊと流量Ｆと距離Ｌとの関係が記憶されているため、例えば、燃料噴射量Ｊ２にする場合、これをコンピュータ１３６に入力して、グラフＧ２と算出した距離Ｌ０から、目標流量Ｆ０を決定する。

したがって、図５において、コンピュータ１３６は、流量計１３４から流量Ｆの情報を常時取り込んで、流量Ｆが目標流量Ｆ０に到達した際に、加圧ポンプ１３２の作動を停止させ、加工媒体の流れを停止する。これにより、噴孔３３の入口３３ａから出口３３ｂに向かって加工媒体を流すことによって仕上加工され、距離Ｌ０において燃料噴射量Ｊ２に仕上げ加工する目標流量Ｆ０に対応する形状で、即ち、距離Ｌ０において燃料噴射量Ｊ２にする所定の内径Ｄと所定の面取りＲで形成される。

この結果、距離Ｌが大きくなることによって燃料噴射量Ｊが小さくなることを、内径Ｄと面取りＲを大きく加工することによって補償し、これによって、距離Ｌのバラツキによる燃料噴射量Ｊのバラツキを抑制できる。

また、あらかじめ求めておいた関係に基く目標流量Ｆ０で加工を停止するため、上述の効果を効率的に得ることができる。

（変形例）
上述の例では、燃料噴射量Ｊを同じにするために、距離Ｌが大きくなるほど内径Ｄと面取りＲを大きくしたが、これに限らない。距離Ｌが大きくなるほど、内径Ｄと面取りＲのいずれかを大きくすることによっても、燃料噴射量Ｊを同じにすることが可能である。

また、上述の例では、加工媒体を噴孔３３の入口３３ａから出口３３ｂに向かって流す加工装置１３によって、内径Ｄと面取りＲを大きくしているが、これに限らない。

また、上述の例では、距離Ｌに対応する情報である距離Ｘを光学的に計測することによって、距離Ｌを算出したが、これに限らない。

以上、本実施形態による燃料噴射弁１の製造方法は、ノズルニードル６が着座および離座するシート部３２に対し、燃料流れの下流側に噴孔３３が形成された燃料噴射弁１の製造方法であって、噴孔３３の入口３３ａとシート部３２との距離Ｌと、距離Ｌに対応する情報とのいずれかを計測する計測工程と、この距離Ｌが大きいほど入口３３ａの面取りＲを大きく加工する加工工程とを備える。これにより、シート部に対し燃料流れの下流側に噴孔が形成された燃料噴射弁の製造方法において、シート部と噴孔の入口との距離のバラツキによる燃料噴射量のバラツキを抑制できる。

尚、上述した例に限らないで、これらの組み合わせや、他の種々の変形例が考えられる。

図１は、本発明の一実施形態による製造方法に係る燃料噴射弁１の横断面図である。図２は、図１中のＩＩ部の拡大断面図である。図３は、図２に示す噴孔３３の下穴加工を説明するための断面図である。図４は、図３中のＩＶ矢視拡大図である。図５は、噴孔３３の仕上加工を説明するための構成図である。図６（ａ）は、図２中のＶＩＡ部の拡大断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）においてノズルニードル６がシート部３２に着座する際の断面図である。図７（ａ）は、図２中のＶＩＩＡ部の拡大断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）においてノズルニードル６がシート部３２に着座する際の断面図である。図８は、噴孔３３からの燃料噴射量Ｊと図５に示す流量Ｆと図６と図７に示す距離Ｌとの関係を説明するためのグラフである。図９は、距離Ｌの計測方法を説明するための断面図である。図１０は、図９中のＸ部の拡大断面図である。

符号の説明

１燃料噴射弁、２ノズルホルダ、２１供給路、２２収容孔、３ノズルボデー
３１シート面、３２シート部、３３噴孔、３３ａ入口、３３ｂ出口
３３ｃ中心軸、３４送出路、３５サック室、３６位置決めピン
３７位置決め穴、３８収容孔、４リテーニングナット、５制御ピストン
６ノズルニードル、７フィルタ、８電磁弁装置、９蓄圧器、１０供給ポンプ
１１ドリル、１２加工治具、１２１ガイド、１２２位置決めピン
１３加工装置、１３１サージタンク、１３２加圧ポンプ、１３３リリーフ弁
１３４流量計、１３５配管、１３６コンピュータ、１３６ａメモリ
１４計測治具、１４１ガイド、１４２計測ロッド、１４２ａ先端中心
１４３位置決めピン

Claims

ノズルニードルが着座および離座するシート部に対し、燃料流れの下流側に噴孔が形成された燃料噴射弁の製造方法であって、
前記噴孔の入口と前記シート部との距離と、該距離に対応する情報とのいずれかを計測する計測工程と、
前記距離が大きいほど前記入口の面取りを大きく加工する加工工程とを備えることを特徴とする燃料噴射弁の製造方法。
前記加工工程において、前記距離が大きいほど前記噴孔の内径を大きく加工することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁の製造方法。
ノズルニードルが着座および離座するシート部に対し、燃料流れの下流側に噴孔が形成された燃料噴射弁の製造方法であって、
前記噴孔の入口と前記シート部との距離と、該距離に対応する情報とのいずれかを計測する計測工程と、
前記距離が大きいほど前記噴孔の内径を大きく加工する加工工程とを備えることを特徴とする燃料噴射弁の製造方法。
前記加工工程は、第１工程と第２工程とを備え、
前記第１工程において、砥粒を含有した加工媒体を前記入口から前記噴孔の出口に向かって流し、
前記第２工程において、前記噴孔内を流れる加工媒体の流量を測定し、且つ、該測定流量が予め設定した目標流量に到達した時に加工媒体の流れを停止し、
前記距離が大きいほど前記目標流量を大きく設定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁の製造方法。
前記噴孔からの燃料噴射量と前記距離と前記流量との関係をあらかじめ求めておき、
前記関係に基いて前記目標流量を設定することを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁の製造方法。