JP2011185266A

JP2011185266A - 内燃エンジン用燃料噴射器のノズル、及びノズルの製造方法

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Publication number: JP2011185266A
Application number: JP2011041848A
Authority: JP
Inventors: Pierpaolo Miotti; ミオッティピエルパオロ; Turhan Yildirim; イルディリムターハン; Nico Kuin; クインニコ
Original assignee: Wartsila Switzerland Ltd
Current assignee: Wartsila Switzerland Ltd
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: CN102192063B; DK2365206T3; EP2365206A1; JP5798762B2; KR20110101056A; CN102192063A; EP2365206B1

Abstract

【課題】
本発明は、内燃エンジン用燃料噴射器の改良されたノズルと、そのようなノズルを製造する方法を提供する。
【解決手段】
内燃エンジン用燃料噴射器のノズル（１０）であって、前記ノズル（１０）は耐腐蝕材料製の本体（１２）を備え、前記本体（１２）は、下端において閉鎖され、かつ円筒状ガイド面（１６）を備えた縦孔（１４）を有し、前記本体（１２）の側壁に複数のノズル孔（１８）が形成され、前記円筒状ガイド面（１６）は、耐腐蝕材料製の前記本体（１２）の内面（２２）上に形成された耐摩耗性層（２０）上に形成されるか、前記縦孔（１４）内に挿入された耐磨耗材料製の管状スリーブ（２４）上に形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃エンジン用の燃料噴射器に関する。本発明は、特に、クロスヘッドを備えた、あるいは備えていない大型の四ストローク、又は二ストローク内燃エンジン、例えば、船舶推進用、または電力を供給するための定置エンジン用のディーゼルエンジン等の燃料噴射器に関する。より詳細には、本発明は、燃料噴射器用のノズル、及びこのようなノズルを製造するための方法に関する。

排気ガス中のＨＣ含有量を低減させるため、排気煙を減少させるため、排気バルブやピストンにおける未燃焼燃料の堆積量を減少させるため、及び燃焼室を清潔に維持するために、ノズルチップ内のサック容積を減少させることは重要である。このような方法の一つは、噴射孔をノズルチップに直接接近させることである。

可能で有望な設計法の一つは、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されているように、噴射孔を開閉するためにスライドバルブを備えた解決法である。これらの文献は、バルブ部を備えるとともに、軸線方向に沿って移動可能なスピンドルを有する燃料噴射器を開示しており、そのバルブ部は、バルブガイドの対応したバルブシートと、バルブスピンドルのバルブ部の下方において噴霧器の中央孔内に延びた遮断要素と協働する。遮断要素の外壁はノズル孔の噴射開口を開閉することが可能である。この種の設計法においては、内側部に硬化された摺動面と、外側部に高温の耐腐蝕性部とを備えたノズルチップを有することが望ましい。

特許文献３は、ノズルチップの製造方法を開示しており、金型中において、耐腐蝕性の第一の合金が、ノズル孔の周りのノズルの外表面を構成する外側領域に配置される。ノズルの別の領域には、第二の合金が用いられる。成形型内の材料は、強化材料中に平衡に加圧されることによって処理される。二つの合金の境界領域には、クラックが存在するべきではない。

特許文献３に開示された解決法の問題は、高価であることにある。さらに、内側部または外側部は１ミリメートル以上の最小厚さを必要とし、材料間の結合が十分でない危険性が存在する。

欧州特許出願公開第０５２９３７号明細書国際公開第２００８／０７１１８７号パンフレット欧州特許出願公開第１５４９４４９号明細書

本発明の課題は、上述の問題を解決するような改良されたノズルと、そのようなノズルを製造する方法とを提供することにある。

本発明によると、請求項１に記載の特徴を有するノズル、および請求項５に記載の特徴を有するノズルの製造方法によって、上述の課題が達成される。
図面を参照して、純粋に非限定的な例として記述される以下の詳細な説明を読むことによって、本発明のさらなる特徴および利点が明らかになる。

本発明によるノズルの軸線方向に沿った断面図。図１の矢印ＩＩによって示される部分の拡大図。本発明の第二実施形態によるノズルの軸線方向に沿った断面図。図３の実施形態の変形例を示す軸線方向に沿った概略的断面図。

図１を参照すると、内燃エンジン用燃料噴射器のノズルが符号１０で示されている。ノズル１０は耐腐蝕材料製の本体１２を備える。本体１２は外表面上に被覆を備えていない。

大型のディーゼルエンジンの燃焼室、特に、重油を燃焼させるディーゼルエンジン（外表面上に被覆を備えていない）の燃焼室への適用例において、クロム量が２０％（重量パーセント）より多い場合に、材料は耐腐蝕性として定義される。

この適用例のための耐腐蝕材料の例には、Ｓｔｅｌｌｉｔｅ６（商品名）、Ｈａｙｎｅｓ１８８（商品名）、Ｓｔｅｌｌｉｔｅ４（商品名）、ＩｎｃｏｎｅｌＭＡ７５８（商品名）、Ｈａｙｎｅｓ２３０（商品名）、Ｎｉｃｏｆｅｒ６１２５ＧＴ（商品名）、Ａｌｌｏｙ６０５２（商品名）、Ｎｉｍｏｎｉｃ８１（商品名）、Ｉｎｃｏｎｅｌ６７１（商品名）、Ｈａｙｎｅｓ１６０（商品名）が含まれる。

本体１２は、下端において閉鎖し、かつ円筒状ガイド面１６を備えた縦孔１４を有する。縦孔は、円筒状ガイド面１６と接触する遮断部を備え、かつ軸線方向に沿って摺動可能なバルブ要素（図示せず）を受け入れるように設計されている。

複数のノズル孔１８が本体の側壁に形成されている。ノズル孔１８はそれぞれ、縦孔１４内に対向する内側開口と、本体１２の外表面上に開口した流出開口とを備えている。
図２により詳細に示されるように、耐腐蝕材料製の本体１２の内面２２上に、耐摩耗性層２０が形成され、円筒状ガイド面１６は耐摩耗性層２０上に形成されている。

この適用例において、「耐摩耗性」という記述は、層２０が４０ＨＲＣより高い硬度、望ましくは５２ＨＲＣより高い硬度を備え、かつ０．００１ｍｍより厚いことを意味する。耐摩耗性層は０．００１ｍｍの最小厚さの部分の全体にわたって５２ＨＲＣの最小硬度を有する。

耐摩耗性層２０は、炭素処理（例えば、コールスタライジング（Ｋｏｌｓｔｅｒｉｓｉｎｇ）（商標））、壁孔の高周波焼き入れ、堆積による被覆（硬質クロム処理、ＤＬＣ、ＷＣ、レーザークラッディング等）、プラズマ窒化、及び塩浴窒化等、種々の方法で形成され得る。

被覆について特に効果的な方法は、被覆工程の前に、少なくとも一つのノズル孔１８を形成して、被覆材料を縦孔１４およびノズル孔１８に通して循環させる。次に、孔１８は機械加工、ＥＣＭ、ＥＤＭ等によって最終的な寸法まで拡大させられる。循環させることによって、被覆材料を縦孔の底部まで到達させることができる。

図３は、本発明によるノズルの第二実施形態を示している。上述の要素に対応する要素は、同一の参照符号で示されている。
図３の実施形態において、円筒状ガイド面１６は、耐磨耗材料の管状スリーブ２４の内面によって形成されている。スリーブ２４は、耐腐蝕性材料製の本体１２の縦孔１４内に挿入されている。

スリーブ２４は、縦孔１４に圧入されるか、縦孔１４内にはめ込むように圧縮され得る。代替的には、スリーブ２４は縦孔１４に対して浮遊していても良い。ノズル孔１８は、スリーブ２４の側壁を通って延びている。

図３は、管状スリーブ２４のガイド面１６に摺動可能に係合し、かつ軸線方向に沿って移動可能なバルブ要素２６も示している。
図４は、図３の実施形態の変形例を示しており、熱伝導性材料製の管状スリーブが、縦孔１４の開口端と管状スリーブ２４の上面との間にはめ込まれている。スリーブ２８は、耐磨耗材料製のスリーブ２４より優れた熱伝導率を備え、かつノズル１０の下部から離間する方向に効率的に熱を伝達する材料から製造されている。

Claims

内燃エンジン用燃料噴射器のノズル（１０）であって、前記ノズル（１０）は耐腐蝕材料製の本体（１２）を備え、前記本体（１２）は、下端において閉鎖され、かつ円筒状ガイド面（１６）を備えた縦孔（１４）を有し、複数のノズル孔（１８）が前記本体（１２）の側壁に形成され、前記ノズル孔（１８）はそれぞれ、前記縦孔（１４）内に対向する内側開口と、前記本体（１２）の外表面に開口した流出開口とを備える前記ノズル（１０）において、
前記円筒状ガイド面（１６）が、耐腐蝕材料製の前記本体（１２）の内面（２２）上に形成された耐摩耗性層（２０）上に形成されるか、前記縦孔（１４）内に挿入された耐磨耗材料製の管状スリーブ（２４）上に形成されることを特徴とするノズル。
前記耐腐蝕材料は、２０重量パーセント以上のクロム量を含有することを特徴とする請求項１に記載のノズル。
前記耐摩耗性層（２０）は５２ＨＲＣより高い硬度を備え、かつ０．００１ｍｍより厚いことを特徴とする請求項１に記載のノズル。
前記耐摩耗性層（２０）は、
炭素処理、
高周波焼き入れ、
堆積による被覆、
プラズマ窒化、及び
塩浴窒化から選択される方法によって形成されることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
耐磨耗材料製の前記管状スリーブ（２４）は前記縦孔（１４）に圧入されるか、前記縦孔（１４）内にはめ込むように圧縮させられるか、前記縦孔（１４）に対して浮遊していることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
熱伝導性材料製の第二スリーブ（２８）が、前記縦孔（１４）の開口端と、耐磨耗材料製の前記管状スリーブ（２４）の上面との間において、前記縦孔（１４）内にはめ込まれる請求項１に記載のノズル。
内燃エンジン用燃料噴射器のノズル（１０）を製造する方法であって、
下端において閉鎖し、かつ円筒状ガイド面（１６）を備えた縦孔（１４）を有する耐腐蝕材料製の本体（１２）を形成する工程と、
前記本体（１２）の側壁に複数のノズル孔（１８）を形成する工程とを備え、前記ノズル孔（１８）はそれぞれ、前記縦孔（１４）内に対向する内側開口と、前記本体（１２）の外表面上に開口する流出開口とを備える方法において、
前記円筒状ガイド面（１６）は、耐腐蝕材料製の前記本体（１２）の内面（２２）上に形成された耐摩耗性層（２０）上に形成されるか、前記縦孔（１４）内に挿入された管状スリーブ（２４）上に形成されることを特徴とする方法。
前記耐摩耗性層（２０）は、
炭素処理、
高周波焼き入れ、
堆積による被覆、
プラズマ窒化、及び
塩浴窒化から選択される方法によって形成されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
前記堆積による被覆は、被覆材料を前記縦孔（１４）および前記ノズル孔（１８）に通して循環させることによって形成されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
耐磨耗材料製の前記管状スリーブ（２４）は前記縦孔（１４）に圧入されるか、前記縦孔（１４）内にはめ込むように圧縮させられるか、前記縦孔（１４）に対して浮遊することを特徴とする請求項７に記載の方法。