JP2946760B2

JP2946760B2 - 異形噴孔ノズルの製造方法

Info

Publication number: JP2946760B2
Application number: JP41508590A
Authority: JP
Inventors: 克典平井
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1990-12-27
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JPH04231676A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

【０００２】この発明は、例えば、燃焼室内に露出する
噴孔から該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射ノズルにお
ける異形噴孔ノズルの製造方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】燃料噴射ノズルにおいて、ノズル先端部
に形成された噴孔については、噴孔径及び噴孔数は、燃
焼状態に大きな影響を及ぼす条件であり、噴孔に対する
これらの諸条件の決定は、エンジン性能とも関係してエ
ンジン性能の向上に重要な要素となる。また、噴孔径及
び噴孔数についてのみでなく、形状、噴孔角度等の噴孔
形状も燃焼に大きな影響を及ぼすことは、従来からも分
かっている要素である。例えば、燃料噴射ノズルの噴孔
形状を従来の円形形状から四角形状等の異形形状にする
ことによって、噴霧粒の速度分布を変え、空気の取り込
みを良くすることができるものである。

【０００４】そこで、燃料噴射ノズルにおいて、燃焼に
対して有効な噴霧パターンを確保するために、図６に示
すような噴孔を円形以外のテーパ形状等の異形噴孔３０
を有するノズルが提供されている。燃料噴射ノズルにお
ける噴孔を円形孔でない異形噴孔３０に形成する方法と
しては、図７に示すように、ノズル本体３３とノズル先
端のノズルチップ３１とを分割して製作する。次に、図
８に矢印で示すように、該ノズルチップ３１の所定に位
置に、レーザ加工機によるレーザ加工或いは放電加工機
による放電加工によって所定の形状の異形噴孔３０を加
工し、次いで、ノズル本体３３の接合端面３４とノズル
チップ３１の接合端面３２とを接合する方法である。

【０００５】上記のような噴孔の形成方法としては、例
えば、特開平２−６７４５８号公報に開示されたものが
ある。該公報に開示された内燃機関用燃料噴射器の製造
方法は、各孔を形成するために、まず最初に惻部が真っ
直ぐな形状の孔を形成し、その後に、頭部と、この頭部
より小さい軸部とを有する電蝕方式の機械加工用電極を
前記孔の中にノズルの外側から挿入し、この挿入した機
械加工用電極を所定の軌道を描くように移動させ、この
所定の軌道が前記挿入した機械加工用電極の頭部に前記
孔の内側の端部の拡大を行わせる軌道である。

【０００６】或いは、異形噴孔に形成する方法として
は、図９に示すように、ノズル本体とノズルチップとを
セラミックスによって一体成形する方法が提供されてい
る。このセラミックスによる一体成形は、セラミックス
の圧粉成形体３５を成形する時に、ノズル本体形成部分
及び噴孔形成部分に中子３６を埋め込んで成形し、中子
３６を取り除くことによって異形噴孔３０を形成する方
法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
加工機によるレーザ加工の場合には、レーザ照射面では
適正な形状が得られるが、レーザ照射面とは反対側の面
では、所定の噴孔の形状に加工し難いという問題を有し
ている。特に、噴孔を円形以外の微細な形状、即ちテー
パ形状、多角形等の異形形状の噴孔を形成するには、従
来の噴孔形成方法では極めて困難であった。更に、噴孔
の形状が複雑な形状である場合、例えば、針弁シート部
側のアール即ち拡開形状である場合には、製作が極めて
困難である。

【０００８】図７及び図８に示すような分割型の噴孔形
成方法では、ノズル本体３３の接合端面３４とノズルチ
ップ３１の接合端面３２とを接合する場合に、成形のた
めのプランジャスリーブと接合端面を形成するシート面
との位置を精度良く合わせることが困難であり、各接合
端面を後加工するとしても、研磨による擦り合わせが限
度であり、接合端面を研削等による形状の修正は困難で
ある。

【０００９】また、図９に示すように、中子３６を使用
してセラミックスの圧粉成形体３５を成形する場合に
は、噴孔形状が孔径で、例えば、０．２ｍｍ〜０．１ｍ
ｍのような微細な孔であるため、噴孔を形成するための
中子３６を作製し、所定の位置に中子３６を設定するの
に精度を要求され、孔の成形が困難なものであった。

【００１０】この発明の目的は、上記の課題を解決する
ことであり、噴孔の形状を円形形状は勿論のこと、テー
パ形状、楕円形状、多角形状等の異形噴孔を極めて容易
に形成できるものであり、ノズル本体とノズルチップと
を噴孔形成面で分割した成形体を成形し、該各成形体を
焼成と接合とを同時に行う異形噴孔ノズルの製造方法を
提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、噴孔形成方向に傾斜する複数の面を有する
角錐台面と前記面に沿って内周と外周を結ぶ溝とから成
る環状接合端面を有するノズルチップ成形体を製作する
工程、前記面に整合する面と該面に沿って内周と外周を
結ぶ溝とから成る環状接合端面を有するノズル本体成形
体を製作する工程、及び前記各溝を整合させて前記ノズ
ルチップ成形体と前記ノズル本体成形体との前記各面を
当接加圧して焼成し、前記各面を互いに接合させる工程
から成る異形噴孔ノズルの製造方法に関する。

【００１２】また、この異形噴孔ノズルの製造方法にお
いて、前記ノズルチップ成形体に形成した前記溝と前記
ノズル本体成形体に形成した前記溝とを整合させること
で所定の形状の異形噴孔が形成されるものである。

【００１３】

【作用】この発明による異形噴孔ノズルの製造方法は、
上記のように構成されており、次のように作用する。即
ち、この異形噴孔ノズルの製造方法は、ノズル本体とノ
ズルチップとを噴孔形成面で分割して各成形体を製作
し、それらの成形体の各接合面に対して溝加工を行い、
各成形体に形成した溝を整合させて所定の形状の噴孔を
形成するので、テーパ形状、楕円形、角形等の異形噴孔
を自由に選定して容易に且つ正確に製作することがで
き、また、孔のサイズ、数、孔の位置、位置段数を所望
に応じて選択でき、しかも、焼成時に各成形体を接合す
るので、製作工程も極めて容易で且つ能率的に形成する
ことができる。しかも、各接合面は角錐台面であるか
ら、両者の接合面を当接させるだけで各溝は整合される
ので、位置決めの調整は不要になる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による異形
噴孔ノズルの製造方法の一実施例を説明する。図１はノ
ズル本体成形体を示す概略斜視図、図２はノズルチップ
成形体を示す概略斜視図、図３はノズル本体成形体を成
形する型を示す概略斜視図、図４はノズルチップ成形体
を成形する型を示す概略斜視図、及び図５はこの発明に
よる異形噴孔ノズルの製造方法によって製作した噴孔部
分の一例を示す断面図である。

【００１５】図１において、この発明による燃料噴射ノ
ズルの製造方法において使用されるノズル本体成形体１
が噴孔形成面で分割された形状の一例が示されている。
このノズル本体成形体１は、噴孔形成方向に傾斜する複
数の面３を少なくとも有する角錐台面４と、面３に沿っ
て内周面６と外周面５とを結ぶ溝２とから成る環状接合
端面を有している。図１では、面３は平らな面に形成さ
れており、また、各溝２は外周面５が小さく且つ内周面
６が大きいテーパ溝に形成されている。

【００１６】このノズル本体成形体１の成形方法では、
例えば、図３に示すようなノズル本体金型１３を使用す
る。ノズル本体金型１３は、ノズル本体成形体１の環状
接合端面を成形するための金型であり、噴孔形成方向に
傾斜する複数の面１４を少なくとも有する角錐台面と、
それらの面１４に沿って内周面１６と外周面１７とを結
ぶ突出部１５とから成る環状端面を有している。このノ
ズル本体金型１３を、図示していないが、スリーブ金型
内に配置し、且つノズル本体金型１３内に中子を配置す
る。次いで、ノズル本体金型１３、スリーブ金型及び中
子で形成される筒状空所にセラミック粉体、金属等を含
むセラミック材料、サーメット等の素材を充填し、粉体
プレスで押圧してノズル本体成形体１を製作する。又
は、ノズル本体成形体１は、ノズル本体金型１３を使用
してスリップキャスト或いは射出成形によって製作する
ことができる。なお、スリップキャストで製造する場合
には、ノズル本体金型１３を石膏型で製作しておけばよ
い。

【００１７】図２において、この発明による燃料噴射ノ
ズルの製造方法において使用されるノズルチップ成形体
７が噴孔形成面で分割された形状の一例が示されてい
る。このノズルチップ成形体７は、噴孔形成方向に傾斜
する複数の面９を少なくとも有する角錐台面１２と、面
３に沿って内周面１１と外周面１０とを結ぶ溝８とから
成る環状接合端面を有している。図２では、面９は平ら
な面に形成されており、また、各溝８は外周面１０が小
さく且つ内周面１１が大きいテーパ溝に形成されてい
る。また、図５に示すように、溝２，８は整合すること
で噴孔２３を形成するものであるが、各噴孔２３のセン
タラインを結ぶ面でノズル本体成形体１とノズルチップ
成形体７とに分割することが溝２，８の形成及び整合の
点から好ましいものである。

【００１８】このノズルチップ成形体７の成形方法で
は、例えば、図４に示すようなノズルチップ金型１８を
使用する。ノズルチップ金型１８は、ノズルチップ成形
体７の環状接合端面を成形するための金型であり、噴孔
形成方向に傾斜する複数の面１９を少なくとも有する角
錐台面と、それらの面１９に沿って内周面２１と外周面
２２とを結ぶ突出部２０とから成る環状端面を有してい
る。このノズルチップ金型１８を、図示していないが、
スリーブ金型内に配置し且つノズルチップ金型１８内に
中子を配置する。次いで、ノズルチップ金型１８、スリ
ーブ金型及び中子で形成される筒状空所にセラミック粉
体、金属等を含むセラミック材料、サーメット等の原料
を充填し、粉体プレスで押圧してノズルチップ成形体７
を製作する。又は、ノズルチップ成形体７は、ノズルチ
ップ金型１８を使用し、スリップキャスト或いは射出成
形によって製作することができる。なお、スリップキャ
ストで製造する場合には、ノズルチップ金型１８を石膏
型で製作しておけばよい。

【００１９】上記成形方法によって成形したノズル本体
成形体１とノズルチップ成形体７を使用して異形噴孔を
製造するには、次のような工程によって異形噴孔ノズル
を製作することができる。ノズル本体成形体１の環状接
合端面となる各面３とノズルチップ成形体７の環状接合
端面となる各面９とを当接させ、しかも、ノズル本体成
形体１の角錐台面に形成したテーパ状溝２とノズルチッ
プ成形体７の角錐台面に形成したテーパ状溝８とを整合
させる。次いで、ノズル本体成形体１の環状接合端面と
ノズルチップ成形体７の環状接合端面とを押圧状態に保
持し、炉内に入れ、ノズル本体成形体１とノズルチップ
成形体７との各面３，９を当接加圧状態で焼成する。ノ
ズル本体成形体１とノズルチップ成形体７とを焼成する
ことによって、各面３，９を互いに接合することができ
る。従って、焼成時に各成形体を接合するので、製作工
程も極めて容易で且つ能率的に形成することができる。
しかも、各接合面は角錐台面であるから、ノズル本体成
形体１とノズルチップ成形体７との接合面である環状接
合端面を当接させるだけで各溝２，８は整合されるの
で、各溝２，８についての位置決めの調整は不要にな
る。

【００２０】この場合、ノズル本体成形体１及びノズル
チップ成形体７に溝２，８を形成するには、ノズル本体
金型１３及びノズルチップ金型１８の各角錐台面に対し
て切削加工を施すか、或いは、ノズル本体成形体１及び
ノズルチップ成形体７に溝２，８を切削加工によって形
成することができる。従って、各角錐台面はいずれも外
部に露出した状態であるので、溝の形状は自由に選定し
て容易に且つ正確に製作することができ、また、噴孔２
３のサイズ、数、孔の位置、位置段数を所望に応じて選
択できる。従って、各角錐台面に形成された溝２，８を
整合させて各環状接合端面を互いに接合すると、テーパ
形状、楕円形、角形等の異形噴孔を有する噴孔２３を容
易に且つ正確に製作することができる。更に、ノズル本
体成形体１とノズルチップ成形体７との焼結時には、寸
法収縮が生じるため、各金型の設計の際には、寸法収縮
のことを考慮して製作する必要がある。また、成形体
１，７の製作に使用する原料の粉体は、焼結金属、セラ
ミックス、サーメット等を使用できるが、噴孔形状が微
細な孔であるから、これらの原料の粉体は微粒粉末を使
用することが好ましい。

【００２１】

【発明の効果】この発明による異形噴孔ノズルの製造方
法は、上記のように構成されており、次のような効果を
有する。即ち、この異形噴孔ノズルの製造方法は、噴孔
形成方向に傾斜する複数の面を有する角錐台面と前記面
に沿う溝とから成る環状接合端面を有するノズルチップ
成形体と、前記各面に整合する各面と前記溝に整合する
溝とから成る環状接合端面を有するノズル本体成形体を
それぞれ製作し、前記ノズルチップ成形体と前記ノズル
本体成形体との前記各面を当接加圧して焼成するので、
前記各面を当接加圧するだけで前記各溝は整合して異形
噴孔の形状を作り、しかも焼成することで当接面を接合
でき、焼成と接合を同時に行うことができる。

【００２２】また、この異形噴孔ノズルの製造方法にお
いて、前記ノズル本体成形体と前記ノズルチップ成形体
とに形成する前記溝は、前記ノズル本体成形体と前記ノ
ズルチップ成形体、或いはそれらを成形するためのノズ
ル本体金型とノズルチップ金型とは、各角錐台面がいず
れも外部に露出した状態であるので、溝の形状は自由に
選定して容易に且つ正確に製作することができ、また、
孔のサイズ、数、孔の位置、位置段数を所望に応じて選
択できる。従って、各角錐台面に形成された溝を整合さ
せて各環状接合端面を互いに接合すると、テーパ形状、
楕円形、角形等の異形噴孔を有する噴孔を容易に且つ正
確に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による異形噴孔ノズルの製造方法で使
用するノズル本体成形体を示す概略斜視図である。

【図２】この発明による異形噴孔ノズルの製造方法で使
用するノズルチップ成形体を示す概略斜視図である。

【図３】この発明による異形噴孔ノズルの製造方法で使
用するノズル本体金型を示す概略斜視図である。

【図４】この発明による異形噴孔ノズルの製造方法で使
用するノズルチップ金型を示す概略斜視図である。

【図５】この発明による異形噴孔ノズルの製造方法で製
作した噴孔部分の一例を示す断面図である。

【図６】従来の噴射ノズルにおける異形噴孔の一例を示
す概略断面図である。

【図７】従来の噴射ノズルを分割型で製作する別の例を
示す概略説明図である。

【図８】図７の分割型で製作する場合のノズルチップ側
を示す概略説明図である。

【図９】従来の噴射ノズルを製作する更に別の例を示す
概略説明図である。

【符号の説明】

１ノズル本体成形体２溝３面４角錐台面５外周面６内周面７ノズルチップ成形体８溝９面１０外周面１１内周面１２角錐台面２３噴孔

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】噴孔形成方向に傾斜する複数の面を有す
る角錐台面と前記面に沿って内周と外周を結ぶ溝とから
成る環状接合端面を有するノズルチップ成形体を製作す
る工程、前記面に整合する面と該面に沿って内周と外周
を結ぶ溝とから成る環状接合端面を有するノズル本体成
形体を製作する工程、及び前記各溝を整合させて前記ノ
ズルチップ成形体と前記ノズル本体成形体との前記各面
を当接加圧して焼成し、前記各面を互いに接合させる工
程から成る異形噴孔ノズルの製造方法。
【請求項２】前記ノズルチップ成形体に形成した前記
溝と前記ノズル本体成形体に形成した前記溝とを整合さ
せることで所定の形状の異形噴孔が形成される請求項１
に記載の異形噴孔ノズルの製造方法。