JP3191599B2 - ディーゼルエンジン燃料供給機構に用いられる摺動部材 - Google Patents
ディーゼルエンジン燃料供給機構に用いられる摺動部材Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車エンジン等の内
燃機関に用いられるディーゼルエンジンの燃料供給機構
用の摺動部材に関する。
燃機関に用いられるディーゼルエンジンの燃料供給機構
用の摺動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用内燃機関として用いられるディ
ーゼルエンジンの燃料噴射ポンプは、燃料を高圧噴射す
ることにより微細化し、空気との混合を促すと共に、使
用環境に応じた燃料噴射時期と噴射量の最適化を行うも
のである。
ーゼルエンジンの燃料噴射ポンプは、燃料を高圧噴射す
ることにより微細化し、空気との混合を促すと共に、使
用環境に応じた燃料噴射時期と噴射量の最適化を行うも
のである。
【０００３】近年、環境問題が深刻化するにつれて、こ
の燃料噴射機構の高性能化、即ち高圧力化が必要不可欠
の課題として挙げられている。この要求に伴って、燃料
噴射ポンプの摺動部の高面圧化、摺動速度の高速化が必
然となり、その結果として摺動部の摩耗が深刻な問題と
なっている。
の燃料噴射機構の高性能化、即ち高圧力化が必要不可欠
の課題として挙げられている。この要求に伴って、燃料
噴射ポンプの摺動部の高面圧化、摺動速度の高速化が必
然となり、その結果として摺動部の摩耗が深刻な問題と
なっている。
【０００４】乗用車や小型商用車用のディーゼルエンジ
ンの殆どに採用されている分配型燃料噴射ポンプでは、
フィードポンプで加圧され、レギュレーティングバルブ
の開弁圧力により制御された、燃料の軽油によって潤滑
されている。軽油潤滑はエンジンオイルによる潤滑と比
較して潤滑性能が劣る上、常用回転数も高いために、燃
料供給機構を構成する摺動部品は、高い耐摩耗性と耐焼
き付き性、及び良好な潤滑性能を求められる。
ンの殆どに採用されている分配型燃料噴射ポンプでは、
フィードポンプで加圧され、レギュレーティングバルブ
の開弁圧力により制御された、燃料の軽油によって潤滑
されている。軽油潤滑はエンジンオイルによる潤滑と比
較して潤滑性能が劣る上、常用回転数も高いために、燃
料供給機構を構成する摺動部品は、高い耐摩耗性と耐焼
き付き性、及び良好な潤滑性能を求められる。
【０００５】これらの要求を達成するために、例えばプ
ランジャー、フェイスカム、デスタンスピース等の耐摩
耗性向上のため、フェイスカムに高濃度浸炭や、無電解
ニッケルめっき等を施すことが行われている。又、高圧
噴射用として、フェイスカムの駆動力伝達部にショット
ピーニング等を施すことも行われている。
ランジャー、フェイスカム、デスタンスピース等の耐摩
耗性向上のため、フェイスカムに高濃度浸炭や、無電解
ニッケルめっき等を施すことが行われている。又、高圧
噴射用として、フェイスカムの駆動力伝達部にショット
ピーニング等を施すことも行われている。
【０００６】一方、中大型商用車用として用いられてい
る列型燃料噴射ポンプでは、プランジャーを境として、
カムやタペット等の動力伝達系はエンジンオイルで潤滑
され、プランジャーとバレルの間はプランジャー頭部か
ら高圧によってリークした燃料とプランジャー上昇時に
吸い上げられたエンジンオイルの混在により潤滑されて
いる。このタイプの燃料噴射ポンプにおいても、その摺
動部に高い潤滑性能、耐摩耗性、耐焼き付き性が要求さ
れることは同じであり、例えばエンジンによってはプラ
ンジャー表面にチタンコーティングを施すこともある。
る列型燃料噴射ポンプでは、プランジャーを境として、
カムやタペット等の動力伝達系はエンジンオイルで潤滑
され、プランジャーとバレルの間はプランジャー頭部か
ら高圧によってリークした燃料とプランジャー上昇時に
吸い上げられたエンジンオイルの混在により潤滑されて
いる。このタイプの燃料噴射ポンプにおいても、その摺
動部に高い潤滑性能、耐摩耗性、耐焼き付き性が要求さ
れることは同じであり、例えばエンジンによってはプラ
ンジャー表面にチタンコーティングを施すこともある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
従来より燃料噴射機構への耐摩耗性や耐焼き付き性に対
する配慮は行われてきたが、近年ますます厳しくなって
いる環境規制は、ディーゼルエンジンの燃料噴射機構に
新たな課題を課すものとなっている。
従来より燃料噴射機構への耐摩耗性や耐焼き付き性に対
する配慮は行われてきたが、近年ますます厳しくなって
いる環境規制は、ディーゼルエンジンの燃料噴射機構に
新たな課題を課すものとなっている。
【０００８】即ち、上記したように分配型の燃料噴射ポ
ンプでは軽油により潤滑が行われているが、軽油による
潤滑には軽油に含有される硫黄分の寄与するところが大
きいことは周知の事実である。ところが、軽油中の含有
硫黄分は、排気ガスの悪化やエンジンの燃焼室の腐食摩
耗等を引き起こす要因の一つである。
ンプでは軽油により潤滑が行われているが、軽油による
潤滑には軽油に含有される硫黄分の寄与するところが大
きいことは周知の事実である。ところが、軽油中の含有
硫黄分は、排気ガスの悪化やエンジンの燃焼室の腐食摩
耗等を引き起こす要因の一つである。
【０００９】このことから、軽油中の含有硫黄分は抑制
される傾向にあり、我国では１９９８年から、軽油中の
含有硫黄分を０.０５重量％以下に抑えるという長期規
制が施行されることになっている。この規制により、燃
料供給機構に対する摩耗、焼き付きの問題はより深刻な
ものとなることが予想され、現在の燃料噴射ポンプに使
用されている材質、表面処理等の技術では対応が不可能
であり、早急な問題の解決が望まれている。
される傾向にあり、我国では１９９８年から、軽油中の
含有硫黄分を０.０５重量％以下に抑えるという長期規
制が施行されることになっている。この規制により、燃
料供給機構に対する摩耗、焼き付きの問題はより深刻な
ものとなることが予想され、現在の燃料噴射ポンプに使
用されている材質、表面処理等の技術では対応が不可能
であり、早急な問題の解決が望まれている。
【００１０】本発明は、かかる従来の事情に鑑み、特別
な表面処理や応力解析が困難な複雑な加工を行わなくて
も、排気ガスの長期規制に基づく含有硫黄分の少ない軽
油潤滑下において、高圧噴射技術による高面圧で高速摺
動条件の下で、良好な摺動特性と高い耐摩耗性、及び優
れた耐焼き付き性を確保することのできる、ディーゼル
エンジンの燃料供給機構に用いられるフェースカム等の
摺動部材を提供することを目的とする。
な表面処理や応力解析が困難な複雑な加工を行わなくて
も、排気ガスの長期規制に基づく含有硫黄分の少ない軽
油潤滑下において、高圧噴射技術による高面圧で高速摺
動条件の下で、良好な摺動特性と高い耐摩耗性、及び優
れた耐焼き付き性を確保することのできる、ディーゼル
エンジンの燃料供給機構に用いられるフェースカム等の
摺動部材を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する摺動部材は、硫黄含有量が０.０
５重量％以下の軽油を燃料とするディーゼルエンジンの
燃料供給機構の軽油潤滑部に用いられる摺動部材であっ
て、少なくとも相手部材と摺動する摺動部が窒化ケイ素
又はサイアロンを６０体積％以上含む焼結体又は複合材
料からなるセラミックスである特徴とする。
め、本発明が提供する摺動部材は、硫黄含有量が０.０
５重量％以下の軽油を燃料とするディーゼルエンジンの
燃料供給機構の軽油潤滑部に用いられる摺動部材であっ
て、少なくとも相手部材と摺動する摺動部が窒化ケイ素
又はサイアロンを６０体積％以上含む焼結体又は複合材
料からなるセラミックスである特徴とする。
【００１２】また、上記本発明の摺動部材は、その摺動
部の摺動面の表面粗さが、十点平均粗さＲｚで０.５μ
ｍ以下であり、好ましくは０.１μｍ以下である。更
に、本発明の摺動部材又は摺動部を構成するセラミック
ス材は、圧砕強度が８.０ＧＰａ以上であることが好ま
しい。
部の摺動面の表面粗さが、十点平均粗さＲｚで０.５μ
ｍ以下であり、好ましくは０.１μｍ以下である。更
に、本発明の摺動部材又は摺動部を構成するセラミック
ス材は、圧砕強度が８.０ＧＰａ以上であることが好ま
しい。
【００１３】
【作用】従来から、燃料噴射ポンプを構成する摺動部品
の中でも、その摺動部に軽油による潤滑が行われるもの
については、軽油潤滑に加えて高い負荷面圧と摺動速度
に耐え得るだけの、優れた耐摩耗性と耐焼き付き性、並
びに優れた摺動特性が要求されてきた。
の中でも、その摺動部に軽油による潤滑が行われるもの
については、軽油潤滑に加えて高い負荷面圧と摺動速度
に耐え得るだけの、優れた耐摩耗性と耐焼き付き性、並
びに優れた摺動特性が要求されてきた。
【００１４】その要求に対し、特開平５−９９０９１号
公報に記載のごとくフェイスカムを硬度Ｈｖ９００以上
の窒化鋼で作製したり、特開昭６１−２８３７５９号公
報に記載のごとく燃料噴射ポンプに使用するフェイスカ
ムとの摺動部品をサイアロンセラミックス又はアルミナ
・ジルコニア複合材料で作製することで、素材の低摩擦
係数を利用して耐摩耗性の向上を図る試みがなされてき
た。
公報に記載のごとくフェイスカムを硬度Ｈｖ９００以上
の窒化鋼で作製したり、特開昭６１−２８３７５９号公
報に記載のごとく燃料噴射ポンプに使用するフェイスカ
ムとの摺動部品をサイアロンセラミックス又はアルミナ
・ジルコニア複合材料で作製することで、素材の低摩擦
係数を利用して耐摩耗性の向上を図る試みがなされてき
た。
【００１５】しかし、これらの技術だけでは、現状でデ
ィーゼルエンジン用燃料噴射ポンプに要求されている高
圧噴射技術や、将来の排気ガス長期規制に伴う軽油中の
含有硫黄量の０.２重量％から０.０５重量％への低減に
よる潤滑条件の悪化には、十分に対応し得ない。
ィーゼルエンジン用燃料噴射ポンプに要求されている高
圧噴射技術や、将来の排気ガス長期規制に伴う軽油中の
含有硫黄量の０.２重量％から０.０５重量％への低減に
よる潤滑条件の悪化には、十分に対応し得ない。
【００１６】これに対して本発明では、高い面圧と高い
摺動速度に耐えられる耐摩耗性と、高い強度を有するセ
ラミックスで摺動部を構成することにより、硫黄含有量
の少ない軽油潤滑下での、より過酷な潤滑条件でも焼き
付くことがなく、耐摩耗性が良好な摺動部材を提供する
ことが可能となったものである。
摺動速度に耐えられる耐摩耗性と、高い強度を有するセ
ラミックスで摺動部を構成することにより、硫黄含有量
の少ない軽油潤滑下での、より過酷な潤滑条件でも焼き
付くことがなく、耐摩耗性が良好な摺動部材を提供する
ことが可能となったものである。
【００１７】本発明のディーゼルエンジンの燃料供給機
構の軽油潤滑部に用いられる摺動部材は、少なくとも相
手部材との摺動部がＳｉ ３ Ｎ ４ 系セラミックス、即ち窒
化ケイ素又はサイアロンを６０体積％以上含む焼結体又
は複合材料で構成されている。
構の軽油潤滑部に用いられる摺動部材は、少なくとも相
手部材との摺動部がＳｉ ３ Ｎ ４ 系セラミックス、即ち窒
化ケイ素又はサイアロンを６０体積％以上含む焼結体又
は複合材料で構成されている。
【００１８】特に本発明は、低硫黄含有の軽油潤滑であ
ると共に、過酷な摺動条件に曝される摺動部材を対象と
していることから、摺動部のセラミックス材は窒化ケイ
素又はサイアロンを６０体積％以上含むことがことが必
要である。窒化ケイ素又はサイアロンの割合が６０体積
％未満の場合は、低硫黄含有の軽油潤滑下では、高い面
圧と摺動速度により、摩耗、焼き付き、破損等が発生す
る危険があるからである。
ると共に、過酷な摺動条件に曝される摺動部材を対象と
していることから、摺動部のセラミックス材は窒化ケイ
素又はサイアロンを６０体積％以上含むことがことが必
要である。窒化ケイ素又はサイアロンの割合が６０体積
％未満の場合は、低硫黄含有の軽油潤滑下では、高い面
圧と摺動速度により、摩耗、焼き付き、破損等が発生す
る危険があるからである。
【００１９】又、低硫黄含有の軽油潤滑下における過酷
な潤滑条件の下では、摺動部材に高い耐摩耗性と耐焼き
付き性を持たせるために、相手部材との摺動面の表面粗
さが十点平均粗さＲｚで０.５μｍ以下であることが必
要であり、０.１μｍ以下であることが好ましい。
な潤滑条件の下では、摺動部材に高い耐摩耗性と耐焼き
付き性を持たせるために、相手部材との摺動面の表面粗
さが十点平均粗さＲｚで０.５μｍ以下であることが必
要であり、０.１μｍ以下であることが好ましい。
【００２０】前記のごとく高圧噴射技術によって燃料噴
射ポンプを構成する摺動部品の摺動条件は過酷であり、
その潤滑形態は主に流体潤滑と境界潤滑とが混在する混
合潤滑状態にあるから、本発明の特徴である耐摩耗性及
び耐焼き付き性の効果を十分に発揮するためには、摺動
面上で局所的に油膜切れを起こした状態である境界潤滑
部分を極力少なくしてやることが必要である。そのため
には、摺動面の表面粗さをＲｚで０.５μｍ以下、更に
好ましくは０.１μｍ以下にすることにより、摺動面に
安定した油膜の形成を促進することが可能となる。
射ポンプを構成する摺動部品の摺動条件は過酷であり、
その潤滑形態は主に流体潤滑と境界潤滑とが混在する混
合潤滑状態にあるから、本発明の特徴である耐摩耗性及
び耐焼き付き性の効果を十分に発揮するためには、摺動
面上で局所的に油膜切れを起こした状態である境界潤滑
部分を極力少なくしてやることが必要である。そのため
には、摺動面の表面粗さをＲｚで０.５μｍ以下、更に
好ましくは０.１μｍ以下にすることにより、摺動面に
安定した油膜の形成を促進することが可能となる。
【００２１】更に、高圧燃料噴射ポンプを構成する摺動
部品の中には、１０.０ｋｇｆ／ｍｍ2以上の面圧を受け
るものもあり、そのような摺動部品を全く偏当たりのな
い理想的な潤滑条件に保つことは事実上不可能である。
応力を受けて変形した摺動部のエッジ部に生ずるヘルツ
応力は、時として摺動部品を破壊に至らしめる程の値を
とることもあり、その圧砕強度に対する考慮が必要であ
る。
部品の中には、１０.０ｋｇｆ／ｍｍ2以上の面圧を受け
るものもあり、そのような摺動部品を全く偏当たりのな
い理想的な潤滑条件に保つことは事実上不可能である。
応力を受けて変形した摺動部のエッジ部に生ずるヘルツ
応力は、時として摺動部品を破壊に至らしめる程の値を
とることもあり、その圧砕強度に対する考慮が必要であ
る。
【００２２】このような燃料の高圧噴射技術によって負
荷される面圧の増加を考慮すると、本発明の摺動部材を
構成するセラミックス材の圧砕強度は８.０ＧＰａ以上
であることが好ましい。
荷される面圧の増加を考慮すると、本発明の摺動部材を
構成するセラミックス材の圧砕強度は８.０ＧＰａ以上
であることが好ましい。
【００２３】上記した本発明のセラミックスからなる摺
動部材は、軽油を燃料とするディーゼルエンジンの燃料
供給機構の軽油潤滑部に用いられる摺動部材であり、例
えば図１に示す分配型噴射ポンプでは、プランジャー
１、フェースカム２、フェースカム２と摺動するタペッ
トローラー３、タペットローラー３のシャフト４、タペ
ットローラー３とシャフト４の間に介在するブッシュ
５、あるいはデスタンスピース等がある。
動部材は、軽油を燃料とするディーゼルエンジンの燃料
供給機構の軽油潤滑部に用いられる摺動部材であり、例
えば図１に示す分配型噴射ポンプでは、プランジャー
１、フェースカム２、フェースカム２と摺動するタペッ
トローラー３、タペットローラー３のシャフト４、タペ
ットローラー３とシャフト４の間に介在するブッシュ
５、あるいはデスタンスピース等がある。
【００２４】
【実施例】実施例１ 本発明例のセラミックス系摺動部材として、Ｓｉ3Ｎ
4系、ＳｉＣ系、ＺｒＯ2系、Ａｌ2Ｏ3系の各焼結体（各
主成分が６０体積％以上）からなる、直径６０ｍｍ×厚
さ５ｍｍのディスクを用意した。
4系、ＳｉＣ系、ＺｒＯ2系、Ａｌ2Ｏ3系の各焼結体（各
主成分が６０体積％以上）からなる、直径６０ｍｍ×厚
さ５ｍｍのディスクを用意した。
【００２５】比較のために、従来例の摺動部材として、
ディーゼルエンジンの燃料供給機構の摺動部に比較的多
く使用されている軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる、上記と
同じ形状のディスクも用意した。尚、いずれのディスク
も、相手部材であるピンとの摺動面の表面粗さを十点平
均粗さＲｚで０.５μｍ以下とした。
ディーゼルエンジンの燃料供給機構の摺動部に比較的多
く使用されている軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる、上記と
同じ形状のディスクも用意した。尚、いずれのディスク
も、相手部材であるピンとの摺動面の表面粗さを十点平
均粗さＲｚで０.５μｍ以下とした。
【００２６】図２に示すように、上記各ディスク６をピ
ンオンディスク摩耗試験機に取り付け、相手部材である
直径５ｍｍ×高さ８ｍｍのピン７を同一円周上に等間隔
に３本設置した。尚、相手部材であるピン７は軸受鋼
（ＳＵＪ ２）からなり、硬度はＨRCで６０〜６４、ＨV
で６８０〜８００である。又、ピン７の摺動面の表面粗
さも、十点平均粗さＲｚで０.５μｍ以下とした。
ンオンディスク摩耗試験機に取り付け、相手部材である
直径５ｍｍ×高さ８ｍｍのピン７を同一円周上に等間隔
に３本設置した。尚、相手部材であるピン７は軸受鋼
（ＳＵＪ ２）からなり、硬度はＨRCで６０〜６４、ＨV
で６８０〜８００である。又、ピン７の摺動面の表面粗
さも、十点平均粗さＲｚで０.５μｍ以下とした。
【００２７】上記の各ディスク６とピン７を用いて、固
定したピン７に対してディスク６を１.５ｍ／ｓｅｃの
摺動速度で回転させ、ピン７に試験機の最大許容面圧１
５.０ｋｇｆ／ｍｍ2までの荷重を徐々にかけながら、灯
油潤滑下で焼き付き荷重を測定した。灯油を用いたの
は、排気ガスの長期規制後の低硫黄含有軽油を想定した
ものである。焼き付き荷重は、焼き付きが発生した時点
（回転トルクが極端に上昇したとき）の面圧とした。結
果を表１に示した。
定したピン７に対してディスク６を１.５ｍ／ｓｅｃの
摺動速度で回転させ、ピン７に試験機の最大許容面圧１
５.０ｋｇｆ／ｍｍ2までの荷重を徐々にかけながら、灯
油潤滑下で焼き付き荷重を測定した。灯油を用いたの
は、排気ガスの長期規制後の低硫黄含有軽油を想定した
ものである。焼き付き荷重は、焼き付きが発生した時点
（回転トルクが極端に上昇したとき）の面圧とした。結
果を表１に示した。
【００２８】
【表１】試料 ディスク ピ ン 焼 き 付 き 荷 重 1−1 Si３N４ SUJ2 15.0kgf/mm２まで焼き付き無し 1−2☆ SiC SUJ2 15.0kgf/mm２まで焼き付き無し 1−3☆ ZrO２ SUJ2 15.0kgf/mm２まで焼き付き無し 1−4☆ Al２O３ SUJ2 15.0kgf/mm２まで焼き付き無し 1−5＊ SUJ2 SUJ2 6.6kgf/mm２で焼き付き （注）表中の☆を付した試料は参考例、及び＊を付した
試料は従来例である（以下同様）。
試料は従来例である（以下同様）。
【００２９】上記の結果から、セラミックス系摺動部材
は、試験により焼き付きの発生する荷重の確認はできな
かったが、１５.０ｋｇｆ／ｍｍ２まで全く焼き付きの
発生が無かったことから、低硫黄含有軽油潤滑に相当す
る過酷な潤滑条件下で、従来の軸受鋼製の摺動部材に比
べて、極めて高い耐焼き付き性を持つことが分かる。
は、試験により焼き付きの発生する荷重の確認はできな
かったが、１５.０ｋｇｆ／ｍｍ２まで全く焼き付きの
発生が無かったことから、低硫黄含有軽油潤滑に相当す
る過酷な潤滑条件下で、従来の軸受鋼製の摺動部材に比
べて、極めて高い耐焼き付き性を持つことが分かる。
【００３０】実施例２ 上記実施例１と同一の材質及び形状のディスク６とピン
７を用意し、図２に示すようにピンオンディスク摩耗試
験機により、灯油潤滑下に摺動速度１.０ｍ／ｓｅｃ、
負荷荷重（面圧）５.０ｋｇｆ／ｍｍ2の条件で摺動さ
せ、摺動距離２０ｋｍの時点での各ディスク６とピン７
の摩耗量を測定した。その結果を表２に示した。
７を用意し、図２に示すようにピンオンディスク摩耗試
験機により、灯油潤滑下に摺動速度１.０ｍ／ｓｅｃ、
負荷荷重（面圧）５.０ｋｇｆ／ｍｍ2の条件で摺動さ
せ、摺動距離２０ｋｍの時点での各ディスク６とピン７
の摩耗量を測定した。その結果を表２に示した。
【００３１】
【表２】試料 ディスク ピ ン ピン摩耗量 ディスク摩耗量 2−1 Si３N４ SUJ2 3μｍ 測定限界値以下 2−2☆ SiC SUJ2 35μｍ 測定限界値以下 2−3☆ ZrO２ SUJ2 4μｍ 21μｍ 2−4☆ Al２O３ SUJ2 4μｍ 測定限界値以下 2−5＊ SUJ2 SUJ2 31μｍ 6μｍ(深さ50μｍ以上の焼付痕点在）
【００３２】上記の結果から、低硫黄含有軽油潤滑に相
当する過酷な潤滑条件下において、本発明例のＳｉ ３ Ｎ
４ 系摺動部材は耐摩耗性及び相手部材攻撃性が共に従来
の軸受鋼製の摺動部材や他のセラミックス製の摺動部材
に比べて優れており、焼き付き痕が全く無いことから耐
焼き付き性にも優れていることが分かる。
当する過酷な潤滑条件下において、本発明例のＳｉ ３ Ｎ
４ 系摺動部材は耐摩耗性及び相手部材攻撃性が共に従来
の軸受鋼製の摺動部材や他のセラミックス製の摺動部材
に比べて優れており、焼き付き痕が全く無いことから耐
焼き付き性にも優れていることが分かる。
【００３３】実施例３ セラミックス系摺動部材として実施例１と同一形状のデ
ィスクを、下記表３に示すＳｉ3Ｎ4又はサイアロンの含
有量（体積％）が異なる種々のＳｉ3Ｎ4系焼結体から作
製した。又、従来例の摺動部材として、ディーゼルエン
ジンの燃料供給機構の摺動部に比較的多く使用されてい
る軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる、上記と同じ形状のディ
スクも用意した。尚、いずれのディスクも、相手部材で
あるピンとの摺動面の表面粗さを十点平均粗さＲｚで
０.５μｍ以下とした。
ィスクを、下記表３に示すＳｉ3Ｎ4又はサイアロンの含
有量（体積％）が異なる種々のＳｉ3Ｎ4系焼結体から作
製した。又、従来例の摺動部材として、ディーゼルエン
ジンの燃料供給機構の摺動部に比較的多く使用されてい
る軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる、上記と同じ形状のディ
スクも用意した。尚、いずれのディスクも、相手部材で
あるピンとの摺動面の表面粗さを十点平均粗さＲｚで
０.５μｍ以下とした。
【００３４】これら各ディスク６を、図２に示すように
ピンオンディスク摩耗試験機に取り付け、相手部材とし
て実施例１と同じ軸受鋼製のピン７を用い、図１に示す
分配型燃料噴射ポンプのフェースカム２と摺動を行うタ
ペットローラー３に使用されるブッシュ５が、燃料の高
圧噴射時に負荷されると思われる摺動条件、即ち摺動速
度７.５ｍ／ｓｅｃ及び負荷面圧１０.０ｋｇｆ／ｍｍ2
の条件で、灯油潤滑下に摺動させた。摺動距離２０ｋｍ
の時点での摩耗量を測定し、結果を表３に併せて示し
た。
ピンオンディスク摩耗試験機に取り付け、相手部材とし
て実施例１と同じ軸受鋼製のピン７を用い、図１に示す
分配型燃料噴射ポンプのフェースカム２と摺動を行うタ
ペットローラー３に使用されるブッシュ５が、燃料の高
圧噴射時に負荷されると思われる摺動条件、即ち摺動速
度７.５ｍ／ｓｅｃ及び負荷面圧１０.０ｋｇｆ／ｍｍ2
の条件で、灯油潤滑下に摺動させた。摺動距離２０ｋｍ
の時点での摩耗量を測定し、結果を表３に併せて示し
た。
【００３５】
【表３】 ディスク組成試料 (体積％) ピン摩耗量 ディスク摩耗量 3−1 Si３N４(90％) 56μｍ 測定限界値以下 3−2 Si３N４(80％) 62μｍ 測定限界値以下 3−3 Si３N４(70％) 68μｍ 測定限界値以下 3−4 Si３N４(60％) 87μｍ 2.3μｍ 3−5☆ Si３N４(50％) 156μｍ 25.4μｍ 3−6 サイアロン(90％) 48μｍ 測定限界値以下 3−7 サイアロン(80％) 49μｍ 測定限界値以下 3−8 サイアロン(70％) 57μｍ 測定限界値以下 3−9 サイアロン(60％) 91μｍ 測定限界値以下 3−10☆ サイアロン(50％) 139μｍ 24.7μｍ 3−11＊ SUJ2 焼き付きのため測定不能
【００３６】上記の結果から、高圧噴射で且つ低硫黄含
有軽油潤滑に相当する過酷な潤滑条件下において、本発
明のＳｉ３Ｎ４又はサイアロンの含有率が６０体積％以
上のＳｉ３Ｎ４系焼結体からなる摺動部材は、その含有
率５０体積％以下の参考例及び従来の軸受鋼製の摺動部
材に比べて、耐焼付性に優れると共に耐摩耗性及び相手
部材攻撃性において一層優れた特性を有することが分か
る。
有軽油潤滑に相当する過酷な潤滑条件下において、本発
明のＳｉ３Ｎ４又はサイアロンの含有率が６０体積％以
上のＳｉ３Ｎ４系焼結体からなる摺動部材は、その含有
率５０体積％以下の参考例及び従来の軸受鋼製の摺動部
材に比べて、耐焼付性に優れると共に耐摩耗性及び相手
部材攻撃性において一層優れた特性を有することが分か
る。
【００３７】実施例４ 本発明例の摺動部材として、サイアロン含有率が７０体
積％のＳｉ3Ｎ4系焼結体からなる、実施例１と同じ形状
のディスクを用意し、各ディスクの摺動面の表面粗さ
（十点平均粗さＲｚ）を、下記表４に示すごとく変化さ
せた。又、相手部材であるピンは軸受鋼（ＳＵＪ２）と
し、その摺動面の表面粗さＲｚは０.５μｍとした。
積％のＳｉ3Ｎ4系焼結体からなる、実施例１と同じ形状
のディスクを用意し、各ディスクの摺動面の表面粗さ
（十点平均粗さＲｚ）を、下記表４に示すごとく変化さ
せた。又、相手部材であるピンは軸受鋼（ＳＵＪ２）と
し、その摺動面の表面粗さＲｚは０.５μｍとした。
【００３８】各ディスク６とピン７を、図２に示すよう
にピンオンディスク摩耗試験機に取り付け、図１に示す
分配型燃料噴射ポンプのフェースカム２と摺動を行うタ
ペットローラー３のブッシュ５が、燃料の高圧噴射時に
負荷されると思われる摺動条件、即ち摺動速度７.５ｍ
／ｓｅｃ及び負荷面圧１０.０ｋｇｆ／ｍｍ2の条件で、
灯油潤滑下に摺動させた。摺動距離２０ｋｍの時点での
摩耗量を測定し、結果を表４に併せて示した。
にピンオンディスク摩耗試験機に取り付け、図１に示す
分配型燃料噴射ポンプのフェースカム２と摺動を行うタ
ペットローラー３のブッシュ５が、燃料の高圧噴射時に
負荷されると思われる摺動条件、即ち摺動速度７.５ｍ
／ｓｅｃ及び負荷面圧１０.０ｋｇｆ／ｍｍ2の条件で、
灯油潤滑下に摺動させた。摺動距離２０ｋｍの時点での
摩耗量を測定し、結果を表４に併せて示した。
【００３９】
【表４】 表面粗さ試料 ディスク Rz(μｍ) ピン摩耗量 ディスク摩耗量 4−1 サイアロン 0.05 11μｍ 測定限界値以下 4−2 サイアロン 0.1 12μｍ 測定限界値以下 4−3 サイアロン 0.3 33μｍ 測定限界値以下 4−4 サイアロン 0.5 56μｍ 測定限界値以下 4−5☆ サイアロン 0.7 153μｍ 測定限界値以下
【００４０】上記の結果から、高圧噴射で且つ低硫黄含
有軽油潤滑に相当する過酷な潤滑条件下において、表面
粗さＲｚが０.５μｍ以下の本発明の摺動部材は相手部
材攻撃性が少なく、またＲｚが小さくなるに伴い相手部
材攻撃性が少なくなることが分かる。特にＲｚが０.１
μｍ以下になると極めて良好な摺動特性を示し、それ以
上の表面粗さの改善は必要ないことも分かる。
有軽油潤滑に相当する過酷な潤滑条件下において、表面
粗さＲｚが０.５μｍ以下の本発明の摺動部材は相手部
材攻撃性が少なく、またＲｚが小さくなるに伴い相手部
材攻撃性が少なくなることが分かる。特にＲｚが０.１
μｍ以下になると極めて良好な摺動特性を示し、それ以
上の表面粗さの改善は必要ないことも分かる。
【００４１】実施例５ 本発明例の摺動部材として、図１に示す分配型燃料噴射
ポンプのフェースカム２と摺動を行うタペットローラー
３のブッシュ５を、サイアロン含有率が７０体積％で下
記表５に示す圧砕強度を有する各Ｓｉ3Ｎ4系焼結体で作
製した。尚、焼結体の圧砕強度は結晶粒径などに依存す
る。
ポンプのフェースカム２と摺動を行うタペットローラー
３のブッシュ５を、サイアロン含有率が７０体積％で下
記表５に示す圧砕強度を有する各Ｓｉ3Ｎ4系焼結体で作
製した。尚、焼結体の圧砕強度は結晶粒径などに依存す
る。
【００４２】各ブッシュ５を、それぞれ図１に示す分配
型燃料噴射ポンプのタペットローラー３に取り付け、市
販のディーゼルエンジンに組み込んだ。このブッシュ５
が燃料の高圧噴射時に負荷されると思われる摺動条件、
即ち摺動速度７.５ｍ／ｓｅｃ及び負荷面圧１０.０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2の条件で、灯油潤滑下にエンジンを回転数６
０００ｒｐｍで運転し、１００時間の耐久試験を実施し
た。
型燃料噴射ポンプのタペットローラー３に取り付け、市
販のディーゼルエンジンに組み込んだ。このブッシュ５
が燃料の高圧噴射時に負荷されると思われる摺動条件、
即ち摺動速度７.５ｍ／ｓｅｃ及び負荷面圧１０.０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2の条件で、灯油潤滑下にエンジンを回転数６
０００ｒｐｍで運転し、１００時間の耐久試験を実施し
た。
【００４３】この耐久試験において、使用した各ブッシ
ュ５が破壊されるまでの時間を測定し、その結果を各ブ
ッシュ素材の圧砕強度及び結晶粒径と共に表５に示し
た。尚、結晶粒径の測定は、試料を鏡面加工した後イオ
ンエッチングを行い、測定距離５０μｍでの線密度をと
ったものであり、任意に４カ所を抽出して測定した平均
値を表５に示した。
ュ５が破壊されるまでの時間を測定し、その結果を各ブ
ッシュ素材の圧砕強度及び結晶粒径と共に表５に示し
た。尚、結晶粒径の測定は、試料を鏡面加工した後イオ
ンエッチングを行い、測定距離５０μｍでの線密度をと
ったものであり、任意に４カ所を抽出して測定した平均
値を表５に示した。
【００４４】
【表５】圧砕強度 結 晶 粒 径試料 (GPa) (線密度/50μｍ) 耐久試験結果 5−1 9.0 150 100hまで未破壊 5−2 8.1 123 100hまで未破壊 5−3 7.2 98 63hで破壊 5−4 6.0 85 5.5hで破壊 5−5 5.1 64 運転開始直後破壊
【００４５】上記の結果から、低硫黄含有軽油潤滑に相
当する過酷な潤滑条件下と燃料の高圧噴射に要求される
条件下において、本発明のＳｉ3Ｎ4系焼結体からなる摺
動部材は、その圧砕強度が高くなるにつれて耐久性が増
し、特に８.０ＧＰａ以上の圧砕強度では非常に優れた
耐久性を備えることが分かる。
当する過酷な潤滑条件下と燃料の高圧噴射に要求される
条件下において、本発明のＳｉ3Ｎ4系焼結体からなる摺
動部材は、その圧砕強度が高くなるにつれて耐久性が増
し、特に８.０ＧＰａ以上の圧砕強度では非常に優れた
耐久性を備えることが分かる。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、従来の軸受鋼を用いた
ディーゼルエンジンの燃料供給機構で深刻な問題となっ
ている燃料高圧噴射技術や、低硫黄含有軽油での潤滑か
ら生じる摺動部材の摩耗及び焼き付きを、有効に抑制す
ることが可能である。
ディーゼルエンジンの燃料供給機構で深刻な問題となっ
ている燃料高圧噴射技術や、低硫黄含有軽油での潤滑か
ら生じる摺動部材の摩耗及び焼き付きを、有効に抑制す
ることが可能である。
【００４７】即ち、本発明は、排気ガス規制への対策技
術であるＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓ Ｒｅｃｉｒｃ
ｕｌａｔｉｏｎ）が抱えている還流ガス中の硫黄酸化物
による燃焼室の摩耗問題や、ディーゼル燃料の高圧噴射
技術が抱える燃料供給系の摩耗問題等に対する有効な解
決手段となるものである。
術であるＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓ Ｒｅｃｉｒｃ
ｕｌａｔｉｏｎ）が抱えている還流ガス中の硫黄酸化物
による燃焼室の摩耗問題や、ディーゼル燃料の高圧噴射
技術が抱える燃料供給系の摩耗問題等に対する有効な解
決手段となるものである。
【００４８】従って、本発明のセラミックス系摺動部材
をディーゼルエンジンの燃料供給機構に用いることによ
って、摺動部材に特別な表面処理や応力解析が困難な複
雑な加工を行わなくても、排気ガス規制による含有硫黄
分の少ない軽油潤滑下に、高圧噴射による高面圧で高速
摺動の条件下でも、良好な摺動特性と高い耐摩耗性、及
び優れた耐焼き付き性を確保することができる。
をディーゼルエンジンの燃料供給機構に用いることによ
って、摺動部材に特別な表面処理や応力解析が困難な複
雑な加工を行わなくても、排気ガス規制による含有硫黄
分の少ない軽油潤滑下に、高圧噴射による高面圧で高速
摺動の条件下でも、良好な摺動特性と高い耐摩耗性、及
び優れた耐焼き付き性を確保することができる。
【図１】ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプにおける
フェースカムとタペットローラー周辺の機構を示す概略
の一部切欠側面図である。
フェースカムとタペットローラー周辺の機構を示す概略
の一部切欠側面図である。
【図２】ピンオンディスク摩耗試験の概略説明図であ
る。
る。
１ プランジャー ２ フェースカム ３ タペットローラー ４ シャフト ５ ブッシュ ６ ディスク ７ ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭58−146879（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−87965（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−151967（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02M 41/12 370 F02M 41/12 360 F02M 41/14 360 F02M 59/44
Claims (4)
- 【請求項１】 硫黄含有量が０.０５重量％以下の軽油
を燃料とするディーゼルエンジンの燃料供給機構の軽油
潤滑部に用いられる摺動部材であって、少なくとも相手
部材と摺動する摺動部が窒化ケイ素又はサイアロンを６
０体積％以上含む焼結体又は複合材料からなるセラミッ
クスであり、該摺動部の摺動面の表面粗さが十点平均粗
さＲｚで０.５μｍ以下であることを特徴とする摺動部
材。 - 【請求項２】 前記摺動部の摺動面の表面粗さが十点平
均粗さＲｚで０.１μｍ以下であることを特徴とする、
請求項１に記載の摺動部材。 - 【請求項３】 前記摺動部を構成するセラミックス材の
圧砕強度が８.０ＧＰａ以上であることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の摺動部材。 - 【請求項４】 前記摺動部を備える摺動部材が、プラン
ジャー、フェースカム、フェースカムと摺動するタペッ
トローラー、タペットローラーのシャフト、タペットロ
ーラーとシャフトの間に介在するブッシュ、又はデスタ
ンスピースであることを特徴とする、請求項１又は２に
記載の摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03851895A JP3191599B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | ディーゼルエンジン燃料供給機構に用いられる摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03851895A JP3191599B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | ディーゼルエンジン燃料供給機構に用いられる摺動部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08232795A JPH08232795A (ja) | 1996-09-10 |
| JP3191599B2 true JP3191599B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=12527501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03851895A Expired - Fee Related JP3191599B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | ディーゼルエンジン燃料供給機構に用いられる摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3191599B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11303709A (ja) * | 1998-04-24 | 1999-11-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 燃料噴射ポンプ |
| CN1210496C (zh) * | 2000-08-24 | 2005-07-13 | 三菱电机株式会社 | 高压燃料供给装置 |
| JP3593081B2 (ja) | 2001-10-02 | 2004-11-24 | 三菱電機株式会社 | 燃料供給装置 |
| JP2003227433A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-15 | Denso Corp | 分配型燃料噴射ポンプ |
| DE102014223597B4 (de) * | 2014-10-08 | 2019-02-07 | Continental Automotive Gmbh | Rolle für einen Rollenstößel einer Kraftstoffhochdruckpumpe, Rollenstößel, Kraftstoffhochdruckpumpe und Brennkraftmaschine |
-
1995
- 1995-02-27 JP JP03851895A patent/JP3191599B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08232795A (ja) | 1996-09-10 |
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