JP5773476B2 - インジェクションノズル - Google Patents

インジェクションノズル Download PDF

Info

Publication number
JP5773476B2
JP5773476B2 JP2010248712A JP2010248712A JP5773476B2 JP 5773476 B2 JP5773476 B2 JP 5773476B2 JP 2010248712 A JP2010248712 A JP 2010248712A JP 2010248712 A JP2010248712 A JP 2010248712A JP 5773476 B2 JP5773476 B2 JP 5773476B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
injection nozzle
tip
needle valve
base
distal end
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010248712A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012097721A (ja
Inventor
河村　能人
能人 河村
鐘鉉 金
鐘鉉 金
博憲 黒木
博憲 黒木
裕二 柳田
裕二 柳田
直久 澤井
直久 澤井
宮島　雅史
雅史 宮島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuroki Kogyosho Co Ltd
Kumamoto University NUC
Original Assignee
Kuroki Kogyosho Co Ltd
Kumamoto University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuroki Kogyosho Co Ltd, Kumamoto University NUC filed Critical Kuroki Kogyosho Co Ltd
Priority to JP2010248712A priority Critical patent/JP5773476B2/ja
Priority to EP11838065.8A priority patent/EP2636881B1/en
Priority to KR1020137013527A priority patent/KR101688932B1/ko
Priority to PCT/JP2011/075304 priority patent/WO2012060415A1/ja
Priority to US13/883,594 priority patent/US20130284829A1/en
Priority to CN201180053019.7A priority patent/CN103415693B/zh
Publication of JP2012097721A publication Critical patent/JP2012097721A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5773476B2 publication Critical patent/JP5773476B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/166—Selection of particular materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1886—Details of valve seats not covered by groups F02M61/1866 - F02M61/188
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1893—Details of valve member ends not covered by groups F02M61/1866 - F02M61/188
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90—Selection of particular materials
    • F02M2200/903—Glass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Description

本発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関用の燃料噴射装置の一種である高圧型コモンレールのインジェクションノズル、とくに、その先端部を金属ガラスによって形成したインジェクションノズルに関する。
従来の内燃機関、とりわけディーゼルエンジンの直噴エンジンは、１サイクルで１回の燃料噴射であり、燃焼効率が低いものであった。
これに対して、近年、システム中に与圧部を設けることによって、あらかじめ、システム中を高気圧の燃料ガスで満たしておき、ニードルバルブを電子制御で開閉させることによって、１サイクル中に適時・適量の燃料をシリンダー内に例えば５回噴射することによって完全燃焼を行うことが可能になった。このシステムは、コモンレールシステムと称されている。
このシステムを、さらに、高性能化するためには、第１には、燃料噴射圧力の高圧化と、その第２には、そのためのインジェクションノズルの応答性の向上が必要である。
前記燃料噴射圧力の高圧化については、現在、係るコモンレールシステムの内圧は180〜200MPa程度であるが、さらに、高圧化することよって噴射される燃料液滴を微細化することができ、完全燃焼させることができる。そのため、さらに250〜300MPaまで高圧力化が進むことが予想されている。
図３は、ディーゼルエンジンの高圧型コモンレールのインジェクションノズルの先端部の断面構造を示す。同図において、インジェクションノズル１は、その内孔に配置されたニードル２を、電子制御によって上下動させて、燃料噴射孔１１を開閉させて燃料ガスを噴霧する仕組みとなっている。
この燃料噴射孔１１の開閉を適切に保つためには、ノズル１の先端部とニードル２の加工精度を高くし、さらに高い圧力でニードル２を押さえつけることによってニードル２に僅かに弾性変形を生じさせて噴射孔１１のシール性を保っている。
ところが、このインジェクションノズルの先端部とニードルとは、鍛造合金鋼が使用されている。そのために、長期の使用によって表面の劣化が発生し、燃料漏れを発生して本来の適時・適量の燃料供給ができなくなり、燃料の完全燃焼を阻害することになる。そして、この問題は、コモンレールの高圧化により燃料漏れの拡大をもたらし、頻繁な部材の交換の必要性を生じさせている。
特開２００６−８８２０１号公報 国際公開番号 WO2009/041221
本発明は、内燃機関、とりわけディーゼルエンジンの高圧型コモンレールの燃料噴射圧力の高圧化に対応して、インジェクションノズルを、長期にわたって高い応答性を維持できるようにすることにある。
本発明は、内孔に配置されたニードルバルブを電子制御によって上下動させて、ノズルの噴射口を開閉し燃料ガスを噴霧するインジェクションノズルにおいて、前記ニードルバルブの基部が結晶金属からなるとともに、少なくともその先端部側には中空部が設けてあり、前記ニードルバルブの先端部が金属ガラスからなるとともに、その基部側には前記中空部と同径の凹部が設けてあり、前記ニードルバルブが前記基部に前記先端部をビーム照射による溶接によって接合したものとすることによって、その課題を達成した。
金属ガラスとしては、(Zr４１Be２３Ti１４Cu１２Ni１０)または（Zr５５Al１０Ni５Cu３０）の組成を有するものが使用できるが、金属ガラスは、従来から使用されてきた鍛造合金鋼（ＳＵＳ３１６L）と比較して、高強度と高弾性変形能と高耐摩耗性とを有し、高耐食性であって、その上、超精密鋳造性を有する。具体的には、ステンレス網の引張り強度が６５０MPaであるのに対して、金属ガラスの引張り強さは１７００MPaであり、また、ヤング率GPaとしてはステンレス網のヤング率が２０４GPaであるのに対して、金属ガラスのヤング率は８６GPaである。
本発明は、低ヤング率を有する金属ガラスをインジェクションノズルの先端部に適用することによって、あたかも、このインジェクションノズルの先端部にゴムのような弾力を持たせることによって、燃料噴射圧力の高圧化と、高い応答性と、高いシール性とを併せ持たせたものである。
したがって、本発明においては、金属ガラスの低ヤング率という特性を利用する点から云えば、金属ガラスに代えて、金属ガラスと同等の低ヤング率を有するゴムメタルもTi合金もインジェクションノズルの先端部に適用することもできる。
この金属ガラスをインジェクションノズルの先端部に適用するに当たっては、先端部のみを金属ガラスによって作成し、インジェクションノズルの基部をＳＵＳ３１６Lのような鍛造合金鋼で作製し、先端部の結晶金属と接合する必要があるが、この接合に際しては、特許文献１に開示された一部切欠き空間を有する開先による電子ビーム溶接のような高エネルギービームによる継ぎ手のような接合技術を適用して、基部の先端側の周囲に切欠空間を形成する。
その溶接に際しては、さらに、特許文献２に開示されたビーム照射位置を先端部の金属ガラス側にずらして溶接する接合技術を適用して、基部と先端部の当接面より先端側に照射位置をシフトしてビーム照射を行うことによって、結晶金属の溶け込みを抑えることができ、溶接箇所における結晶金属の溶け込みによる金属ガラスの特性の劣化を防ぐことができる。
従来に比べ、ほぼ１／３の負荷で、シール性と耐摩耗性、それに、小型化による高い応答性を向上せしめて、噴射圧の高圧化を可能にし、これによって、インジェクションノズルの長期にわたるメンテナンスフリー化を可能にした。
本発明によるインジェクションノズルの先端構造を示す。 インジェクションノズルのニードルの基部と先端部との溶接態様を示す。 従来のインジェクションノズルの先端構造を示す。
以下、実施例に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明によるディーゼルエンジンの高圧型コモンレールのインジェクションノズル１の先端構造を示すもので、その先端内孔部に配置され、ノズルの噴出孔１１を間欠的にカバーするニードル２の先端部２２を金属ガラスによって形成したものである。
図２は、ＳＵＳ３１６Lからなるニードルバルブ２の基部２１を、予め成形した金属ガラスからなる先端部２２の接合側と当接して、高エネルギービーム３によって溶接する状態を示す。
その溶接に際しては、当接面からニードル２の基部２１側に切欠空間を形成し、当接面から金属ガラスからなる先端部２２の側に高エネルギービーム３の照射位置をシフトして溶接を行った。
これによって、図１に示す金属ガラスからなる先端部２２と結晶金属からなる基部２１とが溶接部２３によって一体化したニ−ドル２が得られた。
メンテナンスフリーの高圧対応高性能燃料噴射装置およびそれに用いるインジェクションノズルの開発に寄与する。
高性能燃料噴射装置の開発（実現）によって、我が国におけるディーゼル車の排ガス規制をクリアすることが可能となり、ディーゼルエンジンハイブリッド車の普及に貢献する。
１ インジェクションノズル
１１ 燃料噴射孔
２ ニードルバルブ
２１ 基部 ２２ 先端部 ２３ 溶接部
３ 高エネルギービーム

Claims (3)

  1. 内孔に配置されたニードルバルブを電子制御によって上下動させて、ノズルの噴射口を開閉し燃料ガスを噴霧するインジェクションノズルにおいて、
    前記ニードルバルブの基部が結晶金属からなるとともに、少なくともその先端部側には中空部が設けてあり、
    前記ニードルバルブの先端部が金属ガラスからなるとともに、その基部側には前記中空部と同径の凹部が設けてあり、
    前記ニードルバルブが前記基部に前記先端部をビーム照射による溶接によって接合したものである
    ことを特徴とするインジェクションノズル。
  2. 前記金属ガラスが、(Zr４１Be２３Ti１４Cu１２Ni１０) または、（Zr５５Al１０Ni５Cu３０）の組成を有するZr基の金属ガラスからなる
    ことを特徴とする請求項１に記載のインジェクションノズル。
  3. 前記基部の先端側の周囲に切欠空間を形成するとともに、前記基部と前記先端部の当接面より先端側に照射位置をシフトしてビーム照射を行う
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインジェクションノズル。
JP2010248712A 2010-11-05 2010-11-05 インジェクションノズル Active JP5773476B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010248712A JP5773476B2 (ja) 2010-11-05 2010-11-05 インジェクションノズル
EP11838065.8A EP2636881B1 (en) 2010-11-05 2011-11-02 Injection nozzle
KR1020137013527A KR101688932B1 (ko) 2010-11-05 2011-11-02 인젝션 노즐
PCT/JP2011/075304 WO2012060415A1 (ja) 2010-11-05 2011-11-02 インジェクションノズル
US13/883,594 US20130284829A1 (en) 2010-11-05 2011-11-02 Injection nozzle
CN201180053019.7A CN103415693B (zh) 2010-11-05 2011-11-02 喷射喷嘴

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010248712A JP5773476B2 (ja) 2010-11-05 2010-11-05 インジェクションノズル

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012097721A JP2012097721A (ja) 2012-05-24
JP5773476B2 true JP5773476B2 (ja) 2015-09-02

Family

ID=46024528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010248712A Active JP5773476B2 (ja) 2010-11-05 2010-11-05 インジェクションノズル

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130284829A1 (ja)
EP (1) EP2636881B1 (ja)
JP (1) JP5773476B2 (ja)
KR (1) KR101688932B1 (ja)
CN (1) CN103415693B (ja)
WO (1) WO2012060415A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6248252B2 (ja) * 2013-03-11 2017-12-20 国立大学法人 熊本大学 結晶金属体と金属ガラス体の接合体及びその製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5888459A (ja) * 1982-11-01 1983-05-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料噴射弁の製造方法
JPH0979114A (ja) * 1995-09-14 1997-03-25 Hino Motors Ltd ディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズルの製造方法
JPH11303711A (ja) * 1998-04-22 1999-11-02 Aisan Ind Co Ltd 燃料噴射ノズル
DE10246230A1 (de) * 2002-10-04 2004-04-29 Robert Bosch Gmbh Einspritzventil und Verfahren zu dessen Herstellung
JP4072449B2 (ja) * 2002-12-11 2008-04-09 愛三工業株式会社 エンジン用燃料系部品
JP2004190781A (ja) * 2002-12-11 2004-07-08 Aisan Ind Co Ltd 電磁弁用弁体及びその製造方法
JP4596523B2 (ja) 2004-09-24 2010-12-08 株式会社黒木工業所 金属ガラスと結晶金属との高エネルギービームによる溶接方法
JP4406387B2 (ja) * 2005-06-27 2010-01-27 Ｙｋｋ株式会社 エンジン用燃料系部品の製造方法
JP2007211735A (ja) * 2006-02-13 2007-08-23 Aisan Ind Co Ltd 燃料噴射弁およびその製造方法
DE102006051326A1 (de) * 2006-10-31 2008-05-08 Robert Bosch Gmbh Ventil mit einem Dichtbereich aus metallischem Glas
JP2008214704A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Tohoku Univ アモルファス金属・金属ガラス接合体
CN101765473B (zh) * 2007-07-25 2012-11-28 国立大学法人熊本大学 利用高能束焊接金属玻璃和晶体金属的方法
JP2009079519A (ja) 2007-09-26 2009-04-16 Sanden Corp 圧縮機
JP5072745B2 (ja) * 2008-07-07 2012-11-14 株式会社ケーヒン 電磁式燃料噴射弁及びその製造方法
JP5623022B2 (ja) * 2009-03-25 2014-11-12 国立大学法人熊本大学 溶接方法の設計方法、溶接方法及び溶接接合体

Also Published As

Publication number Publication date
EP2636881A1 (en) 2013-09-11
JP2012097721A (ja) 2012-05-24
CN103415693A (zh) 2013-11-27
KR20140032950A (ko) 2014-03-17
KR101688932B1 (ko) 2016-12-22
EP2636881B1 (en) 2018-05-09
EP2636881A4 (en) 2017-01-25
CN103415693B (zh) 2015-11-25
WO2012060415A1 (ja) 2012-05-10
US20130284829A1 (en) 2013-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5447138B2 (ja) 高圧燃料配管構造
JP2014043861A (ja) 内燃機関のためのレーザ誘起式の外部点火装置
US20150190857A1 (en) Method for Producing a Solid Actuator
US20150114353A1 (en) Injection nozzle
JP5773476B2 (ja) インジェクションノズル
JP6911504B2 (ja) エンジンのインジェクタ
EP2824313B1 (en) Fuel injection valve for a combustion engine
CN109072845B (zh) 高压燃料供给泵
US20160245247A1 (en) Piezoelectric Injector for Direct Fuel Injection
US20130146026A1 (en) Damping element for an Arrangement of a Cylinder Head of an Internal Combustion Engine and an Injection Valve
JP5184789B2 (ja) 燃料噴射器
JP2006266153A (ja) 内燃機関の燃料噴射弁
US7628344B2 (en) Fuel injector with VOP loss resistant valve spring for emissions-compliant engine applications
JP2005036800A (ja) シリンダ・ユニットの高圧ピストンに使用するピストン
US6874703B2 (en) Anti-bounce needle valve for a fuel injector
JP6031811B2 (ja) エンジンの燃料噴射弁
JP2011064124A (ja) 燃料噴射弁
JP7435211B2 (ja) エンジン構造
WO2017002732A1 (ja) チェックバルブ及び、ピストン冷却装置
DE102009046355A1 (de) Piezoelektrische Aktor
JP2009281193A (ja) 筒内噴射用の燃料噴射弁
EP1391609A1 (en) Metering device with hydraulic bushing element
JP2012225285A (ja) 内燃機関の燃料噴射弁
US20080197216A1 (en) Arrangement Of Joint Packing Between the Pump-Injector (Injector) Body and Nozzle Body, For Internal Combustion Engines
DE602006017963D1 (de) Hochdruckkraftstoffpumpe mit Dichtring

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20130626

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20130626

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20130626

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131101

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20131113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141028

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150105

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150609

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150626

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5773476

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250