JP7272135B2

JP7272135B2 - エンジン部品の腐食抑制方法

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Publication number: JP7272135B2
Application number: JP2019120123A
Authority: JP
Inventors: 嘉郎大蘆
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2039-06-27
Also published as: JP2021004597A; CN113994082B; CN113994082A; WO2020262544A1

Description

本開示は、エンジン部品の腐食抑制方法に関する。

従来、第１金属部品と、この第１金属部品に隣接する第２金属部品と、を備えるエンジン部品が知られている。このようなエンジン部品の一例として、特許文献１には、燃料を噴射するインジェクタが開示されている。このインジェクタにおいて、例えば、ノズルボディが第１金属部品に相当し、ノズルボディの外側に配置されたスリーブが第２金属部品に相当する。

特開２０１３－６８０９１号公報

従来のエンジン部品において、第１金属部品の所定箇所及び第２金属部品の所定箇所に、凝縮水が付着する場合がある。この場合、この凝縮水によって、第１金属部品及び第２金属部品に腐食が生じるおそれがある。

本開示は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、第１金属部品及び第２金属部品に腐食が生じることを抑制することができるエンジン部品の腐食抑制方法を提供することである。

上記の目的を達成するため、本開示に係るエンジン部品の腐食抑制方法は、第１金属部品と前記第１金属部品に隣接する第２金属部品とを備えるエンジン部品の腐食抑制方法であって、前記エンジン部品は、燃料を噴射するインジェクタであり、前記インジェクタは、前記第１金属部品として燃料が噴射される噴孔を有するノズルボディと、前記第２金属部品として前記ノズルボディの外側に配置された筒状の部材であるスリーブと、を備え、前記ノズルボディを構成する金属素材の主成分及び前記スリーブを構成する金属素材の主成分よりもイオン化傾向の大きい金属素材である特定金属素材を含む塗料を、前記ノズルボディと前記スリーブとのそれぞれに塗布して、塗布したそれぞれの前記塗料を乾燥させて硬化させてから、前記ノズルボディに前記スリーブを組み付けて、硬化させた前記塗料を前記ノズルボディに前記スリーブを組み付けたときに形成される前記ノズルボディと前記スリーブとの間の隙間に充填した状態にする。

本開示によれば、第１金属部品及び第２金属部品に腐食が生じることを抑制することができる。

実施形態に係るエンジンにおけるエンジン部品の周辺構成を模式的に示す模式的断面図である。図２（ａ）は実施形態に係る特定部材の模式的斜視図である。図２（ｂ）は実施形態に係るインジェクタにおける特定部材１７の近傍箇所について、特定部材の図示を省略して示す模式的断面図である。実施形態に係るエンジン部品の腐食抑制方法を説明するための工程フロー図である。

以下、本開示の実施形態に係るエンジン部品１０の腐食抑制方法について説明する。具体的には、最初に、本実施形態に係る腐食抑制方法が施されたエンジン部品１０の構成について説明し、次いで、本実施形態に係る腐食抑制方法の詳細について説明する。図１は、本実施形態に係るエンジン１におけるエンジン部品１０の周辺構成を模式的に示す模式的断面図である。図２（ａ）は、後述する特定部材１７の模式的斜視図である。図２（ｂ）は、インジェクタ１１における特定部材１７の近傍箇所について、特定部材１７の図示を省略して示す模式的断面図である。

図１に例示されているエンジン１は、ディーゼルエンジンである。但し、エンジン１の種類はディーゼルエンジンに限定されるものではなく、例えばエンジン１としてガソリンエンジンを用いることもできる。また、本実施形態に係るエンジン１は、一例として、乗用車や、トラック、バス等の車両に搭載されている。

エンジン１は、シリンダヘッド２、シリンダヘッド２の下方に配置されたシリンダブロック（図示せず）、シリンダブロックに形成されたシリンダ（気筒）に配置されたピストン（図示せず)、ピストンにコンロッドを介して連結されたクランクシャフト（図示せず）等を備えている。シリンダヘッド２よりも下方側の領域（具体的には、シリンダヘッド２の下面と、ピストンの上面と、シリンダとによって囲まれた領域）に、燃料が燃焼する燃焼室４が設けられている。

また、エンジン１は、「エンジン部品１０」の一例として、インジェクタ１１を備えている。なお、図１に図示されている軸線１００は、インジェクタ１１の軸線（中心軸を示す線）である。また、エンジン１は、シリンダヘッド２とインジェクタ１１との間に、ガスケット３（すなわち、シール部材）を備えている。

図１に例示されているインジェクタ１１は、「第１金属部品１２」の一例として、ノズルボディ１３を備えるとともに、「第２金属部品１４」の一例として、スリーブ１５を備えている。また、インジェクタ１１は、ノズルニードル１６と特定部材１７とを備えている。ノズルボディ１３は、その先端部に、燃料が噴射される噴孔１３ａを有している。本実施形態に係るノズルボディ１３は、噴孔１３ａが燃焼室４の内部に露出するように、エンジン１に配置されている。

ノズルニードル１６は、ノズルボディ１３の内部に、摺動可能に配置されている。ノズルニードル１６は、噴孔１３ａを開閉する部材である。図１において、ノズルニードル１６の先端部は噴孔１３ａを閉状態にしている。この場合、噴孔１３ａからの燃料噴射は停止されている。ノズルニードル１６が図１の状態から軸線１００の方向（軸線方向）で上方に変位することで、噴孔１３ａは開状態になる。噴孔１３ａが開状態になることで、噴孔１３ａからの燃料噴射は開始される。

スリーブ１５は、ノズルボディ１３の外側に配置されている。すなわち、スリーブ１５は、ノズルボディ１３に隣接するように配置されている。具体的には、スリーブ１５は、ノズルボディ１３におけるシリンダヘッド２よりも上方側の部分に組み付けられることで、この部分の外側に配置されている。本実施形態に係るスリーブ１５は、ノズルボディ１３とインジェクタボディ（図示せず）とを接続するための筒状の部材である。具体的には、スリーブ１５の上方側端部の近傍箇所には、雌ねじ部（図示せず）が設けられており、この雌ねじ部が、インジェクタボディの雄ねじ部に螺合している。これにより、スリーブ１５はノズルボディ１３とインジェクタボディとを接続している。なお、インジェクタボディは、インジェクタ１１の本体部に相当する部材であり、ノズルボディ１３よりも上方側に配置されている。

また、図２（ｂ）に示すように、本実施形態に係るノズルボディ１３におけるガスケット３よりも上方側の部分には、第１部位１３ｂと第２部位１３ｃとが設けられている。第１部位１３ｂは第２部位１３ｃよりも、シリンダヘッド２に近い側に配置されている。第２部位１３ｃの下方側の端部（軸線方向でシリンダヘッド２の側の端部）は、第１部位１３ｂの上方側の端部に接続している。第２部位１３ｃの外径は第１部位１３ｂの外径よりも大きい。これにより、第２部位１３ｃにおける下方側の端部のうち、第１部位１３ｂが接続していない部位には、段差１３ｄが生じている。

本実施形態において、第２部位１３ｃの外周面はスリーブ１５の内周面１５ａと接触している。一方、第１部位１３ｂの外周面１３ｅとスリーブ１５の内周面１５ａとは接触しておらず、これにより、第１部位１３ｂの外周面１３ｅとスリーブ１５の内周面１５ａとの間には、隙間１８が設けられている（この隙間１８は、筒状の隙間である）。

本実施形態に係るノズルボディ１３及びスリーブ１５の材質は、金属である。すなわち、ノズルボディ１３及びスリーブ１５は、金属素材からなる部品（金属部品）である。このノズルボディ１３及びスリーブ１５を構成する金属素材の主成分は、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、鉄が用いられている。すなわち、本実施形態に係るノズルボディ１３及びスリーブ１５は、鉄を主成分とする金属部品である。具体的には、ノズルボディ１３及びスリーブ１５は、鋼（炭素鋼）によって構成されている。なお、本実施形態において、主成分とは、材質に含まれる成分の中で最も質量％が多い成分をいう。

図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して、特定部材１７は、ノズルボディ１３（第１金属部品１２）とスリーブ１５（第２金属部品１４）との間の隙間１８に配置されている。具体的には、本実施形態に係る特定部材１７は、特定部材１７の内周面１７ａが第１部位１３ｂの外周面１３ｅに接触するとともに、特定部材１７の外周面１７ｂがスリーブ１５の内周面１５ａに接触し、且つ、特定部材１７の上方側の端部１７ｃが段差１３ｄに接触するように、この隙間１８の部分に配置されている。

図２（ａ）を参照して、特定部材１７の径方向の厚み（すなわち肉厚（ｔ））の具体的な数値は、特に限定されるものではないが、本実施形態に係る特定部材１７の肉厚（ｔ）は、一例として、１００μｍ以上の値に設定されている。なお、本実施形態に係る特定部材１７は、後述する腐食抑制方法の第２工程で硬化した塗料（特定塗料）によって形成された部材であり、具体的には、この特定塗料からなる「コーティング層」である。この特定部材１７の成分等の説明は、後述する腐食抑制方法の説明の中で行う。

続いて、本実施形態に係るエンジン部品１０の腐食抑制方法について説明する。図３は、本実施形態に係る腐食抑制方法を説明するための工程フロー図である。本実施形態に係る腐食抑制方法は、第１工程（ステップＳ１０）と、第２工程（ステップＳ２０）とを含んでいる。第２工程は第１工程の後に実行される。

ステップＳ１０に係る第１工程においては、まず、第１金属部品１２に第２金属部品１４が組み付けられる前の状態のエンジン部品１０、又は、第１金属部品１２に第２金属部品１４が組み付けられた後の状態のエンジン部品１０を準備する。本実施形態に係る第１工程においては、この一例として、第１金属部品１２に第２金属部品１４が組み付けられた後の状態のエンジン部品１０を準備する。具体的には、本実施形態においては、前述した図２（ｂ）に示すようなエンジン部品１０、すなわち、第１金属部品１２の一例としてのノズルボディ１３に、第２金属部品１４の一例としてのスリーブ１５が組み付けられた状態のインジェクタ１１（但し、特定部材１７は配置されていない）を準備する。

また、本実施形態に係る第１工程においては、この第１工程で用いられる塗料も準備する。この塗料は、第１金属部品１２の一例としてのノズルボディ１３を構成する金属素材の主成分、及び、第２金属部品１４の一例としてのスリーブ１５を構成する金属素材の主成分よりもイオン化傾向の大きい金属素材（以下、「特定金属素材」と称する）を含む塗料である。以下、この塗料を「特定塗料」と称する。

また、本実施形態に係る特定塗料は、特定金属素材が粉末化したもの（特定金属粉末）を、結合剤を含む溶媒に分散させることで得られる塗料である。本実施形態においては、この結合剤の一例として、樹脂製の結合剤を用いている。この結合剤の具体例としては、例えば、アクリル樹脂製の結合剤、エポキシ樹脂製の結合剤、シリコン樹脂製の結合剤等が挙げられる。本実施形態においては、この結合剤の一例として、アクリル樹脂製の結合剤を用いている。

また、ノズルボディ１３及びスリーブ１５の主成分である鉄よりもイオン化傾向の大きい特定金属素材の具体例を挙げると、亜鉛やアルミニウム等が挙げられる。本実施形態においては、この特定金属素材の一例として、亜鉛を用いている。すなわち、本実施形態に係る特定塗料は、アクリル樹脂製の結合剤を含む溶媒に亜鉛の粉末が分散したものである。

なお、特定塗料における特定金属素材の比率（質量％）は、特に限定されるものではないが、この特定金属素材の比率が多い方が、後述する特定金属素材による腐食抑制効果が高くなる。この点を考慮して、特定金属素材の比率として適切な値を設定すればよい。

ステップＳ１０に係る第１工程においては、この特定塗料を、準備された第１金属部品１２（ノズルボディ１３）の所定箇所と、第２金属部品１４（スリーブ１５）の所定箇所との両方に塗布する。

この第１金属部品１２及び第２金属部品１４の所定箇所（特定塗料が塗布される箇所）は、特に限定されるものではないが、凝縮水による腐食が生じ易い箇所を用いることが好ましい。本実施形態においては、第１金属部品１２（ノズルボディ１３）と第２金属部品１４（スリーブ１５）との間の隙間１８（図２（ｂ））の部分に凝縮水による腐食が生じ易いので、本実施形態では、この特定塗料が塗布される所定箇所の一例として、この隙間１８を用いている。

具体的には、本実施形態に係る第１工程においては、特定塗料を、隙間１８におけるノズルボディ１３の表面部分（隙間１８に露出した表面部分）の全体、及び、この隙間１８におけるスリーブ１５の表面部分（隙間１８に露出した表面部分）の全体に塗布している。

より具体的には、本実施形態に係る第１工程においては、特定塗料を隙間１８に充填することで、この隙間１８を特定塗料で埋めている。一般に、ノズルボディ１３とスリーブ１５との間の隙間１８の幅（径方向の厚み）は５００μｍ以下程度であるので、毛細管現象を利用して、隙間１８に特定塗料を容易に充填することができる。また、このように隙間１８が特定塗料で埋められることで、凝縮水が隙間１８に侵入することも抑制することができる。

図３を再び参照して、ステップＳ１０に係る第１工程の後に、ステップＳ２０に係る第２工程が実行される。この第２工程においては、第１工程で塗布された特定塗料を乾燥させて硬化させる。この結果、この硬化した特定塗料は、固体層となって、前述した特定部材１７になる。すなわち、本実施形態に係る特定部材１７は、特定塗料からなる「コーティング層」に相当する。以上の工程で、本実施形態に係る腐食抑制方法は実行されている。

以上説明したような本実施形態に係る腐食抑制方法によれば、仮に第１金属部品１２の所定箇所及び第２金属部品１４の所定箇所（本実施形態では隙間１８の部分）に凝縮水が侵入した場合であっても、第２工程で硬化した特定塗料に含まれる特定金属素材（すなわち、特定部材１７（コーティング層）に含まれる特定金属素材）が、第１金属部品１２及び第２金属部品１４に対して優先的に腐食することによって、第１金属部品１２及び第２金属部品１４に腐食が生じることを抑制することができる。すなわち、本実施形態によれば、特定金属素材が犠牲防食機能を発揮することによって、第１金属部品１２及び第２金属部品１４に腐食が生じることを抑制することができる。

特に、本実施形態によれば、第１金属部品１２の所定箇所及び第２金属部品１４の所定箇所に特定塗料を塗布し（第１工程）、この特定塗料を乾燥させて硬化させる（第２工程）、というシンプルな工程で、２つのエンジン部品（第１金属部品１２及び第２金属部品１４）における腐食の発生を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、エンジン部品１０の一例としてインジェクタ１１を用いており、第１金属部品１２の一例としてノズルボディ１３を用い、且つ、第２金属部品１４の一例としてスリーブ１５を用いているので、ノズルボディ１３及びスリーブ１５に腐食が生じることを抑制することができる。

特に、インジェクタ１１の場合、ノズルボディ１３とスリーブ１５との間の隙間１８の部分に、凝縮水による腐食が生じやすいところ、本実施形態によれば、このような部位における腐食を効果的に抑制することができる。具体的には、隙間１８の中でも、特に、ノズルボディ１３における段差１３ｄの部位や、第１部位１３ｂにおける段差１３ｄの周辺部位に、凝縮水による腐食が生じ易いところ、本実施形態によれば、このような部位における腐食を効果的に抑制することができる。

なお、上記実施形態の第１工程において、第１金属部品１２に第２金属部品１４が組み付けられる前の状態のエンジン部品１０における、第１金属部品１２の所定箇所及び第２金属部品１４の所定箇所に特定塗料を塗布してもよい。この場合、第２工程において、第１金属部品１２に第２金属部品１４を組み付けてから、特定塗料を乾燥させて硬化させてもよく、あるいは、先に特定塗料を乾燥させて硬化させてから第１金属部品１２に第２金属部品１４を組み付けてもよい。

以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、さらなる種々の変形・変更が可能である。

例えば、上記の実施形態においてエンジン部品１０の一例としてインジェクタ１１を用いているが、エンジン部品１０は、エンジン１を構成する部品（すなわちエンジン部品）であればよく、インジェクタ１１に限定されるものではない。また、エンジン部品１０としてインジェクタ１１を用いる場合において、第１金属部品１２及び第２金属部品１４は、ノズルボディ１３及びスリーブ１５に限定されるものではない。第１金属部品１２及び第２金属部品１４として、インジェクタ１１の他の金属部品を用いてもよい。

１エンジン
１０エンジン部品
１１インジェクタ
１２第１金属部品
１３ノズルボディ
１３ａ噴孔
１４第２金属部品
１５スリーブ
１６ノズルニードル
１７特定部材（コーティング層）
１８隙間

Claims

第１金属部品と前記第１金属部品に隣接する第２金属部品とを備えるエンジン部品の腐食抑制方法であって、
前記エンジン部品は、燃料を噴射するインジェクタであり、前記インジェクタは、前記第１金属部品として燃料が噴射される噴孔を有するノズルボディと、前記第２金属部品として前記ノズルボディの外側に配置された筒状の部材であるスリーブと、を備え、
前記ノズルボディを構成する金属素材の主成分及び前記スリーブを構成する金属素材の主成分よりもイオン化傾向の大きい金属素材である特定金属素材を含む塗料を、前記ノズルボディと前記スリーブとのそれぞれに塗布して、塗布したそれぞれの前記塗料を乾燥させて硬化させてから、前記ノズルボディに前記スリーブを組み付けて、硬化させた前記塗料を前記ノズルボディに前記スリーブを組み付けたときに形成される前記ノズルボディと前記スリーブとの間の隙間に充填した状態にするエンジン部品の腐食抑制方法。