JPH11294303A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブシートとノズルチップとを備える二体
式のものにおけるバルブシートとノズルチップとの接合
に係るコストの低減およびノズルチップの製造コストの
低減により、製品のコスト低減を図る。 【解決手段】 バルブ３が摺動可能に設けられるバルブ
孔１０およびバルブ３が着座するシート部１１を有する
バルブシート１と、バルブ孔１０を流れる燃料を噴出す
る噴孔２０を有するノズルチップ２とを備え、バルブシ
ート１を金属製とし、ノズルチップ２を金属射出成形で
形成された金属製とし、バルブシート１とノズルチップ
２とを溶接４により接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料供
給に用いられる燃料噴射弁における燃料噴射ノズルに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料噴射ノズルには、図１０に部
分断面図で示すように、バルブ１０３が摺動可能に設け
られるバルブ孔１１０および前記バルブ１０３が着座す
るシート部１１１を有しかつ鋼材で作製された金属製バ
ルブシート１０１と、前記バルブ孔１１０を流れる燃料
を噴出する噴孔１２０を有しかつセラミックで作製され
たセラミック製ノズルチップ１０２とを、ろう材１０５
を介在してろう付けにより接合してなる二体式の燃料噴
射ノズルがある（例えば、特開平９−１２６０９５号公
報参照）。なお図１０では、バルブシート１０１の上半
部が省略されている。また、バルブシート１０１の上端
部は、燃料噴射弁のボデーに取り付けられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の燃料噴射ノズル
によると、バルブシート１０１とノズルチップ１０２と
が金属とセラミックとの異種材料の接合となることか
ら、ろう材１０５を介してろう付けをしなければなら
ず、その接合が難しく、その接合に係るコストが高くつ
くといった問題が残る。

【０００４】なお、前記ノズルチップ１０２を鍛造また
は切削加工で形成した金属製とすれば、金属製バルブシ
ート１０１とを溶接によって簡単に接合することが可能
となる。しかし、鍛造または切削加工では、噴孔１２０
を同時成形することができない。このため、例えば、ド
リル加工、打ち抜き加工、レーザー加工、あるいは放電
加工等による噴孔１２０の穴開け加工が追加加工として
必要となる。なお、前記レーザー加工による噴孔１２０
の穴開け加工するものとしては、一体成形品の燃料噴射
ノズルではあるが、特開平９−６６３８１号公報があ
る。

【０００５】さらに、前記ドリル加工や打ち抜き加工で
は、その加工によって生じるバリの除去工程が必要とな
る。また、レーザー加工では、レーザ加工時に溶融した
金属が溶融バリのような形で付着するドロスが発生する
ことから、ドロスの除去が必要となる。また放電加工で
は、長い加工時間が必要となる。したがって、上記のよ
うなノズルチップ１０２では、製造コストが高くつき、
燃料噴射ノズル（製品）のコストアップを招くことにな
るため好ましくない。

【０００６】本発明の目的は、バルブシートとノズルチ
ップとを備える二体式のものにおけるバルブシートとノ
ズルチップとの接合に係るコストの低減およびノズルチ
ップの製造コストの低減により、製品のコスト低減を図
ることのできる燃料噴射ノズルを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する請求
項１の発明は、バルブが摺動可能に設けられるバルブ孔
および前記バルブが着座するシート部を有するバルブシ
ートと、前記バルブ孔を流れる燃料を噴出する噴孔を有
するノズルチップとを備え、前記バルブシートを金属製
とし、かつ前記ノズルチップを金属射出成形で形成され
た金属製とし、前記バルブシートとノズルチップとを溶
接により接合した燃料噴射ノズルである。このように構
成すると、バルブシートおよびノズルチップがともに金
属製であることから、バルブシートとノズルチップとを
溶接によって接合可能となり、その接合が簡単に行える
ため、その接合に係るコストを低減することができる。
また、金属射出成形の成形性を生かすことにより、ノズ
ルチップに対する噴孔の穴開け加工が不要となることか
ら、ノズルチップの製造コストを低減することができ
る。このため、バルブシートとノズルチップとを備える
二体式のものにおけるバルブシートとノズルチップとの
接合に係るコストの低減およびノズルチップの製造コス
トの低減により、製品のコスト低減が図れる。

【０００８】請求項２の発明は、バルブシートとノズル
チップとの接合面間には、相互に係合可能な凸部と凹部
とによる係合手段を設けた請求項１記載の燃料噴射ノズ
ルである。このように構成すると、係合手段の凸部と凹
部との係合によって、バルブシートとノズルチップとの
接合時の同軸度を容易に確保することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕実施の形態１に
ついて図１〜図４を参照して説明する。図１に燃料噴射
ノズルの部分正断面図、図２に図１のＩＩ−ＩＩ線断面
図が示されている。図１および図２において、燃料噴射
ノズルは、先端（図示下端）絞り状のほぼ円筒形状のバ
ルブシート１と、その下端面に接合されたほぼカップ形
状のノズルチップ２とからなる。

【００１０】前記バルブシート１は、ほぼニードル弁状
のバルブ３が軸方向（図において上下方向）に摺動可能
に設けられるバルブ孔１０および前記バルブ３が着座す
るシート部１１を有している。またバルブシート１は、
鍛造（例えば、冷間鍛造）または切削加工で形成された
金属製である。このバルブシート１の金属材料として
は、例えば、ＳＵＳ４４０Ｃの棒材が使用されている。
さらに、バルブシート１にはシート部１１の耐摩耗性向
上のため焼き入れが施されている。なお、バルブシート
１の部分正断面図が図３に示されている。

【００１１】図１および図２において、前記ノズルチッ
プ２は、バルブ孔１０を流れる燃料を噴出する噴孔２０
を有している。またノズルチップ２は、金属射出成形
（ＭＩＭ成形とも呼ばれる。）で形成された金属製であ
り、その成形と同時に噴孔２０が形成されている。な
お、ノズルチップ２の正断面図が図４に示されている。

【００１２】前記ノズルチップ２を成形する金属射出成
形の成形工程は、周知のように、金属材料の微粉末（パ
ウダーともいう。）とバインダーとを混練する混練工程
と、前記混練した材料を射出成形機で成形する成形工程
と、脱脂炉で溶剤により前記成形体からバインダーを除
く液体脱脂工程と、脱脂した成形体を焼結炉で焼結する
焼結工程とからなる。このノズルチップ２の金属材料と
しては、例えば、ＳＵＳ３１６の微粉末が使用されてい
る。

【００１３】図１および図２に示すように、前記ノズル
チップ２の開口端面（図示上端面）には、前記バルブシ
ート１の先端面（図示下端面）が面接触状に突き合わせ
られ、その突き合わせ面の周縁部を溶接（図に符号、４
を付す。）、例えばレーザー溶接することにより、前記
バルブシート１とノズルチップ２とが接合されている。
なお、バルブシート１とノズルチップ２との接合後、前
記シート部１１に研摩加工が施されることで、燃料噴射
ノズルが完成する。なお図１〜図３では、バルブシート
１の上半部が省略されている。また、バルブシート１の
上端部は、周知のように、燃料噴射弁のボデーに取り付
けられる。

【００１４】上記のように構成された燃料噴射ノズルに
よると、バルブシート１およびノズルチップ２がともに
金属製であることから、バルブシート１とノズルチップ
２とを溶接４によって接合可能となり、その接合が簡単
に行えるため、その接合に係るコストを低減することが
できる。また、金属射出成形の成形性を生かすことによ
り、ノズルチップ２に対する噴孔２０の穴開け加工が不
要となることから、ノズルチップ２の製造コストを低減
することができる。このため、バルブシート１とノズル
チップ２とを備える二体式のものにおけるバルブシート
１とノズルチップ２との接合に係るコストの低減および
ノズルチップ２の製造コストの低減により、製品のコス
ト低減が図れる。

【００１５】なお前記燃料噴射ノズルは、図９に部分断
面図で示すように、金属射出成形により一体成形した一
体成型品１００とすることも可能である。しかし、金属
射出成形で燃料噴射ノズルを一体成形しようとした場
合、シート部１１を研摩したとしても、金属材料にパウ
ダーを使用することから、シート部１１の面粗度を確保
しにくい。また、シート部１１の面粗度を確保しようと
すると、金属材料のパウダーに粒径を小さいものを使用
しなければならないため製造コストが高くなる。

【００１６】したがって、本実施の形態のように、バル
ブシート１とノズルチップ２とからなる二体式の燃料噴
射ノズルによれば、金属射出成形で成形するのはノズル
チップ２だけでよいため、金属材料のパウダー量が少な
くて済むと共に、そのパウダーもシート部１１の面粗度
を確保する粒径よりも大きい安価な粒径のものを使用で
き、また、バルブシート１には鍛造あるいは切削加工に
より形成された安価なものを使用できる。このため、金
属射出成形で一体成形する燃料噴射ノズルと比べても、
バルブシート１とノズルチップ２とを溶接４するために
要するコストを差し引いても、二体式の燃料噴射ノズル
の製造コストが安くなる。

【００１７】〔実施の形態２〕実施の形態２について図
５を参照して説明する。実施の形態２および以降の実施
の形態３〜５は、実施の形態１のバルブシート１とノズ
ルチップ２との接合面に変更を加えたものであるからそ
の変更部分について詳述し、重複する説明は省略する。
図５に部分正断面図で示した燃料噴射ノズルにおいて、
バルブシート１の下端面の内径を実施の形態１と変えず
に、その下端面の外径がバルブシート１の主体部の外径
と同径に大径化されており、その端面面積が増大されて
いる。また、ノズルチップ２の上端外周部には、フラン
ジ部２１が形成されている。フランジ部２１の上端面
は、前記バルブシート１の下端面の内径および外径とほ
ぼ同じ内径および外径で形成されている。

【００１８】上記燃料噴射ノズルによると、バルブシー
ト１とノズルチップ２との接合面の端面面積を大きくし
たことで、溶接４する周長を長くすることができ、バル
ブシート１とノズルチップ２との結合力を増大すること
ができる。

【００１９】〔実施の形態３〕実施の形態３について図
６を参照して説明する。図６に部分正断面図で示した燃
料噴射ノズルにおいて、バルブシート１の下端外周部に
は、ほぼ円筒形状の凸条部１２が形成されることによ
り、内周面に段付き面１３が形成されている。前記凸条
部１２の内周面は、前記ノズルチップ２の外周面と摺接
する円筒面で形成されている。前記段付き面１３によっ
て、バルブシート１に前記ノズルチップ２の上端部と係
合可能な凹部（段付き面と同一符号を付す。）１３が形
成されている。なお、バルブシート１の凹部１３と係合
するノズルチップ２の上端部は、本発明でいう凸部（符
号、２ａを付す。）に相当する。

【００２０】前記バルブシート１の凹部１３に前記ノズ
ルチップ２の凸部２ａが係合され、バルブシート１の凸
条部１２の端面内周部とそれと対応するノズルチップ２
の外周面とがレーザー溶接４等により接合されている。

【００２１】上記燃料噴射ノズルによると、バルブシー
ト１の凹部１３とノズルチップ２の凸部２ａとの係合に
よって、バルブシート１とノズルチップ２との接合時の
同軸度を容易に確保することができる。なお実施の形態
３では、バルブシート１の凹部１３とノズルチップ２の
凸部２ａとにより、本発明でいう係合手段が構成されて
いる。

【００２２】〔実施の形態４〕実施の形態４について図
７を参照して説明する。図７に部分正断面図で示した燃
料噴射ノズルにおいて、バルブシート１の下端部外周面
には段付き面１４が形成されており、その段付き面１４
により凹部（段付き面と同一符号を付す。）１４が形成
されている。

【００２３】また、ノズルチップ２の上端外周部には、
ほぼ段付き円筒形状の凸条部２２が形成されている。凸
条部２２の内周面および端面は、前記バルブシート１の
段付き面１４と面接触可能に形成されている。この凸条
部２２によって、前記バルブシート１の凹部１４と係合
可能な凸部（段付き面と同一符号を付す。）２２が形成
されている。

【００２４】前記バルブシート１の凹部１４に前記ノズ
ルチップ２の凸部２２が係合され、ノズルチップ２の凸
部２２の先端部とそれと対応するバルブシート１の段付
き面１４の外周部とがレーザー溶接４等により接合され
ている。

【００２５】上記燃料噴射ノズルによると、実施の形態
４と同様に、バルブシート１の凹部１４とノズルチップ
２の凸部２２との係合によって、バルブシート１とノズ
ルチップ２との接合時の同軸度を容易に確保することが
できる。なお実施の形態４では、バルブシート１の凹部
１４とノズルチップ２の凸部２２とにより、本発明でい
う係合手段が構成されている。

【００２６】〔実施の形態５〕実施の形態５について図
８を参照して説明する。図８に部分正断面図で示した燃
料噴射ノズルにおいて、バルブシート１の下端部外周面
はテーパ面１５で形成されており、その先端部が凸部
（符号、１ａを付す。）とされている。

【００２７】また、ノズルチップ２の上端外周部には、
ほぼ逆円錐筒形状の凸条部２３が形成されることによ
り、内周面に段付き面２４が形成されている。凸条部２
３の内周面は、前記バルブシート１のテーパ面（外テー
パ面ともいう。）１５と面接触するテーパ面（符号省
略）で形成されている。前記段付き面２４によって、ノ
ズルチップ２に前記バルブシート１の凸部１ａと係合可
能な凹部（段付き面と同一符号を付す。）２４が形成さ
れている。

【００２８】前記ノズルチップ２の凹部２４と前記バル
ブシート１の凸部１ａとが係合され、ノズルチップ２の
凸条部２３の先端部とそれと対応するバルブシート１の
外テーパ面１５との周縁部がレーザー溶接４等により接
合されている。

【００２９】上記燃料噴射ノズルによると、バルブシー
ト１の凸部１ａとノズルチップ２の凹部２４との係合に
よって、バルブシート１とノズルチップ２との接合時の
同軸度を容易に確保することができる。なお実施の形態
５では、バルブシート１の凸部１ａとノズルチップ２の
凹部２４とにより、本発明でいう係合手段が構成されて
いる。

【００３０】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更
が可能である。例えば、噴孔２０の形状は、スリット状
に限らず、円形、長円形、多角形等でもよい。また、噴
孔２０の個数および形成位置等は適宜選定されるもので
あり、上記のものに限定されない。また、係合手段の凸
部１ａ，２ａ，２２，２３と凹部１３、１４，２４の形
状、個数および形成位置等は適宜選定されるものであ
り、上記のものに限定されない。また、本発明は、内燃
機関の燃料供給に用いられる燃料噴射弁における燃料噴
射ノズルであるが、燃料に代わる流体の供給に流用する
ことも可能である。

【００３１】

【発明の効果】本発明の燃料噴射ノズルによれば、バル
ブシートとノズルチップとを備える二体式のものにおけ
るバルブシートとノズルチップとの接合に係るコストの
低減およびノズルチップの製造コストの低減により、製
品のコスト低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の燃料噴射ノズルの部分正断面図
である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】バルブシートの部分正断面図である。

【図４】ノズルチップの正断面図である。

【図５】実施の形態２に係る燃料噴射ノズルの部分正断
面図である。

【図６】実施の形態３に係る燃料噴射ノズルの部分正断
面図である。

【図７】実施の形態５に係る燃料噴射ノズルの部分正断
面図である。

【図８】実施の形態５の燃料噴射ノズルの部分正断面図
である。

【図９】燃料噴射ノズルの一体成形品の部分正断面図で
ある。

【図１０】燃料噴射ノズルの部分正断面図である。

【符号の説明】

１ バルブシート １０ バルブ孔 １１ シート部 ２０ 噴孔 ２ ノズルチップ ３ バルブ ４ 溶接

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブが摺動可能に設けられるバルブ孔
   および前記バルブが着座するシート部を有するバルブシ
   ートと、前記バルブ孔を流れる燃料を噴出する噴孔を有
   するノズルチップとを備え、 前記バルブシートを金属製とし、かつ前記ノズルチップ
   を金属射出成形で形成された金属製とし、前記バルブシ
   ートとノズルチップとを溶接により接合した燃料噴射ノ
   ズル。
2. 【請求項２】 バルブシートとノズルチップとの接合面
   間には、相互に係合可能な凸部と凹部とによる係合手段
   を設けた請求項１記載の燃料噴射ノズル。