JPS59180062A - デイ−ゼル機関の噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はディーゼル機関の噴射ノズルに係り、特に燃料
を噴射する噴口の内壁面を含むノズル本体の壁面に、ク
ロム酸化合物を含浸させて焼成して成る強化層を形成す
るようにし、もって耐熱性の向上が図れるばかりでなく
流体抵抗をも少なくし得、更には加工を非常に簡単化で
きるディーゼル機関の噴射ノズルに関する。

〔発明の技術的背景とその問題〕

一般に、ディーゼル機械のシリンダヘッドには、ピスト
ンが上死点に達しだときにピストンヘッドクリアランス
に燃料を噴射するための噴射ノズルが設けられてい、る
。

これを第１図に基づいて説明すると、まず１は噴射ノズ
ルであり、この噴射ノズル１はその先端部を燃焼室２内
へ臨ませてシリンダヘッド３に取付けられている。そし
て、ピストン４が上死点に達しだときに、噴射ノズル１
の先端部に設けだ噴口５からピストンヘッドクリアラン
スに向けて燃料を噴射するようになっている。

噴射ノズルにはニードル弁を有す閉鎖式ノズルやニード
ル弁を有しない開放式ノズルがあるが、図示例にあって
はニードル弁６を有す閉鎖式ノズルが示されている。こ
の噴射ノズル１は第２図拡大図に示すごとく下端部に複
数の噴口５が穿設された円筒体状のノズル本体７内に、
図示しない弾発部材により下方へ押圧付勢させたニード
ル弁６を液密に上下動可能に設けて構成されている。そ
して、ニードル弁６の先端側に円環状に形成した環状室
８内に加圧燃料を断続的に供給することにより、このニ
ードル弁６を上方へ押し上げて、燃料が噴射室９内へ流
れ込み、そして噴口５より燃焼室２内へ向けて噴射され
るようになっている。

ところで、この噴射ノズル１の先端部は約６００℃ぐら
いの高温状態に常時さらされ、且つ加圧燃料（２００〜
４００　ｋｆｌ／ｄｌ　）が供給されることからこの部
分は耐熱性及び耐摩耗性に優れた金属材料が使用されて
はいるが、その耐久性には限界があり、長年の運用には
耐えられず熱亀裂等が発生していた。

また、燃料供給を円滑に行う必要から噴射室９及び噴口
５などの内壁面を機械加工により滑らかにして流体抵抗
を極力小さくすることが望まれるが、この部分は特に寸
法が小さく、充分な機械加工が施せないばかりか、噴口
５の径は約０．２〜０．５郡はどなのでその内壁面に処
理を施して滑らかな面にすることはほとんど不可能であ
った。

また更に、第：３同項口の拡大図に示すごとく噴射室９
から噴口５へ燃料が流れ込む入口角部１０がほぼ直角に
なっていることから、この部分においても流体抵抗が増
大し、燃料の円滑な流れを妨げていた。このだめ、」二
記人ロ角部１０に曲面加工処理を施して流体抵抗を小さ
くすることも考えられるが、この噴口５の径が前記した
ごと＜０２〜０５祁と小さいだめ、処理ができないのが
現状である。

特に、このように流体の流れを阻害することは、出力の
低下を招いたり、又は燃料圧力を過度に上昇させねばな
らないという不都合を生ずる。

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に
解決すべく創案されたものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、燃料を噴射する噴口の内壁面を含むノ
ズル本体の壁面に、クロム酸化合物を含浸させて焼成し
て成る強化層を形成するようにし、もって耐熱性の向上
が図れるばかりでなく流体抵抗をも少なくし得、更には
加工を非常に簡単化で３− きるディーゼル機関の噴射ノズルを提供するにある。

本発明は、先に公開された特公昭５５−１４８３３号公
報、特開昭５０−４１９０８号公報等に記載された［セ
ラミック体を強化、緻密化する方法］に着目し、これを
噴射ノズルに応用することにより創案されたものである
。すなわち、噴射ノズルの先端部にクロム酸化合物を含
浸させて、これを約３００〜５００℃前後で焼成するこ
とにより、滑らかな且つ耐熱性及び耐摩耗性等に非常に
優れた強化層を形成することができるという知見を得る
ことによりなされたものである。

〔発明の実施例〕

以下に、本発明の好適一実施例を添付図面に基づいて詳
述する。

まず、第４図は噴射ノズルを示す部分縦断面であり、図
中１１は耐熱性に優れた特性を示す鋼材により有底円筒
体状に形成されたノズル本体である。このノズル本体１
１内には図示しないバネのごとき弾発部材により下方へ
押圧付勢された先端４− 円錐状のニードル弁１２が液密に上下方向へ摺動可能に
設けられている。

そして、ノズル本体１１の下部にはニードル弁１２の先
端円錐傾斜面１３に臨ませて開放された円環状の環状室
１４が形成されており、この環状室１４内に加圧燃料を
断続的に供給することによりニードル弁１２を付勢力に
抗して上方へ押し上げ得るようになっている。

そして、ノズル本体１１の下端乃至先端部は下方へ半球
状に突出して成型され、その内部に噴射室１５が形成さ
れている。

この噴射室１５の上方であって、ノズル本体１１を区画
する区画壁１６の内壁面の一部はニードル弁１２０円錐
傾斜面１３と同一角度でもって傾斜して成型され、これ
にニードル弁１２を着座させるだめの弁座１７を構成し
ている。

そして、このノズル本体１２の先端突出部を区画する区
画壁１８には、これを内側から貫通して斜め下方へ放射
状に傾斜された複数の噴口１９が形成されており、噴射
室１５内に加圧流入しだ燃料をこの噴口１９を介して燃
焼室２内へ噴霧供給し得るようになっている。

そして、このように構成されたノズル本体１１を区画す
る区画壁の壁面に、本発明の特長とするクロム酸化合物
を＾浸させて焼成して成る強化層２２が形成されている
。１１ｙｌ示例にあっては、この強化層２２はノズル本
体１１の全体の外側壁面２３、環状室１４、噴射室１５
を区画する内側壁面２４及び弁座１７を構成する壁面２
５にそれぞれ形成されている。第４同項口の拡大図にも
示すごとくこの強化層２２は噴口１９を形成する内壁面
２６の全体にも形成されており、特に、噴口入口２７の
角部２８に形成される強化層２２ａは噴口内に向かって
曲面状に成型されており、噴射室１５内から噴口１９内
へ流れ込む燃料に加わる流体抵抗を少なくしである。こ
の噴口１９の径ａは約０．２〜０．５ｗ前後であり、強
化層２２の厚さｂは燃焼温度にも依存するが約０．０５
ａ前後とする。

この強化層２２は特に耐熱性、耐摩耗性、熱衝撃に対す
る耐久性等に特に優れておシ、またその表面も滑らかで
あり流体抵抗を非常に小さくすることができる。

ここで、この強化層２２の形成方法を具体的に説明する
と、まず母材となるべき鋼材などにより予め前記したご
とき形状にノズル本体１１を成型しておく。この際、形
成されるべき強化層の厚さだけ、予め各部分の厚さを薄
く成型したり、或いは噴口１９の径を強化層の厚さだけ
大きく成型しておく。例えば、噴口１９に訃いて、強化
層２２の厚さｂを０．０５　ｔｔｍとして完成後の噴口
１９の径ａを０．３　ｗｎとしたい場合に１４　、噴口
１９の径Ｃ（強化層が形成されていない状＠）を０．４
　ｆｉに加工しておく。なお、母材の金属表面を従来程
精密に加工処理する必要がなく、ある程度粗く処理して
も強化層により被覆されるので問題はない。

このようにして、成型加工したノズル本体１１に一ドル
弁は除いておく）の先端部を、予め生成しておいたクロ
ム酸溶液に所定時間浸漬し、ノズル本体１０区画壁面に
クロム酸の拡散層を形成する。この際、噴口１９の内壁
面２６は勿論のこと、噴射室１５、環状室１４及び弁座
１７の内壁面にもクロム酸の拡散層を形成する。この拡
散層の厚さは前記したごとく約００５咽はどにして、焼
成後、噴口１９の径が所定の大きさく０．３ｍ）になる
ようにする。

なお、ノズル本体１１を溶液中に浸漬させなくても、該
当部にクロム酸溶液を刷毛塗りしたり、スプレ等で吹き
つけだりしてもよい。

また、クロム酸溶液としては例えば所定量のクロム酸（
Ｃｒｙ−、）を水に溶解して生成するが、これに限定さ
れず塩化クロム、硝酸クロム等の他のクロム酸化合物で
もよい。

なお、焼成された強化層の熱膨張率はクロム酸の濃度に
依存することから、ここで生成するクロム酸溶液の濃度
を、母材金属の熱膨張率と強化層の熱膨張率とがほぼ一
致するように決定する。

また、クロム酸の濃度を変えることにより、溶液の粘度
を変化させることができ、この粘性を適宜選択すること
により、区画壁面に付着乃至形成される拡散層の厚さを
適宜選択することができる。

壕だ、噴口入口２７の角部２８や噴口出口の角部２９に
付着される溶液乃至形成される拡散層はこれの表面張力
により断面はぼ直角の角部２８゜２９を覆うごとく曲面
状に形成されることになる。

このようにして、クロム酸の拡散層を形成したら、これ
を乾燥した後、所定の温度で焼成する。

この焼成温度はＡ”ｆｆｏＯ℃前後が望ましい。

このように拡散層を焼成することによりクロム酸が金属
組織と化学的に強固に結合し、耐熱性、耐摩耗性等に優
れた特性を示す強固な強化層２２を形成することができ
る。

このように本発明によれば耐熱性に優れた強化層２２を
ノズル本体を区画する区画壁面に形成したので、このノ
ズルの耐熱性を従来のノズルよりも飛躍的に向上させる
ことができる。

また、弁座１７の表面にも耐摩耗性を備えた強化層２２
が形成されるので、ニードル弁１２の衝撃に対する耐久
性を向上させることができる。

更に、強化層２２がニードル本体の金属加工面、特に噴
口１９内の金属加工面の凹凸を埋めて、これが平坦な面
を形成するので流体抵抗を小さくすることができる。

特に、噴口入口２７の角部２８を覆う強化層２２を、機
械加工を施すこさなく自然に曲面形状とすることができ
るので、この噴口１９に流れ込む流体に加えられる抵抗
を可及的に減少させることができ、上記した理由と相俟
って燃料の噴射を円滑に行うことができる。

なお、噴口１９出口の強化層２２の角部外側面一　を機
械加工によりシャープに成型加工することにより、燃料
の切れを良好にすることができる。

」二記実施例にあっては、燃焼熱によって高温にさらさ
れるノズル本体の区画壁面のほとんどすべてに強化層２
２を形成したがとれに限定されるものではなく、例えば
噴口１９の内壁面２６と、噴口入口２γの角部２８のみ
に強化層を形成するとか、部分的に行なってもよい。

また、本実施例にあっては、ニードル弁を有す閉鎖式ノ
ズルについて説明したが、ニードル弁を有さない開放式
ノズルについても適用でき、その種類に限定されるもの
ではない。

以上要するに、本発明によれば次のような優れた効果を
発信することができる。

（１）　　高温状態にさらされるノズル本体の区画壁面
に耐熱性に優れた強化層を形成したので熱亀裂等の発生
を防止し、ノズルの耐熱性を可及的に向上させることが
できる。

（２）強化層を形成することにより、特に噴口内の金属
加工面の凹凸を埋めて平坦面を形成できるので流体抵抗
を可及的に減少させることができる。

（３）噴口入口の強化層を機械的処理を施すことなく曲
面形状に成型することができる。

（４）従って、噴口入口において、従来例に比較して流
体（燃料）の流れを非常に円滑にすることができ、上記
した（２）項の理由と相俟って流体抵抗を大幅に減少し
得、円滑な燃料噴射が可能となってディーゼル機関の出
力を向上させることができる。

（５）　　ニードル弁が着座する弁座にも強化層を形成
することによシ、この耐摩耗性を向上して耐久性を大幅
に良好にすることができる。

（６）強化層により、最終的に滑らかな表面を形成する
ので強化層形成前のノズル本体の表面をある程度粗く成
形してもよく、表面仕上げ加工を大幅に簡略乃至簡単化
することができる。

（７）製造方法が非常に簡単なので、容易に採用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はディーゼル機関を示す縦断面図、第２図は第１
図中Ａ部の拡大図であり、従来の噴射ノズルを示す縦断
面図、第３図は第２図中Ｂ部を示す拡大図、第４図は本
発明に係る噴射ノズルを示す縦断面図、第５図は第４図
中Ｃ部拡大図である。 なお、図中２は燃焼室、１１はノズル本体、１２はニー
ドル弁、１９は噴口、２２は強化層、２３．２４，２５
．２６は壁面である。　゛特許出願人　いすソ自動車株
式会社 代理人弁理士　　絹　谷　信　雄 第４図 ＝３４３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディーゼル機関の燃焼室内に臨ませて、ノズル本体を形
   成し、該ノズル本体の先端にこれを内側から貫通して上
   記燃焼室内へ燃料を噴射する噴口を形成したディーゼル
   機関の噴射ノズルにおいて、上記噴口の内壁面を含む上
   記ノズル本体を区画する区画壁面に、クロム酸化合物を
   含浸させて焼成して成る強化層を形成したことを４！ｆ
   徴とするディーゼル機関の噴射ノズル。