JPS6217364A - 内燃機関の燃料噴射ノズル - Google Patents

内燃機関の燃料噴射ノズル

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JPS6217364A
JPS6217364A JP15488485A JP15488485A JPS6217364A JP S6217364 A JPS6217364 A JP S6217364A JP 15488485 A JP15488485 A JP 15488485A JP 15488485 A JP15488485 A JP 15488485A JP S6217364 A JPS6217364 A JP S6217364A
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JP
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nozzle body
nozzle
fuel injection
combustion engine
test
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JP15488485A
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Takayuki Shimogishi
下岸 隆幸
Yoichi Tanaka
洋一 田中
Shoichi Yamada
昭一 山田
Eiichiro Koyama
小山 英一郎
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Niigata Engineering Co Ltd
Original Assignee
Niigata Engineering Co Ltd
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Publication date
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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は内燃機関の燃料噴射ノズルに関し、特に低質油
を燃料とするディーゼル機関等に採用されても材質の劣
化による機能の低下を沼かない内燃機関の燃料噴射ノズ
ルに関する。
[従来の技術] ディーゼル機関においては、燃料噴射ポンプより送られ
てくる高圧燃料は最終的にノズルにより霧化され、燃焼
室内に噴射される。従って、ノズルは機関の燃焼室内の
空気流動に適合してその機関の機能を最大限に発揮せし
めるように設計されている。
第1図及び第2図に示すものは主に直接噴射式のディー
ゼル機関に採用されるホールノズルの一例で、シリンダ
ヘッド1の上部にその噴孔2・・・を燃焼室3内に臨ま
せて取り付けられている。そして、燃料油は噴射ポンプ
4により圧送され、噴射管5、ユニオンバイブロ、ノズ
ル本体7に形成された燃料油路8を通ってニードル弁9
の上下動によって開閉されるシート部IOに達し、さら
にノズル本体7の先端部に適数、適当な角度で形成され
た噴口2・・・から燃焼室3内に噴射されるようになっ
ている。
上記ノズル本体7はほぼ円筒形に形成され、中央にはニ
ードル弁9を上下に摺動自在に嵌装させる摺動孔11が
形成され、燃焼室3に面する下端部には環状に冷却室1
2が形成されており、この冷却室I2は通水孔13によ
り外部に連通されている。
このようなノズルの材質としては従来、第1表(4頁)
に示すSNC旧2CのようなNi−Cr−Mo系の肌焼
鋼、あるいはSCM420のようなCr−Mo系の肌焼
鋼を普通浸炭処理したものが採用されている。
[発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、上記のような従来のノズルにおいては、
特に、近年、内燃機関の燃料油としてより低品質の゛ら
の(C重油)が採用されるに従い、以下に列記するよう
ないくつかの問題点が生じている。
I 燃料油中の硬質の残渣分によりシート部が早期に摩
耗して噴霧不良となる。
2、同上の理由でニードル弁と摺動する摺動孔の内面て
焼き付きを起こす。
3 燃料油に含まれろ硫黄分の燃焼によってノズルの燃
焼室に面する外面が硫酸露点腐食される。
4 粘度の高い燃料油を採用する場合にはノズルの部分
を加熱する必要があるが、材質が軟化して摩耗しやすく
なる。
また、燃焼性能の向上のため燃料油の噴射圧力を高くす
る傾向にあるが、さらに高圧化する場合にはノズルに亀
裂が発生ずることを防がなければならないという問題点
もある。
二間面点を解決するための手段] 本発明は、上記のような問題点を解決するために、ノズ
ル本体と、このノズル本体の下部に形成された。噴口と
、上記ノズル本体に形成されてh記噴口に連通する燃料
油路と、上記ノズル本体に設けた摺動孔に摺動自在に嵌
装され、上記噴口と燃料油路の連通部におけるシート部
を開閉するニードル弁とを備えた内燃機関の燃料噴射ノ
ズルにおいて、上記ノズル本体をCr−Mo系の肌焼鋼
を材料として形成し、このノズル本体の上記摺動孔部と
上記シート部に高炭素浸炭処理を施すと・ともに、上記
ノズル本体の外面及び外に開口する空洞部分の内面に普
通浸炭処理を施したものである。
「作用 」 浸炭部に積極的に炭化物を析出させる高炭素浸炭処理が
行なわれたニードル弁との摺動部は、その部分の常温及
び高温での硬度が上昇し、耐摩耗性を向上させる。また
、高炭素浸炭処理によりニードル弁材質との間の摩擦係
数を低下させるとともに、耐焼付性を改善し、疲労強度
も高くなるので高圧燃料噴射においても亀裂の発生が抑
えられる。また、Cr−Mo系肌焼鋼を普通浸炭処理す
ることにより高い耐硫酸腐食性が発現させられるので、
硫酸露点腐食によるノズル外表面の腐食が抑えられる。
従って、低質燃料油を使用するディーゼル機関に採用さ
れても充分な耐用期間を得ることになる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明をディーゼル機関に応用した例を示し、
燃料噴射ノズルの構造や機能は従来の技術において述べ
たちのと同じであるので説明を省略する。
このノズルはその材質がCr−Mo系の肌焼w4(以下
X鋼と称する)からなり、その表面のうち、図中×を印
した部分(ニードル弁9の先端部と当接するシート部l
O及びニードル弁9を上下自在に保持する摺動孔11)
は高炭素浸炭処理が施されている。また、その他の表面
部分(ノズル本体7の外面、燃料油路8、冷却室12、
通水孔13等の外に開口する空洞部分の内面)は普通浸
炭処理が施されている。
この高炭素浸炭処理は鋼の中に積極的に炭化物を生成さ
せる目的で行うもので、そのた′めに浸炭時の雰囲気の
カーボンポテンシャルは普通の浸炭処理に比べてかなり
高くする必要がある。そして、炭化物を積極的に生成さ
せるために処理される屑の成分を第1表(4頁)にX鋼
として示すように設定した。すなわち、オーステナイト
中の炭素の拡散を促進させるニッケルを除き、炭化物生
成元素であるクロム量を従来の肌焼鋼よりも多くしたも
のである。
そして、本例においては高炭素浸炭処理と普通浸炭処理
を同時に行うために、第3図に示すように、2種類の固
形浸炭剤A、Bをそれぞれの必要箇所に充填し、浸炭用
ポット(図示略)内で第4図に示すような温度に保持し
て行った。上記固形浸炭剤Aは固形浸炭剤Bに比べて浸
炭反応促進剤として添加されているBaC0,の最が多
くなっている(A +14〜16%Bニア〜8%)。
その後、第4図に示すような条件で、焼入、焼戻、サブ
ゼロ処理、焼戻の順で゛熱処理を行った。
第5図に本例の高炭素浸炭したものの組織を、第6図の
従来例(SNcM420普a浸炭)と比較して示。
す。
ここで、上記のような条件で処理された同材質の材料に
ついての各種の試験結果を示す。なお、比較材は第1表
(4頁)のNi−Cr−Mo系肌焼j14 (SCNM
420)及びCr−Mo系肌焼鋼(SCM420)をそ
れぞれ普通浸炭処理したものである。
1、ビッカース硬度試験 シート部10の常温での表面近傍の硬度試験結果、及び
高温での表面硬度試験結果を第7図及び第8図に示す。
高炭素浸炭のものは従来のらのに比べて常温においてH
v200程度、また実際の使用温度である150℃にお
いてHv150程度高くなっている。
■、摩耗試験 白銑ショット投射に伴う摩耗量の比較試験結果を第9図
に示す。
この場合のように硬い物質が高速でぶつかるときには、
薄い窒化層や炭化物コーティング層では表面硬度が高く
てもすぐ剥離してしまい耐摩耗性がない。浸炭処理をし
たものは厚い硬化層が母材と連続した形態で生成してい
るので良好な耐摩耗性を示し、特に、炭化物を析出させ
た高炭素浸炭のものは普通浸炭に比べ、数段勝っている
■、耐焼付性試験(ファビリー試験) この試験は試験片を第1θ図のようにピンI4とVブロ
ック15に形成し、第1f図に示すような方法で擦り合
わせたときの摩擦係数μを調べるもので、ピン14の材
質としては、ニードル弁9に使用される合金M C8K
H2,5KH5に’)を組み合わせている。これらの合
金鋼の成分を第2表(4頁)に示す。第12図に代表的
組み合わせの摩擦係数の時間変化を示すが、本例のもの
は従来のものより低い摩擦係数を示しており、耐焼付性
が良好であることを示している。また、試験後の表面粗
度の測定結果を第13図に示すが本例のものにおいては
表面に焼き付きによる大きな凹凸がなく良好である。な
お、試験条件は下記の通りである。
試験荷重:300Kg  ピン回転速度:300rpm
’■、疲労強度試験 回転曲げ疲労強度試験の結果を第14図に示す。
この結果によれば、本例のものは従来例に比べて疲労強
度が高く、燃料油の圧力変動による亀裂の発生の防止に
有効であると思われる。
■、耐硫酸腐食性試験 活性炭に硫酸を混ぜたペースト中で第15図に示すよう
な熱サイクルを5@繰り返した後の腐食減量を測定した
結果を第16図に示す。
試験片:30 X20 x5 t(mm)ペースト成分
:85%H2SO,−活性炭この結果SCM420及び
本例の普通浸炭材がSNC旧20の普通浸炭材や高炭素
浸炭材に比べてはるかによい耐硫酸腐食性を示している
ことが確認された。
なお、本例においてはノズル本体の材質を第1表(4頁
)に示した材質としたが、本発明者らの研究において、 Cr>2.00%、  0.15%<Mo<1.10%
の条件が満たされれば上記のような効果を有することが
確認されている。
[発明の効果] 本発明は、ノズル本体と、このノズル本体の下部に形成
された噴口と、上記ノズル本体に形成されて上記噴口に
連通ずる燃料油路と、上記ノズル本体に設けた摺動孔に
摺動自在に嵌装され、上記噴口と燃料油路の連通部にお
けるシート部を開閉するニードル弁とを備えた内燃機関
の燃料噴射ノズルにおいて、上記ノズル本体をCr−M
o系の肌焼鋼を材料として形成し、このノズル本体の上
記摺動孔部と上記シート部に高炭素浸炭処理を施すとと
もに、上記ノズル本体の外面及び外に開口する空洞部分
の内面に普通浸炭処理を施したものであるので、浸炭部
に積極的に炭化物を析出させる高炭素浸炭処理が行なわ
れたニードル弁との摺動部は、その部分の常温及び高温
での硬度が上昇し、耐摩耗性が向上させられる。また、
高炭素浸炭処理によりニードル弁材質との間の摩擦係数
を低下させることができ、耐焼付性を゛改善することが
でき、疲労強度も高くなるので高圧燃料噴射においてら
亀裂の発生を抑えることができる。また、Cr−Mo系
肌焼舖を普通浸炭処理することにより高い耐硫酸腐食性
を発現させられるので、硫酸露点腐食によるノズル外表
面の腐食を抑えることができろ。従って、低質燃料油を
使用するディーゼル機関に採用されても充分な耐用期間
を得ることができるという優れた効果を奏するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の燃料噴射ノズルの正面断面
図、第2図はノズルの使用状態を示す断面図、第3図は
ノズルの浸炭処理方法を示す断面図、第4図は浸炭及び
熱処理の温度を示すグラフ、第5図は本例のノズルの高
炭素浸炭処理をした部分の組織写真、第6図は従来例の
ノズルの普通浸炭処理をした部分の組織写真、第7図は
シート部表面近傍のビッカース硬度の測定結果を示すグ
ラフ、第8図は同じくシート部の表面の高温におけろと
ッカース硬度のグラフ、第9図は白銑ショット投射によ
る摩耗量の測定結果を示すグラフ、第1O図はファビリ
ー試験の試験片の形状を示す図、第11図は同試験の方
法を示す図、第12図は同試験における摩擦係数の変化
を示すグラフ、第13図は試験後の表面粗度を示すグラ
フ、第14図は曲げ疲労試験の結果を示すグラフ、第1
5図は硫酸腐食試験の熱サイクルを示すグラフ、第16
図は同試験の腐食量の測定結果を示すグラフである。 7・・・・・・ノズル本体、8・・・・・・燃料油路、
9・・・・・・ニードル弁、IO・・・・・・シート部
、11・・・・・・摺動孔。 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 :JL度 (0C) 第9図 第11図 第12図 Time(sec) 第13図 ! 啼 第14図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1).ノズル本体と、このノズル本体の下部に形成さ
    れた噴口と、上記ノズル本体に形成されて上記噴口に連
    通する燃料油路と、上記ノズル本体に設けた摺動孔に摺
    動自在に嵌装され、上記噴口と燃料油路の連通部におけ
    るシート部を開閉するニードル弁とを備えた内燃機関の
    燃料噴射ノズルにおいて、上記ノズル本体はCr−Mo
    系の肌焼鋼を材料として形成され、このノズル本体の上
    記摺動孔部と上記シート部は高炭素浸炭処理が施される
    とともに、上記ノズル本体の外面及び外に開口する空洞
    部分の内面は普通浸炭処理が施されていることを特徴と
    する内燃機関の燃料噴射ノズル。(2).上記肌焼鋼は
    そのクロム及びモリブデン含有量が Cr>2.00%,0.15%<Mo<1.10%とな
    っていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    内燃機関の燃料噴射ノズル。
JP15488485A 1985-07-13 1985-07-13 内燃機関の燃料噴射ノズル Pending JPS6217364A (ja)

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