JPS62284959A - 燃料噴射弁の製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ディーゼルエンジン等に用いられる燃料噴射
弁の製造方法に関する。

〔従来の技術］ 従来、ディーゼルエンジン等の燃料噴射弁はアトマイザ
本体も針弁も鋼製であり、例えばアトマイザ本体として
はＳＮ０Ｍ４１５鋼が用いられ、シート部、胴内面等の
摺動部が浸炭熱処理により硬化させられ、また、針弁に
は５ＫＨ９等が用いられる。しかし、このような従来の
噴射弁では約ｔｓｏｏ時間でシート部が摩耗し、噴霧不
良を起こしてしまう。

このような問題に対し、シート部に耐摩耗性に優れたセ
ラミック材を取付けた噴射弁が１例えば実開昭５６−１
５７３７０号や実開昭５６−７１９５３号等で提案され
ている。しかし、これらはセラミック材をろう付や接着
によりアトマイザ本体に接合するものであるため、その
接合強度等に問題を生じ易い、従来、セラミック材と金
属とを接合する方法としては以下のようなものがある。

■機械画表合力法 ■接着剤による方法 ■ろう打法 ■メタライジング方法 （争固相拡散方法 しかし、これらのうち■及び■の方法は、使用条件が比
較的高温１“である場合には接合の信頼性に乏しく、ま
た■の方法はろう付温度が９００℃以上となり、金属側
の強度が低下するおそれがあり、加えて接合時にろう材
が液相となるため、接合箇所が曲面の場合にはろう材が
流れてしまい、うまく接合できないという問題がある。

また、■の方法は工程が複雑でコストが高くつく欠点が
あり、実用上問題がある。

これに対して、〈０の方法は比較的低い温度で接合でき
、また接合強度も高いことから焼結セラミック材の接合
方法としては有望な方法であると言える。しかし、この
ような接合方法ではセラミックと全屈ｆｆｊ材との熱膨
張率に大きな差があるため、接合後の冷却中に生ずる熱
応力により焼結セラミック材に割れを生ずるという大き
な問題がｊ：５る。

本発明はこのような従来の問題に鑑みなされたもので、
シート部にセラミック材が確実且つ適切に接合された耐
久性の高い噴射弁の製造方法を提供せんとするものであ
る。

［問題を解決するための手段］ このため本発明は、金属製アトマイザ本体のシート部形
成部位に、焼結セラミック酸のシート部材を、アトマイ
ザ本体との間でシート部材からＡＩ！、　Ａ９合金、Ｃ
ｕまたはＣｕ合金若しくはこれらの複合材からなる：ｔ
ＩＩｌの中間部材とＸｉからなる第２の中間部材とを介
在させて固相拡散接合することをその基本的特徴とする
。

このような本発明法では、第１の中間部材が焼結セラミ
ック酸のシート部材とアトマイザ本体との接合を容易に
するとともに１両者間の熱膨張差による熱応力を緩和し
、さらに、Ｎｉからなる第２の中間部材が第１の中間部
材（Ａ９等）と母材金属（Ｆｅ）との有害な金属間化合
物の生成を防ぎ、これらによって、焼結セラミックの割
れ等が生じにくく、しかも優れた接合強度のシート部材
接合構造が得られる。

第１図及び第２図は本発明法の基本構成を示すもので、
１はアトマイザ本体、２は針弁挿入孔、３は燃料油供給
孔、４はシート面。

５は燃料噴射孔である。

本発明では、焼結セラミック酸のシート部材６をシート
部形成部位に接合するにちり。

シート部材６とアトマイザ本体ｌとの間にシート部材側
から第１の中間部材７及び第２の中間部材８を介在させ
、シート部材６をシート部形成部位に固相拡散接合する
。

介在部材たる第１の中間部材７は、接合用メタルとして
焼結セラミック酸のシート部材６とアトマイザ本体１と
の接合を容易にするとともに、両者間の熱１彰張差によ
る熱応力を緩和し、接合後の冷却中に生ずる熱応力によ
ってシート部材に割れ等が発生するのを防虫するもので
、Ａｌ！、　Ａｌ！合金、　Ｃｕ、　Ｃｕ合金またはこ
れらを複層構造にした複合材から構成される。

また第２の中間部材８は、Ｍなどからなる第１の中間部
材７を直接鋼製のアトマイザ本体１に接合した場合、Ｆ
ｅＡｌ１等の接合強度に有害な金属間化合物が生成され
るため、これを阻止する目的で介在せしめるもので、Ｎ
ｉから構成される。

固相拡散接合は、部材同志を真空中または不活性ガス雰
囲気中で加熱しつつ加圧することによりなされる。この
ような接合処理は構成部材が固体状態を維持できる加熱
温度域で行なわれる。

前記中間部材はこれを薄板状若しくは箔状の部材とし、
シート部材６とアトマイザ本体ｌとの間に介装する方法
、中間部材を焼結セラミック６やアトマイザ本体１にメ
ッキや溶射等によりコーティングする方法、一方の中間
部材を薄板状若しくは箔状の部材とし、他方の中間部材
をコーティング層とする方法など、適宜な方法を採るこ
とができる。

第３図（イ）乃至（ニ）は本発明法の一丁程例を示すも
のである。

この接合］二程では、（イ）に示すアトマイザ本体ｌの
シート部形成部位ａにＮ１コーティング（例えばＸｉメ
ッキコーティング）を施し、他方、（ロ）に示す焼結セ
ラミック製のシート部材６の接合面にＭコーティング７
′（例えばプラズマ溶射によるＮメッキコーティング）
を施す０次いで（／＼）に示すようにアトマイザ本体ｌ
のシート部形成部位ａに前記シート部材６をセットする
。

第４図及び第５図は前記接合装置９の構造を具体的に示
すもので、装置ｉ！２９はアトマイザ本体１を保持する
ための上部が開口ｌ、た保持治具１０と、接合すべきシ
ート部材６を押えるべき押え治具１１とを有し、該押え
治具１１はロードセル１２を介して固定基部１３に取付
けられ、一方、保持治具１０はアクチュエータＨに昇降
可能に保持されている。前記保持治具１０の外側には加
熱用の高周波誘導コイル１５が配設され、さらに保持冶
具１０、押え治具１１及び高周波誘導コイル１５を外囲
するように真空チャンバ１Ｂが設けられている。

一ヒ述したようにシート部材６をアトマイザ本体１にセ
ットした状態で、真空チャンバｌＢ内を真空状態にし、
高周波誘導コイル１５によリアトマイザ本体ｌ及びシー
ト部材６を加熱する。そして、保持治具１０を上昇させ
、第３図（ニ）に示すようにシート部材６を所定の圧力
で押え治具に圧接することによりシート部材６とアトマ
イザ本体ｌとを加熱加圧【、この状態を所定の時間保持
する。これによりシート部材６はシート部形成部位に固
相拡散接合される。

なお、本発明において中間部材をシート部材６やアトマ
イザ本体ｌにコーティングする方法としては、メッキ法
や溶射法のほか、蒸着法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法等の適宜
なコーティング方法を用いることができる。

また、シート部材６の材質としては、 ＳｉＣ，Ｓｉｌ　Ｎ４　、　ＰＳＺ、　Ａ９２０３　、
　ＺｒＢ２等のセラミックが用いられ、一方、アトマイ
ザ本体の材質としては、窒化鋼、工具鋼、軸受鋼、耐熱
鋼等が用いられる。

［実施例］ 第３図に示す接合工程により、以下の材料及び接合条件
で燃料噴射弁を製造した。

（１）材料構成 ・シート部材　　・・・常圧焼結ＳｉＣ・第１中間部材
　・・・９９．９％Ａ９（蒸着）・第２中間部材　・・
・９９．９％Ｘｉ（メッキ層）・アトマイザ本体ｎＪ材
　・・・ＳＡＣＭｌｍ・針弁母材　　　　　　・・・５
ＫＨ９鋼（＋）接合工程 ・シート部形成部位のＮ１メッキ 無電解Ｎ１メッキ 厚　　　さ　　　　　　　　　　２０ル　ｌ・シート部
材のＭコーティング プラズマ溶射 厚　　　さ　　　　　　　　　　２００　　　ル　薗φ
セツティング及び雰囲、気形成 Ｗ　空１ｉ　　　　　１．Ｑ　Ｘ　１０”　ｔｏｒｒ・
接　合 接合温度　　　８００℃ 接合圧縮応力　０．２　ｋｇｆ　／　ｃ　ｍ’接合時間
　　　８０ｍ１ｎ このようにして製造した燃料噴射弁の耐熱衝撃温度は５
２５℃であり、この温度から水冷してもセラミックフェ
ース部に割れは生じない、比較例としてＳｉＣをＳＡＣ
ＭＩに直接固相拡散接合した噴射弁を製造したが、この
噴射弁は接合が不完全であり、熱＃撃試験はできなかっ
た。なお、噴射弁シート面の使用中の温度は約２８０℃
であり１本発明製品は十分に安全な耐熱衝撃性を有して
いると言える。

第６図は本実施例により得られた噴射弁の耐久性をセラ
ミックを用いない従来品と比較して示したものであり、
本発明噴射弁では従来品に比べ約１０倍の耐久寿命が得
られている。なお、比較例として、第２の中間部材（Ｎ
ｉ）を介在させない噴射弁を製造し、その耐久性を調べ
たが、この噴射弁は中間部材たるＮと母材とにより生成
した金属間化合物層（ＦｅＶ層）に比較的短時間で割れ
を生じ、噴霜不良を起した。

［発明の効果］ 以上述べた本発明によれば、焼結セラミック製のシート
部材を割れを生じさせることなく確実且つ適切に接合し
、耐久性の高い噴射弁を製造することができ、従来１５
００時間毎に必要であったメンテナンスを　１２０００
時間以上の間隔とすることができ、メンテナンスコスト
を大幅に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の基本的構成を示すもので、
第１図はアトマイザ本体の縦断面図、第２図は第１図中
Ａ部の部分拡大図である。第３図（イ）乃至（ニ）は本
発明の接合工程を段階的に示す説明図である。第４図及
び第５図は、第３図に示す接合工程で使用した接合装置
及びその使用状況を示すもので、第４図は全体説明図、
第５図は接合装置主要部の一部切欠拡大図である。第６
図は実施例において得られた噴射弁の耐久寿命を従来品
と比較して示したものである。 図において、ｌはアトマイザ本体、６はシート部材、７
は第１の中間部材、８は第２の中間部材、ａはシート部
形成部位を各示す。 第　　１　　　図 第　　３　　図 （イ） 第　　４　　図 第　　５　　図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　金属製アトマイザ本体のシート部形成部位に、焼結セ
   ラミック製のシート部材を、アトマイザ本体との間でシ
   ート部材側からＡｌ、Ａｌ合金、ＣｕまたはＣｕ合金若
   しくはこれらの複合材からなる第１の中間部材とＮｉか
   らなる第２の中間部材とを介在させて固相拡散接合する
   ことを特徴とする燃料噴射弁の製造方法。