KR101122187B1 - Fuel injection device for diesel engine and manufacturing method thereof and valve device - Google Patents

Fuel injection device for diesel engine and manufacturing method thereof and valve device Download PDF

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니이가타 겐도키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 디젤 엔진용 연료분사장치의 시트부에 있어서 마모나 스폴링을 방지하는 것을 목적으로 한다. 연료가 공급되는 노즐 본체(1)의 내부에서 니들밸브(2)를 이동시킴으로써 노즐 본체와 니들밸브가 접촉하는 시트면(6, 11)을 개폐하고, 노즐 본체에 개구된 노즐구멍(8)으로부터의 연료분사를 제어하는 디젤 엔진용 연료분사장치로서, 노즐 본체와 니들밸브의 각 시트부(6, 11)가 되는 부분을 질화처리한 합금강으로 구성하고, 그 표면으로부터 화합물층 및 확산층의 제 1 층을 제거한다. 인성이 높은 제 2 층이 시트면이 되므로, 내마모성과 내피로성이 향상하고, 특히 노즐 본체의 시트부에서 스폴링이 발생하는 것을 방지할 수 있다.An object of the present invention is to prevent wear and spalling in the seat portion of a fuel injection device for a diesel engine. By moving the needle valve 2 inside the nozzle main body 1 to which fuel is supplied, the opening and closing of the seat surfaces 6 and 11 which the nozzle main body and the needle valve contact, and from the nozzle hole 8 opened to the nozzle main body A fuel injection device for a diesel engine that controls the injection of fuel, comprising a alloy steel obtained by nitriding alloy nozzles and portions of the nozzle body and the seat valves 6 and 11 of the needle valve, the first layer of the compound layer and the diffusion layer. Remove it. Since the high toughness second layer becomes a sheet surface, wear resistance and fatigue resistance can be improved, and in particular, spalling can be prevented from occurring in the sheet portion of the nozzle body.

Description

디젤 엔진용 연료분사장치 및 그 제조방법과 밸브장치{FUEL INJECTION DEVICE FOR DIESEL ENGINE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF AND VALVE DEVICE}FUEL INJECTION DEVICE FOR DIESEL ENGINE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF AND VALVE DEVICE}

본 발명은, 연료가 공급되는 노즐 본체의 내부에서 니들밸브를 이동시킴으로써, 노즐 본체와 니들밸브가 접촉하는 시트면을 개폐하고, 노즐 본체에 개구된 노즐구멍으로부터의 연료분사를 제어하는 디젤 엔진용 연료분사장치 또는 밸브장치에 관한 것으로, 특히 시트부의 내구성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a diesel engine for moving a needle valve inside a nozzle body to which fuel is supplied to open and close a seat surface in contact with the nozzle body and the needle valve, and to control fuel injection from a nozzle hole opened in the nozzle body. The present invention relates to a fuel injection device or a valve device, and more particularly, to a technology for improving durability of a seat part.

일반적으로 디젤 엔진용 연료분사장치는, 내부에 연료가 공급되는 노즐 본체(노즐보디)와, 상기 본체의 내부에서 슬라이딩 가능하게 이루어진 니들밸브를 가지고 있다. 연료분사시에는, 노즐 본체에 공급되는 연료의 압력에 의해 니들밸브가 이동하여, 노즐 본체의 내부에서 노즐 본체와 니들밸브가 접촉하고 있는 시트면이 개방되어, 노즐 본체에 개구된 노즐구멍으로부터 연료를 분사한다. 연료를 분사하지 않을 때에는, 스프링 등의 하중으로 가압되어 있는 니들밸브가 노즐 본체에 맞닿아 상기 시트면을 폐쇄하여 노즐로부터의 연료분사를 정지한다. In general, the fuel injection device for a diesel engine has a nozzle body (nozzle body) to which fuel is supplied therein, and a needle valve made to be slidable inside the body. At the time of fuel injection, the needle valve is moved by the pressure of the fuel supplied to the nozzle body, and the seat surface where the nozzle body and the needle valve are in contact with each other inside the nozzle body is opened, and the fuel is opened from the nozzle hole opened in the nozzle body. Spray it. When not injecting fuel, the needle valve pressed by a load such as a spring abuts against the nozzle body, closes the seat surface, and stops fuel injection from the nozzle.

이와 같이, 디젤 엔진용 연료분사노즐의 시트부는 폐쇄 밸브시에 높은 충격력을 반복해서 받기 때문에 마모나 스폴링(spalling)이 발생한다. 스폴링이란, 표 면 경화층과 모재와의 경계에 균열이 발생하여 표면 경화층이 박리되는 현상이다. 특히 최근의 분무압력이 고압화됨에 따라, 시트부의 조기 마모나 스폴링 발생 등에 의한 수명 저하가 문제가 되어 왔다. 마모는 니들밸브와 노즐 본체의 양쪽에 발생하지만, 노즐 본체쪽이 크게 마모되는 경향이 있다. 또한, 스폴링은 노즐 본체에 발생한다. 디젤 엔진의 안정적인 장시간 운전을 위해서는, 상기 시트부의 내마모성, 내스폴링성의 향상이 중요하다. In this way, the seat portion of the fuel injection nozzle for the diesel engine receives high impact force repeatedly at the closing valve, causing wear and spalling. Spalling is a phenomenon in which a crack occurs at the boundary between the surface hardened layer and the base material and the surface hardened layer is peeled off. In particular, with the recent increase in the spray pressure, a decrease in the service life due to premature wear of the seat portion or the occurrence of spalling has become a problem. Wear occurs on both the needle valve and the nozzle body, but the nozzle body tends to wear significantly. In addition, spalling occurs in the nozzle body. For stable long time operation of the diesel engine, improvement of wear resistance and spalling resistance of the seat portion is important.

종래의 디젤 엔진용 연료분사노즐에서는 니들밸브에 SKH51 등의 조질재(調質材), 노즐보디에 SNCM420 등의 침탄재, 또는 SKD61 등의 질화재가 사용되었다. 니들재(材)의 SKH51 조질재는 ‘Mo 하이스’라 불리우는 고속도강(鋼)이며 인성, 내마모성이 양호하다. 마이크로 조직은 고온 템퍼링 마텐자이트(martensite) 기지에, 비교적 크고 각 진 공정탄화물(MC, M6C)과, 템퍼링에 의해 생기는 미세한 석출 탄화물(Cr23C6, Mo2C)이 석출된 것이다. 노즐보디재(材)의 SNCM420 침탄재는 저온 템퍼링 마텐자이트 기지에 미세 탄화물이 석출된 것으로, 템퍼링 온도의 영향을 받기 때문에 템퍼링 온도 이상에서 사용하면 연화된다. SKD61 질화재는 고온 템퍼링 마텐자이트 기지에 미세한 복탄화물(M6C)이 분산된 것이며 확산층에는 경질의 질화물이 분산되어 있다.In a conventional fuel injection nozzle for a diesel engine, a coarse material such as SKH51 is used as a needle valve, a carburized material such as SNCM420 is used as a nozzle body, or a nitride material such as SKD61 is used. SKH51 tempered material of needle material is high speed steel called 'Mo High' and has good toughness and wear resistance. The microstructure is a relatively large angular process carbide (MC, M 6 C) and fine precipitated carbides (Cr 23 C 6 , Mo 2 C) produced by tempering at the high temperature tempered martensite matrix. . The SNCM420 carburized material of the nozzle body material is a fine carbide deposited on the low temperature tempering martensite matrix, and is softened when used above the tempering temperature because it is affected by the tempering temperature. In the SKD61 nitride, fine complex carbide (M 6 C) is dispersed in a high temperature tempered martensite matrix, and hard nitride is dispersed in a diffusion layer.

본원 발명자들은, 종래의 디젤 엔진용 연료분사장치의 시트부에서 발생하는 마모나 스폴링에 대해서 면밀히 연구를 거듭한 결과, 다음과 같은 지식을 얻었다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors obtained the following knowledge as a result of the careful study about wear and spalling which generate | occur | produce in the seat part of the conventional fuel injection apparatus for diesel engines.

즉, 시트부의 내마모성에 영향을 미치는 인자로서, SKH51에 석출되어 있는 비교적 큰 공결정물(MC, M6C)을 생각할 수 있다. 니들밸브의 시트부에 석출된 이 탄화물은 각져 있고, 기지보다 단단하기 때문에 마모되지 않고 표면에 떠올라, 노즐보디쪽의 시트부를 깎는 것을 생각할 수 있다. 특히 담금질 온도가 너무 높거나, 보유 시간이 너무 길면 각형화되고, 조대화되므로 주의가 필요하다. In other words, as a factor affecting the wear resistance of the sheet portion, relatively large co-crystals (MC, M 6 C) precipitated in SKH 51 can be considered. This carbide precipitated in the seat portion of the needle valve is angled and harder than the known one, so that it floats on the surface without abrasion, and it is conceivable to shave the seat portion toward the nozzle body. In particular, if the quenching temperature is too high or the holding time is too long, it is angular and coarse, so attention is required.

다음에 시트부의 스폴링에 대해서는, 접촉에 의한 전단응력이 문제가 된다.전술한 탄화물은 시트 착좌시의 스크래칭력에 의해, 표면 부근의 전단응력을 증가시켜, 스폴링이 쉽게 발생하도록 되어 있다고 생각된다. Next, regarding the spalling of the sheet part, the shear stress caused by contact becomes a problem. The above-described carbides are considered to be caused by the scratching force at the time of seat seating to increase the shear stress in the vicinity of the surface, so that spalling occurs easily. do.

SKD61 질화재 등의 질화층은, 일반적으로 최(最)표면의 화합물층과 그 내부의 확산층의 2개로 나뉜다고 생각된다. 최표면의 화합물층은 깨지기 쉽고 충격력에 약하기 때문에, 일반적으로 연마에 의해 제거하여 사용되고 있다. Nitriding layers, such as SKD61 nitride, are generally considered to be divided into two, a compound layer on the outermost surface and a diffusion layer therein. Since the compound layer of outermost surface is fragile and weak in impact force, it is generally removed by grinding | polishing.

그러나, 디젤 엔진용 연료분사장치의 시트부에 있어서는, 화합물층을 제거한 경우라도 착좌면이 반복 충격력에 의해 피로파괴(스폴링)되는 경우가 있었다.However, in the seat part of the fuel injection device for diesel engines, even when a compound layer was removed, the seating surface might be fatigue-broken (spalled) by cyclic impact force.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위한 것이며, 폐쇄 밸브시에 높은 충격력을 반복해서 받는 디젤 엔진용 연료분사장치의 시트부에 있어서, 마모나 스폴링이 잘 발생하지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to prevent wear and spalling from occurring in a seat portion of a fuel injection device for a diesel engine that repeatedly receives high impact force at the time of closing valve.

(발명의 요약)SUMMARY OF THE INVENTION [

본원 발명자들은, 디젤 엔진용 연료분사장치의 시트부에 있어서, 화합물층을 제거한 경우라도 착좌면이 반복 충격력에 의해 피로파괴되는 원인을 구명하기 위하여 손상품을 해석하였다. 그 결과, 이러한 현상이 확산층 내의 어느 특정 부위에서 발생하고 있다는 새로운 사실을 발견하기에 이르렀다. The inventors of the present invention analyzed a damaged product in order to investigate the cause of the seating surface fatigue failure by the cyclic impact force even when the compound layer was removed in the seat portion of the fuel injection device for a diesel engine. As a result, it has been found that new phenomena occur at certain sites in the diffusion layer.

합금강의 단단함을 높이기 위해 표면을 질화처리한 경우, 최표면의 화합물층 및 그 바로 아래의 비교적 질소 함유량이 많은 확산층영역(제 1 층)은, 단단한 질화물이 입자계 및 입자 내에 석출되어 깨지기 쉽기 때문에, 높은 충격력의 반복에 의해 잘 손상된다. 그러나, 본원 발명자들의 지식에 따르면, 화합물층 바로 아래의 확산층영역은, 비교적 질소 함유량이 많은 확산층영역(제 1 층)과, 인성이 있고 질소 함유량이 적은 확산층영역(제 2 층)으로 구성되어 있어, 제 1 층을 제거함으로써, 인성이 있고 질소 함유량이 적은 확산층영역(제 2 층)을 시트면으로 할 수 있고, 노즐 폐쇄 밸브시의 충격을 수반하는 피로에 대하여 내구성을 향상시킬 수 있다고 생각된다. In the case where the surface is nitrided to increase the rigidity of the alloy steel, the compound layer on the outermost surface and the diffusion layer region (first layer) having a relatively high nitrogen content directly below it are prone to break due to precipitation of hard nitride in the particle system and particles. It is well damaged by repeated high impact forces. However, according to the knowledge of the inventors of the present invention, the diffusion layer region immediately below the compound layer is composed of a diffusion layer region (first layer) having a relatively high nitrogen content, and a diffusion layer region (second layer) having a low toughness and low nitrogen content, By removing the first layer, it is considered that the diffusion layer region (second layer) having low toughness and low nitrogen content can be used as the sheet surface, and durability can be improved against fatigue accompanying impact at the nozzle closing valve.

본 발명은, 본원 발명자들에 의한 상기 발견 내지 지식에 기초하여 이루어진 것이며, 노즐 본체와 니들밸브의 시트부가 되는 부분을 질화처리된 합금강으로 구성하고, 또한 그 표면으로부터 화합물층 및 확산층의 제 1 층을 제거함으로써, 인성이 있고 질소 함유량이 적은 제 2 층을 시트면으로 한 디젤 엔진용 연료분사장치를 제공하는 것이다. The present invention has been made on the basis of the above findings and knowledge by the inventors of the present invention, and the part of the nozzle body and the needle valve is formed of a nitrided alloy steel, and the first layer of the compound layer and the diffusion layer is formed from the surface thereof. By removing, it provides the fuel injection value for diesel engines which made the 2nd layer tough and low nitrogen content into a sheet surface.

또한, 본 발명은 질화합금강의 확산층의 제 2 층을 표면에 나타내기 위한 방법을 제공하는 것이다. 즉, 강철(鋼)의 조직을 관찰하는 방법으로서 종래에는 이루어져 있지 않고, 본원 발명자들의 시행 착오의 실험에 의해 비로소 발견된 에칭의 방법을 제공하는 것이며, 이러한 방법에 의해, 확산층의 제 1 층과 제 2 층을 관찰할 수 있도록 분리하여, 제 2 층을 표면에 노출시키기 위해서 필요한 연마량을 결정하고, 이 연마량만큼 연마를 수행함으로써, 질화된 합금강으로 이루어진 시트면의 표면으로부터 화합물층 및 확산층의 제 1 층만을 제거하여 제 2 층을 표면에 노출시키는 방법을 제공하는 것이다. The present invention also provides a method for showing the second layer of the diffusion layer of nitrided steel on the surface. That is, the method of observing the structure of steel is conventionally provided, and provides the method of the etching discovered only by the trial and error experiment of this inventor, and by such a method, the 1st layer of a diffusion layer and By separating the second layer so that the second layer can be observed, determining the amount of polishing necessary for exposing the second layer to the surface, and performing polishing by this amount of polishing, thereby removing the compound layer and the diffusion layer from the surface of the sheet surface made of nitrided alloy steel. It is to provide a method of removing only the first layer to expose the second layer to the surface.

즉, 본 발명의 청구항 1에 기재된 디젤 엔진용 연료분사장치는, That is, the fuel injection value for the diesel engine of Claim 1 of this invention,

연료가 공급되는 노즐 본체의 내부에서 니들밸브를 이동시킴으로써 노즐 본체와 니들밸브가 접촉하는 시트부를 개폐하고, 노즐 본체에 개구된 노즐구멍으로부터의 연료분사를 제어하는 디젤 엔진용 연료분사장치로서, A fuel injection device for a diesel engine that opens and closes a seat portion in which a nozzle body and a needle valve contact by moving a needle valve inside a nozzle body supplied with fuel, and controls fuel injection from a nozzle hole opened in the nozzle body.

상기 노즐 본체와 상기 니들밸브의 상기 시트부가 되는 부분은, 질화처리한 합금강으로 이루어지고, 적어도 상기 노즐 본체의 상기 시트부가 되는 부분의 표면으로부터는 화합물층 및 확산층의 제 1 층이 제거되어 있는 것을 특징으로 한다.The part which becomes the said seat part of the said nozzle main body and the said needle valve consists of alloy steel which was nitrided, and the 1st layer of a compound layer and a diffusion layer is removed from the surface of the part used as the said seat part of the said nozzle main body at least. It is done.

청구항 2에 기재된 디젤 엔진용 연료분사장치는, 청구항 1에 기재된 디젤 엔진용 연료분사장치로서, The fuel injection device for a diesel engine according to claim 2 is a fuel injection device for a diesel engine according to claim 1,

상기 니들밸브의 상기 시트부가 되는 부분의 표면으로부터 화합물층 및 확산층의 제 1 층이 제거되어 있는 것을 특징으로 한다. The first layer of the compound layer and the diffusion layer is removed from the surface of the portion serving as the seat portion of the needle valve.

청구항 3에 기재된 디젤 엔진용 연료분사장치는, 청구항 1 또는 2에 기재된 디젤 엔진용 연료분사장치로서, The fuel injection device for a diesel engine according to claim 3 is a fuel injection device for a diesel engine according to claim 1 or 2,

상기 노즐 본체의 상기 시트부가 되는 부분이, 연마에 의해 표면 거칠기가 적어도 Ra 0.4 미만으로 매끄럽게 되어 있는 확산층의 제 2 층인 것을 특징으로 한다. The part which becomes the said sheet part of the said nozzle main body is a 2nd layer of the diffusion layer by which surface roughness becomes smooth at least less than Ra 0.4 by grinding | polishing. It is characterized by the above-mentioned.

청구항 4에 기재된 디젤 엔진용 연료분사장치의 제조방법은, The manufacturing method of the fuel injection device for diesel engines of Claim 4 is

연료가 공급되는 노즐 본체의 내부에서 니들밸브를 이동시킴으로써 노즐 본체와 니들밸브가 접촉하는 시트부를 개폐하고, 노즐 본체에 개구된 노즐구멍으로부터의 연료분사를 제어하는 디젤 엔진용 연료분사장치의 제조방법으로서, Method of manufacturing a fuel injection device for a diesel engine which moves the needle valve inside the nozzle body supplied with fuel to open and close the seat portion where the nozzle body and the needle valve contact, and controls fuel injection from the nozzle hole opened in the nozzle body. As

상기 노즐 본체와 상기 니들밸브를 합금강으로 형성하고, The nozzle body and the needle valve is formed of alloy steel,

다음에 상기 노즐 본체와 상기 니들밸브의 전체면을 질화처리하고, Next, the entire surface of the nozzle body and the needle valve are nitrided,

다음에 상기 노즐 본체와 상기 니들밸브의 상기 시트부가 되는 부분의 표면을 연마하여 화합물층 및 확산층의 제 1 층을 제거하고, Next, the surface of the nozzle body and the portion of the needle valve which becomes the seat portion is polished to remove the first layer of the compound layer and the diffusion layer,

다음에 상기 노즐 본체와 상기 니들밸브를 조립하는 것을 특징으로 한다. Next, the nozzle body and the needle valve are assembled.

청구항 5에 기재된 디젤 엔진용 연료분사장치의 제조방법은, 청구항 4에 기재된 디젤 엔진용 연료분사장치의 제조방법으로서, The manufacturing method of the fuel injection device for diesel engines of Claim 5 is a manufacturing method of the fuel injection device for diesel engines of Claim 4,

상기 노즐 본체 및 상기 니들밸브와 같은 재질로 동일하게 질화처리된 합금강의 단면을 경면 연마하고, 상기 단면을 10% 이상의 질산(硝酸)알코올로 에칭한 후에 현미경으로 관찰하여 확산층의 제 1 층과 제 2 층의 경계를 확인하고, 상기 노즐 본체와 상기 니들밸브의 상기 시트부가 되는 부분의 표면을 연마하여 화합물층 및 확산층의 제 1 층을 제거하기 위해 필요한 연마량을 결정하는 공정을 포함하 는 것을 특징으로 한다. Mirror-polished the cross section of the same nitriding alloy steel with the same material as the nozzle body and the needle valve, and etching the cross section with 10% or more of nitric acid alcohol and observing with a microscope to observe the first layer and the first layer of the diffusion layer. And checking the boundary between the two layers and polishing the surfaces of the nozzle body and the portion of the needle valve to determine the polishing amount necessary to remove the first layer of the compound layer and the diffusion layer. It is done.

청구항 6에 기재된 밸브장치는, The valve device according to claim 6,

디젤 엔진용 연료분사장치에 설치되고, 입구로부터 연료가 공급되는 본체의 내부에서 밸브체를 이동시킴으로써 본체와 밸브체가 접촉하는 시트부를 개폐하여 본체의 출구로부터 연료를 유출시키는 밸브장치로서, A valve device which is installed in a fuel injection device for a diesel engine and moves a valve body inside a main body supplied with fuel from an inlet, opens and closes a seat portion in contact with the main body and the valve body, and discharges fuel from the outlet of the main body.

상기 본체와 상기 밸브체의 상기 시트부가 되는 부분은, 질화처리된 합금강으로 이루어지고, 그 표면으로부터 화합물층 및 확산층의 제 1 층이 제거되어 있는 것을 특징으로 한다. The part which becomes the said seat part of the said main body and the said valve body consists of alloy steel which was nitrided, and the 1st layer of a compound layer and a diffusion layer is removed from the surface.

청구항 7에 기재된 밸브장치는, 청구항 6에 기재된 밸브장치로서, The valve device of Claim 7 is a valve device of Claim 6,

연료가 유입되는 입구와 연료가 유출되는 출구를 가지고, 상기 입구에는 테이퍼형상의 본체 시트부가 형성된 본체와, A main body having an inlet through which the fuel flows in and an outlet through which the fuel flows out, the inlet having a tapered body sheet portion;

상기 본체의 내부에 이동가능하게 수납되고, 상기 본체 시트부에 맞닿아 상기 입구를 폐쇄하는 밸브체 시트부를 구비한 밸브체와, A valve body which is movably housed in the main body and has a valve body seat portion which abuts the inlet in contact with the main body seat portion;

상기 본체의 내부에 형성되며 상기 밸브체를 소정의 가압력에 의해 상기 밸브체 시트부가 상기 본체 시트부에 맞닿게 하여 상기 입구를 폐쇄시키는 가압수단을 가지고, It is formed in the inside of the main body and has a pressing means for closing the inlet by the valve body seat portion abuts the body seat portion by a predetermined pressing force,

상기 입구의 연료압력에 의해 상기 밸브체에 작용하는 힘이, 상기 출구의 연료압력에 의해 상기 밸브체에 작용하는 힘에 비해 상기 가압력 이상으로 커지면, 상기 밸브체 시트부와 상기 본체 시트부가 떨어져 연료가 입구로부터 출구로 이동하고, When the force acting on the valve body by the fuel pressure at the inlet becomes greater than or equal to the pressing force as compared to the force acting on the valve body by the fuel pressure at the outlet, the valve body seat portion and the body seat portion are separated from the fuel. From the entrance to the exit,

상기 입구의 연료압력에 의해 상기 밸브체에 작용하는 힘이, 상기 출구의 연료압력에 의해 상기 밸브체에 작용하는 힘과 상기 가압력의 합보다 작아지면, 상기 밸브체 시트부와 상기 본체 시트부가 접촉하여 연료의 유로가 차단되도록 구성되며, When the force acting on the valve body by the fuel pressure at the inlet is smaller than the sum of the force acting on the valve body by the fuel pressure at the outlet and the pressing force, the valve body seat portion and the main body seat portion contact each other. Is configured to block the flow path of the fuel,

디젤 엔진용 연료분사장치에 형성된 밸브장치로서, A valve device formed in a fuel injection device for a diesel engine,

상기 본체 시트부와 상기 밸브체 시트부는, 질화처리된 합금강으로 이루어지고, 그 표면으로부터 화합물층 및 확산층의 제 1 층이 제거되어 있는 것을 특징으로 한다.The body seat portion and the valve body seat portion are made of alloyed steel that is nitrided, and the first layer of the compound layer and the diffusion layer is removed from the surface thereof.

본 발명의 디젤 엔진용 연료분사장치 또는 밸브장치에 있어서, 노즐 본체(또는 본체)와 니들밸브(또는 밸브체)에 적용되는 질화된 합금강은, 가장 외측의 화합물층과, 그 하층에 있는 확산층의 제 1 층과, 더욱 그 하층에 있는 인성을 구비한 제 2 층을 가지고 있다. 그러나, 상기 확산층의 제 1 층과 제 2 층의 경계는, 종래 강철의 조직 관찰에 이용되었던 약 3%(3~5% 정도)의 질산알코올에 의한 에칭으로는 확인할 수 없다. JIS G 0562에 규정되는 철강의 질화층 깊이 측정법에서는, 약 3%의 질산알코올을 이용한 에칭에 의한 질화층 깊이의 금속조직 시험에 의한 측정방법이 명기되어 있지만, 여기에는 화합물층 깊이와 확산층 깊이의 2종류만 정의되어 있고, 제 2 층의 존재에 대한 인식이 전혀 없다. 물론 이 측정방법으로는 확산층의 제 1 층과 제 2 층의 경계를 분리하는 것이 불가능하다. In the fuel injection device or valve device for a diesel engine of the present invention, the nitrided alloy steel applied to the nozzle body (or the main body) and the needle valve (or the valve body) is formed of the outermost compound layer and the diffusion layer underneath. It has a 1st layer and the 2nd layer with toughness which is further lower layer. However, the boundary between the first layer and the second layer of the diffusion layer cannot be confirmed by etching with about 3% (about 3 to 5%) of nitrate alcohol, which has conventionally been used to observe the structure of steel. In the method for measuring the depth of nitride layer of steel specified in JIS G 0562, a method for measuring the metal structure of the nitride layer depth by etching with about 3% alcohol nitrate is specified. Only the type is defined and there is no awareness of the existence of the second layer. Of course, it is impossible to separate the boundary between the first layer and the second layer of the diffusion layer by this measuring method.

그러나, 본 발명의 방법에 따르면, 10% 이상, 예컨대 15% 정도의 질산알코올 을 이용하여, 질화된 합금강의 단면을 수 십초 동안 초음파 세정기 내에서 에칭한 후, 해당 단면을 주사형 전자현미경으로 관찰함으로써, 확산층의 제 1 층과 제 2 층의 경계를 분리할 수 있게 되었다. However, according to the method of the present invention, the cross section of the nitrided alloy steel is etched in an ultrasonic cleaner for several ten seconds using at least 10%, such as about 15% alcohol nitrate, and then the cross section is observed with a scanning electron microscope. Thus, the boundary between the first layer and the second layer of the diffusion layer can be separated.

따라서, 종래의 손상품을 해석하면, 시트부의 피로파괴는 확산층의 특정한 부위에서 발생하고 있으며, 이것이, 확산층의 표면측의 제 1 층과 내부의 제 2 층의 경계에 해당하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 디젤 엔진용 연료분사장치 또는 밸브장치의 시트부는, 전술한 방법에 의해 제 1 층의 깊이를 측정하고, 그 측정 결과에 기초하여 연마량을 결정하고, 질화된 합금강의 시트부에 해당하는 부분을 결정된 연마량만큼 연마에 의해 제거하여, 보다 인성이 있는 제 2 층만을 표면에 노출시켜 사용할 수가 있다. Therefore, when analyzing the conventional damaged goods, fatigue failure of the sheet | seat part generate | occur | produced in the specific site | part of a diffusion layer, and it confirmed that this corresponded to the boundary of the 1st layer of the surface side of a diffusion layer, and the inside 2nd layer. Therefore, the seat part of the fuel injection device or valve device for a diesel engine of the present invention measures the depth of the first layer by the method described above, determines the polishing amount based on the measurement result, and the seat part of the nitrided alloy steel. The portion corresponding to this can be removed by polishing by the determined polishing amount, and only the second layer having more toughness can be exposed to the surface and used.

이와 같이, 본 발명의 디젤 엔진용 연료분사장치 또는 밸브장치에 따르면, 노즐 본체(또는 본체)와 니들밸브(또는 밸브체)의 재질을 질화처리된 합금강으로 하고, 또한 그 표면으로부터 화합물층 및 확산층의 제 1 층을 제거하고 있으므로, 인성이 높은 제 2 층이 시트부가 되고, 노즐 폐쇄 밸브시(밸브체 이동시)의 충격을 수반하는 피로에 대하여 내구성을 향상시킬 수 있다. 즉, 내마모성과 내피로성이 향상하여, 마찰력을 저감시킴으로써, 착좌시의 표면 부근의 전단응력을 저감시킬 수 있고, 노즐 본체(또는 본체)의 시트부에 스폴링이 발생하는 것을 방지할 수 있다. As described above, according to the fuel injection device or valve device for a diesel engine of the present invention, the material of the nozzle body (or body) and the needle valve (or valve body) is made of nitrided alloy steel, and from the surface of the compound layer and the diffusion layer, Since the 1st layer is removed, the 2nd layer with high toughness becomes a sheet | seat part, and durability can be improved with respect to the fatigue accompanying the impact at the time of nozzle closing valve (valve body movement). That is, the wear resistance and the fatigue resistance are improved, and by reducing the frictional force, the shear stress in the vicinity of the surface at the time of seating can be reduced, and the occurrence of spalling in the sheet portion of the nozzle body (or the main body) can be prevented.

디젤 엔진용 연료분사장치 또는 밸브장치의 시트부의 마모, 손상이 감소함으로써, 분사 특성의 경년 변화나 시트 불량에 의한 연료누설 등을 방지할 수 있다. 분사 특성의 경년 변화, 시트 불량에 의한 연료누설은, 엔진의 성능(특히 배기가스 성분)을 악화시키지만, 본 발명에 따르면, 연료분사노즐 또는 밸브장치의 시트부의 내구성을 향상시킴으로써, 엔진의 성능을 장기간 유지시킬 수 있다. 따라서, 연료분사장치 또는 상기 장치 어셈블리의 교환 주기를 늘릴 수 있어, 교환에 드는 비용을 삭감할 수 있다.By reducing wear and damage of the seat portion of the fuel injection device or valve device for a diesel engine, it is possible to prevent aging change in injection characteristics, fuel leakage due to seat failure, and the like. Fuel leakage due to aging change in injection characteristics and poor seating deteriorates engine performance (especially exhaust gas components), but according to the present invention, it is possible to improve the performance of the engine by improving the durability of the seat portion of the fuel injection nozzle or valve device. It can be maintained for a long time. Therefore, the replacement cycle of the fuel injection device or the device assembly can be increased, thereby reducing the cost of replacement.

본 발명의 실시형태를 도 1 ~ 도 13을 참조하여 설명한다. Embodiment of this invention is described with reference to FIGS.

도 1은 본 발명의 실시형태의 디젤 엔진용 연료분사장치의 단면도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing of the fuel injection apparatus for the diesel engine of embodiment of this invention.

도 2는 상기 실시형태의 디젤 엔진용 연료분사장치의 노즐 본체의 가공공정을 나타낸 단면도, 도 3은 상기 실시형태의 디젤 엔진용 연료분사장치의 니들밸브의 가공공정을 나타낸 단면도, 도 4는 상기 실시형태의 디젤 엔진용 연료분사장치 재료인 질화된 합금강(SKD61)의 질화층 형태를 나타낸 전자현미경 사진의 도면이다. 2 is a cross-sectional view showing a machining process of the nozzle body of the fuel injection device for a diesel engine of the embodiment; FIG. 3 is a cross-sectional view showing a machining process of the needle valve of the fuel injection device for a diesel engine according to the embodiment; It is a figure of the electron microscope photograph which showed the form of the nitride layer of nitrided alloy steel (SKD61) which is a fuel injection device material for diesel engines of embodiment.

도 5는 상기 실시형태와 비교예의 각 소재에 적용한 왕복운동 마모시험의 개요를 나타낸 모식도, 도 6은 상기 왕복운동 마모시험에서의 소착(seizure)시험의 요령을 나타낸 도면, 도 7은 상기 왕복운동 마모시험에서의 슬라이딩 이동속도 변동시험의 요령을 나타낸 도면이다. Fig. 5 is a schematic diagram showing an outline of a reciprocating wear test applied to each material of the above embodiment and a comparative example, Fig. 6 is a view showing the trick of a seizure test in the reciprocating wear test, and Fig. 7 is the reciprocating motion. The figure which shows the method of the sliding movement speed variation test in abrasion test.

도 8은 상기 왕복운동 마모시험에서 얻어진 상기 실시형태와 비교예의 각 소재의 마찰력을 비교하는 도면, 도 9는 상기 왕복운동 마모시험후에서의 비교예의 시험편의 외관 사진을 나타낸 도면, 도 10은 상기 왕복운동 마모시험후에서의 상기 실시형태의 시험편의 외관 사진을 나타낸 도면, 도 11은 상기 왕복운동 마모시험후에서의 상기 실시형태의 시험편의 외관 사진을 나타낸 도면, 도 12는 상기 왕복운동 마모시험후에서의 상기 실시형태의 시험편의 외관 사진을 나타낸 도면이다. FIG. 8 is a view comparing frictional force of each material of the embodiment and the comparative example obtained in the reciprocating wear test, FIG. 9 is a view showing an external photograph of the test piece of the comparative example after the reciprocating wear test, FIG. The figure which shows the external appearance photograph of the test piece of the said embodiment after a reciprocation wear test, FIG. 11 is the figure which shows the external appearance photograph of the test piece of the said embodiment after the said reciprocation wear test, FIG. It is a figure which shows the external photograph of the test piece of the said embodiment afterwards.

도 13은 본 발명의 다른 실시형태로서, 디젤 엔진용 연료분사장치에 체크밸브나 릴리프밸브 등으로서 적용되는 밸브장치의 단면도이다. FIG. 13 is a cross-sectional view of a valve device applied as a check valve, a relief valve, or the like to a fuel injection device for a diesel engine according to another embodiment of the present invention.

1. 실시형태의 디젤 엔진용 연료분사장치의 구조(도 1)1. Structure of fuel injection device for diesel engine of embodiment (Fig. 1)

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 예의 디젤 엔진용 연료분사장치는, 연료가 공급되는 노즐 본체(1; 노즐보디)와, 그 내부에서 이동 가능하게 이루어진 니들밸브(2)를 가지고 있다. As shown in FIG. 1, the fuel injection device for diesel engines of this example has the nozzle main body 1 (nozzle body) to which fuel is supplied, and the needle valve 2 made movable in the inside.

노즐 본체(1)는 끝이 가는 대략 원통형의 블록체이며, 그 기저단부의 중심에는 니들밸브(2)의 안내구멍(3)이 형성되어 있다. 상기 안내구멍(3)의 앞쪽은 직경이 확대된 연료축적부(4)로 되어 있어, 외부로부터 연료공급구멍(5)을 통해 상기 연료축적부(4) 내에 연료가 공급되도록 되어 있다. 또한 연료축적부(4)의 선단에는 테이퍼형상의 시트부(6)가 형성되어 있다. 상기 시트부(6)의 더 앞쪽에는, 연료축적부(4)와 연결되어 통하는 직경이 작은 구멍(7)이 형성되어 있고, 상기 구멍(7)의 벽부에는 외부와 연결되어 통하도록 형성된 노즐구멍(8)이 형성되어 있다.The nozzle main body 1 is a substantially cylindrical block body with a thin tip, and the guide hole 3 of the needle valve 2 is formed in the center of the base end part. The front of the guide hole 3 is a fuel accumulator 4 having an enlarged diameter, so that fuel is supplied into the fuel accumulator 4 from the outside through the fuel supply hole 5. A tapered sheet portion 6 is formed at the tip of the fuel storage portion 4. In front of the seat portion 6, a hole 7 having a small diameter connected to the fuel storage portion 4 is formed, and a nozzle hole formed in the wall portion of the hole 7 is connected to the outside to communicate with the outside. (8) is formed.

니들밸브(2)는, 노즐 본체(1)의 안내구멍(3)에 슬라이딩 가능하게 유지된 환봉(丸棒)형상의 베이스부(10; 니들 직경φD)와, 연료축적부(4)의 내경보다 직경이 작고 베이스부(10)와 일체로 형성되어, 그 선단에는 노즐 본체(1)의 시트부(6)와 접촉하는 테이퍼형상의 시트부(11)가 형성된 환봉형상의 선단부(12; 시트 직경 φd <φD)를 가지고 있다. The needle valve 2 includes a round rod-shaped base portion 10 (needle diameter φ D) held slidably in the guide hole 3 of the nozzle body 1 and the inner diameter of the fuel storage portion 4. Round rod-shaped tip portion 12 having a smaller diameter and integrally formed with the base portion 10 and having a tapered sheet portion 11 formed at its tip contacting the sheet portion 6 of the nozzle body 1. Diameter φd <φD).

니들밸브(2)는, 그 시트부(11)가, 노즐 본체(1)의 시트부(6)와 맞닿는 방향으로 스프링 등의 가압수단에 의해 하중(W)으로 가압되어 있고, 외력을 받지 않은 상태에서는, 니들밸브(2)의 시트부(11)는 노즐 본체(1)의 시트부(6)에 접촉하여 시트부(6, 11) 사이를 폐쇄하고 있어, 연료축적부(4)와 노즐구멍(8)의 사이는 차단되어 있다. 연료분사시에는 연료공급구멍(5)으로부터 소정 압력의 연료가 연료축적부(4) 내에 공급되어, 내압의 상승에 의해 니들밸브(2)가 힘을 받아 안내구멍(3)으로 안내되어 상방으로 이동하고, 시트부(6, 11) 사이가 개방되어 노즐구멍(8)으로부터 외부로 연료가 분사된다. The needle valve 2 is pressurized by the load W by a pressure means such as a spring in a direction in which the seat portion 11 is in contact with the seat portion 6 of the nozzle body 1, and is not subjected to an external force. In the state, the seat portion 11 of the needle valve 2 is in contact with the seat portion 6 of the nozzle body 1 to close between the seat portions 6 and 11, so that the fuel accumulation portion 4 and the nozzle are closed. The gap between the holes 8 is blocked. At the time of fuel injection, fuel of predetermined pressure is supplied from the fuel supply hole 5 into the fuel accumulation part 4, and the needle valve 2 is guided to the guide hole 3 upwards by the force of an internal pressure increase, and upwards. It moves, and between the seat parts 6 and 11 is opened, and fuel is injected from the nozzle hole 8 to the outside.

2. 제조공정(도 2 ~ 도 4)2. Manufacturing process (FIGS. 2-4)

본 예의 디젤 엔진용 연료분사노즐에서는, 노즐 본체(1)와 니들밸브(2)에, SKD61 또는 이것과 유사한 강철의 표면을 소정의 조건하에서 질화처리한 재료를 사용한다. 노즐 본체(1)는 고강도, 내충격성, 내마모성이 동시에 요구되므로, 강철 이외의 금속재료로는 대체가 불가능하고, 또 안정된 질화물을 만드는 Al, Cr, Mo, V, Ti 등을 합금성분으로 가지고 있는 강철이 바람직하다. SKD61로 노즐 본체(1)와 니들밸브(2)를 형성한 후에 이것을 질화처리하고, 또한 노즐 본체(1)와 니들밸브(2)의 각 시트부(6, 11)에 있어서 화합물층과 확산층의 제 1 층을 연마가공으로 제거하여, 인성이 있는 제 2 층을 시트부(6, 11)로 한다. In the fuel injection nozzle for the diesel engine of this example, a material obtained by nitriding the surface of the steel of SKD61 or similar to the nozzle body 1 and the needle valve 2 under predetermined conditions is used. Since the nozzle body 1 is required to have high strength, impact resistance and abrasion resistance at the same time, it is impossible to replace it with a metal material other than steel and has alloys of Al, Cr, Mo, V, Ti, etc., which make stable nitrides. Steel is preferred. After forming the nozzle main body 1 and the needle valve 2 with SKD61, it is nitrided, and the compound layer and the diffusion layer of the nozzle body 1 and the needle valve 2 in the seat portions 6 and 11 are formed. One layer is removed by polishing, and the tough second layer is used as the sheet portions 6 and 11.

즉, 질화연마공정을 나타낸 도 2 및 도 3에 있어서, C, D부가 시트부(6, 11)이며, 질화후 제 1 층을 제거한다. 상기 시트부의 연마에 있어서는, 제 2 층으로 이루어진 마무리면의 표면 거칠기를 작게 하여 보다 매끄럽게 마무리한다. 일례를 들면, #800 정도의 샌드페이퍼를 이용하여 연마함으로써, 표면 거칠기가 Ra 0.4 미만으로 매끄럽게 되도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 표면을 마무리함으로써, 재료에서 석출되어 있는 탄화물 등의 마찰에 대한 영향을 저감하여 마찰계수를 낮출 수 있다. That is, in FIGS. 2 and 3 showing the nitriding polishing process, the C and D portions are the sheet portions 6 and 11, and the first layer is removed after nitriding. In polishing of the said sheet part, surface roughness of the finishing surface which consists of a 2nd layer is made small, and it finishes more smoothly. For example, it is preferable to make surface roughness smooth below Ra 0.4 by grinding | polishing using sandpaper about # 800. By finishing the surface in this way, the frictional coefficient can be lowered by reducing the influence on friction of carbides and the like precipitated from the material.

또한 질화연마공정을 나타낸 도 2 및 도 3에 있어서, B, E, F부는 기능상 필요하기 때문에 연마하지만, 제 1 층이 남아 있어도 문제는 없다. A부는 분사 밸브 개방시에 스토퍼의 역할을 하기 때문에 큰 충격이 발생한다. 이 충격에 의해 질화층이 박리되므로, A부의 질화층은 제 1 층, 제 2 층 모두 완전히 제거한다. G부는 가공상의 이유에 의해 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이 원뿔형상으로 질화처리하지만, 최종적으로 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 원뿔부를 절단하여 제거한다. 또 A, G부에 대해서는 가공설비, 가공방법에 따라 처리가 다르다. In addition, in FIG.2 and FIG.3 which showed the nitriding-polishing process, although B, E, and F part are grind | polishing because they are functionally necessary, there is no problem even if a 1st layer remains. Part A acts as a stopper when the injection valve is opened, which causes a large impact. Since the nitride layer is peeled off by this impact, the nitride layer of the A part is completely removed from both the first layer and the second layer. The G part is nitrided into a conical shape as shown in Fig. 3A for processing reasons, but finally, the conical part is cut and removed as shown in Fig. 3B. In the A and G sections, the processing differs depending on the processing equipment and the processing method.

각 시트부(6, 11)에 있어서 화합물층과 확산층의 제 1 층을 연마가공으로 제거하고, 인성이 있는 제 2 층을 시트부로서 남기는 상기 연마공정에서는, 확산층의 제 1 층과 제 2 층의 경계를 명확히 인식하여, 연마량(연마할 두께)을 정해 둘 필요가 있다. 즉, 채용한 강철의 종류 및 질화조건에 따라, 표면의 질화 상황은 다르고, 확산층의 제 1 층과 제 2 층의 경계가 표면으로부터 어느 정도의 치수인지를 미리 실험?관찰에 의해 확인해 두고, 제조공정에서는 그 만큼만 연마하여 제 2 층을 시트부(6, 11)의 표면에 확실히 노출시킬 필요가 있기 때문이다.In the above polishing step in which the first layer of the compound layer and the diffusion layer in each of the sheet portions 6 and 11 is removed by polishing, and the second layer having the toughness is left as the sheet portion, the first layer and the second layer of the diffusion layer It is necessary to clearly recognize the boundary and to determine the amount of polishing (thickness to be polished). That is, the nitriding situation of the surface varies according to the type of steel employed and the nitriding conditions, and the size of the boundary between the first layer and the second layer of the diffusion layer is determined by experiment and observation in advance by experiment and observation. It is because it is necessary to grind only that much in a process and to expose a 2nd layer reliably on the surface of the sheet part 6,11.

상기 확산층에서의 제 1 층과 제 2 층의 경계는, 전술한 JIS 등에 규정된 통 상의 5%의 질산알코올에 의한 에칭으로는 확인이 불가능하다. 본 발명자들의 시행 착오의 실험에 의해 얻은 지식에 따르면, 소정의 조건으로 표면을 질화처리한 소정 종류의 강철을 표면과 수직으로 절단하여 단면을 나타내고, 이것을 10% 정도 이상, 바람직하게는 15% 정도의 질산알코올을 이용하여, 수 십초 동안 초음파 세정기 내에서 에칭하면, 상기 단면을 주사형 전자현미경으로 관찰함으로써 제 1 층과 제 2 층의 경계는 확인할 수 있게 된다.The boundary between the first layer and the second layer in the diffusion layer cannot be confirmed by etching with 5% alcohol nitrate as defined in JIS and the like. According to the knowledge obtained by the trial and error experiments of the present inventors, a certain kind of steel which has been nitrided on the surface under a predetermined condition is cut perpendicularly to the surface to show a cross section, which is about 10% or more, preferably about 15% When the nitrate is etched in an ultrasonic cleaner for several ten seconds, the boundary between the first layer and the second layer can be confirmed by observing the cross section with a scanning electron microscope.

도 4는, 본 예의 디젤 엔진용 연료분사장치의 재료로서 채용된 합금강(SKD61)에 있어서, 표면 질화층의 형태를 나타낸 전자현미경 사진의 도면이다. 이 도면에 있어서, 사진 하부의 흰색 바(미크론 바)가 각각 200㎛를 나타낸다. 화합물층은 표면의 10㎛ 정도이며, 도면에서는 표면의 검은 층이 이것에 해당한다. 이러한 단면에서의 표면 질화층의 관찰에 의해, 화합물층과 제 1 층을 제거하고 제 2 층을 나타내기 위해 필요한 연마량(치수)을 정한다. 4 is an electron micrograph showing the form of the surface nitride layer in the alloy steel SKD61 employed as a material of the fuel injection device for a diesel engine of this example. In this figure, the white bars (micron bars) at the bottom of the photographs each represent 200 µm. The compound layer is about 10 µm on the surface, and the black layer on the surface corresponds to this in the drawing. By observing the surface nitride layer in this cross section, the polishing amount (dimensions) necessary for removing the compound layer and the first layer and showing the second layer is determined.

또, 본 예에 있어서 강철의 표면을 질화한 목적은 단단함을 향상시키는 것이며, 다른 특수강에서는 본 예의 목적에 비추어 필요한 정도의 경도는 얻을 수 없다. 더욱이, 내마모성을 생각하면, 강철과 강철의 접촉에서는 쉽게 응착이 일어나고, 마모가 빠르지만, 질화물과 강철 혹은 질화된 강철들의 접촉은 응착이 일어나기 어렵고, 마찰계수가 낮으며, 마모가 느린 이점이 있다. 또한, 제 2 층이라고 할지라도 질화층으므로, 질화되어 있지 않은 다른 강철에 비하면 충분한 경도가 있다. 또한, 마찰계수가 떨어지면, 표면의 마찰에 의한 전단력이 작아져, 내스폴링성이 향상하는 이점이 있다. In addition, the purpose of nitriding the surface of steel in this example is to improve rigidity, and in other special steels, the required degree of hardness cannot be obtained in view of the purpose of this example. Moreover, considering wear resistance, adhesion occurs easily at the contact of steel and steel, and wear is fast. However, contact between nitride and steel or nitrided steel has the advantage that adhesion is difficult to occur, the coefficient of friction is low, and the wear is slow. . Moreover, since it is a nitride layer even if it is a 2nd layer, compared with the other steel which is not nitrided, there exists sufficient hardness. In addition, when the friction coefficient is decreased, the shear force due to the friction of the surface is reduced, there is an advantage that the spalling resistance is improved.

또, 본 예에서 채용한 SKD61에서도 석출 탄화물은 표면에 나오지만, 종래 채용되었던 재질인 SKH51에 비하면, SKD61은 작고 라운드가 있는 탄화물이며 상대재질에 비해 마모 등의 손상이 적은 데 반해, SKH51의 탄화물은 크고 각 져 있으며, 상대재질에 비해 마모 등의 손상이 크다. 본 예에서는, 노즐 본체(1) 뿐만 아니라, 니들밸브(2)쪽도 질화되어 마찰계수를 낮추고 있으므로, 스폴링과 내마모성이 향상되어 있으며, 또한, 전술한 바와 같이, 표면 거칠기를 작고 보다 매끄럽게 함으로써 석출되어 있는 탄화물 등의 마찰에 대한 영향이 저감되어 있다. In the SKD61 employed in this example, the precipitated carbide appeared on the surface, but compared with SKH51, which is a conventionally adopted material, SKD61 is a smaller rounded carbide and has less damage such as abrasion than its counterpart. It is large and angled, and wear and tear is greater than the mating material. In this example, not only the nozzle body 1 but also the needle valve 2 is nitrided to lower the friction coefficient, so that spalling and wear resistance are improved, and as described above, the surface roughness is made smaller and smoother. The influence on the friction of precipitated carbides and the like is reduced.

3. 왕복운동 마모시험(도 5 ~ 도 12) 3. Reciprocating wear test (Figs. 5 to 12)

(1) 시험방법(도 5 ~ 도 7)(1) Test method (Figs. 5 to 7)

이상과 같이 하여 제조되는 본 예의 디젤 엔진용 연료분사장치의 효과를 확인하기 위하여, 본 예에 있어서 노즐 본체(1)와 니들밸브(2)에 제공되는 것과 같은 재질의 시험편을 준비하고, 비교용 시험편과 함께 왕복운동 마모시험에 제공하여 그 결과를 비교한다. In order to confirm the effect of the fuel injection device for the diesel engine of the present example manufactured as described above, test specimens of the same material as that provided in the nozzle body 1 and the needle valve 2 in this example are prepared, and for comparison. Provide the specimen with the reciprocating wear test and compare the results.

도 5에 나타낸 바와 같이 왕복운동 마모시험은, 소정 사이즈(14×10×115mm)의 판형상 시험편의 상면에, 선단 형상이 반지름 50mm의 구면으로 되어 있는 핀 시험편을 소정의 하중으로 맞닿게 하여, 판형상 시험편 상면의 슬라이딩 이동영역에 9ml/h로 윤활유를 적하하면서, 판형상 시험편의 길이방향을 따라 100mm의 스트로크(stroke)로 핀 시험편을 왕복운동시키는 것이다. As shown in Fig. 5, the reciprocating wear test causes a pin test piece whose tip shape is a spherical surface having a radius of 50 mm to contact the upper surface of a plate-shaped test piece of a predetermined size (14 × 10 × 115 mm) with a predetermined load. The lubricating oil is dropped in the sliding movement region of the upper surface of the plate-shaped test piece at 9 ml / h, and the pin test piece is reciprocated in a stroke of 100 mm along the longitudinal direction of the plate-shaped test piece.

도 6은, 상기 왕복운동 마모시험의 방법에 의해, 스커프(scuff)가 발생할 때까지 시험시간의 경과에 따라 하중을 증대시키면서 시험을 계속해 가는 소착시험의 요령을 나타낸 것이다. 시험조건은 다음과 같다. Fig. 6 shows the method of the quenching test that continues the test while increasing the load with the passage of the test time until a scuff occurs by the method of the reciprocating wear test. The test conditions are as follows.

시험하중: 5kgf/5min으로 유지하며 스텝업 하고, 100kgf까지 하중. Test load: Step up to 5kgf / 5min and load up to 100kgf.

시험온도: 판 시험편 가열 온도 150℃ 일정, 윤활유 용기는 실온Test temperature: plate specimen heating temperature 150 ℃ constant, lubricant container room temperature

평균 슬라이딩 이동속도: 1.5m/s Average sliding movement speed: 1.5 m / s

스트로크: 100mm Stroke: 100mm

윤활유 적하량: 9ml/h Lubricant loading: 9ml / h

윤활유: NIPPON OIL CORPORATION 제품 MARINE T204 Lubricant: MARINE T204 from NIPPON OIL CORPORATION

시험에 제공하는 시험편의 재질과 표면처리는 다음과 같다. The material and surface treatment of the specimens provided for the test are as follows.

판 시험편: SKD61 질화후 연마, SKD61 질화후 연마에 더하여 #800 연마 마무리의 2종류. Plate test pieces: Two kinds of # 800 polishing finish in addition to the SKD61 polishing after nitriding and the SKD61 polishing after nitriding.

핀 시험편: SKD61, SKD61 질화후 연마의 2종류. Pin specimens: SKD61 and SKD61 two kinds of nitriding and polishing.

도 7은, 도 6에 요령을 나타낸 소착시험에 있어서, 핀 시험편의 판 시험편에 대한 슬라이딩 이동 동작의 슬라이딩 이동속도 변동 양태와 하중의 스텝업 양태를 더욱 구체적으로 나타낸 것이다. FIG. 7 shows in more detail the sliding movement speed variation mode and the step-up mode of the load in the sliding movement operation with respect to the plate test piece of the pin test piece in the quenching test shown in FIG. 6.

즉, 시동 개시후에 슬라이딩 이동속도를 0.02m/s로 세팅하고, 하중을 5kgf로 하여 수 사이클 유지한다(a). 다음에, 1.5m/s로 스피드 업 하고, 5분간 유지한다(b). 다음에, 0.02m/s로 떨어뜨려서 수 사이클 유지한다(c). 다음에, 하중을 10kgf로 스텝업한 후, 수 사이클 유지한다(d). 이후, 마찬가지로 하중을 100kgf까지 스텝업한다(e). That is, after the start of the start, the sliding movement speed is set at 0.02 m / s, and the load is kept at 5 kgf for several cycles (a). Next, it speeds up at 1.5 m / s and hold | maintains for 5 minutes (b). Next, the temperature is dropped to 0.02 m / s and held for several cycles (c). Next, after stepping up a load to 10 kgf, several cycles are hold | maintained (d). Thereafter, the load is similarly stepped up to 100 kgf (e).

(2) 시험결과(도 8~도 12)(2) Test result (Figs. 8-12)

도 8은, 핀 시험편으로서 SKD61과, SKD61 질화후 연마의 2종류를 이용하고, 판 시험편으로서 SKD61 질화후 연마에 더하여 #800 연마 마무리를 추가한 것을 이용하여 수행한 소착시험의 결과를 나타낸 것이다. 이 결과는, 질화되어 연마된 핀을 이용하면, 질화되지 않은 경우에 비해 마찰력이 하중 100kgf에 이르기까지 일관되게 낮음을 나타내고 있다. Fig. 8 shows the results of the quenching test carried out using two types of SKD61 and SKD61 post-nitrification polishing as the pin test pieces, and the addition of # 800 polishing finish in addition to the SKD61 post-nitrification polishing as the plate test piece. This result indicates that, when the nitrided and polished pin is used, the frictional force is consistently low up to the load of 100 kgf compared with the case where it is not nitrided.

도 9 ~ 도 11은 슬라이딩 이동속도 변동시험후의 핀 시험편과 판 시험편의 외관 사진을 나타낸 것이다. 9-11 shows the external photograph of the pin test piece and plate test piece after a sliding movement speed fluctuation test.

핀 시험편 SKD61 질화처리 없음과, 판 시험편 SKD61 질화후 연마를 조합시킨 것은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 핀 시험편의 구면이 완전히 소멸될 정도로 마모되어 있다. The combination of no pin test piece SKD61 nitriding treatment and polishing after plate test piece SKD61 nitriding wears to the extent that the spherical surface of the pin test piece completely disappears, as shown in FIG. 9.

이에 반해, 핀 시험편 SKD61 질화처리후 연마와, 판 시험편 SKD61 질화후 연마를 조합시킨 것은, 도 10에 나타낸 바와 같이, 핀 시험편의 구면의 중앙부에 작은 마모 흔적이 관찰되는 정도이다. 이것은, 핀 시험편을 질화처리한 후 연마함으로써, 소착이 없어졌음을 나타내고 있다. In contrast, the combination of pin test piece SKD61 nitriding after polishing and plate test piece SKD61 post-nitriding polishing is such that a small wear trace is observed at the center of the spherical surface of the pin test piece. This shows that quenching disappeared by nitriding the pin test piece after nitriding.

또한, 핀 시험편 SKD61 질화처리 없음과, 판 시험편 SKD61 질화후 연마에 더하여 #800 연마 마무리에 의해 표면 거칠기를 시험 제작한 것의 조합에서는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 핀 시험편이 질화없음이라도 도 9에 비하면 소착이 감소되어, 상태가 개선되는 것을 알 수 있다.In addition, in the combination of the pin test piece SKD61 no nitriding treatment and the surface roughness test produced by # 800 polishing finish in addition to the plate test piece SKD61 post-nitrification polishing, as shown in FIG. In comparison, it can be seen that quenching is reduced and the condition is improved.

또한, 핀 시험편 SKD61 질화처리후 연마와, 판 시험편 SKD61 질화후 연마에 더하여 #800 연마 마무리에 의해 표면 거칠기를 시험제작한 것의 조합에서는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 마모 흔적이 불분명하게 되어, 가장 양호한 결과가 얻어졌다. In addition, in the combination of the pin test piece SKD61 nitridation polishing and the plate test piece SKD61 nitridation polishing, the surface roughness was tested by # 800 polishing finish, as shown in FIG. Good results have been obtained.

또한, 도시하지 않았으나, 시험후의 핀 시험편의 형상 측정 결과에 따르면, 핀 시험편 SKD61 질화처리후 연마와, 판 시험편 SKD61 질화후 연마에 더하여 #800 연마 마무리에 의해 표면 거칠기를 시험제작한 것의 조합이 마모량이 가장 적었다.Although not shown, according to the measurement results of the shape of the pin test piece after the test, the wear amount of the combination of the test after the surface roughness by the # 800 polishing finish in addition to the polishing after the pin test piece SKD61 nitriding treatment and the polishing after the plate test piece SKD61 nitriding was performed. This was the least.

슬라이딩 이동속도 변동시험후의 핀 시험편의 마모 흔적의 사이즈(지름)를 측정한 결과에 대해서 설명한다. The result of having measured the size (diameter) of the wear trace of the pin test piece after a sliding movement speed variation test is demonstrated.

핀 시험편 SKD61 질화처리 없음과, 판 시험편 SKD61 질화후 연마를 조합시킨 것은, 하중 30kgf에서 손상이 발생하기 때문에, 마모 흔적은 7.81mm로 거의 핀 시험편의 외경에 가까운 크기가 되었다(도 9에 상당).Combination of the pin test piece SKD61 no nitriding treatment with the plate test piece SKD61 nitriding after polishing resulted in damage at a load of 30 kgf, so that the wear trace was 7.81 mm, which was almost the size of the outer diameter of the pin test piece (equivalent to Fig. 9). .

다음에, 핀 시험편 SKD61 질화처리 없음과, 판 시험편 SKD61 질화후 연마에 더하여 #800 연마 마무리의 조합에서는, 슬라이딩 이동 흔적방향의 마모 흔적폭은 1.51mm, 1.58mm로 2회의 시험에서 거의 같은 결과가 되었다(도 11에 상당). Next, in the combination of the pin test piece SKD61 no nitriding treatment and the plate test piece SKD61 nitriding, after the # 800 polishing finish, the wear trace widths in the sliding movement trace direction were 1.51 mm and 1.58 mm, which were almost the same in the two tests. (Equivalent to FIG. 11).

다음에, 핀 시험편 SKD61 질화처리후 연마와, 판 시험편 SKD61 질화후 연마를 조합시킨 것은, 슬라이딩 이동 흔적방향의 마모 흔적폭은 1.54mm로 되어 있고, 핀 시험편 SKD61 질화없음에 비해 양호한 결과가 되었다(도 10에 상당). Next, the combination of pin test piece SKD61 nitriding after polishing and plate test piece SKD61 nitriding after polishing showed a wear width in the sliding movement trace direction of 1.54 mm, which was a better result than no pin test piece SKD61 nitriding ( Equivalent to FIG. 10).

또한, 핀 시험편 SKD61 질화처리후 연마와, 판 시험편 SKD61 질화후 연마에 더하여 #800 연마 마무리에 의해 표면 거칠기를 시험제작한 것의 조합에서는, 슬라이딩 이동 흔적방향의 마모 흔적폭은 1.44mm, 1.43mm로 2회의 시험에서 거의 같은 결과가 나왔으며, 핀 시험편 SKD61 질화없음에 비해 양호한 결과가 되었다(도 12에 상당). In addition, in the combination of the pin test piece SKD61 nitriding after polishing and the plate test piece SKD61 nitriding after polishing, the surface roughness was tested by the # 800 polishing finish, the wear trace widths in the sliding movement trace direction were 1.44 mm and 1.43 mm. Almost the same result was obtained in two tests, which was a good result compared to no pin test piece SKD61 nitriding (equivalent to FIG. 12).

이상의 결과로부터, 핀 시험편 및 판 시험편의 양쪽을 질화하고, 연마함으로써, 마찰력을 저감할 수 있고, 내마모성을 향상시킬 수 있음이 판명되었다. 또한, 시험편의 표면 거칠기를 작게 함으로써, 더욱 내마모성이 향상하는 것도 판명되었다. From the above results, it has been found that by nitriding and polishing both the pin test piece and the plate test piece, the frictional force can be reduced and the wear resistance can be improved. It has also been found that the wear resistance is further improved by reducing the surface roughness of the test piece.

이러한 결과로부터, 디젤 엔진용 연료분사장치에 있어서, 노즐 본체와 니들밸브의 적어도 각 시트부를 질화하고, 노즐 본체와 니들밸브의 질화된 각 시트부를 함께 연마하여 확산층의 제 2 층을 나타내거나, 또는 적어도 노즐 본체의 시트부를 연마하여 확산층의 제 2 층을 나타내는 것으로 하면, 양호한 결과를 얻을 수 있다. From these results, in the fuel injection device for the diesel engine, at least each seat portion of the nozzle body and the needle valve is nitrided, and the nitrided seat portions of the nozzle body and the needle valve are polished together to show a second layer of the diffusion layer, or Good results can be obtained if at least the sheet portion of the nozzle body is polished to show the second layer of the diffusion layer.

또한, 질화된 표면으로부터 스폴링을 방지하기 위해 화합물층이나 확산층의 제 1 층을 연마로 제거하는 것과는 달리, 연마하여 제 2 층을 나타낸 시트부를 더욱 연마하면, 표면에 석출되어 있는 탄화물 등의 마찰에 대한 영향이 저감되어 표면 거칠기가 작아져, 마찰계수가 낮아짐으로써 한층 양호한 결과를 얻을 수 있다. In addition, unlike polishing to remove the compound layer or the first layer of the diffusion layer in order to prevent spalling from the nitrided surface, further polishing of the sheet portion showing the second layer by polishing causes friction against carbides and the like deposited on the surface. The effect on the surface is reduced, the surface roughness is reduced, and the friction coefficient is lowered, whereby a better result can be obtained.

4. 실시형태의 효과 4. Effect of Embodiment

본 예의 디젤 엔진용 연료분사장치와 종래품을, 디젤 엔진에 실장하여 사용한 후의 시트부의 마모상태를 비교하였다. The wear state of the seat portion after comparing the fuel injection device for the diesel engine of the present example and the conventional product with the diesel engine was used.

본 예의 디젤 엔진용 연료분사장치는, 노즐 본체 및 니들밸브의 시트부가 SKD61 질화후 연마하여 화합물층 및 확산층의 제 1 층을 제거한 것이다. The fuel injection value for the diesel engine of this example is obtained by grinding after nitriding SKD61 the seat portion of the nozzle body and the needle valve to remove the first layer of the compound layer and the diffusion layer.

종래품은, 노즐 본체가 SKD61이며, 니들밸브는 SKH51이다(노즐 본체는 질화 한다). In a conventional product, the nozzle body is SKD61 and the needle valve is SKH51 (the nozzle body is nitrided).

동일한 조건으로 사용한 바, 종래품의 마모가 3~4㎛이었던 데 반해, 본 예에서는 마모가 2㎛로 감소하였다. When used under the same conditions, the wear of the conventional product was 3 to 4 µm, whereas the wear was reduced to 2 µm in this example.

이상 설명한 실시형태에서는, 합금강으로 이루어진 노즐 본체(1) 및 니들밸브(2)의 전체면을 질화처리한 후, 노즐 본체(1) 및 니들밸브(2)의 양 시트부(6, 11)의 표면으로부터 화합물층 및 확산층의 제 1 층을 제거함으로써, 전술한 바와 같은 효과를 얻었다. 그러나, 노즐 본체(1) 및 니들밸브(2)의 각 시트부(6, 11)만을 질화처리한 합금강으로 구성하고, 노즐 본체(1) 및 니들밸브(2)의 그 밖의 부분은 그 밖의 금속재료로 염가로 구성해도 된다. 또한, 노즐 본체(1)와 니들밸브(2)의 각 시트부(6, 11)를 질화처리한 합금강으로 구성하고, 노즐 본체(1)의 시트부(6)의 표면으로부터는 화합물층 및 확산층의 제 1 층을 제거하고, 니들밸브(2)의 시트부(11)의 표면으로부터 화합물층만을 제거하여도, 특별히 내구성에 문제가 발생하기 쉬운 노즐 본체(1)의 시트부(6)에 있어서 마모나 스폴링이 잘 발생하지 않도록 하는 효과를 얻을 수 있다. In the embodiment described above, after nitriding the entire surfaces of the nozzle body 1 and the needle valve 2 made of alloy steel, the two seat portions 6 and 11 of the nozzle body 1 and the needle valve 2 are subjected to nitriding treatment. By removing the first layer of the compound layer and the diffusion layer from the surface, the same effects as described above were obtained. However, only the seat parts 6 and 11 of the nozzle body 1 and the needle valve 2 are made of alloy steel obtained by nitriding treatment, and the other parts of the nozzle body 1 and the needle valve 2 are made of other metal. You may comprise cheaply as a material. In addition, each of the seat portions 6 and 11 of the nozzle body 1 and the needle valve 2 is formed of an alloy steel obtained by nitriding treatment, and from the surface of the seat portion 6 of the nozzle body 1, a compound layer and a diffusion layer are formed. Even when the first layer is removed and only the compound layer is removed from the surface of the seat portion 11 of the needle valve 2, wear and tear may be caused in the seat portion 6 of the nozzle body 1 which is particularly prone to durability problems. The effect is that spalling is less likely to occur.

5. 다른 실시형태(도 13)5. Other Embodiments (FIG. 13)

이상 설명한 실시형태는, 디젤 엔진용 연료분사장치 내의 연료분사가 이루어지는 노즐 부분에 관한 것이었지만, 본 예의 밸브장치는, 디젤 엔진용 연료분사장치의 연료계통 내에 형성되어, 연료를 압송하는 펌프의 체크밸브(흡입밸브, 토출밸브, 등압밸브), 압력이 일정 값 이상이 되지 않도록 작동하는 릴리프밸브(안전밸브) 등에 사용할 수 있다. Although the embodiment described above relates to the nozzle part in which fuel injection is performed in the fuel injection device for diesel engines, the valve device of this example is formed in the fuel system of the fuel injection device for diesel engines, and checks the pump which feeds fuel. It can be used for valves (suction valves, discharge valves, isostatic valves), relief valves (safety valves) that operate so that the pressure does not exceed a certain value.

본 밸브장치의 구조에 대해서 설명한다. The structure of this valve apparatus is demonstrated.

상기 밸브장치의 본체(21)는, 연료가 유입되는 입구(23)와 연료가 유출되는 출구(24)를 가지고, 입구(23)와 출구(24)는 내부의 공간(25)으로 연결되어 통하고 있으며, 상기 입구(23)에는 테이퍼형상의 본체 시트부(26)가 형성되어 있다. 본체(21) 내부의 공간(25)에는, 밸브체(22)가 이동가능하게 수납되어 있다. 밸브체(22)의 입구(23)쪽의 일단부에는, 본체 시트부(26)에 맞닿아 입구(23)를 폐쇄하는 테이퍼형상의 밸브체 시트부(27)가 형성되어 있다. 그리고, 본체(21)의 공간(25) 내에 있어서, 출구(24)와, 밸브체(22)의 타단부에 형성된 받이부(28)의 사이에는, 밸브체(22)를 소정의 가압력으로 입구(23)를 향해서 가압하는 가압수단으로서의 스프링(29)이 형성되어 있고, 후술하는 바와 같이 입구(23)쪽의 연료압력이 작을 경우에는, 스프링(29)에 의해, 밸브체 시트부(27)를 본체 시트부(26)에 맞닿게 하여 상기 입구(23)가 폐쇄되도록 구성되어 있다. 또, 본 예에서는, 밸브체 시트부(27)는 테이퍼형상으로 되어 있지만, 이 이외의 형상, 예컨대 평면형상이어도 된다.The main body 21 of the valve device has an inlet 23 through which the fuel flows in and an outlet 24 through which the fuel flows out, and the inlet 23 and the outlet 24 are connected to an internal space 25 to communicate with each other. The inlet 23 is formed with a tapered body sheet portion 26. In the space 25 inside the main body 21, the valve body 22 is housed in a movable manner. At one end of the valve body 22 toward the inlet 23, a tapered valve body seat 27 is formed in contact with the body seat 26 to close the inlet 23. In the space 25 of the main body 21, the valve body 22 is introduced at a predetermined pressing force between the outlet 24 and the receiving portion 28 formed at the other end of the valve body 22. A spring 29 as a pressurizing means for pressurizing toward 23 is formed, and as described later, when the fuel pressure toward the inlet 23 is small, the valve body seat portion 27 is formed by the spring 29. Is in contact with the main body sheet portion 26 so that the inlet 23 is closed. In addition, in this example, the valve body seat portion 27 is tapered, but other shapes, for example, may be planar.

스프링(29)의 가압력과 연료의 압력과의 관계는 다음과 같이 설정되어 있다.The relationship between the pressing force of the spring 29 and the pressure of the fuel is set as follows.

즉, 입구(23)에서의 연료압력이 밸브체(22)에 주는 힘이, 출구(24)에서의 연료압력이 밸브체(22)에 주는 힘에 비해, 스프링(29)의 가압력 이상의 차이로 커지면, 밸브체(22)는 스프링(29)의 가압력에도 불구하고 출구(24)쪽(도면의 하방)으로 되밀려, 밸브체 시트부(27)와 본체 시트부(26)가 떨어져 틈새가 생기고, 그 틈새를 지나 연료가 입구(23)로부터 출구(24)로 이동한다. That is, the force exerted by the fuel pressure at the inlet 23 to the valve body 22 is different from the force applied by the spring 29 to the valve body 22 as compared with the force exerted by the fuel pressure at the outlet 24 to the valve body 22. When the valve body 22 becomes large, the valve body 22 is pushed back toward the outlet 24 (the lower side of the drawing) in spite of the pressing force of the spring 29, and the valve body seat 27 and the main body seat 26 are separated and a gap is formed. The fuel moves from the inlet 23 to the outlet 24 through the gap.

입구(23)에서의 연료압력이 밸브체(22)에 주는 힘이, 출구(24)에서의 연료압 력이 밸브체(22)에 주는 힘과 스프링(29)의 가압력의 합보다 작아지면, 밸브체(22)는 입구(23)쪽(도면의 상방)으로 이동하고, 밸브체 시트부(27)와 본체 시트부(26)가 접촉하여 연료의 유로가 차단된다. 이 때에 밸브체(22)가 본체(21)에 충돌하기 때문에, 종래의 구조에서는 각 시트부가 마모되어 있었지만, 본 예에서는 마모에 대한 다음과 같은 해결수단이 강구되어 있다. When the force exerted by the fuel pressure at the inlet 23 to the valve body 22 is less than the sum of the force exerted by the fuel body at the outlet 24 to the valve body 22 and the pressing force of the spring 29, The valve body 22 moves toward the inlet 23 (upper side of the drawing), and the valve body seat portion 27 and the main body seat portion 26 come into contact with each other to block the flow path of the fuel. At this time, since the valve body 22 collides with the main body 21, each seat portion is worn in the conventional structure. However, in the present example, the following solutions to wear are devised.

즉, 상기 본체 시트부(26)와 상기 밸브체 시트부(27)는, 질화처리된 합금강으로 이루어지고, 그 표면으로부터 화합물층 및 확산층의 제 1 층이 제거되어 있다. 이들 양 시트부의 재질, 제조방법, 미시적 구조, 성질, 변형예 등은, 전술한 디젤 엔진용 연료분사장치의 실시형태와 동일하므로, 그 기재를 인용한다. That is, the main body seat part 26 and the valve body seat part 27 are made of alloyed steel that is nitrided, and the first layer of the compound layer and the diffusion layer is removed from the surface thereof. The materials, manufacturing methods, microstructure, properties, modifications, and the like of these sheet portions are the same as those of the above-described fuel injection device for diesel engines, and therefore the description thereof is cited.

종래품에 있어서는 밸브장치의 본체에 SCM420의 침탄재, 밸브체에는 SUJ2 등을 적용하고 있었으므로, 각 시트부에 마모가 생겼지만, 본 예와 같이 구성함으로써, 시트부의 마모를 저감할 수 있어, 제품 수명을 길게 할 수 있다.In the prior art, since the carburizing material of SCM420 and SUJ2 were applied to the valve body, the wear of the seat was caused in each seat part. However, the wear in the seat part can be reduced by the configuration as in this example. Product life can be extended.

도 1은 본 발명의 실시형태의 디젤 엔진용 연료분사장치의 단면도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing of the fuel injection apparatus for the diesel engine of embodiment of this invention.

도 2는 상기 실시형태의 디젤 엔진용 연료분사장치의 노즐 본체(1)의 가공공정을 나타낸 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing a machining step of the nozzle body 1 of the fuel injection device for a diesel engine of the above embodiment.

도 3은 상기 실시형태의 디젤 엔진용 연료분사장치의 니들밸브의 가공공정을 나타낸 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing a machining process of a needle valve of a fuel injection device for a diesel engine according to the embodiment.

도 4는 상기 실시형태의 디젤 엔진용 연료분사장치의 재료인 질화된 합금강(SKD61)의 질화층 형태를 나타낸 전자현미경 사진의 도면이다. 4 is an electron micrograph showing the form of a nitride layer of nitrided alloy steel (SKD61) that is a material of the fuel injection device for a diesel engine of the embodiment.

도 5는 상기 실시형태와 비교예의 각 소재에 적용한 왕복운동 마모시험의 개요를 나타낸 모식도이다. 5 is a schematic diagram showing an outline of a reciprocating wear test applied to each material of the above embodiment and comparative example.

도 6은 상기 왕복운동 마모시험에서의 소착시험의 요령을 나타낸 도면이다. Fig. 6 is a diagram showing the trick of the test for burning in the reciprocating wear test.

도 7은 상기 왕복운동 마모시험에서의 슬라이딩 이동속도 변동시험의 요령을 나타낸 도면이다. FIG. 7 is a view showing the points of the sliding movement speed variation test in the reciprocating wear test.

도 8은 상기 왕복운동 마모시험에서 얻어진 상기 실시형태와 비교예의 각 소재의 마찰력을 비교하는 도면이다. Fig. 8 is a diagram comparing the frictional force of the respective materials of the above-described embodiment and the comparative example obtained in the reciprocating wear test.

도 9는 상기 왕복운동 마모시험후에서의 비교예의 시험편의 외관 사진을 나타낸 도면이다. 9 is a view showing appearance photographs of a test piece of a comparative example after the reciprocating wear test.

도 10은 상기 왕복운동 마모시험후에서의 상기 실시형태의 시험편의 외관 사진을 나타낸 도면이다.Fig. 10 is a diagram showing an appearance photograph of a test piece of the embodiment after the reciprocating wear test.

도 11은 상기 왕복운동 마모시험후에서의 상기 실시형태의 시험편의 외관 사 진을 나타낸 도면이다.Fig. 11 is a diagram showing appearance pictures of the test piece of the embodiment after the reciprocating wear test.

도 12는 상기 왕복운동 마모시험후에서의 상기 실시형태의 시험편의 외관 사진을 나타낸 도면이다.It is a figure which shows the external photograph of the test piece of said embodiment after the said reciprocating abrasion test.

도 13은 본 발명의 다른 실시형태로서, 디젤 엔진용 연료분사장치에 체크밸브나 릴리프밸브 등으로서 적용되는 밸브장치의 단면도이다.FIG. 13 is a cross-sectional view of a valve device applied as a check valve, a relief valve, or the like to a fuel injection device for a diesel engine according to another embodiment of the present invention.

이상 설명한 실시형태의 각 구성 부분의 참조 부호를 이하에 나타낸다. Reference numerals of respective constituent parts of the above-described embodiments are shown below.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1: 디젤 엔진용 연료분사장치의 노즐 본체(노즐보디) 1: Nozzle body (nozzle body) of fuel injection device for diesel engine

2: 디젤 엔진용 연료분사장치의 니들밸브 2: Needle valve of fuel injection device for diesel engine

3: 안내구멍 3: guide hole

4: 연료축적부 4: fuel storage

5: 연료공급구멍 5: fuel supply hole

6: 노즐 본체의 시트부 6: Seat part of nozzle body

8: 노즐구멍 8: nozzle hole

10: 니들밸브의 베이스부 10: base of needle valve

11: 니들밸브의 시트부 11: Seat of needle valve

12: 니들밸브의 선단부 12: distal end of the needle valve

21: 밸브장치의 본체 21: main body of the valve device

22: 밸브장치의 밸브체 22: valve body of the valve device

23: 입구 23: entrance

24: 출구 24: exit

26: 본체 시트부26: main body seat

27: 밸브체 시트부 27: valve body seat

29: 가압수단으로서의 스프링29: spring as pressing means

Claims (7)

연료가 공급되는 노즐 본체(1)의 내부에서 니들밸브(2)를 이동시킴으로써 노즐 본체(1)와 니들밸브(2)가 접촉하는 시트부(6, 11)를 개폐하고, 노즐 본체(1)에 개구된 노즐구멍(8)으로부터의 연료분사를 제어하는 디젤 엔진용 연료분사장치로서, By moving the needle valve 2 inside the nozzle main body 1 to which fuel is supplied, the seat part 6 and 11 which the nozzle main body 1 and the needle valve 2 contact are opened and closed, and the nozzle main body 1 A fuel injection device for a diesel engine that controls fuel injection from the nozzle hole 8 opened in the 상기 노즐 본체(1)와 상기 니들밸브(2)의 상기 시트부(6, 11)가 되는 부분은, 질화처리된 합금강으로 이루어지고, 그 표면으로부터 최표면에 있는 깨지기 쉽고 충격력에 약한 화합물층 및 그 하층이며 질화 처리된 합금강의 확산층에 있어서 피로 파괴가 발생하는 부위의 표면측에 있는 비교적 질소 함유량이 많으며 단단한 질화물이 입계(粒界) 및 입자 내에 석출되기 쉬우며 충격력의 반복에 의해 손상되기 쉬운 확산층의 표면측의 제 1 층이 제거되어, 상기 제 1 층의 하층이며 질화 처리된 합금강의 확산층에 있어서 피로 파괴가 발생하는 부위의 내부에 있는 비교적 질소 함유량이 적으며 인성(靭性)이 있는 확산층의 내부의 제 2 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 연료분사장치.The part of the nozzle body 1 and the needle valve 2, which becomes the seat portions 6 and 11, is made of alloyed steel that is nitrided, and a compound layer that is fragile and susceptible to impact strength at its outermost surface from the surface thereof and its Diffusion layer of lower layer and nitrided alloy steel diffusion layer, which has relatively high nitrogen content on the surface side of the site where fatigue breakdown occurs, hard nitride easily precipitates in grain boundaries and particles, and is easily damaged by repeated impact force. Of the diffusion layer having a relatively low nitrogen content and low toughness inside the site where fatigue fracture occurs in the diffusion layer of the nitrided alloy steel, which is the lower layer of the first layer and is removed from the surface layer of the first layer. A fuel injection device for a diesel engine, characterized in that the inner second layer. 연료가 공급되는 노즐 본체(1)의 내부에서 니들밸브(2)를 이동시킴으로써 노즐 본체(1)와 니들밸브(2)가 접촉하는 시트부(6, 11)를 개폐하고, 노즐 본체(1)에 개구된 노즐구멍(8)으로부터의 연료분사를 제어하는 디젤 엔진용 연료분사장치로서, By moving the needle valve 2 inside the nozzle main body 1 to which fuel is supplied, the seat part 6 and 11 which the nozzle main body 1 and the needle valve 2 contact are opened and closed, and the nozzle main body 1 A fuel injection device for a diesel engine that controls fuel injection from the nozzle hole 8 opened in the 상기 노즐 본체(1)와 상기 니들밸브(2)의 상기 시트부(6, 11)가 되는 부분은, 질화처리된 합금강으로 이루어지고, 상기 노즐 본체(1)의 상기 시트부(6)가 되는 부분의 표면으로부터 최표면에 있는 깨지기 쉽고 충격력에 약한 화합물층 및 그 하층이며 질화 처리된 합금강의 확산층에 있어서 피로 파괴가 발생하는 부위의 표면측에 있는 비교적 질소 함유량이 많으며 단단한 질화물이 입계 및 입자 내에 석출되기 쉬우며 충격력의 반복에 의해 손상되기 쉬운 확산층의 표면측의 제 1 층이 제거되어, 상기 제 1 층의 하층이며 질화 처리된 합금강의 확산층에 있어서 피로 파괴가 발생하는 부위의 내부에 있는 비교적 질소 함유량이 적으며 인성이 있는 확산층의 내부의 제 2 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 연료분사장치.The part which becomes the said seat part 6, 11 of the said nozzle main body 1 and the needle valve 2 consists of alloy steel which was nitrided, and becomes the said seat part 6 of the nozzle main body 1 The fragile and weakly weak compound layer on the outermost surface from the surface of the part, and the lower layer, which is relatively rich in nitrogen on the surface side of the site where fatigue fracture occurs in the diffusion layer of nitrided alloy steel, and hard nitride precipitates in grain boundaries and particles. The first layer on the surface side of the diffusion layer, which is liable to be damaged and is easily damaged by repetition of the impact force, is removed, and the relatively nitrogen in the inside of the site where fatigue fracture occurs in the diffusion layer of the alloyed steel which is a lower layer of the first layer. A fuel injection device for a diesel engine, comprising a second layer inside the diffusion layer having a low content and toughness. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 노즐 본체(1)의 상기 시트부(6)가 되는 부분이, 연마에 의해 표면 거칠기가 적어도 Ra 0.4 미만으로 매끄럽게 되어 있는 확산층의 상기 제 2 층인 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 연료분사장치.A fuel injection device for a diesel engine, characterized in that the portion of the nozzle body (1) serving as the sheet portion (6) is the second layer of the diffusion layer whose surface roughness is smoothed at least less than Ra 0.4 by polishing. 연료가 공급되는 노즐 본체(1)의 내부에서 니들밸브(2)를 이동시킴으로써 노즐 본체(1)와 니들밸브(2)가 접촉하는 시트부(6, 11)를 개폐하고, 노즐 본체(1)에 개구된 노즐구멍(8)으로부터의 연료분사를 제어하는 디젤 엔진용 연료분사장치의 제조방법으로서, By moving the needle valve 2 inside the nozzle main body 1 to which fuel is supplied, the seat part 6 and 11 which the nozzle main body 1 and the needle valve 2 contact are opened and closed, and the nozzle main body 1 A method of manufacturing a fuel injection device for a diesel engine that controls the fuel injection from the nozzle hole 8 opened in the 상기 노즐 본체(1)와 상기 니들밸브(2)를 합금강으로 형성하고, The nozzle body 1 and the needle valve 2 are formed of alloy steel, 다음으로 상기 노즐 본체(1)와 상기 니들밸브(2)의 전체면을 질화처리하고, Next, the entire surface of the nozzle body 1 and the needle valve 2 is nitrided, 다음으로 상기 노즐 본체(1)와 상기 니들밸브(2)의 상기 시트부(6, 11)가 되는 부분의 표면을 연마하여 최표면에 있는 깨지기 쉽고 충격력에 약한 화합물층 및 그 하층이며 질화 처리된 합금강의 확산층에 있어서 피로 파괴가 발생하는 부위의 표면측에 있는 비교적 질소 함유량이 많으며 단단한 질화물이 입계 및 입자 내에 석출되기 쉬우며 충격력의 반복에 의해 손상되기 쉬운 확산층의 표면측의 제 1 층이 제거되며, 상기 제 1 층의 하층이며 질화 처리된 합금강의 확산층에 있어서 피로 파괴가 발생하는 부위의 내부에 있는 비교적 질소 함유량이 적으며 인성이 있는 확산층의 내부의 제 2 층을 남기며,Next, the surface of the nozzle body 1 and the portion of the needle valve 2, which is the seat portion 6 and 11, is polished, so that the compound layer on the outermost surface and the weak weak impact force and its lower layer are nitrided alloy steel. In the diffusion layer of, there is a relatively high nitrogen content on the surface side of the site where fatigue breakdown occurs, and hard nitride is easily precipitated in grain boundaries and particles, and the first layer on the surface side of the diffusion layer that is easily damaged by repeated impact force is removed. In the diffusion layer of the nitrided alloy steel, which is the lower layer of the first layer, the second layer inside the diffusion layer having a relatively low nitrogen content and a toughness in the portion where fatigue fracture occurs is left, 다음으로 상기 노즐 본체(1)와 상기 니들밸브(2)를 조립하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 연료분사장치의 제조방법.Next, the method of manufacturing a fuel injection device for a diesel engine, characterized in that the nozzle body (1) and the needle valve (2) are assembled. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 노즐 본체(1) 및 상기 니들밸브(2)와 같은 재질로 동일하게 질화처리된 합금강의 단면을 경면 연마하고, 상기 단면을 10% 이상의 질산(硝酸)알코올로 에칭한 후에 현미경으로 관찰하여 확산층의 상기 제 1 층과 상기 제 2 층의 경계를 확인하고, 상기 노즐 본체(1)와 상기 니들밸브(2)의 상기 시트부(6, 11)가 되는 부분의 표면을 연마하여 상기 화합물층 및 확산층의 상기 제 1 층을 제거하기 위해 필요한 연마량을 결정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 연료분사장치의 제조방법.Mirror-polished a cross section of the same alloy nitrided with the same material as the nozzle body 1 and the needle valve 2, etching the cross section with 10% or more of nitric acid alcohol, and then observing it under a microscope to obtain a diffusion layer. Check the boundary between the first layer and the second layer of, and polish the surface of the portion of the nozzle body 1 and the needle valve 2 to be the seat portion 6, 11 to the compound layer and the diffusion layer. And determining the amount of polishing necessary to remove the first layer of the fuel injection device of the diesel engine. 디젤 엔진용 연료분사장치에 설치되고, 입구(23)로부터 연료가 공급되는 본체(21)의 내부에서 밸브체(22)를 이동시킴으로써 본체(21)와 밸브체(22)가 접촉하는 시트부(26, 27)를 개폐하여 본체(21)의 출구(24)로부터 연료를 유출시키는 밸브장치로서, The seat portion which is installed in the fuel injection device for the diesel engine and is in contact with the main body 21 and the valve body 22 by moving the valve body 22 inside the main body 21 supplied with fuel from the inlet 23 ( A valve device for opening and closing the 26 and 27 to discharge fuel from the outlet 24 of the main body 21, 상기 본체(21)와 상기 밸브체(22)의 상기 시트부(26, 27)가 되는 부분은, 질화처리된 합금강으로 이루어지고, 그 표면으로부터 최표면에 있는 깨지기 쉽고 충격력에 약한 화합물층 및 그 하층이며 질화 처리된 합금강의 확산층에 있어서 피로 파괴가 발생하는 부위의 표면측에 있는 비교적 질소 함유량이 많으며 단단한 질화물이 입계 및 입자 내에 석출되기 쉬우며 충격력의 반복에 의해 손상되기 쉬운 확산층의 표면측의 제 1 층이 제거되어, 상기 제 1 층의 하층이며 질화 처리된 합금강의 확산층에 있어서 피로 파괴가 발생하는 부위의 내부에 있는 비교적 질소 함유량이 적으며 인성이 있는 확산층의 내부의 제 2 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 밸브장치.The part which becomes the said seat part 26, 27 of the said main body 21 and the valve body 22 consists of a nitrided alloy steel, and the compound layer and its lower layer which are fragile and weak to impact force which are the outermost surface from the surface. In the diffusion layer of nitrided alloy steel, relatively high nitrogen content is located on the surface side of the site where fatigue fracture occurs, and hard nitride easily precipitates in grain boundaries and particles, and is easily damaged by repeated impact force. One layer is removed, and the lower layer of the first layer is made of a second layer in the diffusion layer having a relatively low nitrogen content and a toughness in the portion where fatigue fracture occurs in the diffusion layer of the nitrided alloy steel. Valve device characterized in that. 연료가 유입되는 입구(23)와 연료가 유출되는 출구(24)를 가지고, 상기 입구(23)에는 본체 시트부(26)가 형성된 본체(21)와, A main body 21 having a fuel inlet 23 through which the fuel flows in and an outlet 24 through which the fuel flows out; 상기 본체(21)의 내부에 이동가능하게 수납되고, 상기 본체 시트부(26)에 맞닿아 상기 입구(23)를 폐쇄하는 밸브체 시트부(27)를 구비한 밸브체(22)와, A valve body 22 movably housed in the main body 21 and having a valve body seat portion 27 that abuts the inlet 23 in contact with the main body seat portion 26; 상기 본체(21)의 내부에 형성되며 상기 밸브체(22)를 소정의 가압력에 의해 상기 밸브체 시트부(27)가 상기 본체 시트부(26)에 맞닿게 하여 상기 입구(23)를 폐쇄시키는 가압수단(29)을 가지고, It is formed in the main body 21 and closes the inlet 23 by bringing the valve body 22 into contact with the main body seat 26 by a predetermined pressing force. With the pressing means 29, 상기 입구(23)의 연료압력에 의해 상기 밸브체(22)에 작용하는 힘이, 상기 출구(24)의 연료압력에 의해 상기 밸브체(22)에 작용하는 힘에 비해 상기 가압력 이상으로 커지면, 상기 밸브체 시트부(27)와 상기 본체 시트부(26)가 떨어져 연료가 입구(23)로부터 출구(24)로 이동하고, When the force acting on the valve body 22 by the fuel pressure of the inlet 23 becomes larger than the pressing force compared to the force acting on the valve body 22 by the fuel pressure of the outlet 24, The valve body seat portion 27 and the body seat portion 26 are separated, and fuel moves from the inlet 23 to the outlet 24, 상기 입구(23)의 연료압력에 의해 상기 밸브체(22)에 작용하는 힘이, 상기 출구(24)의 연료압력에 의해 상기 밸브체(22)에 작용하는 힘과 상기 가압력의 합보다 작아지면, 상기 밸브체 시트부(27)와 상기 본체 시트부(26)가 접촉하여 연료의 유로가 차단되도록 구성되며,When the force acting on the valve body 22 by the fuel pressure of the inlet 23 is smaller than the sum of the force acting on the valve body 22 by the fuel pressure of the outlet 24 and the pressing force. The valve body seat part 27 and the main body seat part 26 are in contact with each other, and the fuel flow path is blocked. 디젤 엔진용 연료분사장치에 형성되는 밸브장치로서, A valve device formed in a fuel injection device for a diesel engine, 상기 본체 시트부(26)와 상기 밸브체 시트부(27)는, 질화처리된 합금강으로 이루어지고, 그 표면으로부터 최표면에 있는 깨지기 쉽고 충격력에 약한 화합물층 및 그 하층이며 질화 처리된 합금강의 확산층에 있어서 피로 파괴가 발생하는 부위의 표면측에 있는 비교적 질소 함유량이 많으며 단단한 질화물이 입계 및 입자 내에 석출되기 쉬우며 충격력의 반복에 의해 손상되기 쉬운 확산층의 표면측의 제 1 층이 제거되어, 상기 제 1 층의 하층이며 질화 처리된 합금강의 확산층에 있어서 피로 파괴가 발생하는 부위의 내부에 있는 비교적 질소 함유량이 적으며 인성이 있는 확산층의 내부의 제 2 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 밸브장치.The main body seat portion 26 and the valve body seat portion 27 are formed of a nitrided alloy steel, and are separated from the surface of the compound layer on the outermost surface and weak to impact force, and a lower layer and a diffusion layer of the nitrided alloy steel. The first layer on the surface side of the diffusion layer having a relatively high nitrogen content on the surface side of the site where fatigue breakage occurs, the hard nitride easily precipitates in grain boundaries and particles, and which is easily damaged by repetition of impact force is removed. A valve device comprising a second layer inside a diffusion layer having a relatively low nitrogen content and a relatively low nitrogen content inside a site where fatigue failure occurs in a diffusion layer of a nitrided alloy steel in one layer.
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