(57)【要約】【課題】内燃機関の燃焼室の内部に臨設される燃料噴射ノズルの噴孔の内面に耐腐食性被膜を形成することができる燃料噴射ノズルの被膜処理方法を提供する。【解決手段】内燃機関の燃焼室の内部に臨設される燃料噴射ノズル１００の噴孔１０８の内面に耐腐食性被膜１１７を形成する際に、噴孔１０８の軸芯Ｘを耐腐食性被膜物質発生源１１６に対してゼロ度を超える所定のオフセット角度θによって傾斜させながら、燃料噴射ノズル１００の噴孔１０８の内面に物理蒸着法によって耐腐食性被膜１１７を形成する工程Ｓ１０３を含む燃料噴射ノズルの被膜処理方法Ｍ１００である。【選択図】図２
2018013112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室の内部に臨設される燃料噴射ノズルの噴孔の内面に耐腐食性被膜を形成するための燃料噴射ノズルの被膜処理方法であって、
前記噴孔の軸芯を耐腐食性被膜物質発生源に対してゼロ度を超える所定のオフセット角度によって傾斜させながら、前記噴孔の内面に物理蒸着法によって前記耐腐食性被膜を形成する工程を含む
ことを特徴とする燃料噴射ノズルの被膜処理方法。
【請求項２】
前記噴孔を穿設する前又は後に、前記燃料噴射ノズルのニードルが着座されるシート面に鍍金処理によって保護層を形成する工程を更に含む
請求項１に記載の燃料噴射ノズルの被膜処理方法。
【請求項３】
前記耐腐食性被膜は、窒化チタン薄膜である
請求項１又は２に記載の燃料噴射ノズルの被膜処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室の内部に臨設される燃料噴射ノズルの噴孔の内面に耐腐食性被膜を形成するための燃料噴射ノズルの被膜処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼室の内部に臨設される燃料噴射ノズルの先端部（噴射側端部）は、燃焼ガスの中に含有される硫黄酸化物と窒素酸化物と有機酸とが凝縮水に溶解されることによって生成される強酸性の腐食性物質に曝露されて腐食される虞がある。そのため、従来は、燃料噴射ノズルの先端部の表面に耐腐食性被膜を形成することにより、燃料噴射ノズルの先端部が腐食されることを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１５９１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は、燃料噴射ノズルの先端部の表面に耐腐食性被膜を形成した後に燃料噴射ノズルの噴孔を穿設しているため、燃料噴射ノズルの噴孔の内面に耐腐食性被膜が形成されていない。
【０００５】
燃料噴射ノズルを、耐腐食性を有する材質（例えば、ステンレス）によって形成することも考えられるが、耐腐食性を有する材質は高価であると共に加工が困難である。そのため、耐腐食性を有する材質によって形成する技術の確立がなされておらず、耐腐食性を有する材質によって形成された燃料噴射ノズルは市販されていない。
【０００６】
また、燃料噴射ノズルの噴孔の内面を含む燃料噴射ノズルの表面に電解鍍金処理によって耐腐食性被膜を形成することも考えられるが、噴孔の端角部に電界が集中することによって燃料噴射ノズルの噴孔が狭窄される虞がある。
【０００７】
更に、燃料噴射ノズルの噴孔の内面を含む燃料噴射ノズルの表面に無電解鍍金処理によって耐腐食性被膜を形成することも考えられるが、現在実用化されていない。
【０００８】
従って、本発明の目的は、内燃機関の燃焼室の内部に臨設される燃料噴射ノズルの噴孔の内面に耐腐食性被膜を形成することができる燃料噴射ノズルの被膜処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内燃機関の燃焼室の内部に臨設される燃料噴射ノズルの噴孔の内面に耐腐食性被膜を形成するための燃料噴射ノズルの被膜処理方法であって、前記噴孔の軸芯を耐腐食性被膜物質発生源に対してゼロ度を超える所定のオフセット角度によって傾斜させながら、前記噴孔の内面に物理蒸着法によって前記耐腐食性被膜を形成する工程を含む燃料噴射ノズルの被膜処理方法を提供する。
【００１０】
前記噴孔を穿設する前又は後に、前記燃料噴射ノズルのニードルが着座されるシート面に鍍金処理によって保護層を形成する工程を更に含むことが望ましい。
【００１１】
前記耐腐食性被膜は、窒化チタン薄膜であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、内燃機関の燃焼室の内部に臨設される燃料噴射ノズルの噴孔の内面に耐腐食性被膜を形成することができる燃料噴射ノズルの被膜処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃料噴射ノズルの構造を示す一部断面図である。
【図２】本発明の燃料噴射ノズルの被膜処理方法を説明する流れ図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】噴孔の内面に耐腐食性被膜が形成されるメカニズムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に順って説明する。
【００１５】
図１に示す通り、燃料噴射ノズル１００は、内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン）の各気筒の燃焼室の内部に燃料を噴射する部品である。
【００１６】
燃料噴射ノズル１００は、ノズル本体１０１の軸方向に沿って形成された有底のガイド孔１０２と、ガイド孔１０２に挿通されたニードル１０３と、ガイド孔１０２の途中に形成された燃料溜まり１０４と、燃料溜まり１０４に連通された燃料供給路１０５と、ガイド孔１０２の底部に形成された円錐状のシート面１０６と、シート面１０６の底部に形成された半球状のサック室１０７と、サック室１０７の内周面に沿って穿設された複数の噴孔１０８と、を備える。
【００１７】
ディーゼルエンジンのコモンレール噴射システムにおいては、高圧（例えば、数百ＭＰａ）の燃料を噴射するため、ノズル本体１０１は、高圧に耐え得る材質（例えば、クロムモリブデン鋼）によって形成されている。また、ノズル本体１０１は、浸炭処理によって硬質化されることが望ましい。
【００１８】
ガイド孔１０２は、燃料溜まり１０４を境界にしてノズル本体１０１の軸方向の後端部（噴射側端部の反対端部）に形成された支持部１０９と、燃料溜まり１０４を境界にしてノズル本体１０１の軸方向の先端部（噴射側端部）に形成された燃料通路１１０と、を備える。
【００１９】
支持部１０９は、ニードル１０３をガイド孔１０２に摺動自在に支持するため、ニードル１０３の摺動軸部１１１と略同径に形成される。燃料通路１１０は、ノズル本体１０１とニードル１０３との間を通じて燃料を供給するため、ニードル１０３の先端軸部１１２よりも大径に形成される。
【００２０】
ニードル１０３は、摺動軸部１１１と先端軸部１１２の他にも、実質的に弁体として機能する円錐状の先端部１１３を備える。先端部１１３をノズル本体１０１のシート面１０６に着座させることにより、噴孔１０８を通じた燃料の噴射を停止させることができる。
【００２１】
また、ニードル１０３をノズル本体１０１の軸方向に沿って摺動させてニードル１０３の先端部１１３をノズル本体１０１のシート面１０６から離座させることにより、燃料通路１１０の燃料を噴孔１０８を通じて噴射することができる。
【００２２】
燃料溜まり１０４は、燃料噴射ノズル１００によって噴射される燃料を一時的に貯留する室であり、燃料供給路１０５を通じて燃料溜まり１０４に燃料が加圧供給されてノズル本体１０１の内部の燃料が高圧に維持される。
【００２３】
なお、ニードル１０３の摺動軸部１１１には、外周面に沿って複数の円環状の溝１１４が形成されることにより、ニードル１０３の摺動抵抗を低減している。
【００２４】
さて、燃料噴射ノズル１００によって燃料を噴射する際は、噴孔１０８の開閉時間を制御することにより、燃料噴射量を調整している。そのため、噴孔１０８が腐食されると、噴孔１０８の断面積が拡大し、噴孔１０８を開いた時の時間当たりの燃料噴射量が増加し、燃料噴射量を適切に制御することができなくなる。
【００２５】
従って、噴孔１０８の内面に耐腐食性被膜を形成することによって噴孔１０８の腐食を抑制する必要がある。
【００２６】
図２，３に示す通り、本発明の実施の形態に係る被膜処理方法Ｍ１００は、噴孔１０８を穿設する前又は後に、燃料噴射ノズル１００のニードル１０３が着座されるシート面１０６に鍍金処理によって保護層１１５を形成する工程Ｓ１０１と、噴孔１０８を穿設する工程Ｓ１０２と、噴孔１０８の軸芯Ｘを耐腐食性被膜物質発生源１１６に対してゼロ度を超える所定のオフセット角度θによって傾斜させながら、燃料噴射ノズル１００の噴孔１０８の内面に物理蒸着法によって耐腐食性被膜１１７を形成する工程Ｓ１０３と、を備える。
【００２７】
なお、図２においては、工程Ｓ１０１を噴孔１０８を穿設する前に実施する例を示している。
【００２８】
工程Ｓ１０１においては、シート面１０６に電解鍍金処理又は無電解鍍金処理によって保護層１１５を形成する。これにより、工程Ｓ１０３の実施中にノズル本体１０１の温度が上昇して材質の焼き戻し温度を超える場合であっても、ノズル本体１０１の硬度低下に伴うシート面１０６の陥没や摩耗を低減することができる。
【００２９】
電解鍍金処理の後に噴孔１０８を穿設する場合には、噴孔１０８の端角部に電界が集中することによって噴孔１０８が狭窄されることはない。
【００３０】
なお、無電解鍍金処理としては、無電解ニッケル鍍金処理又は無電解ニッケルボロン鍍金処理を採用しても良い。電解鍍金処理としては、電解クローム鍍金処理を採用することもできるが、環境負荷の観点からは、無電解鍍金処理を採用することが望ましい。
【００３１】
また、保護層１１５は、シート面１０６に加えて噴孔１０８の内面やノズル本体１０１の外周に形成しても構わない。これにより、保護層１１５の上に耐腐食性被膜１１７が形成されることになるため、耐腐食性をより向上させることができる。
【００３２】
工程Ｓ１０２においては、既存の方法によって、ノズル本体１０１に噴孔１０８を穿設する。
【００３３】
工程Ｓ１０３においては、噴孔１０８の軸芯Ｘを耐腐食性被膜物質発生源１１６に対してゼロ度を超える所定のオフセット角度θによって傾斜させながら、燃料噴射ノズル１００の噴孔１０８の内面に耐腐食性被膜物質（例えば、窒化チタン）を蒸着させる。これにより、噴孔１０８の内面に耐腐食性被膜１１７（例えば、窒化チタン薄膜）を形成する。
【００３４】
このとき、耐腐食性被膜１１７を噴孔１０８の内面のみに選択的に形成することはできないため、ノズル本体１０１の外周にも耐腐食性被膜１１７が必然的に形成される。
【００３５】
図４に示す通り、噴孔１０８の軸芯Ｘを耐腐食性被膜物質発生源１１６に対してゼロ度を超える所定のオフセット角度θによって傾斜させることより、耐腐食性被膜物質１１８が噴孔１０８の内部に入り込み、噴孔１０８の内面に蒸着される。そのため、噴孔１０８の内面に耐腐食性被膜１１７を形成することが可能となる。
【００３６】
しかしながら、図４の破線に示すように、噴孔１０８の軸芯Ｘを耐腐食性被膜物質発生源１１６に対してゼロ度のオフセット角度θとした場合は、耐腐食性被膜物質１１８が噴孔１０８を通過してしまうため、耐腐食性被膜１１７を形成することができなくなる。
【００３７】
即ち、オフセット角度θをゼロ度超の範囲（例えば、５度以上８０度以下の範囲）で調整することにより、噴孔１０８の内面に耐腐食性被膜物質１１８を積極的に蒸着させることができ、噴孔１０８の内面に耐腐食性被膜１１７を形成することができる。
【００３８】
なお、噴孔１０８の内面に衝突した耐腐食性被膜物質１１８は、全てが衝突した箇所に蒸着される訳ではなく、反射して噴孔１０８の他の箇所の内面にも蒸着されるため、噴孔１０８の外側から内側に向かって膜厚が薄くなる傾向があるものの、噴孔１０８の内面の略全周に亘って耐腐食性被膜１１７を形成することができる。
【００３９】
なお、噴孔１０８の外側（ノズル本体１０１の表面）から噴孔１０８の内側（ノズル本体１０１の内面）に向かって噴孔１０８の外径の１倍から２倍程度の深さまで耐腐食性被膜１１７が形成されていれば、噴孔１０８の内面の全体に亘って耐腐食性被膜１１７が形成されていなくても、スクリーニング試験において従来の１０倍程度の耐腐食性を実現することが可能であった。
【００４０】
以上の通り、本発明によれば、内燃機関の燃焼室の内部に臨設される燃料噴射ノズル１００の噴孔１０８の内面に耐腐食性被膜１１７を形成することができる燃料噴射ノズルの被膜処理方法Ｍ１００を提供することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００  燃料噴射ノズル
１０１  ノズル本体
１０２  ガイド孔
１０３  ニードル
１０５  燃料供給路
１０６  シート面
１０７  サック室
１０８  噴孔
１０９  支持部
１１０  燃料通路
１１１  摺動軸部
１１２  先端軸部
１１３  先端部
１１４  溝
１１５  保護層
１１６  耐腐食性被膜物質発生源
１１７  耐腐食性被膜
１１８  耐腐食性被膜物質
Ｍ１００  被膜処理方法
Ｓ１０１  工程
Ｓ１０２  工程
Ｓ１０３  工程
Ｘ  軸芯
【図１】
2018013112.tif 000003
【図２】
2018013112.tif 000004
【図３】
2018013112.tif 000005
【図４】
2018013112.tif 000006