(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのインジェクタに燃料噴射孔をレーザ加工する方法であって、
前記燃料噴射孔のレーザ加工と同時に前記インジェクタの内部空間へ流体を供給し、前記燃料噴射孔から流出する流体の流量を、前記インジェクタの内部空間へ流体を供給する導管の内部流量に基づき検出し、該燃料噴射孔から流出する流体の流量に基づいて前記燃料噴射孔のレーザ加工を制御することを特徴とする燃料噴射孔加工方法。
【請求項２】
前記燃料噴射孔から流出する流体の流量が目標流量に達する時点まで前記燃料噴射孔のレーザ加工を継続することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射孔加工方法。
【請求項３】
エンジンのインジェクタに燃料噴射孔をレーザ加工する装置であって、
前記インジェクタに前記燃料噴射孔をレーザ加工する燃料噴射孔加工手段と、
該燃料噴射孔加工手段でレーザ加工中の前記インジェクタの内部空間へ流体を供給する導管と、
該導管の内部流量に基づいて、前記導管によって供給された流体の前記燃料噴射孔からの流出量を検出する流出量検出手段と、
該流出量検出手段の検出結果に基づいて前記燃料噴射孔加工手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする燃料噴射孔加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのインジェクタの燃料噴射孔の加工方法及び加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境への配慮から低燃費、低排出ガスの自動車が多く見受けられる。一般に、このような自動車のエンジンは、電子制御燃料噴射装置（ＥＦＩ）により燃焼室内部の状況に応じて吸入空気と燃料との混合比が微細に制御されている。従って、吸入空気に向けて燃料を噴射するインジェクタには、要求される噴射量の燃料を極めて正確に噴射する性能が求められる。そこで、インジェクタ材の先端部に放電加工又はドリル加工等を施して複数の燃料噴射孔を穿設した後、所定の噴射量測定装置によりこのインジェクタ材の内部に窒素ガス等の試験流体を供給し、インジェクタ材の燃料噴射孔から噴射される試験流体の噴出量（流量）を測定し、この測定値に応じてインジェクタ材の内部に所要の砥粒流動体を供給して各燃料噴射孔を精密に仕上げることで所定の性能（燃料噴出量）を有するインジェクタを得るようにしたインジェクタの加工方法が従来から知られている。しかしながら、上記従来のインジェクタの加工方法では、インジェクタ材に穿設される燃料噴射孔の孔径は５０μｍ程度であるため燃料噴射孔の加工には極めて小さい外径の砥粒が用いられ、このような砥粒による加工は燃料噴射孔内面の表面粗さの改善程度の微調整に留まる。また、孔あけ装置から上記噴射量測定装置、及び該噴射量測定装置から砥粒加工装置への段取り換えを要し、インジェクタの加工を、多大な手間と時間とを要する効率の悪いものとし、インジェクタの製造コストを増大させていた。
【０００３】
そこで、特公平７−４２９０５号公報には、燃料噴射孔の総数Ｎ個のうちＮ−１個の燃料噴射孔をインジェクタ材に穿設し、その穿設後、これらＮ−１個の燃料噴射孔からの流体噴射量を実測する。そして、これらＮ−１個の燃料噴射孔からの流体噴射量実測値Ｑcとインジェクタに要求される流体噴射量の要求値Ｑaとの差Ｑn＝Ｑa−Ｑcを求め、次いでこのＱnの流体噴射量を確保するための大きさの燃料噴射孔を最後のＮ個目の燃料噴射孔として精密に孔あけ加工するインジェクタの加工方法が開示されている。このインジェクタの加工方法では、インジェクタの燃料噴射孔トータルとしての燃料噴射量を最後のＮ個目の燃料噴射孔の大きさで最終的に決定するため、最後に加工するＮ個目の燃料噴射孔だけを精密に加工すればよく、その結果、総数Ｎ個のうちのＮ−１個の燃料噴射孔を精度をさ程気にせず加工することができるので、Ｎ−１個の燃料噴射孔の孔あけ加工については、加工能率が高いドリル加工、成形加工、高速ビーム加工等の加工手段を用いることが可能となる。
【０００４】
しかしながら、上記特公平７−４２９０５号公報に記載のインジェクタの加工方法においても、Ｎ−１個の燃料噴射孔を穿設する孔あけ装置からこれらＮ−１個の燃料噴射孔からの流体噴射量を測定する噴射量測定装置、及び該噴射量測定装置からＮ個目の燃料噴射孔を精密に穿設する孔あけ装置への段取り換えを要するので、インジェクタの加工を、多大な手間と時間とを要する効率の悪いものとし、インジェクタの製造コストを増大させていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、要求される燃料噴射量を確保し、且つ生産性を最大限に向上させることができる燃料噴射孔加工法を提供することにある。また、第２の目的は、要求される燃料噴射量を確保し、且つ生産性を最大限に向上させることができる燃料噴射孔加工装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、エンジンのインジェクタに燃料噴射孔をレーザ加工する方法であって、燃料噴射孔のレーザ加工と同時にインジェクタの内部空間へ流体を供給し、燃料噴射孔から流出する流体の流量を、インジェクタの内部空間へ流体を供給する導管の内部流量に基づき検出し、該燃料噴射孔から流出する流体の流量に基づいて燃料噴射孔のレーザ加工を制御することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、燃料噴射孔から流出する流体の流量が目標流量に達する時点まで燃料噴射孔のレーザ加工を継続することを特徴とする。
【０００８】
また、上記第２の目的を達成するために、本発明のうち請求項３に記載の発明は、エンジンのインジェクタに燃料噴射孔をレーザ加工する装置であって、インジェクタに燃料噴射孔をレーザ加工する燃料噴射孔加工手段と、該燃料噴射孔加工手段でレーザ加工中のインジェクタの内部空間へ流体を供給する導管と、該導管の内部流量に基づいて、導管によって供給された流体の燃料噴射孔からの流出量を検出する流出量検出手段と、該流出量検出手段の検出結果に基づいて燃料噴射孔加工手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
従って、請求項１に記載の発明では、加工中の燃料噴射孔から流出する流体の流量を燃料噴射孔のレーザ加工にフィードバックさせることができる。また、加工中の燃料噴射孔から流出する流体の流量の微調整が容易で、要求される流量の流体を正確に噴射することが可能な燃料噴射孔を加工することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、加工中の燃料噴射孔から流出する流体の流量を燃料噴射孔のレーザ加工にフィードバックさせて、要求される流量の流体を正確に噴射することが可能な燃料噴射孔をレーザ加工することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、レーザ加工中の燃料噴射孔から流出する流体の流量に基づいて燃料噴射孔のレーザ加工を制御することができる。また、制御手段による燃料噴射孔の加工の微調整が容易で、要求される流量の流体を正確に噴射することが可能な燃料噴射孔を加工することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１乃至図３に基づいて説明する。図１は本極小孔の加工装置を具体化したインジェクタ２の燃料噴射孔３を加工する燃料噴射孔加工装置１の構成の概略を示す図である。燃料噴射孔加工装置１は、燃料噴射孔加工手段としてのレーザ加工装置１０に取付けられレーザビーム４（本実施例ではＹＡＧレーザ）を照射可能にインジェクタ２を保持するインジェクタ取付治具５と、ポンプ６で加圧された所定のガス（窒素ガス等）の、上記インジェクタ取付治具５に取付けられたインジェクタ２の内部空間２ａへの供給を制御するバルブ７と、上記インジェクタ取付治具５へガスを供給する導管８に設けられ該導管８の内部流量に基づいてインジェクタ２に加工中の燃料噴射孔３からのガスの噴射量を検出する流出量検出手段としての流量センサ９と、を具備している。なお、上記流量センサ９は極力インジェクタ２に近い場所に配置するのが望ましい。また、図１における符号１１はレーザ加工装置１０のレーザ発振器、符号１２はミラー、符号１３は集光レンズである。
【００１３】
また、図２に示すように、燃料噴射孔加工装置１は、マイクロコンピュータからなる制御装置１４（制御手段）を備えており、該制御装置１４には所要のインターフェイスを介して、上記バルブ７、流量センサ９、及びレーザ加工装置１０を制御するＮＣ制御装置１５が接続されている。上記ＮＣ制御装置１５には、インジェクタに孔径Ｄの燃料噴射孔３を穿設する加工プログラムであるメインプログラムと、上記制御装置１４からの信号に基づいて作動するサブプログラムと、が格納されている。なお、上記メインプログラムのＤ値には、設計上目標噴出量（目標流量）が得られるインジェクタ２の燃料噴射孔３の孔径Ｄm（以下、設計孔径と称す）よりも小さい孔径Ｄ1の孔を穿設するＤ1値が初期設定されている（Ｄ1＜Ｄm）。また、上記サブプログラムは、制御装置１４が、インジェクタ２の加工中の燃料噴射孔３からのガスの噴射量が目標値に到達していないと判断した場合に作動するプログラムであって、当該サブプログラムが作動した時点でメインプログラムに設定されている燃料噴射孔３の孔径の設定値（Ｄ値）に所定の値Δｄを加えてメインプログラムを再度実行させるものである。
【００１４】
次に、本実施形態の燃料噴射孔加工方法を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。レーザ加工装置１０をサイクルスタートさせると、制御手段としての制御装置１４はＮＣ制御装置１５からの信号を受信し、導管８に配置したバルブ７を開いてガスをインジェクタ２の内部空間２ａへ供給する（ステップ１）と共に流量検出手段としての流量センサ９を作動させる（ステップ２）。そして、ＮＣ制御装置１５のメインプログラムが実行され（ステップ３）、レーザビーム４が円軌道で走査されてインジェクタ２には孔径がＤ1の燃料噴射孔３が穿設される。この時点で、制御装置１４は、穿設された燃料噴射孔３からのガスの噴射量が目標噴射量（目標流量）に到達しているか否かを判別し（ステップ４）、到達していないと判断された場合には（ステップ４のＮ）、ＮＣ制御装置１５にサブプログラムを作動させる信号を送信する（ステップ５）。
【００１５】
ＮＣ制御装置１５は制御手段としての制御装置１４からの信号を受信するとサブプログラムを作動させ、これにより、メインプログラムに設定されている燃料噴射孔３の孔径の設定値（Ｄ値、現時点ではＤ＝Ｄ1）に所定の値ｄ1を加えてＤ＝Ｄ1＋ｄ1とし、メインプログラムが再度実行される。そして、レーザビーム４が円軌道で走査されて、インジェクタ２に孔径がＤ1＋ｄ1の燃料噴射孔３が穿設される。この時点で、穿設された燃料噴射孔３からのガスの噴射量が目標噴射量（目標流量）に到達しているか否かが判別され（ステップ４）、到達していないと判断された場合には（ステップ４のＮ）、ＮＣ制御装置１５に再度サブプログラムを作動させる信号を送信する。これにより、メインプログラムに設定されている燃料噴射孔３の孔径の設定値（Ｄ値、現時点ではＤ＝Ｄ1＋ｄ1）に所定の値ｄ2を加えてＤ＝Ｄ1＋ｄ2とし、メインプログラムが再度実行される。このように、燃料噴射孔３が穿設された時点で当該燃料噴射孔３からのガスの噴射量が目標噴射量に到達するまで、ステップ３〜５が順次繰り返され、燃料噴射孔３からのガスの噴射量が目標噴射量に到達した時点で加工が終了する（ステップ４のＹ）。なお、上記ｄ1及びｄ2は適宜設定される値である。
【００１６】
この実施の形態では以下の効果を奏する。
加工中の燃料噴射孔３からのガスの噴射量（流出量）の測定値を孔あけ加工へフィードバックさせたので、要求される噴射量を確保した性能にばらつきのないインジェクタ２を得ることができる。
孔あけ加工と燃料噴射孔３からのガスの噴射量（流出量）の測定とを段取り換えなく行うことができるので、生産性が向上し製造コストを低減させることができる。
燃料噴射孔３からのガスの噴射量（流出量）の測定に用いるガスをインジェクタ２の内部空間２ａから外部に向けて流出させるので、レーザビーム４照射による溶融物が燃料噴射孔３及びインジェクタ２の内部空間２ａに滞留してしまうようなことがない。
【００１７】
なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
例えば、ディーゼルエンジン用のインジェクタ２のように１個のインジェクタ２に複数の燃料噴射孔３が穿設される場合、燃料噴射孔３の総数Ｎ個のうちＮ−１個の燃料噴射孔３を穿設し、最後のＮ個目の燃料噴射孔３のみガスの噴出量をフィードバックさせて精密に孔あけ加工すればよい。
レーザビーム４は必ずしも円軌道で走査させる必要はない。例えば、極小孔がスリットである場合、レーザビーム４を直線軌道で走査させながら同時にスリットからのガスの噴射量をスリット加工にフィードバックさせる。
また、本実施の形態ではレーザビーム４を走査させて燃料噴射孔３の孔径を調節したが、レーザビーム４の焦点位置を移動させて当該孔径を調節してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、要求される燃料噴射量を確保し、且つ生産性を最大限に向上させることができる燃料噴射孔加工方法を提供することができる。また、要求される燃料噴射量を確保し、且つ生産性を最大限に向上させることができる燃料噴射孔加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態の極小孔の加工装置の説明図で、特に、インジェクタの燃料噴射孔を加工する燃料噴射孔加工装置の概略構成を示す図である。
【図２】  本燃料噴射孔加工装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】  本燃料噴射孔加工装置のフローチャート図である。
【符号の説明】
１  燃料噴射孔加工装置、２  インジェクタ、３  燃料噴射孔、８  導管、９  流量センサ（流出量検出手段）、１０  レーザ加工装置（燃料噴射孔加工手段）、１４  制御装置（制御手段）
【図１】
0004235789.tif 000002
【図２】
0004235789.tif 000003
【図３】
0004235789.tif 000004