JP2000202667A - インジェクタノズルの微細孔加工方法 - Google Patents
インジェクタノズルの微細孔加工方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、インジェクタノズルの微細孔加工
方法に関し、特に溶融面の断熱層の付与、燃焼ガスの内
面への供給、液体ホーニンク処理もしくは電解研磨によ
る加工仕上げ精度の向上と、合わせて内面の平滑度を改
善したインジェクタノズルの微細孔加工方法を提供す
る。 【解決手段】 複数の円筒形状の微細孔を設けるために
インジェクタノズルのレーザー孔開け加工をするに際
し、レーザー入側から出側の溶融面を平滑にするため
に、インジェクタノズルの内周に断熱層を設けてレーザ
ー入熱を均一にし、かつ前記断熱層のレーザーによる加
熱によって加圧ガスを発生させ、前記加圧ガスによって
溶融物を除去しながら孔開け加工することを特徴とし、
レーザーによる溶融部を該燃焼性ガスと反応させること
により溶融の進行を遅延・排出作用によって溶融面を平
滑にすることを特徴とする。
方法に関し、特に溶融面の断熱層の付与、燃焼ガスの内
面への供給、液体ホーニンク処理もしくは電解研磨によ
る加工仕上げ精度の向上と、合わせて内面の平滑度を改
善したインジェクタノズルの微細孔加工方法を提供す
る。 【解決手段】 複数の円筒形状の微細孔を設けるために
インジェクタノズルのレーザー孔開け加工をするに際
し、レーザー入側から出側の溶融面を平滑にするため
に、インジェクタノズルの内周に断熱層を設けてレーザ
ー入熱を均一にし、かつ前記断熱層のレーザーによる加
熱によって加圧ガスを発生させ、前記加圧ガスによって
溶融物を除去しながら孔開け加工することを特徴とし、
レーザーによる溶融部を該燃焼性ガスと反応させること
により溶融の進行を遅延・排出作用によって溶融面を平
滑にすることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インジェクタノズ
ルの微細孔加工方法に関し、特に溶融面の断熱層の付
与、燃焼ガスの内面への供給、液体ホーニング処理もし
くは電解研磨による加工仕上げ精度の向上と、合わせて
内面の平滑度を改善したインジェクタノズルの微細孔加
工方法に関するものである。
ルの微細孔加工方法に関し、特に溶融面の断熱層の付
与、燃焼ガスの内面への供給、液体ホーニング処理もし
くは電解研磨による加工仕上げ精度の向上と、合わせて
内面の平滑度を改善したインジェクタノズルの微細孔加
工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、内燃機関等の燃料噴射弁等で
は、バルブの開閉によって、確実に燃料を遮断または適
量の流量を流さなければならない。インジェクタノズル
はノズルホルダ先端に装着され、高圧燃料がノズルの周
辺部に入り、ニードル弁を押し上げて燃料を噴射する。
このインジェクタノズルは高温、高圧の厳しい条件のも
とで使用されるので、特殊な材料で精密加工で仕上げら
れる。また、その内面形状は、燃焼室形状に適した燃料
噴霧とするために高仕上げ面が要求されている。
は、バルブの開閉によって、確実に燃料を遮断または適
量の流量を流さなければならない。インジェクタノズル
はノズルホルダ先端に装着され、高圧燃料がノズルの周
辺部に入り、ニードル弁を押し上げて燃料を噴射する。
このインジェクタノズルは高温、高圧の厳しい条件のも
とで使用されるので、特殊な材料で精密加工で仕上げら
れる。また、その内面形状は、燃焼室形状に適した燃料
噴霧とするために高仕上げ面が要求されている。
【０００３】一方、ガソリンエンジンの性能は、噴射さ
れるガソリンの噴射特性に支配されるため、最近ではそ
の均一性が重要となっており、大きさとして４０〜１０
０μｍ径（主として約８０μｍ径）の単孔もしくは多孔
における孔開け加工の仕上がり状態は厳格なレベルが要
求されて来た。従来、インジェクタノズルの先端部に、
円筒状の単孔または多孔を設ける孔開け加工はドリル加
工が主流であった。これ以外の加工方法としては、レー
ザービーム、放電加工等の高エネルギー加工方法が一部
に採用されていた。しかし、これらの方法で均一な円筒
形状の微細孔を得るには、母材先端が丸形状であるこ
と、さらには出側の溶融物の付着が避けられず、またレ
ーザーの特性から孔の拡大を来たし精度上からも問題が
あった。
れるガソリンの噴射特性に支配されるため、最近ではそ
の均一性が重要となっており、大きさとして４０〜１０
０μｍ径（主として約８０μｍ径）の単孔もしくは多孔
における孔開け加工の仕上がり状態は厳格なレベルが要
求されて来た。従来、インジェクタノズルの先端部に、
円筒状の単孔または多孔を設ける孔開け加工はドリル加
工が主流であった。これ以外の加工方法としては、レー
ザービーム、放電加工等の高エネルギー加工方法が一部
に採用されていた。しかし、これらの方法で均一な円筒
形状の微細孔を得るには、母材先端が丸形状であるこ
と、さらには出側の溶融物の付着が避けられず、またレ
ーザーの特性から孔の拡大を来たし精度上からも問題が
あった。
【０００４】特開昭６４−７７７４８号公報には、レー
ザービームによる溶融法の孔加工技術として、多孔にお
いて最後の孔のみを精密に加工することによって、吐出
流量の制御と加工能率を向上する技術が開示されてい
る。また、特開平３−６０８８７号公報には、ドリル等
の機械的穿孔の後仕上げとしてレーザー孔開けを行う方
法が開示されている。しかし、これらの方法において
も、多孔を設けるには加工工程の負荷は大きくなり、ま
た、孔径の比較的大きなものでは問題はないが、さらに
小径のものでは穿孔が不可能となる等の問題を有する。
ザービームによる溶融法の孔加工技術として、多孔にお
いて最後の孔のみを精密に加工することによって、吐出
流量の制御と加工能率を向上する技術が開示されてい
る。また、特開平３−６０８８７号公報には、ドリル等
の機械的穿孔の後仕上げとしてレーザー孔開けを行う方
法が開示されている。しかし、これらの方法において
も、多孔を設けるには加工工程の負荷は大きくなり、ま
た、孔径の比較的大きなものでは問題はないが、さらに
小径のものでは穿孔が不可能となる等の問題を有する。
【０００５】このように、微細孔の加工に関してはレー
ザービームのみでは付着物および均一性において所定の
レベルが得られないため、ガソリンの噴射性能に悪影響
が発生する。そこで、これら付着物の防止および均一性
の向上のための、溶融物の排出・除去により平滑で表面
側での溶融径の拡大をも防止するレーザー孔開け加工技
術が望まれている。
ザービームのみでは付着物および均一性において所定の
レベルが得られないため、ガソリンの噴射性能に悪影響
が発生する。そこで、これら付着物の防止および均一性
の向上のための、溶融物の排出・除去により平滑で表面
側での溶融径の拡大をも防止するレーザー孔開け加工技
術が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ガソ
リンの燃焼室への噴霧に際し、最良の噴霧状態で時間的
にも、分布的にも良好なるインジェクタノズルの微細孔
の内周面を平滑で、かつ均一に設けることを可能とする
レーザー孔開け加工方法を提供することにある。
リンの燃焼室への噴霧に際し、最良の噴霧状態で時間的
にも、分布的にも良好なるインジェクタノズルの微細孔
の内周面を平滑で、かつ均一に設けることを可能とする
レーザー孔開け加工方法を提供することにある。
【０００７】また、本発明の他の目的は、前記微細孔の
平滑度の向上方法を検討し、レーザー孔開け加工部に断
熱層を設け、入熱の均一化をはかり、あわせて前記断熱
層から発生する加圧ガス流によって溶融部を平滑とする
レーザー孔開け加工方法を提供することにある。さら
に、本発明の別の目的は、前記孔開け加工のレーザービ
ームとともに燃焼ガスを供給してこのガス流により、溶
融部の内部に進行を促進して溶融部を平滑とするレーザ
ー孔開け加工方法を提供することにある。また、本発明
の別の目的は、前記孔開け加工後に孔内周面に液体ホー
ミング処理または電界研磨を検討し、レーザーの特性で
ある内周面の不均一性を改善可能なるレーザー孔開け加
工方法を提供することにある。
平滑度の向上方法を検討し、レーザー孔開け加工部に断
熱層を設け、入熱の均一化をはかり、あわせて前記断熱
層から発生する加圧ガス流によって溶融部を平滑とする
レーザー孔開け加工方法を提供することにある。さら
に、本発明の別の目的は、前記孔開け加工のレーザービ
ームとともに燃焼ガスを供給してこのガス流により、溶
融部の内部に進行を促進して溶融部を平滑とするレーザ
ー孔開け加工方法を提供することにある。また、本発明
の別の目的は、前記孔開け加工後に孔内周面に液体ホー
ミング処理または電界研磨を検討し、レーザーの特性で
ある内周面の不均一性を改善可能なるレーザー孔開け加
工方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、複数の円
筒形状の微細孔を設けるためにインジェクタノズルのレ
ーザー孔開け加工をするに際し、レーザー入側から出側
の溶融面を平滑にするために、インジェクタノズルの内
周に断熱層を設けてレーザー入熱を均一にし、かつ、前
記加圧ガスによって溶融物を排出させながら孔開け加工
することを特徴とするインジェクタノズルの微細孔加工
方法によって達成される。
筒形状の微細孔を設けるためにインジェクタノズルのレ
ーザー孔開け加工をするに際し、レーザー入側から出側
の溶融面を平滑にするために、インジェクタノズルの内
周に断熱層を設けてレーザー入熱を均一にし、かつ、前
記加圧ガスによって溶融物を排出させながら孔開け加工
することを特徴とするインジェクタノズルの微細孔加工
方法によって達成される。
【０００９】また、上記の目的は、前記において、燃焼
ガスを吹きつけレーザーによる溶融部を前記燃焼性ガス
と反応させることにより溶融の進行を遅延させるととも
に、燃焼ガス流による溶融物の排出作用によって溶融面
を平滑にすることを特徴とするインジェクタノズルの微
細孔加工方法によっても達成される。さらに、上記の目
的は、前記において、レーザー孔開け加工されたインジ
ェクタノズルの孔の内周に、砥粒としてセラミック微粒
子からなる液体ホーニング処理を施し、溶融面を平滑に
することを特徴とするインジェクタノズルの微細孔加工
方法によっても達成される。
ガスを吹きつけレーザーによる溶融部を前記燃焼性ガス
と反応させることにより溶融の進行を遅延させるととも
に、燃焼ガス流による溶融物の排出作用によって溶融面
を平滑にすることを特徴とするインジェクタノズルの微
細孔加工方法によっても達成される。さらに、上記の目
的は、前記において、レーザー孔開け加工されたインジ
ェクタノズルの孔の内周に、砥粒としてセラミック微粒
子からなる液体ホーニング処理を施し、溶融面を平滑に
することを特徴とするインジェクタノズルの微細孔加工
方法によっても達成される。
【００１０】また、上記の目的は、前記において、レー
ザー孔開け加工されたインジェクタノズルを、電解液中
に浸漬し表面に部分的に絶縁皮膜を配した陰極電極を、
前記孔内に軸方向に延伸して設け、かつ前記陰極電極を
順逆方向に移動させながら前記孔内周面を電解研磨して
溶融面を平滑にすることを特徴とするインジェクタノズ
ルの微細孔加工方法によっても達成される。
ザー孔開け加工されたインジェクタノズルを、電解液中
に浸漬し表面に部分的に絶縁皮膜を配した陰極電極を、
前記孔内に軸方向に延伸して設け、かつ前記陰極電極を
順逆方向に移動させながら前記孔内周面を電解研磨して
溶融面を平滑にすることを特徴とするインジェクタノズ
ルの微細孔加工方法によっても達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明では、図１のように、内周
に断熱層５を配したインジェクタノズル１に、レーザー
ビーム３を照射してインジェクタノズルの内周面に設け
た断熱層によって、熱の逃げ場をなくし、これによって
孔長さ方向のレーザービームによる入熱を均一にでき
る。これによって溶融部位を孔長さ方向全体に拡大でき
均一溶融が可能となる。さらに、断熱層は、昇華するも
のが好ましく、例えば炭化物、窒化物、酸化物の溶液に
浸漬してコーティングできるものであればよい。この断
熱層の昇華に伴い発生する加圧ガスによって、溶融部の
付着を防止でき、平滑性に優れた微細孔を形成できる。
に断熱層５を配したインジェクタノズル１に、レーザー
ビーム３を照射してインジェクタノズルの内周面に設け
た断熱層によって、熱の逃げ場をなくし、これによって
孔長さ方向のレーザービームによる入熱を均一にでき
る。これによって溶融部位を孔長さ方向全体に拡大でき
均一溶融が可能となる。さらに、断熱層は、昇華するも
のが好ましく、例えば炭化物、窒化物、酸化物の溶液に
浸漬してコーティングできるものであればよい。この断
熱層の昇華に伴い発生する加圧ガスによって、溶融部の
付着を防止でき、平滑性に優れた微細孔を形成できる。
【００１２】また、図２では、加工ガスとして燃焼性ガ
ス５をレーザーとともに供給するものである。この燃焼
性ガス流によって溶融部を内部に送り込むため平滑性の
向上が可能となる。さらに、図３に示すように、電解液
中（図示せず）で表面に部分的に絶縁皮膜７を設けた陰
極電極６を順逆方向に、交互に移動させて往復運動させ
ながら、電解研磨することによって、平滑性向上効果が
得られることになる。
ス５をレーザーとともに供給するものである。この燃焼
性ガス流によって溶融部を内部に送り込むため平滑性の
向上が可能となる。さらに、図３に示すように、電解液
中（図示せず）で表面に部分的に絶縁皮膜７を設けた陰
極電極６を順逆方向に、交互に移動させて往復運動させ
ながら、電解研磨することによって、平滑性向上効果が
得られることになる。
【００１３】本発明では、さらにレーザー孔開け加工さ
れたインジェクタノズルの孔の内周に、砥粒としてセラ
ミック微粒子からなる液体ホーニング処理によって、溶
融面を平滑にするものである。通常の液体ホーニング処
理では、砥粒の大きさとしては数μｍ以下の粒子と加工
液の混濁液を加工対象に噴射もしくは投射する。インジ
ェクタノズルの内周の平滑化からその適した砥粒の大き
さ、混入量、投射圧力を設定する。
れたインジェクタノズルの孔の内周に、砥粒としてセラ
ミック微粒子からなる液体ホーニング処理によって、溶
融面を平滑にするものである。通常の液体ホーニング処
理では、砥粒の大きさとしては数μｍ以下の粒子と加工
液の混濁液を加工対象に噴射もしくは投射する。インジ
ェクタノズルの内周の平滑化からその適した砥粒の大き
さ、混入量、投射圧力を設定する。
【００１４】図７に本発明のレーザー孔開け加工機の概
要を示す。レーザー発振器１８からＹＡＧ，ＣＯ2 レー
ザーが電源１５および制御盤１６によって連続、好まし
くはパルスとして発振され、絞り１３および出力ミラー
１２で照射波として調整される。次いで、反射ミラー９
で方向が９０度曲げられる。この反射ミラー９の上部に
は観察用の顕微鏡１０がフィルター１１を介して設けら
れ、加工部をモニターしている。一方、加工用レーザー
は、集光レンズ８を通って小径高エネルギー化され加工
物に照射される。
要を示す。レーザー発振器１８からＹＡＧ，ＣＯ2 レー
ザーが電源１５および制御盤１６によって連続、好まし
くはパルスとして発振され、絞り１３および出力ミラー
１２で照射波として調整される。次いで、反射ミラー９
で方向が９０度曲げられる。この反射ミラー９の上部に
は観察用の顕微鏡１０がフィルター１１を介して設けら
れ、加工部をモニターしている。一方、加工用レーザー
は、集光レンズ８を通って小径高エネルギー化され加工
物に照射される。
【００１５】また、図４のように本発明の加工時間とレ
ーザーの出力の関係は、初期にはレーザー出力を抑え、
ある程度経過した後に出力を増加させ、かつ最大出力の
時間をかなり短時間とするパターンが好ましい。これに
よって、溶融部を内部に送ることが可能となる。従来の
レーザー孔開けによる微細孔を図６（ａ）および（ｂ）
に示す。微細孔２の内周面は、図６（ｂ）の拡大図に示
すように、凹凸によって平滑度はかなり劣っている。ま
た、本発明のレーザー孔開けの内周面の平滑性は、従来
の表面凹凸レベルが１５μｍのものが、２．５μｍのレ
ベルに改善される。さらに、図５（ｂ）に示すように、
レーザーの出側における孔周辺の付着物２０はかなり多
く認められる。これに対して、本発明では図５（ａ）に
示すように、レーザー出側での付着物２０は減少してい
る。これは、付着物が十分に除去されるためによる。以
下、本発明について実施例の図面を参照してさらに詳述
する。
ーザーの出力の関係は、初期にはレーザー出力を抑え、
ある程度経過した後に出力を増加させ、かつ最大出力の
時間をかなり短時間とするパターンが好ましい。これに
よって、溶融部を内部に送ることが可能となる。従来の
レーザー孔開けによる微細孔を図６（ａ）および（ｂ）
に示す。微細孔２の内周面は、図６（ｂ）の拡大図に示
すように、凹凸によって平滑度はかなり劣っている。ま
た、本発明のレーザー孔開けの内周面の平滑性は、従来
の表面凹凸レベルが１５μｍのものが、２．５μｍのレ
ベルに改善される。さらに、図５（ｂ）に示すように、
レーザーの出側における孔周辺の付着物２０はかなり多
く認められる。これに対して、本発明では図５（ａ）に
示すように、レーザー出側での付着物２０は減少してい
る。これは、付着物が十分に除去されるためによる。以
下、本発明について実施例の図面を参照してさらに詳述
する。
【００１６】
【実施例】実施例１ 本実施例は、インジェクタノズルの内周に無機質からな
る断熱層を設け、レーザーによる溶融物の付着を防止す
るものである。図１に示すように、本実施例のインジェ
クタノズルでは、インジェクタノズルの内面にＴｉＮを
ＣＶＤによってコーティングして断熱層４を設け、溶融
物の付着を防止すると同時に溶融によって発生するガス
や酸化粉塵を吸引することによって加工孔内面への再付
着を防止する。すなわち、ガスを吸引することによって
付着防止を促進するものである。
る断熱層を設け、レーザーによる溶融物の付着を防止す
るものである。図１に示すように、本実施例のインジェ
クタノズルでは、インジェクタノズルの内面にＴｉＮを
ＣＶＤによってコーティングして断熱層４を設け、溶融
物の付着を防止すると同時に溶融によって発生するガス
や酸化粉塵を吸引することによって加工孔内面への再付
着を防止する。すなわち、ガスを吸引することによって
付着防止を促進するものである。
【００１７】具体的には、インジェクタノズル１の先端
及び先端側側壁に、微細孔２を形成させた。その際、イ
ンジェクタノズル１の内面は、化学蒸着によりセラミッ
クコーティングされるが、本実施例ではＴｉＮ皮膜を形
成したものを使用した。なお、レーザービーム３の照射
の条件は次の通りとして孔開け加工を行ったものであ
る。
及び先端側側壁に、微細孔２を形成させた。その際、イ
ンジェクタノズル１の内面は、化学蒸着によりセラミッ
クコーティングされるが、本実施例ではＴｉＮ皮膜を形
成したものを使用した。なお、レーザービーム３の照射
の条件は次の通りとして孔開け加工を行ったものであ
る。
【００１８】本実施例でのインジェクタノズルの仕様お
よび加工条件としては、次の通りとした。具体的には、
インジェクタノズル材質はＳＵＳまたはＳＣＭ（ニッケ
ルクロムモリブデン鋼）とし、ノズル径はＤ＝φ８mm、
ｔ（肉厚）＝０．５mm、ノズル微細孔数は１６〜３２孔
の多孔ノズルである。また、レーザーにはＹＡＧレーザ
ーを使用し、レーザー出力は２kWクラスで、７００Ｖ、
０．０５〜２Ｊで、レーザービーム径はφ４０μｍであ
る。
よび加工条件としては、次の通りとした。具体的には、
インジェクタノズル材質はＳＵＳまたはＳＣＭ（ニッケ
ルクロムモリブデン鋼）とし、ノズル径はＤ＝φ８mm、
ｔ（肉厚）＝０．５mm、ノズル微細孔数は１６〜３２孔
の多孔ノズルである。また、レーザーにはＹＡＧレーザ
ーを使用し、レーザー出力は２kWクラスで、７００Ｖ、
０．０５〜２Ｊで、レーザービーム径はφ４０μｍであ
る。
【００１９】本実施例ではレーザー孔開け装置として図
７と同一の装置を使用して、上記の条件による孔開け加
工を行った。その加工後のサンプルを切り出し、走査型
電子顕微鏡にて孔の円筒度を観察した。その結果、図５
（ｂ）に示される従来のものでは、レーザーの入側での
孔径の拡大が認められるが、本実施例の図５（ａ）にお
いては殆ど孔径の拡大はないことが確認できた。これ
は、レーザー溶融物を除去可能となるためで、微細孔２
の表面粗さＲz が従来の１５μｍから、約２．５μｍ以
下へ向上することがわかった。
７と同一の装置を使用して、上記の条件による孔開け加
工を行った。その加工後のサンプルを切り出し、走査型
電子顕微鏡にて孔の円筒度を観察した。その結果、図５
（ｂ）に示される従来のものでは、レーザーの入側での
孔径の拡大が認められるが、本実施例の図５（ａ）にお
いては殆ど孔径の拡大はないことが確認できた。これ
は、レーザー溶融物を除去可能となるためで、微細孔２
の表面粗さＲz が従来の１５μｍから、約２．５μｍ以
下へ向上することがわかった。
【００２０】実施例２ 本実施例は、レーザー孔開け加工時にレーザーととも
に、加圧された燃焼性ガスを供給し、溶融部が燃焼性ガ
スと反応するため凝固を遅らせることが可能となる。さ
らに、この燃焼性ガス流によって溶融部を内部に送り込
むため平滑性を向上させることが可能である。具体的に
は、図２のように、インジェクタノズル１の先端及び側
壁に、微細孔２を形成させた。その際、インジェクタノ
ズル１は、ノズル内部で吸引しているため、溶融物（ド
ロス）が内面に付着しない。
に、加圧された燃焼性ガスを供給し、溶融部が燃焼性ガ
スと反応するため凝固を遅らせることが可能となる。さ
らに、この燃焼性ガス流によって溶融部を内部に送り込
むため平滑性を向上させることが可能である。具体的に
は、図２のように、インジェクタノズル１の先端及び側
壁に、微細孔２を形成させた。その際、インジェクタノ
ズル１は、ノズル内部で吸引しているため、溶融物（ド
ロス）が内面に付着しない。
【００２１】本実施例でのインジェクタノズルの仕様お
よび加工条件としては、次の通りとした。具体的には、
インジェクタノズル材質はＳＵＳまたはＳＣＭ（ニッケ
ルクロムモリブデン鋼）とし、ノズル径はＤ＝φ８mm、
ｔ（肉厚）＝０．５mm、ノズル微細孔数は１６〜３２孔
の多孔ノズルである。また、レーザーにはＹＡＧレーザ
ーを使用し、レーザー出力は２kWクラスで、７００Ｖ、
０．０５〜２Ｊで、レーザービーム径はφ４０μｍであ
る。なお、燃焼性ガスとしてＯ2 ガスを使用した。
よび加工条件としては、次の通りとした。具体的には、
インジェクタノズル材質はＳＵＳまたはＳＣＭ（ニッケ
ルクロムモリブデン鋼）とし、ノズル径はＤ＝φ８mm、
ｔ（肉厚）＝０．５mm、ノズル微細孔数は１６〜３２孔
の多孔ノズルである。また、レーザーにはＹＡＧレーザ
ーを使用し、レーザー出力は２kWクラスで、７００Ｖ、
０．０５〜２Ｊで、レーザービーム径はφ４０μｍであ
る。なお、燃焼性ガスとしてＯ2 ガスを使用した。
【００２２】本実施例ではレーザー孔開け装置として図
７と同一の装置を使用して、上記の条件による孔開け加
工を行った。その加工後のサンプルを切り出し、走査型
電子顕微鏡にて孔の円筒度を観察した。その結果、従来
のものでは、レーザーの入側での孔径の拡大が認められ
るが、本実施例においては殆ど孔径の拡大はないことが
確認できた。これは、レーザー溶融物を除去可能となる
ためで、微細孔２の表面粗さＲz が従来の１５μｍか
ら、約２．５μｍ以下へ向上することがわかった。
７と同一の装置を使用して、上記の条件による孔開け加
工を行った。その加工後のサンプルを切り出し、走査型
電子顕微鏡にて孔の円筒度を観察した。その結果、従来
のものでは、レーザーの入側での孔径の拡大が認められ
るが、本実施例においては殆ど孔径の拡大はないことが
確認できた。これは、レーザー溶融物を除去可能となる
ためで、微細孔２の表面粗さＲz が従来の１５μｍか
ら、約２．５μｍ以下へ向上することがわかった。
【００２３】実施例３ 本実施例は、レーザー孔開け加工されたインジェクタノ
ズルの孔の内周に、さらにセラミック微粒子からなる砥
粒での液体ホーニング処理をし、溶融面を平滑にしたも
のである。本実施例の液体ホーニング処理の、砥粒の大
きさおよび噴射条件は、その加工率との関係から加工面
平滑性が決められた。具体的には、本実施例でのインジ
ェクタノズルの仕様および加工条件としては、次の通り
とした。具体的には、インジェクタノズル材質はＳＵＳ
またはＳＣＭ（ニッケルクロムモリブデン鋼）とし、ノ
ズル径はＤ＝φ８mm、ｔ（肉厚）＝０．５mm、ノズル微
細孔数は１６〜３２孔の多孔ノズルである。また、レー
ザーにはＹＡＧレーザーを使用し、レーザー出力は２kW
クラスで、７００Ｖ、０．０５〜２Ｊで、レーザービー
ム径はφ４０μｍである。さらに、液体ホーニング処理
条件としては、次のとおりである。砥粒は（Ａｌ
2 Ｏ3 ，ＳｉＣ）で粒径はφ５μｍ以下で、圧力は、
０．４９MPa噴射はノズル内側から噴出させて加工し
た。
ズルの孔の内周に、さらにセラミック微粒子からなる砥
粒での液体ホーニング処理をし、溶融面を平滑にしたも
のである。本実施例の液体ホーニング処理の、砥粒の大
きさおよび噴射条件は、その加工率との関係から加工面
平滑性が決められた。具体的には、本実施例でのインジ
ェクタノズルの仕様および加工条件としては、次の通り
とした。具体的には、インジェクタノズル材質はＳＵＳ
またはＳＣＭ（ニッケルクロムモリブデン鋼）とし、ノ
ズル径はＤ＝φ８mm、ｔ（肉厚）＝０．５mm、ノズル微
細孔数は１６〜３２孔の多孔ノズルである。また、レー
ザーにはＹＡＧレーザーを使用し、レーザー出力は２kW
クラスで、７００Ｖ、０．０５〜２Ｊで、レーザービー
ム径はφ４０μｍである。さらに、液体ホーニング処理
条件としては、次のとおりである。砥粒は（Ａｌ
2 Ｏ3 ，ＳｉＣ）で粒径はφ５μｍ以下で、圧力は、
０．４９MPa噴射はノズル内側から噴出させて加工し
た。
【００２４】本実施例ではレーザー孔開け装置として図
７と同一の装置を使用して、上記の条件による孔開け加
工を行った。その後上記の条件によって、液体ホーニン
グ処理を行った。その処理材より、サンプルを切り出
し、走査型電子顕微鏡にて孔の円筒度を観察した。その
結果、従来のものでは、レーザーの入側での孔径の拡大
が認められるが、本実施例においては殆ど孔径の拡大は
ないことが確認できた。これは、レーザー溶融物を除去
可能となるためで、微細孔の表面粗さＲz が従来の１５
μｍから、約２．５μｍ以下へ向上することがわかっ
た。
７と同一の装置を使用して、上記の条件による孔開け加
工を行った。その後上記の条件によって、液体ホーニン
グ処理を行った。その処理材より、サンプルを切り出
し、走査型電子顕微鏡にて孔の円筒度を観察した。その
結果、従来のものでは、レーザーの入側での孔径の拡大
が認められるが、本実施例においては殆ど孔径の拡大は
ないことが確認できた。これは、レーザー溶融物を除去
可能となるためで、微細孔の表面粗さＲz が従来の１５
μｍから、約２．５μｍ以下へ向上することがわかっ
た。
【００２５】実施例４ 本実施例は、レーザー孔開け加工されたインジェクタノ
ズルの孔の内周に、さらに電解研磨をし、溶融面を平滑
にしたものである。本実施例の電解研磨条件は、微細な
インジェクタノズル内に、陰極電極を孔内に設けるため
角度が決められた。具体的には、図３のように、電解液
中で表面に部分的に絶縁皮膜７を設けた陰極電極６を孔
内で往復運動させながら電解研磨する。本実施例でのイ
ンジェクタノズルの仕様および加工条件としては、次の
通りとした。具体的には、インジェクタノズル材質はＳ
ＵＳまたはＳＣＭ（ニッケルクロムモリブデン鋼）と
し、ノズル径はＤ＝φ８mm、ｔ（肉厚）＝０．５mm、ノ
ズル微細孔数は１６〜３２孔の多孔ノズルである。ま
た、レーザーにはＹＡＧレーザーを使用し、レーザー出
力は２kWクラスで、７００Ｖ、０．０５〜２Ｊで、レー
ザービーム径はφ４０μｍである。さらに、電解研磨条
件としては、電解液は１０％ＮａＣｌ水溶液で、電流密
度は２．８Ａ／dm2 で温度は２５℃としたものである。
ズルの孔の内周に、さらに電解研磨をし、溶融面を平滑
にしたものである。本実施例の電解研磨条件は、微細な
インジェクタノズル内に、陰極電極を孔内に設けるため
角度が決められた。具体的には、図３のように、電解液
中で表面に部分的に絶縁皮膜７を設けた陰極電極６を孔
内で往復運動させながら電解研磨する。本実施例でのイ
ンジェクタノズルの仕様および加工条件としては、次の
通りとした。具体的には、インジェクタノズル材質はＳ
ＵＳまたはＳＣＭ（ニッケルクロムモリブデン鋼）と
し、ノズル径はＤ＝φ８mm、ｔ（肉厚）＝０．５mm、ノ
ズル微細孔数は１６〜３２孔の多孔ノズルである。ま
た、レーザーにはＹＡＧレーザーを使用し、レーザー出
力は２kWクラスで、７００Ｖ、０．０５〜２Ｊで、レー
ザービーム径はφ４０μｍである。さらに、電解研磨条
件としては、電解液は１０％ＮａＣｌ水溶液で、電流密
度は２．８Ａ／dm2 で温度は２５℃としたものである。
【００２６】本実施例ではレーザー孔開け装置として図
７と同一の装置を使用して、上記の条件による孔開け加
工を行った。その後上記の条件によって、電解研磨を行
った。その処理材より、サンプルを切り出し、走査型電
子顕微鏡にて孔の円筒度を観察した。その結果、従来の
ものでは、レーザーの入側での孔径の拡大が認められる
が、本実施例においては殆ど孔径の拡大はないことが確
認できた。これは、レーザー溶融物を除去可能となるた
めで、微細孔の表面粗さＲz が従来の１５μｍから、約
２．５μｍ以下へ向上することがわかった。
７と同一の装置を使用して、上記の条件による孔開け加
工を行った。その後上記の条件によって、電解研磨を行
った。その処理材より、サンプルを切り出し、走査型電
子顕微鏡にて孔の円筒度を観察した。その結果、従来の
ものでは、レーザーの入側での孔径の拡大が認められる
が、本実施例においては殆ど孔径の拡大はないことが確
認できた。これは、レーザー溶融物を除去可能となるた
めで、微細孔の表面粗さＲz が従来の１５μｍから、約
２．５μｍ以下へ向上することがわかった。
【００２７】
【発明の効果】本発明によればレーザービームによる、
極短時間（秒単位）におこる溶融・凝固の繰り返しに起
因する内壁の平滑性を向上させ、さらに均一にして優れ
た燃料噴射特性を有するインジェクタノズルを、生産性
よく製造でき、かつ仕上がり精度および加工時間を著し
く改善することを可能とする。
極短時間（秒単位）におこる溶融・凝固の繰り返しに起
因する内壁の平滑性を向上させ、さらに均一にして優れ
た燃料噴射特性を有するインジェクタノズルを、生産性
よく製造でき、かつ仕上がり精度および加工時間を著し
く改善することを可能とする。
【図１】本発明の実施例１に係るインジェクタの内周に
断熱層を付与するレーザー孔開け加工の概要を示す図で
ある。
断熱層を付与するレーザー孔開け加工の概要を示す図で
ある。
【図２】本発明の実施例２に係るレーザーとともに燃焼
性ガスを供給するレーザー孔開け加工の概要を示す図で
ある。
性ガスを供給するレーザー孔開け加工の概要を示す図で
ある。
【図３】本発明の実施例３に係る電解研磨の概要を示す
図である。
図である。
【図４】本発明に係るレーザー孔開け加工時の加工時間
と出力の関係を示す図である。
と出力の関係を示す図である。
【図５】本発明と従来の溶融物の付着状況を示し、
（ａ）本発明、（ｂ）従来法を示す。
（ａ）本発明、（ｂ）従来法を示す。
【図６】従来のインジェクタノズルの微細孔を示し、
（ａ）全体図、（ｂ）微細孔の拡大図である。
（ａ）全体図、（ｂ）微細孔の拡大図である。
【図７】本発明のレーザー孔開け加工装置の概要を示す
図である。
図である。
１…インジェクタノズル ２…微細孔 ３…レーザービーム ４…断熱層 ５…燃焼性ガス ６…陰極 ７…絶縁皮膜 ８…集光レンズ ９…反射ミラー １０…顕微鏡 １１…フィルター １２…出力ミラー １３…絞り １４…シャッター １５…電源 １６…制御盤 １７…冷却水 １８…レーザー発振器 １９…反射ミラー ２０…付着物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島▲崎▼ 龍司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3C059 AA02 AB01 DB02 GC01 HA11 3G066 AA02 AB02 AD12 BA51 BA54 BA61 CC26 CD14 CD18 CD30 4E068 AA03 AA04 AF01 CF04 CG02 CJ10 DA02
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の円筒形状の微細孔を設けるために
インジェクタノズルのレーザー孔開け加工をするに際
し、レーザー入側から出側の溶融面を平滑にするため
に、インジェクタノズルの内周に断熱層を設けてレーザ
ー入熱を均一にし、かつ該断熱層のレーザーによる加熱
によって加圧ガスを発生させ、該加圧ガスによって溶融
物を除去しながら孔開け加工することを特徴とするイン
ジェクタノズルの微細孔加工方法。 - 【請求項２】 請求項１において、レーザー孔開け加工
するに際し、燃焼ガスを吹き付けレーザーによる溶融部
を該燃焼性ガスと反応させることにより溶融の進行を遅
延させるとともに、燃焼ガス流による溶融物の排出作用
によって溶融面を平滑にすることを特徴とするインジェ
クタノズルの微細孔加工方法。 - 【請求項３】 請求項１において、レーザー孔開け加工
されたインジェクタノズルの孔の内周に、砥粒としてセ
ラミック微粒子からなる液体ホーニング処理を施し、溶
融面を平滑にすることを特徴とするインジェクタノズル
の微細孔加工方法。 - 【請求項４】 請求項１において、レーザー孔開け加工
されたインジェクタノズルを、電界液中に浸漬し表面に
部分的に絶縁皮膜を配した陰極電極を、該孔内に軸方向
に延伸して設け、かつ該陰極電極を順逆方向に移動させ
ながら該孔内周面を電界研磨して溶融面を平滑にするこ
とを特徴とするインジェクタノズルの微細孔加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11010831A JP2000202667A (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | インジェクタノズルの微細孔加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11010831A JP2000202667A (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | インジェクタノズルの微細孔加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000202667A true JP2000202667A (ja) | 2000-07-25 |
Family
ID=11761313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11010831A Withdrawn JP2000202667A (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | インジェクタノズルの微細孔加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000202667A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003018248A1 (de) * | 2001-08-17 | 2003-03-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur mikrobearbeitung eines werkstücks mit laserstrahlung |
| US7202441B2 (en) * | 2001-02-14 | 2007-04-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing a hole in a body, specifically an injection hole in a fuel injector |
| JP2008038938A (ja) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | 静圧形ノンコンタクトガスシール |
| CN101870018A (zh) * | 2010-05-31 | 2010-10-27 | 重庆红江机械有限责任公司 | 燃油喷嘴喷孔内孔口电解加工方法及所使用的电解夹具 |
| WO2015029515A1 (ja) * | 2013-09-02 | 2015-03-05 | 三菱重工業株式会社 | 複合加工装置及び複合加工方法 |
| CN109352102A (zh) * | 2018-11-24 | 2019-02-19 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种激光与电解复合旋转加工装置 |
| CN113941792A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-18 | 深圳市库卡自动化设备有限公司 | 喷油器全自动组装焊生产线系统 |
-
1999
- 1999-01-19 JP JP11010831A patent/JP2000202667A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7202441B2 (en) * | 2001-02-14 | 2007-04-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing a hole in a body, specifically an injection hole in a fuel injector |
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| JP2015047621A (ja) * | 2013-09-02 | 2015-03-16 | 三菱重工業株式会社 | 複合加工装置及び複合加工方法 |
| EP3042733A4 (en) * | 2013-09-02 | 2017-04-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Composite processing device and composite processing method |
| US10220469B2 (en) | 2013-09-02 | 2019-03-05 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combined machining apparatus and combined machining method |
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| CN113941792A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-18 | 深圳市库卡自动化设备有限公司 | 喷油器全自动组装焊生产线系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040123 |