JPH0481567A - セラミックノズルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、燃焼室内に露出する噴孔から該燃焼室に燃
料を噴射するセラミックノズルの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、燃焼室に燃料を噴霧する燃料噴射ノズルは、例え
ば、第４図に示す構造をしている。この燃料噴射ノズル
は、主として、ノズル本体２０、該ノズル本体２０の先
端部に形成された複数個の噴孔２２、及び該噴孔２２を
開閉するための針弁２１から成る。ノズル本体２０は、
金属材料で製作され、筒体上部２４と先端が封止した筒
体先端部２５とから成る。筒体上部２４の内周面と針弁
２１の外周面との間には、燃料供給通路２３が形成され
ている。また、筒体先端部２５には複数個の噴孔２２が
形成されている。これらの噴孔２２は、針弁２１が上下
動することによって針弁２１の先端のテーバ面２６が筒
体先端部２５のテーバ面２７に接離することで開閉され
る。

また、セラミック燃料噴射ノズルの製造方法として、特
開昭６１−５８９６７号公報に開示されたものがある。

該セラミック燃料噴射ノズルの製造方法は、窒化ケイ素
と焼結助剤とから成るセラミック材料粉末に有機バイン
ダを混合した射出成形によって弁穴部、燃料供給穴部、
燃料噴射穴部を有する成形体を一度に成形し、しかる後
常圧で焼結するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、燃料噴射ノズルにおいて、筒体先端部２５に
形成された噴孔２２については、噴孔径及び噴孔数は、
燃焼状態に大きな影響を及ぼす条件であり、噴孔に対す
るこれらの諸条件の決定は、エンジン性能とも関係して
エンジン性能の向上に重要な要素となる。また、噴孔径
及び噴孔数についてのみでなく、形状、噴孔角度等の噴
孔形状も燃焼に大きな影響を及ぼすことは、従来からも
分かっている要素であるが、円形以外の微細な形状、即
ち異形形状の噴孔を製造するのは極めて困難で、能率的
でなかった。

従来、燃料噴射ノズルの噴孔を円形以外の異形形状に形
成する場合には、レーザ加工機や放電加工機を用いてノ
ズル本体に孔加工を施しているが、レーザ加工機による
レーザ加工の場合には、レーザ照射面では適正な形状か
えられるが、レーザ照射面とは反対側の面では、所定の
噴孔の形状に加工し難いという問題を有している。また
、放電加工機による放電加工については、形彫放電加工
は勿論のこと、ワイヤ電極を用いて放電加工を行う場合
には、ワイヤ電極を工作物のスタートホールに通す必要
があり、工作物即ちノズル本体の筒体先端部に異なった
角度で孔を穿孔することは不可能なことであった。

そこで、従来から燃料噴射ノズルの噴孔を微細な円形以
外の異形形状の噴孔を効率良く製作し、且つ精度に冨ん
だ状態の形状に形成する方法が望まれていた。

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
燃焼室内に露出する噴孔から該燃焼室に燃料を噴射する
セラミックノズルの製造方法ｔこおいて、ノズル本体を
筒体上部と筒体先端部から構成し、該筒体先端部に円形
の微細な噴孔は勿論のこと、円形以外の異形形状の微細
な噴孔をサイズ、噴孔径、噴孔角度を自由に選択して決
定でき、且つ精度良く製造することであり、セラミック
粉体の混練物から成るグリーンシーＨこ所望の噴孔を形
成し、巻回成形して焼成することによってノズル本体を
製造して燃料噴射ノズルを製作するセラミックノズルの
製造方法を提供することである。

［１［を解決するための手段〕 この発明は、上記目的を達成するため、次のように構成
されている。即ち、この発明は、セラミック粉体を含む
混練成形原料を製造する工程、該混練成形原料を押出し
成形して平板状グリーンシートを作る工程、該グリーン
シートを所定の形状に且つ噴孔となる所定の孔を打抜き
加工して打抜き成形シートを形成する工程、該打抜き成
形シートを巻回して辺部を接合すると共に一端を封止し
且つ他端を開放して筒体先端部を形成する工程、及び該
筒体先端部の開放側を筒体上部の端部に接合して焼成す
る工程から成るセラミックノズルの製造方法に関する。

ここで、前記混練成形原料としては、セラミ・ツク粉体
、ポリエチレン及びオイルを混練したものから構成でき
る。

また、このセラミックノズルの製造方法において、前記
セラミンク粉体は窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア
又はアルミナの粉末から選定された材料である。

また、このセラミックノズルの製造方法において、前記
グリーンシートに形成する前記孔の形状は円及び円板外
の異形形状に形成できる。

〔作用〕

この発明によるセラミックノズルの製造方法は、上記の
ように構成され、次のように作用する。即ち、このセラ
ミックノズルの製造方法は、セラミック粉体を含む混練
成形原料を押出し成形して平板状のグリーンシートを製
造し、該グリーンソートを所定の形状に切断して所定の
形状の孔を打抜き加工し、該成形シートを巻回して一端
を封止した筒体先端部を形成し、該筒体先端部の開放端
部を筒体上部の端部に接合して焼成したので、平板状の
前記グリーンシートの平らな面に対して孔を打ち抜くの
であるから、該孔の数、孔径、孔形成、孔に位置、位置
段数を所望に応して選択でき、特に、孔の形状を円形の
形状は勿論のこと、楕円形、角形等の異形形状に自由に
選定して容易に且つ正確に打抜くことができる。次いで
、この打抜き成形ノートを巻回して接合した筒体先端部
をノズル本体を構成する筒体上部の端部に接合して焼成
することによってノズル本体を製作し、該ノズル本体の
筒体先端部に精度に冨んだ異形形状の噴孔を簡単に且つ
能率的に形成することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明によるセラミックノズ
ルの製造方法の実施例を説明する。

この発明によるセラミックノズルの製造方法を、第１図
、第２図及び第３図を参照して説明する。

第１図はこのセラミックノズルの製造方法の一実施例を
達成する各工程を示す説明図、第２図はこのセラミック
ノズルの製造方法で製造した燃料噴射ノズルの一部を示
す断面図、及び第３図は第１図のセラミックノズルの製
造方法の処理工程を示すブロック図である。

このセラミックノズルの製造方法は、王として、セラミ
ック粉体を含む混練成形原料を製造する工程、咳混線成
形原料を押出し成形して平板状のグリーンシートを作る
工程、該グリーンシートを所定の形状に切断し且つ所定
の形状の孔を打抜き加工して打抜き成形シートを形成す
る工程、該打抜き成形ソートを巻回して辺部を接合して
一端を封止し且つ他端を開放した筒体先端部を形成する
工程、及び該筒体先端部の開放端部をノズル本体を構成
する筒体上部の端部に接合して焼成する工程から成るも
のである。セラミック粉体としては、窒化ケイ素、炭化
ケイ素、ジルコニア又はアルミナの粉体から選定するこ
とができる。

このセラミックノズルの製造方法において、燃焼室に最
適のセラミック粉体を選定し、該セラミック粉体をポリ
エチレン及びオイルを構成し、これらの原料を十分に練
り混ぜて混練して混練成形原料を製造する（ステップ１
０）。混練成形原料としては、セラミック粉体を７０重
量％、熱可塑性であるポリエチレンを２５％、及びオイ
ルを５重量％を混練した混合スリップから成るものであ
り、該混合スリップは、押出して所定の長さに切断し、
押出し成形用原料に作ったものである。

次いで、混練成形原料を、加温した押出し機に投入し、
第１図の（ａ）に示すように、該押出し機によって所定
の厚さ、例えば、１．３　ｍｍの厚さのグリーンシート
ＧＳに押出し成形する（ステップ１１）。

更に、第１図の（ｂ）に示すように、グリーンンー）Ｇ
Ｓを、打抜き機によって所定の形状のサイズ、図では、
三角形即ち扇形に打抜くと共に、多噴孔を形成する噴孔
となる複数個の孔４を打抜き加工して打抜き成形シート
ＦＳを形成する（ステップ１２）。この時、打抜き加工
する孔４については、孔径、孔の形状、角度、サイズ等
の条件は、所望に予め選定することができるものである
。

しかも、グリーンシートＧＳは平らな面であるので、孔
の打抜き加工は極めて容易に且つ正確に所定の形状、サ
イズ等のものに加工することができる。例えば、孔の形
状を、円形形状は勿論のこと、四角形等の異形形状に形
成することができる。

更に、第１図の（Ｃ）に示すように、打抜き加工を施し
た打抜き成形シー）ＦＳを巻回して辺部７を接合し、一
端２Ａを封止し且つ他４２Ｅを開放した筒体先端部２を
形成する（ステップ１３）。

打抜き成形シートＦＳは三角形であるので、該打抜き成
形シートＦｓを巻回することによって円錐筒体即ち筒体
先端部２が形成され、錐面の周囲に噴孔となる複数個の
孔４が形成された形状に構成される。

次いで、第１図の（ｅ）で示すように、この筒体先端部
２の開放端部２Ｂを、ノズル本体を構成する筒体上部３
の端部３Ｅに接合部６で接合し、筒体先端部２と筒体上
部３とを組み合わせてノズル本体成形体５を形成する（
ステップ］４）。

筒体先端部２と筒体上部３とを組み合わせたノズル本体
成形体５を焼成してノズル本体１を製造する（ステップ
１５）。この焼成時、ポリエチレンは脱脂焼成され、第
２図に示すように、多噴孔が形成されたセラミック製の
ノズル本体１が形成される。

この発明によるセラミックノズルの製造方法において、
上記の各工程によって製造した燃料噴射ノズルのノズル
本体１に形成された噴孔４の精度については、次のよう
な結果を得ることができた。

即ち、この発明によるセラミックノズルの製造方法によ
って得られた噴孔４を、従来のレーザ加工で形成した噴
孔と比較すると、結果は下記表に示すとおりであった。

表 但し、噴孔のサイズ及び形状は、２００μｍの正方形の
ものＬこ形成した。

〔発明の効果〕

この発明によるセラミックノズルの製造方法は、上記の
ように構成されており、次のような効果を有する。即ち
、このセラミックノズルの製造方法は、セラミック粉体
を含む混練成形原料を製造する工程、該混線成形原料を
押出し成形して平板状グリーンシートを作る工程、該グ
リーンシートを所定の形状に且つ噴孔となる所定の孔を
打抜き加工して打抜き成形ソートを形成する工程、該打
抜き成形ンートを巻回して辺部を接合すると共に一端を
封止し且つ他端を開放して筒体先端部を形成する工程、
及び該筒体先端部の開放側を筒体上部の端部に接合して
焼成する工程から成るので、平らな板即ち前記グリーン
ソートに対して所定の形状のサイズに切断すると共に、
噴孔となる所定の形状の孔を打抜き加工することになり
、孔加工を極めて能率的に行うことができると共に、寸
法精度が極めて良く且つ種々の形状をした噴孔を自由に
選定して形成することができ、しかも前記孔を多数形成
して多噴孔に形成することができ、しかも完成したノズ
ル本体はセラミック材料から構成されるので、耐熱性、
耐腐食性に冨んだノズル本体を製作することができる。

従って、このセラミックノズルの製造方法によってノズ
ル本体を製作し、該ノズル本体を用いて燃料噴射ノズル
を構成すれば、エンジンに最適の形状、サイズ、角度等
を有する噴孔を形成でき、燃焼室での燃焼状態を良好に
でき、エンジン性能を向上できる。

また、このセラミックノズルの製造方法において、前記
セラミック粉体は窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア
又はアルミナの粉体を選定できるので、燃焼室に最適の
セラミック材料で製作したノズル本体を提供できる。

更に、このセラミ・ンクノズルの製造方法において、前
記グリーンシートに形成する前記孔の形状は円形形状は
勿論のこと、円形以外の異形形状に形成できるので、燃
焼室に最も最適の形状の噴孔を容易に且つ精度に冨んだ
状態の形状に形成することができ、エンジン性能を向上
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこのセラミ・７クノズルの製造方法の一実施例
を達成する各工程を示す説明図、第２図はこのセラミッ
クノズルの製造方法で製作した燃料噴射ノズルの一部を
示す断面図、第３図は第１図のセラミックノズルの製造
方法の処理工程を示すブロック図、及び第４図は従来の
燃料噴射ノズルの一例を示す概略図である。 １−−−ノズル本体、２−　筒体先端部、２Ａ・封止端
部、２Ｂ−−開放端部、３−・−筒体上部、４−−−−
一礼（噴孔）、５−−−−−−−ノズル本体成形体、６
接合部、０８−−ｍ−グリーンシート、ＦＳ成形体シー
ト。 出願人　　いす−自動車株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック粉体を含む混練成形原料を製造する工
   程、該混練成形原料を押出し成形して平板状グリーンシ
   ートを作る工程、該グリーンシートを所定の形状に且つ
   噴孔となる所定の孔を打抜き加工して打抜き成形シート
   を形成する工程、該打抜き成形シートを巻回して辺部を
   接合すると共に一端を封止し且つ他端を開放して筒体先
   端部を形成する工程、及び該筒体先端部の開放側を筒体
   上部の端部に接合して焼成する工程から成るセラミック
   ノズルの製造方法。
2. （２）前記セラミック粉体は窒化ケイ素、炭化ケイ素、
   ジルコニア又はアルミナの粉体である請求項１に記載の
   セラミックノズルの製造方法。
3. （３）前記グリーンシートに加工する前記孔の形状は円
   形及び円形以外の異形形状に形成できる請求項１に記載
   のセラミックノズルの製造方法。