JPH048819A - ディーゼル機関の副燃焼室インサート成形法 - 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】 本考案は、ディーゼル機関の副燃焼室インサート成形法
に関する。

謹」ｕｌｌ 第５図に示すように、副燃焼室式ディーゼルエンジン燃
焼室では、ピストン１とシリンダボア２とシリンダヘッ
ド４とで形成される主燃焼室３と、シリンダヘッド４に
装着したインサート５の渦流室６とを、インサート５の
噴ロアを介して連通させ、渦流室６に燃料噴射ノズル８
と予熱栓９を設けている。

ピストン１の圧縮行程の終期に、主燃焼室３から噴ロア
を介して渦流室６に空気を押し込み、この渦流室６内に
高圧の強い渦流を形成する。この渦流中に燃料を噴射さ
せると、燃料は微粒化しつつ気化し、空気（渦流）と混
合して着火する。燃焼が開始されると、渦流室６内の内
圧はさらに高圧となり、噴ロアを介して主燃焼室３に押
出され、主燃焼室３内の空気も含めて二次的混合と燃焼
とを進行させ、ピストン１の上面に高圧を作用させて膨
張行程に有効な仕事を取り出している。このように、イ
ンサート５は渦流室式ディーゼルエンジンに欠かせない
ものである。

機関作動中、インサート５の噴ロアでは高温、高圧の燃
焼ガスが高速度で通過するため、噴ロア周縁部は局部的
に損傷が激しく、これに耐える耐熱、耐疲労性を備えて
いなければならない。このため、インサート本体の噴口
周縁部を耐熱合金により成形した複合構造のものが提案
されている。

第６図〜第９図は、一般に知られるインサート５の成形
手順を示す断面図である。第６図は、インサート５の断
面図を示し、上端開口端による側壁５ｂ及びこの下部を
塞ぐ底部５ｃからなる凹状の本体にあって、この本体の
底部５Ｃの直上で側壁５ｂの内周下端部には内周径より
も小径の肉盛凹部５ｄが機械加工又は鍛造により設けら
れている。

次に、第７図のように、ワークとしてのインサート５の
本体が位置決めされ、肉盛凹部５ｄに通常プラズマ肉盛
溶接により耐熱性の粉末合金が肉盛溶接される。即ち、
インサート本体を所定の速度で回転させ、溶接トーチ８
をウィービングさせながら肉盛凹部５ｄに肉盛溶接が行
なわれる。第８図はこうして肉盛溶接された耐熱合金に
よる肉盛部９を示す。

この後、第９図のように、肉盛部９をドリル機械加工な
どにて穿孔し、下部の底部５ｂと共に貫通して噴口５ａ
が設けられる。

が解決しようとする課題 ところで、耐熱合金は一般に非常に高価な材料である。

先の従来例の手順に見られるように、度肉盛した耐熱合
金による肉盛部９を穿孔により切削排除して噴口５ａを
設けることから、排除された分量だけ高価な材料を浪費
することになる。

これが多量生産ともなると非常なコスト高を招く不具合
がある。

また、他面、肉盛凹部５ｄに溶接トーチ８をウィービン
グさせながら耐熱粉末合金を肉盛溶接する際、先の説明
のように回転させるワークのインサート５と溶接トーチ
８との相対周速度は、肉盛凹部５ｄの外周側と中心部と
で当然具なる。このままの条件で溶接を行なうと、相対
周速度が遅い底部５ｃの中心部では溶は込みが過剰とな
り、底部５ｃを突き抜けてしまうといった不都合が生じ
ることがある。逆に、底部５ｃの外周側では溶は込みが
不足し、肉盛後に肉盛部９が底部５ｃから剥離するとい
った最悪の事態を招くこともある。

このような不具合を解消すべく、溶接トーチ８とインサ
ート５との相対周速度をコントロールすることにより、
底部５ｃの周辺部及び中心部でそれぞれ溶接トーチ８の
ウィービング速度を変化させることが考えら九る。しか
し、このような相対周速度の制御は非常に複雑かつ高度
なソフトを要し、設備コストを高騰させる原因ともなる
。

本発明の目的は、以上の点に基づいて開発されたもので
あり、噴口の機械加工に伴う高価な材料のロスをなくす
ことでコスト低減を図り、しかも複雑な溶接制御を必要
とすることなく、好適な肉盛溶接により高品質のものが
得られるディーゼル機関の副燃焼室インサート成形法を
提供することにある。

課　を　　するための 本発明によるディーゼル機関の副燃焼室インサート成形
法は、凹状に形成されかっこの底部に凸部が形成されて
、凸部の周囲に環状の肉盛凹部が設けられたインサート
本体の加工行程と、インサート本体の肉盛凹部に耐熱性
の粉末合金をプラズマ肉盛溶接によって溶着する溶着行
程と、溶着後インサート本体の凸部を含む底部を穿孔し
て噴口を形成する噴口形成行程と、を含んでいる。

走−胤 インサート本体に凸部を設けた分量だけ、噴口の穿孔に
より排出される耐熱性の粉末合金が節約できる。

スーーー施−−二釘 以下、本発明によるディーゼル機関の副燃焼室インサー
ト成形法について実施例を図面を参照し説明する。

第１図〜第４図は、インサート１０の成形手順を示す断
面図である。第１図はインサート１０の本体加工行程、
第２図及び第３図はインサート１０本体に肉盛溶接する
溶着行程、そして第４図は噴口形成行程をそれぞれ示す
。

先ず、第１図のインサート１０の本体加工行程では、本
体はステンレス鋼等により機械加工又は鍛造加工された
ものであり、全体が凹状で周側壁１１の下部が底部１２
で閉塞しである。周側壁１１の上端は開口端１３であり
、この周側壁１１の内周下部で底部１２直上には内径を
−回り小さくした肉盛凹部１４が設けである。この肉盛
凹部１４の深さ（高さ）寸法は実施例では例えば２ｍｌ
１１程度を設定している。また、底部１２のほぼ中央に
は噴口予定位置に凸部１５が設けられている。従って、
この凸部１５によって肉盛凹部１４は環状溝Ｃとなって
いる。凸部１５の外周径及び形状は、最終行程で設けら
れる噴口Ｂ（第４図参照）の孔径よりも若干小さい目に
設定しである。

次に、第２図の溶着行程では、周知のプラズマ粉末肉盛
溶接法により耐熱性の粉末合金が溶接される。因みに、
この溶接法は、プラズマアーク中に粉末合金を供給して
加熱溶融した状態にすると共に、プラズマアークによっ
て肉盛凹部１４の底部を加熱溶融してこの表面に加熱溶
融した粉末合金を溶着する方法である。ここでは、ワー
クであるインサート１０本体を位置決め後に回転させ。

溶接トーチ２０をウィービングさせながら作動させて、
耐熱性の粉末合金を肉盛凹部１４に肉盛溶接する形態を
実施例としている。肉盛凹部１４が中心に凸部１５を有
する溝であるため、溶接トーチ２０のウィービング幅Ｗ
、（肉盛凹部１４の溝幅）は従来例の第７図で示された
ウィービングＷ２と比較して格段に小さくて済む。即ち
、溶接トーチ２０はそのトーチセンタを底部１２の中心
から外周側にずらしてセットされる。従って、溶接トー
チ２０の狭いウィービング幅Ｗ工により溶接熱エネルギ
の集中度が高められ、溶接電流を低減させることが可能
になる。

なお、ワークである一方のインサート１０を定位置に位
置決めして固定し、他方の溶接トーチ２０をウィービン
グさせながら環状溝の肉盛凹部１４に沿って円運動させ
る溶接も可能である。

第３図は、耐熱性の粉末合金が環状に肉盛溶接された肉
盛部２１と本体とによる複合構造の断面を示している。

次に、第４図は最終行程で形成された噴口Ｂの断面を示
す。穿孔用ドリル（図示せず）等による機械加工などで
、第３図の凸部１５を含み削除した部分２２と底部１２
を穿孔した部分１６とにより噴口Ｂが形成される。

実施例では、肉盛凹部１４における肉盛厚さが４ｍｍで
、底部１２への溶は込み深さが２ｍｍに設定される。被
肉盛材としてのインサート本体は５ＵＳ４０３．４３１
であり、肉盛する耐熱性の粉末合金はハステロイＣが用
いられている。以下は、溶接条件が異なる２つの実施態
様である。

（溶接条件） ・プラズマガス：　２．５　ｆｌ／ｗｉｎ・シールドガ
ス：　１５　Ｑ　／ｍｉｎ・キャリアガス：　５　Ｑ　
／ｗｉｎ ・ウィービング二輻８＋ａｍ、　　１往復０．８秒・ボ
ジショナー：２．５ｒｐｍ ・粉末供給速度：　０．３　ｇ／ｓｅｃ・電流＝１４Ｏ
Ａ ・電圧：３５ｖ ス】す１槙ユ」− 他の溶接条件を一定にして前述の肉盛部２１が得られる
ように溶接電流を変化させた。インサート１０の肉盛凹
部１４の形状に応じてトーチセンタを第２図のように偏
心させた位置にセットし、ウィービング幅Ｗ工を肉盛面
積に応じて変化させた。その結果、第７図の従来例で示
されたウィービング幅Ｗ２による同一条件の肉盛溶接と
比較して、第２図の実施例における肉盛厚さ４ｍｍ、溶
は込み深さ２ｍ１１１の肉盛部２１を得るのに、１３０
Ａ（アンペア）の溶接電流を要した。これに対して、従
来例の場合は１４０Ａの溶接電流を要し、明らかに実施
例の場合よりも高い電流値を要することが確かめられた
。

尖Ｘ１見土Ｉ 他の溶接条件を一定にして、先の肉盛部２１が得られる
ように、ハステロイＣの供給速度とポジショナ−の回転
速度を共に変化させた。肉盛厚さ４ｍｍ、溶は込み深さ
２ｍｍの肉盛部２１を得るのに、従来例に比較して実施
例の成形法では、肉盛部２１が凸部１５の分量だけ少な
くなり、ハステロイＣの供給量が減少した分だけ、或い
は、ウィービングａＷ、が狭くなって熱集中度が向上し
た分だけ、ポジショナ−の回転速度を早くなり、肉盛速
度が早められた。この肉盛時間に関して、従来例の場合
が約６０秒費やしたのに対して、実施例ではおよそ実施
例の半分の約３０秒で溶接終了が確認された。

１訓じす１泉 以上説明したように、本発明によるディーゼル機関の副
燃焼室インサート成形法は、インサート本体に凸部を設
けた分量だけ、噴口の穿孔により排除される高価な耐熱
性の粉末合金が節約でき、噴口の機械加工に伴う高価材
料のロスをなくすことでコスト低減が図られる。しかも
、複雑な溶接制御を必要とすることなく、好適な肉盛溶
接により高品質のものが得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明による成形法の行程順を示す
断面図、第５図は実施例のインサートが適用されたディ
ーゼル機関のシリンダヘッド部の断面図、第６図〜第９
図は従来例の行程順を示す断面図である。 １１１．ピストン、 ２００．燃焼室、 ３０８．シリンダヘッド、 ４６０．燃料噴射弁、 １０、、、副燃焼室インサート、 １４、、、肉盛凹部、 １５、、、凸部、 Ｂ６０．噴口、 ２０、、、プラズマトーチ。 ２１、、、肉盛部、 Ｗｌ、Ｗ２．　、　、ウィービング幅。 第１図 迎 第３　図 第２図 第 図 Ｃ 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ．凹状に形成されかつこの底部内面に凸部が形成され
   て、凸部の周囲に環状の肉盛凹部が設けられたインサー
   ト本体の加工行程と、 ｂ．インサート本体の肉盛凹部に耐熱性の粉末合金をプ
   ラズマ肉盛溶接によって溶着する溶着行程と、 ｃ．溶着後インサート本体の凸部を含む底部を穿孔して
   噴口を形成する噴口形成行程と、を含むディーゼル機関
   の副燃焼室インサート成形法。