JPH0719147A - 燃料噴射装置用ノズルヘッド - Google Patents

燃料噴射装置用ノズルヘッド

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JPH0719147A
JPH0719147A JP5074361A JP7436193A JPH0719147A JP H0719147 A JPH0719147 A JP H0719147A JP 5074361 A JP5074361 A JP 5074361A JP 7436193 A JP7436193 A JP 7436193A JP H0719147 A JPH0719147 A JP H0719147A
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internal combustion
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Wilfried Pernter
ペルンター ビルフルド
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Winterthur Gas and Diesel AG
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】悪条件下においても長い耐用年数と高い耐久性
とを有する噴射ノズルのノズルヘッドを提供すること。 【構成】噴射ノズル(1)のノズルヘッド(2)に用い
られる材料は、メカニカル高合金クロム・ニッケル鋼で
ある。添加物として、当該クロム・ニッケル鋼は、炭
素、アルミニウム、チタン、鉄、窒素、酸素及び酸化イ
ットリウムを含有する。ディーゼルエンジンのような内
燃機関の燃焼室における浸食的、化学的及び熱的環境に
おいては、当該ノズルヘッド(2)は、従前のノズルヘ
ッドに比較して約2倍の耐用年数を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料噴射装
置の噴射ノズル用のノズルヘッドに関する。本発明はま
た、当該ノズルヘッドに関連して、噴射装置及びディー
ゼルエンジンについても言及している。
【0002】
【従来の技術】技術の専門用語において、しばしばアト
マイザー(噴霧装置)として述べられている内燃機関の
燃料噴射ノズルのノズルヘッドは、特に燃焼室内に燃料
を直接噴射するエンジンにおいては、典型的な消耗部品
である。その構成物質は、高温度にさらされ、かつ、そ
の温度変化にもさらされる。燃焼室では、温度が点火温
度と新たに供給される空気温度との間において絶え間な
く変化し、例えば、そのことはまた、噴射ノズルのノズ
ルヘッドの外壁面温度の変動という結果をももたらす。
一方、燃料が運ばれるノズルの内側では、燃料の間欠噴
射が急激な温度変化をもたらす。
【0003】更に、燃焼室における高温度と、空気と燃
料の一部から排気ガス中に作り出される燃料中の浸食性
化合物のために、ノズルにおける腐食作用は非常に高い
のである。
【0004】燃焼室内には、ガスの激しい循環が存在す
る。ノズル孔からの燃料噴射は、通常、乱流の方向に向
けられている。これは、浸食性でかつ高温の燃焼ガスが
噴射孔と反対側のノズルヘッドの側面を攻撃する結果を
もたらす。同様のガスは、摂氏数百度から摂氏1000
度以上の温度を持っている。大型のディーゼルエンジン
においては、このことは例えば、噴射ノズルのノズルヘ
ッドの裏側で、即ち、ノズル孔と反対側の外壁面上で燃
焼が起きるという結果となる。
【0005】化学的な腐食は、使用燃料やエンジンの作
動条件によって左右される。例えば、ある量の燃料中に
おけるナトリウム及びバナジウム、並びに、形成された
ナトリウム・バナジルのバナジン酸塩又は五酸化バナジ
ウム(VO5 )は、特に浸食性があり、高温腐食(臨界
条件において)がよく知られている。エンジンが作動し
ていない時でも、形成された硫黄化合物には腐食効果が
ある。
【0006】これまで最善のものであった公知のノズル
ヘッドは、数千時間(一般的には、約3000〜500
0時間)の稼働後には交換されなければならなかった。
公知の設計とこれまでの最善の品質を持つ従前のノズル
ヘッドは、ステライト/チタニウム合金から作られてい
る。耐用年数を向上するのに基本的に適した多くの素材
があるにはある。しかし、実際には、その耐用年数は、
従前の材料からなるノズルヘッドの耐用年数に対してほ
んの僅かな違いがあるだけであった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、最悪
の環境下においても長い耐用年数と高い耐久性とを発揮
する噴射ノズルのノズルヘッドを提供することにある。
【0008】本発明はまた、保守点検及び信頼性という
観点で、燃料エンジン、特にディーゼルエンジンのため
の改良された燃料噴射装置と、改良されたエンジンを提
供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
する本発明は、内燃機関の燃料噴射装置における噴射ノ
ズル用ノズルヘッドである。当該ノズルヘッドは、炭素
(C)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、鉄
(Fe)、窒素(N)、酸素(O)及び酸化イットリウ
ム(Y2 3 )と共に合金化されてなるメカニカル合金
化クロム・ニッケル鋼から形成されている。かかるメカ
ニカル合金化クロム・ニッケル鋼によって形成されたノ
ズルヘッドは、従前のノズルヘッドに比して長い耐用年
数と高い耐久性とを発揮する。
【0010】本発明に用いられる合金化クロム・ニッケ
ル鋼の各構成元素は、次のような重量比率で含有される
ことが好ましい。即ち、約0.005%〜約1%の炭
素、約0.05%〜約5%のアルミニウム、約0.05
%〜約5%のチタン、約0.05%〜約5%の鉄、約
0.05%〜約2%の窒素、約0.05%〜約5%の酸
素、約0.05%〜約5%の酸化イットリウム、約25
%〜約35%のクロムであり、当該合金化クロム・ニッ
ケル鋼の残量をニッケルが占める。
【0011】前記合金化クロム・ニッケル鋼で形成され
たノズルヘッドを内燃機関の噴射ノズルに用いることは
好ましく、この噴射ノズルを備えた内燃機関の燃料噴射
装置は更に好ましい。また、本発明が適用される内燃機
関としては、特にディーゼルエンジンが好ましい。内燃
機関は一般に、自動点火方式のものが好ましい。
【0012】
【実施例】以下に、本発明を具体化した実施例を説明す
る。燃料噴射ノズルのノズルヘッドを製造するための材
料は、いわゆるメカニカル合金の高合金クロム・ニッケ
ル合金である。そのクロム・ニッケル鋼に対しては、添
加材料として、炭素(C)、アルミニウム(Al)、チ
タン(Ti)、鉄(Fe)、窒素(N)、酸素(O)及
び酸化イットリウム(Y2 3 )が添加されている。
【0013】最も好ましい実施例における当該合金の各
構成元素の含有量は、以下に列記する通りである。即
ち、約0.045%の炭素(C)、約0.330%のア
ルミニウム(Al)、約0.500%のチタン(T
i)、約0.330%の鉄(Fe)、約0.158%の
窒素(N)、約0.350%の酸素(O)、約0.56
0%の酸化イットリウム(Y2 3 )、約30.54%
のクロム(Cr)であり、残量をニッケル(Ni)が占
めている。尚、各含有量は、合金の全重量に対する重量
比率を示す。
【0014】本実施例に従った燃料噴射ノズルのノズル
ヘッドを、例えば、「インコネルアロイMA758」(I
NCONEL alloy MA 758)(製造者は、英国ヘレフォードの
インコ・アロイズ・インターナショナル社)という名称
ないし商標にて商業的に入手可能な合金から作るという
最初の試みがなされた。その結果、当該ノズルヘッド
は、期間にして2倍又は3倍の耐用年数を達成した。
【0015】かかる合金鋼は、鋳造によっては製造もさ
れず合金化もされないが、鍛造のような機械加工を伴う
ある種の焼結工程を経て製造される。かかる鋼は、分散
合金、酸化物分散強化物、又は、高温強化物と呼ばれて
いる。これらの製造工程は、機械加工に続く熱処理と共
に、高温度で行われるある種の加工熱焼結を含んでい
る。
【0016】本発明によれば、噴射ノズルのノズルヘッ
ドに使用される材料は、機械的な高合金クロム・ニッケ
ル鋼である。添加物として、その鋼は、炭素、アルミニ
ウム、チタン、鉄及び酸化イットリウムを含有する。酸
素及び窒素の少なくとも一方が少量添加されることは、
不利益とはならない。ディーゼルエンジンのような内燃
機関の燃焼室における浸食的、化学的及び熱的環境にお
いては、その噴射ノズルのノズルヘッドは、従来より知
られているノズルヘッドに比して、期間にして約2倍の
耐用年数を持つ。
【0017】ディーゼルエンジンの燃焼室における浸食
的、化学的及び熱的環境において、前記MA758から
作られたノズルヘッドが、従来より知られているノズル
ヘッドに比して、期間にして約2倍の耐用年数を持って
いることは、既に示された。これは、10,000時間
を超える駆動寿命、即ち、例えば船舶用のディーゼルエ
ンジンにおける約2年以上のTBO(分解検査の時間間
隔)に相当するものであり、従来より知られている燃料
噴射ノズル用のノズルヘッドにおける僅か1年のTBO
に対比される。
【0018】図1は、本発明を具体化した実施例である
ノズルヘッド2を備えた燃料噴射ノズルの一部を示す。
いくつかのスプレー孔(例えば、5つ)のうちの図示さ
れた二つのスプレー孔21は、半径方向でかつ僅かに下
向きに向けられている。燃料は、中央ダクト20を介し
てスプレー孔21に供給され、半径方向かつ僅かに下方
に向けた状態で、燃焼室ないしシリンダ室に噴射され
る。この噴射は、都合の良いことに、燃焼室全体に広が
る循環の方向にある。
【0019】この種の噴射装置では、特に、スプレー孔
と反対側にあるノズルヘッド2の外壁部分22は、増大
した化学的及び熱的ストレス、とりわけ腐食作用を受け
やすく、腐食して破壊され易い。しかし、本実施例のノ
ズルヘッド2によれば、かかる欠点も改善される。
【0020】
【発明の効果】以上詳述したように本発明では、燃料噴
射装置の噴射ノズル用ノズルヘッドを炭素、アルミニウ
ム、チタン、鉄、窒素、酸素及び酸化イットリウムと共
に合金化されてなるメカニカル合金化クロム・ニッケル
鋼によって構成したので、当該ノズルヘッドは、悪条件
下においても長い耐用年数と高い耐久性とを発揮すると
いう優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】燃料噴射ノズルの概略を断面状態で示す正面図
である。
【符号の説明】
1 燃料噴射ノズル、2 ノズルヘッド、20 中央ダ
クト、21 スプレー孔、22 外壁部分。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の燃料噴射装置における噴射ノ
    ズル用ノズルヘッドであって、該ノズルヘッドが、炭素
    (C)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、鉄
    (Fe)、窒素(N)、酸素(O)及び酸化イットリウ
    ム(Y2 3 )と共に合金化されてなるメカニカル合金
    化クロム・ニッケル鋼からなることを特徴とする噴射ノ
    ズル用ノズルヘッド。
  2. 【請求項2】 前記メカニカル合金化クロム・ニッケル
    鋼は、重量比率において、0.005%〜1%の炭素
    (C)、0.05%〜5%のアルミニウム(Al)、
    0.05%〜5%のチタン(Ti)、0.05%〜5%
    の鉄(Fe)、0.05%〜2%の窒素(N)、0.0
    5%〜5%の酸素(O)、0.05%〜5%の酸化イッ
    トリウム(Y2 3 )と共に合金化されており、かつ、
    25%〜35%のクロム(Cr)と残量のニッケル(N
    i)とを含有することを特徴とする請求項1に記載の噴
    射ノズル用ノズルヘッド。
  3. 【請求項3】 前記クロム・ニッケル鋼材料はその全重
    量に対し、約0.045%の炭素(C)、約0.330
    %のアルミニウム(Al)、約0.500%のチタン
    (Ti)、約0.330%の鉄(Fe)、約0.158
    %の窒素(N)、約0.350%の酸素(O)、約0.
    560%の酸化イットリウム(Y2 3)、約30.5
    4%のクロム(Cr)、及び、残量のニッケル(Ni)
    とを含有することを特徴とする請求項2に記載の噴射ノ
    ズル用ノズルヘッド。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項に記載され
    たノズルヘッドを備えた内燃機関の噴射ノズル。
  5. 【請求項5】 請求項1〜3のいずれか一項に記載され
    たノズルヘッドを有する噴射ノズルを備えた内燃機関の
    燃料噴射装置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載された燃料噴射装置を備
    えた内燃機関。
  7. 【請求項7】 請求項5に記載された噴射ノズルを有す
    る燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジン。
JP5074361A 1992-05-11 1993-03-31 燃料噴射装置用ノズルヘッド Pending JPH0719147A (ja)

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EP92810347A EP0569655B1 (de) 1992-05-11 1992-05-11 Düsenkopf für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
EP92810347-2 1992-05-11

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