JPH08284776A

JPH08284776A - エアアシストインジェクタ

Info

Publication number: JPH08284776A
Application number: JP8787795A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Sato; 和彦佐藤; Noboru Baba; 馬場　　昇; Kazuyoshi Terakado; 一佳寺門; Kiichi Hoshi; 喜一星; Toshitaka Uchimura; 俊隆内村
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Astemo Ltd
Priority date: 1995-04-13
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 1996-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は自動車用エアアシストインジェクタに
関し、部品点数及び加工工程の削減を図り、さらに耐食
性，耐膨潤性に優れたエアアシストインジェクタを提供
することを目的とする。【構成】電磁弁，ノズル及びアトマイザを備える内燃機
関用エアアシストインジェクタにおいて、アトマイザと
ノズルとを一体構造化することにより達成される。【効果】部品点数及び加工工程の削減が図れ、コスト的
及び生産性に優れる。また、アルコール燃料等の腐食
性、導電性の強い燃料に対しても、腐食、脱落すること
は無く、ガルバニック腐食も防止でき、同軸度の狂いも
無くなるため、エンジンシリンダ内に正確に噴射が行な
え、耐食性，耐膨潤性及び安全性に優れたエアアシスト
インジェクタを提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車用エアアシストイ
ンジェクタに関し、特にノズルとアトマイザを同材質及
び一体構造とし、又はアトマイザの機能を具備したノズ
ルとし、部品点数及び加工工程を削減することによりコ
スト的に優れ、また、ガソリン−アルコール混合燃料等
の腐食性添加剤を含有した腐食性、膨潤性の強い燃料に
対しても、耐食性、耐膨潤性に優れたエアアシストイン
ジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ノズルにアトマイザを結合する別
体構造であり、溶接結合或いは圧入による緊迫結合等に
より両者を結合し使用していた。

【０００３】ノズル材としては、ボ−ル弁との接触及び
非接触の繰返しのため、接触表面硬度及び燃料等による
腐食を防止するため、ＪＩＳ規定のＳＵＳ４４０Ｃ、Ｓ
ＵＳ４２０Ｊ２等のマルテンサイト系ステンレス鋼で構
成されており、特開平６−５８２１８号公報では、高耐
食性のマルテンサイト系ステンレス鋼をボ−ル弁又はノ
ズルボディに使用することが開示されている。

【０００４】アトマイザ材としては、燃料等による腐食
防止及び使用時の脱落防止のため、耐食性及び耐膨潤性
に優れて軽量である事が望まれ、ＪＩＳ規定のＡ２０１
７等の、所謂２０００番系アルミニウム合金、又はそれ
らのアルミ合金の上にクロメート処理を施したもの、又
はＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等のプラスチッ
クが使用されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな別体構造は部品点数及び組立工程の増加の問題があ
り、また、両者の要求される特性が異なるため、例え
ば、ノズルにマルテンサイト系ステンレス鋼を、アトマ
イザにアルミニウム合金等を使用し結合したものでは、
異種金属となるため、使用を繰り返すと異種金属の結合
部でガルバニック腐食が生じ、ノズルとアトマイザとの
結合が損なわれてしまう。

【０００６】また、ノズルとアトマイザは、それぞれ結
合後に厳しい同軸度が要求される。

【０００７】そのため、結合後に歩留低下の問題が生じ
ていた。すなわち、組立工程後に厳しい同軸度の規定に
入らず、同軸度不良による歩留低下の問題があり、製品
の再生及び品質管理等において、最終工程での不良は生
産的に問題であった。

【０００８】また、従来の仕様はあくまで腐食性の少な
いガソリン燃料を対象としており、欧米やブラジル等で
排気ガス清浄剤として、またはオクタン価向上剤とし
て、ガソリンにメタノールやエタノールが混合されたガ
ソリン−アルコール混合燃料（以下、アルコール燃料と
記す）等、腐食性添加剤を含有した燃料に対してはアト
マイザや電磁弁及びノズルの互いに衝突又は摺動する部
分の耐食性が不足しており、仮にこのようなアルコール
燃料下で使用した場合は、燃料自身、及びシリンダ吸気
弁隙間から漏れるという問題がある。

【０００９】すなわち、塩素イオン等の有害な腐食性成
分を含有した吹き返しガスにより、アトマイザの燃料通
路や外表面が腐食してしまうという問題がある。そし
て、燃料通路が腐食すると、燃料と空気の混合状態が悪
化するため、燃料は微粒化されにくくなる。これによ
り、燃焼効率が悪化し、排気ガス中のＨＣ等の有害成分
濃度が２倍程度にまで増加するため、最終的には地球環
境の悪化につながってしまうという問題につながる。

【００１０】さらに、それ以上腐食が進行すると、最悪
の場合、アトマイザがエンジンシリンダ内へ脱落し、エ
ンジンが焼き付きを起こすといった事態も考えられ、安
全上重大な危険性を帯びてくる。

【００１１】また、アトマイザがプラスチックの場合は
アルコール燃料による膨潤の問題がある。この膨潤が進
行すると、燃料が流れる際に燃料通路で応力が増大し、
燃料通路に亀裂の発生が予想され、噴射状態の悪化及び
アトマイザ脱落等同様の事態の発生が予想され、安全上
も問題である。

【００１２】特開平６−５８２１８号公報では、高耐食
性のマルテンサイト系ステンレス鋼をボ−ル弁又はノズ
ルボディに使用することを開示しているが、ノズルの耐
食性及び硬度について検討しているが、アトマイザにつ
いては、考慮されていなかった。

【００１３】本発明は、上記の問題点に鑑みなされたも
ので、ノズル及びアトマイザ部に関して、加工工程の低
減，部品点数の削減，同軸度不良の低減及び耐食性向上
をし、信頼性，経済性及び安全性が高いエアアシストイ
ンジェクタを提供することを目的とする。

【００１４】また、ガソリン−アルコール混合燃料等の
腐食性添加剤が添加された腐食性の強い燃料に対して
も、耐食性及び耐膨潤性に優れたエアアシストインジェ
クタを提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のエアアシストイ
ンジェクタは、電磁吸引機構により上下に振動する電磁
弁と、中央に燃料噴射孔を有し電磁弁が衝突を繰り返す
ことにより前記燃料噴射孔が開閉するノズルと、前記燃
料噴射孔からエンジンシリンダ内に燃料を噴射するアト
マイザを備える内燃機関用エアアシストインジェクタに
おいて、前記アトマイザと前記ノズルとが一体構造であ
り、同材質としたことを特徴とする。

【００１６】本発明のエアアシストインジェクタは、電
磁吸引機構により上下に振動する電磁弁と、中央に燃料
噴射孔を有し電磁弁が衝突を繰り返すことにより前記燃
料噴射孔が開閉するノズルとを備える内燃機関用エアア
シストインジェクタにおいて、噴射燃料に衝突させる空
気を供給する空気孔を前記ノズルに設けたことを特徴と
する。

【００１７】本発明のエアアシストインジェクタは、電
磁吸引機構により上下に振動する電磁弁と、中央に燃料
噴射孔を有し電磁弁が衝突を繰り返すことにより前記燃
料噴射孔が開閉するノズルとを備える内燃機関用エアア
シストインジェクタにおいて、噴射燃料に衝突させる空
気を供給する空気孔を前記ノズルに設け、前記ノズルの
内側は前記噴射燃料と前記空気が衝突する混合室を有
し、前記ノズルの内側が少なくとも２段の内径からなる
ことを特徴とする。

【００１８】本発明のエアアシストインジェクタは、電
磁吸引機構により上下に振動する電磁弁と、中央に燃料
噴射孔を有し電磁弁が衝突を繰り返すことにより前記燃
料噴射孔が開閉するノズルとを備える内燃機関用エアア
シストインジェクタにおいて、前記ノズルは、金属粉末
から射出及び焼結成形され、空気孔があけられているこ
とを特徴とする。

【００１９】本発明のエアアシストインジェクタは、電
磁吸引機構により上下に振動する電磁弁と、中央に燃料
の噴射孔を有し電磁弁が衝突を繰り返すことにより前記
噴射孔が開閉するノズルとを備える内燃機関用エアアシ
ストインジェクタにおいて、前記ノズルの先端に取り付
けられた前記噴射孔から噴射された前記燃料に空気孔よ
り取り入れた空気を衝突させることにより内部で燃料を
微粒化し燃料噴射孔からエンジンシリンダ内に燃料を噴
射するアトマイザとを備える内燃機関用エアアシストイ
ンジェクタにおいて、該アトマイザをノズルと一体化し
たことを特徴とする。

【００２０】本発明のエアアシストインジェクタは、エ
アアシストインジェクタのノズルが、３０重量％のメタ
ノ−ルを含むガソリンからなる混合燃料に塩酸３００ｐ
ｐｍを添加した溶液中に室温で２４時間浸漬して腐食
度：５０〜１００ｍｇ／ｄｍ²ｄａｙを示すマルテンサ
イト系ステンレス鋼であることを特徴とする。

【００２１】本発明のエアアシストインジェクタは、エ
アアシストインジェクタのノズル内で、燃料の噴出方向
とほぼ逆方向に空気を噴出させ、前記燃料と前記空気と
を衝突させることを特徴とする。

【００２２】本発明のエアアシストインジェクタは、エ
アアシストインジェクタのノズル内で、燃料を螺旋上に
噴出し、前記燃料の噴出方向とほぼ逆方向に前記ノズル
の側面に設けられた空気孔から空気を噴出させ、前記燃
料と前記空気とを衝突させることを特徴とする。

【００２３】本発明のエアアシストインジェクタは、前
記ノズルがマルテンサイト系ステンレス鋼からなること
が望ましい。

【００２４】本発明のエアアシストインジェクタは、前
記マルテンサイト系ステンレス鋼が、重量％で、Ｃ：
０．２〜０．５％，Ｃｒ：１２．０〜１５．０％，不可
避不純物及び残部が主としてＦｅからなることが望まし
い。さらに重量％で、Ｍｏ：０．５〜１．５％を含有す
ることが望ましい。さらに重量％で、Ｃｕ：０．１〜
１．０％を含有することが望ましい。

【００２５】

【作用】本発明のエアアシストインジェクタに使用して
いるステンレス鋼の成分限定理由について述べる。

【００２６】Ｃはマトリクスのマルテンサイト変態を可
能とし、硬度上昇させるために必要な元素であり、それ
には、重量％で、０．２％以上の添加が必要であるが、
０．５％を越えるとクロム炭化物を形成するため、マト
リクスのクロム濃度が下がり、そのため耐食性が悪化し
てしまう。したがって、０．２％以上０．５％以下の範
囲とした。耐食性の面で、０．２〜０．４５％の範囲が
好ましく、０．２５〜０．４５％がより好ましい。

【００２７】Ｃｒは耐食性付与のための基本元素であ
り、重量％で、１２％以上の添加で効果が発現するが、
１５％を越えて添加しても効果は改善せず、逆にクロム
炭化物を形成したり、軟らかいフェライト層の形成によ
り、耐食性が悪化すると共に硬度が低下する。したがっ
て、１２．０％以上１５．０％以下の範囲とした。ここ
で、耐食性の面で１２．５〜１５．０％の範囲が好まし
く、１２．５〜１４．０％がより好ましい。

【００２８】Ｍｏは塩素イオン等の非酸化性酸に対する
耐食性の向上に効果のある元素であり、それには少なく
とも重量％で、０．５％以上の添加が必要である。しか
し、１．５％を越えて添加しても効果はそれ以上改善さ
れず、硬度低下及び冷鍛性が悪くなる。したがって、
０．５％以上１．５％以下とした。ここで、耐食性の面
で０．７〜１．５％の範囲が好ましく、０．９〜１．５
％がより好ましい。

【００２９】Ｃｕは材料の耐食性、焼き入れ性の改善に
効果があり、それには重量％で、０．１％以上の添加が
必要である。しかし、１．０％を越えて添加しても効果
はそれ以上改善せず、逆にＭｓ点が降下するため焼き入
れ性が悪化する。したがって、０．１％以上１．０％以
下の範囲とした。焼き入れ性を考慮すると、０．３〜
０．６％の範囲が好ましく、０．４〜０．６％がより好
ましい。

【００３０】Ｎｉは材料の耐食性、加工性の向上に効果
があり、それには重量％で、０．０３％以上の添加が必
要である。しかし、０．６％を越えて添加しても効果は
それ以上改善せず、逆に加工性が悪くなる。したがっ
て、０．０３％以上０．６％以下の範囲とした。耐食
性、加工性を考慮すると、０．０３〜０．３％の範囲が
好ましく、０．０３〜０．２％がより好ましい。

【００３１】Ｍｎは強度及び靭性を増すほかに、不可避
不純物であるＳと結合してＭｎＳを形成することにより
加工性を向上させる。それには重量％で、０．０３％以
上の添加が必要である。しかし、０．７５％を越えて添
加しても効果はそれ以上改善せず、逆に加工性及び耐食
性が悪くなる。したがって、０．０３％以上０．７５％
以下の範囲とした。耐食性、加工性を考慮すると、０．
０３〜０．６％の範囲が好ましく、０．３〜０．６％が
より好ましい。

【００３２】Ｓｉは炭化物を微細化し、網状炭化物の生
成防止をする。それには重量％で、０．０３％以上の添
加が必要である。しかし、１．０％を越えて添加する
と、逆に加工性が悪くなる。したがって、０．０３％以
上１．０％以下の範囲とした。耐食性、加工性を考慮す
ると、０．３〜０．７％の範囲が好ましく、０．３〜
０．５％がより好ましい。

【００３３】次に、Ｈ２年のバブル経済崩壊による景気
の冷え込み、長期円高不況の影響により、輸出産業各社
は生き残りをかけた合理化を迫られており、製品に対し
ては徹底したコストダウンが要求されている。特に日本
の代表的な輸出産業である自動車産業では他業種以上の
厳しい対応が要求され、部品によっては３０％以上のコ
ストダウンが要求されている部品もある。

【００３４】このような要求に対応するためには、設計
変更による部品点数の削減が最も効果が有る。しかし、
従来ノズルは電磁弁との衝突又は摺動部を有するため、
高硬度且つ高耐食性を有する必要が有り、そのためＳＵ
Ｓ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼を使用し
ていた。一方アトマイザは、衝突又は摺動部を持たない
ため高硬度化の必要が無く、そのため、軽量化及び加工
性を要求され、Ａ２０１７等のアルミニウム合金、又は
ＰＰＳ等のプラスチック材を使用していた。そして両者
を別々に製作した後に圧入等により結合していた。

【００３５】本発明は、これらの要求の異なる両者を同
一に製作し、さらに耐食性等の向上をはかるものであ
る。

【００３６】この両者を一体構造で製作するには、高硬
度，高耐食性及び加工性に優れていなければならない。
ノズルにおいては、電磁弁との衝突又は摺動部を有する
ため、材質的にはマルテンサイト系ステンレス鋼を使用
するのが良いと考えられる。

【００３７】しかし、アトマイザとノズルをマルテンサ
イト系ステンレス鋼により一体で製作する場合、形状が
複雑化するため、従来の切削法では却って加工工程が増
加してしまい、コスト高となってしまい、一体構造化の
メリットが無くなってしまうという問題がある。すなわ
ち、一体構造化するために、従来のノズル製法である鍛
造法では製作が難しい。

【００３８】発明者等はこの点について検討した結果、
複雑形状部品でも強度、耐久性を損なわず製造可能なメ
タルインジェクションモールド法（以下、ＭＩＭ法と称
す。）を適用することにより、材料の加工性を向上し、
加工工程の短縮を図り、加工コストの増大を抑制できる
ことを見出した。

【００３９】ＭＩＭ法は、粒径２００μｍ以下の金属粉
末をカ−ボン系バインダ−等でともに十分に混合する。
この際、粒径は１００μｍ以下が望ましい。

【００４０】そして、成形用の型に射出して射出成形す
る。その後、真空中で圧力を加えながら、仮焼結する。
型圧力は、おおよそ２０〜６０ＭＰａの範囲で行い、仮
焼結温度は６００〜８００℃の範囲で行う。この際、型
圧力は３０〜５０ＭＰａの範囲が好ましく、仮焼結温度
は６５０〜７５０℃の範囲が好ましい。また、仮焼結温
度の保持時間は、１０分以上６０分以下が望ましい。

【００４１】仮焼結後、本焼結を実施するが、本焼結温
度は仮焼結よりも約３００〜４００℃高い９００〜１３
００℃の範囲が好ましい。１０００〜１２００℃がさら
に好ましい。また、本焼結温度の保持時間は、仮焼結温
度の保持時間と同等の１０分以上６０分以下が望まし
い。

【００４２】このＭＩＭ法の適用により、加工性の問題
が解消され、一体構造化のメリットである加工工程削減
及びコスト低減を損なわなず、複雑な形状の一体構造の
ノズルとアトマイザを製造することが可能となる。

【００４３】すなわち、同材質で、一体構造であるノズ
ルとアトマイザの製作が可能となり、加工性及び耐食性
に優れ、高強度を有する一体構造であるノズルとアトマ
イザを得ることができる。

【００４４】上記のようなノズルとアトマイザを一体構
造で製造したことにより、部品点数は、従来のノズル：
１及びアトマイザ：１で合計２であったものが、一体構
造のノズルとアトマイザ：１となり、部品点数の削減が
図れる。さらに、加工工程面では、従来のノズルとアト
マイザとの接合工程が省かれ、接合後に重要であるノズ
ルとアトマイザとの同軸度のずれの問題が解消される。

【００４５】そして、ノズルとアトマイザを一体構造と
しているため、従来腐食のために生じる可能性があった
アトマイザの脱落等を起こす心配も無くなり、安全性に
優れたエアアシストインジェクタを提供することができ
る。

【００４６】さらに、高強度を有し、加工性及び耐食性
に優れており、環境面で使用が望まれているアルコール
燃料等の腐食性及び膨潤性の強い燃料を使用した場合に
おいても、アトマイザ部の燃料通路や外表面は腐食及び
これによる燃焼効率の悪化を起こすことが無い。

【００４７】また、従来のようにアルミニウム合金製ア
トマイザとステンレス鋼とを使用した場合には、異種金
属間でガルバニック腐食が発生するが、本発明ではノズ
ルとアトマイザが互いに異種金属となることが無く、同
材質であるため、ガルバニック腐食を防止でき、たとえ
体積抵抗率が低く導電性の高いアルコール燃料を用いて
もガルバニック腐食を防止できる。したがって、コスト
的に優れ、耐食性に優れたエアアシストインジェクタを
提供することができる。

【００４８】次に、ＭＩＭ法により製作したため、ノズ
ルに空気孔をあけることが容易にでき、アトマイザの機
能である噴出燃料に空気を衝突させるという作用をノズ
ルに付加することができる。この際、燃料と空気が衝突
する混合室の内径は、小さくすることが望ましく、ま
た、燃料をエンジンシリンダに噴出する側での内径は、
燃料の微細分散のため大きくすることが望ましい。

【００４９】そのため、ノズルにおいて、空気孔が通じ
る混合室内径と燃料をエンジンシリンダに噴出する側で
の内径とを異なる内径とすることが望ましい。

【００５０】すなわち、空気孔が通じる混合室の内径を
小さくし、燃料をエンジンシリンダに噴出する側での内
径を大きくし、ノズル内径を２段構造とすることが望ま
しい。この際、燃料の流れを考慮して、３段以上でも良
いが、ノズルへの燃料供給側からエンジンシリンダに噴
出する側にかけて、内径を順次大きくすることが望まし
い。ノズルをこのような構造とすることにより、形状は
複雑であるが、燃料と空気の衝突を容易にかつ円滑に行
え、良好に微細化された燃料をエンジンシリンダに噴出
することができる。

【００５１】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明を実施例に基づき説明する。

【００５２】図１は、本発明を適用するエアアシストイ
ンジェクタの断面図であり、図３は、一体構造のノズル
とアトマイザを示す。

【００５３】エアアシストインジェクタは、アジャスタ
１とプランジャロッド２の間にはスプリング３が組み込
まれており、通常、スプリング３のスプリング力によっ
て、プランジャロッド２の先端に接合されたボール弁４
は、ノズルボディ５のノズルシート面１１に押しつけら
れ、燃料噴射孔６を塞いでいる。燃料は、燃料供給孔７
から加圧によって供給される。

【００５４】ここで、コイル８に電流が流れるとコイル
８の内部にスプリング力に抗した磁気力が発生し、プラ
ンジャロッド２はアジャスタ１の方向に引き付けられ、
ボール弁４はノズルシート面１１から離間するため、燃
料は燃料噴射孔６から噴射される。

【００５５】図６に示す従来のエアアシストインジェク
タでは、単体ノズル２０に単体アトマイザ２１を溶接等
により取付け、単体ノズル２０と単体アトマイザ２１と
のすきまである単体アトマイザ空気流入孔２３から空気
を取り入れ、単体アトマイザ空気孔２２を空気が流れて
単体アトマイザ２１内で、燃料と空気が衝突する。

【００５６】このような従来例では、Ｏリング１３は、
燃料噴射孔６よりエンジンシリンダ側に配置されてい
た。

【００５７】本実施例では、図１及び図３に示すよう
に、ノズルとアトマイザとを一体構造とした。

【００５８】図３のように燃料噴射孔６から噴射された
燃料は、混合室１０を通過する際、螺旋上に進行する。
この燃料の進行方向に対し、できるだけ逆方向から空気
を供給することが望ましい。すなわち、空気孔９から取
り入れられた空気と燃料との混合を十分に行うためであ
る。この混合が十分に行われると燃料は、より微粒化さ
れて、燃焼効率が向上する。

【００５９】空気孔９は、ノズルボディ５の外壁から混
合室１０の内面につながっており、空気の流れ１７は、
ノズルボディ５の外壁から混合室１０の内面に向かって
いき、燃料と衝突する。この衝突により、燃料が拡散さ
れ微細化される。

【００６０】ノズルボディ５内のノズル内混合室領域１
８において、燃料と空気が混合されるが、この領域での
内径は、ノズル内エンジンシリンダ側領域１９の内径よ
り小さく、燃料噴射孔６より大きくする。

【００６１】ここで、従来例と異なり、Ｏリング１３
は、燃料噴射孔６よりエンジンシリンダ側に配置すると
空気孔９と重なるため、縦方向でほぼ燃料噴射孔６と同
位置に設置した。

【００６２】本実施例では、燃料噴射孔６の内径は、φ
０．８ｍｍとし、ノズル内混合室領域１８、すなわち、
混合室１０の内径は、φ２ｍｍとした。また、ノズル内
エンジンシリンダ側領域１９の内径は、φ１０ｍｍと
し、ノズルボディ５の外径は、φ１２ｍｍとした。した
がって、ノズルボディ５の内面では、混合室１０の内径
とノズル内エンジンシリンダ側領域１９の内径との２段
構造となっており、燃料噴射孔６からエンジンシリンダ
側にかけて順次内径は大きくなっている。この２段構造
は、３段以上にしても良い。

【００６３】ここで、混合室１０の内径は、燃料と空気
との衝突を十分に行うため、燃料噴射孔６の内径の１．
５倍以上が好ましいが、あまり大きくすると円滑に燃料
が流れないため１０倍以下が好ましい。すなわち、燃料
噴射孔６の内径がφ０．８ｍｍの場合には、φ１．２ｍ
ｍ〜φ８．０ｍｍが好ましい。さらに、混合室１０の内
径は、燃料噴射孔６の内径の２倍〜５倍がより好まし
い。また、加工の容易性からノズルボディ５の外径の約
１／３以下が好ましい。

【００６４】混合室１０の内径とノズル内エンジンシリ
ンダ側領域１９の内径との同軸度は、一体構造で製造す
ることにより精度が向上した。

【００６５】空気孔９は、燃料噴射孔６の内径とほぼ同
等のφ０．８ｍｍ程度が好ましく、燃料との衝突効果を
上げるためには、Ｏリング用凹部１５よりノズル内エン
ジンシリンダ側領域１９側で、ノズル内混合室領域１８
内の燃料噴射孔６側に設けることが好ましい。微細化が
十分であり、流れの円滑性が重要なときには、ノズル内
エンジンシリンダ側領域１９側に設けても良い。本実施
例では、燃料噴射孔６側から２ｍｍの位置に設けた。燃
料の微細化に主眼を置くと、約１〜３ｍｍの位置がより
好ましい。

【００６６】ノズル内エンジンシリンダ側領域では、内
径をφ１０．０ｍｍとしたが、外径との差である肉厚
は、約１ｍｍが適切であるが、製作上及び使用上、０．
５〜２．０ｍｍが好ましい。また、エンジンシリンダ側
では、内面で内径から外径に対し、緩やかなＣ面をと
り、円滑に燃料が噴出するようにしている。

【００６７】次に、図４（ａ）及び図４（ｂ）に一体構
造のノズルとアトマイザの横断面図を示す。

【００６８】図４（ａ）に示す本実施例では、空気孔９
をノズルボディ５側面から中心に向かって、４つ設け
た。この空気孔９は、断面上で対照的に設けることが好
ましい。また、２つ以上設けることが好ましく、３〜６
つがより好ましい。この際、ノズルボディ５側面から空
気孔９を開ける方向は、そのまま空気の流れ方向を決定
するため、螺旋上に流れている燃料に対し、逆方向が好
ましいため、必ずしも中心に向かう必要はなく、中心方
向に対し傾いても良い。すなわち、燃料の回転方向と逆
方向に空気孔９を約０〜３０°傾け、できるだけ、燃料
と空気が衝突しやすいようにしても良い。

【００６９】たとえば、燃料が図４（ｂ）のように、回
転している場合には、回転方向と逆側に傾けることが望
ましい。ここでは、空気孔９を３つ、円断面上で対照的
にするため６０°間隔で設けた。また、中心方向に対
し、約１０°傾けて燃料と衝突しやすくした。

【００７０】このようにして微粒化した燃料は、燃料噴
射孔６から図示しないエンジンシリンダに向け噴射され
る。

【００７１】以上のように、ノズルとアトマイザとを一
体構造としたため、異種金属となることが無いため、ガ
ルバニック腐食を防止でき、耐食性が向上した。

【００７２】また、腐食によってアトマイザがエンジン
シリンダ内に脱落することが無くなり安全性に優れたエ
アアシストインジェクタを得ることができた。

【００７３】さらに、部品点数の削減が図れ、加工工程
の削減、特に接合工程の省略が図れ、低コスト及び高品
質のエアアシストインジェクタを得ることができること
がわかった。

【００７４】（実施例２）また、実施例１と異なり、図
５のように、縦方向で空気孔９を傾けても良い。

【００７５】この際、混合室１０の内面での空気孔９の
位置は、実施例１と同様であるが、ノズルボディ５の側
面の位置を燃料噴射孔６側にずらすことにより、縦方向
で空気孔９を中心方向を下に傾けた。そして、空気を上
方から下方へ流入して、燃料と衝突させることにより、
燃料の微細化を行った。

【００７６】本実施例では、この傾きは、１５°とした
が、０〜４０°が好ましい。

【００７７】以上のような実施例２においても、実施例
１と同様の効果が得られえた。

【００７８】（実施例３）以下に、本発明の一体構造で
あるノズルとアトマイザの製造方法を説明する。

【００７９】表１に比較材と本発明に使用する材料の化
学組成を示す。

【００８０】

【表１】

【００８１】比較材として、従来アトマイザに使用され
ているアルミニウム材Ａ２０１７と、ノズルに使用され
ているマルテンサイト系ステンレス鋼ＳＵＳ４４０Ｃ及
びＳＵＳ４２０Ｊ２を従来の方法で製作した。

【００８２】試験片番号１〜４については、ＭＩＭ法に
より製作した。

【００８３】表１の化学成分で粒径１００μｍ以下の金
属粉末をカ−ボン系バインダ−等でともに十分に混合し
た。そして、成形用の型に射出して射出成形した。

【００８４】その後、真空中で圧力を加えながら、仮焼
結した。型圧力は、おおよそ４０ＭＰａで行い、仮焼結
温度は約７００℃で行った。また、仮焼結温度の保持時
間は、約３０分とした。仮焼結後の本焼結は、約１１０
０℃で約３０分行った。その後、機械加工，焼入れ焼戻
し及び機械加工により製品加工した。

【００８５】混合室１０の内径とノズル内エンジンシリ
ンダ側領域１９の内径との同軸度は、一体構造で製作し
たため、ほとんどずれることが無く規格を十分満足して
いた。

【００８６】このＭＩＭ法の適用により、加工性の問題
が解消され、一体構造化のメリットである加工工程削減
及びコスト低減を損なわなず、複雑な形状の一体構造の
ノズルとアトマイザを製造することが可能となった。

【００８７】次に、上記により製造された一体構造であ
るノズルとアトマイザの腐食度試験を行った結果を図２
及び表２に示す。

【００８８】

【表２】

【００８９】比較材及び本発明により製造した材料につ
いて加速腐食試験を行なった。

【００９０】浸漬溶液はガソリンにメタノールを３０％
混合した燃料（以下、Ｍ３０と記す）中に、更に吹き返
しガス中のデポジット、塩素イオン等の腐食性成分の混
入を想定し、加速条件として塩酸を３００ｐｐｍ添加し
た溶液を用い、２０℃で２４時間浸漬した。

【００９１】その結果は、図２及び表２に示すようにＡ
２０１７が３１０（ｍｇ／ｄｍ²ｄａｙ）と著しく腐食
し、また、ＳＵＳ４４０Ｃ及びＳＵＳ４２０Ｊ２はそれ
ぞれ１３０及び１２５（ｍｇ／ｄｍ²ｄａｙ）と腐食度
が大きかった。それに対し、本発明により製造した材料
は、上記の従来材料よりも腐食度は低く、耐食性に優れ
ていた。すなわち、ＭＩＭ法の適用により加工性を維持
しつつ腐食度を５０〜１００（ｍｇ／ｄｍ²ｄａｙ）に
することができた。

【００９２】非水溶液中、特にアルコール燃料等の有機
溶媒中では物理化学的性質、成分組成、溶液構造等の違
いにより腐食反応は様々に変化してくると予想される
が、本発明により製造した材料の耐食性が良いのは、表
面のＣｒ酸化膜の形成と、Ｍｏの添加によりＣｒ炭化物
の形成が抑制され、Ｃｒ欠乏層が縮小したためと思われ
る。

【００９３】尚、Ｃｕ添加によりさらに耐食性及び焼き
入れ性が向上する。

【００９４】以上の結果より、ＭＩＭ法の適用によっ
て、加工性及び耐食性に優れ、高強度を有し、一体構造
で同材質のノズルとアトマイザを得ることができた。

【００９５】また、ノズルとアトマイザが同材質のた
め、異種金属となることが無いため、ガルバニック腐食
を防止でき、耐食性が向上した。

【００９６】さらに、同軸度のずれの問題も解消でき、
エンジンシリンダ内に正確に噴射が行なえ、低コスト及
び高品質のエアアシストインジェクタを得ることができ
た。

【００９７】そして、アルコール燃料等の腐食性・導電
性が高い燃料に対しても、一体構造のノズルとアトマイ
ザの燃料通路や外表面は腐食することは無いため、燃料
が微粒化されにくくなることは無く、アルコール燃料等
の腐食性・導電性が高い燃料を長期間使用しても信頼性
が高いエアアシストインジェクタを得ることができると
いうことがわかった。

【００９８】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、如何なるよ
うにも変形が可能である。

【００９９】

【発明の効果】以上のようなエアアシストインジェクタ
とすることにより、下記のような効果が得られる。

【０１００】（１）ＭＩＭ法の適用により、加工性及び
耐食性に優れ、高強度を有し、一体構造で同材質のノズ
ルとアトマイザを得ることができる。

【０１０１】（２）一体構造であり、ノズルとアトマイ
ザが同材質のため、異種金属となることが無いため、ガ
ルバニック腐食を防止でき、耐食性が向上した。

【０１０２】（３）一体構造化及び耐食性向上により、
腐食によって一体構造のノズルとアトマイザがエンジン
シリンダ内に脱落し、エンジンが焼き付きを起こすとい
うことが無くなり、安全性に優れたエアアシストインジ
ェクタを得ることができる。

【０１０３】（４）一体構造化及び同材質により、部品
点数の削減が図れ、また、ノズルとアトマイザとの加工
工程の削減、特に接合工程の省略が図れる。さらに、一
体構造のためにノズルとアトマイザとの同軸度のずれの
問題も解消でき、エンジンシリンダ内に正確に噴射が行
なえる。したがって、加工工程の削減及び同軸度のずれ
の低減が図れ、低コスト及び高品質のエアアシストイン
ジェクタを得ることができる。

【０１０４】（５）アルコール燃料等の腐食性・導電性
が高い燃料に対しても、一体構造のノズルとアトマイザ
の燃料通路や外表面は腐食することは無いため、燃料が
微粒化されにくくなることは無く、アルコール燃料等の
腐食性・導電性が高い燃料を長期間使用しても信頼性が
高いエアアシストインジェクタを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるエアアシストインジェ
クタの縦断面図を示す。

【図２】本発明と比較材との腐食試験結果を示す。

【図３】本発明の一実施例である一体構造のノズルとア
トマイザを示す。

【図４】本発明の一実施例である一体構造のノズルとア
トマイザの横断面図を示す。

【図５】本発明の一実施例であるエアアシストインジェ
クタの縦断面図を示す。

【図６】従来のエアアシストインジェクタの縦断面図を
示す。

【符号の説明】

１…アジャスタ、２…プランジャロッド、３…スプリン
グ、４…ボール弁、５…ノズル一体アトマイザ、６…燃
料噴射孔、７…燃料供給孔、８…コイル、９…空気孔、
１０…混合室、１１…ノズルシ−ト面、１２…ヨ−ク、
１３…Ｏリング、１４…Ｏリング、１５…Ｏリング用凹
部、１６…燃料の流れ、１７…空気の流れ、１８…ノズ
ル内混合室領域、１９…ノズル内エンジンシリンダ側領
域、２０…単体ノズル、２１…単体アトマイザ、２２…
単体アトマイザ空気孔、２３…単体アトマイザ空気流入
孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｆ０２Ｍ 51/06 ＵＲ 61/18 ３６０ 61/18 ３６０Ｇ 69/04 69/04 Ｇ (72)発明者馬場昇茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者寺門一佳茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者星喜一茨城県ひたちなか市大字高場字鹿島谷津 2477番地３日立オートモティブエンジニアリング株式会社内 (72)発明者内村俊隆茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁吸引機構により上下に振動する電磁弁
と、中央に燃料噴射孔を有し電磁弁が衝突を繰り返すこ
とにより前記燃料噴射孔が開閉するノズルと、前記燃料
噴射孔からエンジンシリンダ内に燃料を噴射するアトマ
イザを備える内燃機関用エアアシストインジェクタにお
いて、前記アトマイザと前記ノズルとが一体構造であ
り、同材質としたことを特徴とするエアアシストインジ
ェクタ。
【請求項２】電磁吸引機構により上下に振動する電磁弁
と、中央に燃料噴射孔を有し電磁弁が衝突を繰り返すこ
とにより前記燃料噴射孔が開閉するノズルとを備える内
燃機関用エアアシストインジェクタにおいて、噴射燃料
に衝突させる空気を供給する空気孔を前記ノズルに設け
たことを特徴とするエアアシストインジェクタ。
【請求項３】電磁吸引機構により上下に振動する電磁弁
と、中央に燃料噴射孔を有し電磁弁が衝突を繰り返すこ
とにより前記燃料噴射孔が開閉するノズルとを備える内
燃機関用エアアシストインジェクタにおいて、噴射燃料
に衝突させる空気を供給する空気孔を前記ノズルに設
け、前記ノズルの内側は前記噴射燃料と前記空気が衝突
する混合室を有し、前記ノズルの内側が少なくとも２段
の内径からなることを特徴とするエアアシストインジェ
クタ。
【請求項４】電磁吸引機構により上下に振動する電磁弁
と、中央に燃料噴射孔を有し電磁弁が衝突を繰り返すこ
とにより前記燃料噴射孔が開閉するノズルとを備える内
燃機関用エアアシストインジェクタにおいて、前記ノズ
ルは、金属粉末から射出及び焼結成形され、空気孔があ
けられていることを特徴とするエアアシストインジェク
タ。
【請求項５】電磁吸引機構により上下に振動する電磁弁
と、中央に燃料の噴射孔を有し電磁弁が衝突を繰り返す
ことにより前記噴射孔が開閉するノズルとを備える内燃
機関用エアアシストインジェクタにおいて、前記ノズル
の先端に取り付けられた前記噴射孔から噴射された前記
燃料に空気孔より取り入れた空気を衝突させることによ
り内部で燃料を微粒化し燃料噴射孔からエンジンシリン
ダ内に燃料を噴射するアトマイザとを備える内燃機関用
エアアシストインジェクタにおいて、該アトマイザをノ
ズルと一体化したことを特徴とするエアアシストインジ
ェクタ。
【請求項６】エアアシストインジェクタのノズルが、３
０重量％のメタノ−ルを含むガソリンからなる混合燃料
に塩酸３００ｐｐｍを添加した溶液中に室温で２４時間
浸漬して腐食度：５０〜１００ｍｇ／ｄｍ²ｄａｙを示
すマルテンサイト系ステンレス鋼であることを特徴とす
るエアアシストインジェクタ。
【請求項７】エアアシストインジェクタのノズル内で、
燃料の噴出方向とほぼ逆方向に空気を噴出させ、前記燃
料と前記空気とを衝突させることを特徴とするエアアシ
ストインジェクタ。
【請求項８】エアアシストインジェクタのノズル内で、
燃料を螺旋上に噴出し、前記燃料の噴出方向とほぼ逆方
向に前記ノズルの側面に設けられた空気孔から空気を噴
出させ、前記燃料と前記空気とを衝突させることを特徴
とするエアアシストインジェクタ。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載のエアアシ
ストインジェクタにおいて、前記ノズルがマルテンサイ
ト系ステンレス鋼からなることを特徴とするエアアシス
トインジェクタ。
【請求項１０】請求項９に記載のエアアシストインジェ
クタにおいて、前記マルテンサイト系ステンレス鋼は、
重量％で、Ｃ：０．２〜０．５％，Ｃｒ：１２．０〜１
５．０％，不可避不純物及び残部が主としてＦｅからな
ることを特徴とするエアアシストインジェクタ。
【請求項１１】請求項１０に記載のマルテンサイト系ス
テンレス鋼に、さらに重量％で、Ｍｏ：０．５〜１．５
％を含有したことを特徴とするエアアシストインジェク
タ。
【請求項１２】請求項１１に記載のマルテンサイト系ス
テンレス鋼に、さらに重量％で、Ｃｕ：０．１〜１．０
％を含有したことを特徴とするエアアシストインジェク
タ。