流体研磨方法
【課題】使用開始直後の急速な初期磨耗を生じない噴孔形状が成形される、流体研磨方法の提供。
【解決手段】噴孔５５および弁座部５６を有するノズルボデー５１と、弁座部５６へ着座自在な着座部を有するノズルニードルと、を構成に有する噴射ノズルの、ノズルボデー５１の噴孔５５を、研磨流体により研磨加工する流体研磨方法であって、着座部と略同一形状のダミー着座部６６を有するダミーニードル６を、ノズルボデー５１に挿入した状態で、流体研磨を行うことを特徴とする。研磨流体が、弁座部５６とダミー着座部６６とにより形成されるダミー流路１０を通過することで、噴孔５５に流れ込む研磨流体の流れの状態は、噴射ノズルの実使用時における流体の流れの状態に近いものとなり、使用開始直後の噴孔５５周辺の急速な初期磨耗を、流体研磨により再現することが可能となる。
【解決手段】噴孔５５および弁座部５６を有するノズルボデー５１と、弁座部５６へ着座自在な着座部を有するノズルニードルと、を構成に有する噴射ノズルの、ノズルボデー５１の噴孔５５を、研磨流体により研磨加工する流体研磨方法であって、着座部と略同一形状のダミー着座部６６を有するダミーニードル６を、ノズルボデー５１に挿入した状態で、流体研磨を行うことを特徴とする。研磨流体が、弁座部５６とダミー着座部６６とにより形成されるダミー流路１０を通過することで、噴孔５５に流れ込む研磨流体の流れの状態は、噴射ノズルの実使用時における流体の流れの状態に近いものとなり、使用開始直後の噴孔５５周辺の急速な初期磨耗を、流体研磨により再現することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細孔の研磨加工に採用されるのに適した流体研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料噴射装置における燃料の噴孔は、機械加工や放電加工等による穿設工程と、スラリー（砥粒を含んだ潤滑油）を用いる流体研磨工程とによって成形されている。仕上げ加工として、流体研磨が施されることで、噴孔内面や角部が研磨され、流量合わせと噴霧到達距離の向上とがなされる。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００５−１７７９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の流体研磨法により得られる燃料噴射装置において、使用開始直後に、燃料に含まれる砂異物により噴孔内面や角部が削られ、同一の噴射信号入力に対する噴射量が増加する問題がある。
【０００４】
しかし、この使用開始直後に観られる急速な初期磨耗は、一定の使用時間の経過と共に終息し、噴射量の増加は飽和する（図５参照）。これは、従来の流体研磨後の噴孔の形状と、燃料に混入する砂異物によって磨耗して成形される噴孔の形状とに差異があり、使用開始直後に特定箇所のみが急速に削られることにより引き起こされているものであると考えられる。
【０００５】
研磨時間を延長した場合では、噴孔の径が拡大されて流量が増えるのみであり、使用開始直後の流量の増加を抑止することができないことからも、従来の流体研磨後の噴孔の形状と、磨耗により成形される噴孔の形状とに差異があるということは裏付けられる。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、使用開始直後の急速な初期磨耗を生じない噴孔形状が成形される、流体研磨方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、噴孔および弁座部を有するノズルボデーと、弁座部へ着座自在な着座部を有するノズルニードルと、を構成に有する噴射ノズルの、ノズルボデーの噴孔を、研磨流体により研磨加工する流体研磨方法であって、着座部と略同一形状のダミー着座部を有するダミーニードルを、ノズルボデーに挿入した状態で、流体研磨を行うことを特徴とする。
【０００８】
噴射ノズルは、ノズルボデーに形成される弁座部と、ノズルニードルに形成される着座部とが着座自在な構成であり、噴射ノズルに供給される流体は、着座部が弁座部から離れた開弁状態において、着座部と弁座部とにより形成される流路を通過し、噴孔に流れ込む構造である。この発明によれば、ノズルニードルに挿入および支持されているダミーニードルには、ノズルニードルに形成される着座部と略同一形状のダミー着座部が形成されており、この構成により、流体研磨時には、噴射ノズルの実使用時における開弁状態と略同一形状の流路が形成される。研磨流体が、弁座部とダミー着座部とにより形成される流路を通過することで、噴孔に流れ込む研磨流体の流れの状態は、ダミーニードルを使用しない場合と比較して、噴射ノズルの実使用時における流体の流れの状態に近いものとなる。噴孔に研磨流体が、噴射ノズルの実使用時における流体の流れに近い状態で流れ込むことにより、使用開始直後の急速な初期磨耗を生じない噴孔形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、ダミーニードルのダミー着座部を、ノズルボデーの弁座部に当接しない状態で流体研磨を行うことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、ダミーニードルのダミー着座部と、ノズルボデーの弁座部とが当接しない。この構成により、ダミー着座部が弁座部に研磨流体を押し付け、弁座部を損傷させること無く、噴射ノズルの実使用時における流体の流れの状態を再現することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、ノズルボデーは、ノズルニードルを摺動自在に保持する摺動部を有し、ダミーニードルを、摺動部で支持する状態で流体研磨を行うことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、ノズルボデーの摺動部は、ノズルニードルを、その摺動方向以外へ動くことを規制し、ノズルボデーの弁座部とノズルニードルの着座部とが高い同軸性および保持性を獲得している。ダミーニードルを、摺動部を用いて支持することにより、ダミー着座部と弁座部との同軸性を高めることが可能となり、弁座部とダミー着座部とにより形成される流路形状は、より噴射ノズルの実使用時における開弁状態と近い流路形状をなす。且つその保持性が高いことで、研磨流体の流れによる力に影響され、流路形状が変形することが抑止される。この構成により、噴孔に流れ込む研磨流体の流れの状態は、噴射ノズルの実使用時における流体の流れの状態により近いものとなり、使用開始直後の急速な初期磨耗を生じない噴孔形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、ノズルボデーは、噴射ノズルの実使用時に流体を噴孔へ供給する供給路を有し、研磨流体を供給路より供給して流体研磨を行うことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、研磨流体を、実使用時において流体を噴孔へ供給する供給路から流入させることにより、噴孔に流れ込む研磨流体の流れの状態を、実使用時における流体の流れの状態により近いものとすることができる。これにより、使用開始直後の急速な初期磨耗を生じない噴孔形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、ノズルボデーの噴孔周辺部と比して、耐磨耗性が高いダミー着座部を有するダミーニードルを、ノズルボデーに挿入した状態で、流体研磨を行うことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、ダミー着座部の耐摩耗性が、噴孔周辺部と比較して高いことから、複数個のノズルボデーの研磨加工に繰り返し使用することが可能であり、且つ繰り返しの使用でも、ダミー着座部の形状は維持され、弁座部と協働して、噴射ノズルの実使用時における開弁状態と略同一形状の流路を形成することができる。これにより、低コストを実現しつつ、噴孔に流れ込む研磨流体の流れの状態を、実使用時における流体の流れの状態により近いものとすることができ、使用開始直後の急速な初期磨耗を生じない噴孔形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による流体研磨方法を、燃料噴射装置における噴孔の流体研磨方法に適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。ここで、燃料噴射装置は、請求項に記載の噴射ノズルに相当する。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態による流体研磨方法に用いる流体研磨装置１００の全体構成を示す概略図である。図２は、流体研磨加工の被加工物である燃料噴射装置のノズルボデー５１のセット状態を示す断面図である。
【００１９】
まず、本発明の第１実施形態による流体研磨方法において、被加工物となるノズルボデー５１について、図２に基づいて説明する。
【００２０】
図２に示すように、ノズルボデー５１は、略円筒形状であり、例えば高速度鋼（ＳＫＨ材）等の高温においても軟化を生じない材料からなる部材である。ノズルボデー５１の上面側（図２の上方側）中心軸位置には、先端側（図２の下方側）に向け、ノズルボデー５１の中心軸に沿い、燃料噴射装置のノズルニードル（図示しない）が挿入される挿入口５２が形成される。
【００２１】
挿入口５２の開口面５２ａ側の内周面には、開口面５２ａから挿入口５２の中央部付近に亘り（開口面５２ａと隣接する面取り部は除く）、前述したノズルニードルが摺動自在に嵌め込まれる摺動部５３が形成され、この摺動部５３は、高精度に加工されている。挿入口５２の中央部には、軸方向と垂直な断面積が一旦拡大するよう空間が形成され、開口面５２ａの側方から、挿入口５２中央部の前述した空間の内周面へ向け、燃料供給路５４（請求項４に記載の流体の供給路）が形成される。
【００２２】
挿入口５２の先端付近の内面には、ノズルニードル先端に形成される着座部が当接自在な弁座部５６が形成される。ノズルニードルが摺動自在な構成であることから、着座部と弁座部５６とにより、燃料噴射装置の燃料噴射を行う弁部が構成される。
【００２３】
挿入口５２の弁座部５６のさらに先端には、サック部５８が形成され、サック部５８から、ノズルボデー５１の外面側に向け、噴孔５５が形成される。噴孔５５は放電加工等により穿設され、その直径はφ０．２ｍｍ程度である。尚、噴孔５５の数および配置、ならびに噴孔５５の直径は限定されるものではない。
【００２４】
次に、本発明の第１実施形態による流体研磨方法に用いる流体研磨装置１００の全体構成を、図１および図２に基づいて説明する。
【００２５】
本発明の第１実施形態による流体研磨装置１００は、図１に示すように、スラリー供給部３と、制御部２と、前述したノズルボデー５１がセットされる加工部４と、により構成される。
【００２６】
図１に示すように、スラリー供給部３は、研磨剤（砥粒）とオイルとを攪拌・混合し、スラリー７を生成する為の攪拌装置３３を備える。攪拌装置３３は、研磨剤とオイルとを収容するスラリータンク３３ｂと、それらを攪拌するアクチュエータ３３ａとをその構成に有する。第１スラリー供給管３６ａは、一端がスラリータンク３３ｂに接続され、他端はスラリー供給装置３１側に接続される。また、第１スラリー供給管３６ａには、第１制御弁３４ａが設けられる。
【００２７】
スラリー供給装置３１は、アクチュエータ３１ａと、該アクチュエータ３１ａにより駆動され、加工部４側へとスラリー７を圧送する往復式ポンプ３１ｂを備える。往復式ポンプ３１ｂは、シリンダ３１ｄと、該シリンダ３１ｄ内を往復自在なピストン３１ｃにより、流体を圧送可能な構成をなす。また、前述した第１スラリー供給管３６ａのスラリー供給装置３１側は、シリンダ３１ｄと接続される。
【００２８】
第２スラリー供給管３６ｂは、上流側となる一端が往復式ポンプ３１ｂのシリンダ３１ｄに接続され、下流側となる他端が加工部４側へと接続される。第２スラリー供給管３６ｂは、その両端部にそれぞれ制御弁３４ｂ、４４が設けられ、さらに、制御弁３４ｂの下流側および制御弁４４の上流側に、それぞれ圧力センサ３５、４５が設置される。
【００２９】
加工部４を構成する加工装置４０は、前述した被加工物であるノズルボデー５１を設置する台座４１と、一端が前述した第２スラリー供給管３６ｂの下流側へと接続され、他端がノズルボデー５１側へと接続され、ノズルボデー５１へスラリー７を供給する供給口４２とを備える。ここで、第２スラリー供給管３６ｂの下流側端部に設けられる第３制御弁４４および圧力センサ４５は、加工部４の構成に含む。台座４１には開口部４１ａが形成され、開口部４１ａの周縁部上方にノズルボデー５１のフランジ部５１ａが設置される。
【００３０】
また、ノズルボデー５１の重力方向には、研磨加工後に排出されたスラリー７を回収するためのスラリー回収部４７が設けられる。スラリー回収部４７とスラリータンク３３ｂとは、スラリー７を濾過するためのフィルタ４８ａ、およびアクチュエータ３８ｃにより駆動される回収ポンプ３８ｂを備える、スラリー回収管４８により接続される。
【００３１】
制御部２は、圧力センサ３５，４５からの圧力信号が入力され、その圧力信号を増幅する信号増幅器２１と、アナログである圧力信号を、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２２と、圧力信号から流体研磨装置１００を制御する制御装置２３と、により構成される。制御装置２３は、制御プログラムを備えるコンピュータ等であり、より具体的には、プログラマブルロジックコントローラを用い、圧力センサ３５，４５からの圧力信号を受信して、その圧力値を処理、演算し、第１〜第３制御弁３４ａ、３４ｂ、４４の開閉や、スラリー供給装置３１のアクチュエータ３１ａおよび各アクチュエータ３３a、４８ｃの駆動を制御する。
【００３２】
尚、制御装置２３は、パソコン等の既知の構成であっても良い。また、第１〜第３制御弁３４ａ、３４ｂ、４４は、本発明の第１実施形態による流体研磨方法を用いた流体研磨装置１００においては、電磁ソレノイドを備える、電磁・油圧パイロット弁とし、また、第１制御弁３４ａのみ、通常時（制御装置２３からの信号入力が無い状態）において、弁が全閉となり、第２および第３制御弁３４ｂ、４４は、通常時、弁が全開とする。ただし、弁の種類および、通常時の弁の開閉の設定を特に限定するものではない。
【００３３】
次に、前述した構成における、流体研磨装置１００の作動について説明する。
【００３４】
制御装置２３の制御により、スラリー供給装置３１のアクチュエータ３１ａを作動させると、往復式ポンプ３１ｂのシリンダ３１ｄ内をピストン３１ｃが下死点側へ移動し、スラリータンク３３ｂより、第１スラリー供給管３６ａを通して、スラリー７がシリンダ３１ｄ内に吸引される。この際、制御装置２３からの制御により、第１制御弁３４ａおよび第２制御弁３４ｂの電磁ソレノイドがそれぞれ駆動され、第１制御弁３４ａは開放状態に、第２制御弁３４ｂは閉鎖状態にされる。加えて、アクチュエータ３３ａが駆動され、スラリータンク３３ｂ内に貯蔵される研磨材と、オイルとが攪拌・混合され、流体研磨加工に使用可能な状態とされる。
【００３５】
ピストン３１ｃがシリンダ３１ｄ内で下死点に達し、シリンダ３１ｄ内にスラリー７が充填されると、制御装置２３からの制御により、第１制御弁３４ａおよび第２制御弁３４ｂの電磁ソレノイドの駆動が終了され、第１制御弁３４ａは閉鎖状態に、第２制御弁３４ｂが開放状態にされる。このとき、第３制御弁４４も、電磁ソレノイドは駆動されず、開放状態にある。下死点に達したピストン３１ｃが移動方向を変え、シリンダ３１ｄ内を上死点側に移動するのに伴い、シリンダ３１ｄ内に充填されたスラリー７は、ピストン３１ｃにより加圧され、第２スラリー供給管３６ｂを通して、加工部４側へと圧送される。
【００３６】
加工部４へと圧送されるスラリー７は、加工装置４０内で供給口４２を通過し、ノズルボデー５１の噴孔５５へ供給される。スラリー７は、噴孔５５を研磨し、排出され、スラリー回収部４７により回収される。回収された使用後のスラリー７は、アクチュエータ４８ｃによって駆動される回収ポンプ４８ｂによって吸い上げられ、スラリー回収管４８を通り、スラリータンク３３ｂ側へ戻される。このとき、スラリー７が含有する、ノズルボデー５１の研磨により生じた微細な加工屑は、フィルタ４８ａにより濾過される。
【００３７】
前述した加工工程において、制御部２は、各圧力センサ３５、４５からの入力信号を基に、第２制御弁３４ｂおよび第３制御弁４４の弁開度と、スラリー供給装置３１のアクチュエータ３１ａの駆動を制御し、ノズルボデー５１に供給されるスラリー７の供給圧力と加圧時間とを所望の値に設定可能な構成とされる。さらに、各圧力センサ３５、４５に替えて、流量センサ等を用いてもよく、センサの種類や検出位置は、設定される加工条件に応じて適宜変更してよい。
【００３８】
このような構成とすることにより、研磨中の特定の検出箇所におけるスラリー７の供給圧力又は流量を一定とするように、制御弁３４ｂおよび４４の弁開度、ならびにアクチュエータ３１ａの駆動を制御することが可能である。さらに、研磨工程を複数のステップより構成し、スラリー７の供給圧力（又は流量）と、負荷時間とを段階的に設定し、流体研磨を行ってもよい。また、加工時に噴孔５５の径が拡大することにより生じる、スラリー７の供給圧力の漸減の補正等も可能である。
【００３９】
続いて、前述した流体研磨装置１００の特徴的構成と、被加工物であるノズルボデー５１のセット状態について、図２に基づいて説明する。
【００４０】
図２に示すように、ノズルボデー５１の挿入口５２には、ダミーニードル６が挿入された状態で流体研磨が施される。ダミーニードル６は、略円柱形状であり、耐摩耗性に非常に優れるセラッミクや、表面に窒化チタン等の高耐磨耗性被膜が形成された金属等からなる。ダミーニードル６の一端には、ノズルニードルに形成される着座部と同一形状のダミー着座部６６が形成される。ここで、このダミー着座部６６が形成される側の一端を先端側、他端を根元側とする。
【００４１】
ダミーニードル６の中央部から根元側の端部に亘る外周面は、ノズルボデー５１の摺動部５３と嵌め合わされる、嵌め合い部６５である。摺動部５３と嵌め合い部６５は、同一径に形成され、嵌め合わされた状態において、ダミーニードル６は、周方向の動きが強固に規制される構成となる。
【００４２】
ノズルボデー５１の摺動部５３が、高精度に形成されていることから、ダミーニードル６が摺動部５３により周方向の位置決めをされることで、弁座部５６とダミー着座部６６とが高い同軸性を獲得する構成である。加えて、摺動部５３が、挿入口５２の開口面５２ａ付近から中央部付近まで形成されることから、ダミーニードル６が高い支持剛性を獲得する構成である。
【００４３】
図２に示すように、ダミーニードル６の根元側の端部には、ヘッド部６７が形成される。ヘッド部６７は、挿入された状態において、挿入口５２の開口面５２ａ周縁部と当接し、ダミーニードル６の軸方向先端側への動きを規制する。ダミーニードル６は、この構成により、弁座部５６とダミー着座部６６とが当接しない位置関係とし、さらに、弁座部５６とダミー着座部６６の軸方向の隙間、即ち開弁のストローク量は、燃料噴射装置の実使用時における弁の全開状態を再現するよう、軸方向の長さが設定される。
【００４４】
図２に示すように、ノズルボデー５１の開口面５２ａ側には、固定部材５７が設置される。固定部材５７は、固定具（図示しない）により、加工装置４０又は台座４１へ固定され、固定部材５７とノズルボデー５１とは、相対運動ができない構成とされる。固定部材５７には、ダミーニードル６のヘッド部６７と相対する位置に凹部５７ｂが、ノズルボデー５１の燃料供給路５４と相対する位置に開口部５７ａが、それぞれ形成される。
【００４５】
凹部５７ｂの深さは、ダミーニードル６のヘッド部６７の高さよりもごく僅か小さく形成され、固定部材５７がノズルボデー５１に固定された状態で、ヘッド部６７を開口面５２ａの周縁に付勢し、ダミーニードル６の摺動方向（軸方向）の動きを規制する構成となる。
【００４６】
ここで、ヘッド部６７と開口面５２ａとの間に、ごく薄いワッシャ（図示しない）等を、ヘッド部６７と凹部５７ｂの底部との間に、前述したワッシャの厚さに対応する、ごく薄いプレート（図示しない）等を挟むことで、弁座部５６とダミー着座部６６とのストローク量を調整可能な構成とし、個々のノズルボデー５１の開口面５２ａから弁座部５６間のばらつきの補正や、再現する弁の開度を調整可能な構成としてもよい。この場合、凹部５７ｂの深さは、ヘッド部６７の高さと、ワッシャの厚さと、プレートの厚さとの合計よりもごく僅か小さく形成し、ヘッド部６７のノズルボデー５１への付勢作用を獲得するよう構成する。
【００４７】
開口部５７ａは、ノズルボデー５１に形成される燃料供給路５４の上流側と相対する位置に形成され、第２スラリー供給管３６ｂと一端が接続される供給口４２の他端が、開口部５７ａを貫通して、燃料供給路５４の開口部へ挿入される構成である。
【００４８】
次に、前述した状態にセットされるノズルボデー５１の流体研磨方法と、その作用・効果について、図２および図５に基づいて説明する。図５は、従来の流体研磨方法が施された燃料噴射装置の、使用後の経過時間と噴射量変化率との関係を示す図である。
【００４９】
スラリー供給部３より、加圧・圧送されるスラリー７は、供給口４２と燃料供給路５４とを通り、挿入口５２から弁座部５６およびダミー着座部６６によって形成されるダミー流路１０を通過し、噴孔５５が穿設されるサック部５８へ流入する。前述したように、ダミー着座部６６は、ノズルニードルに形成される着座部と同一形状であることから、弁座部５６とダミー着座部６６により形成されるダミー流路１０は、実使用時の燃料噴射時において燃料が通過する、弁座部５６と着座部によって形成される流路の形状を再現したものとなる。
【００５０】
図５に示す、従来のダミーニードル６を挿入しない状態での流体研磨方法では、燃料噴射装置の使用開始直後の一定期間は、同一の噴射制御信号に対し、実際に噴射される燃料量が急速に増加する（図５の範囲Ａ）、初期磨耗の傾向が観られる。そして、初期磨耗が終息すると、噴射される燃料量の増加が、緩やかな一定の勾配に安定する（図５の範囲Ｂ）。
【００５１】
所望の噴射制御信号に対して、燃料噴射装置が実際に噴射する燃料量が増加すると、内燃機関の燃焼室内に過剰な量の燃料が供給され、炭化水素等の有害物質の発生を引き起こし、また、内燃機関の故障を誘発する危険性も生じさせる。
【００５２】
従来のダミーニードル６を挿入しない状態での流体研磨方法において、図５に示すような傾向を示す要因は、スラリー７の流れの状態が、実使用時の燃料の流れの状態を再現しないことに拠る。流体研磨時のスラリー７の流れの状態と、燃料の流れの状態とが異なることで、流体研磨によって成形される噴孔５５の形状と、燃料が含有する砂異物により生じる磨耗後の噴孔５５の形状とに差異が生じるためである。
【００５３】
より詳細には、従来の流体研磨方法で成形される噴孔５５には、高圧の燃料が、流体研磨時のスラリー７とは異なる流れの状態で流入する。噴孔５５に流入する燃料が含有する砂異物は、噴孔入口５５ａおよび噴孔内面５５ｂの特定箇所に急速な磨耗を生じさせる。これにより、噴孔５５の形状が、燃料が流れ易い形状へと変化し、噴射される燃料量が急速に増加する傾向を示す（図５の範囲Ａ）。この初期磨耗により、燃料流れに倣った噴孔５５形状が成形されると、この形状を維持したまま、徐々に噴孔５５の径が拡大するのみとなり、経過時間に対する噴射量の変化が一定値に収束し、緩やかな勾配を示す（図５の範囲Ｂ）。
【００５４】
前述した初期磨耗は、従来の流体研磨の研磨時間を延長した場合でも同様に生じる。研磨時間の延長は、噴孔５５の径を拡大させるのみであり、初期磨耗後の噴孔入口５５ａおよび噴孔内面５５ｂの形状を再現するものではない。また、噴孔５５の径に関わらず、初期磨耗による燃料噴射量の増加を示す。
【００５５】
本発明の第１実施形態による流体研磨方法では、スラリー７は、噴孔５５の上流側において、弁座部５６とダミー着座部６６とにより形成されるダミー流路１０を通過する。これにより、従来の流体研磨方法と比較して、実使用時の燃料に近似する流れが形成される。噴孔５５に流入するスラリー７の流れの状態は、実使用時の燃料の流れの状態と近似するものとなり、燃料が含有する砂異物が、使用直後に急速に磨耗させる噴孔入口５５ａおよび噴孔内面５５ｂの特定箇所を、スラリー７によって研磨することができ、燃料流れに倣った噴孔５５形状が成形される。
【００５６】
本発明の第１実施形態による流体研磨方法により成形される噴孔５５は、初期磨耗後の噴孔５５の形状を再現していることから、図５に示す従来の研磨方法において生じる、使用開始直後の、噴射燃料量の急速な増加を示すことが無く、均一な噴孔５５の径の拡大による、緩やかな噴射燃料量の増加のみを示すものとなる。
【００５７】
このようにして、使用開始直後の急速な初期磨耗を生じない噴孔５５の形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【００５８】
また、前述したように、ダミーニードル６のダミー着座部６６を、ノズルボデー５１の弁座部５６へ当接させない状態で流体研磨することにより、弁座部５６にスラリー７が押し付けられ、弁座部５６を損傷させることがない。
【００５９】
また、図２に示すように、ダミーニードル６は、ヘッド部６７がノズルボデー５１と固定部材５７とにより挟持されていることから、摺動軸方向の支持剛性が高い。さらに、ダミーニードル６は、ノズルボデー５１に形成される摺動部５３により、周方向に位置決めされているため、摺動軸と垂直な平面方向への支持剛性も高い。このように、ダミーニードル６は、全方向への支持剛性が非常に高く、スラリー７の供給圧力によって、想定外の振れ等を生じることがない。よって、研磨中の圧力変化に対しても、ダミー着座部６６と弁座部５６とは、安定してダミー流路１０の形状を保持することができる。
【００６０】
このようにして、ダミー流路１０の形状が安定保持されることで、スラリー７の流れの状態は、燃料と近似する流れの状態をなし、燃料流れに倣った噴孔５５形状をより確実に成形することができる。
【００６１】
さらに、図２に示すように、スラリー７は、実使用時に燃料が供給される燃料供給路５４から、挿入口５２へ供給される構成である。この構成により、スラリー７は、燃料と同一の経路でダミー流路１０へ流入し、噴孔５５へ流入する。よって、スラリー７の流れの状態と、実使用の燃料の流れの状態とが、より近似した状態になる。噴孔５５に流入するスラリー７の流れの状態が、より燃料の流れの状態と近似したものとなることから、初期磨耗後の噴孔５５の形状をより正確に再現可能となる。これにより、使用開始直後の初期磨耗を生じない噴孔５５形状を成形することができる流体研磨方法を提供することが可能となる。
【００６２】
また、前述したように、ダミーニードル６は、ノズルボデー５１と比較して、耐摩耗性に優れる材料からなる。これにより、スラリー７によって噴孔入口５５ａおよび噴孔内面５５ｂが研磨されても、ダミー着座部６６は、その形状を維持する。こんため、複数のノズルボデー５１に形成される噴孔５５の研磨加工に、同一のダミーニードル６を連続して使用可能となり、コスト低減が図れる。
【００６３】
このとき、より耐磨耗性に優れるダミー着座部６６は、スラリー７の研磨作用による形状の変化が抑制される構成であることから、複数のノズルボデー５１の弁座部５６と共に、常に正確な形状のダミー流路１０を形成することが可能となる。よって、噴孔５５に流入するスラリー７の流れの状態が、より燃料の流れの状態と近似したものとなることから、初期磨耗後の噴孔５５の形状を複数のノズルボデー５１に対して再現可能となる。これにより、使用開始直後の初期磨耗を生じない噴孔５５形状を成形することができる流体研磨方法を低コストで提供することが可能となる。
【００６４】
以上、本発明の第１実施形態による流体研磨方法について説明したが、本発明は、被加工物であるノズルボデー５１の形状を限定するものではない。
【００６５】
図３に、本発明の第１実施形態による流体研磨方法を、図２とは異なる先端形状の燃料噴射装置の噴孔５５に適用した場合の、加工時のノズルボデー５０１のセット状態を示す。
【００６６】
図２に示すノズルボデー５１の挿入口５２の先端部には、容積のあるサック部５８が形成され、サック部５８に噴孔５５が穿設されるのに対し、図３に示すノズルボデー５０１に形成されるサック部５０８の容積は微小であり、噴孔５５の穿設位置も異なる。
【００６７】
この場合、ノズルボデー５０１の形状に対応するノズルニードルに形成される着座部と同一形状のダミー着座部６６ａが形成されるダミーニードル６ａを挿入した状態で流体研磨を実施する。スラリー７が、弁座部５６とダミー着座部６６ａとにより形成されるダミー流路１０ａを通過することにより、実使用時における燃料の流れの状態が、スラリー７の流れに再現させることが可能となる。
【００６８】
このように、本発明はノズルボデー５１の形状に制限されることが無く、ノズルボデー５１の形状に対応したダミー着座部６６が形成されるダミーニードル６を用いることにより、実使用時の燃料の流れの状態と近似する、スラリー７の流れを再現することが可能であり、燃料が含有する砂異物による噴孔５５の初期磨耗後の形状を、加工時に得ることができる。これにより、使用開始直後の初期磨耗を生じない噴孔５５の形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
以下に、本発明の第２実施形態による流体研磨方法に用いる流体研磨装置について説明する。
【００７０】
前述した、本発明の第１実施形態による流体研磨方法に用いる流体研磨装置１００に対して、加工部４内におけるノズルボデー５１へのスラリー７の供給経路と、ダミーニードル６１０の支持方法が異なる。尚、前述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。
【００７１】
以下に、本発明の第２実施形態による流体研磨方法の用いる流体研磨装置の主要な変更箇所の構造および作用・効果について、図４に基づいて説明する。
【００７２】
図４に示すように、被加工物であるノズルボデー５１は、第１実施形態と同一である。ノズルボデー５１の開口面５２ａが形成される上面側には、固定部材５１７が固定される。固定部材５１７は、固定具（図示しない）により、加工装置４０又は台座４１へ固定され、固定部材５７とノズルボデー５１とは、相対運動ができない構成とされる。固定部材５１７は、ノズルボデー５１の開口部５２ａと相対する位置に、開口部５１７ａが形成され、開口部５１７ａの内面には、ダミーニードル６１０のヘッド部６１７が圧入される。
【００７３】
ヘッド部６１７が開口部５１７ａへ圧入固定されることにより、ダミーニードル先端に形成されるダミー着座部６６の位置決めがなされる。ダミー着座部６６の弁座部５６への同軸性を獲得するため、開口部５１７ａの内周面と、ヘッド部６１７の外周面とは高精度に加工されることが望ましい。さらに、スラリー７の供給圧力によって、ダミーニードル６１０の先端側が振れを生じないため、ヘッド部６１７の軸方向長さを最大限に確保することで支持を強固なものとし、先端部の支持剛性を高めることが望ましい。
【００７４】
尚、前述した同軸性と支持剛性が確保可能であれば、ヘッド部６１７の固定部材５１７への固定方法は限定するものではなく、複数のピン等で外部から固定する方法や、ストッパー等を形成する方法も採用可能である。
【００７５】
図４に示すように、固定部材５１７の開口部５１７ａは、ノズルボデー５１へのスラリー７の供給口４２でもある。ダミーニードル６１０のヘッド部６１７の外周面には、スラリー供給溝６１７ａが形成され、供給口４２より供給されるスラリー７は、スラリー供給溝６１７ａを通過し、挿入口５２に流入する。このスラリー供給溝６１７ａは、前述したダミーニードル６１０の固定が不確実にならない限り、複数であってもよく、また、溝の断面形状も限定しない。さらに、外周面を螺旋状に旋回する形状であってもよい。
【００７６】
スラリー供給溝６１７ａを通り、挿入口５２に流入したスラリー７は、弁座部５６とダミー着座部６６とにより形成されるダミー流路１０を通過することで、実使用時の燃料の流れと近似する流れの状態をなし、噴孔５５へ流入する。実使用時と近似した状態のスラリー７の流れにより、燃料が含有する砂異物により生じる噴孔入口５５ａおよび噴孔内面５５ｂの初期磨耗後の形状を、流体研磨によって再現することができ、使用開始直後の初期磨耗を生じない噴孔５５の形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１実施形態による流体研磨方法に用いる流体研磨装置の概略を示す全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態による流体研磨方法を、燃料噴射装置の噴孔に適用した場合の、加工時のノズルボデーのセット状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による流体研磨方法を、図２とは異なる先端形状の燃料噴射装置の噴孔に適用した場合の、加工時のノズルボデーのセット状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態による流体研磨方法を、燃料噴射装置の噴孔に適用した場合の、加工時のノズルボデーのセット状態を示す断面図である。
【図５】従来の流体研磨方法が施された燃料噴射装置の、使用後の経過時間と噴射量変化率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
２ 制御部、２１ 信号増幅器、２２ Ａ／Ｄ変換器、２３ 制御装置、３ スラリー供給部、３１ スラリー供給装置、３１ａ アクチュエータ、３１ｂ 往復式ポンプ、３１ｃ ピストン、３１ｄ シリンダ、３３ 攪拌装置、３３ａ アクチュエータ、３３ｂ スラリータンク、３４ａ 第１制御弁、３４ｂ 第２制御弁、３５ 圧力センサ、３６ａ 第１スラリー供給管、３６ｂ 第２スラリー供給管、３８ｂ 回収ポンプ、３８ｃ アクチュエータ、４ 加工部、４０ 加工装置、４１ 台座、４１ａ 開口部、４２ 供給口、４４ 第３制御弁、４５ 圧力センサ、４７ スラリー回収部、４８ スラリー回収管、４８ａ フィルタ、５１、５０１ ノズルボデー、５１ａ フランジ部、５２ 挿入口、５２ａ 開口面、５３ 摺動部、５４ 燃料供給路（流体の供給路）、５５ 噴孔、５５ａ 噴孔入口、５５ｂ 噴孔内面、５６ 弁座部、５７、５１７ 固定部材、５７ａ、５１７ａ 開口部、５７ｂ 凹部、５８、５０８ サック部、６、６ａ、６１０ ダミーニードル、６５ 嵌め合い部、６６、６６ａ ダミー着座部、６７、６１７ ヘッド部、６１７ａ スラリー供給路、７ スラリー（研磨流体）、１０、１０ａ ダミー流路、１００ 流体研磨装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細孔の研磨加工に採用されるのに適した流体研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料噴射装置における燃料の噴孔は、機械加工や放電加工等による穿設工程と、スラリー（砥粒を含んだ潤滑油）を用いる流体研磨工程とによって成形されている。仕上げ加工として、流体研磨が施されることで、噴孔内面や角部が研磨され、流量合わせと噴霧到達距離の向上とがなされる。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００５−１７７９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の流体研磨法により得られる燃料噴射装置において、使用開始直後に、燃料に含まれる砂異物により噴孔内面や角部が削られ、同一の噴射信号入力に対する噴射量が増加する問題がある。
【０００４】
しかし、この使用開始直後に観られる急速な初期磨耗は、一定の使用時間の経過と共に終息し、噴射量の増加は飽和する（図５参照）。これは、従来の流体研磨後の噴孔の形状と、燃料に混入する砂異物によって磨耗して成形される噴孔の形状とに差異があり、使用開始直後に特定箇所のみが急速に削られることにより引き起こされているものであると考えられる。
【０００５】
研磨時間を延長した場合では、噴孔の径が拡大されて流量が増えるのみであり、使用開始直後の流量の増加を抑止することができないことからも、従来の流体研磨後の噴孔の形状と、磨耗により成形される噴孔の形状とに差異があるということは裏付けられる。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、使用開始直後の急速な初期磨耗を生じない噴孔形状が成形される、流体研磨方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、噴孔および弁座部を有するノズルボデーと、弁座部へ着座自在な着座部を有するノズルニードルと、を構成に有する噴射ノズルの、ノズルボデーの噴孔を、研磨流体により研磨加工する流体研磨方法であって、着座部と略同一形状のダミー着座部を有するダミーニードルを、ノズルボデーに挿入した状態で、流体研磨を行うことを特徴とする。
【０００８】
噴射ノズルは、ノズルボデーに形成される弁座部と、ノズルニードルに形成される着座部とが着座自在な構成であり、噴射ノズルに供給される流体は、着座部が弁座部から離れた開弁状態において、着座部と弁座部とにより形成される流路を通過し、噴孔に流れ込む構造である。この発明によれば、ノズルニードルに挿入および支持されているダミーニードルには、ノズルニードルに形成される着座部と略同一形状のダミー着座部が形成されており、この構成により、流体研磨時には、噴射ノズルの実使用時における開弁状態と略同一形状の流路が形成される。研磨流体が、弁座部とダミー着座部とにより形成される流路を通過することで、噴孔に流れ込む研磨流体の流れの状態は、ダミーニードルを使用しない場合と比較して、噴射ノズルの実使用時における流体の流れの状態に近いものとなる。噴孔に研磨流体が、噴射ノズルの実使用時における流体の流れに近い状態で流れ込むことにより、使用開始直後の急速な初期磨耗を生じない噴孔形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、ダミーニードルのダミー着座部を、ノズルボデーの弁座部に当接しない状態で流体研磨を行うことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、ダミーニードルのダミー着座部と、ノズルボデーの弁座部とが当接しない。この構成により、ダミー着座部が弁座部に研磨流体を押し付け、弁座部を損傷させること無く、噴射ノズルの実使用時における流体の流れの状態を再現することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、ノズルボデーは、ノズルニードルを摺動自在に保持する摺動部を有し、ダミーニードルを、摺動部で支持する状態で流体研磨を行うことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、ノズルボデーの摺動部は、ノズルニードルを、その摺動方向以外へ動くことを規制し、ノズルボデーの弁座部とノズルニードルの着座部とが高い同軸性および保持性を獲得している。ダミーニードルを、摺動部を用いて支持することにより、ダミー着座部と弁座部との同軸性を高めることが可能となり、弁座部とダミー着座部とにより形成される流路形状は、より噴射ノズルの実使用時における開弁状態と近い流路形状をなす。且つその保持性が高いことで、研磨流体の流れによる力に影響され、流路形状が変形することが抑止される。この構成により、噴孔に流れ込む研磨流体の流れの状態は、噴射ノズルの実使用時における流体の流れの状態により近いものとなり、使用開始直後の急速な初期磨耗を生じない噴孔形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、ノズルボデーは、噴射ノズルの実使用時に流体を噴孔へ供給する供給路を有し、研磨流体を供給路より供給して流体研磨を行うことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、研磨流体を、実使用時において流体を噴孔へ供給する供給路から流入させることにより、噴孔に流れ込む研磨流体の流れの状態を、実使用時における流体の流れの状態により近いものとすることができる。これにより、使用開始直後の急速な初期磨耗を生じない噴孔形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、ノズルボデーの噴孔周辺部と比して、耐磨耗性が高いダミー着座部を有するダミーニードルを、ノズルボデーに挿入した状態で、流体研磨を行うことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、ダミー着座部の耐摩耗性が、噴孔周辺部と比較して高いことから、複数個のノズルボデーの研磨加工に繰り返し使用することが可能であり、且つ繰り返しの使用でも、ダミー着座部の形状は維持され、弁座部と協働して、噴射ノズルの実使用時における開弁状態と略同一形状の流路を形成することができる。これにより、低コストを実現しつつ、噴孔に流れ込む研磨流体の流れの状態を、実使用時における流体の流れの状態により近いものとすることができ、使用開始直後の急速な初期磨耗を生じない噴孔形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による流体研磨方法を、燃料噴射装置における噴孔の流体研磨方法に適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。ここで、燃料噴射装置は、請求項に記載の噴射ノズルに相当する。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態による流体研磨方法に用いる流体研磨装置１００の全体構成を示す概略図である。図２は、流体研磨加工の被加工物である燃料噴射装置のノズルボデー５１のセット状態を示す断面図である。
【００１９】
まず、本発明の第１実施形態による流体研磨方法において、被加工物となるノズルボデー５１について、図２に基づいて説明する。
【００２０】
図２に示すように、ノズルボデー５１は、略円筒形状であり、例えば高速度鋼（ＳＫＨ材）等の高温においても軟化を生じない材料からなる部材である。ノズルボデー５１の上面側（図２の上方側）中心軸位置には、先端側（図２の下方側）に向け、ノズルボデー５１の中心軸に沿い、燃料噴射装置のノズルニードル（図示しない）が挿入される挿入口５２が形成される。
【００２１】
挿入口５２の開口面５２ａ側の内周面には、開口面５２ａから挿入口５２の中央部付近に亘り（開口面５２ａと隣接する面取り部は除く）、前述したノズルニードルが摺動自在に嵌め込まれる摺動部５３が形成され、この摺動部５３は、高精度に加工されている。挿入口５２の中央部には、軸方向と垂直な断面積が一旦拡大するよう空間が形成され、開口面５２ａの側方から、挿入口５２中央部の前述した空間の内周面へ向け、燃料供給路５４（請求項４に記載の流体の供給路）が形成される。
【００２２】
挿入口５２の先端付近の内面には、ノズルニードル先端に形成される着座部が当接自在な弁座部５６が形成される。ノズルニードルが摺動自在な構成であることから、着座部と弁座部５６とにより、燃料噴射装置の燃料噴射を行う弁部が構成される。
【００２３】
挿入口５２の弁座部５６のさらに先端には、サック部５８が形成され、サック部５８から、ノズルボデー５１の外面側に向け、噴孔５５が形成される。噴孔５５は放電加工等により穿設され、その直径はφ０．２ｍｍ程度である。尚、噴孔５５の数および配置、ならびに噴孔５５の直径は限定されるものではない。
【００２４】
次に、本発明の第１実施形態による流体研磨方法に用いる流体研磨装置１００の全体構成を、図１および図２に基づいて説明する。
【００２５】
本発明の第１実施形態による流体研磨装置１００は、図１に示すように、スラリー供給部３と、制御部２と、前述したノズルボデー５１がセットされる加工部４と、により構成される。
【００２６】
図１に示すように、スラリー供給部３は、研磨剤（砥粒）とオイルとを攪拌・混合し、スラリー７を生成する為の攪拌装置３３を備える。攪拌装置３３は、研磨剤とオイルとを収容するスラリータンク３３ｂと、それらを攪拌するアクチュエータ３３ａとをその構成に有する。第１スラリー供給管３６ａは、一端がスラリータンク３３ｂに接続され、他端はスラリー供給装置３１側に接続される。また、第１スラリー供給管３６ａには、第１制御弁３４ａが設けられる。
【００２７】
スラリー供給装置３１は、アクチュエータ３１ａと、該アクチュエータ３１ａにより駆動され、加工部４側へとスラリー７を圧送する往復式ポンプ３１ｂを備える。往復式ポンプ３１ｂは、シリンダ３１ｄと、該シリンダ３１ｄ内を往復自在なピストン３１ｃにより、流体を圧送可能な構成をなす。また、前述した第１スラリー供給管３６ａのスラリー供給装置３１側は、シリンダ３１ｄと接続される。
【００２８】
第２スラリー供給管３６ｂは、上流側となる一端が往復式ポンプ３１ｂのシリンダ３１ｄに接続され、下流側となる他端が加工部４側へと接続される。第２スラリー供給管３６ｂは、その両端部にそれぞれ制御弁３４ｂ、４４が設けられ、さらに、制御弁３４ｂの下流側および制御弁４４の上流側に、それぞれ圧力センサ３５、４５が設置される。
【００２９】
加工部４を構成する加工装置４０は、前述した被加工物であるノズルボデー５１を設置する台座４１と、一端が前述した第２スラリー供給管３６ｂの下流側へと接続され、他端がノズルボデー５１側へと接続され、ノズルボデー５１へスラリー７を供給する供給口４２とを備える。ここで、第２スラリー供給管３６ｂの下流側端部に設けられる第３制御弁４４および圧力センサ４５は、加工部４の構成に含む。台座４１には開口部４１ａが形成され、開口部４１ａの周縁部上方にノズルボデー５１のフランジ部５１ａが設置される。
【００３０】
また、ノズルボデー５１の重力方向には、研磨加工後に排出されたスラリー７を回収するためのスラリー回収部４７が設けられる。スラリー回収部４７とスラリータンク３３ｂとは、スラリー７を濾過するためのフィルタ４８ａ、およびアクチュエータ３８ｃにより駆動される回収ポンプ３８ｂを備える、スラリー回収管４８により接続される。
【００３１】
制御部２は、圧力センサ３５，４５からの圧力信号が入力され、その圧力信号を増幅する信号増幅器２１と、アナログである圧力信号を、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２２と、圧力信号から流体研磨装置１００を制御する制御装置２３と、により構成される。制御装置２３は、制御プログラムを備えるコンピュータ等であり、より具体的には、プログラマブルロジックコントローラを用い、圧力センサ３５，４５からの圧力信号を受信して、その圧力値を処理、演算し、第１〜第３制御弁３４ａ、３４ｂ、４４の開閉や、スラリー供給装置３１のアクチュエータ３１ａおよび各アクチュエータ３３a、４８ｃの駆動を制御する。
【００３２】
尚、制御装置２３は、パソコン等の既知の構成であっても良い。また、第１〜第３制御弁３４ａ、３４ｂ、４４は、本発明の第１実施形態による流体研磨方法を用いた流体研磨装置１００においては、電磁ソレノイドを備える、電磁・油圧パイロット弁とし、また、第１制御弁３４ａのみ、通常時（制御装置２３からの信号入力が無い状態）において、弁が全閉となり、第２および第３制御弁３４ｂ、４４は、通常時、弁が全開とする。ただし、弁の種類および、通常時の弁の開閉の設定を特に限定するものではない。
【００３３】
次に、前述した構成における、流体研磨装置１００の作動について説明する。
【００３４】
制御装置２３の制御により、スラリー供給装置３１のアクチュエータ３１ａを作動させると、往復式ポンプ３１ｂのシリンダ３１ｄ内をピストン３１ｃが下死点側へ移動し、スラリータンク３３ｂより、第１スラリー供給管３６ａを通して、スラリー７がシリンダ３１ｄ内に吸引される。この際、制御装置２３からの制御により、第１制御弁３４ａおよび第２制御弁３４ｂの電磁ソレノイドがそれぞれ駆動され、第１制御弁３４ａは開放状態に、第２制御弁３４ｂは閉鎖状態にされる。加えて、アクチュエータ３３ａが駆動され、スラリータンク３３ｂ内に貯蔵される研磨材と、オイルとが攪拌・混合され、流体研磨加工に使用可能な状態とされる。
【００３５】
ピストン３１ｃがシリンダ３１ｄ内で下死点に達し、シリンダ３１ｄ内にスラリー７が充填されると、制御装置２３からの制御により、第１制御弁３４ａおよび第２制御弁３４ｂの電磁ソレノイドの駆動が終了され、第１制御弁３４ａは閉鎖状態に、第２制御弁３４ｂが開放状態にされる。このとき、第３制御弁４４も、電磁ソレノイドは駆動されず、開放状態にある。下死点に達したピストン３１ｃが移動方向を変え、シリンダ３１ｄ内を上死点側に移動するのに伴い、シリンダ３１ｄ内に充填されたスラリー７は、ピストン３１ｃにより加圧され、第２スラリー供給管３６ｂを通して、加工部４側へと圧送される。
【００３６】
加工部４へと圧送されるスラリー７は、加工装置４０内で供給口４２を通過し、ノズルボデー５１の噴孔５５へ供給される。スラリー７は、噴孔５５を研磨し、排出され、スラリー回収部４７により回収される。回収された使用後のスラリー７は、アクチュエータ４８ｃによって駆動される回収ポンプ４８ｂによって吸い上げられ、スラリー回収管４８を通り、スラリータンク３３ｂ側へ戻される。このとき、スラリー７が含有する、ノズルボデー５１の研磨により生じた微細な加工屑は、フィルタ４８ａにより濾過される。
【００３７】
前述した加工工程において、制御部２は、各圧力センサ３５、４５からの入力信号を基に、第２制御弁３４ｂおよび第３制御弁４４の弁開度と、スラリー供給装置３１のアクチュエータ３１ａの駆動を制御し、ノズルボデー５１に供給されるスラリー７の供給圧力と加圧時間とを所望の値に設定可能な構成とされる。さらに、各圧力センサ３５、４５に替えて、流量センサ等を用いてもよく、センサの種類や検出位置は、設定される加工条件に応じて適宜変更してよい。
【００３８】
このような構成とすることにより、研磨中の特定の検出箇所におけるスラリー７の供給圧力又は流量を一定とするように、制御弁３４ｂおよび４４の弁開度、ならびにアクチュエータ３１ａの駆動を制御することが可能である。さらに、研磨工程を複数のステップより構成し、スラリー７の供給圧力（又は流量）と、負荷時間とを段階的に設定し、流体研磨を行ってもよい。また、加工時に噴孔５５の径が拡大することにより生じる、スラリー７の供給圧力の漸減の補正等も可能である。
【００３９】
続いて、前述した流体研磨装置１００の特徴的構成と、被加工物であるノズルボデー５１のセット状態について、図２に基づいて説明する。
【００４０】
図２に示すように、ノズルボデー５１の挿入口５２には、ダミーニードル６が挿入された状態で流体研磨が施される。ダミーニードル６は、略円柱形状であり、耐摩耗性に非常に優れるセラッミクや、表面に窒化チタン等の高耐磨耗性被膜が形成された金属等からなる。ダミーニードル６の一端には、ノズルニードルに形成される着座部と同一形状のダミー着座部６６が形成される。ここで、このダミー着座部６６が形成される側の一端を先端側、他端を根元側とする。
【００４１】
ダミーニードル６の中央部から根元側の端部に亘る外周面は、ノズルボデー５１の摺動部５３と嵌め合わされる、嵌め合い部６５である。摺動部５３と嵌め合い部６５は、同一径に形成され、嵌め合わされた状態において、ダミーニードル６は、周方向の動きが強固に規制される構成となる。
【００４２】
ノズルボデー５１の摺動部５３が、高精度に形成されていることから、ダミーニードル６が摺動部５３により周方向の位置決めをされることで、弁座部５６とダミー着座部６６とが高い同軸性を獲得する構成である。加えて、摺動部５３が、挿入口５２の開口面５２ａ付近から中央部付近まで形成されることから、ダミーニードル６が高い支持剛性を獲得する構成である。
【００４３】
図２に示すように、ダミーニードル６の根元側の端部には、ヘッド部６７が形成される。ヘッド部６７は、挿入された状態において、挿入口５２の開口面５２ａ周縁部と当接し、ダミーニードル６の軸方向先端側への動きを規制する。ダミーニードル６は、この構成により、弁座部５６とダミー着座部６６とが当接しない位置関係とし、さらに、弁座部５６とダミー着座部６６の軸方向の隙間、即ち開弁のストローク量は、燃料噴射装置の実使用時における弁の全開状態を再現するよう、軸方向の長さが設定される。
【００４４】
図２に示すように、ノズルボデー５１の開口面５２ａ側には、固定部材５７が設置される。固定部材５７は、固定具（図示しない）により、加工装置４０又は台座４１へ固定され、固定部材５７とノズルボデー５１とは、相対運動ができない構成とされる。固定部材５７には、ダミーニードル６のヘッド部６７と相対する位置に凹部５７ｂが、ノズルボデー５１の燃料供給路５４と相対する位置に開口部５７ａが、それぞれ形成される。
【００４５】
凹部５７ｂの深さは、ダミーニードル６のヘッド部６７の高さよりもごく僅か小さく形成され、固定部材５７がノズルボデー５１に固定された状態で、ヘッド部６７を開口面５２ａの周縁に付勢し、ダミーニードル６の摺動方向（軸方向）の動きを規制する構成となる。
【００４６】
ここで、ヘッド部６７と開口面５２ａとの間に、ごく薄いワッシャ（図示しない）等を、ヘッド部６７と凹部５７ｂの底部との間に、前述したワッシャの厚さに対応する、ごく薄いプレート（図示しない）等を挟むことで、弁座部５６とダミー着座部６６とのストローク量を調整可能な構成とし、個々のノズルボデー５１の開口面５２ａから弁座部５６間のばらつきの補正や、再現する弁の開度を調整可能な構成としてもよい。この場合、凹部５７ｂの深さは、ヘッド部６７の高さと、ワッシャの厚さと、プレートの厚さとの合計よりもごく僅か小さく形成し、ヘッド部６７のノズルボデー５１への付勢作用を獲得するよう構成する。
【００４７】
開口部５７ａは、ノズルボデー５１に形成される燃料供給路５４の上流側と相対する位置に形成され、第２スラリー供給管３６ｂと一端が接続される供給口４２の他端が、開口部５７ａを貫通して、燃料供給路５４の開口部へ挿入される構成である。
【００４８】
次に、前述した状態にセットされるノズルボデー５１の流体研磨方法と、その作用・効果について、図２および図５に基づいて説明する。図５は、従来の流体研磨方法が施された燃料噴射装置の、使用後の経過時間と噴射量変化率との関係を示す図である。
【００４９】
スラリー供給部３より、加圧・圧送されるスラリー７は、供給口４２と燃料供給路５４とを通り、挿入口５２から弁座部５６およびダミー着座部６６によって形成されるダミー流路１０を通過し、噴孔５５が穿設されるサック部５８へ流入する。前述したように、ダミー着座部６６は、ノズルニードルに形成される着座部と同一形状であることから、弁座部５６とダミー着座部６６により形成されるダミー流路１０は、実使用時の燃料噴射時において燃料が通過する、弁座部５６と着座部によって形成される流路の形状を再現したものとなる。
【００５０】
図５に示す、従来のダミーニードル６を挿入しない状態での流体研磨方法では、燃料噴射装置の使用開始直後の一定期間は、同一の噴射制御信号に対し、実際に噴射される燃料量が急速に増加する（図５の範囲Ａ）、初期磨耗の傾向が観られる。そして、初期磨耗が終息すると、噴射される燃料量の増加が、緩やかな一定の勾配に安定する（図５の範囲Ｂ）。
【００５１】
所望の噴射制御信号に対して、燃料噴射装置が実際に噴射する燃料量が増加すると、内燃機関の燃焼室内に過剰な量の燃料が供給され、炭化水素等の有害物質の発生を引き起こし、また、内燃機関の故障を誘発する危険性も生じさせる。
【００５２】
従来のダミーニードル６を挿入しない状態での流体研磨方法において、図５に示すような傾向を示す要因は、スラリー７の流れの状態が、実使用時の燃料の流れの状態を再現しないことに拠る。流体研磨時のスラリー７の流れの状態と、燃料の流れの状態とが異なることで、流体研磨によって成形される噴孔５５の形状と、燃料が含有する砂異物により生じる磨耗後の噴孔５５の形状とに差異が生じるためである。
【００５３】
より詳細には、従来の流体研磨方法で成形される噴孔５５には、高圧の燃料が、流体研磨時のスラリー７とは異なる流れの状態で流入する。噴孔５５に流入する燃料が含有する砂異物は、噴孔入口５５ａおよび噴孔内面５５ｂの特定箇所に急速な磨耗を生じさせる。これにより、噴孔５５の形状が、燃料が流れ易い形状へと変化し、噴射される燃料量が急速に増加する傾向を示す（図５の範囲Ａ）。この初期磨耗により、燃料流れに倣った噴孔５５形状が成形されると、この形状を維持したまま、徐々に噴孔５５の径が拡大するのみとなり、経過時間に対する噴射量の変化が一定値に収束し、緩やかな勾配を示す（図５の範囲Ｂ）。
【００５４】
前述した初期磨耗は、従来の流体研磨の研磨時間を延長した場合でも同様に生じる。研磨時間の延長は、噴孔５５の径を拡大させるのみであり、初期磨耗後の噴孔入口５５ａおよび噴孔内面５５ｂの形状を再現するものではない。また、噴孔５５の径に関わらず、初期磨耗による燃料噴射量の増加を示す。
【００５５】
本発明の第１実施形態による流体研磨方法では、スラリー７は、噴孔５５の上流側において、弁座部５６とダミー着座部６６とにより形成されるダミー流路１０を通過する。これにより、従来の流体研磨方法と比較して、実使用時の燃料に近似する流れが形成される。噴孔５５に流入するスラリー７の流れの状態は、実使用時の燃料の流れの状態と近似するものとなり、燃料が含有する砂異物が、使用直後に急速に磨耗させる噴孔入口５５ａおよび噴孔内面５５ｂの特定箇所を、スラリー７によって研磨することができ、燃料流れに倣った噴孔５５形状が成形される。
【００５６】
本発明の第１実施形態による流体研磨方法により成形される噴孔５５は、初期磨耗後の噴孔５５の形状を再現していることから、図５に示す従来の研磨方法において生じる、使用開始直後の、噴射燃料量の急速な増加を示すことが無く、均一な噴孔５５の径の拡大による、緩やかな噴射燃料量の増加のみを示すものとなる。
【００５７】
このようにして、使用開始直後の急速な初期磨耗を生じない噴孔５５の形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【００５８】
また、前述したように、ダミーニードル６のダミー着座部６６を、ノズルボデー５１の弁座部５６へ当接させない状態で流体研磨することにより、弁座部５６にスラリー７が押し付けられ、弁座部５６を損傷させることがない。
【００５９】
また、図２に示すように、ダミーニードル６は、ヘッド部６７がノズルボデー５１と固定部材５７とにより挟持されていることから、摺動軸方向の支持剛性が高い。さらに、ダミーニードル６は、ノズルボデー５１に形成される摺動部５３により、周方向に位置決めされているため、摺動軸と垂直な平面方向への支持剛性も高い。このように、ダミーニードル６は、全方向への支持剛性が非常に高く、スラリー７の供給圧力によって、想定外の振れ等を生じることがない。よって、研磨中の圧力変化に対しても、ダミー着座部６６と弁座部５６とは、安定してダミー流路１０の形状を保持することができる。
【００６０】
このようにして、ダミー流路１０の形状が安定保持されることで、スラリー７の流れの状態は、燃料と近似する流れの状態をなし、燃料流れに倣った噴孔５５形状をより確実に成形することができる。
【００６１】
さらに、図２に示すように、スラリー７は、実使用時に燃料が供給される燃料供給路５４から、挿入口５２へ供給される構成である。この構成により、スラリー７は、燃料と同一の経路でダミー流路１０へ流入し、噴孔５５へ流入する。よって、スラリー７の流れの状態と、実使用の燃料の流れの状態とが、より近似した状態になる。噴孔５５に流入するスラリー７の流れの状態が、より燃料の流れの状態と近似したものとなることから、初期磨耗後の噴孔５５の形状をより正確に再現可能となる。これにより、使用開始直後の初期磨耗を生じない噴孔５５形状を成形することができる流体研磨方法を提供することが可能となる。
【００６２】
また、前述したように、ダミーニードル６は、ノズルボデー５１と比較して、耐摩耗性に優れる材料からなる。これにより、スラリー７によって噴孔入口５５ａおよび噴孔内面５５ｂが研磨されても、ダミー着座部６６は、その形状を維持する。こんため、複数のノズルボデー５１に形成される噴孔５５の研磨加工に、同一のダミーニードル６を連続して使用可能となり、コスト低減が図れる。
【００６３】
このとき、より耐磨耗性に優れるダミー着座部６６は、スラリー７の研磨作用による形状の変化が抑制される構成であることから、複数のノズルボデー５１の弁座部５６と共に、常に正確な形状のダミー流路１０を形成することが可能となる。よって、噴孔５５に流入するスラリー７の流れの状態が、より燃料の流れの状態と近似したものとなることから、初期磨耗後の噴孔５５の形状を複数のノズルボデー５１に対して再現可能となる。これにより、使用開始直後の初期磨耗を生じない噴孔５５形状を成形することができる流体研磨方法を低コストで提供することが可能となる。
【００６４】
以上、本発明の第１実施形態による流体研磨方法について説明したが、本発明は、被加工物であるノズルボデー５１の形状を限定するものではない。
【００６５】
図３に、本発明の第１実施形態による流体研磨方法を、図２とは異なる先端形状の燃料噴射装置の噴孔５５に適用した場合の、加工時のノズルボデー５０１のセット状態を示す。
【００６６】
図２に示すノズルボデー５１の挿入口５２の先端部には、容積のあるサック部５８が形成され、サック部５８に噴孔５５が穿設されるのに対し、図３に示すノズルボデー５０１に形成されるサック部５０８の容積は微小であり、噴孔５５の穿設位置も異なる。
【００６７】
この場合、ノズルボデー５０１の形状に対応するノズルニードルに形成される着座部と同一形状のダミー着座部６６ａが形成されるダミーニードル６ａを挿入した状態で流体研磨を実施する。スラリー７が、弁座部５６とダミー着座部６６ａとにより形成されるダミー流路１０ａを通過することにより、実使用時における燃料の流れの状態が、スラリー７の流れに再現させることが可能となる。
【００６８】
このように、本発明はノズルボデー５１の形状に制限されることが無く、ノズルボデー５１の形状に対応したダミー着座部６６が形成されるダミーニードル６を用いることにより、実使用時の燃料の流れの状態と近似する、スラリー７の流れを再現することが可能であり、燃料が含有する砂異物による噴孔５５の初期磨耗後の形状を、加工時に得ることができる。これにより、使用開始直後の初期磨耗を生じない噴孔５５の形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
以下に、本発明の第２実施形態による流体研磨方法に用いる流体研磨装置について説明する。
【００７０】
前述した、本発明の第１実施形態による流体研磨方法に用いる流体研磨装置１００に対して、加工部４内におけるノズルボデー５１へのスラリー７の供給経路と、ダミーニードル６１０の支持方法が異なる。尚、前述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。
【００７１】
以下に、本発明の第２実施形態による流体研磨方法の用いる流体研磨装置の主要な変更箇所の構造および作用・効果について、図４に基づいて説明する。
【００７２】
図４に示すように、被加工物であるノズルボデー５１は、第１実施形態と同一である。ノズルボデー５１の開口面５２ａが形成される上面側には、固定部材５１７が固定される。固定部材５１７は、固定具（図示しない）により、加工装置４０又は台座４１へ固定され、固定部材５７とノズルボデー５１とは、相対運動ができない構成とされる。固定部材５１７は、ノズルボデー５１の開口部５２ａと相対する位置に、開口部５１７ａが形成され、開口部５１７ａの内面には、ダミーニードル６１０のヘッド部６１７が圧入される。
【００７３】
ヘッド部６１７が開口部５１７ａへ圧入固定されることにより、ダミーニードル先端に形成されるダミー着座部６６の位置決めがなされる。ダミー着座部６６の弁座部５６への同軸性を獲得するため、開口部５１７ａの内周面と、ヘッド部６１７の外周面とは高精度に加工されることが望ましい。さらに、スラリー７の供給圧力によって、ダミーニードル６１０の先端側が振れを生じないため、ヘッド部６１７の軸方向長さを最大限に確保することで支持を強固なものとし、先端部の支持剛性を高めることが望ましい。
【００７４】
尚、前述した同軸性と支持剛性が確保可能であれば、ヘッド部６１７の固定部材５１７への固定方法は限定するものではなく、複数のピン等で外部から固定する方法や、ストッパー等を形成する方法も採用可能である。
【００７５】
図４に示すように、固定部材５１７の開口部５１７ａは、ノズルボデー５１へのスラリー７の供給口４２でもある。ダミーニードル６１０のヘッド部６１７の外周面には、スラリー供給溝６１７ａが形成され、供給口４２より供給されるスラリー７は、スラリー供給溝６１７ａを通過し、挿入口５２に流入する。このスラリー供給溝６１７ａは、前述したダミーニードル６１０の固定が不確実にならない限り、複数であってもよく、また、溝の断面形状も限定しない。さらに、外周面を螺旋状に旋回する形状であってもよい。
【００７６】
スラリー供給溝６１７ａを通り、挿入口５２に流入したスラリー７は、弁座部５６とダミー着座部６６とにより形成されるダミー流路１０を通過することで、実使用時の燃料の流れと近似する流れの状態をなし、噴孔５５へ流入する。実使用時と近似した状態のスラリー７の流れにより、燃料が含有する砂異物により生じる噴孔入口５５ａおよび噴孔内面５５ｂの初期磨耗後の形状を、流体研磨によって再現することができ、使用開始直後の初期磨耗を生じない噴孔５５の形状が成形される、流体研磨方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１実施形態による流体研磨方法に用いる流体研磨装置の概略を示す全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態による流体研磨方法を、燃料噴射装置の噴孔に適用した場合の、加工時のノズルボデーのセット状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による流体研磨方法を、図２とは異なる先端形状の燃料噴射装置の噴孔に適用した場合の、加工時のノズルボデーのセット状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態による流体研磨方法を、燃料噴射装置の噴孔に適用した場合の、加工時のノズルボデーのセット状態を示す断面図である。
【図５】従来の流体研磨方法が施された燃料噴射装置の、使用後の経過時間と噴射量変化率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
２ 制御部、２１ 信号増幅器、２２ Ａ／Ｄ変換器、２３ 制御装置、３ スラリー供給部、３１ スラリー供給装置、３１ａ アクチュエータ、３１ｂ 往復式ポンプ、３１ｃ ピストン、３１ｄ シリンダ、３３ 攪拌装置、３３ａ アクチュエータ、３３ｂ スラリータンク、３４ａ 第１制御弁、３４ｂ 第２制御弁、３５ 圧力センサ、３６ａ 第１スラリー供給管、３６ｂ 第２スラリー供給管、３８ｂ 回収ポンプ、３８ｃ アクチュエータ、４ 加工部、４０ 加工装置、４１ 台座、４１ａ 開口部、４２ 供給口、４４ 第３制御弁、４５ 圧力センサ、４７ スラリー回収部、４８ スラリー回収管、４８ａ フィルタ、５１、５０１ ノズルボデー、５１ａ フランジ部、５２ 挿入口、５２ａ 開口面、５３ 摺動部、５４ 燃料供給路（流体の供給路）、５５ 噴孔、５５ａ 噴孔入口、５５ｂ 噴孔内面、５６ 弁座部、５７、５１７ 固定部材、５７ａ、５１７ａ 開口部、５７ｂ 凹部、５８、５０８ サック部、６、６ａ、６１０ ダミーニードル、６５ 嵌め合い部、６６、６６ａ ダミー着座部、６７、６１７ ヘッド部、６１７ａ スラリー供給路、７ スラリー（研磨流体）、１０、１０ａ ダミー流路、１００ 流体研磨装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔および弁座部を有するノズルボデーと、
前記弁座部へ着座自在な着座部を有するノズルニードルと、を構成に有する噴射ノズルの、前記ノズルボデーの前記噴孔を、研磨流体により研磨加工する流体研磨方法であって、
前記着座部と略同一形状のダミー着座部を有するダミーニードルを、前記ノズルボデーに挿入した状態で、流体研磨を行うことを特徴とする流体研磨方法。
【請求項２】
前記ダミーニードルの前記ダミー着座部を、前記ノズルボデーの前記弁座部に当接しない状態で流体研磨を行うことを特徴とする請求項１に記載の流体研磨方法。
【請求項３】
前記ノズルボデーは、前記ノズルニードルを摺動自在に保持する摺動部を有し、
前記ダミーニードルを、前記摺動部で支持する状態で流体研磨を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体研磨方法。
【請求項４】
前記ノズルボデーは、前記噴射ノズルの実使用時に流体を噴孔へ供給する供給路を有し、
前記研磨流体を前記供給路より供給して流体研磨を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に流体研磨方法。
【請求項５】
前記ノズルボデーの前記噴孔周辺部と比して、耐磨耗性が高い前記ダミー着座部を有する前記ダミーニードルを、前記ノズルボデーに挿入した状態で、流体研磨を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に流体研磨方法。
【請求項１】
噴孔および弁座部を有するノズルボデーと、
前記弁座部へ着座自在な着座部を有するノズルニードルと、を構成に有する噴射ノズルの、前記ノズルボデーの前記噴孔を、研磨流体により研磨加工する流体研磨方法であって、
前記着座部と略同一形状のダミー着座部を有するダミーニードルを、前記ノズルボデーに挿入した状態で、流体研磨を行うことを特徴とする流体研磨方法。
【請求項２】
前記ダミーニードルの前記ダミー着座部を、前記ノズルボデーの前記弁座部に当接しない状態で流体研磨を行うことを特徴とする請求項１に記載の流体研磨方法。
【請求項３】
前記ノズルボデーは、前記ノズルニードルを摺動自在に保持する摺動部を有し、
前記ダミーニードルを、前記摺動部で支持する状態で流体研磨を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体研磨方法。
【請求項４】
前記ノズルボデーは、前記噴射ノズルの実使用時に流体を噴孔へ供給する供給路を有し、
前記研磨流体を前記供給路より供給して流体研磨を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に流体研磨方法。
【請求項５】
前記ノズルボデーの前記噴孔周辺部と比して、耐磨耗性が高い前記ダミー着座部を有する前記ダミーニードルを、前記ノズルボデーに挿入した状態で、流体研磨を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に流体研磨方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２２６５０７（Ｐ２００９−２２６５０７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７２３３８（Ｐ２００８−７２３３８）
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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