JP2001050105A - Method of forming intake or exhaust port and valve seat - Google Patents

Method of forming intake or exhaust port and valve seat

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JP2001050105A
JP2001050105A JP11224867A JP22486799A JP2001050105A JP 2001050105 A JP2001050105 A JP 2001050105A JP 11224867 A JP11224867 A JP 11224867A JP 22486799 A JP22486799 A JP 22486799A JP 2001050105 A JP2001050105 A JP 2001050105A
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JP
Japan
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valve seat
port
cylinder head
intake
exhaust port
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Pending
Application number
JP11224867A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyonobu Mizogami
清信 溝上
Tomoyuki Hashimoto
朋幸 橋本
Koji Ueda
孝治 上田
Makoto Sato
真 佐藤
Masakatsu Sato
政克 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To fit a cylinder head therein with an intake or exhaust port which is asymmetric relative to the center line of a fluid passage in the port by machining the inner surface of a hole corresponding to the port and a valve sheet stock after the valve seat stock is diffusion-bonded to the combustion chamber side end part of the hole corresponding to the port, and the valve seat upon formation thereof, with a bonding depth which is circumferentially uniform. SOLUTION: The inner surface of a port corresponding hole 25 formed in a cylinder head material 26 before a valve seat material 27 is diffusion-bonded thereto, is formed, in a part thereof to which the valve seat material 27 is diffusion-bonded, in a curved shape that has a basic shape which is defined by superposing loci obtained by rotating the inner surface of the intake port 15 having a completed shape around the center line C of a passage, and that is convex toward the center line C of the passage.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気または排気ポ
ートに対応してシリンダヘッド素材に設けられたポート
対応孔の燃焼室側端部にバルブシート素材を拡散接合し
た後に、前記ポート対応孔の内面およびバルブシート素
材に機械加工を施して、前記燃焼室側の端部内面が前記
ポートの流通経路中心線に関して非対称となる吸気また
は排気ポートの完成形状を形成するとともに該ポートの
前記燃焼室側の端部内面にバルブシートを形成するよう
にした吸気または排気ポートとバルブシートの形成方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a valve seat material which is diffused and bonded to a combustion chamber side end of a port corresponding hole provided in a cylinder head material corresponding to an intake or exhaust port. The inner surface and the valve seat material are machined to form a completed shape of an intake or exhaust port whose end inner surface on the combustion chamber side is asymmetric with respect to the center line of the flow path of the port, and that the port is on the combustion chamber side. The present invention relates to a method for forming a valve seat and an intake or exhaust port in which a valve seat is formed on the inner surface of the end of the valve seat.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、かかる方法で、吸気または排気ポ
ートと、バルブシートとを形成するようにしたものが、
たとえば特開平7−103070号公報等で既に知られ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an intake or exhaust port and a valve seat are formed by such a method.
For example, it is already known in JP-A-7-103070.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】バルブシートは一般的
には圧入によりシリンダヘッドに組付けられるのである
が、近年のエンジンレイアウトでは、吸気バルブおよび
排気バルブが近接して配置されており、圧入式では、よ
り大きなバルブ径としたり、高圧縮比化を図ったりする
ために燃焼室の周囲のレイアウトを変更するにあたって
の自由度が殆どない状態である。そこで上記公報に開示
された技術では、大電流を通電しつつシリンダヘッド素
材に向けてバルブシート素材を加圧することでシリンダ
ヘッド素材にバルブシート素材を拡散接合した後に、シ
リンダヘッド素材およびバルブシート素材に機械加工を
施して、吸気または排気ポートの完成形状を得るととも
にバルブシートを形成することで、バルブシートの薄肉
化によって前記レイアウトの自由度を大幅に向上させた
り、バルブシートを介しての熱伝達性改善を図り、エン
ジン性能を向上させるようにしている。
The valve seat is generally mounted on the cylinder head by press-fitting. However, in recent engine layouts, an intake valve and an exhaust valve are arranged close to each other, and a press-fit type Thus, there is little freedom in changing the layout around the combustion chamber in order to increase the valve diameter or increase the compression ratio. Therefore, in the technology disclosed in the above publication, after the valve seat material is diffused and bonded to the cylinder head material by applying a large current to the cylinder head material and pressing the valve seat material, the cylinder head material and the valve seat material The valve seat is formed by machining to obtain the completed shape of the intake or exhaust port, and the valve seat is thinned. The transmission is improved to improve the engine performance.

【0004】ところが、エンジン出力のさらなる向上を
図るために、吸気または排気ポートの形状を改善するこ
とがあり、その形状改善によって吸気または排気ポート
の燃焼室側端部内面形状が、吸気または排気ポートの流
通経路中心線に関して非対称となる場合がある。この
際、従来の方法では、図7で示すように、鎖線で示す最
終的な吸気または排気ポート15の形状に、機械加工代
に対応した余肉で内面が形成されるポート対応孔25′
をシリンダヘッド素材26′に設けておき、吸気または
排気ポート15の流通経路中心線Cに沿ってバルブシー
ト素材27をシリンダヘッド素材26′側に向けて加圧
して拡散接合した後、ポート対応孔25′の内面および
バルブシート素材27に機械加工を施すことで、図8で
示すように、シリンダヘッド13に最終形状の吸気また
は排気ポート15を形成するとともに薄肉のバルブシー
ト17′を形成するようにしている。
[0004] However, in order to further improve the engine output, the shape of the intake or exhaust port may be improved, and the shape of the intake or exhaust port is changed so that the inner surface of the intake or exhaust port at the end of the combustion chamber is reduced. May be asymmetric with respect to the center line of the distribution route. At this time, in the conventional method, as shown in FIG. 7, a port corresponding hole 25 'whose inner surface is formed with an extra thickness corresponding to the machining allowance is formed in the shape of the final intake or exhaust port 15 shown by a chain line.
Is provided on the cylinder head material 26 ', and the valve seat material 27 is pressed toward the cylinder head material 26' side along the flow path center line C of the intake or exhaust port 15 and diffusion bonded, and then the port corresponding hole is formed. By machining the inner surface of the valve seat 25 'and the valve seat blank 27, as shown in FIG. 8, the final shape intake or exhaust port 15 is formed in the cylinder head 13 and the thin valve seat 17' is formed. I have to.

【0005】ところが、ポート対応孔25′が流通経路
中心線Cに関して非対称であることから、バルブシート
素材27の加圧方向と、バルブシート素材27およびシ
リンダヘッド素材26′の接触面とがなす角度は、ポー
ト対応孔25′の周方向で不均等となり、前記角度が大
きい方(β1で示す角度の方)ではバルブシート素材2
7の加圧によって接触面積の増加が急激となり、拡散接
合時の抵抗が大となることで発熱・溶融が進むことによ
り矢印31で示すようにバルブシート素材27の接合深
さが大となるのに対し、前記角度が小さい方(β2で示
す角度の方)では前記接触面積の増加が少なく、したが
って発熱・溶融が少なく、矢印32で示すようにバルブ
シート素材27の接合深さが小となる。この結果、図8
で示す完成形状では、角度β2であった方のバルブシー
ト17′の接合深さd2が、前記角度B2よりも大きな
角度β1であった方のバルブシート17′の接合深さd
1よりも小となり、充分な接合面積が得られずにバルブ
シートとしての機能を果たし得ないことがある。
However, since the port corresponding hole 25 'is asymmetrical with respect to the flow path center line C, the angle between the pressing direction of the valve seat material 27 and the contact surface between the valve seat material 27 and the cylinder head material 26' is formed. Is non-uniform in the circumferential direction of the port corresponding hole 25 ', and when the angle is larger (the angle indicated by β1), the valve seat material 2
7, the contact area increases sharply, and the resistance at the time of diffusion bonding increases, so that the heat generation and melting progress, so that the bonding depth of the valve seat material 27 increases as indicated by the arrow 31. On the other hand, when the angle is smaller (the angle indicated by β2), the increase in the contact area is small, so that heat generation and melting are small, and the joining depth of the valve seat material 27 is small as indicated by the arrow 32. . As a result, FIG.
In the completed shape indicated by, the joining depth d2 of the valve seat 17 'having the angle β2 is larger than the joining depth d of the valve seat 17' having the angle β1 larger than the angle B2.
It may be smaller than 1 and may not be able to function as a valve seat without obtaining a sufficient joint area.

【0006】またバルブシート近傍でシリンダヘッド1
3には、冷却性向上のためのウォータージャケットが設
けられており、上述のように、機械加工代に対応した余
肉だけでポート対応孔25′の内面が形成される場合に
は、バルブシート素材27の拡散接合時にシリンダヘッ
ド素材26′側の剛性を充分に確保し得ず、拡散接合時
の加圧力によってシリンダヘッド素材26′が変形し、
電流・塑性流動抵抗の偏りが生じて充分な接合が得られ
なかったり、スパークが発生して接合不能に陥ることも
ある。
The cylinder head 1 is located near the valve seat.
3 is provided with a water jacket for improving the cooling performance. As described above, when the inner surface of the port corresponding hole 25 'is formed only by the excess thickness corresponding to the machining allowance, the valve seat is provided. During diffusion bonding of the material 27, sufficient rigidity on the cylinder head material 26 'side cannot be secured, and the pressure applied during diffusion bonding deforms the cylinder head material 26',
In some cases, the current and the plastic flow resistance are biased, so that a sufficient joining cannot be obtained, or a spark is generated to make joining impossible.

【0007】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、吸気ポートまたは排気ポートの燃焼室側端部
内面形状が流通経路中心線に関して非対称であっても、
バルブシートを、周方向に均等な接合深さを有して確実
かつ充分な接合強度でシリンダヘッドに接合し得るよう
にした吸気または排気ポートとバルブシートの形成方法
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and even if the inner surface of the intake port or exhaust port at the end of the combustion chamber side is asymmetrical with respect to the center line of the flow path,
It is an object of the present invention to provide a method of forming an intake or exhaust port and a valve seat, wherein a valve seat has a uniform joining depth in a circumferential direction and can be joined to a cylinder head with a reliable and sufficient joining strength. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、吸気または排気ポートに対応してシリン
ダヘッド素材に設けられたポート対応孔の燃焼室側端部
にバルブシート素材を拡散接合した後に、前記ポート対
応孔の内面およびバルブシート素材に機械加工を施し
て、前記燃焼室側の端部内面が前記ポートの流通経路中
心線に関して非対称となる吸気または排気ポートの完成
形状を形成するとともに該ポートの前記燃焼室側の端部
内面にバルブシートを形成するようにした吸気または排
気ポートとバルブシートの形成方法において、前記バル
ブシート素材を拡散接合する前のシリンダヘッド素材が
備えるポート対応孔の内面のうち、前記バルブシート素
材を拡散接合する部分を、完成形状の吸気または排気ポ
ートの内面が流通経路中心線を中心として回転すること
で描く軌跡を重ね合わせることで得られる基本形状を有
するとともに前記流通経路中心線側に向けて膨らんだ曲
面である形状に形成しておくことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a valve seat material provided at a combustion chamber side end of a port corresponding hole provided in a cylinder head material corresponding to an intake or exhaust port. After the diffusion bonding, the inner surface of the port corresponding hole and the valve seat material are machined to obtain a completed shape of the intake or exhaust port in which the inner surface at the end of the combustion chamber is asymmetric with respect to the center line of the flow path of the port. In a method of forming a valve seat and an intake or exhaust port, wherein a valve seat is formed on an inner surface of an end portion of the port on the combustion chamber side, the cylinder head material before diffusion bonding of the valve seat material is provided. A portion of the inner surface of the port corresponding hole for diffusion bonding of the valve seat material is flowed through the inner surface of the completed intake or exhaust port. Wherein the previously formed into a shape which is a curved surface bulging toward the flow path center line side and having a basic shape which is obtained by superposing a locus drawn by rotating around the center line.

【0009】このような方法によれば、バルブシート素
材のシリンダヘッド素材への拡散接合前に、ポート対応
孔の内面のうちバルブシート素材を拡散接合する部分
が、吸気または排気ポートの流通経路中心線に関して対
称となるので、バルブシート素材およびシリンダヘッド
素材の接触面と流通経路中心線とがなす角度はポート対
応孔の周方向で均等になり、バルブシート素材の加圧に
よる接触面積の増加程度もポート対応孔の周方向で均等
になり、バルブシート素材の接合深さを周方向で均等に
することができる。しかもポート対応孔の内面のうちバ
ルブシート素材を拡散接合する部分が流通経路中心線側
に膨らんだ曲面として形成されるので、バルブシート素
材およびシリンダヘッド素材間に生じる塑性流動物を滑
らかに排出し、良好な拡散接合により充分な深さでバル
ブシート素材をシリンダヘッド素材に接合することがで
きる。すなわちポート対応孔の内面のうちバルブシート
素材を拡散接合する部分が単純な円錐面であるものに比
べて、中央部が流通経路中心線に向って凸である曲面の
方が加圧ストロークに対する塑性流動物の滑り速度を増
大することが可能であり、塑性流動物を積極的に排出す
ることができ、それにより加圧力を大きくしなくても充
分な深さでバルブシート素材をシリンダヘッド素材に接
合することが可能となる。さらにポート対応孔の内面の
うちバルブシート素材を拡散接合する部分を、完成形状
の吸気ポートまたは排気ポートの内面が流通経路中心線
を中心として回転することで描く軌跡を重ね合わせた基
本形状を有するものとすることで、シリンダヘッドに設
けられるウォータージャケットとの間に充分な肉厚を確
保することが可能であり、拡散接合時にシリンダヘッド
素材側の剛性を充分に確保してシリンダヘッド素材の変
形を防止し、電流および塑性流動抵抗が偏ることを回避
して確実にバルブシート素材をシリンダヘッド素材に接
合することできる。
According to such a method, before diffusion bonding of the valve seat material to the cylinder head material, the portion of the inner surface of the port corresponding hole where the valve seat material is diffusion bonded is located at the center of the flow path of the intake or exhaust port. Since the line is symmetrical, the angle between the contact surface of the valve seat material and cylinder head material and the center line of the flow path is uniform in the circumferential direction of the port corresponding hole, and the contact area increases due to the pressure of the valve seat material. Also in the circumferential direction of the port corresponding hole, the joint depth of the valve seat material can be made uniform in the circumferential direction. In addition, since a portion of the inner surface of the port corresponding hole that diffuses and joins the valve seat material is formed as a curved surface bulging toward the center line side of the flow path, the plastic fluid generated between the valve seat material and the cylinder head material is smoothly discharged. The valve seat material can be joined to the cylinder head material at a sufficient depth by good diffusion bonding. In other words, the curved surface whose central part is convex toward the center line of the flow path is more plastic than the one where the valve seat material is diffusion-bonded on the inner surface of the port corresponding hole to a simple conical surface. It is possible to increase the sliding speed of the fluid, and to positively discharge the plastic fluid, so that the valve seat material can be converted to the cylinder head material at a sufficient depth without increasing the pressing force. Joining becomes possible. In addition, it has a basic shape in which the trajectory drawn by rotating the inner surface of the completed intake port or exhaust port around the center line of the circulation path is overlapped with the part that diffuses and joins the valve seat material on the inner surface of the port corresponding hole. By doing so, it is possible to secure a sufficient thickness between the cylinder head material and the water jacket provided on the cylinder head. Thus, the valve seat material can be securely joined to the cylinder head material by preventing current and plastic flow resistance from being biased.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on one embodiment of the present invention shown in the attached drawings.

【0011】図1〜図6は本発明の一実施例を示すもの
であり、図1は4サイクルエンジンの要部縦断面図、図
2はバルブシート素材のシリンダヘッド素材への拡散接
合直前の状態を示す縦断面図、図3はポート対応孔の形
状の説明図、図4は鋳物の表面側の組織を示す図、図5
は機械加工完了後の図2に対応した断面図、図6は塑性
流動物の滑り速度を説明するための図である。
1 to 6 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a four-stroke engine, and FIG. 2 is a view showing a state immediately before diffusion bonding of a valve seat material to a cylinder head material. FIG. 3 is an explanatory view of the shape of the port corresponding hole, FIG. 4 is a view showing the structure on the front side of the casting, FIG.
Is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 after the completion of machining, and FIG. 6 is a view for explaining a sliding speed of a plastic fluid.

【0012】先ず図1において、4サイクルエンジンの
シリンダブロック11に設けられたシリンダ孔12に摺
動可能に嵌合されるピストン(図示せず)と、シリンダ
ブロック11に結合されるシリンダヘッド13との間に
は、燃焼室14が形成されており、シリンダヘッド13
には、燃焼室14に通じ得る吸気ポート15および排気
ポート16が設けられるともに、冷却性向上のためのウ
ォータージャケット13aが設けられている。
Referring first to FIG. 1, a piston (not shown) slidably fitted in a cylinder hole 12 provided in a cylinder block 11 of a four-cycle engine, and a cylinder head 13 coupled to the cylinder block 11 A combustion chamber 14 is formed between the cylinder heads 13 and 13.
Is provided with an intake port 15 and an exhaust port 16 that can communicate with the combustion chamber 14, and a water jacket 13a for improving cooling performance.

【0013】吸気ポート15および排気ポート16の燃
焼室14への開口端で、シリンダヘッド13にはバルブ
シート17,18が形成されており、それらのバルブシ
ート17,18に着座可能なシート部19a,20aを
備える吸気バルブ19および排気バルブ20のステム部
19b,20bが、シリンダヘッド13に設けられたガ
イド筒21,22にそれぞれ摺動可能に嵌合される。し
かも前記各ステム部19b,20bはガイド筒21,2
2から上方に突出するものであり、各ステム部19b,
20bの上端およびシリンダヘッド13間に、吸気バル
ブ19および排気バルブ20を上方、すなわちシート部
19a,20aをバルブシート17,18に着座させて
吸気ポート15および排気ポート16を閉じる方向に付
勢するばね23,24が設けられる。また各ステム部1
9b,20bの上端には図示しない動弁装置が連結され
ており、該動弁装置で吸気バルブ19および排気バルブ
20が開閉駆動される。
At the open ends of the intake port 15 and the exhaust port 16 to the combustion chamber 14, valve seats 17 and 18 are formed in the cylinder head 13, and a seat portion 19a which can be seated on the valve seats 17 and 18 is provided. , 20a of the intake valve 19 and the stem portion 19b of the exhaust valve 20 are slidably fitted to guide cylinders 21 and 22 provided on the cylinder head 13, respectively. Moreover, each of the stem portions 19b, 20b is provided with a guide cylinder 21,
2, each stem portion 19b,
Between the upper end of the cylinder head 20b and the cylinder head 13, the intake valve 19 and the exhaust valve 20 are urged upward, that is, the seat portions 19a and 20a are seated on the valve seats 17 and 18 to close the intake port 15 and the exhaust port 16. Springs 23 and 24 are provided. Also each stem part 1
A valve train (not shown) is connected to the upper ends of 9b and 20b, and the valve train drives the intake valve 19 and the exhaust valve 20 to open and close.

【0014】図2において、吸気ポート15および排気
ポート16と、バルブシート17,18とは、吸気ポー
ト15および排気ポート16に対応したポート対応孔2
5…を有するシリンダヘッド素材26にリング状のバル
ブシート素材27…を拡散接合した後に、ポート対応孔
25…の内面およびバルブシート素材27…に機械加工
を施すことで形成されるものであり、シリンダヘッド1
3すなわちシリンダヘッド素材26としては、軽量かつ
熱伝達性に優れた金属であるアルミニウム合金鋳物が用
いられ、バルブシート素材27としては、たとえば耐摩
耗性に優れた鉄系の焼結合金や、冷却・熱伝導性に優れ
たCu−Be合金等が用いられる。
In FIG. 2, the intake port 15 and the exhaust port 16 and the valve seats 17 and 18 are provided with port corresponding holes 2 corresponding to the intake port 15 and the exhaust port 16.
5 are formed by subjecting a ring-shaped valve seat material 27 to a cylinder head material 26 having diffusion bonding and then mechanically working the inner surfaces of the port corresponding holes 25 and the valve seat material 27. Cylinder head 1
3, ie, a cylinder head material 26 is made of an aluminum alloy casting which is a lightweight and excellent heat transfer metal, and a valve seat material 27 is made of, for example, an iron-based sintered alloy having excellent wear resistance, cooling or the like. -A Cu-Be alloy or the like having excellent thermal conductivity is used.

【0015】バルブシート素材27は、該バルブシート
素材27およびシリンダヘッド素材26の融点以下の加
熱状態でシリンダヘッド素材26側に加圧されること
で、シリンダヘッド素材26に拡散接合される。すなわ
ちバルブシート素材27の加熱状態でのシリンダヘッド
素材26側への加圧によれば、バルブシート素材27お
よびシリンダヘッド素材26の接触面で滑り変形が生
じ、バルブシート素材27およびシリンダヘッド素材2
6の表面の酸化皮膜、異物および金属間化合物が塑性流
動物として接合界面から排出されることになり、前記接
合界面での微細凹凸や原子間空孔が消失し、極めて清浄
で雰囲気ガスのない接触面が形成されることになる。し
かも加熱状態での清浄面同士の接触により金属内自由電
子が活性化され、バルブシート素材27およびシリンダ
ヘッド素材26間での原子の粒内・粒界拡散が生じるこ
とで、バルブシート素材27がシリンダヘッド素材26
に拡散接合される。而して前記加熱状態は、バルブシー
ト素材27をシリンダヘッド素材26に接触させつつ短
時間に大電流を通電することにより、バルブシート素材
27およびシリンダヘッド素材26の接触面がジュール
発熱で発熱することにより得られる。
The valve seat material 27 is diffusion-bonded to the cylinder head material 26 by being pressed toward the cylinder head material 26 in a heating state below the melting point of the valve seat material 27 and the cylinder head material 26. That is, according to the pressurization of the valve seat material 27 to the cylinder head material 26 side in a heated state, a sliding deformation occurs on the contact surface between the valve seat material 27 and the cylinder head material 26, and the valve seat material 27 and the cylinder head material 2
The oxide film, foreign matter and intermetallic compound on the surface of No. 6 are discharged from the bonding interface as a plastic fluid, and the fine irregularities and interatomic vacancies at the bonding interface disappear, and are extremely clean and free from atmospheric gas. A contact surface will be formed. In addition, free electrons in the metal are activated by the contact between the clean surfaces in the heated state, and intragranular / grain boundary diffusion of atoms occurs between the valve seat material 27 and the cylinder head material 26, so that the valve seat material 27 is formed. Cylinder head material 26
Diffusion bonding. In the heating state, when a large current is applied in a short time while the valve seat material 27 is in contact with the cylinder head material 26, the contact surface between the valve seat material 27 and the cylinder head material 26 generates heat by Joule heat. It can be obtained by:

【0016】ところで、吸気ポート15および排気ポー
ト16の少なくとも一方たとえば吸気ポート15の燃焼
室側端部内面形状が、エンジン出力向上のために、吸気
ポート15の流通経路中心線Cに関して非対称となる場
合があり、そのような場合に、吸気ポート15およびバ
ルブシート17は次のようにして形成される。
Incidentally, at least one of the intake port 15 and the exhaust port 16, for example, the shape of the inner surface of the end of the intake port 15 on the combustion chamber side is asymmetrical with respect to the center line C of the flow path of the intake port 15 in order to improve the engine output. In such a case, the intake port 15 and the valve seat 17 are formed as follows.

【0017】先ずバルブシート素材27の拡散接合前
に、シリンダヘッド素材26が備えるポート対応孔25
の内面のうちバルブシート素材27を拡散接合する部
分、たとえばバルブシート素材27のシリンダヘッド素
材26側への加圧時に該バルブシート素材27が最初に
接触する位置から加圧方向で約2mmの範囲でのポート
対応孔25の内面を、流通経路中心線Cに関して対称な
基本形状を有するとともに、前記流通経路中心線C側に
向けて膨らんだ曲面である形状に予め形成しておく。
First, before diffusion bonding of the valve seat material 27, the port corresponding holes 25 provided in the cylinder head material 26 are provided.
Of the inner surface of the valve seat material, for example, a range of about 2 mm in the pressing direction from the position where the valve seat material 27 first contacts when the valve seat material 27 is pressed against the cylinder head material 26 side. The inner surface of the port corresponding hole 25 is formed in advance to have a basic shape that is symmetrical with respect to the flow path center line C and a curved surface that is bulged toward the flow path center line C side.

【0018】上記基本形状は、図3で示すように、完成
形状の吸気ポート15の内面が流通経路中心線Cを中心
として回転することで描く軌跡を重ね合わせることで得
られるものである。
As shown in FIG. 3, the basic shape is obtained by superimposing trajectories drawn by rotating the inner surface of the completed intake port 15 about the center line C of the circulation path.

【0019】拡散接合前のポート対応孔25の上記内面
形状は、シリンダヘッド素材26の鋳造成形のままであ
ってもよく、また鋳造成形後の機械加工によって形成す
るものであってもよい。但し、拡散接合前のポート対応
孔25の内面の表面粗度は、25μm以下、望ましくは
加工▽▽程度であることが必要であり、鋳造成形のまま
である場合には鋳造JIS1級以上であることが必要で
あり、また機械加工によるものでは加工JIS2級以上
であることが必要である。このように表面粗度を定めて
おくと、拡散接合時の圧力・接触抵抗・通電による発熱
状態を均一にするとともに、酸化物・不純物を含む塑性
流動物の排出を促し、清浄処理を必要とせずに信頼性の
高い接合が可能となる。
The above-mentioned inner surface shape of the port corresponding hole 25 before diffusion bonding may be the same as the cast molding of the cylinder head material 26 or may be formed by machining after the casting. However, the surface roughness of the inner surface of the port corresponding hole 25 before diffusion bonding needs to be 25 μm or less, desirably about processing ▽▽, and if it remains as cast, it is JIS Class 1 or higher. In the case of machining, it is necessary to have a machining JIS class 2 or higher grade. If the surface roughness is determined in this way, the heat generated by the pressure, contact resistance, and energization during diffusion bonding will be uniform, and the discharge of plastic fluid containing oxides and impurities will be promoted, necessitating cleaning treatment. And a highly reliable bonding is possible.

【0020】またシリンダヘッド素材26の鋳造成形の
ままで拡散接合前のポート対応孔25の上記内面形状を
得るようにすると、機械加工によるものに比べて次のよ
うな効果を得ることが可能である。
If the above-mentioned inner surface shape of the port corresponding hole 25 before diffusion bonding is obtained while the cylinder head material 26 is cast and formed, the following effects can be obtained as compared with those obtained by machining. is there.

【0021】すなわち、(1)鋳造後に接合すること
で、加工・清浄工程を廃止することが可能である。
(2)鋳造後にシリンダヘッド素材26が熱いうち(た
とえば150℃以上)に接合するようにすれば通電によ
る加熱時間を短縮可能であるとともに初期抵抗発熱分の
接合エネルギーを低減することができる。(3)金型を
用いる鋳造でも接合は可能であるが、特に、一般にチク
ソキャスト(半溶融鋳造)およびレオキャスト(半凝固
鋳造)と呼ばれるようなレオロジー性を有し、巣等の欠
陥のない鋳造の場合には、内部のα晶組織のために塑性
流動が円滑となり、接合時のエネルギーの低減が可能で
ある。しかも鋳物の最表面部には図4で示すように、表
面の急冷却によって生じるチル層と呼ばれる共晶組織が
生じており、そのチル層の内方には、金属間化合物が散
在した共晶組織を介してα晶組織が生じている。しかる
にチル層は、α晶組織に比べて融点が低いものであり、
拡散接合における初期接合時の抵抗発熱分が低くなり、
接合に要するエネルギーを小さくすることができる。
That is, (1) by joining after casting, it is possible to eliminate the processing and cleaning steps.
(2) If the joining is performed while the cylinder head material 26 is hot (for example, 150 ° C. or higher) after casting, the heating time by energization can be shortened and the joining energy for the initial resistance heat generation can be reduced. (3) Joining is possible by casting using a mold, but in particular, it has rheological properties generally called thixocast (semi-solid casting) and rheocast (semi-solid casting), and has no defects such as nests. In the case of casting, plastic flow becomes smooth due to the internal α-crystal structure, and energy at the time of joining can be reduced. In addition, as shown in FIG. 4, a eutectic structure called a chill layer is generated at the outermost surface of the casting by rapid cooling of the surface, and eutectic in which intermetallic compounds are scattered is formed inside the chill layer. An α-crystal structure is generated through the structure. However, the chill layer has a lower melting point than the α-crystal structure,
Resistance heating at the time of initial bonding in diffusion bonding is reduced,
Energy required for joining can be reduced.

【0022】尚、上記(2),(3)で言う「エネルギ
ー」は、印加圧力、電流、電圧および温度を含むもので
ある。
The "energy" referred to in the above (2) and (3) includes applied pressure, current, voltage and temperature.

【0023】シリンダヘッド素材26へのバルブシート
素材27の拡散接合完了後には、ポート対応孔25…の
内面およびバルブシート素材27…に機械加工を施し
て、図5で示すように、燃焼室14側の端部内面が流通
経路中心線Cに関して非対称となる吸気ポート15の完
成形状を形成するとともに該吸気ポート15の前記燃焼
室14側の端部内面にバルブシート17を形成すればよ
い。
After the diffusion bonding of the valve seat material 27 to the cylinder head material 26 is completed, the inner surfaces of the port corresponding holes 25 and the valve seat material 27 are machined to form the combustion chamber 14 as shown in FIG. It is only necessary to form a completed shape of the intake port 15 in which the inner surface of the side end is asymmetric with respect to the flow path center line C, and to form a valve seat 17 on the inner surface of the end of the intake port 15 on the side of the combustion chamber 14.

【0024】次にこの実施例の作用について説明する
と、バルブシート素材27のシリンダヘッド素材26へ
の拡散接合前に、ポート対応孔25の内面のうちバルブ
シート素材27を拡散接合する部分を、流通経路中心線
Cに関して対称にしておくので、バルブシート素材27
およびシリンダヘッド素材26の接触面が流通経路中心
線Cとなす角度はポート対応孔25の周方向で均等にな
る。したがってバルブシート素材27の加圧による接触
面積の増加程度もポート対応孔25の周方向で均等にな
り、バルブシート素材27の接合深さを周方向で均等に
することができる。
Next, the operation of this embodiment will be described. Before the diffusion bonding of the valve seat material 27 to the cylinder head material 26, the portion of the inner surface of the port corresponding hole 25 where the valve seat material 27 is diffusion bonded is flowed. Since the valve seat material 27 is symmetrical with respect to the path center line C,
The angle formed by the contact surface of the cylinder head material 26 and the flow path center line C is uniform in the circumferential direction of the port corresponding hole 25. Accordingly, the degree of increase in the contact area due to the pressurization of the valve seat material 27 becomes uniform in the circumferential direction of the port corresponding hole 25, and the joining depth of the valve seat material 27 can be made uniform in the circumferential direction.

【0025】しかもポート対応孔25の内面のうちバル
ブシート素材27を拡散接合する部分が流通経路中心線
C側に膨らんだ曲面として形成されるので、バルブシー
ト素材27およびシリンダヘッド素材26間に生じる塑
性流動物を滑らかに排出することができ、良好な拡散接
合により充分な深さでバルブシート素材27をシリンダ
ヘッド素材26に接合することができる。すなわち図6
(a)で示すように、塑性流動物33が曲面を滑るとき
の滑り距離L1は、図6(b)で示す単純な円錐面を滑
るときの滑り距離L2に対して、同一の加圧ストローク
Sでは大(L1>L2)となるものであり、バルブシー
ト素材27が接合される部分でのポート対応孔25の接
合前の外面形状が流通経路中心線Cに向けて膨らんだ曲
面となっているものは、単純な円錐面であるものに比べ
て滑り速度が大となるのであり、塑性流動物33の滑り
速度を増大して塑性流動物33を積極的に排出すること
で、加圧力を大きくしなくても充分な深さでバルブシー
ト素材27をシリンダヘッド素材26に接合することが
可能となるのである。
Moreover, since the portion of the inner surface of the port corresponding hole 25 where the valve seat material 27 is diffused and joined is formed as a curved surface bulging toward the center line C of the flow path, the portion is formed between the valve seat material 27 and the cylinder head material 26. The plastic fluid can be discharged smoothly, and the valve seat material 27 can be joined to the cylinder head material 26 at a sufficient depth by good diffusion joining. That is, FIG.
As shown in (a), the sliding distance L1 when the plastic fluid 33 slides on a curved surface is equal to the sliding distance L2 when sliding on a simple conical surface shown in FIG. In S, it becomes large (L1> L2), and the outer surface shape of the port corresponding hole 25 before joining at the portion where the valve seat material 27 is joined becomes a curved surface bulging toward the flow path center line C. In some cases, the sliding speed is higher than that of a simple conical surface, and the pressing force is increased by increasing the sliding speed of the plastic fluid 33 and positively discharging the plastic fluid 33. The valve seat material 27 can be joined to the cylinder head material 26 with a sufficient depth without increasing the size.

【0026】さらにポート対応孔25の内面のうちバル
ブシート素材27を拡散接合する部分を、完成形状の吸
気ポート15の内面が流通経路中心線Cを中心として回
転することで描く軌跡を重ね合わせた基本形状を有する
ものとすることで、シリンダヘッド13に設けられるウ
ォータージャケット13aとの間に充分な肉厚を確保す
ることが可能であり、拡散接合時にシリンダヘッド素材
26側の剛性を充分に確保してシリンダヘッド素材26
の変形を防止し、電流および塑性流動抵抗が偏ることを
回避して確実にバルブシート素材27をシリンダヘッド
素材26に接合することできる。
Further, the locus drawn by rotating the inner surface of the completed intake port 15 about the center line C of the circulation path is superimposed on the portion of the inner surface of the port corresponding hole 25 where the valve seat material 27 is diffused and joined. By having the basic shape, it is possible to ensure a sufficient thickness between the cylinder head 13 and the water jacket 13a, and to sufficiently secure the rigidity of the cylinder head material 26 during diffusion bonding. Cylinder head material 26
The valve seat material 27 can be securely joined to the cylinder head material 26 by preventing the deformation of the valve seat material and preventing the current and the plastic flow resistance from being biased.

【0027】このようにして、バルブシート17を、図
5で示すように、周方向に均等な接合深さdを有して確
実かつ充分な接合強度でシリンダヘッド13に接合する
ことができるのであり、従来の方法では、接合深さの周
方向でのバラツキが0.2〜0.5mmであったのに対
し、本発明に従えば、前記接合深さの周方向でのバラツ
キを±0.15mmに抑えることができることを、本発
明者は実験により確認している。
In this way, as shown in FIG. 5, the valve seat 17 can be joined to the cylinder head 13 with a uniform joining depth d in the circumferential direction and reliably and with sufficient joining strength. In the conventional method, the variation in the joining depth in the circumferential direction was 0.2 to 0.5 mm, whereas according to the present invention, the variation in the joining depth in the circumferential direction was ± 0. The present inventors have confirmed through experiments that the distance can be suppressed to .15 mm.

【0028】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計
変更を行なうことが可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the appended claims. It is possible to do.

【0029】たとえば上記実施例では、吸気ポート15
と、吸気バルブ19用のバルブシート17について説明
したが、排気ポート16の燃焼室14側の端部内面が流
通経路中心線Cに関して非対称である場合には、上述の
実施例と同様にして、排気ポート16と、排気バルブ2
0用のバルブシート18を形成すればよい。
For example, in the above embodiment, the intake port 15
And the valve seat 17 for the intake valve 19 have been described, but when the inner surface of the end of the exhaust port 16 on the combustion chamber 14 side is asymmetrical with respect to the flow path center line C, as in the above-described embodiment, Exhaust port 16 and exhaust valve 2
What is necessary is just to form the valve seat 18 for zero.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、吸気また
は排気ポートの燃焼室側端部内面形状が該ポートの流通
経路中心線に関して非対称であっても、バルブシート
を、周方向に均等な接合深さを有して確実かつ充分な接
合強度でシリンダヘッドに接合することが可能となる。
As described above, according to the present invention, even if the inner shape of the end of the intake chamber or the exhaust port on the combustion chamber side is asymmetrical with respect to the center line of the flow path of the port, the valve seat can be evenly distributed in the circumferential direction. It is possible to join the cylinder head to the cylinder head with a sufficient joining strength with a sufficient joining depth.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】4サイクルエンジンの要部縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a four-cycle engine.

【図2】バルブシート素材のシリンダヘッド素材への拡
散接合直前の状態を示す縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a state immediately before diffusion bonding of a valve seat material to a cylinder head material.

【図3】ポート対応孔の形状の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a shape of a port corresponding hole.

【図4】鋳物の表面側の組織を示す図である。FIG. 4 is a view showing a structure on a surface side of a casting.

【図5】機械加工完了後の図2に対応した断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 after the completion of machining.

【図6】塑性流動物の滑り速度を説明するための図であ
る。
FIG. 6 is a diagram for explaining a sliding speed of a plastic fluid.

【図7】従来技術におけるバルブシート素材のシリンダ
ヘッド素材への拡散接合直前の状態を示す縦断面図であ
る。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a state immediately before diffusion bonding of a valve seat material to a cylinder head material in a conventional technique.

【図8】機械加工完了後の図7に対応した断面図であ
る。
FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 7 after the completion of machining.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13・・・シリンダヘッド 14・・・燃焼室 15・・・吸気ポート 16・・・排気ポート 25・・・ポート対応孔 26・・・シリンダヘッド素材 27・・・バルブシート素材 C・・・流通経路中心線 13: Cylinder head 14: Combustion chamber 15: Intake port 16: Exhaust port 25: Port corresponding hole 26: Cylinder head material 27: Valve seat material C: Distribution Route center line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 孝治 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 佐藤 真 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 佐藤 政克 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 3G024 AA14 AA15 CA05 DA03 FA06 GA00 GA01 GA10 HA00 HA20 4E067 BA00 EB00  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Koji Ueda, Inventor 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Pref. Inside Honda R & D Co., Ltd. (72) Inventor Makoto Sato 1-4-1, Chuo, Wako-shi, Saitama (72) Inventor Masakatsu Sato 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama F-term (reference) 3G024 AA14 AA15 CA05 DA03 FA06 GA00 GA01 GA10 HA00 HA20 4E067 BA00 EB00

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 吸気または排気ポート(15,16)に
対応してシリンダヘッド素材(26)に設けられたポー
ト対応孔(25)の燃焼室(14)側端部にバルブシー
ト素材(27)を拡散接合した後に、前記ポート対応孔
(25)の内面およびバルブシート素材(27)に機械
加工を施して、前記燃焼室(14)側の端部内面が前記
ポート(15,16)の流通経路中心線(C)に関して
非対称となる吸気または排気ポート(15,16)の完
成形状を形成するとともに該ポート(15,16)の前
記燃焼室(14)側の端部内面にバルブシート(17,
18)を形成するようにした吸気または排気ポートとバ
ルブシートの形成方法において、前記バルブシート素材
(27)を拡散接合する前のシリンダヘッド素材(2
6)が備えるポート対応孔(25)の内面のうち、前記
バルブシート素材(27)を拡散接合する部分を、完成
形状の吸気または排気ポート(15,16)の内面が流
通経路中心線(C)を中心として回転することで描く軌
跡を重ね合わせることで得られる基本形状を有するとと
もに前記流通経路中心線(C)側に向けて膨らんだ曲面
である形状に形成しておくことを特徴とする吸気または
排気ポートとバルブシートの形成方法。
A valve seat material (27) is provided at an end of a port corresponding hole (25) provided in a cylinder head material (26) corresponding to an intake or exhaust port (15, 16) on a combustion chamber (14) side. After diffusion bonding, the inner surface of the port corresponding hole (25) and the valve seat material (27) are machined so that the inner surface of the end on the combustion chamber (14) side flows through the ports (15, 16). A completed shape of the intake or exhaust port (15, 16) which is asymmetrical with respect to the path center line (C) is formed, and a valve seat (17) is formed on the inner surface of the end of the port (15, 16) on the combustion chamber (14) side. ,
In the method for forming an intake or exhaust port and a valve seat for forming the valve seat material (27), the cylinder head material (2) before diffusion bonding of the valve seat material (27).
6), the portion of the inner surface of the port corresponding hole (25) to which the valve seat material (27) is diffusion-bonded is connected to the inner surface of the completed intake or exhaust port (15, 16). ) Has a basic shape obtained by superimposing trajectories drawn by rotating around a center, and is formed in a shape that is a curved surface bulging toward the flow path center line (C) side. How to form intake or exhaust ports and valve seats.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050100722A (en) * 2004-04-14 2005-10-20 현대자동차주식회사 Method for mounting valve seat of engine

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