JP2003278597A - エンジン部材、排気弁、ピストンクラウン、及び内燃機関型エンジン - Google Patents
エンジン部材、排気弁、ピストンクラウン、及び内燃機関型エンジンInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れた耐高温腐食性を備え、かつ低コストで
製造可能なエンジン部材、及びこれを備えた内燃機関型
エンジンを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明に係るエンジン部材は、シリンダ
１と、該シリンダ１に摺動自在に嵌合されるピストンク
ラウン２と、前記シリンダ１の先端部に設けられた排気
弁３とを備えてなり、燃焼室６を構成する前記排気弁３
に、Ｎｉ及びＣｒを含む耐高温腐食コーティング材から
なる被覆膜が形成されている。前記被覆膜は、ピストン
クラウン２の頂部２ａにも形成されることが好ましい。
製造可能なエンジン部材、及びこれを備えた内燃機関型
エンジンを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明に係るエンジン部材は、シリンダ
１と、該シリンダ１に摺動自在に嵌合されるピストンク
ラウン２と、前記シリンダ１の先端部に設けられた排気
弁３とを備えてなり、燃焼室６を構成する前記排気弁３
に、Ｎｉ及びＣｒを含む耐高温腐食コーティング材から
なる被覆膜が形成されている。前記被覆膜は、ピストン
クラウン２の頂部２ａにも形成されることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン部材及び
これを備えたエンジンに係り、特に、燃焼室の触火部を
構成する部材の耐高温腐食性を高める技術に関するもの
である。
これを備えたエンジンに係り、特に、燃焼室の触火部を
構成する部材の耐高温腐食性を高める技術に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図３は、船舶などのディーゼルエンジン
に利用されているエンジン部材の側断面図である。この
図に示すエンジン部材は、管状のシリンダ１０１と、こ
のシリンダ１０１内に摺動自在に嵌合され、ピストンロ
ッド１０５の先端に設けられた円柱状のピストンクラウ
ン１０２と、シリンダ１０の上部に結合された排気管１
０４と、この排気管１０４の内部に挿通された排気弁１
０３とを備えている。そして、排気弁１０３の先端部に
設けられた円盤状のフランジ部１０３ａが、排気管１０
４の入口部を遮蔽できるようになっており、シリンダ１
０１と、ピストンクラウン１０２と、排気弁１０３とに
囲まれる空間が燃焼室１０６とされている。また、図示
されていないが、上記構成部材の他、燃焼室１０６に燃
料を供給するための燃料供給手段や、燃焼室に空気を供
給するための給気手段などがシリンダ１０１の先端部に
は設けられている。このようなエンジン部材において
は、使用される燃料にＶやＮａが大量に含まれているた
め、触火部である燃焼室１０６、特にピストン１０２の
頂部や、排気弁１０３が、高温の腐食性ガスに曝され、
これらが腐食されることによる減肉が問題となってい
た。そこで、このような高温腐食を防止するために、ピ
ストンクラウンの頂部１０２ａにインコネル６２５（登
録商標）などの耐食材１１０を溶接肉盛することで高温
腐食対策を行っていた。
に利用されているエンジン部材の側断面図である。この
図に示すエンジン部材は、管状のシリンダ１０１と、こ
のシリンダ１０１内に摺動自在に嵌合され、ピストンロ
ッド１０５の先端に設けられた円柱状のピストンクラウ
ン１０２と、シリンダ１０の上部に結合された排気管１
０４と、この排気管１０４の内部に挿通された排気弁１
０３とを備えている。そして、排気弁１０３の先端部に
設けられた円盤状のフランジ部１０３ａが、排気管１０
４の入口部を遮蔽できるようになっており、シリンダ１
０１と、ピストンクラウン１０２と、排気弁１０３とに
囲まれる空間が燃焼室１０６とされている。また、図示
されていないが、上記構成部材の他、燃焼室１０６に燃
料を供給するための燃料供給手段や、燃焼室に空気を供
給するための給気手段などがシリンダ１０１の先端部に
は設けられている。このようなエンジン部材において
は、使用される燃料にＶやＮａが大量に含まれているた
め、触火部である燃焼室１０６、特にピストン１０２の
頂部や、排気弁１０３が、高温の腐食性ガスに曝され、
これらが腐食されることによる減肉が問題となってい
た。そこで、このような高温腐食を防止するために、ピ
ストンクラウンの頂部１０２ａにインコネル６２５（登
録商標）などの耐食材１１０を溶接肉盛することで高温
腐食対策を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
耐食材によるピストンクラウン１０２頂部への肉盛は、
インコネルなどの耐食材自体が高価であるために、施工
や補修にかかる費用が高くなるという問題があった。本
発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、優れ
た耐高温腐食性を備え、かつ低コストで製造可能なエン
ジン部材、及びこれを備えたエンジンを提供することを
目的とする。また本発明は、優れた耐高温腐食性を備え
た排気弁及びピストンクラウンを提供することを目的と
する。
耐食材によるピストンクラウン１０２頂部への肉盛は、
インコネルなどの耐食材自体が高価であるために、施工
や補修にかかる費用が高くなるという問題があった。本
発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、優れ
た耐高温腐食性を備え、かつ低コストで製造可能なエン
ジン部材、及びこれを備えたエンジンを提供することを
目的とする。また本発明は、優れた耐高温腐食性を備え
た排気弁及びピストンクラウンを提供することを目的と
する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明に係るエ
ンジン部材は、エンジンの燃焼室に適用されるエンジン
部材であって、少なくとも前記燃焼室側の表面に、Ｎｉ
及びＣｒを含む耐高温腐食コーティング材からなる被覆
膜が形成されたことを特徴とする。上記構成によれば、
高温の腐食性ガスに曝される燃焼室を構成するエンジン
部材の高温腐食を防止することができるので、エンジン
部材の寿命を長くすることができる。尚、本発明に係る
「エンジン部材」は、エンジンの燃焼室内にその表面の
一部又は全体が配置されて適用される部材のみならず、
これらの部材を含んで構成されたエンジンの構成部品を
含むものである。
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明に係るエ
ンジン部材は、エンジンの燃焼室に適用されるエンジン
部材であって、少なくとも前記燃焼室側の表面に、Ｎｉ
及びＣｒを含む耐高温腐食コーティング材からなる被覆
膜が形成されたことを特徴とする。上記構成によれば、
高温の腐食性ガスに曝される燃焼室を構成するエンジン
部材の高温腐食を防止することができるので、エンジン
部材の寿命を長くすることができる。尚、本発明に係る
「エンジン部材」は、エンジンの燃焼室内にその表面の
一部又は全体が配置されて適用される部材のみならず、
これらの部材を含んで構成されたエンジンの構成部品を
含むものである。
【０００５】次に、本発明に係るエンジン部材において
は、前記耐高温腐食コーティング材が、Ｎｉ−Ｃｒ合金
からなり、前記Ｎｉ−Ｃｒ合金のＣｒ含有量が、２０〜
５０重量％の範囲とされた構成とすることが好ましい。
上記Ｃｒ含有量を前記範囲とすることで、耐高温腐食性
に優れるエンジン部材を提供することができる。上記Ｃ
ｒ含有量が２０重量％未満では、十分な耐高温腐食性が
得られず、５０重量％を越えると、合金の延性が著しく
低下し、起動及び停止の繰り返しの際に被覆膜に割れが
生じるおそれがある。
は、前記耐高温腐食コーティング材が、Ｎｉ−Ｃｒ合金
からなり、前記Ｎｉ−Ｃｒ合金のＣｒ含有量が、２０〜
５０重量％の範囲とされた構成とすることが好ましい。
上記Ｃｒ含有量を前記範囲とすることで、耐高温腐食性
に優れるエンジン部材を提供することができる。上記Ｃ
ｒ含有量が２０重量％未満では、十分な耐高温腐食性が
得られず、５０重量％を越えると、合金の延性が著しく
低下し、起動及び停止の繰り返しの際に被覆膜に割れが
生じるおそれがある。
【０００６】次に、本発明に係るエンジン部材において
は、前記耐高温腐食コーティング材が、ＣｏＮｉＣｒＡ
ｌＹ合金からなる構成とすることもでき、ＮｉＣｏＣｒ
ＡｌＹＲｅ合金からなる構成とすることもできる。上記
合金で構成されたコーティング材を採用することによっ
ても、耐高温腐食性に優れるエンジン部材を提供するこ
とができる。
は、前記耐高温腐食コーティング材が、ＣｏＮｉＣｒＡ
ｌＹ合金からなる構成とすることもでき、ＮｉＣｏＣｒ
ＡｌＹＲｅ合金からなる構成とすることもできる。上記
合金で構成されたコーティング材を採用することによっ
ても、耐高温腐食性に優れるエンジン部材を提供するこ
とができる。
【０００７】次に、本発明に係るエンジン部材において
は、前記被覆膜が、高速フレーム溶射法により形成され
たものであることが好ましい。前記被覆膜を高速フレー
ム溶射法により形成することで、緻密で耐食性優れた被
覆膜を安価に形成することができる。また、従来の溶接
肉盛に比して複雑な形状の部材にも容易に被覆膜を形成
することができるので、施工や補修が容易になり、この
点においても施工コストの低減が図れる。
は、前記被覆膜が、高速フレーム溶射法により形成され
たものであることが好ましい。前記被覆膜を高速フレー
ム溶射法により形成することで、緻密で耐食性優れた被
覆膜を安価に形成することができる。また、従来の溶接
肉盛に比して複雑な形状の部材にも容易に被覆膜を形成
することができるので、施工や補修が容易になり、この
点においても施工コストの低減が図れる。
【０００８】また、本発明に係るエンジン部材において
は、前記被覆膜が、低圧プラズマ溶射法又は大気圧プラ
ズマ溶射法により形成されたものであっても良い。
は、前記被覆膜が、低圧プラズマ溶射法又は大気圧プラ
ズマ溶射法により形成されたものであっても良い。
【０００９】次に、本発明に係る排気弁は、内燃機関型
エンジンの燃焼室に適用される排気弁であって、少なく
とも前記燃焼室側の表面に、Ｎｉ及びＣｒを含む耐高温
腐食コーティング材からなる被覆膜が形成されたことを
特徴とする。上記構成によれば、耐高温腐食性に優れる
排気弁を提供することができる。従って、高温の腐食性
ガスに曝される排気弁の高温腐食を防止することができ
るので、排気弁の補修間隔を長くすることができ、内燃
機関型エンジンの性能維持に係るコストを低減すること
ができる。
エンジンの燃焼室に適用される排気弁であって、少なく
とも前記燃焼室側の表面に、Ｎｉ及びＣｒを含む耐高温
腐食コーティング材からなる被覆膜が形成されたことを
特徴とする。上記構成によれば、耐高温腐食性に優れる
排気弁を提供することができる。従って、高温の腐食性
ガスに曝される排気弁の高温腐食を防止することができ
るので、排気弁の補修間隔を長くすることができ、内燃
機関型エンジンの性能維持に係るコストを低減すること
ができる。
【００１０】次に、本発明に係る排気弁においては、前
記排気弁を被覆する被覆膜の膜厚が、０．３ｍｍ〜２ｍ
ｍの範囲とされることが好ましい。前記排気弁における
被覆膜の膜厚が、０．３ｍｍ未満では、長時間運転中に
被覆膜が腐食により消失する場合があり、また２ｍｍを
越えると起動及び停止の際に基材との熱膨張差に耐えら
れらず、被覆膜の剥離が生じやすくなる傾向にある。
記排気弁を被覆する被覆膜の膜厚が、０．３ｍｍ〜２ｍ
ｍの範囲とされることが好ましい。前記排気弁における
被覆膜の膜厚が、０．３ｍｍ未満では、長時間運転中に
被覆膜が腐食により消失する場合があり、また２ｍｍを
越えると起動及び停止の際に基材との熱膨張差に耐えら
れらず、被覆膜の剥離が生じやすくなる傾向にある。
【００１１】次に、本発明に係るピストンクラウンは、
内燃機関型エンジンの燃焼室に適用されるピストンクラ
ウンであって、少なくとも前記燃焼室側の表面に、Ｎｉ
及びＣｒを含む耐高温腐食コーティング材からなる被覆
膜が形成されたことを特徴とする。上記構成によれば、
耐高温腐食性に優れるピストンクラウンを提供すること
ができる。従って、ピストンクラウンを低コストで製造
することができ、低コストで信頼性の高いエンジン部材
を提供することができる。
内燃機関型エンジンの燃焼室に適用されるピストンクラ
ウンであって、少なくとも前記燃焼室側の表面に、Ｎｉ
及びＣｒを含む耐高温腐食コーティング材からなる被覆
膜が形成されたことを特徴とする。上記構成によれば、
耐高温腐食性に優れるピストンクラウンを提供すること
ができる。従って、ピストンクラウンを低コストで製造
することができ、低コストで信頼性の高いエンジン部材
を提供することができる。
【００１２】次に、本発明に係るピストンクラウンにお
いては、前記ピストンクラウンの頂部を被覆する被覆膜
の膜厚が、０．３ｍｍ〜２ｍｍの範囲とされることが好
ましい。前記ピストンクラウン頂部における被覆膜の膜
厚が、０．３ｍｍ未満では、長時間運転中に被覆膜が腐
食により消失する場合があり、また２ｍｍを越えると起
動及び停止の際に基材との熱膨張差に耐えられらず、被
覆膜の剥離が生じやすくなる傾向にある。
いては、前記ピストンクラウンの頂部を被覆する被覆膜
の膜厚が、０．３ｍｍ〜２ｍｍの範囲とされることが好
ましい。前記ピストンクラウン頂部における被覆膜の膜
厚が、０．３ｍｍ未満では、長時間運転中に被覆膜が腐
食により消失する場合があり、また２ｍｍを越えると起
動及び停止の際に基材との熱膨張差に耐えられらず、被
覆膜の剥離が生じやすくなる傾向にある。
【００１３】次に、本発明に係る内燃機関型エンジン
は、先のいずれかに記載のシリンダと、該シリンダに摺
動自在に嵌合されるピストンクラウンと、前記シリンダ
の先端部に設けられた排気弁とに囲まれてなる燃焼室を
備えた内燃機関型のエンジンであって、先に記載の本発
明のエンジン部材が備えられたことを特徴とする。係る
構成によれば、上記の優れた耐高温腐食性を有する低コ
ストのエンジン部材を備えたことで、低コストで高い信
頼性を備えたエンジンを得ることができる。
は、先のいずれかに記載のシリンダと、該シリンダに摺
動自在に嵌合されるピストンクラウンと、前記シリンダ
の先端部に設けられた排気弁とに囲まれてなる燃焼室を
備えた内燃機関型のエンジンであって、先に記載の本発
明のエンジン部材が備えられたことを特徴とする。係る
構成によれば、上記の優れた耐高温腐食性を有する低コ
ストのエンジン部材を備えたことで、低コストで高い信
頼性を備えたエンジンを得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明に係るエンジン部
材の要部を示す斜視構成図であり、図２は、図１の断面
構成図である。これらの図に示すエンジン部材は、円筒
状のシリンダ１と、このシリンダ１に摺動自在に嵌合さ
れ、ピストンロッド５に背面側で支持された円柱状のピ
ストンクラウン２と、シリンダ１の上端部に結合され、
シリンダ１よりも細く形成された排気管４と、この排気
管に挿通され、先端部に円盤状のフランジ部３ａを備え
た排気弁３とを備えて構成されている。そして、上記シ
リンダ１と、ピストンクラウン２の頂部２ａと、排気弁
３のフランジ部３ａとに囲まれる空間が、燃焼室６とさ
れている。上記構成のエンジン部材は、内燃機関型エン
ジンに適用される。また、図示は省略したが、シリンダ
１の上端部の排気管４に隣接して、燃焼室６に燃料を供
給するための燃料供給手段や、燃焼室６に空気を供給す
るための給気手段など設けられている。また、図２に示
すように、排気弁３及びピストンクラウン２は、本発明
に係る被覆膜を備えており、排気弁３の表面に、耐高温
腐食コーティング材からなる被覆膜１３が形成され、ピ
ストンクラウン２の頂部２ａ上に耐高温腐食コーティン
グ材からなる被覆膜１２が形成されている。
を参照して説明する。図１は、本発明に係るエンジン部
材の要部を示す斜視構成図であり、図２は、図１の断面
構成図である。これらの図に示すエンジン部材は、円筒
状のシリンダ１と、このシリンダ１に摺動自在に嵌合さ
れ、ピストンロッド５に背面側で支持された円柱状のピ
ストンクラウン２と、シリンダ１の上端部に結合され、
シリンダ１よりも細く形成された排気管４と、この排気
管に挿通され、先端部に円盤状のフランジ部３ａを備え
た排気弁３とを備えて構成されている。そして、上記シ
リンダ１と、ピストンクラウン２の頂部２ａと、排気弁
３のフランジ部３ａとに囲まれる空間が、燃焼室６とさ
れている。上記構成のエンジン部材は、内燃機関型エン
ジンに適用される。また、図示は省略したが、シリンダ
１の上端部の排気管４に隣接して、燃焼室６に燃料を供
給するための燃料供給手段や、燃焼室６に空気を供給す
るための給気手段など設けられている。また、図２に示
すように、排気弁３及びピストンクラウン２は、本発明
に係る被覆膜を備えており、排気弁３の表面に、耐高温
腐食コーティング材からなる被覆膜１３が形成され、ピ
ストンクラウン２の頂部２ａ上に耐高温腐食コーティン
グ材からなる被覆膜１２が形成されている。
【００１５】本実施形態に係る被覆膜１２，１３は、Ｎ
ｉとＣｒを含む耐高温腐食コーティング材から構成され
るが、その中でも、Ｃｒ含有量が重量％で２０〜５０％
のＮｉ−Ｃｒ合金、又はＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金、Ｎｉ
ＣｏＣｒＡｌＹＲｅ合金で構成するのがよい。これらの
合金で被覆膜１２，１３を被覆すれば、より優れた高温
腐食耐性を備えたエンジン部材とすることができる。ま
た、いずれの合金においても２０重量％以上のＣｒを含
有する組成とすることが好ましい。これは、Ｃｒ含有量
が２０重量％未満では、十分な耐高温腐食性が得られな
いためである。また、Ｃｒ含有量の上限は、５０重量％
とすることが好ましい。これは、５０重量％を越えるＣ
ｒを含有する合金で被覆膜１２，１３を形成すると、被
覆膜１２，１３を構成する合金の延性が著しく低下し、
起動及び停止の繰り返しの際に被覆膜に割れが生じるお
それがあるためである。
ｉとＣｒを含む耐高温腐食コーティング材から構成され
るが、その中でも、Ｃｒ含有量が重量％で２０〜５０％
のＮｉ−Ｃｒ合金、又はＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金、Ｎｉ
ＣｏＣｒＡｌＹＲｅ合金で構成するのがよい。これらの
合金で被覆膜１２，１３を被覆すれば、より優れた高温
腐食耐性を備えたエンジン部材とすることができる。ま
た、いずれの合金においても２０重量％以上のＣｒを含
有する組成とすることが好ましい。これは、Ｃｒ含有量
が２０重量％未満では、十分な耐高温腐食性が得られな
いためである。また、Ｃｒ含有量の上限は、５０重量％
とすることが好ましい。これは、５０重量％を越えるＣ
ｒを含有する合金で被覆膜１２，１３を形成すると、被
覆膜１２，１３を構成する合金の延性が著しく低下し、
起動及び停止の繰り返しの際に被覆膜に割れが生じるお
それがあるためである。
【００１６】上記ピストンクラウン２上に形成された被
覆膜１２の膜厚は、０．３ｍｍ〜２ｍｍの範囲とされる
ことが好ましく、また、上記排気弁３上に形成された被
覆膜１３の膜厚は、０．３ｍｍ〜２ｍｍとされることが
好ましい。これは、上記被覆膜１２，１３が０．３ｍｍ
未満の場合には、長時間運転中に被覆膜１２，１３が腐
食により焼失するおそれがあり、２ｍｍ以上では、起動
及び停止の繰り返しの際に基材との熱膨張差に耐えられ
ず、被覆膜が剥離し易くなる傾向にあるからである。
覆膜１２の膜厚は、０．３ｍｍ〜２ｍｍの範囲とされる
ことが好ましく、また、上記排気弁３上に形成された被
覆膜１３の膜厚は、０．３ｍｍ〜２ｍｍとされることが
好ましい。これは、上記被覆膜１２，１３が０．３ｍｍ
未満の場合には、長時間運転中に被覆膜１２，１３が腐
食により焼失するおそれがあり、２ｍｍ以上では、起動
及び停止の繰り返しの際に基材との熱膨張差に耐えられ
ず、被覆膜が剥離し易くなる傾向にあるからである。
【００１７】本実施形態に係る被覆膜１２，１３は、耐
高温腐食コーティング材の粉末を溶融又は半溶融状態で
基材上に高速で堆積させる溶射法により形成するのがよ
い。具体的には、高速フレーム溶射法、低圧プラズマ溶
射法、大気圧プラズマ溶射法により形成されてなるもの
であることが好ましく、この内でも高速フレーム溶射法
により形成するのがよい。これは、高速フレーム溶射法
によれば、より緻密で耐腐食性に優れる被覆膜を、複雑
な形状の基材上にも容易に形成できるためである。この
ように、本実施形態に係る被覆膜１２，１３は、溶射法
により形成することができるので、従来の溶接肉盛によ
る腐食対策に比して大幅な施工コストの低減を実現する
ことができる。また、このような溶射法で形成された被
覆膜は補修も容易であり、維持コストも低減することが
できる。さらに、従来用いられていたインコネルなどの
材料よりも低コストで材料を調達することができるの
で、この点においても低コスト化に寄与し得るものであ
る。
高温腐食コーティング材の粉末を溶融又は半溶融状態で
基材上に高速で堆積させる溶射法により形成するのがよ
い。具体的には、高速フレーム溶射法、低圧プラズマ溶
射法、大気圧プラズマ溶射法により形成されてなるもの
であることが好ましく、この内でも高速フレーム溶射法
により形成するのがよい。これは、高速フレーム溶射法
によれば、より緻密で耐腐食性に優れる被覆膜を、複雑
な形状の基材上にも容易に形成できるためである。この
ように、本実施形態に係る被覆膜１２，１３は、溶射法
により形成することができるので、従来の溶接肉盛によ
る腐食対策に比して大幅な施工コストの低減を実現する
ことができる。また、このような溶射法で形成された被
覆膜は補修も容易であり、維持コストも低減することが
できる。さらに、従来用いられていたインコネルなどの
材料よりも低コストで材料を調達することができるの
で、この点においても低コスト化に寄与し得るものであ
る。
【００１８】上記構成のエンジン部材は、燃料供給手段
及び給気手段から供給される燃料及び空気を燃焼室６で
混合するとともに燃焼させ、その圧力でピストンクラウ
ン２を駆動するようになっており、前記燃焼後に燃焼室
６内のガスを、排気弁３を解放し、排気管４を通じて燃
焼室６外へ排出するようになっている。
及び給気手段から供給される燃料及び空気を燃焼室６で
混合するとともに燃焼させ、その圧力でピストンクラウ
ン２を駆動するようになっており、前記燃焼後に燃焼室
６内のガスを、排気弁３を解放し、排気管４を通じて燃
焼室６外へ排出するようになっている。
【００１９】本実施形態のエンジン部材は、図２に示す
ように、排気弁３の表面に被覆膜１３が形成されている
ことで、排気弁１３の高温腐食を抑制し、またピストン
クラウン２の頂部２ａ上に被覆膜１２が形成されている
ことで、ピストンクラウン２の腐食を抑制することがで
きる。これにより、排気弁３及びピストンクラウン２の
補修の間隔を長くすることができ、エンジン部材の性能
を維持するための費用を低減することができる。また、
被覆膜１２，１３を溶射法（特に高速フレーム溶射法）
により形成することで、エンジン部材の腐食対策に係る
施工及び補修費用を低減することができ、より低コスト
のエンジン部材を提供することができる。
ように、排気弁３の表面に被覆膜１３が形成されている
ことで、排気弁１３の高温腐食を抑制し、またピストン
クラウン２の頂部２ａ上に被覆膜１２が形成されている
ことで、ピストンクラウン２の腐食を抑制することがで
きる。これにより、排気弁３及びピストンクラウン２の
補修の間隔を長くすることができ、エンジン部材の性能
を維持するための費用を低減することができる。また、
被覆膜１２，１３を溶射法（特に高速フレーム溶射法）
により形成することで、エンジン部材の腐食対策に係る
施工及び補修費用を低減することができ、より低コスト
のエンジン部材を提供することができる。
【００２０】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。本例では、本発明によるエンジン部材が、優れた
耐高温腐食性を有し、内燃機関型エンジンに用いて好適
なものであることを検証するために、ディーゼルエンジ
ンの排気弁に用いられているＦｅ−１５Ｃｒ−１４Ｎｉ
−２Ｓｉ−２．５Ｗ−０．４Ｃなる組成の基材上に、そ
れぞれ、Ｎｉ−５０Ｃｒ（試料１）、Ｎｉ−２０Ｃｒ
（試料２）、Ｃｏ−３２Ｎｉ−２１Ｃｒ−８Ａｌ−０．
５Ｙ（試料３）、Ｎｉ−１０Ｃｏ−２０Ｃｒ−６Ａｌ−
０．３Ｙ−５Ｒｅ（試料５）の組成を有する耐高温腐食
コーティング材からなる被覆膜を、高速フレーム溶射法
により膜厚０．５ｍｍに形成して試料１〜５を作製し
た。また、比較試料として被覆膜が形成されていないも
のを用意した。
明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。本例では、本発明によるエンジン部材が、優れた
耐高温腐食性を有し、内燃機関型エンジンに用いて好適
なものであることを検証するために、ディーゼルエンジ
ンの排気弁に用いられているＦｅ−１５Ｃｒ−１４Ｎｉ
−２Ｓｉ−２．５Ｗ−０．４Ｃなる組成の基材上に、そ
れぞれ、Ｎｉ−５０Ｃｒ（試料１）、Ｎｉ−２０Ｃｒ
（試料２）、Ｃｏ−３２Ｎｉ−２１Ｃｒ−８Ａｌ−０．
５Ｙ（試料３）、Ｎｉ−１０Ｃｏ−２０Ｃｒ−６Ａｌ−
０．３Ｙ−５Ｒｅ（試料５）の組成を有する耐高温腐食
コーティング材からなる被覆膜を、高速フレーム溶射法
により膜厚０．５ｍｍに形成して試料１〜５を作製し
た。また、比較試料として被覆膜が形成されていないも
のを用意した。
【００２１】次に、上記にて得られた試料１〜５及び比
較試料について、被覆膜側に８０％Ｖ2Ｏ5−２０％Ｎａ
2ＳＯ4の合成灰を塗布して耐食試験を行った。試験条件
は、１％二酸化硫黄、５％二酸化炭素、１２％酸素、８
２％窒素の雰囲気下で、６５０℃で２０時間保持したあ
と、２５℃に冷却するサイクルを繰り返し行った。そし
て、５サイクル（１００時間）及び１５サイクル（３０
０時間）終了後に、試料の被覆膜（又は基材）が腐食に
より減肉された厚さを測定した。結果を図３に示す。図
３に示すグラフの縦軸は腐食による減肉厚みを示す。図
３に示すように、本発明の構成とされた試料１〜５は、
５サイクル、１５サイクル終了後の減肉厚みが、いずれ
も、被覆膜が形成されていない比較試料よりも小さくな
っており、本発明に係る被覆膜が耐高温腐食性の向上に
有効であることが確認された。特に、Ｎｉ−５０Ｃｒ合
金からなる被覆膜を備えた試料１は、１５サイクル終了
時にも、減肉厚みがほとんど変化せず、極めて優れた耐
高温腐食性を有することが示唆される。
較試料について、被覆膜側に８０％Ｖ2Ｏ5−２０％Ｎａ
2ＳＯ4の合成灰を塗布して耐食試験を行った。試験条件
は、１％二酸化硫黄、５％二酸化炭素、１２％酸素、８
２％窒素の雰囲気下で、６５０℃で２０時間保持したあ
と、２５℃に冷却するサイクルを繰り返し行った。そし
て、５サイクル（１００時間）及び１５サイクル（３０
０時間）終了後に、試料の被覆膜（又は基材）が腐食に
より減肉された厚さを測定した。結果を図３に示す。図
３に示すグラフの縦軸は腐食による減肉厚みを示す。図
３に示すように、本発明の構成とされた試料１〜５は、
５サイクル、１５サイクル終了後の減肉厚みが、いずれ
も、被覆膜が形成されていない比較試料よりも小さくな
っており、本発明に係る被覆膜が耐高温腐食性の向上に
有効であることが確認された。特に、Ｎｉ−５０Ｃｒ合
金からなる被覆膜を備えた試料１は、１５サイクル終了
時にも、減肉厚みがほとんど変化せず、極めて優れた耐
高温腐食性を有することが示唆される。
【００２２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、内燃機関型エンジンの燃焼室に適用されるエン
ジン部材であって、少なくとも前記燃焼室側の表面に、
Ｎｉ及びＣｒを含む耐高温腐食コーティング材からなる
被覆膜が形成されたエンジン部材を提供することがで
き、係るエンジン部材によれば、高温の腐食性ガスに曝
される燃焼室内壁を構成する部材の高温腐食が防止さ
れ、エンジン部材の補修間隔を長くすることができ、エ
ンジン部材の性能維持に係るコストを低減することがで
きる。また本発明によれば、上記被覆膜を、Ｃｒ含有量
が２０〜５０重量％のＮｉ−Ｃｒ合金、又はＣｏＮｉＣ
ｒＡｌＹ合金、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金で構成すること
で、低コストで耐高温腐食性に優れたエンジン部材を提
供することができる。
よれば、内燃機関型エンジンの燃焼室に適用されるエン
ジン部材であって、少なくとも前記燃焼室側の表面に、
Ｎｉ及びＣｒを含む耐高温腐食コーティング材からなる
被覆膜が形成されたエンジン部材を提供することがで
き、係るエンジン部材によれば、高温の腐食性ガスに曝
される燃焼室内壁を構成する部材の高温腐食が防止さ
れ、エンジン部材の補修間隔を長くすることができ、エ
ンジン部材の性能維持に係るコストを低減することがで
きる。また本発明によれば、上記被覆膜を、Ｃｒ含有量
が２０〜５０重量％のＮｉ−Ｃｒ合金、又はＣｏＮｉＣ
ｒＡｌＹ合金、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金で構成すること
で、低コストで耐高温腐食性に優れたエンジン部材を提
供することができる。
【００２３】また、本発明に係る内燃機関型エンジン
は、上記の優れた耐高温腐食性を有する低コストのエン
ジン部材を含んで構成された燃焼室を備えたことで、低
コストで高い信頼性を備えた内燃機関型エンジンとされ
ている。
は、上記の優れた耐高温腐食性を有する低コストのエン
ジン部材を含んで構成された燃焼室を備えたことで、低
コストで高い信頼性を備えた内燃機関型エンジンとされ
ている。
【図１】 図１は、本発明に係るエンジン部材の要部を
示す斜視構成図である。
示す斜視構成図である。
【図２】 図２は、図１に示すエンジン部材の断面構成
図である。
図である。
【図３】 図３は、本発明の実施例に係る腐食試験結果
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４】 図４は、従来のエンジン部材の部分断面図で
ある。
ある。
１ シリンダ
２ ピストンクラウン
３ 排気弁
３ａ フランジ部
４ 排気管
５ ピストンロッド
６ 燃焼室
１２，１３ 被覆膜
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ１６Ｊ 1/01 Ｆ１６Ｊ 1/01
10/02 10/02 Ｚ
(72)発明者 小城 育昌
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
(72)発明者 小川 亮
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
(72)発明者 蟹川 昌也
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
(72)発明者 岡部 雅彦
兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１
号 三菱重工株式会社神戸造船所内
Ｆターム(参考） 3G024 AA02 FA09 GA19 HA01
3J044 AA01 AA20 BA01 BB21 BB28
BB29 BC04 BC11 DA09 EA10
Claims (11)
- 【請求項１】 内燃機関型エンジンの燃焼室に適用され
るエンジン部材であって、 少なくとも前記燃焼室側の表面に、Ｎｉ及びＣｒを含む
耐高温腐食コーティング材からなる被覆膜が形成された
ことを特徴とするエンジン部材。 - 【請求項２】 前記耐高温腐食コーティング材が、Ｎｉ
−Ｃｒ合金からなり、 前記Ｎｉ−Ｃｒ合金のＣｒ含有量が、２０〜５０重量％
の範囲とされたことを特徴とする請求項１に記載のエン
ジン部材。 - 【請求項３】 前記耐高温腐食コーティング材が、Ｃｏ
ＮｉＣｒＡｌＹ合金からなることを特徴とする請求項１
又は２に記載のエンジン部材。 - 【請求項４】 前記耐高温腐食コーティング材が、Ｎｉ
ＣｏＣｒＡｌＹＲｅ合金からなることを特徴とする請求
項１又は２に記載のエンジン部材。 - 【請求項５】 前記被覆膜が、高速フレーム溶射法によ
り形成されたことを特徴とする請求項１ないし４のいず
れか１項に記載のエンジン部材。 - 【請求項６】 前記被覆膜が、低圧プラズマ溶射法又は
大気圧プラズマ溶射法により形成されたことを特徴とす
る請求項１ないし４のいずれか１項に記載のエンジン部
材。 - 【請求項７】 内燃機関型エンジンの燃焼室に適用され
る排気弁であって、 少なくとも前記燃焼室側の表面に、Ｎｉ及びＣｒを含む
耐高温腐食コーティング材からなる被覆膜が形成された
ことを特徴とする排気弁。 - 【請求項８】 前記被覆膜の膜厚が、０．３ｍｍ〜２ｍ
ｍの範囲とされたことを特徴とする請求項７に記載の排
気弁。 - 【請求項９】 内燃機関型エンジンの燃焼室に適用され
るピストンクラウンであって、 少なくとも前記燃焼室側の表面に、Ｎｉ及びＣｒを含む
耐高温腐食コーティング材からなる被覆膜が形成された
ことを特徴とするピストンクラウン。 - 【請求項１０】 前記被覆膜の膜厚が、０．３ｍｍ〜２
ｍｍの範囲とされたことを特徴とする請求項９に記載の
ピストンクラウン。 - 【請求項１１】 シリンダと、該シリンダに摺動自在に
嵌合されるピストンクラウンと、前記シリンダの先端部
に設けられた排気弁とに囲まれてなる燃焼室を備えた内
燃機関型のエンジンであって、 前記燃焼室に、請求項１ないし１０のいずれか１項に記
載のエンジン部材が備えられたことを特徴とする内燃機
関型エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002079709A JP2003278597A (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | エンジン部材、排気弁、ピストンクラウン、及び内燃機関型エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002079709A JP2003278597A (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | エンジン部材、排気弁、ピストンクラウン、及び内燃機関型エンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003278597A true JP2003278597A (ja) | 2003-10-02 |
Family
ID=29229047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002079709A Withdrawn JP2003278597A (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | エンジン部材、排気弁、ピストンクラウン、及び内燃機関型エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003278597A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009536712A (ja) * | 2006-05-10 | 2009-10-15 | フェデラル−モーグル コーポレイション | スチールピストンのための熱酸化保護表面 |
| JP2010106842A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Mahle Internatl Gmbh | 高温のガスに曝される弁体のガス封止部の構造 |
| JP2015014262A (ja) * | 2013-07-05 | 2015-01-22 | 株式会社リケン | バルブシート及びその製造方法 |
| JP2017196661A (ja) * | 2016-03-02 | 2017-11-02 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ろう付け組成物、ろう付けプロセス、およびろう付けされた物品 |
| DE102019129128A1 (de) * | 2019-10-29 | 2021-04-29 | Federal-Mogul Valvetrain Gmbh | Motorventil |
-
2002
- 2002-03-20 JP JP2002079709A patent/JP2003278597A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009536712A (ja) * | 2006-05-10 | 2009-10-15 | フェデラル−モーグル コーポレイション | スチールピストンのための熱酸化保護表面 |
| JP2010106842A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Mahle Internatl Gmbh | 高温のガスに曝される弁体のガス封止部の構造 |
| US8726873B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-05-20 | Mahle International Gmbh | Moveable valve sealing body exposed to hot gases |
| JP2015014262A (ja) * | 2013-07-05 | 2015-01-22 | 株式会社リケン | バルブシート及びその製造方法 |
| JP2017196661A (ja) * | 2016-03-02 | 2017-11-02 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ろう付け組成物、ろう付けプロセス、およびろう付けされた物品 |
| JP7114222B2 (ja) | 2016-03-02 | 2022-08-08 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ろう付け組成物、ろう付けプロセス、およびろう付けされた物品 |
| DE102019129128A1 (de) * | 2019-10-29 | 2021-04-29 | Federal-Mogul Valvetrain Gmbh | Motorventil |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |