JP2010031828A - Exhaust valve for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用エンジン等のピストンエンジンに利用されるエンジン用排気バルブに関するものである。 The present invention relates to an engine exhaust valve used in a piston engine such as an automobile engine.
従来、エンジン用排気バルブには、Ｆｅ基耐熱合金が広く用いられていたが、燃焼温度の高温化とともにＮｉ基耐熱合金が用いられるようになった。また、エンジンの高効率化に伴って燃焼温度が一層高くなる傾向にあるので、エンジン用排気バルブに関しては、高温強度により優れたエンジンバルブ用耐熱合金（特許文献１参照）や、セラミックス製バルブ（特許文献２参照）の開発が行われてきた。
ところで、近年では、環境問題としてＣＯ２の排出量低減の要求が高まっており、これに対応して燃費により優れたエンジンの開発が求められている。エンジンの燃費向上の一方策としては、圧縮比アップによる燃焼効率の向上が挙げられるが、この場合、燃焼室温度の低減によるノッキング抑制を検討する必要がある。ここで、燃焼室温度を低減するには、燃焼室を形成するシリンダヘッドや排気バルブの冷却性を向上させるか、これらへの入熱を防ぐことが有効である。 In recent years, there has been an increasing demand for CO 2 emission reduction as an environmental problem, and in response to this, development of an engine that is superior in fuel efficiency has been demanded. One measure for improving the fuel efficiency of the engine is to improve the combustion efficiency by increasing the compression ratio. In this case, it is necessary to consider knocking suppression by reducing the combustion chamber temperature. Here, to reduce the temperature of the combustion chamber, it is effective to improve the cooling performance of the cylinder head and the exhaust valve that form the combustion chamber, or to prevent heat input to these.
しかしながら、従来のエンジン用排気バルブにおいて、高温強度に優れた耐熱合金製の排気バルブでは、燃焼温度の高温化に対して有効であるので燃焼室温度の低減に対処し得るものではなく、他方、セラミック製バルブでは、衝撃により割れなどが発生する恐れがあるので実用化には至っていない。 However, in a conventional engine exhaust valve, an exhaust valve made of a heat-resistant alloy having excellent high-temperature strength is effective for increasing the combustion temperature, and therefore cannot cope with a reduction in the combustion chamber temperature. Ceramic valves have not been put to practical use because cracks may occur due to impact.
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、自己への入熱量を減少させて運転時のバルブ温度を低減させることができるエンジン用排気バルブを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and an object of the present invention is to provide an engine exhaust valve capable of reducing the valve temperature during operation by reducing the amount of heat input to itself. Yes.
本発明者らは、エンジン用排気バルブの表面に熱の制御が可能な特定の部材又は表面処理層を設けることにより、運転時のバルブ温度の低減を可能にし、さらには性能評価においてノッキングの改善効果を確認し、本発明を完成するに至った。 The present inventors can reduce the valve temperature during operation by providing a specific member or surface treatment layer capable of controlling heat on the surface of an engine exhaust valve, and further improve knocking in performance evaluation. The effect was confirmed and the present invention was completed.
すなわち、本発明のエンジン用排気バルブは、エンジンのシリンダの上方に形成した排気口を開閉するエンジン用排気バルブであって、外周の少なくとも一部の表面に、バルブ基材の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する熱制御部を設けたことを特徴としている。この構成において、熱制御部は、特定の部材や表面処理層により形成することができる。 That is, the engine exhaust valve of the present invention is an engine exhaust valve that opens and closes an exhaust port formed above the cylinder of the engine, and has at least a part of the outer periphery of the valve base more than the thermal conductivity of the valve base material. It is characterized by providing a thermal control unit having a low thermal conductivity. In this configuration, the thermal control unit can be formed by a specific member or a surface treatment layer.
なお、エンジン用排気バルブは、燃焼ガスによる厳しい負荷を受けるので、熱制御部として上記したような部材や表面処理層を設けた場合、これらが破損したり剥離したりする恐れが全く無いとは言えない。そこで、熱制御部の線膨張係数、成分、厚さ及びバルブ基材の下地表面粗度を最適化することで、より耐久性に優れた熱制御部を有するエンジン用排気バルブを提供することが可能となった。 In addition, since the exhaust valve for engines is subjected to a severe load due to combustion gas, when the above-described member or surface treatment layer is provided as a heat control unit, there is no possibility that they will be damaged or peeled off. I can not say. Therefore, by optimizing the linear expansion coefficient, the component, the thickness of the heat control unit, and the base surface roughness of the valve base material, it is possible to provide an engine exhaust valve having a heat control unit with higher durability. It has become possible.
本発明のエンジン用排気バルブによれば、熱制御部によって自己への入熱量を減少させて運転時のバルブ温度を低減させることができる。 According to the exhaust valve for an engine of the present invention, the heat control unit can reduce the amount of heat input to itself, thereby reducing the valve temperature during operation.
これにより、当該排気バルブからシリンダヘッドへの伝熱量も小さくなり、燃焼室壁面全体の温度を低減させてノッキングの発生を抑制することができ、圧縮比アップによる燃焼効率の向上並びに燃費の向上に貢献することができる。 As a result, the amount of heat transfer from the exhaust valve to the cylinder head is also reduced, the temperature of the entire combustion chamber wall surface can be reduced, and knocking can be suppressed, which improves combustion efficiency and fuel efficiency by increasing the compression ratio. Can contribute.
図１は、本発明のエンジン用排気バルブの一実施形態を説明する図である。図示のエンジン用排気バルブ（以下、「排気バルブ」とする。）Ｖ１は、バルブ基材から成るバルブ本体Ａ及びバルブステムＢを備えており、外周の少なくとも一部の表面に、バルブ基材の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する熱制御部Ｈが設けてある。なお、図１における熱制御部Ｈは厚さを誇張して示している。 FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of an engine exhaust valve according to the present invention. The illustrated engine exhaust valve (hereinafter referred to as “exhaust valve”) V1 includes a valve main body A and a valve stem B made of a valve base material. A thermal control unit H having a thermal conductivity lower than the thermal conductivity is provided. Note that the thermal control unit H in FIG. 1 exaggerates the thickness.
熱制御部Ｈは、少なくともバルブ本体Ａの外周となるバルブ傘裏部に設けるのがより望ましい。そこで、図示例の排気バルブＶ１は、バルブ傘裏部と、バルブ傘裏部とバルブステムＢとの連続部分に、熱制御部Ｈが設けてある。また、熱制御部Ｈは、バルブ基材とは別体の特定の部材や表面処理層とすることができる。 It is more desirable that the heat control unit H is provided at least on the valve umbrella back portion which is the outer periphery of the valve body A. In view of this, the exhaust valve V1 in the illustrated example is provided with a heat control unit H at a valve umbrella back portion and a continuous portion of the valve umbrella back portion and the valve stem B. Moreover, the heat control part H can be made into the specific member and surface treatment layer which are different from a valve | bulb base material.
排気バルブＶ１に熱制御部Ｈを設けるに際し、溶射法を用いて表面処理層により熱制御部Ｈを形成した例を、以下に説明する。バルブ基材として一般的な材料である耐熱鋼（ＳＵＨ３６）を用いて、図１に示す排気バルブＶ１を製造した後、溶射被膜の密着性を高めるために、排気バルブＶ１の外周の所定範囲にブラスト等によって下地加工を施し、下地加工後の排気バルブＶ１の表面に、特定の被膜材料を液滴として溶射被膜を形成した。 An example in which the thermal control unit H is formed by the surface treatment layer using a thermal spraying method when the thermal control unit H is provided in the exhaust valve V1 will be described below. After manufacturing the exhaust valve V1 shown in FIG. 1 using heat-resistant steel (SUH36), which is a general material as a valve base material, in order to increase the adhesion of the sprayed coating, it is within a predetermined range on the outer periphery of the exhaust valve V1. A base coating was applied by blasting or the like, and a thermal spray coating was formed on the surface of the exhaust valve V1 after the base processing as a specific coating material droplet.
ここで、特定の被膜材料を液滴とする際には、特定の被膜材料粉末を使用すると共に、プラズマ溶射法を用いた。すなわち、排気バルブＶ１の表面に対し、溶射ガンを移動させつつ同溶射ガンの先端から、燃焼炎により溶融させた溶射粉末の溶滴を溶射フレームとして噴き付けて、溶射被膜を形成する。これにより、図１に示す如く熱制御部Ｈを有する排気バルブＶ１を得た。 Here, when forming a specific coating material into droplets, a specific coating material powder was used and a plasma spraying method was used. That is, a sprayed coating is formed by spraying droplets of a sprayed powder melted by a combustion flame from the tip of the spraying gun while moving the spraying gun against the surface of the exhaust valve V1. As a result, an exhaust valve V1 having a heat control unit H as shown in FIG. 1 was obtained.
ところで、排気バルブＶ１は、エンジンの運転中において、燃焼室からの排出燃焼ガスに晒されるバルブ傘裏部が最も熱影響を受けやすい。そこで、当該排気バルブＶ１は、少なくともバルブ傘裏部に熱制御部Ｈを設け、より望ましくは、図示例の如くバルブ傘裏部からバルブステムＢにかかる部分に熱制御部Ｈを設けることで、自己への入熱量が減少する。また、実機評価においても運転時のバルブ温度が低下することを確認した。 By the way, the exhaust valve V1 is most susceptible to thermal influence at the back of the valve umbrella exposed to the exhaust combustion gas from the combustion chamber during the operation of the engine. Therefore, the exhaust valve V1 is provided with a heat control unit H at least on the back of the valve umbrella, and more preferably, by providing a heat control unit H on the portion from the back of the valve umbrella to the valve stem B as shown in the example, Reduces heat input to self. In actual machine evaluation, it was confirmed that the valve temperature during operation decreased.
図２は、上記した方法により形成した溶射被膜の断面性状を示す図であって、バルブ本体ＡやバルブステムＢを形成するバルブ基材の表面に、溶射被膜から成る熱制御部Ｈが形成してある。この熱制御部Ｈは、上述したように、バルブ基材の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有するものである。すなわち、熱制御部Ｈは、一般的なバルブ材料である耐熱鋼（ＳＵＨ３６）の熱伝導率（１４〜２４Ｗ／ｍ／Ｋ）に対し、それよりも低い熱伝導率を有する材料であり、これにより、自己への入熱量を減らし、バルブ温度の上昇を防ぐことができる。また、バルブ基材の表面を凹凸状にすることで溶射被膜の密着性を高めている。 FIG. 2 is a view showing the cross-sectional properties of the sprayed coating formed by the above-described method. The thermal control unit H made of the sprayed coating is formed on the surface of the valve base material forming the valve body A and the valve stem B. It is. As described above, the thermal control unit H has a thermal conductivity lower than the thermal conductivity of the valve base material. That is, the heat control part H is a material having a lower thermal conductivity than the heat conductivity (14 to 24 W / m / K) of the heat resistant steel (SUH36) which is a general valve material. Therefore, it is possible to reduce the amount of heat input to the self and prevent the valve temperature from rising. Further, the adhesion of the thermal spray coating is enhanced by making the surface of the valve base material uneven.
上記の熱制御部Ｈの具体的な材料としては、例えばセラミックス材料が好適であり、とくに、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌ及びＣａのうちの少なくとも一つの酸化物を含むものであることがより好ましい。これにより、自己への入熱量低減やバルブ温度の上昇防止といった機能を一層高めることができる。 As a specific material of the heat control unit H, for example, a ceramic material is preferable, and particularly includes at least one oxide of Zr, Hf, Ce, Ti, Mg, Si, Al, and Ca. It is more preferable. Thereby, the functions of reducing the amount of heat input to the device and preventing the valve temperature from rising can be further enhanced.
また、一般的に、排気バルブは、エンジンの燃焼サイクルにより繰り返し発生する熱応力を受けるため、バルブ基材とは線膨張係数が異なる表面処理層を有する場合、熱膨張及び収縮に伴って表面処理層の剥離や破損が生じる恐れが無いとは言えない。 In general, an exhaust valve is subjected to thermal stress repeatedly generated by the combustion cycle of the engine. Therefore, when the exhaust valve has a surface treatment layer having a linear expansion coefficient different from that of the valve base material, the surface treatment is accompanied by thermal expansion and contraction. It cannot be said that there is no risk of peeling or breakage of layers.
そこで、本発明の排気バルブでは、表面処理層から成る熱制御部Ｈを採用した場合は、熱制御部Ｈの線膨張係数を、一般的なバルブ基材の線膨張係数（９×１０−６／℃〜１８×１０−６／℃）と同等にしており、より望ましくは、熱制御部Ｈの線膨張係数を４×１０−６／℃〜１６×１０−６／℃としている。 Therefore, in the exhaust valve of the present invention, when the thermal control unit H composed of the surface treatment layer is adopted, the linear expansion coefficient of the thermal control unit H is set to the linear expansion coefficient (9 × 10 −6 ) of a general valve substrate. / ° C. to 18 × 10 −6 / ° C.), more preferably, the linear expansion coefficient of the thermal control unit H is set to 4 × 10 −6 / ° C. to 16 × 10 −6 / ° C.
これにより、本発明の排気バルブは、エンジンの燃焼サイクルによって繰り返し熱応力を受けても、表面処理層から成る熱制御部Ｈの剥離や破損を未然に阻止することができ、充分な信頼性を確保することができる。 As a result, the exhaust valve of the present invention can prevent peeling and breakage of the thermal control unit H composed of the surface treatment layer even if it is repeatedly subjected to thermal stress due to the combustion cycle of the engine, and has sufficient reliability. Can be secured.
さらに、本発明の排気バルブは、熱制御部Ｈの遮熱効果（熱伝導率）と耐剥離性（線膨張係数）の両立を考慮した場合、熱制御部位Ｈの材料にはジルコニアを主成分とするものを使用することが好ましく、とくに、４〜１６ｗｔ％のイットリア及び２〜１２ｗｔ％のカルシウムのいずれか一方を含む部分安定化ジルコニアを使用することが望ましい。これにより、熱制御部Ｈの耐剥離性をより一層高めることができる。 Furthermore, the exhaust valve of the present invention has zirconia as a main component in the material of the heat control part H, considering both the heat shielding effect (thermal conductivity) and the peel resistance (linear expansion coefficient) of the heat control part H. In particular, it is preferable to use partially stabilized zirconia containing any one of 4 to 16 wt% yttria and 2 to 12 wt% calcium. Thereby, the peeling resistance of the thermal control part H can be further improved.
さらに、本発明の排気バルブは、遮熱効果への跳ね返りを小さくしつつ（遮熱効果を低下させることなく）、耐剥離性を向上させる方策として、バルブ基材と前記部材もしくは表面処理層の間に中間層を設け、中間層の線膨張係数を、バルブ基材の線膨張係数と熱制御部Ｈの熱膨張係数との中間の値とすることが好ましい。 Furthermore, the exhaust valve of the present invention has a valve substrate and the member or the surface treatment layer as a measure for improving the peel resistance while reducing the rebound to the heat shielding effect (without reducing the heat shielding effect). It is preferable to provide an intermediate layer between them, and set the linear expansion coefficient of the intermediate layer to an intermediate value between the linear expansion coefficient of the valve base material and the thermal expansion coefficient of the heat control unit H.
上記の如く中間層を設ける場合、中間層の材料は、Ｆｅ基合金、Ｎｉ基合金及びＣｏ基合金のうちのいずれか一つを主成分とするのがより望ましい。これにより、遮熱効果への跳ね返りを小さくしつつ、耐剥離性を向上させることができる。 When the intermediate layer is provided as described above, it is more preferable that the material of the intermediate layer is mainly composed of any one of an Fe-based alloy, a Ni-based alloy, and a Co-based alloy. Thereby, peeling resistance can be improved, making the rebound to a thermal-insulation effect small.
また、中間層を有する排気バルブの製造方法としては、例えばプラズマ溶射法を用い、下地加工後の排気バルブの表面に、中間層としてＮｉ基合金製の被膜材料を液滴として溶射被膜を形成した後、図１に示す表面処理層（一例としてジルコニア）から成る熱制御部Ｈを形成する。 Further, as a method for manufacturing an exhaust valve having an intermediate layer, for example, a plasma spraying method is used, and a sprayed coating is formed on the surface of the exhaust valve after the base processing using Ni-based alloy coating material as droplets as an intermediate layer. Thereafter, the heat control unit H made of the surface treatment layer (as an example, zirconia) shown in FIG. 1 is formed.
ここで、本発明の排気バルブは、上記の如く中間層を設ける場合、熱制御部Ｈと中間層の厚さの和を１００〜５００μｍとしている。これは、溶射被膜により中間層や熱制御部Ｈを形成する場合、これらの厚さの和が１００μｍよりも小さいと、充分な遮熱効果を得ることが難しくなり、また、厚さの和が５００μｍよりも大きいと、内部応力の増加によって被膜が内部破壊を起こす恐れがあるからである。 Here, in the exhaust valve of the present invention, when the intermediate layer is provided as described above, the sum of the thicknesses of the heat control portion H and the intermediate layer is set to 100 to 500 μm. This is because when the intermediate layer or the thermal control portion H is formed by thermal spray coating, if the sum of these thicknesses is less than 100 μm, it becomes difficult to obtain a sufficient heat shielding effect. This is because if it is larger than 500 μm, the coating may cause internal destruction due to an increase in internal stress.
そこで、本発明の排気バルブは、上記の如く熱制御部Ｈと中間層の厚さの和を１００〜５００μｍとすることで、充分な遮熱効果すなわち自己への入熱量の低減や、バルブ温度の低減を実現すると共に、熱制御部Ｈの剥離や破壊を防止することができ、信頼性のさらなる向上を実現することができる。 Therefore, the exhaust valve of the present invention has a sufficient heat shielding effect, that is, a reduction in the amount of heat input to itself, a valve temperature, by setting the sum of the thicknesses of the heat control part H and the intermediate layer to 100 to 500 μm as described above. In addition, it is possible to prevent the thermal control unit H from being peeled off or broken, and to further improve the reliability.
また、本発明の排気バルブは、上記中間層を形成する前のバルブ基材の下地表面粗度をＲａ１μｍ〜５μｍの範囲とすることができる。 Moreover, the exhaust valve of this invention can make the base surface roughness of the valve | bulb base material before forming the said intermediate | middle layer into the range of Ra1 micrometer-5 micrometers.
すなわち、当該排気バルブにおいて、被膜（中間層や表面処理層）の耐剥離性の向上には、バルブ基材の下地表面の粗面化が寄与しており、粗面化が進むほどに被膜の耐剥離性が向上する。ただし、下地表面の荒れは切欠きとして働くため、疲労強度の低下要因にもなる。そこで、本発明の排気バルブは、中間層を形成する前のバルブ基材の下地表面粗度をＲａ１μｍ〜５μｍの範囲とすることにより、疲労強度を低下させることなく被膜の耐剥離性を高めることができる。 That is, in the exhaust valve, the roughening of the base surface of the valve substrate contributes to the improvement of the peeling resistance of the coating (intermediate layer or surface treatment layer). Improved peel resistance. However, since the rough surface of the base works as a notch, it also causes a decrease in fatigue strength. Therefore, the exhaust valve of the present invention increases the peel resistance of the coating without reducing the fatigue strength by setting the underlying surface roughness of the valve substrate before forming the intermediate layer in the range of Ra1 μm to 5 μm. Can do.
さらに、本発明の排気バルブは、中間層の形成後に、雰囲気温度８００℃〜１１００℃にて１時間以上の熱処理を施したものとすることができる。 Furthermore, the exhaust valve of the present invention can be heat-treated for 1 hour or more at an ambient temperature of 800 ° C. to 1100 ° C. after the formation of the intermediate layer.
すなわち、当該排気バルブにおいて、中間層の耐剥離性の向上に寄与する他の因子としては、中間層の性状があり、中間層の形成後の熱処理によって耐剥離性を回復することができる。この際、熱処理温度が高すぎると中間層の酸化物劣化が加速され、低すぎると耐剥離性の回復効果が少ないことから、適正な温度範囲として、熱処理温度を８００℃〜１１００℃とした。さらに、熱処理時間については、１時間以下の保持温度では部品全体として均熱にならない恐れがあることから、１時間以上とした。 That is, in the exhaust valve, another factor contributing to the improvement of the peel resistance of the intermediate layer is the property of the intermediate layer, and the peel resistance can be recovered by heat treatment after the formation of the intermediate layer. At this time, if the heat treatment temperature is too high, the oxide deterioration of the intermediate layer is accelerated, and if it is too low, the effect of recovering the peel resistance is small. Therefore, the heat treatment temperature is set to 800 ° C. to 1100 ° C. as an appropriate temperature range. Furthermore, the heat treatment time is set to 1 hour or more because there is a possibility that the entire part may not be soaked at a holding temperature of 1 hour or less.
さらに、本発明の排気バルブは、図３に示すように、バルブ本体Ａ及びバルブステムＢを形成しているバルブ基材を中空形状にし、その中空部Ｃに冷却用の溶媒Ｄを封入した構成にすることができる。冷却用の溶媒Ｄとしては、例えばＮａやＮａＫを使用することができる。 Further, as shown in FIG. 3, the exhaust valve of the present invention has a configuration in which the valve base material forming the valve main body A and the valve stem B is made hollow, and the cooling solvent D is sealed in the hollow portion C. Can be. As the solvent D for cooling, for example, Na or NaK can be used.
これにより、排気バルブは、熱制御部Ｈによる入熱量低減の効果に、冷却用溶媒Ｄによる冷却効果が加わって、バルブ温度のさらなる低減を実現することができ、シリンダヘッドへの伝熱量をより小さくして、燃焼室壁面全体の温度低減やノッキングの抑制に貢献することができる。 As a result, the exhaust valve can further reduce the valve temperature by adding the cooling effect of the cooling solvent D to the effect of reducing the heat input amount by the heat control unit H, and further reducing the heat transfer amount to the cylinder head. By reducing the temperature, the temperature of the entire combustion chamber wall surface can be reduced and knocking can be suppressed.
以下、本発明の排気バルブの実施例及び比較例を説明する。本発明の排気バルブはこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, examples and comparative examples of the exhaust valve of the present invention will be described. The exhaust valve of the present invention is not limited to these examples.
（１）溶射被膜の熱流れ性測定（熱伝導率測定の代替）
図４に示すように、２００×２００ｍｍ（肉厚５ｍｍ）のＳＵＨ３６製基材Ｍの表面に、熱制御部Ｈとして表１に示す仕様の表面処理層を形成し、一部の実施例については中間層を形成し、これらを実施例１〜１０及び比較例１〜４の試験片Ｔｐとした。
(1) Thermal flow measurement of thermal spray coating (alternative to thermal conductivity measurement)
As shown in FIG. 4, a surface treatment layer having the specifications shown in Table 1 is formed as a heat control unit H on the surface of a 200 × 200 mm (5 mm thick) SUH36 base material M. An intermediate layer was formed, and these were used as test pieces Tp of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4.
そして、同図４に示す如く試験片Ｔｐに熱電対Ｔｃを埋設し、この試験片Ｔｐを熱制御部Ｈ側からヒーター５０で加熱して熱電対Ｔｃで温度を測定し、基材Ｍのみに対しての温度低下代を熱流れ性の指標とした。その結果を表１に示す。
Then, as shown in FIG. 4, a thermocouple Tc is embedded in the test piece Tp, the test piece Tp is heated by the
（２）溶射被膜の耐剥離性評価
３０×３０ｍｍ（肉厚５ｍｍ）のＳＵＨ３６製基材の表面に、熱制御部として表１に示す仕様の表面処理層を形成し、一部の実施例については中間層を形成し、これらを実施例１〜１０及び比較例１〜４の試験片とした。
(2) Evaluation of Peeling Resistance of Thermal Sprayed Coating A surface treatment layer having the specifications shown in Table 1 is formed as a thermal control part on the surface of a 30 × 30 mm (5 mm thick) SUH36 base material. Formed intermediate layers, which were used as test pieces of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4.
そして、溶射被膜の耐剥離性評価として、各例の評価試験片について熱サイクル試験を実施した。すなわち、高温炉中に各例の試験片を配置し、図５に示すように、炉内温度を上昇させ、炉内温度を一定にして一定時間保持した後、炉内温度を低下させるという工程を１サイクルとし、剥離を確認した回数を剥離寿命とした。その結果を表１に示す。 And as a peeling resistance evaluation of a thermal spray coating, the thermal cycle test was implemented about the evaluation test piece of each case. That is, the test piece of each example is placed in a high-temperature furnace, and as shown in FIG. 5, the furnace temperature is raised, the furnace temperature is kept constant for a certain period of time, and then the furnace temperature is lowered. Was defined as one cycle, and the number of times peeling was confirmed was defined as the peeling life. The results are shown in Table 1.
（※１）実施例１０は、基材を中空形状にし、その中空部に冷却用の溶媒としてＮａＫを封入したものとした。
（※２）実施例１２は、中間層の形成後に、１０３０℃の炉中で３時間の熱処理を行ったものとした。
（※３）比較例１は、比較例１は基材のみとし、比較例１を基準として各例の温度低減効果を測定した。 数値は温度低減値であり、低減効果が認められなかった試験片は効果無しと記載した。また、耐剥離性については、実機評価で問題が無かった実施例１を基準１．０とし、１．０未満のものはＮＧとした。この数値が高いほど耐剥離性に優れていることになる。
(* 1) In Example 10, the base material was formed into a hollow shape, and NaK was sealed as a cooling solvent in the hollow portion.
(* 2) In Example 12, heat treatment was performed for 3 hours in a furnace at 1030 ° C. after the formation of the intermediate layer.
(* 3) In Comparative Example 1, Comparative Example 1 was only a base material, and the temperature reduction effect of each example was measured with Comparative Example 1 as a reference. The numerical value is a temperature reduction value, and the test piece in which the reduction effect was not recognized was described as having no effect. As for the peel resistance, Example 1 which had no problem in the actual machine evaluation was set as 1.0 as the standard, and those less than 1.0 were set as NG. The higher this value, the better the peel resistance.
表１から明らかなように、本発明の実施例１〜１３は、いずれもバルブ温度の低減効果を確認することができ、しかも、耐剥離性にも全く問題が無いことが判明した。また、とくに実施例６〜１３は、より耐剥離性に優れていることが判明した。これに対して、比較例１〜４は、いずれもバルブ温度の低減効果が認められず、耐剥離性も不充分であった。 As can be seen from Table 1, all of Examples 1 to 13 of the present invention can confirm the effect of reducing the valve temperature, and it has been found that there is no problem in peeling resistance. Moreover, it turned out that especially Examples 6-13 are more excellent in peeling resistance. On the other hand, Comparative Examples 1 to 4 did not show any effect of reducing the valve temperature, and the peel resistance was insufficient.
なお、本発明のエンジン用排気バルブにおける熱制御部は、給気バルブに設けることも可能である。しかし、エンジンの運転時には、給気バルブが受ける熱負荷よりも排気バルブが受ける熱負荷の方が圧倒的に大きいので、熱制御部を排気バルブに設けることが極めて有用である。これにより、自己への入熱量を減少させて運転時のバルブ温度を低減させ、ノッキングの発生の抑制や、圧縮比アップによる燃焼効率の向上並びに燃費の向上に貢献し得るものとなる。 In addition, the heat control part in the exhaust valve for engines of this invention can also be provided in an air supply valve. However, during operation of the engine, the heat load received by the exhaust valve is overwhelmingly larger than the heat load received by the air supply valve, so it is extremely useful to provide a heat control unit on the exhaust valve. As a result, the amount of heat input to itself can be reduced, the valve temperature during operation can be reduced, and knocking can be suppressed, combustion efficiency can be improved by increasing the compression ratio, and fuel efficiency can be improved.
Ａ バルブ本体
Ｂ バルブステム
Ｃ 中空部
Ｄ 冷却用の溶媒
Ｈ 熱制御部
Ｖ１ Ｖ２ 排気バルブ
A Valve body B Valve stem C Hollow part D Cooling solvent H Heat control part V1 V2 Exhaust valve
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| JP2008247221A Pending JP2010031828A (en) | 2008-06-24 | 2008-09-26 | Exhaust valve for engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010031828A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017008836A (en) * | 2015-06-23 | 2017-01-12 | イビデン株式会社 | Engine valve and manufacturing method thereof |
| WO2022158181A1 (en) * | 2021-01-25 | 2022-07-28 | フジオーゼックス株式会社 | Hollow engine valve |
-
2008
- 2008-09-26 JP JP2008247221A patent/JP2010031828A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017008836A (en) * | 2015-06-23 | 2017-01-12 | イビデン株式会社 | Engine valve and manufacturing method thereof |
| WO2022158181A1 (en) * | 2021-01-25 | 2022-07-28 | フジオーゼックス株式会社 | Hollow engine valve |
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