JPH07150912A - 内燃機関のバルブシートおよびその製造方法 - Google Patents
内燃機関のバルブシートおよびその製造方法Info
- Publication number
- JPH07150912A JPH07150912A JP29704693A JP29704693A JPH07150912A JP H07150912 A JPH07150912 A JP H07150912A JP 29704693 A JP29704693 A JP 29704693A JP 29704693 A JP29704693 A JP 29704693A JP H07150912 A JPH07150912 A JP H07150912A
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- Japan
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- valve seat
- combustion chamber
- intake
- cylinder head
- cooling water
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- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 吸気バルブシートの温度上昇を低減する。
【構成】 シリンダヘッド１０母材にバルブ１６，１７
のシート材を直接肉盛り溶接して形成された内燃機関の
バルブシート１８，１９であって、バルブシート１８，
１９の全体あるいは一部分に、略バルブ軸方向の柱状結
晶２０が形成されてなる。
のシート材を直接肉盛り溶接して形成された内燃機関の
バルブシート１８，１９であって、バルブシート１８，
１９の全体あるいは一部分に、略バルブ軸方向の柱状結
晶２０が形成されてなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関のシリンダ
ヘッドに設けられるバルブシートおよびその製造方法に
関する。
ヘッドに設けられるバルブシートおよびその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の吸排気バルブが着座するバル
ブシートにあって、図８のようにシリンダヘッド１に銅
合金のバルブシート材を肉盛り溶接して、バルブシート
２を形成するものがある。
ブシートにあって、図８のようにシリンダヘッド１に銅
合金のバルブシート材を肉盛り溶接して、バルブシート
２を形成するものがある。
【０００３】バルブシート材を肉盛り溶接し、シリンダ
ヘッド母材と金属結合することで、シリンダヘッド１と
の熱伝導を良くして、バルブシート２の冷却性、耐久性
を向上するようにしている（特開昭６２ー１５００１４
号公報等参照）。
ヘッド母材と金属結合することで、シリンダヘッド１と
の熱伝導を良くして、バルブシート２の冷却性、耐久性
を向上するようにしている（特開昭６２ー１５００１４
号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のバルブシート２にあっては、排気バルブシートの場
合、シリンダヘッド１との熱伝導が良いため、バルブシ
ートの冷却性が向上するが、半面そのバルブシートの熱
が周囲の各方向に伝わっていくので、同じく熱伝導の良
い吸気バルブシートの温度が上昇してしまう可能性があ
る。このため、吸入空気の温度が上昇しかねないのであ
る。なお、吸入空気温度の上昇は充填効率の低下等の原
因となり、好ましくない。
来のバルブシート２にあっては、排気バルブシートの場
合、シリンダヘッド１との熱伝導が良いため、バルブシ
ートの冷却性が向上するが、半面そのバルブシートの熱
が周囲の各方向に伝わっていくので、同じく熱伝導の良
い吸気バルブシートの温度が上昇してしまう可能性があ
る。このため、吸入空気の温度が上昇しかねないのであ
る。なお、吸入空気温度の上昇は充填効率の低下等の原
因となり、好ましくない。
【０００５】この発明は、排気バルブシートの熱をシリ
ンダヘッドの冷却水通路に向かわせ、吸気バルブシート
に伝わらないようにして、このような問題点を解決する
ことを目的としている。
ンダヘッドの冷却水通路に向かわせ、吸気バルブシート
に伝わらないようにして、このような問題点を解決する
ことを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明の内燃機関の
バルブシートは、シリンダヘッド母材にバルブシート材
を直接肉盛り溶接して形成されるバルブシートであっ
て、バルブシートの全体あるいは一部分に、略バルブ軸
方向の柱状結晶が形成されてなる。
バルブシートは、シリンダヘッド母材にバルブシート材
を直接肉盛り溶接して形成されるバルブシートであっ
て、バルブシートの全体あるいは一部分に、略バルブ軸
方向の柱状結晶が形成されてなる。
【０００７】第２の発明の内燃機関のバルブシート製造
方法は、シリンダヘッドの冷却水通路に冷媒を流すと共
にシリンダヘッドの燃焼室側を加熱して、シリンダヘッ
ドのバルブシート溶接部位に所定の温度勾配を形成した
後、バルブシート材をシリンダヘッド母材に直接肉盛り
溶接することよりなる。
方法は、シリンダヘッドの冷却水通路に冷媒を流すと共
にシリンダヘッドの燃焼室側を加熱して、シリンダヘッ
ドのバルブシート溶接部位に所定の温度勾配を形成した
後、バルブシート材をシリンダヘッド母材に直接肉盛り
溶接することよりなる。
【０００８】
【作用】第１の発明のように、柱状結晶はその析出方向
に熱伝導が良く、反対にこれを横切る方向には熱が伝わ
りにくいので、所定方向に柱状結晶を形成した組織をバ
ルブシートが有することにより、バルブシート内の熱の
流れに方向性を持たせることが可能になる。
に熱伝導が良く、反対にこれを横切る方向には熱が伝わ
りにくいので、所定方向に柱状結晶を形成した組織をバ
ルブシートが有することにより、バルブシート内の熱の
流れに方向性を持たせることが可能になる。
【０００９】バルブシートに略バルブ軸方向の柱状結晶
を、即ちシリンダヘッドの冷却水通路と燃焼室とを結ぶ
方向に柱状結晶を形成すると、排気バルブシートの熱が
シリンダヘッドの冷却水側に向かい、吸気バルブシート
方向に流れにくくなり、これにより吸気バルブシートの
温度の上昇を低減することができる。
を、即ちシリンダヘッドの冷却水通路と燃焼室とを結ぶ
方向に柱状結晶を形成すると、排気バルブシートの熱が
シリンダヘッドの冷却水側に向かい、吸気バルブシート
方向に流れにくくなり、これにより吸気バルブシートの
温度の上昇を低減することができる。
【００１０】第２の発明のように、シリンダヘッドの冷
却水通路に冷媒を流すと共にシリンダヘッドの燃焼室側
を加熱して、バルブシート材を肉盛り溶接すると、冷却
水通路と燃焼室とを結ぶ方向の温度勾配になり、その方
向に柱状結晶を析出させることができる。
却水通路に冷媒を流すと共にシリンダヘッドの燃焼室側
を加熱して、バルブシート材を肉盛り溶接すると、冷却
水通路と燃焼室とを結ぶ方向の温度勾配になり、その方
向に柱状結晶を析出させることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１２】図１、図２のように、アルミ合金等からな
るシリンダヘッド１０には、吸気ポート１１、排気ポー
ト１２、燃焼室１３およびこれらと隔成した冷却水通路
１４を形成している。
るシリンダヘッド１０には、吸気ポート１１、排気ポー
ト１２、燃焼室１３およびこれらと隔成した冷却水通路
１４を形成している。
【００１３】吸気ポート１１、排気ポート１２の燃焼室
１３側の開口端には、それぞれ凹溝状のバルブシート形
成用溝１５を形成し、バルブシート形成用溝１５に吸気
バルブ１６、排気バルブ１７が着座する吸気バルブシー
ト１８、排気バルブシート１９を形成する。
１３側の開口端には、それぞれ凹溝状のバルブシート形
成用溝１５を形成し、バルブシート形成用溝１５に吸気
バルブ１６、排気バルブ１７が着座する吸気バルブシー
ト１８、排気バルブシート１９を形成する。
【００１４】バルブシート１８，１９は、図３のように
バルブシート形成用溝１５に銅合金のバルブシート材を
送給しながらレーザビームを照射して、肉盛り溶接する
ことで形成し、その溶接時に組織に柱状結晶２０を形成
する。
バルブシート形成用溝１５に銅合金のバルブシート材を
送給しながらレーザビームを照射して、肉盛り溶接する
ことで形成し、その溶接時に組織に柱状結晶２０を形成
する。
【００１５】柱状結晶２０は、バルブシート形成用溝１
５において燃焼室１３側から冷却水通路１４側への所定
の温度勾配を持たせることで、バルブシート材の凝固時
に冷却水通路１４と燃焼室１３とを結ぶ方向（略バルブ
軸方向）に析出する。
５において燃焼室１３側から冷却水通路１４側への所定
の温度勾配を持たせることで、バルブシート材の凝固時
に冷却水通路１４と燃焼室１３とを結ぶ方向（略バルブ
軸方向）に析出する。
【００１６】この場合、図４のように冷却水通路１４に
バルブシート形成用溝１５を十分に冷却する量の低温の
冷却水を流す一方、バルブシート形成用溝１５の周囲の
燃焼室１３壁をヒータ２１等により熱して、バルブシー
ト形成用溝１５の温度を燃焼室１３側が高温、冷却水通
路１４側が低温になるように温度勾配をつけ、かつバル
ブシート形成用溝１５の雰囲気を冷却水温よりも高温に
した状態で、バルブシート材を肉盛り溶接する。
バルブシート形成用溝１５を十分に冷却する量の低温の
冷却水を流す一方、バルブシート形成用溝１５の周囲の
燃焼室１３壁をヒータ２１等により熱して、バルブシー
ト形成用溝１５の温度を燃焼室１３側が高温、冷却水通
路１４側が低温になるように温度勾配をつけ、かつバル
ブシート形成用溝１５の雰囲気を冷却水温よりも高温に
した状態で、バルブシート材を肉盛り溶接する。
【００１７】こうして溶接すると、最初は最も温度の低
い冷却水通路側溶着部位１５ａから凝固が始まり、次第
に燃焼室側溶着部位１５ｂ、バルブシート表層部２２へ
と凝固が進行していく。これによって、バルブシート結
晶はバルブシート形成用溝１５の冷却水通路側部位１５
ａから燃焼室１３側に向けて析出する柱状結晶２０を形
成する。
い冷却水通路側溶着部位１５ａから凝固が始まり、次第
に燃焼室側溶着部位１５ｂ、バルブシート表層部２２へ
と凝固が進行していく。これによって、バルブシート結
晶はバルブシート形成用溝１５の冷却水通路側部位１５
ａから燃焼室１３側に向けて析出する柱状結晶２０を形
成する。
【００１８】このような柱状結晶２０は、析出方向に熱
伝導が良く、これを横切る方向には熱が伝わりにくくな
る。
伝導が良く、これを横切る方向には熱が伝わりにくくな
る。
【００１９】即ち、エンジン燃焼ガスから排気バルブシ
ート１９へ伝達された熱および排気バルブ１７から排気
バルブシート１９へ伝達された熱は、シリンダヘッド１
０へ伝わっていくが、排気バルブシート１９に燃焼室１
３と冷却水通路１４とを結ぶ方向に柱状結晶２０を形成
しているため、柱状結晶２０の方向に伝わりやすくな
る。
ート１９へ伝達された熱および排気バルブ１７から排気
バルブシート１９へ伝達された熱は、シリンダヘッド１
０へ伝わっていくが、排気バルブシート１９に燃焼室１
３と冷却水通路１４とを結ぶ方向に柱状結晶２０を形成
しているため、柱状結晶２０の方向に伝わりやすくな
る。
【００２０】このため、排気バルブシート１９の熱の大
部分が、シリンダヘッド１０を介して冷却水側に伝わる
ようになり、吸気バルブシート１８へ伝わる熱が少なく
なる。これにより、吸気バルブシート１８の温度上昇を
極力抑制することができる。
部分が、シリンダヘッド１０を介して冷却水側に伝わる
ようになり、吸気バルブシート１８へ伝わる熱が少なく
なる。これにより、吸気バルブシート１８の温度上昇を
極力抑制することができる。
【００２１】この一方、燃焼室１３の壁側から逆に吸気
バルブシート１８へ伝わる熱は、吸気バルブシート１８
の柱状結晶を横切ることになるため、伝わりにくく、し
たがって燃焼室１３の壁側からの熱による吸気バルブシ
ート１８の温度上昇も極力抑制できる。
バルブシート１８へ伝わる熱は、吸気バルブシート１８
の柱状結晶を横切ることになるため、伝わりにくく、し
たがって燃焼室１３の壁側からの熱による吸気バルブシ
ート１８の温度上昇も極力抑制できる。
【００２２】なお、バルブシート材の肉盛り溶接の際
に、温度勾配を設定しないと、無秩序に結晶が生長して
熱流れに方向性が生まれない。シリンダヘッドの温度が
低い場合、図７のようにその母材３０側からシート表層
３１方向に結晶が析出するのが見られるが、この方向は
バルブシート３２の半径方向の成分を持っているので、
バルブシート３２の周囲に熱が伝わっていくことにな
る。
に、温度勾配を設定しないと、無秩序に結晶が生長して
熱流れに方向性が生まれない。シリンダヘッドの温度が
低い場合、図７のようにその母材３０側からシート表層
３１方向に結晶が析出するのが見られるが、この方向は
バルブシート３２の半径方向の成分を持っているので、
バルブシート３２の周囲に熱が伝わっていくことにな
る。
【００２３】図５、図６は吸気バルブシート４０，排気
バルブシート４１の一部分に、柱状結晶４２を形成する
ものである。
バルブシート４１の一部分に、柱状結晶４２を形成する
ものである。
【００２４】この場合、シリンダヘッド４３の冷却水通
路に冷却水を流すと共に、所定長さのヒータ４５を燃焼
室側から点火プラグ穴４６に固定して、点火プラグ４７
回りおよび吸気ポート４８、排気ポート４９間の壁を熱
しつつ、バルブシート形成用溝５０にバルブシート材を
レーザビーム溶接により肉盛り溶接する。
路に冷却水を流すと共に、所定長さのヒータ４５を燃焼
室側から点火プラグ穴４６に固定して、点火プラグ４７
回りおよび吸気ポート４８、排気ポート４９間の壁を熱
しつつ、バルブシート形成用溝５０にバルブシート材を
レーザビーム溶接により肉盛り溶接する。
【００２５】こうして溶接すると、エンジン高回転時、
高負荷時に特に高温となる点火プラグ４７回りおよび吸
気ポート４８、排気ポート４９間において、冷却水通路
側に向けて低くなる温度勾配によって、バルブシート４
０，４１に冷却水通路と燃焼室５１とを結ぶ方向の柱状
結晶４２が析出する。
高負荷時に特に高温となる点火プラグ４７回りおよび吸
気ポート４８、排気ポート４９間において、冷却水通路
側に向けて低くなる温度勾配によって、バルブシート４
０，４１に冷却水通路と燃焼室５１とを結ぶ方向の柱状
結晶４２が析出する。
【００２６】したがって、排気バルブシート４１の熱な
らびに燃焼室５１の高温となる点火プラグ４７回りの壁
の熱による、吸気バルブシート４０の温度上昇を十分に
抑制でき、また柱状結晶４２の形成が容易になる。
らびに燃焼室５１の高温となる点火プラグ４７回りの壁
の熱による、吸気バルブシート４０の温度上昇を十分に
抑制でき、また柱状結晶４２の形成が容易になる。
【００２７】
【発明の効果】以上のように第１の発明によれば、バル
ブシートに形成された略バルブ軸方向の柱状結晶によっ
て、排気バルブシートならびに燃焼室壁から吸気バルブ
シートへの伝熱が抑制され、吸気バルブシートの温度上
昇が十分に軽減される。
ブシートに形成された略バルブ軸方向の柱状結晶によっ
て、排気バルブシートならびに燃焼室壁から吸気バルブ
シートへの伝熱が抑制され、吸気バルブシートの温度上
昇が十分に軽減される。
【００２８】第２の発明によれば、シリンダヘッドの冷
却水通路に冷媒を流すと共にシリンダヘッドの燃焼室側
を加熱して、バルブシート材を肉盛り溶接することで、
要求する方向の柱状結晶が得られる。
却水通路に冷媒を流すと共にシリンダヘッドの燃焼室側
を加熱して、バルブシート材を肉盛り溶接することで、
要求する方向の柱状結晶が得られる。
【図１】実施例の要部断面図である。
【図２】要部拡大断面図である。
【図３】レーザビーム溶接の説明図である。
【図４】ヒータの加熱方法を示す説明図である。
【図５】他の実施例の要部断面図である。
【図６】ヒータの加熱方法を示す説明図である。
【図７】温度勾配を設定しないときの説明図である。
【図８】従来例の部分断面図である。
１０ シリンダヘッド １１ 吸気ポート １２ 排気ポート １３ 燃焼室 １４ 冷却水通路 １５ バルブシート形成用溝 １８，１９ バルブシート ２０ 柱状結晶 ２１ ヒータ ４０，４１ バルブシート ４２ 柱状結晶 ４５ ヒータ ４７ 点火プラグ ４８ 吸気ポート ４９ 排気ポート ５０ バルブシート形成溝 ５１ 燃焼室
Claims (2)
- 【請求項１】 シリンダヘッド母材にバルブのシート材
を直接肉盛り溶接して形成された内燃機関のバルブシー
トであって、バルブシートの全体あるいは一部分に、略
バルブ軸方向の柱状結晶が形成されていることを特徴と
する内燃機関のバルブシート。 - 【請求項２】 シリンダヘッドの冷却水通路に冷媒を流
すと共にシリンダヘッドの燃焼室側を加熱して、シリン
ダヘッドのバルブシート溶接部位に所定の温度勾配を形
成した後、バルブシート材をシリンダヘッド母材に直接
肉盛り溶接することを特徴とする内燃機関のバルブシー
ト製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29704693A JPH07150912A (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 内燃機関のバルブシートおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29704693A JPH07150912A (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 内燃機関のバルブシートおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07150912A true JPH07150912A (ja) | 1995-06-13 |
Family
ID=17841520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29704693A Pending JPH07150912A (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 内燃機関のバルブシートおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07150912A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2368882A (en) * | 2000-09-27 | 2002-05-15 | Andrew Short | Valve seats for internal combustion engines formed by filling rebate in cylinder head with weld material |
| JP2016169668A (ja) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| CN106194479A (zh) * | 2015-05-27 | 2016-12-07 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机 |
| CN113843503A (zh) * | 2020-06-26 | 2021-12-28 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 将气门座镶圈附接至铝制气缸盖的方法 |
-
1993
- 1993-11-26 JP JP29704693A patent/JPH07150912A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2368882A (en) * | 2000-09-27 | 2002-05-15 | Andrew Short | Valve seats for internal combustion engines formed by filling rebate in cylinder head with weld material |
| JP2016169668A (ja) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| CN105971717A (zh) * | 2015-03-12 | 2016-09-28 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机 |
| CN106194479A (zh) * | 2015-05-27 | 2016-12-07 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机 |
| US9964066B2 (en) | 2015-05-27 | 2018-05-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
| EP3098425B1 (en) * | 2015-05-27 | 2019-08-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
| CN113843503A (zh) * | 2020-06-26 | 2021-12-28 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 将气门座镶圈附接至铝制气缸盖的方法 |
| CN113843503B (zh) * | 2020-06-26 | 2024-05-10 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 将气门座镶圈附接至铝制气缸盖的方法 |
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