JPH0827543A - 気体燃料噴射弁装置用材料 - Google Patents
気体燃料噴射弁装置用材料Info
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- JPH0827543A JPH0827543A JP6161957A JP16195794A JPH0827543A JP H0827543 A JPH0827543 A JP H0827543A JP 6161957 A JP6161957 A JP 6161957A JP 16195794 A JP16195794 A JP 16195794A JP H0827543 A JPH0827543 A JP H0827543A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- fuel injection
- valve device
- injection valve
- valve seat
- Prior art date
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 気体燃料噴射弁装置のバルブ又はバルブシー
トの材料として高硬度で耐摩耗性、耐食性に優れた材料
を提供する。 【構成】 バルブシート４内に中空孔を形成したバルブ
５を摺動自在に配設している。これらバルブシート４バ
ルブ５は、Ｆeを主成分とし、これにＣ（炭素）を１．
０〜３．０重量％、Ｓi（珪素）を１．０重量％以下、
Ｍn（マンガン）を１．０重量％以下、Ｃr（クロム）を
９．０〜２０．０重量％、Ｍo（モリブデン）又はＭo＋
1/2Ｗ(タングステン)を１．０〜１０．０重量％、Ｖ
（バナジウム）又はＶ＋1/2Ｎb（ニオブ）を１．０〜
６．５重量％、Ｃo（コバルト）を１．０〜５．０重量
％添加した材料から構成されている。
トの材料として高硬度で耐摩耗性、耐食性に優れた材料
を提供する。 【構成】 バルブシート４内に中空孔を形成したバルブ
５を摺動自在に配設している。これらバルブシート４バ
ルブ５は、Ｆeを主成分とし、これにＣ（炭素）を１．
０〜３．０重量％、Ｓi（珪素）を１．０重量％以下、
Ｍn（マンガン）を１．０重量％以下、Ｃr（クロム）を
９．０〜２０．０重量％、Ｍo（モリブデン）又はＭo＋
1/2Ｗ(タングステン)を１．０〜１０．０重量％、Ｖ
（バナジウム）又はＶ＋1/2Ｎb（ニオブ）を１．０〜
６．５重量％、Ｃo（コバルト）を１．０〜５．０重量
％添加した材料から構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水素ガスや天然ガス等の
気体燃料を噴射する弁装置のバルブ又はバルブシートの
材料に関する。
気体燃料を噴射する弁装置のバルブ又はバルブシートの
材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガソリンエンジン用噴射弁装置のバルブ
及びバルブシートとして、摺動部における耐摩耗性、燃
料中の微量水分に対する耐食性等に優れたJIS-SUS440C
を焼入れ−焼戻し処理したものが知られている。一方、
ディーゼルエンジン用噴射弁装置のバルブとして、JIS-
SKH2を焼入れ−焼戻し処理したものが、またバルブシー
トとして、JIS-SCM420Hに浸炭焼入れしたものが知られ
ている。
及びバルブシートとして、摺動部における耐摩耗性、燃
料中の微量水分に対する耐食性等に優れたJIS-SUS440C
を焼入れ−焼戻し処理したものが知られている。一方、
ディーゼルエンジン用噴射弁装置のバルブとして、JIS-
SKH2を焼入れ−焼戻し処理したものが、またバルブシー
トとして、JIS-SCM420Hに浸炭焼入れしたものが知られ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近ではガ
ソリンやディーゼルなどの液体燃料に代えて、クリーン
なエネルギーとして水素ガス等の気体燃料が注目されて
いる。この気体燃料は液体燃料と比べて冷却及び潤滑の
効果が極めて小さいので、上述した従来の材料を用いて
バルブやバルブシートを作製した場合には耐久性で問題
が生じる。特に気体燃料によって液体燃料と同じエンジ
ン出力を得るためには、バルブの燃料噴射弁装置のバル
ブの可動距離を大きくして燃料の流量を多くする必要が
あり、ますます耐摩耗性が要求される。
ソリンやディーゼルなどの液体燃料に代えて、クリーン
なエネルギーとして水素ガス等の気体燃料が注目されて
いる。この気体燃料は液体燃料と比べて冷却及び潤滑の
効果が極めて小さいので、上述した従来の材料を用いて
バルブやバルブシートを作製した場合には耐久性で問題
が生じる。特に気体燃料によって液体燃料と同じエンジ
ン出力を得るためには、バルブの燃料噴射弁装置のバル
ブの可動距離を大きくして燃料の流量を多くする必要が
あり、ますます耐摩耗性が要求される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、気体燃料噴射弁装置のバルブ又はバルブシート
として使用する材料の成分割合を、Ｃ（炭素）が１．０
〜３．０重量％、Ｓi（珪素）が１．０重量％以下、Ｍn
（マンガン）が１．０重量％以下、Ｃr（クロム）が
９．０〜２０．０重量％、Ｍo（モリブデン）又はＭo＋
1/2Ｗ(タングステン)が１．０〜１０．０重量％、Ｖ
（バナジウム）又はＶ＋1/2Ｎb（ニオブ）が１．０〜
６．５重量％、Ｃo（コバルト）が１．０〜５．０重量
％、Ｆeが実質残部となるようにした。
発明は、気体燃料噴射弁装置のバルブ又はバルブシート
として使用する材料の成分割合を、Ｃ（炭素）が１．０
〜３．０重量％、Ｓi（珪素）が１．０重量％以下、Ｍn
（マンガン）が１．０重量％以下、Ｃr（クロム）が
９．０〜２０．０重量％、Ｍo（モリブデン）又はＭo＋
1/2Ｗ(タングステン)が１．０〜１０．０重量％、Ｖ
（バナジウム）又はＶ＋1/2Ｎb（ニオブ）が１．０〜
６．５重量％、Ｃo（コバルト）が１．０〜５．０重量
％、Ｆeが実質残部となるようにした。
【０００５】ここで前記Ｃ（炭素）は、Ｆe素地中に固
溶し、焼入れした際に素地をマルテンサイト化し、また
Ｃr、Ｍo、Ｗ、Ｖ、Ｎbとの炭化物を形成するため、硬
さ及び耐摩耗性の向上に必須の元素である。そして、気
体燃料噴射弁装置のバルブ又はバルブシートとして要求
される硬さを得るには、最低１．０重量％の添加が必要
であり、更に耐摩耗性向上のための炭化物を形成させる
にはＣの添加量は多い方がよいが、過剰に添加すると熱
間加工性が低下するので、３．０重量％以下とする。
溶し、焼入れした際に素地をマルテンサイト化し、また
Ｃr、Ｍo、Ｗ、Ｖ、Ｎbとの炭化物を形成するため、硬
さ及び耐摩耗性の向上に必須の元素である。そして、気
体燃料噴射弁装置のバルブ又はバルブシートとして要求
される硬さを得るには、最低１．０重量％の添加が必要
であり、更に耐摩耗性向上のための炭化物を形成させる
にはＣの添加量は多い方がよいが、過剰に添加すると熱
間加工性が低下するので、３．０重量％以下とする。
【０００６】前記Ｓi（珪素）は、鋼の脱酸材として添
加されるが、素地を強化し、耐摩耗性を向上する効果が
ある。しかしながら、過剰に添加すると、熱間加工性が
劣化するので、添加量は１．０重量％以下とする。
加されるが、素地を強化し、耐摩耗性を向上する効果が
ある。しかしながら、過剰に添加すると、熱間加工性が
劣化するので、添加量は１．０重量％以下とする。
【０００７】前記Ｍn（マンガン）は、鋼の精練に使用
される元素であり、焼入れ性を向上する効果がある。し
かしながら、Ｍnはオーステナイト生成元素であるの
で、過剰に添加すると焼入れ時の残留オーステナイトが
過多になって必要な硬度が得られず、経時的な寸法変化
が懸念されるため、添加量は１．０重量％以下とする。
される元素であり、焼入れ性を向上する効果がある。し
かしながら、Ｍnはオーステナイト生成元素であるの
で、過剰に添加すると焼入れ時の残留オーステナイトが
過多になって必要な硬度が得られず、経時的な寸法変化
が懸念されるため、添加量は１．０重量％以下とする。
【０００８】前記Ｃr（クロム）は、Ｍ7Ｃ3、Ｍ23Ｃ6タ
イプの炭化物を形成して耐摩耗性を向上する効果と、焼
入れ性、焼戻し軟化抵抗を向上するとともに、鋼を不働
態化させて耐食性を向上させる効果がある。気体燃料噴
射弁装置のバルブ又はバルブシートのように微小空壁間
の摺動部品には良好な表面状態が求められるので９．０
重量％以上の添加が必要であるが、過剰に添加すると素
地の硬さが低下し且つ熱間加工性が劣化するので、添加
量は２０．０重量％以下とする。
イプの炭化物を形成して耐摩耗性を向上する効果と、焼
入れ性、焼戻し軟化抵抗を向上するとともに、鋼を不働
態化させて耐食性を向上させる効果がある。気体燃料噴
射弁装置のバルブ又はバルブシートのように微小空壁間
の摺動部品には良好な表面状態が求められるので９．０
重量％以上の添加が必要であるが、過剰に添加すると素
地の硬さが低下し且つ熱間加工性が劣化するので、添加
量は２０．０重量％以下とする。
【０００９】前記Ｍo（モリブデン）とＷ（タングステ
ン）は高価ではあるが、焼戻しによってＣrとの複合炭
化物及び炭化物を析出し、耐摩耗性を向上させ、また素
地を強化し、耐食性及び焼戻し軟化抵抗を向上させる効
果がある。またＭo単独で添加してもＭo＋1/2Ｗとして
添加してもよい。そして、その添加量は１．０〜１０．
０重量％が適当である。尚、Ｍo：１に対してＷ：1/2と
しているのは、Ｗの原子量（１８３．８）がＭoの原子
量（９５．９）の約２倍となっているからである。
ン）は高価ではあるが、焼戻しによってＣrとの複合炭
化物及び炭化物を析出し、耐摩耗性を向上させ、また素
地を強化し、耐食性及び焼戻し軟化抵抗を向上させる効
果がある。またＭo単独で添加してもＭo＋1/2Ｗとして
添加してもよい。そして、その添加量は１．０〜１０．
０重量％が適当である。尚、Ｍo：１に対してＷ：1/2と
しているのは、Ｗの原子量（１８３．８）がＭoの原子
量（９５．９）の約２倍となっているからである。
【００１０】前記Ｖ（バナジウム）とＮb（ニオブ）も
高価であるが、２次炭化物を析出させ、耐摩耗性を向上
させるとともに、結晶を微細化させる効果があり、また
Ｃr、Ｍoよりも炭化物生成傾向が高いので、結果として
素地中のＣr、Ｍo量を高くして耐食性を間接的に向上す
る効果もある。また、Ｖ単独で添加してもＶ＋1/2Ｎbと
して添加してもよいが、過剰に添加すると研削性が劣化
するので、Ｖ（＋1/2Ｎb）の添加量は１．０〜６．５重
量％とする。
高価であるが、２次炭化物を析出させ、耐摩耗性を向上
させるとともに、結晶を微細化させる効果があり、また
Ｃr、Ｍoよりも炭化物生成傾向が高いので、結果として
素地中のＣr、Ｍo量を高くして耐食性を間接的に向上す
る効果もある。また、Ｖ単独で添加してもＶ＋1/2Ｎbと
して添加してもよいが、過剰に添加すると研削性が劣化
するので、Ｖ（＋1/2Ｎb）の添加量は１．０〜６．５重
量％とする。
【００１１】前記Ｃo（コバルト）も高価であるが、炭
化物の保持力を強化して耐摩耗性を向上するとともに、
素地の強化、靭性の向上及び耐食性向上に効果がある。
そして、Ｃoの添加量は１．０〜５．０重量％とする。
化物の保持力を強化して耐摩耗性を向上するとともに、
素地の強化、靭性の向上及び耐食性向上に効果がある。
そして、Ｃoの添加量は１．０〜５．０重量％とする。
【００１２】
【作用】上記の成分割合からなる材料（微粉末）にＨＩ
Ｐ（熱間等方圧延処理）を施してビレットを作り、この
ビレットを熱間鍛造した圧密体に対して焼入れ及び焼戻
しを行うことで、マルテンサイト素地中に炭化物が微細
に析出した耐摩耗性に優れた製品が得られる。
Ｐ（熱間等方圧延処理）を施してビレットを作り、この
ビレットを熱間鍛造した圧密体に対して焼入れ及び焼戻
しを行うことで、マルテンサイト素地中に炭化物が微細
に析出した耐摩耗性に優れた製品が得られる。
【００１３】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図１は本発明に係る材料を使用した
気体燃料噴射弁装置の断面図であり、気体燃料噴射弁装
置はケース１の一端側から固定コア２を挿着するととも
に、ケース１の内周と固定コア２の外周との間に電磁コ
イル３を設け、またケース１の他端にはバルブシート４
を取付け、このバルブシート４内に中空孔を形成したバ
ルブ５を摺動自在に配設し、更にバルブ５の一端に可動
コア６を取付け、この可動コア６と前記固定コア２間に
スプリング７を縮装し、また固定コア２の一端部を燃料
噴射部８とし、この燃料噴射部８内にフィルタ９を設け
ている。
説明する。ここで、図１は本発明に係る材料を使用した
気体燃料噴射弁装置の断面図であり、気体燃料噴射弁装
置はケース１の一端側から固定コア２を挿着するととも
に、ケース１の内周と固定コア２の外周との間に電磁コ
イル３を設け、またケース１の他端にはバルブシート４
を取付け、このバルブシート４内に中空孔を形成したバ
ルブ５を摺動自在に配設し、更にバルブ５の一端に可動
コア６を取付け、この可動コア６と前記固定コア２間に
スプリング７を縮装し、また固定コア２の一端部を燃料
噴射部８とし、この燃料噴射部８内にフィルタ９を設け
ている。
【００１４】而して、燃料噴射部８から気体燃料を噴出
するには、電磁コイル３を励磁することで、可動コア６
とバルブ５をスプリング７に抗して図中右側に移動せし
める。すると、バルブシート４の開口４ａ、バルブ５の
中空孔５ａ、固定コア２の中空孔２ａ及びフィルタ９を
介して気体燃料が噴出する。
するには、電磁コイル３を励磁することで、可動コア６
とバルブ５をスプリング７に抗して図中右側に移動せし
める。すると、バルブシート４の開口４ａ、バルブ５の
中空孔５ａ、固定コア２の中空孔２ａ及びフィルタ９を
介して気体燃料が噴出する。
【００１５】ところで、前記バルブシート４及びバルブ
５は本発明に係る材料（鋼材）に、ＨＩＰ（熱間等方圧
延処理）を施してビレットを作り、このビレットを熱間
鍛造した圧密体に対して焼入れ及び焼戻しを行うことで
得られる。
５は本発明に係る材料（鋼材）に、ＨＩＰ（熱間等方圧
延処理）を施してビレットを作り、このビレットを熱間
鍛造した圧密体に対して焼入れ及び焼戻しを行うことで
得られる。
【００１６】以下の（表１）は本発明に係る材料と従来
材とをロックウェル硬さ、炭化物の大きさ、作動試験で
の摩耗量及び耐食性において比較したものである。（表
１）中、試料〓１〜６は本発明に係る材料であり、これ
ら試料はそれぞれの成分の合金微粉末をアトマイズ法に
より製造し、この後上述したようにＨＩＰにより得られ
たビレットを熱間鍛造し、焼入れ及び焼戻しを行った。
また試料〓７及び８は市販の材料に焼入れ及び焼戻しを
行った。焼入れ及び焼戻しの条件は以下の通りである。 （試料〓１〜６） 焼入れ：真空中、1100〜1250℃×10分、Ｎ2ガス冷却 焼戻し：真空中、500〜580℃×60分×2〜3回、Ｎ2ガス
冷却 （試料〓７） 1050℃で焼入れ後、-75℃でサブゼロ処理し、180℃で焼
き戻し （試料〓８） 1200℃で焼入れ後、540℃で2回焼き戻し （表１）中の作動試験は、実際に噴射弁を組立て、作動
耐久試験をした。そして、３億回作動後に摩耗量とリフ
ト特性のばらつきを確認し、特性のばらつきが±4.5％
以下なら○、±4.5％以上なら×とした。（表１）中の
耐食性試験は、JIS Z 2371 塩水噴霧試験にて JIS SUS
440Cと同等以上の耐食性なら○、少し劣るなら△、劣る
なら×とした。
材とをロックウェル硬さ、炭化物の大きさ、作動試験で
の摩耗量及び耐食性において比較したものである。（表
１）中、試料〓１〜６は本発明に係る材料であり、これ
ら試料はそれぞれの成分の合金微粉末をアトマイズ法に
より製造し、この後上述したようにＨＩＰにより得られ
たビレットを熱間鍛造し、焼入れ及び焼戻しを行った。
また試料〓７及び８は市販の材料に焼入れ及び焼戻しを
行った。焼入れ及び焼戻しの条件は以下の通りである。 （試料〓１〜６） 焼入れ：真空中、1100〜1250℃×10分、Ｎ2ガス冷却 焼戻し：真空中、500〜580℃×60分×2〜3回、Ｎ2ガス
冷却 （試料〓７） 1050℃で焼入れ後、-75℃でサブゼロ処理し、180℃で焼
き戻し （試料〓８） 1200℃で焼入れ後、540℃で2回焼き戻し （表１）中の作動試験は、実際に噴射弁を組立て、作動
耐久試験をした。そして、３億回作動後に摩耗量とリフ
ト特性のばらつきを確認し、特性のばらつきが±4.5％
以下なら○、±4.5％以上なら×とした。（表１）中の
耐食性試験は、JIS Z 2371 塩水噴霧試験にて JIS SUS
440Cと同等以上の耐食性なら○、少し劣るなら△、劣る
なら×とした。
【００１７】
【表１】
【００１８】また、図２は上記の試験結果のうち作動試
験の摩耗量を比較したものである。この図２及び（表
１）から明らかなように、本発明に係る材料は素地中の
炭化物の粒径は６μｍ以下で、熱処理後の硬度はＨＲＣ
６４以上で、しかも３億回作動試験を行った後の摩耗量
も６μｍ以下で、耐食性についても満足できることが分
る。
験の摩耗量を比較したものである。この図２及び（表
１）から明らかなように、本発明に係る材料は素地中の
炭化物の粒径は６μｍ以下で、熱処理後の硬度はＨＲＣ
６４以上で、しかも３億回作動試験を行った後の摩耗量
も６μｍ以下で、耐食性についても満足できることが分
る。
【００１９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明に係る気
体燃料噴射弁装置用材料は、Ｆeを主成分とし、これに
Ｃ（炭素）を１．０〜３．０重量％、Ｓi（珪素）を
１．０重量％以下、Ｍn（マンガン）を１．０重量％以
下、Ｃr（クロム）を９．０〜２０．０重量％、Ｍo（モ
リブデン）又はＭo＋1/2Ｗ(タングステン)を１．０〜１
０．０重量％、Ｖ（バナジウム）又はＶ＋1/2Ｎb（ニオ
ブ）を１．０〜６．５重量％、Ｃo（コバルト）を１．
０〜５．０重量％添加したので、これにＨＩＰ処理、熱
間鍛造、焼入れ及び焼戻しを施すことで、マルテンサイ
ト素地中に粒径１０μｍ以下の炭化物が析出し、熱処理
後の硬度として気体燃料噴射弁装置のバルブ又はバルブ
シートに要求されるＨＲＣ６３以上が得られ、耐摩耗性
の向上が図れる。
体燃料噴射弁装置用材料は、Ｆeを主成分とし、これに
Ｃ（炭素）を１．０〜３．０重量％、Ｓi（珪素）を
１．０重量％以下、Ｍn（マンガン）を１．０重量％以
下、Ｃr（クロム）を９．０〜２０．０重量％、Ｍo（モ
リブデン）又はＭo＋1/2Ｗ(タングステン)を１．０〜１
０．０重量％、Ｖ（バナジウム）又はＶ＋1/2Ｎb（ニオ
ブ）を１．０〜６．５重量％、Ｃo（コバルト）を１．
０〜５．０重量％添加したので、これにＨＩＰ処理、熱
間鍛造、焼入れ及び焼戻しを施すことで、マルテンサイ
ト素地中に粒径１０μｍ以下の炭化物が析出し、熱処理
後の硬度として気体燃料噴射弁装置のバルブ又はバルブ
シートに要求されるＨＲＣ６３以上が得られ、耐摩耗性
の向上が図れる。
【図１】本発明に係る材料を使用した気体燃料噴射弁装
置の断面図
置の断面図
【図２】各試料毎の摩耗量を示すグラフ
１…ケース、２…固定コア、３…電磁コイル、４…バル
ブシート、５…バルブ、６…可動コア、８…燃料噴射
部。
ブシート、５…バルブ、６…可動コア、８…燃料噴射
部。
Claims (1)
- 【請求項１】 気体燃料噴射弁装置のバルブ又はバルブ
シートとして使用する材料であって、以下の成分割合か
らなることを特徴とする気体燃料噴射弁装置用材料。 Ｃ（炭素）：１．０〜３．０重量％ Ｓi（珪素）：１．０重量％以下 Ｍn（マンガン）：１．０重量％以下 Ｃr（クロム）：９．０〜２０．０重量％ Ｍo（モリブデン）又はＭo＋1/2Ｗ(タングステン)：
１．０〜１０．０重量％ Ｖ（バナジウム）又はＶ＋1/2Ｎb（ニオブ）：１．０〜
６．５重量％ Ｃo（コバルト）：１．０〜５．０重量％ Ｆe：実質残部
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6161957A JPH0827543A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 気体燃料噴射弁装置用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6161957A JPH0827543A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 気体燃料噴射弁装置用材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0827543A true JPH0827543A (ja) | 1996-01-30 |
Family
ID=15745284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6161957A Withdrawn JPH0827543A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 気体燃料噴射弁装置用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0827543A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1721999A1 (en) * | 2005-05-09 | 2006-11-15 | Crucible Materials Corporation | Corrosion and wear resistant alloy |
| JP2014148981A (ja) * | 1999-02-09 | 2014-08-21 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 内燃機関の高圧燃料供給ポンプ |
-
1994
- 1994-07-14 JP JP6161957A patent/JPH0827543A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014148981A (ja) * | 1999-02-09 | 2014-08-21 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 内燃機関の高圧燃料供給ポンプ |
| EP1721999A1 (en) * | 2005-05-09 | 2006-11-15 | Crucible Materials Corporation | Corrosion and wear resistant alloy |
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