JPS6245916A

JPS6245916A - 内燃機関用バルブシ−トおよびその製造方法

Info

Publication number: JPS6245916A
Application number: JP18346685A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Kawabata; 川畑　文昭; Hideo Nakamura; 秀生中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-08-21
Filing date: 1985-08-21
Publication date: 1987-02-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は自動車等に好適な内燃機関用バルブシートおよ
びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

自動車、船舶等の内燃機関において、シリンダヘラＦに
Ｈみ込まれ、エンジンバルブが着座することで混合気お
よび燃焼ガスをシールするバルブシートは、燃焼室の７
００℃〜８００　’ｃに達する高温の燃焼ガスと接触す
ることおよびエンジンバルブと衝突、離反を繰り返すこ
とにより、耐熱性、耐摩耗性が要求される。このため、
従来はバルブシートを耐熱性、耐摩耗性に優れた材料で
つくり、これをシリンダヘッドのバルブシート部に冷や
し嵌めや焼き嵌め等を利用して嵌着していた。

ところで、このバルブシートは、エンジン性能の向上の
ために高温とならないことが望ましい。

そこで、船舶等の大型の内燃機関においては、従来、バ
ルブシートの冷却性能向上のため、バルブシートの背面
をウォータジャケットの冷却水を利用して冷却する方法
が提案されている（例えば、実開昭５９−１４１）０９
号）。

即ち、従来は、第４図に示すように、バルブシート１の
背面側に環状に冷却水室１０を設け、この冷却水室１０
を２個のきり穴１）を介してウォータジャケット５と連
通ずる方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来法では、通常冷却水は抵抗の少
ないウォータジャケソｔ□　ｉｌｌ路を優先的に流れる
ことになるので、きり穴を介して冷却水室に出入りする
冷却水は少なく、十分な冷却性能を期待することは難し
いという問題がある。従って、上記従来法を実効あるも
のにするためには、ウォータジャケット内の冷却水を強
制的に冷却水室に流すことが必要となり、そのための工
夫を必要とすると共に、コスト高を招いていた。

また、上記従来法は船舶等の大型の内燃機関には適用で
きても、自動車等のエンジンバルブの比較的小さいエン
ジンにおいては、スペースの関係等で適用が困難であっ
た。

このため、バルブシートの冷却不十分による高温化、こ
の高温化に伴うバルブシート材料の高品質、高価格化、
更にはエンジン性能の向−Ｌの限界が生じていた。

そこで、これらの問題を解決すべく、バルブシートの冷
却性能の向上が望まれていた。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題は、次に述べる本発明の内燃機関用バルブシー
トおよびその製造方法によって解決される。

即ち、本発明の内燃機関用バルブシートは、肉盛により
形成されており、かつバルブシートの背面側は環状の連
通穴により略全周にわたってシリンダヘッド内のウォー
タジャケットと直に連通されていることを特徴としてい
る。−−−−−−一第１の発明また、本発明の内燃機関
用バルブシートは、肉盛により形成されており、このバ
ルブシートとシリンダヘッドのウォータジャケットとの
間には、両者を連通ずる環状の連通穴が形成されており
、この連通穴内には、その背面をバルブシートの背面と
当接する状態でリングが装着され、このリングはウォー
タジャケット側に開放側を向けた断面コの字形状をして
いることを特徴としている。−一第２の発明更に、本発明の内燃機関用バルブシートの製造方法は、
バルブシートを装着するシリンダヘッドを鋳造する際、
予めバルブシート肉盛個所およびこのバルブシート肉盛
個所とウォータジャケットを連通ずる連通穴が空間とな
るように中子を設置した後鋳造し、鋳造後、連通穴を残
した状態で、バルブシート肉盛個所に肉盛材料を肉盛す
ることを特徴としている。−・−・第３の発明本発明に
おいて、バルブシートは肉盛により形成される。肉盛材
料としては、耐熱性、耐摩耗性、耐食性等に優れた材料
、例えばニッケル基合金、コバルト基合金、鉄基合金等
を用いることができる。

また、肉盛方法としては、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接等を
用いることができる。

本発明（第２の発明）において、肉盛作業に伴うシール
性の確保および肉盛作業の容品性を増すために、連通穴
とバルブシートの背面の間に別部品であるリングを介在
させる。このリングは、ウォータジャケット側に開放側
を向けた断面コの字形状をしており、熱伝導の良い材料
、例えば銅合金から製造するのが望ましい。このとき、
リングが連通穴の所定位置以外に落ち込まないように、
連通穴のリング挿入空間とその他の連通穴空間とは適宜
な角度を設けて接続するのが望ましい。

なお、本発明において、バルブシートの背面に環状に設
けられる連通穴の幅は、３．５ｎ以下とするのが望まし
く、’ｌ＋ｕ程度とするのが更に望ましい。

〔作用〕

本発明の内燃機関用バルブシートによれば、従来のバル
ブシートと異なり、バルブシートの背面側が連通穴によ
り直接あるいはリングを介して、全周にわたってウォー
タジャケットと連通しているため、エンジン稼動時には
ウォータジャケット内の冷却水により常時バルブシート
が冷却される。

従って、バルブシートは高温となることなく、耐久性が
向上すると共に、エンジン性能の向上が図れる。

また、本発明の内燃機関用バルブシートの製造方法によ
れば、上記特性を有するバルブシートを容易に製造する
ことができる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。

（第１実施例）第１実施例として、第１の発明と第３の発明について説
明する。

ここで、第１図は本発明の第１実施例に係る内燃機関用
バルブシートの断面図、第２図は本発明の第１実施例に
係る内燃機関用バルブシートの製造方法の一工程を示す
要部断面図である。

ねずみ鋳鉄溶湯（ＪＩＳ　　Ｆｅ１２）を用いて、シリ
ンダヘッドを鋳造した。このとき、従来と同様にシリン
ダヘッドのウォータジャケット部等に中子を設置すると
共に、バルブシート肉盛個所およびバルブシート肉盛個
所とウォータジャケットを連通する連通穴の部分にも中
子を設け、当該個所を空間として残した。この結果、第
２図に示すシリンダヘッドが得られた。

続いて、このシリンダヘッドを燃焼室側が上になるよう
にして設置し、バルブシート肉盛個所に肉盛を行った。

この肉盛は、バルブシート肉盛個所に直径１．６　ｔｍ
のニッケル基ワイヤを供給し、このワイヤをプラス、シ
リンダヘッドの母材側をマイナスとし、シールドガスと
してアルゴンを供給しながらＭＩＧ溶接することにより
行った。このとき、肉盛条件としては、溶接電流：１３
０Ａ、溶接電圧：２５■、溶接速度：２４ｃＩＩＩ／分
、アルゴン供給量：２０β／分とした。得られた肉盛部
の燃焼室側端面（バルブシート面）を機械加工により所
定形状に削り、バルブシートとした。この結果、第１図
に示すような、内燃機関用バルブシート１が得られた。

第１図において、２はシリンダヘッドであり、このシリ
ンダヘッド２の吸気孔（排気孔）３が燃焼室に開口する
周囲に肉盛されたバルブシート１が形成されている。こ
のバルブシート１の背面は、全周にわたって連通穴４が
形成されており、この連通穴４によりバルブシート１は
ウォータジャケット５と連通されている。なお、仮想線
で示した６は、エンジンバルブである。

本実施例のバルブシートは、バルブシートの背面全周に
わたって連通穴を介してウォータジャケットと連通して
いるため、エンジン作動時の冷却水が必然的にバルブシ
ートと接触することとなり、効率的な冷却が行われる。

このため、エンジン性能が向上する。

また、本実施例のバルブシートは、冷却性能の向上に伴
い耐熱性の要求水準を下げることができるので、バルブ
シート材料の要求特性を下げることが可能となり、低コ
スト化が図れる。

（第２実施例）第２実施例として第２の発明について説明する。

ここで、第３図は本発明の第２実施例に係る内燃機関用
バルブシートの製造工程を示す工程図である。

第１実施例と実質的に同様な方法で、鋳鉄製シリンダヘ
ッドを鋳造する。このとき、第２実施例と唯−異なる点
は連通穴４の形状であり、第３図（ａｌに示すように、
後述するリング７を嵌挿する第１の連通穴４ａとそれ以
外の第２の連通穴４ｂとからなり、この第１の連通穴４
ａと第２の連通穴４ｂとは所定の角度を持って交差して
いる。

このシリンダヘッド２の第１の連通穴４ａに、第３図（
ｂｌに示すように、銅合金からなるリング７を嵌挿させ
る。このリング７は断面コの字形状をしており、四部（
開口部）８をウォータジャケット５側に向けて配置され
る。

続いて、第１実施例と同様な条件で、バルブシート部に
ニッケル基合金を肉盛する。このときの状態を第３図（
Ｃ）に示す。最後に、肉盛部材９のバルブシート面を機
械加工してバルブシートを得た。

本実施例によれば、第１実施例と同様な効果を奏するの
みでなく、リングを介在させるため肉盛作業が容品とな
り、また冷却水の洩れ等のおそれが全くないという効果
をも奏する。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、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
範囲内において種々の実施態様を包含するものである。

〔発明の効果〕

以上より、本発明の内燃機関用バルブシートおよびその
製造方法によれば、以下の効果を奏する。

（イ）バルブシートの背面を全周にわたってウォータジ
ャケット内の冷却水と接触させるため、バルブシートの
冷却性能が大幅に向上する。このため、ノッキング等が
有効に防止でき、エンジン性能が向上する。

（ロ）冷却性能の向上によりバルブシート材料の耐熱性
の要求値を下げることができるため、耐摩耗性だけに優
れた安価な材料を使用することが可能となり、低コスト
化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る内燃機関用バルブシ
ートの断面図、第２図は本発明の第１実施例に係る内燃機関用バルブシ
ートの製造方法の一工程を示す要部断面図、第３図は本発明の第２実施例に係る内燃機関用バルブシ
ートの製造工程を示す工程図、第４図は従来の内燃機関
用バルブシートの断面図である。１−・−バルブシート２−・・・シリンダヘッド３−・・−吸気孔４−・一連通穴４ａ−・・・−第１の連通穴４　ｂ−−−−−−一第２の連通穴５−・−ウォータジャケット６−・・・・−エンジンバルブ７−・−・・−リング８−・・−四部９−’−−〜肉盛部材出願人　　トヨタ自動車株式会社１′を第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内燃機関のシリンダヘッドにおいて、エンジンバ
ルブの着座部に環状に設けられるバルブシートであって
、このバルブシートは肉盛により形成されており、かつバ
ルブシートの背面側は環状の連通穴により略全周にわた
ってシリンダヘッド内のウォータジャケットと直に連通
されていることを特徴とする内燃機関用バルブシート。
（２）内燃機関のシリンダヘッドにおいて、エンジンバ
ルブの着座部に環状に設けられるバルブシートであって
、このバルブシートは肉盛により形成されており、このバ
ルブシートとシリンダヘッドのウォータジャケットとの
間には、両者を連通する環状の連通穴が形成されており
、この連通穴内には、その背面をバルブシートの背面と
当接する状態でリングが装着され、このリングはウォー
タジャケット側に開放側を向けた断面コの字形状をして
いることを特徴とする内燃機関用バルブシート。
（３）内燃機関のシリンダヘッドにおいて、エンジンバ
ルブの着座部に環状に設けられるバルブシートの製造方
法であって、バルブシートを装着するシリンダヘッドを鋳造する際、
予めバルブシート肉盛個所およびこのバルブシート肉盛
個所とウォータジャケットを連通する連通穴が空間とな
るように中子を設置した後鋳造し、鋳造後、連通穴を残
した状態で、バルブシート肉盛個所に肉盛材料を肉盛す
ることを特徴とする内燃機関用バルブシートの製造方法
。