KR20060116800A - Valve seat for engine - Google Patents

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KR20060116800A
KR20060116800A KR1020067006086A KR20067006086A KR20060116800A KR 20060116800 A KR20060116800 A KR 20060116800A KR 1020067006086 A KR1020067006086 A KR 1020067006086A KR 20067006086 A KR20067006086 A KR 20067006086A KR 20060116800 A KR20060116800 A KR 20060116800A
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aluminum
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고이치로 모리모토
구니오 하나다
다카시 니시다
도모히로 사카이
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미쓰비시 마테리알 피엠지 가부시키가이샤
미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
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Abstract

[PROBLEMS] To provide a valve sheet to be fitted on an assembly support part disposed at an intake vent of aluminum alloy cylinder head, which valve sheet inhibits galvanic corrosion. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] There is provided iron base valve sheet (10) to be fitted on assembly support part (13) disposed at intake vent (6) of aluminum alloy cylinder head (2), which valve sheet is comprised of an iron-aluminum material. This iron-aluminum material contains an Al component in an amount of 15 to 23 wt.%. The potential difference between the assembly support part (13) of the cylinder head (2) and the valve sheet (10) is minimized so as to attain inhibition of galvanic corrosion.

Description

엔진용 밸브시트 {VALVE SEAT FOR ENGINE}Valve seat for engine {VALVE SEAT FOR ENGINE}

　본 발명은 엔진용 밸브시트에 관한 것이다.The present invention relates to a valve seat for an engine.

　종래, 이 종류로서 철기 소결합금으로 이루어진 밸브시트가 공지의 것이다. 예를 들면, 중량%로 C：0.7~1.4%, Si：0.2~0.9%, Co：15.1~26%, Mo：6.1~11%, Cr：2.6~4.7%, Ni：0.5~1.2%, Nb：0.2~0.7% 를 함유하고, 나머지가 Fe 과 불가피 불순물로 이루어진 전체 조성, 합금강의 소지(素地)에, Co－Mo－Cr 계 합금으로 이루어진 Co 기 합금 경질 입자가, 광학 현미경 조직 사진으로 관찰하여 합계량으로 10~24 면적% 의 비율로 분산 분포한 조직, 및 5~15% 의 기공률을 가지는 Fe 기 소결합금으로 구성하는 Fe 기 소결합금제 밸브시트로서, 내마모성 등을 발휘할 수 있는 것이다.Conventionally, the valve seat which consists of an iron base sintered alloy as this kind is well-known. For example, by weight%, C: 0.7-1.4%, Si: 0.2-0.9%, Co: 15.1-26%, Mo: 6.1-11%, Cr: 2.6-4.7%, Ni: 0.5-1.2%, Nb : Co-based alloy hard particles made of Co-Mo-Cr based alloy are observed in the optical composition of microstructures containing 0.2 to 0.7% and the remainder of the total composition composed of Fe and unavoidable impurities and the alloy steel. The Fe sheet is made of Fe-based metal-bonded valve seats composed of a structure dispersed in a proportion of 10 to 24 area% in total, and Fe-based metal alloys having a porosity of 5 to 15%, and can exhibit wear resistance and the like.

(특허문헌 1) 일본 특허공개공보 평11－209855호(Patent Document 1) Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-209855

<발명의 개시><Start of invention>

<발명이 해결하고자 하는 과제>Problems to be Solved by the Invention

　최근 배기가스가 비교적 깨끗한 알코올을 주성분으로 한 엔진용 연료가 보급되고 있다. 이와 같은 연료를 공기와 함께 흡기구를 통하여 연소실 내에 도입하고, 그리고 흡기구에 설치한 흡기용 밸브시트를 흡기용 밸브로 닫은 후에 연료를 연소하여 동력을 얻는다. 그 후, 배기구에 설치한 배기용 밸브시트를 배기용 밸브로 열어 배기가스를 배출한다.In recent years, the fuel for engines whose alcohol is relatively clean is mainly supplied with alcohol. Such fuel is introduced together with air into the combustion chamber through the intake port, and the intake valve seat provided in the intake port is closed with the intake valve, and then the fuel is combusted to obtain power. Thereafter, the exhaust valve seat provided at the exhaust port is opened by the exhaust valve to exhaust the exhaust gas.

　그런데, 상기 알코올을 주성분으로 한 엔진용 연료에 있어서는, 종래의 가솔린이나 경유와 비교하여 수분이 비교적 다량으로 포함되어 있는 경우가 있어, 이 때문에 알코올을 주성분으로 한 엔진용 연료가 공기와 함께 흡기용 밸브시트를 구비한 흡기구를 통하여 실린더 내에 도입할 때에, 흡기용 밸브시트와 이 밸브시트를 장착하는 실린더 헤드의 부착 받이부의 틈에 수분이 침입할 우려가 있다. 이와 같이 하여 흡기용 밸브시트와 그 부착 받이부의 틈에 수분이 개재하면, 흡기용 밸브시트와 그 부착 받이부가 이종 금속, 예를 들면, 흡기용 밸브시트가 철계 금속, 부착 받이부, 나아가서는 실린더 헤드가 알루미늄계 금속인 것과 같은 이종 금속 접촉의 경우에는 갈바니 (galvanic) 부식이 발생할 우려가 있다. 즉, 상기 갈바니 부식은, 이종 금속이 접촉하여 그 사이에 수분이 있으면 전기가 발생하여, 마이너스측의 금속은 부식하는 것이고, 알루미늄과 철에서는 알루미늄 측이 마이너스 측이 되어 부식이 발생한다. 그 결과, 예를 들면, 실린더 헤드에 부착 받이부로부터 냉각수로에 통하는 구멍이 부식에 의해 형성되는 것이 염려된다.By the way, in the fuel for engines mainly containing alcohol, water may be contained in a relatively large amount compared with conventional gasoline or light oil. Therefore, the fuel for engines with alcohol is intake with air. When introduced into the cylinder through the inlet port provided with the valve seat, moisture may enter the gap between the intake valve seat and the attachment receiving portion of the cylinder head to which the valve seat is mounted. In this way, when moisture is interposed between the intake valve seat and the attachment receiving portion, the intake valve seat and the attachment receiving portion are heterogeneous metals, for example, the intake valve seat is made of iron-based metal, the attachment receiving portion, and further, the cylinder. In the case of dissimilar metal contact such that the head is an aluminum-based metal, galvanic corrosion may occur. That is, in the galvanic corrosion, electricity is generated when dissimilar metals come into contact with water between them, and the metal on the negative side is corroded, and in aluminum and iron, the aluminum side becomes negative and corrosion occurs. As a result, for example, there is a concern that a hole through the attaching portion attached to the cylinder head to the cooling water passage is formed by corrosion.

　그리고, 이와 같은 갈바니 부식은 배기구 측의 부착 받이부와 배기용 밸브시트에 있어서도 발생할 우려가 있다.Such galvanic corrosion is also likely to occur in the attachment receiving portion on the exhaust port side and the valve seat for exhaust.

　해결하고자 하는 문제점은, 알루미늄 합금제 실린더 헤드의 흡기구 또는 배기구에 설치한 부착 받이부에 설치되는 밸브시트에 있어서, 갈바니 부식을 저지할 수 있는 엔진용 밸브시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an engine valve seat capable of preventing galvanic corrosion in a valve seat provided at an attachment receiving portion provided at an inlet or an exhaust port of an aluminum alloy cylinder head.

<과제를 해결하기 위한 수단>Means for solving the problem

　청구항 1 의 발명은, 알루미늄 합금제 실린더 헤드의 흡기구 또는 배기구에 설치한 부착 받이부에 설치되는 밸브시트를 철-알루미늄계 재료에 의해 형성한 것을 특징으로 하는 엔진용 밸브시트이다.The invention according to claim 1 is a valve seat for an engine, wherein a valve seat provided at an attachment receiving portion provided at an inlet or an exhaust port of a cylinder head made of an aluminum alloy is formed of an iron-aluminum-based material.

　청구항 2 의 발명은, 청구항 1 에 기재된 엔진용 밸브시트에 있어서, 상기 철-알루미늄계 재료는 소결품인 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, in the engine valve seat according to claim 1, the iron-aluminum-based material is a sintered product.

　청구항 3 의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2 에 기재된 엔진용 밸브시트에 있어서, 상기 철-알루미늄계 재료는 철-알루미늄 합금 분말을 포함하고 있는 소결품인 것을 특징으로 한다.The invention of claim 3 is the engine valve seat according to claim 1 or 2, wherein the iron-aluminum-based material is a sintered article containing iron-aluminum alloy powder.

　청구항 4 의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 엔진용 밸브시트에 있어서, 상기 철-알루미늄계 재료의 Al 성분을 15~26 중량% 로 한다.Invention of Claim 4 WHEREIN: In the valve seat for engines in any one of Claims 1-3, Al component of the said iron-aluminum type material shall be 15 to 26 weight%.

<발명의 효과>Effect of the Invention

　청구항 1 의 발명에 의하면, 밸브시트는 알루미늄 합금제 실린더 헤드에 대해 전위차를 저감할 수 있으므로, 물을 개재한 부착 받이부와 밸브시트 본체의 전위차를 감소시켜, 갈바니 부식을 저지할 수 있다.According to the invention of claim 1, the valve seat can reduce the potential difference with respect to the cylinder head made of an aluminum alloy, so that the potential difference between the attachment receiving portion via water and the valve seat body can be reduced to prevent galvanic corrosion.

　청구항 2 의 발명에 의하면, 각종 철-알루미늄계 재료에 의해 형성할 수 있다.According to invention of Claim 2, it can form with various iron-aluminum type materials.

　청구항 3 의 발명에 의하면, 밸브시트 사용 온도에서 Fe－Al 이 산화하고, 응착 마모를 방지하여 뛰어난 내마모성을 발휘할 수 있다.According to the invention of claim 3, Fe-Al is oxidized at the valve seat operating temperature to prevent adhesion wear and exhibit excellent wear resistance.

　청구항 4 의 발명에 의하면, 밸브시트 본체와의 전위차를 가급적 감소시켜, 갈바니 부식을 저지할 수 있다.According to the invention of claim 4, galvanic corrosion can be prevented by reducing the potential difference with the valve seat body as much as possible.

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시예를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention.

도 2 는, 본 발명의 제 1 실시예를 나타내는 금속 조직도이다.Fig. 2 is a metal structure diagram showing the first embodiment of the present invention.

도 3 은, 본 발명의 제 1 실시예를 나타내는 전위차의 그래프이다.3 is a graph of the potential difference showing the first embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

2 실린더 헤드2 cylinder head

6 흡기구6 intake vent

7,10 밸브시트7,10 valve seat

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태><Best mode for carrying out the invention>

본 발명에서의 적합한 실시형태에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 또, 이하에 설명하는 실시형태는, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다. 또, 이하에 설명되는 구성 모두가 본 발명의 필수 요건이라고는 할 수 없다. 예를 들면, 실시예에서는 흡기구의 경우를 나타냈지만 배기구의 부착 받이부와 배기용 밸브시트라도 좋다.Best Mode for Carrying Out the Invention Suitable embodiments in the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, embodiment described below does not limit the content of this invention described in the claim. In addition, not all the structures demonstrated below are essential requirements of this invention. For example, although the case of the inlet port is shown in the Example, the receiving part of the exhaust port and the valve seat for exhaust may be sufficient.

<실시예 1><Example 1>

　도 1 ~ 도 3 은 제 1 실시예를 나타내고 있고, 도시하지 않은 피스톤이 왕 복 운동하는 실린더 (1) 에 고정하는 실린더 헤드 (2) 는 알루미늄 합금제로서, 그 일 측에 흡기 포트 (3) 를 설치함과 동시에, 타 측에 배기 포트 (4) 를 설치하고 있다. 그리고 흡기 포트 (3) 에서의 연소실 (5) 에 마주하는 흡기구 (6) 에 흡기용 밸브시트 (7) 를 설치함과 동시에, 이 흡기용 밸브시트 (7) 를 흡기용 밸브 (8) 가 개폐하도록 되어 있다. 마찬가지로, 배기 포트 (4) 에서의 연소실 (5) 에 마주하는 배기구 (9) 에 배기용 밸브시트 (10) 를 설치함과 동시에, 이 배기용 밸브시트 (10) 를 배기용 밸브 (11) 가 개폐하도록 되어 있다. 또한, 실린더 헤드 (2) 에는 냉각수로 (12) 가 흡기 포트 (3) 와 배기 포트 (4) 의 사이에 설치되어 있다.1 to 3 show the first embodiment, the cylinder head 2 fixed to the cylinder 1 in which the piston (not shown) reciprocates is made of aluminum alloy, and the intake port 3 is provided on one side thereof. And exhaust port 4 on the other side. The intake valve seat 7 is provided in the inlet 6 facing the combustion chamber 5 at the intake port 3, and the intake valve 8 is opened and closed. It is supposed to be. Similarly, while the exhaust valve seat 10 is provided in the exhaust port 9 facing the combustion chamber 5 in the exhaust port 4, the exhaust valve seat 10 is provided with an exhaust valve 11. It is supposed to open and close. In the cylinder head 2, a cooling water path 12 is provided between the intake port 3 and the exhaust port 4.

　상기 흡기구 (6) 에는 흡기용 밸브시트 (7) 의 부착 받이부 (13) 가 설치된다. 이 부착 받이부 (13) 는 흡기 포트 (3) 의 직경보다 약간 큰 직경이 되도록 오목단 형태를 형성하고 있고, 이 부착 받이부 (13) 에 흡기용 밸브시트 (7) 가 끼워 부착되어 있다. 또, 도면 중 14 는 흡기용 밸브 (8) 의 개폐가 자유롭게 접촉하는 시트면, 15 는 밸브시트 (7) 의 내주면을 나타내고 있다.The inlet 6 is provided with an attachment receiving portion 13 of the intake valve seat 7. The attachment receiving portion 13 has a concave end shape so as to have a diameter slightly larger than the diameter of the intake port 3, and the intake valve seat 7 is fitted to the attachment receiving portion 13. In addition, in the figure, 14 has shown the seat surface which the opening and closing of the intake valve 8 freely contacts, and 15 has shown the inner peripheral surface of the valve seat 7. As shown in FIG.

　상기 흡기용 밸브시트 (7) 는, 외경이 부착 받이부 (13) 와 같은 직경이고, 내경이 흡기 포트 (3) 와 같은 직경인 링 형상으로서, 철-알루미늄계 분말 재료를 성형한 후에 소결한 것이다.The intake valve seat 7 is a ring shape whose outer diameter is the same as that of the receiving portion 13, and whose inner diameter is the same diameter as the intake port 3, and is sintered after molding the iron-aluminum powder material. will be.

　다음에, 흡기용 밸브시트(7)의 제조 방법에 대해 설명한다. 예를 들면, 150 메시의 환원 철분, 150 메시의 Fe－50중량(wt)% Al분말, 평균 입경 10 ㎛ 의 카본(C) 분말 및 바인더를 준비하고, 이들 원료 분말을 소정의 비율로 배합하 여, 얻어진 혼합 분말을 7ton/㎠ 의 압력으로 금형 성형하여 링 형상 압분체를 제작한 후에, 이 압분체를 진공중에서 가열 탈지한 후, 1200℃, 1 시간의 유지 시간에서 소결을 실시하여 소결체를 얻었다. 또, 도 2 의 금속 조직도에 나타내는 바와 같이, Fe-Al 합금의 크기는, 500 ㎛ 이하, 바람직하게는 300 ㎛ 이하이다. 그리고, 이 소결체로부터 외경 36 ㎜, 내경 30 ㎜, 두께 6 ㎜의 치수를 가지고, 시트면 (14) 의 폭이 1.5 ㎜ 인 밸브시트를 제작하는 것이다.Next, the manufacturing method of the intake valve seat 7 is demonstrated. For example, 150 mesh reduced iron powder, 150 mesh Fe-50 weight (wt)% Al powder, carbon (C) powder and a binder with an average particle diameter of 10 micrometers are prepared, and these raw material powders are mix | blended in predetermined ratio. After the obtained mixed powder was mold-molded at a pressure of 7 ton / cm 2 to produce a ring-shaped green compact, the green compact was heated and degreased in vacuum, followed by sintering at 1200 ° C. for 1 hour of holding time to form a sintered compact. Got it. Moreover, as shown in the metallographic chart of FIG. 2, the size of Fe-Al alloy is 500 micrometers or less, Preferably it is 300 micrometers or less. And from this sintered compact, the valve seat which has dimensions of an outer diameter of 36 mm, an inner diameter of 30 mm, and a thickness of 6 mm, and the width | variety of the seat surface 14 is 1.5 mm is produced.

　그리고, 밸브시트 (7) 의 철-알루미늄계 재료에서의 Al 성분을 15~23중량% 로 한다. 이것은 도 3 의 Al 의 중량% 에 대한 전위차의 표에 나타내는 바와 같이, Al 성분을 15~26 중량% 로 하면, Fe3Al 의 생성에 의해 전위차가 가급적 저감될 수 있다.And the Al component in the iron-aluminum type material of the valve seat 7 shall be 15 to 23 weight%. As shown in the table of the potential difference with respect to the weight% of Al in FIG. 3, when the Al component is 15 to 26% by weight, the potential difference can be reduced as much as possible by the generation of Fe 3 Al.

　다음에, 상기 구성에 대해 그 작용을 설명한다. 수분이 비교적 다량으로 포함되어 있는 경우가 있어, 알코올을 주성분으로 한 엔진용 연료가 공기와 함께 흡기 포트를 통하여 실린더 (1) 내에 도입할 때에, 수분이 흡기용 밸브시트 (7) 와 부착 받이부 (13) 의 틈 (s) 에 침입하여 물이 고이면, 그 물을 통하여 실린더 헤드 (2) 와 흡기용 밸브시트 (7) 가 접촉하고, 그 결과, 이종 금속 접촉이 발생하여 갈바니 부식이 발생할 우려가 있다. 그러나, 흡기용 밸브시트(7)는, 알루미늄 합금제의 실린더 헤드 (2) 와 전위차가 작은 재질에 의해 형성되어 있으므로, 이종 금속의 접촉 상태와는 다르고, 틈(s)에 수분이 침입해도 양자 간에 전기가 발생할 일은 없어, 갈바니 부식이 발생할 일은 없다.Next, the operation of the above configuration will be described. Water may be contained in a relatively large amount, and when the fuel for alcohol is mainly introduced into the cylinder 1 through the intake port together with the air, the water is attached to the intake valve seat 7 and the receiving portion. If the water penetrates into the gap s of (13) and the water accumulates, the cylinder head 2 and the intake valve seat 7 contact with each other through the water, resulting in dissimilar metal contact and galvanic corrosion. There is. However, since the intake valve seat 7 is formed of an aluminum alloy cylinder head 2 and a material having a small potential difference, the intake valve seat 7 is different from the contact state of dissimilar metals, and even if moisture enters the gap s, both No electricity is generated in the liver, and no galvanic corrosion occurs.

　이상과 같이, 상기 실시예에 있어서는, 알루미늄 합금제 실린더 헤드 (2) 의 흡기구 (6) 에 설치한 부착 받이부 (13) 에 설치되는 철계 밸브시트 (10) 를 철-알루미늄계 재료에 의해 형성함으로써, 실린더 헤드 (2) 와 밸브시트 (10) 의 사이는 이종 금속간 접촉이 되지 않고, 부착 받이부 (13) 와 밸브시트 (10) 의 이종 금속의 전위차를 감소시켜, 갈바니 부식을 저지할 수 있다.As mentioned above, in the said Example, the iron-type valve seat 10 provided in the attachment receiving part 13 provided in the inlet port 6 of the cylinder head 2 made of aluminum alloy is formed of iron-aluminum-based material. As a result, there is no contact between dissimilar metals between the cylinder head 2 and the valve seat 10, and the potential difference between dissimilar metals of the attachment receiving portion 13 and the valve seat 10 is reduced, thereby preventing galvanic corrosion. Can be.

　또, 상기 밸브시트 (10) 를 형성하는 철-알루미늄계 재료에는 철-알루미늄 합금 분말을 포함하고 있음으로써, 밸브시트 (10) 의 사용 온도에서 철-알루미늄 합금 분말이 산화하고, 연료 연소시에서의 밸브시트 (10) 의 응착을 방지하여, 뛰어난 내마모성을 발휘할 수 있다.In addition, the iron-aluminum-based material forming the valve seat 10 contains iron-aluminum alloy powder, whereby the iron-aluminum alloy powder is oxidized at the operating temperature of the valve seat 10, and at the time of fuel combustion, The adhesion of the valve seat 10 can be prevented and excellent wear resistance can be exhibited.

　또한, 상기 철-알루미늄계 재료의 Al 성분을 15~26 중량% 로 함으로써, Fe3Al 의 생성에 의해 전위차가 가급적 저감되고, 부착 받이부 (13), 나아가서는 알루미늄 합금제 실린더 헤드 (2) 와 밸브시트 (10) 와의 이종 금속의 전위차를 가급적 감소시켜, 갈바니 부식을 저지할 수 있다.Further, by setting the Al component of the iron-aluminum-based material to 15 to 26% by weight, the potential difference is reduced as much as possible by the production of Fe 3 Al, and the attachment receiving part 13, furthermore, the aluminum alloy cylinder head 2 The potential difference between dissimilar metals with the valve seat 10 is reduced as much as possible to prevent galvanic corrosion.

이상과 같이, 본 발명에 관한 밸브시트는, 수분이 비교적 많은 엔진용 연료 등의 용도에도 적용할 수 있다.As described above, the valve seat according to the present invention can also be applied to applications such as engine fuels having a relatively high water content.

Claims (4)

알루미늄 합금제 실린더 헤드의 흡기구 또는 배기구에 설치한 부착 받이부에 설치되는 밸브시트를 철-알루미늄계 재료에 의해 형성한 것을 특징으로 하는 엔진용 밸브시트.A valve seat for an engine, wherein the valve seat is provided by an iron-aluminum-based material, the valve seat being provided on an attachment receiving portion provided on an inlet or an exhaust port of an aluminum alloy cylinder head. 제 1 항에 있어서, 상기 철-알루미늄계 재료는 소결품인 것을 특징으로 하는 엔진용 밸브시트.The valve seat for an engine according to claim 1, wherein the iron-aluminum-based material is a sintered product. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 철-알루미늄계 재료는 철-알루미늄 합금 분말을 포함하고 있는 소결품인 것을 특징으로 하는 엔진용 밸브시트.3. The valve seat for an engine according to claim 1 or 2, wherein the iron-aluminum-based material is a sintered article containing iron-aluminum alloy powder. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 철-알루미늄계 재료의 Al 성분을 15~23 중량% 로 하는 것을 특징으로 하는 엔진용 밸브시트.4. The valve seat for an engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the Al component of the iron-aluminum material is 15 to 23% by weight.
KR1020067006086A 2003-09-30 2004-09-29 Valve seat for engine KR20060116800A (en)

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