WO2005031125A1 - エンジン用バルブシート - Google Patents

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WO2005031125A1
WO2005031125A1 PCT/JP2004/014244 JP2004014244W WO2005031125A1 WO 2005031125 A1 WO2005031125 A1 WO 2005031125A1 JP 2004014244 W JP2004014244 W JP 2004014244W WO 2005031125 A1 WO2005031125 A1 WO 2005031125A1
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Koichiro Morimoto
Kunio Hanata
Takashi Nishida
Tomohiro Sakai
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Mitsubishi Materials Pmg Corporation
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/02—Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2301/00—Using particular materials

Definitions

  • the present invention relates to a valve seat for an engine.
  • a valve seat that also has an iron-based sintered alloy force as this type is known.
  • weight% 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%, total composition of residual force Fe and unavoidable impurities, base of alloy steel, Co-base composed of Co-Mo-Cr alloy
  • the hard alloy particles are composed of a Fe-based sintered alloy that has a structure that is dispersed and distributed at a rate of 10 to 24 area% in total and a porosity of 5 to 15%, as observed with an optical micrograph.
  • a valve seat made of a Fe-based sintered alloy that can exhibit wear resistance and the like.
  • Patent document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-209855 (paragraph 0004)
  • the above-mentioned fuel for an engine containing alcohol as a main component sometimes contains a relatively large amount of water as compared with conventional gasoline or light oil, and therefore, the engine fuel containing alcohol as a main component may be used.
  • the fuel for fuel is introduced into the cylinder together with the air through the intake port provided with the valve seat for intake, moisture is present in the gap between the intake valve seat and the mounting receiving part of the cylinder head to which this valve seat is assembled. There is a risk of intrusion.
  • the intake valve seat and the assembly receiving portion are made of different metals, for example, the intake valve seat is made of iron.
  • Galvanic corrosion may occur in the case of contact with dissimilar metals, such as those in which the base metal, the mounting receiving part, and the cylinder head are aluminum-based metal. That is, in the galvanic corrosion, when dissimilar metals come into contact with each other and there is moisture between them, electricity is generated and the metal on the minus side is corroded. In aluminum and iron, the aluminum side becomes the minus side. Corrosion occurs. As a result, for example, there is a concern that a hole leading to the cooling water passage in the cylinder head may be formed by corrosion.
  • Such galvanic corrosion may also occur in the assembly receiving portion on the exhaust port side and in the exhaust valve seat.
  • the problem to be solved is that, in relation to a valve seat provided in an assembly receiving part provided in an intake port or an exhaust port of an aluminum alloy cylinder head, an engine knob seat capable of preventing galvanic corrosion.
  • the purpose is to provide.
  • the invention according to claim 1 is characterized in that a valve seat provided in an assembly receiving portion provided in an intake port or an exhaust port of an aluminum alloy cylinder head is formed of an iron-aluminum-based material. It is a valve seat.
  • the invention of claim 2 is characterized in that in the valve seat for an engine according to claim 1, the iron-aluminum-based material is a sintered product.
  • the invention of claim 3 is the valve seat for an engine according to claim 1 or 2, wherein the iron-aluminum material is a sintered product containing iron-aluminum alloy powder. I do.
  • the A1 component of the iron-aluminum-based material is 15 to 26% by weight.
  • valve seat can reduce the potential difference with respect to the aluminum alloy cylinder head, the potential difference between the assembly receiving portion and the valve seat body via water is reduced. Galva-can prevent corrosion.
  • Fe-A1 is oxidized at a valve seat operating temperature to prevent cohesive wear and exhibit excellent wear resistance.
  • the potential difference between the valve seat body and the valve seat body can be reduced as much as possible to prevent galvanic corrosion.
  • the force shown in the case of the intake port may be the assembly receiving portion of the exhaust port and the exhaust valve seat.
  • FIG. 1 to FIG. 3 show a first embodiment, in which a cylinder head 2 fixed to a cylinder 1 in which a piston (not shown) reciprocates is made of an aluminum alloy, and an intake port 3 is provided on one side thereof. And an exhaust port 4 on the other side.
  • an intake valve seat 7 is provided at an intake port 6 facing the combustion chamber 5 in the intake port 3, and an intake valve 8 opens and closes the intake valve seat 7.
  • an exhaust valve seat 10 is provided at an exhaust port 9 of the exhaust port 4 facing the combustion chamber 5, and an exhaust valve 11 opens and closes the exhaust valve seat 10.
  • a cooling water passage 12 is provided between the intake port 3 and the exhaust port 4 in the cylinder head 2.
  • the intake port 6 is provided with an assembly receiving portion 13 for the intake valve seat 7.
  • the mounting receiver 13 is formed in a concave shape so as to have a slightly larger diameter than the diameter of the intake port 3, and the intake valve seat 7 is fitted to the mounting receiver 13.
  • reference numeral 14 denotes a seat surface with which the intake valve 8 comes into contact with the opening and closing freely
  • reference numeral 15 denotes an inner peripheral surface of the knob seat 7.
  • the intake valve seat 7 has a ring shape having the same outer diameter as the assembling receiving portion 13 and the same inner diameter as the intake port 3, and is sintered after forming an iron-aluminum powder material. It was done.
  • the intake valve seat 7 For example, 150 mesh reduced iron powder, 150 mesh Fe-50 wt% Al powder, carbon with an average particle size of 10 m ( prepared c) powder and a binder, are blended raw material powders in a predetermined ratio, the mixed powder obtained after producing the ring-shaped green compact and molding at a pressure of 7TonZcm 2, the green compact After degreasing by heating in a vacuum, sintering was performed at 1200 ° C for 1 hour to obtain a sintered body.
  • the size of the Fe—A1 alloy is 500 / zm or less, preferably 300 m or less.
  • the sintered body force also has dimensions of an outer diameter of 36 mm, an inner diameter of 30 mm, a thickness of 6 mm, and a valve seat having a seat surface 14 having a width of 1.5 mm.
  • the A1 component in the iron-aluminum material of the valve seat 7 is set to 15 to 23% by weight. This is because the potential difference can be reduced as much as possible by the formation of Fe A1 when the A1 component is 15-26% by weight, as shown in the table of the potential difference with respect to the weight percentage of A1 in Fig. 3.
  • the iron-based valve seat 10 provided in the assembly receiving portion 13 provided in the intake port 6 of the aluminum alloy cylinder head 2 is formed of an iron-aluminum-based material.
  • the iron-aluminum-based material forming the valve seat 10 contains iron-aluminum alloy powder, the iron-aluminum alloy powder is oxidized at the operating temperature of the valve seat 10, Prevents sticking of the valve seat 10 during fuel combustion and provides excellent resistance Abrasion can be exhibited.
  • the galvanic corrosion can be prevented by minimizing the potential difference between different metals between the alloy cylinder head 2 and the valve seat 10.
  • valve seat that is useful in the present invention can be applied to uses such as engine fuel having relatively high moisture.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a metallographic view showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph of a potential difference showing a first example of the present invention.

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Abstract

【課題】　アルミニウム合金製シリンダヘッドの吸気口に設けた組付け受け部に設けられるバルブシートにおいて、ガルバニ腐食を阻止する。 【解決手段】　アルミニウム合金製シリンダヘッド２の吸気口６に設けた組付け受け部13に設けられる鉄系バルブシート10を、鉄ーアルミニウム系材料により形成する。前記鉄ーアルミニウム系材料のＡｌ成分を１５～２３重量％とする。シリンダヘッド２の組付け受け部13とバルブシート10との電位差を可及的に減少して、ガルバニ腐食を阻止することができる。

Description

明 細 書
エンジン用バノレブシート
技術分野
[0001] 本発明は、エンジン用バルブシートに関するものである。
背景技術
[0002] 従来、この種のものとして鉄基焼結合金力もなるバルブシートが公知である。例えば 、重量％でじ：0.7— 1.4%, Si: 0.2— 0.9%, Co : 15.1— 26%, Mo : 6.1— 11%, C r: 2.6— 4. 7%, Ni: 0. 5—1. 2%、 Nb : 0. 2—0. 7%、を含有し、残り力Feと不可 避不純物からなる全体組成、合金鋼の素地に、 Co— Mo— Cr系合金カゝらなる Co基合 金硬質粒子が、光学顕微鏡組織写真で観察して、合量で 10— 24面積％の割合で 分散分布した組織、および 5— 15%の気孔率、を有する Fe基焼結合金で構成する F e基焼結合金製バルブシートであって、耐摩耗性等を発揮できるものである。
特許文献 1：特開平 11 - 209855公報 (段落 0004)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 近年排気ガスが比較的清浄であるアルコールを主成分としたエンジン用燃料が普及 している。このような燃料を空気と共に吸気口を介して燃焼室内に導入し、そして吸 気口に設けた吸気用バルブシートを吸気用バルブで閉じた後に燃料を燃焼して動 力を得る。その後排気口に設けた排気用バルブシートを排気用ノ レブで開いて排気 ガスを排出する。
[0004] ところで、前記アルコールを主成分としたエンジン用燃料においては、従来のガソリン や軽油に比較して水分が比較的多量に含まれていることがあり、このためアルコール を主成分としたエンジン用燃料が空気と共に吸気用バルブシートを備えた吸気口を 介してシリンダー内に導入する際に、吸気用バルブシートとこのバルブシートを組付 けるシリンダヘッドの組付け受け部との隙間に水分が浸入するおそれがある。このよう にして吸気用バルブシートとその組付け受け部との隙間に水分が介在すると、吸気 用バルブシートとその組付け受け部とが異種金属、例えば吸気用バルブシートが鉄 系金属、組付け受け部ひ 、てはシリンダヘッドがアルミニウム系金属であるような異種 金属接触の場合にはガルバ-腐食が生ずるおそれがある。すなわち、前記ガルバ- 腐食は異種金属が接触してその間に水分があると電気が発生して、マイナス側の金 属は腐食すると 、うものであり、アルミニウムと鉄ではアルミニウム側がマイナス側とな つて腐食が生ずる。この結果、例えばシリンダヘッドに組付け受け部力 冷却水路に 通じる孔が腐食によって形成されるようなことが懸念される。
[0005] そして、このようなガルバ-腐食は排気口側の組付け受け部と排気用バルブシートに お!、ても生ずるおそれがある。
[0006] 解決しょうとする問題点は、アルミニウム合金製シリンダヘッドの吸気口又は排気口に 設けた組付け受け部に設けられるバルブシートにぉ 、て、ガルバ-腐食を阻止でき るエンジン用ノ レブシートを提供することを目的とする。 課題を解決するための手段
[0007] 請求項 1の発明は、アルミニウム合金製シリンダヘッドの吸気口又は排気口に設けた 組付け受け部に設けられるバルブシートを鉄一アルミニウム系材料により形成したこ とを特徴とするエンジン用バルブシートである。
[0008] 請求項 2の発明は、請求項 1記載のエンジン用バルブシートにおいて前記鉄一アル ミニゥム系材料は、焼結品であることを特徴とする。
[0009] 請求項 3の発明は、請求項 1又は 2記載のエンジン用バルブシートにおいて、前記鉄 一アルミニウム系材料は、鉄一アルミニウム合金粉末を含んで 、る焼結品であること を特徴とする。
[0010] 請求項 4の発明は、請求項 1一 3のいずれ力 1項に記載のエンジン用バルブシートに おいて、前記鉄一アルミニウム系材料の A1成分を 15— 26重量％とする。
発明の効果
[0011] 請求項 1の発明によれば、バルブシートはアルミニウム合金製シリンダーヘッドに対し て電位差を低減できるので、水を介しての組付け受け部とバルブシート本体との電位 差を減少して、ガルバ-腐食を阻止することができる。
[0012] 請求項 2の発明によれば、各種の鉄一アルミニウム系材料により形成することができ る。 [0013] 請求項 3の発明によれば、バルブシート使用温度で Fe— A1が酸ィ匕し、凝着摩耗を防 止して優れた耐摩耗性を発揮できる。
[0014] 請求項 4の発明によれば、バルブシート本体との電位差を可及的に減少して、ガル バニ腐食を阻止することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以 下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定す るものではない。また、以下に説明される構成の全て力 本発明の必須要件であると は限らな ヽ。例えば実施例では吸気口の場合を示した力 S排気口の組付け受け部と 排気用バルブシートでもよ 、。
実施例 1
[0016] 図 1一図 3は第 1実施例を示しており、図示しないピストンが往復動するシリンダ 1に 固定するシリンダヘッド 2は、アルミニウム合金製であって、その一側に吸気ポート 3を 設けると共に他側に排気ポート 4を設けている。そして、吸気ポート 3における燃焼室 5に臨む吸気口 6に吸気用バルブシート 7を設けると共に、この吸気用バルブシート 7 を吸気用バルブ 8が開閉するようになっている。同様に、排気ポート 4における燃焼室 5に臨む排気口 9に排気用バルブシート 10を設けると共に、この排気バルブシート 10 を排気用バルブ 11が開閉するようになっている。さらに、シリンダヘッド 2には冷却水 路 12が吸気ポート 3と排気ポート 4との間に設けられている。
[0017] 前記吸気口 6には吸気用バルブシート 7の組付け受け部 13が設けられる。この組付 け受け 13は吸気ポート 3の直径よりやや大径となるように凹段状に形成しており、この 組付け受け部 13に吸気用バルブシート 7が嵌着している。尚、図中 14は吸気用バル ブ 8が開閉自在に接触するシート面、 15はノ レブシート 7の内周面を示している。
[0018] 前記吸気用バルブシート 7は、外径が組付け受け部 13と同径で内径が吸気ポート 3と 同径なリング状であって、鉄一アルミニウム系粉末材料を成形した後に焼結したもの である。
[0019] 次に吸気用バルブシート 7の製造方法について説明する。例えば 150メッシュの還 元鉄粉、 150メッシュの Fe— 50重量 (wt) %Al粉末、平均粒径 10 mのカーボン（ c)粉末及びバインダーを用意し、これら原料粉末を所定の割合に配合し、得られた 混合粉末を 7tonZcm2の圧力で金型成形してリング状圧粉体を作製した後に、この 圧粉体を真空中で加熱脱脂した後、 1200°C、 1時間の保持時間で焼結を行い、焼 結体を得た。尚、図 2の金属組織図に示すように Fe— A1合金の大きさは、 500 /z m 以下、好ましくは 300 m以下である。そして、この焼結体力も外径 36mm、内径 30 mm、厚さ 6mmの寸法を有し、シート面 14の幅が 1. 5mmであるバルブシートを作製 するものである。
[0020] そして、バルブシート 7の鉄一アルミニウム系材料におけるおける A1成分を 15— 23 重量％とする。これは図 3の A1の重量％に対する電位差の表に示すように、 A1成分 を 15— 26重量％にすると、 Fe A1の生成により電位差が可及的に低減することがで
3
きる。
[0021] 次に前記構成についてその作用を説明する。水分が比較的多量に含まれていること がありアルコールを主成分としたエンジン用燃料が空気と共に吸気ポートを通ってシ リンダ一 1内に導入する際に、水分が吸気用バルブシート 7と組付け受け部 13との隙 間 sに侵入して水が溜まると、該水を介してシリンダヘッド 2と吸気用バルブシート 7が 接触し、この結果異種金属接触が生じてガルバ-腐食が生ずるおそれがある。しか しながら、吸気バルブシート 10は、アルミ合金製のシリンダーヘッド 2と電位差が小さ い材質によって形成されているので、異種金属の接触状態とは異なり、隙間 sに水分 が浸入しても両者間に電気が発生することはなぐガルバ-腐食が生ずることはない
[0022] 以上のように、前記実施例においては、アルミニウム合金製シリンダヘッド 2の吸気口 6に設けた組付け受け部 13に設けられる鉄系バルブシート 10を、鉄一アルミニウム系 材料により形成したことにより、シリンダヘッド 2とバルブシート 10との間は異種金属間 接触とはならず、組付け受け部 13とバルブシート 10との異種金属の電位差を減少し て、ガルバ-腐食を阻止することができる。
[0023] また、前記バルブシート 10を形成する鉄一アルミニウム系材料には、鉄一アルミニゥ ム合金粉末を含んでいることにより、バルブシート 10の使用温度で、鉄一アルミニウム 合金粉末が酸化し、燃料燃焼時におけるバルブシート 10の凝着を防止し、優れた耐 摩耗性を発揮できる。
[0024] さらに、前記鉄一アルミニウム系材料の A1成分を 15— 26重量％とすることにより、 Fe
Alの生成により電位差が可及的に低減し、組付け受け部 13、ひいてはアルミニウム
3
合金製シリンダヘッド 2とバルブシート 10との異種金属の電位差を可及的に減少して 、ガルバ-腐食を阻止することができる。
産業上の利用可能性
[0025] 以上のように本発明に力かるバルブシートは、水分が比較的多いエンジン用燃料な どの用途にも適用できる。
図面の簡単な説明
[0026] [図 1]本発明の第 1実施例を示す断面図である。
[図 2]本発明の第 1実施例を示す金属組織図である。
[図 3]本発明の第 1実施例を示す電位差のグラフである。
符号の説明
[0027] 2 シリンダヘッド
6 吸気口
• バノレブシート

Claims

請求の範囲
[1] アルミニウム合金製シリンダヘッドの吸気口又は排気口に設けた組付け受け部に設 けられるバルブシートを鉄一アルミニウム系材料により形成したことを特徴とするェン ジン用バルブシート。
[2] 前記鉄一アルミニウム系材料は、焼結品であることを特徴とする請求項 1記載のェン ジン用バルブシート。
[3] 前記鉄一アルミニウム系材料は、鉄一アルミニウム合金粉末を含んでいる焼結品で あることを特徴とする請求項 1又は 2記載のエンジン用バルブシート。
[4] 前記鉄一アルミニウム系材料の A1成分を 15— 23重量％とすることを特徴とする請求 項 1一 3のいずれ力 1項に記載のエンジン用バルブシート。
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