WO2022024283A1 - エンジンバルブ及びその製造方法 - Google Patents

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隆暁 熊谷
啓吾 中島
晃二 久島
真吾 縣
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Definitions

  • the present invention relates to an engine valve and a method for manufacturing the same.
  • the temperature rise of the intake air usually depends on the temperature of the engine valve, it is necessary to suppress the temperature of the engine valve as much as possible. By roughening the surface, the temperature of the engine valve rises. This is a factor that the heat input from the combustion gas has a great influence and the temperature of the engine valve rises, which in turn raises the intake air temperature. Further, in the intake process, the intake gas enters the combustion chamber after coming into contact with the back surface of the umbrella of the intake valve, so that the intake temperature rises. Furthermore, in the exhaust process, the heat of the exhaust gas is generated from the surface of the umbrella of the exhaust valve. Since heat is also input from the back surface of the umbrella, which has a large surface surface, mirroring only the surface of the umbrella is not sufficient to suppress the temperature rise of the intake air and the temperature rise of the engine valve.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an engine valve and a method for manufacturing the same, which can suppress an increase in intake air temperature and suppress an increase in temperature of the engine valve. ..
  • the umbrella portion in an engine valve having an umbrella portion whose diameter is expanded like an umbrella at the shaft portion and the end portion of the shaft portion and capable of opening and closing a port provided in a cylinder head.
  • the umbrella portion includes an umbrella surface on the bottom surface facing the combustion chamber side, an umbrella back surface on the upper surface side facing the port side, and an outer peripheral surface of the umbrella portion formed between the umbrella surface and the umbrella back surface.
  • a mirrored mirror surface portion is provided on the entire surface of the umbrella surface and the outer peripheral surface exposed in the combustion chamber.
  • the engine valve in the engine valve, it is possible to suppress heat input from the umbrella surface and the outer peripheral surface due to the combustion gas in the engine.
  • a mirrored mirror surface portion is provided on a part or the entire area of the back surface of the umbrella.
  • the intake valve in the engine valve, can suppress the heating of the intake air in the engine from the back surface of the umbrella, and the exhaust valve receives heat from the back surface of the umbrella by the exhaust gas in the engine. It can be suppressed.
  • the engine valve is supported by the valve guide so that the shaft portion can be slidably supported in the axial direction.
  • the port can be opened and closed, and the shaft portion has a mirrored mirror surface portion on a portion exposed from the valve guide when the engine valve is closed.
  • the intake valve in the engine valve, can suppress the heating of the intake air in the engine from the shaft portion, and the exhaust valve can suppress the heat input from the shaft portion by the exhaust gas in the engine. It can be suppressed.
  • the mirror surface portion is a coated mirror surface portion coated with a metal having high temperature resistance and corrosion resistance. And.
  • the growth of the peelable oxide film, intergranular corrosion and the like can be prevented, and the durability of the engine valve can be improved.
  • the rod-shaped material is completed by processing including at least forging.
  • the final step includes a step of molding into a semi-finished product having the same shape as the product, and a final step of mirroring at least a part of the surface of the semi-finished product umbrella portion corresponding to the umbrella portion in the semi-finished product. Is either brushing or plastic working.
  • the final step is the brushing process, and in the pre-process of the final step, either cutting, polishing, the brushing process or the plastic working process is performed. By doing so, a part of the engine valve is mirror-finished.
  • the final step is the plastic working, and in the pre-process of the final step, either cutting, polishing, brushing, or plastic working.
  • a part of the engine valve is mirror-finished.
  • the present invention it is possible to suppress the temperature rise of the intake air in the engine and also to suppress the temperature rise of the engine valve.
  • the engine 1 shown in FIG. 1 is applied to a fossil fuel engine such as a vehicle or a ship.
  • the engine 1 includes a cylinder block 11, a cylinder head 12, a piston 13, a spark plug 14, engine valves 20, 20, and the like.
  • the cylinder block 11 has a cylindrical cylinder 11a forming a combustion chamber 10.
  • the piston 13 has a substantially columnar shape and is connected to a crankshaft (not shown) via a rod-shaped connecting rod 13a, so that the piston 13 can slide up and down inside the cylinder 11a and reciprocate.
  • the cylinder head 12 is arranged above the cylinder block 11 and has a combustion chamber ceiling portion 12a that covers the upper surface of the cylinder 11a. Further, the cylinder head 12 has an intake port 12b and an exhaust port 12c.
  • Engine valves 20 and 20 are provided inside the intake port 12b and the exhaust port 12c, respectively.
  • An annular valve seat 121 is provided at the boundary between the intake port 12b and the combustion chamber 10 of each exhaust port 12c.
  • the shaft portion 21 of the engine valve 20, which will be described later, is slidably supported by a cylindrical valve guide 20A provided on the cylinder head 12 in the axial direction, and the engine valve 20 on the intake port 12b side is a valve seat.
  • the intake port 12b can be opened and closed by seating or leaving (valve closing or opening) with respect to 121, and the engine valve 20 on the exhaust port 12c side sits or leaves (valve closing or opening) with respect to the valve seat 121. By opening the valve), the exhaust port 12c can be opened and closed.
  • a spark plug 14 is attached between the intake port 12b and the exhaust port 12c so that the ignition portion at the end protrudes from the combustion chamber ceiling portion 12a into the combustion chamber 10.
  • the intake port is provided in the cylinder 11a, the combustion chamber ceiling portion 12a of the cylinder head 12, the upper surface of the piston 13, and the combustion chamber 10 surrounded by the umbrella portion 23 described later of the engine valve 20.
  • a mixed gas (intake gas) mixed with fuel is supplied from the intake port 12b opened by opening the engine valve 20 on the 12b side, and is burned by being ignited by the ignition plug 14. This combustion pushes down the piston 13.
  • Exhaust gas generated by combustion is exhausted to the outside of the combustion chamber 10 from the exhaust port 12c opened by opening the engine valve 20 on the exhaust port 12c side.
  • the engine valve 20 As shown in FIG. 2, the engine valve 20 is formed so as to spread concentrically and in an umbrella shape on a shaft portion 21 formed in a round bar shape and one end portion (lower end portion in FIG. 2) of the shaft portion 21. It is equipped with an umbrella unit 23. Further, the engine valve 20 is made of, for example, special steel having high heat resistance, and is formed by forging. Although the engine valve 20 of the present embodiment is solid, it may be hollow and may be filled with a refrigerant such as metallic sodium.
  • the umbrella surface 24 on the lower surface of the umbrella portion 23 has a concave recess 24a in the center thereof and an annular portion 24b having an annular bottom surface view around the concave recess 24a.
  • the surface of the umbrella 24 may be flat without providing the recess 24a and the annular portion 24b.
  • the umbrella back surface 25 on the upper surface of the umbrella portion 23 is continuously provided from the face surface 25a on the umbrella surface 24 side extending upward and straight in the centripetal direction from the upper portion of the outer peripheral surface 26 and the upper end portion of the face surface 25a, and the shaft portion 21. It has a neck portion 25b on the shaft portion 21 side that extends upward and curves in the centripetal direction toward.
  • the face surface 25a is in contact with the lower end of the valve seat 121 (see FIG. 1).
  • An outer peripheral surface 26 formed by the thickness of the umbrella portion 23 is provided between the umbrella surface 24 and the umbrella back surface 25.
  • the engine valve 20 is attached so that at least the umbrella surface 24 and the outer peripheral surface 26 of the umbrella portion 23 are exposed in the combustion chamber 10 in the intake process and the exhaust process of the engine 1.
  • the engine valve 20 of the present embodiment has a mirrored portion that is easily exposed to high temperatures. Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, a mirrored mirror surface portion M is provided over the entire area of the umbrella surface 24 of the engine valve 20. As a result, the engine valve 20 can suppress the temperature rise of the intake gas and suppress the heat input from the umbrella surface 24 due to the exhaust gas.
  • a mirrored mirror surface portion M is provided over the entire outer peripheral surface 26.
  • the engine valve 20 can suppress heat input from the umbrella surface 24 and the outer peripheral surface 26 exposed in the combustion chamber 10.
  • the engine valve 20 can withstand use in a high temperature environment. Can be done.
  • the non-mirrored region excluding the umbrella surface 24 and the outer peripheral surface 26 is referred to as a non-mirror surface portion N.
  • the surface roughness of the mirror surface portion M of the present embodiment is constant (for example, Ra (arithmetic mean roughness) 0.3).
  • the mirror surface portion M may be mirror-finished by a removal process such as cutting or polishing, and a surface treatment by a plating process (melt plating, vacuum plating, etc.) using a metal having high temperature resistance and corrosion resistance.
  • the portion mirrored by plating is called the coated mirror surface portion).
  • Cr plating, Ni-Cr plating, or the like is adopted as the plating process.
  • the engine valve 20 may be subjected to the base adjustment by polishing or the like, or may be performed without the base adjustment. By mirroring the engine valve 20 by plating in this way, it is possible to prevent the growth of a peelable oxide film, intergranular corrosion, and the like, and it is possible to improve the durability of the engine valve 20.
  • mirror surface portion M (Modification example of mirror surface portion M)
  • the mirror surface portion M can be deformed or changed as follows. Further, it is possible to appropriately combine the above-described embodiment of the present invention and the respective configurations (sites), treatments, conditions, etc. in the following modified examples.
  • the back surface of the umbrella 25 may be mirrored together with the mirrored surface 24 of the umbrella and the outer peripheral surface 26 in the above embodiment.
  • a mirrored mirror surface portion M may be provided on a part or the entire area of either one or both of the face surface 25a and the neck portion 25b on the back surface 25 of the umbrella.
  • a mirrored mirror surface portion M may be provided on a part or the entire surface exposed from the valve guide 20A of the engine valve 20 (FIG. 4 is an example in which the exposed entire area is mirrored). ..
  • the engine valve 20 suppresses the temperature rise of the intake gas and suppresses the heat input from the shaft portion 21 due to the exhaust gas, thereby suppressing the rise in the actual temperature of the engine valve 20 (under high temperature). Can be done.
  • a mirrored mirror surface portion M may be provided over the entire shaft portion 21.
  • the cylinder head 12 (valve seat 121) in the region exposed from the valve guide 20A of the engine valve 20.
  • the mirror surface portion M may be provided in the entire area except the face surface 25a, which is a portion in contact with the surface. That is, the non-mirror surface portion N may be provided only on the face surface 25a in the region exposed from the valve guide 20A of the mirrored engine valve 20.
  • outer peripheral surface 26 of the umbrella portion 23 may be mirrored together with the umbrella surface 24.
  • the upper outer peripheral surface 26a on the back surface 25 side of the umbrella which is chamfered to form the outer peripheral surface 26 and has an R shape in a vertical cross section
  • the lower outer peripheral surface 26b on the surface 24 side of the umbrella extending upward from the surface 24 of the umbrella.
  • a mirrored mirror surface portion M may be provided only on the lower outer peripheral surface 26b.
  • the surface roughness may be appropriately changed depending on each part of the engine valve 20.
  • the surface roughness from the shaft portion 21 toward the umbrella surface 24 is set so that the umbrella surface 24 is Ra0.3, the outer peripheral surface 26 and the umbrella back surface 25 are Ra0.4, and the shaft portion 21 is Ra0.5.
  • the mirror surface portion M formed on a part or the entire surface of the shaft portion 21, the umbrella back surface 25, or the outer peripheral surface 26 of the engine valve 20 has an annular shape.
  • the manufacturing process consists of a molding process and a mirror surface process.
  • the first semi-finished product 30 is formed by hot forging a solid round bar B having a predetermined shape (for example, a columnar shape).
  • a shaft portion 31 corresponding to the shaft portion 21 of the finished engine valve 20 and an umbrella portion 33 corresponding to the umbrella portion 23 are formed.
  • the second semi-finished product 40 is molded by sequentially performing cold forging and drawing up on the first semi-finished product 30.
  • the second semi-finished product 40 has the same shape (configuration) as the finished engine valve 20, and the only difference is the presence or absence of mirroring in the umbrella portion 23. That is, the entire area of the second semi-finished product 40 is a non-mirror surface portion N, and the engine valve 20 is provided with a mirror surface portion M in a part of the umbrella portion.
  • each configuration corresponding to each configuration of the engine valve 20 in the second semi-finished product 40 is provided with a shaft portion 41, an umbrella portion 43, an umbrella surface 44, a recess 44a, an annular portion 44b, an umbrella back surface 45, and a face surface 45a.
  • the neck portion 45b and the outer peripheral surface 46 will be described.
  • the umbrella surface 44 and the outer peripheral surface 46 of the umbrella portion (semi-finished product umbrella portion) 43 of the second semi-finished product 40 are mirrored (mirror surface). Processing).
  • the surface is smoothed by cutting the engine valve replacement allowance (for example, about 0.1 mm) with an NC lathe.
  • polishing abrasive cloth paper or a special polishing film is used, and the particle size becomes finer in the subsequent process.
  • the particle size is, for example, 60 (# 60) in rough processing, 400 (# 400) in medium processing, 1000 (# 1000) in finishing processing, and for example in super finishing processing. 1500 (# 1500) can be used.
  • the mirror surface processing of the engine valve 20 of the present embodiment is composed of two stages of preprocessing of the first step (pre-process) and finishing processing of the second step (final process).
  • pre-process cutting or polishing
  • second step there are cases where vanishing processing (plastic working) is performed and brushing processing is performed.
  • the particle size of the abrasive cloth or the like used in the first step is set to, for example, 200 (# 200), and by adopting a finer particle size than in the case of rough processing in the conventional processing method. , The polishing load in the finishing process can be reduced.
  • the umbrella surface 44 or the like of the second semi-finished product 40 is plastically deformed by using a burnishing device BN having a high-strength burnishing end BN1 such as a small (for example, about 1 mm to 2 mm) roller-shaped diamond tip. By doing so, it will be mirrored.
  • a burnishing device BN having a high-strength burnishing end BN1 such as a small (for example, about 1 mm to 2 mm) roller-shaped diamond tip.
  • the burnishing device BN can be moved vertically and horizontally by a driving device (not shown), and as shown in FIG. 9, the shaft is moved by a rotating device (not shown) below the burnishing device BN.
  • the vanishing end BN1 is pressed against one end of the second semi-finished product 40 on the umbrella surface 44 with a predetermined force against the second semi-finished product 40 in a state of rotating at high speed around the axis L1 of the portion 41.
  • it is rolled toward the other end at a predetermined speed, that is, it is moved while crushing the unevenness of the surface.
  • the umbrella surface 44 can be uniformly compacted.
  • the burnishing end portion BN1 moves not only to the annular portion 44b of the umbrella surface 44 but also to the concave portion 44a while rolling with the same force as the pressing force on the annular portion 44b, as will be described later. Therefore, the entire area of the umbrella surface 44 can be mirrored.
  • the burnishing end portion BN1 is applied to the outer peripheral surface 46 with a predetermined force while the second semi-finished product 40 is rotated at high speed around the axis L1.
  • the outer peripheral surface 26 can be uniformly compacted and mirrored.
  • the entire area of the outer peripheral surface 46 can be mirrored, but only the upper outer peripheral surface 26a and the lower outer peripheral surface 26b may be compacted and a part thereof may be mirrored as in the above-mentioned modification 1-3.
  • the burnishing device BN adjusts the position of the burnishing end BN1 in the pressing direction based on the pressing force of the burnishing end BN1 against the work detected by a pressure-sensitive sensor (not shown) provided in the vicinity of the burnishing end BN1. By performing this, the work can be rolled with a constant force (pushing pressure), so that the burnishing process can also be performed on the concave portion 44a of the curved umbrella surface 44 and the umbrella back surface 45.
  • the burnishing end BN1 is changed to the second semi-finished product 40 by the burnishing device BN in a state where the second semi-finished product 40 is rotated at high speed around the axis L1.
  • the face surface 45a is pressed against the end portion on the outer peripheral surface 46 side with a predetermined force, and while adjusting the position in the pressing direction, the face surface 45a is moved toward the neck portion 45b while rolling at a predetermined speed.
  • the back surface 45 of the umbrella can be uniformly compacted. If it is desired to burnish the shaft portion 41 together, the shaft portion 41 is moved as it is toward the upper end portion of the shaft portion 41 while rolling at a predetermined speed.
  • the roughness of the mirror surface portion M can be, for example, about Ra0.1 on average.
  • the brush body BR1 is composed of a columnar brush base BR2 and a bristle material BR3 planted on the lower surface of the brush base BR2, and is rotated around the axis L2 of the brush base BR2 by the drive device BR4. It is possible.
  • the hair material BR3 for example, # 8000 is used for finishing.
  • the umbrella surface 44 is fixed upward by a fixture (not shown) so that the tip of the hair material BR3 of the brush body BR1 faces, and the center of the brush body BR1. Brushing by rotating the brush body BR1 in a state where the tip of the hair material BR3 is in contact with at least the bottom surface of the recess 44a in the center of the umbrella surface 44 (the hair material BR3 around the hair material BR3 is in a slightly bent state). Polished by. Further, at this time, the outer peripheral surface 46 of the umbrella portion 43 of the second semi-finished product 40 is also polished because it comes into contact with the hair material BR3 on the peripheral edge of the brush body BR1.
  • the hair material BR3 can flexibly contact the shape of the work, so that the flat surface portion of the second semi-finished product 40 (for example, the annular portion 44b of the umbrella surface 44).
  • the flat surface portion of the second semi-finished product 40 for example, the annular portion 44b of the umbrella surface 44.
  • the curved surface portion and the recessed portion for example, the shaft portion 41, the recessed portion 44a, the back surface 45 of the umbrella, the face surface 45a, the neck portion 45b, and the outer peripheral surface 46
  • the curved surface portion and the recessed portion for example, the shaft portion 41, the recessed portion 44a, the back surface 45 of the umbrella, the face surface 45a, the neck portion 45b, and the outer peripheral surface 46
  • the roughness of the mirror surface portion M can be, for example, an average of around Ra0.05.
  • the processing liquid in which abrasive grains are mixed with water is gradually reduced in particle size (# 1000 to # 10000), and the brushing process is performed while continuously supplying the second semi-finished product 40. You may.
  • the nitriding treatment may be performed first, and then the mirror surface processing may be performed after the first step and the second step of the above embodiment. After the step, the nitriding treatment may be performed, and then the second step may be performed.
  • Modification 2 In the present embodiment, cutting or polishing is performed in the first step, but brushing or burnishing may be performed.
  • the brushing process or the burnishing process is performed in the second step, but the brushing process may be performed after the burnishing process, or the process may be performed in the reverse order.
  • BN burnishing device BN1 burnishing end BR brush device BR1 brush body BR2 brush base BR3 bristle material BR4 drive device M mirror surface 1 engine 10 combustion chamber 11 cylinder block 11a cylinder 12 cylinder head 12a combustion chamber ceiling 12b intake port 12c exhaust port 13 Piston 14 Spark plug 20 Engine valve 21 Shaft 23 Umbrella 24 Umbrella surface 24a Recess 24b Circular 25 Umbrella back 25a Face surface 25b Neck 26 Outer circumference 30 1st semi-finished product 31 Shaft 33 Umbrella 40 2nd semi-finished product 41 Shaft 43 Umbrella part 44 Umbrella surface 44a Recess 44b Circular part 45 Umbrella back surface 45a Face surface 45b Neck part 46 Outer surface surface surface

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Abstract

吸気の温度上昇を抑制するとともに、エンジンバルブの高温化を抑制することができるエンジンバルブ及びその製造方法の提供。　軸部２１及び軸部２１の端部に傘状に拡径する傘部２３を有し、シリンダヘッド１２に設けられるポート１２ｂ、１２ｃを開閉可能なエンジンバルブ２０において、傘部２３は、燃焼室１０側を向く底面側の傘表面２４と、ポート１２ｂ、１２ｃ側を向く上面側の傘裏面２５と、傘表面２４と傘裏面２５との間に形成される傘部２３の外周面２６とを有し、燃焼室１０内に露出する傘表面２４及び外周面２６の全域に鏡面化した鏡面部Ｍを設ける。

Description

エンジンバルブ及びその製造方法
　本発明は、エンジンバルブ及びその製造方法に関する。
　従来、エンジンの燃焼室壁面の一部を構成するエンジンバルブにおいて、エンジンバルブの傘表面を鏡面化したものがある（特許文献１）。これにより、当該エンジンバルブは、吸気の温度上昇を抑制し、耐ノッキング性を向上することができる。
特開２０１８－８７５６２号公報
　しかしながら、通常、吸気の温度上昇はエンジンバルブの温度に依存することからエンジンバルブの温度をできるだけ抑制する必要があるが、圧縮工程の吸気温度上昇を抑制するためにエンジンバルブの傘部外周面を粗面化することにより、エンジンバルブの温度は上昇してしまう。これは、燃焼ガスからの入熱が大きく影響し、エンジンバルブが温度上昇することでかえって吸気温度を上昇させてしまう要因となっている。また、吸気工程において、吸気ガスが吸気バルブの傘裏面に接触してから燃焼室に入っていくため、吸気温度が上昇、さらには、排気工程において、排気ガスの熱は排気バルブの傘表面より表面積の広い傘裏面からも入熱するため、傘表面のみの鏡面化では、吸気の温度上昇の抑制、及びエンジンバルブの高温化の抑制には不十分であった。
　本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気の温度上昇を抑制するとともに、エンジンバルブの高温化を抑制することができるエンジンバルブ及びその製造方法を提供することである。
　（１）本発明の第１の態様によれば、軸部及び前記軸部の端部に傘状に拡径する傘部を有し、シリンダヘッドに設けられるポートを開閉可能なエンジンバルブにおいて、前記傘部は、燃焼室側を向く底面側の傘表面と、前記ポート側を向く上面側の傘裏面と、前記傘表面と前記傘裏面との間に形成される前記傘部の外周面とを有し、前記燃焼室内に露出する前記傘表面及び前記外周面の全域に鏡面化した鏡面部を設ける。
　本発明の第１の態様によると、エンジンバルブにおいて、エンジンにおける燃焼ガスによる傘表面及び外周面からの入熱を抑制することができる。
　（２）本発明の第２の態様によれば上記第１の態様において、前記傘裏面の一部又は全域に鏡面化した鏡面部を設ける。
　本発明の第２の態様によると、エンジンバルブにおいて、吸気バルブでは傘裏面からのエンジンにおける吸気の加熱を抑制することができ、また、排気バルブではエンジンにおける排気ガスによる傘裏面からの入熱を抑制することができる。
　（３）本発明の第３の態様によれば上記第１の態様又は第２の態様において、前記エンジンバルブは、前記軸部がバルブガイドに軸方向に摺動可能に支持されることにより、前記ポートを開閉可能であって、前記軸部は、前記エンジンバルブの閉弁時において前記バルブガイドから露出している部分に鏡面化した鏡面部を有する。
　本発明の第３の態様によると、エンジンバルブにおいて、吸気バルブでは軸部からのエンジンにおける吸気の加熱を抑制することができ、また、排気バルブではエンジンにおける排気ガスによる軸部からの入熱を抑制することができる。
　（４）本発明の第４の態様によれば上記第１の態様～第３の態様のいずれかにおいて、前記鏡面部は、耐高温性及び耐腐食性が高い金属で被覆された被覆鏡面部とする。
　本発明の第４の態様によるとエンジンバルブにおいて、剥離性の酸化被膜の成長、及び粒界腐食等を予防することができ、エンジンバルブの耐久性を向上させることができる。
　（５）本発明の第５の態様によれば、上記第１の態様～第３の態様のいずれかのエンジンバルブの製造方法であって、棒状の素材を、少なくとも鍛造加工を含む加工により完成品と同じ形状の半完成品に成形する工程と、前記半完成品における、前記傘部に対応する半完成品傘部の表面の少なくとも一部を鏡面化する最終工程とを備え、前記最終工程を、ブラッシング加工又は塑性加工のいずれかとする。
　（６）本発明の第６の態様によれば上記第５の態様において、前記最終工程を前記ブラッシング加工とし、前記最終工程の前工程において、切削、研磨、前記ブラッシング加工又は前記塑性加工のいずれかにより前記エンジンバルブの一部を鏡面化する。
　（７）本発明の第７の態様によれば上記第５の態様において、前記最終工程を前記塑性加工とし、前記最終工程の前工程において、切削、研磨、前記ブラッシング加工又は前記塑性加工のいずれかにより前記エンジンバルブの一部を鏡面化する。
　本発明によれば、エンジンにおける吸気の温度上昇を抑制するとともに、エンジンバルブの高温化を抑制することができる。
本実施形態のエンジンバルブを備えたエンジンの一部を例示する模式図である。 同じくエンジンバルブの一部を示す側面図である。 同じくエンジンバルブの傘表面を示す底面図である。 鏡面部の変形例１－２におけるポート開放時のエンジンバルブの一部を示す側面図である。 鏡面部の変形例１－３におけるエンジンバルブの一部を示す側面図である。 鏡面部の変形例１－４におけるエンジンバルブの一部を示す側面図である。 同じくエンジンバルブの成形から鏡面化に至るまでの過程を示すフロー図である。 同じくエンジンバルブの製造方法において、鏡面化に至るまでの過程を示すフロー図である。 同じくエンジンバルブの製造方法において、バニシング加工を説明するためのエンジンバルブ及びバニシング装置の模式図である。 同じくエンジンバルブの製造方法において、ブラッシング加工を説明するための模式図である。 従来のエンジンバルブの製造方法において、鏡面化に至るまでの過程を順番に示した図である。
（本実施形態）
　以下、図１～図３を参照し、発明の一実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は例示であり、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。
（エンジン１）
　図１に示すエンジン１は、車両や船舶などの化石燃料エンジンに適用される。エンジン１は、シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２、ピストン１３、点火プラグ１４、及びエンジンバルブ２０、２０等を備える。
　シリンダブロック１１は、燃焼室１０を形成する円筒状のシリンダ１１ａを有する。ピストン１３は、略円柱状であって、棒状のコンロッド１３ａを介してクランクシャフト（図示略）と連接しており、シリンダ１１ａの内部を上下に摺動して往復移動可能となっている。
　シリンダヘッド１２は、シリンダブロック１１の上部に配置され、シリンダ１１ａの上面を覆う燃焼室天井部１２ａを有する。また、シリンダヘッド１２は、吸気ポート１２ｂ及び排気ポート１２ｃを有する。
　吸気ポート１２ｂ及び排気ポート１２ｃの内部にはエンジンバルブ２０、２０がそれぞれ設けられている。また、吸気ポート１２ｂ及び各排気ポート１２ｃの燃焼室１０との境界部には、環状のバルブシート１２１が設けられている。
　エンジンバルブ２０は、後述するその軸部２１がシリンダヘッド１２に設けられた円筒状のバルブガイド２０Ａに軸方向に摺動可能に支持されており、吸気ポート１２ｂ側のエンジンバルブ２０が、バルブシート１２１に対して着座又は離座（閉弁又は開弁）することによって、吸気ポート１２ｂを開閉可能とし、排気ポート１２ｃ側のエンジンバルブ２０がバルブシート１２１に対して着座又は離座（閉弁又は開弁）することによって、排気ポート１２ｃを開閉可能とする。
　吸気ポート１２ｂ及び排気ポート１２ｃの間には、点火プラグ１４が端部の着火部を燃焼室天井部１２ａから燃焼室１０内へ突出させるように取り付けられている。
　図１に示すように、エンジン１では、シリンダ１１ａ、シリンダヘッド１２の燃焼室天井部１２ａ、ピストン１３の上面、及びエンジンバルブ２０の後述する傘部２３によって囲まれた燃焼室１０に、吸気ポート１２ｂ側のエンジンバルブ２０が開弁されることにより開放された吸気ポート１２ｂから、燃料が混合された混合ガス（吸気ガス）が供給され、点火プラグ１４によって点火されることにより燃焼される。この燃焼により、ピストン１３が押し下げられる。燃焼により発生した排気ガスは、排気ポート１２ｃ側のエンジンバルブ２０が開弁されることにより開放された排気ポート１２ｃから燃焼室１０外へ排気される。
（エンジンバルブ２０）
　図２に示すように、エンジンバルブ２０は、丸棒状に形成される軸部２１と、軸部２１の一端部（図２における下端部）に同心状にかつ傘状に広がるように形成される傘部２３とを備えている。また、エンジンバルブ２０は、例えば、耐熱性が高い特殊鋼からなり、鍛造成形により形成される。本実施形態のエンジンバルブ２０は中実であるが、中空として、金属ナトリウムなどの冷媒を封入してもよい。
　図３に示すように、傘部２３の下面の傘表面２４は、その中央に凹状の凹部２４ａと、その周りの底面視環状の環状部２４ｂとを有する。なお、傘表面２４に凹部２４ａ及び環状部２４ｂを設けずに平坦状としてもよい。
　傘部２３の上面の傘裏面２５は、外周面２６の上部から上方かつ求心方向に真っ直ぐ伸びる傘表面２４側のフェース面２５ａと、フェース面２５ａの上端部から連続して設けられ、軸部２１に向かって、上方かつ求心方向に湾曲して伸びる軸部２１側の首部２５ｂとを有する。フェース面２５ａは、バルブシート１２１の下端部に接触可能となっている（図１参照）。傘表面２４と傘裏面２５との間には、傘部２３の厚みにより形成される外周面２６が設けられている。
　図１に示すように、エンジンバルブ２０は、エンジン１の吸気工程及び排気工程において、少なくとも、傘部２３の傘表面２４及び外周面２６が燃焼室１０内に露出するように取り付けられる。
（鏡面部Ｍ）
　本実施形態のエンジンバルブ２０は、高温に晒されやすい部分が鏡面化されている。
　具体的には、図２、図３に示すように、エンジンバルブ２０の傘表面２４の全域に鏡面化した鏡面部Ｍを設ける。これにより、エンジンバルブ２０は、吸気ガスの温度上昇を抑制するとともに、排気ガスによる傘表面２４からの入熱を抑制することができる。
　また、傘表面２４とともに、外周面２６の全域に鏡面化した鏡面部Ｍを設ける。これにより、エンジンバルブ２０は、燃焼室１０内に露出する傘表面２４及び外周面２６からの入熱を抑制することができる。このように高温に晒されやすい部分からの入熱を抑制して、エンジンバルブ２０の実体温度の上昇（高温下）を抑制することにより、エンジンバルブ２０は、高温環境下での使用に耐えることができる。なお、傘表面２４及び外周面２６を除く鏡面化されていない領域を非鏡面部Ｎと呼ぶ。
　上記のエンジンバルブ２０の各構成の鏡面化とともに、燃焼室１０内の一部又は全域を鏡面化してもよい。
　本実施形態の鏡面部Ｍは、表面の粗さが一定（例えば、Ｒａ（算術平均粗さ）０．３）となっている。また、鏡面部Ｍにおける鏡面化については、切削・研磨等による除去加工によって行ってもよく、耐高温性及び耐腐食性を有する金属を用いためっき加工（溶融メッキ、真空メッキ等）による表面処理によって行ってもよい（めっき加工により鏡面化された部分を被覆鏡面部という）。例えば、めっき加工として、Ｃｒメッキ、Ｎｉ-Ｃｒメッキ等を採用する。めっき加工を行う場合は、エンジンバルブ２０を研磨等により下地調整をしてから行うようにしても、下地調整せずに行うようにしてもよい。このように、めっき加工によりエンジンバルブ２０を鏡面化することにより、剥離性の酸化被膜の成長、及び粒界腐食等を予防することができ、エンジンバルブ２０の耐久性を向上させることができる。
（鏡面部Ｍの変形例）
　鏡面部Ｍについては、以下のような変形や変更を施すことが可能である。また、上記の本発明の実施形態、及び下記変形例におけるそれぞれの構成（部位）や処理や条件等を適宜組み合わせることが可能である。
（変形例１－１）
　上記の実施形態において鏡面化した傘表面２４及び外周面２６とともに、傘裏面２５を鏡面化してもよい。具体的には、傘裏面２５におけるフェース面２５ａ及び首部２５ｂのいずれか一方又は双方の一部又は全域に鏡面化した鏡面部Ｍを設けてもよい。これにより、エンジンバルブ２０は、吸気ガスの温度上昇を抑制するとともに、排気ガスによる傘裏面２５からの入熱を抑制することによって、エンジンバルブ２０の実体温度の上昇（高温下）を抑制することができる。
（変形例１－２）
　エンジンバルブ２０の軸部２１において、エンジンバルブ２０のバルブガイド２０Ａから露出する一部又は全域に鏡面化した鏡面部Ｍを設けるようにしてもよい（図４は露出する全域を鏡面化した例）。これにより、エンジンバルブ２０は、吸気ガスの温度上昇を抑制するとともに、排気ガスによる軸部２１からの入熱を抑制することよって、エンジンバルブ２０の実体温度の上昇（高温下）を抑制することができる。なお、軸部２１全域に鏡面化した鏡面部Ｍを設けてもよい。
　以上のように、エンジンバルブ２０において、鏡面部Ｍの領域を増やすほど、エンジンバルブ２０の高温下抑制の効果を高めることができる。
（変形例１－３）
　図５に示すように、エンジンバルブ２０のバルブガイド２０Ａから露出する一部に鏡面部Ｍを設ける例として、エンジンバルブ２０のバルブガイド２０Ａから露出する領域のうち、シリンダヘッド１２（バルブシート１２１）と接触する部位であるフェース面２５ａを除く全域に鏡面部Ｍを設けるようにしてもよい。すなわち、鏡面化されたエンジンバルブ２０のバルブガイド２０Ａから露出する領域のうち、フェース面２５ａにのみ非鏡面部Ｎを設けるようにしてもよい。
（変形例１－４）
　図６に示すように、傘表面２４とともに、傘部２３の外周面２６の一部のみを鏡面化してもよい。例えば、外周面２６を構成する面取りがされて縦断面視Ｒ形状をなす傘裏面２５側の上部外周面２６ａ、及び傘表面２４から上方に向かって伸びる傘表面２４側の下部外周面２６ｂのうち、下部外周面２６ｂのみに鏡面化した鏡面部Ｍを設けてもよい。
（変形例２）
　エンジンバルブ２０の各部位によって表面の粗さ（鏡面の仕上げ度合い）を適宜変更してもよい。例えば、傘表面２４をＲａ０．３とし、外周面２６及び傘裏面２５をＲａ０．４とし、軸部２１をＲａ０．５とするように、軸部２１から傘表面２４に向かって表面の粗さを段階的になめらかにしたり、傘表面２４（外周面２６を含んでもよい）を最もなめらかにし、その他の部位を傘表面２４よりも粗く仕上げてもよい。
　なお、エンジンバルブ２０の軸部２１、傘裏面２５又は外周面２６の一部又は全域に形成される鏡面部Ｍは環状をなしている。
（エンジンバルブ２０の製造工程）
　次に、エンジンバルブ２０の製造工程について説明する。製造工程は、成形工程と鏡面工程からなる。
　図７に示すように、（１）第１成形工程において、所定の形状（例えば円柱状）の中実丸棒Ｂを、熱間鍛造加工することによって第１半完成品３０を成形する。第１半完成品３０は、完成品であるエンジンバルブ２０の軸部２１に対応する軸部３１と、同じく傘部２３に対応する傘部３３が成形されている。（２）第２成形工程において、第１半完成品３０に対して、冷間鍛造加工、及び絞り上げ加工を順次行うことにより、第２半完成品４０を成形する。
　第２半完成品４０は、完成品であるエンジンバルブ２０と同じ形状（構成）であって、その違いは、傘部２３における鏡面化の有無のみである。すなわち、第２半完成品４０は全域が非鏡面部Ｎであって、エンジンバルブ２０は傘部の一部に鏡面部Ｍを設けている。説明の便宜上、第２半完成品４０におけるエンジンバルブ２０の各構成に対応する各構成を、軸部４１、傘部４３、傘表面４４、凹部４４ａ、環状部４４ｂ、傘裏面４５、フェース面４５ａ、首部４５ｂ、外周面４６として説明する。
　図７に示すように、（３）鏡面工程において、後述するように、第２半完成品４０の傘部（半完成品傘部）４３における傘表面４４及び外周面４６の鏡面化処理（鏡面加工）を行う。
（従来の鏡面加工）
　ここで、従来のエンジンバルブの鏡面加工においては、徐々に表面の粗さを細かくして平滑化する必要があるため、例えば、図１１に示すように、粗加工、中加工、仕上加工、超仕上加工の４つの工程に分けて研磨等が行われる。例えば、粗加工及び中加工では、切削又は研磨が行われ、仕上加工及び超仕上加工では、研磨が行われる場合がある。また、仕上加工においては、平面部は機械磨きが行われ、超仕上加工においては、曲面部や凹み部等は手磨きが行われる。
　具体的には、切削では、例えば、ＮＣ旋盤により、エンジンバルブの取り代分（例えば約０．１ｍｍ）を切削することにより、表面の平滑化を図る。また、研磨では、研磨布紙や特殊研磨フィルムが用いられ、粒度は後工程ほど細かくなる。具体的に粒度は、粗加工おいては、例えば６０（＃６０）、中加工においては、例えば４００（＃４００）、仕上加工においては、例えば１０００（＃１０００）、超仕上加工においては、例えば１５００（＃１５００）のものを用いることができる。
　このように従来の鏡面加工では、エンジンバルブを、４つの工程に分けて段階的に研磨する必要があり、また、加工部分によって研磨方法を変更（例えば、機械磨きから手磨きへ変更）する必要があるため、作業工程が多くなり、コストや時間が掛かってしまう。
（本実施形態の鏡面加工）
　図８に示すように、本実施形態のエンジンバルブ２０の鏡面加工は、第１工程（前工程）の前加工及び第２工程（最終工程）の仕上加工の２段階で構成される。第１工程では、切削又は研磨を行い、第２工程においては、バニシング加工（塑性加工）を行う場合と、ブラッシング加工を行う場合とがある。これらは、表面粗さの要求に応じて、適宜変更することができる。このように本実施形態においては、上記の従来のエンジンバルブの鏡面加工における工程を省略することが可能となり、工数の短縮化を図ることができる。
　本実施形態の鏡面加工の場合、第１工程において採用する研磨布紙等の粒度を、例えば２００（＃２００）として、従来の加工方法における粗加工の場合よりも細かなものを採用することにより、仕上加工における研磨の負荷を低減させることができる。
（バニシング加工）
　バニシング加工では、小型（例えば１ｍｍ～２ｍｍ程度）ローラ状のダイヤチップ等の高強度のバニシング端部ＢＮ１を有するバニシング装置ＢＮを用いて、第２半完成品４０の傘表面４４等を塑性変形させることによって、鏡面化を図る。
　具体的には、バニシング装置ＢＮは、駆動装置（図示略）によって垂直方向及び水平方向に移動可能であって、図９に示すように、バニシング装置ＢＮの下方において回転装置（図示略）によって軸部４１の軸線Ｌ１周りに高速回転している状態の第２半完成品４０に対して、バニシング端部ＢＮ１を、第２半完成品４０の傘表面４４における一端部に所定の力で押し当てるとともに、他端部に向けて所定の速度で転圧、すなわち、表面の凹凸を押しつぶしながら移動させる。これにより、傘表面４４を均一に転圧することができる。その際、バニシング端部ＢＮ１は、傘表面４４の環状部４４ｂだけでなく、後述するように凹部４４ａに対して、環状部４４ｂに対する押圧力と同じ力で転圧しながら移動する。したがって、傘表面４４の全領域を鏡面化することができる。
　また、第２半完成品４０の外周面４６の鏡面化については、第２半完成品４０を軸線Ｌ１周りに高速回転させた状態で、バニシング端部ＢＮ１を、外周面４６に所定の力で押し当てることにより、外周面２６を均一に転圧することができ、鏡面化することができる。このとき、外周面４６の全域を鏡面化することができるが、上記の変形例１－３のように上部外周面２６ａや下部外周面２６ｂのみ転圧してそれら一部を鏡面化してもよい。
　なお、バニシング装置ＢＮは、バニシング端部ＢＮ１の近傍に設けた感圧センサ（図示省略）によって検知したバニシング端部ＢＮ１のワークに対する押圧力に基づいて、バニシング端部ＢＮ１の押し当て方向の位置調整を行うことにより、ワークに対して一定の力（押圧力）で転圧することができるため、湾曲した傘表面４４の凹部４４ａや傘裏面４５に対してもバニシング加工を行うことができる。
　例えば、傘裏面４５をバニシング加工する場合には、第２半完成品４０を軸線Ｌ１周りに高速回転させてた状態で、バニシング装置ＢＮによって、バニシング端部ＢＮ１を、第２半完成品４０のフェース面４５ａの外周面４６側の端部に所定の力で押し当てるとともに、押し当て方向の位置調整しつつ、首部４５ｂに向けて所定の速度で転圧しながら移動させる。これにより、傘裏面４５を均一に転圧することができる。なお、軸部４１も併せてバニシング加工したい場合には、そのまま、軸部４１の上端部に向けて所定速度で転圧しながら移動させる。
　バニシング加工の結果、鏡面部Ｍの粗さを、例えば、平均Ｒａ０．１前後とすることができる。
（ブラッシング加工）
　ブラッシング加工では、ブラシ体ＢＲ１を有するブラシ装置ＢＲによるブラッシングによって、第２半完成品４０の傘表面４４等の鏡面化を図る。
　図１０に示すように、ブラシ体ＢＲ１は、円柱状のブラシベースＢＲ２と、ブラシベースＢＲ２の下面に植設された毛材ＢＲ３から構成され、駆動装置ＢＲ４によってブラシベースＢＲ２の軸線Ｌ２周りに回転可能となっている。毛材ＢＲ３は、仕上用として、例えば＃８０００が用いられる。
　図１０に示すように、第２半完成品４０は、傘表面４４が、ブラシ体ＢＲ１の毛材ＢＲ３の先端を向くように固定具（図示略）により上向きに固定され、ブラシ体ＢＲ１の中央の毛材ＢＲ３の先端が、少なくとも傘表面４４の中央の凹部４４ａの底面に接触した状態（その周りの毛材ＢＲ３は多少撓んだ状態となる）でブラシ体ＢＲ１を回転させることにより、ブラッシングによって研磨される。さらに、このとき、第２半完成品４０の傘部４３の外周面４６も、ブラシ体ＢＲ１の周縁の毛材ＢＲ３に接触するため、研磨される。
　以上のように、ブラッシング加工においては、毛材ＢＲ３が、ワークの形状に対して柔軟に接触することができるため、第２半完成品４０の平面部分（例えば、傘表面４４の環状部４４ｂ）だけでなく、曲面部及び凹み部（例えば、軸部４１、凹部４４ａ、傘裏面４５、フェース面４５ａ、首部４５ｂ、外周面４６）を研磨することが可能となっている。
　ブラッシング加工の結果、鏡面部Ｍの粗さを、例えば、平均Ｒａ０．０５前後とすることができる。
　なお、ブラッシング加工の際、水に砥粒を混ぜた加工液を、徐々に粒度を細かくして（＃１０００～＃１００００）、第２半完成品４０に連続供給しながらブラッシング加工を行うようにしてもよい。
（鏡面加工の変形例）
　鏡面加工については、以下のような変形や変更を施すことが可能である。また、上記の本発明の実施形態、及び下記変形例におけるそれぞれの構成（部位）や処理や条件等を適宜組み合わせることが可能である。
（変形例１）
　第２半完成品４０において表面を窒化処理する場合には、先に窒化処理を施して、上記実施形態の第１工程及び第２工程後に鏡面加工を行うようにしてもよく、また、第１工程後に、窒化処理を行った後、第２工程を行うようにしてもよい。
（変形例２）
　本実施形態では、第１工程において、切削又は研磨を行っているが、ブラッシング加工又はバニシング加工を行うようにしてもよい。
（変形例３）
　本実施形態では、第２工程において、ブラッシング加工又はバニシング加工を行っているが、バニシング加工後、ブラッシング加工を行ったり、その逆の順番で加工を行ってもよい。
ＢＮ　バニシング装置　　　　　　　　　　ＢＮ１　バニシング端部
ＢＲ　ブラシ装置　　　　　　　　　　　　ＢＲ１　ブラシ体
ＢＲ２　ブラシベース　　　　　　　　　　ＢＲ３　毛材
ＢＲ４　駆動装置
Ｍ　鏡面部
１　エンジン　　　　　　　　　　　　　　１０　燃焼室
１１　シリンダブロック　　　　　　　　　１１ａ　シリンダ
１２　シリンダヘッド　　　　　　　　　　１２ａ　燃焼室天井部
１２ｂ　吸気ポート　　　　　　　　　　　１２ｃ　排気ポート
１３　ピストン　　　　　　　　　　　　　１４　点火プラグ
２０　エンジンバルブ　　　　　　　　　　２１　軸部
２３　傘部　　　　　　　　　　　　　　　２４　傘表面
２４ａ　凹部　　　　　　　　　　　　　　２４ｂ　環状部
２５　傘裏面　　　　　　　　　　　　　　２５ａ　フェース面
２５ｂ　首部　　　　　　　　　　　　　　２６　外周面
３０　第１半完成品　　　　　　　　　　　３１　軸部
３３　傘部
４０　第２半完成品　　　　　　　　　　　４１　軸部
４３　傘部　　　　　　　　　　　　　　　４４　傘表面
４４ａ　凹部　　　　　　　　　　　　　　４４ｂ　環状部
４５　傘裏面　　　　　　　　　　　　　　４５ａ　フェース面
４５ｂ　首部　　　　　　　　　　　　　　４６　外周面

Claims (7)

  1. 　軸部及び前記軸部の端部に傘状に拡径する傘部を有し、シリンダヘッドに設けられるポートを開閉可能なエンジンバルブにおいて、
    　前記傘部は、
    燃焼室側を向く底面側の傘表面と、前記ポート側を向く上面側の傘裏面と、前記傘表面と前記傘裏面との間に形成される前記傘部の外周面とを有し、
    前記燃焼室内に露出する前記傘表面及び前記外周面の全域に鏡面化した鏡面部を設けたことを特徴とするエンジンバルブ。
  2. 　前記傘裏面の一部又は全域に鏡面化した鏡面部を設けたことを特徴とする請求項１記載のエンジンバルブ。
  3. 　前記エンジンバルブは、前記軸部がバルブガイドに軸方向に摺動可能に支持されることにより、前記ポートを開閉可能であって、
    　前記軸部は、前記エンジンバルブの閉弁時において前記バルブガイドから露出している部分に鏡面化した鏡面部を有することを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンバルブ。
  4. 　前記鏡面部は、耐高温性及び耐腐食性が高い金属で被覆された被覆鏡面部であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のエンジンバルブ。
  5. 　請求項１～３のいずれかに記載のエンジンバルブの製造方法であって、
    　棒状の素材を、少なくとも鍛造加工を含む加工により完成品と同じ形状の半完成品に成形する工程と、
    　前記半完成品における、前記傘部に対応する半完成品傘部の表面の少なくとも一部を鏡面化する最終工程とを備え、
    　前記最終工程を、ブラッシング加工又は塑性加工のいずれかとしたことを特徴とするエンジンバルブの製造方法。
  6. 　前記最終工程を前記ブラッシング加工とし、
    　前記最終工程の前工程において、切削、研磨、前記ブラッシング加工又は前記塑性加工のいずれかにより前記エンジンバルブの一部を鏡面化することを特徴とする請求項５記載のエンジンバルブの製造方法。
  7. 　前記最終工程を前記塑性加工とし、
    　前記最終工程の前工程において、切削、研磨、前記ブラッシング加工又は前記塑性加工のいずれかにより前記エンジンバルブの一部を鏡面化することを特徴とする請求項５記載のエンジンバルブの製造方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0913921A (ja) * 1995-06-26 1997-01-14 Fuji Oozx Inc エンジンバルブ
JP2014047392A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Honda Motor Co Ltd 内燃機関用チタンバルブ
JP2020084773A (ja) * 2018-11-15 2020-06-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3286704A (en) * 1964-01-10 1966-11-22 Eaton Yale & Towne Engine valve
JPH0618781Y2 (ja) * 1988-06-23 1994-05-18 日本ユニット株式会社 鏡面研磨用工具
JPH08138206A (ja) * 1994-11-10 1996-05-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気ヘッドの製造方法
JPH11221750A (ja) * 1998-02-09 1999-08-17 Teijin Ltd 金属表面の研磨方法
US7011067B2 (en) * 2002-08-19 2006-03-14 Trw Chrome plated engine valve
JP2004243464A (ja) * 2003-02-13 2004-09-02 Toshiba Corp 大型部品の研磨方法およびこれに用いる研磨粒
JP5512256B2 (ja) * 2009-12-24 2014-06-04 愛三工業株式会社 エンジンバルブ
JP5793014B2 (ja) * 2011-07-21 2015-10-14 株式会社不二製作所 硬質脆性材料基板の側部研磨方法
PL3088776T3 (pl) * 2014-08-27 2018-07-31 Nittan Valve Co., Ltd. Zawór grzybkowy i sposób jego wytwarzania
JP6685860B2 (ja) * 2016-07-20 2020-04-22 愛三工業株式会社 エンジンバルブ
JP6861518B2 (ja) * 2016-11-18 2021-04-21 本田技研工業株式会社 内燃機関
US11022027B2 (en) * 2016-11-18 2021-06-01 Honda Motor Co., Ltd. Internal combustion engine with reduced engine knocking

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0913921A (ja) * 1995-06-26 1997-01-14 Fuji Oozx Inc エンジンバルブ
JP2014047392A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Honda Motor Co Ltd 内燃機関用チタンバルブ
JP2020084773A (ja) * 2018-11-15 2020-06-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関

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