JPS6270551A

JPS6270551A - エンジンのバルブシ−トおよびその製造方法

Info

Publication number: JPS6270551A
Application number: JP21083785A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ishii; 仁士石井; Kimihiko Ando; 公彦安藤; Takeshi Nakakohara; 中小原　武; Hiroyuki Murase; 博之村瀬
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-09-23
Filing date: 1985-09-23
Publication date: 1987-04-01

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〕この発明は、エンジンのバルブシートにかかり、特に高
温腐食条件下での耐久性に優れたエンジンのバルブシー
トの改良に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、鉄系焼結材料を使用したエンジンのバルブシート
は、鉄粉、カーボン粉を主成分とする混合粉にＦ　ｅ　
−Ｍ　ｏ化合物等の金属間化合物を硬質粒子として添加
して焼結したものが多かった。そして、焼結をし易くす
る観点から耐腐食性向上に寄与するＣｒの含有量は少な
かった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このため、有鉛ガソリン、メタノール等を燃料として使
用した場合、ＰｂＣＡ’ｚ　、ＨＣＯＯＨ（ギ酸）等の
燃焼生成物により高温状態で腐食摩耗が生じるという問
題があった。

この原因については日石レビュー第２５巻第４号２３７
頁に記載されているように、例えばアルコール（エタノ
ール、メタノール）は単一成分で潜熱が大きいため十分
気化されないうちにエンジンの燃焼室に吸入されてしま
う。またアルコールはエンジン油に溶解せずに水に溶解
し易いのでエンジンのクランクケース中で未燃アルコー
ルと水が凝縮し、これがエンジン油とエマルジョンを形
成する。さらにブローバイガス中にはアセトアルデヒド
、ホルムアルデヒドおよびギ酸等が腐食や摩耗に悪影響
を与える物質が多量に存在するためと考えられた。

以上のような理由によって、バルブシートが高温状態で
腐食して耐久性が低下したり、エンジンの出力が低下す
るという問題があった。

従って、本発明の目的は、バルブシートの高温状態での
腐食および摩耗を防止して耐久性の向上を図ることにあ
る。

また、これによりエンジンの出力低下環のトラブルを低
減するとともに、バルブシートの摩耗により必要になる
動弁系調整の手間を省略することにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕このため、本発明にかかる第１の発明は、重量比率で、
Ｃｒ：９．０〜２５．０％、Ｎｓ：０−１〜１５．０％
、Ｓｉ；０．１〜３．０％、Ｃ；０．１〜１．０％、残
部実質的にＦｅからなる成分組成を有し、焼結後にｐｂ
またはＰｂ−（２５〜９０％）Ｓｎを溶浸したことを特
徴するエンジンのバルブシートである。

また、本発明にかかる第２の発明は、重量比率で、Ｃｒ
；９．０〜２５．０％、Ｎｉ　；０．１〜１５．０％ｌ
５ＩＩ０．１〜３．０％、Ｃ；０゜１〜１．０％、残部
実質的にＦｅからなる成分組成を有する鋼粉を焼結し、
焼結後にｐｂまたはＰｂ−（２５〜９０％）Ｓｎを溶浸
するエンジンのバルブシートの製造方法において、Ｃｒ
；ＩＣＦｅ−（４２〜４８％）Ｃｒ化合物中のα相の合
金粉を用いて添加することを特徴とするエンジンのバル
ブシートの製造方法である゛。

〔作用〕

上記の構成にかかる本発明の詳細な説明すると、組成的
にはＣｒの含有量が多いため高温状態における燃焼生成
物に対する耐腐食性にすぐれている。

また、ｐｂまたはＰｂ−（２５〜９０％）Ｓｎの溶浸材
による潤滑効果によって耐摩耗性にすぐれている。なお
、潤滑効果とは高温状態で摺動材料表面を溶浸材が被覆
する作用をいう。

以下、本発明にかかるエンジンのバルブシートに添加す
る各合金元素の添加量の範囲限定理由について説明する
。

なお、以下の説明において各合金元素の添加量は全て重
量％にて表示する。

Ｃｒは本発明材の耐腐食性の向上に有効であるが９．０
％未満ではその効果が小さく、２５．０％を越えて添加
すると跪（なるため、９．０〜２５．０％とした。

Ｎｉは本発明材のＦｅを安定なオーステナイト組織にし
て、高温強度を高めるとともに鋼目体の性質を向上させ
る効果がある。オーステナイト組織が安定するのは０．
１％以上であるが、１５％以上添加しても効果は変わら
ないため、０．１〜１５．０％とした。

Ｓｉは本発明材の耐酸化性の向上、および強度の向上に
有効であるが０．１％未満ではその効果が小さく、３．
０％を越えて添加すると逆に強度が低下するため、０．
１〜３．０％とした。

Ｃは本発明材の強度向上に有効であるため、効果のあら
れれる０、１％以上とする。しかしながら、０．８５％
を越えて添加すると黒鉛が析出するため強度が低下する
。従って強度の低下が少ない０．１〜１．０％とした。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図は本発明にかかるエンジンのバルブシートが設け
られたエンジンの動弁系を概略的に示す断面図、第２図
は本発明にかかるバルブシートおよび比較材のバルブシ
ートの耐摩耗性試験の結果を示すグラフである。

エンジンの動弁系は、シリンダヘッド１と、カム４と、
リフタ６と、バルブ７と、バルブガイド８およびバルブ
スプリング９から構成されている。

バルブシート２は、シリンダヘッド１に形成された通路
１２を開閉するバルブフェース３の背面が当接する座金
で、シリンダヘッド１の開口部１４の周縁にはめこまれ
ている。

なお、１０はパルプスプリング９を受けるためのワッシ
ャプレートである。

動弁系の作用を説明するとエンジンの回転に同期してカ
ム４が回転される。これにより、カム４はそのカムプロ
フィールに従ってバルブ７を開閉する。

すなわち、カム４はそのカムノーズ１１がシム５に当接
する位置まで回転されると、バルブスプリング９の付勢
力に抗してバルブ７を押し下げる。

これにより、バルブフェース３がバルブシート２から離
れバルブ７は開く。

一方、カムノーズ１１がシム５に当接しない位置では、
パルプスプリング９の付勢力によりバルブ７は押し上げ
られる。これにより、バルブフェース３がバルブシート
２に当接しバルブ７は閉じる。

このようにして、動弁系はエンジンの回転に同期してバ
ルブ７を開閉する作用をする。

上記の構成にかかるエンジンの動弁系に設けられたバル
ブシートの製造は以下の順序で行う。

まず、重量比率で、Ｃｒ；９．０〜２５．０％。

Ｎｉ；０．１〜１５．０％、Ｓｉ；０．１〜３゜０％、
Ｃｉｏ、１〜１．０％、残部実質的にＦｅからなる成分
組成となる原料鋼粉を秤量し混粉する。

Ｃｒ鋼の焼結はＣｒの酸化膜の難還元性のため高密度、
高強度の材料が得難く、元来焼結性が劣る。しかも、Ｃ
ｒ量が多いと焼結性はさらに悪化する。そこで、Ｃｒは
Ｆｅ−（４２〜４８％）Ｃｒ化合物中に存在するα相の
合金粉を用いる。これによって焼結性が改善され、高強
度の焼結体を製造できる。

次に、この混粉に６〜８ｔｏｎ／ｃｍ”好ましくは７ｔ
ｏｎ／ｃｍ”の圧力をかけて所望のバルブシート形状に
加圧成形する。

このようにして、所望の形状に成形された成形体を脱ろ
う処理する。

次に、この脱ろう処理された成形体を１１００〜１３０
０°Ｃ好ましくは１２００℃の還元雰囲気ガス中で約６
０分間加熱焼結する。

このようにして得られた焼結体の耐摩耗性および強度を
向上するため、後処理によって固体潤滑剤を添加した。

すなわち、高温状態でのバルブとの衝撃摺動に対する耐
摩耗性および強度を向上するためには、バルブシート自
体に自己潤滑性を付与する必要がある。

そして、バルブシートのような衝撃摺動材の固体潤滑剤
として広く用いられているのは金属鉛である。自動車エ
ンジンのバルブシートは、一般に常用で３００℃前後に
加熱されているといわれており、鉛入り焼結体は実用温
度で十分に耐久性を有している。

しかしながら、鉛の融点は約３３０℃前後であるのに対
し、Ｐｂ−３ｎの融点は３３０℃以下である。従って、
Ｐｂ−３ｎの方が低温から潤滑効果が発揮できるため、
ここではＰｂ−３ｎを添加した。

焼結体へのＰｂ−３ｎ添加方法としては、粉末配合時に
Ｐｂ−３ｎ粉を配合して成分とする方法と、焼結材中の
空孔に溶融したＰｂ−３ｎを溶浸する方法とがある。こ
こではｐ　ｂ　−ｓ　ｎ　溶浸法を採用した。

すなわち、焼結体中の空孔に溶融したｐｂ〜６５３ｎを
溶浸した。溶浸作業は８００〜１０００℃好ましくは９
００℃で６０分間、分解アンモニアガス中で行った。

このようにして、本発明にかかるエンジンのバルブシー
トの製造が完了した。

次に、上記実施例の方法により製造した本発明材のバル
ブシートの耐摩耗性を、２種の比較材■および■ととも
に評価した結果について説明する。

比較材■は鍛造により製造した耐：鋼（ＪｔＳ規格５Ｕ
Ｈ４）製バルブシートである。比較材■は従来の鉄系（
Ｆｅ−ＩＣ−８Ｃｏ−５Ｍｏ）焼結バルブシートである
。

耐摩耗性試験はメタノール燃料を使用したエンジンの排
気系に本発明材および比較材のバルブシートを組み込み
エンジン台上で行った。

試験条件は、エンジン回転数は８００〜５５０Ｑｒｐｍ
、試験時間は５００ｈｒに設定し、燃料はメタノールを
使用した。

試験結果を第２図に示す。第２図のグラフにおいて縦軸
はバルブシートの摩耗量である。

第２図から明らかなように本発明材バルブシートは比較
材のバルブシートに比較して摩耗量が格段に少なく耐摩
耗性にすぐれていることがわかる。

以上、本発明を特定の実施例に基づいて説明したがこれ
に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した
範囲内で当業者が実施可能な種々の別な態様が考えられ
る。

例えば、上記実施例においては溶浸材はｐｂ−３ｎを使
用したがバルブシートの使用される条件に従ってｐｂ単
独でも十分に潤滑効果を発揮できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明にかかるエンジンのバルブ
シートは、組成的にはＣｒの含有量が多いため高温状態
における燃焼生成物に対する耐腐食性にすぐれ、またｐ
ｂまたはＰｂ−（２５〜９０％）Ｓｎの溶浸材による潤
滑効果によって耐摩耗性にすぐれているため、バルブシ
ートの高温状態での腐食および摩耗を防止して耐久性の
向上を図ることができる。

また、これによりエンジンの出力像下等のトラブルを低
減するとともに、バルブシートの摩耗により必要になる
動弁系調整の手間を省略することができるというすぐれ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるエンジンのバルブシートが設け
られたエンジンの動弁系を概略的に示す断面図、第２図
は本発明にかかるバルブシートおよび比較材のバルブシ
ートの耐摩耗性試験の結果を示すグラフである。２−・−・バルブシ一ト

Claims

【特許請求の範囲】１、重量比率で、Ｃｒ；９．０〜２５．０％、Ｎｉ；０
．１〜１５．０％、Ｓｉ；０．１〜０．１〜３．０％、
Ｃ；０．１〜１．０％、残部実質的にＦｅからなる成分
組成を有し、焼結後にＰｂまたはＰｂ−（２５〜９０％
）Ｓｎを溶浸したことを特徴するエンジンのバルブシー
ト。２、重量比率で、Ｃｒ；９．０〜２５．０％、Ｎｉ；０
．１〜１５．０％、Ｓｉ；０．１〜３．０％、Ｃ；０．
１〜１．０％、残部実質的にＦｅからなる成分組成を有
する鋼粉を焼結し、焼結後にＰｂまたはＰｂ−（２５〜
９０％）Ｓｎを溶浸するエンジンのバルブシートの製造
方法において、ＣｒをＦｅ−（４２〜４８％）Ｃｒ化合
物中のα相の合金粉を用いて添加することを特徴とする
エンジンのバルブシートの製造方法。