(57)【要約】【課題】  ピストンエンジンの吸排気バルブとシリンダーヘッドとの摩耗を減少させ寿命を長くする。【解決手段】  シリンダ５内を運動するピストンと同期し、このシリンダ５内の吸気、排気を調整するバルブ３を備えたピストンエンジン１において、前記シリンダ５に設けられた吸排気口７の弁座面に放電表面処理によりコーティング９が形成されている。そして、前記吸排気口７の弁座面に当接する前記バルブ３のシール面に放電表面処理によるコーティング１１が形成されている。これにより、摩耗を減らしピストンエンジンの寿命を延ばす。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を運動するピストンと同期し、このシリンダ内の吸気、排気を調整するバルブを備えたピストンエンジンにおいて、
前記シリンダに設けられた吸排気口の所定の部位に当接する前記バルブのシール面に放電表面処理によりコーティングが形成されていることを特徴とするピストンエンジン。
【請求項２】
シリンダ内を運動するピストンと同期し、このシリンダ内の吸気、排気を調整するバルブを備えたピストンエンジンにおいて、
前記シリンダに設けられた吸排気口の吸排気バルブと当たる弁座面に放電表面処理によりコーティングが形成され、前記吸排気口の所定の部位に当接する前記バルブのシール面に放電表面処理によりコーティングが形成されていることを特徴とするピストンエンジン。
【請求項３】
シリンダ内を運動するピストンと同期し、このシリンダ内の吸気、排気を調整するバルブを備えたピストンエンジンにおいて、
前記シリンダに設けられた吸排気口の弁座面に放電表面処理によりコーティングが形成され、前記吸排気口の所定の部位に前記バルブが当接することを特徴とするピストンエンジン。
【請求項４】
前記放電表面処理により形成されたコーティングは、高温硬質材、高温で潤滑性を有する材料、または高温硬質材と高温で潤滑性を材料の混合物、を主成分としたコーティングであることを特徴とする請求項１、２又は３記載のピストンエンジン。
【請求項５】
前記高温硬質材は、Ｍｏ、ｃＢＮ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＮ、ＴｉＢ２、ＷＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＳｉＣ、ＺｒＣ、ＶＣ、Ｂ４Ｃ、Ｓｉ３Ｎ４、ＶＮ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２のいずれか、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項４記載のピストンエンジン。
【請求項６】
前記高温で潤滑性を有する材料は、クロム及び／又は酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含むコバルト合金、チタン、及び／又はチタンカーバイト（ＴｉＣ）、及び／又は酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び／又はｈＢＮ、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項４記載のピストンエンジン。
【請求項７】
前記放電表面処理により形成されたコーティングはクロムを含むコバルト金属であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のピストンエンジン。
【請求項８】
前記放電表面処理により形成されたコーティングは、少量の固体潤滑材を含み、かつクロムを含むコバルト金属であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のピストンエンジン。
【請求項９】
前記放電表面処理により形成されたコーティングは、ＴｉＣを主成分とするコーティングであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のピストンエンジン。
【請求項１０】
前記固体潤滑材は、Ｃｒ２Ｏ３とＢａＺｒＯ３の混合材、またはＣｒ２Ｏ３とＴｉＯ２の混合材であることを特徴とする請求項８に記載のピストンエンジン。
【請求項１１】
ピストンエンジンのシリンダ内を運動するピストンと同期し、このシリンダ内への吸気、排気を調整するバルブにおいて、
前記シリンダに設けられた吸排気口の所定の部位に当接する前記バルブのシール面に放電表面処理によるコーティングが形成されていることを特徴とするピストンエンジンのバルブ。
【請求項１２】
前記コーティングは前記バルブを回転させながら放電表面処理により形成されていることを特徴とする請求項１１記載のピストンエンジンのバルブ。
【請求項１３】
前記放電表面処理により形成されたコーティングは、高温硬質材、高温で潤滑性を有する材料、または高温硬質材と高温で潤滑性を有する材料の混合物、を主成分としたコーティングであることを特徴とする請求項１１記載のピストンエンジンのバルブ。
【請求項１４】
前記高温硬質材は、Ｍｏ、ｃＢＮ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＮ、ＴｉＢ２、ＷＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＳｉＣ、ＺｒＣ、ＶＣ、Ｂ４Ｃ、Ｓｉ３Ｎ４、ＶＮ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２のいずれか、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１３記載のピストンエンジンのバルブ。
【請求項１５】
前記高温で潤滑性の有する材料は、クロム及び／又は酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含むコバルト合金、チタン、及び／又はチタンカーバイト（ＴｉＣ）、及び／又は酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び／又はｈＢＮ、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１３記載のピストンエンジンのバルブ。
【請求項１６】
放電表面処理により形成された前記コーティングはクロムを含むコバルト金属であることを特徴とする請求項１１又は１２記載のピストンエンジンのバルブ。
【請求項１７】
放電表面処理により形成された前記コーティングは、少量の固体潤滑材を含み、かつクロムを含むコバルト金属であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のピストンエンジンのバルブ。
【請求項１８】
放電表面処理により形成された前記コーティングは、ＴｉＣを主成分とするコーティングであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のピストンエンジンのバルブ。
【請求項１９】
前記固体潤滑材は、Ｃｒ２Ｏ３とＢａＺｒＯ３の混合材、またはＣｒ２Ｏ３とＴｉＯ２の混合材であることを特徴とする請求項１７に記載のピストンエンジンのバルブ。
【請求項２０】
シリンダ内を運動するピストンと同期し、このシリンダ内の吸気、排気を調整するバルブを備えたピストンエンジンのシリンダにおいて、
前記シリンダに設けられた、吸排気バルブに当接する吸排気口の弁座面に放電表面処理によりコーティングが形成されたことを特徴とするピストンエンジンのシリンダ。
【請求項２１】
前記放電表面処理により形成されたコーティングは、高温硬質材、高温で潤滑性を有する材料、または高温硬質材と高温で潤滑性を有する材料の混合物、を主成分としたコーティングであることを特徴とする請求項２０に記載のピストンエンジンのシリンダ。
【請求項２２】
前記高温硬質材は、Ｍｏ、ｃＢＮ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＮ、ＴｉＢ２、ＷＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＳｉＣ、ＺｒＣ、ＶＣ、Ｂ４Ｃ、Ｓｉ３Ｎ４、ＶＮ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２のいずれか、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項２１に記載のピストンエンジンのシリンダ。
【請求項２３】
前記高温で潤滑性を有する材料は、クロム及び／又は酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含むコバルト合金、チタン、及び／又はチタンカーバイト（ＴｉＣ）、及び／又は酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び／又はｈＢＮ、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項２１に記載のピストンエンジンのシリンダ。
【請求項２４】
放電表面処理により形成された前記コーティングはクロムを含むコバルト金属であることを特徴とする請求項２０に記載のピストンエンジンのシリンダ。
【請求項２５】
放電表面処理により形成された前記コーティングは、少量の固体潤滑材を含み、かつクロムを含むコバルト金属であることを特徴とする請求項２０に記載のピストンエンジンのシリンダ。
【請求項２６】
放電表面処理により形成された前記コーティングは、ＴｉＣを主成分とするコーティングであることを特徴とする請求項２０に記載のピストンエンジンのシリンダ。
【請求項２７】
前記固体潤滑材は、Ｃｒ２Ｏ３とＢａＺｒＯ３を含む混合材、またはＣｒ２Ｏ３とＴｉＯ２を含む混合材であることを特徴とする請求項２５に記載のピストンエンジンのシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ピストンエンジン及びピストンエンジンのバルブに関し、さらに詳細には、ピストンエンジンのシリンダに設けられた吸排気口と吸排気バルブとの摩耗を防ぐため放電表面処理によりコーティングを行ったピストンエンジン及びピストンエンジンのバルブ及びシリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、自動車等のピストンエンジン（ガソリンエンジン，ディーゼルエンジンを含む）に設けられた吸排気を行うバルブは、ニッケル合金であるが、耐摩耗性コーティングはされていない。そして、ピストンエンジンの運動時にはシリンダ内のピストンに同期して運動し、この吸排気バルブが前記シリンダの吸排気口に連続的に当接する。
【０００３】
その一方で、放電表面処理によるコーティングは知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−３００２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、従来のピストンエンジンには以下のような問題があった。すなわち、ピストンエンジンのシリンダに設けられた吸排気口に、吸排気バルブが連続して当たる。こ吸排気バルブは通常スプリングにより運動するのでシリンダの面との強い接触により、吸排気バルブの当接面が摩耗し易いという問題があった。一方、シリンダの吸排気口も同様に摩耗するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述のごとき問題に鑑みてなされたものであり、請求項１に係る発明は、シリンダ内を運動するピストンと同期し、このシリンダ内の吸気、排気を調整するバルブを備えたピストンエンジンにおいて、前記シリンダに設けられた吸排気口の所定の部位に当接する前記バルブのシール面に放電表面処理によりコーティングが形成されているピストンエンジンである。
【０００６】
請求項２に係る発明は、シリンダ内を運動するピストンと同期し、このシリンダ内の吸気、排気を調整するバルブを備えたピストンエンジンにおいて、前記シリンダに設けられた吸排気口の吸排気バルブと当たる弁座面に放電表面処理によりコーティングが形成され、前記吸排気口の所定の部位に当接する前記バルブのシール面に放電表面処理によりコーティングが形成されているピストンエンジンである。
【０００７】
請求項３に係る発明は、シリンダ内を運動するピストンと同期し、このシリンダ内の吸気、排気を調整するバルブを備えたピストンエンジンにおいて、前記シリンダに設けられた吸排気口の弁座面に放電表面処理によりコーティングが形成され、前記吸排気口の所定の部位に前記バルブが当接するピストンエンジンである。
【０００８】
請求項４に係る発明は、前記放電表面処理により形成されたコーティングは、高温硬質材、高温で潤滑性を有する材料、または高温硬質材と高温で潤滑性を材料の混合物、を主成分としたコーティングである請求項１、２又は３記載のピストンエンジンである。
【０００９】
請求項５に係る発明は、前記高温硬質材は、Ｍｏ、ｃＢＮ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＮ、ＴｉＢ２、ＷＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＳｉＣ、ＺｒＣ、ＶＣ、Ｂ４Ｃ、Ｓｉ３Ｎ４、ＶＮ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２のいずれか、またはこれらの混合物である請求項４記載のピストンエンジンである。
【００１０】
請求項６に係る発明は、前記高温で潤滑性を有する材料は、クロム及び／又は酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含むコバルト合金、チタン、及び／又はチタンカーバイト（ＴｉＣ）、及び／又は酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び／又はｈＢＮ、またはこれらの混合物である請求項４記載のピストンエンジンである。
【００１１】
請求項７に係る発明は、前記放電表面処理により形成されたコーティングはクロムを含むコバルト金属である請求項１、２又は３記載のピストンエンジンである。
【００１２】
請求項８に係る発明は、前記放電表面処理により形成されたコーティングは、少量の固体潤滑材を含み、かつクロムを含むコバルト金属である請求項１、２又は３に記載のピストンエンジンである。
【００１３】
請求項９に係る発明は、前記放電表面処理により形成されたコーティングは、ＴｉＣを主成分とするコーティングである請求項１、２又は３に記載のピストンエンジンである。
【００１４】
請求項１０に係る発明は、前記固体潤滑材は、Ｃｒ２Ｏ３とＢａＺｒＯ３の混合材、またはＣｒ２Ｏ３とＴｉＯ２の混合材である請求項８に記載のピストンエンジンである。
【００１５】
請求項１１に係る発明は、ピストンエンジンのシリンダ内を運動するピストンと同期し、このシリンダ内への吸気、排気を調整するバルブにおいて、前記シリンダに設けられた吸排気口の所定の部位に当接する前記バルブのシール面に放電表面処理によるコーティングが形成されているピストンエンジンのバルブである。
【００１６】
請求項１２に係る発明は、前記コーティングは前記バルブを回転させながら放電表面処理により形成されている請求項１１記載のピストンエンジンのバルブである。
【００１７】
請求項１３に係る発明は、前記放電表面処理により形成されたコーティングは、高温硬質材、高温で潤滑性を有する材料、または高温硬質材と高温で潤滑性を有する材料の混合物、を主成分としたコーティングである請求項１１記載のピストンエンジンのバルブである。
【００１８】
請求項１４に係る発明は、前記高温硬質材は、Ｍｏ、ｃＢＮ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＮ、ＴｉＢ２、ＷＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＳｉＣ、ＺｒＣ、ＶＣ、Ｂ４Ｃ、Ｓｉ３Ｎ４、ＶＮ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２のいずれか、またはこれらの混合物である請求項１３記載のピストンエンジンのバルブである。
【００１９】
請求項１５に係る発明は、前記高温で潤滑性の有する材料は、クロム及び／又は酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含むコバルト合金、チタン、及び／又はチタンカーバイト（ＴｉＣ）、及び／又は酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び／又はｈＢＮ、またはこれらの混合物である請求項１３記載のピストンエンジンのバルブである。
【００２０】
請求項１６に係る発明は、放電表面処理により形成された前記コーティングはクロムを含むコバルト金属である請求項１１又は１２記載のピストンエンジンのバルブである。
【００２１】
請求項１７に係る発明は、放電表面処理により形成された前記コーティングは、少量の固体潤滑材を含み、かつクロムを含むコバルト金属である請求項１１又は１２に記載のピストンエンジンのバルブである。
【００２２】
請求項１８に係る発明は、放電表面処理により形成された前記コーティングは、ＴｉＣを主成分とするコーティングである請求項１１又は１２に記載のピストンエンジンのバルブである。
【００２３】
請求項１９に係る発明は、前記固体潤滑材は、Ｃｒ２Ｏ３とＢａＺｒＯ３の混合材、またはＣｒ２Ｏ３とＴｉＯ２の混合材である請求項１７に記載のピストンエンジンのバルブである。
【００２４】
請求項２０に係る発明は、シリンダ内を運動するピストンと同期し、このシリンダ内の吸気、排気を調整するバルブを備えたピストンエンジンのシリンダにおいて、前記シリンダに設けられた、吸排気バルブに当接する吸排気口の弁座面に放電表面処理によりコーティングが形成されたピストンエンジンのシリンダである。
【００２５】
請求項２１に係る発明は、前記放電表面処理により形成されたコーティングは、高温硬質材、高温で潤滑性を有する材料、または高温硬質材と高温で潤滑性を有する材料の混合物、を主成分としたコーティングである請求項２０に記載のピストンエンジンのシリンダである。
【００２６】
請求項２２に係る発明は、前記高温硬質材は、Ｍｏ、ｃＢＮ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＮ、ＴｉＢ２、ＷＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＳｉＣ、ＺｒＣ、ＶＣ、Ｂ４Ｃ、Ｓｉ３Ｎ４、ＶＮ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２のいずれか、またはこれらの混合物である請求項２１に記載のピストンエンジンのシリンダである。
【００２７】
請求項２３に係る発明は、前記高温で潤滑性を有する材料は、クロム及び／又は酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含むコバルト合金、チタン、及び／又はチタンカーバイト（ＴｉＣ）、及び／又は酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び／又はｈＢＮ、またはこれらの混合物である請求項２１に記載のピストンエンジンのシリンダである。
【００２８】
請求項２４に係る発明は、放電表面処理により形成された前記コーティングはクロムを含むコバルト金属である請求項２０に記載のピストンエンジンのシリンダである。
【００２９】
請求項２５に係る発明は、放電表面処理により形成された前記コーティングは、少量の固体潤滑材を含み、かつクロムを含むコバルト金属である請求項２０に記載のピストンエンジンのシリンダである。
【００３０】
請求項２６に係る発明は、放電表面処理により形成された前記コーティングは、ＴｉＣを主成分とするコーティングである請求項２０に記載のピストンエンジンのシリンダである。
【００３１】
請求項２７に係る発明は、前記固体潤滑材は、Ｃｒ２Ｏ３とＢａＺｒＯ３を含む混合材、またはＣｒ２Ｏ３とＴｉＯ２を含む混合材である請求項２５に記載のピストンエンジンのシリンダである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。すなわち、シリンダとバルブが当たる面にて表面処理加工（ＥＤＣ）により、高温で硬質材料、または高温で潤滑性のある材料、または高温で硬度が高くかつ潤滑性のある材料をコーティングする。この結果、バルブにコーティングを行った場合、バルブが摩耗し難いので寿命が延びる。また、シリンダにコーティングを行った場合、シリンダが摩耗し難いので寿命が延びるという効果がある。
【００３３】
一方、前記バルブのコーティングはバルブを回転させながら表面処理加工を行うので容易に形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１及び図２を参照する。図１はピストンエンジンのバルブが開いた状態の断面を示す断面図である。図２はピストンエンジンのバルブが閉じた状態の断面を示す断面図である。
【００３５】
本例では、ピストンエンジンのバルブのみにコーティングが形成されている第１の場合と、ピストンエンジンのシリンダの吸排気口、及びバルブにコーティングが形成されている第２の場合と、ピストンエンジンのシリンダの吸排気口のみにコーティングが形成されている第３の場合を想定する（これら３通りにより製造コストと、耐久性のバランスを取ることができる）。
【００３６】
また、本実施例において吸排気口とは、シリンダが有する吸気口と排気口のいずれか一方、又は両方の場合を含むものである。
【００３７】
なお、本例でいうピストンエンジンは、例えば、ガソリンエンジン，ディーゼルエンジン等を含む。
【００３８】
図１及び図２は上記第２の場合である。ピストンエンジン１はシリンダ５内を運動するピストン（図３参照）１３と同期し、このシリンダ５内の吸気、排気を調整するバルブ（吸気バルブ，排気バルブ等を含む）３を備えている。前記バルブ３はニッケル合金で形成されている。
【００３９】
前記シリンダ５に設けられ、このシリンダ５の内外を連通する吸排気口７の弁座面（バルブ３が当接する面をいう。以下同じ）に放電表面処理によりコーティング９が形成されている。前記吸排気口７の弁座面に当接する前記バルブ３のシール面（前記弁座面に当接する面をいう。以下同じ）に放電表面処理によるコーティング１１が形成されている。そして、前記バルブ３は矢印ＡＲ方向に運動する。この結果、図２に示すようにコーティング９と、コーティング１１とが当接する。このコーティングには、高温で硬度が高く凝着しにくいコーティング、高温になると潤滑性をもつコーティング、またはそれらの両方の性能を持つコーティングがある。高温で硬度が高く凝着しにくいコーティングの代表はｃＢＮを含むコーティングである。高温になると潤滑性をもつコーティングの代表は、クロムを含むコバルト合金である。高温になると表面が酸化して酸化クロムとなり潤滑性を発揮する。硬くてしかも高温になると潤滑性をもつ代表は、チタンカーバイド（ＴｉＣ）である。ＴｉＣは高温でも硬く、しかも高温になると表面が酸化して酸化チタン（ＴｉＯ２）の膜を作り、硬くて潤滑性のあるコーティングとなる。これらは全て高い耐磨耗性能を示す。
【００４０】
高温になると酸化するクロムを含むコバルト合金、チタンカーバイトは、６００℃以上では潤滑性能が高いが、それ以下の温度では潤滑性能が低下する。６００℃以下では、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）とジルコン酸バリウム（ＢａＺｒＯ３）を少量混合したクロムを含むコバルト合金、または酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）と酸化チタン（ＴｉＯ２）を少量混合したクロムを含むコバルト合金のコーティングが高い潤滑性能をもつ。
【００４１】
ここで、放電表面処理方法（ＥＤＣ）について説明する。放電表面処理方法とは、金属粉末、金属の化合物、あるいはセラミックスを圧縮成形した圧粉体を電極として、加工液中あるいは気中において電極とワークの間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギにより、ワーク表面に電極材料あるいは電極材料が放電エネルギにより反応した物質からなる被膜を形成する方法である。
【００４２】
高温耐摩耗のコーティングまたは肉盛りを得るには、高温硬質材、または高温で潤滑性を有する材料、または高温硬質材と高温で潤滑性を有する材料の混合物の圧粉体を主成分とする電極を用いて、高温硬質材、高温で潤滑性を有する材料、または高温硬質材と高温で潤滑性を有する材料の混合物、を主成分としたコーティングまたは厚肉盛りを行う。高温硬質材には、Ｍｏ、ｃＢＮ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＮ、ＴｉＢ２、ＷＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＳｉＣ、ＺｒＣ、ＶＣ、Ｂ４Ｃ、Ｓｉ３Ｎ４、ＶＮ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２のいずれか、またはこれらの混合物があげられる。高温で潤滑性を有する材料には、クロム及び／又は酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含むコバルト合金、チタン及び／又はチタンカーバイト（ＴｉＣ）及び／又は酸化チタン（ＴｉＯ２），及び／又はｈＢＮがあげられる。クロムとチタンおよびチタンカーバイドは、高温で酸化し酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）または酸化チタン（ＴｉＯ２）になることで潤滑性能をもつ。
【００４３】
バルブのシール面とシリンダに設けられた吸排気口の弁座面の両方に、ＴｉＣを主成分とする電極を使い放電表面処理で０．０２ｍｍ程度の薄いコーティングを行ったところ、５００℃から９５０℃の高温で耐摩耗性を示した。また、Ｃｒを２５％含むコバルト合金に、Ｃｒ２Ｏ３を１．５％、ＢａＺｒＯ３を３．５％含ませた電極を使い、放電表面処理で０．１ｍｍ程度の薄いコーティングを行ったところ、４００℃から９５０℃の温度で耐摩耗性を示した。なお、図８（ａ）、（ｂ）には、ＴｉＣと、（ＢＺｒＯ３＋Ｃｒ２Ｏ３）を微少に含み、かつＣｒを含むＣｏ合金の耐摩耗性を示す。
【００４４】
次ぎに、上記第１の場合のピストンエンジンを説明する。ピストンエンジン１はシリンダ５内を運動するピストン１３と同期し、このシリンダ５内の吸気、排気を調整するバルブ３を備えている。
【００４５】
前記シリンダ５に設けられた吸排気口７の弁座面に当接する前記バルブ３のシール面に放電表面処理によるコーティング１１が形成されている。これにより、バルブ３の摩耗が少なくなり寿命が延びる。
【００４６】
さらに、上記第３の場合のピストンエンジンについて説明する。ピストンエンジン１は、シリンダ５内を運動するピストン１３と同期し、このシリンダ５内の吸気、排気を調整するバルブ３を備えている。
【００４７】
前記シリンダ５に設けられた吸排気口７の弁座面に放電表面処理によりコーティング９が形成されている。一方、前記吸排気口７の所定の部位に前記バルブ３が当接する。これにより、シリンダ５の吸排気口７の所定の部位（コーティング９）の摩耗が少なくなり寿命が延びるという効果がある。
【００４８】
ここで、前述したバルブ３の放電表面処理は前記バルブ３を回転させながら形成されていることが望ましい。また、放電表面処理により形成されたコーティングは  ５００℃から９５０℃の環境で作動するバルブではＴｉＣを主成分とする薄いコーティング、４００℃から９５０℃の環境で作動するバルブでは酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）とジルコン酸バリウム（ＢａＺｒＯ３）を含ませる、または酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）と酸化チタン（ＴｉＯ２）を含ませるコバルト合金のコーティングが好ましい。図８（ａ）、（ｂ）参照。
【００４９】
図３〜図６は４サイクルのピストンエンジン（ここではガソリンエンジン）の動作を示す。このピストンエンジン１は吸気バルブ３ａと、排気バルブ３ｂと、シリンダ５と、ピストン１３と、連結棒１５と、クランク軸１７と、点火栓１９とを備えている。そして、吸入，圧縮，膨張（爆発），排気の４工程を含む動作を行う。すなわち、図３に示すように、ガソリンと空気の混合気をシリンダ５内に吸入する。続いて、図４に示すように、ピストン１３で前記混合気を圧縮する。
【００５０】
そして、図５に示すように、それを点火栓１９の電気火花により点火（爆発）させピストン１３を押し下げる。その後、図６に示すように燃焼ガスを排気バルブ３ｂよりシリンダ５外へ排出する。このような運動時にコーティング９ａ，９ｂと、コーティング１１ａ，１１ｂとが連続的に当接するが、このコーティング９ａ，１１ａ，９ｂ，１１ｂは、硬度が高くて高温で潤滑性があるので摩耗しにくい。
【００５１】
図７は、この発明によるピストンエンジンの表面処理方法を実施する加工機の一実施の形態を示す概略図であり、この加工機は、圧粉体電極とワークとの間にパルス状の放電を発生させてコーティングするＥＤＣ加工機である。
【００５２】
ＥＤＣ加工機は、このような放電表面処理をワークに行うものであるため、ワークを保持する加工テーブル３３と、圧粉体電極を保持する加工ヘッド２７と、圧粉体電極とワークとの間にパルス状の放電を発生させる加工用電源３１と、図示しない制御装置とで構成される。
【００５３】
加工テーブル３３は、機台３５上に、ＸＹ軸方向に移動可能に取り付けられている。加工テーブル３３上には、加工油など適宜の加工液Ｌを貯留する加工液槽２９が設置され、また、加工液Ｌ中にワークを保持する保持部材２１が加工テーブル３３上に設置されている。本例では、保持部材２１はバルブ３を横に寝かせて、回転自在に把持している。
【００５４】
加工ヘッド２７は、機台３５から所定高さ上方においてＺ軸方向（上下方向）に沿って移動可能に取り付けられ、加工ヘッド２７には、圧粉体電極を保持するホルダ２５が設けられている。ホルダ２５は、例えば適宜の断面形状に形成された棒状の圧粉体電極２３を、加工液槽２９の加工液Ｌ中に位置決する。このような圧粉体電極２３は、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）とジルコン酸バリウム（ＢａＺｒＯ３）を少量含む、または酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）と酸化チタン（ＴｉＯ２）を少量含む、クロムを多く含むコバルト金属の電極であることが望ましい。圧粉体電極２３は、Ｃｒ２Ｏ３とＢａＺｒＯ３を重量％で１：２の比率で混合した固体潤滑材を、体積％で３〜７％含むと、３００〜６００℃でも良い耐磨耗性を示す。また、圧粉体電極２３は、Ｃｒ２Ｏ３とＴｉＯ２を重量％で９５：５の比率で混合した固体潤滑材を、体積％で３〜７％含むと、６００℃〜９５０℃で良い耐磨耗性を示す。
【００５５】
圧粉体電極２３の先端（下端）は、バルブ３の斜面に対応した傾斜面に形成され、圧粉体電極２３の先端傾斜面とバルブ３の斜面とが、両者間に均等な間隔を隔てて向き合う。
【００５６】
加工用電源３１のマイナス極は、ホルダ２５を介して圧粉体電極２３と電気的に導通可能に接続される。一方、加工用電源３１のプラス極は、保持部材２１を介してバルブ３と電気的に導通可能に接続される。
【００５７】
図示しない制御装置は、表面処理加工の実行中には、加工用電源３１によるパルス状放電の発生を制御するとともに、このパルス状放電の発生による表面処理加工の進行と協調しながら駆動制御するものである。
【００５８】
すなわち、制御装置は、表面処理加工を行う前に、ＸＹ軸方向に位置決めし、加工ヘッド２７をＺ軸方向（上下方向）に沿って下降させることで、圧粉体電極２３の先端傾斜面が、バルブ３所定の間隔を隔てた位置で向き合うように初期位置を決め停止するようになっている。
【００５９】
また、制御装置は、表面処理加工の実行中には、保持部材２１を介してバルブ３を回転させながら加工用電源３１によるパルス状放電の発生を制御し、この放電エネルギによって、圧粉体電極２３の先端傾斜面から電極材料がきわめて微少量ずつ繰り返し剥がれて、対向するバルブ３の斜面に微少量ずつ繰り返し堆積していくことで形成される堆積層（コーティング）１１の厚さを、パルス状放電の放電時間・放電電流を制御することで精密に管理するようになっている。
【００６０】
一方、シリンダの吸排気口のコーティングは先端がテーパになった圧粉体電極を使用することにより行うことができる。
【００６１】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】ピストンエンジンのバルブが開いた状態の断面を示す断面図である。
【図２】ピストンエンジンのバルブが閉じた状態の断面を示す断面図である。
【図３】ピストンエンジンの動作を説明する説明図である。
【図４】図３の続きの説明図である。
【図５】図４の続きの説明図である。
【図６】図５の続きの説明図である。
【図７】吸排気バルブへの放電表面処理を説明する説明図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は合金の摩耗特性を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  ピストンエンジン
３  バルブ
３ａ  吸気バルブ
３ｂ  排気バルブ
５  シリンダ
７  吸排気口
９  コーティング
１１  コーティング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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