(57)【要約】【課題】  バルブシートとその組付け受け部とがガルバニ腐食を生じやすい異種金属の組み合せであっても、ガルバニ腐食を阻止できる。【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本体17の表面にセラミック等電気絶縁用のコーティング層14を形成する。シリンダヘッド２とバルブシート本体17との間にコーティング層14が介在するので、水を介して組付け受け部13とバルブシート本体17との異種金属接触がなくなり、ガルバニ腐食を阻止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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本体の表面に電気絶縁用のコーティング層を形成したことを特徴とするエンジン用バルブシート。
【請求項２】
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本体の少なくとも前記組付け受け部に対向する表面に電気絶縁用のコーティング層を設けたことを特徴とするエンジン用バルブシート。
【請求項３】
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バルブシートを設けたシリンダヘッドにおいて、前記組付け受け部の表面に電気絶縁用のコーティング層を形成したことを特徴とするエンジン用シリンダヘッド。
【請求項４】
前記コーティング層がセラミックコーティング層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。
【請求項５】
前記コーティング層がセラミックコーティング層であることを特徴とする請求項３記載のエンジン用シリンダヘッド。
【請求項６】
前記コーティング層が４フッ化エチレン樹脂層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。
【請求項７】
前記コーティング層が４フッ化エチレン樹脂層であることを特徴とする請求項３記載のエンジン用シリンダヘッド。
【請求項８】
前記シリンダヘッドはアルミニウム合金からなり、前記コーティング層がアルマイト処理層であることを特徴とする請求項３記載のエンジン用シリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン用バルブシート及びエンジン用シリンダヘッド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からなるバルブシートの表面にＦｅ3Ｏ4 を主体とする酸化鉄膜を形成することにより耐摩耗性が向上し、さらに相手攻撃性を減少させることができるので、デーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどのように燃焼生成物が発生しにくい高出力内燃機関の特に吸気用バルブシートとして対応することができものが公知である。
【０００３】
また、１次焼結した焼結合金に溶浸処理を施した後にほぼ完成寸法まで加工した後、酸化処理してバルブシートが得られることによって、溶浸層による熱伝導性の向上と、バルブ当接面の酸化被膜による耐摩耗性の向上を得られるＬＰＧ機関や水素機関に対応できるものも公知である。
【０００４】
さらに、プレス成形され焼結された後、所定寸法に加工された焼結合金製バルブシートをシリンダヘッドに組付けた後に、水蒸気処理を施し酸化被膜を形成してなるＬＰＧ機関、水素機関或いは高鉛ガソリン機関や排気ガス再循環装置（Ｅ．Ｇ．Ｒ．）に対応できるものも公知である。
【特許文献１】特開平７−１３３７０５公報（段落0012）
【特許文献２】特開昭５８−７７１１４号公報（第１，３頁）
【特許文献３】特開昭５８−７７１１６号公報（第１，２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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バルブで開いて排気ガスを排出する。
【０００６】
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、組付け受け部ひい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ニ腐食が生ずるおそれがある。すなわち、前記ガルバニ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いうものであり、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って腐食が生ずる。この結果、例えばシリンダヘッドに組付け受け部から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。
【０００７】
しかしながら、前記従来技術においては耐摩耗性等を向上するためにバルブシートに酸化鉄膜等を形成したものであったが、アルコールを主成分としたエンジン用燃料を用いるエンジンに生ずるガルバニ腐食を阻止できるようなものではなかった。
【０００８】
そして、このようなガルバニ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いても生ずるおそれがある。
【０００９】
解決しようとする問題点は、吸気又は排気口用バルブシートとその組付け受け部とがガルバニ腐食を生じやすい異種金属の組み合せであっても、ガルバニ腐食を阻止できるエンジン用バルブシート及びエンジン用シリンダヘッド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】
【００１０】
請求項１の発明は、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本体の表面に電気絶縁用のコーティング層を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。
【００１１】
請求項２の発明は、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本体の少なくとも前記組付け受け部に対向する表面に電気絶縁用のコーティング層を設けたことを特徴とするエンジン用バルブシートである。
【００１２】
請求項３の発明は、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バルブシートを設けたシリンダヘッドにおいて、前記組付け受け部の表面に電気絶縁用のコーティング層を形成したことを特徴とするエンジン用シリンダヘッドである。
【００１３】
請求項４の発明は、前記コーティング層がセラミックコーティング層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である。
【００１４】
請求項５の発明は、前記コーティング層がセラミックコーティング層であることを特徴とする請求項３記載のエンジン用シリンダヘッドである。
【００１５】
請求項６の発明は、前記コーティング層が４フッ化エチレン樹脂層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である。
【００１６】
請求項７の発明は、前記コーティング層が４フッ化エチレン樹脂層であることを特徴とする請求項３記載のエンジン用シリンダヘッドである。
【００１７】
請求項８の発明は、前記シリンダヘッドはアルミニウム合金からなり、前記コーティング層がアルマイト処理層であることを特徴とする請求項３記載のエンジン用シリンダヘッドである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、バルブシート本体の表面にコーティング層を設けたことにより、シリンダヘッドの組付け受け部とバルブシート本体との間にが介在するので、水を介して組付け受け部とバルブシート本体との異種金属接触がなくなり、ガルバニ腐食を阻止することができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、バルブシート本体の少なくとも組付け受け部に対向する表面に設けられたコーティング層により、シリンダヘッドの組付け受け部とバルブシート本体とが接触する可能性のある面にコーティング層が設けられ、組付け受け部とバルブシート本体との異種金属接触がなくなり、ガルバニ腐食を阻止することができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、組付け受け部にコーティング層を設けたことにより、シリンダヘッドとバルブシートとの間にコーティング層が介在するので、水を介して組付け受け部とバルブシートとの異種金属接触がなくなり、ガルバニ腐食を阻止することができる。
請求項４、５の発明によれば、コーティング層をセラミックコーティング層としてシリンダヘッドの組付け受け部とバルブシート本体との間にセラミックが介在し、水を介して組付け受け部とバルブシート本体との異種金属接触がなくなり、ガルバニ腐食を阻止することができる。
【００２１】
請求項６、７の発明によれば、コーティング層を４フッ化エチレン樹脂層としてシリンダヘッドの組付け受け部とバルブシート本体との間に４フッ化エチレン樹脂層が介在し、水を介して組付け受け部とバルブシート本体との異種金属接触がなくなり、ガルバニ腐食を阻止することができる。
【００２２】
請求項８の発明によれば、コーティング層をアルマイト処理層としてシリンダヘッドの組付け受け部とバルブシート本体との間にアルマイト処理層が介在し、水を介して組付け受け部とバルブシート本体との異種金属接触がなくなり、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】
【００２３】
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が、本発明の必須要件であるとは限らない。例えば実施例では吸気口の場合を示したが排気口の組付け受け部と排気用バルブシートでもよい。
【実施例１】
【００２４】
図１〜図２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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、鉄基焼結合金からなる。そして、吸気用バルブシート７における前記組付け受け部13との対抗面は、セラミックによる電気絶縁用のコーティング層14で被覆されている。セラミックによるコーティング層14は、プラズマＣＶＤ（化学気相蒸着法）、イオンプレーティング等気相コート技術を用いて設けるものであって、例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ＴｉＣＮ，ＴｉＡｌＮ等のＰＶＤコーティング、Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＣ，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3等のＣＶＤコーティング等であり、その厚みは５０オングストローム〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍであって、吸気用バルブシート７の外周面に設けられる外周部14ａと、吸気ポート３側に位置する当接部14ｂの他に、組付け受け部13側の角に形成した面取り角部14ｃに形成されている。尚、吸気用バルブシート７における燃焼室５に臨む面は吸気バルブ８を軸芯としたテーパ面となってシート面15に形成されており、このシート面15にはコーティング層14は形成されておらず、また内周面16にはコーティング層14を設けてもよく、或いは設けなくともよい。
【００２７】
次に吸気用バルブシートの製造方法及び取り付け方法について説明する。吸気用バルブシート７は、Ｆｅ粉末に、Ｆｅ−Ｓｉ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、Ｍｏ粉末、Ｆｅ−Ｗ粉末、Ｆｅ−Ｃｒ粉末、Ｃｕ粉末、Ｆｅ−Ｎｂ粉末、Ｆｅ−Ｖ粉末およびＣ粉末の全部又は一部を十分に混合し、得られた混合粉末を原料粉末として金型圧粉成形し、得られた金型圧粉成形体を通常の条件で焼結し、配合組成と実質的に同じ成分組成を有するバルブシート本体17を作製する。
【００２８】
さらに、これらバルブシート本体17の外周部14ａ、当接部14ｂ、面取り角部14ｃにコーティング層14を形成する。次に吸気用バルブシート７をシリンダヘッド２に組付ける。この組付けは、組付け受け部13に吸気用バルブシート７を圧入、焼きばめ或いは冷しばめによって組付ける。次に組付けた吸気用バルブシート７のシート面15に吸気用バルブ８が密着するようにシート面15を機械加工する。
【００２９】
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ー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ニ腐食が生ずるおそれがある。しかしながら、吸気バルブシート本体17における組付け受け部13側の表面には電気絶縁作用をなすコーティング層14が形成されているので、ガルバニ腐食の発生を抑止することができる。
【００３０】
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本体17の表面に電気絶縁用のコーティング層14を形成したことにより、シリンダヘッド２とバルブシート本体17との間にコーティング層14が介在するので、水を介して組付け受け部13とバルブシート本体17との異種金属接触がなくなり、ガルバニ腐食を阻止することができる。
【００３１】
また、コーティング層14をバルブシート本体の少なくとも前記組付け受け部13に対向する表面に設けたことにより、組付け受け部13とバルブシート本体17とが接触する可能性のある面にコーティング層14が設けられ、組付け受け部13とバルブシート本体17との異種金属接触がなくなり、ガルバニ腐食を阻止することができる。
【００３２】
しかも、コーティング層14をセラミックにより形成したことにより、シリンダヘッド２とバルブシート本体17との電気絶縁を確実に行うことができる。
【実施例２】
【００３３】
図３〜図４は第２実施例を示しており、前記第１実施例と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。シリンダヘッド２に設けられる吸気口６には吸気用バルブシート21の組付け受け部22が設けられ、この組付け受け部22に吸気用バルブシート21が嵌着している。前記吸気用バルブシート21は、鉄基焼結合金からなり、外径が組付け受け部22と同径で内径が吸気ポート３と同径なリング状である。
【００３４】
そして、組付け受け部22に第１実施例と同様なセラミックからなる電気絶縁用のコーティング層23を設ける。このコーティング層23は、吸気用バルブシート21との対向面、すなわち内周面部23ａと底面部23ｂに設けられる。
【００３５】
したがって、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ー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ニ腐食が生ずるおそれがある。しかしながら、組付け受け部22の表面には電気絶縁作用をなすコーティング層23が形成されているので、ガルバニ腐食の発生を抑止することができる。
【００３６】
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22にコーティング層23を設け、そしてコーティング層23を介して鉄系バルブシート21を設けたので、シリンダヘッド２とバルブシート21との間にセラミックからなるコーティング層23が介在し、組付け受け部22とバルブシート21との異種金属接触がなくなり、ガルバニ腐食を阻止することができる。
【００３７】
また、コーティング層23を組付け受け部22におけるバルブシート21に対向する表面に設けたことにより、組付け受け部22とバルブシート21とが接触する可能性のある面にコーティング層23が設けられ、組付け受け部22とバルブシート21との異種金属接触がなくなり、ガルバニ腐食を阻止することができる。
【００３８】
しかも、コーティング層23をセラミックにより形成したことにより、シリンダヘッド２とバルブシート本体21との電気絶縁を確実に行うことができる。
【実施例３】
【００３９】
実施例３は、前記実施例１におけるバルブシートのコーティング層をセラミックに代えて４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）層により形成したものである。この４フッ化エチレン樹脂層は、優れた電気絶縁性、難燃性などの特性を有するものである。
【００４０】
したがって、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ー内に導入する際に、水分が吸気用バルブシートと組付け受け部との隙間に侵入して水が溜まると、該水を介してシリンダヘッドと吸気用バルブシートが接触し、この結果異種金属接触が生じてガルバニ腐食が生ずるおそれがある。しかしながら、吸気用バルブシートには電気絶縁作用をなす４フッ化エチレン樹脂層が形成されているので、ガルバニ腐食の発生を抑止することができる。
【００４１】
以上のように、前記実施例においては、４フッ化エチレン樹脂層を設けたので、シリンダヘッドとバルブシートとの間に異種金属接触がなくなり、ガルバニ腐食を阻止することができる。
【実施例４】
【００４２】
実施例４は、前記実施例２における組付け受け部のコーティング層をセラミックに代えて４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）層により形成したものである。この４フッ化エチレン樹脂層は、優れた電気絶縁性、難燃性などの特性を有するものである。
【００４３】
したがって、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ー内に導入する際に、水分が吸気用バルブシートと組付け受け部との隙間に侵入して水が溜まると、該水を介してシリンダヘッドと吸気用バルブシートが接触し、この結果異種金属接触が生じてガルバニ腐食が生ずるおそれがある。しかしながら、吸気用バルブシートには電気絶縁作用をなす４フッ化エチレン樹脂層が形成されているので、ガルバニ腐食の発生を抑止することができる。
【００４４】
以上のように、前記実施例においては、４フッ化エチレン樹脂層を設けたので、シリンダヘッドとバルブシートとの間に異種金属接触がなくなり、ガルバニ腐食を阻止することができる。
【実施例５】
【００４５】
実施例５は、前記実施例２におけるアルミニウム合金製のシリンダヘッド２に設けた組付け受け部のコーティング層をセラミックに代えて電気絶縁性のアルマイト処理層（陽極酸化処理層）により形成したものである。
【００４６】
したがって、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ー内に導入する際に、水分が吸気用バルブシートと組付け受け部との隙間に侵入して水が溜まると、該水を介してシリンダヘッドと吸気用バルブシートが接触し、この結果異種金属接触が生じてガルバニ腐食が生ずるおそれがある。しかしながら、吸気用バルブシートには電気絶縁作用をなすアルマイト処理層が形成されているので、ガルバニ腐食の発生を抑止することができる。
【００４７】
以上のように、前記実施例においては、アルマイト処理層を設けたので、シリンダヘッドとバルブシートとの間に異種金属接触がなくなり、ガルバニ腐食を阻止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように本発明にか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】
【００４９】
【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実施例を示す要部の断面図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す要部の断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
２  シリンダヘッド
６  吸気口
７  21  バルブシート
13  22  組付け受け部
14  23  コーティング層
17  バルブシート本体
【図１】
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【図２】
2005105967.tif 000004
【図３】
2005105967.tif 000005
【図４】
2005105967.tif 000006