[发明专利]烧结阀座

说明书

为了提供一种烧结阀座，该阀座具有优异的阀可冷却性使其可用于高效发动机，以及优异的抗变形性、耐磨性和抗分离性，所述阀座设置有双层结构，所述双层结构具有反复抵接阀面的座层和抵接汽缸盖的阀座压配合开口的底部和内周表面的支承层；所述座层包含选自Cu基或其合金基质中的Co基硬质颗粒和Fe基硬质颗粒中的至少一种；所述支承层包含选自Cu或其合金的基质中的Fe颗粒和Fe合金颗粒中的至少一种。

技术领域

本发明涉及一种发动机阀座，具体地涉及一种能够抑制阀的温升的压配合、高传热、烧结阀座。

背景技术

最近，为了提供具有改进的燃料效率和更高的环境保护性能的汽车发动机，促进了使发动机排量减少20％至50％的所谓小型化，并且使直喷发动机与涡轮增压器结合以增加压缩比。发动机效率的提高不可避免地导致更高的发动机温度，这可能导致功率降低爆震。因此，改善特别是阀周围的部件的可冷却性已经变得必要。

作为改善阀的可冷却性的手段，专利参考文献1公开了一种用于制造发动机阀的方法，该方法包括将金属钠(Na)密封在发动机阀中的中空阀杆的中空部分中。关于阀座，专利参考文献2教导了一种通过使用诸如激光束的高密度加热能量直接在铝(Al)合金的汽缸盖上堆焊阀座以改善阀可冷却性的方法，称为“激光熔覆法”。作为堆焊阀座的合金，专利参考文献2教导了一种弥散强化Cu基合金，其包含分散在铜(Cu)基基体中的Fe-Ni的硼化物和硅化物颗粒、Sn和/或Zn溶解在Cu基初晶中。

在发动机运行期间，上述金属钠填充阀(阀温度：约600℃)中的阀温度比在实心阀中低约150℃，并且通过激光熔覆法生产的Cu基合金阀座使实心阀的温度降低约50℃(阀温度：约700℃)，防止爆震。然而，金属钠填充的发动机阀成本很高，除了一些车辆之外，其还没有被广泛使用。通过激光熔覆法生产的不包含硬质颗粒的Cu基合金阀座具有不足的耐磨性，因冲击磨损而发生咬粘。另外，直接堆焊在汽缸盖上需要汽缸盖生产线的大幅改变和大量设施投资。

关于压配合到汽缸盖中的阀座，专利参考文献3公开了一种双层烧结铁基合金阀座，其包括使用Cu粉末或含Cu粉末形成的阀抵接层(Cu含量：3-20％)和阀座主体层(Cu含量：5-25％)，以提高热传导性，专利参考文献4公开了一种具有分散的硬质颗粒的烧结Fe基合金，该合金浸渍有Cu或其合金。

另外，专利参考文献5公开了一种烧结Cu基合金阀座，其中，硬质颗粒分散在具有优异热导率的分散固化Cu基合金中。具体而言，起始粉末混合物包括50-90％重量的含Cu基粉末和10-50％重量的粉末状含Mo合金添加剂，该含Cu基粉末是Al₂O₃分散硬化Cu粉末，该粉末状含Mo合金添加剂包括28-32％重量的Mo、9-11％重量的Cr和2.5-3.5％重量的Si，其余为Co。

尽管专利参考文献5教导了通过在氧化气氛中(以选择性地氧化Al)对通过雾化Cu-Al合金熔体构成的Cu-Al合金粉末进行热处理，能够生产Al₂O₃分散硬化Cu粉末，但是实际上限制了从Al溶解的Cu-Al合金提高Al₂O₃分散Cu基体的纯度。另外，Cu基体在较高的纯度下表现出较低的屈服强度，从而由于热屈服，阀座可能从汽缸盖分离。

因此，希望有一种阀座，该阀座能够将阀的温升抑制在不低于在昂贵的金属钠填充发动机阀中所使用的水平，并且具有优异的耐磨性以及优异的抗从汽缸盖分离性。

专利参考文献1：JP 7-119421A

专利参考文献2：JP 3-60895A

专利参考文献3：JP 10-184324 A

专利参考文献4：JP 3786267 B

专利参考文献5：JP 4272706 B

发明内容