JP2005163663A

JP2005163663A - Engine valve and internal combustion engine equipped therewith

Info

Publication number: JP2005163663A
Application number: JP2003404390A
Authority: JP
Inventors: Satomi Wada; 里美和田; Kenichi Murakami; 賢一村上
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-06-23

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a technology that effectively raises the temperature of the fuel injected in an intake port and atomizes the fuel without incorporating a heating device in an intake manifold. <P>SOLUTION: The high temperature in a combustion chamber 18 during a compression stroke and a combustion stroke is easily absorbed in an intake valve 32 since a high radiation coating is provided on the surface of the face part 32 of the intake valve 32 on the combustion chamber 18 side. Further, the high temperature absorbed in the intake valve 32 is easily radiated in the intake manifold 26 since the high radiation coating is also provided on the surface on the intake manifold 26 side. The high temperature in the combustion chamber 18 is transferred into the intake manifold 26 through the intake valve 32 only, heating the injected fuel. In addition, since the intake valve is provided with the high radiation coating, heat transfer loss is little. The injected fuel is effectively heated and expeditedly atomized, without incorporating a heating device in the intake manifold. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関に配設されるエンジンバルブと、これを備えた内燃機関に関し、詳しくは、吸気ポートを開閉させるエンジンバルブの少なくともフェース部に高輻射のコーティングを施すことによって、燃焼室内の熱を吸気マニホールド内に伝熱させ、吸気ポート内に噴射された燃料を効率よく加熱し、微粒子化させる技術に関する。 The present invention relates to an engine valve disposed in an internal combustion engine and an internal combustion engine provided with the same, and more specifically, by applying a coating of high radiation to at least a face portion of an engine valve that opens and closes an intake port. The present invention relates to a technique for transferring heat into an intake manifold, efficiently heating fuel injected into an intake port, and making it fine particles.

燃料噴射装置を備えた内燃機関では、燃焼室において燃料を効率よく燃焼させるために、燃料を微粒子化して燃料と空気との混合を促進させる。吸気マニホールド内に噴射された燃料を予め加熱しておくことによって、燃料の微粒子化はさらに向上される。
特許文献１には、吸気マニホールド内の燃料噴射装置とエンジンバルブの間に燃料の噴射方向に沿って複数の加熱用フィンを配設し、噴射された燃料を集中的に効率よく加熱する技術が公開されている。
特許文献２には、シリンダと熱伝導関係にあるヒートシンク部を有する加熱装置を配設し、ヒートシンク部に電圧を加えて加熱するか、あるいはヒートシンク部がシリンダから熱を受けて燃料を加熱する技術が公開されている。 In an internal combustion engine equipped with a fuel injection device, in order to efficiently burn fuel in a combustion chamber, fuel is atomized to promote mixing of fuel and air. By preheating the fuel injected into the intake manifold, fuel atomization is further improved.
Patent Document 1 discloses a technique in which a plurality of heating fins are disposed along a fuel injection direction between a fuel injection device in an intake manifold and an engine valve, and the injected fuel is heated intensively and efficiently. It has been published.
In Patent Document 2, a heating device having a heat sink portion having a heat conduction relationship with a cylinder is provided, and a voltage is applied to the heat sink portion to heat it, or the heat sink portion receives heat from the cylinder to heat the fuel. Is published.

特開平５−７１４３４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-71434 特開平６−３４１３５４号公報JP-A-6-341354

特許文献１と特許文献２では、吸気マニホールド内に噴射された燃料を加熱するための加熱装置が配設される。このため、吸気マニホールドを形成する際に、吸気マニホールドに加熱装置を組込めるようにしておく必要がある。吸気マニホールドは内燃機関の機種毎に形状が異なるため、それぞれの吸気マニホールドに加熱装置を組込めるようにしておかねばならない。吸気マニホールドの設計や製作に手間が掛り、コスト高を招く。
本発明は上記問題点に鑑みて創作されたものであり、吸気マニホールドに加熱装置を組込む必要がなく、吸気ポート内で噴射された燃料を効果的に温度上昇させて微粒子化させることができる技術を実現することを目的とする。 In Patent Document 1 and Patent Document 2, a heating device for heating the fuel injected into the intake manifold is provided. For this reason, when forming an intake manifold, it is necessary to be able to incorporate a heating device into the intake manifold. Since the intake manifold has a different shape depending on the model of the internal combustion engine, a heating device must be incorporated in each intake manifold. It takes time to design and manufacture the intake manifold, resulting in high costs.
The present invention has been created in view of the above problems, and it is not necessary to incorporate a heating device in the intake manifold, and the technology that can effectively raise the temperature of fuel injected in the intake port to make it finer. It aims at realizing.

本発明のエンジンバルブは、略円柱形状の軸部と、その軸部の端部から先端に向かって拡大する略円錐形状のフェース部を有している。そして、エンジンバルブの少なくともフェース部の表面に、輻射率を高くするコーティングが施されている。
本発明のエンジンバルブによれば、少なくともフェース部に高輻射コーティングが施されているため、高輻射コーティングが施されている部分は熱を吸収しやすく、またその熱を放熱しやすい。即ち、本発明のエンジンバルブを利用すると、燃焼室とマニホールドの間で、効率よく伝熱させることができる。マニホールド内の燃料を加熱して燃料の微粒子化を促進することができる。 The engine valve of the present invention has a substantially cylindrical shaft portion and a substantially conical face portion that expands from the end of the shaft portion toward the tip. A coating for increasing the emissivity is applied to the surface of at least the face portion of the engine valve.
According to the engine valve of the present invention, since the high radiation coating is applied to at least the face portion, the portion where the high radiation coating is applied easily absorbs heat and easily dissipates the heat. That is, when the engine valve of the present invention is used, heat can be efficiently transferred between the combustion chamber and the manifold. The fuel in the manifold can be heated to promote fuel atomization.

本発明の内燃機関は、前記エンジンバルブを吸気ポートに備えている。
本発明の内燃機関は、吸気側のエンジンバルブ（吸気バルブとする）のフェース部の燃焼室側の面に、高輻射コーティングが施されているため、燃焼室内の高温が吸気バルブに吸収されやすい。さらに吸気バルブの吸気マニホールド側の面の少なくともフェース部にも高輻射コーティングが施されているため、吸気バルブは吸収した高温を吸気マニホールド内に放熱しやすい。燃焼室内の高温は吸気バルブを介して吸気マニホールド内に伝熱し、噴射された燃料を加熱する。吸気バルブには高輻射コーティングが施されているため、伝熱ロスが低減され、燃焼室内の高熱は効率よく吸気マニホールド内に伝熱される。この伝熱作用によって、吸気マニホールド内に噴射される燃料を良好に加熱することができる。本発明によれば、吸気マニホールドに加熱装置を組込む必要がなく、噴射された燃料を効率よく加熱して微粒子化を促進させることができる。 The internal combustion engine of the present invention includes the engine valve in the intake port.
In the internal combustion engine of the present invention, a high radiation coating is applied to the face of the combustion chamber side of the face portion of the intake side engine valve (referred to as the intake valve), so that the high temperature in the combustion chamber is easily absorbed by the intake valve. . Further, since the high radiation coating is also applied to at least the face portion of the intake valve side surface of the intake valve, the intake valve easily dissipates the absorbed high temperature into the intake manifold. The high temperature in the combustion chamber transfers heat into the intake manifold via the intake valve, and heats the injected fuel. Since the intake valve is coated with high radiation, heat transfer loss is reduced, and high heat in the combustion chamber is efficiently transferred into the intake manifold. By this heat transfer action, the fuel injected into the intake manifold can be heated satisfactorily. According to the present invention, it is not necessary to incorporate a heating device into the intake manifold, and the injected fuel can be efficiently heated to promote atomization.

（形態１）エンジンバルブのフェース部は四硼化珪素（ＳｉＢ_４）やカーボン等の高輻射材を含む物質によってコーティングされている。 (Embodiment 1) The face portion of the engine valve is coated with a substance containing a high radiation material such as silicon tetraboride (SiB ₄ ) or carbon.

本発明を具現化した実施例を図１から図３を用いて説明する。図１は本実施例の内燃機関の燃焼室周辺の断面概略図であり、図２は図１の要部拡大図であり、図３は本実施例による効果を示したグラフである。
図１に示す内燃機関は、エンジンバルブを備えた動弁系内燃機関である。シリンダ１０内にピストン１２が収容されている。シリンダ１０の下方に図示しないクランクシャフトが配設されており、クランクシャフトとピストン１２はコネクティングロッド１４によって接続されている。シリンダ１０の上方にはシリンダヘッド１６が載置されており、シリンダヘッド１６の下方は燃焼室１８となっている。燃焼室１８内に火花を飛ばす点火プラグ２０はシリンダヘッド１６に取付けられている。また、シリンダヘッド１６には吸気ポート２２と排気ポート２４が形成されている。各ポート２２，２４は円形状である。吸気ポート２２には空気を供給する吸気マニホールド２６が接続されている。吸気マニホールド２６には、燃料を吸気ポート２２に向けて霧状に噴射するための燃料噴射装置２８が配設されている。排気ポート２４には排気ガスを図示しない排気管へ送る排気マニホールド３０が接続されている。 An embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view around the combustion chamber of the internal combustion engine of the present embodiment, FIG. 2 is an enlarged view of the main part of FIG. 1, and FIG.
The internal combustion engine shown in FIG. 1 is a valve operating internal combustion engine provided with an engine valve. A piston 12 is accommodated in the cylinder 10. A crankshaft (not shown) is disposed below the cylinder 10, and the crankshaft and the piston 12 are connected by a connecting rod 14. A cylinder head 16 is placed above the cylinder 10, and a combustion chamber 18 is located below the cylinder head 16. A spark plug 20 for sparking the combustion chamber 18 is attached to the cylinder head 16. The cylinder head 16 is formed with an intake port 22 and an exhaust port 24. Each port 22, 24 is circular. An intake manifold 26 that supplies air is connected to the intake port 22. The intake manifold 26 is provided with a fuel injection device 28 for injecting fuel toward the intake port 22 in the form of a mist. An exhaust manifold 30 that sends exhaust gas to an exhaust pipe (not shown) is connected to the exhaust port 24.

各ポート２２，２４のそれぞれに耐熱鋼製のエンジンバルブ３２，３４が配設されている。吸気ポート２２はエンジンバルブ（吸気バルブ）３２によって開閉され、排気ポート２４はエンジンバルブ（排気バルブ）３４によって開閉される。
エンジンバルブ３２，３４は、それぞれ軸部３２ａ，３４ａとフェース部３２ｂ，３４ｂを有している。軸部３２ａ，３４ａは、軸方向に長尺な略円柱形状である。フェース部３２ｂ，３４ｂは、軸部３２ａ，３４ａの下端に形成されて下端に向かって拡大している略円錐形状である。軸部３２ａ，３４ａの上部の周囲には図示しないバルブスプリングが取付けられており、軸部３２ａ，３４ａの上端には、クランクシャフトの動きに連動して回転する図示しないカムが配設されている。エンジンバルブ３２，３４は、カムが回転すると、カムによって上端を軸方向に下方に押されたり、バルブスプリングによって元の位置に戻されたりする。各ポート２２，２４は、エンジンバルブ３２，３４が下方に移動して開口縁とフェース部３２ｂ，３４ｂの下端部とが離れることによって開かれ、エンジンバルブ３２，３４が上方の元の位置に戻されて開口縁とフェース部３２ｂ，３４ｂの下端部とが接触することによって閉じられる。
図２に示すように、吸気バルブ３２のフェース部３２ｂの表面は、コーティング剤によってコーティングされている。本実施例で使用するコーティング剤はガラス組織と顔料粒子からなり、顔料粒子として高輻射物質である四硼化珪素（ＳｉＢ_４）粒子が用いられている。コーティング膜厚は１０〜１００μｍ程度（好ましくは２０μｍ程度）である。コーティング粗さＲｚ（１０点平均粗さ）は３．２μｍ程度である。なお、コーティング粗さＲｚは１０μｍ以下程度であればよく、１０μｍ以下程度であればコーティング後の表面加工が不要である。フェース部３２ｂの表面にこのコーティング剤を施すと、フェース部３２ｂの表面の輻射率が高まる。即ち、フェース部３２ｂの吸熱効率と放熱効率が高まる。 Engine valves 32 and 34 made of heat-resistant steel are disposed in the ports 22 and 24, respectively. The intake port 22 is opened and closed by an engine valve (intake valve) 32, and the exhaust port 24 is opened and closed by an engine valve (exhaust valve) 34.
The engine valves 32 and 34 have shaft portions 32a and 34a and face portions 32b and 34b, respectively. The shaft portions 32a and 34a have a substantially cylindrical shape that is long in the axial direction. The face portions 32b and 34b are substantially conical shapes formed at the lower ends of the shaft portions 32a and 34a and expanding toward the lower end. A valve spring (not shown) is mounted around the upper portions of the shaft portions 32a and 34a, and a cam (not shown) that rotates in conjunction with the movement of the crankshaft is disposed at the upper ends of the shaft portions 32a and 34a. . When the cam rotates, the upper ends of the engine valves 32 and 34 are pushed downward in the axial direction by the cam or returned to their original positions by the valve spring. The ports 22 and 24 are opened when the engine valves 32 and 34 move downward to separate the opening edges from the lower ends of the face portions 32b and 34b, so that the engine valves 32 and 34 return to their original positions. Then, the opening edge and the lower end portions of the face portions 32b and 34b come into contact with each other to be closed.
As shown in FIG. 2, the surface of the face portion 32b of the intake valve 32 is coated with a coating agent. The coating agent used in this example is composed of a glass structure and pigment particles, and silicon tetraboride (SiB ₄ ) particles, which are high radiation materials, are used as the pigment particles. The coating film thickness is about 10 to 100 μm (preferably about 20 μm). The coating roughness Rz (10-point average roughness) is about 3.2 μm. The coating roughness Rz may be about 10 μm or less, and if it is about 10 μm or less, surface processing after coating is unnecessary. When this coating agent is applied to the surface of the face portion 32b, the radiation rate of the surface of the face portion 32b is increased. That is, the heat absorption efficiency and heat dissipation efficiency of the face portion 32b are increased.

以下に、一般的な内燃機関の一連の動作を、図示を省略して簡単に説明する（符号は図１参照）。
内燃機関が始動すると、吸気バルブ３２が開き、ピストン１２が下降するタイミングに合わせて、吸気マニホールド２６に燃料噴射装置２８から燃料が霧状に噴射される。噴射された燃料は空気と混合されて混合気となり、開放された吸気バルブ３２から燃焼室１８内に吸込まれる（以上、吸気工程）。
吸気バルブ３２が閉じられ、ピストン１２が上昇すると、燃焼室１８内の圧力が高まり、吸込まれた混合気が圧縮される。圧縮によって温度上昇が起こり、混合気内の燃料の更なる微粒子化が促進される（以上、圧縮工程）。
ピストン１２が上死点に達したとき、燃焼室１８内の温度と圧力が最高値となる。このタイミングで点火プラグ２０が火花放電を行って点火し、混合気を急激に燃焼させる。圧力が高まった燃焼ガスによってピストン１２が押し下げられ、これに伴ってクランクシャフトが回転する（以上、燃焼行程）。
ピストン１２が下死点付近に達したとき、排気バルブ３４が開き、燃焼ガスが排出される。上昇するピストン１２によって燃焼ガスの排出が促される（以上、排気工程）。 Hereinafter, a series of operations of a general internal combustion engine will be briefly described by omitting illustration (see FIG. 1 for reference numerals).
When the internal combustion engine is started, the intake valve 32 is opened, and fuel is injected into the intake manifold 26 from the fuel injection device 28 in the form of a mist in accordance with the timing when the piston 12 descends. The injected fuel is mixed with air to become an air-fuel mixture, and is sucked into the combustion chamber 18 from the opened intake valve 32 (the intake process).
When the intake valve 32 is closed and the piston 12 is raised, the pressure in the combustion chamber 18 increases, and the sucked air-fuel mixture is compressed. The temperature rises by the compression, and further atomization of the fuel in the air-fuel mixture is promoted (the compression process).
When the piston 12 reaches top dead center, the temperature and pressure in the combustion chamber 18 reach their maximum values. At this timing, the spark plug 20 performs spark discharge and ignites, causing the air-fuel mixture to burn rapidly. The piston 12 is pushed down by the combustion gas whose pressure has increased, and the crankshaft rotates in accordance with this (this is the combustion stroke).
When the piston 12 reaches near the bottom dead center, the exhaust valve 34 is opened and the combustion gas is discharged. Combustion gas discharge is promoted by the rising piston 12 (exhaust process).

本実施例の吸気バルブ３２のフェース部３２ｂには先述のような高輻射コーティングが施されている。上記の圧縮工程と燃焼行程において、燃焼室１８内の温度は高温となる。従って、図２に示すように、輻射率の高められたフェース部３２ｂの燃焼室１８側の面３２ｃから燃料室１８の高温が吸気バルブ３２内によく吸熱される（熱の流れを図中矢印Ａで示す）。フェース部３２ｂの吸気マニホールド２６側の面３２ｄも輻射率が高められているため、吸気バルブ３２内に吸熱された高温は、フェース部３２ｂの面３２ｄから吸気マニホールド２６内に放熱される（熱の流れを図中矢印Ｂで示す）。即ち、圧縮工程と燃焼行程での燃焼室１８内の高温が、吸気バルブ３２を介して吸気マニホールド２６内に伝熱される。しかも、吸気バルブ３２のフェース部３２ｂには高輻射コーティングが施されているため、燃焼室１８内からフェース部３２ｂへ伝熱するときの伝熱ロスと、フェース部３２ｂから吸気マニホールド２６内へ伝熱するときの伝熱ロスは、何れも極めて少ない。従って、圧縮工程と燃焼行程での燃焼室１８内の高温によって効率よく吸気マニホールド２６内を加熱することができる。 The high radiation coating as described above is applied to the face portion 32b of the intake valve 32 of the present embodiment. In the compression step and the combustion stroke, the temperature in the combustion chamber 18 becomes high. Therefore, as shown in FIG. 2, the high temperature of the fuel chamber 18 is well absorbed into the intake valve 32 from the surface 32c on the combustion chamber 18 side of the face portion 32b with increased emissivity (the flow of heat is indicated by the arrow in the figure). A). Since the radiation rate of the face 32d of the face portion 32b on the intake manifold 26 side is also increased, the high temperature absorbed in the intake valve 32 is dissipated from the face 32d of the face portion 32b into the intake manifold 26 (heat is absorbed). The flow is indicated by arrow B in the figure). That is, the high temperature in the combustion chamber 18 in the compression process and the combustion stroke is transferred to the intake manifold 26 through the intake valve 32. In addition, since the face portion 32b of the intake valve 32 is coated with high radiation, heat transfer loss when heat is transferred from the combustion chamber 18 to the face portion 32b, and transfer from the face portion 32b to the intake manifold 26 is performed. There is very little heat loss when heated. Accordingly, the inside of the intake manifold 26 can be efficiently heated by the high temperature in the combustion chamber 18 in the compression process and the combustion stroke.

図３のグラフは、内燃機関始動後のアイドル時の、経過時間に伴う吸気バルブ３２のフェース部３２ｂ内の平均温度変化を、吸気バルブ３２のフェース部３２ｂに高輻射コーティングを施した場合（実線）と、吸気バルブ３２のフェース部３２ｂに高輻射コーティングを施していない場合（破線）とで比較したものである。図３のグラフには、高輻射コーティングを施した場合の方が、高輻射コーティングを施していない場合に比して、早く温度上昇し、且つ高温となる。例えば、燃焼室内が６００℃であるとき、高輻射コーティングを施した吸気バルブ３２は、高輻射コーティングを施していない吸気バルブ３２に比して約１０℃高温となった。高輻射コーティングを施した吸気バルブ３２の方が、高輻射コーティングを施していない吸気バルブ３２に比して１０％程度高温となる。 The graph of FIG. 3 shows the change in the average temperature in the face portion 32b of the intake valve 32 with the elapsed time at the time of idling after the internal combustion engine is started when the high radiation coating is applied to the face portion 32b of the intake valve 32 (solid line). ) And a case where the high radiation coating is not applied to the face portion 32b of the intake valve 32 (broken line). In the graph of FIG. 3, when the high radiation coating is applied, the temperature rises faster and becomes higher than when the high radiation coating is not applied. For example, when the temperature in the combustion chamber is 600 ° C., the intake valve 32 with the high radiation coating is about 10 ° C. higher than the intake valve 32 without the high radiation coating. The intake valve 32 with the high radiation coating is about 10% higher than the intake valve 32 without the high radiation coating.

燃焼室１８において燃料を効率よく燃焼させるためには、燃料を微粒子化して燃料と空気との混合を促進させることが必要である。吸気マニホールド２６内に噴射された燃料を、燃焼室１８内へ吸気する前に予め加熱しておくことによって、燃料の微粒子化はさらに向上され、良好な燃焼が得られる。
従来技術では、吸気マニホールド内に噴射された燃料を加熱するため、吸気マニホールド内に加熱装置を組込んでいる。しかし、吸気マニホールドは内燃機関の機種毎に形状が異なるため、機種毎に加熱装置を組込める吸気マニホールドを設計したり製作したりしなければならず、手間が掛り、コスト高を招いていた。
本実施例の内燃機関では、吸気バルブ３２に高輻射コーティングを施すことによって、吸気バルブ３２を利用して、圧縮工程と燃焼行程での燃焼室１８内の高温を効率よく吸気マニホールド２６内に伝熱する。内燃機関を始動すれば、自然に吸気マニホールド２６内は昇温し、噴射される燃料を良好に加熱することができる。このため、吸気マニホールド２６内に噴射された燃料を加熱する装置をわざわざ配設する必要がない。吸気バルブ３２に高輻射コーティングを施すのみであるため、エンジンバルブを使用しているあらゆる内燃機関に対応させることができる。また、吸気マニホールドの形状をシンプル化することができるため、作業性が向上し、安価に製作することができる。 In order to efficiently burn the fuel in the combustion chamber 18, it is necessary to atomize the fuel and promote the mixing of the fuel and air. By preheating the fuel injected into the intake manifold 26 before taking it into the combustion chamber 18, fuel atomization is further improved and good combustion can be obtained.
In the prior art, in order to heat the fuel injected into the intake manifold, a heating device is incorporated in the intake manifold. However, since the shape of the intake manifold differs depending on the model of the internal combustion engine, it is necessary to design and manufacture an intake manifold that can incorporate a heating device for each model, which takes time and increases costs.
In the internal combustion engine of the present embodiment, by applying a high radiation coating to the intake valve 32, the intake valve 32 is used to efficiently transmit the high temperature in the combustion chamber 18 during the compression process and the combustion stroke into the intake manifold 26. heat. When the internal combustion engine is started, the temperature inside the intake manifold 26 is naturally increased, and the injected fuel can be heated satisfactorily. For this reason, it is not necessary to provide a device for heating the fuel injected into the intake manifold 26. Since only the high radiation coating is applied to the intake valve 32, it can be applied to any internal combustion engine using the engine valve. Further, since the shape of the intake manifold can be simplified, the workability is improved and the intake manifold can be manufactured at a low cost.

従来技術には、吸気マニホールド内に加熱装置を備え、加熱装置にＰＴＣ素子を用いるものが多い。この技術によれば、冷間時にはＰＴＣ素子に通電し、発生する熱を利用して噴射された燃料を加熱し、温間時にはＰＴＣ素子に通電せず、シリンダからの伝熱のみで加熱装置を加熱し、この熱によって噴射された燃料を加熱する。
ＰＴＣ素子を利用する加熱装置では、冷間時の熱伝達と温間時の熱伝達をスムーズに切換えることができない。完全な加熱制御を行うことが困難であり、熱伝達にロスが生じるため、大きなエネルギ−が必要となる。
また、温間時にシリンダから加熱装置に伝熱される熱は、燃焼室内の高温がシリンダに伝熱したものである。即ち、燃焼室内の高温がシリンダに伝熱され、さらにこの熱が加熱装置に伝達され、さらにこの熱が噴射された燃料を加熱することとなる。このようなシリンダからの伝熱を利用する加熱装置によって噴射された燃料を加熱しようとしても、燃焼室内からシリンダに伝熱されるときと、シリンダから加熱装置に伝熱されるときにそれぞれ伝熱ロスが生じてしまい、実際には噴射された燃料を十分に加熱することができない。
本実施例では、吸気バルブ３２のフェース部３２ｂには高輻射コーティングが施されているため、燃焼室１８内からフェース部３２ｂへ伝熱するときの伝熱ロスと、フェース部３２ｂから吸気マニホールド２６内へ伝熱するときの伝熱ロスは、何れも極めて少ない。内燃機関が始動すれば、加熱制御を行うことなく、吸気マニホールド２６内は自然に昇温する。圧縮工程と燃焼行程での燃焼室１８内の高温によって効率よく吸気マニホールド２６内を加熱することができる。 Many conventional techniques include a heating device in the intake manifold and use a PTC element for the heating device. According to this technology, the PTC element is energized when it is cold, the injected fuel is heated using the generated heat, and the PTC element is not energized when it is warm, and the heating device is operated only by heat transfer from the cylinder. The fuel injected by this heat is heated.
In a heating device using a PTC element, heat transfer during cold and heat transfer during warm cannot be switched smoothly. Since it is difficult to perform complete heating control and a loss occurs in heat transfer, a large amount of energy is required.
Further, the heat transferred from the cylinder to the heating device during the warm time is a heat transferred from the high temperature in the combustion chamber to the cylinder. That is, the high temperature in the combustion chamber is transferred to the cylinder, this heat is further transferred to the heating device, and this injected heat heats the injected fuel. Even if it is intended to heat the fuel injected by the heating device using heat transfer from the cylinder, there is a heat transfer loss when the heat is transferred from the combustion chamber to the cylinder and when the heat is transferred from the cylinder to the heating device. In fact, the injected fuel cannot be heated sufficiently.
In this embodiment, since the face portion 32b of the intake valve 32 is coated with high radiation, heat transfer loss when heat is transferred from the combustion chamber 18 to the face portion 32b, and the intake manifold 26 from the face portion 32b. The heat transfer loss when transferring heat into the inside is extremely small. When the internal combustion engine is started, the temperature in the intake manifold 26 naturally rises without performing heating control. The intake manifold 26 can be efficiently heated by the high temperature in the combustion chamber 18 during the compression process and the combustion stroke.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、本実施例において、高輻射コーティングは吸気バルブのフェース部のみに施されているが、少なくともフェース部に高輻射コーティングが施されていればよい。例えば、吸気バルブの全表面に高輻射コーティングが施されていてもよい。吸気バルブの全表面にコーティングを施す方が容易であり、作業性の面で有利であるが、コーティング剤が高価である場合は、フェース部のみにコーティングを施す方がコストの面で有利である。コーティング箇所については、諸条件に合わせて適宜選択することができる。
また、本実施例では、エンジンバルブは耐熱鋼製であるが、材質はこれに限らない。例えばチタン合金製でもよい。耐熱鋼やチタン合金には、本実施例で使用した四硼化珪素を含むコーティング剤の他、カーボンを含むコーティング剤によってコーティングすることが可能である。選択するエンジンバルブの材質によって使用する高輻射材を適宜選択することができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
For example, in this embodiment, the high radiation coating is applied only to the face portion of the intake valve, but it is sufficient that at least the face portion is provided with the high radiation coating. For example, a high radiation coating may be applied to the entire surface of the intake valve. Coating the entire surface of the intake valve is easier and more advantageous in terms of workability, but if the coating agent is expensive, it is advantageous in terms of cost to coat only the face part. . About a coating location, it can select suitably according to various conditions.
In this embodiment, the engine valve is made of heat-resistant steel, but the material is not limited to this. For example, it may be made of a titanium alloy. The heat-resistant steel or titanium alloy can be coated with a coating agent containing carbon in addition to the coating agent containing silicon tetraboride used in this example. The high radiation material to be used can be appropriately selected according to the material of the engine valve to be selected.
In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

本実施例の内燃機関の燃焼室周辺の断面概略図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view around the combustion chamber of the internal combustion engine of the present embodiment. 図１の要部拡大図。The principal part enlarged view of FIG. 本実施例による効果を示したグラフ。The graph which showed the effect by a present Example.

Explanation of symbols

１０：シリンダ
１２：ピストン
１４：コネクティングロッド
１６：シリンダヘッド
１８：燃焼室
２０：点火プラグ
２２：吸気ポート
２４：排気ポート
２６：吸気マニホールド
２８：燃料噴射装置
３０：排気マニホールド
３２：エンジンバルブ（吸気バルブ）
３４：エンジンバルブ（排気バルブ） 10: cylinder 12: piston 14: connecting rod 16: cylinder head 18: combustion chamber 20: ignition plug 22: intake port 24: exhaust port 26: intake manifold 28: fuel injection device 30: exhaust manifold 32: engine valve (intake valve) )
34: Engine valve (exhaust valve)

Claims

An engine valve having a substantially cylindrical shaft portion and a substantially conical face portion that expands from the end portion of the shaft portion toward the tip,
An engine valve characterized in that a coating for increasing the emissivity is applied to at least the surface of the face portion.

An internal combustion engine comprising the engine valve according to claim 1 at an intake port.