JP2008274873A - Intake-exhaust valve - Google Patents

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Akihiko Hirooka
昭彦 広岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an intake-exhaust valve capable of efficiently conducting heat to a shaft part from a heat conduction medium passing through into the shaft part. <P>SOLUTION: This intake-exhaust valve has a valve body 46 having a shaft part 46a and a shade part 46b arranged on one end of the shaft part 46a, forming a hollow part 45 inside the shaft part 46a and the shade part 46b and sealing the heat conduction medium (sodium) in the hollow part 45, and a substantially bar-shaped flow passage forming member 54 arranged inside the hollow part 45 and setting the axial direction of the shaft part 46a in the longitudinal direction. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は吸排気バルブに関し、特に内部に熱伝導媒体が封入される中空部を有する吸排気バルブに関する。   The present invention relates to an intake / exhaust valve, and more particularly to an intake / exhaust valve having a hollow portion in which a heat conduction medium is enclosed.

一般的に、内燃機関のシリンダヘッドには、燃焼室、燃焼室に対して気体を供給するための吸気口、燃焼室内の気体を排出する排気口などが形成されており、吸気口と排気口とは、吸気バルブ及び排気バルブ(以下、これらを纏めて「吸排気バルブ」とも呼ぶ)のそれぞれにより開閉される。この吸排気バルブは、軸部(ステム部)と、このステム部の一端部に設けられた傘部とを有しており、傘部が燃焼室に面した状態となっている。このため、燃焼室内で燃料が燃焼すると、その際に発生した熱が吸排気バルブの傘部に伝達し易い構成となっている。この熱の影響でバルブの傘部の温度が過度に上昇すると、例えば燃焼状態が悪化し、ノッキングやプレイグニッションのような異常燃焼が誘発され、ひいては熱効率の低下や出力の低下が引き起こされる場合がある。特に、近年の内燃機関は、従来の内燃機関と比較して出力が向上しているため、これに伴い発熱量も増大している。   Generally, a cylinder head of an internal combustion engine is formed with a combustion chamber, an intake port for supplying gas to the combustion chamber, an exhaust port for discharging gas in the combustion chamber, and the like. Is opened and closed by each of an intake valve and an exhaust valve (hereinafter collectively referred to as “intake and exhaust valves”). The intake / exhaust valve has a shaft portion (stem portion) and an umbrella portion provided at one end portion of the stem portion, and the umbrella portion faces the combustion chamber. For this reason, when fuel burns in the combustion chamber, the heat generated at that time is easily transmitted to the umbrella portion of the intake / exhaust valve. If the temperature of the valve umbrella rises excessively under the influence of this heat, for example, the combustion state deteriorates, and abnormal combustion such as knocking and pre-ignition is induced, leading to a decrease in thermal efficiency and a decrease in output. is there. In particular, recent internal combustion engines have improved output compared to conventional internal combustion engines, and accordingly, the amount of heat generated has also increased.

そこで、近年においては、上記熱の影響を回避するために、傘部に伝達した熱を、傘部に接触するバルブシートや、吸排気バルブに接触又は近接して配置されるバルブガイド及びオイルシールなどを介して、シリンダヘッド内に存在する冷却水へ放熱する技術が採用されている。また、最近においては、バルブ内部に冷却媒体を封入する中空部を形成し、バルブの開閉動作により冷却媒体を中空部内で躍動飛散させて、傘部側からステム部側への熱の伝達を促進させる技術(中空バルブ技術)も提案されている。更に、この中空バルブ技術を改良した技術が特許文献1〜4等に開示されている。   Therefore, in recent years, in order to avoid the influence of the heat, a valve guide and an oil seal that are arranged in contact with or in proximity to a valve seat that contacts the umbrella part, or an intake / exhaust valve, the heat transmitted to the umbrella part. The technique of radiating heat to the cooling water existing in the cylinder head is employed. Recently, a hollow part that encloses the cooling medium is formed inside the valve, and the cooling medium is splattered in the hollow part by the opening and closing operation of the valve, facilitating the transfer of heat from the umbrella part side to the stem part side. A technique (hollow valve technology) has been proposed. Furthermore, the technique which improved this hollow valve technique is disclosed by patent documents 1-4.

これらのうち特許文献1には、傘部側からステム側への熱を確実に伝達するために冷却媒体を適切に案内するための技術が開示され、特許文献2にはバルブ軸部(ステム部)内の中空部内に毛細管構造を設け、ナトリウムを均等に行きわたらせる技術が開示されている。また、特許文献3には、弁(バルブ)内部に冷却媒体の流路を形成するために、弁(バルブ)の内部空間に断面十字形状の仕切り部材を設ける技術が開示され、特許文献4には、冷却媒体としてナフタレンを用い、ステム部及び傘部の内側にメッシュ状のウイックを設けることにより、軸部側で凝縮したナフタレンを毛細管現象により傘部側に戻す技術が開示されている。   Among these, Patent Literature 1 discloses a technique for appropriately guiding a cooling medium in order to reliably transfer heat from the umbrella side to the stem side, and Patent Literature 2 discloses a valve shaft portion (stem portion). ) Discloses a technique in which a capillary structure is provided in the hollow portion of the inside to distribute sodium evenly. Patent Document 3 discloses a technique in which a partition member having a cross-shaped cross section is provided in the internal space of a valve (valve) in order to form a cooling medium flow path inside the valve (valve). Discloses a technique in which naphthalene is used as a cooling medium, and a mesh-like wick is provided inside the stem portion and the umbrella portion so that naphthalene condensed on the shaft portion side is returned to the umbrella portion side by capillary action.

特開2006−97499号公報JP 2006-97499 A 特開平5−141214号公報JP-A-5-141214 特開2000−87708号公報JP 2000-87708 A 特開2005−48635号公報JP-A-2005-48635

上記中空バルブ技術においては、冷却媒体から軸部への熱の伝達が熱伝導により行われることから、軸部の中心部近傍を通過する冷却媒体のほうが、軸部の内周面に接触する冷却媒体よりも熱を伝達しにくい(換言すると、冷却媒体の軸部内通過位置に応じた熱伝達効率のばらつきが生じる)ことが考えられる。すなわち、今後の内燃機関の出力向上に伴って中空バルブに要求される冷却性能を達成するためには、上記熱伝達効率のばらつきを極力抑制して、軸部を通る冷却媒体全体から熱を効率的に軸部に伝達させる技術の出現が必要となると予想される。   In the above hollow valve technology, since the heat is transferred from the cooling medium to the shaft portion by heat conduction, the cooling medium that passes near the center of the shaft portion is in contact with the inner peripheral surface of the shaft portion. It is conceivable that heat is harder to transfer than the medium (in other words, variation in heat transfer efficiency according to the passage position of the cooling medium in the shaft portion occurs). In other words, in order to achieve the cooling performance required for the hollow valve as the output of the internal combustion engine increases in the future, the variation in the heat transfer efficiency is suppressed as much as possible, and the heat from the entire cooling medium passing through the shaft portion is efficiently increased. Therefore, it is expected that the technology to transmit to the shaft part will be required.

しかしながら、上記特許文献1〜4では、傘部側から軸部側に冷却媒体を効果的に供給する技術についての開示はあるものの、冷却媒体の軸部内通過位置に応じた熱伝達効率のばらつき、及びこれによる熱伝導効率の低下については考慮されていない。   However, in the above Patent Documents 1 to 4, although there is a disclosure about a technique for effectively supplying the cooling medium from the umbrella side to the shaft side, the variation in the heat transfer efficiency according to the passing position of the cooling medium in the shaft, And the reduction of the heat conduction efficiency due to this is not taken into consideration.

そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、軸部内を通る熱伝導媒体から軸部への熱伝導を効率的に行うことが可能な吸排気バルブを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an intake / exhaust valve capable of efficiently conducting heat conduction from a heat conduction medium passing through the shaft portion to the shaft portion. .

上記課題を解決するために、本発明は、軸部と、該軸部の一端に設けられた傘部とを有するとともに、前記軸部及び前記傘部の内部に中空部が形成され、前記中空部内に熱伝導媒体が封入される吸排気バルブ本体と、前記中空部内部に設けられ、前記軸部の軸方向を長手方向とする略棒状の棒状部材と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention includes a shaft portion and an umbrella portion provided at one end of the shaft portion, and a hollow portion is formed inside the shaft portion and the umbrella portion. An intake / exhaust valve main body in which a heat conduction medium is sealed in a portion, and a substantially rod-shaped rod-shaped member provided in the hollow portion and having the axial direction of the shaft portion as a longitudinal direction.

これによれば、吸排気バルブ本体内に形成された中空部内部に、略棒状の棒状部材が設けられていることにより、棒状部材外周面と軸部内周面との間を熱伝導媒体が通るので、棒状部材を設けない場合と比較して、軸部内を通る熱伝導媒体に対する軸部内周面に接触する熱伝導媒体の割合を向上させることができる。これにより、軸部内を通る熱伝導媒体から軸部への熱伝導を効率よく行うことが可能となる。   According to this, since the substantially rod-shaped rod-shaped member is provided inside the hollow portion formed in the intake / exhaust valve main body, the heat conduction medium passes between the rod-shaped member outer circumferential surface and the shaft portion inner circumferential surface. Therefore, compared with the case where a rod-shaped member is not provided, the ratio of the heat conductive medium in contact with the inner peripheral surface of the shaft portion with respect to the heat conductive medium passing through the shaft portion can be improved. Thereby, it is possible to efficiently conduct heat conduction from the heat conduction medium passing through the shaft portion to the shaft portion.

この場合において、前記棒状部材の外周面と前記軸部の内周面との間に、ほぼ一定のクリアランスが形成されていることとすることができる。   In this case, a substantially constant clearance can be formed between the outer peripheral surface of the rod-shaped member and the inner peripheral surface of the shaft portion.

この場合において、前記棒状部材の一端部は、前記傘部の内周面の少なくとも一部に倣った形状を有し、該一端部と前記傘部の内周面の少なくとも一部との間に所定のクリアランスが形成されていることとすることができる。また、前記棒状部材は、前記吸排気バルブ本体よりも低比重であることとすることができる。かかる場合には、吸排気バルブ本体を加工して軸部内に熱伝導媒体の流路を直接形成するよりも、吸排気バルブ全体の重量を軽量化することが可能となる。   In this case, one end portion of the rod-shaped member has a shape that follows at least a portion of the inner peripheral surface of the umbrella portion, and between the one end portion and at least a portion of the inner peripheral surface of the umbrella portion. A predetermined clearance may be formed. Further, the rod-shaped member may have a specific gravity lower than that of the intake / exhaust valve main body. In such a case, it is possible to reduce the weight of the entire intake / exhaust valve rather than processing the intake / exhaust valve main body to directly form the flow path of the heat conduction medium in the shaft portion.

また、本発明の吸排気バルブでは、前記棒状部材は、前記吸排気バルブ本体の移動に伴って湾曲する可撓性部材から成り、該棒状部材の一部が、前記吸排気バルブ本体の一部に固定されていることとすることができる。かかる場合には、可撓性部材から成る棒状部材が、吸排気バルブ本体の移動に伴って湾曲することにより、軸部を通る熱伝導媒体を撹拌する。これにより、棒状部材を設けない場合に比べて熱伝導媒体が軸部に接触する割合が高くなるので、軸部内を通る熱伝導媒体から軸部への熱伝導を効率よく行うことが可能となる。   In the intake / exhaust valve according to the present invention, the rod-shaped member is formed of a flexible member that is curved as the intake / exhaust valve main body moves, and a part of the rod-shaped member is a part of the intake / exhaust valve main body. It can be fixed to. In such a case, the bar-shaped member made of a flexible member is bent as the intake / exhaust valve body moves, thereby stirring the heat transfer medium passing through the shaft portion. As a result, the ratio of the heat conduction medium contacting the shaft portion is higher than that in the case where no rod-shaped member is provided, so that heat conduction from the heat conduction medium passing through the shaft portion to the shaft portion can be performed efficiently. .

この場合において、前記棒状部材の少なくとも一部が、平板状の形状を有することとすることができる。かかる場合には、棒状部材による熱伝導媒体の撹拌が促進され、より効率よく熱伝導媒体から軸部への熱伝導を行うことが可能となる。   In this case, at least a part of the rod-shaped member may have a flat plate shape. In such a case, stirring of the heat conduction medium by the rod-shaped member is promoted, and heat conduction from the heat conduction medium to the shaft portion can be performed more efficiently.

本発明によれば、軸部内を通る熱伝導媒体から軸部への熱伝導を効率的に行うことが可能な吸排気バルブを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the intake / exhaust valve which can perform efficiently the heat conduction to the axial part from the heat conductive medium which passes in the inside of an axial part can be provided.

《第1の実施形態》
以下、本発明の第1の実施形態を図1及び図2に基づいて詳細に説明する。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

図1には、内燃機関におけるシリンダヘッド12の部分構成図が示されている。この図1に示されるように、シリンダヘッド12内部には、燃焼室22と、燃焼室22に対して連通状態とされ、燃焼室22内で燃焼したガスを排気するための排気ポート24とが形成されている。また、シリンダヘッド12には、排気ポート24と燃焼室22との間を、連通状態又は非連通状態にするための排気バルブ機構30が配設されている。なお、図示は省略されているが、シリンダヘッド12内部には、燃焼室22に対して連通状態とされ、燃焼室22内に排気を導入するための吸気ポートも形成されており、シリンダヘッド12には、吸気ポートと燃焼室22との間を連通状態又は非連通状態にするための吸気バルブ機構が配設されている。   FIG. 1 shows a partial configuration diagram of a cylinder head 12 in an internal combustion engine. As shown in FIG. 1, inside the cylinder head 12, there are a combustion chamber 22 and an exhaust port 24 that is in communication with the combustion chamber 22 and exhausts the gas burned in the combustion chamber 22. Is formed. Further, the cylinder head 12 is provided with an exhaust valve mechanism 30 for bringing the exhaust port 24 and the combustion chamber 22 into communication or non-communication. Although not shown, the cylinder head 12 is in communication with the combustion chamber 22, and an intake port for introducing exhaust gas into the combustion chamber 22 is also formed. Is provided with an intake valve mechanism for bringing the intake port and the combustion chamber 22 into communication or non-communication.

排気バルブ機構30は、直動式の動弁機構であり、図1の上下方向に往復移動可能な排気バルブ32と、排気バルブ32を往復移動可能な状態で支持するバルブガイド34と、バルブガイド34に固定されたオイルシール36と、排気バルブ32が挿通状態とされた圧縮コイルバネから成るバルブスプリング38と、排気バルブ32の上端部に当接し、カムシャフト42の回転軸を中心として回転するカム44と、を備えている。このうち、バルブガイド34、オイルシール36、及びバルブスプリング38の下端部が、シリンダヘッド12側に固定されている。また、排気ポート24の燃焼室22側の端部には、バルブシート58が設けられている。このバルブシート58の下端側は、排気バルブ32が図1の状態にある場合において、排気バルブ32と常時接触するようになっている。   The exhaust valve mechanism 30 is a direct acting valve mechanism, and includes an exhaust valve 32 that can reciprocate vertically in FIG. 1, a valve guide 34 that supports the exhaust valve 32 in a reciprocating manner, and a valve guide. 34, an oil seal 36 fixed to 34, a valve spring 38 formed of a compression coil spring in which the exhaust valve 32 is inserted, and a cam that contacts the upper end of the exhaust valve 32 and rotates about the rotation shaft of the cam shaft 42. 44. Among these, the lower end portions of the valve guide 34, the oil seal 36, and the valve spring 38 are fixed to the cylinder head 12 side. A valve seat 58 is provided at the end of the exhaust port 24 on the combustion chamber 22 side. The lower end side of the valve seat 58 is always in contact with the exhaust valve 32 when the exhaust valve 32 is in the state shown in FIG.

排気バルブ32は、図2に示されるように、円筒状の形状を有する軸部46aとこの軸部46aの下端部に設けられたロート状の傘部46bとを有するバルブ本体46と、軸部46aの上端部の開口を閉塞する上部キャップ部48と、傘部46bの下端部の開口を閉塞する下部キャップ部52と、これらバルブ本体46、上部キャップ部48及び下部キャップ部52により構成される内部空間(中空部)45内の下端部近傍に設けられた棒状部材としての流路形成部材54と、を備えている。バルブ本体46は、例えば21−4N鋼(SUH35)などを材料としている。また、バルブ本体46と、上部キャップ部48及び下部キャップ部52それぞれとは、例えばレーザー溶接、ロウ付け等の接合技術により接合されている。また、内部空間45内には、熱伝導媒体としてのナトリウム(Na)が封入されている(図1参照)。このナトリウムは、少なくとも内燃機関の運転時には液体の状態となり、その体積は、例えば、内部空間45の容積の50〜70%程度とされている。   As shown in FIG. 2, the exhaust valve 32 includes a valve body 46 having a shaft portion 46a having a cylindrical shape and a funnel-shaped umbrella portion 46b provided at a lower end portion of the shaft portion 46a, and a shaft portion. The upper cap part 48 which closes the opening of the upper end part of 46a, the lower cap part 52 which obstruct | occludes the opening of the lower end part of the umbrella part 46b, and these valve bodies 46, the upper cap part 48, and the lower cap part 52 are comprised. And a flow path forming member 54 as a rod-shaped member provided in the vicinity of the lower end portion in the internal space (hollow portion) 45. The valve body 46 is made of, for example, 21-4N steel (SUH35). Further, the valve main body 46 and each of the upper cap portion 48 and the lower cap portion 52 are joined by a joining technique such as laser welding or brazing. Further, sodium (Na) as a heat conduction medium is sealed in the internal space 45 (see FIG. 1). This sodium is in a liquid state at least during operation of the internal combustion engine, and its volume is, for example, about 50 to 70% of the volume of the internal space 45.

なお、熱伝導媒体としては、ナトリウムに限らず、熱により溶融して液体となるその他の金属(カリウム(K)など)を採用することとしても良い。また、窒化アルミニウム(AlN)などの熱により溶融しないセラミックスや金属の微粉末を採用することとしても良い。   Note that the heat conduction medium is not limited to sodium, and other metals (potassium (K) or the like) that are melted by heat to become a liquid may be employed. Moreover, it is good also as employ | adopting the ceramics and metal fine powder which are not fuse | melted with heat, such as aluminum nitride (AlN).

流路形成部材54は、バルブ本体46よりも低比重な部材(例えば、チタンなど)を材料とし、内部空間45のうち図2に示される領域A内の空間よりも一回り小さい形状を有している。この流路形成部材54は、図2では不図示ではあるが、バルブ本体46の一部に溶接などにより固定されている。この流路形成部材54の外周面と、軸部46aのほぼ下半部の内周面及び傘部46bのほぼ上半部の内周面との間には、所定のクリアランス54aが形成されているため、流路形成部材54の下側の空間と上側の空間との間をナトリウムが移動する際には、このクリアランス54a内を通過するようになっている。   The flow path forming member 54 is made of a member having a specific gravity lower than that of the valve main body 46 (for example, titanium), and has a shape that is slightly smaller than the space in the area A shown in FIG. ing. Although not shown in FIG. 2, the flow path forming member 54 is fixed to a part of the valve body 46 by welding or the like. A predetermined clearance 54a is formed between the outer peripheral surface of the flow path forming member 54 and the inner peripheral surface of the substantially lower half portion of the shaft portion 46a and the inner peripheral surface of the substantially upper half portion of the umbrella portion 46b. Therefore, when sodium moves between the lower space and the upper space of the flow path forming member 54, it passes through the clearance 54a.

図1に戻り、バルブガイド34は、排気バルブ32よりも熱伝導率の高い材料(例えばアルミニウムなど)により形成された略円筒状の部材であり、その軸に沿って形成されたガイド穴34aに対し、排気バルブ32(軸部46a)が挿入された状態となっている。バルブガイド34の内周面と軸部46aの外周面との間には所定のクリアランスが形成されており、バルブガイド34により、排気バルブ32の軸方向(長手方向)以外の方向に関する動きが規制されている。本実施形態においては、このクリアランスが内燃機関の暖機終了時点で最適となるように、ガイド穴34aの径と軸部46aの径との関係が設定されているものとする。   Returning to FIG. 1, the valve guide 34 is a substantially cylindrical member made of a material (for example, aluminum) having a higher thermal conductivity than the exhaust valve 32, and is inserted into a guide hole 34 a formed along the axis thereof. On the other hand, the exhaust valve 32 (shaft portion 46a) is inserted. A predetermined clearance is formed between the inner peripheral surface of the valve guide 34 and the outer peripheral surface of the shaft portion 46a, and the valve guide 34 restricts movement of the exhaust valve 32 in a direction other than the axial direction (longitudinal direction). Has been. In the present embodiment, it is assumed that the relationship between the diameter of the guide hole 34a and the diameter of the shaft portion 46a is set so that this clearance is optimal at the end of warm-up of the internal combustion engine.

オイルシール36は、シリンダヘッド12内を潤滑するオイルが排気バルブ32を伝わって燃焼室22内に流入するのを防止するための部材であり、その上部には、軸部46aとほぼ同一径を有する孔部36aが形成されている。このオイルシール36の孔部36aと排気バルブ32(軸部46a)との間には、微小なクリアランスが形成されており、このクリアランスにオイルの一部がわずかに供給されることで、オイルシール36に対する排気バルブ32の摺動を潤滑に行うことが可能である。   The oil seal 36 is a member for preventing oil that lubricates the inside of the cylinder head 12 from flowing through the exhaust valve 32 and flowing into the combustion chamber 22, and has an upper portion having substantially the same diameter as the shaft portion 46 a. A hole 36a is formed. A minute clearance is formed between the hole 36a of the oil seal 36 and the exhaust valve 32 (shaft portion 46a), and a small amount of oil is supplied to the clearance, whereby the oil seal It is possible to lubricate the exhaust valve 32 with respect to 36.

バルブスプリング38は、排気バルブ32(軸部46a)の上端部近傍にバルブコッタ62を介して設けられたアッパシート64と、シリンダヘッド12の一部に設けられたロアシート66とを連結する状態で設けられ、排気バルブ32に対して上向きの付勢力を常時付与している。   The valve spring 38 is provided in a state in which an upper seat 64 provided via a valve cotter 62 and a lower seat 66 provided in a part of the cylinder head 12 are connected in the vicinity of the upper end portion of the exhaust valve 32 (shaft portion 46a). Thus, an upward biasing force is always applied to the exhaust valve 32.

カム44は、不図示の回転駆動機構によりカムシャフト42を介して回転駆動される。このカム44の回転により、排気バルブ32の上端部(上部キャップ部48)に対してバルブスプリング38による付勢力に抗した力(下向きの力)が作用され、カム44による下向きの力と、バルブスプリング38による上向きの力とのバランスにより、排気バルブ32が上下動する。なお、本実施形態では、排気バルブ32の中心軸AX(紙面内上下方向)とカム巾(紙面に対する直交方向の幅)の中心とは紙面直交方向に関してオフセットされているため、排気バルブ32は、上記中心軸AX回りに回転しながら上下動する。したがって、排気バルブ32の傘部46bの、バルブシート58と接触する位置は、カムの回転に応じて変更されることになる。   The cam 44 is rotationally driven via the cam shaft 42 by a rotation drive mechanism (not shown). The rotation of the cam 44 applies a force (downward force) against the urging force of the valve spring 38 to the upper end portion (upper cap portion 48) of the exhaust valve 32, and the downward force generated by the cam 44 and the valve The exhaust valve 32 moves up and down by the balance with the upward force by the spring 38. In the present embodiment, since the center of the central axis AX of the exhaust valve 32 (vertical direction in the drawing) and the center of the cam width (width in the direction perpendicular to the drawing) are offset with respect to the direction orthogonal to the drawing, It moves up and down while rotating around the central axis AX. Therefore, the position of the umbrella portion 46b of the exhaust valve 32 in contact with the valve seat 58 is changed according to the rotation of the cam.

上記のように構成される排気バルブ機構30では、排気バルブ32が図1の状態にある場合に、排気ポート24と燃焼室22との間が非連通状態(閉状態)に設定される。また、カム44の回転に伴って、排気バルブ32が図1の状態よりも下方に移動することで、排気ポート24と燃焼室22との間が連通状態(開状態)に設定される。本実施形態では、この閉状態と開状態とが一定周期で切り替わるように、排気バルブ32が上下に往復移動(及び、軸回りの回転移動)されるため、この移動に伴って、内部空間45内部のナトリウムが撹拌(シェーキング)される。この場合、ナトリウムは、流路形成部材54の上側の空間と下側の空間との間を、クリアランス54aを介して移動する。したがって、燃焼室22に面している排気バルブ32の下端面(下部キャップ部52の下面)に燃焼室22内で発生した熱が伝導した場合、ナトリウムの温度が、下部キャップ部52の熱によって高くなるが、ナトリウムは、上記撹拌(シェーキング)の際に、軸部46aに熱を伝えながら移動する。本実施形態では、ナトリウムがクリアランス54a内を通過するようになっているため、流路形成部材54を設けない場合と比較して、軸部46aを通るナトリウムのうち、軸部46aの内周面に接触するナトリウムの割合を高くすることができる。これにより、ナトリウムと軸部46aとの間の熱伝導を効率よく行うことが可能である。このようにして温度が高くなった軸部46aには、軸部46aよりも熱伝導率の高い材料からなるバルブガイド34が近接しているため、軸部46aの熱はバルブガイド34に伝わり、軸部46aの熱がバルブガイド34に放熱されることになる。   In the exhaust valve mechanism 30 configured as described above, when the exhaust valve 32 is in the state of FIG. 1, the exhaust port 24 and the combustion chamber 22 are set in a non-communication state (closed state). Further, as the cam 44 rotates, the exhaust valve 32 moves downward from the state shown in FIG. 1, so that the exhaust port 24 and the combustion chamber 22 are set in a communication state (open state). In the present embodiment, the exhaust valve 32 is reciprocated up and down (and rotated around the axis) so that the closed state and the open state are switched at a constant cycle. The internal sodium is agitated (shaking). In this case, sodium moves between the upper space and the lower space of the flow path forming member 54 via the clearance 54a. Therefore, when the heat generated in the combustion chamber 22 is conducted to the lower end surface (the lower surface of the lower cap portion 52) of the exhaust valve 32 facing the combustion chamber 22, the temperature of sodium is caused by the heat of the lower cap portion 52. However, the sodium moves while transferring heat to the shaft portion 46a during the stirring (shaking). In this embodiment, since sodium passes through the clearance 54a, the inner peripheral surface of the shaft portion 46a out of sodium passing through the shaft portion 46a as compared with the case where the flow path forming member 54 is not provided. The ratio of sodium in contact with can be increased. Thereby, it is possible to efficiently conduct heat conduction between sodium and the shaft portion 46a. Since the valve guide 34 made of a material having a higher thermal conductivity than the shaft portion 46a is close to the shaft portion 46a whose temperature is increased in this way, the heat of the shaft portion 46a is transmitted to the valve guide 34, The heat of the shaft portion 46a is radiated to the valve guide 34.

以上詳細に説明したように、本実施形態の排気バルブ32によると、流路形成部材54の外周面と軸部46aの内周面との間に、所定のクリアランス54aが形成され、該クリアランス54aがナトリウムの流路とされているので、このクリアランス54aをナトリウムが通ることで、流路形成部材54を設けない場合に比べてナトリウムが軸部46aの内周面に接触する割合が高くなる。これにより、軸部内を通るナトリウムから軸部46aへの熱伝導を効率よく行うことが可能となる。   As described above in detail, according to the exhaust valve 32 of the present embodiment, the predetermined clearance 54a is formed between the outer peripheral surface of the flow path forming member 54 and the inner peripheral surface of the shaft portion 46a, and the clearance 54a Since sodium flows through the clearance 54a, the rate of sodium contacting the inner peripheral surface of the shaft portion 46a is higher than when the flow path forming member 54 is not provided. Thereby, it is possible to efficiently conduct heat conduction from sodium passing through the shaft portion to the shaft portion 46a.

また、本実施形態では、軸部46aに対して熱を効率よく伝達させることができるので、排気バルブ32の効率的な冷却を行うことができる。これにより、内燃機関の、燃焼状態が良好となるので、ノッキングやプレイグニッションのような異常燃焼を抑制し、ひいては熱効率の向上や出力の向上を図ることが可能である。   Moreover, in this embodiment, since heat can be efficiently transmitted to the shaft portion 46a, the exhaust valve 32 can be efficiently cooled. Thereby, since the combustion state of the internal combustion engine becomes good, it is possible to suppress abnormal combustion such as knocking and pre-ignition, and to improve thermal efficiency and output.

なお、上記第1の実施形態では、本発明の吸排気バルブが、排気バルブ32に適用された場合について説明したが、これに限られるものではなく、本発明の吸排気バルブを不図示の吸気バルブに適用することとしても良い。   In the first embodiment, the case where the intake / exhaust valve of the present invention is applied to the exhaust valve 32 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the intake / exhaust valve of the present invention is not illustrated. It is good also as applying to a valve.

また、上記第1の実施形態では、流路形成部材54が、内部空間45のうちの領域A(図2参照)内の空間よりも一回り小さい形状を有する場合について説明したが、これに限られるものではなく、種々の形状の流路形成部材を採用することが可能である。例えば、図3に示されるように、略円柱状の形状を有する流路形成部材54’を採用することも可能である。この場合、流路形成部材54’の外周面と軸部46aの内周面との間に形成されるクリアランス54a’に対して、流路形成部材54’の下側の空間に存在するナトリウムが流入しやすくなるので、ナトリウムから軸部46aへの熱伝導を効率的に行うことが可能である。   In the first embodiment, the case where the flow path forming member 54 has a shape that is slightly smaller than the space in the region A (see FIG. 2) of the internal space 45 has been described. However, it is possible to employ various shapes of flow path forming members. For example, as shown in FIG. 3, a flow path forming member 54 ′ having a substantially cylindrical shape can be employed. In this case, sodium existing in the space below the flow path forming member 54 ′ with respect to the clearance 54a ′ formed between the outer peripheral surface of the flow path forming member 54 ′ and the inner peripheral surface of the shaft portion 46a. Since it becomes easy to flow in, it is possible to efficiently conduct heat from sodium to the shaft portion 46a.

なお、上記実施形態では流路形成部材54が、排気バルブ32よりも低比重である場合について説明したが、ナトリウムが軸部の内周面に対して接触する割合を向上させる観点からは、流路形成部材54の材料としていかなる材料を採用してもかまわない。   In the above embodiment, the flow path forming member 54 has been described as having a lower specific gravity than the exhaust valve 32. However, from the viewpoint of improving the rate at which sodium contacts the inner peripheral surface of the shaft, Any material may be adopted as the material of the path forming member 54.

《第2の実施形態》
次に、本発明の第2の実施形態について、図4及び図5に基づいて説明する。この第2の実施形態は、第1の実施形態において排気バルブ32内部に設けられた流路形成部材54(又は54’)に代えて、棒状部材として撹拌部材154が設けられている点に特徴を有している。したがって、以下においては、上述した第1の実施形態と同一又は同等の構成部分については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略するものとする。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment is characterized in that a stirring member 154 is provided as a rod-like member in place of the flow path forming member 54 (or 54 ′) provided in the exhaust valve 32 in the first embodiment. have. Accordingly, in the following description, the same or equivalent components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

図4は、第2の実施形態にかかる排気バルブ132の断面図であり、図5は、排気バルブ132を一部断面した状態を示す斜視図である。これら図4及び図5に示されるように、バルブ本体46の内部に設けられた撹拌部材154は、略棒状の形状を有し、その上端部が上部キャップ部48の下面中央部に固定されている。この撹拌部材154は、例えば、鋼(steel)を材料とする可撓性部材から構成され、排気バルブ32の移動に伴って、下端部が湾曲するようになっている。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the exhaust valve 132 according to the second embodiment, and FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the exhaust valve 132 is partly cross-sectioned. As shown in FIGS. 4 and 5, the stirring member 154 provided in the valve body 46 has a substantially rod-like shape, and its upper end is fixed to the center of the lower surface of the upper cap portion 48. Yes. The stirring member 154 is made of a flexible member made of steel, for example, and the lower end portion is curved as the exhaust valve 32 moves.

このように構成される排気バルブ132では、上記第1の実施形態と同様、カム44の回転に応じて、排気バルブ132が上下に往復移動(及び軸回りの回転移動)される際に、この移動に伴って、内部空間45内部のナトリウムが撹拌(シェーキング)されるが、本実施形態では、排気バルブ132の移動に伴って撹拌部材154の下端部が湾曲するので、ナトリウムの撹拌がさらに促進される。これにより、撹拌部材154を設けない場合と比較して、軸部46aを通るナトリウム全体に対する、軸部46aの内周面に接触するナトリウムの割合を高くすることができるので、ナトリウムと軸部46aとの間の熱伝導を効率よく行うことが可能である。   In the exhaust valve 132 configured as described above, when the exhaust valve 132 is reciprocated up and down (and rotated around the axis) in accordance with the rotation of the cam 44, as in the first embodiment, The sodium in the internal space 45 is agitated (shaking) with the movement, but in this embodiment, the lower end of the agitating member 154 is curved with the movement of the exhaust valve 132, so that the agitation of sodium is further increased. Promoted. Thereby, compared with the case where the stirring member 154 is not provided, the ratio of sodium that contacts the inner peripheral surface of the shaft portion 46a to the entire sodium passing through the shaft portion 46a can be increased, so sodium and the shaft portion 46a. It is possible to efficiently conduct heat between the two.

以上説明したように、本第2の実施形態の排気バルブ132によると、排気バルブ132の移動に伴って、撹拌部材154が湾曲するので、ナトリウムの撹拌がさらに促進される。これにより、撹拌部材154を設けない場合と比べて、軸部46aを通るナトリウム全体に対する、軸部46aの内周面に接触するナトリウムの割合を高くすることができるので、ナトリウムと軸部46aとの間の熱伝導を効率よく行うことが可能である。   As described above, according to the exhaust valve 132 of the second embodiment, the stirring member 154 is bent as the exhaust valve 132 moves, so that stirring of sodium is further promoted. Thereby, compared with the case where the stirring member 154 is not provided, the ratio of sodium that contacts the inner peripheral surface of the shaft portion 46a to the entire sodium passing through the shaft portion 46a can be increased. It is possible to efficiently conduct heat conduction between the two.

また、本第2の実施形態では、軸部46aに対して熱を効率よく伝達させることができるので、排気バルブ32の効率的な冷却を行うことができる。これにより、内燃機関の燃焼状態が良好となるので、ノッキングやプレイグニッションのような異常燃焼を抑制し、ひいては熱効率の向上や出力の向上を図ることが可能である。   In the second embodiment, since heat can be efficiently transmitted to the shaft portion 46a, the exhaust valve 32 can be efficiently cooled. Thereby, since the combustion state of the internal combustion engine becomes good, it is possible to suppress abnormal combustion such as knocking and pre-ignition, thereby improving the thermal efficiency and the output.

なお、上記第2の実施形態では、本発明の吸排気バルブが排気バルブに採用された場合について説明したが、上記第1の実施形態と同様、吸気バルブに採用することも可能である。   In the second embodiment, the case where the intake / exhaust valve of the present invention is adopted as an exhaust valve has been described. However, as in the first embodiment, it can also be adopted as an intake valve.

なお、上記第2の実施形態では、撹拌部材154と上部キャップ部48とを別部材で構成した場合について説明したが、これに限られるものではなく、撹拌部材154と上部キャップ部48を一つの部材で一体的に構成することとしても良い。   In the second embodiment, the case where the stirring member 154 and the upper cap portion 48 are configured as separate members has been described. However, the present invention is not limited to this, and the stirring member 154 and the upper cap portion 48 are combined into one piece. It is good also as comprising integrally with a member.

また、上記第2の実施形態では、撹拌部材154が上部キャップ部48に固定された場合について説明したが、これに限らず、バルブ本体46の軸部46a内周面に固定されても良い。   In the second embodiment, the case where the stirring member 154 is fixed to the upper cap portion 48 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the stirring member 154 may be fixed to the inner peripheral surface of the shaft portion 46a of the valve body 46.

また、上記第2の実施形態では、撹拌部材154が略棒状の部材から成る場合について説明したが、これに限らず、例えば、図6及び図7に示されるように、その下端部に平板状部分154aを有する撹拌部材154’を採用することも可能である。平板状部分154aは、撹拌部材154’下端部のプレス成形により形成されている。このような撹拌部材154’を採用することにより、撹拌部材154’の下端部(平板状部分154a)とナトリウムとの接触面積を大きくすることができるので、ナトリウムの撹拌効率を向上することが可能となる。なお、撹拌部材としては、図6及び図7の形状のものに限らず、撹拌効率を向上させる観点から種々の形状のものを採用することも可能である。   Moreover, in the said 2nd Embodiment, although the case where the stirring member 154 consisted of a substantially rod-shaped member was demonstrated, it is not restricted to this, For example, as FIG.6 and FIG.7 shows, flat shape is shown in the lower end part. It is also possible to employ a stirring member 154 ′ having a portion 154a. The flat plate-like portion 154a is formed by press molding of the lower end portion of the stirring member 154 '. By adopting such a stirring member 154 ′, the contact area between the lower end portion (flat plate portion 154a) of the stirring member 154 ′ and sodium can be increased, so that the stirring efficiency of sodium can be improved. It becomes. The stirring member is not limited to the shape shown in FIGS. 6 and 7, and various shapes may be employed from the viewpoint of improving the stirring efficiency.

なお、上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。   The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

第1の実施形態の排気バルブを含む内燃機関のシリンダヘッドの部分構成図である。It is a partial block diagram of the cylinder head of the internal combustion engine including the exhaust valve of the first embodiment. 図1の排気バルブを取り出して示す断面図である。It is sectional drawing which takes out and shows the exhaust valve of FIG. 第1の実施形態の排気バルブの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the exhaust valve of 1st Embodiment. 第2の実施形態にかかる排気バルブを断面して示す図である。It is a figure showing a section of an exhaust valve concerning a 2nd embodiment. 第2の実施形態にかかる排気バルブを一部断面して示す斜視図である。It is a perspective view which shows a partial cross section of the exhaust valve according to the second embodiment. 第2の実施形態の排気バルブの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the exhaust valve of 2nd Embodiment. 図6の排気バルブを一部断面して示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a partial cross section of the exhaust valve of FIG. 6.

符号の説明Explanation of symbols

32 排気バルブ
45 内部空間
46 バルブ本体
46a 軸部
46b 傘部
54 流路形成部材
54a クリアランス
154 撹拌部材
32 Exhaust valve 45 Internal space 46 Valve body 46a Shaft portion 46b Umbrella portion 54 Flow path forming member 54a Clearance 154 Stirring member

Claims (6)

軸部と、該軸部の一端に設けられた傘部とを有するとともに、前記軸部及び前記傘部の内部に中空部が形成され、前記中空部内に熱伝導媒体が封入される吸排気バルブ本体と、
前記中空部内部に設けられた、前記軸部の軸方向を長手方向とする略棒状の棒状部材と、を備える吸排気バルブ。
An intake / exhaust valve having a shaft portion and an umbrella portion provided at one end of the shaft portion, a hollow portion is formed in the shaft portion and the umbrella portion, and a heat conduction medium is enclosed in the hollow portion The body,
An intake / exhaust valve provided with a substantially rod-shaped rod-like member provided in the hollow portion and having the axial direction of the shaft portion as a longitudinal direction.
前記棒状部材の外周面と前記軸部の内周面との間に、ほぼ一定のクリアランスが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の吸排気バルブ。 The intake / exhaust valve according to claim 1, wherein a substantially constant clearance is formed between an outer peripheral surface of the rod-shaped member and an inner peripheral surface of the shaft portion. 前記棒状部材の一端部は、前記傘部の内周面の少なくとも一部に倣った形状を有し、該一端部と前記傘部の内周面の少なくとも一部との間に所定のクリアランスが形成されていることを特徴とする請求項2に記載の吸排気バルブ。 One end portion of the rod-shaped member has a shape that follows at least a portion of the inner peripheral surface of the umbrella portion, and a predetermined clearance is provided between the one end portion and at least a portion of the inner peripheral surface of the umbrella portion. The intake / exhaust valve according to claim 2, wherein the intake / exhaust valve is formed. 前記棒状部材は、前記吸排気バルブ本体よりも低比重であることを特徴とする請求項2又は3に記載の吸排気バルブ。 The intake / exhaust valve according to claim 2 or 3, wherein the rod-shaped member has a specific gravity lower than that of the intake / exhaust valve main body. 前記棒状部材は、前記吸排気バルブ本体の移動に伴って湾曲する可撓性部材から成り、該棒状部材の一部が、前記吸排気バルブ本体の一部に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の吸排気バルブ。 The rod-shaped member is made of a flexible member that is curved with the movement of the intake / exhaust valve main body, and a part of the rod-shaped member is fixed to a part of the intake / exhaust valve main body. The intake / exhaust valve according to claim 1. 前記棒状部材の少なくとも一部が、平板状の形状を有することを特徴とする請求項5に記載の吸排気バルブ。 The intake / exhaust valve according to claim 5, wherein at least a part of the rod-shaped member has a flat plate shape.
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