JP2013104409A - Heating device for engine valve - Google Patents

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Kenichi Harada
健一 原田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating device for an engine valve which can secure reliability while saving the number of wirings.SOLUTION: The heating device 100A for the engine valve includes: a piezoelectric element 2, which is a power generator; a weight 3, which is an acting portion prompting the piezoelectric element 2 to generate power; and heating element 4, which is a heating portion generating heat depending on power supplied from the piezoelectric element 2. The heating device 100A for the engine valve is provided in the engine valve 1A having the piezoelectric element 2, the weight 3, an the heating element 4 provided in the combustion chamber of the internal combustion engine. The heating device 100A for the engine valve further includes a switch 5, which is a control portion for controlling the power supply from the piezoelectric element 2 to the heating element 4 depending on a temperature. The switch 5 is provided in the engine valve 1A, making the piezoelectric element 2 and the heating element 4 electrically contactless when the temperature is higher than the prescribed one.

Description

本発明は内燃機関の燃焼室に対して設けられる機関弁を加熱するための機関弁の加熱装置に関する。   The present invention relates to an engine valve heating device for heating an engine valve provided for a combustion chamber of an internal combustion engine.

内燃機関では、燃焼室に対して設けられる機関弁(吸気弁または排気弁)を加熱することがある。特許文献1では吸気弁のうちの傘部を直接的に加熱する加熱機構を備え、加熱機構が傘部の内部に電源からの給電により発熱する発熱素子を有している内燃機関の吸気弁装置が開示されている。この内燃機関の吸気弁装置は加熱機構を備えることで、ガソリンとアルコール燃料との混合液が燃料として供給される内燃機関において、低温始動時の始動性低下を防止するようにしている。   In an internal combustion engine, an engine valve (intake valve or exhaust valve) provided for the combustion chamber may be heated. In Patent Document 1, an intake valve device for an internal combustion engine is provided with a heating mechanism that directly heats an umbrella part of the intake valve, and the heating mechanism includes a heating element that generates heat by power supply from a power source inside the umbrella part. Is disclosed. The intake valve device of the internal combustion engine is provided with a heating mechanism so as to prevent a decrease in startability at a low temperature start in an internal combustion engine to which a mixed liquid of gasoline and alcohol fuel is supplied as fuel.

特開2010−121475号公報JP 2010-121475 A

内燃機関の機関弁を加熱するにあたっては、例えば特許文献1が開示する内燃機関の吸気弁装置のように機関弁に発熱部を設けることができる。そして、発熱部で発熱を行うにあたっては例えば外部電源から電力を供給することができる。ところがこの場合には、機関弁の駆動時に外部電源と発熱部との接続が寸断されることで、加熱が不安定になる虞がある。   In heating the engine valve of the internal combustion engine, for example, a heat generating portion can be provided in the engine valve as in the intake valve device of the internal combustion engine disclosed in Patent Document 1. And in generating heat with a heat generating part, electric power can be supplied, for example from an external power supply. In this case, however, the connection between the external power source and the heat generating part is cut off when the engine valve is driven, which may cause unstable heating.

具体的には、外部電源と発熱部とを接続するには例えば機関弁のステム部とバルブガイドとに互いに対応する電極を設けることが考えられる。ところがこの場合には、機関弁の振れによって電極同士の接触が不安定となる結果、加熱が不安定になる虞がある。或いは、機関弁をバルブガイドに強制的に接触させることで、加熱の安定性が確保される代わりに機関弁の摩耗が助長される虞がある。このためこの場合には、高い信頼性を確保できない虞がある。また、発熱部への電力供給に外部電源を利用する場合には配線が長くなる分、コストや重量の面で不利になる虞がある。   Specifically, in order to connect the external power source and the heat generating portion, for example, it is conceivable to provide electrodes corresponding to each other on the stem portion and the valve guide of the engine valve. However, in this case, there is a possibility that the heating becomes unstable as a result of the contact between the electrodes becoming unstable due to the swing of the engine valve. Alternatively, forcibly bringing the engine valve into contact with the valve guide may promote wear of the engine valve instead of ensuring the stability of heating. For this reason, in this case, there is a possibility that high reliability cannot be ensured. In addition, when an external power source is used to supply power to the heat generating portion, there is a risk that the length of wiring becomes disadvantageous in terms of cost and weight.

本発明は上記課題に鑑み、省配線化を図りつつ信頼性を確保可能な機関弁の加熱装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a heating device for an engine valve capable of ensuring reliability while reducing wiring.

本発明は発電部と、前記発電部に対して発電を行うように作用する作用部と、前記発電部から供給される電力に応じて発熱を行う発熱部とを備え、前記発電部、前記作用部および前記発熱部のうち、少なくとも前記発電部と前記発熱部とが内燃機関の燃焼室に対して設けられる機関弁に設けられるか、或いは前記機関弁の周辺部に設けられる機関弁の加熱装置である。   The present invention includes a power generation unit, an operation unit that operates to generate power with respect to the power generation unit, and a heat generation unit that generates heat according to electric power supplied from the power generation unit. Of the engine valve and the heat generating part, at least the power generating part and the heat generating part are provided in an engine valve provided for a combustion chamber of an internal combustion engine, or an engine valve heating device provided in a peripheral part of the engine valve It is.

本発明は前記発電部から前記発熱部への電力の供給を温度に応じて制御する制御部をさらに備える構成とすることができる。   The present invention may further include a control unit that controls supply of electric power from the power generation unit to the heat generation unit according to temperature.

本発明は前記発電部、前記発熱部および前記制御部が前記機関弁に設けられており、前記制御部が前記発電部から前記発熱部への電力の供給を温度に応じて制御するにあたり、温度が所定値よりも低い場合に前記発電部と前記発熱部とを電気的に接続し、温度が前記所定値よりも高い場合に前記発電部と前期発熱部とを電気的に非接続にする構成とすることができる。   In the present invention, the power generation unit, the heat generation unit, and the control unit are provided in the engine valve, and the control unit controls the supply of power from the power generation unit to the heat generation unit according to the temperature. When the temperature is lower than a predetermined value, the power generation unit and the heat generation unit are electrically connected, and when the temperature is higher than the predetermined value, the power generation unit and the previous heat generation unit are electrically disconnected. It can be.

本発明によれば、省配線化を図りつつ信頼性を確保できる。   According to the present invention, reliability can be ensured while reducing wiring.

実施例1の機関弁の加熱装置を示す図である。It is a figure which shows the heating apparatus of the engine valve of Example 1. FIG. 実施例1の機関弁の分解図である。1 is an exploded view of an engine valve according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の動作説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram of the first embodiment. 実施例1の変形例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a modified example of the first embodiment. 実施例2の機関弁の加熱装置を示す図である。It is a figure which shows the heating apparatus of the engine valve of Example 2. FIG. 実施例2の動作説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram of Embodiment 2. 実施例3の機関弁の加熱装置を示す図である。It is a figure which shows the heating apparatus of the engine valve of Example 3. FIG. 実施例3の動作説明図である。FIG. 9 is an operation explanatory diagram of Embodiment 3. 実施例4の機関弁の加熱装置を示す図である。It is a figure which shows the heating apparatus of the engine valve of Example 4. FIG. 実施例4の変形例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a modification of the fourth embodiment. 実施例5の機関弁の加熱装置を示す図である。It is a figure which shows the heating apparatus of the engine valve of Example 5. FIG. 実施例5の変形例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a modification of the fifth embodiment.

図面を用いて、本発明の実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は機関弁の加熱装置(以下、加熱装置と称す)100Aを示す図である。加熱装置100Aは機関弁1Aに設けられている。機関弁1Aは内燃機関の燃焼室に対して設けられる吸気弁または排気弁(ここでは吸気弁)であり、圧電素子2と錘3と発熱素子4とスイッチ5とプラグ6とを備えている。そしてこれにより、圧電素子2、錘3、発熱素子4およびスイッチ5を備える加熱装置100Aが機関弁1Aに設けられている。   FIG. 1 is a view showing an engine valve heating device (hereinafter referred to as a heating device) 100A. The heating device 100A is provided in the engine valve 1A. The engine valve 1A is an intake valve or an exhaust valve (in this case, an intake valve) provided for a combustion chamber of the internal combustion engine, and includes a piezoelectric element 2, a weight 3, a heating element 4, a switch 5, and a plug 6. As a result, a heating device 100A including the piezoelectric element 2, the weight 3, the heating element 4, and the switch 5 is provided in the engine valve 1A.

機関弁1Aは傘部Uとステム部Sとを備えている。また、中空部Rが設けられている。中空部Rは傘部Uの端部からステム部Sにかけて設けられている。圧電素子2は中空部Rのうち、ステム部Sに沿って延伸している部分の傘部U側の端部に設けられている。圧電素子2は作用する荷重に応じて発電することで、発電を行う発電部となっている。錘3は中空部Rのうち、ステム部Sに沿って延伸している部分に移動自在に設けられている。錘3は機関弁1Aの駆動に応じて中空部R内を移動する。錘3は圧電素子2に衝突することで、圧電素子2に対して発電を行うように作用する作用部となっている。   The engine valve 1A includes an umbrella portion U and a stem portion S. A hollow portion R is provided. The hollow portion R is provided from the end portion of the umbrella portion U to the stem portion S. The piezoelectric element 2 is provided at the end portion on the umbrella portion U side of the portion extending along the stem portion S in the hollow portion R. The piezoelectric element 2 serves as a power generation unit that generates power by generating power in accordance with the acting load. The weight 3 is movably provided in a portion of the hollow portion R that extends along the stem portion S. The weight 3 moves in the hollow portion R according to the driving of the engine valve 1A. The weight 3 serves as an action portion that acts to generate electric power on the piezoelectric element 2 by colliding with the piezoelectric element 2.

発熱素子4は中空部Rのうち、傘部Uの斜面部に対応する部分に設けられている。発熱素子4は圧電素子2と配線で接続されている。発熱素子4は圧電素子2から供給される電力に応じて発熱することで発熱を行う発熱部となっている。発熱素子4は具体的には例えば抵抗器やコイルである。発熱素子4は例えば電極間の放熱によって熱を発生させる加熱電極や、ニクロム、チタン、セラミック、ビスマスなどの抵抗体であってもよい。スイッチ5は中空部Rのうち、傘部Uに形成された部分に設けられている。スイッチ5は圧電素子2と発熱素子4とを接続する配線に介在するように設けられている。   The heating element 4 is provided in a portion of the hollow portion R corresponding to the slope portion of the umbrella portion U. The heating element 4 is connected to the piezoelectric element 2 by wiring. The heat generating element 4 is a heat generating portion that generates heat by generating heat according to the electric power supplied from the piezoelectric element 2. Specifically, the heating element 4 is, for example, a resistor or a coil. The heating element 4 may be, for example, a heating electrode that generates heat by heat radiation between the electrodes, or a resistor such as nichrome, titanium, ceramic, or bismuth. The switch 5 is provided in a portion formed in the umbrella portion U of the hollow portion R. The switch 5 is provided so as to be interposed in a wiring connecting the piezoelectric element 2 and the heating element 4.

スイッチ5は感温式のスイッチとなっている。スイッチ5は温度が所定値よりも低い場合(具体的にはここでは所定値以下である場合)にONとなり、圧電素子2と発熱素子4とを電気的に接続する。また、温度が所定値よりも高い場合にOFFとなり、圧電素子2と発熱素子4とを電気的に非接続する。そしてこれにより、圧電素子2と発熱素子4との電気的な接続を温度に応じて切り替えることで、圧電素子2から発熱素子4への電力の供給、供給停止を温度に応じて制御する制御部となっている。プラグ6は中空部Rのうち、傘部Uの端部に開口している開口部に設けられている。   The switch 5 is a temperature sensitive switch. The switch 5 is turned on when the temperature is lower than a predetermined value (specifically, when the temperature is equal to or lower than the predetermined value), and electrically connects the piezoelectric element 2 and the heat generating element 4. Further, when the temperature is higher than a predetermined value, it is turned OFF, and the piezoelectric element 2 and the heating element 4 are not electrically connected. And thereby, the control part which controls supply of electric power from the piezoelectric element 2 to the heat generating element 4 and supply stop according to the temperature by switching the electrical connection between the piezoelectric element 2 and the heat generating element 4 according to the temperature. It has become. The plug 6 is provided in an opening of the hollow portion R that is open at the end of the umbrella portion U.

図2は機関弁1Aの分解図である。図2に示すように、発熱素子4とスイッチ5とは具体的には配線とともに組み合わせ品であるサブユニットSUとして予め一体化されている。これら発熱素子4、スイッチ5および配線に対しては例えば被覆や隙間を設けることで、サブユニットSUのベース部材Bや機関弁1Aとの間の絶縁処理が施されている。   FIG. 2 is an exploded view of the engine valve 1A. As shown in FIG. 2, the heat generating element 4 and the switch 5 are specifically integrated in advance as a subunit SU that is a combination product with wiring. The heat generating element 4, the switch 5, and the wiring are insulated from the base member B of the subunit SU and the engine valve 1 </ b> A, for example, by providing a covering or a gap.

機関弁1Aは中空部Rに錘3、圧電素子2を組み付けた後にサブユニットSUを組み付け、その後、プラグ6を組み付けることで、組み立てることができるようになっている。このようにして組み立てられた機関弁1Aにおいて、中空部Rはステム部Sに沿って延伸している部分に錘3を移動自在に収容する空間を形成するようになっている。   The engine valve 1A can be assembled by assembling the subunit SU after assembling the weight 3 and the piezoelectric element 2 in the hollow portion R, and then assembling the plug 6. In the engine valve 1A assembled in this manner, the hollow portion R forms a space in which the weight 3 is movably accommodated in a portion extending along the stem portion S.

図3は加熱装置100Aの動作説明図である。図3(a)は閉弁時の機関弁1Aを示す。図3(b)は開弁時の機関弁1Aを示す。機関弁1Aは使用状態で対応する内燃機関のシリンダヘッド20に設けられる。加熱装置100Aでは錘3が慣性によって機関弁1A閉弁時に圧電素子2に衝突し、機関弁1A開弁時に圧電素子2から離れる。そして、錘3が圧電素子2に衝突した際に圧電素子2が発電し、発電された電力が圧電素子2から発熱素子4に供給されることで、発熱素子4が発熱する。結果、機関弁1Aが加熱される。スイッチ5は温度が所定値よりも高い場合にOFFになることで、発熱素子4への電力の供給を高温時に停止する。   FIG. 3 is an operation explanatory view of the heating device 100A. FIG. 3A shows the engine valve 1A when the valve is closed. FIG. 3B shows the engine valve 1A when the valve is opened. The engine valve 1A is provided in the cylinder head 20 of the internal combustion engine corresponding to the state of use. In the heating device 100A, the weight 3 collides with the piezoelectric element 2 due to inertia when the engine valve 1A is closed, and moves away from the piezoelectric element 2 when the engine valve 1A is opened. When the weight 3 collides with the piezoelectric element 2, the piezoelectric element 2 generates electric power, and the generated electric power is supplied from the piezoelectric element 2 to the heating element 4, whereby the heating element 4 generates heat. As a result, the engine valve 1A is heated. The switch 5 is turned off when the temperature is higher than a predetermined value, thereby stopping the power supply to the heating element 4 at a high temperature.

次に加熱装置100Aの作用効果について説明する。加熱装置100Aは圧電素子2、錘3および発熱素子4を備えるとともに、圧電素子2、錘3および発熱素子4を機関弁1Aに設けている。このため、加熱装置100Aは機関弁1Aの自己発電および自己発熱を可能にすることができる。そしてこれにより外部電源を不要にすることで、外部電源から電力を供給する場合に発生し得る信頼性の低下を回避できる。また、外部電源を不要にすることで、省配線化を図ることもできる。このため、加熱装置100Aは省配線化を図りつつ信頼性を確保できる。   Next, the effect of the heating device 100A will be described. The heating device 100A includes the piezoelectric element 2, the weight 3 and the heating element 4, and the piezoelectric element 2, the weight 3 and the heating element 4 are provided in the engine valve 1A. For this reason, the heating device 100A can enable self-power generation and self-heating of the engine valve 1A. And by making an external power supply unnecessary by this, the fall of the reliability which may generate | occur | produce when supplying electric power from an external power supply can be avoided. Moreover, wiring can be reduced by eliminating the need for an external power supply. For this reason, the heating device 100A can ensure reliability while reducing wiring.

加熱装置100Aは圧電素子2から発熱素子4への電力の供給、供給停止を温度に応じて制御するスイッチ5を備えることで、温度管理を可能にすることもできる。そしてこれにより、機関弁1Aが異常な高温になることも防止できる。結果、さらに高い信頼性を確保できる。この点、加熱装置100Aは具体的には温度が所定値よりも低い場合に圧電素子2と発熱素子4とを電気的に接続するとともに、温度が所定値よりも高い場合に圧電素子2と発熱素子4とを電気的に非接続するスイッチ5を機関弁1Aに設けることで、機関弁1Aの自己温度管理を可能にすることができる。   The heating device 100A can also enable temperature management by including a switch 5 that controls supply and stop of power supply from the piezoelectric element 2 to the heating element 4 according to temperature. Thereby, it is possible to prevent the engine valve 1A from becoming an abnormally high temperature. As a result, higher reliability can be secured. Specifically, the heating device 100A electrically connects the piezoelectric element 2 and the heat generating element 4 when the temperature is lower than a predetermined value, and generates heat when the temperature is higher than the predetermined value. By providing the engine valve 1A with the switch 5 that is not electrically connected to the element 4, the self-temperature management of the engine valve 1A can be performed.

加熱装置100Aは例えば次に示すように変形されてもよい。図4は加熱装置100Aの変形例である加熱装置100A´を示す図である。図4(a)は機関弁1A´閉弁時の加熱装置100A´を示す。図4(b)は機関弁1A´開弁時の加熱装置100A´を示す。機関弁1A´および加熱装置100A´は中空部Rのうち、傘部Uとは反対側の端部に発熱素子4に電力を供給可能な圧電素子2をさらに備える点以外、機関弁1Aおよび加熱装置100Aと実質的に同一となっている。加熱装置100A´では機関弁1A´の閉弁時および開弁時に錘3が圧電素子2に衝突することで発電が行われる。このため、加熱装置100A´は加熱装置100Aと比較してさらに発電能力を高めることで、加熱性能を高めることができる。   For example, the heating device 100A may be modified as follows. FIG. 4 is a view showing a heating device 100A ′, which is a modification of the heating device 100A. FIG. 4A shows the heating device 100A ′ when the engine valve 1A ′ is closed. FIG. 4B shows the heating device 100A ′ when the engine valve 1A ′ is opened. The engine valve 1A ′ and the heating device 100A ′ are provided with the engine valve 1A and the heating except that the piezoelectric element 2 capable of supplying power to the heating element 4 is further provided at the end of the hollow portion R opposite to the umbrella portion U. It is substantially the same as the device 100A. In the heating device 100A ′, power is generated by the weight 3 colliding with the piezoelectric element 2 when the engine valve 1A ′ is closed and opened. For this reason, heating apparatus 100A 'can improve heating performance by further increasing the power generation capacity as compared with heating apparatus 100A.

図5は加熱装置100Bを示す図である。機関弁1Bおよび加熱装置100Bは発電部として圧電素子2の代わりに誘電エラストマ7を備える点と、作用部として錘3の代わりに錘3´を備える点以外、機関弁1Aおよび加熱装置100Aと実質的に同一となっている。誘電エラストマ7は中空部Rのうち、ステム部Sに沿って延伸している部分の傘部U側の端部に設けられている。錘3´は誘電エラストマ7に傘部Uとは反対側から固定された状態で中空部Rに設けられている。錘3´は誘電エラストマ7を伸縮させることで、誘電エラストマ7に対して発電を行うように作用する。   FIG. 5 shows the heating device 100B. The engine valve 1B and the heating device 100B are substantially the same as the engine valve 1A and the heating device 100A except that a dielectric elastomer 7 is provided instead of the piezoelectric element 2 as a power generation unit and a weight 3 'is provided instead of the weight 3 as an action unit. Are identical. The dielectric elastomer 7 is provided at an end portion of the hollow portion R on the umbrella portion U side that extends along the stem portion S. The weight 3 ′ is provided in the hollow portion R in a state of being fixed to the dielectric elastomer 7 from the side opposite to the umbrella portion U. The weight 3 ′ acts to generate power for the dielectric elastomer 7 by expanding and contracting the dielectric elastomer 7.

図6は加熱装置100Bの動作説明図である。図6(a)は機関弁1B閉弁時の加熱装置100Bを示す。図6(b)は機関弁1B開弁時の加熱装置100Bを示す。加熱装置100Bでは錘3´が慣性によって機関弁1Bの閉弁時に誘電エラストマ7を圧縮し、機関弁1Bの開弁時に誘電エラストマ7を伸張する。そして、誘電エラストマ7は伸縮することで発電し、発電された電力が誘電エラストマ7から発熱素子4に供給されることで、発熱素子4が発熱する。加熱装置100Bではスイッチ5が誘電エラストマ7から発熱素子4への電力の供給、供給停止を加熱装置100Aの場合と同様に制御する。   FIG. 6 is an operation explanatory diagram of the heating device 100B. FIG. 6A shows the heating device 100B when the engine valve 1B is closed. FIG. 6B shows the heating device 100B when the engine valve 1B is opened. In the heating device 100B, the weight 3 'compresses the dielectric elastomer 7 when the engine valve 1B is closed due to inertia, and expands the dielectric elastomer 7 when the engine valve 1B is opened. The dielectric elastomer 7 expands and contracts to generate electric power, and the generated electric power is supplied from the dielectric elastomer 7 to the heat generating element 4 so that the heat generating element 4 generates heat. In the heating device 100B, the switch 5 controls the supply and stop of power supply from the dielectric elastomer 7 to the heating element 4 in the same manner as in the heating device 100A.

次に加熱装置100Bの作用効果について説明する。加熱装置100Bは誘電エラストマ7、錘3´および発熱素子4を備えるとともに、誘電エラストマ7、錘3´および発熱素子4を機関弁1Bに設けることで、機関弁1Bの自己発電および自己発熱を可能にする。このため、加熱装置100Bは加熱装置100A同様、省配線化を図りつつ信頼性を確保できる。加熱装置100Bは温度管理を可能にするスイッチ5を機関弁1Bに設けることで機関弁1Bの自己温度管理を可能にすることもできる。そしてこれにより、加熱装置100Aと同様、さらに高い信頼性を確保できる。   Next, the effect of the heating device 100B will be described. The heating device 100B includes the dielectric elastomer 7, the weight 3 ', and the heating element 4, and the engine valve 1B can be self-generated and self-heated by providing the dielectric elastomer 7, the weight 3', and the heating element 4 in the engine valve 1B. To. Therefore, like the heating device 100A, the heating device 100B can ensure reliability while reducing wiring. The heating device 100B can also enable self-temperature management of the engine valve 1B by providing the engine valve 1B with a switch 5 that enables temperature control. And thereby, higher reliability can be ensured similarly to the heating apparatus 100A.

図7は加熱装置100Cを示す図である。機関弁1Cおよび加熱装置100Cは発電部として圧電素子2の代わりにコイル8を備える点と、作用部として錘3の代わりに磁石9を備える点と、中空部Rの代わりに中空部R´が設けられている点以外、機関弁1Aおよび加熱装置100Aと実質的に同一となっている。中空部R´はステム部Sに沿って延伸している部分が段付き状に設けられている。コイル8はステム部Sの延伸方向に沿って設けられている。磁石9は中空部R´のうち、ステム部Sに沿って延伸している部分、且つ縮径している部分に移動自在に設けられている。磁石9はコイル8に対して接近、離間することで、コイル8に対して発電を行うように作用する。   FIG. 7 is a view showing a heating device 100C. The engine valve 1C and the heating device 100C include a coil 8 instead of the piezoelectric element 2 as a power generation part, a magnet 9 instead of the weight 3 as an action part, and a hollow part R ′ instead of the hollow part R. Except for the point provided, it is substantially the same as the engine valve 1A and the heating device 100A. The hollow portion R ′ is provided with a stepped portion extending along the stem portion S. The coil 8 is provided along the extending direction of the stem portion S. The magnet 9 is movably provided in a portion extending along the stem portion S and a portion having a reduced diameter in the hollow portion R ′. The magnet 9 acts so as to generate electricity with respect to the coil 8 by approaching and separating from the coil 8.

この点、コイル8は中空部R´のうち、磁石9を移動自在に収容する空間を形成する部分に対して同心状に設けられている。また、一端部が中空部R´のうち、磁石9を移動自在に収容する空間を形成する部分の周囲に位置するように設けられている。このようにコイル8を設けるにあたっては、コイル8をさらに組み込んだサブユニットSUを構成し、サブユニットSUごと中空部R´に設けることができる。   In this respect, the coil 8 is provided concentrically with respect to a portion of the hollow portion R ′ that forms a space in which the magnet 9 is movably accommodated. Moreover, one end part is provided so that it may be located around the part which forms the space which accommodates the magnet 9 movably among hollow part R '. In providing the coil 8 in this way, a subunit SU further incorporating the coil 8 can be configured, and the subunit SU together with the subunit SU can be provided in the hollow portion R ′.

図8は加熱装置100Cの動作説明図である。図8(a)は機関弁1C閉弁時の加熱装置100Cを示す。図8(b)は機関弁1C開弁時の加熱装置100Cを示す。図8ではシリンダヘッド20および機関弁1Cに対して使用状態で設けられるバルブガイド21Aとともに機関弁1Cを示す。加熱装置100Cでは磁石9が慣性によって機関弁1Cの駆動時にコイル8に対して接近、離間する。そしてこれによりコイル8が発電し、発電された電力がコイル8から発熱素子4に供給されることで、発熱素子4が発熱する。加熱装置100Cではスイッチ5がコイル8から発熱素子4への電力の供給、供給停止を加熱装置100Aの場合と同様に制御する。   FIG. 8 is an operation explanatory view of the heating device 100C. FIG. 8A shows the heating device 100C when the engine valve 1C is closed. FIG. 8B shows the heating device 100C when the engine valve 1C is opened. FIG. 8 shows the engine valve 1C together with the valve guide 21A provided in use with respect to the cylinder head 20 and the engine valve 1C. In the heating device 100C, the magnet 9 approaches and separates from the coil 8 when the engine valve 1C is driven due to inertia. As a result, the coil 8 generates electric power, and the generated electric power is supplied from the coil 8 to the heating element 4 so that the heating element 4 generates heat. In the heating device 100C, the switch 5 controls the supply and stop of power supply from the coil 8 to the heating element 4 in the same manner as in the heating device 100A.

次に加熱装置100Cの作用効果について説明する。加熱装置100Cはコイル8、磁石9および発熱素子4を備えるとともに、コイル8、磁石9および発熱素子4を機関弁1Cに設けることで、機関弁1Cの自己発電および自己発熱を可能にする。このため、加熱装置100Cは加熱装置100A同様、省配線化を図りつつ信頼性を確保できる。加熱装置100Cは温度管理を可能にするスイッチ5を機関弁1Cに設けることで機関弁1Cの自己温度管理を可能にすることもできる。そしてこれにより、加熱装置100Aと同様、さらに好適に高い信頼性を確保できる。   Next, the effect of the heating device 100C will be described. The heating device 100C includes the coil 8, the magnet 9 and the heating element 4, and the coil 8, the magnet 9 and the heating element 4 are provided in the engine valve 1C, thereby enabling self-power generation and self-heating of the engine valve 1C. For this reason, the heating device 100C can ensure reliability while reducing wiring, like the heating device 100A. The heating device 100C can also enable self-temperature management of the engine valve 1C by providing the engine valve 1C with a switch 5 that enables temperature management. And thereby, high reliability can be ensured more suitably like 100 A of heating apparatuses.

図9は加熱装置100Dを示す図である。加熱装置100Dは発電部として圧電素子2の代わりにコイル8を備える点と、作用部として錘3の代わりにバルブガイド21Bを備える点と、制御部としてスイッチ5の代わりにECU30を備える点以外、加熱装置100Aと実質的に同一となっている。機関弁1Dは圧電素子2の代わりにコイル8を備える点と、スイッチ5を特段備えていない点以外、機関弁1Aと実質的に同一となっている。   FIG. 9 is a diagram showing a heating device 100D. The heating device 100D includes a coil 8 instead of the piezoelectric element 2 as a power generation unit, a valve guide 21B instead of the weight 3 as an action unit, and an ECU 30 instead of the switch 5 as a control unit, It is substantially the same as the heating device 100A. The engine valve 1D is substantially the same as the engine valve 1A except that the engine valve 1D includes a coil 8 instead of the piezoelectric element 2 and does not include a switch 5 in particular.

コイル8はステム部Sの内部に設けられている。コイル8はステム部Sの延伸方向に沿って設けられている。このようにコイル8を設けるにあたっては、コイル8をさらに組み込んだサブユニットSUを構成し、サブユニットSUごと中空部Rに設けることができる。   The coil 8 is provided inside the stem portion S. The coil 8 is provided along the extending direction of the stem portion S. Thus, when providing the coil 8, the subunit SU which further incorporated the coil 8 can be comprised, and it can provide in the hollow part R with the subunit SU together.

バルブガイド21Bは使用状態にある機関弁1Dに対して設けられ、機関弁1Dの動作をガイドする。バルブガイド21Bは電磁石となっており、機関弁1Dの駆動に応じて接近、離間するコイル8に対して通電時に発電を行うように作用する。ECU30は電子制御装置であり、バルブガイド21Bに通電可能に接続されている。ECU30はバルブガイド21Bへの通電を制御することで、コイル8から発熱素子4への電力の供給、供給停止を制御する。   The valve guide 21B is provided for the engine valve 1D in use, and guides the operation of the engine valve 1D. The valve guide 21B is an electromagnet, and acts to generate power when the coil 8 that approaches and separates according to the driving of the engine valve 1D is energized. The ECU 30 is an electronic control unit, and is connected to the valve guide 21B so as to be energized. The ECU 30 controls the supply of electric power from the coil 8 to the heating element 4 and the supply stop by controlling the energization to the valve guide 21B.

加熱装置100Dでは通電時のバルブガイド21Bに対して機関弁1Dの駆動時にコイル8が接近、離間することで、コイル8が発電する。そして、発電された電力がコイル8から発熱素子4に供給されることで、発熱素子4が発熱する。バルブガイド21Bに通電を行うにあたって、ECU30は対応する内燃機関の運転状態に応じてバルブガイド21Bへの通電を制御する。   In the heating device 100D, when the engine valve 1D is driven, the coil 8 approaches and separates from the valve guide 21B when energized, whereby the coil 8 generates power. The generated electric power is supplied from the coil 8 to the heat generating element 4 so that the heat generating element 4 generates heat. When energizing the valve guide 21B, the ECU 30 controls energization to the valve guide 21B in accordance with the operating state of the corresponding internal combustion engine.

この点、ECU30は具体的には例えば対応する内燃機関の冷却水温が所定値よりも低い場合(具体的にはここでは所定値以下である場合)にバルブガイド21Bに通電することで、コイル8から発熱素子4に電力を供給することができる。また、冷却水温が所定値よりも高い場合にバルブガイド21Bへの通電を禁止することで、コイル8から発熱素子4への電力の供給を停止することができる。   In this regard, the ECU 30 specifically energizes the valve guide 21B when, for example, the cooling water temperature of the corresponding internal combustion engine is lower than a predetermined value (specifically, when the cooling water temperature is equal to or lower than the predetermined value), the coil 8 Therefore, electric power can be supplied to the heating element 4. In addition, when the coolant temperature is higher than the predetermined value, the supply of power from the coil 8 to the heating element 4 can be stopped by prohibiting the energization of the valve guide 21B.

次に加熱装置100Dの作用効果について説明する。加熱装置100Dはコイル8、バルブガイド21Bおよび発熱素子4を備えるとともに、コイル8、バルブガイド21Bおよび発熱素子4のうち、コイル8と発熱素子4とを機関弁1Dに設けることで、機関弁1Dの自己発電および自己発熱を可能にする。すなわち、加熱装置100Dによれば、発電部、作用部および発熱部のうち、発電部と発熱部とを機関弁1Dに設けることで、機関弁1Dの自己発電および自己発熱を可能にすることができる。そしてこれにより、加熱装置100A同様、省配線化を図りつつ信頼性を確保できる。   Next, the effect of the heating device 100D will be described. The heating device 100D includes the coil 8, the valve guide 21B, and the heat generating element 4, and the coil 8 and the heat generating element 4 out of the coil 8, the valve guide 21B, and the heat generating element 4 are provided in the engine valve 1D. Enables self-power generation and self-heating. That is, according to the heating device 100D, by providing the engine valve 1D with the power generation unit and the heat generation unit among the power generation unit, the action unit, and the heat generation unit, the engine valve 1D can perform self-power generation and self-heating. it can. As a result, like the heating device 100A, reliability can be ensured while reducing wiring.

加熱装置100Dは、通電時のバルブガイド21Bに対してコイル8が接近、離間することで、発電および発熱を可能にする。これに対し、加熱装置100Dではバルブガイド21Bへの通電を制御するECU30を備えることで温度管理を可能にすることができる。すなわち、加熱装置100Dによれば制御部を機関弁1D以外の外部に設けても温度管理を可能にすることができる。そしてこれにより、加熱装置100Aと同様、さらに好適に高い信頼性を確保できる。   The heating device 100D enables power generation and heat generation when the coil 8 approaches and separates from the valve guide 21B when energized. On the other hand, in the heating device 100D, temperature management can be made possible by providing the ECU 30 that controls energization to the valve guide 21B. That is, according to the heating device 100D, temperature control can be performed even if the control unit is provided outside the engine valve 1D. And thereby, high reliability can be ensured more suitably like 100 A of heating apparatuses.

加熱装置100Dは例えば次に示すように変形されてもよい。図10は加熱装置100Dの変形例である加熱装置100D´を示す図である。機関弁1D´および加熱装置100D´はコイル8がステム部Sの外周部のうち、駆動時にバルブガイド21Bよりも傘部U側に位置することになる部分に設けられる点以外、機関弁1Dおよび加熱装置100Dと実質的に同一となっている。このようにコイル8が設けられる加熱装置100D´ではステム部Sがコイル8の芯となる。このため、加熱装置100D´は加熱装置100Dと同様の作用効果を得ることができるとともに、加熱装置100Dと比較してさらに起電力を高めることで発電能力を高めることもできる。   For example, the heating device 100D may be modified as follows. FIG. 10 is a view showing a heating device 100D ′ which is a modification of the heating device 100D. The engine valve 1D ′ and the heating device 100D ′ have the engine valve 1D and the heating device 100D ′ except that the coil 8 is provided in a portion of the outer peripheral portion of the stem portion S that is positioned closer to the umbrella portion U than the valve guide 21B during driving. It is substantially the same as the heating device 100D. Thus, in the heating apparatus 100D ′ provided with the coil 8, the stem portion S becomes the core of the coil 8. For this reason, heating device 100D 'can obtain the same operation effect as heating device 100D, and can also raise power generation capability by raising electromotive force further compared with heating device 100D.

図11は加熱装置100Eを示す図である。加熱装置100Eは発電部として以下に示すように設けられる圧電素子2´を備えている。また、作用部としてバルブスプリング24を備えるとともに、発熱部として以下に示すように設けられる発熱素子4´を備えている。機関弁1Eには加熱装置100Eの構成は特段設けられていない。   FIG. 11 is a diagram showing the heating device 100E. The heating device 100E includes a piezoelectric element 2 'provided as shown below as a power generation unit. In addition, a valve spring 24 is provided as an action part, and a heating element 4 ′ provided as shown below is provided as a heating part. The engine valve 1E is not particularly provided with the configuration of the heating device 100E.

使用状態の機関弁1Eに対してはバルブガイド21Cやアッパー側およびロア側のバルブスプリングシート22、23やバルブスプリング24が設けられる。バルブガイド21Cは特に電磁石にはなっていない。一方、バルブガイド21Cには発熱素子4´が設けられている。そしてこれにより、発熱素子4´は機関弁1Eの周辺部に設けられている。バルブガイド21Cの材質には適宜の金属を適用できる。   For the engine valve 1E in use, a valve guide 21C, upper and lower valve spring seats 22, 23, and a valve spring 24 are provided. The valve guide 21C is not particularly an electromagnet. On the other hand, the heating element 4 'is provided in the valve guide 21C. Thus, the heating element 4 'is provided in the peripheral portion of the engine valve 1E. An appropriate metal can be applied to the material of the valve guide 21C.

アッパー側のバルブスプリングシート22はステム部Sの端部に設けられている。ロア側のバルブスプリングシート23は圧電素子2´を介してシリンダヘッド20に押し付けられるように設けられている。この点、圧電素子2´はバルブガイド21Cの周辺部にバルブスプリングシート23を介してバルブスプリング24のばね力が作用するように設けられており、これにより機関弁1Eの周辺部に設けられている。圧電素子2´は発熱素子4´に配線で接続されている。バルブスプリング24はバルブスプリングシート22、23間に設けられており、機関弁1Eを閉弁する方向にバルブスプリングシート22を付勢する。バルブスプリング24は機関弁1Eの駆動に応じて圧縮された際に圧電素子2´に対して発電を行うように作用する。   The valve spring seat 22 on the upper side is provided at the end of the stem portion S. The lower-side valve spring seat 23 is provided so as to be pressed against the cylinder head 20 via the piezoelectric element 2 ′. In this respect, the piezoelectric element 2 'is provided on the peripheral portion of the valve guide 21C so that the spring force of the valve spring 24 acts via the valve spring seat 23, and is thereby provided on the peripheral portion of the engine valve 1E. Yes. The piezoelectric element 2 'is connected to the heating element 4' by wiring. The valve spring 24 is provided between the valve spring seats 22 and 23 and urges the valve spring seat 22 in a direction to close the engine valve 1E. The valve spring 24 acts to generate electricity with respect to the piezoelectric element 2 ′ when compressed according to the drive of the engine valve 1 E.

加熱装置100Eではバルブスプリング24が機関弁1Eの駆動に応じて圧縮されると、バルブスプリング24のばね力が圧電素子2´に作用することで、圧電素子2´が発電する。そして、発電された電力が圧電素子2´から発熱素子4´に供給されることで、発熱素子4´が発熱する。発熱素子4´はバルブガイド21Cを加熱することで、機関弁1Eを間接的に加熱する。   In the heating device 100E, when the valve spring 24 is compressed in accordance with the drive of the engine valve 1E, the spring force of the valve spring 24 acts on the piezoelectric element 2 ′, and the piezoelectric element 2 ′ generates electric power. Then, the generated electric power is supplied from the piezoelectric element 2 ′ to the heating element 4 ′, so that the heating element 4 ′ generates heat. The heating element 4 'indirectly heats the engine valve 1E by heating the valve guide 21C.

次に加熱装置100Eの作用効果について説明する。加熱装置100Eは圧電素子2´、バルブスプリング24および発熱素子4´を備えるとともに、圧電素子2´、バルブスプリング24および発熱素子4´を機関弁1Eの周辺部に設けることで、発電および発熱を可能にすることができる。すなわち、加熱器100Eによれば発電部、作用部および発熱部を機関弁1E以外の外部に設けても、機関弁1Eを加熱可能な発電および発熱を行うことができる。そしてこれにより、省配線化を図りつつ信頼性を確保できる。   Next, the effect of the heating device 100E will be described. The heating device 100E includes the piezoelectric element 2 ′, the valve spring 24, and the heating element 4 ′, and generates power and generates heat by providing the piezoelectric element 2 ′, the valve spring 24, and the heating element 4 ′ around the engine valve 1E. Can be possible. That is, according to the heater 100E, even if the power generation unit, the action unit, and the heat generation unit are provided outside the engine valve 1E, power generation and heat generation that can heat the engine valve 1E can be performed. As a result, reliability can be ensured while reducing wiring.

加熱装置100Eはバルブガイド21Cの周辺部にバルブスプリングシート23を介してバルブスプリング24のばね力が作用するように圧電素子2´を設けることで、圧電素子2´と発熱素子4´とを接続する配線を短くすることもできる。そしてこれにより、省配線化を好適に図ることもできる。また、機械弁1Eを間接的に加熱するにあたって、バルブガイド21Cに発熱素子4´を設ける加熱装置100Eは、例えば機械弁1Eが着座するシート部に発熱素子を設ける場合と比較して振動や熱の影響が小さい点で有利である。   The heating device 100E connects the piezoelectric element 2 ′ and the heating element 4 ′ by providing the piezoelectric element 2 ′ so that the spring force of the valve spring 24 acts on the peripheral portion of the valve guide 21C via the valve spring seat 23. The wiring to be performed can also be shortened. As a result, it is possible to suitably reduce wiring. In addition, when the mechanical valve 1E is indirectly heated, the heating device 100E provided with the heat generating element 4 ′ in the valve guide 21C has vibration and heat compared to the case where the heat generating element is provided in the seat portion on which the mechanical valve 1E is seated, for example. This is advantageous in that the influence of is small.

加熱装置100Eは発熱素子4´をバルブガイド21Cに設けることで、機関暖機時にステム部Sとの間のクリアランスが狭くなることも防止できる。すなわち、機関弁1Eを直接加熱する場合には機関暖機時にクリアランスが狭くなる結果、摩耗が発生することが懸念されるところ、加熱装置100Eではバルブガイド21Cを加熱することで、摩耗の発生を抑制することもできる。   The heating device 100E can prevent the clearance with the stem portion S from being narrowed when the engine is warmed up by providing the heating element 4 ′ in the valve guide 21C. That is, when the engine valve 1E is directly heated, there is a concern that wear may occur as a result of the clearance being narrowed when the engine is warmed up. However, in the heating device 100E, the valve guide 21C is heated, thereby generating wear. It can also be suppressed.

また、摩耗の発生を抑制するためには例えば機関暖機時のクリアランスを大きめに設定することも考えられるところ、この場合には機関暖機後に機関弁1Eの振れが大きくなることが懸念される。これに対し、加熱装置100Eではかかる振れを助長することもなく、摩耗の発生を抑制できる。このため、加熱装置100Eは機関弁1Eを直接加熱する場合と比較してさらに高い信頼性を確保することもできる。   Further, in order to suppress the occurrence of wear, for example, it is conceivable to set a large clearance when the engine is warmed up. In this case, there is a concern that the swing of the engine valve 1E becomes large after the engine is warmed up. . On the other hand, in the heating device 100E, the occurrence of wear can be suppressed without promoting such vibration. For this reason, the heating device 100E can ensure higher reliability as compared with the case of directly heating the engine valve 1E.

加熱装置100Eは例えば次に示すように変形されてもよい。図12は加熱装置100Eの変形例である加熱装置100E´を示す図である。加熱装置100E´は発電部および発熱部としてコイル8を備えている。また、作用部として磁石9を備えている。機関弁1E´は中空部Rおよび中空部Rを塞ぐ図示しないプラグが設けられている点と磁石9をさらに備える点以外、機関弁1Eと実質的に同一となっている。   For example, the heating device 100E may be modified as follows. FIG. 12 is a view showing a heating device 100E ′, which is a modification of the heating device 100E. The heating device 100E ′ includes a coil 8 as a power generation unit and a heat generation unit. Moreover, the magnet 9 is provided as an action part. The engine valve 1E ′ is substantially the same as the engine valve 1E except that a hollow portion R and a plug (not shown) that closes the hollow portion R are provided and a magnet 9 is further provided.

磁石9はステム部Sの内部に固定された状態で設けられている。磁石9は例えば中空部Rに挿入した後、プラグ6と同様に中空部Rの開口部を塞ぐプラグで押さえ込むことで固定することができる。或いは、例えば中空部Rのうち、ステム部Sに沿って延伸している部分の傘部Uとは反対側の端部に圧入することで固定することができる。機関弁1E´に対しては使用状態でバルブガイド21Dが設けられる。バルブガイド21Dにはコイル8が設けられている。バルブガイド21Dは特に電磁石にはなっておらず、バルブガイド21Dの材質には適宜の金属を適用できる。   The magnet 9 is provided in a state of being fixed inside the stem portion S. For example, after the magnet 9 is inserted into the hollow portion R, it can be fixed by pressing it with a plug that closes the opening of the hollow portion R in the same manner as the plug 6. Alternatively, for example, the hollow portion R can be fixed by being press-fitted into an end portion opposite to the umbrella portion U of the portion extending along the stem portion S. A valve guide 21D is provided for the engine valve 1E ′ in use. A coil 8 is provided in the valve guide 21D. The valve guide 21D is not particularly an electromagnet, and an appropriate metal can be applied to the material of the valve guide 21D.

加熱装置100E´ではバルブガイド21Dに対して磁石9が接近、離間することで、コイル8が発電する。そして、コイル8自身の発熱によってバルブガイド21Dを加熱する。したがって、加熱装置100E´ではコイル8が発熱部を兼ねた発電部となっている。すなわち、発電部と発熱部とは例えば同じ構成によって実現されてもよい。そしてかかる機関弁1E´によれば、発電部、作用部および発熱部のうち、発電部と発熱部とを機関弁1E´の周辺部に設けることで、加熱装置100Eと同様に省配線化を図りつつ信頼性を確保できる。   In the heating device 100E ′, when the magnet 9 approaches and separates from the valve guide 21D, the coil 8 generates power. Then, the valve guide 21D is heated by the heat generated by the coil 8 itself. Therefore, in the heating device 100E ′, the coil 8 is a power generation unit that also serves as a heat generation unit. That is, the power generation unit and the heat generation unit may be realized by the same configuration, for example. And according to this engine valve 1E ', by providing a power generation part and a heat generation part in the peripheral part of engine valve 1E' among a power generation part, an action part, and a heat generation part, wiring reduction is carried out like heating device 100E. Reliability can be ensured while planning.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

機関弁 1A、1A´、1B、1C、1D、1D´、1E、1E´
圧電素子 2、2´
錘 3、3´
発熱素子 4、4´
スイッチ 5
誘電エラストマ 7
コイル 8
磁石 9
加熱装置 100A、100A´、100B、100C、100D、100D´、100E、100E´
Engine valve 1A, 1A ', 1B, 1C, 1D, 1D', 1E, 1E '
Piezoelectric element 2, 2 '
Weight 3, 3 '
Heating element 4, 4 '
Switch 5
Dielectric elastomer 7
Coil 8
Magnet 9
Heating device 100A, 100A ′, 100B, 100C, 100D, 100D ′, 100E, 100E ′

Claims (3)

発電部と、
前記発電部に対して発電を行うように作用する作用部と、
前記発電部から供給される電力に応じて発熱を行う発熱部とを備え、
前記発電部、前記作用部および前記発熱部のうち、少なくとも前記発電部と前記発熱部とが内燃機関の燃焼室に対して設けられる機関弁に設けられるか、或いは前記機関弁の周辺部に設けられる機関弁の加熱装置。
A power generation unit;
An action part that acts to generate electricity to the power generation part;
A heating unit that generates heat according to the power supplied from the power generation unit,
Of the power generation section, the action section, and the heat generation section, at least the power generation section and the heat generation section are provided in an engine valve provided for a combustion chamber of an internal combustion engine, or provided in a peripheral portion of the engine valve. Engine valve heating device.
請求項1記載の機関弁の加熱装置であって、
前記発電部から前記発熱部への電力の供給を温度に応じて制御する制御部をさらに備える機関弁の加熱装置。
A heating device for an engine valve according to claim 1,
An engine valve heating device further comprising a control unit that controls supply of electric power from the power generation unit to the heat generation unit according to temperature.
請求項2記載の機関弁の加熱装置であって、
前記発電部、前記発熱部および前記制御部が前記機関弁に設けられており、
前記制御部が前記発電部から前記発熱部への電力の供給を温度に応じて制御するにあたり、温度が所定値よりも低い場合に前記発電部と前記発熱部とを電気的に接続し、温度が前記所定値よりも高い場合に前記発電部と前期発熱部とを電気的に非接続にする機関弁の加熱装置。
A heating device for an engine valve according to claim 2,
The power generation unit, the heat generation unit and the control unit are provided in the engine valve,
When the control unit controls the supply of power from the power generation unit to the heat generation unit according to temperature, the power generation unit and the heat generation unit are electrically connected when the temperature is lower than a predetermined value, A heating device for an engine valve that electrically disconnects the power generation unit and the previous heat generation unit when is higher than the predetermined value.
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