JP2018112087A - valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はバルブに関する。 The present invention relates to a valve.
内燃機関のバルブへのカーボンの固着を抑制するため、バルブに径の小さい部分であるカーボンリリーフを設けることがある(例えば特許文献1参照)。 In order to prevent carbon from sticking to the valve of the internal combustion engine, the valve may be provided with a carbon relief that is a portion having a small diameter (see, for example, Patent Document 1).
バルブの熱容量は断面積により決定されるため、径が小さくなり断面積も小さくなると熱容量が小さくなる。これにより、バルブの温度変化が大きくなり、熱膨張量が増大する。この結果、バルブの閉じ渋りが発生する。そこで、閉じ渋りを抑制することが可能なバルブを提供することを目的とする。 Since the heat capacity of the valve is determined by the cross-sectional area, the heat capacity decreases as the diameter decreases and the cross-sectional area decreases. Thereby, the temperature change of a valve | bulb becomes large and the amount of thermal expansion increases. As a result, the valve closing astringency occurs. Then, it aims at providing the valve | bulb which can suppress a closing astringency.
上記目的は、内部に中空部を有する弁体と、前記弁体の先端に設けられた傘部と、前記弁体の基端側と前記傘部との間に設けられ、前記弁体の前記基端側よりも細い第1部分と、前記弁体の前記第1部分と前記傘部との間に設けられ、前記第1部分よりも肉厚の第2部分と、を具備するバルブによって達成できる。 The object is provided between a valve body having a hollow part therein, an umbrella part provided at a distal end of the valve body, a base end side of the valve body and the umbrella part, and the valve body Achieved by a valve comprising a first portion that is narrower than the base end side, and a second portion that is provided between the first portion and the umbrella portion of the valve body and is thicker than the first portion. it can.
閉じ渋りを抑制することが可能なバルブを提供できる。 A valve capable of suppressing closing astringency can be provided.
(第1実施形態)
以下、図面を参照して本実施形態のバルブについて説明する。図1は内燃機関100を例示する模式図である。内燃機関100は例えば自動車などに搭載されるガソリンエンジンである。
(First embodiment)
Hereinafter, the valve of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view illustrating an
図1に示すように、内燃機関100のシリンダヘッド10には吸気ポート12および排気ポート14が設けられている。吸気ポート12および排気ポート14それぞれにはバルブ20が設けられている。バルブ20の先端部は燃焼室11側に位置し、基端側はロッカーアーム18の一端に接触する。ロッカーアーム18の他端はラッシュアジャスタ16に接触する。ラッシュアジャスタ16は例えば油圧式ラッシュアジャスタであり、ロッカーアーム18を支持することで、ロッカーアーム18とバルブ20との間のクリアランスを調整する。ラッシュアジャスタ16、ロッカーアーム18およびバルブ20は、吸気ポート12および排気ポート14に対応してそれぞれ2つ設けられている。
As shown in FIG. 1, the
不図示のカムがロッカーアーム18を押圧することで、バルブ20は押し下げられ、吸気ポート12および排気ポート14が開く。このときラッシュアジャスタ16はバルブ20とは反対方向に上昇する。押し下げられたバルブ20は、例えばシリンダヘッド10に設けられた不図示のバネの弾性力により押し上げられ吸気ポート12および排気ポート14は閉じる。このときロッカーアーム18はバルブ20のリフト方向とは反対方向(図1の矢印A1の方向)に沈み込む。
When the cam (not shown) presses the
図2はバルブ20を例示する断面図である。図2に示すように、バルブ20の弁体21には、先端側から基端側にかけて、傘部22、軸部23、カーボンリリーフ26および軸部24が設けられている。傘部22により図1に示した吸気ポート12および排気ポート14が開閉され、開弁状態のとき傘部22は燃焼室11内に入る。軸部24はシリンダヘッド10内で摺動する。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the
図2に示すように、バルブ20の傘部22と軸部24との間に、カーボンリリーフ26および軸部23(第2部分)が設けられている。カーボンリリーフ26は、軸部23と軸部24との間に位置し、軸部23および24よりも直径の小さな小径部26a(第1部分)を有する。カーボンリリーフ26の下端26bは、軸部23よりも直径が縮小しはじめる位置である。カーボンリリーフ26により、バルブ20へのカーボンの付着および堆積が抑制される。
As shown in FIG. 2, a
弁体21の形状の変化は滑らかである。すなわち傘部22と軸部23との間、軸部23とカーボンリリーフ26との間、カーボンリリーフ26と軸部24との間は、それぞれ曲線で接続されている。言い換えれば、傘部22と軸部23との間、軸部23とカーボンリリーフ26との間、カーボンリリーフ26と軸部24との間において、急峻な段差ではなく、なだらかな斜面が形成される。
The change in the shape of the
バルブ20の弁体21は例えば耐熱鋼(SUH:Steel Use Heat Resisting)などの金属で形成されている。弁体21の内部には軸部23から軸部24にかけて、円筒状の中空部28が設けられている。中空部28の中には弁体21よりも熱伝導率の高い金属ナトリウムが封入されている。これによりバルブ20の放熱性が向上し、またバルブ20が軽量化される。
The
軸部23において、中空部28の内壁から弁体21の外壁までの厚さはT1である。小径部26aにおいて、中空部28の内壁から弁体21の外壁までの厚さはT2であり、T1より小さい。すなわち、小径部26aは肉薄であり、軸部23は肉厚である。また、弁体21は小径部26aから傘部22に向かうほど肉厚になる。
In the
傘部22の直径をD1、軸部23の直径をD2、小径部26aの直径をD3、軸部24の直径をD4、中空部28の直径をD5とする。傘部22は弁体21のうち最も直径の大きい部分であり、D1はD2〜D5のいずれよりも大きい。小径部26aは弁体21のうち最も直径の小さい部分であり、D3はD1、D2、およびD4よりも小さい。中空部28の直径D5は小径部26aの直径D3よりも小さい。軸部23の直径D2と軸部24の直径D4とは等しくてもよいし、異なってもよい。中空部28の下端からバルブ20の下面までの長さL1は、中空部28の直径D5より大きい。
D 1 the diameter of the
軸部23の断面積S1はπ(D2/2)2であり、小径部26aの断面積S2はπ(D3/2)2である。軸部23の断面積S1は小径部26aの断面積S2より大きく、例えば2倍以上である。
Sectional area S 1 of the
図3(a)はバルブ20の位置ごとの断面積を示す模式図である。横軸は位置、縦軸は断面積を示す。図3(a)に示すように、傘部22から小径部26aにかけて断面積は小さくなる。下端26bの断面積は軸部23の断面積S1に等しく、小径部26aの断面積S2はS1の半分以下である。また傘部22の断面積S3(=π(D1/2)2)は小径部26aの断面積S2の10倍程度である。
FIG. 3A is a schematic diagram showing a cross-sectional area for each position of the
図3(b)は部品の変位量を示す図である。横軸は内燃機関100(エンジン)始動からの経過時間、縦軸は変位量を示す。図中の黒丸は第1実施形態、白丸は比較例それぞれにおけるバルブ20の変位量を示す。バルブ20の変位量とは、温度変化によるバルブ20の延伸方向における熱膨張量である。比較例とは、軸部23が小径部26aと同程度の直径を有する例である。また、図中の実線は閉弁時のラッシュアジャスタ16の沈み込み量を示す。
FIG. 3B is a diagram showing the amount of displacement of the component. The horizontal axis represents the elapsed time from the start of the internal combustion engine 100 (engine), and the vertical axis represents the amount of displacement. The black circles in the figure indicate the amount of displacement of the
図3(b)に示すように、始動時からバルブの変位量は大きくなり、一定の値に近づく。第1実施形態における変位量は比較例よりも小さい。図3(b)に破線の楕円で示した期間において、比較例における変位量はラッシュアジャスタ16の沈み込み量より大きくなる。すなわち、バルブがラッシュアジャスタ16の沈み込み量より大きく熱膨張する。このため、バルブのリフト量がゼロでも吸気ポートおよび排気ポートを閉じることができない、いわゆる閉じ渋りが発生する。一方、黒丸で示した第1実施形態では伸び量がラッシュアジャスタ16の沈み込み量より小さい。すなわち第1実施形態によれば閉じ渋りの発生が抑制される。
As shown in FIG. 3 (b), the amount of displacement of the valve increases from the start and approaches a constant value. The displacement amount in the first embodiment is smaller than that in the comparative example. In the period indicated by the dashed ellipse in FIG. 3B, the displacement amount in the comparative example is larger than the sinking amount of the
比較例では直径が小さいため、バルブの熱容量が小さい。このため燃焼室11の熱によりバルブの温度が上昇しやすく、温度変化に伴う熱膨張量も大きくなる。特に中空部があることでバルブは肉薄になり、熱容量は小さくなる。また、低燃費かつ高出力の内燃機関では、燃焼室11が高温になり、バルブ先端も高温にさらされるため、熱膨張しやすい。したがって比較例では熱膨張量が大きくなる。閉じ渋りが発生すると、燃焼室からの未燃ガスの流出、失火、および不安定な燃焼による騒音、振動などが生じる恐れがある。特に冷間始動時には点火を遅角させることがあり、未燃ガスの流出、失火などが起きやすくなる。また、燃焼が適切に行われないため、許容回転数が低下する。
In the comparative example, since the diameter is small, the heat capacity of the valve is small. For this reason, the temperature of the valve easily rises due to the heat of the
これに対し第1実施形態によれば、小径部26aと傘部22との間に、小径部26aよりも肉厚の軸部23が設けられている。このため、バルブ20の熱容量が増大し、温度変化は小さくなる。この結果、図3(b)に示したように、熱膨張量(伸び量)も小さくなり、閉じ渋りの発生が抑制される。したがって、燃焼室11からの未燃ガスの流出、失火、および不安定な燃焼による騒音、振動なども抑制される。燃焼が適切に行われるため、許容回転数の低下が抑制される。
On the other hand, according to the first embodiment, the
バルブ20は中空部28を有する。このため小径部26a付近では肉薄であり、熱容量が小さくなる。一方、軸部23から傘部22にかけて弁体21は肉厚であるため、熱容量が大きくなり、熱膨張量が小さくなる。バルブ20の先端側に位置する傘部22および軸部23の熱容量が大きいため、バルブ20の先端側に燃焼室11の熱が伝達された場合でも、熱膨張量は小さく、閉じ渋りは効果的に抑制される。
The
図3(a)に示したように、軸部23の断面積S1は小径部26aの断面積S2の2倍以上であることが好ましく、3倍以上などでもよい。また、中空部28の下端からバルブ20の下面までの長さL1は、中空部28の直径D5より大きいことが好ましい。これによりバルブ20の先端側の熱容量がより大きくなり、熱膨張量が小さくなり、閉じ渋りが効果的に抑制される。図2では中空部28の下端が傘部22近傍に位置するが、例えば軸部23の途中など、より基端側に位置してもよい。長さL1が大きくなり、熱容量がさらに増大する。
As shown in FIG. 3 (a), it is preferable that the cross-sectional area S 1 of the
中空部28には金属ナトリウムが封入される。このためバルブ20の軽量化および放熱性の向上が可能である。中空部28に封入する物質は、バルブ20の弁体21の材質よりも熱伝導率の高いものであればよい。
Metallic sodium is enclosed in the
弁体21に小径部26aを含むカーボンリリーフ26が設けられている。このため、バルブ20へのカーボンの堆積が抑制され、バルブ20の動作が円滑に行われる。また、弁体21の形状の変化は滑らかである。すなわち傘部22と軸部23との間、軸部23とカーボンリリーフ26との間、カーボンリリーフ26と軸部24との間は、急峻な段差ではなく、緩やかな曲線で接続される。このため、温度変化により生じる応力の集中が抑制され、バルブ20の破損が抑制される。また、段差を形成する場合よりもバルブ20の軽量化が可能である。
The
第1実施形態は吸気ポート12側のバルブ20(吸気弁)、および排気ポート14側のバルブ20(排気弁)の少なくとも一方に適用すればよい。高温の排気が流れる排気ポート14側のバルブ20に適用することで、閉じ渋りを効果的に抑制することができる。また吸気ポート12および排気ポート14の両方におけるバルブ20に適用することで、吸気過程および排気過程における閉じ渋りを抑制することができる。
The first embodiment may be applied to at least one of the valve 20 (intake valve) on the
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態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 preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the 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.
10 シリンダヘッド
12 吸気ポート
14 排気ポート
16 ラッシュアジャスタ
18 ロッカーアーム
20 バルブ
21 弁体
22 傘部
23、24 軸部
26 カーボンリリーフ
26a 小径部
26b 下端
28 中空部
100 内燃機関
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記弁体の先端に設けられた傘部と、
前記弁体の基端側と前記傘部との間に設けられ、前記弁体の前記基端側よりも細い第1部分と、
前記弁体の前記第1部分と前記傘部との間に設けられ、前記第1部分よりも肉厚の第2部分と、を具備するバルブ。 A valve body having a hollow portion therein,
An umbrella provided at the tip of the valve body;
A first portion that is provided between the base end side of the valve body and the umbrella portion, and is thinner than the base end side of the valve body;
A valve provided between the first part of the valve body and the umbrella part and having a second part thicker than the first part.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017001791A JP2018112087A (en) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | valve |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018112087A true JP2018112087A (en) | 2018-07-19 |
Family
ID=62911909
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---|---|---|---|
JP2017001791A Pending JP2018112087A (en) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | valve |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3040417A (en) * | 1957-03-07 | 1962-06-26 | Thompson Ramo Wooldridge Inc | Method of making a composite valve |
JPH0323607U (en) * | 1989-07-17 | 1991-03-12 | ||
JP2010242632A (en) * | 2009-04-07 | 2010-10-28 | Nittan Valve Co Ltd | Poppet valve for exhaust for internal combustion engine |
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