JPS6316568B2 - - Google Patents
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- JPS6316568B2 JPS6316568B2 JP57001214A JP121482A JPS6316568B2 JP S6316568 B2 JPS6316568 B2 JP S6316568B2 JP 57001214 A JP57001214 A JP 57001214A JP 121482 A JP121482 A JP 121482A JP S6316568 B2 JPS6316568 B2 JP S6316568B2
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- Japan
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- valve
- thermal expansion
- coefficient
- rotary valve
- rotating member
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- Expired
Links
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- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
- F01L7/02—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves
- F01L7/021—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves with one rotary valve
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Lift Valve (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガソリン機関及びデイーゼル機関な
どの内燃機関に吸・排気弁として用いるセラミツ
ク制のロータリ弁に関するものである。
どの内燃機関に吸・排気弁として用いるセラミツ
ク制のロータリ弁に関するものである。
内燃機関の吸・排気弁には一般にきのこ弁（ポ
ペツト弁）が用いられ、カム機構で駆動される
が、高速化に対応するため、あるいは騒音防止、
効率向上、単純化などのために、ロータリ弁の利
用が試みられている。
ペツト弁）が用いられ、カム機構で駆動される
が、高速化に対応するため、あるいは騒音防止、
効率向上、単純化などのために、ロータリ弁の利
用が試みられている。
このロータリ弁には、種々の形式、構造のもの
が実現可能であるが、いずれも固定部材と回転部
材とを有し、その間に摺動部分をもつている。こ
の摺動部分は、ロータリ弁において性能的に最も
重要な部分であり、その摺動部分の隙間は固定部
材と回転部材のそれぞれに温度変化が生じる場合
にも適切な範囲内に保つ必要がある。
が実現可能であるが、いずれも固定部材と回転部
材とを有し、その間に摺動部分をもつている。こ
の摺動部分は、ロータリ弁において性能的に最も
重要な部分であり、その摺動部分の隙間は固定部
材と回転部材のそれぞれに温度変化が生じる場合
にも適切な範囲内に保つ必要がある。
特に、内燃機関の弁のうち、排気弁は、温度、
流出入流体の反応性、混在する粒子状物質などに
よつて極めて酷しい条件に曝され、そのため排気
弁を構成する材料としては、耐熱性や耐食性と共
にすぐれた機械的特性も要求されることになる
が、ロータリ弁の場合には、このような要求に沿
うセラミツク材料を用いることができる。
流出入流体の反応性、混在する粒子状物質などに
よつて極めて酷しい条件に曝され、そのため排気
弁を構成する材料としては、耐熱性や耐食性と共
にすぐれた機械的特性も要求されることになる
が、ロータリ弁の場合には、このような要求に沿
うセラミツク材料を用いることができる。
また、最近では、内燃機関の効率を高めるため
に、燃焼温度を高くし、結果的に排気温度も高く
なるようにしているが、このような高温の排気の
場合には、高温の排気ガスが直接ロータリー弁に
接触するため、それを構成する材料としてセラミ
ツクのような耐熱材料を用いることが必要にな
り、これによつて内燃機関の効率を大きく改善す
ることができる。
に、燃焼温度を高くし、結果的に排気温度も高く
なるようにしているが、このような高温の排気の
場合には、高温の排気ガスが直接ロータリー弁に
接触するため、それを構成する材料としてセラミ
ツクのような耐熱材料を用いることが必要にな
り、これによつて内燃機関の効率を大きく改善す
ることができる。
しかるに、セラミツク材料を用いたロータリ弁
においても、熱膨脹係数について考慮することに
より、上述したように固定部材と回転部材の間の
摺動部分の隙間を常に適切な範囲に保つ必要があ
り、それによつてシリンダ内圧力が高いときにも
ガス洩れを極力少なくし、かつ小さな抵抗で滑ら
かに回転し得るように構成しなければならない。
このような観点から上記摺動部分の隙間は５〜
30μm程度に保つことが望ましい。
においても、熱膨脹係数について考慮することに
より、上述したように固定部材と回転部材の間の
摺動部分の隙間を常に適切な範囲に保つ必要があ
り、それによつてシリンダ内圧力が高いときにも
ガス洩れを極力少なくし、かつ小さな抵抗で滑ら
かに回転し得るように構成しなければならない。
このような観点から上記摺動部分の隙間は５〜
30μm程度に保つことが望ましい。
内燃機関にロータリ弁を用いた場合、その部分
の温度は始動時の常温近傍から高負荷運転時の
500℃以上の温度に至るまで広範囲に変化する。
また、固定部材と回転部材の間には平均的に200
℃以上の温度差を生じることがある。このような
条件では、熱膨脹係数の小さい材料を用いること
が望ましいが、一方ではアルミニウム合金や鉄系
合金と接して使用される部分があり、固定部材で
は金属に近い熱膨脹係数が望ましい場合もある。
の温度は始動時の常温近傍から高負荷運転時の
500℃以上の温度に至るまで広範囲に変化する。
また、固定部材と回転部材の間には平均的に200
℃以上の温度差を生じることがある。このような
条件では、熱膨脹係数の小さい材料を用いること
が望ましいが、一方ではアルミニウム合金や鉄系
合金と接して使用される部分があり、固定部材で
は金属に近い熱膨脹係数が望ましい場合もある。
叙上に鑑み、本発明のロータリ弁は、それを構
成する外側固定部材と内側回転部材をセラミツク
材料によつて形成し、しかも、両部材を構成する
セラミツク材料の選択により、それらの両部材間
の摺動部分の隙間を、内燃機関の始動時を含むす
べての運転条件において、常に適切な範囲に維持
できるようにしたものである。
成する外側固定部材と内側回転部材をセラミツク
材料によつて形成し、しかも、両部材を構成する
セラミツク材料の選択により、それらの両部材間
の摺動部分の隙間を、内燃機関の始動時を含むす
べての運転条件において、常に適切な範囲に維持
できるようにしたものである。
即ち、本発明の内燃機関用セラミツクロータリ
弁は、内燃機関の吸・排気を管制するロータリ弁
であつて、そのロータリ弁を構成する外側固定部
材と内側回転部材をセラミツク材料によつて形成
し、上記内側回転部材の熱膨脹係数が２〜３×
10-6／℃以下のときは、外側固定部材をその１〜
２倍の熱膨脹係数を有する材料によつて形成し、
内側回転部材の熱膨脹係数が２〜３×10-6／℃を
超えるときは、外側固定部材をその２倍以上の熱
膨脹係数を有する材料によつて形成したことを特
徴とするものである。
弁は、内燃機関の吸・排気を管制するロータリ弁
であつて、そのロータリ弁を構成する外側固定部
材と内側回転部材をセラミツク材料によつて形成
し、上記内側回転部材の熱膨脹係数が２〜３×
10-6／℃以下のときは、外側固定部材をその１〜
２倍の熱膨脹係数を有する材料によつて形成し、
内側回転部材の熱膨脹係数が２〜３×10-6／℃を
超えるときは、外側固定部材をその２倍以上の熱
膨脹係数を有する材料によつて形成したことを特
徴とするものである。
次に、図面を参照して本発明を２サイクル機関
のロータリ排気弁に適用した場合について説明す
る。
のロータリ排気弁に適用した場合について説明す
る。
第１図に示す実施例において、シリンダヘツド
１に接して取付けられたバルブホルダ２は、その
内部にロータリ弁の外側固定部材であるバルブア
ウタ３及び内側回転部材であるバルブロータ４を
備えている。このロータリ弁は、２サイクル機関
の排気弁を構成するものであり、従つて上記バル
ブホルダ２並びにロータリ弁に設けたガス流路
５，６，７は、燃焼室８からの排気を外部に排気
すべく、適当な形状で燃焼室８に連通させ、また
バルブホルダ２の出口側排気通路９には排気管１
０を接続している。バルブロータ４に設けたガス
流路７の形状、及びバルブアウタ３におけるガス
流路６の形状は、相互の関連において弁の開閉時
期及び時間面積特性を主に支配するものであり、
従つてそれらの断面形状は適切に設定する必要が
ある。
１に接して取付けられたバルブホルダ２は、その
内部にロータリ弁の外側固定部材であるバルブア
ウタ３及び内側回転部材であるバルブロータ４を
備えている。このロータリ弁は、２サイクル機関
の排気弁を構成するものであり、従つて上記バル
ブホルダ２並びにロータリ弁に設けたガス流路
５，６，７は、燃焼室８からの排気を外部に排気
すべく、適当な形状で燃焼室８に連通させ、また
バルブホルダ２の出口側排気通路９には排気管１
０を接続している。バルブロータ４に設けたガス
流路７の形状、及びバルブアウタ３におけるガス
流路６の形状は、相互の関連において弁の開閉時
期及び時間面積特性を主に支配するものであり、
従つてそれらの断面形状は適切に設定する必要が
ある。
而して、上記バルブアウタ３とバルブロータ４
とは、常温における両者間の隙間を例えば20μm
程度に設定し、バルブロータ４は熱膨脹係数が３
〜５×10-6／℃のSi3N4，SiC，BN，WCなどの
セラミツク材料で構成し、またバルブアウタ３は
熱膨脹係数が６〜８×10-6／℃のSi3N4，SiC，
BN，WC，SiO2，AlO3，ZiO2などのセラミツク
材料で構成する。あるいは、反応焼結Si3N4のよ
うに熱膨脹係数３×10-6／℃以下のセラミツク材
料でバルブロータ４を構成するときは、これより
熱膨脹係数が１〜２倍大きいSi3N4，SiC，WCな
どのセラミツク材料でバルブアウタ３を構成す
る。
とは、常温における両者間の隙間を例えば20μm
程度に設定し、バルブロータ４は熱膨脹係数が３
〜５×10-6／℃のSi3N4，SiC，BN，WCなどの
セラミツク材料で構成し、またバルブアウタ３は
熱膨脹係数が６〜８×10-6／℃のSi3N4，SiC，
BN，WC，SiO2，AlO3，ZiO2などのセラミツク
材料で構成する。あるいは、反応焼結Si3N4のよ
うに熱膨脹係数３×10-6／℃以下のセラミツク材
料でバルブロータ４を構成するときは、これより
熱膨脹係数が１〜２倍大きいSi3N4，SiC，WCな
どのセラミツク材料でバルブアウタ３を構成す
る。
なお、図中１１はバルブロータのドライブシヤ
フト、１２はバルブホルダの抑え、１３，１４は
バルブロータベアリング、１５，１６はドライブ
シヤフトベアリング、１７はオイルシールを示し
ている。
フト、１２はバルブホルダの抑え、１３，１４は
バルブロータベアリング、１５，１６はドライブ
シヤフトベアリング、１７はオイルシールを示し
ている。
上記構成を有するロータリ弁は、機関の回転に
同期して1/2の角速度で回転するドライブシヤフ
ト１１によりバルブロータ４を回転させ、排気ガ
スの流れを断続させるものであり、機関が着火運
転されると、バルブロータ４のガス流路の近傍の
温度はほぼ300℃以上に上昇し、運転条件によつ
ては500℃以上にも達する。一方、バルブアウタ
３は燃焼ガスに直接触れることが少なく、バルブ
ホルダ２により冷却される効果もあつて、平均的
には200℃〜300℃以下に留まる。
同期して1/2の角速度で回転するドライブシヤフ
ト１１によりバルブロータ４を回転させ、排気ガ
スの流れを断続させるものであり、機関が着火運
転されると、バルブロータ４のガス流路の近傍の
温度はほぼ300℃以上に上昇し、運転条件によつ
ては500℃以上にも達する。一方、バルブアウタ
３は燃焼ガスに直接触れることが少なく、バルブ
ホルダ２により冷却される効果もあつて、平均的
には200℃〜300℃以下に留まる。
バルブロータ４の外径がｄの場合、バルブアウ
タ３とバルブロータ４の間の摺動部分の隙間Ｓ
は、バルブアウタ３の温度t3℃、バルブロータ４
の温度t4℃、及びそれらの熱膨脹係数α3，α4に応
じて、ほぼ次のようになる。但し、S0は常温にお
おける設定隙間である。
タ３とバルブロータ４の間の摺動部分の隙間Ｓ
は、バルブアウタ３の温度t3℃、バルブロータ４
の温度t4℃、及びそれらの熱膨脹係数α3，α4に応
じて、ほぼ次のようになる。但し、S0は常温にお
おける設定隙間である。
Ｓ＝S0＋ｄ／２（α3t3−α4t4）
従つて、α3t3＝α4t4であればＳが変化しないこ
とになり、t3はt4の約1/2程度であるから、α3を
α4の約２倍程度に選定すれば、隙間の変化が小さ
くなる。
とになり、t3はt4の約1/2程度であるから、α3を
α4の約２倍程度に選定すれば、隙間の変化が小さ
くなる。
実際には、内燃機関の始動時から種々な運転状
態に対応するバルブアウタ３とバルブロータ４の
温度変化は必ずしも相似ではない。ｄ＝40mm、S0
＝20μmの場合に、t3＝０〜100℃、t4＝200〜300
℃において、Ｓ＝５〜30μmの範囲となる。高速、
高負荷時には、概してt3も上昇し、Ｓは20μm程
度になつて、焼付きの虞れが少ない運転を行うこ
とができる。
態に対応するバルブアウタ３とバルブロータ４の
温度変化は必ずしも相似ではない。ｄ＝40mm、S0
＝20μmの場合に、t3＝０〜100℃、t4＝200〜300
℃において、Ｓ＝５〜30μmの範囲となる。高速、
高負荷時には、概してt3も上昇し、Ｓは20μm程
度になつて、焼付きの虞れが少ない運転を行うこ
とができる。
以上に詳述したところから明らかなように、本
発明のロータリ弁によれば、内燃機関の始動時を
含むすべての運転条件において、外側固定部材と
内側回転部材の間の摺動部分の隙間を適切な範囲
に維持することができ、例えば20〜50mm程度の径
を有するロータリ弁においては、排気ガスやシリ
ンダ内ガス温度によつて内側回転部材が急激に温
度変化し、外側固定部材が比較的緩やかな温度上
昇に留まる場合においても、摺動部分の隙間を常
温時における設定値の＋25μm〜−15μm範囲に収
めることができる。
発明のロータリ弁によれば、内燃機関の始動時を
含むすべての運転条件において、外側固定部材と
内側回転部材の間の摺動部分の隙間を適切な範囲
に維持することができ、例えば20〜50mm程度の径
を有するロータリ弁においては、排気ガスやシリ
ンダ内ガス温度によつて内側回転部材が急激に温
度変化し、外側固定部材が比較的緩やかな温度上
昇に留まる場合においても、摺動部分の隙間を常
温時における設定値の＋25μm〜−15μm範囲に収
めることができる。
第１図は本発明に係る内燃機関用セラミツクロ
ータリ弁の要部断面図である。 ３…バルブアウタ、４…バルブロータ。
ータリ弁の要部断面図である。 ３…バルブアウタ、４…バルブロータ。
Claims (1)
- １ 外側固定部材内において内側回転部材を回転
させることにより流路の開閉を行うようにした内
燃機関の吸・排気を管制するロータリ弁であつ
て、そのロータリ弁を構成する外側固定部材と内
側回転部材をセラミツク材料によつて形成し、上
記内側回転部材の熱膨張係数が２〜３×10-6／℃
以下のときは、外側固定部材をその１〜２倍の熱
膨張係数を有する材料によつて形成し、内側回転
部材の熱膨張係数が２〜３×10-6／℃を超えると
きは、外側固定部材をその２倍以上の熱膨張係数
を有する材料によつて形成したことを特徴とする
内燃機関用セラミツクロータリ弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP121482A JPS58119909A (ja) | 1982-01-07 | 1982-01-07 | 内燃機関用セラミツクロ−タリ弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP121482A JPS58119909A (ja) | 1982-01-07 | 1982-01-07 | 内燃機関用セラミツクロ−タリ弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58119909A JPS58119909A (ja) | 1983-07-16 |
| JPS6316568B2 true JPS6316568B2 (ja) | 1988-04-09 |
Family
ID=11495212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP121482A Granted JPS58119909A (ja) | 1982-01-07 | 1982-01-07 | 内燃機関用セラミツクロ−タリ弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58119909A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2553469B1 (fr) * | 1983-10-17 | 1988-06-10 | Leboux Patrick | Dispositif de distribution pour moteur thermique quatre temps |
| JPS61212625A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-20 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ２サイクルエンジンの排気バルブ装置 |
| JPH0788764B2 (ja) * | 1989-03-16 | 1995-09-27 | 工業技術院長 | 内燃機関用ロータリバルブ |
| AT414152B (de) * | 2004-02-19 | 2006-09-15 | Szilvasi Zoltan | Brennkraftmaschine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5645105B2 (ja) * | 1977-03-03 | 1981-10-23 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5910332Y2 (ja) * | 1979-09-17 | 1984-04-02 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関のロ−タリ−バルブ |
-
1982
- 1982-01-07 JP JP121482A patent/JPS58119909A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5645105B2 (ja) * | 1977-03-03 | 1981-10-23 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58119909A (ja) | 1983-07-16 |
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