JPS6355311A - 内燃機関のロ−タリ−バルブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は４サイクル内ｔ＝ａ関のロータリーバルブ装置
に関し、詳しくは、内燃機関の吸気及び排気通路にロー
タリー式の吸気弁及び排気弁を各々設けてなるロータリ
ーバルブ装置において、所定部品をセラミック材を用い
て形成することにより、より確実な実用化が可能になっ
たロータリーバルブ装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、内燃機関における吸・排気弁の弁装置としてロー
タリー式の弁からなるロータリーバルブ装置が種々提案
されている。この種ロータリーバルブ装置は、従来のポ
ペット式の吸・排気弁に比べて、理論上、弁動作がスム
ーズで静かであり高回転にも対応可能である等の利点を
有することが予測されるため、今後、高性能の弁装置と
して有望視されているものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

、しかしながら、ロータリーバルブ装置はｍｍに弁の高
回転による摩耗、潤滑、焼付は等の問題、更には弁等の
加工性や気密性等の問題が生じる虞れがある。そのため
、上記問題点を解消するため各方面からの検討がなされ
ているが、特にロータリーバルブ装置を形成するために
適切な材質が存在しないという聞届があり、このことか
らもロータリーバルブ装置は理論上では優れた弁装置で
あっても、今以て実用化に至っていないというのが実情
であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は上記の点に鑑み、鋭意研究した結果、耐摩耗
性、耐熱性、自己潤滑性等の物性を有するセラミック材
を用いて所定部品を形成することにより、従来における
問題点を解消することができるとともに実用化の可能性
の高いロータリーバルブ装置であることを見出し、本発
明を完成するに至った。

即ち、本発明内燃機関のロータリーバルブ装置はバルブ
本体と、該本体に設けられてなり燃焼室と吸気又は排気
通路とを連通接続するポートとから構成されたロータリ
ーバルブを吸・排気通路の各々のバルブ収納部にスリー
ブを介して回転可能に設けてなるロータリーバルブ装置
において、上記バルブ本体及びスリーブがセラミック材
にて形成されてなることを要旨とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は、本発明ロータリーバルブ装置の一
実施例を示すもので、内燃機関のシリンダヘッドには吸
気通路１と排気通路２が独立して設けてなり、またシリ
ンダヘッドの下方部、即らシリンダ３に嵌装されたピス
トン４の上面に、吸気用開口部５と排気用開口部６を穿
設してなる燃焼室７が設けられている。上記吸気又は排
気通路１．２には後述するロータリーバルブを収納する
ためシリンダ３の軸方向と直交して円筒形状からなるパ
ルプ収納部８がそれぞれ形成されている。

ロータリーバルブ９は、中空の円筒形状からなるバルブ
本体１０と、該本体１０に設けられたポート１１から構
成されており、上記ポート１１は燃焼室７と吸気又は排
気通路１．２とを連通接続させるもので、そのため該ポ
ート１１は両端が開口された管状の形状をなし、両端が
同じ所定形状からなる開口部１２からなるとともに貫通
部１３が対称形からなるものである。従って、ポート１
１は、該ポートの開口部１２が吸気又は排気通路１．２
の端部開口部１ａ、２ａと同時に燃焼室の吸気用開口部
５又は排気用開口部６に適合することにより連通し、適
合していない間は、燃焼室７と吸気又は排気通路とを遮
断（隔絶）するためポートの開口部１２が塞がれた状態
となる。

本発明におけるロータリーバルブ９は、吸気用ロータリ
ーバルブ１４、と排気用ロータリーバルブ１５として設
けることによって吸気、排気をそれぞれ専用のロータリ
ーバルブで制御させる構成からなるものであり、該バル
ブ９は上記パルプ収納部８の内壁（摺動面）にそれぞれ
圧入し係止突起１６により固定された薄膜状のスリーブ
１７を介して、該収納部８内に回転自在に収納される。

ロータリーバルブ９は、スリーブ１７により支持されて
回転可能であるともに、該バルブ９の両端部がベアリン
グストッパーリテナー１８等を併設してなるスラストボ
ールベアリング１９により気密性を保持しつつ、それぞ
れ回転自在に支持される。また、ロータリーバルブ９は
第２図に示すようにポート１１の周辺部にスプリング等
の弾性部材によりスリーブ面に向かって押圧されるよう
なアペックスシール２０を設けて気密性を向上させるこ
とができる。上記アペックスシール２０は、例えばセラ
ミック材等を用いて形成できる。

本発明のロータリーバルブ装置は、上記したバルブ本体
ｌＯとスリーブ１７がセラミック材で形成される。バル
ブ本体１０はセラミック材のみで全体を形成しても或い
は通常の使用されている金属で形成した本体の外面（ｒ
Ｂ動面）にセラミック材をコーティングして形成しても
よい。また、スリーブ１７０表面にセラミック材をコー
ティングして形成してもよい。

次に、本発明ロータリーバルブ装置の作動について説明
する。

ロータリーバルブ９は、吸気用及び排気用ロータリーバ
ルブ１４．１５の一端にそれぞれ設けられたタイミング
プーリー２１に四けられたコックドベルト等が内燃機関
のクランクシャフトの回転を伝達することにより回転駆
動する。この際、ロータリーバルブ１４．１５は、共に
クランクシャフトの１回転に対して１／４回転の割合で
回転するように設定される。これは、ポートの貫通部１
３が対称形であるため１／２回転（１８０”）しても位
相が同じになるためである。尚、ロータリーバルブ１４
．１５による弁の開閉時期は、通常の内燃機関における
吸気・排気弁の開閉時期に従って調整、設定する。ロー
タリーバルブ９は、それぞれのコックドベルト、クイミ
ングブーリーにより回転駆動し、第１図に示すように吸
気用ロータリーパルプ１４のポート開口部１２が燃焼室
の吸気用開口部５と適合した際に吸気が行われ（吸気工
程）、また、特に図示しないが、排気用ロータリーパル
プ１５のポート開口部１２が燃焼室の排気用開口部６と
適合した際に排気が行われ（排気工程）、それ以外の圧
縮、膨張工程では、バルブ収納部８の外壁（具体的には
スリーブ）で両パルプ１４．１５のポート開口部は共に
閉じられる。

尚、本発明におけるロータリーバルブのポート開口部１
２の形状としては、円形、楕円形、長方形、ピーナツ形
状等が挙げられるが、なかでも第２図に示すようなピー
ナツ形状が好ましい、上記ポート開口部の形状がピーナ
ツ形状である場合、ボートの貫通部が中央部の空間とそ
の両側の空間とでその容積が異なることにより気体流速
の相違が生じるため、燃料と気体がきめ細かく混合され
るというスワール効果を高めることができ、その結果、
内燃機関における燃焼効率の向上を図ることができる。

また、吸気用ロータリーバルブのポート貫通部の容積を
、排気用ロータリーパルプのボート貫通部の容積よりも
大きくして吸気効率を高めることができる。

上記構成からなる本発明ロータリーパルプ装置、（尚、
本発明ロータリーパルプ装置は上記の構造に限定される
ものではない。）は、水冷式又は空冷式の内燃機関やシ
リンダーの数等の如何に係わらず、すべての４サイクル
内燃機関（但し、ロータリーエンジンを除く）に対して
適用することができる。また、本発明ロータリーパルプ
装置を適用した場合、内燃機関における高出力化、低燃
費化等を容易に図ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明内燃機関のロータリーパル
プ装置はパルプ本体とスリーブをセラミック材にて形成
してなるため、セラミック材の有する優れた耐ｌ！２！
耗性、耐熱性、自己潤滑性の物性により、潤滑油等によ
る潤滑手段を用いずとも無潤滑で焼付けの起こらないス
ムーズなロータリーバルブの作動が可能となるとともに
パルプ本体及びスリーブが長期に亘って安定した耐久性
を有し、またセラミック材を用いるためパルプ本体及び
スリーブを高精度に加工することができ、従来にない寸
法精度（例えば、気密保持のため１／１００Ｑｍ■）の
高いクリアランス等を実現せしめ、さらに、高度な気密
性を保持することが可能となる。

従って、以上のことから本発明によれば実際の製品化に
向けて衆望されているロータリーバルブ装置の実用化の
可能性が非常に高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発明
ロータリーパルプ装置の一実施例を示す説明図、第２図
はロータリーバルブ及びその周辺部を示す説明図である
。 １・・吸気通路　　　　　２・・排気通路７・・燃焼室
　　　　　　８・・バルブ収納部９・・ロータリーバル
ブ　１０・パルプ本体１７・・スリーブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バルブ本体と、該本体に設けられてなり燃焼室と吸気又
   は排気通路とを連通接続するポートとから構成されたロ
   ータリーバルブを吸・排気通路の各々のバルブ収納部に
   スリーブを介して回転可能に設けてなるロータリーバル
   ブ装置において、上記バルブ本体及びスリーブがセラミ
   ック材にて形成されてなることを特徴とする内燃機関の
   ロータリーバルブ装置。