JP4690369B2 - Valve for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、排気バルブ、吸気バルブ等の内燃機関用バルブに関する。 The present invention relates to an internal combustion engine valve such as an exhaust valve and an intake valve.
排気バルブや吸気バルブ等の内燃機関用バルブの内部に中空部を形成し、この中空部に冷却媒体を収容するとともに、熱伝導部材を設けたものが知られている(例えば、特許文献1,2等参照)。
Known is one in which a hollow portion is formed inside an internal combustion engine valve such as an exhaust valve or an intake valve, a cooling medium is accommodated in the hollow portion, and a heat conducting member is provided (for example,
ところで、上記のような中空バルブでは、放熱部材の熱入力面積が狭く、冷却効果が低いという問題があり、さらなる冷却性能の強化やバルブの耐久性の向上への要請があった。 By the way, the hollow valve as described above has a problem that the heat input area of the heat radiating member is narrow and the cooling effect is low, and there has been a demand for further enhancement of cooling performance and improvement of durability of the valve.
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、冷却性能、耐久性をさらに向上可能な内燃機関用バルブを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a valve for an internal combustion engine that can further improve cooling performance and durability.
本発明は、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブとして使用され、傘部と前記傘部に続くステム部とを有し、前記傘部から前記ステム部にかけて中空部が形成されているとともに、前記中空部の少なくとも一部に冷媒が封入された内燃機関用バルブであって、繊維長手方向に高熱伝導率を有する炭素繊維強化金属の束が前記中空部内に前記冷媒に接触するように設けられ、前記炭素繊維強化金属の束の繊維長手方向における一端部が前記傘部の先端部を構成するキャプ部の内面に接触している、ことを特徴とする。 The present invention is used as an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, and has an umbrella part and a stem part following the umbrella part, and a hollow part is formed from the umbrella part to the stem part. A valve for an internal combustion engine in which a refrigerant is sealed in at least a part of a portion, a bundle of carbon fiber reinforced metal having high thermal conductivity in a fiber longitudinal direction is provided in the hollow portion so as to contact the refrigerant, One end portion of the bundle of carbon fiber reinforced metals in the fiber longitudinal direction is in contact with the inner surface of the cap portion constituting the tip portion of the umbrella portion.
この構成によれば、炭素繊維強化金属の高熱伝導率を利用し、傘部の先端部を構成するキャップ部の熱を比較的温度の低いステム部側へ放熱することができる。キャップ部は、最も高温、高応力となるので、これに炭素繊維強化金属の束の一端部を接触させることで、キャップ部の低温化、低応力化が可能となり、冷却性能、耐久性が向上した内燃機関用バルブが得られる。 According to this structure, the heat of the cap part which comprises the front-end | tip part of an umbrella part can be thermally radiated to the stem part side with comparatively low temperature using the high thermal conductivity of a carbon fiber reinforced metal. The cap part has the highest temperature and the highest stress. By bringing one end of the bundle of carbon fiber reinforced metal into contact with this, the cap part can be lowered in temperature and stress can be reduced, improving the cooling performance and durability. An internal combustion engine valve is obtained.
上記構成において、前記炭素繊維強化金属の束の繊維長手方向における他端部が、バルブガイド近傍の前記ステム部の内部に接続されている、構成を採用できる。また、前記冷媒は、前記傘部の内部に収容されている、構成を採用できる。 The said structure WHEREIN: The structure by which the other end part in the fiber longitudinal direction of the bundle | flux of the said carbon fiber reinforced metal is connected to the inside of the said stem part of the valve guide vicinity is employable. Moreover, the structure with which the said refrigerant | coolant is accommodated in the inside of the said umbrella part is employable.
上記構成において、前記炭素繊維強化金属の束の繊維の長手方向における他端部が、前記傘部の先端部を構成する下部キャップ部の内面に接触している、構成を採用できる。また、前記冷媒は、前記ステム部の先端側の内部に収容されている、構成を採用できる。 The said structure WHEREIN: The structure which the other end part in the longitudinal direction of the fiber of the said bundle of carbon fiber reinforced metal is contacting the inner surface of the lower cap part which comprises the front-end | tip part of the said umbrella part is employable. Moreover, the structure with which the said refrigerant | coolant is accommodated in the inside of the front end side of the said stem part is employable.
本発明によれば、冷却性能、耐久性が一層向上した内燃機関用バルブが得られる。 According to the present invention, a valve for an internal combustion engine with further improved cooling performance and durability can be obtained.
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1及び図2は本発明の一実施形態を示す図であって、図1は本発明の一実施形態に係る内燃機関用バルブ(以下、中空バルブという)の断面図、及び図2は図1のA部の拡大図である。 1 and 2 are views showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional view of an internal combustion engine valve (hereinafter referred to as a hollow valve) according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG.
中空バルブ10は、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブとして使用される。中空バルブ10は、図1に示すように、バルブシート20sを備える傘部20と、この傘部20に続くバルブガイド70によりガイドされるステム部30とを有し、傘部20からステム部30にかけて中空部40が形成されている。この中空部40は、傘部20の先端部を構成する円盤状のキャプ部21により塞がれている。そして、傘部20側の中空部40には、金属ナトリウム等の冷媒60が封入されている。
The
中空部40には、CFRM(炭素繊維強化金属)束50が設けられている。
CFRM束50は、例えば、炭素繊維のもつ高強度、高弾性、高張力を生かし、主にエポキシ樹脂を含浸させ、プリプレグにし、アルミ、チタンなどの軽金属をコアにし、巻き付けた強化金属または金属とプリプレグとの反応劣化を防ぐ表面処理を施して得られ、繊維長手方向に高熱伝導率を有する。
The
The
このCFRM束50は、冷媒60に接触するように設けられているとともに、CFRM束50の繊維長手方向における一端部がキャプ部21の内面(キャップ部21の略中心部)に接触している。
The
また、CFRM束50は、その他端部50eが、図2に示すように、バルブガイド70近傍のステム部30の内部30fに接続されている。
The
上記構成に中空バルブ10では、CFRM束50は、繊維長手方向において高熱伝導率を有するので、高温となるキャプ部21の熱は、CFRM束50を伝って、比較的温度の低いバルブガイド70側へ効率よく伝達される。すなわち、キャプ部21とバルブガイド70側のステム部30との間の温度勾配は大きく、キャプ部21の熱がバルブガイド70側へ効率良く放熱される。
In the
また、傘部20側の中空部40には、冷媒60が封入されているので、この冷媒60により、傘部20(のバルブシート20s)からの放熱が促進される。
Moreover, since the refrigerant |
さらに、CFRM束50が配設されていることにより、中空部40のステム部30側は、CFRM束50により閉塞されているので、冷媒60が、中空部40のステム部30側へ移動しにくくなり、バルブシート20sからの放熱がより促進される。
Furthermore, since the
以上のように、最も大きな応力が発生し、温度も高くなるキャップ部21の中心部は、CFRM束50を設けることにより、応力を緩和できるとともに、温度を下げることができる。
As described above, by providing the
ここで、中空バルブ10の冷却性能について図3を参照してい説明すると、図3において、比較例として(2)に示す中実バルブの場合には、排気ポートにおける傘部の温度が800℃程度であり、比較例として(3)に示す中空バルブと冷媒とを組み合わせたバルブの場合には、650℃程度である。
Here, the cooling performance of the
一方、(1)に示す本実施形態に係る中空バルブ10の場合、600℃程度となり、冷却性能が向上することが分かる。
On the other hand, in the case of the
次に、図4を参照して本発明の他の実施形態に係る内燃機関用バルブについて説明する。 Next, an internal combustion engine valve according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図4は、本発明の他の実施形態に係る内燃機関用バルブの断面図である。尚、図4において、上記実施形態と同一構成部分には同一の符号を使用している。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a valve for an internal combustion engine according to another embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals are used for the same components as in the above embodiment.
図4に示す中空バルブ10Aは、その中空部40に設けられたCFRM束50Aが、図1に示したCFRM束50よりも短縮化されるとともに、冷媒60がCFRM束50Aの他端部上のステム部30の先端側の内部に収容されている。尚、冷媒60は、傘部20側の中空部40にも収容することができる。
In the
本実施形態では、比較的比重の大きいCFRM束50Aを小型化することにより、バルブ全体の軽量化を図ることができる。また、冷媒60をステム部30の先端側の内部に収容することにより、CFRM束50Aから伝わる熱を図示しないロッカーアームやバルブ側へ逃がすことが可能になる。
In the present embodiment, the weight of the entire valve can be reduced by downsizing the
次に、図5を参照して本発明のさらに他の実施形態に係る内燃機関用バルブについて説明する。尚、図5において、上記実施形態と同一構成部分には同一の符号を使用している。 Next, an internal combustion engine valve according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the same reference numerals are used for the same components as in the above embodiment.
図5に示す中空バルブ10Bは、上端部に凹部51が形成されたCFRM束50Bを備えている。
A
このような構成とすることにより、CFRM束50Bとステム部30の内面との接触性を確保しつつ、全体として軽量化することができる。
By setting it as such a structure, it can reduce in weight while ensuring the contact property of the
尚、図6に示すように、CFRM束50Cの先端部をステム部30の上端まで延ばすとともに、凹部51を形成し、これに冷媒60を封入する構成とすることも可能である。
In addition, as shown in FIG. 6, while extending the front-end | tip part of
このような構成とすることにより、CFRM束50Cが中空部40のステム部30の内壁面全体に接触するので、ステム部30の温度が低下し、バルブガイド70とのクリアランスが狭くならず、フリクションや摩耗を低減できる。
With such a configuration, the
上記実施形態では、炭素繊維強化金属の束を用いた場合について説明したが、
これ以外にも炭素繊維の束を用いることも可能である。
In the above embodiment, the case of using a bundle of carbon fiber reinforced metal has been described.
Besides this, it is also possible to use a bundle of carbon fibers.
10,10A,10B…中空バルブ
20…傘部
21…キャップ部
30…ステム部
40…中空部
50,50A,50B,50C…CFRM束
51…凹部
60…冷媒
70…バルブガイド
DESCRIPTION OF
Claims (2)
繊維長手方向に高熱伝導率を有する炭素繊維強化金属の束が前記中空部内に前記冷媒に接触するように設けられ、
前記炭素繊維強化金属の束の繊維長手方向における一端部が前記傘部の先端部を構成するキャプ部の内面に接触し、
前記炭素繊維強化金属の束の繊維長手方向における他端部が、バルブガイド近傍の前記ステム部の内部に接続されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。 It is used as an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, has an umbrella part and a stem part following the umbrella part, and a hollow part is formed from the umbrella part to the stem part, and at least one of the hollow parts A valve for an internal combustion engine in which a refrigerant is sealed in a part,
A bundle of carbon fiber reinforced metal having high thermal conductivity in the fiber longitudinal direction is provided in the hollow portion so as to contact the refrigerant,
One end portion in the fiber longitudinal direction of the bundle of carbon fiber reinforced metal is in contact with the inner surface of the cap portion constituting the tip portion of the umbrella portion,
The other end of the carbon fiber reinforced metal bundle in the fiber longitudinal direction is connected to the inside of the stem near the valve guide.
An internal combustion engine valve characterized by the above.
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