JPS62203910A - 内燃機関のセラミックス製排気弁 - 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、内燃機関の吸排気弁に好適に利用され得る。

「従来の技術」 従来、内燃機関の燃焼室に通ずる吸排気弁においては、
第３図に示すようなきのこ形状の弁を用いてその開閉を
弁体の上下運動によって行うことにより、吸気ガス及び
排気ガスの出入を制御していた。ところで内燃機関の吸
排気弁は高温高圧ガスにさらされて長時間の苛酷な運転
に耐えなければならないため、材質、形状などの選定に
はきびしい条件が要求される。近年その吸排気効率を向
上するために吸排気弁の軽量化を目的として材質をセラ
ミックスとすることが行われている。また、吸気にうす
を発生させるために第４図に示すように吸気弁２１にシ
ェラウド２２を付けることが知られている。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、第４図に示したよ゛うな吸気弁２１では
シュラウド２２が吸気ボート内壁に衝突するのを避ける
ため、吸気弁２１を回転させることができず、上下方向
以外は固定されており、シリンダヘッドのシートとの接
触面が常に同じ位置となり、シートや吸気弁の偏摩耗が
起こるという問題があった。また、材質をセラミック、
スとすることによる軽量化においても、従来のように単
なるきのこ型弁では強度的な要請から弁傘部の肉厚を厚
くしなければならず、かえって重量が増すという問題や
、流れの抵抗が犬きくなって吸排気効率が低下するとい
う問題もあった。

「問題点を解決するための手段」 本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、その手段はセラミックス製吸排気弁において、弁傘部
背面に放射状のシュラウドを一体的に設けたところにあ
る。

「作用」 本発明の作用を第１図及び第２図に基づいて説明する。

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の一実施例に係る吸
排気弁の正面図及び平面図である。図面において吸排気
弁１１の弁傘部１８の肉厚は従来の金属製吸排気弁の弁
傘部の肉厚よりも薄く形成してあり、その肉厚の減少を
補うために放射状のシュラウド１２．１２・・・１２が
設けられている。これによって吸排気弁１１を吸気弁と
して用いると吸入抵抗を小さくでき、しかも軽量化を図
ることができ高速回転にも適している。また、肉厚の減
少分をシュラウドによって補っているため強度的に低下
することもない。

第５図及び第６図はそれぞれ本発明の他の実施例に係る
吸気弁の斜視図及び平面図である。

図面において吸気弁３１には弁傘部８３の背面に軸流放
射状のシュラウド３２．３２・・・３２が設けられてい
る。この場合、軸線を通るいかなる軸方向断面において
も二以上のシュラウドの断面が現われるようにシェラウ
ドを設けるのが望ましい。すなわち、第８図囚において
軸線を通るいかなる軸方向断面（例えばイーイ′断面）
には必ず二以上の７エラウドの断面が現われるのに対し
、第８図の）のような形状であれば例えば軸線を通る軸
方向ローロ′断面にはシーラウドの断面が全く現われな
いが、本願発明では前者が望ましいとするのである。そ
の理由は前者の方がシェラウド間の面積が小さくなり、
強度が向上することによる。また、シュラウドを設ける
ことによる２次的な作用として、吸気ボート内に送られ
てくる吸気ガスに強制的にうすを発生させることができ
、空気と燃料をよく混和して熱効率、燃料消費率を向上
させることができる。エンジン運転中、吸排気弁はわず
かに回転するが、シュラウドの形状を第６図のように軸
流放射状とした場合の方が、第２図のように単なる放射
状とした場合よシも吸気流速は平均化し、吸気抵抗も低
下し吸気量が増せば更に効率も良くなる。

シュラウドの数は多すぎると吸気の通過する面積が減少
してしまうため、送風量の低下を招くほか、シュラウド
と吸気の摩擦が増すので４〜７枚程度が望ましい。

なお、第５図のように７ユラウドを軸流放射状にすると
、シェラウド８２，８２・・・８２の表側３２ａ　＋　
’８２ａ・・・８２ａに当たる吸気流についてはうすが
発生するが、裏側８２ｂ　、　８２ｂ・・・８２ｂに当
たる吸気流に対してはシュラウド８２．３２・・・３２
が抵抗となることから、シュラウド８２．８２・・・３
２の表側８２ａ　、　８２ａ・・・３２ａに大部分の吸
気流が当たるように第７図に示すように吸気ボート３４
の片側８４ａを外側にふくらませると良好なうすを発生
させることができる。

排気弁においては弁傘部１８の裏面１３ａと軸部１４と
の境界付近１５が熱的に最も厳しい位置となる。ところ
が、軸部１４のステムガイド（図示省略）と摺動する部
位は精度が必要なため研摩を行うが、他方弁傘部１Ｂの
裏面１３ａは研摩の必要がない。しかし、研摩部と未研
摩部の段差が上記境界付近１５に相当すると応力集中の
原因となる。そこで、軸部１４全体のみならず、裏面１
８ａの境界付近１５（図中斜線部）をも研摩し、かつこ
の部分をアール形状とすることによシ応力集中を避ける
のが望ましい。

この場合のアール形状は、Ｒ５以上とするのが効果的で
ある。

「実施例」 第５図において、シュラウドを５枚設けた窒化ケイ素９
５重量％よりなる吸気弁３１を、セラミックス粉末を射
出成形又はラバープレス後高温焼成することによって製
造したところ、その重量は従来の金属製吸気弁の重量の
６０チであった。吸気弁３１を用いて７０００　ｒｐｍ
　Ｘ　４／４．３００時間の条件でエンジン試験を行っ
たところ、シュラウドのカケ等の発生もなく、アイドリ
ンク時の燃料消費率も従来の吸気弁を用いた場合に比し
て２０％省減できた。

「効果」 軽量化を図ることができる。燃料効率が良くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ本発明の一実施例に係る
吸排気弁の正面図及び平面図、第８図及び第４図はそれ
ぞれ従来の吸排気弁の正面図及び従来の他吸気弁の斜視
図、第５図及び第６図はそれぞれ本発明の他の実施例に
係る吸気弁の斜視図及び平面図、第７図は本発明吸気弁
を吸気ポートに取り付けたところを弁軸方向から眺めた
平面図、第８図（４）及び（Ｊ３）は本発明吸気弁を弁
軸方向から眺めた平面図、第９図は本発明吸気弁の正面
図である。 １１・・・吸排気弁、２１．３１・・・吸気弁、１２．
２２．８２・・・シュラウド、１８　、２８　、３３・
・・弁傘部 特許出願人　日本特殊陶業株式会社−１代表者　鈴　木
　亭　千゛／１１．・□−・二／ 第１ｍ　　　　　　　　　　第３間 第　２図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁傘部背面に放射状のシュラウドが一体的に設け
   られてなることを特徴とする内燃機関のセラミックス製
   吸排気弁。
2. （２）シュラウドが軸流放射状である特許請求の範囲第
   １項記載の内燃機関のセラミックス製吸排気弁。