JPH0220410Y2

JPH0220410Y2 -

Info

Publication number: JPH0220410Y2
Application number: JP1983120419U
Authority: JP
Priority date: 1983-08-01
Filing date: 1983-08-01
Publication date: 1990-06-04
Also published as: JPS6028209U

Description

【考案の詳細な説明】

本案は内燃機関の吸排気弁の改良に関するもの
である。従来から内燃機関に用いられている吸排気弁の
燃焼室側の面は、エンジンが全負荷で運転された
場合、排気側では約800℃、吸気側では約500℃と
いう高温ガスに晒されるため、大きな機械的強度
と耐熱性及び耐蝕性が要求される。このため弁体
の構成には耐熱、耐蝕性をもつたニツケル−コバ
ルト合金が主に用いられてきた。しかしながら、
このような耐熱合金で作られた弁体でも長時間使
用した場合、弁部が摩耗したり、機械的強度の低
下を来したり、弁体が硫黄酸化物や窒素酸化物の
高温ガスによつて腐蝕される。しかも耐熱合金と
いえども比較的熱伝導率が大きいことから、燃焼
熱が弁体から弁棒を経て伝熱するため熱損失をも
たらすことになる。ところが、燃焼効率を向上さ
せるためには熱の放散を防ぎ、燃焼温度を高める
必要があるが在来の耐熱合金製の弁体では強度の
低下、耐蝕性の劣化はもとより、弁体からの熱損
失を極小ならしめることは不可能であつた。そこ
で弁体を経て逃げる熱損失を低減させるべく弁棒
から弁体内に中空孔を形成しておき、該中空孔中
に金属ナトリウムを封入したものもある。この場
合、エンジンの運転中、弁体の温度が上昇したと
きにはナトリウムが溶融、又は気化して、弁体か
ら弁棒への伝熱量を少なくするようにしたもので
あるが、ナトリウムの取扱が極めて厄介であり、
作業性が悪く、また封止を完全に行なわなければ
ならないなど量産性に乏しいものであつた。その
ほか、弁体表面（底面部）に耐熱性、断熱性がす
ぐれたセラミツク材を溶射などの手段でもつて付
着せしめたものや板状のセラミツク体を貼着した
ものなどが提案されているが、熱膨張差等に起因
してセラミツク材が弁体から剥離してしまい耐久
性の無いなどの不都合があつた。本案は上記に鑑みて案出したもので弁体の底面
部に段付を備えた凹陥部を形成し、該段付にセラ
ミツク体を係止せしめ、このセラミツク体の一主
表面と凹陥部の内壁との間に空隙を形成し、簡単
な構造で耐熱性、耐蝕性を有するとともに大きな
断熱性を備えた吸排気弁をもたらさんとするもの
である。以下、本案実施例を具体的に説明する。図において、１は吸排気弁で、この吸排気弁１
は弁棒２と連続し、一体的なほぼ逆傘型を成し、
外周には図示してない弁座に当接し、弁作用を行
う弁部３が形成されている。また、４は底面部
で、ほぼ中央部に位置する如く凹陥部５が形成し
てあり、この凹陥部５の該凹陥部５の内周壁面に
は段付５ａが形成してあり、この段付５ａにて周
囲が係止されるような形状のセラミツク体６が介
装されている。この場合、セラミツク体６は段付
５ａによつて係止されるとともに凹陥部５の深さ
（奥行）にくらべセラミツク体６の厚さの方が薄
いことから吸排気弁１にはセラミツク体６の一主
表面と凹陥部５の内壁面との間には間隙７が形成
される。このように凹陥部５中に介装されるセラ
ミツク体６には第２図イにて底面図を示す如く、
板状の金属リング８を当接せしめ、該金属リング
８を弁体の底面部４に対し、スポツト溶接あるい
はネジ付等の手段により固定する。その他、第２
図ロに底面を示す如く、底面部４の所要個所に金
属製の板状ツメ９をスポツト溶接して固定してお
き、セラミツク体６が凹陥部５から脱落しないよ
う固定したものであつてもよい。なお、固定具と
してのこれら金属リング８、板状ツメ９はセラミ
ツク体６を常に押圧する如く、弾性を付与された
ものが好ましい。叙上のように本案吸排気弁１の底面部４に形成
した凹陥部５にはセラミツク体６が装着されてい
るため、底面部４が面した燃焼室側から吸排気弁
１に伝導する熱はセラミツク体６と空隙７とによ
るすぐれた断熱特性によつて遮断される。なお、
この場合、凹陥部５の内径に対してセラミツク体
６の外径を若干小さくしておくことによつて弁体
を成す金属との間に間隙５ｂが形成され、該間隙
５ｂによつてセラミツク体と金属との熱膨張差を
吸収し、それに起因した圧縮応力などが作用する
ことなくその結果、装着されたセラミツク体６は
破損、脱落することはない。ところで、このように吸排気弁１に装着するセ
ラミツク体６としては、耐熱強度、耐蝕性が大き
く、熱伝導率の小さなものが望ましく、このよう
な特性をもつたセラミツク体としてはアルミナセ
ラミツク、窒化珪素、サイアロン、炭化珪素など
が好ましく、このようなセラミツク材と、吸排気
弁１を構成している耐熱合金の物性比較を行え
ば、次の第１表の通りである。

【表】この第１表に挙げた特性から明らかなように窒
化珪素、ジルコニアの各セラミツクはともに熱伝
導率が在来の吸排気弁を構成している耐熱合金に
比べ、極めて小さいことからすぐれた耐熱特性を
もつており、しかも第１表に挙げ濃度が95％硫酸
中における、30分間煮沸時の侵食減量（mg／cm²）
は0.1以下と小さく、その他硝酸（60％濃度）、カ
性ソーダ（30％濃度）の各溶液中における30分煮
沸時の侵蝕減量もそれぞれ２〜３mg／cm²程度と耐
熱合金の侵蝕量に比べて極めて小さいことからも
判るように耐薬品性は大きく、そのためエンジン
の作動に基づく亜硫酸ガスや窒素酸化物を含んだ
高温燃焼ガスによつて侵蝕される恐れは少ない。さらに、吸排気弁１における底面部４の全面積
に対し、板状のセラミツク体６の占める割合が大
きいほど断熱効果は大きいが、セラミツク体６の
取付強度及び吸排気弁１自体の機械的強度が低下
するため、図示した実施例の如く凹陥部５中に上
記セラミツク体６を着装する手段がとられ、いま
底面部４の全面積に対するセラミツク体６の露出
表面積の比率が70〜90％の場合の断熱特性は、在
来の如くセラミツク体を装着しない弁体にくら
べ、約75％の向上がみられた。なお、かかる円板
状をしたセラミツク体６の外径及び厚さは吸排気
弁１の大きさによつても異なり、例えば、極めて
小型のエンジン用から、大型船舶用エンジンに用
いられるものなど弁体には大小様々なものがある
ためセラミツク体６の外径、厚さは一概に規定で
きないが、吸排気弁１の機械的強度の低下を来さ
ない範囲で可能な限り大きな体積のものが望まし
い。以上のように本案に係る吸排気弁は、特に燃焼
に伴う高温ガスに最もよく晒される底面部に耐熱
（耐火）性、断熱性にすぐれた窒化珪素などのセ
ラミツク体を空隙を形成した状態で装着したもの
であるため、吸排気弁は、高温燃焼状態のもとで
の使用が可能となり、かつ、断熱性をもたせ、熱
損失を少なくすることができるため、高温燃焼さ
せることによる高出力、高効率化を図ることがで
きる。さらに耐蝕性の向上のため、燃料中に含ま
れる硫黄成分などに対し、耐久性が向上し、ひい
てはエンジンの長寿命化を図ることができるなど
多くの特長をもつた吸排気弁を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案による内燃機関の吸排気弁の実施
例を示す弁体の一部破断面図である。第２図イは
第１図に示した吸排気弁の底面図、第２図ロは吸
排気弁の他の実施例を示す吸排気弁の底面図であ
る。１：吸排気弁、２：弁棒、３：弁部、４：底面
部、５：凹陥部、６：セラミツク体、７：間隙、
８：金属リング、９：板状ツメ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

弁体の燃焼室側に面した底面部に段付を備えた
凹陥部を形成し、該段付にセラミツク体の上面周
辺を当接せしめて該セラミツク体の上面と凹陥部
の内壁との間に間隙を形成せしめ、かつ上記セラ
ミツク体の下面を金属リング、板状ツメなどの板
状体でもつて押圧保持して成る内燃機関の吸排気
弁。