JPH09184404A - 内燃機関用中空弁 - Google Patents
内燃機関用中空弁Info
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- JPH09184404A JPH09184404A JP7343555A JP34355595A JPH09184404A JP H09184404 A JPH09184404 A JP H09184404A JP 7343555 A JP7343555 A JP 7343555A JP 34355595 A JP34355595 A JP 34355595A JP H09184404 A JPH09184404 A JP H09184404A
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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
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/12—Cooling of valves
- F01L3/14—Cooling of valves by means of a liquid or solid coolant, e.g. sodium, in a closed chamber in a valve
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
- Y10T29/49298—Poppet or I.C. engine valve or valve seat making
- Y10T29/49307—Composite or hollow valve stem or head making
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 弁体の中空孔に、金属ナトリウムに代わる冷
却媒体を封入することにより、製造容易な中空弁を得
る。 【解決手段】 傘部３から軸部２にかけて穿設した中空
孔４内に、適量の低融点合金５を封入する。
却媒体を封入することにより、製造容易な中空弁を得
る。 【解決手段】 傘部３から軸部２にかけて穿設した中空
孔４内に、適量の低融点合金５を封入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸、排
気弁として用いられる中空弁に関する。
気弁として用いられる中空弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ガソリンエンジンにおいては、高
出力化とともに低燃費化が強く要求されてきている。エ
ンジンを高出力化する手段としては、過給機を搭載した
り、エンジンの許容回転数を高めるなどがあり、また低
燃費化の実現には、希薄燃焼(リーンバーン)型のエンジ
ンとすることが行われている。
出力化とともに低燃費化が強く要求されてきている。エ
ンジンを高出力化する手段としては、過給機を搭載した
り、エンジンの許容回転数を高めるなどがあり、また低
燃費化の実現には、希薄燃焼(リーンバーン)型のエンジ
ンとすることが行われている。
【０００３】しかし、上述のような手段によりエンジン
性能を改善すると、燃焼温度が高くなるため、特に、排
気弁への熱負荷が増大し、傘部が高温となって高温強度
が低下するなど、通常の耐熱鋼製の弁体での対応が困難
となることがある。また、エンジンの許容回転数を高め
ると、弁体の慣性質量が大となって、カムに対する追従
性が損なわれるため、弁体を軽量化する必要がある。
性能を改善すると、燃焼温度が高くなるため、特に、排
気弁への熱負荷が増大し、傘部が高温となって高温強度
が低下するなど、通常の耐熱鋼製の弁体での対応が困難
となることがある。また、エンジンの許容回転数を高め
ると、弁体の慣性質量が大となって、カムに対する追従
性が損なわれるため、弁体を軽量化する必要がある。
【０００４】上述のように、傘部の熱負荷の軽減と、弁
体の軽量化との２つの要求を満たすものとしては、傘部
から軸部にかけて形成された中空孔内に、冷却媒体とし
ての金属ナトリウムを封入した中空弁がある(例えば特
開昭６０−１４５４１０号公報、実開昭６３−１５１９
１１号公報参照)。
体の軽量化との２つの要求を満たすものとしては、傘部
から軸部にかけて形成された中空孔内に、冷却媒体とし
ての金属ナトリウムを封入した中空弁がある(例えば特
開昭６０−１４５４１０号公報、実開昭６３−１５１９
１１号公報参照)。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記金属ナトリウムを
封入してなる従来の中空弁では、金属ナトリウムが、水
や酸素等と反応し易い物質であるため、その反応によ
り、中空孔内に酸化ナトリウムや水酸化ナトリウム等が
生成されると、中空孔の内圧を高めたり、冷却効率を低
下させたりする。そのため、中空弁の製造に当たって
は、中空孔内に残留している水分等を完全に除去すると
ともに、金属ナトリウムの挿入作業を、不活性ガスの雰
囲気内で行うなどの必要があり、製造工程が煩雑とな
る。
封入してなる従来の中空弁では、金属ナトリウムが、水
や酸素等と反応し易い物質であるため、その反応によ
り、中空孔内に酸化ナトリウムや水酸化ナトリウム等が
生成されると、中空孔の内圧を高めたり、冷却効率を低
下させたりする。そのため、中空弁の製造に当たって
は、中空孔内に残留している水分等を完全に除去すると
ともに、金属ナトリウムの挿入作業を、不活性ガスの雰
囲気内で行うなどの必要があり、製造工程が煩雑とな
る。
【０００６】また、金属ナトリウムは常温では個体であ
り、弁体の作動温度で液化するが、その融点はほぼ９８
℃と比較的低いため、弁体の上昇温度が緩慢なエンジン
の暖機運転中、又は走行直後の低速運転中にすでに溶融
して液体となり、金属ナトリウムの熱交換作用により傘
部側が過冷却となることがある。
り、弁体の作動温度で液化するが、その融点はほぼ９８
℃と比較的低いため、弁体の上昇温度が緩慢なエンジン
の暖機運転中、又は走行直後の低速運転中にすでに溶融
して液体となり、金属ナトリウムの熱交換作用により傘
部側が過冷却となることがある。
【０００７】このようになると、傘部の自浄作用が損な
われ、排気ガス中に含まれる燃焼生成物やオイル下がり
により流下した潤滑油等が、傘部に付着して堆積するよ
うになる。
われ、排気ガス中に含まれる燃焼生成物やオイル下がり
により流下した潤滑油等が、傘部に付着して堆積するよ
うになる。
【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、中空孔内に金属ナトリウムに代わる冷却媒体を封
入することにより、製造が容易で、かつ傘部が過冷却と
なるのを防止しうるようにした内燃機関用中空弁を提供
することを目的としている。
ので、中空孔内に金属ナトリウムに代わる冷却媒体を封
入することにより、製造が容易で、かつ傘部が過冷却と
なるのを防止しうるようにした内燃機関用中空弁を提供
することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題は、次のようにして解決される。
題は、次のようにして解決される。
【００１０】(１)傘部から軸部にかけて穿設した中空孔
内に、適量の低融点合金を封入する。
内に、適量の低融点合金を封入する。
【００１１】(２)上記(１)項において、低融点合金の融
点が、１２０〜２００℃の範囲であるものとする。
点が、１２０〜２００℃の範囲であるものとする。
【００１２】(３)上記(１)又は(２)項において、低融点
合金が、Ｓn−Ｂi系、Ｓn−Ｂi−Ｚn系合金のいずれか
であるものとする。
合金が、Ｓn−Ｂi系、Ｓn−Ｂi−Ｚn系合金のいずれか
であるものとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を、図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の中空弁を示すも
ので、耐熱鋼よりなる弁体(１)は、軸部(２)とその下端
に連設された傘部(３)とからなり、かつ軸部(２)は、そ
の中間部において、傘部側の中空軸部(2a)の上端に、中
実軸部(2b)を接合して構成されている。中空軸部(2a)に
おける傘部(３)の下端寄りから中実軸部(2b)との接合端
に至る中心軸線上には、中空孔(４)が穿設されている。
に基づいて説明する。図１は、本発明の中空弁を示すも
ので、耐熱鋼よりなる弁体(１)は、軸部(２)とその下端
に連設された傘部(３)とからなり、かつ軸部(２)は、そ
の中間部において、傘部側の中空軸部(2a)の上端に、中
実軸部(2b)を接合して構成されている。中空軸部(2a)に
おける傘部(３)の下端寄りから中実軸部(2b)との接合端
に至る中心軸線上には、中空孔(４)が穿設されている。
【００１４】中空孔(４)内には、冷却媒体である棒状の
低融点合金(５)が、その溶融時に、中空孔(４)の容積の
１/３〜１/４の容量となるように挿入されている。な
お、中空軸部(2a)の開口端は、低融点合金(５)を中空孔
(４)内に挿入したのち、中実軸部(2b)を摩擦溶接等をも
って接合することにより、閉塞される。
低融点合金(５)が、その溶融時に、中空孔(４)の容積の
１/３〜１/４の容量となるように挿入されている。な
お、中空軸部(2a)の開口端は、低融点合金(５)を中空孔
(４)内に挿入したのち、中実軸部(2b)を摩擦溶接等をも
って接合することにより、閉塞される。
【００１５】低融点合金(５)の容量を中空孔(４)の１/
３〜１/４とするのは、それ以下では、冷却効果があま
り期待できず、また、それ以上とすると、溶融した低融
点合金(５)が上下動するに必要な空隙が少なくなって、
シェーキング効果が損なわれて、熱交換が効果的に行わ
れなくなるとともに、弁体(１)の重量が増加するためで
ある。
３〜１/４とするのは、それ以下では、冷却効果があま
り期待できず、また、それ以上とすると、溶融した低融
点合金(５)が上下動するに必要な空隙が少なくなって、
シェーキング効果が損なわれて、熱交換が効果的に行わ
れなくなるとともに、弁体(１)の重量が増加するためで
ある。
【００１６】上記低融点合金(５)としては、例えば、Ｓ
n：４２重量％、Ｂi：５８重量％よりなる合金(融点１
３８℃)、Ｓn：４０重量％、Ｂi：５６重量％、Ｚn：４
重量％よりなる合金(融点１３０℃)、Ｓn：３０重量％
、Ｂi：５７重量％、Ｚn：１３重量％よりなる合金(融
点１２７℃)が適している。
n：４２重量％、Ｂi：５８重量％よりなる合金(融点１
３８℃)、Ｓn：４０重量％、Ｂi：５６重量％、Ｚn：４
重量％よりなる合金(融点１３０℃)、Ｓn：３０重量％
、Ｂi：５７重量％、Ｚn：１３重量％よりなる合金(融
点１２７℃)が適している。
【００１７】低融点合金(５)の融点は、１２０〜２００
℃の範囲、好ましくは、１５０±２０℃とするのがよ
く、このような融点とするには、一例として挙げた上記
各合金の元素の組成を適宜に選択することにより容易に
なしうる。上記融点の限定理由は、１２０℃以下では、
前述した従来の金属ナトリウムと同様、エンジンの暖機
運転中等の低温時に溶融して、傘部(３)側が過冷却とな
る恐れがあり、また、２００℃以上では、弁体(１)の冷
却開始温度が高くなり、傘部(３)の冷却効果が低下する
ためである。
℃の範囲、好ましくは、１５０±２０℃とするのがよ
く、このような融点とするには、一例として挙げた上記
各合金の元素の組成を適宜に選択することにより容易に
なしうる。上記融点の限定理由は、１２０℃以下では、
前述した従来の金属ナトリウムと同様、エンジンの暖機
運転中等の低温時に溶融して、傘部(３)側が過冷却とな
る恐れがあり、また、２００℃以上では、弁体(１)の冷
却開始温度が高くなり、傘部(３)の冷却効果が低下する
ためである。
【００１８】図２は、上記実施例の中空弁をエンジンに
組み付け、弁体(１)の作動温度により、中空孔(４)内の
低融点合金(５)が溶融して液化した状態を示している。
組み付け、弁体(１)の作動温度により、中空孔(４)内の
低融点合金(５)が溶融して液化した状態を示している。
【００１９】傘部(３)が燃焼ガスにより高温に加熱され
た際、その熱は、中空孔(４)内を上下に移動する低融点
合金(５)を媒体として、軸部(２)の上部側に伝達され、
バルブガイド(６)を介してシリンダヘッド(図示略)に放
熱されるので、傘部(２)の熱負荷は軽減される。
た際、その熱は、中空孔(４)内を上下に移動する低融点
合金(５)を媒体として、軸部(２)の上部側に伝達され、
バルブガイド(６)を介してシリンダヘッド(図示略)に放
熱されるので、傘部(２)の熱負荷は軽減される。
【００２０】以上説明したように、本発明において
は、、中空孔(４)内に低融点合金(５)を封入したことに
より、従来の金属ナトリウムを用いた中空弁のような煩
雑な製造工程を踏む必要はなく、製造コストを大幅に削
減しうる。
は、、中空孔(４)内に低融点合金(５)を封入したことに
より、従来の金属ナトリウムを用いた中空弁のような煩
雑な製造工程を踏む必要はなく、製造コストを大幅に削
減しうる。
【００２１】また、金属ナトリウムに比して融点が高い
ので、エンジンの暖機運転等、まだ弁体の温度が低いと
きに溶融して、傘部(３)が過冷却となることはなく、燃
焼生成物やオイル下がりによる潤滑油等が傘部(３)に付
着するのが抑えられる。
ので、エンジンの暖機運転等、まだ弁体の温度が低いと
きに溶融して、傘部(３)が過冷却となることはなく、燃
焼生成物やオイル下がりによる潤滑油等が傘部(３)に付
着するのが抑えられる。
【００２２】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はない。例えば、低融点合金(５)としては、コスト高と
なる点を度外視すれば、Ｓn−In系の合金を用いること
もできる。
はない。例えば、低融点合金(５)としては、コスト高と
なる点を度外視すれば、Ｓn−In系の合金を用いること
もできる。
【００２３】また、実施例では、低融点合金(５)を棒状
として中空孔(４)内に挿入しているが、粉体又は圧粉体
として挿入してもよい。
として中空孔(４)内に挿入しているが、粉体又は圧粉体
として挿入してもよい。
【００２４】中空孔(４)の内周面を、熱伝導性のよい材
料により表面処理したり、低融点合金(５)との親和性の
よい材料による表面処理を施して、低融点合金(５)の濡
れ性を高めるなどしてもよく、このようにすると、熱伝
達効率が向上して、傘部の冷却効果が大となる。
料により表面処理したり、低融点合金(５)との親和性の
よい材料による表面処理を施して、低融点合金(５)の濡
れ性を高めるなどしてもよく、このようにすると、熱伝
達効率が向上して、傘部の冷却効果が大となる。
【００２５】中空孔(４)の形状は、上記実施例に限定さ
れないことは勿論であり、例えば、傘部(３)側をラッパ
状に拡径させることもある。
れないことは勿論であり、例えば、傘部(３)側をラッパ
状に拡径させることもある。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が得ら
れる。 (ａ)中空孔内に低融点合金を封入することにより、従来
の金属ナトリウムを用いたものに比して、製造が極めて
容易となり、製造コストが大幅に低減する。 (ｂ)請求項２のようにすると、傘部が過冷却となるのを
防止しうるとともに、傘部の冷却効果が損なわれる恐れ
もない。 (ｃ)請求項３のようにすると、低融点合金のコストが比
較的安価であるため、低廉な中空弁が得られる。
れる。 (ａ)中空孔内に低融点合金を封入することにより、従来
の金属ナトリウムを用いたものに比して、製造が極めて
容易となり、製造コストが大幅に低減する。 (ｂ)請求項２のようにすると、傘部が過冷却となるのを
防止しうるとともに、傘部の冷却効果が損なわれる恐れ
もない。 (ｃ)請求項３のようにすると、低融点合金のコストが比
較的安価であるため、低廉な中空弁が得られる。
【図１】本発明の一実施例を示す一部切欠正面図であ
る。
る。
【図２】同じく低融点合金の溶融時を示す一部切欠正面
図である。
図である。
(１)弁体 (２)軸部 (2a)中空軸部 (2b)中実軸部 (３)傘部 (４)中空孔 (５)低融点合金 (６)バルブガイド
Claims (3)
- 【請求項１】 傘部から軸部にかけて穿設した中空孔内
に、適量の低融点合金を封入したことを特徴とする内燃
機関用中空弁。 - 【請求項２】 低融点合金の融点が、１２０〜２００℃
の範囲である請求項１記載の内燃機関用中空弁。 - 【請求項３】 低融点合金が、Ｓn−Ｂi系、Ｓn−Ｂi−
Ｚn系合金のいずれかである請求項１又は２記載の内燃
機関用中空弁。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7343555A JPH09184404A (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 内燃機関用中空弁 |
| US08/789,008 US5769037A (en) | 1995-12-28 | 1997-01-27 | Hollow valve in an internal combustion engine |
| EP97300505A EP0855495B1 (en) | 1995-12-28 | 1997-01-27 | Hollow valve in an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7343555A JPH09184404A (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 内燃機関用中空弁 |
| US08/789,008 US5769037A (en) | 1995-12-28 | 1997-01-27 | Hollow valve in an internal combustion engine |
| EP97300505A EP0855495B1 (en) | 1995-12-28 | 1997-01-27 | Hollow valve in an internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09184404A true JPH09184404A (ja) | 1997-07-15 |
Family
ID=27238582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7343555A Abandoned JPH09184404A (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 内燃機関用中空弁 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5769037A (ja) |
| EP (1) | EP0855495B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09184404A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009221974A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Toyota Motor Corp | 中空バルブ |
| WO2013145250A1 (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | 日鍛バルブ株式会社 | 冷媒入り中空ポペットバルブの製造方法，冷媒入り中空ポペットバルブおよびバルブ収容治具 |
| JP2019501326A (ja) * | 2015-12-03 | 2019-01-17 | テネコ・インコーポレイテッドＴｅｎｎｅｃｏ Ｉｎｃ． | 熱伝導性組成物を含む封止された冷却空洞を有するピストン |
Families Citing this family (19)
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