JP2005516145A - 弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、入口および出口ガス混合物を調速するように設計された配列に関し、主として４行程燃焼機関で使用される。既に存在する設計は、主として重量およびそのフロー技術設計の結果として４行程エンジンの性能を制限するような性質を有する。本発明は、主として新規の弁が、より軽量で、より良好なフロー技術設計を有することの結果として、この問題を解決している。これは、新規の弁設計によって、入口ガス混合物および出口ガス混合物の双方が弁胴の内部を通って流れ（図面のＡ２を参照）、したがって弁シャフトが流路の中に置かれないフロー技術設計であるため、弁設計が軽くなり効率が高くなる。本発明は、主として運輸産業で使用される。

Description

入口ガスおよび出口ガスを調速する燃焼機関の配列は、中空設計の構造体から構成される。この構造体は、下方部分にシーリング配列を有し、上方部分に円筒形設計の調速要素を有する。

この発明は、請求項１の最初のセクションの配列に従っている。

新規で革新的なパイプ弁は、内燃機関で使用されるポペット弁機構、および入口および出口ガス工場混合物の調速に関する。新規で革新的なパイプ弁設計によって解決される問題は従来の重いポペット弁であり、今日の４行程内燃機関で使用される既存のポペット弁設計（図Ｂを参照）と比較して、ガス混合物のフロー効率を増進し、弁の潤滑性を増加し、弁の冷却を良好にすることができる。これらの全ては、出力を高くし、ＲＰＭを大きくし、燃料効率を高くする。本発明は、この問題への解決法である。問題への解決法は、請求項１の第１のセクションで明かにされている。弁の設計は、所与の行程容積当たりの出力を高める。１つの例として、１１０００ｒｐｍで、４行程エンジンが１つの作業サイクルを１秒当たり９０回実行している。１８０００＋ｒｐｍの速度で、依然として高信頼性で実行しようとすれば、従来の弁設計が有する性能限界を回避するために新規な機械設計が必要である。

図Ｂには、直接的比較のために従来の伝統的弁設計が示される。比重量は大きく、冷却区域は小さい。既存のポペット弁設計の結果として、シリンダヘッドは比較的に高い。この設計は予測可能であり、過去何百年かの稼働で高い利用可能性を有するものとして示されるが、性能の点で限界を有する。事実として、この設計は４行程燃焼機関の性能を制限する。

何年かにわたって、多くの異なった型の弁設計が、入口および出口ガス混合物を調速できるものとして示されてきた。次の特許を参照されたい。
・ ５，５２４，５７９ １９９６年６月１１日 Ｅｌｕｃｈａｎｓ
・ ５，０２０，４８６ １９９１年６月４日 Ｕｎｇｅｒ
・ ５，１６８，８４３ １９９２年１２月８日 Ｆｒａｎｋｓ
・ Ｐ２７１６３０９．３−１３ １９７８年１０月１９日 Ｂｏｌｚｍａｎｎ
・ １９５２３３０４．２ １９９７年１月２日 Ｈｏｒｓｃｈ
・ ＥＰ１０５９４２３Ａ３ ２００１年３月１４日 Ｍｕｒａｔａ、Ｈｉｇａｓｈｉ、Ｍｉｙａｍｏｔｏ

４行程エンジンは空気ポンプとして見ることができ、もしＲＰＭを増加することができれば、より高い出力を得るであろう。従来の技術は、弁に含まれて閉止−開放−閉止で上下する可動部分に関連して、あまりにも高い比重量を有する。その結果、弁は「浮動」し、閉止−開放−閉止活動の予想フローは、望まれるｒｐｍでは決して起こらない結果となる。その結果、エンジンは所与の速度での生成を停止する。

今日、極めて大きな力を有する弁ばねが使用される。これは高いｒｐｍ状態の間に弁を閉止できるようにするためであるが、大きなばね力は、大きな摩耗と破損および大きな動力損失を生じる。新規で革新的な弁設計を使用すると、約１０〜２０％の重量低減が達成され、更に詳細なエンジニアリングで重量節減が可能となる。詳細なエンジニアリングは、更に、シリンダ当たりの弁の数を最適化する間に規定されるであろう。新規で革新的な弁設計は、従来の弁設計に対して、より少ない材料／容積の結果として、既存の設計と比較して軽くなるであろう。より小さい比重量の関数として増加するｒｐｍは、所与の行程容積についてポンプ能力の増加を生じる。より軽い設計の結果として、出力は、従来の設計と比較して約１５％増加する。新規で革新的な弁設計は、好ましくは、閉止位置および開放位置の双方でリンクシステムによって調速されるように設計可能である。これは、更に、通常の弁設計で弁ばねを定位置に保持するクリップが減少する結果として、重量を軽くする。

本発明のレイアウトは添付の図面に示される。入口および出口ガス混合物が弁胴の内部を通って流れているパイプ弁は、図Ａに示される。パイプ弁は、開放位置および閉止位置の双方で示されている。図Ｂには、従来の弁設計が直接的比較のために示される。

図Ａには、革新的弁設計が示される。そこでは、ガス混合物は、基本的に、弁胴の外側（Ｂ２を参照）ではなく弁胴の内側（図面のＡ２を参照）を流れることによって、シリンダから外へ転送される。新規のパイプ弁シャフトＡ５は、従来の弁解決手段と比較して、かなり大きな直径を有する。これは、新規の革新的パイプ壁が、より薄くなる結果として、より大きな冷却区域を有する、より軽い弁を形成することとなる。

パイプ弁の動作サイクルを示すため、図Ａは出口弁の閉止位置および開放位置を示される。出口ガス混合物は、弁プレートＡ１によって調速された弁からパイプ弁Ａ２を通って弁の中を上方へ流れ、弁の出口端から出て、シリンダヘッドの中の出口チャネルＡ３によって更に調速される。パイプ弁Ａ２は、弁ブシュＡ４によって調速される。パイプ弁Ａ２の上端には、同じくパイプ設計を使用して設計された弁シャフトＡ５が存在する。弁シャフトＡ５は、弁ブシュＡ６によって調速される。弁シャフトＡ５は、リンクシステムのリンクによって運動する機械力トランスミッタのように働いている。弁プレートＡ１は、弁プレートコネクタＡ７を介してパイプ弁Ａ２へ連結される。コネクタＡ７は、ガス混合物の流れを容易にする好ましいフロー設計を有する。パイプ弁は調速を達成し、パイプ弁の軸受作用は、図Ｂの従来の設計と比較して、ブシュＡ４およびＡ６によって長い距離で達成される。入口弁は出口弁と同じ設計を有するが、パイプ弁およびシリンダヘッドを介してフロー効率を増加するため、調節されたシリンダヘッド入口チャネルＡ８（図Ａで示される）を有する。

革新的な弁設計を示す図である。 従来の弁設計を示す図である。

Claims (6)

1. 下方部分にシーリング機能を有し上方部分に調速機能を有する円筒形設計要素を有する中空設計構造体を特徴とする、入口および出口ガス混合物を調速する燃焼機関の中の配列。中間セクションは、入口および出口ガス混合物が弁を通って運送されることを可能にするように中空であり、このセクションは、その一部分が静止シリンダヘッドを通って出入するガス混合物を運送できるように１つまたは複数の半径を有し、前記運送は、入口および出口ガス混合物を調速する配列との関係で見た他の角度から行われる必要があることを特徴とする。
2. ガス混合物が弁胴の内部（図面のＡ２）を流れるようにするため、薄い壁および部分的に円筒形を有するように設計された弁から構成されることを特徴とする、請求項１に記載の配列。
3. 下方ブシュ／軸受の延長部が１つまたは複数の半径（Ａ２を参照）を含む設計を有し、シリンダヘッドの中のチャネルを出入するガス混合物を調速できるように前記構造体が構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の配列。シリンダヘッドの中のチャネルは、弁が排出弁として閉止プロセスの中にあり（図面のＡ３を参照）、入口弁として開放プロセスの中にあるとき（図面のＡ８を参照）であるとき、圧力損失を生じないように弁のフロー方向へ調節される。
4. １つまたは複数のコネクタによってセグメント（図面のＡ１を参照）が弁胴へ取り付けられ（図面のＡ７を参照）、それによって調速された弁を出入してガス混合物が流れ、より滑らかなフローへ最適化された設計（図面のＡ９を参照）の結果として、弁を通るガス混合物のフロー効率が高くなり、それによって流路に直接存在してフロー区域セクションのフロー区域を使用している弁シャフトによってガス流が妨害されないことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の配列。
5. 要素が、円筒形設計（図面のＡ５を参照）を有し、弁胴（図面のＡ２を参照）よりも小さいか同じ直径を有し、冷却および調速機能を有し、上方部分を横断するコネクタ／リフト配列を有し、その大きな外側区域を通る調速および冷却区域が、その孔の長さの全体で弁を調速できる（図面のＡ６および図面のＡ４を参照）ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の配列。
6. 弁の内壁（図面のＡ１０を参照）がガス混合物の方向で移動し、それによってフロー効率が高くなることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の配列。

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