JPH0231530Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は内燃機関のバルブ装置に係り、特にエ
ンジンブレーキ力増大装置に適切に採用すること
ができる内燃機関のバルブ装置に関する。

［従来の技術］ 近年における機関の高出力化傾向の下では、如
何に制動力を確保するかが問題となる。

制動装置としては種々のものが知られており、
エンジンブレーキ力増大装置もその一つであつて
効果的に制動力を発揮するものである。そしてこ
のエンジンブレーキ力増大装置の一つをとつても
様々な方法によりフリクシヨンを得ており、その
方法の一つとして第１図に示すように圧縮行程の
上死点近傍Ａにおいて昇圧されたシリンダ室内圧
力を急激に減圧させ、続く膨張行程時に減圧され
たシリンダ室内のピストンにマイナス仕事をさせ
てフリクシヨンを得るものがある。

この方法を実施するために、ピストンによつて
圧縮され高圧状態となつたシリンダ室内圧力を大
気側へ解放させることが必要であり、これを達成
するためにシリンダ室を大気側へ連通させる機構
として従来種々のものが案出されている。

例えば、通常運転時所定のタイミングで開閉駆
動される吸・排気バルブを圧縮行程の終りにアク
チユエータで強制的に開放させる装置（実公昭50
−1864号、実開昭57−139608号）や、シリンダヘ
ツドにシリンダ室内へ臨ませて大気側に連通する
貫通孔を別途形成し、この貫通孔を吸・排気バル
ブとは独立に駆動制御される開閉弁で開閉させる
装置等が知られている。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら従来にあつては、次のような問題
があつた。

前者は吸・排気バルブを駆動するものである
が、これらのバルブのバルブヘツドは、吸・排
気効率を高く得るために口径大に形成された
吸・排気口を開閉し得るように径大に形成され
ており、その結果、シリンダ室内圧力を受ける
受圧面積が大きなものとなつている。圧縮行程
の終りにおけるシリンダ室内圧力は極めて高い
ことから、このような高圧力に抗して受圧面積
の大きなバルブヘツドを有する吸・排気バルブ
を駆動させるには、800〜1000Kgという非常に
大きな駆動力を必要とし、そのためのアクチユ
エータの能力等が問題となつて実施化が困難で
あつた。

また、通常の吸・排気バルブ及びバルブトレ
ーンは、比較的圧力が小さな環境で作動される
ものであるため、圧縮行程における高圧下では
強度不足であり、強度向上のためにバルブ機構
のコストアツプを招来する問題もあつた。

後者は吸・排気バルブとは別途独立に貫通孔
及び開閉弁機構を新設するものであるが、これ
らが設備されるシリンダヘツド周辺は極めて狭
隘な環境であり、また従来のシリンダヘツド強
度を損なうものであつてはならず設備スペース
の確保が難しかつた。また全く新に弁機構等を
設備しなければならず、相当のコストアツプを
余儀なくされるという問題もあつた。

本考案は上述したような問題点に鑑みて創案さ
れたものであり、その目的は比較的小さな駆動力
でエンジンブレーキ力増大機能を発揮させ得ると
共に、スペース上の問題も解消でき、適切にエン
ジンブレーキ力増大装置に適用きる内燃機関のバ
ルブ装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本考案は、シリンダ
室内を吸排気するためのポペツト弁と、該ポペツ
ト弁にシリンダ室内圧を解放すべく穿孔形成され
た圧力解放通路と、該圧力解放通路のシリンダ側
にこれを開閉すべく設けられ、上記ポペツト弁よ
り小さな受圧面積を有する開閉弁と、機関のエン
ジンブレーキ時、上記ポペツト弁が閉弁される圧
縮上死点近傍で上記開閉弁のみを開弁させるアク
チユエータとを備えたことから構成されている。

［作用］ 機関のエンジンブレーキ時に、ポペツト弁が閉
弁される圧縮上死点近傍にて、アクチユエータが
このポペツト弁の圧力解放路に設けられた開閉弁
のみを開き、昇圧されたシリンダ室内を急激に減
圧させて続く膨張行程時にピストンにマイナス仕
事をさせ、エンジンブレーキ力を増大させる。

この際、上記アクチユエータによつて開弁され
る開閉弁は、シリンダ室に臨む受圧面積が上記ポ
ペツト弁より小さな受圧面積を有しているので、
比較的小さな駆動力で開弁でき、アクチユエータ
の小能力化・小型化が推進できる。

また、上記構成によれば、ポペツト弁に開閉弁
を内蔵した二重弁構造になつているので、装置全
体のコンパクト化が推進できる。

［実施例］ 以下に本考案の好適一実施例を添付図面に従つ
て詳述する。

第２図には本考案に係る内燃機関のバルブ装置
が示されている。

以下、排気バルブを例示して述べる。

図示するように、１はポペツトタイプの排気バ
ルブである。この排気バルブ１は傘形のバルブヘ
ツド２と、軸体状のバルブステム３とから成つて
いる。バルブヘツド２は径大に形成され、シリン
ダヘツド４に形成された排気ポート５とシリンダ
室６との間に開口される排気口７を開閉するよう
に構成される。

そして排気バルブ１はバルブステム３に加わる
バルブ駆動力とバルブスプリング８とによつて往
復動され、バルブヘツド２をバルブシート９から
着脱させて排気口７を開閉するように構成され
る。

ところで本考案にあつては排気バルブ１の内側
には案内通孔１０が形成される。この案内通孔１
０は排気バルブ１の軸方向に沿つて同軸でバルブ
ステム端部３ａからバルブヘツド２側に向つて形
成される。この案内通孔１０のバルブヘツド側端
部には、その内径が拡大されて形成された拡径部
１１を介して、弁座１２が連設される。この弁座
１２はシリンダ室側に臨む錐体面状に形成され
る。

そしてこの弁座１２はバルブヘツド２のシリン
ダ室６に臨む受圧面２ａに開口される開口端１３
に連結される。この開口端１３の口径はバルブヘ
ツド２の受圧面２ａの外径Ｄよりも相当に小さく
形成される。このように構成された排気バルブ１
のバルブヘツド２には、シリンダ室６に臨ませる
べく圧力解放通路１４が貫通形成される。更に詳
述すると圧力解放通路１４はバルブヘツド２に区
画遮断される大気側たる排気ポート５とシリンダ
室６とを連通させるべくバルブヘツド２を貫通し
て排気ポート５側からシリンダ室６内に臨ませて
形成され、シリンダ室内圧力を大気側たる排気ポ
ート５へ解放させるように構成される。

本実施例にあつては圧力解放通路１４は、一端
が排気ポート５に開口されると共に、他端は拡径
部１１に開口され、弁座１２および開口端１３を
介してシリンダ室６に臨ませられている。

他方図示するように排気バルブ１には案内通孔
１０から開口端１３に亘り軸方向に沿つて移動自
在に開閉弁１５が設けられる。この開閉弁１５
は、弁座１２に着脱される傘様の弁体部１５ａ
と、この弁体部１５ａに一体的に連設された軸体
様の弁軸部１５ｂとから構成される。

弁体部１５ａは、弁座１２に着座されて開口端
１３を閉じ、拡径部１１に開口された圧力解放通
路１４とシリンダ室６との間を閉成すると共に、
他方弁座１２から離脱されて開口端１３を解放
し、圧力解放通路１４とシリンダ室６との間を開
成するように構成される。また弁体部１５ａのシ
リンダ室６に臨む端面は、着座時開口端１３を閉
じてバルブヘツド２の受圧面２ａに滑かに連なる
受圧面部１５ｃとなつている。

特にこの受圧面部１５ｃは開口端１３の口径よ
りも僅かに径小に形成されてバルブヘツド２の受
圧面２ａの外径Ｄよりも小さな外径ｄで形成さ
れ、バルブヘツド２の受圧面２ａよりも極めて小
さな受圧面積で設定される。

他方、開閉弁１５の弁軸部端部１５ｄはその軸
方向に沿つて排気バルブ１のバルブステム端部３
ａ外方へ延出される。

このように構成された開閉弁１５の弁軸部端部
１５ｄと排気バルブ３のバルブステム端部３ａと
には、夫々中空筒体状のアツパスプリングシート
１６とロアスプリングシート１７とが相対向させ
て設けられる。ロアスプリングシート１７はバル
ブステム端部３ａに螺着されロツクナツト１８で
固定される。またアツパスプリングシート１６は
弁軸部端部１５ｄに緩かに挿通されて軸方向に移
動可能に構成される。そして、これらスプリング
シート１６，１７相互はその周側壁部が互いに摺
動自在に形成された入れ子管様に構成される。ま
たアツパスプリングシート１６の周側壁部内周に
は、ロアスプリングシート１７の底面を係止して
相互離脱を規制するスナツプリング１９が装着さ
れる。そしてこれらスプリングシート１６，１７
相互はアツパスプリングシート１６とこれに臨む
ロアスプリングシート１７の周側壁部との間に形
成される所定のクリアランスＣをストロークとし
て相互に摺動自在に構成される。

従つて、排気バルブ１と開閉弁１５とはその軸
方向に沿つて所定のクリアランスＣの範囲で相互
に相対移動自在に構成される。

このように構成されたスプリングシート１６，
１７相互間には軸方向に沿つてコイルスプリング
等の弾発部材２０が設けられる。この弾発部材２
０は通常運転時スプリングシート１６，１７相互
の移動即ち排気バルブ１と開閉弁１５との相対移
動を規制してこれらバルブ１と弁１５とを一体的
に動作させると共に、セツト力以上の力が作用す
るとき第３図に示す如く圧縮されてバルブ１と弁
１５とを相対移動させるように構成される。

弾発手段２０のセツト力はその軸方向弾発力を
支承するスナツプリング１９によつて与えられバ
ルブスプリング８のセツト力よりも大きなセツト
力で設定される。

尚、２１はアツパスプリングシート１６を弁軸
部端部１５ｄに取り付けるためのロツクナツト２
２上に設けられ、ロツカアーム等から加えられる
バルブ駆動力を受けるための袋ナツトである。ま
た、２３はスプリングシート１６，１７相互間に
充満する潤滑油等を排出するための油抜き孔であ
る。

第４図にこのような内燃機関のバルブ装置を具
体的なエンジンブレーキ力増大装置に適用した場
合を示す。図示するように、袋ナツト２１に当接
させて通常機関運転におけるバルブ駆動力を加え
るためのロツカアームが設けられており、このロ
ツカアーム上方には、エンジンブレーキ力を得る
場合に駆動されるアクチユエータ２４が設けられ
ている。オイルポンプ２５から給送されるオイル
はカム２６の回転に応じて駆動されるポンプ２７
によつて昇圧されて油圧力供給系２８にパルス状
に給送される。上記カム２６はロツカアームの駆
動とアクチユエータ２４の駆動とを共用するもの
である。また、上記油圧力供給系２８には電磁弁
２９が介設され、通常運転時に油圧力をオイル溜
り３０に解放すると共に、エンジンブレーキ力を
得るときにアクチユエータ２４に供給する。この
アクチユエータ２４に供給される油圧力はカム２
６の回転に応じたパルス状のものであり、エンジ
ンブレーキ時ピストン３１が圧縮上死点近傍に達
した時にアクチユエータ２４を駆動して、排気バ
ルブ１を閉弁したまま開閉弁１５のみを開弁させ
るように構成されている。すなわち、カム２６の
カムタイミングは、ピストン３１の圧縮上死点近
傍にて、排気バルブ１を閉弁させると共にアクチ
ユエータ２４を駆動させるようになつている。

次に本実施例の作用について述べる。

第２図に示すように、通常の機関運転時にあつ
ては、排気バルブ１は排気行程において排気口７
を開放すべく往復駆動される。この場合、第４図
に示す電磁弁２９によつて、オイルポンプ２５か
らの油圧力をアクチユエータ２４に導くことなく
オイル溜り３０に解放させ、アクチユエータ２４
の機能を殺しておく。そして、カム２６の回転に
よりロツカアーム等を介して袋ナツト２１にバル
ブ駆動力を作用させる。すると、バルブスプリン
グ８よりも弾発手段２０のセツト力の方が大きい
ので弾発手段２０は圧縮されず、スプリングシー
ト１６，１７相互の相対移動も生じずに、排気バ
ルブ１と開閉弁１５とは相対移動することなく一
体的となつて往復駆動される。すなわち、バルブ
駆動力は直ちにバルブスプリング８を圧縮して排
気口７が開口される。

これに対し、機関のエンジンブレーキ時には、
第４図に示す電磁弁２９によつて、オイルポンプ
２５からの油圧力をアクチユエータ２４に導く。
すると、エンジンブレーキ時、排気バルブ１が閉
弁されてシリンダ室内圧力が高圧となる圧縮行程
の上死点近傍において、アクチユエータ２４がロ
ツカアームを介して袋ナツト２１を押し下げる。
この際、受圧面積の大きな排気バルブ１のバルブ
ヘツド２に高圧が作用するため排気バルブ１を駆
動するには相当大きなバルブ駆動力が必要とな
る。

これに際し本実施例にあつては、第３図に示す
ように、弾発手段２０のセツト力と受圧面積の小
さな開閉弁１５に加わる荷重とを超える程度のバ
ルブ駆動力をアクチユエータ２４により袋ナツト
２１に加えることによつて、弾発手段２０を圧縮
させてアクチユエータ２４によるバルブ駆動力を
開閉弁１５に伝達させ、これを独立的に駆動させ
る。

その結果、第３図に示すように受圧面積の大き
な排気バルブ１が排気口７を閉弁したまま受圧面
積の小さな開閉弁１５の弁体部１５ａが弁座１２
から離脱して開口端１３が解放され、圧力解放通
路１４がシリンダ室６に開口されて瞬時に高いシ
リンダ室内圧力が大気側たる排気ポート５へと解
放される。すると、続く膨張行程時に減圧された
シリンダ室内のピストンはマイナス仕事をするこ
とになり、エンジンブレーキ力が向上する。

このようにシリンダ室内圧力が瞬時に低下され
るとバルブヘツド２に作用する圧力が減少し、弾
発手段２０の弾発力によつてバルブスプリング８
が圧縮されて排気バルブ１が口径大なる排気口７
を開放することとなり、爾後速やかにシリンダ室
６内の圧気を排気ポート５へ排出してエンジンブ
レーキ力を得ることができる。尚、排気バルブ１
開放されるとき開閉弁１５は再び弁座１２に着座
して一体的に作動される。

ところで本考案にあつては、バルブヘツド２の
外径Ｄよりも小さなヘツド径ｄで形成され受圧面
積が小さく形成された開閉弁１５により高圧なシ
リンダ室内圧力を瞬時に解放することができ、比
較的軽い駆動力でエンジンブレーキ力増大機能を
発揮させることができる。

また、シリンダ室内圧力を下げた後は、口径大
なる排気口７から速やかに圧気を排出することが
できる。またバルブ機構に大きな荷重が作用しな
ので強度向上を余儀なくされることもない。

他方、開閉弁１５を排気バルブ１に内蔵するよ
うに設けたので、狭隘なシリンダヘツドスペース
に新たに貫通孔を形成したり、動弁機構を別途増
設する必要がなく製造性、コストアツプを可及的
に押えることができる。

また、排気バルブ１と開閉弁１５との間にバル
ブスプリング８よりも大きなセツト力の弾発手段
２０を介設することにより簡単な構造でバルブ駆
動力の伝達を変更させてシリンダ室内圧力の高低
に応じて自動的に排気バルブ１と開閉弁１５とを
一体的若しくは独立的に作動させることができ、
信頼性も高い。

なお、本考案は吸気バルブに適用しても良いこ
とは勿論であり、吸気バルブであつても同様な効
果を奏する。

［考案の効果］ 以上要するに本考案によれば次のごとき優れた
効果を発揮する。

(1) エンジンブレーキ時にシリンダ室内圧が高ま
る圧縮上死点近傍にて、ポペツト弁の受圧面積
よりも小さな受圧面積で形成した開閉弁をアク
チユエータによつて駆動してシリンダ室内圧力
を急激に解放し、続く膨張行程時にピストンに
マイナス仕事をさせてエンジンブレーキ力を増
大させるようにしたので、比較的小さなアクチ
ユエータの駆動力で高いシリンダ室内圧力を解
放できる。

(2) 従つて、開閉弁を駆動するアクチユエータ等
のバルブ駆動機構の能力を小さくでき、適切に
エンジンブレーキ力増大機能を発揮する。

(3) ポペツト弁に開閉弁を設けたので、狭隘なシ
リンダヘツド等に別途設ける場合に比べ製造性
が良好でコストアツプも可及的に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンジンブレーキ力を得た場合のシリ
ンダ室内圧力とシリンダ室内容積との関係を示す
グラフ図、第２図は本考案の好適一実施例を示す
一部破断側断面図、第３図は開閉弁の作動状態を
示す一部破断側断面図、第４図は本考案に係る内
燃機関のバルブ装置をエンジンブレーキ力増大装
置に具設した場合を示す概略構成図である。 図中、１はポペツト弁として例示した排気バル
ブ、６はシリンダ室、１４は圧力解放通路、１５
は開閉弁、Ｄはポペツト弁の受圧面の外径、ｄは
開閉弁の受圧面の外径、２４はアクチユエータで
ある。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダ室内を吸排気するためのポペツト弁
   と、該ポペツト弁にシリンダ室内圧を解放すべく
   穿孔形成された圧力解放通路と、該圧力解放通路
   のシリンダ側にこれを開閉すべく設けられ、上記
   ポペツト弁より小さな受圧面積を有する開閉弁
   と、機関のエンジンブレーキ時、上記ポペツト弁
   が閉弁される圧縮上死点近傍で上記開閉弁のみを
   開弁させるアクチユエータとを備えたことを特徴
   とする内燃機関のバルブ装置。