JPH04339113A - エンジンのバルブ温度制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はナトリウム封入バルブを
備えたエンジンのバルブ温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンの高回転、高出力化に伴
う排気バルブの熱負荷増大に対応するため、排気バルブ
にナトリウム封入バルブを採用するエンジンが増加して
いる（実開昭６３−１５１９１１号公報）。このナトリ
ウム封入バルブは、図４に示すように、バルブ１のステ
ム２を中空とし、この中空部３にその容積の５０〜６０
％程度のナトリウム４を封入したものである。ナトリウ
ムの融点は９８℃と低いため、通常の運転状態ではこの
ナトリウム４が液化し、バルブ１の開閉運動とともにバ
ルブステム２内を往復運動する。したがってナトリウム
４はもっとも高温でかつ高い応力が集中するバルブ首下
部５の熱を上記往復運動に伴ってステム２を通じてバル
ブガイドに逃し、これによってバルブ首下部５の温度を
低減し、その切損を防止する作用をする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料噴
射型エンジンでは、減速状態で燃料カットを行なって燃
焼を停止させているため、車両がきわめて長い下り坂を
走行するような場合には、エンジンの燃焼が長時間停止
し、バルブの温度が低下する。またエンジンの燃焼停止
とともに油温、水温も同時に低下するから、ついにはバ
ルブ１の温度がそこに封入されているナトリウム４の融
点以下となり、ナトリウム４が固体化するようになる。

【０００４】ところで、現在用いられている自動車用エ
ンジンのほとんどすべてがオーバヘッドカム式となって
いるため、バルブ１はその傘部６を下方に向けて配置さ
れているが、バルブ１内に封入されたナトリウム４がエ
ンジン温度の低下により固体化するに際し、図５に示す
ようにバルブステム２の上部で固体化する場合がある。 そのような場合に図６に示すように急激な加速が行なわ
れると、バルブ１の傘部６に隣接した首下部５が中空で
あることから、首下部５の温度が図７に示すように急激
に上昇する。ところがこの熱がステム２の上部まで伝わ
ってナトリウム４が液化させるまでには、ある程度の時
間を要するため、最悪の場合、バルブステム２がバルブ
首下部５において折損するに至る。この現象は、長時間
の減速に急加速が伴うという特殊な場合ではあるが、実
際に発生している。

【０００５】そこで本発明は、エンジンの減速状態が長
時間継続した場合でも、バルブの温度をそれに封入され
たナトリウムの固体化を防止しうるバルブ温度制御装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、減速時にバ
ルブをナトリウムの固体化温度よりも高い温度に保つバ
ルブ温度制御手段を設けることによって上記目的を達成
している。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の第１実施例によるエンジンの
バルブ温度制御装置の制御システムを示し、排気バルブ
１１および吸気バルブ１２が、シリンダヘッド１３に固
定された油圧式ラッシュアジャスタ１４、１５をエンド
ピボットとするスイングアーム１６、１７をそれぞれ介
して排気側カム１８および吸気側カム１９によってそれ
ぞれ駆動されるように構成されている。２１は排気バル
ブ１１によって開閉される排気ポート、２２は吸気バル
ブ１２によって開閉される吸気ポート、２３は排気バル
ブ１１のバルブガイド、２４は吸気バルブ１２のバルブ
ガイドである。

【０００８】排気バルブ１１は、図４および図５で示し
たものと同様に、ステム内の中空部１１ａにナトリウム
を封入したナトリウム封入バルブである。そしてそのバ
ルブガイド２３の上方部分の周囲にバルブ温度上昇手段
としてコイルヒータ２５が埋設されている。コイルヒー
タ２５の両端は、駆動回路２６によってＯＮ・ＯＦＦさ
れるスイッチ２７を介してバッテリ２８に接続されてお
り、スイッチ駆動回路２６は制御回路（ＥＣＵ）３０に
よっ制御される。制御回路３０にはスロットル開度セン
サ３１からのスロットル開度ＴＶＯをあらわす信号と、
吸気通路に設けられたエアフローメータ３２からの吸入
空気量Ｑａをあらわす信号と、エンジン回転数センサ３
３からのエンジン回転数Ｎｅをあらわす信号と、エンジ
ン水温センサ３４からのエンジン水温ＴＨＷをあらわす
信号と、吸気温センサ３５からの吸気温ＴＨＡＥをあら
わす信号とが入力される。制御回路３０はこれら入力信
号にもとづいてスイッチ駆動回路２６を制御してコイル
ヒータ２５をＯＮ・ＯＦＦするようになっている。

【０００９】図２は制御回路３０が実行するバルブ温度
上昇手段制御フローを示し、まずステップＳ１において
上述した各センサ３１〜３５からの入力を読込む。次に
ステップＳ２で、スロットル開度ＴＶＯおよびエンジン
回転数Ｎｅをそれぞれ設定値と比較する。これら設定値
は、エンジン水温ＴＨＷおよび吸気温ＴＨＡＥ等にもと
づいて設定される。そしてスロットル開度ＴＶＯが設定
値よりも小さく、かつエンジン回転数Ｎｅが設定値より
も低い場合には、このことをもって減速判定を行なって
ステップＳ３へ進み、燃料噴射弁からの燃料噴射を停止
して燃料カットを行なうとともに、タイマをスタートさ
せる。次のステップＳ４ではタイマで計時している燃料
カット時間を設定値と比較し、この燃料カット時間が設
定値に達しない間はステップＳ６で再びステップＳ２と
同様の比較を行ない、減速判定が行なわれている間はス
テップＳ４へ戻る。燃料カット時間が設定値を超えた場
合は、ステップＳ４からステップＳ５へ進み、バルブ温
度上昇手段をＯＮにする。すなわち図１においてはスイ
ッチ２６をＯＮにしてコイルヒータ２５に通電し、排気
バルブ１１の温度を上昇させて、それに封入されたナト
リウムの固体化を防止する。そして次のステップＳ６の
判定結果がＮＯとなればステップＳ７で燃料カットを終
了するとともにバルブ温度上昇手段をＯＦＦにしてステ
ップＳ１に戻る。

【００１０】図３は本発明の第２実施例を概略的に示す
図である。本実施例はエンジン減速時に吸気温度を制御
することによって、バルブに封入されたナトリウムの固
体化を防止するようにしたものである。

【００１１】エンジン４１の各気筒において、ピストン
４２の上方に形成される燃燒室４３にナトリウム封入バ
ルブよりなる吸気バルブ４４によって開閉される吸気ポ
ート４５と、ナトリウム封入バルブよりなる排気バルブ
４６によって開閉される排気ポート４７が開口し、また
吸気ポート４５には吸気通路４８が接続され、排気ポー
ト４７には排気通路４９が接続されている。吸気通路４
８には、スロットル弁５０が介装され、このスロットル
弁５０の上流側に、排気ターボ過給機５１のコンプレッ
サ５２が配設されている。排気通路４９には、タービン
シャフト５１ａによってコンプレッサ５２に連結された
排気タービン５３が配設され、この排気タービン５３が
排気エネルギによって回転駆動されるのに伴ってコンプ
レッサ５２が回転して吸気の過給が行なわれる。

【００１２】スロットル弁５０とコンプレッサ５２との
間の吸気通路４８にはインタクーラ５４が配設され、さ
らにこのインタクーラ５４をバイパスするバイパス通路
５５が設けられている。さらに吸気通路４８には、イン
タクーラ５４への吸気の流入を阻止するための第１の開
閉弁５６がバイパス通路５５の入口よりもインタクーラ
５４寄りに配設され、またバイパス通路５５の入口には
、このバイパス通路５５への吸気の流入を阻止するため
の第２の開閉弁５７が配設されている。これら第１、第
２の開閉弁５６、５７は、制御回路５８によって制御さ
れるアクチュエータ５９、６０によってそれぞれ開閉さ
れるようになっている。そして制御回路５８は、前述し
た図２のフローチャートに従うルーチンを実行し、図２
のステップＳ４における判定がＹＥＳとなれば、ステッ
プＳ５の処理として、第１の開閉弁５６を閉じるととも
に、第２の開閉弁５７を開いて吸気をバイパス通路５５
に導くことにより、吸気がインタクーラ５４により冷却
されないようにしている。なお、バイパス通路５５にヒ
ータ６１を設けてバイパス通路５５に流される吸気を加
熱してもよい。

【００１３】以上が本発明の第２の実施例の構成である
が、さらに特にバイパス通路５５を設けないでも吸気温
度の制御は可能である。すなわち、上記インタクーラ５
４が空冷式の場合には、インタクーラ５５の前面にシャ
ッタを設け、図２のフローチャートにおけるステップＳ
５の処理として、上記シャッタを閉じて吸気の冷却を防
止するようにしてもよい。また上記インタクーラ５４が
水冷式の場合には、インタクーラ５４へ供給される冷却
水の流れを電磁弁で遮断するようにしてもよい。さらに
他の実施例としては、上記ステップＳ５の処理として、
排気の一部を吸気系に還流するＥＧＲ通路に設けられて
いるＥＧＲバルブを全開にして、加熱された空気を新気
に混合させ、これによって吸気温度を上昇させてもよい
。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、エンジン減速状態が長
時間継続した場合でも、バルブに封入されたナトリウム
の固体化が防止されるから、その後に急加速状態となっ
ても、バルブステムが折損するというような不都合を未
然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例によるエンジンのバルブ
温度制御装置の制御システムを示す概略図である。

【図２】図１の制御回路で実行される制御ルーチンのフ
ローチャートである。

【図３】本発明の第２の実施例によるエンジンのバルブ
温度制御装置の制御システムを示す概略図である。

【図４】従来のナトリウム封入バルブの部分的断面図で
ある。

【図５】図４のナトリウム封入バルブにおいてナトリウ
ムが固体化した状態を示す部分的断面図である。

【図６】エンジン減速状態が長時間継続した後急加速状
態となったときのエンジン回転数の変化を示すグラフで
ある。

【図７】図６におけるエンジン回転数の変化に伴うバル
ブ温度の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１１、４６　　　　排気バルブ １２、４４　　　　吸気バルブ １３　　　　　　　　　　シリンダヘッド２１、４７　
　　　排気ポート ２２、４５　　　　吸気ポート ２３　　　　　　　　　　バルブガイド２５　　　　　
　　　　　コイルヒータ２６　　　　　　　　　　スイ
ッチ駆動回路２７　　　　　　　　　　スイッチ ３０、５８　　　　制御回路 ３１　　　　　　　　　　スロットル開度センサ３２　
　　　　　　　　　エアフローメータ３３　　　　　　
　　　　エンジン回転数センサ３４　　　　　　　　　
　エンジン水温センサ３５　　　　　　　　　　吸気温
センサ５０　　　　　　　　　　スロットル弁５１　　
　　　　　　　　排気ターボ過給機５４　　　　　　　
　　　インタクーラ５５　　　　　　　　　　バイパス
通路６１　　　　　　　　　　ヒータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　バルブ内部にナトリウムを封入した排
   気バルブまたは吸気バルブを備えたエンジンにおいて、
   エンジン減速時に上記バルブをナトリウムの固体化温度
   よりも高い温度に保つバルブ温度制御手段を設けたこと
   を特徴とするエンジンのバルブ温度制御装置。
2. 【請求項２】　　上記バルブ温度制御手段は、エンジン
   減速による燃料カットが所定時間以上継続した場合に、
   吸気温度を制御する手段よりなる請求項１記載のバルブ
   温度制御装置。