JPH057529B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〓発明の技術分野〓 この発明は、内燃機関の排気弁装置に係り、特
に熱負荷の変動に拘わらず高温に晒される弁傘部
の冷却機構を改良したものに関する。

〓発明の技術的背景及びその問題点〓 内燃機関用排気弁の冷却方式としては、ヒート
サイホンの原理を応用したものと、排気弁を水で
強制冷却するものとがある。

前者の場合、問題はいかにして蒸気の熱を外部
に取り出すかであつた。従来は弁軸部案内筒壁と
弁軸部との間欠的な接触運動により放熱していた
が、熱負荷の上昇に放熱が追従できずステイツク
を起すため実用化することができなかつた。

後者にあつては、所望の温度で維持することが
できず常に過冷却となり、このため低温腐食を起
したり、局部的な熱応力の増大による破損を生じ
たりしてその信頼性と寿命とが低かつた。ところ
で、排気弁の損傷は、単に高温化の度合が強いと
いうだけでなく弁座面に異物などが付着する、所
謂噛み込み現象などによつて惹起される場合も比
較的多い。この異物の付着はある温度以上では特
に著しいことがわかつている。よつて、この温度
以下で維持することが重要であり、そのためには
冷却することと温度を監視することとの２つの要
件を満たさなければならない。ところが上記いず
れの方式もこの２つの要件を満すことができなか
つたので問題があつた。

〓発明の目的〓 この発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的はサーモサイホンの原理を応用しな
がら排気弁の冷却とその温度監視とを行なうこと
によつて内燃機関の熱負荷変動にかかわらず、排
気弁を最適温度に制御し、もつて高信頼性、高寿
命化をはかることができる内燃機関の排気弁装置
を得ることである。

〓発明の概要〓 上記目的を達成すべくこの発明は、摺動する弁
軸部の下端に排気口を開閉する弁傘部を有する排
気弁本体と、該排気弁本体の弁傘部内に形成さ
れ、一次冷却材が充填された冷却材室と、上記弁
軸部内にその上端を開放させると共に、下端を上
記冷却材室に連通させて形成された冷却材気化室
と、該冷却材気化室に挿入された気化冷却材案内
管と、 該案内管の基端部に連結され気化一次冷却材と
二次冷却材とを間接的に接触させて熱交換する熱
交換器と、この熱交換器における冷却材同士の接
触面積を増減させて熱交換能力を調節する熱交換
能力調節手段と、熱負荷の変動に応じて熱交換能
力調節手段を作動させる制御部とを備えたことを
特徴とする。これにより温度を監視しつつ排気弁
を冷却できるようにし、過冷却となつて低温腐食
を起したり、温度上昇に起因する噛み込み現象が
生じないようにしたものである。

〓発明の実施例〓 以下、この発明に係る内燃機関の排気弁装置の
好適一実施例を添付図面に従つて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断面図で
あり、冷却方式としては予め弁傘部１内に一次冷
却材Ｐを封入しておき、この気化一次冷却材PG
を排気弁本体２から導出して外部で二次冷却材Ｓ
と熱交換させて放熱・凝縮させ、その凝縮一次冷
却材PLを再び弁傘部１内に戻して弁傘部１を間
接冷却するヒートサイホンの原理を応用してい
る。一方、熱交換器３の構造を簡略化するととも
に、エンジンの熱負荷の変化に応じて弁傘部１の
温度を最適状態に維持すべく熱交換器３の熱交換
面積を迅速に制御できる機構としてある。

同図に示す如く、２はエンジンのシリンダヘツ
ドにその排気口を開閉すべく設けられた排気弁本
体であり、この排気弁本体２は弁軸部４と、その
一端に一体形成された弁傘部１とからなつてい
る。

排気弁本体２の内部は外形に沿つて中空に形成
され、弁傘部１内には一次冷却材を充填するため
の冷却材室５が形成されている。また、弁軸部４
内には上端が外部に開放され且つ下端が上記冷却
材室５に連通された冷却材気化室６が形成され、
加熱された冷却材室５から上昇した気化冷却材
（蒸気）PGをこの冷却材気化室６内に収容するよ
うになつている。高温雰囲気に晒された弁傘部１
は、冷却材室５内の液体が気化するときに奪う気
化熱によつて冷却されるのであり、この気化冷却
材たる蒸気は後述する如く排気弁本体２外へ導出
されて二次冷却材Ｓとの熱交換により凝縮液化さ
れ、再び冷却材室５に戻り流れるようになつてい
る。

弁軸部４には、図示していないが、排気弁本体
２を上方へ付勢するための空気バネと、これの付
勢力に抗して押し下げる油圧タペツトが設けら
れ、これらの連動によつて排気弁本体２は排気口
を開閉すべく摺動駆動されるようになつている。

そして、冷却材気化室６内の蒸気を外部へ導出
して凝縮する手段として、冷却材気化室６内には
その上端開放口７を閉塞しつつ固定側より気化冷
却材案内管８が挿入されている。この案内管８は
その一端が開放され他端がこれより直角に延びる
連結管９に連通接続されており、その開放端１０
が冷却材気化室６内に挿入されている。排気弁本
体２の昇降動と、着座時の密着性向上をはかるた
めの回転とを許容しつつ冷却材気化室６の開放口
７と案内管８との間をシールするために、開放口
７のに内壁にシールリング１１が設けられてい
る。

上記連結管９は図示しないシリンダヘツドに固
定され、直角に延びたその端部には蒸気を二次冷
却材たる冷却水Ｓと間接熱交換させて凝縮させる
熱交換器３がエンジン振動を吸収するためのベロ
ーズ継手１２を介して連結されている。この熱交
換器３は、上端が上部ヘツダ１３に開放され下端
が連結管に通じる下部ヘツダ１４に開放されて起
立した複数の被凝縮管１５と、これら被凝縮管１
５を被つて被凝縮管１５外周に二次冷却材の水冷
層１６とその高さ調節を行なう加圧空気層１７と
を形成する調圧室１８とから成る。水冷層１６側
となる調圧室１８の下部には冷却水Ｓを給排水す
るための給水管１９と排出管２０とが接続されて
いる。給水管１９には回転数一定、吐出量一定の
冷却水ポンプ２１とこのポンプ２１の入出力口に
接続されたバイパス管２２とが連結され、このバ
イパス管２２にはこれを流れる循環量を制御して
冷却水供給量を制御する流量制御弁２３が設けら
れている。また排水管２０には冷却水排水量を制
御する絞り弁２４が設けられ、この絞り弁２４と
上記流量制御弁２３との制御によつて調圧室１８
に所定量の冷却水を供給するようになつている。
一方、加圧空気層１７側となる調圧室１８の上部
には加圧空気Ａを供給する圧搾空気供給管２５が
接続され、この供給管２５には加圧空気層１７の
圧力を調節する圧力調整弁２６が設けられ、この
圧力調整弁２６を制御することにより加圧空気層
１７内を減圧して水冷層１６の高さを上げたり、
逆に増圧して水冷層１６の高さを下げたりするこ
とができるようになつている。この場合、冷却水
ポンプ２１の回転数は一定であり、吐出量も一定
であるから、圧力調整弁２６のみの制御ではなく
これと一緒に絞り弁２４と流量制御弁２３とを連
動して制御するようにすれば無理なく安定した水
冷層１６の高さ調節を行なうこが可能となる。こ
のように水冷層１６の高さ調節を行なうことによ
つて、一次冷却材側の上記PGと二次冷却材たる
冷却水Ｓとの間の接触面積（熱交換面積）を増減
させることができるようになつている。上記圧力
調整弁２６、絞り弁２４、流量制御弁２３は二次
冷却材圧と加圧気体圧との圧力バランスを調節し
て二次冷却材の気化冷却材に対する熱交換面積を
増減させる熱交換能力調節手段となる圧力調節手
段を構成している。

なお、冷却水ポンプ２１の回転数を変えて冷却
水量を調整することもできるが、この場合モータ
側の制御が大掛りなものとなり、且つ水の流れが
不安定となる。しかも、被凝縮管１５内の蒸気
PGは100℃以上で且つ圧力は大気圧以上となるの
で、水圧変化を生じる水量制御では冷却水Ｓが沸
騰するおそれがある。

よつて、圧力が加わつたまま冷水槽１６の高さ
を調節した方が好ましい。

また、２７は熱交換器３の上部ヘツダ１３に設
けた空気抜き弁である。

ところで、排気弁本体２等の内燃機関の構成要
素に熱負荷を検出するための各種センサが設けて
ある。排気弁本体２にはその弁軸部４から弁傘部
１の表面に沿つて排気弁温度Tmを検出するため
の弁温度センサ３０、例えば熱電対が設けられて
いる。気化冷却材案内管８には冷却材気化室６の
蒸気温度Tvを検出するための蒸気温度センサ３
１、例えば熱電対と、同室６の蒸気圧力Ｐを検出
するための圧力センサ３２とが設けられている。
また熱交換器３には冷水槽水位Ｈを検出するため
の水位センサ３３が設けられている。この水位セ
ンサ３３は、調圧室１８の外にこれの上部と下部
とで連通して調圧室１８と同じく加圧空気層１７
と水冷層１６との二重層が内部に形成される起立
した水位管３４と、この水位管３４にシールリン
グ３５を介して上部から差し込まれ下端に設けた
フロート３６により水冷層１６の水位に応じて昇
降移動するスケール３７と、このスケール３７の
目盛を読み取る光電ランプ３８とから成り、水冷
層１６の高さを常時検出できるようになつてい
る。そして第２図に示す如くクランク軸のギヤ３
９の回転からエンジンの回転数Ｎを検出する回転
センサ４０と、燃料ラツク４１の位置を検出する
ラツク位置センサ４２とが設けられ、これらはい
ずれも光電ランプ等から構成されている。

これら弁温度センサ３０、上記温度センサ３
１、圧力センサ３２、水位センサ３３、回転セン
サ４０及びラツク位置センサ４２は第３図に示す
如く制御部４３に電気的に接続され、排気弁温度
信号、蒸気温度信号、蒸気圧力信号、水冷層水位
信号、エンジン回転数信号及びラツク位置信号を
制御部４３に入力する。制御部４３にはデータ設
定器４４が接続され、制御部４３に所定の排気弁
温度値や最適な排気弁温度を得るために必要なデ
ータ値を予め入力する。制御部４３の出力側は圧
力調整弁２６、絞り弁２４、流量制御弁２３及び
空気抜き弁２７に接続され、作動指令信号を出す
ことでこれらの弁の動作を制御するようになつて
いる。

ここで制御部４３の機能について説明する。制
御部４３によつて熱交換器３の加圧空気圧を変え
熱交換面積を増減すると、すなわち水冷層１６の
高さを調節すると、それに対応して排気弁温度が
制御されるのであるが、この排気弁温度と加圧空
気圧との関係、換言すれば水冷層１６の高さと加
圧空気圧とは排気弁温度、或いは蒸気温度、蒸気
圧力、シリンダー内ガス温度、排気ガス温度、エ
ンジンの回転数、燃料ラツクの位置などに関係す
る。そして、排気弁温度をのぞいたすべての値は
単独で或いは組み合せによつて排気弁温度と対応
するのである。したがつて、上述した各種センサ
により排気弁温度を直接又は関接的に検出して、
この検出値に基づいて圧力調節手段を制御するこ
とによつて排気弁本体２の温度制御が可能とな
る。各種センサにより検出されるこれらの値の変
動が、本発明の内燃機関の熱負荷変動を意味す
る。具体的に制御部４３の機能を説明すると、固
定値制御機能と任意制御機能の２つがあり、これ
らは選択可能である。

まず、固定制御機能は、検出値を予め設定した
所望の一定値にすべく圧力調整弁２６等を制御す
るものである。排気弁温度Tmを例にとると、デ
ータ設定器４４を介して制御部４３に予め所望の
排気弁温度Tmoを入力し、これを記憶させてお
く。そして、弁温度センサ３０から検出される排
気弁温度信号を温度に換算し、この換算した排気
弁温度Tmと所望の排気弁温度Tmoとを比較させ
る。Tm＜Tmoなら冷却のしすぎであるから圧力
調整弁２６を開く一方、流量制御弁２３及び絞り
弁２４を共に閉じる方向に作動すべく、これら圧
力調整弁２６、流量制御弁２３及び絞り弁２４に
作動指令信号を出す。逆にTm＞Tmoなら冷却不
足であるから圧力調整弁２６にこれを閉じ、流量
制御弁２３及び絞り弁２４にこれらを開く作動指
令信号を出す。またＴTmoのときはその時点
で各弁の作動を停止させる。

なお、蒸気圧力Ｐ、冷水層水位Ｈの場合も上述
の場合と全く同じである。このうち冷水層水位信
号はフイードバツク信号としての機能をもつてい
るのでこれを利用し、制御部４３の制御対象であ
る各弁を作動させても冷水層１６の高さに変化が
ない場合は警告を発するようにすることもでき
る。

次に、任意制御機能は、エンジン負荷に対応し
て排気弁温度Tmも変えるように圧力調節手段を
制御するものである。すなわち、エンジン負荷が
変動すると熱の発生量が変わるので排気弁本体２
内の温度差が大きく変化する。したがつて熱応力
も大きく変わる。このため排気弁本体２を保護す
るためには排気弁本体２の温度レベルをある範囲
内に制御することと、熱応力の発生を最小にする
ような温度レベルに制御することが必要となる。

よつて、予め実験等に基づいてエンジン出力と
排気弁温度測定値とから計算により両者の関係式
を作成し、エンジン出力に対する最適な排気弁温
度データとしてこれを設定器４４を介して制御部
４３に記憶させる。エンジン出力、すなわち負荷
はエンジンの回転数Ｎと燃料ラツク位置Ｌとでほ
ぼ決まるので、回転センサＮ及びラツク位置セン
サＬから検出されるこれらの信号をそれぞれの物
理単位に換算し、この換算した測定値Ｎ，Ｌを先
ず記憶させた所望の値N₀，L₀と照合し、一致す
るまで繰り返し照合させる。一致すると予め求め
て記憶させておいたそのときの最適排気弁温度
Tmo（又は上記温度Tvo，水冷層水位Ho）を発
生させる。そしてこの最適排気弁温度Tmoと弁
温度センサ３０より得られた実際の排気弁温度
Tmとを比較し、後は固定値制御機能と同様に排
気弁温度Tmが最適排気弁温度となるように圧力
調整弁２６、流量制御弁２３及び絞り弁２４を制
御する。特に、直接熱応力を受ける弁温度センサ
３０、蒸気温度センサ３１、圧力センサ３２など
と異り、水位センサ３３は熱の影響を受けないの
で破損することが少ない。したがつて弁温度セン
サ３０等や破損しても、水位センサ３３による水
冷層水位信号と回転センサ４０及びラツク位置セ
ンサ４２によるエンジン負荷信号とからでも、予
めエンジン出力に対する最適な水冷層１６の高さ
をデータとして記憶させておくことにより同様な
圧力調節手段の制御が可能である。

なお、制御部４３における上述した演算処理に
基づく圧力調節を円滑にするために、必要に応じ
て制御部４３から空気抜き弁２７に作動指令信号
を出し、熱交換器３内の空気量を調節するように
なつている。

以上の構成よりなるこの実施例の作用について
述べる。

排気弁本体２が回転しつつ昇降動している弁動
作状態において、弁傘部１が排気ガスにより加熱
されると、冷却材室５内の冷却水Ｐが昇温し、そ
の気化時に周囲から熱を奪つて弁傘部１を冷却す
る。そして、この気化した蒸気PGは冷却材気化
室６内を上昇して案内管８、連結管９を経て熱交
換器３の被凝縮管１５内に至り、ここで調圧室１
８内の冷却水Ｓと間接熱交換されて凝縮液化す
る。液化した冷却水PLは連結管９、案内管８を
流下して冷却材室５内に戻流され、再び気化する
というサイクルを繰り返すことになる。このサイ
クルにおいて、エンジン負荷が変動する場合に
は、弁温度センサ３０、蒸気温度センサ３１、圧
力センサ３２、水位センサ３３、回転センサ４０
及びラツク位置センサ４２からの各種信号よりこ
れらの物理単位を制御部４３で換算すると共に、
これら換算値と、これらに対応して予め入力して
おいた値とを比較する。この比較は、制御精度や
要求規格からすべての熱負荷要素について行なつ
ても、或いは１つのみに限定例えば排気弁温度
Tmのみに限定して行なつてもよい。そして比較
結果に基づいて制御部４３は排気弁温度Tmが所
望の一定値或いは最適な排気弁温度となるように
圧力調整弁２６、流量制御弁２３及び絞り弁２４
に開方向又は閉方向の作動指令信号が出力する。
今、排気弁温度Tmを例にとると、冷え過ぎであ
るTm＜Tmoであれば、制御部４３は圧力調整弁
２６を開く方向に作動し、流量量制御２３弁及び
絞り弁２４を閉じる方向に作動する。これらの作
動により調圧室１８内における加圧空気量が増大
して加圧空気圧が増え、二次冷却材たる冷却水圧
に打ち克つてこれの調圧室１８内への流入を抑制
し、水冷層１６の高さを低下させる。したがつて
二次冷却材Ｓに対する気化冷却材PGの接触面積
が減少して熱交換器３における熱交換率が低下
し、気化冷却材PGの凝縮液化量が減少する。そ
の結果、冷却材室５内に冷却のために戻流される
液化一次冷却材PLが減り、排気弁本体２の冷却
が抑制されてこれの温度を上昇させ、もつて排気
弁温度Tmを所望の値に制御することができる。
逆にTm＞Tmoであれば今度は冷却不足であるか
ら、制御部４３は冷却水Ｓの蒸気PGに対する熱
交換面積を増大させるべく圧力調節手段を制御す
る。その結果凝縮液化量が増大し排気弁本体２を
更に冷却して温度を下降させ、もつて排気弁温度
Tmを所望の値に制御することができる。

このように上記実施例によればエンジンの排気
弁温度を熱負荷（排気弁温度、蒸気温度、エンジ
ン回転数及びラツク位置等）の変化に応じて一定
温度又は最適温度となるようにしたので、熱負荷
の変動にかかわらず排気弁を所望の温度に制御す
ることができる。この結果、低負荷における硫酸
腐食、高負荷におけるバナジウム腐食などを有効
に回避でき、寿命を飛躍的に向上させることがで
きる。また熱負荷の変化に対しても排気弁を所望
の温度に制御できるので、弁傘部１の温度変化を
小さくすることができる。その結果、弁傘部１に
加わる熱応力変化が小さくなり高温疲労に充分耐
えることができ、寿命及び信頼性が格段と向上す
る。更に高熱負荷雰囲気内でも排気弁温度は充分
適温になつているので、材料の高温強度が充分高
い。よつて排気弁に高価な材、例えば
Nimonic80Aなどを使う必要はなく従来使用され
ている耐熱合金で充分である。

一方、燃焼によつて生じる異物が高温度レベル
において特に著しく弁座面に付着し弁座面を創傷
する。これは高温強度の高い高価な材料にあつて
も弁座面が高温になることにはかわりがないので
事情は同じである。ところが、この実施例によれ
ば異物が付着する温度以下に排気弁温度を制御で
きるので、このような創傷を避けることができ、
この点からも排気弁の寿命を向上させることがで
きる。

また、エンジンの熱負荷と排気弁温度との関係
（温度レベル及び熱応力レベル）は予め計算によ
つて推定することができ、この計算値と実働中の
排気弁温度又は蒸気温度もしくは蒸気圧力等を制
御部４３で比較することができるので、冷却の温
度制御が容易である。

加うるに熱交換器３の冷却水出口温度が100℃
以上となるので排熱利用に供することができる。

尚、前記実施例では一次冷却材と二次冷却材と
の間の接触面積を加圧空気量や冷却水量を調節す
ることにより変えているが、これに限定されるも
のではなく、第４図あるいは第５図に示す如く、
冷却水のオーバーフロー量を調節することにより
一次冷却材と二次冷却材との間の接触面積を変え
るようにしてもよい。

即ち、第４図の熱交換器３は、上端が閉塞され
下端が下部ヘツダー５０に接続された被凝縮管５
１を調圧室５２で覆い、この調圧室５２内に二次
冷却材の水冷層１６と加圧空気層１７とを形成し
て成り、水冷層１６には一定圧の冷却水Ｓが供給
されている。また上記調圧室５２の外に冷却水圧
と加圧空気圧との圧力バランスを調節するための
オーバーフロー室５３が設けられている。このオ
ーバーフロー室５３は、調圧室５２の上部と下部
とで連通して調圧室５３と同じく加圧空気層１７
と水冷層１６との二重層が内部に形成されるよう
になつている。このオーバーフロー室５３にシー
ルリング５４を介して下部からオーバーフロー管
５５が差し込まれ、その上部は案内リング５６に
支持されるとともに下部は昇降移動する電動ジヤ
ツキ５７に支承されてオーバーフロー室５３内を
上下動するように設けられている。すなわちこれ
らオーバーーフロー管５５及び電動ジヤツキ５７
が熱交換能力調節手段となる。オーバーフロー管
５５の下部は図示する如く曲管構造となつてお
り、これより水平に延びた端部より上記調圧室５
２に供給された冷却水が排水されるようになつて
いる。オーバーフロー管５５を上下動する電動ジ
ヤツキ５７は、既述したエンジン出力に係る諸デ
ータ、すなわち排気弁温度、蒸気温度、蒸気圧
力、エンジン回転数及びラツク位置などの信号の
うち少なくとも１つの信号に基づいて演算処理さ
れた制御部４３からの作動指令信号をギヤモータ
５８が受けることにより制御されるようになつて
いる。なお５９は流量制御弁である。したがつ
て、上記諸データの結果排気弁本体２が冷却過剰
になると電動ジヤツキ５７は下降しオーバーフロ
ー室５３内の水冷層１６の高さを低下させる。こ
の低下によりオーバーフロー室５３と連通してい
る調圧室５２の水冷層１６も追従して低下し、熱
交換面積を減少させる。逆に冷却不足になると電
動ジヤツキ５７が上昇し、オーバーフロー室５３
及び調圧室５２の水冷層１６の高さを上げて熱交
換面積を増大させる。なおオーバーフロー室５３
と調圧室５２とは連通されているので両室の加圧
空気圧力のアンバランスは生じない。

このように加圧空気圧を直接調節しないで冷却
水のオーバーフロー量を調節することによつても
熱交換器３における一次冷却材と二次冷却材との
接触面積を変えることができる。

一方、第５図に示す熱交換器３はオーバーフロ
ー管５５を熱交換器３の内部に収容したものであ
る。すなわち、連結管９から上昇する蒸気を収容
して凝縮液化する凝縮室６０と、この凝縮室６０
内に水平かつ多段に配設された凝縮管６１と、該
凝縮管６１を接続すべく凝縮室６０の左右に設け
られた調圧室６２とから成る。この調圧室６２内
には二次冷却材の水冷層１６とこれを加圧する加
圧空気層１７とが形成され、上記水冷層１６には
一定圧の冷却水Ｓが給水管６３と排気管６４によ
り給排され、上記空気層１７には圧搾空気供給管
６５を通して加圧空気Ａが供給されている。そし
て、一方の調圧室１６内に電動ジヤツキ５７によ
り上下動させられて調圧室６２内の水冷層１６の
高さを調節するためのオーバーフロー管５５が差
し込まれている。したがつて、オーバーフロー管
５５の上下動に応じて冷却水Ｓが満たされる凝縮
管６１の本数が増減することになり、その結果第
１図及び第４図のものと同様に一次冷却材と二次
冷却材との接触面積を変えることができる。

なお、第５図において水冷層１６の圧力を高め
るには流量制御弁５９をオーバーフロー管５５の
底部に設けるとよい。そして加圧空気Ａの圧力を
冷却水Ｓの圧力よりも僅かながら小さめに設定し
ておく。こうすれば冷却水は100℃以上になつて
も沸騰することがない。

また、上記第１図、第４図及び第５図のものは
いずれも熱交換器３内に入る気化二次冷却材PG
と熱交換器３から出る凝縮二次冷却材PLとが同
一の通路を通るようになつているが、これらを分
離して通すようにしてもよい。

即ち、第６図の熱交換器３は第５図と同じく外
凝縮タイプであるが、蒸気PGと凝縮液PLとが混
流しないように凝縮室７０内に設けた凝縮管７１
を蒸気PGの流れに沿つてテーパ状とするととも
に、下流側を下げて全体を傾斜させてある。そし
て熱交換器３に接続される連結管９及び気化冷却
材案内管８も蒸気PGと凝縮液PLとが混流しない
ように分離してある。連結管９の分離手段は仕切
板１２で連結管９を上下に区画形成することによ
つて行ない、上方を蒸気、下方を凝縮液の通路と
している。また、案内管８の分離手段は二重管構
造とし、内管７３を蒸気PGの通路、外管７４を
凝縮液PLの通路とすることによつて行なつてい
る。外管７４の下端には蒸気PGが入りにくく、
逆に凝縮液PLが出やすくなるように、焼結合金
とかスチールウールなどの多孔質を形成する物質
７５が充填されている。また、内管７３はこれを
上昇する蒸気PGが凝縮液によつて冷却されない
ように自体で二重管構造としてある。従つて、蒸
気と凝縮液とは完全に分離されることになるから
熱交換３の凝縮能力を格段と向上させることがで
きる。また案内管８は凝縮液PLに接触すること
にななるので、蒸気PGの温度よりは低くなるこ
とが期待でき、その低くなる分だけ案内管８に接
触するシールリング（第１図参照）も高温になら
ずに済みシールリング１１の寿命が向上するとい
う利点がある。

〓発明の効果〓 以上要するにこの発明によれば次のような優れ
た効果を発揮する。

(1) 内燃機関の熱負荷変動に応じて熱交換器の熱
交換能力を調節させるようにしたので、熱負荷
の大きさに合わせて冷却量の調節が行なえ、排
気弁を常に最適温度に制御することができる。

(2) その結果、排気弁を硫酸腐食や異物付着等か
ら有効に保護することができ、排気弁の高信頼
性、高寿命化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明に係る内燃機関の排気弁装置の好
適一実施例を示す図であつて、第１図は第一実施
例に係る装置全体の概略縦断面図、第２図は回転
センサとラツク位置センサの取付位置説明図、第
３図は制御部の入出力系を説明するブロツク図、
第４図は第二実施例に係る熱交換器の概略断面
図、第５図は第三実施例に係る熱交換器の概略縦
断面図、第６図は第四実施に係る熱交換器及びそ
の周辺の概略縦断面図である。 尚、図中１は弁傘部、２は排気弁本体、３は熱
交換器、４は弁軸部、５は冷却材室、６は冷却材
気化室、７は冷却気化室の開放口、８は気化冷却
材案内管、２３，２４及び２６は熱交換能力調節
手段の例示である圧力調整弁、流量制御弁、絞り
弁、４３は制御部、５５は及び５７は熱交換能力
調節手段の他の例示であるオーバーフロー管及び
電動ジヤツキ、Ｐは一次冷却材、PGは気化一次
冷却材、PLは凝縮一次冷却材、Ｓは二次冷却材
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 昇降自在に支持された弁軸部の下端に排気口
   を開閉する弁傘部を有する排気弁本体と、該排気
   弁本体の弁傘部内に形成され、一次冷却材が充填
   された冷却材室と、上記弁軸部内にその上端を開
   放させると共に、下端を上記冷却材室に連通させ
   て形成された冷却材気化室と、該冷却材気化室内
   に挿入された気化冷却材案内管と、該案内管の基
   端部に連結され気化一次冷却材と二次冷却材とを
   間接的に接触させて熱交換する熱交換器と、該熱
   交換器における上記冷却材同士の接触面積を増減
   させて熱交換能力を調節する熱交換能力調節手段
   と、熱負荷の変動に応じて上記熱交換能力調節手
   段を作動させる制御部とを備えたことを特徴とす
   る内燃機関の排気弁装置。