JPH07293212A

JPH07293212A - 排気弁の冷却装置

Info

Publication number: JPH07293212A
Application number: JP9148294A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Okawachi; 潔大川内
Original assignee: Nittan Valve Co Ltd
Current assignee: Nittan Corp
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-07

Abstract

(57)【要約】【目的】冷却効率が向上する排気弁の冷却装置の提
供。【構成】装置は、排気弁１０用のものであって、排気
弁１０は、弁ボックス１２に上下移動自在に保持されて
いる。排気弁１０の上方側には、排気弁１０を上下方向
に駆動させる弁駆動装置２０が配置されている。弁駆動
装置２０は、油圧駆動部２２と、エアダンパー２４とか
ら構成されている。装置は、排気弁１０の内部に設けら
れた冷却水循環経路２８を備えている。冷却水循環経路
２８は、排気弁１０の弁軸部１０ａの軸方向に沿って延
び、傘部１０ｂを周回するように形成されていて、弁軸
部１０ａで隔成された給水通路２８ａと排水通路２８ｂ
とを有している。給水，排水通路２８ａ，２８ｂの給水
口２８ｃと排水口２８ｄとが、弁ボックス１２の上端面
と、弁駆動装置２０のエアシリンダー２２ｂの下端面と
の間に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、排気弁の冷却装置に
関し、特に、排気弁の内部に冷却水の循環系路を設けた
内燃機関の冷却装置の改良技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、船舶用の内燃機関においては、燃
焼効率を上げるために、燃焼室の高温化が図られてい
る。ところが、燃焼室を高温化すると、特に、より一層
高温の排気ガスに晒される排気弁の高温腐食が促進し、
耐久性の面で問題が発生する。このような問題に対し
て、例えば、排気弁の材料として、高耐熱鋼などやセラ
ミックスを用いることが検討されているが、このような
耐熱性の材料を用いたとしても、高温腐食の対策として
は不十分であった。

【０００３】そこで、従来は、排気弁の内部に冷却水の
循環経路を設け、この経路内に冷却水を循環流通させる
ことで、排気弁の温度を低下させる高温腐食対策が採用
されていた。図２および図３は、このような対策を施し
た排気弁の冷却装置の一例を示している。同図に示す冷
却装置は、内燃機関のシリンダーカバー１に固設される
弁ボックス２と、弁ボックス２に取り付けられた排気弁
３と、排気弁３の上端側に設けた弁駆動機構４とを備え
た内燃機関の排気弁用のものであって、排気弁３の内部
に冷却水循環経路５が設けられている。

【０００４】弁ボックス２は、その中心に設けられた貫
通孔２ａ内に排気弁３を上下方向に摺動移動自在に挿通
することで保持しており、内部に冷却水が供給されるウ
ォータジャケット２ｂが設けられている。また、弁ボッ
クス２は、排気弁３を保持した状態で、シリンダーカバ
ー１に設けられた取付孔１ａ内に挿通され取付金具６を
ボルト締めすることにより、シリンダーカバー１に固設
されている。

【０００５】排気弁３は、弁軸部３ａと傘部３ｂとを有
している。弁駆動機構４は、排気弁３を上下移動させる
ロッカアーム（動弁腕）４ａと、復帰バネ４ｂと、バネ
ホルダー４ｃとから構成されている。バネホルダー４ｃ
は、排気弁３の弁軸部３ａの上端側にコッター７を介し
て固定されていて、復帰バネ４ｂがバネホルダー４ｃと
弁ボックス２との間に介装されている。

【０００６】冷却水循環経路５は、排気弁３の弁軸部３
ａの軸方向に沿って延び、傘部３ｂを周回するように形
成されていて、弁軸部３ａに隔成された給水通路５ａと
排水通路５ｂとを有している。給水および排水通路５
ａ，５ｂの給，排水口５ｃ，５ｄには、バネホルダー４
ｃに設けられた連通路４ｄ，４ｅがそれぞれ連通し、各
連通路４ｄ，４ｅがバネホルダー４ｃの上端に開口した
部分には、それぞれ接続用のソケット４ｆ，４ｇが固設
されている。

【０００７】各ソケット４ｆ，４ｇには、可撓性のホー
ス８がそれぞれ接続され、排水通路５ｂ側に連通するホ
ース８は、図外の冷却ユニットに接続され、給水通路５
ａ側に連通するホース８は、取付金具６に設けられた接
続パイプ９に接続されている。そして、接続パイプ９
は、シリンダーカバー１内に設けられたウォータジャケ
ット１ｃに連通している。

【０００８】以上のように構成された冷却装置では、冷
却水がウォータジャケット１ｃから冷却水循環経路５に
供給され、内燃機関の運転中に排気弁の傘部３ｂを冷却
し、燃焼室を高温化することによる問題が回避されるこ
とになるが、このような冷却装置には、以下に説明する
技術的課題が指摘されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述した冷
却装置では、弁軸部３ａのほぼ全長に渡って冷却水循環
経路５の給水通路５ａと排水通路５ｂとを設け、しか
も、これらの通路５ａ，５ｂを弁軸部３ａで隔成しなけ
ればならないので、特に、船舶用の内燃機関では、排気
弁３の全長が大型のもので略２ｍ程度になることもあっ
て、排気弁３の加工が面倒になるとともに、弁軸部３ａ
の強度に悪影響を及ぼし、弁軸部３ａが折損する原因と
なっていた。

【００１０】また、排気弁３に対して冷却が必要な部分
は、弁軸部３ａの一部と傘部３ｂとであるが、従来の冷
却装置では、弁軸部３ａのほぼ全長を冷却していたの
で、加工精度によっては弁軸部３ａが折損するといった
問題もあった。本発明は、このような従来の問題点に鑑
みてなされたものであって、その目的とするところは、
排気弁の加工が簡単になり、大型の排気弁に容易に適用
でき、しかも強度の低下を低減できる排気弁の冷却装置
を提供することにある。また、別の目的として、冷却効
率が向上する排気弁の冷却装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、内燃機関のシリンダーカバーの上面に固
設される弁ボックスに上下移動自在に取り付けられ、上
端側に弁駆動機構が設けられた排気弁の冷却装置におい
て、前記冷却装置は、前記排気弁の内部に設けられた冷
却水循環経路を備え、前記冷却水循環経路の冷却水給，
排水口を前記弁ボックスと前記弁駆動機構との間に設け
たことを特徴とする。

【００１２】前記冷却水循環経路の冷却水給水口は、前
記弁ボックスに設けられたウォータジャケットと可撓性
ホースを介して連通接続することができる。

【００１３】

【作用】上記構成の冷却装置によれば、排気弁の内部に
設けられた冷却水循環経路の冷却水給，排水口を、内燃
機関のシリンダーカバーの上面に固設される弁ボックス
と排気弁の上端側に設けた弁駆動機構との間に設けてい
るので、冷却水循環経路の長さを短くすることができ、
排気弁の冷却が必要な部分のみを冷却することができ
る。

【００１４】

【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照して詳細に説明する。図１は、本発明にかかる排
気弁の冷却装置の一実施例を示している。同図に示す冷
却装置は、排気弁１０用のものであって、排気弁１０
は、円形断面の弁軸部１０ａと、この弁軸部１０ａの先
端側に一体として形成された傘部１０ｂとを有してい
る。

【００１５】この排気弁１０は、弁ボックス１２に上下
移動自在に保持され、排気弁１０を弁ボックス１２に組
み付けた状態でシリンダーカバー１４に、その上方から
装着することができる。弁ボックス１２は、シリンダー
カバー１４に固設されるものであって、下面の中心と左
側面側に両端が開口し、略円弧状に湾曲した排気通路１
２ａが設けられていて、この排気通路１２ａの外周側に
ウォータジャケット１２ｂが形成されている。

【００１６】排気弁１０は、排気通路１２ａの下面側の
開口１２ｃを傘部１０ｂで閉塞するように配置され、排
気通路１２ａの下面側の開口１２ｃの端縁には、傘部１
０ｂの背面側に当接する環状の弁座シート１６が固着さ
れている。また、弁ボックス１２の開口１２ｃの中心上
には、貫通孔１２ｄが貫通形成されていて、この貫通孔
１２ｄ内には、スリーブ１２ｅが固設されていて、スリ
ーブ１２ｅ内に排気弁１０の弁軸部１０ａが摺動移動可
能に挿入されている。

【００１７】ウォータジャケット１２ｂは、その下端側
がシリンダーカバー１４に設けられているウォータジャ
ケット（図示省略）と接続パイプ１７を介して連通接続
されている。また、このウォータジャケット１２ｂの上
端側は、接続用ソケット１８に連通接続されていて、接
続用ソケット１８は、弁ボックス１２に設けられた取付
孔１２ｆにＯリングを介在させて、嵌着固定されてい
る。

【００１８】一方、排気弁１０の上方側には、排気弁１
０を上下方向に駆動させる弁駆動機構２０が配置されて
いる。この実施例の弁駆動機構２０は、排気弁１０の弁
軸部１０ａの上端に配置された油圧駆動部２２と、この
油圧駆動部２２の下方に設けられたエアダンパー２４と
から構成されている。油圧駆動部２２は、弁軸部１０ａ
の上端に嵌着固定された上ピストン２２ａと、この上ピ
ストン２２ａを上下方向に摺動移動可能に支持するオイ
ルシリンダー２２ｂとを有していて、ピストン２２ａと
シリンダー２２ｂとで隔成されたオイル室２２ｃが設け
られている。

【００１９】エアダンパー２４は、弁軸部１０ａの上端
側にコッター２６により固定されたエアーピストン２４
ａと、このピストン２４ａを上下方向に摺動移動可能に
支持するエアシリンダー２４ｂとを有していて、ピスト
ン２４ａとシリンダー２４ｂとで隔成された高圧室２４
ｃ内に高圧空気が封入されている。このように構成され
た排気弁１０の冷却装置は、排気弁１０の内部に設けら
れた冷却水循環経路２８を備えている。冷却水循環経路
２８は、排気弁１０の弁軸部１０ａの軸方向に沿って延
び、傘部１０ｂを周回するように形成されていて、弁軸
部１０ａで隔成された給水通路２８ａと排水通路２８ｂ
とを有している。

【００２０】本実施例では、給水および排水通路２８
ａ，２８ｂは、弁軸部１０ａの全長のほほ１／２程度の
長さに設定されていて、これらの通路２８ａ，２８ｂの
給水口２８ｃと排水口２８ｄとが、弁ボックス１２の上
端面と、弁駆動装置２０のエアシリンダー２４ｂの下端
面との間に設けられている。給水および排水口２８ｃ，
２８ｄが設けられた弁軸部１０ａには、両端が開口した
スリーブ３０が嵌着され、スリーブ３０の内周面には、
給水および排水口２８ｃ，２８ｄと個別に連通する凹溝
３０ａ，３０ｂが内設され、各凹溝３０ａ，３０ｂの上
下には、シール材が介装されている。

【００２１】スリーブ３０は、その下端面と弁ボックス
１２のスリーブ１２ｅの上端面との間隔が、排気弁１０
のバルブリフト量にほぼ対応した長さになるように設定
され、取付金具３２に設けられた孔部３２ａの下端面と
面一になるように嵌着保持されている。取付金具３２
は、後述する金具４６にボルト４８で固定されるが、取
付金具３２のコッター２６と金具４６とのコッター２６
ａとが、弁軸部１０ａに対して逆方向を向くように配置
され、ボルト４８を締め付けることにより相互に結合さ
れるようになっている。

【００２２】また、取付金具３２には、その径方向に貫
通する一対の貫通孔３２ｂ，３２ｃが設けられていて、
一方の貫通孔３２ｂがスリーブ３０の凹溝３０ａと連通
するとともに、他方の貫通孔３２ｃがスリーブ３０の凹
溝３０ｂと連通している。各貫通孔３２ｂ，３２ｃに
は、ホース接続用のソケット３４，３６がそれぞれ嵌着
固定されている。

【００２３】一方のソケット３４には、圧着金具３７を
介して可撓性ホース３８の一端が接続され、この可撓性
ホース３８の他端は、接続用ソケット１８に圧着金具３
７を介して固定されている。また、他方のソケット３６
には、ホース４０が圧着金具３７を介して接続され、こ
のホース４０には、熱交換器４２とポンプ４４とが接続
されていて、ポンプ４４の一端は、シリンダーカバー１
４のウォータージャケットに接続されている。

【００２４】なお、図１に示した符号４６の部材は、取
付金具３２を弁軸部１０ａに対して位置決め固定する金
具であって、この金具４６は、弁軸部１０ａに設けられ
た凹溝にコッター２６ａで固定され、ボルト４８で取付
金具３２と金具４６とを連結している。また、同図に符
号５２で示した部材は、弁ボックス１２の上端面と、弁
駆動装置２０のエアシリンダー２４ｂの下端面との間
に、両端がそれぞれ当接するようにして設けられた間隔
片である。

【００２５】この間隔片５２は、複数本が周方向に間隔
をおいて設けられていて、エアーシリンダー２４ｂを縦
方向に貫通し、上端がオイルシリンダー２２ｂの下方に
突出するボルトにナットを螺着することにより、エアシ
リンダー２４ｂの下面側に固定され、弁駆動装置２０全
体を支持している。以上のように構成された冷却装置で
は、内燃機関が運転されると、これに伴って弁駆動機構
２０が作動する。弁駆動機構２０の作動では、オイル室
２２ｃ内に駆動油を供給すると、この駆動油の圧力によ
り、高圧室２４ｃ内の圧力に抗して、排気弁１０が下方
に押し下げられ、排気弁１０が下方に移動すると、傘部
１０ｂと弁座シート１６との間に隙間が生じ、図外の燃
焼室を開放して、排気ガスを排気通路１２ａを介して外
部に排出することができる。

【００２６】一方、オイル室２２ｃ内から駆動油を排出
すると、高圧室２４ｃ内の高圧空気の圧力により、排気
弁１０を上方に押し上げ、排気弁１０が上方に移動する
と、傘部１０ｂが弁座シート１６に密接して、図外の燃
焼室が閉止される。そして、このような内燃機関の運転
に伴って、冷却装置のポンプ４４も駆動され、ポンプ４
４が駆動されると、冷却水がウォータジャケット１２ｂ
→可撓性ホース３８→冷却水循環経路２８（給水通路２
８ａ，排水通路２８ｂ）→ホース４０→熱交換器４２→
ポンプ４４と循環され、この冷却水の循環により、排気
弁１０の傘部１０ｂを冷却し、燃焼室の高温化に伴う問
題を解消する。

【００２７】このとき、本実施例の冷却装置では、特
に、排気弁１０の内部に設けられた冷却水循環経路２８
の冷却水給，排水口２８ｃ，２８ｄを、内燃機関のシリ
ンダーカバー１４の上面に固設される弁ボックス１２と
排気弁１０の上端側に設けた弁駆動機構２０との間に設
けているので、冷却水循環経路２８の長さを短くするこ
とができ、排気弁１０の冷却が必要な部分のみを冷却す
ることができる。

【００２８】従って、本実施例の冷却装置によれば、排
気弁１０の冷却水循環経路２８の加工が容易になるとと
もに、弁軸部１０ｂの強度が低下する部分を大きく低減
させることができる。また、冷却が必要な部分だけを冷
却するので、冷却効率も大幅に向上し、必要な加工範囲
も短くなり、事故原因となる要因を少なくすることが可
能になる。

【００２９】なお、上記実施例では、弁軸部１０ｂに給
水通路２８ａと排水通路２８ｂとを別々に形成したもの
を例示したが、本発明の実施はこれに限定されることは
なく、例えば、弁軸部１０ａに比較的大径の孔を設け
て、この孔内にパイプを挿入することにより給水通路と
排水通路とを隔成する構造のものであってもよい。ま
た、上記実施例では、弁ボックス１２に排気通路１２ａ
を形成したものを例示したが、図２，３に示した構造の
弁ボックス２を用いた場合でも、弁ボックス２と復帰バ
ネ４ｂとの間に取付金具３２を配置すれば、本発明を適
用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる排気弁の冷却装置によれば、排気弁の加
工が簡単になり、その強度低下も低減され、しかも、冷
却効率が大きく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる排気弁の冷却装置の一実施例を
示す断面図である。

【図２】従来の排気弁の冷却装置の一例を示す断面図で
ある。

【図３】図２の要部拡大図である。

【符号の説明】

１０排気弁１０ａ弁軸部１０ｂ傘部１２弁ボックス１２ａ排気通路１４シリンダーカバー１６弁座シート２０弁駆動装置２２油圧駆動部２４エアダンパー２８冷却水循環経路２８ａ給水通路２８ｂ排水通路２８ｃ給水口２８ｄ排水口３２取付金具３８可撓性ホース５２間隔片

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関のシリンダーカバーの上面に固
設される弁ボックスに上下移動自在に取り付けられ、上
端側に弁駆動機構が設けられた排気弁の冷却装置におい
て、前記冷却装置は、前記排気弁の内部に設けられた冷却水
循環経路を備え、前記冷却水循環経路の冷却水給，排水口を前記弁ボック
スと前記弁駆動機構との間に設けたことを特徴とする排
気弁の冷却装置。
【請求項２】前記冷却水循環経路の冷却水給水口は、
前記弁ボックスに設けられたウォータジャケットと可撓
性ホースを介して連通接続されることを特徴とする請求
項１記載の排気弁の冷却装置。