JPH09133008A

JPH09133008A - 破損感知手段を持つバルブの構造

Info

Publication number: JPH09133008A
Application number: JP31376895A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawamura; 英男河村
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1995-11-08
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、セラミックスから成るバルブの破
損を検出し、破損を最小限に止める破損感知手段を持つ
バルブの構造を提供する。【解決手段】この破損感知手段を持つバルブの構造
は、シリンダヘッド９に形成したポート２２に配置した
バルブ５０をセラミックスから構成し、バルブ５０にお
けるバルブステム５１の長手方向全長に延びて導電ライ
ン２を設ける。導電ライン２に接続するライン１６に電
流検出器８を設け、導電ライン２に常時又は間欠的に微
小電流を流す。コントローラ１０は、電流検出器８から
の断線検出信号を受けて警告灯１３をオンすると共に、
燃料ポンプ１４の作動を停止して燃焼室２０への燃料供
給を停止する制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃焼室の開閉に使用
されるセラミック製バルブのクラック、折損等の破損を
検出できる破損感知手段を持つバルブの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、窒化ケイ素等のセラミックスから
作製されているエンジン部品では、常にその信頼性、耐
久性が懸念される。遮熱形エンジンでは、例えば、シリ
ンダヘッドに形成された吸気ポートや排気ポートにはバ
ルブが配置されているが、バルブをセラミック材料で作
製した場合には、バルブにクラック、割れ、場合によっ
ては、折損する場合が発生すると考えられる。バルブが
折損してその破片が燃焼室に落下すると、エンジンの大
破に到ることとなり、セラミックバルブの耐久性が十分
に保証されているものではない。

【０００３】また、天然ガスを燃料とするコージェネレ
ーションエンジンのように、高価格で、寿命が１０年以
上も要求されるエンジンでは、エンジン部品の信頼性が
最も要求される。例えば、バルブのクラック、ひび等の
軽微な損傷を知らないで運転を継続すると、エンジンの
バルブのみならず、エンジンの大破に至り、部品交換で
は済まなくなる。

【０００４】従来、コージェネレーションエンジンとし
て利用されるガスエンジンとして、特開平７−１５８４
４８号公報に開示されたものがある。該ガスエンジン
は、シリンダヘッドに形成したキャビティに遮熱空気層
を形成するように、副室を構成する副室壁体を配置する
と共に、ヘッド下面部とライナ上部とを一体化した主燃
焼室を構成するヘッドライナを配置し、副室のヘッド部
に絞り部を通じて連通するガス室をシリンダヘッドに形
成し、天然ガスをガス通路を通じて副室に供給するため
ガス室にガス導入口を形成し、圧縮行程終端近傍で連絡
孔を開放する制御弁を設け、連絡孔の閉鎖状態で開放す
るガス導入弁をガス室に形成されたガス導入口に設けた
ものである。該ガスエンジンでは、ガス室に配置したガ
ス導入弁を開放することによって天然ガスがガス室に供
給され、天然ガスがガス室及び絞り部近傍に滞留でき
る。従って、該ガスエンジンについては、ガス室及び絞
り部近傍の領域では濃混合気が形成され、この状態にお
いて加圧された高温空気が主燃焼室から連絡孔を通じて
副室に導入されると、ガス室及び絞り部近傍の領域で確
実に着火燃焼が発生し、火炎伝播が良好に行われ、着火
ミスは発生しない。この現象は、特に、部分負荷時に
は、天然ガスのガス室出口近傍での滞留効果が発揮さ
れ、着火燃焼がスムースに進行する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなガスエンジンをエンジン部品としてセラミックス
を用いて遮熱形エンジンに構成すると、セラミック部品
には、高温ガス、遮熱構造等によるセラミック部品の温
度が上昇し、熱負荷がかかり、或いは熱的衝撃や機械的
衝撃等を受けるが、それらが原因になってセラミック部
品にクラック、割れ、破損等の損傷が発生することがあ
る。例えば、バルブにクラック、ひび等が発生した状態
で運転を継続すると、エンジン性能が低下することは勿
論のこと、セラミック破片等によって他の部品の損傷を
発生させ、エンジンの大破に至ることとなり、高コスト
のものとなり、十分な信頼性を確保することができな
い。そのため、部品交換だけで済まなくなり、エンジン
の寿命が短くなり、コージェネレーションエンジンの場
合には高コストとなる。

【０００６】そこで、セラミック部品でバルブを作製し
た場合に、バルブの軽微なクラック等の発生時に、その
損傷を早期に検出して発見し、損傷した部品を直ちに交
換し或いは修復を行うことによって、エンジンの大破を
避け、信頼性を確保できることが望まれている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、シリンダヘ
ッドに形成したポートを開閉するため、前記シリンダヘ
ッドに設けたバルブガイドを往復動するように配置され
たバルブステムと該バルブステムと一体構造のバルブヘ
ッドから成るセラミック製バルブを備えたエンジンにお
いて、前記バルブステムはその長手方向に延びる導電ラ
イン、前記バルブステムの端部に設けられ且つ前記導電
ラインと接続する接続端子、前記バルブヘッドに設けら
れた前記導電ラインとバルブシートを介して接続するよ
うにして接続部先端に設けられた電流検出器、前記ライ
ンを通じて前記導電ラインに常時又は間欠的に微小電流
を流す電流供給手段、及び前記電流検出器からの断線検
出信号を受けて警告灯をオンすると共に燃焼室への燃料
供給を停止する制御を行うコントローラ、から構成した
破損感知手段を持つバルブの構造に関する。

【０００８】また、前記導電ラインは、前記バルブステ
ムの長手方向に埋め込まれる導電性を有するＳｉＣ系繊
維材と前記バルブステム又は前記バルブシートにてＴｉ
Ｃ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＺｒＢ₂，ＴｉＢ₂，ＨｆＢ₂，Ｎ
ｂＢ₂，ＴａＢ₂，ＴｉＮの導電性材と接触するように
含浸又はコーティングすることによって形成される。ま
た、前記導電ラインの感度は、ＳｉＣに混合するＺｒＢ
₂の配合によってコントロールすることができる。例え
ば、ＳｉＣへのＺｒＢ₂の添加量を変更することによっ
て、抵抗温度係数がプラスからマイナスに変化する。即
ち、ＺｒＢ₂のＳｉＣへの添加量を、３０％程度にすれ
ば前記導電ラインは高温時には電流が流れ難くなり、１
０％程度にすれば前記導電ラインは高温時に電流が流れ
易くなり、検出感度をアップできる。

【０００９】又は、前記導電ラインは、前記バルブステ
ムの表面の長手方向外面にＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，Ｚｒ
Ｂ₂，ＴｉＢ₂，ＨｆＢ₂，ＮｂＢ₂，ＴａＢ₂，Ｔｉ
Ｎの導電性材を含浸又はコーティングすることによって
形成される。更に、前記バルブステムの全長に延びる前
記導電ラインは、厚さを１０〜２０μｍ程度で且つ幅を
数ｍｍのサイズで設けた配線によって形成できる。

【００１０】或いは、前記導電ラインは、前記バルブを
ＳｉＣ系繊維材にＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｂ₂，ＴｉＢ₂，ＨｆＢ₂，ＮｂＢ₂，ＴａＢ₂から成
るか一種以上が混合した導電性材を含浸又はコーティン
グした材料で作製することによって構成されている。

【００１１】また、前記導電ラインは、その一端が前記
電流検出器に延びる前記ラインに接続され、他端が金属
製の前記シリンダヘッドに接続されている。

【００１２】また、この破損感知手段を持つバルブの構
造において、前記シリンダヘッドに形成されたヘッドラ
イナにバルブシートが形成され、該バルブシート及び前
記ヘッドライナに導電性コーティング層が形成され、前
記導電性コーティング層を通じて前記バルブの前記導電
ラインが別のバルブの導電ラインに接続している。

【００１３】この破損感知手段を持つバルブの構造は、
上記のように構成されており、バルブ自体には電流が流
れる導電ラインが構成されているので、その導電ライン
に常時又は間欠的に微小電流を流して前記バルブのクラ
ック、割れ等の破損を常時検出でき、バルブにクラッ
ク、割れ等の破損が発生すれば、前記電流検出器からの
断線検出信号で警告灯がオンし、該バルブの破損を早期
に検出して発見でき、バルブを直ちに交換したり、修復
することができ、エンジンが大破するのを防止できる。

【００１４】この破損感知手段を持つバルブの構造にお
いて、前記バルブの導電ラインは、前記バルブステムを
ＳｉＣ系繊維材にＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｂ₂，ＴｉＢ₂，ＨｆＢ₂，ＮｂＢ₂，ＴａＢ₂から成
るか一種以上が混合した導電性セラミックスで作製して
構成してもよく、或いは、ＳｉＣ系繊維材に作製した前
記バルブステムの外面にＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，Ｔｉ
Ｎ，ＺｒＢ₂，ＴｉＢ₂，ＨｆＢ₂，ＮｂＢ₂，ＴａＢ
₂の導電性材から成る導電コーティング層を形成するこ
とによって構成することができる。前記バルブステムへ
の前記コーティング層は、前記導電ラインの厚さ即ち深
さを１０〜２０μｍ程度でその幅を数ｍｍのサイズで設
ければよく、また、前記バルブステムの外周面上に隔置
して複数条の配線を形成してもよく、その時には各配線
を直列に結線すれば、前記バルブステムに対して全長に
わたって監視することができる。

【００１５】また、前記バルブステムの外周面への前記
導電ラインの配線の方法として、窒化ケイ素材等のセラ
ミックスで作製した前記バルブステムの成形体を焼結し
て加工した後に、前記バルブステムの外周面に導電性セ
ラミックスの粉体を塗布し、前記バルブステムを再度焼
結して配線を形成したり、或いは、窒化ケイ素材等のセ
ラミックスで作製した前記バルブステムの成形体に導電
性セラミックスの粉体を塗布したり含浸させて焼結する
ことによって配線を形成することができる。

【００１６】この破損感知手段を持つバルブの構造は、
上記のように構成されているが、バルブヘッド（傘部）
を持つ吸排気バルブ等のバルブでは、その最弱部が傘部
とバルブステムとの接続部及びバルブガイドの端部付近
であるので、前記バルブのバルブガイドに嵌合されるバ
ルブステム部とバルブシート部を電気的に接続して置け
ば、それらの部分が破損した時に、直ちに敏感に破損信
号を検出することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による破損感知手段を持つバルブの構造の実施例を説明
する。この破損感知手段を持つバルブの構造は、セラミ
ック部品を使用したコージェネレーションエンジンとし
て適用される遮熱形ガスエンジン、或いは、セラミック
部品を使用した一般のエンジンや遮熱形エンジンに適用
できる。図１はこの発明による破損感知手段を持つバル
ブの構造の一実施例を示す説明図、及び図２は図１の破
損感知手段を持つバルブの構造を装着するヘッドライナ
を示す斜視図である。

【００１８】図１には、この発明による破損感知手段を
持つバルブの構造を遮熱形ガスエンジンや遮熱形エンジ
ンに組み込まれたバルブに適用した実施例が示されてい
る。この破損感知手段を持つバルブの構造は、主とし
て、シリンダヘッド９に形成したキャビティ３に配置さ
れたヘッドライナ１、ヘッドライナ１に形成されたポー
ト２１に配置されたバルブ５０、バルブ５０のバルブス
テム５１の長手方向全長に延びて配置された導電ライン
２、導電ライン２に設けた接続端子６に接続するライン
１６に設けられた電流検出器８、ライン１６を通じて導
電ライン２に常時又は間欠的に微小電流を流す電流供給
手段としての電池１５、及び電流検出器８からの断線検
出信号を受けて警告灯１３をオンすると共に燃料ポンプ
１４の作動を停止して燃焼室としての主燃焼室２０への
燃料供給を停止する制御を行うコントローラ１０、から
構成されている。導電ライン２への電流を流すタイミン
グは、電池１５から常時流してもよく、或いは一定間隔
又は定期的に間欠的に流してもよく、その状態を電流検
出器８で検出すればよい。

【００１９】この破損感知手段を持つバルブの構造にお
いて、バルブ５０は、吸・排気バルブを構成し、バルブ
ステム５１とバルブヘッド５２とが一体構造にセラミッ
クスによって作製され、シリンダヘッド９に固定したバ
ルブガイド１８を摺動可能に装着されている。また、ヘ
ッドライナ１は、ヘッド下面部１２とライナ上部１１と
を一体構造に窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミックス
材から作製され、ヘッドライナ１によって燃焼室として
の主燃焼室２０が構成されている。ヘッド下面部１２に
は、シリンダヘッド９に形成された吸・排気ポート２２
に連通するポート２１が形成され、ポート２１に形成さ
れたバルブシート４３には吸・排気バルブ５０が配置さ
れている。また、燃料噴射ポンプ或いは副燃焼室をシリ
ンダヘッド９に配置する場合には、ヘッド下面部１２に
形成した貫通ポート２３（図２）を通じて達成できる。

【００２０】また、導電ライン２は、その一端が電流検
出器８に延びるライン１６に接続され、他端がバルブヘ
ッド５２にコーティングされた導電コーティング層７を
通じて金属製のシリンダヘッド９又はシリンダブロック
（図示せず）に接続されている。接続端子６はシリンダ
ヘッド９に対して絶縁部材４２によってシリンダヘッド
９から絶縁されている。端子６は、導電ライン２とライ
ン１６とを接続している。電流検出器８からの検出信号
は、ライン１７を通じてコントローラ１０に接続されて
いる。シリンダヘッド９の下方には、図示していない
が、シリンダブロックが取り付けられ、シリンダブロッ
クの孔部にはシリンダ２６を構成するシリンダライナが
配置されている。シリンダ２６は、ヘッドライナ１とシ
リンダライナによって形成される。

【００２１】この破損感知手段を持つバルブの構造は、
バルブステム５１に設けた導電ライン２が、ＳｉＣ系繊
維材に作製したバルブステム５１内に導電性材から成る
導電層を形成することによって構成される。導電ライン
２は、図１では、バルブステム５１内に対して２条形成
されているが、１条或いは３条以上に間置して設けても
よいものである。導電ライン２を構成する導電層は、Ｓ
ｉＣにＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＴｉＮ，ＺｒＢ₂，Ｔｉ
Ｂ₂，ＨｆＢ₂，ＮｂＢ₂，ＴａＢ₂のいずれか一種以
上が添加された導電性材を含浸するか又はコーティング
することから構成されている。導電ライン２は、バルブ
５０の作製工程において、バルブ５０のバルブステム５
１の成形体内に埋め込まれるＳｉＣ系の繊維材の成形体
に導電性セラミックスを含浸させるか、又はＳｉＣ系の
繊維材にコーティングすることによって形成することが
できる。

【００２２】バルブ５０を作製するには、例えば、バル
ブ成形体に埋め込まれるＳｉＣ系の繊維材に上記導電性
材を含浸させ、該含浸繊維材をバルブステム５１の長手
方向に平行に束ねて埋め込むと共に、バルブステム５１
の上端部とバルブヘッド５２及びそのバルブフェース５
３において含浸繊維材をを露出させた構成のバルブ成形
体を作製し、該バルブ成形体を焼結してバルブ焼結体を
作製する。更に、バルブ焼結体の露出した繊維材に上記
導電性材を含浸させるか、又はコーティングしてバルブ
５０を導電体に構成する。一方、ヘッドライナ１につい
ては、隣接するバルブ５０に接続するように、導電ライ
ン２の接続端子を構成する導電コーティング層７を形成
する。

【００２３】この破損感知手段を持つバルブの構造の別
に実施例として、バルブ５０への導電ライン２の形成
は、次のように構成することができる。図示していない
が、バルブ５０の両端については、上記と同様に、導電
ラインを外部に露出させるが、バルブ５０の成形時にバ
ルブステム５１の長手方向外面に、上記導電性材をコー
ティング又は含浸させることによって、バルブステム全
長に延びる導電ライン２を形成できる。導電ライン２と
しては、厚さを１０〜２０μｍ程度で幅を数ｍｍのサイ
ズで形成した配線によって構成することができる。

【００２４】次に、図３を参照して、この発明による破
損感知手段を持つバルブの構造の別の実施例を説明す
る。この実施例は、図１の実施例に比較して、バルブ自
体を導電性材で作製したものであり、それ以外について
は図１の実施例と同一であるので、同一の部品には同一
の符号を付す。この実施例では、バルブ５５におけるバ
ルブステム５６に設けた導電ライン２は、バルブ５５を
ＳｉＣ系繊維材にＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｂ₂，ＴｉＢ₂，ＨｆＢ₂，ＮｂＢ₂，ＴａＢ₂から成
るか一種以上が混合した導電性材を含浸又はコーティン
グした材料で作製することによって構成できる。バルブ
５５は、バルブステム５６とバルブヘッド５７が一体構
造に上記導電セラミックスで作製されている。この実施
例では、バルブヘッド５７におけるバルブフェース５８
は導電性を有するので、図１の実施例のように、バルブ
フェース５８に導電コーティング層を設ける必要はな
い。

【００２５】更に、図４を参照して、この破損感知手段
を持つバルブの構造の更に別の実施例を説明する。この
実施例は、上記各実施例が吸・排気バルブのバルブに適
用されたのに比較して、遮熱形ガスエンジンの連絡孔バ
ルブに適用されたものであり、バルブ自体の構成につい
ては同一の構成を有するものであり、同一の部品には同
一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【００２６】この実施例では、主燃焼室２０を構成する
ヘッドライナ１と主燃焼室２０に連絡孔３５を通じて連
通する副燃焼室３０を構成する副室構造体３１とであ
る。主燃焼室２０と副燃焼室３０とは、連絡孔３５を通
じて連通され、連絡孔３５には連絡孔バルブ３２が配置
されている。連絡孔バルブ３２は、上記各実施例のバル
ブ５０やバルブ５５と同一の構造を有するものであり、
機能の同一の機能を有するものである。連絡孔バルブ３
２の導電ライン２は、一端が接続端子６を通じてライン
１６に接続され、また、他端が接続端子即ち導電コーテ
ィング層７を通じてアースのシリンダヘッド９に接続さ
れている。従って、連絡孔バルブ３２にクラック、ひ
び、割れ等の損傷が発生すると、その損傷を直ちに検出
することができる。

【００２７】この遮熱形ガスエンジンは、シリンダブロ
ック２４に固定されたシリンダヘッド９に吸・排気ポー
ト（図示せず）が形成され、該吸・排気ポートとをそれ
ぞれ開閉する吸・排気バルブを有している。この遮熱形
ガスエンジンは、シリンダヘッド９に形成したキャビテ
ィ２９に配置した遮熱構造の副室構造体３１で形成した
副燃焼室３０、シリンダブロック２４に形成した孔部に
嵌合したシリンダライナ２５、シリンダライナ２５に形
成したシリンダ２６内を往復運動するピストン２７、シ
リンダ２６側に形成される遮熱構造の主燃焼室２０、及
び主燃焼室２０と副燃焼室３０とを連通する副室構造体
３１に形成した連絡孔３５を有している。この遮熱形ガ
スエンジンは、ヘッドライナ１及び副室構造体３１は、
窒化ケイ素や炭化ケイ素のセラミックスから構成されて
いる。また、シリンダヘッド９とシリンダブロック２４
との間には孔部を備えた中間構造体３９が介在してい
る。シリンダヘッド９は中間構造体３９を介在してシリ
ンダブロック２４にボルト４１で固定されている。ピス
トン２７は、耐熱性に優れた窒化ケイ素等のセラミック
スから成るピストンヘッド３７と、ピストンヘッド３７
に結合リング４４でメタルフローによって固定したピス
トンスカート３８から構成されている。

【００２８】この遮熱形ガスエンジンにおいて、主燃焼
室２０はシリンダヘッド９に取り付けた中間構造体３９
の孔部４５にガスケット４６を介在して嵌合したヘッド
ライナ１で形成されている。ヘッドライナ１は、上記実
施例と同様の構造を有するものである。中間構造体３９
の孔部４５の壁面とヘッドライナ１の外面５との間には
遮熱空気層４が形成され、主燃焼室２０が遮熱構造に構
成されている。また、シリンダヘッド９のキャビティ２
９の壁面と副室構造体３１の外面４０との間には遮熱空
気層３６が形成され、副燃焼室３０が遮熱構造に構成さ
れている。ヘッド下面部１２には、副燃焼室３０を構成
する副室構造体３１が嵌合する孔部２８が形成されてい
る。副室構造体３１は、シリンダヘッド９のキャビティ
２９にガスケット４７を介在して嵌合され、ヘッドライ
ナ１の孔部２８を貫通し、副室構造体３１とヘッドライ
ナ１とに形成した連絡孔３５が主燃焼室２０に開口して
いる。副室構造体３１に形成される副燃焼室３０は、シ
リンダ２６の中央部に配置されている。ヘッド下面部１
２には、図示していないが、シリンダヘッド９に形成し
た吸・排気ポートに連通するポートがそれぞれ形成さ
れ、該ポートに吸・排気弁が配置されている。

【００２９】この遮熱形ガスエンジンにおいて、図示し
ていないが、燃料としてのナチュラルガス即ちガス燃料
を収容した燃料供給源が設けられており、該燃料供給源
から天然ガスが供給する燃料供給管に連通する燃料供給
通路３４がシリンダヘッド９に形成されている。燃料供
給源からの天然ガス即ちガス燃料は、ガス燃料供給通路
３４を通じて副室構造体３１に形成された燃料供給口か
ら副燃焼室３０に供給される。また、燃料供給口には、
燃料供給口を開閉するためガスノズル即ち燃料供給弁３
３が配置されている。また、この遮熱形ガスエンジン
は、主燃焼室２０と副燃焼室３０とを連通する連絡孔３
５を開閉するため連絡孔３５に連絡孔バルブ３２が配置
されている。ガス燃料供給源からガス燃料が燃料供給管
を通じて燃料供給通路３４へと供給されている。燃料供
給弁３３が作動して燃料供給口を開放すると、ガス燃料
は燃料供給通路３４から燃料供給口を通じて副燃焼室３
０に供給される。燃料供給弁３３を作動して燃料供給口
を閉鎖すると、副燃焼室３０へのガス燃料の供給が終了
する。

【００３０】この遮熱形ガスエンジンは、上記の構成を
有しており、次のように作動される。この遮熱形ガスエ
ンジンは、吸入行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程
の４つの行程を順次繰り返すことによって作動されるも
のである。まず、吸入行程では、吸気弁が吸気ポートを
開放して主燃焼室２０に吸入空気が供給され、連絡孔弁
３２によって連絡孔３５を閉鎖した状態で燃料供給弁３
３が作動して燃料供給口を開放して燃料供給路３４を通
じてガス供給源から副燃焼室３０に天然ガスのガス燃料
が供給される。圧縮行程では、連絡孔バルブ３２によっ
て連絡孔３５を閉鎖しておき、主燃焼室２０で吸入空気
を高圧縮して圧縮比を大きくする。次いで、圧縮行程終
盤で連絡孔バルブ３２が連絡孔３５を開放し、連絡孔３
５を通じて高圧縮で高温化した圧縮空気を主燃焼室２０
から副燃焼室３０へ流入させ、該吸入空気は副燃焼室３
０内のガス燃料と混合を促進して着火燃焼し、燃焼が急
速に進展して燃焼し、次いで、副燃焼室３０の火炎が主
燃焼室２０へ噴出し、膨張行程へ移行し、主燃焼室２０
に存在する新気と混合を促進して短期間に二次燃焼を完
結する。膨張行程では、連絡孔３５の開放状態を維持し
て副燃焼室３０から主燃焼室２０へ火炎を噴出させて仕
事をさせ、排気行程終了付近で連絡孔３５を連絡孔バル
ブ３２を作動して閉鎖する。

【００３１】この遮熱形ガスエンジンは、上記のよう
に、副燃焼室３０に連絡孔３５と燃料供給口を設け、天
然ガスを連絡孔バルブ３２で連絡孔３５を閉鎖した状態
で燃料供給口から副燃焼室３０内に供給し、また吸気ポ
ートから主燃焼室２０へ吸入した吸入空気を連絡孔弁３
２で連絡孔３５を閉鎖して副燃焼室３０に吸入空気が供
給されない状態で、ピストン２７の上昇の圧縮行程で圧
縮されるので、吸入空気が主燃焼室２０内で高圧縮され
ても、副燃焼室３０内に供給されたガス燃料は主燃焼室
２０とは連絡孔バルブ３２で遮断されているので自己着
火することがなく、ノッキングが発生することがない。
また、連絡孔バルブ３２が連絡孔３５を開放すること
で、主燃焼室２０から高圧縮比の吸入空気が副燃焼室３
０に流入して燃料ガスと吸入空気とが混合して着火し、
当量比の大きい燃料リッチな状態で高速燃焼して燃焼を
完結する。

【００３２】

【発明の効果】この発明による破損感知手段を持つバル
ブの構造は、上記のように構成されており、次のような
効果を有する。即ち、この破損感知手段を持つバルブの
構造は、シリンダヘッドに形成した吸排気ポートや連絡
孔に配置されたセラミックスから成るバルブにおけるバ
ルブステムの長手方向に導電ラインを設け、前記導電ラ
インから延びるラインに常時又は間欠的に微小電流を流
して電流検出器で前記導電ラインの断線を検出して警告
灯をオンすると共に燃焼室への燃料供給を停止し、エン
ジンが停止するので、バルブにクラックや割れの破損が
発生したとしても、他の部品への影響を最小限に止める
ことができ、エンジン大破に至ることを防止でき、耐久
信頼性を向上し、エンジン寿命を長くしてコストを低減
できる。従って、この破損感知手段を持つバルブの構造
は、コージェネレーションエンジンに適用して極めて好
ましいものである。

【００３３】また、前記バルブにおけるバルブステムの
長手方向に配置した前記導電ラインは、前記バルブステ
ムの外面に対してＳｉＣにＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，Ｔｉ
Ｎ，ＺｒＢ₂，ＴｉＢ₂，ＨｆＢ₂，ＮｂＢ₂，ＴａＢ
₂のいずれか一種以上が添加された導電性材をコーティ
ング又は含浸させた材料で容易に作製することができ
る。更に、前記導電ラインは、その一端が前記電流検出
器に延びる前記ラインに接続し、他端が金属製の前記シ
リンダヘッドやシリンダブロックに接続されているもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による破損感知手段を持つバルブの構
造の一実施例を示す説明図である。

【図２】図１の破損感知手段を持つバルブの構造におけ
るヘッドライナを示す斜視図である。

【図３】この発明による破損感知手段を持つバルブの構
造の別の実施例を示す断面図である。

【図４】この発明による破損感知手段を持つバルブの構
造の更に別の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ヘッドライナ２導電ライン６接続端子７導電コーティング層（接続端子）８電流検出器９シリンダヘッド１０コントローラ１３警告灯１４燃料ポンプ１５電池（電流供給手段）１６，１７ライン１８バルブガイド２０主燃焼室（燃焼室）２１ポート３２連絡孔バルブ３５連絡孔４３バルブシート５０，５５バルブ５１，５６バルブステム５２，５７バルブヘッド５３，５８バルブフェース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッドに形成したポートを開閉
するため、前記シリンダヘッドに設けたバルブガイドを
往復動するように配置されたバルブステムと該バルブス
テムと一体構造のバルブヘッドから成るセラミック製バ
ルブを備えたエンジンにおいて、前記バルブステムはそ
の長手方向に延びる導電ライン、前記バルブステムの端
部に設けられ且つ前記導電ラインと接続する接続端子、
前記バルブヘッドに設けられた前記導電ラインとバルブ
シートを介して接続するようにして接続部先端に設けら
れた電流検出器、前記ラインを通じて前記導電ラインに
常時又は間欠的に微小電流を流す電流供給手段、及び前
記電流検出器からの断線検出信号を受けて警告灯をオン
すると共に燃焼室への燃料供給を停止する制御を行うコ
ントローラ、から構成した破損感知手段を持つバルブの
構造。
【請求項２】前記導電ラインは、前記バルブステムの
長手方向に埋め込まれるＳｉＣ系繊維材と前記バルブス
テム又は前記バルブシートにてＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，
ＺｒＢ₂，ＴｉＢ₂，ＨｆＢ₂，ＮｂＢ₂，ＴａＢ₂，
ＴｉＮの導電性材と接触するように含浸又はコーティン
グすることによって形成される請求項１に記載の破損感
知手段を持つバルブの構造。
【請求項３】前記導電ラインは、前記バルブステムの
表面に長手方向外面にＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，Ｚｒ
Ｂ₂，ＴｉＢ₂，ＨｆＢ₂，ＮｂＢ₂，ＴａＢ₂，Ｔｉ
Ｎの導電性材を含浸又はコーティングすることによって
形成される請求項１に記載の破損感知手段を持つバルブ
の構造。
【請求項４】前記バルブステムの長手方向全長に延び
る前記導電ラインは、厚さを１０〜２０μｍ程度で且つ
幅を数ｍｍのサイズで設けた配線によって形成できる請
求項３に記載の破損感知手段を持つバルブの構造。
【請求項５】前記導電ラインは、前記バルブをＳｉＣ
系繊維材にＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＴｉＮ，ＺｒＢ₂，
ＴｉＢ₂，ＨｆＢ₂，ＮｂＢ₂，ＴａＢ₂から成るか一
種以上が混合した導電性材を含浸又はコーティングした
材料で作製して構成されている請求項１に記載の破損感
知手段を持つバルブの構造。
【請求項６】前記導電ラインは、その一端が前記電流
検出器に延びる前記ラインに接続し、他端が金属製の前
記シリンダヘッドに接続した請求項１〜５のいずれか１
項に記載の破損感知手段を持つバルブの構造。
【請求項７】前記シリンダヘッドに形成されたヘッド
ライナにバルブシートが形成され、該バルブシート及び
前記ヘッドライナに導電性コーティング層が形成され、
前記導電性コーティング層を通じて前記バルブの前記導
電ラインが別のバルブの導電ラインに接続している請求
項１〜６のいずれか１項に記載の破損感知手段を持つバ
ルブの構造。