JPH10205312A - 内燃機関の給排気弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の高出力化に伴い、弁ガイド４と給
排気弁の弁ステム２ａとの間の隙間からガス漏れが発生
するようになり、出力の増大と共にガスの漏れ量が増加
している。これにより、オイル漏れや、弁ステム２ａ、
弁ガイド４及び弁バネ７などの腐食が発生し、また潤滑
油の劣化が生じる。 【解決手段】 弁ステム２ａ外周に弁ガイド４を配設し
た内燃機関の給排気弁２・２’において、弁ガイド４下
端にシール部４ａを形成し、弁ステム２ａにガス漏れ防
止弁８を、該弁ステム２ａと一体的に、若しくは弁ステ
ム２ａと別体に形成し該弁ステム２ａに嵌入して設け、
給排気弁２・２’を閉じた時に該シール部４ａとガス漏
れ防止弁８とを密着させて、前記弁ステム２ａと弁ガイ
ド４との間からのガス漏れを防止するよう構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関などにお
いて、給排気弁の弁ステムと弁ガイドとの間から漏出す
るガス量を低減する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関においては、ミスト抜きパイプ
から出るガス、即ちブローバイガスが発生し、このブロ
ーバイガスの発生量は内燃機関の出力の増大に伴って増
加する。その原因の一つとして、給排気弁の軸部からの
ガス漏れを挙げることができる。そこで、給排気弁軸部
とシリンダヘッドとの間に弁ガイドを設けて、給排気弁
の軸部からのガス漏れを防止し、ブローバイガスの発生
量の低減を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし近年は、内燃機
関の高出力化が著しく、これに伴いガス漏れを防止する
為の弁ガイドと給排気弁の弁ステムとの間の隙間からガ
ス漏れが発生するようになり、出力の増大と共にガスの
漏れ量が増加している。このガス漏れによって、オイル
漏れや、弁ステム、弁ガイド及び弁バネなどの腐食が発
生し、また潤滑油の劣化が生じる。そこで本発明は、高
出力機関においても、弁ガイドと弁ステムとの隙間から
のガス漏れを防止して、ブローバイガス量の低減を図る
ものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。即ち、弁ステム外周に弁ガイドを配
設した内燃機関の給排気弁において、弁ガイド下端にシ
ール部を形成し、弁ステムにガス漏れ防止弁を、該弁ス
テムと一体的に、若しくは弁ステムと別体に形成し、給
排気弁を閉じた時に該シール部とガス漏れ防止弁とを密
着させて、前記弁ステムと弁ガイドとの間からのガス漏
れを防止するよう構成したことである。

【０００５】また、弁ステム外周に弁ガイドを配設した
内燃機関の給排気弁において、弁ステムを段階的に径を
変化させた段付き構造に形成し、弁ガイドを該弁ステム
の形状に対応させた形状に形成して、弁ステムと弁ガイ
ドとの間からのガス漏れを防止するよう構成したことで
ある。

【０００６】また、請求項１記載の給排気弁において、
前記弁ガイドを上下に分割し、該弁ガイドの分割部の円
周方向に隙間を設けたことである。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の給排気弁の第一の実施例を示す断
面図、図２は同じく弁ステム部を示す部分断面図、図３
はガス漏れ防止弁の別実施例を示す断面図、図４は弁ス
テムと別体に形成したガス漏れ防止弁を示す斜視図、図
５は給排気弁の第２の実施例を示す断面図、図６は同じ
く弁ステム部を示す部分断面図、図７は段付き構造に形
成した弁ステムの別実施例を示す断面図、図８は同じく
弁ステム部を示す部分断面図図、図９は給排気弁の第３
の実施例を示す断面図である。

【０００８】まず、本発明の給排気弁の第一の実施例に
ついて図１、図２により説明する。排気弁２及び給気弁
２’は、弁ステム２ａ・２ａ’と弁頭２ｂ・２ｂ’とか
ら構成されている。弁ステム２ａ・２ａ’の上端部に
は、他部よりも径が小さく形成された溝部２ｄ・２ｄ’
を設け、弁頭２ｂ・２ｂ’の外周部上面には傾斜角を有
した弁面２ｃ・２ｃ’が形成されている。

【０００９】前記排気弁２及び給気弁２’は、シリンダ
ヘッド１の弁孔１ａ・１ａに弁ガイド４・４を介して、
上下摺動自在に弁ステム２ａ・２ａ’を嵌入している。
弁ステム２ａ・２ａ’の上端部の溝部２ｄ・２ｄ’には
コレット５・５の突出部５ａ・５ａを嵌合させ、該コレ
ット５・５の外周にリテーナ６・６を外嵌し、該リテー
ナ６・６の下面とシリンダヘッド１との間に弁バネ７・
７を介装して、排気弁２及び給気弁２’を上方に付勢し
ている。また、前記弁ガイド４は固定具１３によって、
シリンダヘッド１に固定されている。

【００１０】シリンダヘッドの下端部には、リング状に
形成した弁シート３・３’が配設され、該弁シート３・
３’の下面内側部に傾斜角を有した弁座３ａ・３ａ’が
形成されている。弁ステム２ａ・２ａ’の下端には弁頭
２ｂ・２ｂ’を設けて、該弁頭２ｂ・２ｂ’の上面部に
は弁面２ｃ・２ｃ’を形成している。排気弁２及び給気
弁２’は弁バネ７・７によって上方へ付勢されており、
弁面２ｃ・２ｃ’は弁座３ａ・３ａ’に係合している。
また、該弁座３ａ・３ａ’と弁面２ｃ・２ｃ’とは密着
しており、排気弁２及び給気弁２’が閉じているときに
はシリンダ内のガスが外部に漏出しないよう構成してい
る。

【００１１】弁ガイド４・４の下端内側には、傾斜角を
有したシール部４ａ・４ａを形成し、弁ステム２ａ・２
ａ’下部には該弁ステム２ａ・２ａ’と一体的に形成し
たガス漏れ防止弁８・８を設けている。該ガス漏れ防止
弁８・８の上部は傾斜角を有した弁面８ａ・８ａを形成
して、排気弁２及び給気弁２’が閉じているときには、
該弁面８ａ・８ａと前記シール部４ａ・４ａとが密着す
るよう構成している。

【００１２】ガス漏れ防止弁８・８の下部は、前記弁面
部よりも大径のシールカラー８ｂを形成して、該シール
カラー８ｂの外周は、シリンダヘッド１の弁孔１ａの内
壁と摺動可能に密着している。また、ガス漏れ防止弁８
・８は、排気弁２及び給気弁２’が下方へ開いて最大リ
フトとなった場合でも、ポート９・９’内へ突出しない
位置に配設されている。

【００１３】以上のように構成したので、弁ステム２ａ
・２ａ’と弁ガイド４・４との隙間を塞ぐことができ、
ガス漏れを防止することが可能となる。その上、シール
カラー８ｂ・８ｂを設けて、シリンダブロック１の弁孔
１ａ・１ａと弁ステム２ａ・２ａ’との隙間を塞いでい
るので、さらに確実なガス漏れ防止ができることとなる
のである。さらに、弁シート３・３’の弁座３ａ・３
ａ’や弁ガイド４の摩耗量を低減することもできる。

【００１４】また、前記ガス漏れ防止弁８は図３に示す
ように、シールカラー８ｂを小径化してシールカラー８
ｂ’として、簡単な構造のガス漏れ防止弁８’に形成す
ることもできる。この場合においても、弁面８ａ’とシ
ール部４ａとがお互いに密着して確実にガス漏れを防止
することが可能である。

【００１５】また、ガス漏れ防止弁８’を弁ステム２ａ
・２ａ’と別体に形成することも可能である。図４に示
すように、ガス漏れ防止弁８’を円筒状に形成して、弁
ステム２ａ・２ａ’に嵌入するのである。このように構
成することで、ガス漏れ防止弁８’の上下方向の位置調
節が可能になり、弁面２ｃ・２ｃ’と弁座３ａ・３ａ’
及び弁面８ａ’とシール部４ａとの密着具合を最適な状
態に調節することが容易にできることとなる。尚、前記
のガス漏れ防止弁８においても、弁ステム２ａ・２ａ’
と別体に形成することができるのはいうまでもない。

【００１６】次に給排気弁の第二の実施例を図５、図６
により説明する。排気弁１２及び給気弁１２’は、弁ス
テム１２ａ・１２ａ’と弁頭１２ｂ・１２ｂ’とから構
成されている。弁ステム１２ａ・１２ａ’の上端部に
は、他部よりも径が小さく形成された溝部１２ｄ・１２
ｄ’を設け、弁ステム１２ａ・１２ａ’の下端に配設し
た弁頭１２ｂ・１２ｂ’の外周部上面には傾斜角を有し
た弁面１２ｃ・１２ｃ’が形成されている。

【００１７】前記排気弁１２及び給気弁１２’は、前述
の第一の実施例の給排気弁２・２’と同様の構成にて、
シリンダヘッド１に弁ガイド１４・１４を介して、上下
摺動自在に取付けられて上方に付勢され、弁座３ａ・３
ａ’と弁面１２ｃ・１２ｃ’とが密着して、排気弁１２
及び給気弁１２’が閉じているときにはシリンダ内のガ
スが外部に漏出しないよう構成している。

【００１８】前記弁ステム１２ａ・１２ａ’は、上部に
位置する第一ステム１２ａａ・１２ａａ’と、該第一ス
テム１２ａａ・１２ａａ’の下端から下方に延出する第
二ステム１２ａｂ・１２ａｂ’とから成っている。該第
二ステム１２ａｂ・１２ａｂ’は、第一ステム１２ａａ
・１２ａａ’よりも大径に形成して、弁ステム１２ａ・
１２ａ’を段付き構造としている。

【００１９】また、弁ガイド１４・１４は、弁ステム１
２ａ・１２ａ’の形状に対応した形状に形成し、上部に
位置する第一ガイド部１４ａ・１４ａと、その下方に位
置する第二ガイド部１４ｂ・１４ｂとから成っている。
該第二ガイド部１４ｂ・１４ｂの内径は、第一ガイド部
１４ａ・１４ａの内径よりも大径に形成して、弁ガイド
１４・１４を段付き構造としている。このように、第一
ガイド部１４ａ・１４ａと第一ステム１２ａａ・１２ａ
ａ’とは摺接し、第二ガイド部１４ｂ・１４ｂと第二ス
テム１２ａｂ・１２ａｂ’とは摺接している。また、給
排気弁１２・１２’が開いた最大リフト時においても、
第二ガイド部１４ｂ・１４ｂと第二ステム１２ａｂ・１
２ａｂ’との少なくとも一部が摺接するように構成して
いる。

【００２０】以上のように構成することで、弁ガイド１
４・１４と弁ステム１２ａ・１２ａ’との間から漏れ出
すガスの流れに、該弁ガイド１４・１４及び弁ステム１
２ａ・１２ａ’の段付き部分において抵抗が生じるため
ガスの流量が減少するので、その結果ガス漏れを減少さ
せることができる。

【００２１】また、給排気弁１２・１２’が閉じた状態
において、前記第一ガイド部１４ａ・１４ａの下端部と
第二ステム１２ａｂ・１２ａｂ’の上端部との間に、間
隙１０を設けてある。この間隙１０により、吸排気弁１
２・１２’が繰返し開閉することで弁座３ａ及び弁面１
２ｃが磨耗して、閉じた状態での給排気弁１２・１２’
の上下位置が上方向にシフトした場合においても、第一
ガイド部１４ａ・１４ａの下端部と第二ステム１２ａｂ
・１２ａｂ’の上端部とは当接することなく、弁座３ａ
と弁面１２ｃとを確実に密着させることができる。さら
に、弁シート３・３’の弁座３ａ・３ａ’や弁ガイド４
の摩耗量を低減することもできる。

【００２２】段付き構造の弁ステム及び弁ガイドは次の
ようにも構成することができる。図７、図８において、
弁ステム２２ａ・２２ａ’は、上部に位置する第一ステ
ム２２ａａ・２２ａａ’と、該第一ステム２２ａａ・２
２ａａ’の下端から下方に延出して中段部に位置する第
二ステム２２ａｂ・２２ａｂ’と該第二ステム２２ａｂ
・２２ａｂ’の下端から下方に延出して下段部に位置す
る第三ステム２２ａｃ・２２ａｃ’とから成っている。
第二ステム２２ａｂ・２２ａｂ’は、第一ステム２２ａ
ａ・２２ａａ’よりも大径に形成し、第三ステム２２ａ
ｃ・２２ａｃ’は第二ステム２２ａｂ・２２ａｂ’より
も大径に形成して、弁ステム２２ａ・２２ａ’を段付き
構造としている。

【００２３】また、弁ガイド２４・２４は、弁ステム２
２ａ・２２ａ’の形状に対応した形状に形成し、上部に
位置する第一ガイド部２４ａ・２４ａと、その下方に位
置する中段部の第二ガイド部２４ｂ・２４ｂと、該第二
ガイド部２４ｂ・２４ｂの下方に位置する下段部の第三
ガイド部２４ｃ・２４ｃとから成っている。該第三ガイ
ド部２４ｃ・２４ｃの内径は、第二ガイド部２４ｂ・２
４ｂの内径よりも大径に形成し、第二ガイド部２４ｂ・
２４ｂの内径は、第一ガイド部２４ａ・２４ａの内径よ
りも大径に形成して、弁ガイド２４・２４を段付き構造
としている。

【００２４】このように、第一ガイド部２４ａ・２４ａ
と第一ステム２２ａａ・２２ａａ’とは摺接し、第二ガ
イド部２４ｂ・２４ｂと第二ステム２２ａｂ・２２ａ
ｂ’とは摺接し、第三ガイド部２４ｃ・２４ｃと第三ス
テム２２ａｃ・２２ａｃ’とは摺接している。また、給
排気弁２２・２２’が開いた最大リフト時においても、
第三ガイド部２４ｃ・２４ｃと第三ステム２２ａｃ・２
２ａｃ’との少なくとも一部が摺接するように構成して
いる。本実施例においては、弁ガイド２４・２４及び弁
ステム２２ａ・２２ａ’は三段構造としたが、これに限
るものではなく、もっと多くの段付き構造に構成しても
よい。

【００２５】以上のように構成することで、弁ガイド２
４・２４と弁ステム２２ａ・２２ａ’との間から漏れだ
すガスの流れに、該弁ガイド２４・２４及び弁ステム２
２ａ・２２ａ’の複数の段付き部分において抵抗が生じ
るためガスの流量が著しく減少し、ガス漏れをさらに減
少させることができる。

【００２６】また、給排気弁２２・２２’が閉じた状態
において、前記第一ガイド部２４ａ・２４ａの下端部と
第二ステム２２ａｂ・２２ａｂ’の上端部との間及び、
第二ガイド部２４ｂ・２４ｂの下端部と第三ステム２２
ａｃ・２２ａｃ’の上端部との間に、それぞれ間隙２０
ａ及び間隙２０ｂを設けてある。この間隙２０ａ・２０
ｂにより、吸排気弁２２・２２’が繰返し開閉すること
で弁座３ａ及び弁面２２ｃが磨耗して、閉じた状態での
給排気弁２２・２２’の上下位置が上方向にシフトした
場合においても、第一ガイド部２４ａ・２４ａの下端部
と第二ステム２２ａｂ・２２ａｂ’の上端部及び、第二
ガイド部２４ｂ・２４ｂの下端部と第三ステム２２ａｃ
・２２ａｃ’の上端部とが当接することなく、弁座３ａ
と弁面１２ｃとを確実に密着させることができる。さら
に、弁シート３・３’の弁座３ａ・３ａ’や弁ガイド２
４の摩耗量を低減することもできる。

【００２７】次に給排気弁の第三の実施例を図９により
説明する。前述した、ガス漏れ防止弁８’・８’を有し
た第一の実施例の給排気弁２・２’において、前記弁ガ
イド４は、上下方向の略中央部で二分割され、上部弁ガ
イド４ｃと下部弁ガイド４ｂとで構成され、該上部弁ガ
イド４ｃと下部弁ガイド４ｂとの間には周方向に間隙３
０を設けている。

【００２８】下部弁ガイド４ｂ・４ｂの下端内側には、
傾斜角を有したシール部４ａ・４ａを形成し、弁ステム
２ａ・２ａ’下部には該弁ステム２ａ・２ａ’と一体的
に形成したガス漏れ防止弁８’・８’を設けている。該
ガス漏れ防止弁８’・８’の上部は傾斜角を有した弁面
８ａ’・８ａ’を形成して、排気弁２及び給気弁２’が
閉じているときには、該弁面８ａ’・８ａ’と前記シー
ル部４ａ・４ａとが密着するよう構成している。また、
ガス漏れ防止弁８’・８’は、排気弁２及び給気弁２’
が下方へ開いて最大リフト状態になった場合でも、ポー
ト９・９’内へ突出しない位置に配設されている。

【００２９】以上のように構成したので、弁ステム２ａ
・２ａ’と弁ガイド４・４との隙間を塞ぐことができ、
ガスの漏れを防止することが可能となる。ガス漏れ防止
弁８’・８’は、前記ガス漏れ防止弁８・８に形成して
もよく、弁ステム２ａ・２ａ’と別体に形成することも
可能である。

【００３０】また、弁ガイド４・４を二分割すること
で、下部弁ガイド４ｂ・４ｂの組み立て時における上下
位置調節が容易となり、下部弁ガイド４ｂ・４ｂと漏れ
防止弁８’・８’との密着具合を簡単に最適状態に設定
することができる。そして、吸排気弁１２・１２’を繰
返し開閉することで弁座３ａ及び弁面１２ｃが磨耗し
て、閉じた状態での給排気弁１２・１２’の上下位置が
上方向にシフトした場合においても、下部弁ガイド４ｂ
・４ｂによって上下方向の変位を吸収して、弁座３ａと
弁面１２ｃとを確実に密着させることができる。さら
に、弁シート３・３’の弁座３ａ・３ａ’や弁ガイド４
の摩耗量を低減することもできる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。即ち、請求項１記載の如
く、ガス漏れ防止弁を設けたので、弁ステムと弁ガイド
との間からのガス漏れが防止でき、ブローバイガス量の
低減が可能となり、例えば従来の２０％ブローバイガス
量を減少することができた。またこれにより、弁バネな
どの腐食や折損を防止することができた。さらに、弁シ
ートの弁座や弁ガイドの摩耗量を低減することもでき
た。

【００３２】また、請求項２記載の如く、弁ステムを段
付き構造に形成したので、段付き部の抵抗により、弁ス
テムと弁ガイドとの間からのガス漏れを減少して、ブロ
ーバイガス量の低減が可能となり、弁バネなどの腐食や
折損を防止することができた。さらに、弁ガイドの各段
の下面と弁ステムの各段の上面との間に間隙を設けたの
で、弁シートの弁座や弁ガイドの摩耗量を低減すること
もでき、弁座や弁ガイドが摩耗した場合においても、弁
座と弁面との密着を保つことができることとなった。

【００３３】また、請求項３記載の如く、ガス漏れ防止
弁を設けて弁ガイドを上下方向に二分割して、上下弁ガ
イド間に隙間を設けたので、弁シートの弁座や弁ガイド
の摩耗量を低減することができ、弁座や弁ガイドが摩耗
した場合においても、弁座と弁面との密着を保つことが
できることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の給排気弁の第一の実施例を示す断面図
である。

【図２】同じく弁ステム部を示す部分断面図である。

【図３】ガス漏れ防止弁の別実施例を示す断面図であ
る。

【図４】弁ステムと別体に形成したガス漏れ防止弁を示
す斜視図である。

【図５】給排気弁の第２の実施例を示す断面図である。

【図６】同じく弁ステム部を示す部分断面図である。

【図７】段付き構造に形成した弁ステムの別実施例を示
す断面図である。

【図８】同じく弁ステム部を示す部分断面図図である。

【図９】給排気弁の第３の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダヘッド ２ 排気弁 ２’ 給気弁 ２ａ・２ａ’ 弁ステム ２ｂ 弁頭 ３ 弁シート ４ 弁ガイド ４ａ シール部 ７ 弁バネ ８ ガス漏れ防止弁 ８ａ 弁面 ８ｂ シールカラー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁ステム外周に弁ガイドを配設した内燃
   機関の給排気弁において、弁ガイド下端にシール部を形
   成し、弁ステムにガス漏れ防止弁を、該弁ステムと一体
   的に、若しくは弁ステムと別体に形成し、給排気弁を閉
   じた時に該シール部とガス漏れ防止弁とを密着させて、
   前記弁ステムと弁ガイドとの間からのガス漏れを防止す
   るよう構成したことを特徴とする内燃機関の給排気弁。
2. 【請求項２】 弁ステム外周に弁ガイドを配設した内燃
   機関の給排気弁において、弁ステムを段階的に径を変化
   させた段付き構造に形成し、弁ガイドを該弁ステムの形
   状に対応させた形状に形成して、弁ステムと弁ガイドと
   の間からのガス漏れを防止するよう構成したことを特徴
   とする内燃機関の給排気弁。
3. 【請求項３】 請求項１記載の給排気弁において、前記
   弁ガイドを上下に分割し、該弁ガイドの分割部の円周方
   向に隙間を設けたことを特徴とする内燃機関の給排気
   弁。