JPS60132008A - 内燃機関の排気弁装置 - 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】 ［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どしては、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
ずかであった。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ィックを起すため実用化することが
できなかった。

後者にあっては、所望の濃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ｉｎ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
寿命とが低かった。　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って惹起される
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っている。よって、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ＩＩする
ことと温度を監視づ−ることとの２つの要件を満たさな
りればならない。ところが上記いずれの方式もこの２つ
の要件を満すことかできなかったので問題であった。

［発明の目的１ この発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、イの目
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
とその湿度監視とを行なうことによって内燃機関の熱負
荷変動にかかわらず、排気弁を最適温度に制御し、もっ
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。

し発明の概要１ 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、−次冷却材が充填さ
れた冷却材室と、上記弁軸部内にその」一端を開放させ
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１
Ｊ１材案内管と、該案内管の基端部に連結され気化−次
冷１Ａ　祠と二次冷却材とを間接的に熱交換する熱交換
器と、該熱交換器の熱交換能力を熱負荷の変動に応じて
調節しうる制御部とを備えたことを特徴どづる。これに
より調度を監視しつつ排気弁を冷却できるようにし、過
冷却となって低温腐食を起したり、温度」ニ昇に起因す
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って説明する。

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］〕を封入
しτおき、この気化−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ど熱交換させて放熱・凝縮
さげ、その凝縮二次冷却材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リイホンの原理を応用
しでいる。

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
絹持ずべく熱交換器３の熱交換面積を迅速に制御できる
機構としである。

同図に示す如く、２はエンジンのシリンダヘッドにイの
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とからなっている。

排気弁本体２の内部は外形に沿って中空に形成され、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、下端が外部に
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
容するようになっている。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
によって冷却されるのであり、この気化冷却月たる蒸気
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、再び冷ノ」目Δ室５
に戻り流れるようになっている。

５ｉ− 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、これのイ」勢力に抗して
押し下げる油圧タペットが設りられ、これらの連動によ
って排気弁本体２は排気口を開閉すべく摺動駆動される
ようになっている。

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ロ
ア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
れに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１Ｏ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の開放ロアと案
内管８との間をシールするために、開放ロアの内壁にシ
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ッドに固定され、
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べ口６− −ズ継手１２を介して連結されている。この熱交換器３
は、上端が一卜部へラダ１３に開放され下端が連結管に
通じる下部へラダ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１５を被って被凝縮管１５
外周に二次冷ｆｉｌｌ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υＦ水するための給水管１９ど排出管２０とが接続
されている。給水管１９には回転数一定、叶出邑一定の
冷７１１＋水ポンプ２１どこのポンプ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卸して冷却水供給量
を制御する流量制御弁２３が設置ノられている。またｉ
ｌｌ木管２０には冷却水排水量を制御する絞り弁２４が
バｑけられ、この絞り弁２４と上記流量制御弁２３との
制御ににつで調圧室１８に所定量の冷却水を供給するよ
うになっている。

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△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が段（）られ、この圧ツノ調整弁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っている。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ど
一緒に絞り弁２４と流量制御弁２３とを連動して制御す
るようにづ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って、−次冷却材側の上記ＰＧど
二次冷却材たる冷却水Ｓどの間の接触面積（熱交換面積
）を増減させることができるようになっている。上記圧
力調整弁２６、絞り弁２４、流量制御弁２３は二次冷却
材圧ど加圧気体圧との圧力バランスを調節して二次冷７
Ｊ］　ＩΔの気化冷却材に対する熱交換面積を増減させ
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川
りなものとなり、且つ水の流れが不安定どなる。しかも
、被凝縮管１５内の蒸気ＰＧは１００°Ｃ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ＩＩ水Ｓが沸騰するおそれがある。

につで、圧力が加わったまま冷水槽１６の高さを調節（
）た方が好ましい。

また、２７は熱交換器３の上部へラダ１３に設けた空気
扱き弁である。

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である。排気弁本
体２にはその弁軸部４から弁傘部１の表面に沿って排気
弁温度Ｔｍを検出するための弁温度はン４ノ３０、例え
ば熱雷対が設置ｊ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を検出するだめの蒸気温
度［ンサ３１、例えば熱雷対と、同室６の蒸気圧）ＩＰ
を検出するための圧力はンナ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を検出すめため一９＝ の水位センサ３３が設（プられている。この水位セン′
ＩＪ−３３は、調圧室１８の外にこれの−に部と下部と
で連通して調圧室１８と同じく加圧空気層１７ど水冷層
１６ど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１・３６により水冷層
１６の水位に応じて昇降移動覆るスケール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ってい
る。

そして第２図に示す如くクランク軸のギヤ３９の回転か
らエンジンの回転数Ｎを検出Ｊる回転センサ４０と、燃
料ラック４１の位置を検出するラック位置センサ４３と
が設【プられ、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［フサ３Ｏ１上記温度レンザ３１、圧力セ
ンサ３２、水位センｉｊ−３３、回転センサ４Ｏ及びラ
ック位置センサ４２は第３図に示す如く制御部４３に電
気的に接続され、排気弁濯麿信号、蒸気温度信号、蒸気
圧力信号、水冷層水位信号、１０− エンジン回転数信号及びラッ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
、制饋０部４３に所定の排気弁湿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ってい
る。

ここで制御部４３の機能について説明する。制御部４３
によって熱交換器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濃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１
６の高さと加圧空気圧とは排気弁温度、或いは蒸気温度
、蒸気圧ノｊ、シリンダー内ガス温度、排気ガス温度、
エンジンの回転数、燃料ラックの位置などに関係する。

そして、排気弁湿度をのぞいたすべての値は単独で或い
は組み合Ｖによって排気弁温度と対応するのである。し
たがって、上述した各種センサにより排気弁濃度を直接
又は間接的に検出して、この検出値に基づいて圧力調節
手段を制御することににって排気弁本体２の温度制御が
可能となる。

各種レンザ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１１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１−ｍ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Ｔｌｌ０を
入力し、これを記憶させておく。

そして、弁渇度センサ３Ｏ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Ｔｌｌと所
望の排気弁温度Ｔｍｏとを比較させる。

Ｔｍ〈Ｔｌｌ１Ｏなら冷却のしすぎて・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２１４
を共に閉じる方向に作動ずべく、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ず
。逆にＴｌ１ｌ＞Ｔｌｌｌ０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ず。またＴ　ｌｌ
１３１−　ｍｏのときはその時点で８弁の作動を停止さ
せる。

なお、蒸気圧力Ｐ、冷水層水位１−１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ィー
ドバック信号としての機能をもっているのでこれを利用
し、制御部４３の制御対象である８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
。したがっ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。

１３− よって、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と燃料ラック
位置りとでほぼ［かう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Ｎｏ　、　Ｌｏ　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Ｔ　ＶＯ，水冷層水位１−１ｏ　）を発生させる
。そしてこの最適排気弁温度Ｔｍｏと弁渇度ヒンサ３０
より得られｌｃ実際の排気弁温度Ｔｌ１ｌ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磨［ンザ３Ｏ１蒸気渇度
センサ３１、圧力センザ３２などと異り、＝１４− 水位ヒンリ−３３は熱の影響を受けないので破損するこ
とが少ない。したがって弁渇度センサ３Ｏ等が破損して
も、水位センサ３３による水冷層水位信号と回転センサ
４Ｏ及びラック位置センサ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１
６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棹処理に基づく圧
力調節を円滑にするために、必要に応じて制御部４３が
ら空気扱き弁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っている。

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じ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７Ｊｊ水Ｐが昇温し、その気化時に周囲か
ら熱を奪って弁傘部１を冷却する。そして、この気化し
た蒸気ＰＧは冷却材室５内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１８内の冷却水Ｓと間接熱交換されて凝縮液化
Ｊ゛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、回転レ
ンザ４ｏ及びラック位置センサ４２からの各種信号より
これらの物理単位を制００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っても、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っても
よい。そして比較結果に基づいて制御部４３は排気弁温
度Ｔ　ｍ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、流量制卸弁２３及び絞り弁２４
に閉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＜１−
ｍｏであれば、制御部４３は圧力調整弁２６を開（方向
に作動し、流量制御２３弁及び絞りべ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ってこれの調圧室１８内への流入を
抑制し、水冷層１６の高さを低下させる。したがって二
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Ｐ
Ｇ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−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、
もって排気弁温度Ｔｍを所望の値に制御することができ
る。逆にＴｍ　＞Ｔｍ０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
果凝縮液化石が増大し排気弁本体２を更に冷却して温度
を下降させ、もって排気弁温度Ｔｉを所望の１７− 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、蒸気温石、エンジン回転数及びラ
ック位置等）の変化に応じて一定渇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ｔＩｌＩ′？ｌることができる。この結
果、低負荷におけるｆａ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
を所望の高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調疲労に充分耐えることがて
ぎ、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っているので、材
料の高温強度が充分高い。よって排気弁に高価な材料、
例えばＮ　ｉｍｏｎｉｃ８０Ａなどを使う必要はな〈従
来使用されている耐熱合金で充分である。

一方、燃焼によって生じる異物が高温度レベル１８− にＪ３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っても弁座面が
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」−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）は予め計算によって推定するこ
とができ、この計Ｗ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で比較覆ることかで
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」−
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
触面積を加圧空気層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Ａ−ハーフロー邑を
調節することにより一次冷却材と二次冷１１月との間の
接触面積を変えるようにしてもよい。

即ら、’ｊｌｉ　４図の熱交換器３は、上端が閉塞され
下端が下部ヘッダー５０に接続された被凝縮管５１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１
６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７０−室５３は、調圧室５２の上部と
下部とて連通して調圧室５３ど同じく加圧空気層１７と
水冷層１６どの二重層が内部に形成されるようになって
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
降移動する電動ジャ　１ツキ５７に支承されてオーバー
フロー室５３内を」二重ｖＪするように設けられて゛い
る。オーバーフロー管５５の下部は図示する如く曲管構
造となっており、これより水平に延びた端部より上記調
圧室５２に供給された冷却水が排水されるようになって
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、寸なわ
ち排気弁温度、蒸気温度、蒸気圧力、エンジン回転数及
びラック位置などの信号のうち少なくとも１つの信号に
基づいて演鋒処理された制御部４３からの作動指令信号
をギＡ７モータ５８が受けることにより制御されるよう
になっている。なお５９は流量制御弁である。したがっ
て、上記路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ぜる。逆に冷却
不足になると電動ジ１７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＝２１− 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っても熱交換器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Ｊ−る凝
縮室６Ｏ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Ｊ−べく凝縮室
６ｏ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と排水管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６
２内の水冷層１６の２２− 高さを調節するためのＡ−バーフロー管５５が差し込ま
れている。したがって、オーバーフロー管５５の上下動
に応じて冷Ｎ１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ｍ　ｔＪと二次冷却材との接触面積を変え
ることができる。

なａ３、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。そして加圧空気への圧力を冷却水Ｓの圧力より
も僅かながら小さめに設定しておく。こう覆れば冷却水
は１００℃以上になっ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１，１　Ｐ　Ｌとが同一の通路を通
るようになっているが、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
沿ってテーバ状とするとともに、下流側を下げて全体を
傾斜させである。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ど凝縮液ＰＬとが
混流しないように分離しである。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っ
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７
３を蒸気ＰＧの通路、外管７４を凝縮液ＰＬの通路と１
−ることによって行なっている。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が凝縮液によって冷却されないにう
に自体で二重管構造としである。従って、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器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の野分が向上するという
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、高野分
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
例を示す図であって、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図は回転セン量すとラック位置
センサの取付位置説２５− 明図、第３図は制御部の入出力系を説明するブロック図
、第４図は第二実施例に係る熱交換器の概略縦断面図、
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
却材気化室の開放口、８は気化冷却材案内管、２３．２
４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５
７は熱交換能力調節手段の他の例示であるＡ−バー７０
−管及び電動ジヤツキ、Ｐは一次冷却材、ＰＧは気化−
次冷却材、ＰＬは凝縮−次冷却Ｉ、Ｓは二次冷却材であ
る。 特許出願人　石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士　
絹　谷　信　雄 ＝２６− 第４図 ５１ Ｌ−」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、−次冷却祠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−次冷却材と二次冷却材とを間
   接的に熱交換する熱交換器と、該熱交換器の熱交換能力
   を熱負荷の変動に応じて調節しうる制御部とを備え１こ
   ことを特徴とする内燃機関の排気弁装置。