JPS63111208A

JPS63111208A - 内燃機関内の弁用弁ばね装置

Info

Publication number: JPS63111208A
Application number: JP62263639A
Authority: JP
Inventors: エルンスト　ホルマー
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1986-10-20
Filing date: 1987-10-19
Publication date: 1988-05-16
Also published as: DE3767289D1; EP0269587B1; SE455111B; SE8604460D0; EP0269587A1; SE8604460L; US4777916A; ATE59882T1

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】し産業上の利用分野］本発明は内燃機関の中の弁に使用される弁ばね装置、特
に弁座と連携して内燃機関の中のダクト内の流量を制御
する弁頭ならびに上記弁頭の延長部である弁軸を有する
弁に使用され、弁軸に連結した作動手段と内燃機関の受
面の間に配置され、弁頭を弁座の方へ偏向させるように
作用する少なくとも１個のばねから成る弁ばね装置に関
するものである。

［従来の技術及び発明が解決しようとする問題点コ上述
のような弁ばね装置を備えた弁は、通常内燃機関内の吸
気弁と排気弁として使用されている。普通、この種の弁
はばね手段だけで閉じ、機械的弁機構の働きにより開く
ようになっている。しかしながら、内燃機関の開発傾向
は現在、出力増大と効率化の方へ向かっている。

つまり、上述のようなタイプの弁ばね装置では、特定の
状況下において満足すべき成果が十分得られないという
ことである。

公知の弁ばね装置が十分機能しないという１状況例とし
ては、高いブースト圧により機関が過給状態に陥った場
合がある。近代的機関、例えはトラックなどに使用され
るディーゼル・エンジンなどでは、エンジンに機関的損
傷を与えるようなレベルにまでブースト圧が上昇するこ
とがある。吸気時に吸気弁が早目に閉じるために、シリ
ンダ内の空気が膨張して温度低下と圧力低下を８発する
。その結果、熱効率が高くなると同時に有毒窒素酸化物
の放出量が低下する。シリンダ内の圧力が低い時に吸気
ダクト内の圧力の影晋を受けて吸気弁が開くのを防ぐに
は、極めて強力な弁ばねを使用しなければならない。弁
が動くに伴ない動的ばね力を制限するような低質量の強
力な弁ばねを嵌め込むのは、使用可能のスペース上難し
いこともある。これと関連して他にもいくつか欠点があ
る。つまり、ダクト内の圧力により弁が開くおそれがあ
る場合に、弁機構内に油圧式タペットを使用できないこ
とである。さもなけれは、この油圧式タペットは弁機構
の遊びをなくし、騒音レベルを下げるのに役立つ。弁機
構が作動していないのに弁が開く場合は、弁機構に遊び
があるかのように油圧式タペットにより弁の開きが感知
され、この遊びをなくすようにタペ、ットが伸びる。そ
の後、油圧式タペットは元の位置に戻れなくなり、弁を
閉じることができなくなる。こうした事態はもちろん受
は入れられない。

高ブースト圧の内燃機関内の吸気弁に関連して上述と同
じような問題が起こるケースがもう一つある。それは排
気制動を行う内燃機関内の排気弁に関わるものである。

排気ブレーキは内燃機関の排気系統に設けた１個の弁か
ら成る。

この弁が閉じると、強力なエンジン制動効果を与える。

これが排気系統上の排気制動弁とエンジン排気弁の間に
高い圧力を生み出す。この圧力が十分高ければ、弁ばね
の効果に抗して弁を開くことがある。これは上述のケー
スと同じ欠点を生む。

［発明の目的コ本発明の目的は、上述の欠点をなくし、あらゆる状況下
において、つまり高いブースト圧力を持ち吸気弁が早目
に閉じる内燃機関内の吸気弁に対しても、排気制動を行
う内燃機関内の排気弁に対しても、弁と弁ばね装置を十
分機能させることのできる弁ばね装置を提供することに
ある。しかも、スペース問題や慣性力問題を起こすよう
なＡ剰な弁ばね力を使わずに、そうした弁ばね装置を提
供しなければならない。

［問題点を解決するための手段］この目的は、本発明に係る弁ばね装置、すなわち上に概
説したようなタイプの弁ばね装置であって、ばねとして
比較的ばね力の弱い圧縮つる巻きばねを使う点、および
弁軸の周囲にその作動手段を配置して軸方向に８勤可能
とし、−端をばね受面、他端を上記作動手段により限定
されたほぼ円筒形のチェンバ（部屋）を形成するように
上記作動手段を案内して上記チェンバを密封し、少なく
とも１木の連結路を介して上記チェンバを、上記弁を配
置してある上記機関内のダクトに導通させて流二制御を
行えるようにした点を特徴とする弁ばね装置により達成
される。

［実　施　例コ本発明を添付図を参照しながら以下にさらに詳しく説明
する。

第１図は、内燃機関の部分断面であり、内燃機関のシリ
ンダ２の一端を限定するエンジン・ヘッド１の一部を示
す。図示されたエンジン・ヘッド１のこの部分には、ダ
クト３があるが、これはシリンダ２に導通していれば、
吸気ダクトでも排気ダクトでもよい。この導通は弁頭４
を持つ弁によって調節される。弁頭４はエンジン・ヘッ
ド１の弁座５に対置している。弁はまた、１木の弁心棒
６を有している。この弁心棒６は弁頭４から伸び、ダク
ト３の壁の中の弁案内７を貫通し、ダクト３から遠い方
の反対側の弁案内７の一端を通過してさらに外へ伸びて
いる。

弁心棒６の自由端には、弁ばねカップ形の作動手段８が
締付手段９により固定されている。

作動手段８とエンジン・ヘッド１の間には、圧縮つる巻
きばねの形の２本の弁ばね１０と１１がある。多弁ばね
１０または１１の一端は作動手段８の内側に押し当てら
れ、各ばねの他端はダクト３を形成する壁の外側にある
エンジン・ヘッド１の支持表面１２に押し当てられてい
る。弁ばね１０と１１は、弁心棒６と弁頭４に比較的弱
い密閉力をかけられるように設計されている。この密閉
力はどのような条件下でも満足すべき弁動作が得られる
ほど十分なものではない。しかし、弁ばねｆＯと１１の
ばね作用は、以下に詳しく説明するように増強化される
。弁４．６は弁機構によって開く。この弁機構は弁タペ
ツト１３シか図示されていない。

弁ばねカップ、つまり作動手段８は軸方向に向かってほ
ぼ円筒形の部分１４を備えている。この円筒部１４は円
筒形のチェンバ１５の中に軸方向に移動可能なように配
置され、チェンバ１５の円筒壁ｉ６に沿ってチェンバ１
５を密封するように案内される。このようにして、弁ば
ねカップ８がチェンバ１５の一端を形成し、チェンバ１
５の一端を形成し、チェンバ１５の他端はエンジン・ヘ
ッド１の受面１２によって形成されている。チェンバ１
５はその側部を円筒壁１６だけではなく、もう一つのほ
ぼ円筒形の壁部分１７によって形成されている。この円
筒壁１７は受面１２を底部とする空洞部の中に嵌め込ま
れている。

円筒壁１６は１個のスリーブ１８の内側に設けられてい
る。このスリーブ１８は空洞部の中に挿入されていて、
キャップ２０によりエンジン・ヘッド１にクランプ締め
されたフランジＩＳを備えている。スリーブ１８の一端
は空洞部の中に嵌め込まれて、スリーブ１８の心出しを
行う。各種構成部品の間には適当な密封手段２１．２２
が配置され、必要な密封機能を果す。

チェンバ１５とダクト３は、エンジン・ヘッド１の中に
設けた１木の通路２３を介して互いに導通している。つ
まり、チェンバ１５の中の圧力は本来ダクト３内の変動
圧に応じて変動する゛。

チェンバ１５内の圧力は次に、弁ばねカップまたは作動
手段８の内側に対して働く。その結果、作動手段８は、
ダクト３内の圧力に応じた強さを持ち、弁ばね１０．１
１からのばねカと同じ方向に作用する力を受ける。上に
述べたように、ダクト内の高い圧力により弁が開くのを
防ぐには、ダクト３の中の圧力が高くなった時に弁４．
６に働く密閉力を増大させるのが望ましい。上述の装置
では、ダクト３内の圧力により弁頭４に働く力がチェン
バ１５内の圧力により弁ばねカップまたは作動手段８に
対して働くカにょって相殺されるため、弁に働く力は均
衡する。したがって、ダクト３内の高い圧力によって弁
頭４が弁座５から押し離されるおそれはない。

第２図は、特定の細部だけが第１図の実施例とは異なる
本発明のもう一つの実施例を示している。したがって、
第１図の実施例において説明した構成部品と同じ構成部
品には同じ参照番号を付けてあり、以下においてはそれ
らの詳しい説明は省略する。

第２図に示す実施例においては、チェンバ１５はダクト
３と直接導通していない。その代り、ダクト３は１本の
通路（図示されていない。）を介して均圧室２４と導通
している。この均圧室２４は他のエンジン・シリンダに
通じる、ダクト３に対応する他のダクトにも導通させる
ことができる。均圧室２４は通路２５を介して、キャッ
プ２０とスリーブ１８の間に設けた環状路２６に連結し
ている。この環状路２６は通路２７を介してチェンバ１
５と自由に導通している。通路２５の中には、ばね作力
弁体３０を持つ圧力制限弁２８が設けられている。この
圧力制限弁２８は、図示した開位置において通路２５と
同軸の溝３１を有しているため、均圧室２４と環状路２
６の間が自由導通状態になる。しかしながら、環状路２
６の中の圧力が上昇すると、この圧力が通路３２を介し
て弁体３０の端面に働くため、所定の圧力の下にあるこ
と弁体はばね２９の作用に抗して図上の左方向へ押され
、その結果、溝３１は通路２５の位置から離れ、均圧室
２４と環状路２６の間の導通状態を途絶させる。弁体３
０の左側空間と外側の空気を導通させているもう１本の
通路３３は、弁体３０のこちら側に圧力上昇が生じない
ように設計したものである。

第２図に示す装置は、原則として第１図の実施例に関し
て説明した通りに機能するが、均圧室２４がダクト３の
中の圧力変動を均一化して、チェンバ１５へその圧力変
動をまったく伝えないようになっている点が異なってい
る。圧力制限弁２８も、チェンバ１５の中の圧力を希望
の値まで制限できる。

上述の発明は、内燃機関の吸気弁と排気弁に応用して、
「発明の詳細な説明」の導入部で述べた問題を解消でき
るものである。本発明が上述の実施例のみに限定される
ものでないことは言うまでもない。特許請求の範囲を逸
脱しない限り、いかなる変更を加えることもできる。例
えば、多くの場合、ダクト３とチェンバ１５の導通路に
フィルタを配置して、チェンバ１５の中へ不純物が侵入
するのを防止するのもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による弁と弁ばね装置を備
えた内燃機関の一部分の断面図である。第２図は、本発明のもう一つの実施例による第１図に対
応する部分の断面図である。１・・・エンジン・ヘッド　２・・・シリンダ３・・・
ダクト　　　　　　４・・・弁頭（弁）５・・・弁座　
　　　　　　６・・・弁心棒（弁）７・・・弁案内８・・・作動手段（弁ばねカップ）９・・・締付手段　　　　　１０．１１・・・弁ばね１
２・・・支持表面（受面）１３・・・弁タペット１４・
・・部分　　　　　　　１５・・・チェンバ１６・・・
円筒壁　　　　　　１７・・・壁部分（円筒壁）□１８
・・・スリーブ　　　　　１９・・・フランジ２０・・
・キャップ　　　　　２１．２２・・・密封手段２３・
・・通路　　　　　　　２４・・・均圧室２５・・・通
路　　　　　　　２６・・・環状路２７・・・通路　　
　　　　　２８・・・圧力制御弁２９・・・ばね　　　
　　　　３０・・・弁体３１・・・溝　　　　　　　　
３２・・・通路３３・・・通路

Claims

【特許請求の範囲】１　内燃機関内において弁座（５）と連携してダクト（
３）の中の流量を調節する弁頭（４）ならびに上記弁頭
（４）の延長部である弁軸（６）を有する弁に使用され
、上記弁軸に連結した作動手段（８）と上記内燃機関の
受面（１２）の間に配置され、上記弁頭（４）を上記弁
座（５）の方へ偏向させるように作用する少なくとも１
個のばねから成る弁ばね装置において、上記ばね（１０
、１１）として比較的ばね力の弱い圧縮つる巻きばねが
使用とされている点、および弁軸（６）の周囲に上記作
動手段（８）を配置して軸方向に移動可能とし、一端を
ばね受面（１２）、他端を上記作動手段（８）により限定された
ほぼ円筒形のチェンバ（１５）を形成するように上記作
動手段（８）を案内して上記チェンバを密封し、少なく
とも１本の連結路（２３、２４〜２７）介して上記チェ
ンバ（１５）を、上記弁（４、６）を配置してある上記
機関内のダクトに導通させて流量制御を行えるようにし
た点を特徴とする内燃機関内の弁用弁ばね装置。２　上記連結路（２３、２４〜２７）の中にフィルタが
配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の弁ばね装置。３　上記チェンバ（１５）内の圧力を制限するために、
上記連結路（２４〜２７）の中に圧力制限弁（２８）が
配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の弁ばね装置。４　上記連結路（２４〜２７）の中に均圧室（２４）が
配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
乃至第３項のいずれか１つに記載の弁ばね装置。