JPS6336403B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関用排気弁に関し、該排気弁は
静止弁部分と軸方向に可動な部分、前記弁部分上
の協働着座表面、および前記弁部分の少くとも１
つに形成されかつ弁が閉じたとき機関シリンダの
燃焼室と通過する環状室を含む。この協働着座表
面の上流では相対する面は離れていて、弁が閉じ
た時にもせまい環状〓間を形成する。

本発明の目的は排出ガス内に存在する侵害性成
分による侵蝕性および腐蝕性の侵蝕による弁の着
座表面が徐々に汚損する速さを減ずることによつ
て弁の延長された寿命を得ることにあり、前記成
分は、機関が重質燃料油で運転しているとき生ず
る特にナトリウムおよびバナジウムである。

前記成分の侵蝕性は温度の上昇につれて急速に
増大することはよく知られており、なおこの知識
を基礎において、着座表面の直接或は間接空気冷
却を提供し、在る場合には静止弁部分の液体冷却
への補助手段として提案されてきた。

これについて、米国特許明細書第1873119号に
上記種類の弁が公示され、該弁は静止弁部分内の
環状室および可動弁部分内の中央に配置された室
は共に燃焼室に向いた着座表面の縁部に隣接して
開口する内孔を介して燃焼室と連通している。逆
止め弁を介して弁部分内の前記２つの室は加圧空
気源と連通し、なお排気弁が開くと外向きに流れ
る排出ガスは噴射作用によつてこれらの室からの
比較的冷温空気に添流し、この空気は排出期間
と、着座表面への或る冷却作用を示す。

しかしながら、この比較的冷たい空気はわずか
な冷却効果しか持たない。それは環状の〓間を形
成する弁の二つの部分の表面は一般的に凸形をな
していて、排ガスを直接弁座面に導く流路を形成
するからである。

米国特許第4106468号に開示された排気弁では、
弁の静止部分と可動部分が円筒状に形成され、着
座表面き上流部、即ちそれらの面と機関のシリン
ダーの燃焼室との間にせまい環状の〓間を形成し
ている。この〓間の目的は弁の開放の初期に可動
部上の着座面の下端が静止部分の円筒状表面から
離れるまて、シリンダーからの燃焼ガスの流出を
効果的に防ぐことである。同様な弁は独国特許第
744250号にも示されている。

本発明による排気弁は米国特許明細書第
1873119号とは異るもので、それは環状室が一方
または両方の弁部分の表面に凹部として形成さ
れ、この凹部が他方の弁部分の対向表面に向けて
その全周に沿つて開口している点に関してであ
る。

環状室にこの構造と位置を与えることによつて
燃焼室から弁部分の着座表面への流路内に貯室を
構成し、圧縮工程中に現状室がまじり気のない比
較的冷たい空気で満たされると、機関のシリンダ
から、或は接続された外部の圧縮空気源から、当
該量の空気は燃料の点火後から排気弁が開くまで
の間、高温燃焼ガスと着座表面との間の障壁とし
て機能する。したがつて、燃焼ガスは公知の弁に
おけるように、着座表面間の局部的な〓間によつ
て形成された漏れ口から直接に流出することがで
きない。その代りに漏れ口を通つて浸出するの
は、単に貯室の空気のみ、或いは多くても比較的
少い割合の燃焼ガスを含んだ空気の混合気となる
のであろう。

本発明は着座表面上への燃焼ガス中に含まれる
活性成分による上述の侵害は、遅かれ早かれ例え
ば腐食によつて着座表面に前もつて形成された堆
積物のため、或いは弁が閉じるとき表面間で絞ら
れた滓粒類やコークスがこれら表面に小さい刻み
目を残すことにより、生ずる前記局部漏れ口によ
つて完全な密封を与えることなく弁が閉じられる
時間中、圧倒的に起るという認識を根拠にしてい
る。静止弁部分の表面温度の測定は、このような
局部漏れ口のまわりに、上死点直後に約200℃の
温度上昇および約100℃の平均温度の上昇が起る
ことが示されているこれに反し、弁が開いた直後
の排気期間の始期における温度上昇はわずかに約
20℃〜25℃に過ぎなかつた。ゆえに、排気期間中
の着座表面の付加的な冷却は腐食現象へ、或は最
初は極めて僅かな漏れ口が一層大きい燃焼区域に
拡がることへの影響はわずかである。これらの現
象は、本発明の特徴によつて、弁が閉じていると
き着座表面から漏れるガスの温度およびこのガス
中の活性成分の含有量は共に減ぜられる場合にさ
らに広範囲に減少される。着座表面用に通常使用
されている材料では約70℃の温度上昇においては
その腐食速度が倍加するから、本発明はわずかの
局部漏れ口が、再研磨することによつて着座表面
を一新することが必要となるような大きさの通常
の焼損した状態になるまでの時間を大いに増大す
ることが判る。ゆえに、この結果、弁の寿命が延
長される。

燃焼室内の温度および圧力が、燃焼室から漏出
する燃焼ガスが着座表面に侵害を起させるほどの
高い値になる各作動サイクルの危険期間は、むし
ろ短く、かつ２衡程および４衡程機関のいずれに
おいても上死点後約20゜で終了する。本発明の所
望の効果は、従つて、弁部分の直径や機関シリン
ダの所謂無駄な空所などの不都合な増大を何等必
要とせずに比較的小容積の環状室によつて得られ
る。この室容積は、前記期間中に、ガスが１つの
間〓を通つて流れることができるガスの容積より
も若干大きく選択され、この場合、前記間〓はこ
のガス容積の例えば２〜３倍である約0.2mm×３
mmの断面形をもつ。

燃焼室からこの環状室に流入する空気への燃焼
ガスの混合が最小である環状室内の空気の所望の
障壁作用を得るために、環状室をこれを通る軸方
向断面が、凹部が形成されている弁部分の表面に
おいて最大値をもつように形状づけることが好適
である。

環状室が単に１つの弁部分に形成されるとき
は、他方の弁部分の対向表面に燃焼室から環状室
への入口に段部を設けるように設計することが好
ましく、これによつて燃焼室に最も近い前記表面
の部分は環状室に面する表面部分に対し引込んだ
状態となる。このように構成すると、燃焼室から
流出するガスは減速され、前記表面部分間に形成
された段部によつて偏向され、これによつてガス
はそれらの運動エネルギの主要部分を失う。従つ
て、環状室からの純粋の、および比較的冷たい空
気は燃焼室から弁き下流側への静圧降下のみによ
る燃焼ガスによる着座表面間にもしあるとすれ
ば、局部漏れ口を押し通される。この実施例の別
の利点は弁の開きが始まる瞬間に、シリンダから
の燃焼ガスの流れは同様に環状室内に傾向され
て、機関の運動中に望ましくない堆積物の集積の
ない環状室の壁を維持するのに貢献する。

弁部分の特定形状の前記効果は、１つの実施例
すなわち２つの表面部分間の遷移が軸方向の断面
内で燃焼室から入口に向つた方向をもつフイレツ
として形づけられている。

以下本発明の実施例と図面によつて説明する。

第１図および第２図に示すように、２衡程式デ
イーゼル機関用排気弁は、機関シリンダのシリン
ダカバー３に弁ハウジング２と共に取外し可能に
（その詳細な方法は図示しない）取付けられた静
止部分（或は底部分）を含む。排気弁の可動部分
４は通常のポペツト弁として形成され、この弁は
円錐表面上で底部分１と接触する。５および６で
示された２つの弁部分に適した着座表面がステラ
イト或いは硬質金属のような適当する材料で造ら
れた２つの被覆体或は挿入材７および８上に形成
さている（第２図参照）。

底部分１に向いた方向の可動弁部分４の該表面
内に、機関シリンダの燃焼室１０と弁部分４の着
座表面６との間に位置する環状室９が設けられて
いる。図に示すように、第９の軸方向断面、すな
わち弁軸線を通る平面内に位置する断面は、不等
辺四辺形で、その２つの平行な側辺１１および１
２は着座表面６および弁部分１の対向表面１３と
概ね垂直に延びる。母線が側辺１２である室９の
反対方向外側表面のやや内側に位置する周方向フ
イレツト１４を介して、表面１３が燃焼室１０に
向つて表面１５となり、この表面１５は第２図に
示すように弁が閉じた状態で弁部分４から引込ん
だ位置をとり、約0.2mm程度の比較的幅挟の周方
向間〓をこの部分に可動部分の表面１６との間で
形成する。

前記間〓環状室９は燃焼工程中に比較的低温の
純粋の掃気或は充填用空気で満たされるが、なお
もし前述の小さい局部漏れ口が着座表面５と６と
の間に存在すれば、上記の空気の代りに機関シリ
ンダ内に噴射された燃料の燃焼に起因する圧力上
昇に応答して着座表面内の漏れ口を通つて押出さ
れた高温で高い腐食性燃料ガスが所在することに
なる。着座表面の既存の漏れ口を取囲む材料に生
ずる高温現象は、さもなけれは高圧により燃焼室
内の温度が高くかつ燃焼ガスの密度が高く、さら
に腐蝕性成分の濃度が高い状態における機関の作
用サイクル期間中に生ずるが、結果的に避けるこ
とができる。フイレツト１４として２つの表面部
分１３と１５との間に形成された、図示および記
述した如き段部或いは遷移部の形状は、その凹面
は燃焼室１０から流入間〓に向つており、これに
よつて環状室９内の純粋な比較的冷たい空気と流
入高温燃焼ガスの望ましくない混合を制限するの
に貢献する。

腐蝕性および侵蝕性作用による着座表面間の小
さい局部漏れ口が増加する速さを減ずることは、
これら漏れ口を取囲む区域内において、弁が閉じ
られている期間中、燃焼室１０内の高温を直接に
受ける可動弁部分４から幾分温度が低い底部分１
への一層効果的な熱の移送が維持される。従つ
て、懸案の特該区域の低い平均温度、延いては全
着座表面の一層均等な平均温度を維持することが
できる。このことは弁の使用命数中に不可避的に
生ずる着座表面の腐蝕が均等に分布されこれによ
つて弁の密封機能への腐蝕の影響が、着座表面へ
の選択的局部腐蝕の場合よりも減ぜられることを
保証する。

図示および記述の実施例において、環状室は可
動弁部分のみ、或は静止弁部分のみに形成されて
いるが、これとは別に各弁部分にそれぞれ設けら
れた２つの相対する凹部から構成することができ
る。環状室を充満するために機関シリンダから圧
縮空気を前述の如く使用する代りとして、或いは
その補助手段として適切な圧力の冷たい空気を逆
止め弁を介して環状室に供給する外部の加圧空気
源を設けることもできる。前記圧力は機関シリン
ダ内の圧縮圧力よりも低くてはならず、かつシリ
ンダ内に生ずる最大圧力と実質的に同一の大きさ
とすることができる。空気の所要消費量は比較的
少く、この空気はこれに対応して比較的小出力の
圧縮機によつて供給できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による弁をとおる軸方向断面図
で本発明の理解に必要と思われる諸部分のみを示
し、第２図は第１図においてで囲われた区域の
可成り拡大された部分図、第３図は本発明による
排気弁の第２実施例をとおる第１図の類似の軸方
向断面図、第４図は第３図ので囲われた区域の
第２図に対応する部分図である。 図中、符号１……底部分、２……弁ハウジン
グ、３……シリンダカバー、４……可動弁部分、
５……着座表面、６……着座表面、７……挿入
体、８……挿入体、９……環状室、１０…燃焼
室、１１…側辺、１２……側辺、１３……表面部
分、１４……フイレツト、１５，１６……表面部
分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静止部分１と軸方向に可動な部分４とからな
   り、この両部分１，４は、協働着座面５，６を有
   し、着座面の上流において、相対向する面１５，
   １６は弁が閉じた時にもせまい環状の〓間を形成
   するように、離れており、弁の上記の二部分の少
   くとも１つに環状室９が設けられ、弁が閉じてい
   る時も前記の環状の〓間を通して機関のシリンダ
   ーの燃焼室１０と連通するような内燃機関用排気
   弁において、相対向する面は円錐形状をなし、環
   状室９は、連続した、前記の相対向する表面の内
   の１つに直接に形成された全周に亘る凹所であ
   り、着座面５，６と前記環状の〓間との中間に位
   置し、そのため環状室９は前記の環状の〓間に対
   して拡大部を形成するので、弁が閉じていると
   き、環状の〓間を通つて燃焼室から流れるガス
   は、この環状室９に入り、燃焼機関中着座面５，
   ６の間の〓間を通るガスはまず環状室９を通過す
   るように形成されていることを特徴とする内燃機
   関用排気弁。 ２ 前記の環状室９は弁の可動部分４に形成さ
   れ、せまい環状〓間を形成する弁の静止部分１の
   円錐状の面１５には、環状室９に相対して位置
   し、かつ燃焼室１０から〓間への入口の方向に向
   いている、全周に亘るフイレツト１４が存在する
   ことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項に記
   載の内燃機関用排気弁。