JP2007032306A - 中空吸排気バルブ冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルシールの熱劣化を抑制することのできる中空吸排気バルブ冷却装置を提供すること。
【解決手段】中空吸排気バルブの一例である排気バルブ５の軸部１５にオイルシール３０を接触させ、軸部１５においてオイルシール３０に接触する部分と排気バルブ５の傘部１０との間の軸部１５の周囲にバルブガイド２０を設ける。さらに、シリンダヘッド４０にオイルジェットノズル４５を設け、内燃機関の運転時には、オイルジェットノズル４５によってオイル４８をバルブガイド２０に吹き付ける。これにより、バルブガイド２０の温度を下げることができるので、燃焼室から傘部１０や中空部１６内の熱伝導媒体１８を介して軸部１５に伝えられた熱は、バルブガイド２０に放熱し易くなる。従って、軸部１５の温度上昇を抑制でき、オイルシール３０の温度上昇も抑制できる。この結果、オイルシール３０の熱劣化を抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、中空吸排気バルブ冷却装置に関するものである。特に、この発明は、中空吸排気バルブの内部に熱伝導媒体が封入された中空吸排気バルブ冷却装置に関するものである。

車両に搭載される内燃機関が有する吸排気バルブは、傘部と軸部とを有しているが、このうち傘部は燃焼室に面しているため、燃料が燃焼室で燃焼する際に、燃焼によって発生する熱が伝わり易くなっている。特に、近年の車両に搭載される内燃機関は、高出力化を図っているものも多く、このような高出力化を図った場合には、燃焼室で発生する熱も多いため、吸排気バルブの傘部に伝わる熱も多くなっている。そこで、従来の吸排気バルブでは、傘部に伝わる熱を逃がし易くしているものがある。

例えば、特許文献１では、吸排気バルブ内に中空部を設け、中空部内に熱伝導媒体となる圧粉体を封入している。内燃機関の運転時には、吸排気バルブは往復運動をするが、このように中空吸排気バルブ内に形成された中空部内に熱伝導媒体を封入することにより、熱伝導媒体は吸排気バルブの往復運動に伴って中空部内を往復運動する。これにより、内燃機関の運転時に燃焼室から傘部が受ける熱は熱伝導媒体に伝えられ、熱伝導媒体に伝えられた熱は熱伝導媒体が中空部内を往復運動することにより、軸部に伝えられる。これにより、傘部に伝えられた熱を逃がすことができ、傘部の温度が上昇し過ぎることを抑制することができた。

特開平５−１１３１１３号公報

しかしながら、内燃機関の出力をさらに向上させ、内燃機関の運転時における燃焼室での発熱量がさらに大きくなった場合には、その発熱量に応じて熱伝導媒体によって傘部から軸部に伝えられる熱量も多くなり、軸部の温度が高くなり過ぎる虞がある。この軸部には、シリンダヘッド内を流れるオイルが内燃機関用バルブを伝わって燃焼室内に流入する事を防ぐオイルシールが接しているが、このオイルシールは、ゴム系の材料から形成されているため熱に弱い。このため、オイルシールに熱が加えられると、オイルシールを形成する材料が劣化してシール性が低減する虞があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、オイルシールの熱劣化を抑制することのできる中空吸排気バルブ冷却装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る中空吸排気バルブ冷却装置は、内燃機関に設けられ、且つ、軸部の一端に傘部を有すると共に前記軸部及び前記傘部の内部には中空部が形成されており、前記中空部には熱伝導媒体が封入される中空吸排気バルブと、前記軸部に接触するオイルシールと、前記軸部を摺動可能に支持すると共に、前記軸部における前記オイルシールに接触する部分と前記傘部との間に位置するバルブガイドと、前記バルブガイドとの間で熱交換をする冷媒を供給する冷媒供給手段と、を備えることを特徴とする。

この発明では、中空吸排気バルブが有する軸部を摺動可能に支持するバルブガイドとの間で熱交換をする冷媒を供給する冷媒供給手段を設けている。また、内燃機関運転時に燃焼室から吸排気バルブの傘部に伝えられる熱は、中空部に封入された熱伝導媒体を介して傘部から軸部に伝えられ、軸部に伝えられた熱は、軸部を支持するバルブガイドに伝えられる。このため、冷媒供給手段によって冷媒を供給し、当該冷媒とバルブガイドとの間で熱交換をさせてバルブガイドの温度を下げることにより、軸部の熱はバルブガイドに伝わり易くなり、軸部の温度上昇を抑制することができる。また、このバルブガイドは、軸部におけるオイルシールに接触する部分と傘部との間に位置している。このため、内燃機関の燃焼室から傘部に伝えられる熱は、軸部を伝わってオイルシールに到達するまでの間にバルブガイドに伝わるので、オイルシールに接触している部分の軸部の温度上昇が抑制される。これにより、燃焼室から傘部に伝えられる熱はオイルシールに伝わり難くなる。この結果、オイルシールの熱劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る中空吸排気バルブ冷却装置は、前記冷媒供給手段は、前記バルブガイドに前記冷媒を噴射することを特徴とする。

この発明では、冷媒を噴射することによりバルブガイドに冷媒を供給している。これにより、冷媒を直接バルブガイドに供給することができるので、バルブガイドから冷媒への放熱効果を向上させることができる。従って、より確実に冷媒とバルブガイドとの間で熱交換を行なうことができ、より確実にバルブガイドの温度を下げることができるので、これに伴ってより確実に軸部の温度上昇を抑制することができる。この結果、より確実にオイルシールの熱劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る中空吸排気バルブ冷却装置は、前記冷媒供給手段は、少なくとも一部が前記バルブガイドの近傍に設けられると共に内部に前記冷媒が通る冷媒通路を有していることを特徴とする。

この発明では、少なくとも一部がバルブガイドの近傍に設けられる冷媒通路を設けているので、冷媒は冷媒通路内を循環させてバルブガイド近傍に供給することができる。これにより、内燃機関に中空吸排気バルブが複数設けられている場合に、冷媒通路を複数のバルブガイドの近傍を循環するように設けることにより、冷媒を効率よくバルブガイド近傍に供給することができる。この結果、効率よく複数のバルブガイドの熱を放熱させることができ、このため、より確実にオイルシールの熱劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る中空吸排気バルブ冷却装置は、前記冷媒通路は、前記バルブガイドの外周面に形成された溝部を有していることを特徴とする。

この発明では、冷媒通路が、バルブガイドの外周面に形成された溝部を有しているので、冷媒を直接バルブガイドに接触させることができる。これにより、バルブガイドの熱を、より確実に冷媒に対して放熱することができる。また、上記と同様に冷媒を効率よく複数のバルブガイドに供給することができる。これらの結果、効率よく複数のバルブガイドの熱を放熱させることができると共に、より確実にオイルシールの熱劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る中空吸排気バルブ冷却装置は、前記冷媒通路は、前記バルブガイドに対して開口するように形成された溝部を有していることを特徴とする。

この発明では、冷媒通路が、バルブガイドに対して開口するように形成された溝部を有しているので、冷媒を直接バルブガイドに接触させることができる。これにより、バルブガイドの熱を、より確実に冷媒に対して放熱することができ、また、上記と同様に冷媒を効率よく複数のバルブガイドに供給することができる。これらの結果、効率よく複数のバルブガイドの熱を放熱させることができると共に、より確実にオイルシールの熱劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る中空吸排気バルブ冷却装置は、前記内燃機関は車両に搭載されており、前記車両には、前記車両の車室内に導入される空気と前記内燃機関を冷却する冷却水との間で熱交換を行なう車室ヒータが設けられており、前記バルブガイドとの間で熱交換をした後の前記冷媒は、前記車室ヒータに向かって流れる前記冷却水と熱交換を行なうことを特徴とする。

バルブガイドとの間で熱交換をする冷媒の一例として、内燃機関内を循環するオイルを用いた場合で、この発明を説明すると、この発明では、当該オイルと、車室ヒータに向かって流れる冷却水との間で熱交換しているので、バルブガイドの熱が伝えられて温度が上昇したオイルの熱を、この冷却水に対して放熱することができる。オイルは、バルブガイドから熱を受けるため、バルブガイド以外の部分で放熱した方がよく、車室ヒータに向かって流れる冷却水は、車室の温度を上げることができるように、温度を高くした方がよい。そこで、これらの間で熱交換をすることにより、中空吸排気バルブが燃焼室から受けた熱を車室ヒータ用の熱として利用することができると共に、オイルの温度を下げることができるので、バルブガイドを介して中空吸排気バルブの軸部の温度上昇を、より確実に抑制することができる。この結果、車室ヒータで車室の温度を上げ易くすることができると共に、より確実にオイルシールの熱劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る中空吸排気バルブ冷却装置は、前記冷媒は、前記内燃機関内を循環するオイルを用いることを特徴とする。

この発明では、冷媒として、内燃機関内を循環するオイルを用いているので、独立した冷媒用の経路を形成する必要がなく、オイル用の経路からバルブガイドの冷却用の経路を追加することにより、バルブガイドの冷却を行なうことができる。この結果、容易にオイルシールの熱劣化を抑制することができる。

本発明に係る中空吸排気バルブ冷却装置は、オイルシールの熱劣化を抑制することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明に係る中空吸排気バルブ冷却装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。また、本発明に係る中空吸排気バルブ冷却装置が有する中空吸排気バルブは、吸気バルブと排気バルブとがあるが、以下の説明では、中空吸排気バルブの一例として排気バルブを有する中空吸排気バルブ冷却装置について説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る中空吸排気バルブ冷却装置を示す概略図である。同図に示す中空吸排気バルブ冷却装置１は、中空吸排気バルブとなる排気バルブ５と、バルブガイド２０と、オイルシール３０とを有しており、さらに、バルブガイド２０の近傍には冷媒供給手段となるオイルジェットノズル４５が設けられている。当該中空吸排気バルブ冷却装置１は、前記排気バルブ５が往復運動をすることにより、シリンダヘッド４０に形成された排気通路（図示省略）を開閉するように設けられている。なお、図１は、排気バルブ５が排気通路を閉じている状態の中空吸排気バルブ冷却装置１を示している。

前記排気バルブ５は、傘部１０と軸部１５とを有している。前記傘部１０は、円錐形に近い形状で形成されており、円錐形の底面はバルブ面１１として形成されている。このバルブ面１１は、当該中空吸排気バルブ冷却装置１が設けられる内燃機関（図示省略）の燃焼室（図示省略）に面している。また、前記軸部１５は、傘部１０の斜面１２側に位置しており、軸部１５の一方の端部が円錐形の頂部に接続され、軸方向が円錐形の高さ方向と平行な方向になる向きで形成されている。

前記軸部１５と前記傘部１０とには、内部に連続した空洞が形成されており、この空洞は中空部１６となっている。この中空部１６には、例えばナトリウムなどからなる熱伝導媒体１８が封入されている。この熱伝導媒体１８は、少なくとも前記内燃機関の運転時には液体の状態になっている。

前記バルブガイド２０は、前記シリンダヘッド４０に固定されている。また、当該バルブガイド２０は、略円筒形の形状で軸部１５の周囲に設けられている。このバルブガイド２０の形状である円筒形の内側の孔の径は、軸部１５の径と同程度の径となっており、この孔に軸部１５は挿通されている。このため、この孔がバルブガイド接触部２１となって軸部１５に接触している。また、このようにバルブガイド接触部２１は軸部１５の径と同程度の径の孔の形状で形成され、軸部１５はこのバルブガイド接触部２１に挿通されているため、当該軸部１５はバルブガイド２０によって軸方向以外の方向の動きが規制されている。即ち、軸部１５は、バルブガイド２０によって摺動可能に支持されている。

前記オイルシール３０は、シリンダヘッド４０に固定された静止部品となっており、また、軸部１５における傘部１０側の端部である傘部側端部１５ａと反対側の端部でオイルシール側端部１５ｂ付近に接触している。このオイルシール３０には、軸部１５の径とほぼ同じ径の孔が形成されており、この孔に軸部１５は挿通されている。このため、この孔がオイルシール接触部３１となって軸部１５に接触している。また、このようにオイルシール接触部３１は、軸部１５の径と同程度の径の孔で形成されているため、オイルシール接触部３１は、所定の幅で軸部１５の周方向の全周に渡って接触している。また、このオイルシール３０は、ゴム系の材料で形成されており、このため弾力性を有しているので、オイルシール接触部３１は、ほとんど隙間が無い状態で軸部１５に接触している。これにより、オイルシール３０と軸部１５との間をシールすることができるので、軸部１５とバルブガイド２０との間に、シリンダヘッド４０内を流れるオイルが流れ込むことが抑制され、このオイルが排気バルブ５に沿って燃焼室方向に流れることが抑制される。

また、バルブガイド２０は、シリンダヘッド４０における当該バルブガイド２０を固定している部分から露出しているが、前記オイルジェットノズル４５は、このシリンダヘッド４０から露出したバルブガイド２０の近傍に設けられている。また、オイルジェットノズル４５は、内燃機関内を循環するオイル４８を、シリンダヘッド４０から露出したバルブガイド２０に対して冷媒として噴射できるように形成されている。

この実施例１に係る中空吸排気バルブ冷却装置１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。当該中空吸排気バルブ冷却装置１が設けられる内燃機関を運転した際には、当該内燃機関の燃焼室に面しているバルブ面１１が、燃焼室内で燃料が燃焼することにより燃焼による熱を受ける。このバルブ面１１が受けた熱は、その一部が前記中空部１６内に封入された熱伝導媒体１８に伝えられる。

図２は、図１の排気バルブが移動した状態を示す図である。前記排気バルブ５は、内燃機関の運転時に排気通路を開閉するように設けられているが、排気通路の開閉は、排気バルブ５が前記軸部１５の軸方向に作動することによって行なわれる。この排気バルブ５が、オイルシール３０が設けられている方向に移動（図１参照）すると排気通路は閉じられ、排気バルブ５が傘部１０の方向に移動（図２参照）すると排気通路は開かれる。内燃機関の運転時には、このように排気バルブ５は軸部１５の軸方向に往復運動をするが、排気バルブ５が往復運動をすると前記中空部１６内に位置する熱伝導媒体１８は、慣性によって排気バルブ５の動きとは異なる動きで中空部１６内を移動する。この熱伝導媒体１８は、傘部１０のバルブ面１１からの熱によって温度が高くなっているが、熱伝導媒体１８が中空部１６内を移動することにより、熱伝導媒体１８の熱は軸部１５に伝えられる。その際に、熱伝導媒体１８は傘部１０方向から、オイルシール側端部１５ｂ方向に移動する際に熱伝導媒体１８は軸部１５に熱を伝えながら移動するため、軸部１５における傘部側端部１５ａ側から温度が高くなっていく。

このように、温度が高くなった軸部１５には、バルブガイド２０が接触している。このため、軸部１５の熱は、バルブガイド接触部２１を伝わってバルブガイド２０に伝えられ、これにより、軸部１５の熱の一部は、バルブガイド２０に放熱される。また、このバルブガイド２０には、オイルジェットノズル４５によりオイル４８が吹き付けられている。このため、バルブガイド２０の熱は、オイルジェットノズル４５によって吹き付けられたオイル４８に伝わり、バルブガイド２０の温度は低下する。一方、オイルジェットノズル４５によってバルブガイド２０に吹き付けられ、バルブガイド２０の熱が伝えられたオイル４８は、シリンダヘッド４０内に設けられた作動部分を潤滑する他のオイルと同様に、オイルの循環経路（図示省略）を流れて内燃機関内を循環する。

軸部１５のオイルシール側端部１５ｂ付近には、オイルシール３０が接触している。このオイルシール３０は、静止部品となってシリンダヘッド４０に固定されている。このため、内燃機関の運転時に排気バルブ５が往復運動をした際には、排気バルブ５はオイルシール３０に対して摺動するように接触する。また、オイルシール３０は、排気バルブ５が排気通路を閉じた場合でも（図１参照）、開いた場合でも（図２参照）、常に軸部１５に接触している。

また、バルブガイド２０は、軸部において、このようにオイルシール３０が接触している側の端部であるオイルシール側端部１５ｂと、傘部側端部１５ａとの間に位置しており、オイルシール側端部１５ｂと傘部側端部１５ａとの間の部分の軸部１５に接触している。内燃機関運転時における排気バルブ５の軸部１５の温度は、傘部１０側から高くなっていくが、軸部１５の傘部側端部１５ａとオイルシール側端部１５ｂとの間の部分では、バルブガイド２０に放熱している。このため、燃料の燃焼時にバルブ面１１が受けた熱は、傘部側端部１５ａからオイルシール側端部１５ｂまでの間で放熱され、オイルシール側端部１５ｂには伝わり難くなっている。このため、燃料の燃焼時に発生する熱は、軸部１５を介してオイルシール３０に伝わり難くなっている。

以上の中空吸排気バルブ冷却装置１は、排気バルブ５が有する軸部１５の周囲に設けられたバルブガイド２０に、冷媒となるオイル４８を供給するオイルジェットノズル４５が設けられている。また、内燃機関運転時に燃焼室から排気バルブ５の傘部１０に伝えられる熱は、中空部１６に封入された熱伝導媒体１８を介して傘部１０から軸部１５に伝えられ、軸部１５に伝えられた熱は、軸部１５に接触しているバルブガイド２０に伝えられる。このため、オイルジェットノズル４５によってオイル４８をバルブガイド２０に供給してオイル４８とバルブガイド２０との間で熱交換をさせ、バルブガイド２０の温度を下げることにより、軸部１５の熱はバルブガイド２０に伝わり易くなる。これにより、軸部１５の温度上昇を抑制することができる。また、バルブガイド２０は、オイルシール側端部１５ｂ付近、即ち軸部１５においてオイルシール３０に接触する部分と傘部１０との間に位置しており、この部分に位置する軸部１５の周囲に設けられて軸部１５を摺動可能に支持している。このため、内燃機関の燃焼室から傘部１０に伝えられる熱は、軸部１５を伝わってオイルシール３０に到達するまでの間にバルブガイド２０に伝わるので、オイルシール３０に接触している部分の軸部１５の温度上昇が抑制される。これにより、燃焼室から傘部１０に伝えられる熱は、オイルシール３０に伝わり難くなる。この結果、オイルシール３０の熱劣化を抑制することができる。

また、バルブガイド２０の近傍にオイルジェットノズル４５を設け、このオイルジェットノズル４５でオイル４８を噴射してバルブガイド２０に吹き付けている。これにより、冷媒となるオイル４８を直接バルブガイド２０に供給することができ、バルブガイド２０からオイル４８への放熱効果を向上させることができる。従って、より確実にバルブガイド２０の温度を下げることができるので、軸部１５の温度もバルブガイド２０に伝わり易くなり、より確実に軸部１５の温度上昇を抑制することができる。この結果、より確実にオイルシール３０の熱劣化を抑制することができる。

また、バルブガイド２０の冷却用の冷媒として、内燃機関内を循環するオイル４８を用いているので、バルブガイド２０の冷却用の冷媒を新たに用意する必要がなく、新たな冷媒が通る経路を独立して新たに設ける必要がなくなる。つまり、新たな冷媒用の経路を独立して設けずに、オイル４８用の経路にバルブガイド２０の冷却用の経路を追加することにより、バルブガイド２０の冷却を行なうことができる。この結果、容易にオイルシール３０の熱劣化を抑制することができる。

この実施例２に係る中空吸排気バルブ冷却装置は、実施例１に係る中空吸排気バルブ冷却装置と略同様の構成であるが、オイルジェットノズルは設けずにバルブガイドの近傍にオイル通路を設けている点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図３は、本発明の実施例２に係る中空吸排気バルブ冷却装置を示す概略図である。同図に示す中空吸排気バルブ冷却装置５０は、シリンダヘッド４０のバルブガイド２０の近傍に、内燃機関内を循環するオイル５２が通る冷媒通路であるオイル通路５１が、孔状の通路の形状で形成されている。このオイル通路５１は冷媒供給手段の一部として形成されており、シリンダヘッド４０のバルブガイド２０近傍においてバルブガイド２０から離間した状態でバルブガイド２０の周囲に形成されている。つまり、オイル通路５１は、バルブガイド２０に近接した状態でバルブガイド２０の周囲に形成されている。さらに、複数の気筒（図示省略）を有する内燃機関には排気バルブ５は複数設けられているが、オイル通路５１は、これらの複数の排気バルブ５の軸部１５の周囲に設けられた各バルブガイド２０の近傍に設けられている。また、各バルブガイド２０の近傍に設けられるオイル通路５１は、全て連続して形成されている。つまり、各バルブガイド２０の近傍に設けられるオイル通路５１は、全て連通している。

この実施例２に係る中空吸排気バルブ冷却装置５０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。当該中空吸排気バルブ冷却装置５０が設けられる内燃機関を運転した際には、上述したオイル５２が内燃機関内を循環するように、内燃機関が有するオイルポンプ（図示省略）が作動する。オイルポンプが作動すると、オイル５２が内燃機関内を循環するが、このオイル５２は、バルブガイド２０の近傍に形成されるオイル通路５１内にも供給され、オイル通路５１内を流れる。このオイル通路５１はバルブガイド２０に近接しているため、オイル通路５１内を流れるオイル５２との間で熱交換が行われる。即ち、内燃機関の運転中には、排気バルブ５の傘部１０は燃料の燃焼時の熱を燃焼室から受け、傘部１０が受けた熱は軸部１５に伝えられる。

この軸部１５のオイルシール側端部１５ｂ付近にはオイルシール３０が接触しているが、傘部１０から伝えられた熱の大部分は、軸部１５におけるオイルシール側端部１５ｂに伝えられるまでの間に、傘部側端部１５ａとオイルシール側端部１５ｂとの間に位置し、この部分で軸部１５に接触するバルブガイド２０に伝えられる。これにより、内燃機関の運転時に排気バルブ５の傘部１０が燃焼室から受け、さらに排気バルブ５の軸部１５に伝えられた熱は、バルブガイド２０を介してオイル通路５１内のオイル５２に伝えられる。オイル通路５１は複数の排気バルブ５の軸部１５の周囲に設けられる各バルブガイド２０の近傍に形成され、各バルブガイド２０の近傍に形成されるオイル通路５１は連通しているため、オイル通路５１内を流れるオイル５２は、全てのバルブガイド２０との間で熱交換を行なう。このため、複数の排気バルブ５の軸部１５に伝えられた熱は、全てバルブガイド２０を介してオイル通路５１内のオイル５２に伝えられる。

以上の中空吸排気バルブ冷却装置５０は、バルブガイド２０の近傍に、バルブガイド２０に近接するオイル通路５１を設けているので、冷媒となるオイル５２をバルブガイド２０近傍に供給する際に、オイル通路５１内を循環させて供給することができる。これにより、内燃機関に排気バルブ５が複数設けられている場合に、オイル５２がバルブガイド２０の熱を受けながら次々に複数のバルブガイド２０の近傍を流れるようにすることができる。従って、オイル５２を効率よくバルブガイド２０近傍に供給することができる。この結果、効率よく複数のバルブガイド２０の熱を放熱させることができ、このため、より確実にオイルシール３０の熱劣化を抑制することができる。

この実施例３に係る中空吸排気バルブ冷却装置は、実施例２に係る中空吸排気バルブ冷却装置と略同様の構成であるが、バルブガイドに、オイルが流れる溝部を形成している点に特徴がある。他の構成は実施例２と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図４は、本発明の実施例３に係る中空吸排気バルブ冷却装置を示す概略図である。同図に示す中空吸排気バルブ冷却装置６０は、バルブガイド６１の外周面６２に、内燃機関内を循環するオイルが通り、冷媒通路の一部である溝部６３が形成されている。この溝部６３は冷媒供給手段の一部として形成されており、バルブガイド６１の外周面６２のうち、シリンダヘッド４０に接触する部分に形成されており、バルブガイド６１においてシリンダヘッド４０に接触する部分の外周面６２の全周にかけて形成されている。この溝部６３の幅は、シリンダヘッド４０とバルブガイド６１とが接触している部分における軸部１５の軸方向の長さよりも狭く、溝部６３の深さは、バルブガイド６１の外周面６２からバルブガイド接触部６４までの厚さよりも浅くなっている。この溝部６３は、複数形成されている排気バルブ５の周囲に設けられた全てのバルブガイド６１に形成されている。

また、シリンダヘッド４０には、孔状の通路の形状で形成されたオイル通路６５が形成されており、オイル通路６５は、バルブガイド６１の溝部６３に対して開口している。さらに、オイル通路６５は、複数形成されるバルブガイド６１の全ての溝部６３に対して開口するように、複数のオイル通路６５がバルブガイド６１間に位置するように形成されている。バルブガイド６１間に位置する各オイル通路６５が、それぞれ溝部６３に開口することによって、複数のバルブガイド６１に形成される溝部６３は、全て接続されている。

この実施例３に係る中空吸排気バルブ冷却装置６０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。内燃機関を運転すると、実施例２に係る中空吸排気バルブ冷却装置５０と同様にオイル通路６５内をオイル６６が循環する。このオイル通路６５は、バルブガイド６１に形成された溝部６３に対して開口しているので、オイル６６は溝部６３内を流れる。その際に、内燃機関の運転時に排気バルブ５の傘部１０が燃焼室から受けた熱は、軸部１５からバルブガイド６１に伝わり、バルブガイド６１から溝部６３内を流れるオイル６６に伝えられる。さらに、このオイル６６はオイル通路６５を流れて他のバルブガイド６１の溝部６３、または、内燃機関の他の部分に流れる。

以上の中空吸排気バルブ冷却装置６０は、冷却通路の一部としてバルブガイド６１の外周面６２に溝部６３を形成している。これにより、溝部６３にオイル６６が流れた際に、オイル６６はバルブガイド６１に接するように流れる。換言すると、溝部６３は、オイル６６がバルブガイド６１に接触するように設けられている。このため、オイル６６を直接バルブガイド６１に接触させることができるので、バルブガイド６１の熱を、より確実にオイル６６に対して放熱することができる。また、複数のバルブガイド６１の全てに溝部６３は形成されており、これらの溝部６３はオイル通路６５によって接続されているので、実施例２に係る中空吸排気バルブ冷却装置５０と同様に、オイル６６がバルブガイド６１の熱を受けながら次々に複数のバルブガイド６１の溝部６３を流れるようにすることができ、オイル６６を効率よくバルブガイド６１に供給することができる。これらの結果、効率よく複数のバルブガイド６１の熱を放熱させることができると共に、より確実にオイルシール３０の熱劣化を抑制することができる。

図５は、実施例３に係る中空吸排気バルブ冷却装置の変形例を示す図である。なお、実施例３に係る中空吸排気バルブ冷却装置６０は、溝部６３はバルブガイド６１に形成されているが、溝部６３はバルブガイド６１以外の部分に形成してもよい。例えば、図５に示すように、冷媒通路の一部となる溝部７０はシリンダヘッド４０におけるバルブガイド６１の周囲で、バルブガイド６１に接触する部分に形成してもよい。溝部７０をシリンダヘッド４０に形成する場合でも、溝部７０をシリンダヘッド４０におけるバルブガイド６１に接触する部分に、バルブガイド６１に対して開口するように形成することにより、溝部７０内を流れるオイル６６を、直接バルブガイド６１に接触させつつ流すことができる。また、バルブガイド６１が複数形成され、各バルブガイド６１の周囲に溝部７０が形成されている場合において、溝部７０同士をオイル通路６５で接続した場合には、オイル６６がバルブガイド６１の熱を受けながら次々に複数の溝部７０を流れるようにすることができる。これらの結果、効率よく複数のバルブガイド６１の熱を放熱させることができると共に、より確実にオイルシール３０の熱劣化を抑制することができる。

図６は、実施例に係る中空吸排気バルブ冷却装置の変形例を示す図である。また、上述した中空吸排気バルブ冷却装置１、５０、６０において冷媒となるオイルは内燃機関内を循環しつつバルブガイド２０、６１（図１、図３、図４参照）との間で熱交換をしているが、バルブガイド２０、６１と熱交換をした後、さらに熱交換をしてもよい。例えば、前記内燃機関が車両に搭載されており、当該車両に車室ヒータ（図示省略）が設けられている場合には、図６に示すように、オイルが車室ヒータに向かって流れる冷却水との間で熱交換を行なうように形成されていてもよい。つまり、車両の室内、即ち車室内（図示省略）に設けられる車室ヒータは、運転中の内燃機関から熱を受けることによって温度が高くなった冷却水と車室内に導入される空気との間で熱交換を行なうことによって車室内の温度を上昇させているが、シリンダヘッド４０内を通りバルブガイド２０、６１との間で熱交換をするオイルを、この冷却水との間で熱交換をするようにしてもよい。

具体的には、車室ヒータに向かって流れる冷却水の経路であるヒータ用冷却水経路８２は、運転時の内燃機関を冷却する冷却水用の経路である冷却水経路８１から分岐して形成されている。このヒータ用冷却水経路８２と、バルブガイド２０、６１との間で熱交換を行なうオイルが流れる経路であるオイル経路８０とが近接するように、熱交換部８３を設けてもよい。この熱交換部８３は、オイル経路８０におけるバルブガイド２０、６１の下流側で、オイル経路８０とヒータ用冷却水経路８２とが近接するように設けられており、また、オイル経路８０内を流れるオイルとヒータ用冷却水経路８２内を流れる冷却水との間で熱交換を行なうことができるように設けられている。

このため、内燃機関の運転時には、熱交換部８３には、バルブガイド２０、６１との間で熱交換を行なうことにより、バルブガイド２０、６１の熱を受けて温度が高くなったオイルが流れる。また、熱交換部８３は、オイル経路８０内を流れるオイルとヒータ用冷却水経路８２内を流れる冷却水との間で熱交換を行えるように設けられているため、オイル経路８０内のオイルは、熱交換部８３でヒータ用冷却水経路８２内の冷却水に対して放熱する。これにより、オイル経路８０内のオイルは熱交換部８３を通過する際に放熱して温度が下がり、ヒータ用冷却水経路８２内の冷却水は熱交換部８３を通過する際に熱を受けて温度が上昇する。

このように、オイル経路８０内のオイルは、熱交換部８３を通過する際に温度が下がるので、再びバルブガイド２０、６１との間で熱交換を行なう際に、より多くの熱をバルブガイド２０、６１から受けることができる。これにより、排気バルブ５の軸部１５の熱が放熱され、軸部１５の温度上昇が抑制されるので、これに伴いオイルシール３０（図１、図３、図４参照）の温度上昇を抑制することができる。一方、ヒータ用冷却水経路８２内の冷却水は、熱交換部８３を通過する際に温度が上昇するので、車室ヒータ使用時において車室内の温度を早急に上昇させることができる。即ち、熱交換部８３を設けることにより、高温になったオイルを冷却することができると共に、車室内を早期に暖気でき、さらに、排気バルブ５が燃焼室から受けた熱を、車室ヒータ用の熱として利用することができる。これらの結果、車室ヒータで車室の温度を上げ易くすることができると共に、より確実にオイルシール３０の熱劣化を抑制することができる。

また、実施例２に係る中空吸排気バルブ冷却装置５０では、実施例１に係る中空吸排気バルブ冷却装置１と同様に冷媒として内燃機関内を循環するオイル５２を用いているが、冷媒は運転時における内燃機関冷却用の冷却水を用いてもよい。実施例２に係る中空吸排気バルブ冷却装置５０のシリンダヘッド４０にはオイル通路５１が形成されているが、シリンダヘッド４０には、このオイル通路５１と同等の形状の冷却水通路を形成し、冷媒としてオイル５２の代わりに冷却水を用いてもよい。実施例２に係る中空吸排気バルブ冷却装置５０のオイル通路５１と同等の形状の冷却水経路を形成することにより、冷却水経路内の冷却水はバルブガイド２０に接触しないため冷却水は燃焼室内に入り込む虞がなく、冷媒として冷却水を用いることができる。冷却水の経路にはラジエータ（図示省略）が設けられており、冷却水はラジエータによって外部の空気に放熱しつつ、内燃機関の各部を冷却している。このため、この冷却水によってバルブガイド２０を冷却することにより、より確実にバルブガイド２０の温度を下げることができ、さらに、排気バルブ５の軸部１５の温度上昇を抑制し、オイルシール３０の温度上昇を抑制することができる。この結果、より確実にオイルシール３０の熱劣化を抑制することができる。

また、実施例１に係る中空吸排気バルブ冷却装置１は、１つのバルブガイド２０の近傍に１つのオイルジェットノズル４５が設けられているのみであるが、１つのバルブガイド２０の近傍に複数のオイルジェットノズル４５を設け、１つのバルブガイド２０に対して複数のオイルジェットノズル４５からオイル４８を噴射して供給してもよい。これにより、バルブガイド２０の広い範囲にオイル４８を吹き付けて供給することができるので、より確実にバルブガイド２０の熱をオイル４８に対して放熱することができる。従って、軸部１５の熱は、より確実にバルブガイド２０に対して放熱し易くなり、軸部１５の温度上昇を抑制できるので、これに伴いオイルシール３０の温度上昇も抑制できる。この結果、より確実にオイルシール３０の熱劣化を抑制することができる。

また、実施例１に係る中空吸排気バルブ冷却装置１では、オイルジェットノズル４５でオイル４８を噴射することによりバルブガイド２０にオイル４８を供給しているが、オイルジェットノズル４５を制御し、オイルジェットノズル４５でのオイル４８の噴射は、バルブガイド２０の温度が高くなりそうな場合にのみ噴射してもよい。例えば、バルブガイド２０に温度センサ（図示省略）を設けてバルブガイド２０の温度を検出し、バルブガイド２０の温度が所定の温度よりも高くなった場合にのみオイルジェットノズル４５からオイル４８を噴射してもよい。または、オイルジェットノズル４５に向かうオイル４８の経路におけるオイルジェットノズル４５の近傍に、油圧が高くなった場合にのみ開くバルブ（図示省略）を設け、油圧が高くなった場合、即ち、内燃機関の回転数が高くなった場合にのみオイルジェットノズル４５にオイル４８を供給してオイルジェットノズル４５からオイル４８を噴射してもよい。

または、内燃機関の運転を制御するＥＣＵ（Electric Control Unit）（図示省略）から内燃機関の運転状況の情報を取り出し、この運転状況の情報より、バルブガイド２０の温度が高くなりそうな場合にのみオイルジェットノズル４５からオイル４８を噴射してもよい。これらにより、バルブガイド２０の温度を低下させる必要がない場合にはオイルジェットノズル４５から噴射をしないので、その分、オイルジェットノズル４５を作動させる消費電力の低減を図ることができると共に、バルブガイド２０の温度を低下させる必要がある場合には、確実にオイルジェットノズル４５からオイル４８を噴射することができる。これらの結果、消費電力の低減を図ると共に、オイルシール３０の熱劣化を抑制することができる。また、これらの制御は、実施例１に係る中空吸排気バルブ冷却装置１のみでなく、実施例２に係る中空吸排気バルブ冷却装置５０や実施例３に係る中空吸排気バルブ冷却装置６０に適用してもよい。つまり、バルブガイド２０の温度が高くなりそうな場合にのみ、オイル通路５１、６５にオイル５２、６６が流れるようにしてもよい。

また、上述した中空吸排気バルブ冷却装置１、５０、６０では、中空吸排気バルブ冷却装置１、５０、６０が有する中空吸排気バルブの一例として排気バルブ５を説明しているが、本発明に係る中空吸排気バルブ冷却装置１、５０、６０が有する中空吸排気バルブは、排気バルブ５以外の中空吸排気バルブでもよく、吸気バルブでもよい。排気バルブ５以外の中空吸排気バルブでも、バルブ面１１が燃焼室に面し、中空部１６内に熱伝導媒体１８を有することにより、当該中空吸排気バルブの軸部１５に接触するオイルシール３０の温度が上昇する虞がある場合には、本発明を適用することにより、オイルシール３０の熱劣化を抑制することができる。

以上のように、本発明に係る中空吸排気バルブ冷却装置は、オイルシールを有する中空吸排気バルブ冷却装置に有用であり、特に、中空吸排気バルブ内に熱伝導媒体が封入された中空部が形成されている場合に適している。

本発明の実施例１に係る中空吸排気バルブ冷却装置を示す概略図である。 図１の排気バルブが移動した状態を示す図である。 本発明の実施例２に係る中空吸排気バルブ冷却装置を示す概略図である。 本発明の実施例３に係る中空吸排気バルブ冷却装置を示す概略図である。 実施例３に係る中空吸排気バルブ冷却装置の変形例を示す図である。 実施例に係る中空吸排気バルブ冷却装置の変形例を示す図である。

符号の説明

１、５０、６０ 中空吸排気バルブ冷却装置
５ 排気バルブ
１０ 傘部
１１ バルブ面
１２ 斜面
１５ 軸部
１５ａ 傘部側端部
１５ｂ オイルシール側端部
１６ 中空部
１８ 熱伝導媒体
２０、６１ バルブガイド
２１、６４ バルブガイド接触部
３０ オイルシール
３１ オイルシール接触部
４０ シリンダヘッド
４５ オイルジェットノズル
４８、５２、６６ オイル
５１、６５ オイル通路
６２ 外周面
６３、７０ 溝部
８０ オイル経路
８１ 冷却水経路
８２ ヒータ用冷却水経路
８３ 熱交換部

Claims (7)

1. 内燃機関に設けられ、且つ、軸部の一端に傘部を有すると共に前記軸部及び前記傘部の内部には中空部が形成されており、前記中空部には熱伝導媒体が封入される中空吸排気バルブと、
   前記軸部に接触するオイルシールと、
   前記軸部を摺動可能に支持すると共に、前記軸部における前記オイルシールに接触する部分と前記傘部との間に位置するバルブガイドと、
   前記バルブガイドとの間で熱交換をする冷媒を供給する冷媒供給手段と、
   を備えることを特徴とする中空吸排気バルブ冷却装置。
2. 前記冷媒供給手段は、前記バルブガイドに前記冷媒を噴射することを特徴とする請求項１に記載の中空吸排気バルブ冷却装置。
3. 前記冷媒供給手段は、少なくとも一部が前記バルブガイドの近傍に設けられると共に内部に前記冷媒が通る冷媒通路を有していることを特徴とする請求項１に記載の中空吸排気バルブ冷却装置。
4. 前記冷媒通路は、前記バルブガイドの外周面に形成された溝部を有していることを特徴とする請求項３に記載の中空吸排気バルブ冷却装置。
5. 前記冷媒通路は、前記バルブガイドに対して開口するように形成された溝部を有していることを特徴とする請求項３に記載の中空吸排気バルブ冷却装置。
6. 前記内燃機関は車両に搭載されており、
   前記車両には、前記車両の車室内に導入される空気と前記内燃機関を冷却する冷却水との間で熱交換を行なう車室ヒータが設けられており、
   前記バルブガイドとの間で熱交換をした後の前記冷媒は、前記車室ヒータに向かって流れる前記冷却水と熱交換を行なうことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の中空吸排気バルブ冷却装置。
7. 前記冷媒は、前記内燃機関内を循環するオイルを用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の中空吸排気バルブ冷却装置。
   
   

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