(57)【要約】【課題】バルブの高い冷却効果を得ることができるバルブ冷却システムを提供することを課題とする。【解決手段】バルブ冷却システムは、内部に冷媒流路（２）が形成され、この冷媒流路（２）への導入口（３）及び排出口（４）が設けられたバルブ本体（１）を備える。導入口（３）はバルブステム（１ａ）に設けられ、排出口（４）はバルブ傘部（１ｂ）に設けられている。導入口（３）からは、ＥＧＲクーラ（９）で冷却されたＥＧＲガスが導入され、導入されたＥＧＲガスは排出口（４）から排気ポートへ排出される。これにより、バルブ本体（１）は冷却される。ＥＧＲガスを供給する経路５には逆止弁（１２）が装着されており、高温ガスがＥＧＲクーラ（９）側へ逆流することはない。【選択図】図２
2008280902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒流路が形成され、当該冷媒流路への導入口及び排出口が設けられたバルブ本体と、
前記導入口から前記冷媒流路へ冷媒を導入する冷媒導入手段と、
を、備えたことを特徴とするバルブ冷却システム。
【請求項２】
請求項１記載のバルブ冷却システムにおいて、
前記冷媒をＥＧＲガスとしたことを特徴としたバルブ冷却システム。
【請求項３】
請求項１記載のバルブ冷却システムにおいて、
前記前記冷媒流路への導入口は、閉弁状態時に開放されることを特徴としたバルブ冷却システム。
【請求項４】
請求項１記載のバルブ冷却システムにおいて、
前記冷媒をＥＧＲガスとし、ＥＧＲクーラから前記冷媒流路の導入口へ通じる経路に逆止弁を備えたことを特徴とするバルブ冷却システム。
【請求項５】
請求項１記載のバルブ冷却システムにおいて、
前記導入口はバルブステムに設けられ、前記排出口はバルブ傘部に設けられたことを特徴とするバルブ冷却システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載のバルブ冷却システムを搭載したことを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの筒内への吸排気を行うバルブを冷却するバルブ冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンの燃焼室で発生した熱の一部は、吸排気バルブからバルブステムガイド、オイルシール、バルブリフターなどを介してシリンダヘッド側に放熱される。しかし、この放熱が速やかに行われずにこれら吸排気バルブの温度が過度に上昇すると、例えば燃焼状態が悪化し、ノッキングやプレイグニッションのような異常燃焼が誘発され、ひいては熱効率の低下が引き起こされる場合がある。
【０００３】
そこで、このような問題を解決すべく、冷却性能を向上させた種々のバルブが提案されている。例えば、特許文献１で提案されたバルブは、軽量化を図るために傘部からステムにかけて形成された中空孔内に冷却媒体を封入して、該中空弁の開閉運動により上下に該冷却媒体を躍動飛散させて、傘部側からステム側へ熱の伝達を促進させる構成となっている。また、特許文献２には、傘部からステムまで形成された中空部に冷却媒体を封入し、この冷却媒体を傘部側から少なくともステム側に方向付ける案内部材が傘部側の中空部に配設された内燃機関用中空弁が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２５２４２４号公報
【特許文献２】特開２００６−９７４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、昨今のエンジンの高出力化に伴ってエンジン各部の温度も上昇しやすくなっている。このような状況下、バルブステムや傘部の一部のみがシリンダヘッド、シリンダブロックと接触することとなるバルブは放熱性が低く、特許文献１や特許文献２で開示されたような、内部に冷媒を封入した形式のバルブであっても、冷媒自体が加熱されてしまうとバルブの冷却効果が低減してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、バルブの高い冷却効果を得ることができるバルブ冷却システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するための、本発明のバルブ冷却システムは、内部に冷媒流路が形成され、当該冷媒流路への導入口及び排出口が設けられたバルブ本体と、前記導入口から前記冷媒流路へ冷媒を導入する冷媒導入手段と、を、備えたことを特徴とする（請求項１）。このようなバルブ冷却システムでは、前記冷媒をＥＧＲ（Exhaust  Gas  Recirculation）ガスとした構成とすることができる（請求項２）。冷却の対象となるバルブ本体の内部に冷却媒体であるＥＧＲガスを流通させることによって熱伝導、熱伝達を利用したバルブ本体の冷却を行うことができる。ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラで冷却されるので、バルブ本体を効率的に冷却することが期待される。なお、本発明におけるバルブ本体は、吸気バルブ、排気バルブのいずれにも用いることができる。
【０００８】
このようなバルブ冷却システムでは、前記前記冷媒流路への導入口は、閉弁状態時に開放される構成とすることが望ましい（請求項３）。例えば、排気ポート内は圧力脈動が生じていることからこの圧力脈動を利用してバルブ本体の内部に冷媒を導入し、そして排出することができる。このような圧力脈動を有効に利用するためにはバルブ本体が閉弁状態時に導入口が通じる構成とすることが望ましい。
【０００９】
このようなバルブ冷却システムでは、前記冷媒をＥＧＲガスとし、ＥＧＲクーラから前記冷媒流路の導入口へ通じる経路に逆止弁を備えた構成とすることができる（請求項４）。本発明のバルブ冷却システムは、バルブ傘部の冷却を促進するために冷媒流路をバルブステムからバルブ傘部に亘って設けることが望ましく、前記導入口はバルブステムに設けられ、前記排出口はバルブ傘部に設けられた構成とすることが望ましい（請求項５）。このように排出口が設けられるバルブ傘部は高温となる燃焼室内へ露出することがある。このため、バルブ本体内に排出口から高温ガスが逆流することがある。このような逆流した高温ガスがＥＧＲクーラに流入するとＥＧＲクーラの冷却性能を損ねることになるため、このような事態を回避すべく、前記のように逆止弁を備えた構成としておくことが望ましい。
【００１０】
このようなバルブ冷却システムを従来あるエンジンに組み込めば、本発明のエンジンとすることができる（請求項６）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バルブ本体の内部に形成した冷媒流路にＥＧＲガス等の冷媒を流通させるようにしたので、バルブ本体を効率よく冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明のバルブ冷却システムを構成するバルブ本体１の周辺を示した説明図である。図１に示されたバルブ本体１は、断面とした状態を示している。バルブ本体１は、排気バルブであり、内部に冷媒流路２が形成されている。この冷媒流路２は、バルブ本体１のバルブステム１ａからバルブ傘部１ｂに亘って形成されている。また、バルブ本体１には冷媒流路２を外部と連通させる導入口３、排出口４が設けられている。導入口３は、バルブステム１ａに設けられており、排出口はバルブ傘部の上面側に複数設けられている。
【００１４】
このようなバルブ本体１はシリンダヘッド１３に組み付けられたバルムステムガイド１１によって摺動可能に支持されている。シリンダヘッド１３及びバルブステムガイド１１には、冷媒流路２の導入口３へ通じる経路５が形成されている。図２は、本発明のバルブ冷却システムが組み込まれたエンジン６のシリンダヘッド１３周辺の構成を示した説明図である。排気ポート７から排出された排気ガスは第１接続管８を通じてＥＧＲクーラ９へ流入し、冷却される。冷却されたＥＧＲガスは、再び燃焼室へ導入されるべく、第２接続管１０を通じてインテークマニホールドへ流入する。このようにしてＥＧＲガスをインテークマニホールドへ流入させる第２接続管１０からは、冷媒流路２の導入口３へ通じる経路５が分岐している。すなわち、本実施例は冷媒としてＥＧＲガスを冷媒流路２に流通させる構成としている。このように第２接続管１０から分岐した経路５には逆止弁１２が装着されている。経路５は、本発明における冷媒導入手段を構成している。
【００１５】
バルブ本体１は、バルブステムガイド１１に沿って摺動し、導入口３の位置と経路５の出口とが一致したときにＥＧＲガスが冷媒流路２内に流入できる状態となる。ここで、導入口３は、バルブ本体１が閉弁状態にあるときに開放、すなわち、経路５と連通するように、穿設位置が調節されている。また、経路５の長さは、エンジン６の高回転運転時に排気ポート圧力が経路５内の圧力よりも小さくなるように調整されている。図３は、クランク角と排気ポート圧力との関係を示すグラフであるが、排気ポート圧力はクランク角に応じて脈動を起こしている。排気ポート圧力が経路５内の圧力よりも小さくなっていれば、ＥＧＲガスが導入口３から冷媒流路２内に引き込まれ、排出口４から排出される。このため、エンジン６がバルブ本体１を積極的に冷却したい運転状態のときに冷媒流路２内にＥＧＲガスが流通できるような圧力関係が形成されるように経路５の長さが調整されている。なお、逆止弁１２が備えられていることから、燃焼ガス等の高温ガスが、経路５を逆流することは回避される。
【００１６】
以上のような構成とすれば、バルブ本体１の大幅な軽量化が可能となる。すなわち、バルブ本体１は中空であり、内部に冷媒を保持していないため軽量とすることができる。これにより、メカニカルロスを軽減することができ、この結果、燃費の向上が期待される。
【００１７】
また、ＥＧＲクーラ９により冷却されたＥＧＲガスがバルブ本体１の内部を通過し、バルブ本体の熱を持ち去るのでバルブ本体１の冷却効果が高く、この結果、エンジンの高出力化が可能となる。
【００１８】
さらに、冷媒となるＥＧＲガスの供給に関し、特別な装置、例えば、ポンプ等を利用していないためシステム全体のコストを低下させることができる。
【００１９】
また、バルブ本体１内を通過したＥＧＲガスは、排気ポート７内へ排出されることになるため、排気ポート自体の冷却効果も期待される。排気ポート７を冷却することができれば、エンジンの高出力化に寄与することとなる。
【００２０】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例のバルブ冷却システムを構成するバルブ本体の周辺を示した説明図である。
【図２】実施例のバルブ冷却システムが組み込まれたエンジンのシリンダヘッド周辺の構成を示した説明図である。
【図３】クランク角と排気ポート圧力との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１  バルブ本体
１ａ  バルブステム
１ｂ  バルブ傘部
２  冷媒流路
３  導入口
４  排出口
５  経路
６  エンジン
７  排気ポート
８  第１接続管
９  ＥＧＲクーラ
１０  第２接続管
１２  逆止弁
１３  シリンダヘッド
【図１】
2008280902.tif 000003
【図２】
2008280902.tif 000004
【図３】
2008280902.tif 000005