JPH0517367Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、エンジンの回転式吸排気弁装置に関
し、特に、吸排気ポートへのガス漏れ及びこれに
よる燃焼効率の低下を防止できるとともに、吸排
気弁のカーボンステイツクの発生を防止できるよ
うにした、エンジンの回転式吸排気弁装置に関す
るものである。

〈従来の技術〉 エンジンの出力を増すには、回転速度を上げる
か高過給を行わねばならない。また、燃料消費率
を少なくするには圧縮比を高くすることが必要で
ある。しかるに、ポペツト式吸排気弁において
は、回転速度を上げることは弁機構の慣性力及び
ガス速度により制限され、圧縮比及び過給圧力を
上げることは排気弁の過熱により早期着火やノツ
クを起こすために限度がある。ノツクの問題は高
オクタンガソリンの使用により一応解決される
が、このような燃料は高価であるから、結局ポペ
ツト式吸排気弁では性能向上に行き詰まりの感が
ある。回転式吸排気弁は、ポペツト式吸排気弁に
比べて次のような点で優れていることから、ポペ
ツト式吸排気弁の性能向上の限界を打開するもの
として注目されている。

即ち、回転式吸排気弁は、ポペツト式吸排気弁
に比べて、 弁の開口面積を大きくとることができるから
同一ピストン速度に対して体積効率、従つて、
平均有効圧に高くすることができ、かつ、回転
速度の増加に伴い平均有効圧が低下する限界が
延び、この結果、リツトル馬力を増すことがで
きる。

高速においても弁バネのサージングを起こし
たり、カム圧力が過大になつたりする恐れがな
く作動が確実である。

熱点となる排気弁がなく、また、燃焼室の形
状をよくすることができるから圧縮比、過給圧
力を上げることができ、従つて、燃料消費率を
限時出力を増すことができる。

ポペツト弁のように弁隙間がないから運転が
静粛である。

ところで、エンジンの回転式吸排気弁として
は、回転弁がシリンダ中心に対して平行な軸心を
中心に回転するものと、シリンダ中心に直交する
軸心を中心に回転するものがあり、弁体の形状は
その回転軸心を中心とする円筒形、円錐台形、球
状等の回転体形に形成されている。

これらの従来の回転式吸排気弁においては、吸
排気弁とこれを収容する弁室との間からのガス漏
れを防止するために、吸排気弁と弁室との間の隙
間をできるだけ小さくするとともに、その隙間に
潤滑油膜を形成するように構成されている。

〈考案が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来の回転式吸排気
弁では、燃焼室から吸排気弁と弁室との間の弁回
転隙間へのガス漏れやこれに基づく出力低下、こ
のガス漏れに伴つて吸排気弁と弁室との間の弁回
転隙間に浸入するカーボンによるカーボンステイ
ツク等が発生し易いという問題があり、これまで
のところはあまり実用化されていない。

本考案は、上記の事情を考慮してなされたもの
であつて、エンジンの吸排気ポートの途中に弁室
を形成し、弁室に回転弁を回転自在に内嵌したエ
ンジンの回転式吸排気弁において、吸排気ポート
へのガス漏れ及びこれによる燃焼効率の低下を防
止できるとともに、吸排気弁のカーボンステイツ
クの発生を防止できるようにした、エンジンの回
転式吸排気弁装置を提供することを目的とするも
のである。

〈問題点を解決するための手段〉 本考案に係るエンジンの回転式吸排気弁装置で
は、上記の目的を達成するために、燃焼室内の高
圧ガスが吸排気ポートから弁室と回転弁との間の
弁回転隙間へ洩れ出すことを防ぐ１対の弾性シー
ルリングを弁回転隙間内の吸排気ポートを取り囲
む部分に挿入し、各弾性シールリングの基端部を
弁室の内周面に気密固定するとともに、その先端
部を回転弁に気密接当し、両弾性シールリングの
間で弁回転隙間に高圧流体の導入路と導出路とを
連通し、エンジンに付設した高圧流体供給装置の
高圧流体を導入路から弁回転隙間内を通過させて
導出路から流出させるように構成した事を特徴と
するものである。

〔作用〕

弁室と回転弁との間の弁回転隙間は、弁回転隙
間内の吸排気ポートを取り囲む部分に挿入された
弾性シールリングにより吸排気ポートを取り囲む
部分で封止されるとともに、高圧流体供給装置か
ら導入路を介して弁回転隙間に導入される高圧流
体により更にそのシール性を高められる。その結
果、燃焼室から弁回転隙間へのガス漏れを防止で
き、かかるガス漏れによる出力低下を防止できる
とともに、燃焼室からのガス漏れに伴つてカーボ
ンが弁回転隙間に進入することを防止でき、弁回
転隙間にカーボンが堆積して回転弁と弁室の周面
とが膠着するカーボンステイツクの発生を防止す
ることができる。

また、高圧流体を弁回転隙間から導出路を介し
て放出することにより、回転弁を冷却することが
できる。しかも、高圧流体が回転弁の周囲の弁回
転隙間に充満して回転弁を浮動状態に支持する空
気ベアリングとなり、回転弁の回転を円滑にする
ことになるのである。

導入路あるいは導出路は、特に限定されるもの
ではないが、これらの一方または両方を回転弁の
弁軸内に形成することが可能である。

本考案を実施する上で、上記導入路や導出路を
形成する位置に特に限定されないず、例えば、シ
リンダヘツド等のエンジンの肉壁部分内に形成し
たり、吸排気弁及びその弁軸の内部を通過するよ
うに形成したりすることが可能である。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図は本考案の一実施例に係るエンジンの回
転式吸排気弁の縦断面図であり、第２図はそのエ
ンジンのシリンダヘツドの横断平面図であり、第
３図はその弾性シールリングの拡大断面図であ
る。

このエンジン１のシリンダヘツド２には吸気ポ
ート３及び排気ポート４が形成され、これら吸気
ポート３及び排気ポート４の途中には、それぞれ
球形状の吸気弁室５あるいは排気弁室６が形成さ
れている。吸気ポート３及び排気ポート４の燃焼
室１１側のポート部分３ａ，４ａを取り囲む口金
２ａは、耐熱性及び耐圧性に優れたセラミツクス
で形成されている。

上記吸気弁室５あるいは排気弁室６にはそれぞ
れ球形に形成されたセラミツクス製の吸気弁７あ
るいは排気弁８が回転自在に内嵌されている。吸
気弁７はエンジン１の図示しないクランク軸に対
し1/2の回転数で調時回転する吸気弁用駆動軸９
に角軸嵌合により連結され、排気弁８は上記クラ
ンク軸に対し1/2の回転数で調時回転する排気弁
用駆動軸１０に角軸嵌合により連結されている。

本考案で重要な吸気弁室５と吸気弁７との間の
隙間の気密構造と、排気弁室６と排気弁８との間
の隙間の気密構造は同様に構成されているので、
ここでは前者について説明し、後者についての説
明は重複を避けるために省略する。

吸気弁室５内の吸気弁室５と吸気弁７との間の
弁回転隙間１２には、燃焼室１１側の吸気ポート
部分３ａを取り囲む部分と、入口側の吸気ポート
部分３ｂを取り囲む部分とに弾性シールリング１
３，１４が挿入される。各弾性シールリング１
３，１４の基端部１３ａ，１４ａは、それぞれ吸
気弁室５の内周面に形成した各周回溝１５，１６
に嵌合することにより吸気弁室５の内周面に気密
固定され、各弾性シールリング１３，１４の先端
部１３ｂ，１４ｂは、それぞれ燃焼室１１側の吸
気ポート部分３ａ，あるいは入口側の吸気ポート
部分３ｂから弁回転隙間１２の中央側に延出して
吸気弁７に気密接当させてある。尚、これら弾性
シールリング１３，１４は燃焼室１１内の燃焼に
対して耐え得る程度の耐熱性及び耐圧性を備える
ことを必要とする。

上記吸気弁用駆動軸９は吸気弁室５の近傍で、
例えばＯリングからなる弾性シールリング１７を
介してシリンダヘツド２に回転自在に支持されて
いる。そして、この吸気弁用駆動軸９の弾性シー
ルリング１７に摺接する部分９ａ，９ｂの表面に
は、耐摩耗性を高めるために、必要に応じてセラ
ミツクスを焼結してある。

上記弁回転隙間１２の上半部には図示しない高
圧空気供給装置に接続された導入路１８の終端が
開口させてあり、弁回転隙間１２の下半部にはこ
こから高圧空気を排出するための導出路１９の始
端が開口させてある。上記高圧空気供給装置は塵
埃等の異物を除去した清浄な高圧空気を導入路１
８を介して弁回転隙間１２に供給するように構成
されている。

尚、第２図において、４ａは燃焼室１１側の排
気ポート部分を、４ｂを出口側の排気ポート部分
をそれぞれ示している。

このように構成されたエンジンの回転式吸排気
弁によれば、吸気弁室５内のの弾性シールリング
１３，１４は、その基端部１３ａ，１４ａが吸気
弁室５の内周面に気密固定される一方、その先端
部１３ｂ，１４ｂが燃焼室１１側のポート部分３
ａあるいは入口側のポート部分３ｂから弁回転隙
間１２の中央側に延出して吸気弁７に気密接当さ
せてある。従つて、弾性シールリング１３，１４
の先端部１３ｂ，１４ｂはその弾性復元力によつ
て吸気弁７に密着させられる。

又、弁回転隙間１２の両弾性シールリング１
３，１４により区画された部分には、塵埃等の異
物を除去した清浄な高圧空気が高圧空気供給装置
から導入路１８を介して供給され、導出路１９を
介してその高圧空気が排出されるので、弁回転隙
間１２の両弾性シールリング１３、１４により区
画された部分の内圧は所定の圧力以上の高圧に保
持される。

その結果、この部分に充満する高圧空気が両弾
性シールリング１３，１４の先端部１３ｂ，１４
ｂを一層強力に吸気弁７に押圧してシール性が高
められることになる。従つて、燃焼室１１から弁
回転隙間１２へのガス漏れ及びかかるガス漏れに
伴う弁回転隙間１２へのカーボンの流入を防止で
き、ガス漏れによる出力低下や、弁回転隙間１２
へのカーボン堆積によるカーボンステイツクの発
生を防止できることになる。

更に、弁回転隙間１２の両弾性シールリング１
３，１４により区画された部分の高圧空気が吸気
弁７を浮動状態に支持するエアベアリングとして
機能するので、吸気弁７の回転が円滑化される。

加えて、この高圧空気に吸気弁７から伝導ある
いは放射された熱が導出路１９を介して流出する
高圧空気とともに外部に運び出されるので、吸気
弁７が冷却されることになる。

第４図は本考案の他の実施例の縦断面図であ
り、この実施例では、導入路１８が吸気弁７及び
吸気弁用駆動軸９の内部を通過するように形成さ
れ、吸気弁７の内部で弁通路２０に沿う十文字状
に分岐された導入路１８の各終端は吸気源７の表
面に開口されている。また、導出路１９は弁回転
隙間１２に連通する駆動軸挿通孔２１の周面に開
口されている。駆動軸９が挿通されている駆動軸
挿通孔２１の弁回転隙間１２に連通する部分の内
周面に導出路１９の始端を開口させてある。

その他の構成、作用及び効果は上記の一実施例
と同様であるので、その説明は重複を避けるため
に省略する。

第５図は本考案のもう一つの実施例の縦断面図
であり、この実施例では、吸気弁７内で分岐され
た導出路１９の終端が吸気弁７の周面の軸心方向
に離れた２箇所で開口させてある。

この実施例のその他の構成は、導入路１８と導
出路１９とが逆になつていることを除けば前例と
同様であり、その作用及び効果も本質的には同じ
であるので、それらの説明は重複を避けるために
省略する。

上記の各実施例では、吸排気弁５，６が球形に
形成されているが、吸排気弁５，６の形状はこれ
に限定されるものではなく、例えば、円筒形、円
錐台形等の回転体形に形成されている場合にも本
考案を適用することは可能である。

また、導入路１８と導出路１９とは弁回転隙間
１２に高圧空気を流通させるために互いに補い合
う関係にあり、互いにその配置を逆にすることが
可能である。例えば、第４図に示した実施例にお
いて、導入路１８の終端を駆動軸挿通孔２１の周
面に開口させ、導出路１９を吸気弁７及び駆動軸
９の内部に形成することが可能であり、あるいは
第５図に示した実施例において、導入路１８を吸
気弁７及び駆動軸９を通過するように形成し、そ
の終端を吸気弁７の周面の軸心方向に離れた２箇
所で開口させることが可能である。

〈考案の効果〉 以上のように、本考案によれば、回転弁とこれ
を収容する弁室との間に形成される弁回転隙間
が、１対の弾性シールリングによつて燃焼室側の
ポート部分及び入口側のポート部分から遮断さ
れ、両弾性シールリングにより区画された弁回転
隙間の部分に高圧空気が流動させられるので、こ
の高圧空気の圧力よつて両弾性シールが一層強力
に吸排気弁の周面に押圧され、そのシール性が高
められる。その結果、燃焼室から弁回転隙間への
ガス漏れ及びこれに伴う弁回転隙間へのカーボン
の進入が防止され、ガス漏れによる出力低下、弁
回転隙間へのカーボンの堆積及びこれによるカー
ボンステイツクの発生等を防止できることにな
る。また、両弾性シールリングにより区画された
弁回転隙間の部分に高圧空気が流動させられるの
で、その内圧によつて吸排気弁が浮動状態に支持
され、吸排気弁の回転が円滑になる。更に、両弾
性シールリングにより区画された弁回転隙間の部
分に高圧空気が導出路を介して外部に放出される
ので、この高圧空気に吸気弁から伝導あるいは放
射された熱が外部に放出され、吸排気弁を冷却で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係るエンジンの回
転式吸排気弁の縦断面図、第２図はそのエンジン
のシリンダヘツドの横断平面図、第３図はその弾
性シールリングの拡大断面図、第４図は本考案の
他の実施例の縦断面図、第５図は本考案のもう一
つの実施例の縦断面図である。 １……エンジン、３……吸気ポート、３ａ……
燃焼室側の吸気ポート部分、３ｂ……入口側の吸
気ポート部分、４……排気ポート、４ａ……燃焼
室側の排気ポート部分、４ｂ……入口側の排気ポ
ート部分、５……吸気弁室、６……排気弁室、７
……吸気弁、８……排気弁、１１……燃焼室、１
２……弁回転隙間、１３……弾性シールリング、
１３ａ……弾性シールリングの基端部、１３ｂ…
…弾性シールリングの先端部、１４……弾性シー
ルリング、１４ａ……弾性シールリングの基端
部、１４ｂ……弾性シールリングの先端部、１８
……導入路、１９……導出路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ エンジン１の吸排気ポート３，４の途中に弁
   室５，６を形成し、弁室５，６に回転弁７，８
   を回転自在に内嵌したエンジンの回転式吸排気
   弁において、 燃焼室１１内の高圧ガスが吸排気ポート３，
   ４から弁室５，６と回転弁７，８との間の弁回
   転隙間１２へ漏れ出すことを防ぐ１対の弾性シ
   ールリング１３，１４を弁回転隙間１２内の吸
   排気ポート３，４を取り囲む部分に挿入し、各
   弾性シールリング１３，１４の基端部１３ａ，
   １４ａを弁室５，６の内周面に気密固定すると
   ともに、その先端部１３ｂ，１４ｂを回転弁
   ７，８に気密接当し、両弾性シールリングの間
   で弁回転隙間１２に高圧流体の導入路１８と導
   出路１９とを連通し、エンジン１に付設した高
   圧流体供給装置の高圧流体を導入路１８から弁
   回転隙間１２内を通過させて導出路１９から流
   出させるように構成した事を特徴とする、エン
   ジンの回転式吸排気弁。 ２ 上記導入路１８あるいは導出路１９が回転弁
   ７，８の弁軸９，１０内を通過する実用新案登
   録請求の範囲第１項に記載のエンジンの回転式
   吸排気弁。