JPS6233045Y2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6233045Y2
JPS6233045Y2 JP10913880U JP10913880U JPS6233045Y2 JP S6233045 Y2 JPS6233045 Y2 JP S6233045Y2 JP 10913880 U JP10913880 U JP 10913880U JP 10913880 U JP10913880 U JP 10913880U JP S6233045 Y2 JPS6233045 Y2 JP S6233045Y2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
air
spring
piston
force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP10913880U
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5733205U (en
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to JP10913880U priority Critical patent/JPS6233045Y2/ja
Publication of JPS5733205U publication Critical patent/JPS5733205U/ja
Application granted granted Critical
Publication of JPS6233045Y2 publication Critical patent/JPS6233045Y2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の給排気弁ばねの改善に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in intake and exhaust valve springs for internal combustion engines.

内燃機関のシリンダふたに装着された給気弁、
排気弁の構造を第1図に示す。図において、シリ
ンダふた3に組込まれた弁ばこ2上部に取付けら
れた弁ばこ4,5により、ばね受6を介して上向
きにばね荷重を受けた状態で、弁棒1が装置され
ている。弁棒1はその上端をタペツト7で下方に
押し下げられて開弁する構造となつている。
Air supply valve attached to the cylinder lid of an internal combustion engine,
The structure of the exhaust valve is shown in Figure 1. In the figure, the valve stem 1 is placed in a state where it receives an upward spring load via the spring receiver 6 by the valve holders 4 and 5 attached to the upper part of the valve holder 2 incorporated in the cylinder lid 3. There is. The valve stem 1 has a structure in which its upper end is pushed downward by a tappet 7 to open the valve.

その開閉作動において、慣性力による動弁機構
のとび上り等不斉運動を防止するために通常つる
巻きばねが設けられている。
During the opening/closing operation, a helical spring is usually provided to prevent asymmetric movements such as jumping of the valve mechanism due to inertial force.

内燃機関の性能向上や回転数の増大に伴ない、
弁を急速に開弁する必要が生じるが、このために
増加する慣性力を抑えるため、弁ばねの力を増大
させなければならない。弁ばねの設計において、
ばね材の強度を確保しつつ、ばね力を増大させる
ためには、弁ばねのコイル径及びばね高さを増す
ことになり、これはシリンダふた上部のスペース
確保や部品配置の設計に大きな支障となる。ま
た、高速回転、急速開弁は弁ばねに高次の励振作
用をもたらし、ばねのサージング現象が生じ、騒
音やばね破損の原因となりやすい。さらに、大き
なばね取付力は弁ばね部の分解、組立に困難さを
加え、取扱上問題になることがある。
As the performance of internal combustion engines improves and the number of revolutions increases,
The need to open the valve rapidly requires an increase in the force of the valve spring to counteract the increased inertial force. In the design of valve springs,
In order to increase the spring force while ensuring the strength of the spring material, the coil diameter and spring height of the valve spring must be increased, which poses a major hindrance to securing space above the cylinder lid and designing component placement. Become. In addition, high-speed rotation and rapid opening of the valve cause a high-order excitation effect on the valve spring, causing a surging phenomenon of the spring, which is likely to cause noise and spring damage. Further, the large spring mounting force makes it difficult to disassemble and assemble the valve spring portion, which may cause handling problems.

本考案の目的は上記の点に着目し、つる巻ばね
の代りに空気ばねを用いるようにしたことであ
り、その特徴とするところは、給気弁、排気弁の
弁ばこをシリンダふたに装着した内燃機関におい
て、給、排気弁の弁棒に結合されると共に上記弁
ばこに設けられたシリンダ内に摺動自在に嵌合さ
れたピストン、該ピストンの下面とシリンダの内
面とにより区画形成された密閉空気室、同空気室
への空気の供給量を制御する空気供給弁を備えた
ことである。
The purpose of this invention is to focus on the above points and use an air spring instead of a helical spring.The main feature of this invention is that the valve valves of the intake valve and exhaust valve are attached to the cylinder lid. In the installed internal combustion engine, a piston is connected to the valve stems of supply and exhaust valves and is slidably fitted in a cylinder provided in the valve chamber, and is partitioned by the lower surface of the piston and the inner surface of the cylinder. The device is equipped with a sealed air chamber and an air supply valve that controls the amount of air supplied to the air chamber.

この場合は、弁ばね部のコンパクト化が実現さ
れ、つる巻きばね特有のサージング現象による問
題を防ぎ、取扱い面においても改善される。
In this case, the valve spring portion can be made more compact, problems caused by the surging phenomenon peculiar to helical springs can be prevented, and handling is also improved.

以下図面を参照して本考案による実施例につき
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第2図は本考案による1実施例の空気ばね式弁
の構造を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of an air spring type valve according to an embodiment of the present invention.

図において、符号1,2,3及び7は第1図と
同一部材を示す。
In the figure, reference numerals 1, 2, 3 and 7 indicate the same members as in FIG.

弁ばこ2の上部は、端部を上方に開口したシリ
ンダに形成されている。
The upper part of the valve holder 2 is formed into a cylinder whose end is open upward.

9はピストンで、弁棒1の端部に結合され上記
シリンダに摺動可能に収容されていて、同シリン
ダとにより空気室8を形成している。
A piston 9 is connected to the end of the valve stem 1 and is slidably housed in the cylinder, forming an air chamber 8 with the cylinder.

空気室8はピストン9のシールリング10、弁
棒ブツシユ11のシールリング12により密閉さ
れている。
The air chamber 8 is sealed by a seal ring 10 of the piston 9 and a seal ring 12 of the valve stem bush 11.

空気室8には、それぞれ逆止弁付空気供給弁1
4、空気安全弁15及びドレンコツク16が設け
られている。
Each air chamber 8 has an air supply valve 1 with a check valve.
4. An air safety valve 15 and a drain tank 16 are provided.

第3図は本考案による他の実施例の空気ばね式
弁の構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of another embodiment of the air spring type valve according to the present invention.

この場合は、多数個の弁の空気室8を充分な通
路面積を有する空気連絡路13とそれぞれの分岐
路を介して連結した場合であり、空気供給弁1
4、空気安全弁15及びドレンコツク16は空気
連絡路13に各1個のみ設けられている。
In this case, the air chambers 8 of a large number of valves are connected to the air communication passage 13 having a sufficient passage area through respective branch passages, and the air supply valve 1
4. Only one air safety valve 15 and one drain tank 16 are provided in the air communication path 13.

上記構成の場合の作用について述べる。 The operation in the case of the above configuration will be described.

一般に内燃機関の給気弁、排気弁は、カムによ
り弁の開閉時期及びリフトが決められ、動弁機構
のタペツト7で弁が押し開かれることになる。こ
の作動期間中、第4図に示すように、動弁系には
カムの加速度に基づく正及び負の慣性力FIが働
き、負の慣性力が働くときには、動弁機構がカム
から離れてしまう現象が生じることになる。これ
を抑えるために、従来のものにおいては、弁部に
つる巻ばね4,5が設けられ、このばね力FS
負の慣性力FIを越える大きさに設定されてい
る。第4図でいえば、FSA>FIA,FSB>FIB
関係を保つように設計される。
Generally, the opening/closing timing and lift of the intake and exhaust valves of an internal combustion engine are determined by cams, and the valves are pushed open by a tappet 7 of the valve mechanism. During this operating period, as shown in Figure 4, positive and negative inertial forces F I based on the acceleration of the cam act on the valve train, and when negative inertia is applied, the valve train moves away from the cam. This will result in a phenomenon of cluttering. In order to suppress this, in the conventional valve part, helical springs 4 and 5 are provided, and the spring force F S is set to exceed the negative inertial force F I . In FIG. 4, it is designed to maintain the relationships F SA > F IA and F SB > F IB .

本考案においては、弁ばこ2の上部に適当な圧
力をかけて密閉された空気室8を設け、弁棒上部
にピストン9を取付け、タペツト7を介して動弁
機構に常に空気圧による力をかけて、作動中の動
弁機構にかかる負の慣性力に対抗するものであ
る。
In the present invention, a sealed air chamber 8 is provided in the upper part of the valve valve 2 by applying an appropriate pressure, and a piston 9 is attached to the upper part of the valve stem, so that the force due to air pressure is constantly applied to the valve mechanism via the tappet 7. This counteracts the negative inertia force applied to the valve train during operation.

第2図のように、1個の弁毎に単独に空気室を
設けた場合は、弁のリフトと共に空気が圧縮され
て、その空気圧が上昇する。第5図に示すよう
に、弁ばねの荷重特性とほぼ同じ荷重特性をも
つ。同図で、実線は弁ばね力FSを、破線A1は単
独弁の空気ばね力を示す。
As shown in FIG. 2, when an air chamber is provided for each valve, the air is compressed as the valve lifts, and its air pressure increases. As shown in FIG. 5, it has almost the same load characteristics as the valve spring. In the figure, the solid line indicates the valve spring force F S and the broken line A 1 indicates the air spring force of the individual valve.

第3図のように、多数個の弁の空気室を充分な
通路面積と容量を有する空気連絡路で結合した場
合は、各弁の作動により、第5図の破線A2にて
示すように、空気圧に多小の脈動を生じるが、空
気ばね力はほぼ一定という特性を有する。いずれ
の場合も動弁系にかかる負の慣性力を抑える働き
をなし、円滑な作動を行うことができる。
As shown in Figure 3, when the air chambers of multiple valves are connected by an air communication path with sufficient passage area and capacity, the operation of each valve causes , although some pulsations occur in the air pressure, the air spring force is almost constant. In either case, it serves to suppress the negative inertia force applied to the valve train, allowing smooth operation.

上記空気ばね式弁の作用につき第4図ないし第
6図を参照して更に詳しく説明する。
The operation of the air spring type valve will be explained in more detail with reference to FIGS. 4 to 6.

動弁系に働く慣性力FIは運動部重量W、カム
加速度α、重力加速度gより次式にて算出され
る。
The inertial force F I acting on the valve train is calculated from the moving part weight W, cam acceleration α, and gravitational acceleration g using the following equation.

I=W/g・α (i) また、第6図において、vはカム速度、Sはカ
ムリフトであり、領域Cは急速開弁域、領域Dは
領域Cに続いてカム速度がゆるやかな領域、領域
Eはカムリフト一定の領域である。加速度αが第
6図に示すような変化をした場合、(i)式により慣
性力FIは該加速度αの変化に応じて第4図に示
す変化をきたす。
F I = W/g・α (i) Also, in Fig. 6, v is the cam speed, S is the cam lift, area C is the rapid valve opening area, and area D is the area where the cam speed is gradual following area C. Region E is a region where the cam lift is constant. When the acceleration α changes as shown in FIG. 6, the inertial force F I changes as shown in FIG. 4 according to equation (i) in accordance with the change in the acceleration α.

一方、第1図に示す従来のものにおいて、弁部
に設けられたつる巻ばね4,5によるばね力FS
は次式にて表わされる。
On the other hand, in the conventional device shown in FIG.
is expressed by the following formula.

S=FO+K・S (ii) (ii)式中、FOはつる巻ばね4,5の取り付け荷
重、Kはつる巻ばね4,5の合成ばね定数であ
り、Sは第6図に示すカムリフトである。従つ
て、カムリフトSが第6図にて示すような変化を
すると、ばね力FSは該カムリフトSに比例して
第4図に示すような変化をする。
F S = F O +K・S (ii) In formula (ii), F O is the mounting load of the helical springs 4 and 5, K is the composite spring constant of the helical springs 4 and 5, and S is the combined spring constant of the helical springs 4 and 5. This is the cam lift shown in the figure. Therefore, when the cam lift S changes as shown in FIG. 6, the spring force F S changes in proportion to the cam lift S as shown in FIG. 4.

また、一般に空気ばね力Aはピストン9の受圧
面積をAP、空気ばねの初圧をPO、ピストン9の
変位に基づく圧力増加分をPとすると、次式で表
わされる。
Generally, the air spring force A is expressed by the following equation, where A P is the pressure receiving area of the piston 9, P O is the initial pressure of the air spring, and P is the pressure increase based on the displacement of the piston 9.

A=AP(PO+P) (iii) さらに空気の比熱比をk、圧縮比をεとする
と、圧力増加分は、 P=PO(εk−1) (iv) そして、最大弁リフト時の空気室8の容積をV
C、ピストン9の行程容積をVSとすると、圧縮比
は次式で表わされる。
A=A P (P O +P) (iii) Furthermore, if the specific heat ratio of air is k and the compression ratio is ε, the pressure increase is P=P Ok −1) (iv) And the maximum valve lift The volume of air chamber 8 at the time is V
C and the stroke volume of the piston 9 as V S , the compression ratio is expressed by the following equation.

ε=V+V/V=1+V/V (v) なお、VS=AP・S(vi)である。 ε=V C +V S /V C =1+V S /V C (v) Note that V S =A P ·S(vi).

第2図のように、1個の弁毎に単独に空気室8
を設けた場合、カムリフトSと空気圧の増加分P
の関係は(iv),(v),(vi)式によつて示され、カムリフ
トSが第6図に示すような変化をした時の空気ば
ね力Aは第5図のA1のように変化する。
As shown in Figure 2, each valve has its own air chamber 8.
, the cam lift S and the increase in air pressure P
The relationship is shown by equations (iv), (v), and (vi), and when the cam lift S changes as shown in Figure 6, the air spring force A is as shown in A1 in Figure 5. Change.

更に、第3図のように多数個の弁の空気室8を
充分な通路面積と容量を有する空気連絡路で結合
した場合は、(v)式において最大弁リフト時の空気
室容量VCは空気連絡路13内の容積が加わるこ
とから、ピストン9の高程容積VSに対し充分大
きな状態とみなせ、空気圧の増加分はカムリフト
Sに関係なく、零となり、この場合のばね力Aは
第5図にて示すA2のように変化する。
Furthermore, when the air chambers 8 of multiple valves are connected by air communication passages having sufficient passage area and capacity as shown in FIG. 3, the air chamber volume V C at maximum valve lift in equation (v) includes the volume of the air communication passage 13, so it can be considered to be sufficiently large compared to the volume V S of the higher piston 9, and the increase in air pressure becomes zero, regardless of the cam lift S. In this case the spring force A changes as shown by A2 in FIG.

第2図の単独空気室の場合、弁の最大リフト時
の空気温度の上昇は、断熱圧縮と仮定しても、数
10℃程度に止まり、特に問題は生じない。第3図
の空気室連結形の場合は、このような温度上昇は
生じない。
In the case of the single air chamber shown in Figure 2, the air temperature rise at the maximum lift of the valve is several times higher, even if adiabatic compression is assumed.
This temperature rise will be limited to about 10°C and will not cause any problems. In the case of the air chamber connected type shown in Figure 3, this type of temperature rise will not occur.

一方、機関運転中に弁周囲よりの伝熱により空
気室の温度が上昇した場合の空気圧力の増大は、
例えば50℃の上昇で圧力が約2倍となる。圧力が
上昇すると、ばね荷重が過大となり、不要な過荷
重を動弁系にかけることになるので、空気安全弁
15により、その最大圧力を規制することにな
る。
On the other hand, if the temperature of the air chamber rises due to heat transfer from around the valve during engine operation, the increase in air pressure will be
For example, an increase in temperature of 50°C will approximately double the pressure. If the pressure increases, the spring load becomes excessive and unnecessary overload is applied to the valve train, so the air safety valve 15 regulates the maximum pressure.

ピストン9及び弁棒ブツシユ11には、それぞ
れシールリング10及び12が設けられていて、
空気室内の圧縮空気の漏洩を防いでいるが、何等
かの理由で空気が漏洩し、圧力が低下した時に
は、逆止弁付空気供給弁14により空気源から空
気が自動的に供給され、必要最低空気圧力を確保
できるようになつている。
The piston 9 and the valve stem bush 11 are provided with seal rings 10 and 12, respectively,
The compressed air in the air chamber is prevented from leaking, but if air leaks for some reason and the pressure drops, air is automatically supplied from the air source by the air supply valve 14 with a check valve and the air is supplied as needed. It is designed to ensure the minimum air pressure.

長期間の機関停止時、空気源よりの空気の供給
を止めた場合、弁棒がその重量により開弁する
が、給排気側からシリンダ内への異物や湿気の侵
入を防ぐために、弁は閉じていた方がよい。弁棒
及びピストンの重量、及び各部の摩擦力を若干上
廻る程度の比較的弱いばね17を1個を空気室ピ
ストン下部に設け、機関停止時に弁棒を上向きに
押上げておく。
When the engine is stopped for a long time and the air supply from the air source is stopped, the valve stem opens due to its weight, but the valve closes to prevent foreign matter and moisture from entering the cylinder from the supply and exhaust side. It's better to keep it. One relatively weak spring 17, which slightly exceeds the weight of the valve stem and piston and the frictional force of each part, is provided at the bottom of the air chamber piston to push the valve stem upward when the engine is stopped.

なお、空気供給弁14の代わりに供給空気量を
自動的にコントロールする機能を有する弁を設け
てもよい。この場合は空気安全弁15は不必要で
ある。
Note that instead of the air supply valve 14, a valve having a function of automatically controlling the amount of supplied air may be provided. In this case, the air safety valve 15 is unnecessary.

上述のような本考案による場合の効果について
述べる。
The effects of the present invention as described above will be described.

一般に内燃機関の給排気弁には、動弁系の作動
中に生じる負の慣性力をおさえるために、弁ばね
が装備されているが、本考案による空気ばねを用
いた場合、次の利点がある。
Generally, the supply and exhaust valves of internal combustion engines are equipped with valve springs in order to suppress the negative inertial force generated during the operation of the valve train, but when the air spring according to the present invention is used, the following advantages are achieved. be.

(1) 弁ばね方式に比べて、弁ばこ上部構造がコン
パクトになり、シリンダふた上部の配置がスペ
ースの面で楽になる。
(1) Compared to the valve spring method, the valve valve upper structure is more compact, making it easier to arrange the upper part of the cylinder lid in terms of space.

(2) 弁ばね特有のサージング現象による騒音やば
ね切損の心配がない。
(2) There is no need to worry about noise or spring breakage due to the surging phenomenon unique to valve springs.

(3) 強力な取付荷重を要する弁ばねの分解、組立
作業を必要としないので、点検、整備が容易で
ある。
(3) Inspection and maintenance are easy because there is no need to disassemble or assemble the valve spring, which requires a strong installation load.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の内燃機関の給気弁、排気弁の構
造を示す断面図、第2図は本考案による1実施例
の空気ばね式弁の構造を示す断面図、第3図は本
考案による他の実施例の空気ばね式弁の構造を示
す断面図、第4図は弁ばね力と慣性力との変化状
態を示す線図、第5図は弁ばね力と空気ばね力と
の変化状態を示す線図、第6図はカムリフト、カ
ム速度及びカム加速度の変化状態を示す線図であ
る。 1…弁棒、2…弁ばこ、3…シリンダふた、8
…空気室、9…ピストン、13…空気連絡路、1
4…逆止弁付空気供給弁、15…空気安全弁。
Fig. 1 is a sectional view showing the structure of a conventional intake valve and exhaust valve of an internal combustion engine, Fig. 2 is a sectional view showing the structure of an air spring type valve according to an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a sectional view showing the structure of an air spring type valve according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing changes in valve spring force and inertia force, and FIG. 5 is a diagram showing changes in valve spring force and air spring force. A diagram showing the state, FIG. 6 is a diagram showing changes in cam lift, cam speed, and cam acceleration. 1... Valve stem, 2... Valve fan, 3... Cylinder lid, 8
...Air chamber, 9...Piston, 13...Air communication path, 1
4...Air supply valve with check valve, 15...Air safety valve.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 給気弁、排気弁の弁ばこをシリンダふたに装着
した内燃機関において、給,排気弁の弁棒に結合
されると共に上記弁ばこに設けられたシリンダ内
に摺動自在に嵌合されたピストン、該ピストンの
下面とシリンダの内面とにより区画形成された密
閉空気室、同空気室内への空気の供給量を制御す
る空気供給弁を備えたことを特徴とする内燃機関
の給排気弁ばね。
In an internal combustion engine in which the intake and exhaust valves are mounted on the cylinder lid, the valve is connected to the valve stems of the intake and exhaust valves and is slidably fitted into the cylinder provided on the valve. An air supply/exhaust valve for an internal combustion engine, comprising: a piston, a sealed air chamber defined by the lower surface of the piston and an inner surface of a cylinder, and an air supply valve that controls the amount of air supplied to the air chamber. Spring.
JP10913880U 1980-08-02 1980-08-02 Expired JPS6233045Y2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10913880U JPS6233045Y2 (en) 1980-08-02 1980-08-02

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10913880U JPS6233045Y2 (en) 1980-08-02 1980-08-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5733205U JPS5733205U (en) 1982-02-22
JPS6233045Y2 true JPS6233045Y2 (en) 1987-08-24

Family

ID=29470342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10913880U Expired JPS6233045Y2 (en) 1980-08-02 1980-08-02

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6233045Y2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5733205U (en) 1982-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4558566A (en) Apparatus for controlling exhaust system of internal-combustion engine
US4054109A (en) Engine with variable valve overlap
JPS6233045Y2 (en)
US4703723A (en) Compression release device for engine
US2827887A (en) Hydraulic valve lifter
JPS56141030A (en) Diesel engine
JPH0619767Y2 (en) Valve train of OHV type engine
JPS6352219B2 (en)
US3638533A (en) Condensable vapor engine construction
US2785666A (en) Hydraulic lash adjuster
JPS6018564Y2 (en) Breather device for overhead valve type internal combustion engine
SU1560747A1 (en) Piston for automatic compression ration control
JPS6113683Y2 (en)
JPH0326244Y2 (en)
JPS6120690B2 (en)
JPH0217131Y2 (en)
JPS6319521Y2 (en)
JPS58220910A (en) Tappet valve apparatus of internal-combustion engine
JPS608084Y2 (en) Internal combustion engine valve lift control device
JPS6034726Y2 (en) Internal combustion engine intake control device
WO1997001022A1 (en) A hydraulic driving valve device
JPH082446Y2 (en) Internal combustion engine with sub chamber
SU731014A1 (en) Piston
JPS587043Y2 (en) Valve lubrication system in engine
JPH01147107A (en) Breather structure in engine