JPS6262073A

JPS6262073A - ポペツト弁の温度制御装置

Info

Publication number: JPS6262073A
Application number: JP19947485A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Yonekubo; 米窪　義春
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1985-09-11
Filing date: 1985-09-11
Publication date: 1987-03-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は内燃機関の排気部や高温配管の絞り部などに用
いられるポペット弁に係り、特にポペット弁に中空室を
形成し、その中空室内に冷媒を封入してポペット弁の温
度を制御するポペット弁の温度制御装置に関するもので
ある。

［従来の技術］従来、内燃機関に使用されるポペット弁は燃焼排ガスに
より加熱されるため、ポペット弁内に中空室を形成し、
その中空室内に゛冷媒を封入し、ボベツ１〜弁へΩ入熱
により蒸発した冷媒を冷却器（凝縮器）で冷却し、凝縮
した冷媒を中空室内に戻してポペット弁の温度上昇を防
止している。　　− この液体封入式のポペット弁の温度調節は、冷却器の冷
却水の流量や水温などを調節することによって行ってい
る。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、冷却器の冷却能力はもともと大きく、そ
の流聞や温度などを大巾に変えても冷媒（封入液）の湿
度はほとんど変えることはできず、冷却過大となり、ポ
ペット弁は低温腐食を起こしたり、冷却による熱応力の
過大を招くことに八り°易い。

［発明の目的］本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、入熱変
動などに応じてポペット弁の温度を一定に保つことがで
きるポペット弁の温度制御装置を提供することを目的と
する。

［発明の概ｇ５］本発明は、上記の目的を達成するために、ボペット弁に
冷媒を封入する中空室を形成し、そのボベツ１−弁に、
中空室内の容積を可変にするピストンを設けたもので、
入熱の変動によりピストンを動かし、その中空室内の容
積を変えて中空室内の圧力を変え、その冷媒の蒸発温度
を制御することで、ポペット弁の温度を一定に制御でき
るようにしたものである。　゛［実施例］以下本発明に係るポペット弁の温度制御装置の好適一実
施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図はポペット弁１の弁棒２の案内筒３で冷却する場
合を示し、ポペット弁１に冷媒液４を封入する中空ｖ５
が形成される。中空室５は、弁傘部６から弁棒２の下部
にかけて冷媒液４を貯溜する液部５ａと、その液部５ａ
から蒸発４ｂＬ、た冷媒ガスを冷却し、凝縮液４ａとし
て液部５ａに戻す蒸気部５ｂとから構成される。またこ
の弁棒２下部の中空室５には、遮熱管７が設けられる。

弁棒２の外周は冷却器となる弁棒案内筒３により摺動自
在に設けられ、その案内筒３内に冷却水８が供給され、
中空室５の蒸気部５ｂの蒸発冷媒が冷却されるようにな
っている。また案内筒３の上部には・ポペット弁１を揺
動させる動弁部９が設けられる。

弁棒２の上部は開口され、そこにシールリング１０を介
してピストン１１が挿入される。ピストン１１の上部は
、連結棒１２を介してダイヤフラム１３に接続され、そ
のダイヤフラム１３が支持部材１４を介して固定部１５
に固定され、ダイヤフラム１３により図示の２点鎖線１
１ａまでピストン１１が移動されるようになっている。

ダイヤフラム１３は、そのダイヤフラム１３内に空気を
供給−してダイヤフラム１３を空気圧力で最大、図示の
２点鎖１１３ａまで伸長させるための加圧電磁弁Ｖ１が
接続されると共にそのダイヤフラム１３内の空気を抜く
ための減圧電磁弁ｖ２が接続される。

ピストン１０は中空に形成され、その内に冷却水１６を
供給する給水弁Ｖ３が接続され、またピストン１０内の
冷却水１６を排水するための排水弁Ｖ４が接続される。

またピストン１０内には中空室５内に冷媒液４を供給す
るための冷媒補給管１７が設けられ、その冷媒補給管１
７に、冷媒を供給する補給弁Ｖ５及び中空室５内の蒸発
冷媒や空気を抜き取るための放出弁■６が接続される。

またピストン１０の下部には中空室５内の圧力と温度を
検出する圧力・温度センサ１８が設けられ、その検出出
力１９が制御装Ｒ２０に入力されるようになっている。

制御装置２０には内燃機関の燃料ラック位置（燃料供給
量）し１回転数Ｎ及び燃焼ガス温度Ｈが入力され、また
ポペット弁１の弁傘部６の例えば弁フエース部６ａに設
けた温度検出器２１の検出出力Ｔ−Ｔが入力され、これ
ら各入力値に基づいて制御装＠２０が加圧電磁弁■１及
び減圧電磁弁ｖ２を開閉制御してダイヤフラム１３の伸
縮長さを制御し、ピストン１１の位置を制御すると共に
合弁Ｖ３〜ｖ６を制御するようになっている。

次に本発明の詳細な説明する。

制御装置２ｏには、内燃機関の燃料ラック位置り９回転
数Ｎ及び燃焼ガス温度Ｈが入力されると共に中空室５内
の圧力及び温度が圧力・温度センサ１８よ−り入力され
、これら入力により制御装置２０が加圧電磁弁ｖ１及び
減圧電磁弁ｖ２を開閉してダイヤフラム１３を適宜伸縮
させピストン１１の位置を調整し、中空室５内の圧力（
容積）を制御することで、そのポペット弁１の温度を制
御する。

すなわち制御装置２０内には燃料ラック位置し。

回転数Ｎ、ガス温度Ｈに対応した中空室５内の圧力、湿
度′などが予め記憶されており、これら値と検出した圧
力・温度を比較し、その大小によってピストン１１を押
し下げて中空室５内の圧力を高めるか、ピストン１１を
上昇させて圧力を低くするかしてその中空室５内の圧力
を制御して冷媒の蒸発温度を制御することでポペット弁
１の温度制御を行う。この場合、弁傘部６の温度検出器
２１よりの検出温度により、制御装置２０が予め記憶し
ていた最適温度（ＴＯ）と直接比較して中空室５内の圧
力を制御するようにしてもよい。

このように中空室５内の圧力を制御することで、すなわ
ち、中空室５の圧力を高めると冷媒の蒸発温度を高くで
き、その分ボベツ１〜弁１の温度を高くでき、また圧力
を低くすれば蒸発温度が下がり、ポペット弁１の温度を
低くすることができる。

また制御装置２０は他の電磁弁■３〜Ｖ６を開閉制御し
、ピストン１１内の冷却氷山を制御すると共に中空室５
内へ封入する冷媒通や中空室５内の空気や冷媒を抜くよ
うになっている。

第２図は本発明の他の実施例を示すもので、ピストン１
１の下部に、中空室５内の冷媒を冷却するフィン付冷却
管２２を一体に接続したものである。

本例においてはピストン１１の上部にネジボックス２３
を接続し、そのネジボックス２３を固定部１５に対して
回転しないようかつ上下摺動自在に設け、ネジボックス
２３に、ネジ２４を螺合すると共にそのネジ２４を固定
台２５に取り付けたモータ２６に連結し、モータ２６の
回転でピストン１１を昇降させるようにしたものである
。

また図には示していないが、ピストン１１内に給水する
給水管２７には給水弁が接続され、その排水管２８には
排水弁が接続され、夫々制御装置２０により開閉制御さ
れるようになっている。

またピストン１１内には、給水管２７からの冷却水が排
水管２８に直接流れ出さないよう仕切板２９が設けられ
、冷却水が図示の矢印のように流れ、フィン付冷却管２
２内に給水できるようになっている。フィン付冷却管２
２の下端には中空室５内の圧力及び温度を検出する圧力
・温度センサ１８が設けられ、その出力１９が制御装置
ｉ！１２０に入力されるようになっている。

この第２図の実施例においても、制御装Ｗ１２０に燃料
ラック位置し２回転数Ｎ、ガス温度Ｈが入力され、また
圧力・温度センサ１８の検出出力１９及び弁傘部６の温
度検出器２１の検出出力Ｔ・王が入力され、それに応じ
て中空室５内の圧力を制御すべくモータ２６を回転させ
、ネジ２４よリネジボックス２３を昇降させてピストン
１１の位置を調整し、その中空室５内の圧力を制御する
ようになっている。

尚中空室５内へ冷媒を供給或は中空室５がら空気や冷媒
を取り除く補給弁及び放出弁は図では省略したが第１図
と同様に接続されている。

第３図は、本発明のさらに他の実施例を示すもので、冷
却器となるベロー３０付ピストン１１をポペット弁１の
中空室５内に挿入したものである。

ピストン１１は、その上部が間口し、その外周にはっは
部３１を有し、そのつば部３１にシールリング３２が設
けられてシリンダ３３に摺動自在に設けられると共につ
ば部３１の下部にピストン１１を上方に押圧するスプリ
ング３４が設けられる。

シリンダ３３にはピストン１１内に冷却水を供給する給
水管２７が接続され、その給水管２７に給水弁■３が接
続され、またシリンダ３３にピストン１１内に給水され
た冷却水を排水するための排水管２８が接続されると共
に排水弁■４が接続される。ピストン１１内には給水管
２′７からの冷却水が下方のベロー３０に流れるよう仕
切板２９が設けられる。

中空室５内へ冷奴等を補給或は放出する補給管１７はシ
リンダ３３の上部からピストン１１内を挿通し、その先
端１７ａがベロ−３０上部のピストン１１より中空室５
に開口するよう設けられ、その補給管１７に冷媒液の補
給弁■５と中空ｖ５内の空気や冷媒ガスを抜き取る放出
弁■６が接続される。

ベロー３０の下部には遮熱板３０ａを介して圧力センサ
１８ａ及び温度センサ１８ｂが設けられ、その各出力Ｐ
ｏ　、Ｔｏが制御装置２０に入力されるようになってい
る。

この第３図の実施例においては、給水弁Ｖ３及び排水弁
ｖ４の開閉を制御装置２０が制御してそのピストン１１
内の冷却水圧力を斜部することでピストン１１がスプリ
ング３４に抗して押し下がるＲとベロ−３０自体が伸長
する長さにより、中空室５内の圧力を制御し、冷媒の蒸
発温度を変えてポペット弁１の温度を制御する・ように
なっている。また蒸発冷媒はベロー３０により冷却され
る。

第４図は本発明のさらに他の実施例を示し、ポペット弁
１の弁棒２側の中空室５内でピストン１１を上下動自在
に設けて中空室５内の圧力を制御するようにしたもので
ある。

すなわち、ピストン１１の上部外周には、シールリング
３５を有するつば部３６を有し、このつば部３６で中空
室５が仕切られ、上方に冷却室３７が形成される。つば
部３６の下部は、座３８で支持されたバネ３９により支
持される。

弁棒２の外周にはポベツ１〜弁１の上下動を案内し、か
つ冷却室３７を介してピストン１１内に冷却水を供給す
るための水室４０が設けられる。氷室４０の上下にはシ
ールリング４１が設けられ、氷室４０の上部に夫々冷却
水人口４２と冷却水出口４３が設けられ、その冷却水入
口４２に給水管２７が接続されると共に給水弁Ｖ３が接
続され、また冷却水出口４３に排水管２８が接続される
と共に排水弁ｖ４が接続される。

弁棒２には氷室４０とピストン１１上部の冷却室３７を
連通する連通口４４が設けられ、また冷却室３７の上部
からピストン１１内を通って給水側と排水側とに仕切る
仕切板２９が設けられる。

この第４図の実施例においては、給水管２７からの冷却
水は、水室４０に入り、水室４０から連通口４４を通っ
て冷却室３７に入り、仕切板２９により図示の矢印のよ
うにピストン１１内を流れて蒸発冷媒を冷却したのち他
方の連通口４４から水室４０に流れ、排水管２８より排
水される。

また図には示していないが、ピストン１１の下方には圧
力・温度センサが設けられており、その出力が制御装置
２０に入力され、制御装置２０が給水弁ｖ３と排水弁Ｖ
４の開度を制御し、冷却室３７内の水圧を調整してピス
トン１１を上下動させることで、中空室５内の圧ノ〕（
容積）を変え、冷媒の蒸発温度を制御するようになって
いる。

すなわち、−冷却室３７内の圧力が高ければバネ３９の
力に抗してピストン１１を下方に押し下げて中空室５内
の圧力を高め、逆に圧力が低ければバネ力及び中空室５
内の蒸気圧で上方に押し上げられて中空室５内の圧力を
下げ、その蒸発温度を制御する。

［発明の効果］以上詳述してきたことから明らかなように本発明によれ
ば次のごとき優れた効果を発揮する。

（１）　　中空室内の容積を可変にするピストンを設け
たので、中空室内の封入冷媒の蒸発温度を制御でき、冷
却熱量を減少させることなくポペット弁の温度制御がで
きる。

（２）　　ポペット弁の傘部の温度レベルを略一定に保
つことができるため、従来のような過冷却によるサルフ
ァアタックを防止でき、また熱応力を低減できる。

（３）　　ポペット弁の長寿命化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポペット弁の温度制御装置の一実施例
を示す断面図、第２図、第３図、第４図は夫々本発明の
他の実施例を示を断面図である。図中、１はポペット弁、４は冷媒液、５は中空室、１１
はピストンである。第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

ポペット弁に冷媒を封入する中空室を形成し、そのポペ
ット弁に、中空室内の容積を可変にするピストンを設け
たことを特徴とするポペット弁の温度制御装置。