内燃機関のバルブ冷却装置
【課題】内燃機関のバルブ冷却装置において、バルブ内のエンジンオイルの循環を良好にすると共にバルブ冷却前後のエンジンオイルの熱交換を抑制し、効率のよいバルブ冷却を可能とする。
【解決手段】排気バルブ８のバルブステム２２内には、このバルブステム２２と平行に延びてステム延長方向に一端を開口させるオイル導入路３７と、バルブステム２２と平行に延びてバルブ傘部２１内でオイル導入路３７の他端に一端を連通させるオイル導出路３８とが形成され、バルブステム２２のステム延長方向には、オイル導入路３７と同軸状に配置されたジェット油路４３を有するジェット部４１が設けられ、ジェット油路４３の先端部に設けられたオリフィス４４からオイル導入路３７内にエンジンオイルを噴射する。
【解決手段】排気バルブ８のバルブステム２２内には、このバルブステム２２と平行に延びてステム延長方向に一端を開口させるオイル導入路３７と、バルブステム２２と平行に延びてバルブ傘部２１内でオイル導入路３７の他端に一端を連通させるオイル導出路３８とが形成され、バルブステム２２のステム延長方向には、オイル導入路３７と同軸状に配置されたジェット油路４３を有するジェット部４１が設けられ、ジェット油路４３の先端部に設けられたオリフィス４４からオイル導入路３７内にエンジンオイルを噴射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブ内にエンジンオイルを循環させるバルブ冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記バルブ冷却装置において、バルブステム内の流路を通じてバルブ内部にエンジンオイルを循環させるものがある（例えば、特許文献１，２参照）。
特許文献１では、バルブリフタの側面にバルブ内部に対するオイル給排口を設け、このオイル給排口をバルブリフタの作動に応じてヘッド内オイルジャケット及びヘッド内空間の何れかに開口させる。
特許文献２では、ロッカーアームのピボットをなすプランジャ部からロッカーアームの基端部内の油溜まり、ロッカーアームのアーム本体内のオイル通路、ロッカーアームの先端部（球状凸部）内のオイル流出路、及びバルブステム内の導入路を経て、バルブ傘部内のオイルジャケットにエンジンオイルを供給した後、このエンジンオイルをバルブステム内の導出路を経てヘッド内空間に戻す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６６１３０号公報
【特許文献２】特開平５−２０２７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１記載の技術は、エンジンオイル排出経路が間欠的に開口し、またバルブの往復動の慣性によってバルブ内のエンジンオイルを排出させることから、エンジンオイルの循環が不完全となってバルブ冷却が良好に行われ難いという課題がある。
また、上記特許文献２記載の技術は、バルブ傘部冷却後の比較的高温のエンジンオイルとバルブ導入直後の比較的低温のエンジンオイルとの間で、バルブステム内の導出入路間の隔壁を通じた熱交換が生じるため、やはりバルブ冷却が良好に行われ難いという課題がある。
【０００５】
そこで本発明は、内燃機関のバルブ冷却装置において、バルブ内のエンジンオイルの循環を良好にすると共にバルブ冷却前後のエンジンオイルの熱交換を抑制し、効率のよいバルブ冷却を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、燃焼室（Ｒ１）に臨むバルブ（８）内にエンジンオイルを循環させる内燃機関（１）のバルブ冷却装置において、前記バルブが、前記燃焼室側から吸気又は排気通路端を開閉するバルブ傘部（２１）と、このバルブ傘部から動弁室（Ｒ２）側へ延びるバルブステム（２２）とを有し、前記バルブステム内には、このバルブステムと平行に延びてステム延長方向に一端を開口させると共に他端を前記バルブ傘部内に至らしめるオイル導入路（３７）と、同じくバルブステムと平行に延びて前記バルブ傘部内でオイル導入路の他端に一端を連通させると共に他端を前記動弁室内に開口させるオイル導出路（３８）とが形成され、前記バルブステムのステム延長方向には、前記オイル導入路と同軸状に配置されたジェット油路（４３）を有するジェット部（４１）が設けられ、前記ジェット油路の先端部に設けられたオリフィス（４４）から、前記オイル導入路内にエンジンオイルを噴射することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、前記バルブステムは、その外周形状を形成する中空ステム本体（３５）と、この中空ステム本体内に同軸に挿通されたインナパイプ（３６）とを有し、前記インナパイプの内周に前記オイル導入路が形成され、前記インナパイプの外周にかつ前記中空ステム本体の外周に円筒状の前記オイル導出路が形成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、前記インナパイプと前記オリフィスとの同軸度（Ｅ）と、前記オリフィスの直径（ｄｊ）との和が、前記オイル導入路のオイル導入口の直径（ｄｐｉ）よりも小さいことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、前記インナパイプの内直径をｄｐｉ、前記オリフィスの直径をｄｊ、前記オリフィスからバルブ傘部内底面（２１ｃ）までの間の距離をＨ、バルブ最大リフト量をＬとしたとき、前記オリフィスから噴射するオイル噴流の拡散角θｊが下記式Ａで示されることを特徴とする。
θｊ＝ｔａｎ−１｛（ｄｐｉ−ｄｊ）／２（Ｈ＋Ｌ）｝
【００１０】
請求項５に記載した発明は、前記オイル導出路の流路面積（Ａｏ）が、前記オイル導入路の流路面積（Ａｉ）よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載した発明は、前記バルブ傘部内に、前記バルブステムの軸方向視でステム外径よりも大きいオイルジャケット（２１ａ）が形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載した発明は、前記排気カムシャフト及び吸気カムシャフト（２）間に設置されたジェット用ギャラリ（３９）を有し、このジェット用ギャラリに前記ジェット部が接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載した発明によれば、ジェット部のオリフィスからバルブのオイル導入路へエンジンオイルを同軸状に噴射することで、バルブ内のエンジンオイルの循環を良好にすると共に、オイル導入路の内壁面に対するエンジンオイルの接触や衝突を抑え、オイル導出路内の比較的高温のエンジンオイルとの熱交換やオイル飛沫の発生を抑制し、もってバルブ冷却性を向上することができる。
【００１４】
請求項２に記載した発明によれば、二重管構造のバルブステム内にオイル導入路及びオイル導出路を効率よく形成できる。
請求項３に記載した発明によれば、オリフィスから噴射したオイル噴流がインナパイプの先端に衝突することなくオイル導入路内に導入され、オイル噴流を無駄なくバルブ冷却に供することができる。
請求項４に記載した発明によれば、オリフィス径（ジェット径）及びバルブストローク量を用いてオイル噴流の拡散角を設定することで、オイル噴流のインナパイプ内壁面への接触を抑えてバルブ冷却前後のエンジンオイルの熱交換を抑制すると共に、オイル噴流を冷却対象面であるバルブ傘部内底面に直接的に衝突可能とし、バルブ冷却性を向上できる。
【００１５】
請求項５に記載した発明によれば、バルブ内に導入したエンジンオイルの排出性を確保してバルブを効果的に冷却できる。
請求項６に記載した発明によれば、燃焼室の熱を受け易いバルブ傘部の広範囲を冷却できる。
請求項７に記載した発明によれば、動弁室内にジェット用ギャラリを効率よく配置してジェット部へエンジンオイルを供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態におけるエンジンの構成図である。
【図２】上記エンジンの排気バルブ周辺のバルブ閉時の断面図である。
【図３】上記排気バルブ周辺要部のバルブ開時の断面図である。
【図４】（ａ）は上記排気バルブの諸寸法を示す断面図、（ｂ）はバルブ底部の構成部品の斜視図である。
【図５】上記排気バルブへのジェット噴射の諸寸法を示す断面図である。
【図６】縦軸をバルブ温度、横軸をエンジン回転数としてこれらの相関を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、自動車の原動機であるエンジン（内燃機関）１の概略構成を示す。本実施形態のエンジン１は例えば直列四気筒のＤＯＨＣエンジンであり、吸気カムシャフト２によって吸気ロッカーアーム３を介して吸気バルブ４を開閉させると共に、排気カムシャフト６によって排気ロッカーアーム７を介して排気バルブ８を開閉させる。
【００１８】
エンジン１の動弁機構は、一バルブ毎に設けた複数種（例えば低速カム及び高速カム等）のカムの何れかで吸気バルブ４及び排気バルブ８を駆動させるバルブ可変制御に加え、各バルブ４，８のカム位相を連続的に変化させるカム位相可変制御を可能とする。
【００１９】
バルブ可変制御は、例えば前記複数種のカムに個別に係合するように各ロッカーアーム３，７を複数のピースに分割し、これら各ピース間に配された連結ピンの出没により各ピースを互いに連結又は連結解除することで、バルブ駆動用のカムを切り替え可能とする。前記各連結ピンの作動は、これらの作動油室へのエンジンオイル（油圧）の供給路をスプールバルブ９ａによって切り替えることでなされる。
【００２０】
カム位相可変制御は、各カムシャフト２，６の端部に設けたベーンアクチュエータ９ｂの作動により、各カムシャフト２，６に対する伝動部材の相対角度を変化させることで、バルブタイミングを進角又は遅角させる。前記各ベーンアクチュエータ９ｂの作動は、これらの作動油室へのエンジンオイル（油圧）の供給路をスプールバルブ９ｃによって切り替えることでなされる。
【００２１】
なお、図中符号１１はエンジンケース内のオイルポンプを、符号１２はオイルポンプ１１よりも下流側に配されたオイルフィルタを、符号１３はオイルフィルタ１２よりも下流側に配されてクランク軸方向に延びるメインギャラリを、符号１４はメインギャラリ１３から延びるクランク軸受け油路を、符号１５はクランク軸受け油路１４に連通するクランクピン油路を、符号１６はメインギャラリ１３から延びるピストン用ジェット油路を、符号１７はメインギャラリ１３の一端部から延びて各スプールバルブ９ａ，９ｃに至る制御用油路を、符号１８はメインギャラリ１３の中間部から延びてシリンダヘッド１９に至るシリンダ側油路をそれぞれ示す。
【００２２】
以下、図２を参照し、排気バルブ８の冷却構造について説明する。なお、この冷却構造は吸気バルブ４側にも同様に適用可能である。
排気バルブ８は、排気ポート１９ａの燃焼室Ｒ１側端の開口を開閉するバルブ傘部２１と、このバルブ傘部２１からシリンダヘッド１９における燃焼室Ｒ１と反対側（ヘッド先端側）に形成された動弁室Ｒ２に向けて排気ポート１９ａの壁部を貫通して直線状に延びる円棒状のバルブステム２２とを一体に有する。なお、図中符号１９ｂはシリンダヘッド１９に固設されてバルブステム２２をストローク可能に挿通保持するバルブガイドを示す。
【００２３】
バルブステム２２の先端部には、シリンダヘッド１９に形成された座面との間にバルブスプリング２３を挟持する円盤状のスプリングリテーナ２４が一体的に取り付けられる。スプリングリテーナ２４におけるステム先端側の端面からは、比較的小径の円筒状のバルブリフタ２５が同軸状に突出し、このバルブリフタ２５の先端面に、排気ロッカーアーム７の先端部３２のバルブ押圧面３２ａが当接する。
【００２４】
排気ロッカーアーム７は、シリンダヘッド１９に支持された球状のピボット２６に整合する凹球面３１ａを形成する基端部３１と、バルブリフタ２５側に凸の湾曲状のバルブ押圧面３２ａを形成する先端部３２と、各端部３１，３２間の中間部に支持されたカムローラ３３とを有する。
排気ロッカーアーム７の基端部３１は、前記ピボット２６にヘッド先端側から嵌合して揺動自在に支持される。
【００２５】
カムローラ３３は、そのヘッド先端側の外周を排気カムシャフト６のカムロブ６ａに転接させ、この排気カムシャフト６の回転により、図３に示すように、カムロブ６ａのパターンに応じて燃焼室Ｒ１側に押圧される。このとき、ピボット２６を中心に排気ロッカーアーム７が揺動し、その先端部３２がバルブリフタ２５及びスプリングリテーナ２４を介して排気バルブ８を押圧する。これにより、排気ポート１９ａの燃焼室Ｒ１側開口から排気バルブ８のバルブ傘部２１が離間する（排気バルブ８が開作動する）。
【００２６】
また、排気カムシャフト６のさらなる回転により前記カムローラ３３の押圧が解除されると、バルブスプリング２３の付勢力により排気バルブ８が閉作動すると共に、これに応じて排気ロッカーアーム７が揺動前の状態に戻る（図２参照）。
【００２７】
ピボット２６は、シリンダヘッド１９の保持孔２７ａにストローク可能に挿入されたプランジャ２７に支持される。プランジャ２７は、エンジン１運転時にシリンダヘッド１９に供給された油圧の一部を受けることで、ピボット２６を介して排気ロッカーアーム７の基端部３１をヘッド先端側（排気カムシャフト６側）に押し上げる。これにより、バルブ押圧面３２ａとバルブリフタ２５との間のクリアランスが無くされる。
【００２８】
図２に示すように、バルブステム２２は、その外周形状を形成する円筒状の中空ステム本体（アウタパイプ）３５と、この中空ステム本体３５内に同軸に挿通される同じく円筒状のインナパイプ３６とを有する二重管構造とされる。
【００２９】
図４（ａ）を併せて参照し、中空ステム本体３５は、バルブ傘部２１の上部２１ｄと一体に例えばチタン合金により形成される。
インナパイプ３６は例えばチタン合金製とされ、その動弁室Ｒ２側の端部が中空ステム本体３５の動弁室Ｒ２側の端部（肉厚部）３５ａ内周に挿通保持されると共に、燃焼室Ｒ１側の端部がバルブ傘部２１（オイルジャケット２１ａ）内のパイプホルダ２１ｂ内周に挿通保持される。
【００３０】
図４（ｂ）を併せて参照し、パイプホルダ２１ｂはインナパイプ３６の端部を挿通、保持する振れ止めであって、インナパイプ３６と同軸の円筒状をなし、バルブ傘部２１における円板状の底部２１ｅと一体に例えばチタン合金により形成される。パイプホルダ２１ｂの外周壁には複数の油孔２１ｆが放射状に形成される。底部２１ｅの外周はバルブ傘部２１の上部２１ｄの内周に一体に溶接固定される。
【００３１】
図２に示すように、インナパイプ３６は、その動弁室Ｒ２側の端部がバルブリフタ２５及び排気ロッカーアーム７の先端部３２を貫通するべく延長する。インナパイプ３６の延長端部は、排気ロッカーアーム７の先端部３２を所定の遊びをもって貫通し、排気ロッカーアーム７のピボット２６中心の揺動を許容する。この排気ロッカーアーム７の揺動により、排気バルブ８が押圧又は押圧解除され、もって排気バルブ８が開閉作動する。
【００３２】
バルブステム２２において、インナパイプ３６の内部空間はオイル導入路３７とされ、インナパイプ３６と中空ステム本体３５との間の円筒状の空間はオイル導出路３８とされる。
オイル導入路３７は、バルブステム２２と平行に延び、インナパイプ３６の先端（動弁室Ｒ２側端）でその延長方向（動弁室Ｒ２内）に向けて一端を開口させると共に、他端をバルブ傘部２１内でオイルジャケット２１ａに開口させる。以下、オイル導入路３７のインナパイプ３６先端での開口をオイル導入口３７ａという。
【００３３】
オイルジャケット２１ａは、バルブステム２２の軸方向視でその外径よりも広い円盤状に形成され、バルブ傘部２１を広範囲に冷却可能とする。
オイル導出路３８は、バルブステム２２と平行に延び、バルブ傘部２１内のオイルジャケット２１ａで一端を開口させると共に、他端をスプリングリテーナ２４よりも燃焼室Ｒ１側のステム外周で外方（動弁室Ｒ２内）に向けて開口させる。以下、オイル導出路３８のステム外周での開口をオイル導出口３８ａという。
【００３４】
そして、シリンダヘッド１９における排気ロッカーアーム７の先端部３２よりもヘッド先端側の部位には、シリンダ側油路１８を通じてシリンダヘッド１９に供給されたエンジンオイル（油圧）の一部をバルブステム２２のインナパイプ３６内（オイル導入路３７内）に向けて噴射可能とするジェット部４１が設けられる。
【００３５】
図２に示すように、ジェット部４１は、シリンダヘッド１９に設けられたジェット用ギャラリ３９からバルブステム２２の延長方向に向けて斜めに延びる案内油路４２と、この案内油路４２の先端から鋭角に屈曲してバルブステム２２の延長方向からインナパイプ３６先端（オイル導出口３８ａ）に向けてこれと同軸に延びるジェット油路４３とを有する。
【００３６】
ジェット用ギャラリ３９は、排気カムシャフト６及び吸気カムシャフト２間でこれらと平行に設置され（図１参照）、かつ排気ロッカーアーム７の先端部３２よりも吸気ロッカーアーム３側に近接配置される。このジェット用ギャラリ３９から、各気筒のジェット部４１の案内油路４２が分岐して延びる。
【００３７】
ジェット油路４３の先端開口部には、その流路を絞ることでオイル導入路３７（オイル導出口３８ａ）に向けてエンジンオイルを噴射可能とするオリフィス（オイルジェット）４４が設けられる。オリフィス４４は、全閉状態にある排気バルブ８のステム先端（オイル導入口３７ａ）に近接し、オイル導入口３７ａに向けてエンジンオイルを同軸かつ平行な直進ジェットの形態で噴射する。ジェット部４１は、排気バルブ８の全閉状態から全開状態まで間の任意のストローク位置で、排気バルブ８のオイル導入路３７にエンジンオイルを噴射可能である。
【００３８】
本実施形態において、ジェット油路４３（オリフィス４４）に対するオイル導入路３７（オイル導入口３７ａ）の同軸度Ｅは、エンジン部品の部品加工誤差、組み付け誤差及び熱延び差等を考慮して決定されるが、この同軸度Ｅの許容値とオリフィス４４の直径ｄｊとの和は、オイル導入口３７ａの直径（インナパイプ３６の内直径ｄｐｉに相当）以下となるように設定される。
【００３９】
すなわち、前記直進ジェットの拡散角は微少であり、オリフィス４４とオイル導入口３７ａとが排気バルブ８の最大リフト量程度離間しても噴射の広がりは小さいため、ｄｐｉ≧ｄｊ＋Ｅの関係を満たせば、オリフィス４４からのジェット噴射がインナパイプ３６先端に衝突することなくオイル導入口３７ａ内に浸入するといえる。
【００４０】
また、バルブステム２２におけるオイル導出路３８の流路面積（断面積）Ａｏは、オイル導入路３７の流路面積（断面積）Ａｉに対し、Ａｏ＞Ａｉの関係を満たすように設定される。これにより、オイル導入路３７へのジェット噴射に対するオイル導出路３８からのオイル排出性（排出し易さ）が確保され、排気バルブ８内のエンジンオイルの循環が良好になる。さらに、本実施形態はオイル導入口３７ａ及びオイル導出口３８ａを閉塞する構造ではないため、より多くのエンジンオイルを供給して冷却容量を高めることも可能である。
【００４１】
＜実施例＞
図４（ａ）及び下記数式１を参照し、例えば外直径（ｄｓｏ）がφ６ｍｍ、内直径（ｄｓｉ）がφ４ｍｍの中空ステム本体３５に対し、外直径（ｄｐｏ）がφ２．８ｍｍ、内直径（ｄｐｉ）がφ１．８ｍｍのインナパイプ３６を同軸に挿通してバルブステム２２を形成すると、そのオイル導入路３７の流路面積Ａｉ及びオイル導出路３８の流路面積Ａｏは、それぞれ下記数式１に基づきＡｉ＝２．４５ｍｍ２、Ａｏ＝６．４１ｍｍ２となる。
【００４２】
【数１】
【００４３】
このように、Ａｏ＞Ａｉの関係を満たすことで、バルブステム２２内に導入されたエンジンオイルの排出性が確保される。
【００４４】
また、オリフィス４４（ジェット噴射口）の直径（ｄｊ）をφ１ｍｍ、そのジェット形態を主流拡散角が概ね０度の平行直進ジェットとし、かつオリフィス４４（ジェット油路４３）に対するオイル導入口３７ａ（オイル導入路３７）の同軸度（Ｅ）をφ０．８ｍｍとすると、オイルジェットの主流は、ｄｐｉ≧ｄｊ＋Ｅの関係を満たすことで、インナパイプ３６の先端面に衝突することなくオイル導入口３７ａ内に浸入する。
【００４５】
なお、図５及び下記数式２を参照し、オイルジェットの主流拡散角θｊは、オイル導入口３７ａから冷却対象面であるバルブ傘部内底面２１ｃ（図４（ａ）参照）までの距離をＨ、バルブ最大リフト量をＬとした場合、下記数式２で得られる値に設定すれば、インナパイプ３６内面とオイルジェット噴流との接触を抑えてオイルジェット噴流を直接的にバルブ傘部内底面２１ｃに噴き付けることができる。
【００４６】
【数２】
【００４７】
この場合、インナパイプ３６内面に接触して温度上昇したオイル飛沫とオイル主流との自然対流が抑制されると共に、インナパイプ３６内への同軸噴射によるバルブ傘部内底面２１ｃへの略直角な衝突噴流により高い熱伝達が得られ、かつインナパイプ３６内外のエンジンオイル間の熱交換も抑制されて、排気バルブ８を効率よく冷却することができる。
【００４８】
なお、バルブ最大リフト量未満の任意のバルブリフト量（ｌ）、及び当該リフト量におけるジェット油路４３に対するオイル導入路３７の同軸度（ｅ）は、それぞれＬ＞ｌ及びＥ≧ｅとなることから、バルブリフト状態によらず上記数式１，２は満足される。
【００４９】
図６に示すように、ジェット部４１に至る油圧経路にはチェック弁が設けられ、所定の開弁回転数（例えばファーストアイドルを３００ｒｐｍ程越える回転数）に至った時点でオイル噴射がなされるように設定される。これにより、エンジン１冷間時の排気バルブ８の過冷却を防止してノッキング抑制効果等を得ると共に、エンジン１高回転時のバルブ温度を内部冷却無しの場合と比べて低く抑えることができる。
【００５０】
以上説明したように、上記実施形態における内燃機関（エンジン１）のバルブ冷却装置は、燃焼室Ｒ１に臨む排気バルブ８内にエンジンオイルを循環させるものにおいて、前記排気バルブ８が、前記燃焼室Ｒ１側から排気通路端を開閉するバルブ傘部２１と、このバルブ傘部２１から動弁室Ｒ２側へ延びるバルブステム２２とを有し、前記バルブステム２２内には、このバルブステム２２と平行に延びてステム延長方向に一端を開口させると共に他端を前記バルブ傘部２１内に至らしめるオイル導入路３７と、同じくバルブステム２２と平行に延びて前記バルブ傘部２１内でオイル導入路３７の他端に一端を連通させると共に他端を前記動弁室Ｒ２内に開口させるオイル導出路３８とが形成され、前記バルブステム２２のステム延長方向には、前記オイル導入路３７と同軸状に配置されたジェット油路４３を有するジェット部４１が設けられ、前記ジェット油路４３の先端部に設けられたオリフィス４４から、前記オイル導入路３７内にエンジンオイルを噴射するものである。
【００５１】
この構成によれば、ジェット部４１のオリフィス４４から排気バルブ８のオイル導入路３７へエンジンオイルを同軸状に噴射することで、排気バルブ８内のエンジンオイルの循環を良好にすると共に、オイル導入路３７の内壁面に対するエンジンオイルの接触や衝突を抑え、オイル導出路３８内の比較的高温のエンジンオイルとの熱交換やオイル飛沫の発生を抑制し、もってバルブ冷却性を向上することができる。
【００５２】
また、上記バルブ冷却装置は、前記バルブステム２２が、その外周形状を形成する中空ステム本体３５と、この中空ステム本体３５内に同軸に挿通されたインナパイプ３６とを有し、前記インナパイプ３６の内周に前記オイル導入路３７が形成され、前記インナパイプ３６の外周かつ前記中空ステム本体３５の内周に円筒状の前記オイル導出路３８が形成されることで、二重管構造のバルブステム２２内にオイル導入路３７及びオイル導出路３８を効率よく形成できる。
【００５３】
また、上記バルブ冷却装置は、前記インナパイプ３６と前記オリフィス４４との同軸度Ｅと、前記オリフィス４４の直径ｄｊとの和が、前記オイル導入路３７のオイル導入口３７ａの直径ｄｐｉよりも小さいことで、オリフィス４４から噴射したオイル噴流がインナパイプ３６の先端に衝突することなくオイル導入路３７内に導入され、オイル噴流を無駄なくバルブ冷却に供することができる。
【００５４】
また、上記バルブ冷却装置は、オリフィス径（ジェット径）ｄｊ及びバルブストローク量Ｌを用いてオイル噴流の拡散角θｊを設定することで、オイル噴流のインナパイプ３６内壁面への接触を抑えてバルブ冷却前後のエンジンオイルの熱交換を抑制すると共に、オイル噴流を冷却対象面であるバルブ傘部内底面２１ｃに直接的に衝突可能とし、バルブ冷却性を向上できる。
【００５５】
また、上記バルブ冷却装置は、前記オイル導出路３８の流路面積Ａｏが、前記オイル導入路３７の流路面積Ａｉよりも大きいことで、排気バルブ８内に導入したエンジンオイルの排出性を確保し、排気バルブ８を効果的に冷却できる。
【００５６】
また、上記バルブ冷却装置は、前記バルブ傘部２１内に、前記バルブステム２２の軸方向視でステム外径よりも大きいオイルジャケット２１ａが形成されることで、燃焼室Ｒ１の熱を受け易いバルブ傘部２１の広範囲を冷却できる。
【００５７】
また、上記バルブ冷却装置は、前記排気カムシャフト６及び吸気カムシャフト２間に設置されたジェット用ギャラリ３９を有し、このジェット用ギャラリ３９に前記ジェット部４１が接続されることで、動弁室Ｒ２内にジェット用ギャラリ３９を効率よく配置してジェット部４１へエンジンオイルを供給できる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、直列複数気筒エンジンに限らず、Ｖ型又は水平対向の複数気筒エンジンや単気筒エンジンに適用してもよい。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１ エンジン（内燃機関）
Ｒ１ 燃焼室
Ｒ２ 動弁室
２ 吸気カムシャフト
６ 排気カムシャフト
８ 排気バルブ（バルブ）
２１ バルブ傘部
２１ａ オイルジャケット
２１ｃ バルブ傘部内底面
２２ バルブステム
３５ 中空ステム本体
３６ インナパイプ
３７ オイル導入路
３７ａ オイル導入口
３８ オイル導出路
３９ ジェット用ギャラリ
４１ ジェット部
４３ ジェット油路
４４ オリフィス
Ｅ 同軸度
ｄｊ オリフィス直径
ｄｐｉ オイル導入口直径、インナパイプ内直径
Ａｏ オイル導出路流路面積
Ａｉ オイル導入路流路面積
Ｈ オリフィス−バルブ傘部内底面間距離
Ｌ バルブ最大リフト量
θｊ 拡散角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブ内にエンジンオイルを循環させるバルブ冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記バルブ冷却装置において、バルブステム内の流路を通じてバルブ内部にエンジンオイルを循環させるものがある（例えば、特許文献１，２参照）。
特許文献１では、バルブリフタの側面にバルブ内部に対するオイル給排口を設け、このオイル給排口をバルブリフタの作動に応じてヘッド内オイルジャケット及びヘッド内空間の何れかに開口させる。
特許文献２では、ロッカーアームのピボットをなすプランジャ部からロッカーアームの基端部内の油溜まり、ロッカーアームのアーム本体内のオイル通路、ロッカーアームの先端部（球状凸部）内のオイル流出路、及びバルブステム内の導入路を経て、バルブ傘部内のオイルジャケットにエンジンオイルを供給した後、このエンジンオイルをバルブステム内の導出路を経てヘッド内空間に戻す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６６１３０号公報
【特許文献２】特開平５−２０２７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１記載の技術は、エンジンオイル排出経路が間欠的に開口し、またバルブの往復動の慣性によってバルブ内のエンジンオイルを排出させることから、エンジンオイルの循環が不完全となってバルブ冷却が良好に行われ難いという課題がある。
また、上記特許文献２記載の技術は、バルブ傘部冷却後の比較的高温のエンジンオイルとバルブ導入直後の比較的低温のエンジンオイルとの間で、バルブステム内の導出入路間の隔壁を通じた熱交換が生じるため、やはりバルブ冷却が良好に行われ難いという課題がある。
【０００５】
そこで本発明は、内燃機関のバルブ冷却装置において、バルブ内のエンジンオイルの循環を良好にすると共にバルブ冷却前後のエンジンオイルの熱交換を抑制し、効率のよいバルブ冷却を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、燃焼室（Ｒ１）に臨むバルブ（８）内にエンジンオイルを循環させる内燃機関（１）のバルブ冷却装置において、前記バルブが、前記燃焼室側から吸気又は排気通路端を開閉するバルブ傘部（２１）と、このバルブ傘部から動弁室（Ｒ２）側へ延びるバルブステム（２２）とを有し、前記バルブステム内には、このバルブステムと平行に延びてステム延長方向に一端を開口させると共に他端を前記バルブ傘部内に至らしめるオイル導入路（３７）と、同じくバルブステムと平行に延びて前記バルブ傘部内でオイル導入路の他端に一端を連通させると共に他端を前記動弁室内に開口させるオイル導出路（３８）とが形成され、前記バルブステムのステム延長方向には、前記オイル導入路と同軸状に配置されたジェット油路（４３）を有するジェット部（４１）が設けられ、前記ジェット油路の先端部に設けられたオリフィス（４４）から、前記オイル導入路内にエンジンオイルを噴射することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、前記バルブステムは、その外周形状を形成する中空ステム本体（３５）と、この中空ステム本体内に同軸に挿通されたインナパイプ（３６）とを有し、前記インナパイプの内周に前記オイル導入路が形成され、前記インナパイプの外周にかつ前記中空ステム本体の外周に円筒状の前記オイル導出路が形成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、前記インナパイプと前記オリフィスとの同軸度（Ｅ）と、前記オリフィスの直径（ｄｊ）との和が、前記オイル導入路のオイル導入口の直径（ｄｐｉ）よりも小さいことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、前記インナパイプの内直径をｄｐｉ、前記オリフィスの直径をｄｊ、前記オリフィスからバルブ傘部内底面（２１ｃ）までの間の距離をＨ、バルブ最大リフト量をＬとしたとき、前記オリフィスから噴射するオイル噴流の拡散角θｊが下記式Ａで示されることを特徴とする。
θｊ＝ｔａｎ−１｛（ｄｐｉ−ｄｊ）／２（Ｈ＋Ｌ）｝
【００１０】
請求項５に記載した発明は、前記オイル導出路の流路面積（Ａｏ）が、前記オイル導入路の流路面積（Ａｉ）よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載した発明は、前記バルブ傘部内に、前記バルブステムの軸方向視でステム外径よりも大きいオイルジャケット（２１ａ）が形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載した発明は、前記排気カムシャフト及び吸気カムシャフト（２）間に設置されたジェット用ギャラリ（３９）を有し、このジェット用ギャラリに前記ジェット部が接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載した発明によれば、ジェット部のオリフィスからバルブのオイル導入路へエンジンオイルを同軸状に噴射することで、バルブ内のエンジンオイルの循環を良好にすると共に、オイル導入路の内壁面に対するエンジンオイルの接触や衝突を抑え、オイル導出路内の比較的高温のエンジンオイルとの熱交換やオイル飛沫の発生を抑制し、もってバルブ冷却性を向上することができる。
【００１４】
請求項２に記載した発明によれば、二重管構造のバルブステム内にオイル導入路及びオイル導出路を効率よく形成できる。
請求項３に記載した発明によれば、オリフィスから噴射したオイル噴流がインナパイプの先端に衝突することなくオイル導入路内に導入され、オイル噴流を無駄なくバルブ冷却に供することができる。
請求項４に記載した発明によれば、オリフィス径（ジェット径）及びバルブストローク量を用いてオイル噴流の拡散角を設定することで、オイル噴流のインナパイプ内壁面への接触を抑えてバルブ冷却前後のエンジンオイルの熱交換を抑制すると共に、オイル噴流を冷却対象面であるバルブ傘部内底面に直接的に衝突可能とし、バルブ冷却性を向上できる。
【００１５】
請求項５に記載した発明によれば、バルブ内に導入したエンジンオイルの排出性を確保してバルブを効果的に冷却できる。
請求項６に記載した発明によれば、燃焼室の熱を受け易いバルブ傘部の広範囲を冷却できる。
請求項７に記載した発明によれば、動弁室内にジェット用ギャラリを効率よく配置してジェット部へエンジンオイルを供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態におけるエンジンの構成図である。
【図２】上記エンジンの排気バルブ周辺のバルブ閉時の断面図である。
【図３】上記排気バルブ周辺要部のバルブ開時の断面図である。
【図４】（ａ）は上記排気バルブの諸寸法を示す断面図、（ｂ）はバルブ底部の構成部品の斜視図である。
【図５】上記排気バルブへのジェット噴射の諸寸法を示す断面図である。
【図６】縦軸をバルブ温度、横軸をエンジン回転数としてこれらの相関を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、自動車の原動機であるエンジン（内燃機関）１の概略構成を示す。本実施形態のエンジン１は例えば直列四気筒のＤＯＨＣエンジンであり、吸気カムシャフト２によって吸気ロッカーアーム３を介して吸気バルブ４を開閉させると共に、排気カムシャフト６によって排気ロッカーアーム７を介して排気バルブ８を開閉させる。
【００１８】
エンジン１の動弁機構は、一バルブ毎に設けた複数種（例えば低速カム及び高速カム等）のカムの何れかで吸気バルブ４及び排気バルブ８を駆動させるバルブ可変制御に加え、各バルブ４，８のカム位相を連続的に変化させるカム位相可変制御を可能とする。
【００１９】
バルブ可変制御は、例えば前記複数種のカムに個別に係合するように各ロッカーアーム３，７を複数のピースに分割し、これら各ピース間に配された連結ピンの出没により各ピースを互いに連結又は連結解除することで、バルブ駆動用のカムを切り替え可能とする。前記各連結ピンの作動は、これらの作動油室へのエンジンオイル（油圧）の供給路をスプールバルブ９ａによって切り替えることでなされる。
【００２０】
カム位相可変制御は、各カムシャフト２，６の端部に設けたベーンアクチュエータ９ｂの作動により、各カムシャフト２，６に対する伝動部材の相対角度を変化させることで、バルブタイミングを進角又は遅角させる。前記各ベーンアクチュエータ９ｂの作動は、これらの作動油室へのエンジンオイル（油圧）の供給路をスプールバルブ９ｃによって切り替えることでなされる。
【００２１】
なお、図中符号１１はエンジンケース内のオイルポンプを、符号１２はオイルポンプ１１よりも下流側に配されたオイルフィルタを、符号１３はオイルフィルタ１２よりも下流側に配されてクランク軸方向に延びるメインギャラリを、符号１４はメインギャラリ１３から延びるクランク軸受け油路を、符号１５はクランク軸受け油路１４に連通するクランクピン油路を、符号１６はメインギャラリ１３から延びるピストン用ジェット油路を、符号１７はメインギャラリ１３の一端部から延びて各スプールバルブ９ａ，９ｃに至る制御用油路を、符号１８はメインギャラリ１３の中間部から延びてシリンダヘッド１９に至るシリンダ側油路をそれぞれ示す。
【００２２】
以下、図２を参照し、排気バルブ８の冷却構造について説明する。なお、この冷却構造は吸気バルブ４側にも同様に適用可能である。
排気バルブ８は、排気ポート１９ａの燃焼室Ｒ１側端の開口を開閉するバルブ傘部２１と、このバルブ傘部２１からシリンダヘッド１９における燃焼室Ｒ１と反対側（ヘッド先端側）に形成された動弁室Ｒ２に向けて排気ポート１９ａの壁部を貫通して直線状に延びる円棒状のバルブステム２２とを一体に有する。なお、図中符号１９ｂはシリンダヘッド１９に固設されてバルブステム２２をストローク可能に挿通保持するバルブガイドを示す。
【００２３】
バルブステム２２の先端部には、シリンダヘッド１９に形成された座面との間にバルブスプリング２３を挟持する円盤状のスプリングリテーナ２４が一体的に取り付けられる。スプリングリテーナ２４におけるステム先端側の端面からは、比較的小径の円筒状のバルブリフタ２５が同軸状に突出し、このバルブリフタ２５の先端面に、排気ロッカーアーム７の先端部３２のバルブ押圧面３２ａが当接する。
【００２４】
排気ロッカーアーム７は、シリンダヘッド１９に支持された球状のピボット２６に整合する凹球面３１ａを形成する基端部３１と、バルブリフタ２５側に凸の湾曲状のバルブ押圧面３２ａを形成する先端部３２と、各端部３１，３２間の中間部に支持されたカムローラ３３とを有する。
排気ロッカーアーム７の基端部３１は、前記ピボット２６にヘッド先端側から嵌合して揺動自在に支持される。
【００２５】
カムローラ３３は、そのヘッド先端側の外周を排気カムシャフト６のカムロブ６ａに転接させ、この排気カムシャフト６の回転により、図３に示すように、カムロブ６ａのパターンに応じて燃焼室Ｒ１側に押圧される。このとき、ピボット２６を中心に排気ロッカーアーム７が揺動し、その先端部３２がバルブリフタ２５及びスプリングリテーナ２４を介して排気バルブ８を押圧する。これにより、排気ポート１９ａの燃焼室Ｒ１側開口から排気バルブ８のバルブ傘部２１が離間する（排気バルブ８が開作動する）。
【００２６】
また、排気カムシャフト６のさらなる回転により前記カムローラ３３の押圧が解除されると、バルブスプリング２３の付勢力により排気バルブ８が閉作動すると共に、これに応じて排気ロッカーアーム７が揺動前の状態に戻る（図２参照）。
【００２７】
ピボット２６は、シリンダヘッド１９の保持孔２７ａにストローク可能に挿入されたプランジャ２７に支持される。プランジャ２７は、エンジン１運転時にシリンダヘッド１９に供給された油圧の一部を受けることで、ピボット２６を介して排気ロッカーアーム７の基端部３１をヘッド先端側（排気カムシャフト６側）に押し上げる。これにより、バルブ押圧面３２ａとバルブリフタ２５との間のクリアランスが無くされる。
【００２８】
図２に示すように、バルブステム２２は、その外周形状を形成する円筒状の中空ステム本体（アウタパイプ）３５と、この中空ステム本体３５内に同軸に挿通される同じく円筒状のインナパイプ３６とを有する二重管構造とされる。
【００２９】
図４（ａ）を併せて参照し、中空ステム本体３５は、バルブ傘部２１の上部２１ｄと一体に例えばチタン合金により形成される。
インナパイプ３６は例えばチタン合金製とされ、その動弁室Ｒ２側の端部が中空ステム本体３５の動弁室Ｒ２側の端部（肉厚部）３５ａ内周に挿通保持されると共に、燃焼室Ｒ１側の端部がバルブ傘部２１（オイルジャケット２１ａ）内のパイプホルダ２１ｂ内周に挿通保持される。
【００３０】
図４（ｂ）を併せて参照し、パイプホルダ２１ｂはインナパイプ３６の端部を挿通、保持する振れ止めであって、インナパイプ３６と同軸の円筒状をなし、バルブ傘部２１における円板状の底部２１ｅと一体に例えばチタン合金により形成される。パイプホルダ２１ｂの外周壁には複数の油孔２１ｆが放射状に形成される。底部２１ｅの外周はバルブ傘部２１の上部２１ｄの内周に一体に溶接固定される。
【００３１】
図２に示すように、インナパイプ３６は、その動弁室Ｒ２側の端部がバルブリフタ２５及び排気ロッカーアーム７の先端部３２を貫通するべく延長する。インナパイプ３６の延長端部は、排気ロッカーアーム７の先端部３２を所定の遊びをもって貫通し、排気ロッカーアーム７のピボット２６中心の揺動を許容する。この排気ロッカーアーム７の揺動により、排気バルブ８が押圧又は押圧解除され、もって排気バルブ８が開閉作動する。
【００３２】
バルブステム２２において、インナパイプ３６の内部空間はオイル導入路３７とされ、インナパイプ３６と中空ステム本体３５との間の円筒状の空間はオイル導出路３８とされる。
オイル導入路３７は、バルブステム２２と平行に延び、インナパイプ３６の先端（動弁室Ｒ２側端）でその延長方向（動弁室Ｒ２内）に向けて一端を開口させると共に、他端をバルブ傘部２１内でオイルジャケット２１ａに開口させる。以下、オイル導入路３７のインナパイプ３６先端での開口をオイル導入口３７ａという。
【００３３】
オイルジャケット２１ａは、バルブステム２２の軸方向視でその外径よりも広い円盤状に形成され、バルブ傘部２１を広範囲に冷却可能とする。
オイル導出路３８は、バルブステム２２と平行に延び、バルブ傘部２１内のオイルジャケット２１ａで一端を開口させると共に、他端をスプリングリテーナ２４よりも燃焼室Ｒ１側のステム外周で外方（動弁室Ｒ２内）に向けて開口させる。以下、オイル導出路３８のステム外周での開口をオイル導出口３８ａという。
【００３４】
そして、シリンダヘッド１９における排気ロッカーアーム７の先端部３２よりもヘッド先端側の部位には、シリンダ側油路１８を通じてシリンダヘッド１９に供給されたエンジンオイル（油圧）の一部をバルブステム２２のインナパイプ３６内（オイル導入路３７内）に向けて噴射可能とするジェット部４１が設けられる。
【００３５】
図２に示すように、ジェット部４１は、シリンダヘッド１９に設けられたジェット用ギャラリ３９からバルブステム２２の延長方向に向けて斜めに延びる案内油路４２と、この案内油路４２の先端から鋭角に屈曲してバルブステム２２の延長方向からインナパイプ３６先端（オイル導出口３８ａ）に向けてこれと同軸に延びるジェット油路４３とを有する。
【００３６】
ジェット用ギャラリ３９は、排気カムシャフト６及び吸気カムシャフト２間でこれらと平行に設置され（図１参照）、かつ排気ロッカーアーム７の先端部３２よりも吸気ロッカーアーム３側に近接配置される。このジェット用ギャラリ３９から、各気筒のジェット部４１の案内油路４２が分岐して延びる。
【００３７】
ジェット油路４３の先端開口部には、その流路を絞ることでオイル導入路３７（オイル導出口３８ａ）に向けてエンジンオイルを噴射可能とするオリフィス（オイルジェット）４４が設けられる。オリフィス４４は、全閉状態にある排気バルブ８のステム先端（オイル導入口３７ａ）に近接し、オイル導入口３７ａに向けてエンジンオイルを同軸かつ平行な直進ジェットの形態で噴射する。ジェット部４１は、排気バルブ８の全閉状態から全開状態まで間の任意のストローク位置で、排気バルブ８のオイル導入路３７にエンジンオイルを噴射可能である。
【００３８】
本実施形態において、ジェット油路４３（オリフィス４４）に対するオイル導入路３７（オイル導入口３７ａ）の同軸度Ｅは、エンジン部品の部品加工誤差、組み付け誤差及び熱延び差等を考慮して決定されるが、この同軸度Ｅの許容値とオリフィス４４の直径ｄｊとの和は、オイル導入口３７ａの直径（インナパイプ３６の内直径ｄｐｉに相当）以下となるように設定される。
【００３９】
すなわち、前記直進ジェットの拡散角は微少であり、オリフィス４４とオイル導入口３７ａとが排気バルブ８の最大リフト量程度離間しても噴射の広がりは小さいため、ｄｐｉ≧ｄｊ＋Ｅの関係を満たせば、オリフィス４４からのジェット噴射がインナパイプ３６先端に衝突することなくオイル導入口３７ａ内に浸入するといえる。
【００４０】
また、バルブステム２２におけるオイル導出路３８の流路面積（断面積）Ａｏは、オイル導入路３７の流路面積（断面積）Ａｉに対し、Ａｏ＞Ａｉの関係を満たすように設定される。これにより、オイル導入路３７へのジェット噴射に対するオイル導出路３８からのオイル排出性（排出し易さ）が確保され、排気バルブ８内のエンジンオイルの循環が良好になる。さらに、本実施形態はオイル導入口３７ａ及びオイル導出口３８ａを閉塞する構造ではないため、より多くのエンジンオイルを供給して冷却容量を高めることも可能である。
【００４１】
＜実施例＞
図４（ａ）及び下記数式１を参照し、例えば外直径（ｄｓｏ）がφ６ｍｍ、内直径（ｄｓｉ）がφ４ｍｍの中空ステム本体３５に対し、外直径（ｄｐｏ）がφ２．８ｍｍ、内直径（ｄｐｉ）がφ１．８ｍｍのインナパイプ３６を同軸に挿通してバルブステム２２を形成すると、そのオイル導入路３７の流路面積Ａｉ及びオイル導出路３８の流路面積Ａｏは、それぞれ下記数式１に基づきＡｉ＝２．４５ｍｍ２、Ａｏ＝６．４１ｍｍ２となる。
【００４２】
【数１】
【００４３】
このように、Ａｏ＞Ａｉの関係を満たすことで、バルブステム２２内に導入されたエンジンオイルの排出性が確保される。
【００４４】
また、オリフィス４４（ジェット噴射口）の直径（ｄｊ）をφ１ｍｍ、そのジェット形態を主流拡散角が概ね０度の平行直進ジェットとし、かつオリフィス４４（ジェット油路４３）に対するオイル導入口３７ａ（オイル導入路３７）の同軸度（Ｅ）をφ０．８ｍｍとすると、オイルジェットの主流は、ｄｐｉ≧ｄｊ＋Ｅの関係を満たすことで、インナパイプ３６の先端面に衝突することなくオイル導入口３７ａ内に浸入する。
【００４５】
なお、図５及び下記数式２を参照し、オイルジェットの主流拡散角θｊは、オイル導入口３７ａから冷却対象面であるバルブ傘部内底面２１ｃ（図４（ａ）参照）までの距離をＨ、バルブ最大リフト量をＬとした場合、下記数式２で得られる値に設定すれば、インナパイプ３６内面とオイルジェット噴流との接触を抑えてオイルジェット噴流を直接的にバルブ傘部内底面２１ｃに噴き付けることができる。
【００４６】
【数２】
【００４７】
この場合、インナパイプ３６内面に接触して温度上昇したオイル飛沫とオイル主流との自然対流が抑制されると共に、インナパイプ３６内への同軸噴射によるバルブ傘部内底面２１ｃへの略直角な衝突噴流により高い熱伝達が得られ、かつインナパイプ３６内外のエンジンオイル間の熱交換も抑制されて、排気バルブ８を効率よく冷却することができる。
【００４８】
なお、バルブ最大リフト量未満の任意のバルブリフト量（ｌ）、及び当該リフト量におけるジェット油路４３に対するオイル導入路３７の同軸度（ｅ）は、それぞれＬ＞ｌ及びＥ≧ｅとなることから、バルブリフト状態によらず上記数式１，２は満足される。
【００４９】
図６に示すように、ジェット部４１に至る油圧経路にはチェック弁が設けられ、所定の開弁回転数（例えばファーストアイドルを３００ｒｐｍ程越える回転数）に至った時点でオイル噴射がなされるように設定される。これにより、エンジン１冷間時の排気バルブ８の過冷却を防止してノッキング抑制効果等を得ると共に、エンジン１高回転時のバルブ温度を内部冷却無しの場合と比べて低く抑えることができる。
【００５０】
以上説明したように、上記実施形態における内燃機関（エンジン１）のバルブ冷却装置は、燃焼室Ｒ１に臨む排気バルブ８内にエンジンオイルを循環させるものにおいて、前記排気バルブ８が、前記燃焼室Ｒ１側から排気通路端を開閉するバルブ傘部２１と、このバルブ傘部２１から動弁室Ｒ２側へ延びるバルブステム２２とを有し、前記バルブステム２２内には、このバルブステム２２と平行に延びてステム延長方向に一端を開口させると共に他端を前記バルブ傘部２１内に至らしめるオイル導入路３７と、同じくバルブステム２２と平行に延びて前記バルブ傘部２１内でオイル導入路３７の他端に一端を連通させると共に他端を前記動弁室Ｒ２内に開口させるオイル導出路３８とが形成され、前記バルブステム２２のステム延長方向には、前記オイル導入路３７と同軸状に配置されたジェット油路４３を有するジェット部４１が設けられ、前記ジェット油路４３の先端部に設けられたオリフィス４４から、前記オイル導入路３７内にエンジンオイルを噴射するものである。
【００５１】
この構成によれば、ジェット部４１のオリフィス４４から排気バルブ８のオイル導入路３７へエンジンオイルを同軸状に噴射することで、排気バルブ８内のエンジンオイルの循環を良好にすると共に、オイル導入路３７の内壁面に対するエンジンオイルの接触や衝突を抑え、オイル導出路３８内の比較的高温のエンジンオイルとの熱交換やオイル飛沫の発生を抑制し、もってバルブ冷却性を向上することができる。
【００５２】
また、上記バルブ冷却装置は、前記バルブステム２２が、その外周形状を形成する中空ステム本体３５と、この中空ステム本体３５内に同軸に挿通されたインナパイプ３６とを有し、前記インナパイプ３６の内周に前記オイル導入路３７が形成され、前記インナパイプ３６の外周かつ前記中空ステム本体３５の内周に円筒状の前記オイル導出路３８が形成されることで、二重管構造のバルブステム２２内にオイル導入路３７及びオイル導出路３８を効率よく形成できる。
【００５３】
また、上記バルブ冷却装置は、前記インナパイプ３６と前記オリフィス４４との同軸度Ｅと、前記オリフィス４４の直径ｄｊとの和が、前記オイル導入路３７のオイル導入口３７ａの直径ｄｐｉよりも小さいことで、オリフィス４４から噴射したオイル噴流がインナパイプ３６の先端に衝突することなくオイル導入路３７内に導入され、オイル噴流を無駄なくバルブ冷却に供することができる。
【００５４】
また、上記バルブ冷却装置は、オリフィス径（ジェット径）ｄｊ及びバルブストローク量Ｌを用いてオイル噴流の拡散角θｊを設定することで、オイル噴流のインナパイプ３６内壁面への接触を抑えてバルブ冷却前後のエンジンオイルの熱交換を抑制すると共に、オイル噴流を冷却対象面であるバルブ傘部内底面２１ｃに直接的に衝突可能とし、バルブ冷却性を向上できる。
【００５５】
また、上記バルブ冷却装置は、前記オイル導出路３８の流路面積Ａｏが、前記オイル導入路３７の流路面積Ａｉよりも大きいことで、排気バルブ８内に導入したエンジンオイルの排出性を確保し、排気バルブ８を効果的に冷却できる。
【００５６】
また、上記バルブ冷却装置は、前記バルブ傘部２１内に、前記バルブステム２２の軸方向視でステム外径よりも大きいオイルジャケット２１ａが形成されることで、燃焼室Ｒ１の熱を受け易いバルブ傘部２１の広範囲を冷却できる。
【００５７】
また、上記バルブ冷却装置は、前記排気カムシャフト６及び吸気カムシャフト２間に設置されたジェット用ギャラリ３９を有し、このジェット用ギャラリ３９に前記ジェット部４１が接続されることで、動弁室Ｒ２内にジェット用ギャラリ３９を効率よく配置してジェット部４１へエンジンオイルを供給できる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、直列複数気筒エンジンに限らず、Ｖ型又は水平対向の複数気筒エンジンや単気筒エンジンに適用してもよい。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１ エンジン（内燃機関）
Ｒ１ 燃焼室
Ｒ２ 動弁室
２ 吸気カムシャフト
６ 排気カムシャフト
８ 排気バルブ（バルブ）
２１ バルブ傘部
２１ａ オイルジャケット
２１ｃ バルブ傘部内底面
２２ バルブステム
３５ 中空ステム本体
３６ インナパイプ
３７ オイル導入路
３７ａ オイル導入口
３８ オイル導出路
３９ ジェット用ギャラリ
４１ ジェット部
４３ ジェット油路
４４ オリフィス
Ｅ 同軸度
ｄｊ オリフィス直径
ｄｐｉ オイル導入口直径、インナパイプ内直径
Ａｏ オイル導出路流路面積
Ａｉ オイル導入路流路面積
Ｈ オリフィス−バルブ傘部内底面間距離
Ｌ バルブ最大リフト量
θｊ 拡散角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に臨むバルブ内にエンジンオイルを循環させる内燃機関のバルブ冷却装置において、
前記バルブが、前記燃焼室側から吸気又は排気通路端を開閉するバルブ傘部と、このバルブ傘部から動弁室側へ延びるバルブステムとを有し、
前記バルブステム内には、このバルブステムと平行に延びてステム延長方向に一端を開口させると共に他端を前記バルブ傘部内に至らしめるオイル導入路と、同じくバルブステムと平行に延びて前記バルブ傘部内でオイル導入路の他端に一端を連通させると共に他端を前記動弁室内に開口させるオイル導出路とが形成され、
前記バルブステムのステム延長方向には、前記オイル導入路と同軸状に配置されたジェット油路を有するジェット部が設けられ、
前記ジェット油路の先端部に設けられたオリフィスから、前記オイル導入路内にエンジンオイルを噴射することを特徴とする内燃機関のバルブ冷却装置。
【請求項２】
前記バルブステムは、その外周形状を形成する中空ステム本体と、この中空ステム本体内に同軸に挿通されたインナパイプとを有し、
前記インナパイプの内周に前記オイル導入路が形成され、前記インナパイプの外周にかつ前記中空ステム本体の外周に円筒状の前記オイル導出路が形成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブ冷却装置。
【請求項３】
前記インナパイプと前記オリフィスとの同軸度と、前記オリフィスの直径との和が、前記オイル導入路のオイル導入口の直径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブ冷却装置。
【請求項４】
前記インナパイプの内直径をｄｐｉ、前記オリフィスの直径をｄｊ、前記オリフィスからバルブ傘部内底面までの間の距離をＨ、バルブ最大リフト量をＬとしたとき、前記オリフィスから噴射するオイル噴流の拡散角θｊが下記式Ａで示されることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関のバルブ冷却装置。
θｊ＝ｔａｎ−１｛（ｄｐｉ−ｄｊ）／２（Ｈ＋Ｌ）｝
【請求項５】
前記オイル導出路の流路面積が、前記オイル導入路の流路面積よりも大きいことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関のバルブ冷却装置。
【請求項６】
前記バルブ傘部内に、前記バルブステムの軸方向視でステム外径よりも大きいオイルジャケットが形成されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の内燃機関のバルブ冷却装置。
【請求項７】
前記排気カムシャフト及び吸気カムシャフト間に設置されたジェット用ギャラリを有し、このジェット用ギャラリに前記ジェット部が接続されることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の内燃機関のバルブ冷却装置。
【請求項１】
燃焼室に臨むバルブ内にエンジンオイルを循環させる内燃機関のバルブ冷却装置において、
前記バルブが、前記燃焼室側から吸気又は排気通路端を開閉するバルブ傘部と、このバルブ傘部から動弁室側へ延びるバルブステムとを有し、
前記バルブステム内には、このバルブステムと平行に延びてステム延長方向に一端を開口させると共に他端を前記バルブ傘部内に至らしめるオイル導入路と、同じくバルブステムと平行に延びて前記バルブ傘部内でオイル導入路の他端に一端を連通させると共に他端を前記動弁室内に開口させるオイル導出路とが形成され、
前記バルブステムのステム延長方向には、前記オイル導入路と同軸状に配置されたジェット油路を有するジェット部が設けられ、
前記ジェット油路の先端部に設けられたオリフィスから、前記オイル導入路内にエンジンオイルを噴射することを特徴とする内燃機関のバルブ冷却装置。
【請求項２】
前記バルブステムは、その外周形状を形成する中空ステム本体と、この中空ステム本体内に同軸に挿通されたインナパイプとを有し、
前記インナパイプの内周に前記オイル導入路が形成され、前記インナパイプの外周にかつ前記中空ステム本体の外周に円筒状の前記オイル導出路が形成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブ冷却装置。
【請求項３】
前記インナパイプと前記オリフィスとの同軸度と、前記オリフィスの直径との和が、前記オイル導入路のオイル導入口の直径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブ冷却装置。
【請求項４】
前記インナパイプの内直径をｄｐｉ、前記オリフィスの直径をｄｊ、前記オリフィスからバルブ傘部内底面までの間の距離をＨ、バルブ最大リフト量をＬとしたとき、前記オリフィスから噴射するオイル噴流の拡散角θｊが下記式Ａで示されることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関のバルブ冷却装置。
θｊ＝ｔａｎ−１｛（ｄｐｉ−ｄｊ）／２（Ｈ＋Ｌ）｝
【請求項５】
前記オイル導出路の流路面積が、前記オイル導入路の流路面積よりも大きいことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関のバルブ冷却装置。
【請求項６】
前記バルブ傘部内に、前記バルブステムの軸方向視でステム外径よりも大きいオイルジャケットが形成されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の内燃機関のバルブ冷却装置。
【請求項７】
前記排気カムシャフト及び吸気カムシャフト間に設置されたジェット用ギャラリを有し、このジェット用ギャラリに前記ジェット部が接続されることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の内燃機関のバルブ冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１９３７９（Ｐ２０１３−１９３７９Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４８０８（Ｐ２０１１−１５４８０８）
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
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