JP2003314230A

JP2003314230A - エンジンの燃焼室構造

Info

Publication number: JP2003314230A
Application number: JP2002118828A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Sugiyama; 孝伸杉山; Yukio Amemori; 幸雄雨森; Shinichi Takemura; 信一竹村; Tsuneyasu Nohara; 常靖野原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2022-04-22
Also published as: JP4158403B2

Abstract

(57)【要約】【課題】可変動弁装置により吸気弁９を極低リフトと
したときの燃焼室壁面への燃料付着による未燃ＨＣの増
加などを防止する。【解決手段】吸気弁９のリフト量は、可変動弁装置に
よって運転条件に応じて可変制御される。バルブシート
２０に、弁頭部９ａのシール面２６に対応したシート面
２１が、上流側円錐面２２とともに形成されている。シ
ート面２１は、バルブシート２０の端面にまで達してお
り、端面に直接に開口している。これにより、開口縁の
角部２３における角部傾斜角βが大きく与えられる。極
低リフト時には、シート面２１に沿って吸気が流れる
が、この流れは、角部２３において壁面から剥離する。
そのため、燃焼室凹部壁面３に沿う流れが少なくなり、
燃料の付着や未燃ＨＣの増加が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、吸気弁に可変動
弁装置を備えたエンジンの燃焼室構造に関し、特に吸気
弁のシート面付近の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】４サイクルエンジンにおいては、周知の
ようにポペット弁型の吸気弁が用いられており、その弁
頭部がシリンダヘッド側に設けられたシート面に着座す
るとともに、動弁機構によって押し開かれる構成となっ
ている。

【０００３】図４は、一般的な吸気弁の弁頭部およびシ
ート面の構成を示している。図示するように、一般に、
シリンダヘッド５１に円環状のバルブシート５２が圧入
されており、このバルブシート５２に、円錐形にシート
面５３が形成されている。バルブシート５２のシート面
５３の上流側には、吸気ポート５４に滑らかに連続させ
るために上流側円錐面５５が形成され、かつシート面５
３の下流側には、シリンダヘッド５１の燃焼室壁面５６
に滑らかに連続させるために下流側円錐面５７が形成さ
れている。つまり、図示するように、シート面５３のバ
ルブ中心軸線ｍに対する傾斜角αに比べて、上流側円錐
面５５の傾斜角αｕは小さく、また下流側円錐面５７の
傾斜角αｄは大きくなっており、吸気ポート５４から燃
焼室壁面５６へと段階的に角度が変化している。そし
て、図示例では、バルブシート５２の軸方向の厚さがシ
リンダヘッド５１に加工されたバルブシート圧入用凹部
５８の軸方向の深さよりも小さく設定されているが、バ
ルブシート圧入用凹部５８の開口縁は上記下流側円錐面
５７に連続する円錐面に面取り加工されている。また、
図には、吸気弁の弁頭部６１のみを僅かにリフトした状
態で描いてあるが、この弁頭部６１の円錐形シール面６
２の傾斜角は、上記シート面５３の傾斜角αに等しく、
閉弁時には互いに密接する。

【０００４】従って、上記構成では、下流側円錐面５７
の延長面と燃焼室壁面５６とのなす角βが小さくなって
おり、シート面５３から下流側円錐面５７に沿って流れ
てきた吸気が、そのまま燃焼室壁面５６に沿って流れや
すい形状となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の構造
は、吸気弁部分での吸気抵抗を小さくして高負荷運転時
にできるだけ多くの吸気を吸入可能にする、という観点
では有利な構造である。しかしながら、吸気弁のリフト
量を可変制御し得る可変動弁装置を備えたエンジンに適
用した場合には、吸気弁のリフト量が小さいときに、図
５に吸気の流れを矢印で示すように、シート面５３とシ
ール面６２との隙間を通った吸気の多くが、燃焼室壁面
５６に沿って流れることから、燃焼室壁面５６に燃料が
付着して未燃ＨＣが増加したり、燃焼安定性が悪化した
りする原因となる。

【０００６】そこで、この発明は、吸気弁側に可変動弁
装置を備えたエンジンに適した燃焼室構造を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、請求項１の
ように、吸気弁のリフト量を連続的に変更可能な可変動
弁装置を備えたエンジンの燃焼室構造において、吸気弁
の閉時に吸気弁の弁頭部が着座する円錐形シート面の下
流側に、このシート面に沿って流れてきた吸気を壁面か
ら剥離させる角部を設けたことを特徴としている。

【０００８】可変動弁装置により吸気弁のリフト量が極
低リフトに制御されたときには、シート面と弁頭部との
間を流れる吸気の流速が高くなり、シート面の傾斜に沿
って吸気が流れようとするが、この吸気の流れは、シー
ト面下流の角部によって壁面から剥離する。そのため、
壁面に沿って流れる吸気流が少なくなる。なお、リフト
量が大きくなると、シート面の傾斜に沿って流れる成分
は少なくなるので、上記角部による吸気抵抗は問題とな
らない。

【０００９】上記角部としては、例えば請求項２のよう
に、上記シート面が、シリンダヘッドに圧入された円環
状のバルブシートに形成されているとともに、この円錐
形のシート面の下流側の端部がバルブシートの端面に達
しており、この端面における上記シート面の端縁が上記
角部を構成している。つまり、シート面の下流側に、よ
り緩い傾斜の下流側円錐面が存在せず、円錐形のシート
面がバルブシートの下流側の端面に、直接に開口した形
となっている。これにより、急激に角度が変化する角部
が構成される。

【００１０】あるいは請求項３のように、上記シート面
が、シリンダヘッドに圧入された円環状のバルブシート
に形成されているとともに、このバルブシートの外周側
に円環状の突起部が形成されており、この突起部の内周
の先端縁が上記角部を構成している。上記突起部は、シ
リンダヘッド自体に形成してもよく、あるいは別部材を
取り付けるようにしてもよい。

【００１１】あるいは請求項４のように、上記シート面
が、シリンダヘッドに圧入された円環状のバルブシート
に形成されているとともに、このバルブシートの軸方向
の厚さがシリンダヘッドに加工されたバルブシート圧入
用凹部の軸方向の深さよりも小さく設定されており、上
記凹部の開口縁が上記角部を構成している。つまり、バ
ルブシート圧入用凹部の開口縁をバルブシートよりも突
出させ、かつ面取りせずに残すことによって、急激に角
度が変化する角部が構成される。

【００１２】また請求項５の発明では、上記弁頭部は、
上記シート面に密接する円錐形のシール面を有するとと
もに、このシール面の下流側に連続して、上記シール面
とは逆に下流側ほど小径となるように傾いた円錐形の案
内面が形成されている。

【００１３】このように弁頭部に円錐形の案内面を形成
することによって、弁頭部周囲を吸気が流れると、中心
部側の圧力が低下し、吸気の流れが弁頭部寄りに引き寄
せられる。従って、周囲の壁面に沿って流れようとする
吸気流が一層抑制される。

【００１４】

【発明の効果】この発明に係るエンジンの燃焼室構造に
よれば、可変動弁装置により吸気弁のリフト量が極低リ
フトに制御されたときに、周囲の壁面に沿って流れる吸
気流を少なくすることができ、燃焼室壁面への燃料付着
による未燃ＨＣの増加や燃焼安定性の悪化を抑制するこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１６】図１は、この発明に係る４サイクルガソリ
ンエンジンの燃焼室構造を概略的に示す説明図である。
燃焼室１は、シリンダヘッド２の下面に凹設された燃焼
室凹部壁面３と、シリンダブロック４に設けられたシリ
ンダボア壁面５と、シリンダボア内を往復動するピスト
ン６の冠面７と、吸気ポート８を開閉する一対の吸気弁
９の弁頭部９ａの下面１０と、排気ポート１１を開閉す
る一対の排気弁１２の弁頭部１２ａの下面１３と、によ
って画成されている。上記燃焼室凹部壁面３は、吸気弁
９の弁頭部下面１０に略平行な平面と排気弁１２の弁頭
部下面１３に略平行な平面とを備え、これにより、燃焼
室１は、いわゆるペントルーフ形状を呈している。そし
て、燃焼室１の略中央に点火栓１４が配設されている。
また、吸気ポート８には、吸気弁９の弁頭部９ａに向け
て燃料を噴射する図示せぬ燃料噴射弁が配設されてい
る。

【００１７】上記吸気弁９は、排気弁１２とともにポペ
ット弁として構成されているものであって、図示せぬバ
ルブスプリングによって常時閉方向に付勢されていると
ともに、カムを用いた動弁装置によって押し開かれるよ
うになっており、エンジンの回転に同期して往復動し、
吸気ポート８の燃焼室１側の開口端を開閉している。こ
こで、本実施例では、吸気弁９のリフト量が後述する可
変動弁装置１５によって連続的に変更可能となってお
り、例えば、リフト量を１ｍｍ以下の極低リフトに制御
してアイドリング運転相当の空気量を得ることができ
る。

【００１８】図２は、吸気ポート８の燃焼室１側の開口
端付近つまり図１のＡ部の詳細を示している。なお、吸
気弁９については、弁頭部９ａのみを僅かにリフトした
状態でもって示している。図示するように、吸気弁９に
より開閉される吸気ポート８の燃焼室１側の開口端は、
シリンダヘッド２とは別部材からなる円環状のバルブシ
ート２０によって構成されている。このバルブシート２
０は、シリンダヘッド２に加工されたバルブシート圧入
用凹部２５に圧入されており、円筒面からなる内周面２
０ａが、吸気ポート８の内周面に一致している。また、
この実施例では、バルブシート２０の軸方向の厚さがバ
ルブシート圧入用凹部２５の軸方向の深さと等しく、従
って、圧入状態では、バルブシート２０の端面が周囲の
燃焼室凹部壁面３に段差なく一致している。上記バルブ
シート２０には、吸気弁９が閉弁状態にあるときに弁頭
部９ａが着座する円錐形のシート面２１が形成されてい
る。このシート面２１の傾斜は、弁頭部９ａ側の円錐形
シール面２６の傾斜と実質的に等しい。また上記シート
面２１の上流側には、吸気ポート８の内周面とシート面
２１とを滑らかに連続させるように、上流側円錐面２２
が形成されている。つまり、図示するように、シート面
２１とバルブ中心軸線ｍとがなすシート面２１の傾斜角
αに比べて、上流側円錐面２２とバルブ中心軸線ｍとが
なす上流側円錐面２２の傾斜角αｕは小さく与えられて
いる。なお、シート面２１の傾斜角αは、一般に４５°
程度である。

【００１９】ここで、本実施例では、上記シート面２１
は、その下流側の端部がバルブシート２０の端面にまで
達しており、バルブシート２０の端面に直接に開口した
形となっている。換言すれば、従来の下流側円錐面５７
（図４参照）に相当する面を備えていない。そのため、
バルブシート２０端面に開口するシート面２１の端縁
が、急激な角度変化を伴う角部２３となる。つまり、こ
の角部２３においてシート面２１と燃焼室凹部壁面３と
がなす角（これを角部傾斜角と呼ぶ）βが、大きなもの
となっている。本実施例の場合、上記の角部傾斜角β
は、シート面２１の傾斜角αにほぼ等しく、上流側円錐
面２２の傾斜角αｕよりも大きい。

【００２０】吸気弁９のリフト量は可変動弁装置１５に
よって基本的に負荷に応じて可変制御されるが、リフト
量が極低リフトである場合、吸気弁９を介して吸入され
る吸気は、バルブシート２０のシート面２１と吸気弁９
側のシール面２６との間の狭い隙間を通過することにな
り、殆どの吸気がシート面２１に沿って流れる。この吸
気の流れは、シート面２１の隙間を通過した後、周囲の
燃焼室凹部壁面３に沿って流れようとするが、図３の説
明図に吸気の流れを矢印で示すように、角部２３におけ
る角部傾斜角βが大きいことから、シート面２１に沿っ
て流れてきた吸気流は、この角部２３において壁面から
剥離する。従って、燃焼室凹部壁面３に沿った吸気の流
れが過剰に発達するのを防止することができる。

【００２１】一方、吸気弁９のリフト量が大きい場合に
は、バルブシート２０のシート面２１と吸気弁９側のシ
ール面２６とが大きく離れることから、シート面２１に
沿って流れる吸気の割合が少なくなり、吸気の多くは吸
気ポート８に沿った方向に案内される。従って、角部２
３の存在による吸気抵抗の増加は無視できる程度に小さ
い。

【００２２】次に図６は、この発明の第２実施例を示し
ている。この第２実施例においては、バルブシート２０
のシート面２１の上流側に上流側円錐面２２が形成され
ているとともに、シート面２１の下流側に下流側円錐面
２７が形成されており、吸気ポート８内周面から燃焼室
凹部壁面３へと段階的に角度が変化するようになってい
る。つまり、シート面２１のバルブ中心軸線ｍに対する
傾斜角αに比べて、上流側円錐面２２の傾斜角αｕは小
さく、また下流側円錐面２７の傾斜角αｄは大きく与え
られている。そして、バルブシート２０の軸方向の厚さ
がシリンダヘッド２に加工されたバルブシート圧入用凹
部２５の軸方向の深さよりも小さく設定されているが、
バルブシート圧入用凹部２５の開口縁は上記下流側円錐
面２７に連続する円錐面に面取り加工されている。換言
すれば、バルブシート２０は、図４と基本的に変わらな
い構成となっている。

【００２３】ここで、本実施例では、バルブシート２０
周囲の燃焼室凹部壁面３において、バルブシート２０の
外周側を同心円状に囲むように円環状の突起部４１が形
成されている。この突起部４１は、台形状の断面を有
し、内周面４１ａが円錐面をなしているとともに、頂面
４１ｂが上記バルブシート２０と平行な平面をなしてい
る。そして、突起部４１の内周の先端縁つまり上記内周
面４１ａと上記頂面４１ｂとが公差する点が、壁面に沿
う流れを剥離させるための角部２３となっている。この
角部２３における角部傾斜角βつまり上記内周面４１ａ
と上記頂面４１ｂとのなす角βは、十分に大きく設定さ
れ、少なくともシート面２１の傾斜角αよりも大きなも
のとなっている。また上記突起部４１は、上記角部２３
が上記シート面２１の延長面と干渉するように、その位
置および大きさが設定されている。

【００２４】このような第２実施例の構成においては、
吸気弁９の極低リフト時に、バルブシート２０のシート
面２１から下流側円錐面２７に沿って流れてきた吸気
が、上記突起部４１の角部２３において壁面から剥離す
る。

【００２５】ここで、上記角部２３による剥離効果は、
吸気の大部分がシート面２１に沿って流れる極低リフト
のときだけ得られればよく、突起部４１が過度に大きく
突出していると、吸気抵抗の増加を招来する。換言すれ
ば、角部２３による剥離効果は、弁頭部９ａのシール面
２６上端がシート面２１の下端を越える十分に大きなリ
フト量にあるときには不要である。従って、突起部４１
の突出高さＹは、弁頭部９ａのシール面２６の高さＸよ
りも小さくすることが望ましい。

【００２６】なお、上記突起部４１は、シリンダヘッド
２に一体に形成してもよく、あるいはシリンダヘッド２
に円環状の別部材を取り付けることで突起部４１を構成
するようにしてもよい。

【００２７】次に、図７は、この発明の第３実施例を示
している。この第３実施例においては、バルブシート２
０のシート面２１の上流側に上流側円錐面２２が形成さ
れており、シート面２１のバルブ中心軸線ｍに対する傾
斜角αに比べて、上流側円錐面２２の傾斜角αｕが小さ
く与えられているが、第１実施例のバルブシート２０と
同じく、シート面２１の下流側には下流側円錐面２７に
相当する面は具備していない。つまり、上記シート面２
１は、その下流側の端部がバルブシート２０の端面にま
で達しており、バルブシート２０の端面に直接に開口し
た形となっている。

【００２８】また、バルブシート２０の軸方向の厚さが
シリンダヘッド２に加工されたバルブシート圧入用凹部
２５の軸方向の深さよりも小さく設定されており、周囲
の燃焼室凹部壁面３とバルブシート２０端面との間に僅
かな段差が与えられている。これにより、バルブシート
２０端面から相対的に突出した形となるバルブシート圧
入用凹部２５の開口縁が、吸気流を剥離させるための角
部２３となっている。この角部２３には面取り加工が施
されておらず、従って、この角部２３の角部傾斜角βつ
まりバルブシート圧入用凹部２５内周面と周囲の燃焼室
凹部壁面３とのなす角βは、ほぼ９０°をなしている。
なお、図示するように、シート面２１の延長面が上記角
部２３とほぼ交差するように、上記の段差が設定されて
いる。

【００２９】この実施例によれば、バルブシート２０の
厚さとバルブシート圧入用凹部２５の深さとを異ならせ
るだけで角部２３を形成でき、吸気流に対する剥離効果
を得ることができるので、構成の複雑化を回避できる利
点がある。

【００３０】また、図８に示す第４実施例は、吸気弁９
の弁頭部９ａの形状を変更したものであって、シート面
２１に密接する円錐形のシール面２６の下流側に、該シ
ール面２６とは逆に下流側ほど小径となるように傾いた
円錐形の案内面３１が連続している。なお、この案内面
３１の傾斜角を図中にγとして示す。

【００３１】このように弁頭部９ａに先細りとなった案
内面３１を設けることにより、弁頭部９ａとシート面２
１との隙間を通して吸気が流れた際に、案内面３１側の
圧力が低下し、吸気の流れがバルブ中心軸線ｍ寄りに引
き寄せられる。従って、角部２３による剥離効果と相俟
って、燃焼室凹部壁面３に沿って流れる成分が一層少な
く抑制される。

【００３２】なお、図示例では、第２実施例として説明
した突起部４１の構成と組み合わせてあるが、第１実施
例あるいは第３実施例のような他の角部２３の構成と組
み合わせて適用することができる。

【００３３】次に、図９に基づいて、上述した吸気弁９
用の可変動弁装置１５の一例を説明する。この可変動弁
装置１５は、吸気弁９のリフト・作動角を変化させるリ
フト・作動角可変機構１０１と、そのリフトの中心角の
位相（図示せぬクランクシャフトに対する位相）を進角
もしくは遅角させる位相可変機構１２１と、を備えてい
る。

【００３４】まず、リフト・作動角可変機構１０１を説
明する。なお、このリフト・作動角可変機構１は、本出
願人が先に提案したものであるが、例えば特開平１１−
１０７７２５号公報等によって公知となっているので、
その概要のみを説明する。

【００３５】リフト・作動角可変機構１０１は、シリン
ダヘッド２上部のカムブラケット（図示せず）に回転自
在に支持された駆動軸１０２と、この駆動軸１０２に、
圧入等により固定された偏心カム１０３と、上記駆動軸
１０２の上方位置に同じカムブラケットによって回転自
在に支持されるとともに駆動軸１０２と平行に配置され
た制御軸１１２と、この制御軸１１２の偏心カム部１１
８に揺動自在に支持されたロッカアーム１０６と、各吸
気弁９の上端部に配置されたタペット１１０に当接する
揺動カム１０９と、を備えている。上記偏心カム１０３
とロッカアーム１０６とはリンクアーム１０４によって
連係されており、ロッカアーム１０６と揺動カム１０９
とは、リンク部材１０８によって連係されている。

【００３６】上記駆動軸１０２は、後述するように、タ
イミングチェーンないしはタイミングベルトを介して機
関のクランクシャフトによって駆動されるものである。

【００３７】上記偏心カム１０３は、円形外周面を有
し、該外周面の中心が駆動軸１０２の軸心から所定量だ
けオフセットしているとともに、この外周面に、リンク
アーム１０４の環状部が回転可能に嵌合している。

【００３８】上記ロッカアーム１０６は、略中央部が上
記偏心カム部１１８によって揺動可能に支持されてお
り、その一端部に、連結ピン１０５を介して上記リンク
アーム１０４のアーム部が連係しているとともに、他端
部に、連結ピン１０７を介して上記リンク部材１０８の
上端部が連係している。上記偏心カム部１１８は、制御
軸１１２の軸心から偏心しており、従って、制御軸１１
２の角度位置に応じてロッカアーム１０６の揺動中心は
変化する。

【００３９】上記揺動カム１０９は、駆動軸１０２の外
周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた
端部に、連結ピン１１７を介して上記リンク部材１０８
の下端部が連係している。この揺動カム１０９の下面に
は、駆動軸１０２と同心状の円弧をなす基円面と、該基
円面から所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続し
て形成されており、これらの基円面ならびにカム面が、
揺動カム１０９の揺動位置に応じてタペット１１０の上
面に当接するようになっている。

【００４０】すなわち、上記基円面はベースサークル区
間として、リフト量が０となる区間であり、揺動カム１
０９が揺動してカム面がタペット１１０に接触すると、
徐々にリフトしていくことになる。なお、ベースサーク
ル区間とリフト区間との間には若干のランプ区間が設け
られている。

【００４１】上記制御軸１１２は、図９に示すように、
一端部に設けられたリフト・作動角制御用アクチュエー
タ１１３によって所定角度範囲内で回転するように構成
されている。このリフト・作動角制御用アクチュエータ
１１３は、例えばウォームギア１１５を介して制御軸１
１２を駆動するサーボモータ等からなり、エンジンコン
トロールユニット１１９からの制御信号によって制御さ
れている。ここで、制御軸１１２の回転角度は、制御軸
センサ１１４によって検出され、この検出した実際の制
御状態に基づいて上記アクチュエータ１１３がクローズ
ドループ制御される。

【００４２】このリフト・作動角可変機構１０１の作用
を説明すると、駆動軸１０２が回転すると、偏心カム１
０３のカム作用によってリンクアーム１０４が上下動
し、これに伴ってロッカアーム１０６が揺動する。この
ロッカアーム１０６の揺動は、リンク部材１０８を介し
て揺動カム１０９へ伝達され、該揺動カム１０９が揺動
する。この揺動カム１０９のカム作用によって、タペッ
ト１１０が押圧され、吸気弁９がリフトする。

【００４３】ここで、リフト・作動角制御用アクチュエ
ータ１１３を介して制御軸１１２の角度が変化すると、
ロッカアーム１０６の初期位置が変化し、ひいては揺動
カム１０９の初期揺動位置が変化する。

【００４４】例えば偏心カム部１１８が図の上方へ位置
しているとすると、ロッカアーム１０６は全体として上
方へ位置し、揺動カム１０９の連結ピン１１７側の端部
が相対的に上方へ引き上げられた状態となる。つまり、
揺動カム１０９の初期位置は、そのカム面がタペット１
１０から離れる方向に傾く。従って、駆動軸１０２の回
転に伴って揺動カム１０９が揺動した際に、基円面が長
くタペット１１０に接触し続け、カム面がタペット１１
０に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体とし
て小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角度範
囲つまり作動角も縮小する。

【００４５】逆に、偏心カム部１１８が図の下方へ位置
しているとすると、ロッカアーム１０６は全体として下
方へ位置し、揺動カム１０９の連結ピン１１７側の端部
が相対的に下方へ押し下げられた状態となる。つまり、
揺動カム１０９の初期位置は、そのカム面がタペット１
１０に近付く方向に傾く。従って、駆動軸１０２の回転
に伴って揺動カム１０９が揺動した際に、タペット１１
０と接触する部位が基円面からカム面へと直ちに移行す
る。従って、リフト量が全体として大きくなり、かつそ
の作動角も拡大する。

【００４６】上記の偏心カム部１１８の初期位置は連続
的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特
性は、連続的に変化する。つまり、リフトならびに作動
角を、両者同時に、連続的に拡大，縮小させることがで
きる。各部のレイアウトによるが、例えば、リフト・作
動角の大小変化に伴い、吸気弁１１１の開時期と閉時期
とがほぼ対称に変化する。

【００４７】次に、位相可変機構１２１は、図示するよ
うに、上記駆動軸１０２の前端部に設けられたスプロケ
ット１２２と、このスプロケット１２２と上記駆動軸１
０２とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させ
る位相制御用アクチュエータ１２３と、から構成されて
いる。上記スプロケット１２２は、図示せぬタイミング
チェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランク
シャフトに連動している。上記位相制御用アクチュエー
タ１２３は、例えば油圧式、電磁式などの回転型アクチ
ュエータからなり、エンジンコントロールユニット１１
９からの制御信号によって制御されている。この位相制
御用アクチュエータ１２３の作用によって、スプロケッ
ト１２２と駆動軸１０２とが相対的に回転し、バルブリ
フトにおけるリフト中心角が遅進する。つまり、リフト
特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角
する。また、この変化も、連続的に得ることができる。
この位相可変機構１２１の実際の制御状態は、駆動軸１
０２の回転位置に応答する駆動軸センサ１１６によって
検出され、これに基づいて、上記アクチュエータ１２３
がクローズドループ制御される。

【００４８】このような可変動弁装置１５を吸気弁９側
に備えた本実施例のエンジンは、スロットル弁に依存せ
ず、吸気弁９の可変制御によって吸気量が制御される。
なお、実用機関では、ブローバイガスの還流等のために
吸気系に若干の負圧が存在していることが好ましいの
で、図示していないが、吸気通路の上流側に、スロット
ル弁に代えて、負圧生成用の適宜な絞り機構を設けるこ
とが望ましい。

【００４９】次に、バルブリフト特性の具体的な制御に
ついて説明する。図１０は、代表的な運転条件における
吸気弁のバルブリフト特性を示したもので、図示するよ
うに、アイドル等の極低負荷域においては、リフト量が
極低リフトとなる。これは特に、リフト中心角の位相が
吸気量に影響しない程度にまで小さなリフト量となる。
そして、位相可変機構１２１によるリフト中心角の位相
は、最も遅角した位置となり、これによって、閉時期
は、下死点直前位置となる。

【００５０】このように極低リフトとすることによっ
て、吸気流が吸気弁９とバルブシート２０との間の間隙
においてチョークした状態となり、極低負荷域で必要な
微小流量が安定的に得られる。そして、閉時期が下死点
近傍となることから、有効圧縮比は十分に高くなり、極
低リフトによるガス流動の向上と相俟って、比較的良好
な燃焼を確保できる。

【００５１】一方、アイドル等の極低負荷域よりも負荷
の大きな低負荷領域（補機負荷が加わっているアイドル
状態を含む）においては、リフト・作動角が大きくな
り、かつリフト中心角は進角した位置となる。このとき
には、上述したように、バルブタイミングをも考慮して
吸気量制御が行われることになり、吸気弁閉時期を早め
ることで、吸気量が比較的少量に制御される。この結
果、リフト・作動角はある程度大きなものとなり、吸気
弁９によるポンピングロスが低減する。

【００５２】なお、アイドル等の極低負荷域における極
低リフトでは、前述したように、位相を変更しても吸気
量は殆ど変化しないので、極低負荷域から低負荷域へと
移行する場合には、位相変更よりも優先して、リフト・
作動角を拡大する必要がある。空調用コンプレッサ等の
補機の負荷が加わった場合も同様である。

【００５３】一方、さらに負荷が増加し、燃焼が安定し
てくる中負荷域では、図１０に示すように、リフト・作
動角をさらに拡大しつつ、リフト中心角の位相を進角さ
せる。リフト中心角の位相は、中負荷域のある点で、最
も進角した状態となる。これにより、内部ＥＧＲが利用
され、一層のポンピングロス低減が図れる。

【００５４】また、最大負荷時には、さらにリフト・作
動角を拡大し、かつ最適なバルブタイミングとなるよう
に位相可変機構１２１を制御する。なお、図示するよう
に、機関回転数によっても最適なバルブリフト特性は異
なるものとなる。

【００５５】以上、可変動弁装置１５の具体的な一例を
説明したが、この発明の燃焼室構造は、これに限定され
ずに、種々の形式の可変動弁装置を備えたエンジンに適
用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る燃焼室構造の概略を示す説明
図。

【図２】この発明の第１実施例を示す燃焼室要部の拡大
断面図。

【図３】この第１実施例における極低リフト時の吸気の
流れを示す説明図。

【図４】従来の燃焼室構造を示す要部の拡大断面図。

【図５】この従来例における極低リフト時の吸気の流れ
を示す説明図。

【図６】第２実施例を示す燃焼室要部の拡大断面図。

【図７】第３実施例を示す燃焼室要部の拡大断面図。

【図８】第４実施例を示す燃焼室要部の拡大断面図。

【図９】可変動弁装置の構成例を示す斜視図。

【図１０】代表的な運転条件でのバルブリフト特性を示
す特性図。

【符号の説明】

１…燃焼室３…燃焼室凹部壁面８…吸気ポート９…吸気弁９ａ…弁頭部２０…バルブシート２１…シート面２３…角部３１…案内面４１…突起部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹村信一神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者野原常靖神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G018 BA19 CA07 DA03 DA04 DA19 EA02 EA03 EA04 EA12 EA13 EA14 FA01 FA06 FA07 FA08 3G023 AA17 AB03 AC02 AD03 AD12 3G024 AA02 AA14 DA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気弁のリフト量を連続的に変更可能な
可変動弁装置を備えたエンジンの燃焼室構造において、吸気弁の閉時に吸気弁の弁頭部が着座する円錐形シート
面の下流側に、このシート面に沿って流れてきた吸気を
壁面から剥離させる角部を設けたことを特徴とするエン
ジンの燃焼室構造。
【請求項２】上記シート面が、シリンダヘッドに圧入
された円環状のバルブシートに形成されているととも
に、この円錐形のシート面の下流側の端部がバルブシー
トの端面に達しており、この端面における上記シート面
の端縁が上記角部を構成していることを特徴とする請求
項１に記載のエンジンの燃焼室構造。
【請求項３】上記シート面が、シリンダヘッドに圧入
された円環状のバルブシートに形成されているととも
に、このバルブシートの外周側に円環状の突起部が形成
されており、この突起部の内周の先端縁が上記角部を構
成していることを特徴とする請求項１に記載のエンジン
の燃焼室構造。
【請求項４】上記シート面が、シリンダヘッドに圧入
された円環状のバルブシートに形成されているととも
に、このバルブシートの軸方向の厚さがシリンダヘッド
に加工されたバルブシート圧入用凹部の軸方向の深さよ
りも小さく設定されており、上記凹部の開口縁が上記角
部を構成していることを特徴とする請求項１に記載のエ
ンジンの燃焼室構造。
【請求項５】上記弁頭部は、上記シート面に密接する
円錐形のシール面を有するとともに、このシール面の下
流側に連続して、上記シール面とは逆に下流側ほど小径
となるように傾いた円錐形の案内面が形成されているこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエンジ
ンの燃焼室構造。