JP2010112227A - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine.
内燃機関として、吸気ポート噴射式のものが知られており、この吸気ポート噴射式の内燃機関では、吸気ポートに燃料噴射装置が設けられ、吸気バルブに向けて、燃料が噴射されるよう構成されている。 As an internal combustion engine, an intake port injection type is known, and in this intake port injection type internal combustion engine, a fuel injection device is provided in the intake port and fuel is injected toward the intake valve. ing.
吸気ポート噴射式の内燃機関では、吸気バルブに向けて噴射した燃料が冷態始動時に液滴化するおそれがある。液滴化した燃料がそのまま気筒内に入ると、排出ガス中のHCが増加するので、排出ガス中のHC低減のためには、噴射した燃料をいかに気化させるかが重要となる。通常、吸気バルブには、気筒内で燃焼した燃料(燃焼ガス)からの入熱があり、この熱を有効に利用できれば、燃料の液滴化を抑制することが可能である。しかしながら、吸気バルブは、バルブシートを介して、シリンダヘッドと接するものであり、吸気バルブに入熱した熱は、熱容量の大きいシリンダヘッド側に奪われてしまい、内燃機関全体が暖機するまで、吸気バルブを高い温度(燃料の気化温度)にすることは難しく、その結果、燃料の液滴化を抑制することも難しかった。 In an intake port injection type internal combustion engine, the fuel injected toward the intake valve may become droplets at the time of cold start. When the fuel in droplets enters the cylinder as it is, the HC in the exhaust gas increases. Therefore, in order to reduce the HC in the exhaust gas, how to vaporize the injected fuel becomes important. Normally, the intake valve has heat input from the fuel (combustion gas) combusted in the cylinder, and if this heat can be used effectively, it is possible to suppress fuel droplet formation. However, the intake valve is in contact with the cylinder head via the valve seat, and the heat input to the intake valve is taken away by the cylinder head with a large heat capacity until the entire internal combustion engine is warmed up. It was difficult to raise the intake valve to a high temperature (fuel vaporization temperature), and as a result, it was difficult to suppress fuel droplet formation.
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、燃料の液滴化を抑制する内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an internal combustion engine that suppresses fuel droplet formation.
上記課題を解決する第1の発明に係る内燃機関は、
内燃機関のシリンダヘッドに形成された吸気ポートと、
前記内燃機関の燃焼室と前記吸気ポートの開口部との間を開閉する吸気バルブと、
前記吸気ポートの開口部に形成された配置部と接した状態で設けられ、前記吸気バルブの傘部と接したときに前記吸気ポートの開口部を閉状態とするバルブシートとを有し、
前記配置部と前記バルブシートとの間に、これら両者が非接触となる空隙部が設けられていることを特徴とする。
An internal combustion engine according to a first invention for solving the above-described problem is
An intake port formed in the cylinder head of the internal combustion engine;
An intake valve that opens and closes between a combustion chamber of the internal combustion engine and an opening of the intake port;
A valve seat that is provided in contact with an arrangement portion formed in the opening of the intake port, and that closes the opening of the intake port when in contact with an umbrella portion of the intake valve;
Between the said arrangement | positioning part and the said valve seat, the space | gap part from which these both become non-contact is provided, It is characterized by the above-mentioned.
上記課題を解決する第2の発明に係る内燃機関は、
上記第1の発明に記載の内燃機関において、
前記空隙部は、前記バルブシートの少なくとも一部を切り欠いた切欠部の内側で構成されていることを特徴とする。
An internal combustion engine according to a second invention for solving the above-described problems is
In the internal combustion engine according to the first aspect,
The gap portion is formed inside a notch portion in which at least a part of the valve seat is notched.
上記課題を解決する第3の発明に係る内燃機関は、
上記第1又は第2の発明に記載の内燃機関において、
前記空隙部は、前記配置部の少なくとも一部を掘り込んだ部分の内側で構成されていることを特徴とする。
An internal combustion engine according to a third invention for solving the above-described problem is
In the internal combustion engine according to the first or second invention,
The void portion is formed inside a portion where at least a part of the arrangement portion is dug.
上記課題を解決する第4の発明に係る内燃機関は、
上記第1から第3の発明のいずれか1つに記載の内燃機関において、
前記空隙部に低熱伝導率の気体が封入されていることを特徴とする。
An internal combustion engine according to a fourth invention for solving the above-described problem is
In the internal combustion engine according to any one of the first to third inventions,
A gas having a low thermal conductivity is sealed in the gap.
上記課題を解決する第5の発明に係る内燃機関は、
上記第1から第3の発明のいずれか1つに記載の内燃機関において、
前記空隙部内が減圧状態とされていることを特徴とする。
An internal combustion engine according to a fifth invention for solving the above-described problem is
In the internal combustion engine according to any one of the first to third inventions,
The inside of the gap is in a reduced pressure state.
上記課題を解決する第6の発明に係る内燃機関は、
上記第1から第5の発明のいずれか1つに記載の内燃機関において、
前記吸気バルブは、前記傘部の前記バルブシートと接する部分が低熱伝導率の材料から形成されていると共に、前記傘部の他の部分が高熱伝導率の材料から形成されていることを特徴とする。
An internal combustion engine according to a sixth invention for solving the above-described problem is
In the internal combustion engine according to any one of the first to fifth inventions,
The intake valve is characterized in that a portion of the umbrella portion that is in contact with the valve seat is formed from a material having low thermal conductivity, and another portion of the umbrella portion is formed from a material having high thermal conductivity. To do.
本発明によれば、バルブシート又はシリンダヘッドの配置部の少なくとも一方に空隙部を設け、バルブシートとシリンダヘッドとの接触面積を小さくしたので、更に、空隙部の内部を熱伝導率が低い状態としたので、冷態始動後の吸気バルブの温度を高くすることができる。従って、吸気バルブへの燃料付着(液滴化)を抑制し、その結果、HC排出を低減することができる。 According to the present invention, since the gap is provided in at least one of the valve seat or the cylinder head and the contact area between the valve seat and the cylinder head is reduced, the inside of the gap has a low thermal conductivity. Therefore, the temperature of the intake valve after the cold start can be increased. Therefore, fuel adhesion (droplet formation) to the intake valve can be suppressed, and as a result, HC emission can be reduced.
又、本発明によれば、吸気バルブの傘部のバルブシートと接する部分を低熱伝導率の材料から形成すると共に、傘部の他の部分を高熱伝導率の材料から形成したので、冷態始動後の吸気バルブの温度を更に高くすることができる。従って、吸気バルブへの燃料付着(液滴化)を更に抑制し、その結果、HC排出を更に低減することができる。 In addition, according to the present invention, the portion of the umbrella portion of the intake valve that is in contact with the valve seat is formed of a low thermal conductivity material, and the other portion of the umbrella portion is formed of a high thermal conductivity material. The temperature of the later intake valve can be further increased. Therefore, fuel adhesion (droplet formation) to the intake valve can be further suppressed, and as a result, HC emission can be further reduced.
以下、図1〜図7を用いて、本発明に係る内燃機関の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
(実施例1)
図1は、本発明に係る内燃機関の実施形態の一例を示す概略構成図である。
図1に示すように、内燃機関(以降、エンジンと呼ぶ。)のシリンダヘッド10には、その燃焼室11に空気を供給するための吸気ポート12が形成されている。そして、吸気ポート噴射式エンジンでは、この吸気ポート12に燃料噴射装置(以降、インジェクタと呼ぶ。)13が設けられている。吸気ポート12の燃焼室11への開口部分(開口部17)には、吸気バルブ14が設けられており、吸気バルブ14の開閉動作により、燃焼室11と吸気ポート12の開口部17との間を開閉している。
Example 1
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment of an internal combustion engine according to the present invention.
As shown in FIG. 1, an
吸気バルブ14は、カム等(図示省略)の駆動動作を伝達するステム部15と、ステム部15に支持され、開口部17の部分を開閉する傘部16とを有する。又、開口部17には、そのシリンダヘッド10側に形成された配置部20と接した状態で、リング形状のバルブシート18が設けられている。
The
そして、吸気バルブ14の閉動作時には、傘部16の背面(吸気ポート12の上流側の面)をバルブシート18に密接させることで、吸気ポート12の開口部17を閉状態とし、燃焼室11に対し、吸気ポート12を非連通にさせて、燃焼室11を密閉している。
During the closing operation of the
一方、吸気バルブ14の開動作時には、ステム部15により傘部16が燃焼室11側へ移動されて、傘部16の背面とバルブシート18との間に隙間を形成することで、燃焼室11に対し、吸気ポート12を連通させて、燃焼室11に空気を供給している。このとき、インジェクタ13から傘部16の背面へ向けて噴射された燃料fが、空気と共に燃焼室11へ供給されることになる。その後、燃焼室11へ供給された燃料f及び空気は、燃焼室11の天井部分(シリンダヘッド10の底面部分)に設けられた点火プラグ19により点火されて、燃焼されることになる。
On the other hand, when the
前述したように、吸気ポート噴射式の内燃機関では、吸気バルブに向けて噴射した燃料が冷態始動時に液滴化するおそれがある。そこで、本実施例においては、バルブシート18の形状を工夫することにより、傘部16に入熱した熱を、シリンダヘッド10側に奪われないようにしている。
As described above, in an intake port injection type internal combustion engine, the fuel injected toward the intake valve may be formed into droplets at the time of cold start. Therefore, in this embodiment, the shape of the
具体的には、リング形状のバルブシート18において、シリンダヘッド10の配置部20と接触する部分の外周方向に沿って切り欠いた矩形断面形状の切欠溝18a(切欠部)を設け、バルブシート18と配置部20との間に、これら両者が非接触となる空隙部を設けるようにしている。このような切欠溝18aは、後述の切欠溝21aを含めて、既存のバルブシートに簡単な加工を施すことで形成可能である。
Specifically, the ring-
なお、この切欠溝18aは、バルブシート18の全周に設けることで、その全周に空隙部を形成しているが、全周に限ることはなく、バルブシート18の外周の少なくとも一部を切り欠いた切欠部を設け、その切欠部が形成する内側の空間に空隙部を形成するようにしてもよい。又、このバルブシート18自体は、できるだけ低い熱伝導率の材料から形成されることが望ましい。
In addition, although this
上記構成により、バルブシート18のシリンダヘッド10との接触面積を減少させ、バルブシート18からシリンダヘッド10への熱移動量を低減させて、傘部16に入熱した熱をシリンダヘッド10側に奪われ難くすることができる。従って、冷態始動直後であっても、燃焼ガスからの入熱が傘部16に留まるため、傘部16の温度をできるだけ早く高温(燃料の気化温度)にすることができ、噴射した燃料の気化を促進して、その液滴化を抑制することになる。その結果、排出ガスのHCを低減することになる。
With the above configuration, the contact area of the
なお、ここでは、切欠溝18a(切欠部)を燃焼室11から遠い上端側1箇所に設けているが、バルブシート18に必要な強度を保てるのであれば、このような切欠溝(切欠部)を複数箇所に設けて、バルブシート18のシリンダヘッド10への接触面積がより小さくなるようにしてもよい。
Here, the
又、矩形断面形状の切欠溝18aに限らず、図2に示すように、リング形状のバルブシート21において、シリンダヘッド10と接触する部分の外周方向に沿って、四分円等の扇状断面形状の切欠溝21aを設け、バルブシート21のシリンダヘッド10への接触面積が小さくなるようにしてもよい。
In addition to the
更に、バルブシート18、21は、圧入により配置部20に取り付けられるが、その際、低熱伝導率の気体からなる雰囲気の状態、又は、減圧状態(若しくは、真空状態)で、バルブシート18、21の圧入を行い、配置部20と切欠溝18a、21aとの間に形成される空隙部に低熱伝導率の気体を封入した状態としたり、この空隙部内を減圧状態(若しくは、真空状態)としたりして、シンリンダヘッド10側への熱伝達を更に低減するようにしてもよい。
Furthermore, the valve seats 18 and 21 are attached to the
(実施例2)
図3は、本発明に係る内燃機関の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。なお、本実施例は、実施例1の構成を前提として、吸気バルブ(傘部)の構成を更に工夫したものである。従って、実施例1に示した構成と同じものについては、同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
(Example 2)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing another example of the embodiment of the internal combustion engine according to the present invention. In this embodiment, the configuration of the intake valve (umbrella) is further devised based on the configuration of the first embodiment. Therefore, the same components as those shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施例においては、吸気バルブ14の傘部31の構成を工夫することにより、燃焼ガスから傘部31へ入熱する熱の伝達量を多くすると共に、傘部31に入熱した熱をバルブシート18側に熱伝達しないようにしている。
In the present embodiment, by devising the configuration of the
具体的には、傘部31において、バルブシート18と接触する部分である接触部33のみを、熱伝導率の低い材料から形成すると共に、傘部31の他の部分、つまり、燃焼室11の燃焼ガスの入熱を受ける表面と、インジェクタ13から燃料が噴射される背面とからなる主部32を、熱伝導率の高い材料から形成している。
Specifically, in the
更に詳細には、図4に示す傘部31の破断図のように、傘部31がバルブシート18と接触する部分を外周方向に切り欠いて鍔部34を形成し、その鍔部34の背面側(バルブシート18側)にリング状の接触部33を嵌合し、溶着している。
More specifically, as shown in the cutaway view of the
上記構成により、バルブシート18側からシリンダヘッド10側への熱伝達を少なくすることに加えて、燃焼ガスから傘部31へ入熱する熱の伝達量を多くすると共に、傘部31側からバルブシート18側への熱伝達も少なくすることができる。従って、冷態始動直後であっても、燃焼ガスからの入熱が傘部31に更に留まるため、傘部31の温度を更に早く高温(燃料の気化温度)にすることができ、噴射した燃料の気化を更に促進して、その液滴化を更に抑制することになる。その結果、排出ガスのHCを更に低減することになる。
With the above configuration, in addition to reducing the heat transfer from the
なお、接触部33の抜けを防止するために、図5に示すように、傘部31の主部33の外周部分に階段状の段差部35を形成すると共に、この段差部35の形状に対応して、接触部33の内周部分にも階段状の段差部36を形成し、段差部35と段差部36とを互いに嵌合し、溶着することで、熱伝導率の高い材料からなる主部32と熱伝導率の低い材料からなる接触部33との接合を強く固着するようにしてもよい。
In order to prevent the
(実施例3)
図6は、本発明に係る内燃機関の実施形態の更なる他の一例を示す概略構成図である。なお、本実施例は、実施例1の構成を基本にしているので、実施例1に示した構成と同じものについては、同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
(Example 3)
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing still another example of the embodiment of the internal combustion engine according to the present invention. In addition, since a present Example is based on the structure of Example 1, the same code | symbol is attached | subjected about the same thing as the structure shown in Example 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施例においては、シリンダヘッド10側の配置部20の構成を工夫することにより、傘部31に入熱した熱をシリンダヘッド10側に熱伝達しないようにしている。
In the present embodiment, the configuration of the
具体的には、配置部20において、バルブシート18の上端側(吸気ポート12の上流側)と接触する部分を周方向に沿って掘り込んだ矩形断面形状の掘込溝41(掘込部)を設け、バルブシート18と配置部20との間に、これら両者が非接触となる空隙部を設けるようにしている。このような掘込溝41は、開口部17を切削形成する際に、その一部を周方向に深く掘り込むことにより、切削形成すればよい。
Specifically, in the
なお、この掘込溝41は、配置部20の全周に設けることで、その全周に空隙部を形成しているが、全周に限ることはなく、バルブシート18の上端側と接触する配置部20の少なくとも一部を掘り込んで掘込部を設け、その掘込部が形成する内側の空間に空隙部を形成するようにしてもよい。
In addition, although this digging
上記構成により、シリンダヘッド10のバルブシート18との接触面積を減少させ、バルブシート18からシリンダヘッド10への熱移動量を低減させて、傘部16に入熱した熱をシリンダヘッド10側に奪われ難くすることができる。従って、冷態始動直後であっても、燃焼ガスからの入熱が傘部16に留まるため、傘部16の温度をできるだけ早く高温(燃料の気化温度)にすることができ、噴射した燃料の気化を促進して、その液滴化を抑制することになる。その結果、排出ガスのHCを低減することになる。
With the above configuration, the contact area of the
なお、ここでは、掘込溝41(掘込部)をバルブシート18の上端側と接触する場所1箇所に設けているが、バルブシート18と接触する部分であれば、このような掘込溝(掘込部)を複数箇所に設けて、配置部20のバルブシート18への接触面積がより小さくなるようにしてもよい。
Here, the digging groove 41 (digging portion) is provided at one place where the digging
又、図6では、バルブシート18側は空隙部を形成する切欠溝(又は切欠部)を有していないが、図7に示すように、バルブシート18にも切欠溝18a(又は切欠部)を設け、掘込溝41と切欠溝18a(又は掘込部と切欠部)を対面又は隣接するように配置して、より大きな空隙部を形成するようにしてもよい。つまり、本実施例と実施例1とを組み合わせてもよい。更には、実施例2とも組み合わせてもよい。なお、堀込溝41は、図7に示す方が図6に示した方よりも大きく形成されているが、図7の場合は接触面積をより小さくできる利点がある。このように、他の実施例と組み合わせることにより、燃料の液滴化を更に抑制して、排出ガスのHCを更に低減するようにしてもよい。
Further, in FIG. 6, the
本発明に係る内燃機関は、吸気ポート噴射式の内燃機関に好適なものである。 The internal combustion engine according to the present invention is suitable for an intake port injection type internal combustion engine.
10 シリンダヘッド
11 燃焼室
12 吸気ポート
13 インジェクタ
14 吸気バルブ
15 ステム部
16、31 傘部
17 開口部
18、21 バルブシート
18a、21a 切欠溝
19 点火プラグ
20 配置部
32 主部
33 接触部
41 掘込部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記内燃機関の燃焼室と前記吸気ポートの開口部との間を開閉する吸気バルブと、
前記吸気ポートの開口部に形成された配置部と接した状態で設けられ、前記吸気バルブの傘部と接したときに前記吸気ポートの開口部を閉状態とするバルブシートとを有し、
前記配置部と前記バルブシートとの間に、これら両者が非接触となる空隙部が設けられていることを特徴とする内燃機関。 An intake port formed in the cylinder head of the internal combustion engine;
An intake valve that opens and closes between a combustion chamber of the internal combustion engine and an opening of the intake port;
A valve seat that is provided in contact with an arrangement portion formed in the opening of the intake port, and that closes the opening of the intake port when in contact with an umbrella portion of the intake valve;
An internal combustion engine characterized in that a gap is formed between the arrangement portion and the valve seat so that they are not in contact with each other.
前記空隙部は、前記バルブシートの少なくとも一部を切り欠いた切欠部の内側で構成されていることを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the gap portion is formed inside a notch portion in which at least a part of the valve seat is notched.
前記空隙部は、前記配置部の少なくとも一部を掘り込んだ部分の内側で構成されていることを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The internal combustion engine, wherein the gap portion is configured inside a portion in which at least a part of the arrangement portion is dug.
前記空隙部に低熱伝導率の気体が封入されていることを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
An internal combustion engine characterized in that a gas having low thermal conductivity is sealed in the gap.
前記空隙部内が減圧状態とされていることを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
An internal combustion engine characterized in that the inside of the gap is in a reduced pressure state.
前記吸気バルブは、前記傘部の前記バルブシートと接する部分が低熱伝導率の材料から形成されていると共に、前記傘部の他の部分が高熱伝導率の材料から形成されていることを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
The intake valve is characterized in that a portion of the umbrella portion that is in contact with the valve seat is formed from a material having low thermal conductivity, and another portion of the umbrella portion is formed from a material having high thermal conductivity. An internal combustion engine.
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