JP2016217199A - 内燃機関の吸気弁 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、気筒内に流入する吸気に対して旋回成分を付与するためのフィンを有する吸気弁をより容易に製造することが可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る内燃機関の吸気弁１は、ステム部２１と傘部２２とを有する弁本体２と、吸気ポートから気筒内に流入する吸気を傘部２２の周方向にガイドするガイド部材３と、を備えている。ガイド部材３は、弁本体２のステム部２１に取り付けられる取付部３１と、該取付部３１にそれぞれの一端が接続されており該取付部３１から放射状に延びている複数のフィン３５と、を有している。そして、フィン３５によって吸気がガイドされる。
【選択図】図８

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁に関する。

従来、内燃機関の吸気弁における傘部の背面（燃焼室とは反対側の面）にフィンを設けることで、気筒内に流入する吸気に対して旋回成分を付与する技術が知られている。例えば、特許文献１には、気筒内にスワールを生成する形状のスワールポートとストレート形状のストレートポートとを有する内燃機関において、ストレートポート側の吸気弁における傘部の背面に複数のフィンが設けられた構成が開示されている。このフィンは、吸気弁の弁軸（ステム部）から傘部の周縁部に向けて放射状に設けられている。また、各フィンは、スワールポートから気筒内に流入する吸気によって形成されるスワールの旋回方向と同じ方向に湾曲している。

特許文献２には、吸気弁にカバーを設けた構成が開示されている。このカバーは、ステム部における傘部との接続部の近傍部分と傘部の背面とを覆っている。

特許第２６６３７２３号公報 特表２００４−５１２４５５号公報

吸気弁における傘部の背面に設けられたフィンによって気筒内に流入する吸気を旋回させることで、気筒内におけるガスの流れに乱れを生じさせることができる。その結果、燃焼効率を向上させることができる。ここで、吸気をガイドするためのフィンは薄板状に形成する必要がある。しかしながら、吸気弁における傘部の背面上に薄板状のフィンを直接設けることは製造上の困難を伴う。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、気筒内に流入する吸気に対して旋回成分を付与するためのフィンを有する吸気弁をより容易に製造することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の吸気弁は、ステム部と傘部とを有する弁本体と、吸気ポートから気筒内に流入する吸気を前記傘部の周方向にガイドするガイド部材と、を備え、前記ガイド部材が、前記ステム部に取り付けられる取付部と、該取付部にそれぞれの一端が接続され該取付部から放射状に延びている複数のフィンと、を有し、前記フィンが、前記弁本体の軸方向における上方から見た上面視において、前記取付部の外周面から該外周面の法線に対して一定方向に傾斜しつつ延びているか、または、前記取付部の外周面から一定の周方向に湾曲しつつ延びており、且つ、前記フィンが、前記弁本体の軸方向に対して垂直な方向から見た側面視において、前記取付部から、前記弁本体における前記ステム部と前記傘部との接続部から前記傘部の周縁部までの間の領域内における所定の位置まで前記傘部の背面からは離間しつつ延びている。

なお、本明細書においては、吸気弁の弁本体の軸方向において、ステム部側を上方と定義し、傘部側を下方と定義する。

本発明では、ガイド部材に設けられた複数のフィンによって、吸気ポートから気筒内に流入する吸気に対して旋回成分を付与することができる。また、本発明は、ガイド部材の取付部が弁本体のステム部に取り付けられた構成となっている。これにより、弁本体における傘部の背面に直接フィンを設ける場合に比べて、より容易に吸気弁にフィンを設けることが可能となる。したがって、気筒内に流入する吸気に対して旋回成分を付与するためのフィンを有する吸気弁をより容易に製造することができる。

また、本発明によれば、ガイド部材を弁本体とは別体とすることができる。そのため、フィンを成形する際の自由度が高くなる。したがって、気筒内に流入する吸気に対して旋回成分をより効果的に付与することが可能なフィンをより容易に製造することが可能となる。

さらに、本発明では、フィンが弁本体の傘部の背面から離間している。そのため、フィンが傘部から受け取る熱量を抑制することができる。したがって、フィンの熱劣化を抑制することができる。

本発明では、ガイド部材における互いに隣り合うフィンの間に、傘部の背面から離間しつつ該傘部の背面を覆うカバー部が形成されていてもよい。このようなカバー部が形成されている場合、該カバー部が傘部の背面から離間していても、該カバー部が傘部からある程度の熱量を受熱する。そのため、カバー部が形成されることで、傘部の背面にデポジットが堆積することを抑制することができる。

また、本発明では、弁本体の軸方向における上方から見た上面視において、ガイド部材における互いに隣り合うフィンの間では傘部の背面が露出していてもよい。この場合、ガイド部材における互いに隣り合うフィンの間に上記のようなカバー部は形成されていない。これにより、ガイド部材における互いに隣り合うフィンの間に上記のようなカバー部が形成されている場合に比べて、フィンが傘部から受け取る熱量がさらに少なくなる。そのため、フィンの熱劣化をより抑制することができる。また、互いに隣り合うフィンの間にカバー部は形成されていない場合、各フィンと傘部の背面との間の隙間を通る吸気の流れが生じ易くなる。このような吸気の流れが生じることで、フィンと傘部の背面との間の隙間にデポジットが堆積することが抑制される。

上記のように、本発明においては、ガイド部材を樹脂で形成してもよい。ガイド部材を樹脂で形成することで、該ガイド部材を金属で形成する場合に比べてフィンを成形する際の自由度がより高くなる。また、ガイド部材を樹脂で形成することで、該ガイド部材を金属で形成する場合に比べて吸気弁の重量を小さくすることができる。

本発明によれば、気筒内に流入する吸気に対して旋回成分を付与するためのフィンを有する吸気弁をより容易に製造することができる。

実施例１に係る内燃機関の吸気弁の斜視図である。 実施例１に係る内燃機関の吸気弁の上面図である。 実施例１に係る内燃機関の吸気弁の側面図である。 実施例に係る、ガイド部材を樹脂で形成した場合における弁本体のステム部とガイド部材の取付部との接続方法の一例を示す図である。 実施例に係る、ガイド部材を樹脂で形成した場合における弁本体のステム部とガイド部材の取付部との接続方法の他の例を示す図である。 実施例１の変形例１に係る内燃機関の吸気弁の斜視図である。 実施例１の変形例１に係る内燃機関の吸気弁の上面図である。 実施例２に係る内燃機関の吸気弁の側面図である。 実施例２に係る内燃機関の吸気弁の上面図である。 実施例２の変形例に係る内燃機関の吸気弁の側面図である。 実施例２の変形例に係る内燃機関の吸気弁の上面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
［概略構成］
本実施例に係る内燃機関の吸気弁の概略構成について図１〜３に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関の吸気弁の斜視図である。図２は、本実施例に係る内燃機関の吸気弁の上面図である。図３は、本実施例に係る内燃機関の吸気弁の側面図である。

本実施例に係る吸気弁１は、内燃機関の吸気ポートに設けられ、該吸気ポートの燃焼室への開口部を開閉する。吸気弁１は、弁本体２とガイド部材３とを備えている。弁本体２は、ステム部２１と傘部２２とを有している。弁本体２おいて、ステム部２１の下端に傘部２２が接続されている。吸気弁１が内燃機関に設置された状態では、該吸気弁１の閉弁時には吸気ポートの燃焼室への開口部に傘部２２が着座した状態となり、該吸気弁１の開弁時には吸気ポートの燃焼室への開口部から傘部２２が離間した状態となる。

ガイド部材３は、内燃機関の吸気行程において吸気ポートから気筒内に流入する吸気に旋回成分を付与するための部材である。本実施例に係るガイド部材３はＳＵＳ等の金属で形成されている。ガイド部材３は、取付部３１と複数のフィン３２とカバー部３３とを有している。ガイド部材３の取付部３１が弁本体２のステム部２１に取り付けられている。取付部３１とステム部２１とは、例えば、かしめによって接続することができる。

各フィン３２は薄板状に形成されている。ガイド部材３の取付部３１には各フィン３２の一端が接続されている。そして、複数のフィン３２が取付部３１から放射状に延びている。また、図２からわかるように、フィン３２は、弁本体２の軸方向における上方から見た上面視において、取付部３１の外周面３１ａから一定の周方向に湾曲しつつ延びている。また、図３からわかるように、フィン３２は、弁本体２の軸方向に対して垂直な方向から見た側面視において、取付部３１から、弁本体２におけるステム部２１と傘部２２との接続部から傘部２２の周縁部２２ａまでの間の領域Ｅ内における所定の位置まで、傘部２２の背面２２ｂ（燃焼室側とは反対側の面）からは離間しつつ延びている。さらに、ガイド部材３における互いに隣り合うフィン３２の間には、傘部２２の背面２２ｂから離間しつつ該傘部２２の背面２２ｂを覆うカバー部３３が形成されている。

［本実施例に係る構成の効果］
本実施例に係る構成によれば、内燃機関において該吸気弁１が開弁し、吸気ポートから気筒内に吸気が流入する際に、ガイド部材３におけるフィン３２によって該吸気がガイドされることで、該吸気に対して旋回成分が付与される。これによって気筒内に流入する吸気が旋回することで、気筒内におけるガスの流れに乱れを生じさせることができる。その結果、燃焼効率を向上させることができる。

また、本実施例に係る吸気弁１の構成は、複数のフィン３２を有するガイド部材３の取
付部３１が弁本体２のステム部２１に取り付けられた構成となっている。そのため、弁本体２における傘部２２の背面２２ｂに直接フィンを設ける場合に比べて、より容易に吸気弁１にフィンを設けることが可能となる。また、本実施例では、ガイド部材３を弁本体２とは別体として製造し、その後、該ガイド部材３を該弁本体２に取り付けることができる。ガイド部材３を弁本体２とは別体として製造することで、フィンを成形する際の自由度が高くなる。したがって、気筒内に流入する吸気に対して旋回成分をより効果的に付与することが可能なフィンをより容易に製造することができる。

また、弁本体２の傘部２２は、内燃機関の燃焼室で発生する熱を受熱するため、その温度が高くなる。特に、傘部２２におけるステム部２１との接続部近傍部分は温度が高くなり易い。そのため、フィン３２が傘部２２の背面２２ｂと接触していると、該フィン３２の温度も上昇し易い。これに対し、本実施例では、フィン３２は傘部２２の背面２２ｂから離間している。そのため、フィン３２が傘部２２からの受け取る熱量を抑制することができる。したがって、フィン３２の温度上昇を抑制することができる。その結果、フィン３２の熱劣化をより抑制することができる。

また、傘部２２の背面２２ｂには燃料やオイルが付着する。そして、傘部２２の温度が高くなることで、該傘部２２の背面２２ｂに付着した燃料やオイルがデポジットとなって堆積する場合がある。ここで、本実施例では、カバー部３３によって傘部２２の背面２２ｂが覆われている。このカバー部３３は傘部２２の背面２２ｂから離間しているが、該カバー部３３が傘部２２からある程度の熱量を受熱する。そのため、傘部２２の温度上昇を抑制することができる。したがって、カバー部３３を設けることにより、傘部２２の背面２２ｂにデポジットが堆積することを抑制することができる。なお、カバー部３３が傘部２２の背面２２ｂから離間していることから、該カバー部３３が傘部２２の背面２２ｂに接触している場合に比べて、傘部２２から受熱することによるカバー部３３の温度上昇を抑制することができる。その結果、カバー部３３が傘部２２の背面２２ｂに接触している場合に比べて、該カバー部３３の熱劣化を抑制することができる。さらに、カバー部３３が傘部２２の背面２２ｂに接触している場合に比べて、該カバー部３３の表面にデポジットが堆積することも抑制することができる。

なお、本実施例では、ガイド部材３をＳＵＳ等の金属で形成されるものとしたが、ガイド部材３を樹脂で形成してもよい。この場合、ガイド部材３を形成する樹脂としては、ＰＡ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＩ樹脂を例示することができる。図４，５は、ガイド部材３を樹脂で形成した場合における、弁本体２のステム部２１とガイド部材３の取付部３１との接続方法の例を示す図である。なお、図４，５においては、便宜上フィンの図示を省略している。

図４においては、弁本体２のステム部２１におけるガイド部材３の取付部３１の接続部分Ａにローレット加工が施されている。そして、この接続部分Ａに取付部３１を圧入することで、該取付部３１がステム部２１に接続される。また、図５においては、弁本体２のステム部２１におけるガイド部材３の取付部３１の接続部分Ａがファーツリー形状に加工されている。そして、この場合も、この接続部分Ａに取付部３１を圧入することで、該取付部３１がステム部２１に接続される。ただし、弁本体２のステム部２１とガイド部材３の取付部３１との接続方法はこれらに限られるものではなく、公知のどのような方法を用いてもよい。

このように、ガイド部材３を樹脂で形成することで、該ガイド部材３を金属で形成する場合に比べてフィン３２を成形する際の自由度がより高くなる。また、ガイド部材３を樹脂で形成することで、該ガイド部材３を金属で形成する場合に比べて吸気弁１の重量を小さくすることができる。また、ガイド部材３を形成する樹脂として撥油性の高い樹脂を用
いることで、ガイド部材３の表面にデポジットが堆積することをより抑制することができる。

［変形例］
本実施例の変形例について図６，７に基づいて説明する。図６は、本変形例に係る内燃機関の吸気弁の斜視図である。図７は、本変形例に係る内燃機関の吸気弁の上面図である。本変形例においては、上述した図１〜３に示す吸気弁とはガイド部材のフィンの形状が異なっているが、その他の構成は同様である。

図６，７に示すように、本変形例では、複数のフィン３４が取付部３１から放射状に延びている。図７からわかるように、フィン３４は、弁本体２の軸方向における上方から見た上面視において、取付部３１の外周面３１ａから該外周面３１ａの法線に対して一定方向に傾斜しつつ延びている。なお、フィン３４が、弁本体２の軸方向に対して垂直な方向から見た側面視においては、取付部３１から、弁本体２におけるステム部２１と傘部２２との接続部から傘部２２の周縁部２２ａまでの間の領域内における所定の位置まで、傘部２２の背面２２ｂからは離間しつつ延びているという点では、上述した図１〜３に示す吸気弁と同様である。ガイド部材３のフィン３４がこのような形状であっても、吸気ポートから気筒内に吸気が流入する際に、フィン３４によって該吸気がガイドされることで、該吸気に対して旋回成分が付与されることになる。そのため、本変形例に係る構成によっても、上述した実施例１の効果と同様の効果を得ることができる。

＜実施例２＞
［概略構成］
本実施例に係る内燃機関の吸気弁の概略構成について図８，９に基づいて説明する。図８は、本実施例に係る内燃機関の吸気弁の側面図である。図９は、本実施例に係る内燃機関の吸気弁の上面図である。

本実施例においては、ガイド部材３が、取付部３１と薄板状の複数のフィン３５とを有している。ガイド部材３の取付部３１には各フィン３５の一端が接続されている。そして、複数のフィン３５が取付部３１から放射状に延びている。フィン３５の構成は、実施例１におけるフィン３２の構成と同様である。つまり、図９からわかるように、フィン３５は、弁本体２の軸方向における上方から見た上面視において、取付部３１の外周面３１ａから一定の周方向に湾曲しつつ延びている。また、図８からわかるように、フィン３５は、弁本体２の軸方向に対して垂直な方向から見た側面視において、取付部３１から、弁本体２におけるステム部２１と傘部２２との接続部から傘部２２の周縁部２２ａまでの間の領域Ｅ内における所定の位置まで傘部２２の背面２２ｂからは離間しつつ延びている。ただし、本実施例においては、図９からわかるように、弁本体２の軸方向における上方から見た上面視において、ガイド部材３における互いに隣り合うフィン３２の間では、傘部２２の背面２２ｂが露出している。つまり、ガイド部材３における互いに隣り合うフィン３２の間にカバー部が形成されていない点で実施例１に係る構成と異なっている。

［本実施例に係る構成の効果］
本実施例に係る構成であっても、吸気ポートから気筒内に流入する吸気に対してフィン３５によって旋回成分を付与することができる。また、本実施例においても、複数のフィン３５を有するガイド部材３の取付部３１が弁本体２のステム部２１に取り付けられた構成となっている。そのため、弁本体２における傘部２２の背面２２ｂに直接フィンを設ける場合に比べて、より容易に吸気弁１にフィンを設けることができる。また、フィンを成形する際の自由度が高くなるため、気筒内に流入する吸気に対して旋回成分をより効果的に付与することが可能なフィンをより容易に製造することができる。

さらに、本実施例に係る構成においては、ガイド部材３における互いに隣り合うフィン３２の間にカバー部が形成されていないために、実施例１のように互いに隣り合うフィンの間にカバー部が形成されている場合に比べて、ガイド部材３が傘部２２から受け取る熱量が少なくなる。したがって、隣り合うフィンの間にカバー部が形成されている場合に比べて、フィン３５が傘部２２からの受け取る熱量を抑制することができる。そのため、フィン３２の温度上昇を抑制することができる。その結果、フィン３２の熱劣化をより抑制することができる。また、互いに隣り合うフィン３５の間にカバー部が形成されていないと、各フィン３５と傘部２２の背面２２ｂとの間の隙間を通る吸気の流れが生じ易くなる。このような吸気の流れが生じることで、フィン３５と傘部２２の背面２２ｂとの間の隙間に付着した燃料やオイルが除去されることになる。そのため、この隙間にデポジットが堆積することが抑制される。

なお、本実施例においても、実施例１と同様、ガイド部材３を樹脂で形成してもよい。

［変形例］
本実施例の変形例について図１０，１１に基づいて説明する。図１０は、本変形例に係る内燃機関の吸気弁の側面図である。図１１は、本変形例に係る内燃機関の吸気弁の上面図である。本変形例においては、上述した図８，９に示す吸気弁とはガイド部材のフィンの形状が異なっているが、その他の構成は同様である。

本実施例に係るフィン３６の形状は、実施例１の変形例に係るフィン３４の形状と同様である。つまり、図１０，１１に示すように、本変形例では、フィン３６が、弁本体２の軸方向における上方から見た上面視において、取付部３１の外周面３１ａから該外周面３１ａの法線に対して一定方向に傾斜しつつ延びている。そして、フィン３６が、弁本体２の軸方向に対して垂直な方向から見た側面視においては、取付部３１から、弁本体２におけるステム部２１と傘部２２との接続部から傘部２２の周縁部２２ａまでの間の領域内における所定の位置まで傘部２２の背面２２ｂからは離間しつつ延びているという点では、上述した図８，９に示す吸気弁と同様である。ガイド部材３のフィン３６がこのような形状であっても、吸気ポートから気筒内に吸気が流入する際に、該吸気がフィン３４によってガイドされることで、該吸気に対して旋回成分が付与されることになる。さらに、ガイド部材３における互いに隣り合うフィン３６の間にカバー部が形成されていないという点も、上述した図８，９に示す吸気弁と同様である。したがって、本変形例に係る構成によっても、上述した実施例２の効果と同様の効果を得ることができる。

１・・・吸気弁
２・・・弁本体
２１・・ステム部
２２・・傘部
３・・・ガイド部材
３１・・取付部
３２，３４，３５，３６・・フィン
３３・・カバー部

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気弁であって、
   ステム部と傘部とを有する弁本体と、
   吸気ポートから気筒内に流入する吸気を前記傘部の周方向にガイドするガイド部材と、を備え、
   前記ガイド部材が、前記ステム部に取り付けられる取付部と、該取付部にそれぞれの一端が接続され該取付部から放射状に延びている複数のフィンと、を有し、
   前記フィンが、前記弁本体の軸方向における上方から見た上面視において、前記取付部の外周面から該外周面の法線に対して一定方向に傾斜しつつ延びているか、または、前記取付部の外周面から一定の周方向に湾曲しつつ延びており、且つ、
   前記フィンが、前記弁本体の軸方向に対して垂直な方向から見た側面視において、前記取付部から、前記弁本体における前記ステム部と前記傘部との接続部から前記傘部の周縁部までの間の領域内における所定の位置まで前記傘部の背面からは離間しつつ延びている内燃機関の吸気弁。
2. 前記ガイド部材における互いに隣り合う前記フィンの間に、前記傘部の背面から離間しつつ前記傘部の背面を覆うカバー部が形成されている請求項１に記載の内燃機関の吸気弁。
3. 前記弁本体の軸方向における上方から見た上面視において、前記ガイド部材における互いに隣り合う前記フィンの間では前記傘部の背面が露出している請求項１に記載の内燃機関の吸気弁。
4. 前記ガイド部材が樹脂で形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気弁。

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