JP2019143576A

JP2019143576A - バルブ回転機構

Info

Publication number: JP2019143576A
Application number: JP2018030281A
Authority: JP
Inventors: 耕佑草場; Kosuke Kusaba
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2018-02-23
Filing date: 2018-02-23
Publication date: 2019-08-29

Abstract

【課題】燃料の霧化を促進すること。【解決手段】吸気バルブはステム部を有し、インジェクタが配された吸気ポートと燃焼室との間に設けられる。また、バルブガイドは、ステム部の外周面と対向する内周面を有し、吸気バルブがステム部の長さ方向に摺動可能な態様で吸気バルブを支持する。ここで、ステム部の外周面には突起が形成され、バルブガイドの内周面には突起と係合する案内溝２０１ｇｒまたは２０２ｇｒが形成される。また、案内溝２０１ｇｒまたは２０２ｇｒは、ステム部の長さ方向に延在する長さ方向成分と、ステム部の周方向に延在する周方向成分とを有してシームレスに形成される。【選択図】図４

Description

この発明は、バルブの回転機構に関し、特に、吸気ポートと燃焼室との間に配された吸気バルブをステム部の周方向に回転させる、バルブ回転機構に関する。

この種の機構の一例が特許文献１に開示されている。この文献によれば、吸気バルブのステム部には突起部が設けられ、案内部材には突起部と係合する案内溝が設けられる。したがって、吸気バルブをリフトさせると、吸気バルブはステム部の軸線の回り方向に回転する。

特開２００９−１３８６１７号公報

しかし、案内溝は螺旋状に形成されるため、吸気バルブの回転方向がバルブ開き期間とバルブ閉じ期間とで逆になる。このような回転駆動では、傘部に付着した燃料の液滴を上手く弾き飛ばすことができず、さらには燃料を上手く霧化できないおそれがある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、燃料の霧化を促進できる、吸気バルブの回転機構を提供することである。

この発明に係るバルブ回転機構は、ステム部を有し、インジェクタが配された吸気ポートと燃焼室との間に設けられる吸気バルブと、ステム部の外周面と対向する内周面を有し、吸気バルブがステム部の長さ方向に摺動可能な態様で吸気バルブを支持するバルブガイドとを備えるバルブ回転機構であって、ステム部の外周面には突起が形成され、バルブガイドの内周面には突起と係合する案内溝が形成され、案内溝は、ステム部の長さ方向に延在する長さ方向成分と、ステム部の周方向に延在する周方向成分とを有してシームレスに形成される。

ステム部の突起が係合する案内溝は、ステム部の長さ方向に延在する長さ方向成分とステム部の周方向に延在する周方向成分とを有してシームレスに形成される。したがって、吸気バルブは、開閉動作に伴ってステム部の周方向に回転する。インジェクタから噴射されて傘部に付着した燃料の液滴は、吸気バルブの回転によって吹き飛ばされ、燃料の霧化が促進される。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この実施例の要部構成を示す図解図である。図１に示す要部を上方から眺めた図解図である。吸気バルブの構造の一例を示す図解図である。図１に示す要部構成の一部を拡大した拡大図である。（Ａ）は或る吸気バルブを支持するバルブガイドの内周面に形成された案内溝の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は他の吸気バルブを支持するバルブガイドの内周面に形成された案内溝の一例を示す図解図である。

図１および図２を参照して、この実施例のエンジン（内燃機関）１０は、吸気行程，圧縮行程，燃焼・膨張行程および排気行程を繰り返す４ストローク型のエンジンであり、ピストン２４を収めるシリンダ１２を備える。シリンダ１２の上端には点火プラグ２６が設けられ、点火プラグ２６の両脇には吸気ポート１４１，１４２と排気ポート３２１，３２２とが形成される。また、エンジン１０はポート噴射型のエンジンであり、吸気ポート１４１および１４２には燃料を噴射するインジェクタ２２１および２２２がそれぞれ設けられる。

吸気バルブ１８１は、吸気ポート１４１と燃焼室１６との間に配され、バルブガイド２０１よって支持されるとともに、図示しないバルブリフタによって開閉される。また、吸気バルブ１８２は、吸気ポート１４２と燃焼室１６との間に配され、バルブガイド２０２よって支持されるとともに、図示しないバルブリフタによって開閉される。

同様に、排気バルブ２８１は、排気ポート３２１と燃焼室１６との間に配され、バルブガイド３０１によって支持されるとともに、図示しないバルブリフタによって開閉される。また、排気バルブ２８２は、排気ポート３２２と燃焼室１６との間に配され、バルブガイド３０２によって支持されるとともに、図示しないバルブリフタによって開閉される。

なお、バルブガイド２０１は、吸気バルブ１８１とともにバルブ回転機構を構成し、バルブガイド２０２は、吸気バルブ１８２とともにバルブ回転機構を構成する。

吸気行程においては、インジェクタ２２１および２２２から燃料が噴射され、吸気バルブ１８１および１８２が開かれ、そしてピストン２２が降下する。この結果、燃料と吸入空気とを混合してなる燃料ガス（混合気）が、吸気ポート１４１および１４２から燃焼室１６に吸い込まれる。圧縮行程においては、吸気バルブ１８１および１８２が閉じられ、ピストン２２が上昇する。これによって、燃料ガスが圧縮される。点火プラグ２６は、圧縮行程の終端近傍で点火される。

燃焼・膨張行程においては、燃料ガスが燃焼され、かつ膨張する。この結果、ピストン２２が降下する。排気行程においては、排気バルブ２８１および２８２が開かれ、ピストン２２が上昇する。この結果、燃焼ガスが燃焼室１６から排気ポート３２１および３２２に排出される。

図３を参照して、吸気バルブ１８１は、傘部１８１ｈｄおよびステム部１８１ｓｔを有する。ステム部１８１ｓｔには、突起１８１ｐｒが形成される。また、吸気バルブ１８２は、傘部１８２ｈｄおよびステム部１８２ｓｔを有する。ステム部１８２ｓｔには、突起１８２ｐｒが形成される。また、図４を参照して、シリンダ１２の中心側において傘部１８１ｈｄおよび１８２ｈｄの裏面がなす角度を“θｖ”とし、当該裏面が対向する燃焼室１６の天井面（バルブシートを除く）の角度を“θｓ”とすると、θｖ≧θｓとされる。

図１に戻って、バルブガイド２０１は、ステム部１８１ｓｔの外周面と対向する内周面を有し、バルブガイド２０２は、ステム部１８２ｓｔの外周面と対向する内周面を有する。このうち、バルブガイド２０１の内周面には、図５（Ａ）に示す模様を描いて突起１８１ｐｒと係合する案内溝２０１ｇｒが形成される。また、バルブガイド２０２の内周面には、図５（Ｂ）に示す模様を描いて突起１８２ｐｒと係合する案内溝２０２ｇｒが形成される。

なお、図５（Ａ）はバルブガイド２０１の内周面を切り開いた状態を示し、図５（Ｂ）はバルブガイド２０２の内周面を切り開いた状態を示す。

図５（Ａ）を参照して、案内溝２０１ｇｒは、ステム部１８１ｓｔの長さ方向に延在する複数の溝部２０１ｖ，２０１ｖ，…と、ステム部１８１ｓｔの周方向に延在して複数の溝部２０１ｖ，２０１ｖ，…を繋ぐ複数の溝部２０１ｈ，２０１ｈ，…とによって、シームレスに形成される。

図５（Ｂ）を参照して、案内溝２０２ｇｒは、ステム部１８２ｓｔの長さ方向に延在する複数の溝部２０２ｖ，２０２ｖ，…と、ステム部１８２ｓｔの周方向に延在して複数の溝部２０２ｖ，２０２ｖ，…を繋ぐ複数の溝部２０２ｈ，２０２ｈ，…とによって、シームレスに形成される。

換言すれば、案内溝２０１ｇｒは、ステム部１８１ｓｔの長さ方向に延在する長さ方向成分と、ステム部１８１ｓｔの周方向に延在する周方向成分とを有するシームレスな溝である。案内溝２０２ｇｒもまた、ステム部１８２ｓｔの長さ方向に延在する長さ方向成分と、ステム部１８２ｓｔの周方向に延在する周方向成分とを有するシームレスな溝である。

なお、案内溝２０１ｇｒの長さ方向成分は吸気バルブ１８１のシフト量に対応する長さを示し、案内溝２０２ｇｒの長さ方向成分は吸気バルブ１８２のシフト量に対応する長さを示す。

吸気バルブ１８１を開閉させると、突起１８１ｐｒは、図５（Ａ）に示す矢印に沿って移動する。この結果、シリンダ１２を上方から眺めたとき、吸気バルブ１８１は時計回り方向に断続的に回転する（図２参照）。また、吸気バルブ１８２を開閉させると、突起１８２ｐｒは、図５（Ｂ）に示す矢印に沿って移動する。この結果、シリンダ１２を上方から眺めたとき、吸気バルブ１８２は反時計回り方向に断続的に回転する（図２参照）。

より詳しくは、案内溝２０１ｇｒにおいて、長さ方向一方端の総数は４つであり、長さ方向他方端の総数もまた４つである。同様に、案内溝２０２ｇｒにおいても、長さ方向一方端の総数は４つであり、長さ方向他方端の総数もまた４つである。したがって、吸気バルブ１８１，１８２の１回の開閉動作あたりの吸気バルブ１８１，１８２の回転角度は９０°である。なお、当該総数は３つでもよく、この場合、吸気バルブ１８１，１８２は開閉動作が行われる毎に１２０°回転する。

傘部１８１ｈｄ，１８２ｈｄの裏面には、インジェクタ２２１，２２２から噴射された燃料の液滴が付着するところ、当該液滴は、吸気がポート軸線に沿って対向する排気バルブ側に向かう流れと吸気バルブ１８１，１８２の断続的な回転運動に伴って断続的に付勢される遠心力により、シリンダ１２の中心に向かって吹き飛ばされる（図２参照）。これによって、燃料の霧化が促進されるとともに、シリンダ１２の内壁面に燃料が付着する懸念が軽減される。また、角度θｖは角度θｓ以上であるため（図４参照）、吸気バルブ１８１，１８２から吹き飛ばされた燃料が燃焼室１６の天井面に付着する懸念もまた軽減される。この結果、エミッションの悪化防止や燃費の向上が図られる。

以上の説明から分かるように、吸気バルブ１８１，１８２は、ステム部１８１ｓｔ，１８２ｓｔを有し、インジェクタ２２１，２２２が配された吸気ポート１４１，１４２と燃焼室１６との間に設けられる。また、バルブガイド２０１，２０２は、ステム部１８１ｓｔ，１８２ｓｔの外周面と対向する内周面を有し、吸気バルブ１８１，１８２がステム部１８１ｓｔ，１８２ｓｔの長さ方向に摺動可能な態様で吸気バルブ１８１，１８２を支持する。

ここで、ステム部１８１ｓｔ，１８２ｓｔの外周面には突起１８１ｐｒ，１８２ｐｒが形成され、バルブガイド２０１，２０２の内周面には突起１８１ｐｒ，１８２ｐｒと係合する案内溝２０１ｇｒ，２０２ｇｒが形成される。また、案内溝２０１ｇｒ，２０２ｇｒは、ステム部１８１ｓｔ，１８２ｓｔの長さ方向に延在する長さ方向成分と、ステム部１８１ｓｔ，１８２ｓｔの周方向に延在する周方向成分とを有してシームレスに形成される。

したがって、吸気バルブ１８１，１８２は、開閉動作に伴ってステム部１８１ｓｔ，１８２ｓｔの周方向に回転する。インジェクタ２２１，２２２から噴射されて傘部１８１ｈｄ，１８２ｈｄに付着した燃料の液滴は、吸気バルブ１８１，１８２の回転によって吹き飛ばされ、燃料の霧化が促進される。この結果、エミッションの悪化を防止できるとともに、燃費を向上させることができる。

１０ …内燃機関
１４１，１４２ …吸気ポート
１６ …燃焼室
１８１，１８１ …吸気バルブ
１８１ｓｔ，１８２ｓｔ …ステム部
１８１ｐｒ，１８２ｐｒ …突起
２０１，２０２ …バルブガイド
２０１ｇｒ，２０２ｇｒ …案内溝
２２１，２２２ …インジェクタ

Claims

ステム部を有し、インジェクタが配された吸気ポートと燃焼室との間に設けられる吸気バルブと、
前記ステム部の外周面と対向する内周面を有し、前記吸気バルブが前記ステム部の長さ方向に摺動可能な態様で前記吸気バルブを支持するバルブガイドとを備えるバルブ回転機構であって、
前記ステム部の外周面には突起が形成され、
前記バルブガイドの内周面には前記突起と係合する案内溝が形成され、
前記案内溝は、前記ステム部の長さ方向に延在する長さ方向成分と、前記ステム部の周方向に延在する周方向成分とを有してシームレスに形成される、バルブ回転機構。