JP5192975B2 - Engine cylinder head with internal EGR mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、内部EGR機構を備えたエンジンのシリンダヘッド、詳しくは、シリンダヘッドに設けられたバルブシートの改良に関するものである。 The present invention relates to an engine cylinder head having an internal EGR mechanism, and more particularly to an improvement in a valve seat provided in the cylinder head.
従来のエンジンのシリンダヘッドに設けられたバルブシートとして、例えば、特許文献1、特許文献2に記載されたものが知られている。
特許文献1の第1図を以下の図12で説明する。なお、符号は振り直した。
図12は従来のバルブシートを示す第1断面図であり、バルブ・シート・リング100は、下端101がシリンダヘッドの燃焼室に臨み、上端102がシリンダヘッドの排気ポートに臨んでいる。
FIG. 1 of
FIG. 12 is a first sectional view showing a conventional valve seat. A
バルブ・シート・リング100の内面は、下端101から縮径するようにテーパ状に形成されるとともに排気バルブのシート当り面が当たるバルブシート面103と、このバルブシート面103に隣接するように配置され且つバルブシート面103よりテーパ角が小さく形成されたテーパ面104と、このテーパ面104に隣接するように形成された円筒面105とからなる。
The inner surface of the
特許文献2の図1を以下の図13で説明する。なお、符号は振り直した。
図13は従来のバルブシートを示す第2断面図であり、バルブシート110は、その内面に、燃焼室側に開口する開口縁111と、この開口縁111から排ガスの下流側に形成された当接面112とを備える。
FIG. 1 of Patent Document 2 will be described with reference to FIG. In addition, the code | symbol was reassigned.
FIG. 13 is a second cross-sectional view showing a conventional valve seat. The
当接面112は、排気バルブの弁がさの円錐台状の外周面と面接触する部分であり、この当接面112の下流側の端縁113から排気ポートの一部内周面114側まで延びる部分115は、一部内周面114に滑らかに接続されている。
The
上記特許文献1、特許文献2のようなバルブシートでは、排気バルブがリフトして大きく開くほど排気バルブの傘部とバルブシートとの間の開口面積が次第に大きくなるため、特に、排気バルブを吸気行程でリフトさせて燃焼室内に排ガスの一部を還流させる形式の内部EGR機構では、排気バルブのリフト量の増加が排ガス還流量、即ちEGR量を増加させることになる。
In the valve seats as described in
この排気バルブのリフト量が常に一定であれば、リフト量を所定値に設定して所望のEGR量を得ることが可能であるが、バルブクリアランスの調整のばらつきやバルブクリアランスの経時変化によって排気バルブのリフト量が変化すると、所望のEGR量が得られなくなる。 If the lift amount of the exhaust valve is always constant, it is possible to obtain a desired EGR amount by setting the lift amount to a predetermined value. However, the exhaust valve may vary depending on variations in valve clearance adjustment or changes in valve clearance over time. If the lift amount changes, the desired EGR amount cannot be obtained.
そこで、このような排気バルブのリフト量変化を無くすために、例えば、油圧を用いたLHA(ハイドロリック・ラッシュ・アジャスタ)によりバルブクリアランスをゼロにする方法を採用することも考えられるが、HLA自体高価であり、また、油圧回路を持たないエンジンでは、高価な機械式ラッシュアジャスタを使用しなければならない。 Therefore, in order to eliminate such lift valve lift amount change, for example, a method of zeroing the valve clearance by hydraulic LHA (hydraulic lash adjuster) can be considered. For engines that are expensive and do not have a hydraulic circuit, expensive mechanical lash adjusters must be used.
本発明の目的は、コストを抑えつつ所望のEGR量が得られる、内部EGR機構を備えたエンジンのシリンダヘッドを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a cylinder head of an engine equipped with an internal EGR mechanism that can obtain a desired EGR amount while suppressing cost.
請求項1に係る発明は、エンジン10の吸気行程にて排気バルブ44を所定量リフトさせて排ガスの一部を燃焼室37に環流させる内部EGR機構70を備えたエンジン10のシリンダヘッド50であって、このシリンダヘッド50に、排気バルブ44の傘部44bが着座することで排気ポート42を閉じるバルブシート72が設けられ、このバルブシート72が、傘部44bに形成された雄テーパ部44dに密着するように燃焼室37に近づくにつれて拡径する雌テーパ部72eと、この雌テーパ部72eから内径Dinが一定になるように燃焼室37に向かって延びる穴部72gと、この穴部の燃焼室側の端部に形成された面取り部と、を備え、雌テーパ部は、燃焼室側の排気ポートの入口に連なる第1雌テーパ部と、この第1雌テーパ部の端部から燃焼室側に次第に拡径するとともに排気バルブの雄テーパ部に密着可能な雌テーパ形状のバルブシート面と、このバルブシート面の端部から燃焼室側に更に次第に拡径して、穴部に達する第2雌テーパ部と、からなり、穴部72gの長さLが、排気バルブ44の排ガス還流時のリフト量と同一となるように設定されていることを特徴とする。
The invention according to
排気バルブがリフトして排気バルブとバルブシートとの間が開くときに、穴部の長さの範囲の排気バルブリフト量では、排気バルブとバルブシートの穴部との間の開口面積が、排気バルブのリフト量に拘わらず一定になり、排気バルブのリフト量が規定値に対して変化しても開口面積は変化しないから、排気バルブリフト量変化に対するEGR量変化は小さくなる。 When the exhaust valve lifts and the space between the exhaust valve and the valve seat opens, the exhaust valve lift amount in the range of the length of the hole is the opening area between the exhaust valve and the hole in the valve seat. Regardless of the lift amount of the valve, it remains constant, and even if the lift amount of the exhaust valve changes with respect to the specified value, the opening area does not change.
請求項1に係る発明では、シリンダヘッドに、排気バルブの傘部が着座することで排気ポートを閉じるバルブシートが設けられ、このバルブシートが、傘部に形成された雄テーパ部に密着するように燃焼室に近づくにつれて拡径する雌テーパ部と、この雌テーパ部から内径が一定になるように燃焼室に向かって延びる穴部と、この穴部の燃焼室側の端部に形成された面取り部と、を備え、雌テーパ部は、燃焼室側の排気ポートの入口に連なる第1雌テーパ部と、この第1雌テーパ部の端部から燃焼室側に次第に拡径するとともに排気バルブの雄テーパ部に密着可能な雌テーパ形状のバルブシート面と、このバルブシート面の端部から燃焼室側に更に次第に拡径して、穴部に達する第2雌テーパ部と、からなり、穴部の長さが、排気バルブの排ガス還流時のリフト量と同一となるように設定されているので、吸気行程で排気バルブをリフトさせることによりEGRを行う際に、バルブクリアランスの調整ばらつきやバルブクリアランスの経時変化の影響を避けるために、複雑な機構を設けたり頻繁なメンテナンスを必要とせず、また、排気バルブとバルブシートの穴部との間の開口面積が、排気バルブのリフト量に拘わらず一定になるので、コストを抑えつつ所望のEGR量を得ることができる。
In the invention according to
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る排気還流構造を備えた汎用エンジンを示す正面図(一部断面図)であり、汎用エンジン10は、クランクケース11と、このクランクケース11の上部に取付けられたシリンダブロック12と、このシリンダブロック12に開けられたシリンダ穴12aに移動自在に挿入されたピストン13と、このピストン13にピストンピン14を介して連結されたコネクティングロッド16と、このコネクティングロッド16に連結されるとともにクランクケース11及びシリンダブロック12のそれぞれの合わせ部で回転自在に支持されたクランクシャフト17と、シリンダブロック12の上部に一体に形成されたシリンダヘッド本体18と、このシリンダヘッド本体18の上部開口を塞ぐヘッドカバー19と、シリンダヘッド本体18に設けられた動弁機構21と、この動弁機構21を駆動するためにクランクシャフト17及び動弁機構21のそれぞれに渡された調時駆動部材22と、エンジン始動時から負荷の変動に対して自動的にスロットルバルブ(不図示)の開度を調整することでエンジン回転数が作業回転数、即ち、一定の定格エンジン回転数となるようにエンジン回転数を調整するガバナ(不図示)とからなる。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is a front view (partially sectional view) showing a general-purpose engine having an exhaust gas recirculation structure according to the present invention. The general-
動弁機構21は、シリンダヘッド本体18の中央部に回転自在に取付けられたカムシャフト25と、シリンダヘッド本体18に設けられた吸気側ロッカシャフト31及び排気側ロッカシャフト32と、これらの吸気側ロッカシャフト31及び排気側ロッカシャフト32にそれぞれ揺動自在に取付けられてカムシャフト25に設けられたカム(不図示)により駆動される吸気側ロッカアーム33及び排気側ロッカアーム34と、これらの吸気側ロッカアーム33及び排気側ロッカアーム34のそれぞれの端部にアジャストスクリュー36,36を介して軸部端部が当てられた吸気バルブ43及び排気バルブ44とからなる。
The
吸気バルブ43及び排気バルブ44は、ピストン13の上方に形成された燃焼室37に通じる吸気ポート41及び排気ポート42の燃焼室37側の開口をそれぞれ開閉する部品である。
上記のシリンダヘッド本体18及び動弁機構21は、シリンダヘッド50を構成するものである。
The
The cylinder head
調時駆動部材22は、クランクシャフト17に取付けられた駆動プーリ51と、カムシャフト25に取付けられた従動プーリ52と、これらの駆動プーリ51及び従動プーリ52のそれぞれに掛け渡された歯付きベルト53と、この歯付きベルト53に張力を与えるベルトテンショナ(不図示)とからなる。
The
シリンダヘッド本体18には、吸気ポート41に連通する吸気装置61と、排気ポート42に連通する排気装置としての消音器62とが取付けられている。
吸気装置61は、エアクリーナ64と、このエアクリーナ64に接続されるとともにシリンダヘッド本体18に吸気ポート41に連通するように取付けられたキャブレタ65とからなる。
An
The
キャブレタ65は、汎用エンジン10の始動性を向上させるためにチョークバルブ(不図示)が設けられ、汎用エンジン10に前部に、チョークバルブを開閉するチョークレバー66と、このチョークレバー66及びキャブレタ65のそれぞれを連結するリンク67とが設けられている。なお、符号68はキャブレタ65に燃料を供給する燃料タンクである。
The
ガバナは、一般的に知られている構造のものであり、例えば、特開平8−177441号の図1に記載されたガバナGと同一構造か、これに近い構造のものである。 The governor has a generally known structure. For example, the governor has the same structure as that of the governor G described in FIG. 1 of JP-A-8-177441, or a structure close to this.
図2(a),(b)は本発明に係る内部EGR機構を示す説明図である。
(a)は吸気側ロッカアーム33及び排気側ロッカアーム34のそれぞれの一端部33a,34aがカムシャフト25に形成されたカム75の基準円75a上に接触した状態を示している。この状態では、吸気バルブ43(図1参照)及び排気バルブ44(図1参照)はそれぞれ閉じた状態にある。なお、符号77はアジャストスクリュー36をロックするロックナットである。
2 (a) and 2 (b) are explanatory views showing an internal EGR mechanism according to the present invention.
(A) shows a state where one
(b)は(a)の状態からカムシャフト25が回転し、吸気側ロッカアーム33の一端部33aがカム75に形成された正規カム山75bに当たり、吸気側ロッカアーム33が(a)の状態から矢印Aに示すように吸気側ロッカシャフト31を中心にスイングした状態を示している。この結果、吸気側ロッカアーム33の他端部のアジャストスクリュー36が吸気バルブ43(図1参照)の軸部端部を押し付け、吸気バルブ43が開く。
In (b), the
また、(b)は排気側ロッカアーム34の一端部34aがカム75に形成された排気還流用カム山75cに当たり、排気側ロッカアーム34が(a)の状態から矢印Bに示すように排気側ロッカシャフト32を中心にわずかにスイングした状態を示している。この結果、吸気バルブ43が開く吸気行程で、排気側ロッカアーム34の他端部のアジャストスクリュー36が排気バルブ44(図1参照)の軸部端部を押し付け、排気バルブ44がわずかに開き、排ガスが燃焼室37(図1参照)内に還流される。
(B) shows one
図3は図1の3−3線断面図であり、排気還流用カム75cと排気側ロッカアーム34との位置関係を示している。
カムシャフト25は、シリンダヘッド本体18に取付けられた支軸78に回転自在に支持され、カム75の燃焼室37から遠い側に排気還流用カム75cが形成され、この排気還流用カム山75cの半径方向外側に排気側ロッカアーム34の一端部34aが配置されている。従って、排気還流用カム75cで排気側ロッカアーム34を駆動させることができる。
3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 of FIG. 1, and shows the positional relationship between the exhaust
The
また、排気側ロッカアーム34の一端部34aは、カム75の排気還流用カム75cが無い部分の半径方向外側まで延びているので、正規カム山75b(図2(b)参照)でも排気側ロッカアーム34が排気行程で駆動され、排ガスが燃焼室37から排出される。
上記の排気還流用カム75c、排気側ロッカアーム34及び排気バルブ44は、内部EGR機構70を構成するものである。
Further, since the one
The
排気バルブ44は、棒状の軸部44aと、この軸部44aの一端部に設けられた傘部44bとからなる。
シリンダヘッド本体18は、排気ポート42の燃焼室37側の入口に排気側のバルブシート72が取付けられた部材である。
The
The
図4(a),(b)は本発明に係るバルブシートを説明する説明図である。
(a)は排気バルブ44及びバルブシート72の形状を示す断面図であり、排気バルブ44の傘部44bは、軸部44a側から次第に拡径する拡径部44cと、この拡径部44cの端部から更に拡径するとともにバルブシート72と密着して排気ポート42を閉じるバルブフェイス44dと、このバルブフェイス44dの最大外径と同一外径に形成された傘部周縁部44eと、この傘部周縁部44eから燃焼室37側に膨出する端部膨出部44fとからなる。
4 (a) and 4 (b) are explanatory views for explaining a valve seat according to the present invention.
(A) is sectional drawing which shows the shape of the
バルブシート72は、シリンダヘッド本体18の排気ポート42の開口部に形成された環状段部18aに圧入されたリング状の部品であり、排気バルブ44の傘部44bが当てられるバルブシート本体72aと、このバルブシート本体72aから燃焼室37側に突出するようにバルブシート本体72aに一体に形成された筒状部72bとからなる。なお、符号Doutは傘部44bの直径(即ち傘部周縁部44eの直径)、Cは傘部44bの傘部周縁部44eとバルブシート72の筒状部72bとの間の隙間(片側の隙間)である。
The
(b)はシリンダヘッド本体18に取付けられたバルブシート72の要部断面図であり、バルブシート72の内面72cは、シリンダヘッド本体18の環状段部18aの底面18bに近い側に形成された第1雌テーパ部72dと、この第1雌テーパ部72dの端部から燃焼室37側に次第に拡径するとともに排気バルブ44((a)参照)のバルブフェイス44d((a)参照)と密着可能な雌テーパ形状のバルブシート面72eと、このバルブシート面72eの端部から燃焼室37側に更に次第に拡径する第2雌テーパ部72fと、この第2雌テーパ部72fの端部から一定の内径Dinで燃焼室37側に延びるストレート穴部72gと、このストレート穴部72gの燃焼室37側の端部に形成された面取り部72hとからなり、上記第1雌テーパ部72d、バルブシート面72e及び第2雌テーパ部72fはバルブシート本体72aに形成され、上記ストレート穴部72g及び面取り部72hは筒状部72bに形成されている。なお、符号Lはストレート穴部72gの長さであり、EGRが行われる際の排気バルブのリフト量、即ち、EGRリフト量に等しいか、又はEGRリフト量に近い長さである。
FIG. 4B is a cross-sectional view of the main part of the
図5は図1の5−5線断面図であり、排気還流用カム75cと吸気側ロッカアーム33との位置関係を示している。
即ち、吸気側ロッカアーム33の一端部33aは、排気還流用カム75cの半径方向外側には配置されておらず、カム75の排気還流用カム75cが形成されていない部分であるカム75の燃焼室37から近い側の半径方向外側に配置されている。従って、排気還流用カム75cで吸気側ロッカアーム33は駆動されない。
5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. 1, and shows the positional relationship between the exhaust
That is, one
図6は本発明に係るキャブレタの要部を示す断面図であり、キャブレタ65の一部を構成するキャブレタボディ81に主空気通路81aが開けられ、この主空気通路81aの中央部に他の部分よりも内径が小さいベンチュリ部81bが形成され、このベンチュリ部81bに対して空気の流れの上流側に開度調整可能なチョークバルブ82が設けられ、ベンチュリ部81bに対して空気の流れの下流側にガバナによって開度が自動調整されるスロットルバルブ83が設けられている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of the carburetor according to the present invention. A
スロットルバルブ83を手動によって調整するスロットルレバー等の操作部材は汎用エンジン10(図1参照)には設けられておらず、従って、作業者がスロットルバルブ83の開度を調整することはできない。
An operation member such as a throttle lever for manually adjusting the
ここで、符号84は主空気通路81aに燃料を吐出するメインノズル、86はチョークバルブ82を支持するためにキャブレタボディ81に回転自在に取付けられたチョークバルブ軸、87はスロットルバルブ83を支持するためにキャブレタボディ81に回転自在に取付けられたスロットルバルブ軸である。
Here,
以上の述べたバルブシート72の作用を次に説明する。まず、バルブシート72に対する比較例について説明する。
図7(a),(b)はバルブシートの比較例の形状及び作用を示す断面図である。
(a)において、バルブシート121は、内面121cに、第1雌テーパ部121dと、この第1雌テーパ部121dの端部から燃焼室37側に次第に拡径するとともに排気バルブ44のバルブフェイス44dと密着可能な雌テーパ形状のバルブシート面121eと、このバルブシート面121eの端部から燃焼室37側に更に次第に拡径する第2雌テーパ部121fとが形成された部品であり、排気バルブ44が閉じた状態を示している。
Next, the operation of the
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views showing the shape and operation of a comparative example of a valve seat.
In (a), the
(b)は、排気バルブ44が、(a)の状態から白抜き矢印で示すようにリフトし、排気バルブ44のバルブフェイス44dが、バルブシート121のバルブシート面121eから離れて排気バルブ44が開いた状態を示している。
In (b), the
排気バルブ44が開く途中では、バルブフェイス44dとバルブシート面121eとの隙間CBは次第に大きくなる、即ち、排気バルブ44とバルブシート121との間の開口面積が次第に大きくなる。
During the opening of the
図8(a),(b)は本発明にバルブシートの作用を示す作用図である。
(a)は、バルブシート72のバルブシート面72eに排気バルブ44のバルブフェイス44dが密着して排気バルブ44が閉じた状態を示している。このときの排気バルブ44の傘部周縁部44eとバルブシート72のストレート穴部72gとの隙間はCである。
FIGS. 8A and 8B are operation diagrams showing the operation of the valve seat according to the present invention.
(A) shows a state in which the
(b)は、排気バルブ44が、(a)の状態から白抜き矢印で示すように、EGRのために所定量だけリフトし、排気バルブ44のバルブフェイス44dが、バルブシート72のバルブシート面72eから離れて排気バルブ44が開いた状態を示している。このときの排気バルブ44の傘部周縁部44eとバルブシート72のストレート穴内面72gとの隙間はCである。
(B), the
このように、バルブシート72の筒状部72bにストレート穴部72gを設けることで、EGRのためのリフト量の範囲では、排気バルブ44のバルブフェイス44dとバルブシート121のバルブシート面72eとの間の隙間は次第に大きくなるが、傘部周縁部44eとストレート穴部72gとの隙間は常に一定のCになり、結果として、排気バルブ44とバルブシート72との間の開口面積は一定になる。
従って、EGR量を一定にすることが可能になり、バルブリフト量が規定値に対して変化しても、EGR量の変化をより小さくすることができる。
Thus, by providing the
Therefore, the EGR amount can be made constant, and even if the valve lift amount changes with respect to the specified value, the change in the EGR amount can be made smaller.
図中の想像線は、EGRのためのリフト量を超えて更にリフトした排気行程での排気バルブ44の位置を示している。この位置で燃焼室内の排ガスが排出される。
排気バルブ44のリフト量がEGRのためのリフト量を超えると、排気バルブ44の傘部周縁部44eはバルブシート72のストレート穴部72gから外れるため、排気バルブ44のリフト量が大きくなるにつれて、排気バルブ44とバルブシート72との間の開口面積が次第に大きくなり、排出される排ガス量が増える。
The imaginary line in the figure indicates the position of the
When the lift amount of the
図9は本発明に係る吸気バルブ及び排気バルブのリフト量を説明するグラフであり、縦軸は吸気バルブ及び排気バルブのバルブリフト量、横軸はクランク角度(単位は°)を示している。グラフ中の実線は排気バルブ、一点鎖線は吸気バルブを示している。 FIG. 9 is a graph for explaining the lift amounts of the intake valve and the exhaust valve according to the present invention, wherein the vertical axis indicates the valve lift amounts of the intake valve and the exhaust valve, and the horizontal axis indicates the crank angle (unit: degrees). The solid line in the graph indicates the exhaust valve, and the alternate long and short dash line indicates the intake valve.
排気バルブは、汎用エンジンの膨張行程の後半で開き始め、吸気行程の前半で閉じる。
吸気バルブは、汎用エンジンの排気行程の後半で開き始め、圧縮行程の前半で閉じる。
この吸気バルブが開いているクランク角度範囲内のある時期、即ち吸気行程中に、排気バルブはEGRのために再び開いて閉じる。このときの排気バルブのバルブリフト量は排気行程中でのバルブリフト量に比べて小さい。
The exhaust valve starts to open in the second half of the expansion stroke of the general-purpose engine and closes in the first half of the intake stroke.
The intake valve begins to open in the second half of the exhaust stroke of the general-purpose engine and closes in the first half of the compression stroke.
At some time within the crank angle range when the intake valve is open, i.e., during the intake stroke, the exhaust valve is reopened and closed for EGR. The valve lift amount of the exhaust valve at this time is smaller than the valve lift amount during the exhaust stroke.
このように、吸気行程中に排気バルブが開くことで、燃焼室から一旦排気ポート、消音器側に流出した排ガスが燃焼室内に還流される。これにより、燃焼室における燃焼温度の過度の上昇が抑えられ、排ガス中のNOxを低減することができる。 As described above, when the exhaust valve is opened during the intake stroke, the exhaust gas once flowing out from the combustion chamber to the exhaust port and the silencer is recirculated into the combustion chamber. Thereby, the excessive raise of the combustion temperature in a combustion chamber is suppressed, and NOx in exhaust gas can be reduced.
図10は本発明に係るシリンダヘッドにおけるバルブ開口面積とバルブリフト量との関係を示すグラフであり、縦軸は排気バルブとバルブシートとの間の開口面積(バルブ開口面積)、横軸は排気バルブのバルブリフト量を表している。図中の実線は実施例(本実施形態)のバルブシート72(図4参照)、破線は比較例のバルブシート121(図7(a),(b)参照)を示している。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the valve opening area and the valve lift amount in the cylinder head according to the present invention. The vertical axis represents the opening area (valve opening area) between the exhaust valve and the valve seat, and the horizontal axis represents the exhaust. Indicates the valve lift amount of the valve. The solid line in the figure indicates the valve seat 72 (see FIG. 4) of the example (this embodiment), and the broken line indicates the
比較例では、バルブ開口面積は、バルブリフト量が増加するにつれてバルブリフト量にほぼ比例して増加しているが、実施例では、EGRのためのEGRリフト量までは、バルブ開口面積は、排気バルブが開き始めた直後にやや増加するだけでその後はほぼ一定に推移している。また、実施例では、EGRリフト量を超えると、バルブ開口面積は、バルブリフト量の増加に伴いバルブリフト量にほぼ比例して増加している。 In the comparative example, the valve opening area increases in proportion to the valve lift amount as the valve lift amount increases. However, in the embodiment, the valve opening area is exhausted up to the EGR lift amount for EGR. Just increasing slightly immediately after the valve starts to open, it has remained almost constant thereafter. In the embodiment, when the EGR lift amount is exceeded, the valve opening area increases almost in proportion to the valve lift amount as the valve lift amount increases.
図11は本発明に係るシリンダヘッドにおけるEGR率とバルブリフト量との関係を示すグラフであり、縦軸はEGR率(吸入される全ガス流量に対する還流される排ガス流量(EGR量)の割合)、横軸は排気バルブのバルブリフト量を表している。図中の実線は実施例(本実施形態)のバルブシート72(図4参照)、破線は比較例のバルブシート121(図7(a),(b)参照)を示している。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the EGR rate and the valve lift amount in the cylinder head according to the present invention, and the vertical axis shows the EGR rate (the ratio of the exhaust gas flow rate (EGR amount) recirculated to the total gas flow rate). The horizontal axis represents the valve lift amount of the exhaust valve. The solid line in the figure indicates the valve seat 72 (see FIG. 4) of the example (this embodiment), and the broken line indicates the
バルブリフト量がEGRリフト量の範囲において、比較例では、EGR率は、バルブリフト量の増加に伴って増加する傾向にあるが、実施例では、バルブリフト量の増加に伴うEGR率の増加は、比較例よりも小さい。 In the comparative example, the EGR rate tends to increase with an increase in the valve lift amount in the range of the valve lift amount within the EGR lift amount. However, in the example, the increase in the EGR rate with the increase in the valve lift amount is Smaller than the comparative example.
実施例においても、バルブリフト量が増加するにつれてEGR率が僅かに増加するのは、バルブリフト量が増加したときに、単に排気バルブとバルブシートとの間の開口面積が増加するだけでなく、開口を通過する排ガスの流速が変化してEGR量が増えるためである。 Also in the embodiment, the EGR rate slightly increases as the valve lift amount increases, not only because the opening area between the exhaust valve and the valve seat increases when the valve lift amount increases, This is because the flow rate of the exhaust gas passing through the opening changes and the amount of EGR increases.
以上の図1、図3及び図4(b)に示したように、汎用エンジン10の吸気行程にて排気バルブ44を所定量リフトさせて排ガスの一部を燃焼室37に環流させる内部EGR機構70を備えた汎用エンジン10のシリンダヘッド50であって、このシリンダヘッド50に、排気バルブ44の傘部44bが着座することで排気ポート42を閉じるバルブシート72が設けられ、このバルブシート72が、傘部44bに形成された雄テーパ部としてのバルブフェイス44dに密着するように燃焼室37に近づくにつれて拡径する雌テーパ部としてのバルブシート面72eと、このバルブシート面72eから内径Dinが一定になるように燃焼室37に向かって延びる穴部としてのストレート穴部72gとを備え、このストレート穴部72gの長さLが、排気バルブ44の排ガス還流時のリフト量と同一か又はそのリフト量に近くなるように設定されているので、吸気行程で排気バルブ44をリフトさせることによりEGRを行う際に、バルブクリアランスの調整ばらつきやバルブクリアランスの経時変化の影響を避けるために、複雑な機構を設けたり頻繁なメンテナンスを必要とせず、また、排気バルブ44とバルブシート72のストレート穴部72gとの間の開口面積が、排気バルブ44のリフト量に拘わらず一定になるので、コストを抑えつつ所望のEGR量を得ることができる。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4 (b) above, the internal EGR mechanism that lifts the
本発明の内部EGR機構を備えたシリンダヘッドは、汎用エンジンに好適である。 The cylinder head provided with the internal EGR mechanism of the present invention is suitable for a general-purpose engine.
10…エンジン(汎用エンジン)、37…燃焼室、42…排気ポート、44…排気バルブ、44b…傘部、44d…雄テーパ部(バルブフェイス)、50…シリンダヘッド、70…内部EGR機構、72…バルブシート、72e…雌テーパ部(バルブシート面)、72g…穴部(ストレート穴部)、L…穴部の長さ(ストレート穴部の長さ)。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
このシリンダヘッドに、前記排気バルブの傘部が着座することで排気ポートを閉じるバルブシートが設けられ、
このバルブシートは、前記傘部に形成された雄テーパ部に密着するように前記燃焼室に近づくにつれて拡径する雌テーパ部と、この雌テーパ部から内径が一定になるように前記燃焼室に向かって延びる穴部と、この穴部の前記燃焼室側の端部に形成された面取り部と、を備え、
前記雌テーパ部は、前記燃焼室側の前記排気ポートの入口に連なる第1雌テーパ部と、この第1雌テーパ部の端部から前記燃焼室側に次第に拡径するとともに前記排気バルブの前記雄テーパ部に密着可能な雌テーパ形状のバルブシート面と、このバルブシート面の端部から燃焼室側に更に次第に拡径して、前記穴部に達する第2雌テーパ部と、からなり、
前記穴部の長さは、前記排気バルブの排ガス還流時のリフト量と同一となるように設定されていることを特徴とする内部EGR機構を備えたエンジンのシリンダヘッド。 A cylinder head of the engine having an internal EGR mechanism that lifts an exhaust valve by a predetermined amount in an intake stroke of the engine and circulates a part of the exhaust gas to the combustion chamber;
The cylinder head is provided with a valve seat that closes the exhaust port by seating the umbrella portion of the exhaust valve,
The valve seat has a female taper portion that increases in diameter as it approaches the combustion chamber so as to be in close contact with the male taper portion formed in the umbrella portion, and an inner diameter that is constant from the female taper portion to the combustion chamber. A hole extending toward the end, and a chamfered portion formed at an end of the hole on the combustion chamber side,
The female taper portion has a first female taper portion continuous with an inlet of the exhaust port on the combustion chamber side, and gradually expands from the end of the first female taper portion to the combustion chamber side, and the exhaust valve A female taper-shaped valve seat surface that can be in close contact with the male taper portion, and a second female taper portion that gradually expands from the end of the valve seat surface to the combustion chamber side and reaches the hole,
An engine cylinder head having an internal EGR mechanism, wherein the length of the hole is set to be equal to a lift amount when the exhaust valve recirculates exhaust gas.
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