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。
実開平3−25804号公報 特開平9−14047号公報
As a valve seat provided in a cylinder head of a conventional engine, for example, those described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are known.
Japanese Utility Model Publication No. 3-25804 JP-A-9-14047

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 Patent Document 1 will be described with reference to FIG. In addition, the code | symbol was reassigned.
FIG. 12 is a first sectional view showing a conventional valve seat. A valve seat ring 100 has a lower end 101 facing a combustion chamber of the cylinder head and an upper end 102 facing an exhaust port of the cylinder head.

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 valve seat ring 100 is tapered so as to be reduced in diameter from the lower end 101, and is disposed so as to be adjacent to the valve seat surface 103 on which the seat contact surface of the exhaust valve abuts. And a tapered surface 104 having a smaller taper angle than the valve seat surface 103 and a cylindrical surface 105 formed so as to be adjacent to the tapered surface 104.

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 valve seat 110 has an opening edge 111 that opens to the combustion chamber side on the inner surface thereof, and a contact formed on the downstream side of the exhaust gas from the opening edge 111. A contact surface 112.

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 contact surface 112 is a portion where the valve of the exhaust valve is in surface contact with the outer peripheral surface of the truncated cone shape, and from the downstream edge 113 of the contact surface 112 to the partial inner peripheral surface 114 side of the exhaust port. The extending portion 115 is partly smoothly connected to the inner peripheral surface 114.

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 Patent Document 1 and Patent Document 2, the opening area between the umbrella portion of the exhaust valve and the valve seat gradually increases as the exhaust valve lifts and widens. In an internal EGR mechanism that lifts in the stroke and recirculates a part of the exhaust gas into the combustion chamber, an increase in the lift amount of the exhaust valve increases the exhaust gas recirculation amount, that is, the EGR amount.

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 claim 1 is the cylinder head 50 of the engine 10 including the internal EGR mechanism 70 that lifts the exhaust valve 44 by a predetermined amount during the intake stroke of the engine 10 and circulates a part of the exhaust gas to the combustion chamber 37. The cylinder head 50 is provided with a valve seat 72 that closes the exhaust port 42 when the umbrella portion 44b of the exhaust valve 44 is seated. The valve seat 72 is attached to the male taper portion 44d formed in the umbrella portion 44b. A female taper portion 72e that increases in diameter as it approaches the combustion chamber 37 so as to be in close contact, a hole portion 72g that extends from the female taper portion 72e toward the combustion chamber 37 so that the inner diameter Din is constant, and combustion in this hole portion A chamfered portion formed at an end portion on the chamber side, and the female taper portion includes a first female taper portion connected to the inlet of the exhaust port on the combustion chamber side, and the first female taper. The diameter of the valve seat surface gradually increases from the end of the valve to the combustion chamber side and can be in close contact with the male taper portion of the exhaust valve, and the diameter of the valve seat surface gradually increases from the end of the valve seat surface to the combustion chamber side. The second female taper portion reaching the hole portion is characterized in that the length L of the hole portion 72g is set to be the same as the lift amount of the exhaust valve 44 when the exhaust gas recirculates.

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 claim 1, the cylinder head is provided with a valve seat that closes the exhaust port when the umbrella portion of the exhaust valve is seated, and the valve seat is in close contact with the male tapered portion formed in the umbrella portion. Are formed at the end of the hole on the combustion chamber side of the hole, the hole extending toward the combustion chamber so that the inner diameter is constant from the female taper. A female taper portion, a first female taper portion continuous with an inlet of an exhaust port on the combustion chamber side, and an exhaust valve that gradually expands from the end of the first female taper portion to the combustion chamber side. 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 increases in diameter from the end of the valve seat surface toward the combustion chamber and reaches the hole, The length of the hole Since setting is made so as to become the same as the lift amount at the time of scan reflux, when performing EGR by lifting the exhaust valve during the intake stroke, in order to avoid the influence of aging of adjustment variation and valve clearance of the valve clearance In addition, no complicated mechanism or frequent maintenance is required, and the opening area between the exhaust valve and the valve seat hole is constant regardless of the lift amount of the exhaust valve. In addition, a desired EGR amount can be obtained.

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-purpose engine 10 includes a crankcase 11 and a cylinder block attached to the upper part of the crankcase 11. 12, a piston 13 movably inserted into a cylinder hole 12 a opened in the cylinder block 12, a connecting rod 16 connected to the piston 13 via a piston pin 14, and a connecting rod 16 In addition, the crankshaft 17 rotatably supported by the mating portions of the crankcase 11 and the cylinder block 12, a cylinder head body 18 formed integrally with the upper portion of the cylinder block 12, and an upper portion of the cylinder head body 18 Head cover 19 that closes the opening, and cylinder head book 18, a timing drive member 22 delivered to each of the crankshaft 17 and the valve mechanism 21 to drive the valve mechanism 21, and fluctuations in load from the start of the engine On the other hand, a governor (not shown) for adjusting the engine speed so that the engine speed becomes a working speed, that is, a constant rated engine speed, by automatically adjusting the opening of a throttle valve (not shown). It consists of.

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 valve mechanism 21 includes a camshaft 25 rotatably attached to the center of the cylinder head body 18, an intake side rocker shaft 31 and an exhaust side rocker shaft 32 provided on the cylinder head body 18, and the intake side thereof. An intake-side rocker arm 33 and an exhaust-side rocker arm 34 that are swingably attached to the rocker shaft 31 and the exhaust-side rocker shaft 32 and driven by cams (not shown) provided on the camshaft 25, and these intake-side rocker arms. 33 and the exhaust side rocker arm 34 are composed of an intake valve 43 and an exhaust valve 44 with shaft end portions applied to the respective end portions via adjustment screws 36 and 36.

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 intake valve 43 and the exhaust valve 44 are components for opening and closing the openings on the combustion chamber 37 side of the intake port 41 and the exhaust port 42 communicating with the combustion chamber 37 formed above the piston 13, respectively.
The cylinder head main body 18 and the valve operating mechanism 21 constitute a cylinder head 50.

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 timing drive member 22 includes a drive pulley 51 attached to the crankshaft 17, a driven pulley 52 attached to the camshaft 25, and a toothed belt stretched over each of the drive pulley 51 and the driven pulley 52. 53 and a belt tensioner (not shown) for applying tension to the toothed belt 53.

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 intake device 61 that communicates with the intake port 41 and a silencer 62 as an exhaust device that communicates with the exhaust port 42 are attached to the cylinder head body 18.
The intake device 61 includes an air cleaner 64 and a carburetor 65 connected to the air cleaner 64 and attached to the cylinder head body 18 so as to communicate with the intake port 41.

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 carburetor 65 is provided with a choke valve (not shown) in order to improve the startability of the general-purpose engine 10, and a choke lever 66 that opens and closes the choke valve at the front of the general-purpose engine 10, and the choke lever 66 and the carburetor 65. And a link 67 for connecting the two. Reference numeral 68 denotes a fuel tank that supplies fuel to the carburetor 65.

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 end portions 33 a and 34 a of the intake side rocker arm 33 and the exhaust side rocker arm 34 are in contact with a reference circle 75 a of a cam 75 formed on the camshaft 25. In this state, the intake valve 43 (see FIG. 1) and the exhaust valve 44 (see FIG. 1) are closed. Reference numeral 77 denotes a lock nut for locking the adjustment screw 36.

(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 camshaft 25 rotates from the state (a), one end 33a of the intake side rocker arm 33 hits the regular cam crest 75b formed on the cam 75, and the intake side rocker arm 33 moves from the state (a) to the arrow. As shown to A, the state swung centering on the intake side rocker shaft 31 is shown. As a result, the adjustment screw 36 at the other end of the intake side rocker arm 33 presses the shaft end of the intake valve 43 (see FIG. 1), and the intake valve 43 opens.

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 end 34a of the exhaust side rocker arm 34 hitting an exhaust recirculation cam crest 75c formed on the cam 75, and the exhaust side rocker arm 34 is in the state shown in FIG. A state of slight swing about 32 is shown. As a result, in the intake stroke in which the intake valve 43 is opened, the adjustment screw 36 at the other end of the exhaust side rocker arm 34 presses the shaft end of the exhaust valve 44 (see FIG. 1), and the exhaust valve 44 is slightly opened. Is recirculated into the combustion chamber 37 (see FIG. 1).

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 gas recirculation cam 75c and the exhaust side rocker arm 34. FIG.
The camshaft 25 is rotatably supported by a support shaft 78 attached to the cylinder head body 18, and an exhaust gas recirculation cam 75c is formed on the side of the cam 75 far from the combustion chamber 37. One end 34a of the exhaust side rocker arm 34 is disposed radially outward. Accordingly, the exhaust rocker arm 34 can be driven by the exhaust gas recirculation cam 75c.

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 end 34a of the exhaust side rocker arm 34 extends to the outside in the radial direction of the portion of the cam 75 where the exhaust gas recirculation cam 75c is not present, the exhaust side rocker arm 34 also in the regular cam crest 75b (see FIG. 2B). Is driven in the exhaust stroke, and the exhaust gas is discharged from the combustion chamber 37.
The exhaust recirculation cam 75 c, the exhaust side rocker arm 34, and the exhaust valve 44 constitute an internal EGR mechanism 70.

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 exhaust valve 44 includes a rod-shaped shaft portion 44a and an umbrella portion 44b provided at one end portion of the shaft portion 44a.
The cylinder head body 18 is a member in which an exhaust side valve seat 72 is attached to an inlet of the exhaust port 42 on the combustion chamber 37 side.

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 exhaust valve 44 and the valve seat 72, The umbrella part 44b of the exhaust valve 44 has the diameter-expanded part 44c gradually expanded from the axial part 44a side, and this diameter-expanded part 44c. A valve face 44d that further expands from the end and closes the exhaust port 42 in close contact with the valve seat 72, an umbrella peripheral portion 44e formed to have the same outer diameter as the maximum outer diameter of the valve face 44d, and the umbrella It comprises an end bulging portion 44f bulging from the peripheral portion 44e toward the combustion chamber 37.

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 valve seat 72 is a ring-shaped component that is press-fitted into an annular step portion 18 a formed in the opening of the exhaust port 42 of the cylinder head body 18, and a valve seat body 72 a to which the umbrella portion 44 b of the exhaust valve 44 is applied. The cylindrical portion 72b is formed integrally with the valve seat main body 72a so as to protrude from the valve seat main body 72a to the combustion chamber 37 side. In addition, the code | symbol Dout is the diameter of the umbrella part 44b (namely, diameter of the umbrella part peripheral part 44e), C is the clearance gap (one side clearance) between the umbrella part peripheral part 44e of the umbrella part 44b, and the cylindrical part 72b of the valve seat 72. ).

(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 valve seat 72 attached to the cylinder head body 18, and the inner surface 72 c of the valve seat 72 is formed on the side close to the bottom surface 18 b of the annular step portion 18 a of the cylinder head body 18. The first female taper portion 72d and the diameter of the first female taper portion 72d are gradually increased from the end of the first female taper portion 72d toward the combustion chamber 37, and in close contact with the valve face 44d (see (a)) of the exhaust valve 44 (see (a)). A possible female tapered valve seat surface 72e, a second female tapered portion 72f that gradually expands from the end of the valve seat surface 72e toward the combustion chamber 37, and an end of the second female tapered portion 72f The straight hole portion 72g extending to the combustion chamber 37 side with a constant inner diameter Din and a chamfered portion 72h formed at the end portion of the straight hole portion 72g on the combustion chamber 37 side. Tapered portion 72d, the valve seat surface 72e and the second female tapered portion 72f is formed in the valve seat body 72a, the straight bore portion 72g and the chamfered portion 72h is formed in the cylindrical portion 72b. Note that the symbol L is the length of the straight hole portion 72g, which is equal to or close to the lift amount of the exhaust valve when EGR is performed, that is, the EGR lift amount.

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 gas recirculation cam 75c and the intake side rocker arm 33. FIG.
That is, one end portion 33a of the intake side rocker arm 33 is not disposed on the radially outer side of the exhaust gas recirculation cam 75c, and the combustion chamber of the cam 75 is a portion where the exhaust gas recirculation cam 75c is not formed. It is arranged on the radially outer side closer to 37. Accordingly, the intake-side rocker arm 33 is not driven by the exhaust gas recirculation cam 75c.

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 main air passage 81a is opened in a carburetor body 81 constituting a part of the carburetor 65, and other parts are provided at the central portion of the main air passage 81a. A venturi portion 81b having a smaller inner diameter is formed, a choke valve 82 capable of adjusting the opening degree is provided on the upstream side of the air flow with respect to the venturi portion 81b, and on the downstream side of the air flow with respect to the venturi portion 81b. In addition, a throttle valve 83 whose opening degree is automatically adjusted by a governor is provided.

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 throttle valve 83 is not provided in the general-purpose engine 10 (see FIG. 1). Therefore, the operator cannot adjust the opening degree of the throttle valve 83.

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, reference numeral 84 denotes a main nozzle that discharges fuel into the main air passage 81a, 86 denotes a choke valve shaft that is rotatably attached to the carburetor body 81 to support the choke valve 82, and 87 supports the throttle valve 83. Therefore, a throttle valve shaft is rotatably attached to the carburetor body 81.

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 valve seat 72 described above will be described. First, a comparative example for the valve seat 72 will be described.
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views showing the shape and operation of a comparative example of a valve seat.
In (a), the valve seat 121 has a first female taper portion 121d on the inner surface 121c, and the diameter of the valve seat 44d of the exhaust valve 44 gradually increases from the end of the first female taper portion 121d toward the combustion chamber 37. And a female taper shaped valve seat surface 121e that can be in close contact with the inner surface, and a second female taper portion 121f that gradually increases in diameter from the end of the valve seat surface 121e toward the combustion chamber 37. 44 shows a closed state.

(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 exhaust valve 44 is lifted from the state of (a) as indicated by the white arrow, the valve face 44d of the exhaust valve 44 is separated from the valve seat surface 121e of the valve seat 121, and the exhaust valve 44 is It shows the open state.

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 exhaust valve 44, the gap CB between the valve face 44d and the valve seat surface 121e gradually increases, that is, the opening area between the exhaust valve 44 and the valve seat 121 gradually increases.

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 valve face 44d of the exhaust valve 44 is in close contact with the valve seat surface 72e of the valve seat 72 and the exhaust valve 44 is closed. At this time, the gap between the umbrella peripheral portion 44e of the exhaust valve 44 and the straight hole portion 72g of the valve seat 72 is C.

(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 exhaust valve 44 is lifted by a predetermined amount for EGR as indicated by the white arrow from the state of (a), and the valve face 44d of the exhaust valve 44 is lifted by the valve seat surface of the valve seat 72. The exhaust valve 44 is opened away from 72e. At this time, the clearance between the umbrella peripheral portion 44e of the exhaust valve 44 and the straight hole inner surface 72g of the valve seat 72 is C.

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 straight hole 72g in the cylindrical portion 72b of the valve seat 72, the valve face 44d of the exhaust valve 44 and the valve seat surface 72e of the valve seat 121 are within the lift amount range for EGR. The gap between them gradually increases, but the gap between the umbrella peripheral edge 44e and the straight hole 72g is always constant C, and as a result, the opening area between the exhaust valve 44 and the valve seat 72 is constant. .
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 exhaust valve 44 in the exhaust stroke that has further lifted beyond the lift amount for EGR. At this position, the exhaust gas in the combustion chamber is discharged.
When the lift amount of the exhaust valve 44 exceeds the lift amount for EGR, the umbrella peripheral portion 44e of the exhaust valve 44 is disengaged from the straight hole portion 72g of the valve seat 72. Therefore, as the lift amount of the exhaust valve 44 increases, The opening area between the exhaust valve 44 and the valve seat 72 is gradually increased, and the amount of exhaust gas discharged is increased.

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 valve seat 121 of the comparative example (see FIGS. 7A and 7B).

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 valve seat 121 of the comparative example (see FIGS. 7A and 7B).

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 exhaust valve 44 by a predetermined amount in the intake stroke of the general-purpose engine 10 and circulates a part of the exhaust gas to the combustion chamber 37. The cylinder head 50 of the general-purpose engine 10 including the valve seat 72 that closes the exhaust port 42 when the umbrella portion 44b of the exhaust valve 44 is seated is provided on the cylinder head 50. The valve seat surface 72e as a female taper portion that increases in diameter as it approaches the combustion chamber 37 so as to be in close contact with the valve face 44d as a male taper portion formed in the umbrella portion 44b, and an inner diameter Din from the valve seat surface 72e. A straight hole 72g as a hole extending toward the combustion chamber 37 so as to be constant, and the length of the straight hole 72g However, when the EGR is performed by lifting the exhaust valve 44 during the intake stroke, the valve clearance of the exhaust valve 44 is set to be the same as or close to the lift amount when the exhaust valve 44 is exhausted gas recirculation. To avoid the effects of variations in adjustment and changes in valve clearance over time, no complicated mechanism or frequent maintenance is required, and the opening area between the exhaust valve 44 and the straight hole 72g of the valve seat 72 is small. Since it becomes constant regardless of the lift amount of the exhaust valve 44, a desired EGR amount can be obtained while suppressing the cost.

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.

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である。1 is a front view showing a general-purpose engine having an exhaust gas recirculation structure according to the present invention. 本発明に係る内部EGR機構を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the internal EGR mechanism which concerns on this invention. 図1の3−3線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 1. 本発明に係るバルブシートを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the valve seat which concerns on this invention. 図1の5−5線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG. 本発明に係るキャブレタの要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the carburetor which concerns on this invention. 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。It is sectional drawing which shows the shape and effect | action of the comparative example of a valve seat. 本発明にバルブシートの作用を示す作用図である。It is an operation view showing an operation of a valve seat in the present invention. 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る。It is a graph explaining the lift amount of the intake valve and exhaust valve which concern on this invention. 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る。It is a graph which shows the relationship between the valve opening area in the cylinder head which concerns on this invention, and valve lift amount. 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る。It is a graph which shows the relationship between the EGR rate and valve lift amount in the cylinder head which concerns on this invention. 従来のバルブシートを示す第1断面図である。It is a 1st sectional view showing the conventional valve seat. 従来のバルブシートを示す第2断面図である。It is a 2nd sectional view showing the conventional valve seat.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 10 ... Engine (general purpose engine), 37 ... Combustion chamber, 42 ... Exhaust port, 44 ... Exhaust valve, 44b ... Umbrella part, 44d ... Male taper part (valve face), 50 ... Cylinder head, 70 ... Internal EGR mechanism, 72 ... valve seat, 72e ... female taper part (valve seat surface), 72g ... hole part (straight hole part), L ... length of hole part (length of straight hole part).

Claims (1)

エンジンの吸気行程にて排気バルブを所定量リフトさせて排ガスの一部を燃焼室に環流させる内部EGR機構を備えた前記エンジンのシリンダヘッドであって、
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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