JPH0299705A

JPH0299705A - エンジンのバルブシート構造

Info

Publication number: JPH0299705A
Application number: JP25262888A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kashiyama; 謙二樫山; Mitsuo Hitomi; 光夫人見; Kazuaki Umezono; 和明梅園; Toshio Nishikawa; 西川　俊雄; Fumio Hitase; 日當瀬　文雄; Nobuo Takeuchi; 暢男竹内
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-10-06
Filing date: 1988-10-06
Publication date: 1990-04-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はエンジンのバルブシート構造に関し、特にバル
ブの開閉による燃焼室のガス交換効率を向上させるよう
にしたものに関する。

（従来の技術）一般に、エンジンの燃焼室のガス交換を行う場合、吸・
排気ポートの燃焼室側の開口部にバルブシートを設け、
該バルブシートに燃焼室側から着座するバルブによって
上記吸・排気ポートを開閉するようにしている。そして
、これらのバルブはカム機構によって駆動するようにし
ている（例えば実開昭６３−２４３１４号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上記従来のものでは、カム機構によるバルブ
の駆動をスムーズに行い且つカム機構の耐久性を確保す
るためには、カムリフト曲線に対応したバルブリフト曲
線の時間当りの変化率（以下、バルブリフト変化率とい
う）を所定値以上の急勾配には設定できない。そのため
、このバルブリフト曲線は略山形になり、バルブが“開
いた直後”および４閉じる直前”のバルブリフトが少な
いものになって、バルブリフト曲線により得られる“時
間に対するバルブの開面積”を充分に稼ぐことができず
、バルブの開閉による燃焼室のガス交換効率を改善する
上で限界があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、カムリフトに対応した“真のバルブ
リフト”が所定値に達するまではバルブが実質的に開か
ないようにして、バルブが“開いた直後゛および閉じる
直前゛にお（する“実質的なバルブリフト″を大きくシ
、“時間に対するバルブの開面積″を稼いで燃焼室のガ
ス交換効率を改善することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明では、カムリフトに対
応した真のバルブリフト”の増大に伴い、バルブシート
の着座部からバルブが所定量だけ離れた状態で吸・排気
ポートを燃焼室に連通させて″実質的なバルブリフト”
を立上げることである。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、吸・排気ポート
の燃焼室側の開口部にバルブシートを設け、該バルブシ
ートに燃焼室側から着座するバルブによって上記膜・排
気ポートを開閉するようにしたエンジンのバルブシート
構造を対象とする。

そして、これに対し、上記バルブシートの着座部を燃焼
室内壁面から沈下させて設ける。また、バルブシートに
おける上記着座部よりも燃焼室側に、バルブが嵌挿する
嵌挿部を設ける。そして、該嵌挿部の内周面を、バルブ
の外縁部に対して少量の隙間を介して近接するように形
成する構成としたものである。

（作用）上記の構成により、本発明では、バルブがバルブシート
に着座した閉弁位置からカムリフトに対応した“真のバ
ルブリフト”が増加すると、バルブが燃焼室側に向って
移動するが、バルブの外縁部がバルブシートの嵌挿部を
通過している間は、該嵌挿部の内周面がバルブ外縁部に
対して少量の隙間を介して近接し続けているので、バル
ブがバルブシート着座部から離れているにも拘らず吸・
排気ポートが燃焼室に連通せず、″実質的なバルブリフ
ト”は略ゼロである。

そして、バルブがバルブシートの嵌挿部を通過ｔＪ％っ
てバルブ外縁部がバルブシート嵌挿部の内周面から離れ
ると、吸・排気ポートが燃焼室に連通して“実質的なバ
ルブリフト“が立上がる。

その場合、既にバルブは“真のバルブリフト”でリフト
しているので、このリフトでもって“実質的なバルブリ
フト”が−気に立上がる。すなわち、バルブリフト変化
率が大きくなって“時間に対するバルブの開面積”が大
きくなり、燃焼室のガス交換効率が改善される。

一方、逆にバルブ外縁部がバルブシート嵌挿部の内周面
から離れている開弁位置から“真のバルブリフト″が減
少する場合、バルブの外縁部がバルブシートの嵌挿部に
嵌挿したときに吸・排気ポートが燃焼室に連通しなくな
り、“実質的なバルブリフトが略ゼロになる。

その場合においても、バルブが“真のバルブリフト“で
リフトしている状態で“実質的なバルブリフト“が−気
にゼロになるので、バルブリフト変化率が大きくなって
“時間に対するバルブの開面積”が大きくなり、燃焼室
のガス交換効率か改善される。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明の実施例に係るバルブシー
ト構造を備えた排気ターボ過給機付の直列４気筒エンジ
ンを示す。これらの図において、１はシリンダブロック
、２は該シリンダブロック１上に配設されたシリンダヘ
ッドであって、該シリンダブロック１とシリンダヘッド
２との間に四つのシリンダ３，３・・・が形成されてい
る。該各シリンダ３にはピストン４がそれぞれ摺動自在
に嵌挿されていて、シリンダ３とピストン４との間に燃
焼室５が形成されている。

また、７は集合形の吸気通路であって、一端が四つに分
岐し該各分岐端が吸気ボート７ａとして上記各燃焼室５
に接続し、他端がエアクリーナ８を介して大気に開放し
ている。さらに、９は集合形の排気通路であって、一端
が四つに分岐し該各分岐端が排気ポート９ａとして上記
各燃焼室５に接続し、他端が大気に開放している。

そして、第２図に示すように、吸気ボート７ａの燃焼室
側開口部には吸気バルブ１１が、排気ボー　ト９　ａの
燃焼室側開口部には排気バルブ１２がそれぞれ配設され
ている。上記シリンダヘッド２上には、シリンダ列方向
に延びる吸気用のカム軸１３と排気用のカム軸１４とが
枢支され、該各カム軸１３．１４のカムがバルブリフタ
１５，１６を介して吸気バルブ１１および排気バルブ１
２のステム上端にそれぞれ当接しているとともに、該バ
ルブリフタ１５．１６とシリンダヘッド２との間にはバ
ルブスプリング１７．１８が配設されており、各カム軸
１３．１４が回転するにつれてカムにより吸気バルブ１
１および排気バルブ１２を往復移動させて吸気ボート７
ａおよび排気ポート９ａをそれぞれ適正なタイミングで
もって開閉するようにしている。

また、このエンジンは排気ターボ過給機２１を装備して
いる。すなわち、排気通路９には排気タービン２１ａが
、吸気通路７にはコンプレッサ２１ｂがそれぞれ配設さ
れており、排気ガスエネルギを吸収した排気タービン２
１ａによってコンプレッサ２１ｂを駆動し、該コンプレ
ッサ２１ｂにより燃焼室５に加圧エアを供給してエンジ
ンを過給するようにしている。尚、２２は排気タービン
２１ａをバイパスするように吸気通路７に接続されたバ
イパス通路、２３は該バイパス通路２２に設けられたウ
ェストゲート弁であって、該ウェストゲート弁２３の開
閉制御によって過給特性を適正化するようにしている。

また、２４は吸気通路７に設けられたインタークーラ、
２５は該インタークーラ２４下流の吸気通路７に設けら
れたスロットル弁である。

さらに、第２図および第３図に基づいて、吸・排気バル
ブ回りの構造を説明する。上記吸気ボート７ａおよび排
気ポート９ａの燃焼室側の開口部にはリング状のバルブ
シート３０．４０がそれぞれ嵌合されており、該各バル
ブシート３０．４０に燃焼室側から着座する吸・排気バ
ルブ１１，１２によって吸・排気ボート７ａ、９ａを開
閉するようにしている。第３図に示すように、このバル
ブ１１．１２を着座せしめる着座部３１．４１は、各バ
ルブシート３０．４０の内周側に形成されており、バル
ブ１１．１２の頭部背面側に形成された円錐部１１ａ、
１２ａに対してシール性良く密着する形状に形成されて
いる。そして、該着座部３１．４１は、燃焼室５から遠
ざかる方向に燃焼室内壁面５ａから所定回だけ沈下させ
て形成されている。

また、上記各バルブシート３０．４０において、上記着
座部３１．４１よりも燃焼室側にはバルブ１１．１２の
頭部が嵌挿する嵌挿部３２．４２が凹陥形成され、該嵌
挿部３２，４２の内周面はバルブ１１．１２の往復移動
方向に沿った面に形成されている。一方、バルブ１１．
１２の頭部において上記円錐部１１ａ、１２ａよりも燃
焼室側に形成された先端部１１ｂ、１２ｂは略円盤状に
形成されていて、該先端部１１ｂ、１２ｂの外縁部１１
ｃ、１２ｃもバルブ１１．１２の往復移動方向に沿った
面に形成されている。そして、上記バルブシート３０．
４０の嵌挿部３２．４２の内周面３２ａ、４２ａは、バ
ルブ１１．１２の外縁部１１ｃ、１２ｃに対して少量の
隙間“交”を介して近接するように形成されている。ま
た、バルブ１１．１２が閉じた位置（第３図の位置）に
おいて、バルブ先端部１１ｂ、１２ｂの上端部（反燃焼
室側端部）からバルブシート嵌挿部３２，４２の下端部
（燃焼室側端部）までの長さは“ｄ”である。

次いで、上記実施例の作用を第４図（ａ）、（ｂ）に基
づいて説明するに、バルブ１１．１２がバルブシート３
０．４０に着座した閉弁位置（第３図の位置）からカム
リフトに対応した“真のバルブリフト（第４図（ａ）に
示すリフト）“が増加すると、バルブ１１．１２が燃焼
室側に向って移動する。しかし、バルブ１１．１２の外
縁部１１ｃ、１２ｃがバルブシート３０．４０の嵌挿部
３２．４２を通過している間は、該嵌挿部３２．４２の
内周面３２ａ、４２ａがバルブ外縁部１１ｃ、１２ｃに
対して少量の隙間“９“を介して近接し続けているので
、バルブ１１．１２がバルブシート着座部３１．４１か
ら離れているにも拘らず吸・排気ポート７８．９ａが燃
焼室５に連通せず、“実質的なバルブリフト（第４図（
ｂ）に示すリフト）°は略ゼロである。

そして、“真のバルブリフト°が“ｄ”に至り、バルブ
１１．１２がバルブシー）３０．４０の嵌挿部３２，４
２を通過し終ってバルブ外縁部１１Ｃ，１２ｃがバルブ
シート嵌挿部３２，４２の内周面３２ａ、４２ａから離
れると、吸・排気ボート７ａ、９ａが燃焼室５に連通し
て″実質的なバルブリフト”が立上がる。

その場合、既にバルブ１１．１２は０真のバルブリフト
”でリフトしているので、このリフトでもって“実質的
なバルブリフト″が一気に立上がる。すなわち、バルブ
リフト変化率が大きくなって“時間に対するバルブの開
面積”が大きくなり、燃焼室のガス交換効率が改善され
る。

一方、逆にバルブ外縁部１１ｃ、１２ｃがバルブシート
嵌挿部３２．４２の内周面３２ａ、４２ａから離れてい
る開弁位置から“真のバルブリフト“が減少する場合、
“真のバルブリフト”が“ｄ″に至り、バルブ１１．１
２の外縁部１１ｃ。

１２ｃがバルブシート３０．４０の嵌挿部３２゜４２に
嵌挿したときに吸・排気ボート７ａ、９ａが燃焼室５に
連通しなくなり、“実質的なバルブリフト”がゼロにな
る。

その場合においても、バルブ１１．１２が真のバルブリ
フト”でリフトしている状態で“実質的なバルブリフト
”が−気にゼロになるので、バルブリフト変化率が大き
くなって“時間に対するバルブの開面積１が大きくなり
、燃焼室５のガス交換効率が改善される。

この場合、“真のバルブリフト″の設定条件は次のとう
りである。すなわち、上述した長さ“ｄ″を、吸気バル
ブ１１について“ｄ＋Ｎ　、排気バルブ１２について“
ｄＥＸ”と使い分ける場合、吸気バルブ１１の“真のバ
ルブリフト”については排気上死点で“ｄｌＮ”以下に
、吸気下死点で“ｄｌＮ“以上にそれぞれ設定する。ま
た、排気バルブ１２の“真のバルブリフト“については
排気上死点および吸気下死点で共に“ｄＥＸ“以上に設
定する。

また、排気バルブ１２の開弁時、″実質的なバルブリフ
ト“が−気に立上がるので、ブローダウンエネルギが増
して排気タービン２１ａの回転の立上がりが良くなり、
過給圧の応答性が良好になる。この効果を更に積極的に
得るために排気バルブ１２の開口面積を吸気バルブ１１
の開口面積より大きく設定してもよい。また、「バルブ
シート４０の芒座部４１を燃焼室内壁面５ａから沈下さ
せて設けるとともに、バルブシート着座部４１よりも燃
焼室側に、排気バルブ１２が嵌挿する嵌挿部４２を設け
、該嵌挿部内周面４２ａを、排気バルブ外縁部１２ｃに
対して少量の隙間を介して近接するように形成する」と
いう構成を、排気バルブ１２の側についてのみ具現化す
るようにしてもよい。

尚、バルブ１１．１２およびバルブシート３０゜４０を
、例えばセラミックなど熱膨張率が小さいブシート構造
によれば、バルブシートの着座部を燃焼室内壁面から沈
下させて設けるとともに、バルブシートにおける上記着
座部よりも燃焼室側に、バルブが嵌挿する嵌挿部を設け
、該嵌挿部の内周面を、バルブの外縁部に対して少量の
隙間を介して近接するように形成したので、カムリフト
に対応した“真のバルブリフト”が所定値に達するまで
はバルブが実質的に開かず、バルブが９開いた直後“お
よび“閉じる直前”における“実質的なバルブリフト“
が大きくなり、バルブリフト変化率が太き（なって、“
時間に対するバルブの開面積″を稼いで燃焼室のガス交
換効率を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図は全体概略構成
図、第２図は燃焼室回りの縦断側面図、第３図はバルブ
回りの拡大縦断側面図、第４図はバルブ、リフトを示す
説明図である。５・・・燃焼室、５ａ・・・内壁面、７ａ・・・吸気ボ
ート、９ａ・・・排気ポート、１１・・・吸気バルブ、
ｌｌｃ・・・外縁部、１２・・・排気バルブ、１２ｃ・
・・外縁部、３０・・・バルブシート、３１・・・着座
部、３２・・・嵌挿部、３２ａ・・・内周面、４０・・
・バルブシート、４１・・・着座部、４２・・・嵌挿部
、４２ａ・・・内周面。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）吸・排気ポートの燃焼室側の開口部にバルブシー
トを設け、該バルブシートに燃焼室側から着座するバル
ブによって上記吸・排気ポートを開閉するようにしたエ
ンジンのバルブシート構造において、上記バルブシート
の着座部を燃焼室内壁面から沈下させて設けるとともに
、バルブシートにおける上記着座部よりも燃焼室側に、
バルブが嵌挿する嵌挿部を設け、該嵌挿部の内周面を、
バルブの外縁部に対して少量の隙間を介して近接するよ
うに形成したことを特徴とするエンジンのバルブシート
構造。