JPH07324608A - 内燃機関のバルブ機構 - Google Patents

内燃機関のバルブ機構

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JPH07324608A
JPH07324608A JP6116910A JP11691094A JPH07324608A JP H07324608 A JPH07324608 A JP H07324608A JP 6116910 A JP6116910 A JP 6116910A JP 11691094 A JP11691094 A JP 11691094A JP H07324608 A JPH07324608 A JP H07324608A
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JP
Japan
Prior art keywords
valve
valve head
air
combustion chamber
fuel mixture
Prior art date
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Pending
Application number
JP6116910A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasunori Kojima
康修 小嶋
Yuichi Suda
雄一 須田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Automatic Loom Works Ltd filed Critical Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication of JPH07324608A publication Critical patent/JPH07324608A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 混合気の吸入過程で、その混合気の流入によ
り燃焼室に強力なスワールを発生させると共に、混合気
吸入量の増大を図る。 【構成】 バルブヘッド16を、支持軸17を支点とし
たバタフライタイプの弁構造とし、バルブステム15の
押し下げ動作により、燃焼室9の中心側を大きく開かせ
る。バルブステム15とバルブヘッド16とはスライダ
18を介して連結され、バルブヘッド16上面には、複
数条の起立壁18,18・・を扇形の放射状に配列した
整流用の案内面Fが形成されていて、混合気は前記案内
面Fに誘導されて燃焼室9の中心に向けて流れ込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のバルブ機
構、詳しくは、4サイクル内燃機関の吸気バルブに好適
なバルブ機構に関する。
【0002】
【従来の技術】4サイクルエンジンでは、ピストンが二
往復する間に、吸入、圧縮、爆発、排気の各工程が順に
行なわれ、吸入工程では吸気バルブを開かせて燃焼室内
へ混合気を導入する。その際、前記吸気バルブが開いた
時点から圧縮工程を経て点火に至るまで、混合気は乱流
或は渦流の状態にあるのが理想とされている。そのため
従来より、燃焼室内でスワールを生成するための工夫が
成され、その手段として、吸気ポートをヘリカル状に形
成したり、ピストンの上面にヘリカル状の凹部を形成す
るなど数多く提案されているものの、それらの手段を利
用するとなると、エンジンの設計を最初からやり直さな
ければならなかったり、吸入抵抗の増大により吸入量が
減少してしまう問題があった。そこで、バルブ機構の改
善によリ縦のスワールを発生させる技術として、例えば
図7に示す如く、バルブヘッド16に傾斜面から成る整
流部24を設け、燃焼室9の中心側に多くの混合気が流
れるようにした技術(実開昭63−48920号公報)
や、バルブステム15とバルブヘッ0ド16とを別体と
し、それらを相互に可動可能に連結し、吸気バルブ14
を開いた際バルブヘッド16が吸気ポート12の開口面
に対して傾斜し、前記と同様、燃焼室9の中心側に多く
の混合気が流れるようにした技術(実開昭63−489
21号公報)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、いず
れも混合気が燃焼室の中心側に多く流れるようにし、そ
の混合気の流れAによって縦スワールを発生させる思想
であるが、バルブが開いた状態では、バルブヘッドの全
周縁が開口面から離れるので、一部の混合気が燃焼室の
側方(吸気ポートの上流側)の隙間から流入し、その混
合気の流れBが、前記燃焼室の中心方向に向かう混合気
の流れAと干渉し合ってスワールの発生が妨げられてし
まう。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、縦のスワール
を発生可能とした内燃機関のバルブ機構であり、燃焼室
の上部に設けられた吸気ポートの開口部を閉塞可能な円
盤状のバルブヘッドを、バルブステムの先端へ枢着手段
により連結すると共に、そのバルブヘッドを、前記吸気
ポートの開口部において、少なくともバルブステムとの
連結部位から離間した位置を支点として回動自在に支持
し、更に、バルブヘッドの前記支点を挟んだ一方の周縁
部を吸気ポートの開口部内周面に常時近接する位置に設
定したものである。そして前記バルブヘッドの上面に
は、整流用の案内面を形成することができる。
【0005】
【作用】バルブは、燃焼室に対して大きく開き、混合空
気はその開いた片側から燃焼室内に流れ込んで、燃焼室
内に縦のスワールを生成する。又案内面の変更により、
混合空気の流れを規制すれば、理想的な縦スワールの生
成が可能である。
【0006】
【実施例】本発明に係るバルブ機構を図面に基づいて説
明する。図1において、1はシリンダブロックであり、
このシリンダブロック1には気筒数に相当する数のシリ
ンダ室2が形成され、その周囲に冷却水を循環させる水
ジャケット3を備えている。4は、前記シリンダ室2内
を、図面において上下方向へ往復摺動自在に収容されて
いるピストンであって、このピストン4は、摺動方向に
直交するよう架設されたピストンピン4a及びそのピス
トンピン4aに枢着されたコネクティングロッド5を介
して図示しないクランクシャフトに連結されている。又
前記ピストン4の周面に形成されたリング溝4b,4b
には、ピストンリング6,6が夫々嵌着されている。
【0007】7はシリンダヘッドであり、前記シリンダ
ブロック1に対し、シリンダ室2の開口上面を覆うよう
に組み付けられ、密着面にはガスケット8が介在され、
シリンダ室2に対応する部位にはペントルーフタイプの
燃焼室9が形成されている。又シリンダヘッド7には、
前記燃焼室9の頂部に点火プラブ10が螺着され、燃焼
室に連通する2組の排気ポート11と吸気ポート12
(図面では手前側のみを示す)とが、前記点火プラグ9
を中央とし、左右に夫々排気ポート同士と吸気ポート同
士とに分かれて形成されている。
【0008】各ポート11,12には夫々バルブ13,
14が装備されており、排気バルブ13は既存の構造と
なっている。一方吸気バルブ14は、バルブステム15
の先端に円盤状のバルブヘッド16を後述する枢着手段
により連結した構造となっていて、そのバルブヘッド1
6には、前記枢着部の側方寄りに、吸気方向とバルブス
テムの軸方向との両方向に対して直交した支持軸17が
固着され、前記吸気ポートの開口面を横切る姿勢にて支
持軸17の両端部を吸気ポート12の開口部へ回転自在
に枢支したバタフライタイプの弁構造となっている。前
記バルブステム15とバルブヘッド16との連結部にお
ける枢着手段は、バルブステム15側に設けたピン18
aと、バルブヘッド16側に設けた長孔18aから成る
スライダ18を、バルブステム15を挟んで一対設け、
そのスライダ18,18を介して枢着位置が移動可能と
なっている。又バルブヘッド16の上面には、複数条の
起立壁19,19・・を、燃焼室の中心側に広がった扇
形の放射状に配列した整流用の案内面Fが形成されてい
る。更に、吸気ポート12の開口部内周面には、バルブ
閉塞時に、バルブヘッド16の周縁外周側部に係止して
逆方向の回動を阻止する係止段部20,20が設けられ
ていると共に、支持軸17を支点としたバルブヘッド側
方周縁部の回動軌跡に沿った湾曲面21が形成されてい
る。尚この吸気バルブ機構において、前記した吸気バル
ブにおけるバルブヘッドの形態及びその支持構造以外に
ついては、従来のバルブ機構と同様である。
【0009】このように形成されたバルブ機構によれ
ば、クランクシャフトの回転に伴ってピストンが下降
し、そのクランクシャフトに連動したカムによってバル
ブステム15が押し下げられると、図3に示す如く、バ
ルブヘッド16は支持軸17を支点として回動し、吸気
ポート12は燃焼室9に対して大きく開く。このときバ
ルブステム15との連結位置が、スライダ18に沿って
中心側に移動し、バルブヘッド16はスムーズに回動す
る(図3)。
【0010】混合気は、案内面Fの起立壁19,19・
・に誘導されて放射状に燃焼室9内へ流入し、その混合
気の流れAによって縦のスワールが生成される。又同一
のカムプロフィールに対し、従来機構に比べて、縦スワ
ールを形成するために有効な吸入空気流が増大する。そ
してバルブヘッド16の側方周縁部は、湾曲面21に摺
接して隙間が生じないので、縦のスワールを阻害する方
向の空気流がなく、理想的なスワールを発生させること
ができる。吸気を終えてバルブが閉じれば、バルブヘッ
ド16の周縁部が係止段部20に係止され、確実に閉塞
される。
【0011】前記実施例は枢着部が移動できるように、
バルブステムとバルブヘッドとをスライダで連結した
が、リンクにて連結することも可能であるし、その逆、
即ち図4に示す如く、バルブステム15とバルブヘッド
16との結合部をヒンジ構造とし、バルブヘッド16に
固定した支持軸17を、吸気ポートの開口部対向面に設
けた長穴状の軸受け部22で支持し、支持軸17が長穴
に沿ってスライドする構造にもできる。又図5に示す如
く、支持軸17を側方周縁外周側部に設けて片開き構造
にすることもでき、その場合は開口部を大きくできると
共に、湾曲面が不要となって吸気ポート内に突出する立
ち上がり部分がそれだけ減り、その分ポート内の吸入抵
抗を減少させることができる。更に、バルブヘッドの支
持は、バルブヘッドに支持軸を固着せず、吸気ポート側
に固定した支持軸を、バルブヘッドに設けた軸受け部に
挿入或は貫通させることによって、バルブヘッドのみを
回動自在に支持する軸着構造にもできる。
【0012】本実施例に示した整流用の案内面は、複数
条の起立壁を扇状の放射方向に配列して形成されるが、
図6に示す如く、案内面Fを、複数条の凹溝23,23
・・が設けられた形状とすることもできるし、直線や渦
巻状に配列し、燃焼室の形状や燃焼条件等に応じて混合
気の流入パターンやスワールの強さを変更することも可
能である。尚本発明において、燃焼室の形状や吸気バル
ブの数等は実施例に限定されるものではなく、バルブヘ
ッドを楕円形として可及的広範囲に縦スワールが発生す
るようにもできる。又このバルブ機構は、吸気バルブに
採用することにより顕著な効果を発揮するものである
が、あえて排気バルブ機構に採用することを否定するも
のではない。又実施例はバルブヘッドの回動支点を、バ
ルブヘッドの前記支点を挟んだ周囲側に離反させたもの
を説明したが、バルブヘッドの回動支点をバルブヘッド
の前記支点を挟んだ燃焼室の中心側に離反させて設け、
バルブステムの引き上げ動作によって開作動するように
したり、吸気ポートの位置や形態によっては、燃焼室の
周囲側が開くようにすることもある。
【0013】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、縦スワール形
成に有効な吸入空気流が増大すると共に、縦スワールを
阻害する流れが減少し、燃焼効率の向上が図られ、エン
ジン出力の向上に良好である。又請求項2の発明によれ
ば、バルブヘッド上面の整流用案内面によって、安定し
た縦スワールの形成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るバルブ機構を備えた内燃機関の
燃焼室部分を示す説明図である。
【図2】 バルブの構造を示す説明図である。
【図3】 バルブ機構の作動説明図である。
【図4】 バルブ機構の変更例を示す説明図である
【図5】 バルブ機構の変更例を示す説明図である。
【図6】 案内面の変更例を示す説明図である。
【図7】 従来例の説明図である。
【図8】 従来例の説明図である。
【符号の説明】
1・・シリンダブロック、2・・シリンダ室、3・・水
ジャケット、4・・ピストン、4a・・ピストンピン、
4a・・リング溝、5・・コネクティングロッド、6・
・ピストンリング、7・・シリンダヘッド、8・・ガス
ケット、9・・燃焼室、10・・点火プラグ、11・・
排気ポート、12・・吸気ポート、13・・排気バル
ブ、14・・吸気バルブ、15・・バルブステム、16
・・バルブヘッド、17・・支持軸、18・・スライ
ダ、18a・・ピン、18b・・長孔、19・・起立
壁、20・・係止段部、21・・湾曲面、22・・軸受
け部、23・・凹溝、24・・整流部、A,B・・混合
気の流れ、F・・案内面。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼室の上部に設けられた吸気ポートの
    開口部を閉塞可能な円盤状のバルブヘッドを、バルブス
    テムの先端へ枢着手段により連結すると共に、そのバル
    ブヘッドを、前記吸気ポートの開口部において、少なく
    ともバルブステムとの連結部位から離間した位置を支点
    として回動自在に支持し、更に、バルブヘッドの前記支
    点を挟んだ一方の周縁部を吸気ポートの開口部内周面に
    常時近接する位置に設定した内燃機関のバルブ機構。
  2. 【請求項2】 前記バルブヘッドの上面に、整流用の案
    内面を形成した請求項1に記載される内燃機関のバルブ
    機構。
JP6116910A 1994-05-30 1994-05-30 内燃機関のバルブ機構 Pending JPH07324608A (ja)

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JP6116910A JPH07324608A (ja) 1994-05-30 1994-05-30 内燃機関のバルブ機構

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JP6116910A JPH07324608A (ja) 1994-05-30 1994-05-30 内燃機関のバルブ機構

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