JPS5911722B2 - 内燃機関の吸気渦流装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の部分負荷時に、吸入混合気に強制的
に渦流（スワール）を生起させる装置に関する。

内燃機関から排出される有害成分、とくにＮ０ｘ（窒素
酸化物）を低減するため、機関に吸入される混合気を稀
薄化したり、排気の一部を吸気中に還流するなどして、
燃焼の最高温度を下げてＮＯｘの生成を抑制する対策が
講じられている。

しかし、これらの場合排気対策と共に機関の出力、燃費
性能の改善も強く要求されるところであり、このために
は上記した燃焼条件下においても燃焼の安定性を高く保
つことが必要となる。

このための一手段として、吸気ポートをスワールポート
にしたり、シュラウドバルブを使用したりして機関燃焼
室に吸入される過程において混合気流に強制的に渦流を
生起させ、燃料と空気の混合の均一化を促進して燃焼炎
をなくし、また火炎伝播速度を早めて例えば稀薄混合気
であっても安定して燃焼させる方法がある（特開昭５２
−９７０６号、実開昭５１−７１４１２号）。

しかし、機関の部分負荷時には吸気渦流の発生により上
記した利点がある反面、それだげスワールポート及びシ
ュラウド等の介在で吸入抵抗が増大するのであるから、
とくに全負荷運転時（フルスロットル運転時）に吸気効
率の低下割合が目立って大きくなり、吸気渦流にもとづ
く効果よりも、吸気効率の低下による機関出力ダウンが
ひどくなる傾向がある。

これでは、折角吸気渦流を行ってＮＯｘ低減時の燃焼を
安定させても機関の最高出力が低下するなどの問題を起
こす。

本発明はこのような問題を解決するため提案されたもの
で、部分負荷時には積極的に吸気渦流を行う一方、全負
荷時には吸気効率を低下させないようにした内燃機関の
吸気渦流装置を提供するものである。

以下、本発明の実施例を添附図面に基づいて説明する。

第１図は本発明をオーバ・ヘッド・カム型式の動弁装置
に適用した例で、１はシリンダヘッド、２は吸気ポート
、３は吸気弁を示し、吸気弁３はロッカアーム４を介し
て機関回転に動機して回転するカム５により開閉制御さ
れる。

吸気弁３は第２図にも示したようにヘッド部１０に、バ
ルブシート部６と所定のストロークだげ摺接する環状の
ラップ部１１を有する。

尚、このラップ部は吸気バルブが高温になった場合の膨
張を考えて若干のスキマが設けられているのは当然であ
る。

ヘッド部１０の周面にステム８と同軸的に所定の高さを
もつ外周壁部１０ａを形成すると共に、この外周壁部１
０ａと摺接する内周壁部６ａをシート部６に形成し、こ
れによりラップ部１１を形成する。

そして、このラップ部１１の外周壁部１０ａについては
、この最低高さ部分１０ａ、からその対向部にかげ最大
高さ部分１０ａ２に所定の傾斜をもつように厚みが順次
変化させである。

このため、吸気弁３がリフトするときに、まず所定のラ
ップ量を過ぎると最低高さ部分１０ａ１から開き始めて
次第に開口面積を増加するようになり、混合気が偏って
流入するためスワールが生起される。

可変機構としての前記ロッカアーム４は、支持アーム７
の先端部７ａを支点として摺動自由に支持されると共に
、支持アームＴの先端部７ａの図中矢印方向への回転に
より、その支点が移動するようになっている。

ロッカアーム４の支点の移動によりロッカ比（支点から
カムまでの距離と支点から吸気弁３までの距離の比率）
が変化し、例えば支持アーム１の先端部７ａが時計方向
に回転し、支点が図中右方へ移動すると、アーム４のロ
ッカ比が大きくなり、第３図で示す吸気弁３のバルブリ
フト特性のうちリフト量の大きいイの状態に制御され、
反対に先端部７ａが反時計方向に回転し支点が左方へ移
動するとロッカ比が小さくなり、同じく第３図のリフト
量の小さい口の状態に制御されることになる。

このような支持アーム７は、図示しない駆動アクチュエ
ータにより適宜歯車機構（ラックとピニオン等）を介し
て図中矢印方向に正逆転される。

尚、図中９はバルブクリアランスの調整ネジである。

従って、機関高負荷域など要求吸入空気量が大きい領域
では、駆動アクチュエータを介して支持アーム７の先端
部７ａを時計方向に回転させれば、前述したようにロッ
カアーム４のロッカ比を大きくするため、吸気弁３のバ
ルブリフト特性は第３図中リフト量の大きいイの状態に
制御される。

この時、吸気弁３は第４図にも示したとおり、外周壁部
１０ａを有するも、リフト量が大きいためにその全周に
おいて大きく開かれ、開口面積を大きくす乞ため吸気効
率が低下せず、全開出力を最大近く確保することができ
る。

また、上記外周壁部１０ａの傾斜により適度な流速のス
ワールが生起されるため燃焼を良好にする。

次に、機関低負荷域など要求吸入空気量が小さい領域で
は、前記アクチュエータを反対方向に作動させ、支持ア
ーム７の先端部７ａを今度は反時計方向に回転させれば
、ロッカ比が小さくなるためそのバルブリフト特性はリ
フト量の小さい第３図中口の状態に制御される。

この結果、吸気弁３は第５図のようにリフト量が小さい
ため開口面積が小さくなると共に、最大リフト時でも外
周壁部１０ａの最大高さ部分１０ａ２が弁座６の内周壁
部６ａと接した状態を保つ（これは予め、最大高さ部分
１０ａ２の厚みがこのように設定されている）ため、最
低高さ部分１０ａ１から混合気が偏って流入するように
なり、特にその偏流をシリンダ壁に沿って流すようにす
ることによって流速の大きい強力なスワールが生起され
る。

従ってこの実施例によれば空気量が少なくて、吸気ポー
ト２における流速が遅い場合（機関低負荷時）でも開口
面積の小さなしかも偏った開口となるためスワールが強
く発生し、逆に、空気量が多い時（機関高負荷時）には
バルブ開度が大きくなり吸気効率の低下を防止する。

次に、第６図以下は本発明の他の実施例を示すものであ
る。

第６図イ、口は、バルムステム８の上面に断面円弧形状
の溝部８ａを形成すると共に、調整ネジ９の端部９ａも
溝部８ａに係合するよう曲面状に形成し、前述の吸気弁
３の回転を阻止するようにしたものである。

これによれば、先の実施例の作用効果に加え、スワール
の方向を所定の方向に規制することができる。

第１図は、吸気弁３の外周壁部１０ａに全周にわたり軸
方向にある程度の高さＨな持たせたもので、これによれ
ばスワール効果の外に、吸気弁３と弁座６との摺接面全
周にわたり所定のラップ部を形成したことになり、第８
図に示すようにリフトを変化させると同時に実質的な開
閉タイミング（ａ、ｂ間、Ｃ１ｄ間）を可変とすること
ができる。

以上説明したように本発明によれば、比較的簡単な構造
により機関の部分負荷時は吸気渦流を積極的に生起して
燃焼の安定性を高める一方、機関全負荷時には吸気効率
を低下させることなく、機関の最高出力、燃費性能を良
好に維持できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の断面図、第２図は同じく要部断面図、
第３図は同じくバルブリフト特性を示す説明図、第４図
及び第５図は同じく作用状態を示す各々の要部断面図、
第６図イは第２実施例の正面図、第６図口は同じくバル
ブステムの平面図、第７図は第３実施例の要部正面図、
第８図は同じくバルブリフト特性を示す説明図である。 ５・・・カム、計・・吸気弁、６・・・弁座、１１・・
・ラップ部、１０ａ・・・外周壁部、１０ａ１・・・最
低高さ部分、１０ａ２・・・最大高さ部分、Ｈ・・・所
定の高さ、８・・・バルブステム、８ａ・・・回転止め
用の溝部、４・・・ロッカアーム、７・・・支持アーム
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関回転に同期して回転するカムを介してバルブを
   開閉駆動する内燃機関の動弁機構においてバルブリフト
   を運転状態に応じて可変とする可変機構を備える一方、
   バルブとバルブシートとの摺接面に所定のラップ部を形
   成し、かつラップ部の厚みを漸次変化させたことを特徴
   とする内燃機関の吸気渦流装置。 ２ 前記ラップ部は全周にわたり所定の高さを有し、リ
   フトを変化させると同時に実質的な開閉タイミングを可
   変とするようにした特許請求の範囲第１項記載の内燃機
   関の吸気渦流装置。 ３ 前記吸気バルブには、ステムの回転止め手段が設け
   られている特許請求の範囲第１項又は第２項記載の内燃
   機関の吸気渦流装置。 ４ 前記バルブリフト可変機構は、ロッカアームの支点
   となる支持アームを移動させ、ロッカ比を変化させるよ
   うに構成された特許請求の範囲第１項乃至第３項のいづ
   れかに記載の内燃機関の吸気渦流装置。