JP2006194122A - 内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関において、ガス交換時の吸排気弁の抵抗を減少させる技術を提供する。
【解決手段】傘部61および軸部62からなる吸気弁6および/または排気弁と、軸部62の中心軸を中心として該軸部62を回転させる回転機構50と、を備え、傘部61と軸部61とを所定の角度Dで結合する。吸気弁6および/または排気弁が開弁するに従い、傘部61が回転するので、ポート4開口部に対する傘部61の投影面積が減少し、通路面積が拡大される。
【選択図】図5
【解決手段】傘部61および軸部62からなる吸気弁6および/または排気弁と、軸部62の中心軸を中心として該軸部62を回転させる回転機構50と、を備え、傘部61と軸部61とを所定の角度Dで結合する。吸気弁6および/または排気弁が開弁するに従い、傘部61が回転するので、ポート4開口部に対する傘部61の投影面積が減少し、通路面積が拡大される。
【選択図】図5
Description
本発明は、内燃機関に関する。
吸気弁の軸部と傘部とが所定の角度を持って結合されることにより、開弁時の開口面積を増大させると共に、スワールを強くさせる技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
実開平3−17105号公報
実開昭59−135335号公報
実開昭63−154706号公報
しかし、軸部と傘部とに持たせる角度には内燃機関の構造上限度があり、軸部と傘部とに所定の角度を持たせて結合しただけでは、開弁時になお傘部が吸気の流入を阻害する。そのため、ガス流量の低下を避けることができず、またポンプ損失が大きくなり、燃費の低下を招くおそれがあった。そのため、内燃機関のガス交換時の抵抗をより小さくすることが望まれる。
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関において、ガス交換時の吸排気弁の抵抗を減少させる技術を提供することを目的とする。
上記課題を達成するために本発明による内燃機関は、
傘部および軸部からなる吸気弁および/または排気弁と、
前記軸部の中心軸を中心として該軸部を回転させる回転機構と、
を備え、
前記傘部と前記軸部とが所定の角度で結合されることを特徴とする。
傘部および軸部からなる吸気弁および/または排気弁と、
前記軸部の中心軸を中心として該軸部を回転させる回転機構と、
を備え、
前記傘部と前記軸部とが所定の角度で結合されることを特徴とする。
前記吸気弁および/または排気弁は、軸部の軸方向に力を加えることにより、該軸部と結合している傘部が移動して、開弁若しくは閉弁する。
また、前記傘部と前記軸部とは所定の角度で結合されている。そして、前記軸部の中心軸と、ポート開口部の中心軸とが平行でなければ、ポート開口部の中心軸方向と異なる方向に傘部を移動させることができ、ガス交換時に傘部に当たるガスの量が減少し、ガス交換時の吸排気弁の抵抗を減少させることができる。
このような吸気弁および/または排気弁の開弁時に、回転機構により吸気弁および/または排気弁を回転させると、ポート開口部に対する傘部の角度が変化する。すなわち、吸気弁および/または排気弁が開弁するに従い、傘部が回転するので、ポート開口部に対する傘部の投影面積が減少し、通路面積が拡大される。これにより、傘部による抵抗を減少させることができる。
本発明においては、前記吸気弁および/または排気弁のリフト量を変更可能な可変動弁機構をさらに備え、内燃機関の運転状態に基づいて前記可変動弁機構は前記吸気弁および/または排気弁のリフト量を変更することができる。
すなわち、吸気弁および/または排気弁のリフト量が変わると、吸気の流入方向および/または排気の流出方向に対する傘部の角度が変わり、吸気の流入方向や流入速度および/または排気の流出方向や流出速度が変わる。そのため、吸気弁および/または排気弁のリフト量を調整することにより、吸気の流入方向や流入速度および/または排気の流出方向や流出速度を変更することができ、スワールの強さおよび/または向きを変更することが可能となる。また、吸気弁および/または排気弁のリフト量を変更することにより、傘部による抵抗を変更することが可能となる。
本発明においては、内燃機関の運転状態に基づいて前記回転機構は軸部の回転角度を変更することができる。
すなわち、軸部の回転角度が変わると、吸気の流入方向および/または排気の流出方向に対する傘部の角度が変わり、吸気の流入方向や流入速度および/または排気の流出方向や流出速度が変わる。そのため、吸気弁および/または排気弁のリフト量を調整することにより、吸気の流入方向や流入速度および/または排気の流出方向や流出速度を変更することができ、スワールの強さおよび/または向きを変更することが可能となる。また、吸気弁および/または排気弁の回転角度を変更することにより、傘部による抵抗を変更することが可能となる。
本発明に係る内燃機関では、ガス交換時の吸排気弁の抵抗を減少させることができる。
以下、本発明に係る内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
図1は、本実施例に係る内燃機関1の概略構成を示す図である。
内燃機関1は、シリンダヘッド2およびシリンダブロック3を備えて構成されている。シリンダヘッド2には、吸気ポート4が形成されている。また、シリンダブロック3には、シリンダ5が形成されている。そして、吸気ポート4は、シリンダ5内に通じている。
吸気ポート4のシリンダ5への開口部には、吸気弁6が備えられている。吸気弁6は、傘部61および軸部62を備えて構成されている。また、傘部61の端部は、吸気弁6の閉弁時にシリンダ5内に臨み、該端部は吸気ポート4の断面積よりも大きな断面積を持っている。そして、傘部61のシリンダ5内に臨む面(以下、シリンダ向面610という。)に対して軸部62が所定の角度Dで結合されている。
シリンダヘッド2には、軸部62を保持するバルブガイド7が取り付けられている。このバルブガイド7内を軸部62が進退する。軸部62の端部には、円盤状のリテーナ11が固定されている。そして、コイル内部に軸部62を通すようにバルブスプリング8が取り付けられている。バルブスプリング8の一端は、リテーナ11と接触し、他端はシリンダヘッド2に接触している。バルブスプリング8は、伸長することによりリテーナ11を押して軸部62をシリンダ5から離れる方向(図1の左上方向)に移動させて、吸気弁6を閉弁させる。
そして、シリンダヘッド2には、軸部62の端部に接触し、該軸部を図1の左方向に回転移動させるカム9が取り付けられている。また、吸気ポート4のシリンダ5への開口部におけるシリンダヘッド2には、バルブシート10が圧入されている。
ここで、図2は、吸気弁6の開弁時の状態を横から見たときの図である。また、図3は、吸気弁6の開弁時の状態を上から見たときの図である。カム9が回転することにより、バルブスプリング8を縮めつつ軸部62が移動させられ、吸気弁6が開弁される。これにより、傘部61とバルブシート10との間に隙間ができる。この隙間を空気が通過してシリンダ5内に空気が流入する。図3では、吸気の流れを矢印で示している。特に、吸気ポート4からシリンダ5内に流入するときの吸気の流れを白抜き矢印で示している。
そして、本実施例においては、傘部61と軸部62とが所定の角度Dを持って形成され、さらに軸部62は吸気ポート4の開口部の中心軸に対して角度を持って設置されているので、吸気弁6の開弁時に傘部61が吸気ポート4の開口部に対して横方向に移動する。
そして、軸部62の傘部61に対する結合角度が浅くなるほど、傘部61の吸気ポート4の開口部に対する横方向へのずれが大きくなり、吸気ポート4の開口部に対する傘部61の投影面積が小さくなる。
このように、傘部61の中心部の横方向への移動量が大きくなるほど、傘部61の吸気ポート4開口部における投影面積が小さくなり、傘部61において流入空気が当たる面積が小さくなるので、シリンダ5内へ空気が流入するときの抵抗が小さくなる。
また、吸気ポート4からシリンダ5に吸気が流入する際には、抵抗の少ない部分、すなわち傘部61が横方向にずれて傘部61とバルブシート10との間の隙間が大きくなった箇所に多くの吸気が流れるので、スワールを発生させることができる。そして、傘部61の傾きDが異なると、スワールの強さ(回転速度)も異なり、シリンダ5内に流入するときに傘部61に当たった空気の流れる方向や量も異なる。
以上のことから、内燃機関1の設計時に該内燃機関1の用途や使用状態を考慮して、軸部62と傘部61との結合角度を設定すれは、適正なスワールの強さを得ることができるとともに吸気抵抗を減少することができる。
また、吸気ポート4からシリンダ5内に流入するガスの方向が、吸気ポート近傍のシリンダ5の接線と平行となるように傘部6の移動方向を設定しておけば、吸気をシリンダ5の壁面に沿って流すことができ、スワールの強さを向上させることもできる。
なお、本実施例においては吸気弁6を例に挙げて説明したが、排気弁であっても同様に適用することができる。排気弁の場合には、排気が流出する際の空気の流れ方向を傘部の位置や角度により変更して、スワールの強さや向きを調整することができる。以下に説明する実施例においても同様に適用することができる。
以上説明したように、本実施例によれば、シリンダ5に空気が流入するときの抵抗を減少させることができ、適正なスワールを発生させることもできる。
本実施例においては、シリンダヘッド2に、軸部62を該軸部62の中心軸を中心に回転させる回転機構50を備えている点で実施例1と異なる。
ここで、図4は、本実施例による回転機構50の概略構成を表す図である。
回転機構50は、シリンダヘッド2側に設置された螺旋状の面110と、この螺旋状の面110の中心軸を通る軸部62と、軸部62の中心軸に対して直角に突出し且つ螺旋状の面110上を摺動する突起63と、からなる。そして、軸部62の進退と共に突起63
が螺旋状の面110に沿って進むことにより、軸部62を回転させる。
が螺旋状の面110に沿って進むことにより、軸部62を回転させる。
また、回転機構50は、軸部62に雄ねじを形成し、バルブガイド7に軸部62の雄ねじと螺合する雌ねじを形成することにより、軸部62の進退と共に軸部62をねじにより回転させるようにしてもよい。
次に、図5は、回転機構50により吸気弁6が回転されつつ開弁されたときの状態を横から見た図である。また、図6は、回転機構50により吸気弁6が回転されつつ開弁されたときの状態を上から見た図である。図6では、吸気の流れを矢印で示している。特に、吸気ポート4からシリンダ5内に流入するときの吸気の流れを白抜き矢印で示している。
実施例1と同様に、傘部61のシリンダ向面610に対して軸部62が所定の角度Dで結合されているので、吸気弁6の開弁と共に、傘部61は吸気ポート4の開口部に対して横方向にずれる。そのため、吸気ポート4の開口部に対する傘部61の投影面積が減少する。そして、本実施例では、さらに回転機構50により吸気弁6が回転させられる。傘部61と軸部62とが所定の角度Dで結合されているので、吸気ポート4開口部の中心軸に対する傘部61のシリンダ向面610の角度が吸気弁6の回転と共に小さくなる。そして、軸部62が90度回転すると、傘部61のシリンダ向面610は吸気ポート4開口部の中心軸と平行となり、傘部61の吸気ポート4の開口部に対する投影面積が最小となる。
このように、本実施例によれば吸気ポート4の開口部に対する傘部61の投影面積をさらに減少させることができる。
また、吸気弁6の回転角度を可変として、該吸気弁6の回転角度を調整することにより、スワールの強さや向き、さらにはシリンダ5内に流入する空気量を調整することができる。例えば、内燃機関1の運転状態に応じた吸気弁6の回転角度を予め実験等により求めてマップ化しておき、該マップに内燃機関1の運転状態を代入して吸気弁6の回転角度を得ることができる。
また、吸気ポート4からシリンダ5内に流入するガスの方向が、吸気ポート近傍のシリンダ5の接線と平行となるように傘部6の移動方向および回転角度を設定しておけば、吸気をシリンダ5の壁面に沿って流すことができ、スワールの強さを向上させることもできる。
ここで、図7は、回転角度を可変とした回転機構50の概略構成図である。実線は回転角度が最大のとき、破線は回転角度が最小のときの螺旋状の面110を示している。軸部62に対する螺旋状の面110の角度を変えることにより、軸部62の軸方向の移動距離に対する回転角度を変更している。これにより、吸気弁6の最大リフト時における該吸気弁6の回転角度を変更することができる。
本実施例においては、吸気側カムおよび排気側カムのリフト量および/または作用角を変更可能な可変動弁機構100を備えている点で実施例1および2と異なる。
ここで、図8は、本実施例に係る内燃機関1の概略構成を表す図である。
本実施例による内燃機関1は、例えば特開2001−263015号公報に記載されているような、吸気側カムおよび排気側カムのリフト量および/または作用角を変更可能な可変動弁機構100を備えている。その他、ハードウェアについては、実施例1若しくは2と共通なので説明を省略する。
ここで、前記実施例1若しくは2で説明したように、傘部61の中心部の横方向への移動量が大きくなるほど、若しくは吸気弁6の回転角度が90度に近づくほど、傘部61の吸気ポート4開口部における投影面積が小さくなり、流入空気が当たる面積が小さくなるので、シリンダ5内へ空気が流入するときの抵抗が小さくなる。
さらに、吸気弁6の回転角度が異なると、スワールの強さ(回転速度)も異なり、また、シリンダ5内に流入するときに傘部61に当たった空気の流れる方向や量も異なる。
そして、可変動弁機構100により吸気弁6のリフト量および/または作用角を変更すると、傘部61の中心部の横方向への移動量が変化するため、シリンダ5内へ空気が流入するときの抵抗、スワールの強さや向きが変化する。そのため、内燃機関1の回転数や負荷等の運転状態に応じて吸気弁6のリフト量および/または作用角を変更することにより、その運転状態における適正な吸気抵抗やスワールの強さ、向きを得ることができる。内燃機関1の運転状態と吸気弁6のリフト量および/または作用角との関係は予め実験等により求めてマップ化しておく。そして、内燃機関1の運転状態を検出して該マップに代入することにより、吸気弁6のリフト量および/または作用角を得ることができる。
以上のことから、内燃機関1の設計時に該内燃機関1の用途や使用状態を考慮して、軸部62と傘部61との結合角度、吸気弁6の回転角度、吸・排気弁のリフト量および/または作用角を設定すれは、適正なスワールの強さを得ることができるとともに吸気抵抗を減少することができる。
本実施例においては、1シリンダ当たり2つの吸気弁6を備えた内燃機関1について説明する。その他ハードウェアについては、実施例2若しくは3と共通なので説明を省略する。
図9は、本実施例に係る内燃機関1の概略構成を示した図である。
2つの吸気弁6は、開弁時の回転角度がそれぞれ異なる。このように、傘部61の回転角度をそれぞれ異ならせることにより、各吸気ポート4からシリンダ5内へ流入する空気の進行方向を調整することができ、それぞれの吸気ポートからシリンダ5内に流入した空気が干渉することを抑制できる。
例えば、シリンダ5の上方向から見たときに、それぞれの吸気ポート4から流入するガスが、吸気ポート近傍のシリンダ5の接線と平行となるように調整する。そして、シリンダ5の横方向から見たときに、一方の吸気ポート4から流入するガスが水平に近い方向を向くように調整し、他方の吸気ポート4から流入するガスが、一方の吸気ポート4から流入するガスの下側を流れるように調整する。
これにより、異なる吸気ポート4からシリンダ5内に流入する空気により層状のスワールを発生させることができる。また、各吸気ポート4からシリンダ5内に流入する空気の進行方向を同一とすることにより、スワールをより強くすることができる。
それぞれの吸気弁6の回転角度と内燃機関1の運転状態との関係は、予め実験等により求めてマップ化しておく。このマップに内燃機関1の運転状態を代入してそれぞれの吸気弁6の回転角度を得る。
排気弁についても同様に、開弁時の回転角度を異ならせることにより、スワールを強く
することができる。
することができる。
さらに、吸気側カムおよび排気側カムのリフト量および/または作用角を変更して、スワールの強さや向きを調整するようにしてもよい。
1 内燃機関
2 シリンダヘッド
3 シリンダブロック
4 吸気ポート
5 シリンダ
6 吸気弁
7 バルブガイド
8 バルブスプリング
9 カム
10 バルブシート
11 リテーナ
50 回転機構
61 傘部
62 軸部
63 突起
100 可変動弁機構
110 螺旋状の面
610 シリンダ向面
2 シリンダヘッド
3 シリンダブロック
4 吸気ポート
5 シリンダ
6 吸気弁
7 バルブガイド
8 バルブスプリング
9 カム
10 バルブシート
11 リテーナ
50 回転機構
61 傘部
62 軸部
63 突起
100 可変動弁機構
110 螺旋状の面
610 シリンダ向面
Claims (3)
- 傘部および軸部からなる吸気弁および/または排気弁と、
前記軸部の中心軸を中心として該軸部を回転させる回転機構と、
を備え、
前記傘部と前記軸部とが所定の角度で結合されることを特徴とする内燃機関。 - 前記吸気弁および/または排気弁のリフト量を変更可能な可変動弁機構をさらに備え、内燃機関の運転状態に基づいて前記可変動弁機構は前記吸気弁および/または排気弁のリフト量を変更することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
- 内燃機関の運転状態に基づいて前記回転機構は軸部の回転角度を変更することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005005169A JP2006194122A (ja) | 2005-01-12 | 2005-01-12 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005005169A JP2006194122A (ja) | 2005-01-12 | 2005-01-12 | 内燃機関 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006194122A true JP2006194122A (ja) | 2006-07-27 |
Family
ID=36800407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005005169A Withdrawn JP2006194122A (ja) | 2005-01-12 | 2005-01-12 | 内燃機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006194122A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009007989A (ja) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Nippon Soken Inc | 内燃機関の吸気制御装置 |
JP2011144811A (ja) * | 2011-03-23 | 2011-07-28 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
JP2013199900A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Daihatsu Motor Co Ltd | 内燃機関 |
-
2005
- 2005-01-12 JP JP2005005169A patent/JP2006194122A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009007989A (ja) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Nippon Soken Inc | 内燃機関の吸気制御装置 |
JP4738386B2 (ja) * | 2007-06-27 | 2011-08-03 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 内燃機関の吸気制御装置 |
JP2011144811A (ja) * | 2011-03-23 | 2011-07-28 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
JP2013199900A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Daihatsu Motor Co Ltd | 内燃機関 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080401 |