JPH0833144B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は内燃機関に係わり、特に、燃焼室内への混合
気の供給を制御する吸気弁や、燃焼室からの燃焼ガスの
排出を制御する排気弁とを備えた内燃機関に関するもの
である。

「従来の技術」 一般に、吸気弁や排気弁を備えた内燃機関において
は、その出力特性向上の一手段として、混合気の充填効
率や燃焼ガスの排気効率を高めることが挙げられてお
り、また、この吸排気効率を高めるための有効な手段と
して、前記吸気ポートや排気ポートの開口面積を大きく
とることが知られている。

そこで従来では、吸気弁や排気弁の弁体の大型化や、
例えば、特開昭61−279710号公報に示されるように、吸
気ポートや排気ポートを２分割するとともに各弁を多弁
化することにより、限定された燃焼室内面で、吸気ポー
トや排気ポートの占有し得る面積を極力拡大するように
している。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は前述した従来の技術における次のような問題
点を解消せんとするものである。

すなわち、前述したいずれの技術においても吸排気効
率の向上がみられ、特に、後者の技術においてその効果
が顕著に現れるが、各弁体の外径が、各弁間に設定され
る最小許容間隔によって規制されるとともに、吸排気弁
の摺動時における弁体とシリンダとの干渉を避ける必要
があることから、このシリンダの内径によっても規制さ
れ、これに伴い、前述した吸排気弁の弁体の外径が、シ
リンダや燃焼室の形状によってほぼ一義的に決定されて
しまい、この結果、これらの吸排気弁によって開閉され
る吸気ポートや排気ポートの拡大可能な最大内径もおの
ずと規制されてしまうといった問題点である。

したがって、吸気ポートや排気ポートの形状変更によ
る吸排気効率の向上が制限され、さらなる吸排気効率の
向上を図るには、前述した方法以外の他の方法を導入し
なければならない。

一方、前述した従来の問題点を解消するために、本願
発明者等は、第１図に示すような構造を有する内燃機関
について検討を行った。

この内燃機関１は、シリンダ２のシリンダヘッド３が
取り付けられる側の端部内面に、前記シリンダヘッド３
に取り付けられた吸気弁４および排気弁５の弁体4a・5a
に対応し、かつ、吸気弁４および排気弁５の移動方向に
沿った切り欠き６・７を形成したもので、この切り欠き
６・７によって前記吸排気弁４・５の移動時におけるシ
リンダ２との干渉を防止することにより、前記弁体4a・
5aの外径の拡大を規制している要因の１つを緩和して、
弁体4a・5aの外径、すなわち、吸排気ポート８・９の開
口面積を拡大し得るようにしたものである。

そして、このような方法により、弁体4a・5aの外径す
なわち吸気ポート８や排気ポート９の内径をさらに拡大
して、ある程度の出力特性の向上を図ることが可能とな
った。

しかしながら、このように出力特性のある程度の向上
は見られるものの、なお期待値よりも低く、さらなる改
善が望まれている。

そこで、本願発明者等は、鋭意研究の結果、改善幅が
期待値よりも低くなることの原因が、次のような不具合
にあることを知見した。

すなわち、シリンダ２に吸排気弁４・５に対応した切
り欠き６・７を形成した場合、吸排気ポート８・９の近
傍のシリンダ内面に急激な形状変化を生じることにな
り、これによって、吸入される混合気や排出される燃焼
ガスに不整流を生じさせてしまうといった点であり、特
に、吸気側において、吸入される混合気の温度が低くか
つ混合気がミスト状に混合された気液の２相流で、ま
た、前記切り欠き６が吸気ポート８の下流側に形成され
ているために、前述した形状変化が混合気の流れに大き
く影響してしまい、これによって、混合気の充填効率の
大幅な向上を抑制しているといった点である。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前述した改善すべき点を有効に解消して、
内燃機関のさらなる特性向上を図ることを目的とし、こ
の目的を達成するために、本発明に係わる内燃機関は、
特に、シリンダと、このシリンダに取り付けられて燃焼
室を形成するシリンダヘッドと、このシリンダヘッドに
摺動可能に取り付けられ、かつこのシリンダヘッドに設
けられたカムで駆動されることによって前記燃焼室に開
口する吸気ポートおよび排気ポートの開閉をなす吸気弁
および排気弁とを備えた内燃機関において、前記燃焼室
を排気ポートが形成されている側のシリンダ内面より外
方に広げて、その中心位置をシリンダに対し排気ポート
が形成された側にずらして形成することにより、前記吸
気弁の移動領域を前記シリンダの内面よりも内側に設定
するとともに、前記シリンダのシリンダヘッドとの当接
部近傍で前記排気弁と対向する位置に、シリンダ内面に
切欠きを形成して排気弁の移動空間としたことを特徴と
し、前記吸気弁あるいは排気弁を、それぞれ複数とする
ことを含むものである。

「作用」 本発明に係わる内燃機関は前記燃焼室を排気ポートが
形成されている側のシリンダ内面より外方に広げて、そ
の中心位置をシリンダに対し排気ポートが形成された側
にずらして形成することにより、前記吸気弁の移動領域
を前記シリンダの内面よりも内側に設定するとともに、
前記シリンダのシリンダヘッドとの当接部近傍で前記排
気弁と対向する位置に、シリンダ内面に切欠きを形成し
て排気弁の移動空間とし、これによって、吸気弁および
排気弁とシリンダとの干渉を防止して各弁の大径化を可
能にするとともに、特に、吸気ポートとシリンダ内面と
を滑らかに連続させて混合気の流れを円滑にするもので
ある。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第２図に基づき説明する。

第２図中符号10は、本実施例に係わる内燃機関を示
し、シリンダ11と、このシリンダ11に取り付けられて燃
焼室12を形成するシリンダヘッド13と、このシリンダヘ
ッド13に摺動可能に取り付けられて、前記燃焼室12に開
口する吸気ポート14および排気ポート15の開閉をなす吸
気弁16および排気弁17とを備え、前記燃焼室12をシリン
ダ11に対し排気ポート15が形成された側にずらして形成
することにより、前記吸気弁16の移動領域を前記シリン
ダ11の内面11aよりも内側に設定するとともに、前記シ
リンダ11のシリンダヘッド13との当接部近傍で前記排気
弁17と対向する位置に、この排気弁17の移動空間を形成
する切り欠き18を形成した概略構成となっている。

次いでこれらの詳細について説明すれば、前記シリン
ダ11は、その内部にピストン（図示略）の摺動面（シリ
ンダ11の内面11a）を形成する円筒状のスリーブ19が嵌
合固定されており、このシリンダ11の一端部を覆うよう
にして前記シリンダヘッド13が取り付けられている。

このシリンダヘッド13に形成される前記燃焼室12はそ
の最大径、すなわちシリンダ11の内面11aに連続させら
れる部分における内径が、第２図に示すように、前記シ
リンダ11の内径、すなわち、スリーブ19の内径よりも大
きく設定されており、前述したように、シリンダ11に対
してずらして形成した分、排気側においてシリンダ11の
端面に重畳させられている。

そしてこの燃焼室12は、本実施例では、吸気ポート14
の最外縁が前記シリンダ11の内面11aの至近位置に位置
するように、前記燃焼室12とシリンダ11とのずれＥが設
定されており、このずれＥに基づき排気側におけるシリ
ンダ11との重畳量も設定されている。

前記切り欠き18は、排気弁17の移動方向前方に、前記
排気ポート15の最外縁から排気弁17の移動方向に沿って
形成されているとともに、前記排気弁17の弁体17aの外
径よりも若干大きな曲率半径を有する円弧面状に形成さ
れている。そしてその深さは、前記排気弁17が開方向に
移動させられた際に、その弁体17aの外周縁との間に所
定の隙間を形成し得るように設定されている。

一方、第２図において符号20は、前記吸気弁16とシリ
ンダヘッド13との間、および、排気弁17とシリンダヘッ
ド13との間に介装されてこれらの各弁16・17を閉方向に
付勢するバルブスプリング、21は、シリンダヘッド13に
回転自在に取り付けられるとともに、内燃機関10のクラ
ンク軸の回転に同期して回転させられるカム軸、22は、
このカム軸21と前記吸気弁16および排気弁17との間に回
動自在に装着されるとともに、前記カム軸21によって押
圧回動させられることにより、前記各弁16・17を開閉駆
動するロッカーアームをそれぞれ示すものである。

しかして、このように構成された本実施例の内燃機関
10は、その吸排気操作において吸気弁16や排気弁17がシ
リンダ11の内部へ向かう方向に沿って開閉動作させられ
るが、前記燃焼室12を排気側へずらして設けてあること
から、前記吸気弁16の弁体16aの移動軌跡がシリンダ11
の内部側に位置させられて、この吸気弁16とシリンダ11
との干渉が回避され、また、前記排気弁17においては、
シリンダ11に形成された切り欠き18によってシリンダ11
との干渉が回避されていることから、両弁16・17の円滑
な動作が行われる。

そして、吸気側においては、吸気ポート14とシリンダ
11の内面11aとが滑らかに連続させられていることか
ら、この吸気ポート14を介してシリンダ11内に吸入され
る混合気の乱れが抑制される。

したがって、混合気の充填効率の向上が大幅に改善さ
れる。

一方、排気側においては燃焼室12をずらした分、前記
切り欠き18を大きくしなければならないが、これによる
排気効率の変化は極めて少ない。

その理由としては、前記切り欠き18が排気ポート15の
上流側に位置していること、また、燃焼ガス自体の密度
が小さく、かつ、温度が高く流速も速いことなどから、
前記切り欠き18による流路抵抗の影響が少なくて済むこ
と等が挙げられる。

なお、前記実施例において示した各構成部材の諸形状
や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更
可能である。

例えば、前記実施例においては、吸気弁16および排気
弁17をそれぞれ１本ずつ設けた例について説明したが、
これに代えて、例えば第３図に示すように、吸気弁16お
よび排気弁17をそれぞれ２本設けた、いわゆる、４バル
ブの内燃機関への適用ももちろん可能である。この場
合、前記切り欠き18を排気弁17のそれぞれに対応して形
成する必要がある。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる内燃機関は、シ
リンダと、このシリンダに取り付けられて燃焼室を形成
するシリンダヘッドと、このシリンダヘッドに摺動可能
に取り付けられ、かつこのシリンダヘッドに設けられた
カムで駆動されることによって前記燃焼室に開口する吸
気ポートおよび排気ポートの開閉をなす吸気弁および排
気弁とを備えた内燃機関において、前記燃焼室を排気ポ
ートが形成されている側のシリンダ内面より外方に広げ
て、その中心位置をシリンダに対し排気ポートが形成さ
れた側にずらして形成することにより、前記吸気弁の移
動領域を前記シリンダの内面よりも内側に設定するとと
もに、前記シリンダのシリンダヘッドとの当接部近傍で
前記排気弁と対向する位置に、シリンダ内面に切欠きを
形成して排気弁の移動空間としたことを特徴とし、前記
吸気弁あるいは排気弁を、それぞれ複数とすることを含
むもので、次のような優れた効果を奏する。

吸気弁の移動領域をシリンダの内面よりも内側に設
定するとともに、シリンダ内面に形成した切り欠きによ
り排気弁の移動空間を形成し、これによって、吸気弁お
よび排気弁とシリンダとの干渉を防止して各弁の大径化
を可能にする。

吸気ポートとシリンダ内面とを滑らかに連続させて
混合気の流れを円滑にする。

前記の相乗効果により吸排気効率を高めて、出
力特性を大幅に改善することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は吸排気弁の大径化への対処構造の一例を示す縦
断面図、第２図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第
３図は本発明の他の実施例の概略を示す要部の斜視図で
ある。 10……内燃機関、11……シリンダ、11a……内面、12…
…燃焼室、13……シリンダヘッド、14……吸気ポート、
15……排気ポート、16……吸気弁、17……排気弁、18…
…切り欠き。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダと、このシリンダに取り付けられ
   て燃焼室を形成するシリンダヘッドと、このシリンダヘ
   ッドに摺動可能に取り付けられ、かつこのシリンダヘッ
   ドに設けられたカムで駆動されることによって前記燃焼
   室に開口する吸気ポートおよび排気ポートの開閉をなす
   吸気弁および排気弁とを備えた内燃機関において、前記
   燃焼室を排気ポートが形成されている側のシリンダ内面
   より外方に広げて、その中心位置をシリンダに対し排気
   ポートが形成された側にずらして形成することにより、
   前記吸気弁の移動領域を前記シリンダの内面よりも内側
   に設定するとともに、前記シリンダのシリンダヘッドと
   の当接部近傍で前記排気弁と対向する位置に、シリンダ
   内面に切欠きを形成して排気弁の移動空間としたことを
   特徴とする内燃機関。
2. 【請求項２】前記吸気弁あるいは排気弁が複数設けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内
   燃機関。