(57)【要約】    【課題】吸気弁の傘部背面に付着した燃料の気化を促進させる。    【解決手段】エンジンの吸気弁１０３において、傘部背面１０３１のうち弁中心軸Ｘよりも点火プラグ側の部位Ｒに凹凸を形成する。この凹凸は、ディンプルＤ、切欠き、フィン又は段により形成することができる。燃料の噴射方向を、この凹凸が形成された部位Ｒに向けて設定する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁により吸気通路のポート部に向けて燃料が噴射されるエンジンに設けられ、
傘部背面のうち弁中心軸を基準として点火プラグとは反対側の部位を除く所定の部位に凹凸が形成されたエンジンの吸気弁。
【請求項２】
前記所定の部位が、前記傘部背面のうち弁中心軸よりも点火プラブ側の半円部分である請求項１に記載のエンジンの吸気弁。
【請求項３】
前記燃料噴射弁の噴射方向線が、閉状態にある吸気弁の弁中心軸に対し、前記傘部背面の外縁よりもステム部側で交差するエンジンに設けられる請求項１又は２に記載のエンジンの吸気弁。
【請求項４】
吸気弁の弁中心軸周りの回転を抑止する回転抑止手段が設けられた請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの吸気弁。
【請求項５】
前記凹凸が複数のディンプルにより形成される請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの吸気弁。
【請求項６】
前記凹凸が放射状の切欠きにより形成される請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの吸気弁。
【請求項７】
前記凹凸が放射状のフィンにより形成される請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの吸気弁。
【請求項８】
前記凹凸が径方向の段により形成される請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの吸気弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気弁に関し、詳細には、燃料が吸気通路のポート部に向けて噴射されるエンジンにおいて、このポート部に設置される吸気弁の傘部背面の形状変更により燃料の気化を促進させ、燃焼を改善するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃焼混合気を形成するうえで、燃料の気化が充分に行われるべきであることは、従来一般的に知られた課題である。燃料の気化促進のために傘部背面の形状を変更した、次のようなエンジンの吸気弁が知られている。すなわち、吸気弁の傘部背面全体に環状の段又は微小なディンプルを形成することで、傘部背面の面積を拡大するとともに、この段等により傘部背面上に形成される流れの乱れの作用も相まって、燃料の気化を促進させるものである（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−０８９２１４号公報（段落番号０００９〜００１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の吸気弁には、次のような幾つかの問題がある。すなわち、このものでは、段等が吸気弁の傘部背面全体に形成されているため、傘部背面上の流れに対する通気抵抗が大きく、エンジンの出力が抑制されることである。また、傘部背面のうち点火プラグから遠い部位は、点火プラグに近い部位と比較して表面温度が低くなるが、この表面温度の低い部位にも段等が形成されているため、段等によりこの部位に保持される付着燃料が気化し難く、段等による気化促進の効果が減殺されることである。このことは、傘部背面全体が低温となるエンジンの低温始動時において、特に顕著に現れる。
【０００４】
本発明は、吸気弁の傘部背面の形状変更により燃料の気化を促進させるとともに、この形状変更に伴う通気抵抗の増大を抑制し、かつ傘部背面の温度分布を積極的に利用して、形状変更による気化促進の効果を効率的に得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、エンジンの吸気弁に関する。本発明に係る吸気弁は、燃料噴射弁により吸気通路のポート部に燃料が噴射されるエンジンに設けられ、傘部背面のうち弁中心軸を基準として点火プラグとは反対側の部位を除く所定の部位に凹凸が形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、吸気弁の傘部背面に凹凸を形成したことで、傘部背面の面積を拡大させ、燃料の気化を促進させることができる。また、この凹凸を傘部背面のうち表面温度が比較的に低くなる点火プラグとは反対側の部位以外の部位（すなわち、表面温度が比較的に高い。）に形成したことで、傘部背面に付着した燃料をこの凹凸により保持し、効率的に気化させることができる。なお、表面温度が比較的に低くなる点火プラブとは反対側の部位には凹凸が形成されないため、この部位には付着燃料が保持され難い。このため、付着燃料がこの部位から粒径の大きな液滴の状態で筒内に流入するのを回避することができる。更に、凹凸を所定の部位に、すなわち、傘部背面の一部に形成したことで、凹凸の形成に伴う通気抵抗の増大を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン１の構成を示している。このエンジン１において、燃料は、燃料噴射弁１０５により吸気通路１０１のポート部１０１ａに向けて噴射される。
エンジン１の吸気通路１０１には、導入部に図示しないエアクリーナが取り付けられており、吸気通路１０１には、このエアクリーナを介して大気中の空気が導入される。吸気通路１０１は、ポート部１０１ａにおいて、シリンダヘッドＨとピストンとの間に形成される燃焼室１０２と連通しており、このポート部１０１ａには、ポペット型の吸気弁１０３が設置されている。
【０００８】
吸気弁１０３は、シリンダヘッドＨに埋設された弁ガイド１０４に挿入されており、図示しないカムによりこの弁ガイド１０４内を上下に駆動される。この吸気弁１０３の往復動作に伴いポート部１０１ａが開閉される。本実施形態において、吸気弁１０３には、傘部背面１０３１（図２）に後述する複数のディンプルＤが設けられており、このディンプルＤにより傘部背面１０３１に凹凸が形成されている。また、吸気弁１０３及び弁ガイド１０４には、吸気弁１０３の弁中心軸Ｘ周りの回転を抑止するための構成（すなわち、回転抑止手段）が設けられている。
【０００９】
吸気通路１０１には、エンジン１に燃料を供給するための燃料噴射弁１０５が設置されている。燃料噴射弁１０５は、シリンダヘッドＨに固定されており、噴射方向が、吸気弁１０３の傘部背面１０３１の中心に対して点火プラグ１０６側にずらして設定されている。このため、本実施形態では、この噴射方向を定める燃料噴射弁１０５の噴射方向線Ａと、吸気弁１０３の弁中心軸（以下、単に「弁中心軸」という。）Ｘとを、傘部背面１０３１の外縁ｅ（図２）よりもステム部１０３２側で交差させている。燃料噴射弁１０５により噴射された燃料は、傘部背面１０３１に対し、弁中心軸Ｘよりも点火プラグ１０６側の部位で衝突する。燃料と吸入空気との混合気は、吸気弁１０３の開期間に燃焼室１０２内に導入される。なお、本実施形態に関し、「噴射方向線」とは、噴射により形成される噴霧（図１にその外形を点線Ｂで示す。）の中心線をいう。
【００１０】
点火プラグ１０６は、シリンダヘッドＨにおいて、燃焼室１０２の上部中央に臨ませて設置されている。燃焼室１０２に導入された混合気は、この点火プラグ１０６の点火動作により着火し、燃焼する。
燃焼後の排気ガスは、排気通路２０１に排出される。排気通路２０１には、ポート部２０１ａにポペット型の排気弁２０２が設置されている。この排気弁２０２も図示しないカムにより上下に駆動され、この排気弁２０２の往復動作に伴いポート部２０１ａが開閉される。排気ガスは、排気弁２０２の開期間に排気通路２０１に排出され、触媒コンバータ等の図示しない排気処理装置により浄化された後、大気中に放出される。
【００１１】
燃料噴射弁１０５の動作は、図示しないエンジンコントローラにより電子的に制御される。このエンジンコントローラには、エンジン１の運転状態を示すパラメータとして、エンジン冷却水の温度、基準又は単位クランク角信号（この信号をもとに、エンジン回転数を算出する。）及びアクセル開度等が入力される。エンジンコントローラは、入力した各種のパラメータをもとに、燃料噴射量を演算し、燃料噴射弁１０５に対して駆動信号を出力する。
【００１２】
図２は、吸気弁１０３及び弁ガイド１０４を上方視（ａ）及び側方視（ｂ）により示しており、本実施形態に係る回転抑止手段の構成を示している。
本実施形態では、吸気弁１０３のステム部１０３２に、その軸方向に長い突起１０３ａが形成されるとともに、弁ガイド１０４の内面に溝１０４ａが形成されている。この突起１０３ａと溝１０４ａとが噛み合うことで、吸気弁１０３の往復動作が許容されるとともに、弁中心軸Ｘを中心とした吸気弁１０３の回転方向の動きが制限されている。
【００１３】
図３は、吸気バルブ１０３の傘部を拡大して示しており、同図（ａ）は、この傘部を上方視により、同図（ｂ）は、この傘部を側方視により示している。
本実施形態では、吸気弁の傘部背面１０３１のうち、弁中心軸Ｘよりも点火プラグ１０６側の半円部分（図３（ａ）にその境界を二点鎖線Ｒで示す。）に円形のディンプルＤが形成されている。前述の通り、燃料噴射弁１０５の噴射方向が傘部背面１０３１の中心に対して点火プラグ１０６側にずらして設定されているため、この燃料噴射弁１０５により噴射された燃料は、ディンプルＤが形成された部位Ｒにおいて、傘部背面１０３１に衝突することとなる。
【００１４】
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態では、吸気弁の傘部背面１０３１にディンプルＤにより凹凸を形成したことで、傘部背面１０３１の面積を拡大させ、燃料の気化を促進させることができる。
また、本実施形態では、ディンプルＤを傘部背面１０３１のうち表面温度が比較的に高くなる点火プラグ１０６側の部位Ｒに形成したことで、傘部背面１０３１に付着した燃料をディンプルＤによりこの部位Ｒに保持し、効率的に気化させることができる。特に、エンジン１の低温始動時では、この部位Ｒは、表面温度が比較的早期に上昇する。このため、付着燃料を効率的に気化させ、未燃成分の排出を抑制することができる。他方、表面温度が比較的に低くなる点火プラブ１０６とは反対側の部位（すなわち、部位Ｒ以外の部位）には、ディンプルＤが形成されていない。このため、この部位では付着燃料が保持され難く、部位Ｒから流下した付着燃料がこの部位から粒径の大きな液滴の状態で筒内に流入するのを回避することができる。
【００１５】
図４は、吸気弁の傘部背面１０３１の温度分布を示している。
同図に示す通り、傘部背面１０３１は、点火プラグ１０６に近い位置ほど高温となる。本実施形態では、傘部背面１０３１のうち点火プラグ１０６側の半円部分ＲにディンプルＤを形成することとした。しかしながら、図４に示す温度分布を考慮して、燃料の良好な気化に必要な表面温度Ｔ１以上の温度が得られる部位を決定するとともに、この部位にディンプルＤを形成することとしてもよい。燃料は、このディンプルＤが形成される部位に向けて噴射させる。たとえば、エンジン１の低温始動時において、表面温度Ｔ１以上の温度が位置Ｐ１よりも点火プラグ１０６側の部位で得られる場合は、この位置Ｐ１よりも点火プラグ１０６側の部位Ｒ’（図４に斜線で示す。）にディンプルＤを形成する。この位置Ｐ１は、傘部背面１０３１の温度分布に応じ、弁中心軸Ｘに対して点火プラグ１０６側とし又はその反対側とすることができる。また、ディンプルＤによる付着燃料の保持及び後述する通気抵抗の低減の観点から、この位置Ｐ１により定められる部位Ｒ’は、弁中心軸Ｘを中心とした扇状に設定するとよい。
【００１６】
更に、本実施形態では、吸気弁のステム部１０３２に突起１０３ａを形成するとともに、弁ガイド１０４にこの突起１０３ａと噛み合う溝１０４ａを形成し、この突起１０３ａ及び溝１０４ａにより吸気弁１０３の回転を抑止することとした。このため、傘部背面１０３１のうちディンプルＤが形成された部位Ｒを常に高温下に置くことができ、ディンプルＤによる燃料の気化促進の効果を安定して得ることができる。
【００１７】
更に、本実施形態では、ディンプルＤを所定の部位Ｒに、すなわち、傘部背面１０３１の一部に形成したことで、ディンプルＤの形成に伴う通気抵抗の不要な増大を回避することができる。
図５は、本発明の他の実施形態に係る吸気弁１０３の傘部を拡大して示している。以下の図５〜７において、各図（ａ）がこの傘部を上方視により、各図（ｂ）がこの傘部を側方視により示していることは、図３におけると同様である。
【００１８】
本実施形態では、吸気弁の傘部背面１０３１において、先の実施形態に係るディンプルＤに代え、切欠きＮ（又は溝）が形成されている。この切欠きＮは、弁中心軸Ｘを中心として放射状に形成されており、傘部背面１０３１のうち弁中心軸Ｘよりも点火プラグ１０６側の半円部分に凹凸を形成している。切欠きＮが放射状に形成されたことで、傘部背面１０３１上での空気の流れに対する障害が形成されず、この空気の円滑な流れが確保されるため、凹凸の形成に伴う通気抵抗の増大を抑制することができる。なお、傘部背面１０３１に付着した燃料が切欠きＮにより高温の部位Ｒに保持され、燃料の気化が促進されることは、前述同様である。
【００１９】
図６は、本発明の更に別の実施形態に係る吸気弁１０３の傘部を拡大して示している。
本実施形態では、吸気弁の傘部背面１０３１において、フィンＦにより凹凸が形成されている。このフィンＦも、先の切欠きＮと同様に弁中心軸Ｘを中心として放射状に形成されている。このため、燃料の気化を単に促進するばかりでなく、凹凸の形成に伴う通気抵抗の増大を抑制することができる。
【００２０】
図７は、本発明の更に別の実施形態に係る吸気弁１０３の傘部を拡大して示している。
本実施形態では、吸気弁の傘部背面１０３１において、複数の段Ｓにより凹凸を形成している。この段Ｓは、弁中心軸Ｘを中心とする径方向に形成されている。このため、傘部背面１０３１の面積拡大及び付着燃料の保持による気化促進の効果に加え、段Ｓにより傘部背面１０３１上での空気の流れに乱れが形成され、この乱れにより燃料の気化が一層促進される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの構成
【図２】同上実施形態に係る回転抑止手段の構成
【図３】同上実施形態に係る吸気バルブの傘部の拡大図
【図４】同上吸気バルブの傘部背面の温度分布
【図５】本発明の他の実施形態に係る吸気バルブの傘部の拡大図
【図６】本発明の更に別の実施形態に係る吸気バルブの傘部の拡大図
【図７】本発明の更に別の実施形態に係る吸気バルブの傘部の拡大図
【符号の説明】
【００２２】
１…エンジン、１０１…吸気通路、１０２…燃焼室、１０３…吸気弁、１０３ａ…回転抑止手段としての突起、１０３１…傘部背面、１０３２…ステム部、１０４…弁ガイド、１０４ａ…回転抑止手段としての溝、１０５…燃料噴射弁、１０６…点火プラグ、２０１…排気通路、２０２…排気弁、２０３…弁ガイド、Ｈ…シリンダヘッド、Ｘ…弁中心軸、Ａ…噴射方向線、Ｂ…噴霧の外形、Ｄ…ディンプル、Ｎ…切欠き、Ｆ…フィン、Ｓ…段、ｅ…傘部背面の外縁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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