(57)【要約】  本発明は、内燃機関のバルブガイドに関し、より詳細には、内燃機関の吸気管内に突出されているバルブガイドの外周面に設けられ、燃料と空気との混合を促進する燃料混合手段を備えたスワールバルブガイドに関するものである。本発明によるスワールバルブガイドは、内燃機関の吸気弁の往復運動を案内するために、内燃機関のシリンダーヘッドの吸気管内に突出するように設置されるガイド部を備えたバルブガイドにおいて、前記吸気管を通過する燃料と空気とを混合するため、前記ガイド部の外周面に設置され、流動の下流側に渦流を形成するための部材を含む燃料混合手段を備えることを特徴とする。本発明によれば、燃焼室から近い地点であるバルブガイドに設置され、渦流を形成し、燃料と空気とが適切に混合された状態で燃焼室に進むようにしている。また、既存のバルブガイドに燃料混合手段を設置することで、混合気の流れをできる限り妨げないようにすることができる。
2008514841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁の往復運動を案内するために、内燃機関のシリンダーヘッドの吸気管内に突出されるように設置されるガイド部を備えたバルブガイドにおいて、
前記吸気管を通過する燃料と空気とを混合するために、前記ガイド部の外周面に設置され、流動の下流側に渦流を形成するための部材を含む燃料混合手段を備えることを特徴とするスワールバルブガイド。
【請求項２】
前記渦流を形成するための部材は、前記ガイド部の外周面に固定された少なくとも一つのブレードであることを特徴とする請求項１に記載のスワールバルブガイド。
【請求項３】
前記燃料混合手段は、ガイド部の外周面に回転可能になるように設置されたハブをさらに含み、
前記少なくとも一つのブレードは、前記ハブの外周面に固定されることを特徴とする請求項２に記載のスワールバルブガイド。
【請求項４】
前記ブレードは複数個であり、内周面が前記複数のブレードのそれぞれの端と連結される補強枠をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のスワールバルブガイド。
【請求項５】
前記ブレードは複数個であり、内周面が前記複数のブレードのそれぞれの端と連結される補強枠をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のスワールバルブガイド。
【請求項６】
前記補強枠の外周面と内周面のうちのいずれか一面に固定される補助ブレードをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のスワールバルブガイド。
【請求項７】
前記ブレードは複数個であり、前記複数個のブレードは、前記ガイド部の円周方向に外周面に等間隔で配置されることを特徴とする請求項３または請求項５に記載のスワールバルブガイド。
【請求項８】
前記少なくとも一つのブレードは、前記バルブガイドの長手方向に対して所定の角度傾いた螺旋状であることを特徴とする請求項２乃至請求項５のうちのいずれか一項に記載のスワールバルブガイド。
【請求項９】
前記少なくとも一つのブレードは、端部に吸気管の上流側に延長された延長部が形成されることを特徴とする請求項２乃至請求項５のうちのいずれか一項に記載のスワールバルブガイド。
【請求項１０】
前記燃料混合手段は複数個であり、それぞれの燃料混合手段のブレードは、前記バルブガイドの長手方向に対して所定の角度傾いた螺旋状であり、隣り合う燃料混合手段のブレードと互いに異なる角度で傾いたことを特徴とする請求項２乃至請求項５のうちのいずれか一項に記載のスワールバルブガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブガイドに関し、より詳細には、内燃機関の吸気管内に突出されているバルブガイドの外周面に設けられ、燃料と空気との混合を促進する燃料混合手段を備えたスワールバルブガイドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来技術による内燃機関のシリンダーヘッドにバルブガイドが設置された状態の断面図である。
【０００３】
吸気管１１は、燃料と空気との混合気の流動通路であって、シリンダーヘッド１０に形成される。吸気管１１の入口には、吸気マニフォールド１２が結合され、吸気管の出口は燃焼室１３に連結される。燃料と空気との混合気は、吸気マニフォールド１２から供給され、吸気管１１を通過して燃焼室１３に供給され、燃焼室１３の入口で吸気弁１４によってその流動が断続的に制御される。吸気弁１４は、バルブステム１５に連結され、図示する矢印方向に往復運動するが、このような往復運動を案内するために、バルブガイド１００が必要である。バルブガイド１００は、中空の円筒形状を有し、中空に挿入されたバルブステム１５の上下運動を案内し、同時に吸気弁１４の熱をシリンダーヘッドに伝達して吸気弁を冷却させる役割もする。そのために、バルブガイド１００は、シリンダーヘッド１０に固定された固定部１０１と、吸気管１１の内側に突出されているガイド部１０２とを含む。
【０００４】
周知のように、内燃機関において、燃焼室に供給される燃料と空気との混合が良好に行われると、不完全燃焼やノッキングが減少し、出力が増加するという効果がある。そのために、吸気マニフォールドまたは吸気マニフォールドとエアクリーナとの間に挿入し、空気または燃料と空気との混合気に渦流が発生するように誘導する様々な形態のスワールユニット（swirling unit）が開発されている。このような従来のスワールユニットとしては、中空の円筒形状を有するハウジングの中空内部に設置された固定ブレード、または、ハウジングの長手方向を中心軸線として回転可能に設置された回転ブレードを有するものが挙げられる。また、図２に示すように、吸気弁２の吸気管側の面にベーン３を設けることによって渦流の形成を図った例もある。
【０００５】
しかし、従来のスワールユニットは、吸気マニフォールドまたは吸気マニフォールドとエアクリーナとの間に配置されるので、スワールユニットを通過した空気が燃料噴射装置または燃焼室に達する前に、管内の摩擦によって渦流が大幅に消失する。また、燃料と空気との混合気に直接作用するのではなく、空気の流れに対してのみ渦流を形成するため、燃料と空気との混合という目的を実現することは難しい。また、渦流を形成するための回転体がハウジングの中空内部に設置され、空気の流れを妨げるという問題点もある。
【０００６】
一方、吸気弁の吸気管側の面にベーンを設けた従来のスワールユニットは、燃料と空気との混合気に直接渦流を形成するものではあるが、吸気弁とともに往復運動する間に混合気の流動と同じ方向に動く場合があり、そのときには、混合気に形成される渦流が十分ではないという問題点がある。また、吸気弁の一側面に設けられたベーンは、吸気弁の頻繁な往復運動及び燃焼室から伝達される熱によって損傷しやすい。若し、ベーンがバルブの往復運動による衝撃で破壊されると、内燃機関全体の作動に致命的な影響を及ぼすことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、渦流を形成し、燃料と空気との混合気の混合を促進することができるスワールバルブガイドを提供することである。また、本発明の目的は、吸気管内に突出されている既存のバルブガイドに燃料混合手段を設置し、混合気の流れに対する妨害を最小に抑えながら渦流を形成することができるスワールバルブガイドを提供することである。また、本発明の目的は、バルブの往復運動による衝撃と無関係に、混合気に渦流を形成することができるスワールバルブガイドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明によるスワールバルブガイドは、内燃機関の吸気弁の往復運動を案内するために、内燃機関のシリンダーヘッドの吸気管内に突出されるように設置されるガイド部を備えたバルブガイドにおいて、前記吸気管を通過する燃料と空気とを混合するために、前記ガイド部の外周面に設置され、流動の下流側に渦流を形成するための部材を含む燃料混合手段を備えることを特徴とする。前記渦流を形成するための部材は、前記ガイド部の外周面に固定される少なくとも一つのブレードであることが好ましい。特に、前記燃料混合手段は、ガイド部の外周面に回転可能になるように設置されたハブをさらに含み、前記少なくとも一つのブレードは、前記ハブの外周面に固定されることが好ましい。
【０００９】
また、本発明によるスワールバルブガイドは、前記ブレードは複数個であり、内周面が前記複数ブレードのそれぞれの端と連結される補強枠をさらに含んでもよい。
【００１０】
また、本発明によるスワールバルブガイドは、前記補強枠の外周面と内周面のうちの少なくとも一面に固定された補助ブレードをさらに含むことが好ましい。
【００１１】
また、本発明によるスワールバルブガイドは、前記ブレードは複数個であり、前記複数個のブレードは、前記ガイド部の円周方向に外周面に等間隔で配置されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明によるスワールバルブガイドは、前記少なくとも一つのブレードは、前記バルブガイドの長手方向に対して所定の角度傾いた螺旋状であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明によるスワールバルブガイドは、前記少なくとも一つのブレードは、端部に吸気管の上流側に延長された延長部が形成されることが好ましい。
【００１４】
また、本発明によるスワールバルブガイドは、前記燃料混合手段は複数個であり、それぞれの燃料混合手段のブレードは、前記バルブガイドの長手方向に対して所定の角度傾いた螺旋状であり、隣り合う燃料混合手段のブレードと互いに異なる角度で傾くことが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図３は、本発明の第１実施形態に係るスワールバルブガイドの斜視図である。
【００１７】
一般的に、バルブガイドは中空の円筒状であり、シリンダーヘッドに挿入される基底部１０１と、吸気管の内部に突出されバルブの往復運動を案内するガイド部１０２とを含む。前記バルブガイド１００のガイド部１０２の外周面には燃料混合手段が設置される。この燃料混合手段は、燃料を空気と混合するための部材１１０を含む。前記部材１１０は、燃料と空気との混合気の流動の下流側に渦流を形成できるものであれば十分であり、図示するように、突出された棒１１０であってもよい。特に、前記棒１１０が混合気の流動の下流側に向かって屈曲された弾性体である場合、混合気の流動によって揺れて混合気の流動に渦流を形成し、結果的に、燃料と空気との混合を促進することができる。
【００１８】
図４は、本発明の第２実施形態に係るスワールバルブガイドの斜視図である。
【００１９】
本実施例の燃料混合手段２００は、燃料と空気とを混合するための部材であって、突出して形成されたブレード２１０を含む。前記ブレード２１０は複数個であることが好ましく、それぞれのブレード２１０は、バルブガイドの長手方向に対して所定の角度傾いた螺旋状である。
【００２０】
図５は、本発明の第３実施形態に係るスワールバルブガイドの斜視図であり、図６は、図５に示す実施形態をシリンダーヘッドに設置した状態の断面図である。
【００２１】
本実施形態の燃料混合手段２００は、前記第２実施形態と比較して、内周面が前記複数のブレード２１０のそれぞれの端と連結された補強枠２５０をさらに含む。前記補強枠２５０は、ブレード２１０の端を支持し、強度を補強する。また、前記補強枠２５０には補助ブレード２５１、２５２が固定されていることがより好ましい。前記補助ブレード２５１、２５２は、補強枠２５０の内周面または外周面のうちのいずれか一面、または、内周面と外周面の全てに配置することができる。
【００２２】
本実施形態を図６に示すようにシリンダーヘッド１０に設置すると、バルブガイド１００の中空にバルブステム１５が挿入され、矢印方向に往復運動を行い、吸気弁１４が燃焼室１３に供給される燃料と空気との混合気を断続的に制御する。このとき、吸気マニホルド１２を通過した燃料と空気との混合気が、吸気管１１を通りながらバルブガイド１００に設置された燃料混合手段２００に衝突すると、ブレード２１０の形状によって流動の方向が変化して形成される渦流により燃料と空気との混合が促進される。この過程で、補強枠２５０と補助ブレード２５１、２５２は、渦流の形成をより増大させる。
【００２３】
図７は、本発明の第４実施形態に係るスワールバルブガイドの斜視図である。
【００２４】
本実施形態では、前記第３実施形態と同様に燃料混合手段を複数個備える。すなわち、第１燃料混合手段２００と第２燃料混合手段３００がバルブガイド１００の長手方向に一列に配置される。図には、各燃料混合手段が全て第３実施形態と同様の構造を有するものと示されているが、第１実施形態及び第２実施形態の燃料混合手段と同様の構造を採用することもできる。また、第１燃料混合手段２００の各ブレードがバルブガイドの長手方向に対して傾いた角度と、第２燃料混合手段３００の各ブレードが傾いた角度とが互いに異なるようにすると、各燃料混合手段を通過した混合気により強い渦流を形成することが可能である。
【００２５】
図８は、本発明の第５実施形態に係るスワールバルブガイドの分解斜視図である。
【００２６】
本実施形態は、前記実施形態と異なり、燃料混合手段４００がハブ４１０をさらに含むことを大きな特徴としている。前記ハブ４１０は、バルブガイド１００の外周面に結合され、その外周面にブレード４２０が固定されている。前記ハブ４１０は、適当な数の通常のベアリング４６０を利用してバルブガイド１００に回転可能に設置されることが好ましい。ハブ４１０が回転可能に設置されると、燃料と空気との混合気が燃料混合手段４００を通過する際に、ハブ４１０が固定された場合に比べて、混合気の流動に対する抵抗が著しく減少する。その結果、内燃機関の吸入効率を大きく低下させない。この場合、バルブガイド１００から燃料混合手段４００が離脱することを防止するために、バルブガイド１００の端に栓４７０を固定する必要がある。前記栓４７０は、バルブステムが通過できるように貫通穴が形成されたリング状である。
【００２７】
図９は、本発明の第６実施形態に係るスワールバルブガイドの分解斜視図であり、図１０は、図９に示す実施形態の結合斜視図であり、図１１は、図９に示す実施形態をシリンダーヘッドに設置した状態の断面図である。
【００２８】
本実施形態が前記第５実施形態と異なる点は、燃料混合手段４００の構造である。本実施形態の燃料混合手段４００は、前記第３実施形態と同様に、補強枠４５０と補強枠に固定された補助ブレード４５１、４５２をさらに含む。特に、ハブ４１０がベアリング４６０によってバルブガイド１００に回転可能に結合される場合には、補強枠４５０の必要性はより大きくなる。すなわち、吸気マニホルド１２から吸気管１１に供給された混合気が燃料混合手段４００を通過すると、ブレード４１０に衝突して燃料混合手段４００を回転させることになるが、回転数が高いほど、ブレード４１０面に沿って半径方向に離脱する混合気の量が増加する。このようにして脱離した混合気は、他の混合気の流れを妨げ、吸気効率を低下させる原因となり得る。
【００２９】
補強枠４５０は、ブレード４１０を構造的に補強すると同時に、このような混合気の脱離を抑制する役割もする。
【００３０】
補助ブレード４５１、４５２は、補強枠４５０の内周面または外周面のうちのいずれか一面、または、内周面と外周面の全てに固定されてもよく、燃料混合手段４００を通過する混合気に対してより強い渦流を形成するためのものである。
【００３１】
図１２は、本発明の第７実施形態に係るスワールバルブガイドをシリンダーヘッドに設置した状態の断面図である。本実施形態が前記実施形態と異なる点は、燃料混合手段を複数個備えるという点である。
【００３２】
例えば、第１燃料混合手段４００と第２燃料混合手段５００とがバルブガイド１００の長手方向に沿って一列に配置されている。各燃料混合手段４００、５００としては、前記第５実施形態または第６実施形態の燃料混合手段と同様の構造を選択的に採用してもよい。よって、各燃料混合手段は、バルブガイドに対して回転可能に結合されることもでき、固定されていることもできる。
【００３３】
また、図示していないが、各燃料混合手段４００、５００は、補強枠及び補強枠に固定された補助ブレードをさらに含んでもよい。さらに、第１燃料混合手段４００の各ブレードがバルブガイドに対して傾いた角度と、第２燃料混合手段５００の各ブレードが傾いた角度とが互いに異なるようにし、第１燃料混合手段４００と第２燃料混合手段５００との回転数が互いに異なるようにすることで、通過する混合気に対してより強い渦流を形成することができる。特に、第１燃料混合手段４００がバルブガイドの長手方向に対して傾いた方向と、第２燃料混合手段５００が傾いた方向とを互いに逆にすると、二つの燃料混合手段の回転方向が互いに逆になり、混合気に形成される渦流がより増大される。
【００３４】
図１３は、本発明の第８実施形態に係るスワールバルブガイドをシリンダーヘッドに設置した状態の断面図である。
【００３５】
本実施形態でも前記第７実施形態と同様に、複数の燃料混合手段４００、５００を備える。ただし、第１燃料混合手段４００のブレードの形状が前記実施形態と異なる。すなわち、第１燃料混合手段４００のブレードは、端部に吸気管の上流側に延長された延長部４０１が形成されている。前記延長部４０１は、隣り合う第２燃料混合手段５００のブレードより外側に位置していてもよく、この場合、バルブガイドの長手方向に垂直な端面内に第１燃料混合手段４００の延長部４０１と、第２燃料混合手段５００のブレードとがともに位置するので、混合気に対してより強い渦流を形成することができる。図示していないが、本実施形態の各燃料混合手段も同様、補強枠及び補強枠に固定される補助ブレードをさらに備えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によれば、燃焼室から近い地点であるバルブガイドに設置され、渦流を形成し、燃料と空気とが適切に混合された状態で燃焼室に進むようにする。また、既存のバルブガイドに燃料混合手段を設置し、混合気の流れをできる限り妨げないようにすることができる。また、バルブの往復運動による衝撃と無関係に、燃焼室から近い地点で混合気に渦流を形成できることから、燃料と空気とを效果的に混合することができるようになる。
【００３７】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来技術によるバルブガイドをシリンダーヘッドに設置した状態の断面図。
【図２】従来技術によるバルブの吸気管側の面に設けられたベーンの斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態に係るスワールバルブガイドの斜視図。
【図４】本発明の第２実施形態に係るスワールバルブガイドの斜視図。
【図５】本発明の第３実施形態に係るスワールバルブガイドの斜視図。
【図６】図５に示す実施形態をシリンダーヘッドに設置した状態の断面図。
【図７】本発明の第４実施形態に係るスワールバルブガイドの斜視図。
【図８】本発明の第５実施形態に係るスワールバルブガイドの分解斜視図。
【図９】本発明の第６実施形態に係るスワールバルブガイドの分解斜視図。
【図１０】図９に示す実施形態の結合斜視図。
【図１１】図９に示す実施形態をシリンダーヘッドに設置した状態の断面図。
【図１２】本発明の第７実施形態に係るスワールバルブガイドをシリンダーヘッドに設置した状態の断面図。
【図１３】本発明の第８実施形態に係るスワールバルブガイドをシリンダーヘッドに設置した状態の断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１００  バルブガイド
２００、３００、４００、５００  燃料混合手段
【図１】
2008514841.tif 000003
【図２】
2008514841.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008514841.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008514841.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008514841.tif 000011
【図１０】
2008514841.tif 000012
【図１１】
2008514841.tif 000013
【図１２】
2008514841.tif 000014
【図１３】
2008514841.tif 000015
【国際調査報告】
2008514841.tif 000016