(57)【要約】【課題】内燃機関の排気行程で、シリンダ孔内から排気通路に向かい排気が円滑に流動するようにして、内燃機関の排気効率を向上させるようにする。【解決手段】内燃機関１の排気装置７は排気弁１３を備える。シリンダ孔３内に向かって開口する排気通路９の上流端開口１２の開口縁に形成される円環形状の弁座２１に対し、排気弁１３の傘部１７の弁面１９が離接して上流端開口１２を開閉可能とする。傘部１７における弁面１９よりも排気通路９側の外面２５に突出部２６を一体的に形成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ孔内に向かって開口する排気通路の上流端開口の開口縁に形成される円環形状の弁座に対し、傘部の弁面が離接して上記上流端開口を開閉可能とするポペット型排気弁を備えた内燃機関の排気装置において、
上記傘部における上記弁面よりも上記排気通路側の外面に突出部を一体的に形成したことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項２】
上記突出部を、上記傘部の弁面近傍に沿って上記排気弁の周方向に延びる突条体としたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項３】
上記排気弁の側面視で、上記突出部の外面のうち、上記弁面側の突出外面を上記弁面の上記排気通路側における仮想延長線にほぼ直交させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気装置に関し、より詳しくは、内燃機関の排気行程で、排気弁の傘部の外面に沿ってシリンダ孔内から排気通路に向かい排気が流動するとき、この排気と上記傘部の外面との境界部に渦を生じさせて、排気の流動を円滑にさせるようにする内燃機関の排気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、従来、下記特許文献１に示されるのもがある。この公報のものによれば、内燃機関は、クランク軸を支持するクランクケースから突出するシリンダと、このシリンダの突出端に取り付けられてシリンダ孔を閉じるシリンダヘッドと、上記シリンダ孔に対し軸方向に摺動可能となるよう嵌入されるピストンと、このピストンと上記クランク軸とを連動連結させる連設棒とを備えている。
【０００３】
上記シリンダヘッドの一側部には、その外部を上記シリンダ孔内に連通させる吸気通路が形成されている。また、上記内燃機関の排気装置として、シリンダヘッドの他側部には、上記シリンダ孔内を外部に連通させる排気通路が形成されている。上記シリンダ孔内に向かって開口する上記吸気通路の下流端開口を開閉可能とするポペット型吸気弁が設けられている。また、上記シリンダ孔内に向かって開口する上記排気通路の上流端開口を開閉可能とするポペット型排気弁が設けられている。
【０００４】
上記排気弁の傘部は、この傘部の外周面に形成された弁面（バルブフェース）が上記排気通路の上流端開口の開口縁に形成される円環形状の弁座（バルブシート）に対し、離接して、上記上流端開口を開閉可能とさせる。
【０００５】
上記内燃機関の駆動による吸気、排気行程で、上記吸、排気弁のそれぞれの開閉弁動作により、上記吸気通路を通りシリンダ孔内に外部の空気が吸入空気として吸入され燃焼に供される。一方、この燃焼により生じた燃焼ガスは、排気として上記排気通路を通り外部に排出されるようになっている。
【特許文献１】特開平８−２４７０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記排気弁の外面は、通常、全体的に滑らかに機械加工されている。このため、内燃機関の排気行程で、上記排気弁が開弁動作して上記排気通路を通りシリンダ孔内から排気が外部に排出されるとき、この排気は、傘部における排気通路側の外面からの剥離が抑制されて、この傘部の外面に沿うように大きく屈曲しながら流動しがちとなる。
【０００７】
しかし、上記のように大きく屈曲する流動は、シリンダ孔内から排気通路への排気の円滑な流動を阻害するものであり、これは、内燃機関における排気効率の向上を阻害する原因となって、エンジン性能上好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、内燃機関の排気行程で、シリンダ孔内から排気通路に向かい排気が円滑に流動するようにして、内燃機関の排気効率を向上させるようにすることである。
【０００９】
請求項１の発明は、シリンダ孔３内に向かって開口する排気通路９の上流端開口１２の開口縁に形成される円環形状の弁座２１に対し、傘部１７の弁面１９が離接して上記上流端開口１２を開閉可能とするポペット型排気弁１３を備えた内燃機関の排気装置において、
上記傘部１７における上記弁面１９よりも上記排気通路９側の外面２５に突出部２６を一体的に形成したものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明に加えて、上記突出部２６を、上記傘部１７の弁面１９近傍に沿って上記排気弁１３の周方向に延びる突条体としたものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の発明に加えて、上記排気弁１３の側面視（図１）で、上記突出部２６の外面のうち、上記弁面１９側の突出外面２６ａを上記弁面１９の上記排気通路９側における仮想延長線３１にほぼ直交させるようにしたものである。
【００１２】
なお、この項において、上記各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による効果は、次の如くである。
【００１４】
請求項１の発明は、シリンダ孔内に向かって開口する排気通路の上流端開口の開口縁に形成される円環形状の弁座に対し、傘部の弁面が離接して上記上流端開口を開閉可能とするポペット型排気弁を備えた内燃機関の排気装置において、
上記傘部における上記弁面よりも上記排気通路側の外面に突出部を一体的に形成している。
【００１５】
このため、上記排気通路に向かって排気が流動するとき、上記傘部の外面に沿って流動する上記排気の一部は上記突出部に衝突しがちとなる。すると、この衝突により、上記排気と上記傘部の外面との境界部には渦が生じる。そして、この渦により、上記排気は上記外面から離されて、上記排気通路に向かい、より直線的に流動させられる。
【００１６】
よって、従来の技術のように排気が傘部の外面からの剥離が抑制されて、この傘部の外面に沿うよう大きく屈曲しながら流動する、ということに比べ、上記排気の流動は円滑になされる。この結果、内燃機関の排気効率が向上して、エンジン性能の向上が達成される。
【００１７】
請求項２の発明は、上記突出部を、上記傘部の弁面近傍に沿って上記排気弁の周方向に延びる突条体としている。
【００１８】
このため、上記弁面の近傍における傘部の外面の外縁部の周方向各部には、より確実に渦が生じる。よって、上記排気通路に向かい弁面を通過した直後の排気は、上記渦により直ちに上記傘部の外面から離されて、より直線的に上記排気通路に向かって流動させられる。つまり、排気の流動はより円滑になされる。この結果、内燃機関の排気効率がより向上して、エンジン性能の向上がより確実に達成される。
【００１９】
請求項３の発明は、上記排気弁の側面視で、上記突出部の外面のうち、上記弁面側の突出外面を上記弁面の上記排気通路側における仮想延長線にほぼ直交させられている。
【００２０】
このため、上記排気が、排気通路に向かって弁面に沿うよう流動するとき、このように弁面に沿って流動してきた排気の一部は、上記した突出部の突出外面に対し、より勢いよく衝突しがちとなって、上記突出部の上流側に渦がより確実に生じる。
【００２１】
よって、上記渦により、上記排気は上記傘部の外面から、より確実に離され、上記排気通路に向けて更に直線的に流動させられる。つまり、排気の流動は更に円滑になされる。この結果、内燃機関の排気効率が更に向上して、エンジン性能の向上が更に確実に達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の内燃機関の排気装置に関し、内燃機関の排気行程で、シリンダ孔内から排気通路に向かい排気が円滑に流動するようにして、内燃機関の排気効率を向上させるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための最良の形態は、次の如くである。
【００２３】
即ち、内燃機関の排気装置は、ポペット型排気弁を備える。シリンダ孔内に向かって開口する排気通路の上流端開口の開口縁に形成される円環形状の弁座に対し、上記排気弁の傘部の弁面が離接して上記上流端開口を開閉可能とする。上記傘部における上記弁面よりも上記排気通路側の外面に突出部が一体的に形成されている。
【実施例】
【００２４】
本発明をより詳細に説明するために、その実施例を添付の図に従って説明する。
【００２５】
図１，２において、符号１は４サイクルの内燃機関である。この内燃機関１は、不図示のクランクケースから上方に向けて突出するシリンダ２と、このシリンダ２の突出端に取り付けられて上記シリンダ２のシリンダ孔３の上端を閉じるシリンダヘッド４と、上記シリンダ孔３の軸心５と同軸上に位置してこのシリンダ孔３に対し軸方向に摺動可能となるよう嵌入される不図示のピストンと、吸気装置６、排気装置７とを備えている。
【００２６】
上記内燃機関１の上記吸気装置６として、シリンダヘッド４の一側部には、その外部を上記シリンダ孔３内に連通させる吸気通路８が形成されている。また、上記内燃機関１の上記排気装置７として、シリンダヘッド４の他側部には、上記シリンダ孔３内を外部に連通させる排気通路９が形成されている。上記シリンダ孔３内に向かって開口する上記吸気通路８の下流端開口１０を開閉可能とするポペット型吸気弁１１が設けられ、この吸気弁１１は上記シリンダヘッド４に支持されている。また、上記シリンダ孔３内に向かって開口する上記排気通路９の上流端開口１２を開閉可能とするポペット型排気弁１３が設けられ、この排気弁１３は上記シリンダヘッド４に支持されている。
【００２７】
上記排気通路９の上流端開口１２の軸心１５上に、上記排気弁１３の軸心１６が位置している。上記排気弁１３は、その軸心１６上に位置して、上記排気通路９の上流端開口１２を上記シリンダ孔３側から開閉可能とする円盤形状の傘部１７と、上記軸心１６上に位置して、上記上流端開口１２を貫通するよう上記傘部１７から一体的に突出する弁棒１８とを備えている。上記傘部１７の外周面には、上記排気弁１３の軸心１６を中心とする円環形状の弁面（バルブフェース）１９が形成されている。
【００２８】
一方、上記排気通路９の上流端開口１２の開口縁には円環形状の弁座（バルブシート）２１が形成されている。そして、上記排気弁１３の軸方向移動による開閉弁動作により、この排気弁１３の傘部１７の弁面１９が上記弁座２１に対し離反（図１，２中実線）、当接（図１中二点鎖線）して、上記上流端開口１２が開閉可能とされている。
【００２９】
上記内燃機関１の駆動による吸気、排気行程で、上記吸、排気弁１１，１３のそれぞれの開閉弁動作により、上記吸気通路８を通りシリンダ孔３内に外部の空気が吸入空気２３として吸入され燃焼に供される一方、この燃焼により生じた燃焼ガスは、排気２４として上記排気通路９を通り外部に排出されるようになっている。
【００３０】
上記構成において、傘部１７における上記弁面１９よりも上記排気通路９側の外面２５に突出部２６が一体的に形成されている。
【００３１】
ここで、上記排気弁１３の外面は、通常、全体的に滑らかに機械加工されている。このため、内燃機関１の排気行程で、上記排気弁１３が開弁動作して、その弁面１９と弁座２１との間の弁隙間２８を通り上記シリンダ孔３内から排気通路９を通り排気２４が外部に排出されるとき、この排気２４は、傘部１７における排気通路９側の外面からの剥離が抑制されて、この傘部１７の外面２５に沿うように大きく屈曲しながら流動しがちとなる。しかし、このような流動は、シリンダ孔３内から排気通路９への排気２４の円滑な流動を阻害するものである。
【００３２】
そこで、前記したように、傘部１７における弁面１９よりも上記排気通路９側の外面２５に突出部２６を一体的に形成したのであり、このため、上記排気通路９に向かって排気２４が上記弁隙間２８を流動するとき、上記傘部１７の外面２５に沿って流動する上記排気２４の一部は上記突出部２６に衝突しがちとなる。すると、この衝突により、上記排気２４と上記傘部１７の外面２５との境界部（境界層を含む）には渦２９が生じる。そして、この渦２９により、上記排気２４は上記外面２５から離されて、上記排気通路９に向かい、より直線的に流動させられる。
【００３３】
よって、従来の技術のように排気２４が傘部１７の外面２５からの剥離が抑制されて、この傘部１７の外面２５に沿うよう大きく屈曲しながら流動する、ということに比べ、上記排気２４の流動は円滑になされる。この結果、内燃機関１の排気効率が向上して、エンジン性能の向上が達成される。
【００３４】
また、上記突出部２６は、上記傘部１７の弁面１９近傍に沿って上記排気弁１３の周方向に延びる突条体とされ、上記突出部２６は上記排気弁１３の軸心１６を中心とする連続的な円環形状となるよう形成されている。なお、上記突出部２６は不連続な円環形状であってもよい。
【００３５】
このため、上記弁面１９の近傍における傘部１７の外面２５の外縁部の周方向各部には、それぞれより確実に渦２９が生じる。よって、上記排気通路９に向かい弁隙間２８の弁面１９を早い流速で通過した直後の排気２４は、上記渦２９により直ちに上記傘部１７の外面２５から全体的に離されて、より直線的に上記排気通路９に向かって流動させられる。つまり、排気２４の流動はより円滑になされる。この結果、内燃機関１の排気効率がより向上して、エンジン性能の向上がより確実に達成される。
【００３６】
また、上記排気弁１３の側面視（図１）で、上記突出部２６の外面のうち、上記弁面１９側の突出外面２６ａは上記弁面１９の上記排気通路９側における仮想延長線３１にほぼ直交させられている。
【００３７】
このため、上記排気２４が、排気通路９に向かって上記弁隙間２８の弁面１９に沿うよう流動するとき、この弁面１９に沿って流動してきた排気２４の一部は、上記した突出部２６の突出外面２６ａに対し、より勢いよく衝突しがちとなって、上記突出部２６の上流側に渦２９がより確実に生じる。
【００３８】
よって、上記渦２９により、上記排気２４は上記傘部１７の外面２５から、より確実に離され、上記排気通路９に向けて更に直線的に流動させられる。つまり、排気２４の流動は更に円滑になされる。この結果、内燃機関１の排気効率が更に向上して、エンジン性能の向上が更に確実に達成される。
【００３９】
図３は、バルブリフトＬの値を種々設定し、従来の排気弁と、本願の排気弁１３とを用いて、それぞれの排気２４の量を測定した実験結果のグラフ図である。
【００４０】
具体的には、従来の一般的な形状をした排気弁（従来標準）と、本願の排気弁１３とを用い、バルブリフトＬの上記設定値毎に、排気２４の流量（ｇ／ｓｅｃ）を流体解析（ＣＦＤ）やピトー管などを用いて測定した実験結果である。なお、この排気２４の量は、内燃機関１の排気効率にほぼ比例するものである。
【００４１】
上記図３によれば、上記バルブリフトＬのＡの範囲で、従来標準による排気の量に対し、本願による排気２４の量がほぼ５−２７％増加することがわかる。つまり、排気効率の向上が期待できる。
【００４２】
なお、以上は図示の例によるが、上記突出部２６は倒立Ｕ字形状の突条体としてもよい。また、上記突出部２６を半球状体などとして、所望径寸法で、軸心１６周りの周方向に多数列設してもよく、半径の小さい多数の突出部２６をランダムに形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図２の部分拡大図である。
【図２】内燃機関の部分側面断面図である。
【図３】実験結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    内燃機関
２    シリンダ
３    シリンダ孔
４    シリンダヘッド
５    軸心
７    排気装置
８    吸気通路
９    排気通路
１０  下流端開口
１１  吸気弁
１２  上流端開口
１３  排気弁
１５  軸心
１６  軸心
１７  傘部
１８  弁棒
１９  弁面
２１  弁座
２３  吸入空気
２４  排気
２５  外面
２６  突出部
２６ａ  突出外面
２８  弁隙間
２９  渦
３１  仮想延長線
Ｌ    バルブリフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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