(57)【要約】  【課題】  吸気弁が極小リフト量となる運転時でも、安定した混合気量を気筒内に供給する可変動弁機構付き内燃機関を提供する。  【解決手段】  可変動弁機構付き内燃機関は、内燃機関の運転条件に応じて吸気弁１のバルブリフト特性が制御される可変動弁機構を備え、吸気弁１の弁頭部６６が着座するバルブシート６０には、着座時に弁頭部６６のシール面６７が当接するシート面６２が形成されている。バルブシート６０には、着座時にシール面６７に対して当接している部分よりも上流側となる位置に、燃料液膜の生成を抑止する撥燃料皮膜６５が形成されている。  【選択図】  図２
2005180263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁のバルブリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁機構を備え、内燃機関の運転条件に応じて吸気弁のバルブリフト特性が制御される可変動弁機構付き内燃機関において、
吸気通路内に、燃料液膜の生成を抑止する燃料液膜化抑止手段が設けられていることを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関。
【請求項２】
吸気弁の弁頭部が着座するバルブシートには、着座時に弁頭部のシール面が当接するシート面が形成されており、
燃料液膜化抑止手段は、着座時にシール面に対して当接している部分よりも上流側となる位置のバルブシートに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構付き内燃機関。
【請求項３】
吸気弁の弁頭部が着座するバルブシートには、着座時に弁頭部のシール面が当接するシート面が形成されており、
燃料液膜化抑止手段は、着座時にシート面に対して当接している部分よりも上流側となる位置の弁頭部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構付き内燃機関。
【請求項４】
吸気弁の弁頭部が着座するバルブシートには、着座時に弁頭部のシール面が当接するシート面が形成されており、
燃料液膜化抑止手段は、バルブシート及び弁頭部の双方に設けられ、かつ着座時にバルブシート及び弁頭部が互いに当接し合う部分よりも上流側となる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構付き内燃機関。
【請求項５】
吸気弁の弁頭部が着座するバルブシートには、着座時に弁頭部のシール面が当接するシート面が形成されており、
燃料液膜化抑止手段は、着座時にシート面に対して当接している部分よりも上流側となるシール面のシール面上流側縁と、着座時にシール面に対して当接している部分よりも上流側となるシート面のシート面上流側縁と、の少なくともどちらか一方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構付き内燃機関。
【請求項６】
シール面と連続する弁頭部の傘裏面には、シール面との境界部分から上流側に向かって燃料液膜化抑止手段が設けられていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の可変動弁機構付き内燃機関。
【請求項７】
弁頭部に設けられた燃料液膜化抑止手段は、吸気弁の傘裏面にバルブ中心軸に対して螺旋状あるいは放射状の溝部を形成し、この溝部をシール面まで延在させることによって構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の可変動弁機構付き内燃機関。
【請求項８】
シール面における溝部断面積は、吸気下流側にいくに従い漸次小さくなるよう形成されていることを特徴とする請求項７に記載の可変動弁機構付き内燃機関。
【請求項９】
バルブシートに設けられた燃料液膜化抑止手段は、バルブシート表面に形成された撥燃料性の被膜であることを特徴とする請求項２又は４〜６のいずれかに記載の可変動弁機構付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変動弁機構付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、機関の運転条件に応じて、吸・排気カムのリフトや位相をコントロールして、運転条件に応じた混合気を設定することは広く知られている。特許文献１には、ロッカアーム式動弁装置において、長尺のサブロッカアームをカムとロッカアームとの間に装着し、サブロッカアームの端部を、回転駆動させる変位調整ギヤの表面の偏心位置にピンを介して回動自在に設け、連続リフト可変を実現している。
【特許文献１】特開平６−１０６３３号公報
【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、吸気弁リフト量で主に混合気量をコントロールする場合であって、燃料を吸気管に供給するものにおいては、極低負荷時には、吸気弁のリフト量が極小リフト量となる。そのため、吸気管内に供給された燃料によって、吸気弁の開口部が塞がれた場合には、所望の混合気量を気筒内に供給できないことになり、発生出力の低下を引き起こすことになる。燃料による混合気通路の閉塞部が平衡となっていれば、リフト量のコントロールで負荷の調整が可能であるが、実際には、上記閉塞部の面積は、サイクル毎にばらつくこととなり、結果、機関の出力がサイクルばらつきを有する可能性が生じてしまう。
【０００４】
具体的には、ノンスロットル＋極小リフト時、バルブシート部に燃料の液膜が形成されることで気筒内への混合気量がばらつくこととなり、トルクの変動が生じやすい。
【０００５】
このような現象を回避するため、本発明の課題は、吸気弁が極小リフト量となる運転時でも、安定した混合気量を気筒内に供給することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明は、吸気弁のバルブリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁機構を備え、内燃機関の運転条件に応じて吸気弁のバルブリフト特性が制御される可変動弁機構付き内燃機関において、吸気通路内に、燃料液膜の生成を抑止する燃料液膜化抑止手段が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、吸気通路内における燃料液膜化が抑止されるので、サイクル毎のエンジン発生トルクばらつきが減少し、機関の安定した運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、各実施形態に共通して適用される可変動弁機構４０の概略を示す構成説明図であり、吸気弁１のバルブリフト量及び作動角を同時に、かつ連続的に変更可能なリフト作動角変更機構１０と、吸気弁１の作動角の位相を変更可能な位相変更機構２０と、から構成されている。
【０００９】
リフト作動角変更機構１０は、互いに並行に気筒列方向へ延びる駆動軸１１および制御軸１２を有している。駆動軸１１は、クランクシャフト（図示せず）から伝達される回転動力により軸周りに回転する。この駆動軸１１には、吸気弁１のバルブリフタ２に接触可能な揺動カム１３が回転自在に外嵌されているとともに、各気筒毎に偏心カム１４が固定又は一体形成されている。この偏心カム１４の外周面の軸心は駆動軸１１の軸心に対して偏心しており、この偏心カム１４の外周面にリング状の第一リンク１５が回転自在に外嵌している。
【００１０】
制御軸１２には、各気筒毎に制御カム１６が固定又は一体形成されている。この制御カム１６の外周面の軸心は制御軸１２の軸心に対して偏心しており、この制御カム１６の外周面に、ロッカーアーム１７の中央部が回転自在に連結されており、ロッカーアーム１７の他端はロッド状の第二リンク１８の一端部と回転自在に連結されている。この第二リンク１８の他端は揺動カム１３の先端部と回転自在に連結されている。
【００１１】
従って、クランクシャフトの回転に連動して駆動軸１１が軸周りに回転すると、偏心カム１４に外嵌する第一リンク１５がほぼ並進方向に作動し、この第一リンク１５の並進運動がロッカーアーム１７の揺動運動に変換されて、第二リンク１８を介して揺動カム１３が揺動する。この揺動する揺動カム１３が吸気弁１のバルブリフタ２に当接してこれを押圧することにより、吸気弁１が図外のバルブスプリングの反力に抗して開閉駆動される。
【００１２】
また、コントロールユニット５０からの指令に基づいて作動する電動式のアクチュエータ３０により、制御軸１２を回転駆動すると、ロッカーアーム１７の揺動中心となる制御カム１６の中心位置が変化して、このロッカーアーム１７及びリンク１５、１８の姿勢が変化し、揺動カム１３の揺動特性が変化する。これにより、吸気弁１の作動角およびバルブリフト量の双方が、同時にかつ連続的に変更可能となっている。
【００１３】
位相変更機構２０は、クランクシャフトに対する駆動軸１１の位相を変化させることにより、吸気弁１のリフト作動角の中心位相を連続的に変更するもので、駆動軸１１の前端部に設けられたスプロケット２１と、このスプロケット２１と駆動軸１１とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用油圧アクチュエータ２２と、から構成されている。スプロケット２１は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。位相制御用油圧アクチュエータ２２への油圧供給は、コントロールユニット５０からの制御信号に基づき、油圧制御部２３によって制御されている。この位相制御用油圧アクチュエータ２２への油圧制御によって、スプロケット２１と駆動軸１１とが相対的に回転し、リフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。
【００１４】
尚、図１中の２６は吸気弁のバルブリフト量及び作動角を検出するリフト作動角検出センサ、２７は吸気弁のリフト中心角の位相を検出する位相検出センサである。
【００１５】
図２は、上述した可変動弁機構４０を備えた本発明に係る内燃機関の第１実施形態を示す説明図であって、吸気ポート（図示せず）の燃焼室側の開口端付近を示している。
【００１６】
吸気ポートの燃焼室側の開口端は、シリンダヘッド（図示せず）とは別部材からなる略円環状のバルブシート６０によって構成されている。このバルブシート６０は、シリンダヘッドに圧入されており、円筒面からなり、最も上流側に位置する内周面６１が吸気ポートの内周面と一致している。
【００１７】
このバルブシート６０には、吸気弁１が閉弁状態にあるときに吸気弁１の弁頭部６６が着座するシート面６２が形成されている。このシート面６２の上流側には、バルブシート６０の内周面６１とシート面６２とを連続させると共に、混合気を導入する導入面６３が形成されている。また、シート面６２の下流側には、混合気の気筒内への流入を促す拡張面６４が形成されている。
【００１８】
そして、バルブシート６０は、シート面６２よりも上流側となる位置に、燃料液膜の生成を抑止する燃料液膜化抑止手段として、フッ素を含有した樹脂製の撥燃料皮膜６５が形成されている。すなわち、本実施形態においては、バルブシート６０の導入面６３及び内周面６１が、撥燃料皮膜６５によって被覆されている。尚、この撥燃料皮膜６５は、シリコーン変性樹脂や、分散めっきのようなものであってもかまわない。
【００１９】
一方、吸気弁１には、吸気弁１が閉弁状態にあるときに、バルブシート６０のシート面６２に当接するシール面６７が形成されている。このシール面６７の上流側には、シール面と連続する第１傘裏面６８と、第１傘裏面６８と連続する第２傘裏面６９と、が形成されている。第２傘裏面６９の上流側は、吸気弁１のバルブステム７０と滑らかに連続するよう形成されている。
【００２０】
詳述すれば、図示するように、シール面６７とバルブ中心軸ｍとがなすシール面６７の傾斜角θ、第１傘裏面６８とバルブ中心軸ｍとがなす第１傘裏面６８の傾斜角θ１、第２傘裏面６９とバルブ中心軸ｍとがなす第２傘裏面６９の傾斜角θ２、とが、θ＜θ１＜θ２となるよう構成されている。
【００２１】
そして、第１傘裏面６８には、バルブシート６０の導入面６３及び内周面６１と同様に、フッ素を含有した樹脂製の撥燃料皮膜６５が形成されている。
【００２２】
図３は、シート面６２の上流側及びシール面６７の上流側に生成される燃料液膜の概念図を示すものであって、図３（ａ）は燃料液膜化抑止手段を具備しない場合を示し、図３（ｂ）は上述した第１実施形態（燃料液膜化抑止手段を具備した場合）を示している。
【００２３】
燃料液膜化抑止手段を具備しない場合には、図３（ａ）に示すように、燃料液膜がシート面６２及びシール面６７近傍に生成され、この燃料液膜により、混合気の通路が一部閉塞されてしまう。これに対し、燃料液膜化抑止手段を具備する第１実施形態では、図３（ｂ）も示すように、バルブシート６０のシート面６２の上流側に形成された撥燃料皮膜６５と、吸気弁１のシール面６７の上流側に形成された撥燃料皮膜６５とにより、燃料表面張力が減少し、シート面６２上流側及びシール面６７上流側に燃料液膜が生成されるの抑止することができる。
【００２４】
また、吸気弁１の第１傘裏面６８には、撥燃料皮膜６５が形成されているので、極小リフト時の燃料液膜の生成を抑止することができる。
【００２５】
尚、第１傘裏面６８に撥燃料皮膜６５を形成することにより、バルブリフト量がシート面６２の高さ以上に上昇し、シート面６２と第１傘裏面６８のリフト方向高さまで、燃料液膜の生成を抑止することができる。
【００２６】
このように、この第１実施形態においては、燃料液膜による混合気流入量のばらつき影響の大きい極小リフト状態から、小リフト状態まで、吸気弁１のバルブ傘裏、すなわち吸気弁１のシール面６７上流側及びバルブシート６０のシート面６２上流側への燃料液膜化が抑止されるので、サイクル毎のエンジン発生トルクばらつきが減少し、機関の安定した運転が可能となる。
【００２７】
以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上述した第１実施形態と同一の構成の部分には、同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【００２８】
図４〜図６を用いて本発明の第２実施形態をについて説明する。この第２実施形態は、燃料液膜化抑止手段となる構成以外は上述した第１実施形態と同一構成となっている。
【００２９】
すなわち、この第２実施形態においては、燃料液膜化抑止手段として、吸気弁１の弁頭部６６の傘裏に、バルブ中心軸ｍに対して螺旋状となる溝部７３が複数形成されている。これら溝部７３は、主として第１傘裏面６８及び第２傘裏面６９に形成されたものであって、吸気下流側の端部は、図５に示すように、シール面６７まで延在している。また、シール面６７における溝部７３の断面積は、図６に示すように、吸気下流側にいくに従い漸次小さくなるよう形成されている。
【００３０】
吸気弁１の傘裏に設けられた溝部７３では、溝部７３に沿う形で混合気が気筒内に流入する。吸気弁１の傘裏の溝部７３のない部分では、特に極小リフト時には、シール面６７に対し、放射状に、燃料が流出する。この流入方向の違いにより、燃料液膜がシール面６７の周方向で分断され、シール面６７近傍への燃料液膜が生成されることをを抑止することができる。
【００３１】
このように、この第２実施形態においては、吸気弁１の傘裏にらせん状の溝部７３を形成すると共に、溝部７３をシール面６７まで延在させることで、吸気弁１の最大リフト量がシール面６７幅以下な極小リフト時であっても、吸気弁１のシール面６７近傍に生成される燃料液膜が、シール面６７近傍で分断され、混合気通路の燃料による閉塞状態が緩和され、サイクル毎のエンジン発生トルクばらつきが減少し、機関の安定した運転が可能となる。
【００３２】
また、シール面６７において、溝部７３の断面積は、吸気下流側にいくに従い漸次小さくなっているので、経年変化時によって、バルブシート６０のシート面６２とシール面６７とのシール幅が増大した際でも吸気弁１のシール性悪化が抑止でき、耐久性もあわせもつことができる。
【００３３】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、燃料液膜化抑止手段となる構成以外は上述した第１実施形態と同一構成となっている。
【００３４】
すなわち、この第３実施形態においては、燃料液膜化抑止手段として、吸気弁１の弁頭部６６の傘裏に、図７に示すように、バルブ中心軸ｍに対して放射状となる溝部７５が複数形成されている。これら溝部７５は、主として第１傘裏面６８及び第２傘裏面６９に形成されたものであって、吸気下流側の端部は、シール面６７まで延在している。また、シール面６７における溝部７５の断面積は、図８に示すように、吸気下流側にいくに従い漸次小さくなるよう形成されている。
【００３５】
吸気弁１の傘裏に設けられた溝部７５では、溝部７５に沿う形で混合気が気筒内に流入する。吸気弁１の傘裏のでは、特に極小リフト時には、溝部７５の有無により、シール面６７の周方向に混合気流入の質量流量差異が生じる。質量流量の多い溝部７５周辺では、混合気に燃料液膜がさらされ、且つ気筒内に混合気として持ち去られる機会が増大し、結果、燃料液膜がシール面６７の周方向で分断され、シール面６７近傍に燃料液膜が生成されることを抑止することができる。
【００３６】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態は、上述した第１実施形態と略同一構成となっているが、図９及び図１０に示すように、バルブシート６０のシート面６２の一部及び吸気弁１のシール面６７の一部にも、樹脂性の撥燃料皮膜６５が形成されている。
【００３７】
すなわち、吸気弁１の弁頭部６６においては、図９に示すように、第１傘裏面６８のみならず、着座時にシート面６２に対して当接している部分よりも上流側となるシール面上流側側縁８０にも、撥燃料皮膜６５が形成されている。また、バルブシート６０のおいては、図１０に示すように、内周面６１及び導入面６３のみならず、着座時にシール面６７に対して当接している部分よりも上流側となるシート面上流側側縁８１にも、撥燃料皮膜６５が形成されている。
【００３８】
シール面上流側側縁８０及びシート面上流側側縁８１への撥燃料皮膜６５の形成は、シール６７及びシート面６２の全面（全幅）に撥燃料皮膜６５を形成しておき、シールする部位のみすりあわせにより撥燃料皮膜６５を除去することで形成可能である。
【００３９】
このような第４実施形態においては、シール面６７及びシート面６２の一部、すなわちシール面上流側側縁８０及びシート面上流側側縁８１にまで、撥燃料皮膜６５が形成されているので、上述した第１実施形態によりも一層燃料液膜が生成されることを抑止することができ、サイクル毎のエンジン発生トルクばらつきが一層減少して、一層機関を安定して運転することが可能となる。
【００４０】
次に、本発明の第５実施形態について説明する。この第５実施形態は、上述した第１実施形態と略同一構成となっているが、この第５実施形態においては、バルブシート６０の材質が、図１１に示すように、吸気流れ方向（図１０における紙面上下方向）で、吸気上流側の材質が吸気下流側の材質よりも多孔質となっている。すなわち、バルブシート６０は、シート面６２及び拡張面６４が形成される部分の材質に比べて、内周面６１及び導入面６３が形成される部分の材質がより多孔質な材質からなっている。尚、この第５実施形態においては、バルブシート６０に、撥燃料皮膜６５は形成されていない。
【００４１】
このような構成とすることで、特に機関が暖気中（冷機時）、バルブシート６０のシート面６２上流側に付着した燃料は、バルブシート６０に一旦吸収され、バルブシート６０に吸収された燃料は、バルブシート６０が温まる暖気後に気化してバルブシート６０から放出される。
【００４２】
そのため、この第５実施形態においては、暖気中のシート面６２上流側で燃料液膜が生成されることを抑止することができ、暖気中の機関の運転性悪化を抑止することができる。
【００４３】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００４４】
（１）  吸気弁のバルブリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁機構を備え、内燃機関の運転条件に応じて吸気弁のバルブリフト特性が制御される可変動弁機構付き内燃機関において、吸気通路内に、燃料液膜の生成を抑止する燃料液膜化抑止手段が設けられている。これによって、吸気通路内における燃料液膜化が抑止されるので、サイクル毎のエンジン発生トルクばらつきが減少し、機関の安定した運転が可能となる。
【００４５】
（２）  上記（１）に記載の可変動弁機構付き内燃機関において、吸気弁の弁頭部が着座するバルブシートには、着座時に弁頭部のシール面が当接するシート面が形成されており、燃料液膜化抑止手段は、着座時にシール面に対して当接している部分よりも上流側となる位置のバルブシートに設けられている。これによって、吸気弁のシール面上流側及びバルブシートのシート面上流側への燃料液膜化が抑止されるので、サイクル毎のエンジン発生トルクばらつきが減少し、機関の安定した運転が可能となる。
【００４６】
（３）  上記（１）に記載の可変動弁機構付き内燃機関において、吸気弁の弁頭部が着座するバルブシートには、着座時に弁頭部のシール面が当接するシート面が形成されており、燃料液膜化抑止手段は、着座時にシート面に対して当接している部分よりも上流側となる位置の弁頭部に設けられている。これによって、
（４）  上記（１）に記載の可変動弁機構付き内燃機関において、吸気弁の弁頭部が着座するバルブシートには、着座時に弁頭部のシール面が当接するシート面が形成されており、燃料液膜化抑止手段は、バルブシート及び弁頭部の双方に設けられ、かつ着座時にバルブシート及び弁頭部が互いに当接し合う部分よりも上流側となる位置に設けられている。
【００４７】
（５）  上記（１）に記載の可変動弁機構付き内燃機関において、吸気弁の弁頭部が着座するバルブシートには、着座時に弁頭部のシール面が当接するシート面が形成されており、燃料液膜化抑止手段は、着座時にシート面に対して当接している部分よりも上流側となるシール面のシール面上流側縁と、着座時にシール面に対して当接している部分よりも上流側となるシート面のシート面上流側縁と、の少なくともどちらか一方に設けられている。
【００４８】
（６）  上記（３）〜（５）のいずれかに記載の可変動弁機構付き内燃機関において、シール面と連続する弁頭部の傘裏面には、シール面との境界部分から上流側に向かって燃料液膜化抑止手段が設けられている。
【００４９】
（７）  上記（３）または（４）に記載の可変動弁機構付き内燃機関において、弁頭部に設けられた燃料液膜化抑止手段は、吸気弁の傘裏面にバルブ中心軸に対して螺旋状あるいは放射状の溝部を形成し、この溝部をシール面まで延在させることによって構成されている。これによって、吸気弁のシール面近傍に生成される燃料液膜が、シール面近傍で分断され、吸気通路が燃料によって閉塞状態となることを緩和することができる。
【００５０】
（８）  上記（７）に記載の可変動弁機構付き内燃機関において、シール面における溝部断面積は、吸気下流側にいくに従い漸次小さくなるよう形成されている。これによって、バルブシートのシート面と吸気弁のシール面とのシール幅が増大した際でも吸気弁のシール性悪化が抑止でき、耐久性もあわせもつことができる。
【００５１】
（９）  上記（３）または（５）〜（７）のいずれかに記載の可変動弁機構付き内燃機関において、バルブシートに設けられた燃料液膜化抑止手段は、バルブシート表面に形成された撥燃料性の被膜である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】可変動弁機構の概略構成を示す説明図。
【図２】本発明の第１実施形態の要部を示す説明図。
【図３】第１実施形態における作用効果を模式的に示した説明図。
【図４】本発明の第２実施形態の要部を示す説明図。
【図５】本発明の第２実施形態の要部を示す説明図。
【図６】本発明の第２実施形態の要部を示す説明図。
【図７】本発明の第３実施形態の要部を示す説明図。
【図８】本発明の第３実施形態の要部を示す説明図。
【図９】本発明の第４実施形態の要部を示す説明図。
【図１０】本発明の第４実施形態の要部を示す説明図。
【図１１】本発明の第１実施形態の要部を示す説明図。
【符号の説明】
【００５３】
１…吸気弁
１０…リフト・作動角変更機構
２０…位相変更機構
４０…可変動弁機構
６０…バルブシート
６２…シート面
６５…撥燃料皮膜（燃料液膜化抑止手段）
６７…シール面
７３…溝部（燃料液膜化抑止手段）
７５…溝部（燃料液膜化抑止手段）
【図１】
2005180263.tif 000003
【図２】
2005180263.tif 000004
【図３】
2005180263.tif 000005
【図４】
2005180263.tif 000006
【図５】
2005180263.tif 000007
【図６】
2005180263.tif 000008
【図７】
2005180263.tif 000009
【図８】
2005180263.tif 000010
【図９】
2005180263.tif 000011
【図１０】
2005180263.tif 000012
【図１１】
2005180263.tif 000013