(57)【要約】【課題】排気行程当初のブローダウンの過程では排気弁の周囲を高速で燃焼ガスが流れるため、排気弁のリフト量が少ない期間では排気流速が音速に達してチョーキング現象を起こし、排気の効率を悪化させる。【解決手段】排気弁１の弁傘部３の最大外径部ｄ１をシール部１ａの小径部ｄ２よりも小さく形成する。これにより排気弁の中間リフト域にて弁傘部と排気ポートとの間の流路面積が大きくなり、ブローダウン過程でのチョーキングが減少する。【選択図】図３
2007100609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ポート入口の弁シート部に当接する円錐面状のシール部と、弁軸部から拡径して前記シール部に連なる弁傘部とを形成した内燃機関の排気弁において、
前記弁傘部の最大外径部をシール部の小径部よりも小さく形成すると共に、
前記弁傘部の最大外径部とシール部の小径部との間に溝部を形成したことを特徴とする内燃機関の排気弁。
【請求項２】
前記溝部は、弁軸部の中心線を通る縦断面において滑らかな曲線状の凹形状を呈するように形成した請求項１に記載の内燃機関の排気弁。
【請求項３】
弁軸部の中心線を通る縦断面において、前記溝部の外径部とシール部の円錐面とがなす角度が鋭角である請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気弁。
【請求項４】
排気ポート入口の弁シート部に当接する円錐面状のシール部と、弁軸部から拡径して前記シール部に連なる弁傘部とを形成した内燃機関の排気弁において、
前記弁傘部の最大外径部をシール部の小径部よりも小さく形成すると共に、
前記弁傘部の最大外径部とシール部の小径部とを、弁軸部に対して直交する平坦面で接続した形状としたことを特徴とする内燃機関の排気弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてＯＨＣ型内燃機関に適用されるポペット弁型排気弁の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
４ストローク型内燃機関の排気行程は、排気弁が開かれた直後の、膨張した燃焼ガス自体の圧力により高速でガスがシリンダ外に排出されるブローダウンの過程と、その後のピストンの上昇によりシリンダ内の残余のガスが押し出されるポンピングの過程とからなっている。排気行程当初のブローダウンの過程では排気弁の周囲を高速で燃焼ガスが流れるため、排気弁のリフト量が少ない期間では排気流速が音速に達してチョーキング現象を起こし、排気の効率を悪化させる。
【０００３】
内燃機関の弁構造の改良案としては特許文献１に開示されているような吸気弁が知られている。これは弁傘部に吸気の流れに沿った縦方向の溝を設けて弁周囲での空気の流量および流速を増加させるものである。
【特許文献１】実開平５−７５４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術は吸気弁の改良に関するものであり、通過するガスの方向および流速が異なる排気弁に適用したとしても、前述したチョーキング現象を解消することはできない。
【０００５】
また、内燃機関では吸排気弁の開閉タイミングおよびエンジン回転数によっては、排気行程の終了期付近において排気ポートからシリンダへと排気が逆流してシリンダ内残留ガスを増加させるという問題が生じるが、前記従来技術を排気弁として適用したとしてもこのような問題を解決することはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、排気ポート入口の弁シート部に当接する円錐面状のシール部と、弁軸部から拡径して前記シール部に連なる弁傘部とを形成した内燃機関の排気弁である。
【０００７】
本発明では、前記弁傘部の最大外径部をシール部の小径部よりも小さく形成し、かつ前記弁傘部の最大外径部とシール部の小径部との間に溝部を形成し、または前記弁傘部の最大外径部とシール部の小径部とを、弁軸部に対して直交する平坦面で接続した形状とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、弁傘部の最大外径部をシール部の小径部よりも小さくしたことから、弁傘部と排気ポートとの間の通路面積が大きくなり、これによりブローダウン過程でチョーキングが減少する。このことは排気効率および出力性能の向上、燃焼リタード限界の改善による排気性能の向上に奏功する。
【０００９】
また、弁傘部の最大外径部とシール部との間に溝部または平坦面を設けたことから、排気行程終了期付近にて排気ポートからシリンダ方向へと逆流しようとして弁傘部に沿って流れてきたガスがこの溝部または平坦面にてせき止められてシリンダ内への逆流量が減少する。加えて、排気弁が閉じつつあるときに弁傘部周辺に存在するガスが前記溝部または平坦部にて保持されたまま弁の移動と共に排気ポート方向へと移動する掻き出し作用も得られる。これらの作用により、シリンダ内残留ガス量を減らすことができる。シリンダ内残留ガスの減少は、燃焼性の改善およびノッキングの低減に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４は本発明の第１の実施形態を示している。各図において、１はポペット弁型の排気弁、２と３はその弁軸部（ステム）と弁傘部である。図３において、４は内燃機関の排気ポート、５はその入口に嵌装された環状の弁シートである。弁シート５の内周には排気弁１が着座する円錐面状のシート面５ａが形成されている。
【００１１】
排気弁１の先端部は、弁軸部２から次第に拡径する弁傘部３を経て弁軸部１に直交する態様の円盤状となっており、その周囲には前記弁シート５のシート面５ａに当接する円錐面状のシール部１ａが形成されている。
【００１２】
本実施形態の特徴として、図３に示したように前記弁傘部３の最大外径部ｄ１を前記シール部１ａの小径部ｄ２よりも小とし、かつ前記外径部ｄ１と小径部ｄ２との間に環状に溝部６を形成してある。ただし、前記「最大外径部」とは、シート部１ａの小径部を通り弁軸部２に対して直交する面に対して弁傘部３が交差する部分を意味している。
【００１３】
この実施形態では、前記溝部６は、弁軸部２の中心を通る縦断面において滑らかな曲線状の凹形状を呈するように形成してある。ただし溝部６の断面形状はこれに限られず、例えば平坦な底面を有する多角形状のものであってもよい。また、この実施形態では、弁軸部２の中心を通る縦断面において、図４に示したように前記溝部６の外径部とシール部１ａの円錐面とがなす角度θが鋭角すなわち９０°未満となるようにそれぞれの縦断面上の形状を設定してある。
【００１４】
前記構成によれば、弁傘部３の最大外径部ｄ１をシート部１ａの小径部ｄ２よりも小としてあるので、排気弁１がリフトする過程で前記小径化した分だけ排気ポート４の入口内壁面ないしは弁シート５の内径部との間隔、すなわち流路面積が増大して排気ポート部分での抵抗が低減する。図５は前記効果を従来技術との比較において示したもので、図中の実線が本実施形態、破線が従来技術をそれぞれ表している。ここでの従来技術とは、図３において弁傘部３の最大外径部ｄ１がシート部１ａの小径部ｄ２に略等しい構成のものに相当する。図示したように、本実施形態によれば、弁リフトの過程で排気弁１と弁シート５との間に生じる流路面積に関して、弁傘部３の外径が支配的となる中間リフト域において排気抵抗が減少しており、したがってチョーキングを起こしやすい小開度域の期間をより少なくして排気効率を改善することができる。
【００１５】
また、本実施形態では、弁傘部３とシート部１ａとのあいだに溝部６を形成したことから、排気行程末期付近にて排気ポート４内またはそれよりも下流側の排気ガスがシリンダ方向へ逆流しようとする運転条件下にて、弁傘部３に沿って流れてくる逆流排気ガスを溝部６にてせき止め、反転する方向に案内することができるので、シリンダ内への排気ガスの侵入を抑制することができる。また、排気弁１が閉じつつあるときに弁傘部３の周辺に存在するガスが前記溝部６にて保持されたまま排気弁１の移動と共に排気ポート４方向へと移動する掻き出し作用も得られる。これらにより、排気行程終了後のシリンダ内残留ガス量を低減することができる。これらの作用効果は、図４に示したように溝部７とシート面１ａとがなす角θを鋭角に形成することにより促進される。
【００１６】
図６は本発明の第２の実施形態である。これは弁傘部３の最大外径部ｄ１をシール部の小径部ｄ２よりも小さく形成すると共に、前記最大外径部ｄ１と小径部ｄ２とを、弁軸部２に対して直交する平坦面７で接続した形状としてある。
【００１７】
この実施形態においても、前記最大外径部ｄ１と小径部ｄ２との外径差に基づいて第１の実施形態と同様にチョーキングを低減する効果が得られる。閉弁時の排気ガスの掻き出し作用については溝部６を有する第１の実施形態に比較すれば劣るものの、平坦面７が排ガスの逆流をある程度は阻止する作用を期待できる点において従来の弁形状に比較すれば有利である。一方、本実施形態は溝部６を有する第１の実施形態のものに比較して製作が容易であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態の要部側面図。
【図２】本発明の第１の実施形態の平面図。
【図３】本発明の第１の実施形態の詳細形状を示した右半部の側面図。
【図４】図３のＡ矢示部拡大図。
【図５】本発明の効果を従来技術との比較において示した、弁リフト量と排気ポート抵抗係数との関係を表す特性線図。
【図６】本発明の第２の実施形態の詳細形状を示した右半部の側面図。
【符号の説明】
【００１９】
１    排気弁
１ａ  シール部
２    弁軸部
３    弁傘部
４    排気ポート
５    弁シート
５ａ  シート面
６    溝部
７    平坦面
【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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