(57)【要約】      （修正有）【課題】点火時期における気筒の燃焼室内の乱流の状態を好適化して燃焼の改善を図る。【解決手段】気筒内を往復動するピストンが下降動する際に吸気ポートに設けられた吸気バルブが開き、当該吸気ポートから気筒の燃焼室内に吸気を吸入する内燃機関において、吸気バルブが最大開度まで開いた後全閉するまでの期間Ｔに、開度が再び拡大するように吸気バルブを動作させる。つまり、吸気行程の後期Ｏに、吸気行程の初期に生成した筒内流とは異なる速度の吸気を気筒に導き入れて筒内流と衝突させるようにし、筒内流を破壊して多数の渦、乱流へと変化させるようにした。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内を往復動するピストンが下降動する際に吸気ポートに設けられた吸気バルブが開き、当該吸気ポートから気筒の燃焼室内に吸気を吸入する内燃機関において、
吸気バルブが最大開度まで開いた後全閉するまでの期間に、開度が再び拡大するように吸気バルブを動作させることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
回転するカムシャフトに設けられたカムがバルブリフタに対して摺動しバルブリフタを押し下げることで吸気バルブを押し開くものであって、
バルブリフタにおける、吸気バルブが最大開度まで開いた後全閉するまでの期間にカムが接触する箇所に凸部を形成している請求項１記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の気筒では、吸気行程により、気筒の中心軸（ピストンの進退方向に沿った）に対して平行な面に沿った縦の旋回流であるタンブル（例えば、下記特許文献１を参照）や、気筒の中心軸を取り巻くような旋回流であるスワール（例えば、下記特許文献２を参照）が発生する。これらの筒内流を強化することを通じて、吸気と燃料とを十分に混合することが可能となり、燃焼を促進することができる。
【０００３】
燃焼促進の目的で、圧縮行程の後半まで持続するような強い筒内流（特に、タンブル流）を発生させると、この筒内流が点火時期においても大きなままで残ってしまい、却って目的を達成できないことがある。燃焼効率を高めるためには、点火時期において、強い筒内流が崩壊して多数の小さな渦となっている、即ち気筒の燃焼室内に乱流が発生していることが望ましい。
【０００４】
吸気行程の初期に生成する筒内流を予め弱めておけば、点火時期までにこれが壊れやすくなるのであるが、燃焼室内に発生させるべき乱流のエネルギは小さくなって、必ずしも燃焼効率の向上につながらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０２１４２９号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、点火時期における気筒の燃焼室内の乱流の状態を好適化して燃焼の改善を図ることを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、気筒内を往復動するピストンが下降動する際に吸気ポートに設けられた吸気バルブが開き、当該吸気ポートから気筒の燃焼室内に吸気を吸入する内燃機関において、吸気バルブが最大開度まで開いた後全閉するまでの期間に、開度が再び拡大するように吸気バルブを動作させることを特徴とする。
【０００８】
つまり、吸気行程の後期に、吸気行程の初期に生成した筒内流とは異なる速度の吸気を気筒に導き入れて、筒内流と衝突させるようにしたのである。これにより、吸気行程の初期に生成する筒内流を予め弱めておく必要がなくなり、点火時期において燃焼室内に強い乱流が発生している状態を作り出すことが可能となる。
【０００９】
回転するカムシャフトに設けられたカムがバルブリフタに対して摺動しバルブリフタを押し下げることで吸気バルブを押し開く態様のものである場合、バルブリフタにおける、吸気バルブが最大開度まで開いた後全閉するまでの期間にカムが接触する箇所に凸部を形成すれば、吸気バルブの開度が最大となった以降にその開度を再び拡大させる動作を惹起する機構を簡便に実現することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、点火時期における気筒の燃焼室内の乱流の状態を好適化して燃焼の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の車両用内燃機関の気筒の上部を示す要部断面図。
【図２】同実施形態の吸気バルブ及びその駆動機構による動作を示す図。
【図３】同実施形態の吸気バルブ及びその駆動機構による動作を示す図。
【図４】同実施形態の吸気バルブ及びその駆動機構による動作を示す図。
【図５】同実施形態の吸気バルブ及びその駆動機構による動作を示す図。
【図６】同実施形態の吸気バルブ及びその駆動機構による動作を示す図。
【図７】同実施形態の吸気バルブ及びその駆動機構による動作を示す図。
【図８】同実施形態の吸気バルブの開度の推移を示すタイミング図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態の車両用内燃機関は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒を具備している。図１は、そのうちの一つの気筒１の上部を拡大して示すものである。図中、符号１は気筒、符号２は吸気ポート、符号３は吸気バルブ、符号４は排気ポート、符号５は排気バルブである。内燃機関におけるインジェクタ（燃料噴射弁。図示せず）は、吸気ポート２内に燃料を噴射するポート噴射式のものであってもよいし、気筒１の燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射式のものであってもよい。
【００１３】
図１ないし図７に、本実施形態の内燃機関の吸気バルブ３の駆動機構を示している。吸気バルブ３は、吸気ポート２の終端部にあるバルブシート２１に着座して吸気ポート３の終端部を閉塞するポペットバルブである。吸気バルブ３は、バルブシート２１に着座する皿状の先端部から棒状のバルブステム３１が基端部に向けて伸長した形状をなし、その基端部がバルブリフタ３３にシム３２を介して接続している。
【００１４】
バルブステム３１とシム３２との間には、スプリングリテーナ３４を設けてある。吸気バルブ３を閉じる方向に弾性付勢するコイルスプリング３５は、バルブステム３１の外側に、バルブステム３１を取り巻くように配置する。このコイルスプリング３５は、一端側がシリンダヘッドの所定箇所の壁面に支持され、他端側がスプリングリテーナ３４に支持される。
【００１５】
バルブリフタ３３は、一方が開口した円筒状をなし、バルブステム３１及びコイルスプリング３５を内部に収容するように、シム３２を介してバルブステム３１に冠着してある。
【００１６】
バルブリフタ３３の頂面の上方には、カム６が存在している。カム６は、カムシャフト（図示せず）に固設されている。カムシャフト及びカム６は、内燃機関のクランクシャフト（図示せず）から巻掛伝動機構（タイミングベルトまたはタイミングチェーン等）を介して回転駆動力の伝達を受け、回転する。カム６のベースサイクル内には潤滑油供給用の油孔を穿設しており、この油孔を介してバルブリフタ３３の頂面とカム６との間に潤滑油を供給する。
【００１７】
通常、吸気バルブ３は、吸気行程の開始直前に開き始め、吸気行程の中途で最大開度となり、その後開度を徐々に縮小させて、吸気行程の終了後に完全に閉じる。このような吸気バルブ３の動作は、回転するカム６とバルブリフタ３３との摺動によって惹起される。即ち、回転するカム６のカム山が、コイルスプリング３５の弾性付勢力に抗してバルブリフタ３３を押し下げることで、吸気バルブ３をバルブシート２１から離反させ、押し開くのである。
【００１８】
しかして、本実施形態の内燃機関では、図８に示すように、吸気バルブ３が最大開度まで開いた後全閉するまでの期間Ｔにおいて、吸気バルブ３の開度が再び拡大する時期Ｏを設け、この時期Ｏの後に開度を全閉まで逓減させるものとしている。
【００１９】
当該時期Ｏには、既に気筒１の燃焼室内に発生している筒内流（特に、タンブル流）よりも流速の遅い吸気が、吸気ポート２経由で気筒に導入される。この吸気２は、既存の筒内流（タンブル流）と衝突してこれを壊し、多数の細かな渦、乱流へと変化させる働きをする。
【００２０】
上述の如き吸気バルブ３の動作は、カムシャフト（の軸心）に向かって突出する凸部３３１をバルブリフタ３３の頂面に形成することによって実現している。
【００２１】
図２ないし図７に、全閉していた吸気バルブ３が開弁し、再び全閉するまでの動作の推移を示す。図２は吸気バルブ３が開き始める前の全閉状態、図３は吸気バルブ３が開き始めた状態、図４は吸気バルブ３の開度が最大となった状態である。図５は、吸気バルブ３の開度が最大から縮小し始めた状態、図６はその後に吸気バルブ３の開度が再び拡大した状態である。図７は、吸気バルブの開度が全閉に向かって閉じてゆく状態である。
【００２２】
吸気バルブ３が動作する間、カム６は恒常的にバルブリフタ３３の頂面に接しているのであるが、これらカム６とバルブリフタ３３の頂面との接触点は一定ではなく、カムシャフトが回転するにつれて変位する。接触点は、吸気バルブ３の開度が最大まで開くときに、バルブリフタ３３の頂面の中心近傍に位置する（図４）。そして、吸気バルブ３の開度が縮小してゆく過程で、バルブリフタ３３の頂面の周縁部に向かって移動する（図５ないし図７）。
【００２３】
本実施形態では、前記凸部３３１を、この中心近傍と周縁部との間の所定箇所に形成している。カム山がバルブリフタ３３の頂面の中心近傍を越える（または、接触点がバルブリフタ３３の中心近傍を通過する）と、最大開度をとっていた吸気バルブ３が閉じる（即ち、バルブシート２１に接近する）方向に移動を始め、吸気バルブ３の開度が縮小する（図５）。しかし、カム山が凸部３３１に接触してこれに乗り上げることで、吸気バルブ３の開度が再び拡大へと転じる（図６）。カム山（接触点）が凸部３３１を乗り越えた後、吸気バルブ３の開度は全閉まで逓減する（図７）。
【００２４】
本実施形態では、気筒１内を往復動するピストンが下降動する際に吸気ポート２に設けられた吸気バルブ３が開き、当該吸気ポート３から気筒１の燃焼室内に吸気を吸入する内燃機関において、吸気バルブ３が最大開度まで開いた後全閉するまでの期間Ｔに、開度が再び拡大するように吸気バルブ３を動作させることとした。
【００２５】
本実施形態によれば、吸気行程の後期Ｏに、吸気行程の初期に生成した筒内流とは異なる速度の吸気を気筒１に導き入れて、筒内流と衝突させることができる。従って、点火時期において燃焼室内に強い乱流が発生している状態を作り出すことが可能となり、燃焼効率の向上ひいては燃費の向上に資する。
【００２６】
また、本実施形態では、回転するカムシャフトに設けられたカム６がバルブリフタ３３に対して摺動しバルブリフタ３３を押し下げることで吸気バルブ３を押し開くものとし、バルブリフタ３３における、吸気バルブ３が最大開度まで開いた後全閉するまでの期間にカム６が接触する箇所に凸部３３１を形成している。これにより、吸気バルブ３の開度が最大となった以降にその開度を再び拡大させる動作を、簡便な構成で、比較的低コストにて実現することができる。
【００２７】
カム山から見て、凸部３３１の部位は摺動摩擦（または、抵抗）が大きくなる。だが、カム山の（バルブリフタ３３の頂面に対する）摺動方向の先方に凸部３３１が所在していることにより、凸部３３１または凸部３３１の直前の箇所に潤滑油を多く集めることが可能であり、その潤滑油が摺動摩擦の軽減に寄与し得る。
【００２８】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、凸部３３１を、バルブリフタ３３に対して相対的に回動可能なコロ（または、回転軸、ローラ）の如きものとすることにより、カム山が乗り上げそして乗り越えるときの摺動摩擦を一層低減するようにしてもよい。
【００２９】
上記実施形態では、バルブリフタ３３の頂面の形状に工夫を施すことで吸気バルブ３の再開弁動作を実現していたが、バルブリフタ３３の頂面に摺接するカム山の形状に工夫を施すことで吸気バルブ３の再開弁動作を実現しても構わない。
【００３０】
内燃機関の吸気バルブ３として、電磁ソレノイドバルブを実装している場合には、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から吸気バルブ３に与える開閉制御信号を調整することで、吸気バルブ３の再開弁動作を容易に実現できることは言うまでもない。
【００３１】
その他、各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の吸気系に適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１…気筒
２…吸気ポート
３…吸気バルブ
３３…バルブリフタ
６…ピストン
７…カム
Ｔ…吸気バルブが最大開度まで開いた後全閉するまでの期間
【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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【図８】
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