(57)【要約】【課題】内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの弁体やバルブシートに付着する異物の除去を可能とする。【解決手段】吸気バルブまたは排気バルブの弁体に高電圧を印加することで、弁体の傘部とこれが着座するバルブシートとの間で放電を惹起してプラズマを発生させることができる内燃機関を構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブまたは排気バルブの弁体に高電圧を印加することで、弁体の傘部とこれが着座するバルブシートとの間で放電を惹起してプラズマを発生させることができる内燃機関。
【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】
内燃機関の気筒における圧縮行程ないし膨張行程中に、気筒の燃焼室から吸気ポートまたは排気ポートにガスが漏出する「圧縮漏れ」が起こることがある。この圧縮漏れは、典型的には、吸気バルブまたは排気バルブの弁体とバルブシートとの間に異物（デポジット）が噛み込まれた場合に起こる。
【０００３】
圧縮漏れが複数サイクルに亘って繰り返され、その間燃料噴射を平常通りに継続していると、エミッションの悪化を招いたり、吸気ポート内に未燃燃料が蓄積した結果として点火プラグがかぶったり、あるいは燃焼室から吸気ポートへ火炎が逆流するバックファイアを誘発したりする。
【０００４】
吸排気バルブの弁体またはバルブシートに付着した異物を剥落させて除去する手段として、それらに振動を加える振動子及び当該振動子に必要な電圧を印加する励振回路（例えば、下記特許文献を参照）を内燃機関に実装することが考えられる。しかし、吸排気バルブのような高速開閉する稼働部に振動子を設けることも、バルブシートを有したシリンダヘッドを振動子により振動させることも、現実には極めて困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０８９５０８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、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの弁体やバルブシートに付着する異物の除去を可能とす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】
上述の課題を解決するべく、本発明では、吸気バルブまたは排気バルブの弁体に高電圧を印加することで、弁体の傘部とこれが着座するバルブシートとの間で放電を惹起してプラズマを発生させることができる内燃機関を構成した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの弁体やバルブシートに付着する異物の除去が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の内燃機関のシリンダヘッド、吸気バルブ及び排気バルブを示す側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態の内燃機関は、例えば直列三気筒のポート噴射式内燃機関である。図１に、本実施形態の内燃機関のシリンダヘッドに形成される吸気ポート１、排気ポート４及び燃焼室の天井部３、並びに吸排気バルブを示す。図１に表している吸気バルブの弁体２は、吸気バルブの開度即ち傘部２１とバルブシート１１との離間距離が最大となる最大リフト量の状態となっている。
【００１１】
吸気バルブ及び排気バルブの基本的な構造及び機能は、既存の内燃機関のそれと同様である。即ち、バルブの弁体２、５の軸部であるバルブステム２２、５２が、バルブステムガイド１２、１４に摺動可能に支持されている。そして、吸気カムまたは排気カム（図示せず）がタペット２３、５３またはロッカーアーム（図示せず）を介してバルブステム２２、５２の上端部を押圧することで、弁体２、５がバルブスプリング１５、１６の弾性付勢力に抗して下方に変位し、傘部２１、５１がバルブシート１１、１３から離反して吸気ポート１または排気ポート４を開通させる開弁状態となる。翻って、吸気カムまたは排気カムがバルブステム２２、５２の上端部を押圧しないときには、弁体２、５がバルブスプリング１５、１６の弾性付勢力によって上方に変位し、傘部２１、５１がバルブシート１１、１３に着座して吸気ポート１または排気ポート４を閉止する閉弁状態となる。
【００１２】
しかして、本実施形態では、吸気バルブの弁体２及び／または排気バルブの弁体５に交流電圧、脈流電圧またはパルス電圧を印加できるようにしている。具体的には、セラミック等の絶縁材料を用いて構成したバルブステムガイド１２、１４の内周面の一部に電極１２１、１４１を設けるとともに、その電極１２１、１４１に交流、脈流またはパルス高電圧を与えるための電気回路（図示せず）を配設する。電極１２１、１４１は、導電材料である金属を用いて構成した弁体２、５のバルブステム２２、５２の中間部または下端部に接触する。従って、電気回路が出力する交流、脈流またはパルス高電圧は、電極１２１、１４１及びバルブステム２２、５２を介して傘部２１、５１に印加されることとなる。
【００１３】
導電材料である金属を用いて構成したバルブシート１１、１３は、金属製の鋳造部材であるシリンダヘッドに埋め込んであり、接地された（ゼロ電位の）常況にある。バルブの傘部２１、５１とバルブシート１１、１３との間に空隙が存在しているときに、電気回路から傘部２１、５１に高電圧を印加すると、傘部２１、５１とバルブシート１１、１３との間で放電が起こり、プラズマが発生する。これにより、傘部２１、５１やバルブシート１１、１３に付着していた異物が酸化または燃焼して除去される。
【００１４】
なお、傘部２１、５１やバルブシート１１、１３に付着する異物は、炭素を含んだ導電性のデポジットであることがある。そのようなデポジットが傘部２１、５１とバルブシート１１、１３との間で挟み付けられているときに、換言すればデポジットが傘部２１、５１とバルブシート１１、１３との双方に接触しているときに、電気回路から傘部２１、５１に高電圧を印加すると、傘部２１、５１とバルブシート１１、１３とがデポジットを介して電気的に接続し、両者の間で放電が起こらない。しかしながら、デポジットに大きな電流が流れるため、やはりデポジットが酸化または燃焼して除去されることとなる。
【００１５】
傘部２１、５１とバルブシート１１、１３との間以外の部位で放電を起こさないよう、弁体２、５の傘部２１、５１及びバルブステム２２、５２における電極１２１、１４１に接触させる部位以外の領域は、絶縁処理することが望ましい。具体的には、弁体２、５の傘部２１、５１及びバルブステム２２、５２の電極１２１、１４１に臨む部位以外の領域の外表面に、予め絶縁性のコーティングを施しておく。図１では、この絶縁性のコーティングを施す領域を、網点を付して表している。
【００１６】
本実施形態では、吸気バルブまたは排気バルブの弁体２、５に高電圧を印加することで、弁体２、５の傘部２１、５１とこれが着座するバルブシート１１、１３との間で放電を惹起してプラズマを発生させることができる内燃機関を構成した。本実施形態によれば、弁体２、５の傘部２１、５１やバルブシート１１、１３に付着する異物の除去が可能となる。特に、内燃機関の始動前や、始動遅延または始動不良の検出時等に、傘部２１、５１に高電圧を印加し異物を除去処理することとして、弁体２、５及びバルブシート１１、１３の損耗並びにエネルギ消費を抑制しつつ、内燃機関の始動性の向上を図ることができる。
【００１７】
加えて、傘部２１、５１とバルブシート１１、１３との間で放電を惹起してプラズマを生成することを通じて、傘部２１、５１の表面及び／またはバルブシート１１、１３の着座面に気流即ち気体の衝撃波を発生させることもできる。これを利用して、吸気ポート１から燃焼室に流入する吸気の流れや、燃焼室から排気ポート４に排出される排気の流れを促進（吸気流量及び／または排気流量を増量）し、以て内燃機関の効率を高めることも考えられる。
【００１８】
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、弁体の傘部とバルブシートとの間で放電を惹起する機能は、吸気バルブ側にのみ実装してもよいし、排気バルブ側にのみ実装してもよい。つまり、バルブステムと接触する電極、電極に高電圧を印加する電気回路、並びに弁体の傘部及び電極に接触する部位以外の絶縁領域は、吸気バルブ側にのみ、または排気バルブ側にのみ設けられることがある。
【００１９】
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】
【００２０】
本発明は、車両等に搭載された内燃機関の制御に適用することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１…吸気ポート
１１…吸気バルブのバルブシート
１２…バルブステムガイド
１２１…電極
１３…排気バルブのバルブシート
１４…バルブステムガイド
１４１…電極
２…吸気バルブの弁体
２１…傘部
２２…バルブステム
４…排気ポート
５…排気バルブの弁体
５１…傘部
５２…バルブステム
【図１】
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