(57)【要約】【課題】本発明は、簡易な構成で、吸気ポートから燃料室に入り込む直線的な混合気の流れが妨げられるのを抑制可能な吸気弁構造を提供することを目的とする。【解決手段】燃焼室２に通じる吸気ポート３の開口部３ａを開閉するための吸気弁構造であって、前記燃焼室２に位置して前記開口部３ａを開閉可能な弁傘部６と、当該弁傘部６から前記開口部３ａを介して前記吸気ポート３側に延びて摺動自在に支持されるステム７と、を有し、前記ステム７は、前記弁傘部６の側において、複数に分岐して、当該弁傘部６の外周縁部近傍を支持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に通じる吸気ポートの開口部を開閉するための吸気弁構造であって、
前記燃焼室に位置して前記開口部を開閉可能な弁傘部と、
当該弁傘部から前記開口部を介して前記吸気ポート側に延びて摺動自在に支持されるステムと、を有し、
前記ステムは、前記弁傘部の側において、複数に分岐して、当該弁傘部の外周縁部近傍を支持することを特徴とする吸気弁構造。
【請求項２】
前記ステムは、前記弁傘部の側において二股に分岐して形成されており、当該分岐した部分が前記吸気ポートの内壁に近接するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の吸気弁構造。
【請求項３】
前記弁傘部により前記開口部が閉じられた閉弁状態において、前記ステムの分岐点が前記吸気ポートの内壁に形成された凹部に収納されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の吸気弁構造。
【請求項４】
前記弁傘部が前記開口部から離れた開弁状態において、前記ステムの分岐点が前記凹部に収納されるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の吸気弁構造。
【請求項５】
前記ステムは、前記弁傘部の側において網状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸気弁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に通じる吸気ポートの開口部を開閉する吸気弁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼室に通じる吸気ポートの開口部を開閉する吸気弁構造として特許文献１に記載の吸排気構造が知られている。この吸排気構造において、吸気弁は、吸気ポートの開口部を開閉可能な弁傘部と、その弁傘部から互いに平行に延びる一対のステムを有している。一対のステムは、開口部の中央付近には位置していないため、混合気の流れが燃焼室の中央付近に集中し易くなり、その混合気が燃焼室の軸方向に対流することになり、軸方向の渦流（縦渦流）が形成される。混合気に、このような縦渦流が付与されていることから、燃焼室の左右（半径）方向における成層燃焼を得ることができる。そしてこの成層燃焼と混合気流の乱れとにより希薄燃焼の達成を容易にすることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３０５６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された吸気弁構造は、弁傘部を各ステムの間で複数の弁片に分割可能に形成することで、各ステムの滑らかな動きを確保することを可能にする構成であるため、弁傘部を形成するための部品点数の増加や、構造の複雑化が問題となる。一方、弁傘部を複数の弁片に分割せず、一対のステムを延出させる構成とした場合は、構造は簡易化されるものの、円滑な動作を確保するためには、両ステム及びステムガイドが平行かつ適切な位置に配置されていることを要する。そのため、製造誤差を抑える必要が生じ、製造コストが増加する虞がある。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、簡易な構成で、吸気ポートから燃料室に入り込む直線的な混合気の流れが妨げられるのを抑制可能な吸気弁構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
本発明は、燃焼室に通じる吸気ポートの開口部を開閉する吸気弁構造に関する。
そして、本発明に係る吸気弁構造は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明の吸気弁構造は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る吸気弁構造における第１の特徴は、燃焼室に通じる吸気ポートの開口部を開閉するための吸気弁構造であって、前記燃焼室に位置して前記開口部を開閉可能な弁傘部と、当該弁傘部から前記開口部を介して前記吸気ポート側に延びて摺動自在に支持されるステムと、を有し、前記ステムは、前記弁傘部の側において、複数に分岐して、当該弁傘部の外周縁部近傍を支持することである。
【０００８】
この構成によると、ステムが分岐して弁傘部の外周縁部近傍を支持するため、弁傘部の中央付近がステムによって支持されることはない。そのため、例えば、ステムの分岐した部分が吸気ポートの中央に位置しないようにステムを配置することで、吸気ポートから燃焼室に入り込む直線的な混合気の流れが妨げられるのを抑制できる。また、複数位置で弁傘部の外周縁部近傍が支持されるため、ステムと弁傘部との結合状態を安定させることができる。これにより、吸気弁構造を壊れにくい構成とすることができる。また、一のステムで弁傘部が支持されるので、構成部品が少なくなり、簡易な構成になる。
【０００９】
また、本発明に係る吸気弁構造における第２の特徴は、前記ステムは、前記弁傘部の側において二股に分岐して形成されており、当該分岐した部分が、前記吸気ポートの内壁に近接するように配置されていることである。
【００１０】
この構成によると、ステムにおける分岐した部分が、吸気ポートの中央から離れて配置されるため、吸気ポートの中央を通過する経路を妨げないようにできる。また、構成が簡易であるため、吸気弁構造の製造が容易である。
【００１１】
また、本発明に係る吸気弁構造における第３の特徴は、前記弁傘部により前記開口部が閉じられた閉弁状態において、前記ステムの分岐点が前記吸気ポートの内壁に形成された凹部に収納されるように構成されていることである。
【００１２】
この構成によると、ステムの分岐点の位置を吸気ポートの中央から離れた位置に保つことができるため、開口部が開放されたときに、当該分岐点が吸気ポートの中央近傍に移動して、混合気の流れを遮らないように構成することが容易になる。
【００１３】
また、本発明に係る吸気弁構造における第４の特徴は、前記弁傘部が前記開口部から離れた開弁状態において、前記ステムの分岐点が前記凹部に収納されるように構成されていることである。
【００１４】
この構成によると、開口部が開放されたときに、ステムの分岐点が凹部から吸気ポート側に延出することがないので、当該分岐点により吸気ポート内の混合気の流れが遮られることはない。これにより、更に混合気が直線的に通過しやすい構成となる。
【００１５】
また、本発明に係る吸気弁構造における第５の特徴は、前記ステムは、前記弁傘部の側において網状に形成されていることである。
【００１６】
この構成によると、ステムが弁傘部の側において網状に形成されているので、混合気が通過しやすくなる。また、弁傘部は外周縁部を網状に分岐して広がるステムにより安定して支持されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る吸気弁構造を示す概略断面図である。図２は、図１に示す吸気弁構造のＡ−Ａ断面矢視図である。また、図３は、図１に示す弁傘部を示す斜視図である。第１実施形態に係る吸気弁構造は、レシプロタイプの内燃機関に本発明を適用したものである。
【００１９】
図１に示す吸気弁構造は、シリンダヘッド１と、吸気弁５と、を備えている。
シリンダヘッド１にはシリンダの燃焼室２に通じる吸気ポート３が形成されている。尚、図１に示す概略断面図は、吸気ポート３の径方向中央部を含むようにシリンダヘッド１を切断した断面を示している。また、吸気ポート３の燃焼室２に対する開口部３ａは、略円形となるように形成され、当該開口部３ａの周囲には弁傘部６が着座する弁座４が設けられている。
【００２０】
吸気弁５は、円板状の弁傘部６と、当該弁傘部６から延びるステム７とを備えている。弁傘部６は、弁座４に着座して開口部３ａを閉じることができる。尚、図１は、弁傘部６が弁座４に着座した閉弁状態を示している。
【００２１】
図３に示すように、ステム７は、弁傘部６の側において主軸部分７ａから二股に分岐するように形成されている。そして、分岐部分７ｂ・７ｂにより弁傘部６の外周縁部近傍が支持されている。尚、吸気弁５の強度確保の観点から、弁傘部６の弁座４側に向かう表面において弁座４に当接可能な面を確保した上で、外周縁部に最も近接する位置を分岐部分７ｂ・７ｂで支持することが望ましい。
【００２２】
図１に示すように、シリンダヘッド１には、外部から吸気ポート３に向かって、吸気ポート３の開口部３ａに略対面する位置に開口する貫通孔１ａが形成されている。尚、貫通孔１ａは、中心線が開口部３ａの略中心を通過するような位置に形成される。当該貫通孔１ａには円筒状のステムガイド８が設置されている。
【００２３】
ステム７は、当該ステムガイド８を介してシリンダヘッド１に摺動自在に取り付けられている。尚、ステム７の主軸部分７ａにおける弁傘部６とは逆側の端部は、図示しないカム等を用いた駆動機構と接続される。当該駆動機構によりステム７を進退させることで、弁傘部６を着座または離座させることができる。
【００２４】
また、図２に示すように、分岐部分７ｂ・７ｂは、主軸部分７ａの中心を通過する軸線を挟んで対称なアーチ状に形成されており、当該分岐部分７ｂ・７ｂが吸気ポート３の内壁面に沿うように吸気弁５が配置される。即ち、分岐部分７ｂ・７ｂを含む仮想平面と、吸気ポート３の径方向中央部を含む仮想平面とが略直交した状態となるように、ステム軸周りの回転を拘束して吸気弁５が配置される。
【００２５】
次に、上記のように構成した吸気弁構造の吸気工程について説明する。
図４は、図１に示す吸気弁構造において吸気弁５が燃焼室２側に延出するように移動して、弁傘部６が離座した開弁状態を示す概略断面図である。図４においては、吸気弁５についても、吸気ポート３の径方向中央部を含む仮想平面により切断した断面を示している。
【００２６】
図示しない駆動機構の作用に基づきステム７が吸気ポート３側に移動すると、図４に示すように、弁傘部６が弁座４から離れ、燃焼室２に通じる開口部３ａが開かれる。このとき、ステム７の分岐部分７ｂ・７ｂは、開口部３ａの中央付近には位置しない。したがって、吸気ポート３の径方向中央部を通過する混合気は、ステム７における主軸部分７ａの軸方向から見たときに直線的な流れを維持しながら、分岐部分７ｂ・７ｂにより形成されるアーチ間を通過して燃焼室２に流入することになる（図３及び図４中、矢印ｆで示す）。これにより、従来から用いられているポート形状に加工を施すことなく、簡易な構成で燃焼室２により強い縦渦を生成できる。
【００２７】
以上、説明したように、第１実施形態に係る吸気弁構造は、燃焼室２に通じる吸気ポート３の開口部３ａを開閉するための吸気弁構造であって、前記燃焼室２に位置して前記開口部３ａを開閉可能な弁傘部６と、当該弁傘部６から前記開口部３ａを介して前記吸気ポート３側に延びて摺動自在に支持されるステム７と、を有し、前記ステム７は、前記弁傘部６の側において、前記吸気ポート３の中央を通過する経路を妨げないように二股に分岐して、当該弁傘部６の外周縁部近傍を支持するので、吸気ポート３から燃焼室２に入り込む直線的な混合気の流れが妨げられるのを抑制できる。また、ステム７が途中で二股に分岐することにより２位置で弁傘部６の外周縁部近傍が支持されるため、ステム７と弁傘部６との結合状態を安定させることができる。また、一のステム７で弁傘部６が支持されるので、構成部品が少なくなり、簡易な構成になる。
【００２８】
また、分岐部分７ｂ・７ｂが、前記吸気ポート３の内壁面に近接するようにステム７が配置されているので、ステム７における分岐部分７ｂ・７ｂが、吸気ポート３の中央から離れて配置され、分岐部分７ｂ・７ｂにより吸気ポート３の中央における混合気の流れが遮られることを顕著に抑制可能である。また、構成が簡易であるため、吸気弁構造の製造が容易である。
【００２９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る吸気弁構造について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る吸気弁構造を示す概略断面図である。図６は、図５に示す吸気弁構造のＢ−Ｂ断面矢視図である。図７は、図５に示す吸気弁構造の開弁状態を示す概略断面図である。尚、第１実施形態に係る吸気弁構造と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００３０】
この吸気弁構造においては、図５に示すように、吸気ポート３の内壁の一部に凹部３ｂが形成されている。尚、図５及び図７において、凹部３ｂを形成しない状態の吸気ポート３の形状を二点鎖線で示している。当該凹部３ｂは、吸気ポート３の内壁に形成されたステムガイド８設置用の貫通孔１ａに連通するように形成されている。
【００３１】
吸気弁１０は、ステム１１と、弁傘部１２とを備えて構成されている。ステム１１は、主軸部分１１ａと、当該主軸部分１１ａから分岐点Ｘにて二股に分岐する分岐部分１１ｂ・１１ｂとを有し、分岐部分１１ｂ・１１ｂの端部に弁傘部１２が連結されている。図６に示すように、吸気弁１０は、分岐部分１１ｂ・１１ｂが吸気ポート３に形成された凹部３ｂにおける内壁面に沿うように配置される。
【００３２】
第２実施形態に係る吸気弁構造は、弁傘部１２が弁座４に着座した閉弁状態（図５及び図６参照）及び弁座４から離座した開弁状態（図７参照）のいずれの状態においても、ステム１１における分岐点Ｘが凹部３ｂ内に収容されるように吸気弁１０が配置されている。
【００３３】
このように、第２実施形態に係る吸気弁構造は、閉弁状態及び開弁状態のいずれの状態においても、前記ステム１１の分岐点Ｘが前記吸気ポート３の内壁に形成された凹部３ｂに収納されるように構成されているので、図７に示すように、開口部３ａが開放されたときに、ステム１１の分岐点Ｘが凹部３ｂから吸気ポート３側に延出することがない。したがって、当該分岐点Ｘにより吸気ポート３内の混合気の流れが遮られることはない。これにより、更に混合気が直線的に通過しやすい構成となる。
【００３４】
尚、第２実施形態に示すように、開弁状態において分岐点Ｘが凹部３ｂ内に位置するように構成する場合に限らず、少なくとも閉弁状態において凹部３ｂ内に分岐点Ｘが位置するように構成してもよい。この場合でも、ステム１１の分岐点Ｘの位置を吸気ポート３の中央から離れた位置、即ち、吸気ポート３の内壁面に近い位置に保つことができるので、開口部３ａが開放されたときに、当該分岐点Ｘが吸気ポート３の中央近傍に移動して、混合気の流れを遮らないように構成することが容易になる。
【００３５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る吸気弁構造について説明する。図８は、本発明の第３実施形態に係る吸気弁構造における吸気弁２０を示す斜視図である。また、図９は、図８に示す吸気弁２０をステム２１における主軸部分２１ａの軸方向（図８中、矢印Ｃ方向）から見た図である。
【００３６】
第３実施形態に係る吸気弁構造は、吸気ポート３の構成は第１実施形態と同様であり、吸気弁２０の構成のみ異なる。以下、吸気弁２０の構成について説明する。
【００３７】
図８に示すように、吸気弁２０は、ステム２１と弁傘部２２とを有し、ステム２１は、主軸部分２１ａと、当該主軸部分２１ａから分岐する４つの同形状の分岐部分２１ｂ・２１ｃ・２１ｄ・２１ｅとを有する。そして、当該分岐部分２１ｂ〜２１ｅの端部において弁傘部２２が連結されている。
【００３８】
図９に示すように、分岐部分２１ｂ〜２１ｅのうち、分岐部分２１ｂ・２１ｃは、それぞれ主軸部分２１ａを挟んで分岐部分２１ｄ・２１ｅと対称に位置するように主軸部分２１ａから分岐して弁傘部２２に連結されており、図９において分岐部分２１ｂと分岐部分２１ｅのなす角度θが鈍角になるように構成される。
【００３９】
そして、当該吸気弁２０は、分岐部分２１ｂ・２１ｃと、分岐部分２１ｄ・２１ｅと、の間を混合気が通過し易いように吸気ポート３に配置される。具体的には、吸気ポート３の径方向中央部を含む仮想平面が、図９において分岐部分２１ｂと分岐部分２１ｅとがなす角度θを略等分するように、当該吸気弁２０が吸気ポート３に配置される。これにより、混合気の直線的な流れ（図８、図９において矢印Ｄで示す）を遮りにくく構成できる。この場合、４つの分岐部分２１ｂ〜２１ｅにより弁傘部２２を安定して支持することができるため有効である。
【００４０】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る吸気弁構造について説明する。図１０は、本発明の第４実施形態に係る吸気弁構造における吸気弁３０を示す斜視図である。
【００４１】
第４実施形態に係る吸気弁構造は、吸気ポート３の構成は第１実施形態と同様であり、吸気弁３０の構成のみ異なる。以下、吸気弁３０の構成について説明する。
【００４２】
図１０に示すように、吸気弁３０は、ステム３１と弁傘部３２とを有し、ステム３１は、主軸部分３１ａと、当該主軸部分３１ａから分岐する複数のワイヤー部材３１ｂとを有する。そして、当該ワイヤー部材３１ｂの端部において弁傘部３２が連結されている。複数のワイヤー部材３１ｂは、隣接するワイヤー部材３１ｂ同士が、弁傘部３２の表面と略平行に配設される他のワイヤー部材３１ｃにより連結され、全体として網状になるように構成されている。また、複数のワイヤー部材３１ｂは、互いに略均等な間隔となるように分岐している。
【００４３】
これらのワイヤー部材３１ｂ、３１ｃの直径は、主軸部分３１ａの軸径よりも小さく、主軸部分３１ａの軸径の１０分の１以下であることが望ましい。また、一のワイヤー部材３１ｂと弁傘部３２との接続位置と、隣接する他のワイヤー部材３１ｂの接続位置と、の間の距離Ｌが、少なくとも主軸部分３１ａの軸径に相当する長さよりも長くなるように構成することが望ましい。
【００４４】
このように、ステム３１は、前記弁傘部３２の側において網状に形成されているので、混合気の通過がステム３１によって妨げられることを抑制することができる。また、複数のワイヤー部材３１ｂは、互いに略均等な間隔となるように分岐しているので、吸気弁３０がステム３１の軸周りに回転した場合でも同様の効果を奏する。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る吸気弁構造を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す吸気弁構造のＡ−Ａ断面矢視図である。
【図３】図１に示す弁傘部を示す斜視図である。
【図４】図１に示す吸気弁構造の開弁状態を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る吸気弁構造を示す概略断面図である。
【図６】図５に示す吸気弁構造のＢ−Ｂ断面矢視図である。
【図７】図５に示す吸気弁構造の開弁状態を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る吸気弁構造における吸気弁を示す斜視図である。
【図９】図８に示す吸気弁をステム軸方向から見た図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る吸気弁構造における吸気弁を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    シリンダヘッド
２    燃焼室
３    吸気ポート
３ａ  開口部
４    弁座
５    吸気弁
６    弁傘部
７    ステム
７ａ  主軸部分
７ｂ  分岐部分
８  ステムガイド
【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】
2009030526.tif 000009
【図８】
2009030526.tif 000010
【図９】
2009030526.tif 000011
【図１０】
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