JPH0517366Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、内燃機関の弁装置に関する。

（従来の技術） 自動車用内燃機関等にあつては、高速高負荷域
での燃焼性を高める目的などから、一つの気筒に
備えられる複数の排気弁および吸気弁を互いに独
立して作動させるものが提案されている。

この種の弁装置として、例えば特公昭49−
17967号公報に開示されたものは、第７図に示す
ように、４サイクル４弁式内燃機関において同一
気筒において２本の排気弁のバルブタイミング
E₁，E₂および２本の吸気弁のバルブタイミング
I₁，I₂はそれぞれ所定の位相差をもち、排気行程
から吸入行程への上死点付近において、１組の排
気弁と吸気弁が閉じて他の１組の排気弁と吸気弁
が開くようにし、気筒内における新気の流速を大
きくして掃気効率を高めている。また、吸入行程
から圧縮行程への下死点付近において１本の吸気
弁のみが開いて気筒内に吸気スワールを生起し、
主に高速高負荷域の燃焼性を改善するようになつ
ている。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、このような弁装置にあつては２本の
排気弁の全閉時期にも位相差をもたせているた
め、吸排気弁が同時に開くバルブオーバラツプ時
における排気弁の実質弁開口面積が小さくなり、
高速高負荷域に吸気の慣性過給効果を十分に得る
ためにはバルブオーバラツプ期間を長くとる必要
があつた。

しかしながら、バルブオーバラツプ期間を長く
とると、機関の低速低負荷域では、小さな弁開口
面積でも大きな吸入負荷に引かれて排気弁の下流
から排気ガスがシリンダ内へと逆流するため、も
ともと燃料が多くは供給されない低減低負荷域に
は残留ガス割合が多くなつて燃焼性を大きく損な
うという問題点があつた。

本考案は、こうした従来の問題点を解決し、機
関の全回転数域で性能向上をはかることを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本考案では、一つの気
筒に複数の排気弁を備える内燃機関の弁装置にお
いて、前記複数の排気弁は弁径およびステム径を
同一にし、かつバルブ傘裏部の形状を相異させる
構成とする。

（作用） 排気弁の開弁作動に伴つて排気通路には圧力波
が生じ、排気弁の全閉時に排気弁の直下流側が負
圧となる回転数域では掃気が促されるが、逆に正
圧になる回転数域では排気ガスの排出に費やされ
るポンピングロスが増大して、機関の発生トルク
の落ち込み、この回転数域でいわゆるトルクの谷
が生じる。

本考案は、バブル傘裏部の形状を相異させるこ
とにより、同一気筒における複数の排気弁が開弁
作用するとき、それぞれ排気弁が画成する開口部
の面積が増大する速度が相異し、各排気弁の開弁
時に排気通路に入射される圧力も相互に位相差を
もつて入射されるため、排気通路に生じる圧力波
の振幅は小さくなり、これにより上記排気弁の全
閉時に排気弁の直下流側が正圧となる回転数域の
ポンピングロスを低減し、排気慣性効果により掃
気を促して残留ガスを低減するとともに体積効率
を高めるので、この回転数域でのトルクの落ち込
みを減少することができる。

また、同一気筒において複数の排気弁の閉弁終
了時期が同期することにより、バルブオーバラツ
プ時に各排気弁が開く排気通路の実質開口面積が
大きくなるため、高速高負荷域に対応してバルブ
オーバラツプ時期をそれほど大きく設定する必要
がなくなり、その結果低速低負荷域に排気ガスの
逆流を減らして燃焼性を高め、アイドル安定性等
を確保できる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を添付図面に基づいて
説明する。

第１図に示すように、同一気筒に備えられる２
本の排気弁１，２は、直円柱状ステム１１，２１
と、各排気ポート４を閉塞する傘部１２，２２と
を備える。

各排気弁１，２はそのステム１１，２１がシリ
ンダヘツド７に固着されたガイド３を介して摺動
自在に支持され、機関運転時は図示しないステム
上端部に摺接するカムにより各傘部１２，２２が
相互に同期した所定のタイミングでリフトされ
る。

第２図にも示すように、各排気弁１，２は相互
に傘部１２，２２の外径すなわち弁径をＤ、ステ
ム１１，２１の外径をｄとそれぞれ同一に設定す
る。そして、一方の排気弁１のラツパ状に拡がる
傘裏部１３は、他方の排気弁２の傘裏部２３に対
して大きな曲率で湾曲させて相互に異なる形状と
する。すなわちバルブシート５に着座する座面１
４，２４からステム１１，２１に向けて湾曲する
傘裏部１３，２３と傾斜角度（弁中心線に直交す
る線と傘裏部１２，２２の始点上接線に挾まれる
角度）θ₁，θ₂を相異させる。

シリンダヘツド７は同一気筒における各排気ポ
ート４およびバルブシート５をそれぞれ同一形状
に形成する。

このように、排気弁１，２は各傘裏部１３，２
３の形状を相異させるため、排気弁１，２の開弁
作動時は同一リフトでも、各排気ポート４と各傘
裏部１３，２３の間で画成される開口部の断面積
が相異し、各排気弁１，２の開くときに排気ポー
ト４に入射されるブローダウン圧力は相互に位相
差が生じる。

第３図には排気弁１，２の下流側排気通路に生
じる圧力波を破線で示しているが、排気弁２が開
く時に入射されるブローダウン圧力（１点鎖線）
に対して、排気弁１が開くときに入射されるブロ
ーダウン圧力（２点鎖線）はある位相差をもつて
遅れるため、これらが合成してつくられる圧力波
（破線）は圧力波の振幅は２つの排気弁が同一位
相で開弁する従来装置の場合（実線）に比べて小
さく抑えられる。

第４図には排気弁１，２が全閉するときに排気
弁１，２より120mm下流点に生じる圧力波が正圧
となる回転数3600rpmの運転条件での圧力変動を
実際に測定した結果を破線で示し、図中実線で示
す特性は２つの排気弁が同一形状である従来装置
の場合を示している。この実験結果からもわかる
ように、本実施例ではブローダウン（図中Ａ部）
が低下する分その反射波（図中Ｂ部）の振幅も小
さく抑えられる。

上述したように、3600rpm付近は排気弁１，２
が全閉するときに排気弁１，２より直下流側が正
圧となつてトルクの谷が生じるが、本実施例では
各排気弁１，２の開弁時に入射されるブローダウ
ン圧力も相互に位相差をもつため、排気通路に生
じる圧力波の振幅は小さくなり、これにより排気
ガスの排出に費やされるポンピングロスを低減
し、残留ガスを低減するとともに吸気の体積効率
を高めるので、この中回転数域でのトルクの落ち
込みを減少することができる。

また、排気弁１，２が相互に同期して全閉する
ことにより、吸気弁３，４とのバルブオーバラツ
プ時に各排気弁１，２が開く排気通路の実質開口
面積が大きくなるため、バルブオーバラツプ期間
をそれほど大きく設定する必要がない。その結
果、高速高負荷域には吸気の慣性を利用して体積
効率を確保しつつ、低速低負荷域に大きな吸入負
荷に引かれて排気弁１，２の下流から排気ガスが
シリンダ内へと逆流することを抑制し、残留ガス
による燃焼性の悪化を防止してアイドル安定性等
を高められる。

次に、第５図Ａ，Ｂに示す他の実施例は、１気
筒あたり２本の排気弁８，９を備える機関におい
て、各排気弁８，９の座面１６，２６の傾斜角
θ₈，θ₉を相異させるものである。

この座面１６，２６の傾斜角に対応して、シリ
ンダヘツド７側の座面１７，２７および面取部１
８，２８の傾斜角を相異させて形成する。

このように構成してあり、排気弁８，９の開弁
作動時は同一リフトでも、その各座面１６，２６
と座面１７，２７および各面取部１８，２８の間
で画成される開口部の断面積が相異し、各排気弁
８，９の開くときに排気ポート４に入射されるブ
ローダウン圧力は相互に位相差が生じ、排気通路
に生じる圧力波の振幅を低減できる。

（考案の効果） 以上の通り本考案によれば、同一気筒に備えら
れる複数の排気弁相互で弁径およびステム径を同
一にし、かつバルブ傘裏部の形状を相異させたた
め、各排気弁の開弁に伴い排気ポートに入射され
るブローダウン圧力が相互に位相差をもつて入射
されることにより、排気通路に生じる圧力波を弱
めて、トルクの谷が生じる回転数域でのポンピン
グロスを低減して出力向上をはかることができ、
また、排気弁の形状変更により容易に実施でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２
図は排気弁の側面図、第３図は作用を示す線図、
第４図は実験結果を示す線図である。第５図Ａ，
Ｂは他の実施例を示す排気弁の側面図、第６図は
バブル開口面積とクランク角の関係を示す線図で
ある。第７図は従来例を示す吸排気弁の作動説明
図である。 １，２……排気弁、１１，２１……ステム、１
２，２２……傘部、１３，２３……傘裏部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一つの気筒に複数の排気弁を備える内燃機関に
   おいて、前記複数の排気弁は弁径およびステム径
   を同一にし、かつバルブ傘裏部の形状を相異させ
   たことを特徴とする内燃機関の弁装置。