JPH10110650A - 内燃機関の排気ポートの構造 - Google Patents

内燃機関の排気ポートの構造

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JPH10110650A
JPH10110650A JP8262958A JP26295896A JPH10110650A JP H10110650 A JPH10110650 A JP H10110650A JP 8262958 A JP8262958 A JP 8262958A JP 26295896 A JP26295896 A JP 26295896A JP H10110650 A JPH10110650 A JP H10110650A
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exhaust port
valve
exhaust
internal combustion
combustion engine
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Yuji Yamaguchi
口 雄 二 山
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UD Trucks Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブステム周りに生じる排気ガスの流れを
整流することで排気ポートの流量を増加させる内燃機関
の排気ポートの構造を提供する。 【解決手段】 シリンダヘッド（１）に形成され、内部
に排気バルブ（４）のバルブステム（４ａ）を支持する
バルブガイド（５）のボス（７）を有する排気ポート
（２）において、バルブステム（４ａ）を挟んだ排気ポ
ート出口（Ｅ）の反対側の排気ポート壁面（２ａ）に前
記バルブガイドのボス（７）からポート開口部（Ｐ）に
向かって延びそして排気ポート（２）に突出する突起部
（３）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダヘッドに
形成された内部に排気バルブのバルブステムを支持する
バルブガイドのボスを有する内燃機関の排気ポートの構
造に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気ポートの排気ガス流量を
増加させるには、バルブステム周辺の流路断面積を大き
くすることが有効である。そのために、従来はこの部分
を膨らませたり、あるいは、バルブガイドのボスを小さ
くする方法が取られていた。
【０００３】しかるに、かかる方法では、例えば図１３
に示すように、シリンダヘッド１内の排気ポート２Ａを
鎖線Ｘで示す形状から実線Ｙで示すようにポート形状を
拡大すると、拡大部Ｑにおいて矢印Ｒで示すように排気
ガスの循環流を生じ、この拡大部Ｑは流量増加に寄与し
ない、あるいは、冷却水の水路が、このポートの張り出
しによって狭められ、冷却水流を抑制して冷却に問題を
生じるなどのマイナスの効果が現れることが分かった。
【０００４】また、図１４に示すように、バルブガイド
のボス７Ａを、鎖線で示す（符号７で示す）形状から実
線で示す形状のように小さくすると、排気ポート２Ａの
排気ガス流量は増加するものの、バルブガイド５を支持
する長さが短くなり、そのために鎖線で示すようにバル
ブガイド５の倒れが生じ、バルブ４、バルブガイド５、
およびバルブシート６の偏摩耗を生じて耐久性・信頼性
の上から好ましいことではない。したがって、かかる方
法を採用することは、特に大型高負荷のディーゼルエン
ジンにおいては難しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、従来技術のようにバルブステムの周辺の流路面積を
大きくする方法ではなく、バルブステム周りに生じる排
気ガスの流れを整流することで排気ポートの排気ガス流
量を増加させる内燃機関の排気ポートの構造を提供する
ことを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、シリン
ダヘッドに形成され内部に排気バルブのバルブステムを
支持するバルブガイドのボスを有する内燃機関の排気ポ
ートの構造において、前記バルブガイドのボスに対して
排気ポート出口と反対側の排気ポート壁面に前記バルブ
ガイドのボスからポート開口部に向かって延びて排気ポ
ートに突出する突起部を設けている。
【０００７】そして、シリンダヘッドに形成され内部に
排気バルブのバルブステムを支持するバルブガイドのボ
スを有する内燃機関の排気ポートの構造において、その
バルブガイドのボスの下面にバルブガイド外壁付近から
バルブガイドの中心に対して排気ポート出口の反対側に
向かって半径方向に延びて排気ポートに突出する突起部
を設けている。
【０００８】または、前記突起部はその断面が三角形状
である。
【０００９】または、前記突起部はその断面が半円形状
である。
【００１０】または、前記突起部はその断面が台形形状
である。
【００１１】または、前記突起部はその断面が４角形で
ある。
【００１２】または、前記突起部は一端から他端に至る
断面形状が実質的に同一である。
【００１３】または、前記突起部は一端から他端に至る
断面形状は実質的に相似形でその断面積は大きい方の一
端から他端に向いてなめらかに小さくなる。
【００１４】本発明によれば、排気行程において、ポー
ト開口部から排気ポートに流入した排気ガスは、排気ポ
ート壁面に設けられた突起部によって２分されてバルブ
ステムの両側を流れ、バルブステム上流の淀みや下流の
渦の発生が抑制されるので、排気ポート内の排気ガスの
流量が増加する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。なお、前記の図１３および図１４
で説明した従来技術と共通の部分は同じ符号を付け、重
複した説明は省略する。
【００１６】図１および図２において、排気ポート２
は、シリンダヘッド１内に形成され、シリンダ内の燃焼
室Ｃへの開口部Ｐから立上がり、排気バルブ４がそのバ
ルブステム部４ａを貫通して設けられている第１の部分
Ｍと、その第１の部分Ｍから図示しない排気マニホール
ドが接続されている排気ポート出口Ｅへ屈曲して連通し
ている第２の部分Ｎとからなっている。そして、排気ポ
ート２内には、ボス７が突設されており、そのボス７に
はバルブガイド５が嵌入されて、排気バルブ４のバルブ
ステム部４ａが摺動自在に支持されている。また、開口
部Ｐの前記排気バルブ４のバルブヘッド４ｂの着座部に
は、バルブシート６が嵌着されている。
【００１７】そして、排気ポート２の第１の部分Ｍ内の
バルブステム部４ａを挟んだ排気ポート出口Ｅの反対側
の排気ポート壁面２ａには、バルブガイドのボス７から
ポート開口部Ｐに向かって延び、そして排気ポート２に
突出する突起部３が設けられている。
【００１８】図３ないし図５にはその突起部３の形状が
示されている。突起部３は、その幅は一端３ａからポー
ト開口部Ｐに向かって他端３ｂまで漸次断面形状が小さ
くなる楔形とされており、その形状は、図３に示す例で
は、三角形状の断面で鋭角的な稜線を有している。ま
た、図４に示す例では、半円形状の断面であり、図５に
示す例では、台形形状の断面である。
【００１９】そして、突起部３の設ける位置は、図６に
示す例では、ポート開口部Ｐから立ち上がる壁面２ａ
に、または図７に示す例では、突起部３Ｄはバルブガイ
ドのボス７の下面に、いずれもバルブガイド５の排気ポ
ート出口Ｅの反対側から上流方向、すなわち開口部Ｐに
向かって延びて設けられている。
【００２０】図８および図９は、本発明のさらに別の実
施の形態を示し、この突起部３Ｅは全体的に四角錐形に
形成され、その一端３ａはバルブシート６の付近に位置
し、そして上方に延びてその他端３ｂはボス７の所に位
置している。図９から解るようにその断面形状は実質的
に相似形であり他端３ｂから一端３ａに向いてなめらか
に小さくなっている。た以下、その作用について説明す
る。突起部３を設けていない従来の排気ポートでは、図
１１に示すように、排気行程においては、バルブステム
４ａの排気ポート出口Ｅの反対側に開口部Ｐから流入し
た排気ガスはバルブステム４ａに衝突して、バルブステ
ム４ａの上流側に淀み点を生ずる。そのためにバルブス
テム４ａの上流側の圧力が上昇して、排気ガスの排気ポ
ート２の第１の部分Ｍへの流入が抑制される。また、バ
ルブステム４ａの下流側には流れの剥離が生じて渦Ｖを
発生し、排気ポート２の第２の部分Ｎの実効的な流路断
面積を減少してしまう。
【００２１】一方、バルブガイド５の上流側に突起部３
を設けると、図１０に示すように、バルブステム４ａの
裏側（排気ポート出口Ｅの反対側）に流入した排気ガス
は、その突起部３により２分され、バルブステム４ａを
挟んだ両側の流れに分かれて整流される。したがって、
バルブステム４ａの上流側の高圧力領域は無くなって、
排気ポート２内への流入の抑制は解消し、また、バルブ
ステム４ａの下流側に生じる渦も無くなって、排気ポー
ト２の実効的な流路断面積は、幾何学的な断面積とほぼ
等しくなり、その結果、排気ポート２内の排気ガス流量
は増加する。
【００２２】図１２には、実測による突起部３の有無に
よる流量の比較データが示されている。すなわち、縦軸
は理論的流量と実測流量との比である流量係数を、横軸
はバルブリフトを示しており、突起部３を設けた本発明
の排気ポートは符号Ａで、突起部３のない従来の排気ポ
ートが符号Ｂで示されている。この図では、突起部３に
より流量係数が向上していることが示されており、特
に、バルブリフトの大きい場合にその差の大きいことが
示されている。
【００２３】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下の効果を奏する。 （１） 排気ポートの排気ガス流過抵抗が減少して排気
行程におけるポンプ仕事が減少し、燃料消費率の向上・
出力の増大が図れる。その効果は、特に排気ガス流量の
多い高回転・高負荷域で大きい。 （２） また、排気ガス流量が増加するので排気弁の閉
時期を遅らせても十分なガス交換を行えるようになり、
実効的な膨脹比を増大させて熱効率の向上を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態を示す断面図。
【図２】図１の側断面図。
【図３】突起部の形状を示す斜視図。
【図４】突起部の別の形状を示す斜視図。
【図５】突起部のさらに別の形状を示す斜視図。
【図６】突起部の配設位置を示す断面図。
【図７】突起部の別の配設位置を示す断面図。
【図８】本発明の別の実施の形態を示す断面図。
【図９】図８の突起部の斜視図。
【図１０】本発明による排気ポート内の流れの状況を示
す断面図。
【図１１】従来の排気ポート内の流れの状況を示す断面
図。
【図１２】本発明による流量係数の向上を示すグラフ。
【図１３】従来のポート形状拡大を説明する断面図。
【図１４】従来のバルブガイドのボスを小さくしてポー
ト形状を拡大した場合を説明する断面図。
【符号の説明】
１・・・シリンダヘッド ２、２Ａ・・・排気ポート ３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ・・・突起部 ４・・・排気バルブ ４ａ・・・バルブステム ４ｂ・・・バルブヘッド ５・・・バルブガイド ６・・・バルブシート ７、７Ａ・・・バルブガイドのボス

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダヘッドに形成され内部に排気バ
    ルブのバルブステムを支持するバルブガイドのボスを有
    する内燃機関の排気ポートの構造において、前記バルブ
    ガイドのボスに対して排気ポート出口と反対側の排気ポ
    ート壁面に前記バルブガイドのボスからポート開口部に
    向かって延びて排気ポートに突出する突起部を設けたこ
    とを特徴とする内燃機関の排気ポートの構造。
  2. 【請求項２】 シリンダヘッドに形成され内部に排気バ
    ルブのバルブステムを支持するバルブガイドのボスを有
    する内燃機関の排気ポートの構造において、そのバルブ
    ガイドのボスの下面にバルブガイド外壁付近からバルブ
    ガイドの中心に対して排気ポート出口の反対側に向かっ
    て半径方向に延びて排気ポートに突出する突起部を設け
    たことを特徴とする内燃機関の排気ポートの構造。
  3. 【請求項３】 前記突起部はその断面が三角形状である
    請求項１、２のいずかれかに記載の内燃機関の排気ポー
    トの構造。
  4. 【請求項４】 前記突起部はその断面が半円形状である
    請求項１、２のいずれかに記載の内燃機関の排気ポート
    の構造。
  5. 【請求項５】 前記突起部はその断面が台形形状である
    請求項１、２のいずれかに記載の内燃機関の排気ポート
    の構造。
  6. 【請求項６】 前記突起部はその断面が４角形である請
    求項１、２のいずれかに記載の内燃機関の排気ポートの
    構造。
  7. 【請求項７】 前記突起部は一端から他端に至る断面形
    状が実質的に同一である請求項３ないし６のいずれかに
    記載の内燃機関の排気ポートの構造。
  8. 【請求項８】 前記突起部は一端から他端に至る断面形
    状は実質的に相似形でその断面積は大きい方の一端から
    他端に向いてなめらかに小さくなる請求項３ないし６の
    いずれかに記載の内燃機関の排気ポートの構造。
JP8262958A 1996-10-03 1996-10-03 内燃機関の排気ポートの構造 Pending JPH10110650A (ja)

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