JP2001200725A - エンジン用ピストン - Google Patents

エンジン用ピストン

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JP2001200725A JP2000009286A JP2000009286A JP2001200725A JP 2001200725 A JP2001200725 A JP 2001200725A JP 2000009286 A JP2000009286 A JP 2000009286A JP 2000009286 A JP2000009286 A JP 2000009286A JP 2001200725 A JP2001200725 A JP 2001200725A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】タンブル流を強化してエンジン初爆時のリーン
限界の向上を図る。 【解決手段】ピストン頂面１３ａに、内巻きのタンブル
流を生成するピストン凹部２１を形成する。ピストン凹
部２１によってタンブル流がピストン中央部付近に合流
された状態で上昇し、タンブル流を小さく形成するた
め、タンブル流が崩れ難く、良好な着火性を得ることが
でき、又、速い流速で点火プラグの発火部周辺に混合気
を臨ませることができるため、燃焼速度が向上し、相対
的にエンジン初爆時のリーン限界を向上させることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タンブル流を強化
してエンジン初爆時のリーン限界を向上させることので
きるエンジン用ピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、４サイクルエンジンで
は、シリンダボア内に吸入した混合気流にタンブル（縦
渦）流を発生させることで、燃焼性を改善できることが
知られている。
【０００３】シリンダボア内にタンブル流を生起させる
手段としては、吸気ポートに流動制御弁を設け、或いは
吸気ポートの形状をタンブル流を発生させ易い特殊な形
状にする等の手段が採用されているが、流動制御弁を設
けたり、吸気ポートを特殊な形状とすることは、構造の
複雑化を招き、コスト高になる問題がある。
【０００４】そのため、ピストン形状を工夫してタンブ
ル流を生起させる技術が種々提案されている。例えば特
開平７−１４５７３０号公報には、図６、図７に示すよ
うに、ピストン１のピストン頂面１ａに、上死点近くで
スキッシュエリア２ａを形成する凸部２と、排気弁側頂
面に凸部２に連続する凹部３を形成して、ピストン１が
上死点近くに達したとき形成されるスキッシュエリア２
ａから押し出された混合気がタンブル流を強化して燃焼
速度を向上させることで、燃焼室４内で充分な強度の混
合気流動を確保し、燃焼速度の低下を防止して、希薄燃
焼などの適用を容易化する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記先行技術
では、タンブル流をスキッシュエリア２ａで発生する噴
流により強化するようにしているが、タンブル流が大き
な渦に形成されてしまうため、点火時期直前では、燃焼
容積の減少からタンブル流が壊れやすく、充分なタンブ
ル流を得ることができない問題がある。
【０００６】又、ピストン頂面１ａに形成した凹部３か
ら上昇する混合気が分散されてしまうため、点火プラグ
付近での流速が向上されておらず、従って、特に、エン
ジン回転数が２００〜３００rpmと低く、タンブル流を
生起させることの困難なエンジンの初爆時には、従来通
り増量した燃料を噴射する必要があるため、エンジン初
爆時の燃焼が改善されず、排気ガス浄化と燃費向上との
双方を満足することができない。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑み、エンジン初爆
時であっても充分なタンブル流を得ることができ、燃焼
の改善により、排気ガス浄化と燃費向上との双方を満足
することのできるエンジン用ピストンを提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明によるエンジン用ピストンは、ピストン頂面にタ
ンブル流を上方へ導くピストン凹部が形成されているエ
ンジン用ピストンにおいて、上記ピストン凹部を所定溝
幅でビストン外周に沿って両端部を湾曲形成し、上記ピ
ストン凹部の両端部を吸気ポートに向けて形成したこと
を特徴とする。
【０００９】このような構成では、吸気ポートからシリ
ンダ内に吐出された混合気がピストン頂面の外周方向か
らピストン中心方向へ、ピストン頂面に形成されたピス
トン凹部に沿って導かれて、内巻きのタンブル流が生成
される。このタンブル流は、ピストン中心付近で合流さ
れて流速が速められて上昇する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施の形態を説明する。図５に４サイクルエンジンの要
部断面図を示す。同図の符号１１はシリンダ内壁、１２
はシリンダヘッド、１３はピストンで、このピストン１
３が上死点付近とのときピストン１３の頂面（ピストン
頂面）１３ａとシリンダ内壁１１とシリンダヘッド１２
の底面とで燃焼室１４が形成される。
【００１１】シリンダヘッド１２の底面には燃焼室１４
の頂面をなす内面凹部１２ａが形成されている。この内
面凹部１２ａはペントルーフ形で、その頂部１２ｂがシ
リンダボアの中心を横切る線上、或いはそれに近接する
位置に形成されており、この頂部１２ｂのほぼ中央に点
火プラグ１５の発火部１５ａが臨まされている。
【００１２】又、内面凹部１２ａの吸気側ペントルーフ
面１２ｃと排気側ペントルーフ面１２ｄとに、図１に示
すように、吸気ポート１６、排気ポート１７がそれぞれ
２つずつ開口されており、この各ポート１６，１７が吸
気バルブ１８、排気バルブ１９にて開閉される。更に、
シリンダヘッド１２の内面凹部１２ａの裾部分にスキッ
シュエリア２０が形成されている。
【００１３】吸気ポート１６はストレートポート形状に
形成されており、吸気行程においては、吸気ポート１６
のストレート形状による吸気流によって、燃焼室１４に
流入する混合気に対してタンブル流（縦渦流）が発生す
るように設定されている。
【００１４】又、ピストン１３の頂面（ピストン頂面）
１３ａに、ピストン凹部２１が形成されている。図４に
示すように、ピストン凹部２１は、所定溝幅でピストン
外周に沿って両端部２１ａが湾曲形成されていると共
に、図２、図３に示すように、深さ方向が所定曲率の円
弧状に形成されている。
【００１５】図１に示すように、このピストン凹部２１
は、吸気ポート１６側に両端部２１ａ側が臨まされてお
り、図４に示すように、吸気行程時に吸気ポート１６か
ら供給される混合気は、排気ポート１７側のシリンダ内
壁方向へ吸い込まれ、ピストン頂面１３ａに形成された
ピストン凹部２１にガイドされて、ピストン中心方向へ
収束される内巻きのタンブル流が生成される。
【００１６】このような構成では、吸気ポート１６から
燃焼室１４内に流入した混合気は、図２、図３に示すよ
うに、排気側ペントルーフ面１２ｄの下方を経て、ピス
トン１３の頂面１３ａに形成したピストン凹部２１に対
して外周方向から臨まされ、次いで、このピストン凹部
２１の形状に沿って、ピストン１３の中央部付近に合流
される。
【００１７】そして、ピストン１３の中央部付近に合流
された混合気は、ピストン凹部２１にガイドされて上昇
し、内巻きのタンブル流が生成される。
【００１８】このときの混合気は、ピストン中央部付近
に合流されることにより、混合気の上昇方向に臨まされ
ている点火プラグ１５の発火部１５ａ周辺に対し、拡散
されることなく、しかも流速が速められた状態となる。
【００１９】その結果、エンジン初爆時の低回転数（２
００〜３００rpm）域であっても、充分なタンブル流を
確保することができるため、燃料噴射量を増量すること
なく、良好な着火性を得ることができる。
【００２０】始動時の燃料を増量する必要がないため、
気化潜熱による燃焼温度の低下が改善され、触媒を早期
に活性化させることが可能となり、排気エミッション
（ＨＣ，ＮＯｘ）を改善させることができる。
【００２１】又、タンブル流が発火部１５ａ周辺に速い
流速で臨まされるため、燃焼速度が向上し、点火時期を
遅角化させることが可能となり、排気温度を上昇させ、
触媒を早期に活性化させることができると共に、排気エ
ミッション（ＨＣ，ＮＯｘ）のより一層の改善を図るこ
とができる。
【００２２】この場合、ピストン凹部２１の溝幅を狭め
ることで、タンブル流は、ピストン中央付近で合流され
たまま、燃焼室１４の上部へ拡散されることなく導か
れ、しかも、このときの渦が小さく形成されるため、タ
ンブル流が強化され、点火直前に崩れることなく、点火
の際には強度の充分に保持されたタンブル流を得ること
ができる。
【００２３】尚、タンブル流の中心位置は、ピストン凹
部２１の深さを調整することで変更することができるた
め、タンブル流の中心位置を燃焼室１４上方に形成し、
点火直前に崩れることのないタンブル流を得ることがで
きる。
【００２４】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
ピストン頂面に形成したタンブル流を上方へ導くピスト
ン凹部が所定溝幅でビストン外周に沿って両端部を湾曲
形成されていると共に、このピストン凹部の両端部を吸
気ポートに向けて形成されているので、吸気ポートから
吸い込まれた混合気はピストン頂面の外周方向からピス
トン中心方向へ、ピストン頂面に形成されたピストン凹
部に沿って導かれて、内巻きのタンブル流が生成され
る。このタンブル流は、ピストン中心付近で合流されて
流速が速められて上昇し、タンブル流を小さく形成する
ため、タンブル流が強化され、エンジン回転数の低い、
エンジン初爆時であっても、崩れることのない充分な強
度のタンブル流を生成することができ、良好な着火性を
得ることができる。
【００２５】又、混合気が速い流速で発火部周辺へ導か
れるため、燃焼速度を速めることができ、相対的にエン
ジン初爆時の点火時期を遅らせることができる。その結
果、エンジン初爆時のリーン限界を向上させることがで
き、燃費、及び排気エミッションを改善することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピストンの平面図
【図２】図１のII-II断面図
【図３】図１のIII-III断面図
【図４】ピストンの斜視図
【図５】４サイクルエンジンの要部断面図
【図６】従来のピストンの側面図
【図７】図６のVII−VII断面図
【符号の説明】
１ ピストン １ａ ピストン頂面 １６ 吸気ポート ２１ ピストン凹部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ピストン頂面にタンブル流を上方へ導くピ
    ストン凹部が形成されているエンジン用ピストンにおい
    て、 上記ピストン凹部を所定溝幅でビストン外周に沿って両
    端部を湾曲形成し、 上記ピストン凹部の両端部を吸気ポートに向けて形成し
    たことを特徴とするエンジン用ピストン。
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