JP2003322021A - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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JP2003322021A
JP2003322021A JP2002129802A JP2002129802A JP2003322021A JP 2003322021 A JP2003322021 A JP 2003322021A JP 2002129802 A JP2002129802 A JP 2002129802A JP 2002129802 A JP2002129802 A JP 2002129802A JP 2003322021 A JP2003322021 A JP 2003322021A
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JP
Japan
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piston
intake valve
squish
crown surface
intake
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Taro Sakai
太朗 酒井
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/26Pistons  having combustion chamber in piston head
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F2001/244Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/245Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼室5内で十分な混合気の撹拌効果・乱れ
強さの向上を得、これにより燃焼速度の向上を図り、耐
ノッキング性の向上、熱効率の改善を図る。 【解決手段】 吸気ポート6の設定により、燃焼室5内
に吸気バルブ8側からピストン4冠面へ向かいピストン
4冠面で反転して排気バルブ側から点火プラグ10へ向
かう逆タンブル流Aを生成する。また、ピストン4冠面
の排気バルブ寄りにタンブル流Aを保持する凹部11を
形成する。そして、ピストン4冠面の吸気バルブ8側
に、シリンダヘッドの吸気バルブ側ペントルーフ1aと
略同等の傾きを有してスキッシュ流Bを生成するスキッ
シュ流生成部12を設け、点火プラグ10近傍で逆タン
ブル流Aとスキッシュ流Bとを衝突させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に関し、
特に火花点火式内燃機関の燃焼室周りの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の内燃機関として、特開平5−24
0044号公報に示されるように、吸気ポートの設定に
より、燃焼室内に、逆タンブル流、すなわち、吸気バル
ブ側からピストン冠面へ向かいピストン冠面で反転して
排気バルブ側から点火プラグへ向かう逆タンブル流(縦
渦)を生成するようにしたものがある。
【0003】尚、本明細書で「吸気バルブ側」「吸気バ
ルブ寄り」、「排気バルブ側」、「排気バルブ寄り」と
いうときは、吸気バルブ−排気バルブ方向(クロスフロ
ー方向)で見ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載の技術では、ピストン冠面において逆タンブル
流を保持するための凹部が吸気バルブ寄りに形成されて
いて、ピストン冠面の排気バルブ側に、シリンダヘッド
の排気バルブ側ペントルーフと略同等の傾きを有するス
キッシュ流生成部を備えている。このため、吸気ポート
及びピストン冠面凹部により生成・保持された逆タンブ
ル流と、圧縮行程の上死点付近で排気バルブ側にて生成
されるスキッシュ流とが略同一方向を指向するので、十
分な混合気の撹拌効果・乱れ強さの向上を得ることがで
きないという問題点があった。
【0005】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、燃焼室内の逆タンブル流に対し、スキッシュ流の方
向を適切に設定することにより、十分な混合気の撹拌効
果・乱れ強さの向上を得、これにより燃焼速度の向上
(燃焼期間の短縮)を図り、耐ノッキング性の向上、熱
効率の改善を図ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
吸気ポートの設定により、燃焼室内に逆タンブル流を生
成する一方、ピストン冠面の吸気バルブ側に、シリンダ
ヘッドの吸気バルブ側ペントルーフと略同等の傾きを有
するスキッシュ流生成部を設ける。
【0007】
【発明の効果】本発明によれば、燃焼室内の逆タンブル
流(特に排気バルブ側から点火プラグへ向かう流れ)に
対し、圧縮行程の上死点付近において、吸気バルブ側か
ら点火プラグへ向かうスキッシュ流が生起され、これら
の流れが衝突することで、混合気の撹拌効果・乱れ強さ
の向上を得ることができ、燃焼期間を短縮し、耐ノッキ
ング性の向上、熱効率の改善を図ることができる。
【0008】また、膨張行程では、逆タンブル流の残り
成分と吸気バルブ側の燃焼室外周方向を指向する逆スキ
ッシュ流の向きが略同一方向となり、吸気バルブ側の火
炎伝播を促進することで、燃焼期間を更に短縮し、耐ノ
ッキング性の向上、熱効率の向上を更に促進できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明の一実施形態を示す
内燃機関の燃焼室周りの断面図である。シリンダヘッド
1、ヘッドガスケット2、シリンダブロック3、ピスト
ン4により、燃焼室5が形成される。
【0010】シリンダヘッド1には、少なくとも1本ず
つ、吸気ポート6及び排気ポート7が形成され、これら
の燃焼室5への開口部に吸気バルブ8及び排気バルブ9
が設置されて、互いに対向している。シリンダヘッド1
にはまた、吸気バルブ8と排気バルブ9との間にて、燃
焼室5の略中央部に臨むように、点火プラグ10が取付
けられている。
【0011】ここで、吸気ポート6は、斜め下向きに形
成するが、少なくともその下側の内壁面を下方の凸の湾
曲面6aとすることで、燃焼室5内に、吸気バルブ8側
からピストン4冠面へ向かい、ピストン4冠面で反転し
て排気バルブ9側から点火プラグ10へ向かう逆タンブ
ル流を生成するようにしてある。また、ピストン4の冠
面には、排気バルブ9寄りに、逆タンブル流を保持しか
つ助長するように、略球面又は略円筒面からなる凹部1
1を形成してある。
【0012】また、ピストン4の冠面の吸気バルブ8側
には、シリンダヘッド1の吸気バルブ側ペントルーフ1
aと略同等の傾きを有してスキッシュ流を生成可能なス
キッシュ流生成部(傾斜面)12を形成してある。ま
た、このようにピストン4の冠面の排気バルブ9寄りに
凹部11が形成され、吸気バルブ8側にスキッシュ流生
成部12が形成されることで、燃焼室5自体も排気バル
ブ9寄りに形成されることになる。
【0013】尚、シリンダヘッド1側部の吸気ポート6
入口部には、吸気管13が接続されるが、この吸気管1
3に燃料噴射弁14が取付けられて、吸気ポート6内に
燃料を噴射するようにしてある。次に作用を図2〜図4
により説明する。尚、図2〜図4は本実施形態での吸気
行程、圧縮行程、膨張行程での燃焼室内の模式図であ
る。
【0014】吸気行程では、図2に示すように、吸気ポ
ート6の形状より、吸気ポート6の下側(外周側)の湾
曲面6aによって案内される流れが、案内長が長いこと
から、支配的となり、これがピストン4冠面の凹部11
に沿って案内されることで、逆タンブル流Aが生成され
る。圧縮行程では、図3に示すように、ピストン4の上
昇に伴い、ピストン4冠面の凹部11に沿った逆タンブ
ル流Aが反転して燃焼室5上部に向かい、排気バルブ側
ペントルーフ1bに沿って点火プラグ10の方向へ向か
う。
【0015】一方、圧縮行程の上死点付近で、ピストン
4の吸気バルブ8側のスキッシュ流生成部12がシリン
ダヘッド1の吸気バルブ側ペントルーフ1aに接近する
ことで、これらの間の空気が押出されて、スキッシュ流
Bを生じ、吸気バルブ側ペントルーフ1aに沿って点火
プラグ10へ向かう。すると、点火プラグ10近傍で逆
タンブル流Aとスキッシュ流Bとが衝突し、混合気の撹
拌が促進され、乱れ強さが向上することで、燃焼期間が
短縮し、耐ノッキング性の向上、熱効率の向上が図られ
る。
【0016】膨張行程では、図4に示すように、ピスト
ン4冠面の凹部11を含め、燃焼室5自体が壁温が高く
その結果火炎伝播速度が速い排気バルブ9側に寄ってい
るため、壁温が低く火炎伝播速度の相対的に遅い吸気バ
ルブ8側の未燃混合気量が減少し、火炎伝播速度が上昇
するため、燃焼期間が短縮し、耐ノッキング性の向上、
熱効率の向上が図られる。
【0017】更にピストン4の下降に伴い、燃焼室5中
央部からスキッシュ流生成部12方向への逆スキッシュ
流Cが発生する。一方、スキッシュ流Bと衝突後も保持
されていた残留逆タンブル流Aは吸気側ペントルーフ1
aに沿って逆スキッシュ流Cと略同一方向の速度成分と
なるため、逆スキッシュ流Cが加速され、上記の通り燃
焼速度の遅い吸気バルブ8側のスキッシュ流生成部12
近傍の燃焼を促進することができる。従って、これによ
っても燃焼期間が短縮し、耐ノッキング性の向上、熱効
率の向上が図られる。
【0018】尚、本実施形態では、ピストン4冠面の凹
部11は、略球面又は略円筒面により形成するが、略球
面又は略円筒面の各場合について、詳細形状を図5〜図
8に示す。図5及び図6は球面状の凹部を形成した場合
のピストン冠面形状を示す。この場合は、逆タンブル流
を保持するピストン冠面の凹部11が略球面からなる窪
みであるため、ピストン冠面の吸気バルブ側のスキッシ
ュ流生成部12は略円錐面となる。従って、対応するシ
リンダヘッド側のスキッシュ流生成部、すなわち吸気バ
ルブ側ペントルーフも同様の略円錐状の面形状となる。
図中Rはバルブリセスである。
【0019】図7及び図8は円筒状の凹部を形成した場
合のピストン冠面形状を示す。この場合は、逆タンブル
流を保持するピストン冠面の凹部11が略円筒面からな
る窪みであるため、ピストン冠面の吸気バルブ側のスキ
ッシュ流生成部12は略円錐面と平面とを組み合わせた
形状となる。従って、対応するシリンダヘッド側のスキ
ッシュ流生成部も同様の形状となる。図中Rはバルブリ
セスである。
【0020】本実施形態によれば、燃焼室5内に逆タン
ブル流Aを生成する吸気ポート6を備えると共に、ピス
トン4冠面の吸気バルブ8側に、吸気バルブ側ペントル
ーフ1aと略同等の傾きを有してスキッシュ流Bを生成
するスキッシュ流生成部12を備え、特に、ピストン4
冠面の排気バルブ9側にはスキッシュ流生成部を持た
ず、吸気バルブ8側にのみスキッシュ流生成部12を持
つことで、圧縮行程の上死点付近において、逆タンブル
流Aに対し、反対方向からの強力なスキッシュ流Bを衝
突させ、混合気の撹拌効果・乱れ強さの向上を得ること
ができる。また、膨張行程では、逆タンブル流Aの残り
成分と逆スキッシュ流Cの向きが略同一方向となり、吸
気バルブ8側の火炎伝播を促進することができる。従っ
て、燃焼期間を短縮し、耐ノッキング性の向上、熱効率
の向上を促進できる。
【0021】また、本実施形態によれば、ピストン4冠
面に逆タンブル流Aを保持する凹部11を備えること
で、吸気ポート6形状により生成した逆タンブル流Aを
確実に保持することができる。また、本実施形態によれ
ば、ピストン4冠面の凹部11が排気バルブ9寄りに形
成されていることで、燃焼室5自体が排気バルブ9寄り
に形成され、壁温差から相対的に燃焼が遅い吸気バルブ
側の燃焼室容積が小となり、燃焼期間が短縮すると共
に、吸気側に設定するスキッシュ流生成領域の面積も大
となるため、更に燃焼期間が短縮し、耐ノッキング性の
向上、熱効率の向上が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示す内燃機関の燃焼室
周りの断面図
【図2】 吸気行程での燃焼室内の模式図
【図3】 圧縮行程での燃焼室内の模式図
【図4】 膨張行程での燃焼室内の模式図
【図5】 球面状の凹部を有する場合のピストン冠面形
状を示す斜視図
【図6】 図5のピストン冠面形状の詳細図
【図7】 円筒面状の凹部を有する場合のピストン冠面
形状を示す斜視図
【図8】 図7のピストン冠面形状の詳細図
【符号の説明】
1 シリンダヘッド 1a 吸気バルブ側ペントルーフ 1b 排気バルブ側ペントルーフ 2 ヘッドガスケット 3 シリンダブロック 4 ピストン 5 燃焼室 6 吸気ポート 6a 湾曲面 7 排気ポート 8 吸気バルブ 9 排気バルブ 10 点火プラグ 11 凹部 12 スキッシュ流生成部(傾斜面) 13 吸気管 14 燃料噴射弁 A 逆タンブル流 B スキッシュ流 C 逆スキッシュ流

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼室内に吸気バルブ側からピストン冠面
    へ向かいピストン冠面で反転して排気バルブ側から点火
    プラグへ向かう逆タンブル流を生成する吸気ポートを備
    えると共に、 ピストン冠面の吸気バルブ側に、シリンダヘッドの吸気
    バルブ側ペントルーフと略同等の傾きを有してスキッシ
    ュ流を生成するスキッシュ流生成部を備えることを特徴
    とする内燃機関。
  2. 【請求項2】ピストン冠面の排気バルブ側にはスキッシ
    ュ流生成部を持たず、吸気バルブ側にのみスキッシュ流
    生成部を持つことを特徴とする請求項1記載の内燃機
    関。
  3. 【請求項3】ピストン冠面に逆タンブル流を保持する凹
    部を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2記載
    の内燃機関。
  4. 【請求項4】前記凹部はピストン冠面の排気バルブ寄り
    に形成されていることを特徴とする請求項3記載の内燃
    機関。
JP2002129802A 2002-05-01 2002-05-01 内燃機関 Pending JP2003322021A (ja)

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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007064171A (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Toyota Motor Corp 火花点火内燃機関
CN102733986A (zh) * 2011-04-06 2012-10-17 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于稳健的自燃的活塞
JP2015148163A (ja) * 2014-02-05 2015-08-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP6229109B1 (ja) * 2017-04-04 2017-11-08 康仁 矢尾板 4弁式燃焼室
CN108757152A (zh) * 2018-08-07 2018-11-06 奇瑞汽车股份有限公司 一种缸内直喷增压汽油机燃烧系统
WO2018221639A1 (ja) * 2017-06-02 2018-12-06 マツダ株式会社 エンジンの燃焼室構造
JP2019078209A (ja) * 2017-10-24 2019-05-23 マツダ株式会社 エンジンの燃焼室構造
US11041457B2 (en) 2017-06-02 2021-06-22 Mazda Motor Corporation Combustion chamber structure for engines
US11118499B2 (en) 2017-06-02 2021-09-14 Mazda Motor Corporation Combustion chamber structure for engines
US11149682B2 (en) 2017-06-02 2021-10-19 Mazda Motor Corporation Combustion chamber structure for engines

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007064171A (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Toyota Motor Corp 火花点火内燃機関
CN102733986A (zh) * 2011-04-06 2012-10-17 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于稳健的自燃的活塞
JP2015148163A (ja) * 2014-02-05 2015-08-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP2018178758A (ja) * 2017-04-04 2018-11-15 康仁 矢尾板 4弁式燃焼室
JP6229109B1 (ja) * 2017-04-04 2017-11-08 康仁 矢尾板 4弁式燃焼室
WO2018221639A1 (ja) * 2017-06-02 2018-12-06 マツダ株式会社 エンジンの燃焼室構造
CN110709593A (zh) * 2017-06-02 2020-01-17 马自达汽车株式会社 发动机的燃烧室结构
US11041457B2 (en) 2017-06-02 2021-06-22 Mazda Motor Corporation Combustion chamber structure for engines
US11073102B2 (en) 2017-06-02 2021-07-27 Mazda Motor Corporation Combustion chamber structure for engines
US11118499B2 (en) 2017-06-02 2021-09-14 Mazda Motor Corporation Combustion chamber structure for engines
US11149682B2 (en) 2017-06-02 2021-10-19 Mazda Motor Corporation Combustion chamber structure for engines
JP2019078209A (ja) * 2017-10-24 2019-05-23 マツダ株式会社 エンジンの燃焼室構造
CN108757152A (zh) * 2018-08-07 2018-11-06 奇瑞汽车股份有限公司 一种缸内直喷增压汽油机燃烧系统

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