JP2006183512A - 内燃機関の燃焼室構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ピストン頂面の吸気側にピストン3の軸線と直交する平面状のスキッシュ面15を形成して、このスキッシュ面15とシリンダヘッド側の平面状のスキッシュ面12との間でスキッシュエリア16を形成すると共に、ピストン頂面にスキッシュ面15から点火プラグ7近傍に向けて連続して隆起するようにスキッシュガイド面17を形成し、ピストン3の圧縮上死点近傍でスキッシュエリア16によりスキッシュ流を生成して、スキッシュガイド面17により点火プラグ7に向けて案内する。
【選択図】 図1
Description
その後、吸気行程から圧縮行程への移行によりピストンが上昇して圧縮上死点近傍に達すると、ピストン頂面の平面部とシリンダヘッド下面の平坦部との間のスキッシュエリアが狭まって、スキッシュエリア内に位置する吸気によりスキッシュ流が生成され、生成されたスキッシュ流は、平面部から連続して隆起する隆起部により移送方向を斜め上方に変更されて点火プラグ近傍に到達する。
請求項2の発明は、請求項1において、ピストン頂面のテーパ部とシリンダヘッド下面との間にスキッシュエリアを形成したものである。
請求項3の発明は、請求項1において、シリンダヘッドの下面がペントルーフ型に形成され、ペントルーフを形成する一対の傾斜面が交わる稜線に点火プラグが配設されると共に、ピストンの圧縮上死点近傍で傾斜面の一側がピストン頂面の隆起部に対して所定の間隔をおいて対向するものである。
このようにピストン頂面の吸気側端縁又は排気側端縁からバルブリセスまでの領域を平面部とした場合には、吸気弁や排気弁との干渉を回避するためのバルブリセスをそれほど深く形成する必要がなくなり、深いバルブリセスにより燃焼室の表面積が増大したり吸気流動が妨げられたりする好ましくない現象を防止して、これらの現象による燃焼効率の低下を未然に防止できる。
請求項3の発明の内燃機関の燃焼室構造によれば、請求項1に加えて、ピストン頂面の隆起部とペントルーフの吸気側又は排気側の傾斜面との間に形成される間隙によりスキッシュ流を案内し、点火プラグにスキッシュ流をより確実に移送することができる。
図1は本実施形態の内燃機関の燃焼室構造を示す側断面図、図2は同じく燃焼室構造を示す平断面図、図3は図2のIII−III線に対応するピストン頂面のキャビティを示す側断面図である。なお、これらの図では内燃機関の1気筒分の断面を示しているが、他の気筒も全く同様の断面形状をなしている。
図1の側面視において、ピストン頂面の吸気側にはピストン3の軸線と直交する水平な平面状なすスキッシュ面15(平面部)が形成され、スキッシュ面15はシリンダヘッド側のスキッシュ面12と対応している。ピストン3が圧縮上死点のときに、スキッシュ面15はシリンダヘッド4側のスキッシュ面12に対して平行を保った状態で所定の間隙をおいて対向し、以下、この間隙をスキッシュエリア16と称する。ここで、ピストン側のスキッシュ面15とシリンダヘッド側のスキッシュ面12とが共に平面であることから、図2に示すように、両スキッシュ面12,15の間には広い領域のスキッシュエリア16が形成されている。
ピストン頂面のスキッシュ面15の排気側にはスキッシュガイド面17(隆起部)が形成されている。図2の平面視において、スキッシュガイド面17は略三日月状のスキッシュ面15に沿いながらピストン頂面を一方から他方に横断する平面状に形成され、図1の側面視において、スキッシュガイド面17はスキッシュ面15の高さから燃焼室中央(即ち、点火プラグ7)に向けて連続して直線状に隆起する断面形状をなしている。
ピストン頂面において、上記スキッシュ面15を除く周縁全体には円錐状をなすようにテーパ部19が形成され、テーパ部19は上記スキッシュガイド面17と同じく燃焼室中央に向けて直線状に隆起する断面形状をなしている。テーパ部19の両端はスキッシュガイド面17の両端と接続され、結果としてスキッシュガイド面17とテーパ部19とはピストン頂面上で環状をなすように連続し、その吸気側にスキッシュ面15が位置するレイアウトとなる。
ピストン頂面のスキッシュガイド面17とテーパ部19とにより囲まれた領域は緩やかに凹設され、これによりピストン頂面にキャビティ21(凹部)が形成されている。キャビティ21は圧縮比調整を目的とした浅皿形状ではなく、後述するように燃焼室6内での吸気移送に貢献できる比較的深い形状をなすが、ピストン頂面がスキッシュガイド面17とテーパ部19とにより隆起しているため、このような深いキャビティ21でも容易に形成できる。
ここで、上記のようにピストン頂面のスキッシュ面15は吸気弁8の吸気側に設けられているため、スキッシュ面15の吸排気方向の寸法は吸気弁8により制限されるが、図2から明らかなように吸気弁8、点火プラグ7、排気弁9が相互の位置関係を保ったまま排気側にオフセットされていることから、スキッシュ面15の吸排気方向の寸法、ひいてはスキッシュエリア16の面積が十分に確保されている。又、オフセットの結果、排気弁9に対してより大径の吸気弁8が比較的スペースに余裕があるシリンダ中心側に移動するため、結果としてシリンダ2に制限されることなく所期の吸気弁径を設定可能となり、燃焼室周辺の各構成部品の寸法や位置関係を全体としてバランス良く設定できる。
内燃機関の運転時中において、機関の吸気通路を流通する吸気には図示しない燃料噴射弁から燃料が噴射され、吸気は混合気として吸気ポート13に到達する。機関が吸気行程となって動弁機構のカムシャフトにより吸気弁8が開弁されると、吸気ポート13の吸気はピストン3の下降に伴って燃焼室6に導入される。燃焼室6に導入された吸気主流は、吸気行程の初期にピストン頂面のキャビティ形状に沿って案内されながら上方に反転して回転方向のベクトルを付与される。そして、付与されたベクトルは吸気行程後半でも持続することから、高い吸気慣性効果が生じて燃焼室6への吸気充填量が大幅に増大する。
一方、ピストン頂面には吸排気弁8,9、特に径が大きな吸気弁8との干渉を回避するためにバルブリセス22を形成する必要があり、例えば特許文献1の技術のように円錐状のスキッシュ面の形成によりピストン頂面が隆起している場合には、吸気弁8との干渉回避のためにかなり深いバルブリセス22が必要となる。そして、バルブリセス22が深くなるほど燃焼室6の表面積が増大したり、バルブリセス22により吸気流動が妨げられたりする好ましくない現象が顕著になるが、本実施形態では吸気弁8の傘部の最下端近傍(即ち、バルブリセス22の端)からピストン頂面の吸気側周縁までの領域を平面状のスキッシュ面15としているため、吸気弁8との干渉回避のためのバルブリセス22をそれほど深く形成する必要がなく、上記現象に起因する燃焼効率の低下を未然に防止できるという利点もある。
又、上記実施形態では、燃焼室6内の吸気側にスキッシュ面12,15及びスキッシュガイド面17を設けてスキッシュの生成と案内を行ったが、これらのスキッシュ面12,15及びスキッシュガイド面17を排気側に設け、排気側でスキッシュ流を生成して点火プラグ7まで移送するようにしてもよい。
4 シリンダヘッド
7 点火プラグ
12 スキッシュ面(平坦部)
13 吸気ポート
14 排気ポート
15 スキッシュ面(平面部)
16 スキッシュエリア
17 スキッシュガイド面(隆起部)
19 テーパ部
21 キャビティ(凹部)
Claims (3)
- ピストン頂面の吸気側端縁から吸気ポート近傍までの領域、又はピストン頂面の排気側端縁から排気ポート近傍までの領域の少なくとも一方に上記ピストンの軸線と直交するように形成され、該ピストンの圧縮上死点近傍でシリンダヘッド下面に形成された平坦部との間でスキッシュエリアを形成する平面部と、
上記ピストン頂面のうち、上記平面部を除く周縁に形成された円錐状のテーパ部と、
上記平面部から燃焼室内の点火プラグ近傍に向けて連続して隆起するように形成された隆起部と、
上記テーパ部と上記隆起部とに囲まれて形成された凹部と
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼室構造。 - 上記ピストン頂面のテーパ部と上記シリンダヘッド下面との間にスキッシュエリアが形成されたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃焼室構造。
- 上記シリンダヘッドの下面がペントルーフ型に形成され、該ペントルーフを形成する一対の傾斜面が交わる稜線に上記点火プラグが配設されると共に、上記ピストンの圧縮上死点近傍で上記傾斜面の一側が上記ピストン頂面の隆起部に対して所定の間隔をおいて対向することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃焼室構造。
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