JP2006329130A - Combustion chamber structure of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの燃焼室構造に関するものである。 The present invention relates to a combustion chamber structure of an engine.
従来より、燃焼室に直接燃料を噴射する方式のガソリンエンジンが自動車などに搭載されている。このようなエンジンは、一般的に、筒内噴射エンジンあるいは直噴エンジンなどと呼ばれ、燃費性能の高いエンジンとして既に実用化されている。
このような筒内噴射エンジンに関する技術の一例が示されている文献としては、以下の特許文献1が挙げられる。そして、この特許文献1には、燃焼室の一部を形成するシリンダヘッドにシュラウドと呼ばれる突起部を形成し、燃焼室内でタンブル流(いわゆる、縦渦流れ)を生成させる技術が開示されている(例えば、特許文献1の明細書中、第11段落の記載および図7など参照)。
The following Patent Document 1 is given as a document showing an example of a technique related to such an in-cylinder injection engine. Patent Document 1 discloses a technique for forming a tumble flow (a so-called longitudinal vortex flow) in a combustion chamber by forming a projection called a shroud in a cylinder head that forms a part of the combustion chamber. (For example, refer to the description in the 11th paragraph and FIG. 7 in the specification of Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に示すようにシュラウドを形成すると、燃焼室内に流入する吸気の流れを妨げてしまうという現象が生じ、特に、エンジン負荷が高いため吸気量が増大している場合に、この現象は顕著となる。
他方、近年、吸気バルブや排気バルブのリフト量を連続的に変更させることができる機構(いわゆる、連続可変バルブリフト機構)が開発され、実用化が進んでいる。
However, when a shroud is formed as shown in Patent Document 1, a phenomenon occurs in which the flow of intake air flowing into the combustion chamber is hindered. This phenomenon occurs particularly when the intake air amount is increased due to a high engine load. Becomes prominent.
On the other hand, in recent years, a mechanism capable of continuously changing the lift amount of the intake valve and the exhaust valve (so-called continuously variable valve lift mechanism) has been developed and put into practical use.
この連続可変バルブリフト機構によれば、吸気バルブのリフト量を連続的に変化させることで、エンジンの吸気量を自在に変化させることができるため、この吸気バルブのリフト量を必要とされる負荷に応じて変化させるように構成すれば、吸気量を調整することで燃費を低減することが可能となる。そして、このような構成とした場合、吸気バルブのリフト量が最大となる場合とは、即ち、アクセルペダル踏込み量が最大である場合であり、エンジンが最大のトルク出力を要求されている場合である。 According to this continuously variable valve lift mechanism, since the intake amount of the engine can be changed freely by continuously changing the lift amount of the intake valve, the load that requires the lift amount of the intake valve is required. If it is configured to change according to the fuel consumption, it is possible to reduce fuel consumption by adjusting the intake air amount. In such a configuration, when the lift amount of the intake valve becomes maximum, that is, when the accelerator pedal depression amount is maximum, and when the engine is required to output the maximum torque. is there.
したがって、このような連続可変バルブリフト機構を備えたエンジンに、特許文献1で開示されているようなシュラウドを単にそのまま形成すると、エンジンの全開性能を著しく低下させてしまうこととなる。
他方、特許文献1のような筒内噴射エンジンではなく、吸気ポート内で燃料を噴射し、混合気を燃焼室に導入するタイプのエンジン、いわゆる、ポート噴射式のエンジンにおいては、吸気ポートの壁面に付着した燃料が、霧化されないまま燃焼室に流入し、排ガス性能や燃費の低下を招いているという課題がある。
Therefore, if a shroud as disclosed in Patent Document 1 is simply formed as it is on an engine having such a continuously variable valve lift mechanism, the fully open performance of the engine will be significantly reduced.
On the other hand, in the engine of the type in which fuel is injected in the intake port and the air-fuel mixture is introduced into the combustion chamber instead of the in-cylinder injection engine as in Patent Document 1, the wall surface of the intake port is used. There is a problem that the fuel adhering to the fuel flows into the combustion chamber without being atomized, leading to a reduction in exhaust gas performance and fuel consumption.
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、エンジンの燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上させ、且つ、エンジン出力の低下、特にエンジンの全開性能の低下を抑制することができる、エンジンの燃焼室構造を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of such problems, and can improve engine combustion stability, exhaust gas performance and fuel consumption, and can suppress a decrease in engine output, in particular, a decrease in engine fully open performance. An object is to provide a combustion chamber structure of an engine.
上記目的を達成するため、本発明のエンジンの燃焼室構造(請求項1)は、吸気ポートと燃焼室とを連通させる吸気穴部と、排気ポートと該燃焼室とを連通させる排気穴部とが形成されたシリンダヘッドと、該吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射装置と、該吸気穴部を開閉する吸気バルブと、該吸気バルブを無段階にリフトさせる連続可変バルブリフト機構とを備えたエンジンの燃焼室構造であって、該連続可変バルブリフト機構により駆動された該吸気バルブのリフト量が小さい場合に該吸気穴部のうち該排気穴部側とは反対側から燃焼室内へ流入する吸気の流れを促進し、且つ、該連続可変バルブリフト機構により駆動された該吸気バルブのリフト量が大きい場合に該吸気穴部通じて該燃焼室に流入する吸気の流量低下を抑制する流動促進部を備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a combustion chamber structure for an engine according to the present invention (Claim 1) includes an intake hole for communicating an intake port and a combustion chamber, and an exhaust hole for communicating an exhaust port and the combustion chamber. A cylinder head formed with fuel, a fuel injection device that injects fuel into the intake port, an intake valve that opens and closes the intake hole, and a continuously variable valve lift mechanism that lifts the intake valve steplessly. When the lift amount of the intake valve driven by the continuously variable valve lift mechanism is small, it flows into the combustion chamber from the opposite side of the intake hole to the exhaust hole side. The flow of the intake air flowing into the combustion chamber through the intake hole when the intake valve driven by the continuously variable valve lift mechanism is large and the lift amount of the intake valve is large is promoted. It is characterized in that it comprises a promoting portion.
また、請求項2記載の本発明のエンジンの燃焼室構造は、請求項1記載の内容において、該流動促進部は、該吸気穴部の外縁に沿って延在し該燃焼室に向けて突設され、且つ、該吸気穴部の外縁のうち該排気穴部側にのみ形成されている凸部であることを特徴としている。
また、請求項3記載の本発明のエンジンの燃焼室構造は、請求項2記載の内容において、該吸気穴部が複数形成されるとともに、該凸部は該複数の吸気穴部毎に形成され、該凸部は、一端部と他端部との間に亘って形成され、該一端部および該他端部と対応する該吸気穴部の中心点とを結ぶ各直線の成す角度が少なくとも90度以上で且つ180度未満であって、該一端部は、該複数の該吸気穴部間に形成されていることを特徴としている。
Further, the combustion chamber structure of the engine of the present invention according to claim 2 is the content of claim 1, wherein the flow promoting portion extends along the outer edge of the intake hole and projects toward the combustion chamber. And a convex portion formed only on the exhaust hole side of the outer edge of the intake hole.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a combustion chamber structure for an engine of the present invention according to the second aspect, wherein a plurality of the intake holes are formed and the convex portions are formed for the plurality of intake holes. The convex portion is formed between the one end portion and the other end portion, and an angle formed by each straight line connecting the one end portion and the other end portion to the corresponding central point of the intake hole portion is at least 90. More than and less than 180 degrees, the one end is formed between the plurality of intake holes.
また、請求項4記載の本発明のエンジンの燃焼室構造は、請求項2または3記載の内容において、該シリンダヘッドは、該燃焼室の上方に形成された頂部から下方へ向けて傾斜しながら両側へ延在する第1傾斜面と第2傾斜面とをそなえ、該排気穴部は、該第1傾斜面に形成され、該吸気穴部は、該第2傾斜面に形成され、該吸気バルブは、リフト方向に延在する軸部と、該軸部の一端側に設けられた傘部とを有し、該傘部は、該第2傾斜面の傾きに沿って配設され、該燃料噴射装置は、該吸気ポート内で該吸気バルブの傘部に向けて燃料を噴射するように設定されていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the combustion chamber structure of the engine of the present invention according to the second or third aspect, wherein the cylinder head is inclined downward from a top portion formed above the combustion chamber. A first inclined surface and a second inclined surface extending to both sides are provided, the exhaust hole portion is formed in the first inclined surface, and the intake hole portion is formed in the second inclined surface, The valve has a shaft portion extending in the lift direction and an umbrella portion provided on one end side of the shaft portion, and the umbrella portion is disposed along the inclination of the second inclined surface, The fuel injection device is configured to inject fuel toward the umbrella portion of the intake valve in the intake port.
また、請求項5記載の本発明のエンジンの燃焼室構造は、請求項4記載の内容において、該シリンダヘッドは、その側面に新気を取り入れる空気取り入れ口を有し、該吸気穴部は、該空気取り入れ口と連通していることを特徴としている。
また、請求項6記載の本発明のエンジンの燃焼室構造は、請求項2〜5いずれか1項記載の内容において、該凸部は、その高さが2ミリメートル未満であることを特徴としている。
Further, in the combustion chamber structure of the engine of the present invention according to claim 5, in the content of claim 4, the cylinder head has an air intake port for taking in fresh air on a side surface thereof, and the intake hole portion includes: It is characterized by communicating with the air intake.
In addition, the combustion chamber structure of the engine of the present invention according to claim 6 is characterized in that, in the content of any one of claims 2 to 5, the height of the convex portion is less than 2 millimeters. .
本発明のエンジンの燃焼室構造によれば、吸気バルブのリフト量が小さく燃焼室内に流入する吸気量が僅かである場合であっても、燃焼室内の吸気流動を促進させて燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上に寄与することができる。また、吸気バルブのリフト量が大きい場合、即ち、エンジンに対する出力トルク要求が大きい場合であっても、燃焼室内に流入する吸気の流量低下を極力抑制することで、エンジン出力の低下を抑制することができる。また、燃焼室内で吸気穴部から排気穴部が形成された方向とは逆方向へ流れる渦流(逆タンブル)を生成させ、燃焼室内における気流の流動促進を図ることができる。(請求項1)
また、吸気穴部の外縁のうち該排気穴部側にのみに凸部を形成することで、逆タンブル流を発生させながら、吸気の流れを妨げないようにすることができる。(請求項2)
また、燃焼室内で生じる逆タンブル流を強化させることで、エンジンの全開性能の低減を抑制しながら、エンジンの燃焼安定性、排ガス性能、燃費をそれぞれ向上させることができる。(請求項3)
また、吸気バルブの傘部に向けて噴射された燃料の霧化を促進することができ、排ガス性能を向上させることができる。(請求項4)
また、吸気を燃焼室に対して側方から流入させることで、吸気バルブのリフト量が小さい場合には、吸気穴部から直接的に燃焼室の下方へ向けた渦流である逆タンブル流を生成することができ、他方、吸気バルブの開弁量が大きい場合には、吸気開口からシリンダヘッドの第1壁部を経由し燃焼室の下方へ向けた縦渦流で(正タンブル流)を生成することができる。(請求項5)
また、凸部の高さを2ミリメートル未満とすることで、エンジンの全開性能の確保と、吸気流量が僅かである場合の燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上とを、高次元で両立させることができる。(請求項6)
According to the combustion chamber structure of the engine of the present invention, even when the lift amount of the intake valve is small and the intake air amount flowing into the combustion chamber is small, the intake air flow in the combustion chamber is promoted to improve the combustion stability and exhaust gas. It can contribute to the improvement of performance and fuel consumption. Further, even when the lift amount of the intake valve is large, that is, when the output torque demand for the engine is large, it is possible to suppress the decrease in the engine output by suppressing the decrease in the flow rate of the intake air flowing into the combustion chamber as much as possible. Can do. Further, it is possible to generate a vortex flow (reverse tumble) that flows in a direction opposite to the direction in which the exhaust hole portion is formed from the intake hole portion in the combustion chamber, and to promote the flow of the airflow in the combustion chamber. (Claim 1)
In addition, by forming a convex portion only on the exhaust hole portion side of the outer edge of the intake hole portion, it is possible to prevent the flow of intake air from being disturbed while generating a reverse tumble flow. (Claim 2)
In addition, by strengthening the reverse tumble flow generated in the combustion chamber, it is possible to improve the combustion stability, exhaust gas performance, and fuel consumption of the engine while suppressing a reduction in the fully open performance of the engine. (Claim 3)
Moreover, the atomization of the fuel injected toward the umbrella part of the intake valve can be promoted, and the exhaust gas performance can be improved. (Claim 4)
In addition, by introducing the intake air to the combustion chamber from the side, when the lift amount of the intake valve is small, a reverse tumble flow that is a vortex flow directly from the intake hole to the lower side of the combustion chamber is generated. On the other hand, when the opening amount of the intake valve is large, a vertical vortex flow (positive tumble flow) is generated from the intake opening to the lower side of the combustion chamber through the first wall portion of the cylinder head. be able to. (Claim 5)
In addition, by ensuring that the height of the convex portion is less than 2 millimeters, ensuring the fully open performance of the engine and improving the combustion stability, exhaust gas performance and fuel consumption when the intake air flow rate is small are achieved at a high level. be able to. (Claim 6)
以下、図面により、本発明の一実施形態に係るエンジンの燃焼室構造について説明すると、図1はその燃焼室の構造を示す模式的な断面図、図2および図3はシリンダブロック側から見たシリンダヘッドを示す模式的な平面図、図4は燃焼室内における気流の流動度合いと吸気バルブのリフト量との関係を示す模式的なグラフ、図5は燃焼室内に流入する吸気の流れ易さの度合いと吸気バルブのリフト量との関係を示す模式的なグラフである。 Hereinafter, the combustion chamber structure of an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of the combustion chamber, and FIGS. 2 and 3 are viewed from the cylinder block side. 4 is a schematic plan view showing the cylinder head, FIG. 4 is a schematic graph showing the relationship between the flow rate of the air flow in the combustion chamber and the lift amount of the intake valve, and FIG. 5 is the ease of flow of the intake air flowing into the combustion chamber. It is a typical graph which shows the relationship between a degree and the lift amount of an intake valve.
図1に示すように、エンジン70は、シリンダブロック12とシリンダヘッド71とから主に構成されている。また、シリンダブロック12にはシリンダ14が形成されるとともに、シリンダヘッド71には排気側斜面(第1傾斜面)15と吸気側斜面(第2傾斜面)16とが形成されている。また、これらの排気側斜面15および吸気側斜面16の下縁からシリンダヘッド71の下端面13Aに亘って側壁部(燃焼室内周部)13Bが立設している。
As shown in FIG. 1, the
そして、シリンダ14,排気側斜面15,吸気側斜面16,側壁部13Bおよび図示しないピストンの上面とで囲まれた空間として燃焼室17が形成されている。
また、シリンダヘッド71の排気側斜面15と吸気側斜面16とは、それぞれ、燃焼室17の最上部を形成する頂部18から下方両側へ向けて傾斜して延在しており、燃焼室17の上壁をペントルーフ形状に形成している。なお、シリンダヘッド71の下端面13Aを基準にした排気側斜面15の傾斜角度はθaであり、また、シリンダヘッド下端面13Aを基準にした吸気側斜面16の傾斜角度はθbである。
A
Further, the exhaust-side
また、図2に示すように、シリンダヘッド71の排気側斜面15には2つの排気穴部21,21が形成されるとともに、吸気側斜面16には2つの吸気穴部22,22が形成され、さらに、頂部18には、図示しないスパークプラグを燃焼室17へ突出させるためのプラグ穴19が形成されている。
また、シリンダヘッド71の内部には、図1に示すように、排気ポート23と吸気ポート24とが形成され、これらの排気ポート23および吸気ポート24は、それぞれ、排気穴部21,21および吸気穴部22,22と連通している。
As shown in FIG. 2, two
Further, as shown in FIG. 1, an
また、このシリンダヘッド71は、その側面に新気を取り入れる空気取り入れ口(図示略)を有しており、また、この空気取り入れ口は、吸気ポート23および吸気穴部22,22と連通している。
このように、空気取り入れ口がシリンダヘッド71の側方に設けられ、また、吸気穴部22,22が形成された吸気側斜面16が、図1中θbで示すように傾いて形成されていることにより、吸気を燃焼室17に対して斜めに導入することができ、これにより、吸気バルブ26,26のリフト量が大きい場合に正タンブル流を強化することができるようになっている。なお、このエンジン70においては、吸気バルブ26,26のリフト量が小さい場合には正タンブル流とは逆方向のタンブル流である逆タンブル流を生成することができるようになっているが、この点については後述する。また、正タンブル流および逆タンブル流についても後述する。
The
Thus, air intake is provided on the side of the
また、吸気ポート23には図示しないインジェクタ(燃料噴射装置)が備えられ、この吸気ポート23内において、吸気バルブ26の傘部26Bを狙って燃料が噴射されるようになっている。これは、燃焼室17内での燃焼により熱せられた吸気バルブ26,26の傘部26B,26Bに向けて燃料を噴射することにより、燃料の気化を促進することを狙ったものである。
The
また、排気穴部21,21は排気バルブ25,25によって開閉されるようになっており、また、吸気穴部22,22は吸気バルブ26,26によって開閉されるようになっている。
このうち、排気バルブ25は、そのリフト方向に延在する軸部25Aと、この軸部25Aの燃焼室17側の端部に設けられた傘部25Bとを有して形成されている。そして、この排気バルブ25の傘部25Bは、排気側斜面15に沿って配設されている。
The exhaust holes 21 and 21 are opened and closed by
Among these, the
また、吸気バルブ26も、そのリフト方向に延在する軸部26Aと、この軸部26Aの燃焼室17側の端部に設けられた傘部26Bとを有して形成されている。そして、この吸気バルブ26の傘部26Bは、吸気側斜面16に沿って配設されている。
そして、排気バルブ25,25は、図示しない排気カムの動きに追従して開閉(リフト)するようになっており、一方、吸気バルブ26,26は連続可変バルブリフト機構27により駆動され開閉するようになっている。
The
The
この連続可変バルブリフト機構27は、既に公知の技術であるので、ここでは詳細な説明を省略するが、簡単に述べると、吸気バルブ26,26を開閉駆動するものであって、そのリフト量(開閉弁量)を細かく変更するものであって、より具体的には、リフト量を連続的(無段階)に変更するものである。このような吸気バルブ26,26の連続的なリフト量の変更は、吸気バルブ26,26と機械的に接続された図示しないリンク機構の変位量を、アクセルペダル踏込み量に応じて変更することによって実現している。なお、このようなリフト量を連続的に変更可能な連続可変バルブリフト機構27に代えて、リフト量を段階的に変更可能バルブリフト機構を用いても良い。
Since the continuously variable
また、各吸気穴部22,22の外縁には、シュラウド(流動促進部;凸部)72,72が、その一端部72A,72Aから他端部72B,72Bに亘ってそれぞれ形成されており、燃焼室17内でタンブル流の生成を促進することができるようになっている。なお、このタンブル流とは、ピストンの往復運動方向に対して直交する方向に回転中心を有する渦流であって、縦渦流とも呼ばれ、燃焼室17内で生じる気流である。また、このタンブル流には正タンブル流と逆タンブル流とがある。
Further, shrouds (flow promoting portions; convex portions) 72 and 72 are formed on the outer edges of the
このうち、「正タンブル流」は、図1中矢印TB+で示すように、図中反時計回り(正方向)に、吸気穴部22,22からシリンダ頂部18,排気側斜面15を経由して燃焼室17の下方へ向けて流れるタンブル流である。
また、「逆タンブル流」は、図1中矢印TB-で示すように、図中時計回り(逆方向)に、吸気穴部22,22から直接的に燃焼室17下方へ向けて流れるタンブル流である。
Among these, the “normal tumble flow” passes from the
Further, the “reverse tumble flow” is a tumble that flows directly downward from the
そして、このシリンダヘッド70にはシュラウド72,72が形成され、このシュラウド72,72により、逆タンブル流TB-の生成を促進することができるようになっている。特に、シュラウド72,72は、吸気バルブ26,26のリフト量が少ない場合に正タンブル流TB+の発生を抑制することで、相対的に逆タンブル流TB-の生成を強化することができるようになっている。
Then, the
より具体的には、シリンダヘッド71の吸気側斜面16において、燃焼室17に向けてこのシュラウド72,72は突設され、吸気穴部22,22の外縁のうち排気穴部21,21が配設されている側(即ち、吸気穴部22,22の外縁のうち図2中左側の半周)にのみ形成されている。
そして、このシュラウド72,72の一方の端部を一端部72A,72Aといい、他方の端部を他端部72B,72Bといい、本実施形態におけるシュラウド72,72の一端部72A,72Aは、各吸気バルブ26,26の中心点C1,C1を結んだ直線L1上であって且つ吸気穴部22,22間に形成されている。
More specifically, the
One end of the
また、吸気穴部の中心点C1,C1と一端部72A,72Aとを結ぶ直線L3,L3と、吸気穴部の中心点C1,C1と他端部72B,72Bとを結ぶ直線L4,L4との成す角度θSが約115.0度になるように、このシュラウド72,72は形成されている。なお、以後、この直線L3を「一端部直線」といい、また、直線L4を「他端部直線」といい、一端部直線L3と他端部直線L4との成す角度θSを「シュラウド角度」という。なお、このシュラウド角度θSの基準線は一端部直線L3である。また、このシュラウド角度θSを約115.0に設定する根拠については後述する。
Further, straight lines L 3 and L 3 connecting the center points C 1 and C 1 of the intake hole and the one
また、このシュラウド72,72は、吸気側斜面16を基準とした高さ(図1中矢印h2参照)が約1.0ミリメートルとなるように形成されている。なお、この高さh2は、約1.0ミリメートルに限定するものではなく、2.0ミリメートル未満であれば適宜変更可能である。また、本実施形態に係るエンジン70の1気筒当たりの排気量は約165ccである。
Further, the
本発明の実施形態に係るエンジンの燃焼室構造は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
図4に示すグラフは実験によって得られたものであって、その縦軸に燃焼室17内におけるタンブル比が規定され、横軸に吸気バルブ26,26のリフト量が規定されている。
ここで、燃焼室17内におけるタンブル比とは、1吸気行程中に生じる燃焼室17内での気流の回転数を示す値である。したがって、このタンブル比は、その絶対値が大きくなればなるほど燃焼室17内での気流の流動が良好であることを示す。なお、正(プラス)のタンブル比は、正タンブルであることを示し、負(マイナス)のタンブルは逆タンブルであることを示している。
Since the combustion chamber structure of the engine according to the embodiment of the present invention is configured as described above, the following operations and effects are achieved.
The graph shown in FIG. 4 is obtained by experiment, and the vertical axis defines the tumble ratio in the
Here, the tumble ratio in the
また、図中、符号VLminで示すリフト量は吸気バルブ26,26の最小リフト量を示し、符号VLmaxで示すリフト量は吸気バルブ26,26の最大リフト量を示している。
また、このグラフ中、一点鎖線で示す線は、シュラウドが形成されていない燃焼室を有するエンジン、即ち、一般的なエンジンの場合を示している。
一方、種々の印で示す箇所を結んだ各線は、図3に示すように、シュラウド72,72の設定条件を変更した場合をそれぞれ示すものである。つまり、×印で示す箇所を結んだ線は、シュラウド角度θSをθ1(θ1=約22.5度)とした場合を示し、○印で示す箇所を結んだ線は、シュラウド角度θSをθ2(θ2=約90.0度)とした場合を示している。
Further, in the drawing, the lift amount indicated by reference sign VL min indicates the minimum lift amount of the
Further, in this graph, a line indicated by a one-dot chain line indicates a case of an engine having a combustion chamber in which no shroud is formed, that is, a general engine.
On the other hand, each line connecting portions indicated by various marks indicates a case where the setting conditions of the
また、□印で示す箇所を結んだ線はシュラウド角度θSをθ3(θ3=約115.5度)とした場合を示し、△印で示す箇所を結んだ線は、シュラウド角度θSをθ4(θ4=約180.0度)とした場合を示している。
また、☆印で示す箇所を結んだ線はシュラウド角度θSをθ5(θ5=約90.0度)とし、且つ、その中心線を吸気穴部26,26の中心点C1,C1において直線L1に直交するように設定した場合を示している。
A line connecting the locations indicated by □ indicates the case where the shroud angle θ S is θ 3 (θ 3 = about 115.5 degrees), and a line connecting the locations indicated by the Δ marks indicates the shroud angle θ S. Is set to θ 4 (θ 4 = about 180.0 degrees).
Further, the line connecting the portions indicated by ☆ is the shroud angle θ S is θ 5 (θ 5 = about 90.0 degrees), and the center line is the center point C 1 , C of the
このようにシュラウド72,72の設定条件を変更してエンジン70を運転すると、この図3に示すように、吸気バルブ26,26のリフト量が最小である場合(即ち、VLmin時)、シュラウドが形成されていない一般的なエンジンでは、強い逆タンブル流を得ることはできないが、シュラウド72,72が形成された燃焼室17を備える本実施形態に係るエンジン70においては、一般的なエンジンよりも強い逆タンブル流を得ることができる。特に、シュラウド角度θSを90〜180度とした場合に、強い逆タンブル流を得ることができる。
When the
また、図3中、θ5として示すように、その一端部72A′,72A′を直線L1上とは合致しない位置に設けた場合には、図3中☆印で示すように、吸気バルブ26,26のリフト量が小さいときに、正タンブルも逆タンブルもともに強化できていない。
次に、実験によって得られた図5に示すグラフを用いて、流量係数と吸気バルブ26,26のリフト量との関係について説明する。なお、この流量係数とは、吸気穴部22,22を通じて燃焼室17へ流入する吸気の流れ易さを示す値であって、その値が大きければ大きいほど、燃焼室17へ吸気が流入し易いことを示している。なお、図5に示すグラフはその縦軸に流量係数が規定され、横軸に吸気バルブ26,26のリフト量が規定されている。
In addition, as shown by θ 5 in FIG. 3, when the one
Next, the relationship between the flow coefficient and the lift amount of the
この図5中、符号VLminおよびVLmaxは、図4と同様に、それぞれ、吸気バルブ26,26の最小リフト量および最大リフト量を示している。また、この図4のグラフ中で用いられている印(即ち、△印,○印,□印,+印,および☆印)で示す対象は、図4と同様である。
そして、この図4のグラフに示すように、吸気バルブ26,26のリフト量の最小(VLmin)である場合から最大(VLmax)となる場合、即ち、吸気バルブ26,26のリフト量の全領域において、本実施形態に係るエンジン70は、シュラウド72,72の高さh2をいずれに設定しても、シュラウド72,72が形成されていないエンジンと概ね同程度の流量係数を確保することができているようにも見える。
In FIG. 5, symbols VL min and VL max indicate the minimum lift amount and the maximum lift amount of the
As shown in the graph of FIG. 4, when the lift amount of the
しかしながら、流量係数は、任意のリフト量における値のみで検討するのではなく、最小リフト量から当該任意のリフト量に至るまでの流量係数、即ち、流量係数を積算したもので検討するほうが、実際の場合に即している。
例えば、吸気バルブ26,26のリフト量が最大(VLmax)となる場合であれば、最小リフト量から最大リフト量となるまでの流量係数を全て積算したものが、リフト量最大時における実質的な流量係数であるといえる。
However, the flow coefficient is not considered only by the value at an arbitrary lift amount, but rather, it is actually considered by examining the flow coefficient from the minimum lift amount to the arbitrary lift amount, that is, by integrating the flow coefficient. In case of
For example, if the lift amount of the
このような観点に着目して図5に示すグラフを検討すると、シュラウド角度θSをθ1に設定した場合には、シュラウド角度θ2〜θ5に設定した場合よりも優れた実質的な流量係数を得られるといえる。しかしながら、シュラウド角度θSをθ1に設定すると、図3を用いて上述したように、吸気バルブ26,26のリフト量が小さい場合における逆タンブル流を十分に生成することが難しい。
When the graph shown in FIG. 5 is examined by paying attention to such a viewpoint, when the shroud angle θ S is set to θ 1 , a substantial flow rate superior to that when the shroud angles θ 2 to θ 5 are set. It can be said that a coefficient can be obtained. However, when the shroud angle θ S is set to θ 1 , it is difficult to sufficiently generate a reverse tumble flow when the lift amount of the
そこで、本実施形態においては、シュラウド角度θSをθ3(θ3=約115.0度)に設定し、逆タンブル流を強化しながら、流量係数の低下を抑制しているのである。
なお、シュラウド角度θSをθ5で設定した場合、即ち、一端部72A,72Aの位置を吸気穴部26,26の間に形成しなかった場合、好ましい流量係数は得られるものの、燃焼室17内でのタンブル流を強化できているとは言い難い。したがって、本実施形態においては、図2に示すように、一端部72A,72Aを、吸気穴部26,26の間であって且つ吸気穴部26,26を結ぶ直線L1上に位置するように設けているのである。
Therefore, in this embodiment, the shroud angle θ S is set to θ 3 (θ 3 = about 115.0 degrees), and the decrease in the flow coefficient is suppressed while strengthening the reverse tumble flow.
When the shroud angle θ S is set to θ 5 , that is, when the positions of the one
このように、吸気バルブ26,26のリフト量が最小(VLmin)である場合には燃焼室17内に流入する吸気量が僅かとなるが、このような場合であっても、本発明の実施形態に係るエンジンの燃焼室構造によれば、燃焼室17内の気流の流動を促進させることができ、これにより、エンジン70の燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上に寄与することができる。
As described above, when the lift amount of the
また、吸気バルブ26,26のリフト量が最大(VLmax)である場合、即ち、エンジン70に対する出力トルク要求が最大である場合であっても、本発明の実施形態に係るエンジンの燃焼室構造によれば、燃焼室17内に流入する吸気の流量係数の低下をほとんど招かないので、エンジン70から出力されるトルクが低下する事態を避けることができる。
Further, even when the lift amount of the
また、燃焼室17内で逆タンブル流TB-、特に、吸気バルブ26,26のリフト量が小さい場合に強い逆タンブル流TB-を生成させることで、燃焼室17内における気流流動の促進を図ることができる。
また、シュラウド72,72の高さh2を、吸気側斜面16から2.0ミリメートル未満となるようにすることで、エンジン70の全開性能の確保と、燃焼室17への吸気流量が僅かである場合の燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上とを、高次元で両立させることができる。
Further, by generating a reverse tumble flow T B− in the
Further, the height h 2 of the
また、シュラウド72,72のシュラウド角度θSを、90〜180度に設定するとともに、一端部72A,72Aを吸気穴部22,22の間に形成することで、エンジン70の全開性能の確保と、燃焼室17への吸気流量が僅かである場合の燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上とを、高次元で両立させることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
In addition, the shroud angle θ S of the
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
上述の各実施形態およびその変形例においては、排気穴部および吸気穴部がそれぞれ2つずつ形成された場合を例にとって説明したが、このような場合に限定するものではない。例えば、排気穴部および吸気穴部がそれぞれ1つずつ形成された場合であってもよいし、排気穴部が2つ形成されると共に吸気穴部が3つ形成された場合であってもよい。また、排気穴部および吸気穴部がそれぞれ3つ以上形成された場合であっても、もちろん本発明を適用することができる。 In each of the above-described embodiments and modifications thereof, the case where two exhaust holes and two intake holes are formed has been described as an example. However, the present invention is not limited to such a case. For example, one exhaust hole and one intake hole may be formed, or two exhaust holes and three intake holes may be formed. . Of course, the present invention can be applied even when three or more exhaust holes and three intake holes are formed.
また、上述の各実施形態およびその変形例におけるエンジンの1気筒当たりの排気量は約165ccである場合を例にとって説明したが、例えば、1気筒当たりの排気量を165〜600cc程度としてもよい。 Moreover, although the case where the engine displacement per cylinder of the engine in each of the above-described embodiments and modifications thereof is about 165 cc has been described as an example, for example, the displacement per cylinder may be about 165 to 600 cc.
13A シリンダヘッド下端面
13B 側壁部(燃焼室内周部)
17 燃焼室
21 排気穴部
22 吸気穴部
23 排気ポート
24 吸気ポート
26 吸気バルブ
27 連続可変バルブリフト機構
70 エンジン
71 シリンダヘッド
72 シュラウド(凸部,流動促進部)
72A 一端部
72B 他端部
13A Cylinder head
17
72A One
Claims (6)
該吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
該吸気穴部を開閉する吸気バルブと、
該吸気バルブを無段階にリフトさせる連続可変バルブリフト機構とを備えたエンジンの燃焼室構造であって、
該連続可変バルブリフト機構により駆動された該吸気バルブのリフト量が小さい場合に該吸気穴部のうち該排気穴部側とは反対側から燃焼室内へ流入する吸気の流れを促進し、且つ、該連続可変バルブリフト機構により駆動された該吸気バルブのリフト量が大きい場合に該吸気穴部通じて該燃焼室に流入する吸気の流量低下を抑制する流動促進部を備える
ことを特徴とする、エンジンの燃焼室構造。 A cylinder head formed with an intake hole communicating the intake port and the combustion chamber, and an exhaust hole communicating the exhaust port and the combustion chamber;
A fuel injection device for injecting fuel into the intake port;
An intake valve for opening and closing the intake hole;
A combustion chamber structure of an engine provided with a continuously variable valve lift mechanism that lifts the intake valve steplessly;
When the lift amount of the intake valve driven by the continuously variable valve lift mechanism is small, the flow of intake air flowing into the combustion chamber from the side opposite to the exhaust hole portion of the intake hole portion is promoted, and When the lift amount of the intake valve driven by the continuously variable valve lift mechanism is large, it is provided with a flow promoting portion that suppresses a decrease in the flow rate of the intake air flowing into the combustion chamber through the intake hole portion, Engine combustion chamber structure.
ことを特徴とする、請求項1記載のエンジンの燃焼室構造。 The flow promoting portion extends along the outer edge of the intake hole portion, protrudes toward the combustion chamber, and is a convex formed only on the exhaust hole portion side of the outer edge of the intake hole portion. The combustion chamber structure for an engine according to claim 1, wherein the combustion chamber structure is an engine.
該凸部は該複数の吸気穴部毎に形成され、
該凸部は、一端部と他端部との間に亘って形成され、
該一端部および該他端部と対応する該吸気穴部の中心点とを結ぶ各直線の成す角度が少なくとも90度以上で且つ180度未満であって、
該一端部は、該複数の該吸気穴部間に形成されている
ことを特徴とする、請求項2記載のエンジンの燃焼室構造。 A plurality of the intake holes are formed,
The convex portion is formed for each of the plurality of intake holes,
The convex portion is formed between one end and the other end,
The angle formed by each straight line connecting the one end and the other end and the corresponding center point of the intake hole is at least 90 degrees and less than 180 degrees,
The combustion chamber structure for an engine according to claim 2, wherein the one end portion is formed between the plurality of intake hole portions.
該排気穴部は、該第1傾斜面に形成され、
該吸気穴部は、該第2傾斜面に形成され、
該吸気バルブは、リフト方向に延在する軸部と、該軸部の一端側に設けられた傘部とを有し、
該傘部は、該第2傾斜面の傾きに沿って配設され、
該燃料噴射装置は、該吸気ポート内で該吸気バルブの傘部に向けて燃料を噴射するように設定されている
ことを特徴とする、請求項2または3記載のエンジンの燃焼室構造。 The cylinder head includes a first inclined surface and a second inclined surface extending to both sides while being inclined downward from a top portion formed above the combustion chamber,
The exhaust hole is formed in the first inclined surface,
The intake hole is formed in the second inclined surface,
The intake valve has a shaft portion extending in the lift direction, and an umbrella portion provided on one end side of the shaft portion,
The umbrella portion is disposed along the inclination of the second inclined surface,
The engine combustion chamber structure according to claim 2 or 3, wherein the fuel injection device is set to inject fuel toward the umbrella portion of the intake valve in the intake port.
該吸気穴部は、該空気取り入れ口と連通している
ことを特徴とする、請求項4記載のエンジンの燃焼室構造。 The cylinder head has an air intake for taking in fresh air on its side surface,
The combustion chamber structure of an engine according to claim 4, wherein the intake hole portion communicates with the air intake port.
ことを特徴とする、請求項2〜5いずれか1項記載のエンジンの燃焼室構造。
The engine combustion chamber structure according to any one of claims 2 to 5, wherein the convex portion has a height of less than 2 millimeters.
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JP2005156183A JP2006329130A (en) | 2005-05-27 | 2005-05-27 | Combustion chamber structure of engine |
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JP2009013915A (en) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Fuji Heavy Ind Ltd | Combustion chamber structure for engine |
JP2018003779A (en) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of internal combustion engine |
-
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