JP2007239563A - Combustion chamber structure for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ピストン冠面とシリンダヘッド内面とにより燃焼室が形成され、この燃焼室の外周部で且つピストン冠面とシリンダヘッド内面との間にスキッシュ流を生成するためのスキッシュエリアが形成された内燃機関の燃焼室構造に関する。 In the present invention, a combustion chamber is formed by the piston crown surface and the cylinder head inner surface, and a squish area for generating a squish flow is formed at the outer periphery of the combustion chamber and between the piston crown surface and the cylinder head inner surface. The present invention relates to a combustion chamber structure of an internal combustion engine.
従来、内燃機関の燃焼室構造において、スワールの方向と、スキッシュ流の方向とを一致させるため、スキッシュエリアを横切るようにしてガイド溝を形成することが知られている(特許文献1)。これにより、スキッシュエリアで生成したスキッシュ流に、ガイド溝から燃焼室内に排出されるスキッシュ流を加算することで、スキッシュ流によるスワールの強化(乱れの強化)を行うことができる。そして、燃焼室内の混合気に強い乱れを生成し、燃焼時の火炎伝播速度を高め、燃焼性の向上を狙っている。
しかしながら、特許文献1に記載の内燃機関の燃焼室構造では、リバーススキッシュ流を考慮した場合には、ガイド溝による空気流れ案内方向とスワールの方向とは正反対となり、スキッシュ流を逆方向に引き込まなければならず、効率的にリバーススキッシュ流を生成できないという問題があった。
また、スキッシュ流の方向とスワールの方向とが一致するようにガイド溝を設けるためには、スキッシュエリア内を斜めに横切らなければならず、スキッシュエリア内に占める溝の割合が大きくなる。これによって、燃焼室の容積に対する表面積の比、いわゆるS/V比が大きくなる。そして、熱効率が低下し、出力の低下や燃費の低下をもたらすという問題があった。
However, in the combustion chamber structure of the internal combustion engine described in
Further, in order to provide the guide groove so that the direction of the squish flow and the direction of the swirl coincide with each other, the squish area must be crossed obliquely, and the ratio of the groove in the squish area increases. This increases the ratio of the surface area to the volume of the combustion chamber, the so-called S / V ratio. And there existed a problem that a thermal efficiency fell and brought about a fall of output and a fuel consumption.
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、リバーススキッシュ流を効率的に活用できる燃焼室構造にすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a combustion chamber structure that can efficiently utilize a reverse squish flow.
そのため本発明では、ピストン冠面およびシリンダヘッド内面の少なくとも一方の、スキッシュエリアを形成する部分に、燃焼室中心側からスキッシュエリア最深部方向へ伸びるくぼみを設けた。 Therefore, in the present invention, at least one of the piston crown surface and the cylinder head inner surface is provided with a recess extending from the combustion chamber center side toward the deepest portion of the squish area in the portion forming the squish area.
本発明によれば、リバーススキッシュ流をくぼみから勢いよくスキッシュエリア内に流入させることで、くぼみ近傍における混合気の乱れを強化し、燃焼室外周部の火炎伝播速度を高め、熱効率向上による出力の向上およびノッキング素質の向上を図ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, the reverse squish flow is vigorously flowed into the squish area from the indentation, thereby strengthening the turbulence of the air-fuel mixture in the vicinity of the indentation, increasing the flame propagation speed in the outer periphery of the combustion chamber, and improving the heat efficiency. There exists an effect that improvement and improvement of knocking quality can be aimed at.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態における4バルブ式の内燃機関1の燃焼室構造を示す上面図である。図2は、図1のA−A線矢視断面図である。図3は、図1のX領域における拡大図である。図4は、図2のY領域における拡大図である。図5は、図1のB−B線矢視断面図である。なお、これらの図は、ピストンが上死点近傍に達した時の状態を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a top view showing a combustion chamber structure of a four-valve
内燃機関1の燃焼室2は、ピストン3の冠面3aおよびシリンダヘッド4の内面4aにより形成されている。この燃焼室2は、吸気側と排気側との略中央位置に稜線2aが形成されるペントルーフ型であり、このペントルーフの裾部2bは、吸気側および排気側において稜線2aと平行に形成されている。シリンダヘッド4の吸気側には、燃焼室2内に空気を吸入する吸気バルブ5が2つ配置されている。一方、シリンダヘッド4の排気側には、燃焼室2内の排気ガスを排出する排気バルブ6が2つ配置されている。燃焼室2の略中央位置のシリンダヘッド4には、点火栓7が配置されている。
A
燃焼室2の外周部で且つピストン冠面3aとシリンダヘッド内面4aとの間には、スキッシュ流を生成するためのスキッシュエリア8が形成されている。
図1に示すように、スキッシュエリア8は、ペントルーフの裾部2bからA−A線の吸気側および排気側の壁面9に向かって深く形成されている。A−A線は、燃焼室2の稜線2aと直交し、燃焼室2の中央位置を含み、吸気側と排気側とを結ぶ線である。A−A線と燃焼室壁面9との交点部分は、スキッシュエリア最深部10になっている。
A
As shown in FIG. 1, the
スキッシュエリア8には、燃焼室2とスキッシュエリア8との境界であるペントルーフの裾部2bの位置からスキッシュエリア最深部10方向へ伸びるくぼみ11が形成されている。くぼみ11は、シリンダ軸方向に見て、長方形状に形成され、且つ、スキッシュエリア最深部10側の辺11aと、この辺の両端から垂直に形成された両辺11b,11c(稜線方向と垂直に形成された辺)との3辺がスキッシュエリア8に外周を囲まれている(図3)。すなわち、くぼみ11は、燃焼室壁面9まで連通させず、スキッシュエリア8を分割しない形状にしており、更に極力スキッシュエリア8の表面積を低減させない形状にしている。
In the
この形状は例えば、くぼみ11を、燃焼室2の稜線2a方向における幅を狭くし、シリンダ軸方向の深さを深くすると共に、スキッシュエリア最深部方向への深さを短くすることで実現する。これにより、くぼみ11からスキッシュエリア8内にスキッシュ流を導入することで、スキッシュエリア8内の混合気を乱れさせ、燃焼室2の外周部における火炎伝播速度を高め、燃焼性の向上を図る。そして、燃焼室2の容積に対する表面積比であるS/V比の増大を抑制する。この結果、熱効率の向上、出力の向上や燃費の向上を図る。
This shape is realized, for example, by reducing the width of the
くぼみ11は、吸気側と排気側とに対称に設けられている。図4および図5に示したくぼみ11は、スキッシュエリア8からシリンダ軸方向下方に向かって凹状に形成され、スキッシュエリア8側の端部11dがエッジ状に形成される。なお、くぼみ11は、端部11dがエッジ状であれば、例えば、ピストン冠面3aのシリンダ軸方向にU字状に形成されたものであってもよい。
The
そして、くぼみ11を形成する位置は、ピストン冠面3aおよびシリンダヘッド内面4aの少なくとも一方の、スキッシュエリア8を形成する部分であればよいため、例えば、スキッシュエリア8を形成するシリンダヘッド内面4aのみに設けても、シリンダヘッド内面4aおよびピストン冠面3aに設けてもよい。
次に、内燃機関1の燃焼室構造による空気の流れについて説明する。
The position where the
Next, the flow of air by the combustion chamber structure of the
従来の内燃機関の燃焼構造においては、図6に示すように、ペントルーフ型の燃焼室2の外周部にて、ピストン冠面2aとシリンダヘッド内面4aとの間にスキッシュ流を生成するためのスキッシュエリア8が設けられており、ピストン3が上死点手前まで上昇した時に、スキッシュエリア8から燃焼室2(稜線2a)に向かって流れるスキッシュ流を生成する。これにより、燃焼室2内の混合気に強い乱れを与え、燃焼時の火炎伝播速度を高め、燃焼性の向上を図っている。
In the combustion structure of a conventional internal combustion engine, as shown in FIG. 6, a squish for generating a squish flow between the
また、図7に示すように、従来の内燃機関の燃焼構造においては、ピストン2が上死点を経過した後に生成されるリバーススキッシュ流は、燃焼室2からスキッシュエリア8に向けて流れ、燃焼室2の略中心に配置された点火栓7から広がる火炎を急速に燃焼室外周部(スキッシュエリア8内の壁面9)に導くことによって、燃焼時の火炎伝播速度を高め、燃焼性の向上を図ろうとしている。
Further, as shown in FIG. 7, in the combustion structure of the conventional internal combustion engine, the reverse squish flow generated after the
しかしながら、従来の燃焼室構造では、燃焼室外周部のピストン冠面3aおよびシリンダヘッド内面4aの間が狭く形成されており、リバーススキッシュ流がスキッシュエリア最深部10まで十分に到達しないため、火炎伝播が促進せず、スキッシュエリア最深部10でノッキングの発生などの影響が出ることがあった。
そこで、本発明の内燃機関1の燃焼室構造では、図3および図4に示すように、スキッシュエリア8を形成するピストン冠面3aにくぼみ11を設け、スキッシュエリア最深部10には、このくぼみ11を通してリバーススキッシュ流を十分に導くようにしている。
However, in the conventional combustion chamber structure, the space between the
Therefore, in the combustion chamber structure of the
これにより、リバーススキッシュ流をくぼみ11から勢いよくスキッシュエリア8内に流入させることで、くぼみ11近傍(特にスキッシュエリア最深部10)における混合気の乱れを強化し、燃焼室外周部での火炎伝播速度を高めることによる機関出力の向上およびノッキングの低減を図る。特に、図5に示すように、スキッシュエリア8からシリンダ軸方向下方に向かって凹状に形成され、スキッシュエリア8側の端部11dがエッジ状に形成されたくぼみ11を設けることで、スキッシュ流がくぼみ11からスキッシュエリア8へ流入する際に、スキッシュエリア8内の混合気の乱れが強化されるため、燃焼室外周部の火炎伝播速度を高め、熱効率向上による出力の向上と共にノッキング素質を向上できる。
As a result, the reverse squish flow is vigorously flowed into the
本実施形態によれば、ピストン冠面3aとシリンダヘッド内面4aとにより燃焼室2が形成され、この燃焼室2の外周部で且つピストン冠面3aとシリンダヘッド内面4aとの間にスキッシュ流を生成するためのスキッシュエリア8が形成された内燃機関の燃焼室構造において、ピストン冠面3aおよびシリンダヘッド内面4aの少なくとも一方の、スキッシュエリア8を形成する部分に、燃焼室中心側からスキッシュエリア最深部10方向へ伸びるくぼみ11を設けた。このため、リバーススキッシュ流をくぼみ11から勢いよくスキッシュエリア8内に流入させることで、くぼみ11近傍(特に、スキッシュエリア最深部10近傍)における混合気の乱れを強化し、燃焼室外周部の火炎伝播速度を高め、熱効率向上による出力の向上およびノッキング素質の向上が図れる。
According to this embodiment, the
また本実施形態によれば、くぼみ11は、シリンダ軸方向に見て、スキッシュエリア8に外周を囲まれるように設けられる。このため、くぼみ11におけるスキッシュエリア最深部10近傍からスキッシュエリア8内にスキッシュ流を導くことができ、スキッシュエリア8内の混合気の乱れを促進できる。
また本実施形態によれば、くぼみ11は、スキッシュエリア8側の端部11dがエッジ状に形成される。このため、スキッシュ流がくぼみ11からスキッシュエリア8へ流入する際、スキッシュエリア8内の混合気の乱れを強化し、燃焼室外周部の火炎伝播速度を高め、熱効率向上による出力の向上と共にノッキング素質の向上を図ることができる。
Further, according to the present embodiment, the
Moreover, according to this embodiment, as for the hollow 11, the
また本実施形態によれば、くぼみ11は、吸気側および排気側のスキッシュエリア8を構成する部分にそれぞれ設けられる。このため、例えば図8に示すように、吸気側および排気側のくぼみ11からペントルーフの稜線2aと垂直な方向にスキッシュ流を生成でき、または図9に示すように、燃焼室2から吸気側および排気側のくぼみ11へ向けてペントルーフの稜線2aと垂直な方向にリバーススキッシュ流を生成できる。
Further, according to the present embodiment, the
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
本実施形態では、図8に示すように、くぼみ11は、燃焼室2との接続部分の断面積が大きく、スキッシュエリア最深部10に向かうほど断面積が縮小するようにシリンダ軸方向に見て、スキッシュエリア最深部10近傍にて頂点を形成する三角形状にしている。すなわち、本実施形態におけるくぼみ11の形状は、シリンダ軸方向に見て、燃焼室2のペントルーフの裾部2bの位置からスキッシュエリア最深部10方向へ伸びるにつれてくぼみ11の断面積が小さくなるようにしている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the
このため、燃焼室2の稜線2aと垂直な方向にリバーススキッシュ流が生成するときに、くぼみ11の裾部から頂部に向けてリバーススキッシュ流のエネルギーを高めつつ、リバーススキッシュ流をスキッシュエリア8内に取り入れることができ、スキッシュエリア最深部10近傍において、燃焼室2内の混合気の乱れを強化できる。
また、本発明の第3の実施形態では、図9に示すように、くぼみ11を、吸気側および排気側のスキッシュエリア8に、シリンダ軸と垂直且つペントルーフ型の燃焼室2の稜線方向に2個ずつ形成している。これにより、燃焼室2からのリバーススキッシュ流をより多く取り入れ、混合気の乱れをより強化することができる。
Therefore, when a reverse squish flow is generated in a direction perpendicular to the
Further, in the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9, the
1 内燃機関
2 燃焼室
2a 稜線
2b 裾部
3 ピストン
3a 冠面
4 シリンダヘッド
4a 内面
5 吸気バルブ
6 排気バルブ
8 スキッシュエリア
9 壁面
10 スキッシュエリア最深部
11 くぼみ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ピストン冠面および前記シリンダヘッド内面の少なくとも一方の、前記スキッシュエリアを形成する部分に、燃焼室中心側からスキッシュエリア最深部方向へ伸びるくぼみを設けたことを特徴とする内燃機関の燃焼室構造。 A combustion chamber is formed by the piston crown surface and the cylinder head inner surface, and an internal combustion engine in which a squish area for generating a squish flow is formed at the outer periphery of the combustion chamber and between the piston crown surface and the cylinder head inner surface. In the combustion chamber structure,
A combustion chamber structure for an internal combustion engine, characterized in that a recess extending from the combustion chamber center side toward the deepest part of the squish area is provided in a portion of at least one of the piston crown surface and the cylinder head inner surface forming the squish area. .
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---|---|---|---|---|
JP2016089651A (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-23 | 本田技研工業株式会社 | Internal combustion engine |
JP2016121638A (en) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | マツダ株式会社 | Combustion chamber structure of direct injection engine |
CN114592965A (en) * | 2022-03-17 | 2022-06-07 | 中国第一汽车股份有限公司 | Piston combustion chamber structure of gasoline engine and gasoline engine |
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- 2006-03-07 JP JP2006061762A patent/JP2007239563A/en active Pending
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