JP2008095576A - Structure of combustion chamber for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃焼室構造に関し、特に、ノッキングを防止するための技術に関する。 The present invention relates to a combustion chamber structure of an internal combustion engine, and more particularly to a technique for preventing knocking.
特許文献1には、シリンダヘッド底壁に設けた凹部に吸気バルブ、点火プラグを設置し、排気側の燃焼室下面に沿ってスキッシュを形成し、前記凹部のコンパクトな燃焼室にエンドガスを押し込み、吸・排気バルブのオーバーラップ時に、燃焼室内の混合気が排気側に抜けることを抑制する技術が開示されている。
特許文献1のものは、燃焼室内の燃料/空気の混合や乱流強化に着目しているが、温度上からノッキング防止を手当てするものではない。このため、ノッキングは、火炎伝播の遅い吸気側で発生し、かつ、燃焼室温度の影響が大きいが、特許文献1等のように温度対策を施していないものでは、燃焼室が高温になるため、ノッキングを十分抑制できるものではなかった。 Although the thing of the patent document 1 pays attention to the fuel / air mixing in a combustion chamber, and turbulent flow reinforcement | strengthening, it does not treat knocking prevention from temperature. For this reason, knocking occurs on the intake side where flame propagation is slow and the influence of the temperature of the combustion chamber is large. However, in the case where temperature countermeasures are not taken as in Patent Document 1, the combustion chamber becomes hot. , Knocking could not be sufficiently suppressed.
このため、本発明は、
シリンダヘッドを、シリンダブロックより熱伝導率が高い材料で形成すると共に、
前記シリンダヘッド及びシリンダブロックを、上死点付近でピストン頂部周壁が、吸気側でシリンダヘッド周壁に対向し、排気側でシリンダブロック周壁に対向するように形成したことを特徴とする。
For this reason, the present invention
The cylinder head is made of a material having a higher thermal conductivity than the cylinder block,
The cylinder head and the cylinder block are formed so that the piston top peripheral wall faces the cylinder head peripheral wall on the intake side and the cylinder block peripheral wall on the exhaust side near top dead center.
吸気側は排気側より低温であるため火炎伝播速度が遅いため、吸気側のエンドガス中を火炎が通過する時間が長引き、その間に自発火してノッキングを発生する傾向が大きい。
本発明では、上死点付近で吸気側のピストン頂部周壁とシリンダヘッド周壁との間に溜まるエンドガスから熱伝導率が高い材料で形成されたシリンダヘッドへの放熱量を大きくすることができるので、該エンドガスが効率よく冷却されて、ノッキングの発生を抑制することができる。
Since the intake side has a lower temperature than the exhaust side and the flame propagation speed is slow, the time for the flame to pass through the end gas on the intake side is prolonged, and it tends to spontaneously ignite during that time to cause knocking.
In the present invention, the amount of heat released from the end gas accumulated between the piston top peripheral wall and the cylinder head peripheral wall near the top dead center to the cylinder head formed of a material having high thermal conductivity can be increased. The end gas is efficiently cooled, and the occurrence of knocking can be suppressed.
一方、ノッキングが発生しにくい排気側のピストン頂部周壁とシリンダヘッド周壁との間に溜まるエンドガスは、シリンダヘッドより熱伝導率が低い材料で形成されたシリンダブロックへの放熱を抑制できるので、必要以上の放熱冷却を抑制して熱効率の低下を最小限に留めることができる。
これにより、上記ノッキング抑制機能の向上とあいまって機関の最高出力を高めることができる。
On the other hand, the end gas that accumulates between the piston top peripheral wall on the exhaust side and the cylinder head peripheral wall, where knocking is unlikely to occur, can suppress heat dissipation to the cylinder block made of a material with lower thermal conductivity than the cylinder head, so it is more than necessary Therefore, it is possible to suppress a decrease in thermal efficiency by suppressing heat radiation cooling.
Accordingly, the maximum output of the engine can be increased together with the improvement of the knocking suppression function.
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、本発明に係る火花点火式内燃機関の全体システムを示す。
内燃機関は、シリンダヘッド1、シリンダブロック2、及びピストン3から画成される燃焼室4を有し、吸気バルブ5を介して吸気ポート7から新気を導入する。
燃焼室4は、シリンダヘッド1に形成される頂壁が円錐状をなす、いわゆるペントルーフ型に形成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall system of a spark ignition type internal combustion engine according to the present invention.
The internal combustion engine has a combustion chamber 4 defined by a cylinder head 1, a
The combustion chamber 4 is formed in a so-called pent roof type in which the top wall formed in the cylinder head 1 has a conical shape.
吸気ポート7には、燃料噴射弁9が燃焼室4を臨んで配置され、噴射された燃料は新気と混合しながら燃焼室4内に吸入され、燃焼に適した可燃混合気を形成する。そして、燃焼室4内に形成された混合気は、点火プラグ10により点火・燃焼され、排気バルブ6を介して排気ポート8から排出される。
内燃機関の運転状態は、エンジンコントロールユニット(以下「ECU」と称する)11によって統合的に制御される。ECU11には、アクセル開度センサ12、水温センサ13、及びクランク角センサ14等から各種信号が入力され、これらの信号に基づいてECU11の内部で必要な処理・演算を行い、燃料噴射弁9、点火プラグ10等を制御する。
A fuel injection valve 9 is disposed at the
The operating state of the internal combustion engine is integrally controlled by an engine control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 11. Various signals are input to the
図2は、本発明に係る燃焼室構造の詳細を示す。
前記シリンダヘッド1は、アルミ系材料(アルミ合金)で形成され、シリンダブロック2は、スティール系材料で形成されている。なお、周知のようにアルミ系材料は、スティール系材料と比較して、熱伝導率が高い。
また、シリンダヘッド1とシリンダブロック2の接合面が、排気バルブ6側から吸気バルブ5側に向かって、クランクシャフトに近づく方向に傾斜して形成されている。
FIG. 2 shows the details of the combustion chamber structure according to the present invention.
The cylinder head 1 is made of an aluminum material (aluminum alloy), and the
Further, the joint surface between the cylinder head 1 and the
そして、上記接合面の傾斜により、吸気バルブ側のシリンダヘッド1周壁は、排気側より下方に延びて形成され、上死点付近でピストン3の頂部周壁に対向し、排気側のシリンダヘッド1周壁は、上死点でも略ピストン3の頂面より上方にあって、上死点付近で排気側のピストン3の周壁は、シリンダブロック2の周壁に対向する。
また、上記吸気バルブ側のシリンダヘッド周壁を、排気バルブ側のシリンダヘッド周壁より外側に膨らませて形成する。
Due to the inclination of the joint surface, the peripheral wall of the cylinder head on the intake valve side is formed to extend downward from the exhaust side, opposes the top peripheral wall of the
Further, the cylinder head peripheral wall on the intake valve side is formed to bulge outward from the cylinder head peripheral wall on the exhaust valve side.
具体的には、図(B)に示すように、上死点付近においてシリンダヘッド1、シリンダブロック2及びピストン3で画成される燃焼室4のシリンダ中心軸と直交する断面が、排気側の径より吸気側の径が大きい卵形をなすように形成する。
次に、上記構造を有する燃焼室の作用を説明する。
上述したように、吸気側は排気側より低温のため火炎伝播速度が遅く、エンドガス中を火炎が通過する時間が長引き、その間に自発火してノッキングを発生する傾向が大きい。
Specifically, as shown in FIG. (B), a cross section perpendicular to the cylinder central axis of the combustion chamber 4 defined by the cylinder head 1, the
Next, the operation of the combustion chamber having the above structure will be described.
As described above, since the intake side has a lower temperature than the exhaust side, the flame propagation speed is slow, the time for the flame to pass through the end gas is prolonged, and during this time, there is a greater tendency to ignite and knock.
しかし、吸気側のエンドガスは、ピストン3の頂部周壁とシリンダヘッド1の周壁との間に溜まるため、排気側に比較して熱伝導率が高いアルミ系材料で形成されたシリンダヘッド1周壁からの放熱量を大きくすることができ、エンドガスを効率よく冷却することができるので、ノッキングの発生を抑制できる。
一方、ノッキングが発生しにくい排気側では、ピストン3の頂部周壁とシリンダヘッド1の周壁との間に溜まるエンドガスは、シリンダヘッド1より熱伝導率が低いスティール系材料で形成されたシリンダブロック2への放熱・冷却を抑制できるので、熱効率の低下を最小限に留めることができる。
However, since the end gas on the intake side accumulates between the top peripheral wall of the
On the other hand, on the exhaust side where knocking is unlikely to occur, the end gas accumulated between the top peripheral wall of the
そして、このように、必要最小限の放熱・冷却によってノッキング抑制機能を高めることにより、ノッキング制御時における点火時期進角限界を最大限拡張して機関の最高出力を高めることができる。
また、吸気側では、ピストン頂部周壁がシリンダブロックとシリンダヘッドの接合面を跨ぐことになるが、本実施形態のように一般的なペントルーフ型の燃焼室4においては、シリンダヘッドのシリンダブロックへの組み付け位置の接合面に沿ったバラツキにより、ピストン頂壁エッジ部分が燃焼室頂壁と接触ないし極接近する可能性があり、その場合、機関運転時にピストンの首振りモーションによってピストンとシリンダヘッドとが干渉して、かじりを発生してしまう。
Thus, by increasing the knocking suppression function by the minimum necessary heat dissipation and cooling, the ignition timing advance limit at the time of knocking control can be extended to the maximum, and the maximum output of the engine can be increased.
On the intake side, the piston top peripheral wall straddles the joint surface between the cylinder block and the cylinder head. However, in the general pent roof type combustion chamber 4 as in the present embodiment, the cylinder head is connected to the cylinder block. Due to variations along the joint surface at the assembly position, there is a possibility that the edge portion of the piston top wall contacts or comes close to the combustion chamber top wall.In this case, the piston and cylinder head are moved by the swing motion of the piston during engine operation. Interference will cause galling.
そこで、本実施形態では、ピストン3の頂部周壁と対向する吸気側のシリンダヘッド1周壁を排気側のシリンダブロック1周壁より外側に膨らませて形成している。
これにより、組み付けバラツキがあっても、ピストン3頂壁エッジ部分と燃焼室4頂壁との間に十分な隙間が与えられるので、ピストン3の首振りモーションによるピストン3とシリンダヘッド1の干渉を回避でき、かじりの発生を防止できる。
Therefore, in the present embodiment, the intake-side cylinder head 1 peripheral wall facing the top peripheral wall of the
Thereby, even if there is a variation in assembly, a sufficient gap is provided between the top wall edge portion of the
1 シリンダヘッド
2 シリンダブロック
3 ピストン
4 燃焼室
5 吸気バルブ
6 排気バルブ
9 燃料噴射弁
10 点火プラグ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記シリンダヘッド及びシリンダブロックを、上死点付近でピストン頂部周壁が、吸気側でシリンダヘッド周壁に対向し、排気側でシリンダブロック周壁に対向するように形成したことを特徴とする内燃機関の燃焼室構造。 The cylinder head is made of a material having a higher thermal conductivity than the cylinder block,
Combustion of an internal combustion engine, characterized in that the cylinder head and the cylinder block are formed so that the piston top peripheral wall faces the cylinder head peripheral wall on the intake side and the cylinder block peripheral wall on the exhaust side near top dead center Chamber structure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006276521A JP2008095576A (en) | 2006-10-10 | 2006-10-10 | Structure of combustion chamber for internal combustion engine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015140887A (en) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | Nok株式会社 | Sealed structure with gasket |
-
2006
- 2006-10-10 JP JP2006276521A patent/JP2008095576A/en active Pending
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