JP2008175133A - Combustion chamber structure of internal combustion engine - Google Patents
Combustion chamber structure of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008175133A JP2008175133A JP2007009327A JP2007009327A JP2008175133A JP 2008175133 A JP2008175133 A JP 2008175133A JP 2007009327 A JP2007009327 A JP 2007009327A JP 2007009327 A JP2007009327 A JP 2007009327A JP 2008175133 A JP2008175133 A JP 2008175133A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- internal combustion
- combustion engine
- ridge line
- chamber structure
- pair
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃焼室構造に関し、特に、燃焼室内の吸気流動を保存(減衰を抑制)して燃焼安定性を良好に維持する技術に関する。 The present invention relates to a combustion chamber structure of an internal combustion engine, and more particularly to a technique for maintaining good combustion stability by preserving intake air flow in a combustion chamber (suppressing attenuation).
特許文献1には、水平軸線回りの一対の旋回流を形成するようにした内燃機関のピストンの頂面構造であって、各吸気バルブおよび各排気バルブを逃がすためのバルブリセスを備え、排気バルブ用の各バルブリセスから、それぞれが対面する吸気弁用の各バルブリセスまで連続的にかつ互いに独立して延びる一対の凹部を形成して上記一対の旋回流がこれら凹部内をそれぞれ進行するようにしたピストンの頂面構造が開示されている。
特許文献2には、ピストン冠面に、吸気側と排気側との間を通る中心線を稜線として両側に傾斜面を有した凹陥部を設けた構造が示されている。
上記特許文献1では、タンブル流生成用の凹部は、底面が曲面になっており、低回転高負荷時など吸気バルブの中間リフト近辺では、タンブル流回転方向の指向性に乏しく不安定であるため、十分な燃焼安定性の確保は難しかった。
In the above-mentioned
また、特許文献2のものも、低回転高負荷時など吸気バルブの中間リフト近辺でタンブル流回転の指向性を強化する機能はなく、十分な燃焼安定性の確保は難しかった。
Also,
このため、本発明は、
気筒毎に、2個の吸気バルブを備えた内燃機関の燃焼室構造において、
ピストン冠面に、ピストン中心部を通って2個の吸気バルブ間と排気側とを繋ぐ線を稜線として該稜線の両側に1対の傾斜面を設け、該傾斜面に連なり前記稜線から離れたピストン外周側で深さが最大となるように1対の凹陥部を形成したことを特徴とする。
For this reason, the present invention
In the combustion chamber structure of an internal combustion engine provided with two intake valves for each cylinder,
A pair of inclined surfaces are provided on both sides of the ridge line on the piston crown surface through the center of the piston and connecting the two intake valves and the exhaust side, and the ridge line is separated from the ridge line. A pair of recesses are formed so that the depth is maximum on the outer peripheral side of the piston.
吸気バルブを、低回転高負荷時など吸気バルブの中間リフト近辺で運転した場合、吸気ポートから吸気バルブを介して燃焼室内に流入した1対の対称的な双子状の吸気流は、初期の吸気行程ではシリンダボア壁に沿って略水平に旋回するが、圧縮行程に入ると、ピストン冠面の凹陥部の傾斜面によって、吸気バルブ側に向かう流れは上側へ、また、排気バルブ側に向かう流れは下側へと斜め方向の旋回に変換され、圧縮行程後期では、縦方向の旋回流(逆タンブル流)に変換する。 When the intake valve is operated in the vicinity of the intermediate lift of the intake valve, such as at low rotation and high load, a pair of symmetrical twin intake flows that flow into the combustion chamber from the intake port via the intake valve In the stroke, it turns substantially horizontally along the cylinder bore wall, but when entering the compression stroke, the flow toward the intake valve side is upward and the flow toward the exhaust valve side is due to the inclined surface of the concave portion of the piston crown surface. It is converted into a swirl in an oblique direction downward, and in a later stage of the compression stroke, it is converted into a swirl flow in a vertical direction (reverse tumble flow).
そして、点火時期近傍で、上記のように十分に回転指向性を強化された逆タンブル流を崩壊させ、乱れに変換することで、燃焼安定性が向上し、ひいては燃費を向上できる。 Then, in the vicinity of the ignition timing, the reverse tumble flow with sufficiently enhanced rotation directivity as described above is disrupted and converted into turbulence, whereby combustion stability is improved, and fuel efficiency can be improved.
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1及び図2は、本発明の一実施形態を示す直噴火花点火式内燃機関(以下エンジンという)の要部縦断面図及び横断面図である。 FIG. 1 and FIG. 2 are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view of a main part of a direct injection spark ignition internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) showing an embodiment of the present invention.
エンジンのシリンダ壁11とピストン8との間に形成される燃焼室1には、その上面(シリンダヘッド)側の略中央部に点火プラグ2が配置されている。そして、点火プラグ2を囲むように、2本ずつ吸気ポート3A,3B及び排気ポート4A,4Bが開口し、それぞれに吸気バルブ5A,5B及び排気バルブ6A,6Bが装着されている。
In the
燃料噴射弁7は、吸気ポート3A,3B間に設置され、燃焼室1の吸気バルブ5A,5B側の側部に斜め下向きに配置され、複数形成された各噴孔から、それぞれ所定の方向を指向して燃焼室1中心部側に燃料を噴射するようになっている。
The
前記吸気バルブ5A,5B(または吸気バルブ5A,5B及び排気バルブ6A,6B)には、可変動弁装置として、吸気バルブ5A,5Bのバルブ作動角(開期間)及びリフト量を連続的に変化させることができるバルブ作動角及びリフト量可変装置(VEL)21が設けられ、ECU(電子制御ユニット)20により、電子制御されるように構成されている。
The
前記ピストン8の冠面に、2個の吸気バルブ5A,5B間と2個の排気バルブ6A,6B間を繋ぐ線を稜線rとして、該稜線rの両側に1対の傾斜面8a,8bを設け、該傾斜面8a,8bに連なり前記稜線から離れたピストン外周側で深さが最大となるように1対の凹陥部8A,8Bを形成する。なお、前記稜線は、ピストン中心部を通って2個の吸気バルブ間と排気側とを繋ぐ線として定義され、気筒毎の排気バルブの数が2個のもの以外にも適用できる。
A line connecting the two
ここで、前記1対の傾斜面8A,8Bは、図3,4に示すように、略一定の傾斜度で直線状に傾斜しているが、図1に示すように、1対の凹陥部8A,8Bの前記稜線rと平行な方向の断面においては、それぞれ、中間部(ピストン中心部を通って稜線と直交する部分)で最も深く、その両側に離れるにしたがって浅くなるように形成されている。
Here, as shown in FIGS. 3 and 4, the pair of
次に、吸気バルブ5A,5Bの可変動弁装置について、図5及び図6により説明する。
Next, variable valve gears for the
吸気バルブ5A,5Bの端部のバルブリフタ40の上方には、図外のクランク軸に連動して軸周りに回転駆動されるカム軸41が気筒列方向に延在している。このカム軸41の外周には、吸気バルブ5A,5Bに対応して揺動カム42が揺動可能に外嵌されており、この揺動カム42がバルブリフタ40に当接してこれを押圧することにより、吸気バルブ5A,5Bが図外のバルブスプリングのバネ力に抗して開閉駆動される。
Above the
ここにおいて、カム軸41と揺動カム42との間で、両者41、42を機械的に連携するリンクの姿勢を変化させて、吸気バルブ5A,5Bのバルブ作動角(開期間)及びリフト量を連続的に可変制御可能なバルブ作動角及びリフト量可変装置(VEL装置)が設けられている。
Here, between the
VEL装置は、カム軸41に偏心して設けられてカム軸41と一体的に回転する駆動カム43と、この駆動カム43の外周に相対回転可能に外嵌するリング状リンク44と、カム軸41と略平行に気筒列方向へ延在する制御軸45と、この制御軸45に偏心して設けられて制御軸45と一体的に回転する制御カム46と、この制御カム46の外周に相対回転可能に外嵌すると共に、一端がリング状リンク44の先端と相対回転可能に連結されたロッカアーム47と、このロッカアーム47の他端と揺動カム42の先端とに回転可能に連結され、両者47、42を機械的に連携するロッド状リンク48と、を有している。
The VEL device includes a
上記のカム軸41及び制御軸45は、軸受ブラケットを介してエンジンのシリンダヘッド側へ回転可能に支持されている。制御軸45の一端にはバルブ作動角変更用のアクチュエータ(VELソレノイド)49の出力端が接続されており、このVELソレノイド49によって制御軸45が所定の制御角度範囲内で軸周りに回転駆動されると共に、所定の回転位相に保持される。
The
このような構成により、クランク軸に連動してカム軸41が回転すると、駆動カム43を介してリング状リンク44が実質的に並進作動すると共に、ロッカアーム47が制御カム46周りを揺動し、ロッド状リンク48を介して揺動カム42が揺動して、吸気バルブ5A,5Bが開閉駆動される。
With such a configuration, when the
また、VELソレノイド49により制御軸45を回動することにより、ロッカアーム47の揺動中心となる制御カム46の中心位置が変化して、各リンク44、48等の姿勢が変化し、揺動カム42の揺動角度範囲が変化する。これにより、バルブ作動角の中心位相が略一定のままで、バルブ作動角及びリフト量が連続的に変化する。より具体的には、制御軸45を一方向へ回動することにより、バルブ作動角及びリフト量が増加し、他方向へ回動することによりバルブ作動角及びリフト量が減少するようになっている。
Further, when the
従って、ECU20からの信号で、VELソレノイド49の通電量をデューティ制御することで、制御軸45の回転位相を変更して、吸気バルブ5A,5Bのバルブ作動角及びリフト量を変更することができ、これによりバルブ作動角及びリフト量可変装置(VEL装置)が構成される。
Therefore, duty control of the energization amount of the
上記のような可変動弁装置によれば、スロットル弁は基本的に全開としたまま(吸気負圧要求時のみ絞り制御する)、吸気バルブ5A,5Bのリフト量を制御することによって、燃焼室直前で吸入空気量を制御することができ、上流側のスロットル弁で制御する場合より損失を低減できる。
According to the variable valve system as described above, the combustion chamber is controlled by controlling the lift amount of the
この方式では、低回転高負荷時などで、吸気バルブ5A,5Bは、中間リフト近辺に制御される。
In this system, the
このように、吸気バルブを中間リフト近辺に制御した場合の吸入空気の流動について説明する。 The flow of intake air when the intake valve is controlled near the intermediate lift will be described.
図7に示すように、吸入空気は、吸気バルブ5A,5Bのバルブヘッド上面と吸気ポート3A,3B開口部との環状の隙間から燃焼室1内に流入し、初期の吸気行程では図8に示すように、吸気側から排気側に向かってシリンダボア壁面に沿って流れた後、排気側からシリンダ中央部を通って吸気側に戻る略水平に旋回する双子状の吸気流が形成される。
As shown in FIG. 7, the intake air flows into the
圧縮行程に入ると図9に示すように、凹陥部8A,8Bの傾斜面8a,8bを有した形状により、排気側から吸気側に向かう流れは、傾斜面8a,8bの稜線r近くの高い部分に沿って押し上げられ、吸気側から排気側に向かう外周側の流れは、傾斜面8a,8b端部側の深い部分に沿って下方に落ち込む作用が働き、斜め方向に旋回する渦流に変換される。
When entering the compression stroke, as shown in FIG. 9, due to the shape having the
そして、圧縮行程後期では、上記変換作用が促進され、図10に示すように、略縦方向の旋回流(逆タンブル流)に変換する。 Then, in the latter stage of the compression stroke, the above conversion action is promoted, and as shown in FIG. 10, it is converted into a substantially vertical swirl flow (reverse tumble flow).
このように、凹陥部8A,8Bの傾斜面8a,8bによって縦方向の旋回流に変換されることにより、低回転高負荷時などで、吸気バルブ5A,5Bは、中間リフト近辺に制御したときでも、十分な指向性を有した逆タンブル流が形成され、最終的に点火時期近傍で、この逆タンブル流を崩壊させ、乱れに変換することで、燃焼安定性が向上し、ひいては燃費を向上できる。
As described above, when the
また、本実施形態では、図1に示すように、稜線rと平行な方向の断面において、それぞれ、中間部(ピストン中心部を通って稜線と直交する部分)で最も深く、その両側に離れるにしたがって浅くなるように湾曲させて形成したため、該湾曲に沿って円弧状に滑らかに流動するタンブル流を生成することができる。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, in the cross section in the direction parallel to the ridge line r, the intermediate part (the part passing through the piston central part and perpendicular to the ridge line) is the deepest and is separated from both sides. Therefore, since it is formed to be curved so as to become shallow, a tumble flow that smoothly flows in an arc shape along the curve can be generated.
ただし、簡易的には、図11に示す第2の実施形態のように、凹陥部8A,8Bを、それぞれ、稜線rと平行な方向の断面において、深さ一定の直線状となるように形成してもよい。
However, simply, as in the second embodiment shown in FIG. 11, the recessed
図12は、第3の実施形態を示し、稜線rの両側に連なる傾斜面8a、8bを、稜線に近い側で傾斜度が大きく、稜線から離れるにしたがって傾斜度が徐々に減少するように曲線状に傾斜させて形成したものである。
FIG. 12 shows a third embodiment in which the
このようにすれば、特に、圧縮行程前半で斜め方向へ旋回する渦流を効率よく生成し、圧縮行程後半での逆タンブル流生成を容易にする。 In this way, in particular, a vortex swirling in an oblique direction in the first half of the compression stroke is efficiently generated, and a reverse tumble flow generation in the second half of the compression stroke is facilitated.
図13は、第4の実施形態を示し、稜線rの両側に連なる傾斜面8a、8bを、それぞれ、稜線rと平行な方向の断面において、最深部を挟んで対称となるように、2つの平面8ai、8ae(8ai、8ae)を接続して形成したものである。
FIG. 13 shows a fourth embodiment, in which two
このようにすれば、ピストン冠面の面積を極力小さくし、熱損失を抑えつつ、逆タンブルを生成することができる。 In this way, the reverse tumble can be generated while minimizing the area of the piston crown surface and suppressing heat loss.
図14は、第5の実施形態を示し、稜線rの両側に連なる傾斜面8a、8bを、稜線rと平行な方向の断面において、最深部を、その両側の面に対し段差を有して凹ませた形状としたものである。
FIG. 14 shows a fifth embodiment, in which the
このようにすれば、最深部のみ凹ませればよいので、燃焼室容積の増大を抑えつつ、逆タンブルを生成することができる。また、バルブリセス用の凹部を利用し該凹部を延長するなどして容易に加工できる。 In this way, since only the deepest part needs to be recessed, reverse tumble can be generated while suppressing an increase in the combustion chamber volume. Moreover, it can process easily, for example by extending the recessed part using the recessed part for valve recesses.
1 燃焼室
2 点火栓
5A,5B 吸気バルブ
6A,6B 排気バルブ
8 ピストン
8a,8b 傾斜面
8ai,8be 傾斜面
8A,8B 凹陥部
20 ECU
21 バルブ作動角及びリフト量可変装置
r 稜線
DESCRIPTION OF
21 Valve operating angle and lift variable device r Ridge line
Claims (7)
ピストン冠面に、ピストン中心部を通って2個の吸気バルブ間と排気側とを繋ぐ線を稜線として該稜線の両側に1対の傾斜面を設け、該傾斜面に連なり前記稜線から離れたピストン外周側で深さが最大となるように1対の凹陥部を形成したことを特徴とする内燃機関の燃焼室構造。 In the combustion chamber structure of an internal combustion engine provided with two intake valves for each cylinder,
A pair of inclined surfaces are provided on both sides of the ridge line on the piston crown surface through the center of the piston and connecting the two intake valves and the exhaust side, and the ridge line is separated from the ridge line. A combustion chamber structure for an internal combustion engine, wherein a pair of recesses are formed so that the depth is maximum on the outer peripheral side of the piston.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007009327A JP2008175133A (en) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | Combustion chamber structure of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007009327A JP2008175133A (en) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | Combustion chamber structure of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008175133A true JP2008175133A (en) | 2008-07-31 |
Family
ID=39702325
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007009327A Pending JP2008175133A (en) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | Combustion chamber structure of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008175133A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010196685A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Nissan Motor Co Ltd | Piston for internal combustion engine |
US7856958B2 (en) | 2007-01-29 | 2010-12-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Piston for internal combustion engine, and internal combustion engine using the piston |
JP2013113110A (en) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Honda Motor Co Ltd | Piston |
JP2014122589A (en) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Toyota Motor Corp | Piston of internal combustion engine, and internal combustion engine |
CN109973206A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 丰田自动车株式会社 | Internal combustion engine |
JP2020165337A (en) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | ダイハツ工業株式会社 | Piston of internal combustion 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 |
CN115355082A (en) * | 2022-10-20 | 2022-11-18 | 山东交通职业学院 | Gas engine combustion chamber structure with combustion accelerating function |
-
2007
- 2007-01-18 JP JP2007009327A patent/JP2008175133A/en active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7856958B2 (en) | 2007-01-29 | 2010-12-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Piston for internal combustion engine, and internal combustion engine using the piston |
JP2010196685A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Nissan Motor Co Ltd | Piston for internal combustion engine |
JP2013113110A (en) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Honda Motor Co Ltd | Piston |
JP2014122589A (en) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Toyota Motor Corp | Piston of internal combustion engine, and internal combustion engine |
CN109973206A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 丰田自动车株式会社 | Internal combustion engine |
JP2020165337A (en) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | ダイハツ工業株式会社 | Piston of internal combustion engine |
JP7303002B2 (en) | 2019-03-28 | 2023-07-04 | ダイハツ工業株式会社 | internal combustion engine piston |
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 |
CN114592965B (en) * | 2022-03-17 | 2023-10-27 | 中国第一汽车股份有限公司 | Piston combustion chamber structure of gasoline engine and gasoline engine |
CN115355082A (en) * | 2022-10-20 | 2022-11-18 | 山东交通职业学院 | Gas engine combustion chamber structure with combustion accelerating function |
CN115355082B (en) * | 2022-10-20 | 2023-01-06 | 山东交通职业学院 | Gas engine combustion chamber structure with combustion accelerating function |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008175133A (en) | Combustion chamber structure of internal combustion engine | |
JP4905591B2 (en) | High expansion ratio internal combustion engine | |
JP2005299536A (en) | Variable valve system for internal combustion engine | |
JP6115197B2 (en) | Combustion chamber structure of internal combustion engine | |
JP5338971B2 (en) | Valve drive device for internal combustion engine | |
JP2008150973A (en) | Variable valve gear of internal combustion engine | |
JP2007239550A (en) | Compression ratio variable engine | |
Ha et al. | Development of continuously variable valve lift engine | |
JP2009174432A (en) | Engine intake/exhaust control method and engine intake/exhaust control device | |
JP2005139994A (en) | Diesel engine | |
JP4265434B2 (en) | Combustion chamber of internal combustion engine | |
JP2007285273A (en) | Indirect injection engine | |
JP2009036124A (en) | Cylinder direct injection engine | |
US10711685B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP5151901B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
WO2020229860A1 (en) | Internal combustion engine | |
JP4017121B2 (en) | In-cylinder fuel injection internal combustion engine | |
JP5556932B2 (en) | Valve system for internal combustion engine | |
JP5407536B2 (en) | Variable valve mechanism for internal combustion engine and internal combustion engine using the same | |
JP5148451B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
JP6011351B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5148450B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
JP5042963B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
JP2010242682A (en) | Valve system for internal combustion engine | |
JP2010133421A (en) | Variable valve gear for internal combustion engine |