JP2016188624A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine.
内燃機関において、吸気ポートからの吸気効率と排気ポートへの掃気効率を向上させるために、吸排気弁の開口面積の最大化や、その開口位置等の改良が行われている。また、内燃機関の運転状態においては、吸気弁の開弁タイミングと排気弁の開弁タイミングとが重なるオーバーラップ期間が存在する場合がある。このようなオーバーラップ期間では、吸気ポートから燃焼室に流入した新気又は混合気がそのまま排気ポートに流出する吹き抜け現象が発生しやすい。この吹き抜け現象が発生すると、内燃機関のエミッション性能の悪化や、内燃機関の出力低下等の問題が発生する。 In an internal combustion engine, in order to improve the intake efficiency from the intake port and the scavenging efficiency to the exhaust port, the opening area of the intake / exhaust valve is maximized and the opening position thereof is improved. Further, in the operating state of the internal combustion engine, there may be an overlap period in which the valve opening timing of the intake valve and the valve opening timing of the exhaust valve overlap. In such an overlap period, a blow-through phenomenon in which fresh air or air-fuel mixture flowing into the combustion chamber from the intake port flows out to the exhaust port is likely to occur. When this blow-through phenomenon occurs, problems such as a deterioration in the emission performance of the internal combustion engine and a decrease in the output of the internal combustion engine occur.
そこで、特許文献1に示すように、排気ポートの開口部であって吸気ポート側の周縁部に沿って、燃焼室側に突出する突出壁を設け、突出壁の突出しろを所定量よりも小さくするとともに、その突出壁と排気弁の傘部との間の隙間を突出壁の突出しろよりも小さく設定する技術が開示されている。このような構成により吹き抜け現象の抑制とともに、突出壁による掃気効率の低下の抑制が図られるとされている。
Therefore, as shown in
上記の従来技術によれば、内燃機関におけるオーバーラップ期間での吹き抜け現象を抑制するために、排気ポートの開口部の周縁部に突出壁が形成されている。この突出壁は、燃焼室内に突出するように形成され、その突出壁の高さ(突出しろ)によって排気ポートへ新気が流れ出るのが抑制される。しかし、燃焼室内の燃焼ガスを効率的に排気ポート側に導き掃気効率を向上させるためには、吹き抜け現象を抑制するとともに、排気ポートにおける燃焼ガスの円滑な流れを担保する構成が求められる。上記従来技術には、このような観点に立った考案はなされていない。 According to the above prior art, in order to suppress the blow-through phenomenon during the overlap period in the internal combustion engine, the protruding wall is formed at the peripheral edge of the opening of the exhaust port. The protruding wall is formed so as to protrude into the combustion chamber, and the flow of fresh air to the exhaust port is suppressed by the height (protrusion margin) of the protruding wall. However, in order to efficiently lead the combustion gas in the combustion chamber to the exhaust port side and improve the scavenging efficiency, a configuration that suppresses the blow-through phenomenon and ensures a smooth flow of the combustion gas in the exhaust port is required. The above prior art has not been devised from such a viewpoint.
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、オーバーラップ期間での吹き抜け現象を抑制するとともに掃気効率を向上させる内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that suppresses the blow-through phenomenon in the overlap period and improves the scavenging efficiency.
本発明において、上記課題を解決するために、排気弁が当接するバルブ当たり面の上方に位置する排気ポートの所定空間であって、排気弁側のボア壁面側の空間と、排気ポート内の更に下流側の空間とを連通する連通路を設ける構成を採用した。これにより、燃焼室から吸気ポートへのガス流れにおいて、排気弁側のボア壁面側におけるガス流れを、吸気ポート側におけるガス流れよりも強くすることができ、以て、吹き抜け現象の抑制を図りながら掃気効率の向上を図ることができる。 In the present invention, in order to solve the above-described problem, a predetermined space of the exhaust port located above the valve contact surface with which the exhaust valve abuts, the space on the bore wall surface side on the exhaust valve side, and further in the exhaust port The structure which provided the communicating path which connects the space of a downstream side was employ | adopted. Thereby, in the gas flow from the combustion chamber to the intake port, the gas flow on the bore wall surface side on the exhaust valve side can be made stronger than the gas flow on the intake port side, thereby suppressing the blow-through phenomenon. The scavenging efficiency can be improved.
具体的には、本発明は、シリンダヘッドにおいて吸気ポートが開口している吸気ポート側天井面および該シリンダヘッドにおいて排気ポートが開口している排気ポート側天井面
が、気筒の中心軸と垂直に交わる平面に対して傾斜しているペントルーフ型燃焼室を有する内燃機関において、前記排気ポートの燃焼室への開口部に排気弁の閉弁時に該排気弁の傘部が当接するバルブあたり面が形成され、前記排気ポートが前記燃焼室に接続する、該排気ポートの一部の空間であって、前記バルブ当たり面の上方に位置する接続空間に、前記吸気ポート側に位置する吸気側接続空間と、前記排気弁を挟んで該吸気側接続空間と反対側の、前記排気ポート側のボア壁面側に位置する排気側接続空間と、が含まれる。そして、上記内燃機関は、前記接続空間の下流側に位置する、前記排気ポートの下流側所定部位と、前記排気側接続空間とを連通する連通路を備える。
Specifically, according to the present invention, an intake port side ceiling surface where an intake port is opened in a cylinder head and an exhaust port side ceiling surface where an exhaust port is opened in the cylinder head are perpendicular to the center axis of the cylinder. In an internal combustion engine having a pent roof type combustion chamber inclined with respect to an intersecting plane, a valve contact surface is formed at the opening to the combustion chamber of the exhaust port when the exhaust valve is closed when the exhaust valve is closed. An exhaust side connection space located on the intake port side in a partial space of the exhaust port where the exhaust port is connected to the combustion chamber and located above the valve contact surface. And an exhaust side connection space located on the bore wall surface side on the exhaust port side opposite to the intake side connection space across the exhaust valve. And the said internal combustion engine is provided with the communicating path which connects the downstream downstream predetermined part of the said exhaust port located in the downstream of the said connection space, and the said exhaust side connection space.
本発明によれば、オーバーラップ期間での吹き抜け現象を抑制するとともに掃気効率を向上させる内燃機関を提供する。 According to the present invention, an internal combustion engine that suppresses a blow-through phenomenon in an overlap period and improves scavenging efficiency is provided.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
図1は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関1は、シリンダヘッド20及びシリンダブロック30で構成され、そこに4つの気筒2を有する車両駆動用のガソリンエンジン(火花点火式内燃機関)である。ただし、本発明は、ガソリンエンジンに限らず、他のエンジンにも適用することができる。なお、図1には、便宜上、一つの気筒2のみ図示している。なお、本明細書においては、シリンダブロック30に対するシリンダヘッド20側を上方、シリンダヘッド20に対するシリンダブロック30側を下方と定義する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present embodiment. The
気筒2内にはピストン3が摺動自在に設けられている。気筒2の燃焼室8には、シリンダヘッド20に設けられた吸気ポート4および排気ポート5が接続されている。なお、各気筒2には、吸気ポート4および排気ポート5が二つずつ接続されているが、図1には、便宜上、一つの吸気ポート4および排気ポート5のみを図示している。燃焼室8は、吸気ポート4が開口している吸気ポート側天井面22および排気ポート5が開口している排気ポート側天井面21が、気筒2の中心軸と垂直に交わる平面に対して傾斜しているペントルーフ型燃焼室となっている。
A
吸気ポート4の燃焼室8への開口部は吸気弁6によって開閉される。排気ポート5の燃焼室8への開口部は排気弁7によって開閉される。また、気筒2には、燃焼室8内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁11、及び、燃焼室8内で形成される混合気に点火する点火プラグ12が設けられている。
The opening of the intake port 4 to the combustion chamber 8 is opened and closed by the intake valve 6. An opening of the
図1における矢印は、燃焼室8内におけるガス(吸気)の流れを表している。この矢印で示すように、本実施では、燃焼室8内において、該気筒2の軸方向に旋回する旋回流であって、排気ポート側のボア壁面付近では排気ポート側天井面21からピストン3の頂面に向かう方向にガスが流れ、且つ、吸気ポート側のボア壁面付近ではピストン3の頂面から吸気ポート側天井面22に向かう方向にガスが流れるタンブル流が形成される。このようなタンブル流が形成されることで、燃料と空気との混合が促進されるため、内燃機関1
における燃焼性が向上する。
The arrows in FIG. 1 represent the flow of gas (intake air) in the combustion chamber 8. As indicated by this arrow, in the present embodiment, in the combustion chamber 8, the swirl flow swirls in the axial direction of the
The flammability is improved.
内燃機関1においては、燃焼室8内への吸気導入や燃焼室8からの燃焼ガスの排出を好適に実現するために、内燃機関1の運転条件に従って気筒2での排気行程から吸気行程にわたる所定期間において吸気弁6の開弁と排気弁7の開弁が重なるバルブオーバーラップが生じる場合がある。ここで、上記のように燃焼室8内にタンブル流が形成される場合、その旋回流の向きは、吸気ポート4から燃焼室内に導入された吸気が、直ぐに排気ポート側天井面21に向かう向きになる。そのため、バルブオーバーラップが生じている場合、燃焼室8内に導入された吸気がそのまま排気ポート5側に排出されてしまう吹き抜け現象が生じやすくなる。
In the
そこで、以下においては、内燃機関1での吹き抜け現象抑制のための構成について図2に基づいて説明する。図2は、内燃機関1における吸気ポート4及び排気ポート5の概略構成を示す断面図であり、当該断面図においては、排気弁7の中心軸7aを含み、気筒2の中心軸に平行な断面における排気ポート5の概略構成が示されている。図2においては、吸気弁6及び排気弁7の両方が開弁したバルブオーバーラップの状態が示されている。なお、本実施例では、吸気ポート4の構造は従来技術の場合と同じであるため、その具体的な説明は割愛する。また、図2に記載の[IN]、[EX]の表記は、吸気ポート4側の位置と、排気ボア壁面(すなわち、排気ポート5側のボア壁面)側の位置を相対的に表す記号である。
Therefore, in the following, a configuration for suppressing the blow-through phenomenon in the
ここで、排気ポート5が排気ポート側天井面21に開口する開口部近傍の、排気ポート5の構造について説明する。当該開口部の近傍には、排気弁7の傘部7bが、該排気弁7の閉弁状態において当接するバルブ当たり面24が形成されている。そして、吸気ポート5において、該吸気ポート5が燃焼室8に接続する空間であって、バルブ当たり面24の直上流から、排気の流れ方向に沿って一定の長さを有する空間を接続空間23と定義する。なお、図2において接続空間23は、ハッチングが施されている領域である。
Here, the structure of the
排気弁7と吸気弁6のバルブオーバーラップが生じているときは、当該排気弁7は、そのリフト量が比較的小さい微小リフト状態に置かれている。このような微小リフト状態では、排気ポート7へのガスの流れ込みに関しては、排気ポート5の具体的な形状よりも、バルブ当たり面24を含む開口部近傍での、排気ポート5の内壁面と排気弁7の傘部7bとの間に形成された隙間の大きさが支配的に影響を及ぼす。そのため、上記接続空間23は、排気弁7が微小リフト状態に置かれているときに、燃焼室8から排気ポート5へと流れ込むガスの流路となる空間であり、接続空間23におけるガスの流れやすさは、結果として、排気弁7が微小リフト状態に置かれているときの燃焼室8から排気ポート7へのガスの流れやすさに大きく影響することになる。
When the valve overlap between the exhaust valve 7 and the intake valve 6 occurs, the exhaust valve 7 is placed in a minute lift state in which the lift amount is relatively small. In such a minute lift state, the gas flows into the exhaust port 7 with respect to the inner wall surface of the
ここで、本実施例では、接続空間23のうち吸気ポート側の空間は、本発明の吸気側接続空間に相当する。当該吸気側接続空間は、図2に示す状態において、接続空間23の右寄りの空間である。また、接続空間23のうち排気ポート側のボア壁面側(排気ボア壁面側)の空間は、本発明の排気側接続空間に相当する。当該排気側接続空間は、図2に示す状態において、接続空間23の左寄りの空間である。上述した接続空間23におけるガスの流れやすさに関する特性を考慮すると、吸気側接続空間におけるガスの流れやすさは、排気弁7が微小リフト状態に置かれているときの燃焼室8から排気ポート7へのガスの流れのうち、吸気ポート側の領域(図2に示す領域R1)におけるガスの流れやすさに影響を及ぼすものと考えられる。また、排気側接続空間におけるガスの流れやすさは、排気弁7が微小リフト状態に置かれているときの燃焼室8から排気ポート7へのガスの流れのうち、排気ボア壁面側の領域(図2に示す領域R2)におけるガスの流れやすさに影響を及ぼすものと考えられる。
Here, in this embodiment, the space on the intake port side in the
この点を踏まえ、内燃機関1においては、接続空間23のうち排気側接続空間に開口部25aで開口し、且つ、排気ポート5において接続空間23より更に下流側の所定部位に開口部25bで開口する連通路25が設けられる。このように連通路25を設けることで、排気弁7が微小リフト状態に置かれるとき、排気側接続空間に流れ込んだガスを、排気ポート5の本体部分の流路に加えて連通路25にも流すことが可能となる。このことは、連通路25により排気側接続空間においてガスが流れやすくなることを意味する。したがって、排気弁7が微小リフト状態に置かれるとき、連通路25により、吸気ポート側と比べて排気ボア壁面側の方が、相対的に燃焼室8から排気ポート5の内部にガスが流れやすくなる。この結果、微小リフト状態でのバルブオーバーラップ時に、吸気ポート側からのガス流れに起因する吹き抜け現象を効果的に抑制しながら、排気ボア壁面側でのガス流れに従って掃気効率を向上させることが可能となる。
In view of this point, in the
なお、連通路25におけるガス流れを円滑にするためには、開口部25bが開口する所定部位を、排気ポート5においてガス圧力が比較的低くなる部位、例えば、排気ポート5の流路断面積が広くなる部位等に設定するのが好ましい。
In order to make the gas flow in the
1・・・内燃機関
2・・・気筒
3・・・ピストン
4・・・吸気ポート
5・・・排気ポート
6・・・吸気弁
7・・・排気弁
7b・・・傘部
8・・・燃焼室
20・・・シリンダヘッド
21・・・排気ポート側天井面
22・・・吸気ポート側天井面
23・・・接続空間
24・・・バルブ当たり面
25・・・連通路
30・・・シリンダブロック
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記排気ポートの燃焼室への開口部に排気弁の閉弁時に該排気弁の傘部が当接するバルブあたり面が形成され、
前記排気ポートが前記燃焼室に接続する、該排気ポートの一部の空間であって、前記バルブ当たり面の上方に位置する接続空間に、前記吸気ポート側に位置する吸気側接続空間と、前記排気弁を挟んで該吸気側接続空間と反対側の、前記排気ポート側のボア壁面側に位置する排気側接続空間と、が含まれ、
前記接続空間の下流側に位置する、前記排気ポートの下流側所定部位と、前記排気側接続空間とを連通する連通路が備えられる、
内燃機関。 The intake port side ceiling surface where the intake port is opened in the cylinder head and the exhaust port side ceiling surface where the exhaust port is opened in the cylinder head are inclined with respect to a plane perpendicular to the central axis of the cylinder. In an internal combustion engine having a pent roof type combustion chamber,
A valve contact surface is formed at the opening to the combustion chamber of the exhaust port where the umbrella portion of the exhaust valve abuts when the exhaust valve is closed,
The exhaust port is connected to the combustion chamber, and is a partial space of the exhaust port, the connection space located above the valve contact surface, the intake side connection space located on the intake port side, and An exhaust side connection space located on the side of the bore wall surface on the exhaust port side opposite to the intake side connection space across the exhaust valve, and
A communication path that is located downstream of the connection space and communicates with the predetermined portion on the downstream side of the exhaust port and the exhaust side connection space is provided.
Internal combustion engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015069607A JP2016188624A (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Internal combustion engine |
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JP (1) | JP2016188624A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110462178A (en) * | 2017-03-27 | 2019-11-15 | 马自达汽车株式会社 | Spark-ignited internal combustion engine |
-
2015
- 2015-03-30 JP JP2015069607A patent/JP2016188624A/en active Pending
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CN110462178A (en) * | 2017-03-27 | 2019-11-15 | 马自达汽车株式会社 | Spark-ignited internal combustion engine |
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