JP2019044704A - Combustion chamber of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃焼室に関する。 The present invention relates to a combustion chamber of an internal combustion engine.
内燃機関において、燃焼室で生成される縦渦、いわゆるタンブル流は、吸気と燃料とを効率よく混合させることができるので、縦渦を効率よく発生させる必要がある。 In an internal combustion engine, a vertical vortex generated in a combustion chamber, a so-called tumble flow, can efficiently mix intake air and fuel, so that it is necessary to generate a vertical vortex efficiently.
従来のこの種の内燃機関としては、特許文献1に記載されるものが知られている。この内燃機関は、燃焼室の天井部に形成された吸気ポートの開口部と排気ポートの開口部との双方に接する案内壁が設けられている。 As a conventional internal combustion engine of this type, one described in Patent Document 1 is known. This internal combustion engine is provided with a guide wall that is in contact with both the opening of the intake port and the opening of the exhaust port formed in the ceiling of the combustion chamber.
案内壁の一部には、シリンダの中心軸から離間する方向に凹んで燃焼室内の容積を拡大させる窪み部が形成されており、窪み部の内面は、その下端がその上端よりもシリンダの中心軸から遠ざかるように傾斜している。 A recess is formed in a part of the guide wall so as to be recessed in a direction away from the center axis of the cylinder so as to increase the volume in the combustion chamber, and the inner surface of the recess has a lower end at the center of the cylinder rather than the upper end. Inclined away from the axis.
燃焼室の天井部をシリンダの中心軸方向から見た平面視において、窪み部は、吸気ポートの開口部における最も排気ポート寄りの部位の近傍の側方で最も大きく凹んでいる。 In a plan view of the ceiling portion of the combustion chamber as viewed from the central axis direction of the cylinder, the recess is most greatly recessed on the side near the portion closest to the exhaust port in the opening of the intake port.
これにより、吸気の流速が比較的速くなる吸気ポートの開口部の排気ポート側の部位での流量を増大させることができる。これに加えて、燃焼室内に流入した吸気が案内壁やシリンダの内壁に衝突してその流れが乱れることを抑制することができ、タンブル流を強化できる。 As a result, the flow rate at the portion on the exhaust port side of the opening portion of the intake port where the flow velocity of the intake air becomes relatively high can be increased. In addition to this, it is possible to prevent the intake air flowing into the combustion chamber from colliding with the guide wall or the inner wall of the cylinder and disturbing the flow, thereby enhancing the tumble flow.
しかしながら、従来の内燃機関にあっては、吸気口から燃焼室の側壁に沿ってシリンダの内壁に到達する空気が、シリンダの周方向にも旋回し、吸気口から燃焼室の天井壁に沿ってシリンダの内壁に到達する空気と干渉することを考慮していない。 However, in the conventional internal combustion engine, the air that reaches the inner wall of the cylinder along the side wall of the combustion chamber from the intake port swirls also in the circumferential direction of the cylinder, and passes along the ceiling wall of the combustion chamber from the intake port. It does not consider the interference with air reaching the inner wall of the cylinder.
これにより、吸気口から燃焼室の天井壁に沿ってシリンダの内壁に到達する空気の流動抵抗が上昇し、タンブル流を効率よく強化できないおそれがある。 As a result, the flow resistance of air reaching the inner wall of the cylinder along the ceiling wall of the combustion chamber from the intake port increases, and there is a possibility that the tumble flow cannot be efficiently enhanced.
これに加えて、従来の内燃機関は、吸気ポートの開口部と排気ポートの開口部との双方に接する案内壁を有し、案内壁の一部には、シリンダの中心軸から離間する方向に凹んで燃焼室内容積を拡大させる窪み部が形成されており、窪み部の内面は、その下端がその上端よりもシリンダの中心軸から遠ざかるように傾斜している。 In addition, the conventional internal combustion engine has a guide wall in contact with both the opening of the intake port and the opening of the exhaust port, and a part of the guide wall extends in a direction away from the center axis of the cylinder. A recess is formed to increase the volume of the combustion chamber. The inner surface of the recess is inclined such that the lower end is farther from the central axis of the cylinder than the upper end.
これにより、燃焼室の形状が複雑化して燃焼室の表面積が増大してしまい、燃焼ガスの冷却損失が増大するおそれがある。 This complicates the shape of the combustion chamber, increases the surface area of the combustion chamber, and may increase the cooling loss of the combustion gas.
本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、燃焼室内の空気の流動性を向上させ、かつ、燃焼室の表面積の増加に伴う燃焼ガスの冷却損失を低減できる内燃機関の燃焼室を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above situation, and can improve the air fluidity in the combustion chamber and reduce the cooling loss of the combustion gas accompanying the increase in the surface area of the combustion chamber. An object of the present invention is to provide a combustion chamber.
本発明は、ピストンが往復動されるシリンダを有するシリンダブロックと前記シリンダブロックに取付けられたシリンダヘッドとによって形成される燃焼室の上部空間が、前記シリンダヘッドの底面に形成された凹部によって構成されており、前記凹部が、前記シリンダヘッドの底面に形成され、一対の吸気口と一対の排気口とが開口する天井壁と、前記天井壁の周囲に形成された側壁とを有し、前記凹部に、前記吸気口から前記燃焼室に流入する空気の一部をピストン側に案内するリブが形成された内燃機関の燃焼室であって、前記リブは、前記側壁の周方向で前記吸気口と前記排気口との間に設けられ、前記側壁から前記ピストンの軸線に向かって突出しており、前記リブを前記ピストンの軸線と平行な平面で切断した場合に、前記リブは、前記吸気口と前記排気口との中間部に頂部を有する山形形状に形成されていることを特徴とする。 In the present invention, an upper space of a combustion chamber formed by a cylinder block having a cylinder in which a piston is reciprocated and a cylinder head attached to the cylinder block is constituted by a recess formed in the bottom surface of the cylinder head. The recess is formed on the bottom surface of the cylinder head, and has a ceiling wall in which a pair of intake ports and a pair of exhaust ports are opened, and a side wall formed around the ceiling wall, and the recess Further, a combustion chamber of an internal combustion engine in which a rib for guiding a part of air flowing into the combustion chamber from the intake port to the piston side is formed, and the rib is connected to the intake port in a circumferential direction of the side wall. The rib is provided between the exhaust port, protrudes from the side wall toward the axis of the piston, and the rib is cut along a plane parallel to the axis of the piston. , Characterized in that it is formed in a chevron shape having an apex in the middle portion between the intake port and the exhaust port.
このように上記の本発明によれば、燃焼室内の空気の流動性を向上させ、かつ、燃焼室の表面積の増加に伴う燃焼ガスの冷却損失を低減できる。 As described above, according to the present invention, the fluidity of air in the combustion chamber can be improved, and the cooling loss of the combustion gas accompanying the increase in the surface area of the combustion chamber can be reduced.
本発明の一実施の形態に係る内燃機関の燃焼室は、ピストンが往復動されるシリンダを有するシリンダブロックとシリンダブロックに取付けられたシリンダヘッドとによって形成される燃焼室の上部空間が、シリンダヘッドの底面に形成された凹部によって構成されており、凹部が、シリンダヘッドの底面に形成され、一対の吸気口と一対の排気口とが開口する天井壁と、天井壁の周囲に形成された側壁とを有し、凹部に、吸気口から燃焼室に流入する空気の一部をピストン側に案内するリブが形成された内燃機関の燃焼室であって、リブは、側壁の周方向で吸気口と排気口との間に設けられ、側壁からピストンの軸線に向かって突出しており、リブをピストンの軸線と平行な平面で切断した場合に、リブは、吸気口と排気口との中間部に頂部を有する山形形状に形成されている。
これにより、燃焼室内の空気の流動性を向上させ、かつ、燃焼室の表面積の増加に伴う燃焼ガスの冷却損失を低減できる。
A combustion chamber of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention has an upper space of a combustion chamber formed by a cylinder block having a cylinder in which a piston is reciprocated and a cylinder head attached to the cylinder block. A recess formed in the bottom surface of the cylinder head, the recess formed in the bottom surface of the cylinder head, and a side wall formed around the ceiling wall and a pair of air inlets and a pair of air outlets. A combustion chamber of an internal combustion engine in which a rib for guiding a part of the air flowing into the combustion chamber from the intake port to the piston side is formed in the recess. When the rib is cut along a plane parallel to the axis of the piston, the rib is located at the intermediate portion between the intake and the exhaust. Summit It is formed in a chevron shape having a.
Thereby, the fluidity | liquidity of the air in a combustion chamber can be improved, and the cooling loss of the combustion gas accompanying the increase in the surface area of a combustion chamber can be reduced.
以下、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室について、図面を用いて説明する。
図1から図13は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室を示す図である。図1〜図13のいずれかにおいて、上下左右方向の矢印が付されているものは、シリンダの配列方向を左右方向とした場合に、シリンダの配列方向と直交する方向が前後方向、エンジンの高さ方向が上下方向である。
Hereinafter, a combustion chamber of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 13 are views showing a combustion chamber of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. In FIGS. 1 to 13, those with arrows in the up / down / left / right directions indicate that when the cylinder arrangement direction is the left / right direction, the direction orthogonal to the cylinder arrangement direction is the front / rear direction, and the engine height is The vertical direction is the vertical direction.
まず、構成を説明する。
図1において、内燃機関としてのエンジン1は、シリンダヘッド2と、シリンダブロック3(図2参照)とを有する。図2において、シリンダブロック3の内部にはシリンダ4が形成されており、シリンダ4の内部にはピストン5が往復動自在に設けられている。
First, the configuration will be described.
In FIG. 1, an engine 1 as an internal combustion engine includes a
ピストン5は、図示しないコネクティングロッドを介して図示しないクランクシャフトに連結されており、ピストン5の往復動は、コネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される。
The
シリンダヘッド2とシリンダブロック3には燃焼室6が形成されている。燃焼室6は、シリンダヘッド2の底面2aに形成された凹部7と、シリンダ4の内壁(シリンダボア)と、ピストン5の頂面とよって囲まれる空間から構成されている。
A
これにより、燃焼室6の上部空間は、シリンダヘッド2の底面2aに形成された凹部7によって構成される。本実施例のエンジン1は、3気筒エンジンから構成されているが、エンジン1の気筒数は、3気筒に限定されるものではない。
As a result, the upper space of the
図2、図3において、シリンダヘッド2の凹部7は、シリンダヘッド2の底面2aに形成された天井壁8と天井壁8の周囲に形成された側壁9とを有する。すなわち、側壁9は凹部7の高さ方向に延び、凹部7は、シリンダヘッド2の底面2aからピストン5と離れる方向(上方)に窪んでいる。
2 and 3, the
天井壁8は、一対の吸気口10が開口する吸気側天井壁11と、一対の排気口12が開口する排気側天井壁13とを有し、吸気側天井壁11および排気側天井壁13は、気筒列と直交する方向で燃焼室6の外縁側より中央側が高くなるように傾斜している。
The
吸気口10は、シリンダヘッド2に形成された吸気ポート21(図2参照)の開口端を構成しており、吸気ポート21から吸気口10を通して燃焼室6に吸入空気が流入される。排気口12は、シリンダヘッド2に形成された排気ポート22(図2参照)の開口端を構成しており、燃焼室6で燃焼された排気ガスは、排気口12を通して排気ポート22に排出される。
The
図2において、側壁9は、天井壁8の周囲に形成され、天井壁8からシリンダヘッド2の底面2aに向かって延びている。図3において、側壁9は、吸気口10と排気口12との間を連絡するように円弧状に形成される円弧状側壁9Aを有する。
In FIG. 2, the
円弧状側壁9Aと、吸気口10が並んだ方向の吸気側天井壁11の縁部11aと、排気口12が並んだ方向の排気側天井壁13の縁部13aとを連絡する凹部7の部位には湾曲面7A(図4参照)が形成されている。
A portion of the
凹部7には一対のリブ14が設けられており、リブ14は、吸気口10から燃焼室6に流入する空気の一部をピストン5側に案内する。
A pair of
図4、図5のいずれかに示すように、リブ14は、湾曲面7Aにおいて凹部7の周方向で吸気口10と排気口12との間に設けられており、円弧状側壁9Aから燃焼室6のピストン5の軸線5Lに向かって突出している。
4 and 5, the
リブ14をピストン5の軸線5Lに沿った平面で切断した場合に、リブ14は、図6から図9に示すように、吸気口10と排気口12との中間部に頂部14Aを有する山形形状に形成されている。
When the
リブ14の頂部14Aは、側壁9からピストン5の軸線5Lに向かうにつれて天井壁8側(上方)に近づくように傾斜している。
The
図3、図4において、リブ14を凹部7の開口縁7a側から見た場合に、すなわち、シリンダヘッド2の底面2a側から見た場合に、リブ14は、吸気口10と排気口12との間に位置する頂点14Bと、円弧状側壁9Aの周方向の一方9cと他方9dとを個別に連絡する吸気口側の側辺14Cおよび排気口側の側辺14Dと有する扇形に形成されている。
3 and 4, when the
吸気口側の側辺14Cは、頂点14Bから円弧状側壁9Aに向かうに従って吸気口10との間隔が広くなる形状に形成されている。排気口側の側辺14Dは、頂点14Bから円弧状側壁9Aに向かうに従って吸気口10と吸気口側の側辺14Cとの間隔に比べて排気口12との間隔が狭くなる形状に形成されている。
The
シリンダヘッド2には点火プラグが挿入されるプラグ孔2Aが形成されている。プラグ孔2Aは、吸気口10および排気口12に対して円周方向の内側に位置している。
The
次に、作用を説明する。
図12、図13に示すよう、凹部にリブ14が形成されていないエンジン1の場合、吸気ポート21を流れる吸入空気は、吸気口10と吸気バルブ23のバルブヘッド23Aとの間を通して燃焼室6に流入する。
Next, the operation will be described.
As shown in FIGS. 12 and 13, in the case of the engine 1 in which the
吸気口10とバルブヘッド23Aとの間を通して燃焼室6に流入される空気は、吸気側天井壁11と排気側天井壁13とに沿ってシリンダ4の排気側の内壁4Aに向かう空気W1と、燃焼室6の側面である側壁9の近傍を通ってシリンダ4の排気側の内壁4Aに向かう空気W2とに分かれる。
The air W1 flowing into the
空気W1およびW2は、ピストン5側に向い、ピストン5の移動によって縦方向に旋回するタンブル流となる。
The air W <b> 1 and W <b> 2 is directed to the
ところが、空気W2は、シリンダ4の排気側の内壁4Aの曲面に沿って横方向にも旋回し、排気側の内壁4Aに向かう空気W1と干渉する(図13において干渉する部分を干渉部Aで示す)。このため、空気W1の流速が低下し、空気W1によって生成されるタンブル流が減衰するおそれがある。
However, the air W2 also turns in the lateral direction along the curved surface of the
これに対して、本実施例のエンジン1の燃焼室6は、シリンダヘッド2の底面2aに形成された凹部7に、吸気口10から燃焼室6に流入する空気の一部をピストン5側に案内するリブ14が形成されている。
On the other hand, in the
リブ14は、側壁9の周方向で吸気口10と排気口12との間に設けられ、側壁9からピストン5の軸線5Lに向かって突出しており、リブ14をピストン5の軸線5Lと平行な平面で切断した場合に、リブ14は、吸気口10と排気口12との中間部に頂部14Aを有する山形形状に形成されている。
The
これにより、図10、図11に示すように、吸気口10とバルブヘッド23Aとの間を通して燃焼室6に流入される空気のうち、燃焼室6の側面である側壁9に沿って流れる空気W3をリブ14の吸気口側の側辺14C(図4参照)に衝突させることができる。
As a result, as shown in FIGS. 10 and 11, of the air that flows into the
このとき、燃焼室6に流入する空気W3の流れを下向きに変え、空気W3がシリンダ4の排気側の内壁4Aに到達する前にピストン5側に指向できる。
At this time, the flow of the air W3 flowing into the
このため、吸気口10とバルブヘッド23Aとの間を通して燃焼室6に流入され、吸気側天井壁11と排気側天井壁13とに沿ってシリンダ4の排気側の内壁4Aに向かう空気W1が空気W3と干渉することを防止できる。
For this reason, the air W1 that flows into the
したがって、燃焼室6の中央(ピストン5の軸線5L側)に流れるタンブル流が減衰することを防止でき、燃焼室6の中央に流れる空気量を増大させ、タンブル流を強化できる。
Therefore, it is possible to prevent the tumble flow flowing in the center of the combustion chamber 6 (on the
また、リブ14が、吸気口10と排気口12との中間部に頂部14Aを有する山形形状に形成されているので、リブ14の吸気口側の側辺14Cに衝突する空気を吸気口側の側辺14Cから頂部14Aおよび頂点14Bに向かって円滑に移動させることができる。このため、リブ14によって吸気抵抗が増大することを防止できる。
Further, since the
以上の結果、燃焼室6において空気と燃料との混合性を向上させることができ、燃焼効率を向上できる。
As a result, the mixing property of air and fuel in the
さらに、リブ14を山形形状とすることで、燃焼室6の側壁を全体的に湾曲させて空気の流れを調整するものと比べ、リブ14によって燃焼室6の表面積が増加することを抑制できる。このため、燃焼ガスの冷却損失が増大することを防止できる。
Further, by forming the
このように本実施例のエンジン1の燃焼室6によれば、燃焼室6内の空気の流動性を向上させ、かつ、燃焼室6の表面積の増加に伴う燃焼ガスの冷却損失を低減できる。
Thus, according to the
また、リブ14を凹部7に形成することで、燃焼室6の表面積が増大することを抑制しつつ、燃焼室6の容積を減少できる。このため、圧縮比を高めることができ、エンジン1の出力を増大できる。
Further, by forming the
また、本実施例のエンジン1の燃焼室6によれば、側壁9は、吸気口10と排気口12の間において円弧状に形成される円弧状側壁9Aを有する。
Further, according to the
リブ14を凹部7の開口縁7a側から見た場合に、リブ14は、吸気口10と排気口12との間に位置する頂点14Bと、円弧状側壁9Aの周方向の一方9cと他方9dとを個別に連絡する吸気口側の側辺14Cおよび排気口側の側辺14Dと有する扇形に形成されている。
When the
これに加えて、吸気口側の側辺14Cは、頂点14Bから円弧状側壁9Aに向かうに従って吸気口10との間隔が広くなる形状に形成されている。
In addition, the
これにより、吸気口10から側壁9の周辺、すなわち、湾曲面7Aに流入される空気に対してリブ14が抵抗となることを防止でき、吸気抵抗が増大することをより効果的に防止できる。この結果、燃焼室6において空気と燃料との混合性をより効果的に向上させることができる。
Thereby, it can prevent that the
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 While embodiments of the invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
1...エンジン(内燃機関)、2...シリンダヘッド、3...シリンダブロック、4...シリンダ、5...ピストン、5L...ピストンの軸線、6...燃焼室、7...凹部、7a...開口縁(凹部の開口縁)、8...天井壁、9A...円弧状側壁、9c...円弧状側壁の周方向の一方、9d...円弧状側壁の周方向の他方、10...吸気口、12...排気口、14...リブ、14A...頂部(リブの頂部)、14B...頂点、14C...吸気口側の側辺、14D...排気口側の側辺
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine (internal combustion engine), 2 ... Cylinder head, 3 ... Cylinder block, 4 ... Cylinder, 5 ... Piston, 5L ... Axis of piston, 6 ...
Claims (2)
前記凹部が、前記シリンダヘッドの底面に形成され、一対の吸気口と一対の排気口とが開口する天井壁と、前記天井壁の周囲に形成された側壁とを有し、
前記凹部に、前記吸気口から前記燃焼室に流入する空気の一部をピストン側に案内するリブが形成された内燃機関の燃焼室であって、
前記リブは、前記側壁の周方向で前記吸気口と前記排気口との間に設けられ、前記側壁から前記ピストンの軸線に向かって突出しており、
前記リブを前記ピストンの軸線と平行な平面で切断した場合に、前記リブは、前記吸気口と前記排気口との中間部に頂部を有する山形形状に形成されていることを特徴とする内燃機関の燃焼室。 An upper space of a combustion chamber formed by a cylinder block having a cylinder in which a piston is reciprocated and a cylinder head attached to the cylinder block is constituted by a recess formed on the bottom surface of the cylinder head,
The concave portion is formed on the bottom surface of the cylinder head, and has a ceiling wall in which a pair of intake ports and a pair of exhaust ports open, and a side wall formed around the ceiling wall,
A combustion chamber of an internal combustion engine, wherein a rib for guiding a part of air flowing into the combustion chamber from the intake port to the piston side is formed in the recess;
The rib is provided between the intake port and the exhaust port in the circumferential direction of the side wall, and protrudes from the side wall toward the axis of the piston,
When the rib is cut along a plane parallel to the axis of the piston, the rib is formed in a mountain shape having a top at an intermediate portion between the intake port and the exhaust port. Combustion chamber.
前記リブを前記凹部の開口縁側から見た場合に、前記リブは、前記吸気口と前記排気口との間に位置する頂点と、前記円弧状側壁の周方向の一方と他方とを個別に連絡する吸気口側の側辺および排気口側の側辺と有する扇形に形成されており、
前記吸気口側の側辺は、前記頂点から前記円弧状側壁に向かうに従って吸気口との間隔が広くなる形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の燃焼室。 The side wall has an arcuate side wall formed in an arc shape between the exhaust port and the intake port,
When the rib is viewed from the opening edge side of the recess, the rib individually communicates with the apex located between the intake port and the exhaust port, and one and the other in the circumferential direction of the arc-shaped side wall. It is formed in a fan shape with the side on the intake side and the side on the exhaust side,
2. The combustion chamber of the internal combustion engine according to claim 1, wherein the side on the intake port side is formed in a shape in which a distance from the intake port becomes wider from the apex toward the arcuate side wall.
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