JP2022083621A - Combustion chamber structure for engine - Google Patents

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Abstract

To provide a combustion chamber structure for an engine capable of improving engine output while suppressing knocking, and of compatibly improving fuel consumption performance and improving the engine output.SOLUTION: A crown surface 50 of a piston 5 includes an exhaust side bottom part 51 at the exhaust side edge, an intake side bottom part 52 at the intake side edge, an exhaust side inclined surface 53 tending from the exhaust side bottom part 51 to the center part of the crown surface 50, an intake side inclined surface 54 tending from the intake side bottom part 52 to the center part of the crown surface 50, and a plane 55, the plane 55 being provided continuously between the upper end of the exhaust side inclined surface 53 and the upper end of the intake side inclined surface 54. Lfr/h as a ratio between a longitudinal width Lfr as the width of the plane 55 in the direction perpendicular to the direction that the intake side and the exhaust side face each other, and a mountain height h as the height of an upheaval part formed by the exhaust side inclined surface 53, the intake side inclined surface 54 and the plane 55 satisfies a relationship of 6.0<Lfr/h<17.5 in a range where the geometric compression ratio of a combustion chamber 6 is 13.5-15.5.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、ペントルーフ型の天井面を有する燃焼室を備えたエンジンの燃焼室構造に関する。 The present invention relates to a combustion chamber structure of an engine having a combustion chamber having a pent-roof type ceiling surface.

熱効率の改善、燃費性能の向上等の目的で、エンジンの燃焼室の構造、とりわけピストンの構造について日々研究がなされている。例えば特許文献1には、ペントルーフ型の天井面を備えた燃焼室において、ピストン冠面にキャビティと、前記天井面の形状に沿った傾斜面とを具備させる構造が開示されている。この燃焼室構造によれば、タンブル流の減速を抑制して燃焼を促進し、燃費性能が向上する。 Daily research is being conducted on the structure of the combustion chamber of an engine, especially the structure of a piston, for the purpose of improving thermal efficiency and fuel efficiency. For example, Patent Document 1 discloses a structure in which a combustion chamber provided with a pent-roof type ceiling surface is provided with a cavity on the crown surface of the piston and an inclined surface along the shape of the ceiling surface. According to this combustion chamber structure, deceleration of the tumble flow is suppressed, combustion is promoted, and fuel efficiency is improved.

燃費性能の向上に端的に有効な手段は、圧縮比を高く設定することである。しかし、高圧縮比とすると、例えば低回転高負荷の運転領域で圧縮端の燃焼室内圧力及び温度が過度に上昇し、異常燃焼を誘発する。この異常燃焼は、火炎伝播燃焼の完了前における未燃の燃料ガスの急峻な自己着火に基づくものであり、これによりノッキングが発生する。 A simple and effective means for improving fuel efficiency is to set a high compression ratio. However, when the compression ratio is set to high, for example, in the operating region of low rotation and high load, the combustion chamber pressure and temperature at the compression end rise excessively, inducing abnormal combustion. This abnormal combustion is based on the steep self-ignition of unburned fuel gas before the completion of flame propagation combustion, which causes knocking.

特開2018-162733号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-162733

従来、上述したノッキングの発生の防止のため、エンジン出力をあえて抑制する手段が取られている。具体的には、燃焼室への燃料噴射時期や混合気への点火タイミングを工夫して燃焼重心を遅角させ、エンジン出力を抑制している。このような手段はエンジンの高出力化を阻むため、なるべく回避したいところである。特許文献1に開示された燃焼室の構造的工夫も燃費性能の向上に寄与し得るが、本発明者らのさらなる研究によれば、タンブル流を圧縮行程後半まで維持させるという観点では十分ではないことが判明した。 Conventionally, in order to prevent the above-mentioned knocking from occurring, measures have been taken to intentionally suppress the engine output. Specifically, the fuel injection timing to the combustion chamber and the ignition timing to the air-fuel mixture are devised to retard the combustion center of gravity and suppress the engine output. Since such means prevent the engine from increasing in output, we would like to avoid it as much as possible. The structural ingenuity of the combustion chamber disclosed in Patent Document 1 can also contribute to the improvement of fuel efficiency, but according to further research by the present inventors, it is not sufficient from the viewpoint of maintaining the tumble flow until the latter half of the compression stroke. It has been found.

本発明の目的は、ノッキングを抑制しつつエンジン出力を向上させることができ、しかも、燃費性能の向上とエンジン出力の向上とを両立させることができるエンジンの燃焼室構造を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an engine combustion chamber structure capable of improving engine output while suppressing knocking, and further improving fuel efficiency and engine output at the same time.

本発明の一局面に係るエンジンの燃焼室構造は、ピストンの冠面と、前記ピストンが摺動可能に収容されるシリンダの内壁面と、シリンダヘッドに形成されたペントルーフ型の天井面とによって区画される燃焼室を備えたエンジンの燃焼室構造であって、前記天井面には、前記燃焼室に吸気を供給する吸気ポートの開口と、前記燃焼室から排気を排出する排気ポートの開口とが形成され、前記吸気ポートが配設される側を吸気側、前記排気ポートが配設される側を排気側とするとき、前記冠面は、当該冠面の前記排気側の端縁付近に配置された排気側底部、及び前記吸気側の端縁付近に配置された吸気側底部と、前記排気側底部から前記冠面の中央部に向けて上昇する排気側傾斜面と、前記吸気側底部から前記冠面の中央部に向けて上昇する吸気側傾斜面と、前記排気側傾斜面の上端と前記吸気側傾斜面の上端との間に連続的に設けられ、前記冠面の中央部において前記シリンダの軸方向と直交する方向に延びる平面と、を含み、前記吸気側と前記排気側とが向かい合う方向と直交する方向における前記平面の幅である前後幅Lfrと、前記排気側傾斜面、前記吸気側傾斜面、及び前記平面によって形成された隆起部の高さである山高さhとの比であるLfr/hは、前記燃焼室の幾何学的圧縮比が13.5以上15.5以下の範囲において、6.0<Lfr/h<17.5の関係を満たすことを特徴とする。 The combustion chamber structure of the engine according to one aspect of the present invention is partitioned by a crown surface of a piston, an inner wall surface of a cylinder in which the piston is slidably accommodated, and a pent roof type ceiling surface formed on a cylinder head. It is a combustion chamber structure of an engine provided with a combustion chamber, and an opening of an intake port for supplying intake air to the combustion chamber and an opening of an exhaust port for discharging exhaust from the combustion chamber are provided on the ceiling surface. When the side formed and the intake port is arranged is the intake side and the side on which the exhaust port is arranged is the exhaust side, the crown surface is arranged near the edge of the crown surface on the exhaust side. From the exhaust side bottom, the intake side bottom arranged near the intake side edge, the exhaust side inclined surface rising from the exhaust side bottom toward the center of the crown surface, and the intake side bottom. The intake side inclined surface rising toward the central portion of the crown surface is continuously provided between the upper end of the exhaust side inclined surface and the upper end of the intake side inclined surface, and the central portion of the crown surface is the said. A front-rear width Lfr, which is the width of the plane in a direction orthogonal to the direction in which the intake side and the exhaust side face each other, including a plane extending in a direction orthogonal to the axial direction of the cylinder, and the exhaust side inclined surface, said. Lfr / h, which is the ratio of the sloped surface on the intake side and the mountain height h, which is the height of the raised portion formed by the plane, has a geometric compression ratio of 13.5 or more and 15.5 or less in the combustion chamber. It is characterized in that the relationship of 6.0 <Lfr / h <17.5 is satisfied in the range of.

この燃焼室構造によれば、ペントルーフ型の天井面に吸気ポートが形成されるので、タンブル流が形成される燃焼室となる。ピストン冠面は、排気側傾斜面及び吸気側傾斜面によって凸状に隆起し、その中央部には連続的な平面が形成される。なお、「連続的な平面」とは、キャビティ等の窪みが存在しない平面の意である。 According to this combustion chamber structure, since the intake port is formed on the ceiling surface of the pent-roof type, it becomes a combustion chamber in which a tumble flow is formed. The crown surface of the piston is raised in a convex shape by the inclined surface on the exhaust side and the inclined surface on the intake side, and a continuous flat surface is formed in the central portion thereof. The "continuous plane" means a plane in which there are no dents such as cavities.

前記連続的な平面を形成することで、タンブル流をキャビティ等の窪みで阻害することなく、当該平面に沿って流すことができる。さらに、吸気側と排気側とが向かい合う方向と直交する方向における平面の幅である前後幅Lfrを後述の冠面の山高さhとの兼ね合いを考慮しながら大きく設定することにより、タンブル流を少ない抵抗で流動させることができる。これらの構造的工夫により、タンブル流に対するピストン冠面の抵抗を小さくし、タンブル流を圧縮行程後半まで維持させることができる。タンブル流が崩壊する際には、乱流エネルギーを生成する。タンブル流を維持することは、タンブル流が保有する前記乱流エネルギーを高い状態で維持することに繋がる。従って、タンブル流を圧縮行程後半で崩壊させ、高い乱流エネルギーを生成させることで、燃焼速度を速めることが可能となる。これにより、ノッキングの要因となる自己着火の発生前に燃焼を完了させることができる。そして、ノッキングを抑制できることから、燃焼重心を遅角する等のエンジン出力をあえて抑制する制御を回避できる。また、その結果として高圧縮比が達成可能となる。 By forming the continuous plane, the tumble flow can flow along the plane without being obstructed by a depression such as a cavity. Further, by setting the front-rear width Lfr, which is the width of the plane in the direction orthogonal to the direction in which the intake side and the exhaust side face each other, to be large in consideration of the balance with the mountain height h of the crown surface described later, the tumble flow is reduced. It can be made to flow by resistance. By these structural measures, the resistance of the piston crown surface to the tumble flow can be reduced, and the tumble flow can be maintained until the latter half of the compression stroke. When the tumble flow collapses, it produces turbulent energy. Maintaining the tumble flow leads to maintaining the turbulent energy possessed by the tumble flow in a high state. Therefore, it is possible to increase the combustion speed by collapsing the tumble flow in the latter half of the compression stroke and generating high turbulent energy. As a result, combustion can be completed before the occurrence of self-ignition, which causes knocking. Further, since knocking can be suppressed, it is possible to avoid control that intentionally suppresses engine output such as retarding the center of gravity of combustion. As a result, a high compression ratio can be achieved.

上記のようなペントルーフ型の燃焼室天井面を備える燃焼室では、冠面の排気側傾斜面及び吸気側傾斜面の傾き角は、概ね燃焼室天井面の傾き角に沿ったものとなる。このため、排気側傾斜面、吸気側傾斜面、及び平面によって形成された隆起部の高さである山高さhが高くなるにつれて平面の面積は狭くなる傾向にあり、山高さhは平面の前後幅Lfrに大きく影響する。山高さhを高くすることは、圧縮比を高くすることに繋がる。例えば燃費性能の向上を企図して山高さhを高く設定すると、前後幅Lfrは幅狭となる。つまり、平面の表面積は小さくなる。この場合、たとえ燃費性能は向上しても、タンブル流を圧縮行程後半まで維持し難くなる。結局、ノッキングの防止のため、エンジン出力の抑制制御を求められることになる。そこで、上記の平面の前後幅Lfrと山高さhとの比であるLfr/hを、燃焼室の幾何学的圧縮比が13.5以上15.5以下の範囲という高圧縮比の範囲において、6.0<Lfr/h<17.5の関係を満たすように設定することで、燃費性能の向上とエンジン出力の向上とを両立させることができる。 In a combustion chamber provided with a pent-roof type combustion chamber ceiling surface as described above, the inclination angles of the exhaust side inclined surface and the intake side inclined surface of the crown surface are substantially along the inclination angle of the combustion chamber ceiling surface. Therefore, the area of the plane tends to become smaller as the mountain height h, which is the height of the raised portion formed by the exhaust side inclined surface, the intake side inclined surface, and the plane, becomes higher, and the mountain height h is before and after the plane. It greatly affects the width Lfr. Increasing the mountain height h leads to increasing the compression ratio. For example, if the mountain height h is set high in an attempt to improve fuel efficiency, the front-rear width Lfr becomes narrow. That is, the surface area of the plane becomes smaller. In this case, even if the fuel efficiency is improved, it becomes difficult to maintain the tumble flow until the latter half of the compression stroke. After all, in order to prevent knocking, suppression control of engine output is required. Therefore, Lfr / h, which is the ratio of the front-rear width Lfr and the mountain height h of the above plane, is set in a high compression ratio range in which the geometric compression ratio of the combustion chamber is 13.5 or more and 15.5 or less. By setting so as to satisfy the relationship of 6.0 <Lfr / h <17.5, it is possible to achieve both improvement of fuel efficiency performance and improvement of engine output.

上記の燃焼室構造において、前記前後幅Lfrと前記山高さhとの比Lfr/hは、前記燃焼室の幾何学的圧縮比が13.5以上15以下の範囲において、11.0<Lfr/h<17.5の関係を満たすことが望ましい。 In the above combustion chamber structure, the ratio Lfr / h of the front-rear width Lfr and the mountain height h is 11.0 <Lfr / h in the range where the geometric compression ratio of the combustion chamber is 13.5 or more and 15 or less. It is desirable to satisfy the relationship of h <17.5.

上記の燃焼室構造によれば、前記前後幅Lfrと前記山高さhとの比Lfr/hを、前記燃焼室の幾何学的圧縮比が13.5以上15以下の範囲において、11.0<Lfr/h<17.5の関係を満たすように設定することで、燃費性能の向上とエンジン出力の向上とをより良好に両立させることができる。 According to the above combustion chamber structure, the ratio Lfr / h of the front-rear width Lfr and the mountain height h is 11.0 <in the range where the geometric compression ratio of the combustion chamber is 13.5 or more and 15 or less. By setting so as to satisfy the relationship of Lfr / h <17.5, it is possible to better achieve both the improvement of the combustion performance and the improvement of the engine output.

上記の燃焼室構造において、前記前後幅Lfrは、前記吸気側と前記排気側とが向かい合う方向における前記平面の幅である横幅Lieよりも大きいことが望ましい。 In the above combustion chamber structure, it is desirable that the front-rear width Lfr is larger than the width Lie, which is the width of the plane in the direction in which the intake side and the exhaust side face each other.

この燃焼室構造によれば、タンブル流をより少ない抵抗で流動させることができるため、タンブル流を圧縮行程後半まで確実に維持することができる。 According to this combustion chamber structure, the tumble flow can be flowed with less resistance, so that the tumble flow can be reliably maintained until the latter half of the compression stroke.

上記の燃焼室構造において、前記天井面には、前記燃焼室内において火炎伝播燃焼を実現させる点火部が配置されていることが望ましい。 In the above combustion chamber structure, it is desirable that the ceiling surface is provided with an ignition unit that realizes flame propagation combustion in the combustion chamber.

この燃焼室構造によれば、燃焼室内で火炎伝播燃焼を発生させることによって燃費性能の向上とエンジン出力の向上とを両立させることができる。 According to this combustion chamber structure, it is possible to achieve both improvement in fuel efficiency and improvement in engine output by generating flame propagation combustion in the combustion chamber.

上記の燃焼室構造において、前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部が、前記燃焼室の前記吸気側に配設されていることが望ましい。 In the above combustion chamber structure, it is desirable that a fuel injection unit that injects fuel into the combustion chamber is arranged on the intake side of the combustion chamber.

この燃焼室構造によれば、燃料噴射部から噴霧された燃料をタンブル流に乗せ易くなり、均質な混合気を燃焼室内に形成させることができる。 According to this combustion chamber structure, the fuel sprayed from the fuel injection portion can be easily put on the tumble flow, and a homogeneous air-fuel mixture can be formed in the combustion chamber.

本発明によれば、ノッキングを抑制しつつエンジン出力を向上させることができ、しかも、燃費性能の向上とエンジン出力の向上とを両立させることができるエンジンの燃焼室構造を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an engine combustion chamber structure capable of improving engine output while suppressing knocking, and further improving fuel efficiency and engine output at the same time.

図1は、本発明に係るエンジンの燃焼室構造が適用されたエンジンの概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an engine to which the combustion chamber structure of the engine according to the present invention is applied. 図2は、前記エンジン本体が備える1つのシリンダの構造を示す模式的な斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing the structure of one cylinder included in the engine body. 図3は、シリンダ及びその近傍の吸排気系の構造を示す概略平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing the structure of the intake / exhaust system of the cylinder and its vicinity. 図4は、ピストンの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the piston. 図5は、ピストンの冠面の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the crown surface of the piston. 図6は、ピストンの冠面の側面図である。FIG. 6 is a side view of the crown surface of the piston. 図7は、図5のVII-VII線断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII of FIG. 図8は、ピストン冠面に関連する各種パラメータを付記した、ピストンの斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of the piston with various parameters related to the crown surface of the piston. 図9(A)は、本発明の実施例に係る燃焼室におけるタンブル流の流動を模式的に示す図、図9(B)は比較例に係る燃焼室におけるタンブル流の流動を模式的に示す図である。FIG. 9A schematically shows the flow of the tumble flow in the combustion chamber according to the embodiment of the present invention, and FIG. 9B schematically shows the flow of the tumble flow in the combustion chamber according to the comparative example. It is a figure. 図10(A)、(B)は、比較例に係る燃焼室におけるタンブル流の流動を模式的に示す図である。10 (A) and 10 (B) are diagrams schematically showing the flow of the tumble flow in the combustion chamber according to the comparative example. 図11は、本発明の実施例1、2に係るピストン冠面の構造及びパラメータを示す表形式の図である。FIG. 11 is a tabular diagram showing the structure and parameters of the piston crown surface according to Examples 1 and 2 of the present invention. 図12は、本発明の実施例3、4に係るピストン冠面の構造及びパラメータを示す表形式の図である。FIG. 12 is a tabular diagram showing the structure and parameters of the piston crown surface according to Examples 3 and 4 of the present invention. 図13は、本発明の実施例5、6に係るピストン冠面の構造及びパラメータを示す表形式の図である。FIG. 13 is a tabular diagram showing the structure and parameters of the piston crown surface according to Examples 5 and 6 of the present invention. 図14は、本発明の実施例7、比較例に係るピストン冠面の構造及びパラメータを示す表形式の図である。FIG. 14 is a tabular diagram showing the structure and parameters of the piston crown surface according to the seventh embodiment of the present invention and the comparative example. 図15は、本発明の実施例1~7および比較例に係る平面の前後幅と冠面の山高さの比を横軸とし、比較例の乱流エネルギーと比較した相対的な乱流エネルギー比を縦軸として表したグラフである。FIG. 15 shows a relative turbulent energy ratio compared with the turbulent energy of the comparative example, with the ratio of the front-rear width of the plane and the mountain height of the crown surface according to Examples 1 to 7 of the present invention as the horizontal axis. Is a graph represented by the vertical axis.

[エンジンの全体構成]
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るエンジンの燃焼室構造を詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る燃焼室構造が適用されたエンジンの概略断面図である。ここに示されるエンジンは、自動車等の車両の走行駆動用の動力源として前記車両に搭載される多気筒のガソリンエンジンである。エンジンは、エンジン本体1と、これに組付けられた図外の吸排気マニホールド及び各種ポンプ等の補機とを含む。
[Overall engine configuration]
Hereinafter, the combustion chamber structure of the engine according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an engine to which the combustion chamber structure according to the embodiment of the present invention is applied. The engine shown here is a multi-cylinder gasoline engine mounted on the vehicle as a power source for driving a vehicle such as an automobile. The engine includes an engine main body 1 and an auxiliary machine such as an intake / exhaust manifold and various pumps (not shown) attached to the engine main body 1.

エンジン本体1は、シリンダ2が内部に形成されたシリンダブロック3と、シリンダ2を上から閉塞するようにシリンダブロック3の上面に取り付けられたシリンダヘッド4と、シリンダ2内に収容されたピストン5とを有している。エンジン本体1は、典型的には複数の(例えば4つの)シリンダを有する多気筒型のものであるが、図1では簡略化のため、1つのシリンダ2のみを図示している。 The engine body 1 includes a cylinder block 3 in which a cylinder 2 is formed, a cylinder head 4 attached to the upper surface of the cylinder block 3 so as to close the cylinder 2 from above, and a piston 5 housed in the cylinder 2. And have. The engine body 1 is typically a multi-cylinder type having a plurality of (for example, four) cylinders, but only one cylinder 2 is shown in FIG. 1 for simplification.

図2は、1つのシリンダ2の模式的な斜視図を示している。ピストン5は、シリンダ2のボア径Lbに応じた外径を有する略円筒体であり、所定のストロークLsで往復摺動可能にシリンダ2内に収容されている。後記で詳述するが、ピストン5の上面である冠面50は凸状に隆起しており、山高さhの平面55が備えられている。ピストン5の下方には、エンジン本体1の出力軸であるクランク軸7が設けられている。クランク軸7は、ピストン5とコネクティングロッド8を介して連結され、ピストン5の往復運動に応じて中心軸回りに回転駆動される。 FIG. 2 shows a schematic perspective view of one cylinder 2. The piston 5 is a substantially cylindrical body having an outer diameter corresponding to the bore diameter Lb of the cylinder 2, and is housed in the cylinder 2 so as to be reciprocally slidable with a predetermined stroke Ls. As will be described in detail later, the crown surface 50, which is the upper surface of the piston 5, is raised in a convex shape and is provided with a plane 55 having a mountain height h. Below the piston 5, a crank shaft 7, which is an output shaft of the engine body 1, is provided. The crank shaft 7 is connected to the piston 5 via a connecting rod 8 and is rotationally driven around the central axis according to the reciprocating motion of the piston 5.

ピストン5の上方には燃焼室6が区画されている。燃焼室6には、後述するインジェクタ15からの噴射によって前記燃料が供給される。供給された燃料が燃焼室6で空気と混合されつつ燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン5が上下方向に往復運動する。燃焼室6は、シリンダ2の内壁面と、ピストン5の冠面50と、シリンダヘッド4の底面に形成された燃焼室天井面6U(吸気弁11及び排気弁12の各バルブ面を含む)とによって区画されている。燃焼室天井面6Uは、上向きに凸のペントルーフ型の形状を有する天井面である。 A combustion chamber 6 is defined above the piston 5. The fuel is supplied to the combustion chamber 6 by injection from an injector 15, which will be described later. The supplied fuel burns while being mixed with air in the combustion chamber 6, and the piston 5 pushed down by the expansion force due to the combustion reciprocates in the vertical direction. The combustion chamber 6 includes an inner wall surface of the cylinder 2, a crown surface 50 of the piston 5, and a combustion chamber ceiling surface 6U (including each valve surface of the intake valve 11 and the exhaust valve 12) formed on the bottom surface of the cylinder head 4. It is partitioned by. The combustion chamber ceiling surface 6U is a ceiling surface having a pent-roof shape that is convex upward.

燃焼室6の幾何学的圧縮比、つまりピストン5が上死点にあるときの燃焼室6の容積とピストン5が下死点にあるときの燃焼室6の容積との比は、13.5以上の高圧縮比に設定することが望ましい。好ましい圧縮比の範囲は、13.5以上15.5以下の範囲である。このような高圧縮比に設定することで、燃費性能を向上させることができる。 The geometric compression ratio of the combustion chamber 6, that is, the ratio of the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at top dead center and the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at bottom dead center is 13.5. It is desirable to set the above high compression ratio. The range of the preferable compression ratio is 13.5 or more and 15.5 or less. By setting such a high compression ratio, fuel efficiency can be improved.

ペントルーフ型の燃焼室天井面6Uには、燃焼室6に向けて開口する吸気ポート9及び排気ポート10が形成されている。吸気ポート9は、燃焼室6に吸気を供給するポートである。本実施形態の吸気ポート9は、タンブル流(縦渦)を形成可能なタンブルポートである。図2には、タンブル流Ftの流動方向が付記されている。排気ポート10は、燃焼室6から燃焼後の排気を排出するポートである。燃焼室天井面6Uには、吸気ポート9を開閉する吸気弁11と、排気ポート10を開閉する排気弁12とが設けられている。 The pent-roof type combustion chamber ceiling surface 6U is formed with an intake port 9 and an exhaust port 10 that open toward the combustion chamber 6. The intake port 9 is a port for supplying intake air to the combustion chamber 6. The intake port 9 of the present embodiment is a tumble port capable of forming a tumble flow (vertical vortex). In FIG. 2, the flow direction of the tumble flow Ft is added. The exhaust port 10 is a port for exhausting the exhaust gas after combustion from the combustion chamber 6. The combustion chamber ceiling surface 6U is provided with an intake valve 11 for opening and closing the intake port 9 and an exhaust valve 12 for opening and closing the exhaust port 10.

本実施形態のエンジンのバルブ形式は、図2及び図3に示すように、吸気2バルブ×排気2バルブの4バルブ形式である。図3は、シリンダ2及びその近傍の吸排気系の構造を示す概略平面図である。吸気ポート9は、第1吸気ポート9A及び第2吸気ポート9Bを有する。排気ポート10は、第1排気ポート10A及び第2排気ポート10Bを有する。吸気弁11は、第1吸気ポート9A及び第2吸気ポート9Bに対しそれぞれ1つずつ設けられ、排気弁12は、第1排気ポート10A及び第2排気ポート10Bに対しそれぞれ1つずつ設けられている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the valve type of the engine of the present embodiment is a 4-valve type of 2 intake valves x 2 exhaust valves. FIG. 3 is a schematic plan view showing the structure of the intake / exhaust system of the cylinder 2 and its vicinity. The intake port 9 has a first intake port 9A and a second intake port 9B. The exhaust port 10 has a first exhaust port 10A and a second exhaust port 10B. One intake valve 11 is provided for each of the first intake port 9A and one for the second intake port 9B, and one exhaust valve 12 is provided for each of the first exhaust port 10A and the second exhaust port 10B. There is.

図3に示すように、第1、第2吸気ポート9A、9Bのうち、第2吸気ポート9Bには、当該第2吸気ポート9Bを開閉可能なスワール弁17が設けられている。スワール弁17が閉方向に駆動されると、スワール弁17が設けられていない第1吸気ポート9Aから燃焼室6に流入する吸気の割合が増大する。このため、シリンダ軸AX(燃焼室6の中心軸)の回りを旋回する旋回流、つまりスワール流を強化することができる。図3には、スワール流Fsの流動方向が付記されている。逆に、スワール弁17を開方向に駆動すればスワール流Fsを弱めることができる。上述の通り、吸気ポート9はタンブルポートであため、スワール弁17の閉時に形成されるスワール流Fsは、タンブル流Ftとミックスされた斜めスワール流となる。 As shown in FIG. 3, of the first and second intake ports 9A and 9B, the second intake port 9B is provided with a swirl valve 17 capable of opening and closing the second intake port 9B. When the swirl valve 17 is driven in the closed direction, the proportion of intake air flowing into the combustion chamber 6 from the first intake port 9A in which the swirl valve 17 is not provided increases. Therefore, it is possible to strengthen the swirling flow, that is, the swirl flow, which swirls around the cylinder shaft AX (the central shaft of the combustion chamber 6). In FIG. 3, the flow direction of the swirl flow Fs is added. On the contrary, if the swirl valve 17 is driven in the open direction, the swirl flow Fs can be weakened. As described above, since the intake port 9 is a tumble port, the swirl flow Fs formed when the swirl valve 17 is closed becomes a diagonal swirl flow mixed with the tumble flow Ft.

シリンダヘッド4には、吸気弁11を駆動する吸気側動弁機構13と、排気弁12を駆動する排気側動弁機構14とが配設されている。これら動弁機構13、14により、吸気弁11及び排気弁12がクランク軸7の回転に連動するように駆動される。この駆動により、吸気弁11のバルブヘッドが吸気ポート9の開口部を開閉し、排気弁12のバルブヘッドが排気ポート10の開口部を開閉する。動弁機構13、14には、開閉タイミングを変更する図略の可変バルブタイミング機構が組み込まれている。 The cylinder head 4 is provided with an intake side valve mechanism 13 for driving the intake valve 11 and an exhaust side valve mechanism 14 for driving the exhaust valve 12. These valve valves 13 and 14 drive the intake valve 11 and the exhaust valve 12 so as to be interlocked with the rotation of the crank shaft 7. By this drive, the valve head of the intake valve 11 opens and closes the opening of the intake port 9, and the valve head of the exhaust valve 12 opens and closes the opening of the exhaust port 10. The valve operating mechanisms 13 and 14 incorporate a variable valve timing mechanism (not shown) that changes the opening / closing timing.

シリンダヘッド4には、インジェクタ15(燃料噴射部)及び点火プラグ16(点火部)が組み付けられている。インジェクタ15は、図略のフューエルシステムから供給される燃料を燃焼室6に噴射する。インジェクタ15は、燃焼室天井面6Uの周縁であって、吸気ポート9が配設される吸気側に配置されている。このような配置とすれば、インジェクタ15から噴霧された燃料がタンブル流Ftに合流し、当該タンブル流Ftに乗って燃焼室6内全体に燃料が行き渡り易くなる。つまり、均質な混合気を燃焼室6内に形成させることができる。 An injector 15 (fuel injection section) and a spark plug 16 (ignition section) are assembled to the cylinder head 4. The injector 15 injects fuel supplied from the fuel system (not shown) into the combustion chamber 6. The injector 15 is a peripheral edge of the combustion chamber ceiling surface 6U, and is arranged on the intake side where the intake port 9 is arranged. With such an arrangement, the fuel sprayed from the injector 15 joins the tumble flow Ft, and the fuel is easily distributed throughout the combustion chamber 6 on the tumble flow Ft. That is, a homogeneous air-fuel mixture can be formed in the combustion chamber 6.

点火プラグ16は、インジェクタ15から燃焼室6に噴射された燃料と、吸気ポート9(9A、9B)を通して燃焼室6に導入された空気とが混合された混合気に点火する。点火プラグ16は、シリンダ軸AXに沿うように、シリンダヘッド4に取り付けられている。点火プラグ16の点火電極部は、燃焼室天井面6Uの径方向中央において燃焼室6内に露出し、ピストン5の冠面50の平面55に対向している。燃焼室6の混合気に点火プラグ16から点火エネルギーが供給されると、燃焼室6では着火点を起点として火炎伝播燃焼が発生する。 The spark plug 16 ignites a mixture of fuel injected from the injector 15 into the combustion chamber 6 and air introduced into the combustion chamber 6 through the intake ports 9 (9A, 9B). The spark plug 16 is attached to the cylinder head 4 so as to be along the cylinder shaft AX. The ignition electrode portion of the spark plug 16 is exposed in the combustion chamber 6 at the radial center of the combustion chamber ceiling surface 6U and faces the flat surface 55 of the crown surface 50 of the piston 5. When ignition energy is supplied from the spark plug 16 to the air-fuel mixture in the combustion chamber 6, flame propagation combustion occurs in the combustion chamber 6 starting from the ignition point.

[ピストンの詳細構造]
続いて、図4~図7を参照して、ピストン5の構造、とりわけ冠面50の構造について詳細に説明する。本実施形態では、冠面50に、上述したタンブル流Ftを圧縮上死点付近まで維持させることを可能とする形状的工夫が施されている。図4は、図1及び図2に示されたピストン5の斜視図、図5は、ピストン5の冠面50の平面図、図6は、冠面50の側面図、図7は、図5のVII-VII線断面図である。
[Detailed structure of piston]
Subsequently, with reference to FIGS. 4 to 7, the structure of the piston 5, particularly the structure of the crown surface 50, will be described in detail. In the present embodiment, the crown surface 50 is provided with a shape device that enables the above-mentioned tumble flow Ft to be maintained near the compression top dead center. 4 is a perspective view of the piston 5 shown in FIGS. 1 and 2, FIG. 5 is a plan view of the crown surface 50 of the piston 5, FIG. 6 is a side view of the crown surface 50, and FIG. 7 is FIG. It is a sectional view taken along the line VII-VII of.

図4~図7では、説明の明確性を担保するため、XYZの方向表示を付している。Z方向はシリンダ軸AX方向、X方向はクランク軸7の延伸方向であるエンジン本体1の前後方向、Y方向はZ方向及びX方向の双方と直交する方向に各々相当する。各図には、エンジン本体1の設置方向におけるフロント側、リア側という意味においてF側(+X)、R側(-X)、吸気ポート9が配設される側という意味において吸気側(IN側;+Y)、排気ポート10が配設される側という意味において排気側(EX側;-Y)、シリンダ軸AX上の上側、下側との意味において上(+Z)、下(-Z)との表記が付されている。 In FIGS. 4 to 7, in order to ensure the clarity of the explanation, the direction of XYZ is indicated. The Z direction corresponds to the cylinder axis AX direction, the X direction corresponds to the front-rear direction of the engine body 1 which is the extension direction of the crank shaft 7, and the Y direction corresponds to a direction orthogonal to both the Z direction and the X direction. In each figure, the front side, the rear side in the installation direction of the engine body 1, the F side (+ X), the R side (-X), and the intake side (IN side) in the sense that the intake port 9 is arranged. ; + Y), the exhaust side (EX side; -Y) in the sense that the exhaust port 10 is arranged, and the upper (+ Z) and lower (-Z) in the sense of the upper side and the lower side on the cylinder shaft AX. Is attached.

ピストン5は、ピストンヘッド5Aと、ピストンヘッド5Aの下側(-Z側)に連設されたスカート部5Bとを含む。ピストンヘッド5Aは円柱体からなり、燃焼室6の壁面の一部(底面)を構成する冠面50を上面に備えると共に、シリンダ2の内壁面と摺接する側周面5Cとを備える。側周面5Cには、ピストンリングが嵌め込まれるリング溝が複数備えられている。スカート部5Bは、ピストンヘッド5Aの+Y側及び-Y側に配置され、ピストン5の往復運動の際の首振り揺動を抑制する。スカート部5BのY方向の中央には、X方向に延びるピン孔を区画するピストンボス5Dが設けられている。ピストンボス5Dには、コネクティングロッド8との連結のためのピストンピンが挿通される。 The piston 5 includes a piston head 5A and a skirt portion 5B connected to the lower side (-Z side) of the piston head 5A. The piston head 5A is made of a cylindrical body, and includes a crown surface 50 forming a part (bottom surface) of the wall surface of the combustion chamber 6 on the upper surface, and a side peripheral surface 5C that is in sliding contact with the inner wall surface of the cylinder 2. The side peripheral surface 5C is provided with a plurality of ring grooves into which the piston ring is fitted. The skirt portion 5B is arranged on the + Y side and the −Y side of the piston head 5A, and suppresses swinging swing during the reciprocating motion of the piston 5. At the center of the skirt portion 5B in the Y direction, a piston boss 5D for partitioning a pin hole extending in the X direction is provided. A piston pin for connecting to the connecting rod 8 is inserted through the piston boss 5D.

冠面50は、燃焼室天井面6UとZ方向に対向する略円形の面である。冠面50は、排気側底部51、吸気側底部52、排気側傾斜面53、吸気側傾斜面54、平面55、リセス間平面56、F側側壁57及びR側側壁58を含む。これらの各部のうち、排気側底部51及び吸気側底部52は、冠面50において+Z方向の高さが最も低いベース面であり、その他の各部は前記ベース面から+Z方向に山高さhだけ隆起した隆起部を構成している。 The crown surface 50 is a substantially circular surface facing the combustion chamber ceiling surface 6U in the Z direction. The crown surface 50 includes an exhaust side bottom portion 51, an intake side bottom portion 52, an exhaust side inclined surface 53, an intake side inclined surface 54, a plane 55, a recess-to-recess plane 56, an F side side wall 57, and an R side side wall 58. Of these parts, the exhaust side bottom 51 and the intake side bottom 52 are the base surfaces having the lowest height in the + Z direction on the crown surface 50, and the other parts are raised by the mountain height h in the + Z direction from the base surface. It constitutes a raised part.

排気側底部51及び吸気側底部52は、シリンダ軸AXと直交するXY方向に延びる平面であり、Z方向に同じ高さ位置にある。なお、排気側底部51及び吸気側底部52は、前記XY方向に対して若干の傾きを持つ面、若しくは、僅かな凸又は凹曲面を持つ面であっても良い。排気側底部51は、冠面50のEX側(-Y)の端縁付近に配置されている。吸気側底部52は、冠面50のIN側(+Y)の端縁付近に配置されている。 The exhaust side bottom 51 and the intake side bottom 52 are planes extending in the XY direction orthogonal to the cylinder axis AX, and are at the same height position in the Z direction. The exhaust side bottom portion 51 and the intake side bottom portion 52 may be a surface having a slight inclination with respect to the XY direction, or a surface having a slightly convex or concave curved surface. The exhaust side bottom portion 51 is arranged near the end edge of the crown surface 50 on the EX side (−Y). The intake side bottom portion 52 is arranged near the edge of the crown surface 50 on the IN side (+ Y).

排気側底部51は、冠面50の-Y側外周縁(側周面5C)を弧とし、X方向に延びる直線を弦とする弓形の平面である。吸気側底部52は、冠面50の+Y側外周縁を弧とし、X方向に延びる直線を弦とする弓形の平面である。排気側底部51及び吸気側底部52は、ピストン5が圧縮上死点に向かう際、スキッシュ流が形成されるスキッシュエリアである。本実施形態では、排気側底部51の表面積よりも吸気側底部52の表面積の方が広面積に設定されている。 The exhaust side bottom portion 51 is a bow-shaped plane having an arc on the outer peripheral edge on the −Y side (side peripheral surface 5C) of the crown surface 50 and a straight line extending in the X direction as a chord. The bottom portion 52 on the intake side is an arcuate plane having an arc on the outer peripheral edge on the + Y side of the crown surface 50 and a straight line extending in the X direction as a chord. The exhaust side bottom 51 and the intake side bottom 52 are squish areas where a squish flow is formed when the piston 5 heads toward the compression top dead center. In the present embodiment, the surface area of the intake side bottom 52 is set to be wider than the surface area of the exhaust side bottom 51.

排気側傾斜面53は、排気側底部51から冠面50のY方向中央部(冠面50の径方向中央部)に向けて徐々に上昇する傾斜面である。排気側傾斜面53の下端は排気側底部51の+Y端縁に連なり、上端は平面55及びリセス間平面56の-Y端縁に連なっている。排気側傾斜面53は、+X側と-X側とで一対のリセス部531と、これらリセス部531に位置するリセス間部532とを含む。リセス部531は、第1、第2排気ポート10A、10Bに配置される排気弁12との干渉を避けるための略半円型の窪みである。リセス間部532は、+Z方向の平面視(図5)で、排気側底部51へ連なる下端縁を下底、一対のリセス部531に位置するリセス間平面56へ連なる上端縁を上底とする略台形の形状を有している。リセス部531及びリセス間部532の、Y方向に対する傾斜角は同一に設定されている。なお、前記傾斜角は、若干相違していても良い。 The exhaust side inclined surface 53 is an inclined surface that gradually rises from the exhaust side bottom portion 51 toward the center portion in the Y direction of the crown surface 50 (the radial center portion of the crown surface 50). The lower end of the exhaust side inclined surface 53 is connected to the + Y end edge of the exhaust side bottom portion 51, and the upper end is connected to the −Y end edge of the plane 55 and the recess plane 56. The exhaust side inclined surface 53 includes a pair of recess portions 531 on the + X side and the −X side, and a recess intersection portion 532 located in these recess portions 531. The recess portion 531 is a substantially semicircular recess for avoiding interference with the exhaust valves 12 arranged in the first and second exhaust ports 10A and 10B. The recess intersection portion 532 has a lower bottom edge connected to the exhaust side bottom portion 51 and an upper end edge connected to the recess intersection plane 56 located in the pair of recesses 531 as an upper bottom in a plan view in the + Z direction (FIG. 5). It has a substantially trapezoidal shape. The inclination angles of the recess portion 531 and the recess intersection portion 532 with respect to the Y direction are set to be the same. The inclination angles may be slightly different.

吸気側傾斜面54は、吸気側底部52から冠面50のY方向中央部に向けて徐々に上昇する傾斜面である。吸気側傾斜面54の下端は吸気側底部52の-Y端縁に連なり、上端は平面55の+Y端縁に連なっている。本実施形態では、+Z方向の平面視で、吸気側傾斜面54の下端及び上端は共にX方向に直線状に延びる端縁である。吸気側傾斜面54は単純な傾斜平面が例示されているが、吸気弁11との干渉が生じる場合には、排気側のリセス部531と同様なリセス部が設けられる。 The intake side inclined surface 54 is an inclined surface that gradually rises from the intake side bottom portion 52 toward the central portion of the crown surface 50 in the Y direction. The lower end of the intake side inclined surface 54 is connected to the −Y end edge of the intake side bottom portion 52, and the upper end is connected to the + Y end edge of the plane 55. In the present embodiment, in a plan view in the + Z direction, both the lower end and the upper end of the intake side inclined surface 54 are edges extending linearly in the X direction. The intake side inclined surface 54 is exemplified as a simple inclined plane, but when interference with the intake valve 11 occurs, a recess portion similar to the recess portion 531 on the exhaust side is provided.

平面55は、冠面50のY方向中央部においてシリンダ軸AXと直交するXY方向に延びる平面である。平面55は、排気側傾斜面53の上端と吸気側傾斜面54の上端との間に連続的に設けられた平面である。なお、「連続的な平面」とは、キャビティ等の窪みが存在しない平面の意である。また、平面55は、タンブル流Ftの流動を実質的に阻害しない範囲において、XY方向に対して僅かな傾きを持つ面、若しくは、僅かな凸又は凹曲面を持つ面であっても良い。 The plane 55 is a plane extending in the XY direction orthogonal to the cylinder axis AX at the central portion of the crown surface 50 in the Y direction. The plane 55 is a plane continuously provided between the upper end of the exhaust side inclined surface 53 and the upper end of the intake side inclined surface 54. The "continuous plane" means a plane in which there are no dents such as cavities. Further, the plane 55 may be a surface having a slight inclination with respect to the XY direction or a surface having a slightly convex or concave curved surface as long as the flow of the tumble flow Ft is not substantially hindered.

より詳しくは、平面55は、+Z方向の平面視でX方向に長い略矩形の形状を有している。平面55は、-Y側の側辺として第1EX端縁551及び第2EX端縁552を、+Y側の側辺としてIN端縁553を有している。第1EX端縁551は、+X側のリセス部531の上端に繋がっている。第2EX端縁552は、-X側のリセス部531の上端に繋がっている。IN端縁553は、吸気側傾斜面54の上端に繋がっている。平面55の+X側及び-X側の側辺は、側周面5Cの円周に沿った円弧状の形状を有している。 More specifically, the plane 55 has a substantially rectangular shape that is long in the X direction in a plan view in the + Z direction. The plane 55 has a first EX edge 551 and a second EX edge 552 as side sides on the −Y side, and an IN end edge 553 as a side side on the + Y side. The first EX end edge 551 is connected to the upper end of the recess portion 531 on the + X side. The second EX end edge 552 is connected to the upper end of the recess portion 531 on the −X side. The IN end edge 553 is connected to the upper end of the intake side inclined surface 54. The + X side and the −X side side sides of the plane 55 have an arcuate shape along the circumference of the side peripheral surface 5C.

リセス間平面56は、排気側傾斜面53の一対のリセス部531間に配置された平面である。リセス間平面56も、XY方向に延びる平面であり、平面55と同一平面内に存在する平面、つまり平面55と同じZ方向高さに位置する平面である。リセス間平面56は、平面55に連続した平面である。なお、平面55及びリセス間平面56は、冠面50における前記隆起部の頂面を形成しており、+Z方向の高さが最も高い面である。 The recess-to-recess plane 56 is a plane arranged between a pair of recess portions 531 on the exhaust side inclined surface 53. The inter-recess plane 56 is also a plane extending in the XY direction, and is a plane existing in the same plane as the plane 55, that is, a plane located at the same height in the Z direction as the plane 55. The recess-to-recess plane 56 is a plane continuous with the plane 55. The plane 55 and the recess plane 56 form the top surface of the raised portion of the crown surface 50, and are the surfaces having the highest height in the + Z direction.

リセス間平面56は、平面55の-Y側の側辺のX方向中央部から-Y側に延び出すように、換言すると、第1EX端縁551と第2EX端縁552との間から-Y側に延び出すように形成されている。リセス間平面56のEX端縁561は、吸気側傾斜面54のリセス間部532の上端に繋がっている。リセス間平面56は、一対のリセス部531間の上端付近に挟まれるように位置しており、+Z方向の平面視で概ね正方形の形状を有している。なお、リセス間平面56を省き、平面55だけを冠面50に配置する態様としても良い。 The recess-to-recess plane 56 extends from the center of the side of the plane 55 on the −Y side in the X direction toward the −Y side, in other words, from between the first EX edge 551 and the second EX edge 552. It is formed so as to extend to the side. The EX end edge 561 of the recess space plane 56 is connected to the upper end of the recess space portion 532 of the intake side inclined surface 54. The recess-to-recess plane 56 is located so as to be sandwiched between the upper ends of the pair of recess portions 531 and has a substantially square shape in a plan view in the + Z direction. It should be noted that the recess-to-recess plane 56 may be omitted, and only the plane 55 may be arranged on the crown surface 50.

[ピストン冠面の特徴]
図8は、ピストン5の冠面50に関連する各種パラメータを示す図である。図中には、山高さh、平面55の横幅Lie及び前後幅Lfr、排気側傾斜面角度Exd、平面55の表面積S1、排気側傾斜面53の表面積S2及び吸気側傾斜面54の表面積S3が示されている。
[Characteristics of piston crown surface]
FIG. 8 is a diagram showing various parameters related to the crown surface 50 of the piston 5. In the figure, the mountain height h, the width Lie and the front-rear width Lfr of the plane 55, the exhaust side inclined surface angle Exd, the surface area S1 of the plane 55, the surface area S2 of the exhaust side inclined surface 53, and the surface area S3 of the intake side inclined surface 54 are shown. It is shown.

山高さhは、排気側傾斜面53、吸気側傾斜面54、及び平面55によって形成された隆起部の高さであり、具体的には、冠面50における前記ベース面である排気側底部51又は吸気側底部52から、前記頂面である平面55及びリセス間平面56までのZ方向高さである。横幅Lieは、平面55のY方向幅(吸気側と排気側とが向かい合う方向における平面55の幅)である。前後幅Lfrは、平面55のX方向幅(吸気側と排気側とが向かい合う方向と直交する方向における平面55の幅)である。なお、平面55の+X側及び-X側の側辺は円弧辺である。前後幅Lfrは、これら円弧辺が最も+X側又は-X側に延び出している部分間のX方向幅である。排気側傾斜面角度Exdは、Y方向に対する排気側傾斜面53の傾斜角である。本実施形態では、平面55はY方向に沿う水平面であるので、傾斜面角度Exdは平面55と排気側傾斜面53とがなす角である。 The mountain height h is the height of the raised portion formed by the exhaust side inclined surface 53, the intake side inclined surface 54, and the flat surface 55, and specifically, the exhaust side bottom portion 51 which is the base surface of the crown surface 50. Alternatively, it is the height in the Z direction from the intake side bottom portion 52 to the plane 55 which is the top surface and the plane 56 between recesses. The lateral width Lie is the width in the Y direction of the plane 55 (the width of the plane 55 in the direction in which the intake side and the exhaust side face each other). The front-rear width Lfr is the width of the plane 55 in the X direction (the width of the plane 55 in the direction orthogonal to the direction in which the intake side and the exhaust side face each other). The side sides of the plane 55 on the + X side and the −X side are arc sides. The front-back width Lfr is the width in the X direction between the portions where these arc sides extend most to the + X side or the −X side. The exhaust side inclined surface angle Exd is an inclined angle of the exhaust side inclined surface 53 with respect to the Y direction. In the present embodiment, since the plane 55 is a horizontal plane along the Y direction, the inclined surface angle Exd is an angle formed by the plane 55 and the exhaust side inclined surface 53.

平面55の表面積S1は、平面55を区画する+X側及び-X側の側辺と、+Y側及び-Y側の側辺とで囲まれる部分の面積であり、概ね横幅Lieと前後幅Lfrとの乗算で算出される面積である。本実施形態のように、平面55にリセス間平面56が連設されている場合は、表面積S1は平面55とリセス間平面56とを合算した表面積と扱う。 The surface area S1 of the plane 55 is the area of the portion surrounded by the side sides of the + X side and the −X side and the side sides of the + Y side and the −Y side that partition the plane 55. It is the area calculated by multiplying by. When the recess-to-recess plane 56 is continuously provided on the plane 55 as in the present embodiment, the surface area S1 is treated as the total surface area of the plane 55 and the recess-to-recess plane 56.

排気側傾斜面53の表面積S2は、一対のリセス部531の表面積と、リセス間部532の表面積とを合算した面積である。なお、リセス部531とリセス間部532との間に存在する段差部53Aは、表面積S2に含まれない。段差部53Aはタンブル流Ftの流動に実質的に影響を与えないからである。また、リセス間部532は、リセス部531間だけでなく、リセス部531の下方にまで延在するリセス下部533(後出の実施例3他で明示している)を備える場合があるが、この場合の表面積S2はリセス下部533の表面積も含む。 The surface area S2 of the exhaust side inclined surface 53 is the total area of the surface area of the pair of recess portions 531 and the surface area of the recess inter-recess portion 532. The stepped portion 53A existing between the recess portion 531 and the recessed portion 532 is not included in the surface area S2. This is because the step portion 53A does not substantially affect the flow of the tumble flow Ft. Further, the recess inter-recess section 532 may include a recess lower portion 533 (specified in Example 3 and others described later) extending not only between the recess sections 531 but also below the recess section 531. The surface area S2 in this case also includes the surface area of the recess lower portion 533.

吸気側傾斜面54の表面積S3は、図8の例では、単純に吸気側傾斜面54を構成する傾斜平面の面積である。吸気弁11との干渉を回避するリセス部が吸気側傾斜面54にも形成されている場合は、そのリセス部の表面積と、そのリセス間部の表面積とを合算した面積となる。 In the example of FIG. 8, the surface area S3 of the intake side inclined surface 54 is simply the area of the inclined plane constituting the intake side inclined surface 54. When a recess portion for avoiding interference with the intake valve 11 is also formed on the intake side inclined surface 54, the area is the sum of the surface area of the recess portion and the surface area of the recess inter-recess portion.

本実施形態では、タンブル流Ftに対するピストン5の冠面50の抵抗を小さくし、タンブル流Ftを圧縮行程後半まで維持させるために、上記の表面積S1、S2、S3が次の特徴(1)~(3)を具備するように設定される。
(1)平面55の表面積S1は、排気側傾斜面53の表面積S2よりも大きい。
(2)好ましくは、平面55の表面積S1は、吸気側傾斜面54の表面積S3よりも大きい。
(3)より好ましくは、平面55の表面積S1は、排気側傾斜面53の表面積S2と吸気側傾斜面54の表面積S3との総和よりも大きい。
In the present embodiment, in order to reduce the resistance of the crown surface 50 of the piston 5 to the tumble flow Ft and maintain the tumble flow Ft until the latter half of the compression stroke, the above surface areas S1, S2, and S3 have the following features (1) to. (3) is set to be provided.
(1) The surface area S1 of the flat surface 55 is larger than the surface area S2 of the exhaust side inclined surface 53.
(2) Preferably, the surface area S1 of the plane 55 is larger than the surface area S3 of the intake side inclined surface 54.
(3) More preferably, the surface area S1 of the plane 55 is larger than the sum of the surface area S2 of the exhaust side inclined surface 53 and the surface area S3 of the intake side inclined surface 54.

[冠面の特徴部の意義]
図9及び図10を参照して、上記特徴(1)~(3)の意義を説明する。図9(A)は、特徴(1)~(3)を満たすピストン5の冠面50で、燃焼室6の底面が形成されている場合のタンブル流Ftの流動を示す模式図である。ペントルーフ型の燃焼室天井面6Uに配置された吸気ポート9(タンブルポート)から燃焼室6に導入される吸気は、タンブル流Ftを形成する。冠面50には、「連続的な平面」である平面55が形成されているので、タンブル流Ftをキャビティ等の窪みで阻害することなく、当該平面55に沿って流すことができる。また、表面積S1~S3相互の関係が、上記特徴(1)~(3)の通りに設定されているので、タンブル流Ftの流動は排気側傾斜面53及び吸気側傾斜面54の存在によって弱体化することはない。
[Significance of the characteristic part of the crown surface]
The significance of the above features (1) to (3) will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9A is a schematic view showing the flow of the tumble flow Ft when the crown surface 50 of the piston 5 satisfying the features (1) to (3) and the bottom surface of the combustion chamber 6 is formed. The intake air introduced into the combustion chamber 6 from the intake port 9 (tumble port) arranged on the ceiling surface 6U of the pent-roof type combustion chamber forms a tumble flow Ft. Since the flat surface 55, which is a "continuous flat surface", is formed on the crown surface 50, the tumble flow Ft can be flowed along the flat surface 55 without being obstructed by a depression such as a cavity. Further, since the relationship between the surface areas S1 to S3 is set as described in the above features (1) to (3), the flow of the tumble flow Ft is weakened by the presence of the exhaust side inclined surface 53 and the intake side inclined surface 54. It will not change.

上記の冠面50の構造的工夫により、タンブル流Ftに対する冠面50の抵抗が小さくなり、タンブル流Ftは燃焼室6内でその流動を継続し易くなる。つまり、タンブル流Ftが排気側傾斜面53やシリンダ2の内壁などに衝突して消失する割合を減らして、当該タンブル流Ftを圧縮行程後半まで維持させ易くすることができる。タンブル流Ftが崩壊する際には、乱流エネルギーが生成される。タンブル流Ftを維持することは、タンブル流Ftが本来的に保有する前記乱流エネルギーを、前記衝突によるロスなく高い状態で維持することに繋がる。従って、タンブル流Ftを圧縮行程後半で崩壊させ、高い乱流エネルギーを生成させることで、燃焼室6の混合気の燃焼速度を速めることが可能となる。 Due to the structural ingenuity of the crown surface 50, the resistance of the crown surface 50 to the tumble flow Ft is reduced, and the tumble flow Ft can easily continue its flow in the combustion chamber 6. That is, it is possible to reduce the rate at which the tumble flow Ft collides with the exhaust side inclined surface 53, the inner wall of the cylinder 2, and the like and disappears, so that the tumble flow Ft can be easily maintained until the latter half of the compression stroke. When the tumble flow Ft collapses, turbulent energy is generated. Maintaining the tumble flow Ft leads to maintaining the turbulent energy inherent in the tumble flow Ft in a high state without loss due to the collision. Therefore, the tumble flow Ft is disintegrated in the latter half of the compression stroke to generate high turbulent energy, so that the combustion speed of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 can be increased.

燃焼室6では、点火プラグ16の点火動作を起点として、混合気の火炎伝播燃焼が生じる。ここで、シリンダ2を高圧縮比に設定したような場合、ピストン5の圧縮端において燃焼室6内の圧力及び温度が過度に上昇し、異常燃焼を誘発する。前記異常燃焼は、火炎伝播燃焼の完了前における未燃の燃料ガスの急峻な自己着火であり、ノッキングを発生させる。しかし、タンブル流Ftを圧縮行程後半まで維持させ、燃焼速度を速めることで、ノッキングの要因となる自己着火の発生前に燃焼を完了させることができる。そして、ノッキングを抑制できることから、エンジン出力をあえて抑制するような制御、例えばインジェクタ15の燃料噴射タイミングを制御して燃焼重心を遅角する等の制御を回避することができる。また、その結果としてシリンダ2の高圧縮比化が達成でき、燃費性能を向上させることが可能となる。 In the combustion chamber 6, flame propagation combustion of the air-fuel mixture occurs starting from the ignition operation of the spark plug 16. Here, when the cylinder 2 is set to a high compression ratio, the pressure and temperature in the combustion chamber 6 excessively rise at the compression end of the piston 5 to induce abnormal combustion. The abnormal combustion is a steep self-ignition of unburned fuel gas before the completion of flame propagation combustion, and causes knocking. However, by maintaining the tumble flow Ft until the latter half of the compression stroke and increasing the combustion speed, it is possible to complete the combustion before the self-ignition that causes knocking occurs. Since knocking can be suppressed, it is possible to avoid control that intentionally suppresses the engine output, for example, control such as controlling the fuel injection timing of the injector 15 to retard the combustion center of gravity. Further, as a result, a high compression ratio of the cylinder 2 can be achieved, and fuel efficiency can be improved.

続いて、上記特徴(1)~(3)を満たさない比較例について説明する。図9(B)は、上記特徴(1)を満たさない冠面50が採用された場合の、燃焼室6におけるタンブル流Ftの流動を模式的に示す図である。タンブル流Ftは、IN側から燃焼室6内に入り、EX側のシリンダ2の内壁でターンし、冠面50に沿ってIN側に向かう流動である。上記特徴(1)を満たさない場合、つまり、平面55の表面積S1よりも排気側傾斜面53の表面積S2が大きい場合、排気側傾斜面53にタンブル流Ftが衝突し易くなり、圧縮行程後半まで維持されるタンブル流Ftの割合が低下する。すなわち、図9(B)に示すように、一部のタンブル流Ft1は、平面55にガイドされるようにEX側からIN側に向かうが、他の一部のタンブル流Ft2は、前記ターンの後に排気側傾斜面53に衝突して崩壊するからである。特徴(1)の通り、平面55の表面積S1を排気側傾斜面53の表面積S2よりも大きく設定することで、排気側傾斜面53に衝突して消失するタンブル流Ftを減少させることができる。 Subsequently, a comparative example that does not satisfy the above features (1) to (3) will be described. FIG. 9B is a diagram schematically showing the flow of the tumble flow Ft in the combustion chamber 6 when the crown surface 50 that does not satisfy the above feature (1) is adopted. The tumble flow Ft is a flow that enters the combustion chamber 6 from the IN side, turns at the inner wall of the cylinder 2 on the EX side, and goes toward the IN side along the crown surface 50. When the above feature (1) is not satisfied, that is, when the surface area S2 of the exhaust side inclined surface 53 is larger than the surface area S1 of the plane 55, the tumble flow Ft easily collides with the exhaust side inclined surface 53 until the latter half of the compression stroke. The percentage of tumble flow Ft maintained is reduced. That is, as shown in FIG. 9B, a part of the tumble flow Ft1 goes from the EX side to the IN side so as to be guided by the plane 55, while the other part of the tumble flow Ft2 is in the turn. This is because it later collides with the exhaust side inclined surface 53 and collapses. As described in the feature (1), by setting the surface area S1 of the flat surface 55 to be larger than the surface area S2 of the exhaust side inclined surface 53, it is possible to reduce the tumble flow Ft that collides with the exhaust side inclined surface 53 and disappears.

図10(A)は、上記特徴(2)を満たさない場合の、燃焼室6におけるタンブル流Ftの流動を模式的に示す図である。上記特徴(2)を満たさない場合、つまり、平面55の表面積S1よりも吸気側傾斜面54の表面積S3が大きい場合、当該吸気側傾斜面54に沿った派生流動Ft3の流れが形成され易くなる。派生流動Ft3は、本流動であるタンブル流Ftの経路から外れる流動であり、吸気側傾斜面54にガイドされてシリンダ2のIN側内壁面に向かう流動となる。やがて派生流動Ft3は、シリンダ2の内壁面に衝突し、消失する。従って、派生流動Ft3はタンブル流Ftのロスとなり、圧縮行程後半まで維持されるタンブル流Ftを減少させてしまう。特徴(2)の通り、平面55の表面積S1を吸気側傾斜面54の表面積S3よりも大きく設定することで、吸気側傾斜面54に沿ってシリンダ2の内壁に向かう派生流動Ft3を抑制することができる。 FIG. 10A is a diagram schematically showing the flow of the tumble flow Ft in the combustion chamber 6 when the above feature (2) is not satisfied. When the above feature (2) is not satisfied, that is, when the surface area S3 of the intake side inclined surface 54 is larger than the surface area S1 of the plane 55, the flow of the derived flow Ft3 along the intake side inclined surface 54 is likely to be formed. .. The derived flow Ft3 is a flow that deviates from the path of the tumble flow Ft, which is the main flow, and is guided by the intake side inclined surface 54 and becomes a flow toward the IN side inner wall surface of the cylinder 2. Eventually, the derived flow Ft3 collides with the inner wall surface of the cylinder 2 and disappears. Therefore, the derived flow Ft3 becomes a loss of the tumble flow Ft, and reduces the tumble flow Ft maintained until the latter half of the compression stroke. As shown in the feature (2), by setting the surface area S1 of the plane 55 to be larger than the surface area S3 of the intake side inclined surface 54, the derivative flow Ft3 toward the inner wall of the cylinder 2 along the intake side inclined surface 54 is suppressed. Can be done.

少なくとも上記特徴(1)を満たすことで、タンブル流Ftの維持性を高めることができる。これに加え、特徴(2)を満たすことで、よりタンブル流Ftの維持性を向上し得る。さらに、特徴(1)及び(2)を満たした上で、特徴(3)の通り、平面55の表面積S1を、排気側傾斜面53の表面積S2と吸気側傾斜面54の表面積S3との総和よりも大きく設定することが望ましい。これにより、図9(B)に示した、タンブル流Ftの排気側傾斜面53への衝突、図10(A)示した、タンブル流Ftが吸気側傾斜面54にガイドされることによるシリンダ2のIN側内壁への衝突を一層抑制でき、タンブル流Ftの維持性を一層向上させることができる。 By satisfying at least the above-mentioned feature (1), the maintainability of the tumble flow Ft can be enhanced. In addition to this, by satisfying the feature (2), the maintainability of the tumble flow Ft can be further improved. Further, after satisfying the features (1) and (2), as shown in the feature (3), the surface area S1 of the flat surface 55 is the sum of the surface area S2 of the exhaust side inclined surface 53 and the surface area S3 of the intake side inclined surface 54. It is desirable to set it larger than. As a result, the collision of the tumble flow Ft with the exhaust side inclined surface 53 shown in FIG. 9 (B) and the cylinder 2 due to the tumble flow Ft being guided by the intake side inclined surface 54 shown in FIG. 10 (A). The collision with the inner wall on the IN side can be further suppressed, and the maintainability of the tumble flow Ft can be further improved.

図10(B)は、平面55が「連続的な平面」ではない場合の、燃焼室6におけるタンブル流Ftの流動を模式的に示す図である。平面55が「連続的な平面」ではない典型例は、平面55にキャビティ59が形成されているケースであり、図10(B)はその態様を示している。キャビティ59は、平面55のセンター領域を椀状に凹没させた部分である。この場合、平面55の表面積S1は小さくなり、上記特徴(1)~(3)を満たすことが難しくなる。また、タンブル流Ftの流動がキャビティ59に阻害される。すなわち、タンブル流Ftの一部が、キャビティ59の窪みに入り込む派生流動Ft4となる。派生流動Ft4はキャビティ59の壁面に衝突し、消失する。従って、派生流動Ft4はロスとなり、圧縮行程後半まで維持されるタンブル流Ftを減少させてしまう。それゆえ、平面55が「連続的な平面」であることに意義がある。 FIG. 10B is a diagram schematically showing the flow of the tumble flow Ft in the combustion chamber 6 when the plane 55 is not a “continuous plane”. A typical example in which the plane 55 is not a “continuous plane” is a case where the cavity 59 is formed in the plane 55, and FIG. 10 (B) shows the embodiment. The cavity 59 is a portion in which the center region of the plane 55 is recessed in a bowl shape. In this case, the surface area S1 of the plane 55 becomes small, and it becomes difficult to satisfy the above features (1) to (3). Further, the flow of the tumble flow Ft is obstructed by the cavity 59. That is, a part of the tumble flow Ft becomes a derivative flow Ft4 that enters the recess of the cavity 59. The derived flow Ft4 collides with the wall surface of the cavity 59 and disappears. Therefore, the derived flow Ft4 becomes a loss and reduces the tumble flow Ft maintained until the latter half of the compression stroke. Therefore, it is significant that the plane 55 is a "continuous plane".

[燃焼室構造の他の特徴について]
続いて、上記の表面積S1~S3以外の、燃焼室構造の特徴について説明する。本実施形態では、燃費性能の向上とエンジン出力の向上のために、平面55のX方向幅である前後幅Lfrと、冠面50の山高さhとの比であるLfr/hについては、圧縮比=13.5以上15.5以下の範囲において、
6.0<Lfr/h<17.5・・・(A)
の関係を満たしている。
[About other features of the combustion chamber structure]
Subsequently, the features of the combustion chamber structure other than the above surface areas S1 to S3 will be described. In the present embodiment, in order to improve fuel efficiency and engine output, the Lfr / h, which is the ratio of the front-rear width Lfr, which is the width in the X direction of the plane 55, to the mountain height h of the crown surface 50 is compressed. In the range of ratio = 13.5 or more and 15.5 or less
6.0 <Lfr / h <17.5 ... (A)
Meet the relationship.

ペントルーフ型の燃焼室天井面6Uを備える燃焼室6では、冠面50の排気側傾斜面53及び吸気側傾斜面54の傾き角は、概ね燃焼室天井面6Uの傾き角に沿ったものとなる。このため、山高さhが高くなるにつれて平面55の面積S1は狭くなる傾向にあり、山高さhは平面55の横幅Lieおよび前後幅Lfrに大きく影響する。山高さhを高くすることは、圧縮比を高くすることに繋がる。例えば燃費性能の向上を企図して山高さhを高く設定すると、横幅Lieおよび前後幅Lfrは幅狭となる。つまり、平面55の表面積S1は小さくなる。この場合、たとえ燃費性能は向上しても、タンブル流Ftを圧縮行程後半まで維持し難くなる。結局、ノッキングの防止のため、エンジン出力の抑制制御を求められることになる。しかし、Lfr/hを上記(A)式の範囲に設定することで、燃費性能の向上とエンジン出力の向上とを両立させることができる。この両立をより望ましくする観点から、Lfr/hは、圧縮比=13.5以上15.5以下の範囲において、
6.0<Lfr/h<17.5・・・(A1)
の関係を満たすように設定することで、燃費性能の向上とエンジン出力の向上とを両立させることができる。
In the combustion chamber 6 provided with the pent-roof type combustion chamber ceiling surface 6U, the inclination angles of the exhaust side inclined surface 53 and the intake side inclined surface 54 of the crown surface 50 are substantially along the inclination angle of the combustion chamber ceiling surface 6U. .. Therefore, the area S1 of the plane 55 tends to become narrower as the mountain height h becomes higher, and the mountain height h greatly affects the width Lee and the front-back width Lfr of the plane 55. Increasing the mountain height h leads to increasing the compression ratio. For example, if the mountain height h is set high in order to improve fuel efficiency, the width Lie and the front-rear width Lfr become narrow. That is, the surface area S1 of the plane 55 becomes smaller. In this case, even if the fuel efficiency is improved, it becomes difficult to maintain the tumble flow Ft until the latter half of the compression stroke. After all, in order to prevent knocking, suppression control of engine output is required. However, by setting Lfr / h within the range of the above equation (A), it is possible to achieve both improvement in fuel efficiency and improvement in engine output. From the viewpoint of more desirable compatibility, Lfr / h is set in the range of compression ratio = 13.5 or more and 15.5 or less.
6.0 <Lfr / h <17.5 ... (A1)
By setting so as to satisfy the above relationship, it is possible to achieve both improvement in fuel efficiency and improvement in engine output.

上記の前後幅Lfrと山高さhとの比Lfr/hは、燃焼室6の幾何学的圧縮比が13.5以上15以下の範囲において、11.0<Lfr/h<17.5の関係を満たすように設定することが望ましい。これにより、燃費性能の向上とエンジン出力の向上とをより良好に両立させることができる。 The ratio Lfr / h between the front-rear width Lfr and the mountain height h has a relationship of 11.0 <Lfr / h <17.5 in the range where the geometric compression ratio of the combustion chamber 6 is 13.5 or more and 15 or less. It is desirable to set to satisfy. As a result, it is possible to better achieve both improvement in fuel efficiency and improvement in engine output.

また、前後幅Lfrは、吸気側と排気側とが向かい合う方向における平面55の幅である横幅Lieよりも大きいことが望ましい。これにより、タンブル流をより少ない抵抗で流動させることができるため、タンブル流を圧縮行程後半まで確実に維持することができる。 Further, it is desirable that the front-rear width Lfr is larger than the width Lie, which is the width of the plane 55 in the direction in which the intake side and the exhaust side face each other. As a result, the tumble flow can be flowed with less resistance, so that the tumble flow can be reliably maintained until the latter half of the compression stroke.

図2に模式的に示したように、タンブル流Ftは、吸気ポート9から燃焼室6に導入され、シリンダ2のEX側内壁面で折り返し、平面55上を通ってIN側へ向かう。仮に、前後幅Lfrが横幅Lieよりも小さい平面55であると、冠面50の+X側及び-X側の端部には平面が存在しないことになる。この場合、+X側及び-X側の端部においてタンブル流Ftがガイドされ難くなり、流動ロスが生じてしまう。一方、前後幅Lfrが横幅Lieよりも大きい平面55とすることで、+X側及び-X側の端部においてもタンブル流Ftをガイドできるようになり、タンブル流Ftの維持性を高めることができる。 As schematically shown in FIG. 2, the tumble flow Ft is introduced into the combustion chamber 6 from the intake port 9, folds back at the inner wall surface on the EX side of the cylinder 2, passes over the flat surface 55, and heads toward the IN side. If the front-rear width Lfr is smaller than the width Lie and the plane 55, there is no plane at the ends of the crown surface 50 on the + X side and the −X side. In this case, it becomes difficult for the tumble flow Ft to be guided at the ends on the + X side and the −X side, and a flow loss occurs. On the other hand, by setting the plane 55 having a front-rear width Lfr larger than the width Lie, the tumble flow Ft can be guided even at the ends on the + X side and the −X side, and the maintainability of the tumble flow Ft can be improved. ..

本実施形態では、燃焼室6内において火炎伝播燃焼を実現させる点火プラグ16(点火部)が配置されている。これにより、燃焼室6内で火炎伝播燃焼を発生させることによって燃費性能の向上とエンジン出力の向上とを両立させることができる。 In the present embodiment, a spark plug 16 (ignition unit) that realizes flame propagation combustion is arranged in the combustion chamber 6. As a result, it is possible to achieve both improvement in fuel efficiency and improvement in engine output by generating flame propagation combustion in the combustion chamber 6.

次に、平面55のY方向幅である横幅Lieと、山高さhとの比であるLie/hについては、圧縮比=13.5以上15.5以下の範囲において、
2.5<Lie/h<9.0・・・(B)
の関係を満たすことが望ましい。
Next, regarding Lie / h, which is the ratio of the width Lie, which is the width in the Y direction of the plane 55, to the mountain height h, in the range of compression ratio = 13.5 or more and 15.5 or less.
2.5 <Lie / h <9.0 ... (B)
It is desirable to satisfy the relationship of.

前後幅Lfrと同様に、山高さhを高く設定する程、横幅Lieは幅狭となり、平面55の表面積S1も小さくなる。従って、タンブル流Ftを圧縮行程後半まで維持し難くなり、エンジン出力の抑制が必要となる。しかし、Lie/hを上記(B)式の範囲に設定することで、燃費性能の向上とエンジン出力の向上とを両立させることができる。この両立をより望ましくする観点から、Lie/hは、圧縮比=13.5以上15.5以下の範囲において、
5.0<Lie/h<9.0・・・(B1)
の関係を満たすことが望ましい。
Similar to the front-rear width Lfr, the higher the mountain height h is set, the narrower the width Lie becomes and the smaller the surface area S1 of the plane 55. Therefore, it becomes difficult to maintain the tumble flow Ft until the latter half of the compression stroke, and it is necessary to suppress the engine output. However, by setting Lie / h within the range of the above equation (B), it is possible to achieve both improvement in fuel efficiency and improvement in engine output. From the viewpoint of more desirable compatibility, Lie / h is set in the range of compression ratio = 13.5 or more and 15.5 or less.
5.0 <Lie / h <9.0 ... (B1)
It is desirable to satisfy the relationship of.

平面55と排気側傾斜面53とがなす角である排気側傾斜面角度Exd、平面55の表面積S1、及び山高さhの関係を示す(Exd×S1)/hについては、圧縮比=13.5以上15.5以下の範囲において、
5000<(Exd×S1)/h<18000・・・(C)
の関係を満たすことが望ましい。
The compression ratio = 13. In the range of 5 or more and 15.5 or less
5000 <(Exd × S1) / h <18000 ... (C)
It is desirable to satisfy the relationship of.

タンブル流Ftは、上述のような流動を行うことから、排気側傾斜面角度Exdが小さい程、排気側傾斜面53と平面55との境界部分でタンブル流Ftの流動が変更されたり、排気側傾斜面53に衝突したりする程度を抑制することができる。しかし、山高さhをある程度の高さに設定しないと、圧縮比を高くすることができない。山高さhを高くし、且つ、平面55の表面積S1を稼ぐには、排気側傾斜面角度Exdを大きくする必要がある。これらの相反する要請を考慮し、高圧縮比化とタンブル流Ftの維持とを両立させるには、(Exd×S1)/hを上記(C)式の範囲に設定すれば良い。この両立をより望ましくする観点から、(Exd×S1)/hは、圧縮比=13.5以上15.5以下の範囲において、
7000<(Exd×S1)/h<12000・・・(C1)
の関係を満たすことが望ましい。
Since the tumble flow Ft flows as described above, the smaller the exhaust side inclined surface angle Exd, the more the flow of the tumble flow Ft is changed at the boundary between the exhaust side inclined surface 53 and the plane 55, or the exhaust side. It is possible to suppress the degree of collision with the inclined surface 53. However, the compression ratio cannot be increased unless the mountain height h is set to a certain height. In order to increase the mountain height h and obtain the surface area S1 of the plane 55, it is necessary to increase the exhaust side inclined surface angle Exd. In consideration of these contradictory requirements, in order to achieve both high compression ratio and maintenance of tumble flow Ft, (Exd × S1) / h may be set in the range of the above equation (C). From the viewpoint of more desirable compatibility, (Exd × S1) / h is set in the range of compression ratio = 13.5 or more and 15.5 or less.
7000 <(Exd × S1) / h <12000 ... (C1)
It is desirable to satisfy the relationship of.

次に、平面55を有する冠面50で区画される燃焼室6において、エンジン本体1の排気量が異なっていても、燃焼室6内に同等の筒内流動を形成できる形状的工夫を示す。図3に示すように、スワール弁17で第2吸気ポート9Bにおける吸気の流動を規制することで、燃焼室6内の筒内流動として横渦であるスワール流Fsが形成される。本実施形態ではスワール流Fsは、タンブル流Ftとミックスされた斜めスワール流となる。 Next, in the combustion chamber 6 partitioned by the crown surface 50 having the flat surface 55, a shape device capable of forming the same in-cylinder flow in the combustion chamber 6 even if the displacement of the engine body 1 is different is shown. As shown in FIG. 3, by regulating the flow of intake air in the second intake port 9B with the swirl valve 17, a swirl flow Fs which is a lateral vortex is formed as an in-cylinder flow in the combustion chamber 6. In the present embodiment, the swirl flow Fs is a diagonal swirl flow mixed with the tumble flow Ft.

エンジン本体1の排気量が異なると、ボア径Lb及びストロークLs(図2)も異なるようになる。なお、ボア径Bは、シリンダ2の内径であって、ピストン5の直径に略相当する長さである。ストロークLsは、TDC(上死点)~BDC(下死点)間にピストン5がZ方向に移動する長さである。スワール流Fsは、エンジン排気量が異なると、エンジン回転数や負荷が同じでも、その流動が変化する。このため、例えば燃焼シミュレーション等において、スワール流Fsの流動に応じたキャリブレーションが排気量毎に必要となり、これがエンジン開発のネックになっている。 When the displacement of the engine body 1 is different, the bore diameter Lb and the stroke Ls (FIG. 2) are also different. The bore diameter B is the inner diameter of the cylinder 2 and is a length substantially corresponding to the diameter of the piston 5. The stroke Ls is the length at which the piston 5 moves in the Z direction between TDC (top dead center) and BDC (bottom dead center). The flow of swirl flow Fs changes when the engine displacement is different, even if the engine speed and load are the same. Therefore, for example, in a combustion simulation or the like, calibration according to the flow of swirl flow Fs is required for each displacement, which is a bottleneck in engine development.

スワール流Fsの流動は、山高さhとピストン5のストロークLsとの関係に大きく影響を受ける。エンジン排気量が異なっていても、スワール流Fsの流動を同等とし、同一エンジン回転数及び同一負荷で同等の燃焼を燃焼室6で実現させる観点から、山高さhとストロークLsとの比であるh/Lsについては、圧縮比=13.5以上15.5以下の範囲において、
0.045<h/Ls<0.065・・・(D)
の関係を満たすことが望ましい。
The flow of the swirl flow Fs is greatly affected by the relationship between the mountain height h and the stroke Ls of the piston 5. Even if the engine displacement is different, the ratio of the mountain height h and the stroke Ls is from the viewpoint of making the flow of the swirl flow Fs the same and realizing the same combustion in the combustion chamber 6 at the same engine speed and the same load. For h / Ls, in the range of compression ratio = 13.5 or more and 15.5 or less
0.045 <h / Ls <0.065 ... (D)
It is desirable to satisfy the relationship of.

山高さhが高くストロークLsが小さい場合、ピストン5の冠面50の隆起部(排気側傾斜面53、吸気側傾斜面54及び平面55)にスワール流Fsが衝突し易くなり、スワール流Fsが減衰する。一方、山高さhが低くストロークLsが大きい場合、シリンダ2の内壁面にスワール流Fsが接触する距離が長くなり、やはりスワール流Fsが減衰する要因となる。しかし、h/Lsを上記(D)式の範囲に設定することで、山高さhが高いことに起因するスワール流Fsの減衰と、ストロークLsが大きいことに起因するスワール流Fsの減衰とを同等にすることができる。従って、エンジン排気量が異なる場合でも、燃焼室6内に同等のスワール流Fsを形成させ、同等の燃焼を燃焼室6で実現させることができる。 When the mountain height h is high and the stroke Ls is small, the swirl flow Fs easily collides with the raised portion (exhaust side inclined surface 53, intake side inclined surface 54 and flat surface 55) of the crown surface 50 of the piston 5, and the swirl flow Fs is generated. Decay. On the other hand, when the mountain height h is low and the stroke Ls is large, the distance that the swirl flow Fs contacts the inner wall surface of the cylinder 2 becomes long, which also causes the swirl flow Fs to be attenuated. However, by setting h / Ls to the range of the above equation (D), the attenuation of the swirl flow Fs due to the high mountain height h and the attenuation of the swirl flow Fs due to the large stroke Ls can be obtained. Can be equal. Therefore, even when the engine displacement is different, the same swirl flow Fs can be formed in the combustion chamber 6, and the same combustion can be realized in the combustion chamber 6.

また、スワール流Fsの流動は、山高さhとボア径Lbとの関係にも大きく影響を受ける。エンジン排気量が異なっていても、スワール流Fsの流動を同等とし、同一エンジン回転数及び同一負荷で同等の燃焼を燃焼室6で実現させる観点から、山高さhとボア径Lbとの比であるh/Lbについては、圧縮比=13.5以上15.5以下の範囲において、
0.055<h/Lb<0.075・・・(E)
の関係を満たすことが望ましい。
Further, the flow of the swirl flow Fs is greatly affected by the relationship between the mountain height h and the bore diameter Lb. Even if the engine displacement is different, the ratio of the mountain height h and the bore diameter Lb is from the viewpoint of achieving the same combustion in the combustion chamber 6 with the same engine rotation speed and the same load by making the flow of swirl flow Fs the same. For a certain h / Lb, in the range of compression ratio = 13.5 or more and 15.5 or less
0.055 <h / Lb <0.075 ... (E)
It is desirable to satisfy the relationship of.

山高さhが高くボア径Lbが小さい場合、ピストン5の冠面50の隆起部にスワール流Fsが衝突し易くなり、スワール流Fsが減衰する。一方、山高さhが低くボア径Lbが大きい場合、シリンダ2の内壁面にスワール流Fsが接触する距離が長くなり、やはりスワール流Fsが減衰する要因となる。しかし、h/Lbを上記(E)式の範囲に設定することで、山高さhが高いことに起因するスワール流Fsの減衰と、ボア径Lbが大きいことに起因するスワール流Fsの減衰とを同等にすることができる。従って、エンジン排気量が異なる場合でも、燃焼室6内に同等のスワール流Fsを形成させ、同等の燃焼を燃焼室6で実現させることができる。 When the mountain height h is high and the bore diameter Lb is small, the swirl flow Fs easily collides with the raised portion of the crown surface 50 of the piston 5, and the swirl flow Fs is attenuated. On the other hand, when the mountain height h is low and the bore diameter Lb is large, the distance that the swirl flow Fs comes into contact with the inner wall surface of the cylinder 2 becomes long, which also causes the swirl flow Fs to be attenuated. However, by setting h / Lb to the range of the above equation (E), the attenuation of the swirl flow Fs due to the high mountain height h and the attenuation of the swirl flow Fs due to the large bore diameter Lb can be obtained. Can be made equivalent. Therefore, even when the engine displacement is different, the same swirl flow Fs can be formed in the combustion chamber 6, and the same combustion can be realized in the combustion chamber 6.

[冠面設計の実施例及び比較例]
図11~図14は、本発明の実施例1~7及び比較例に係るピストン5の冠面50の構造及びパラメータを示す表形式の図である。ここでは、排気量の異なるエンジンに適用されるピストン5を例示している。実施例1~5及び比較例のピストン5は排気量=1.5リットル、実施例6は排気量=2.0リットル、実施例7は排気量=2.5リットルである。
[Examples and comparative examples of crown surface design]
11 to 14 are tabular views showing the structure and parameters of the crown surface 50 of the piston 5 according to Examples 1 to 7 and Comparative Examples of the present invention. Here, the piston 5 applied to engines having different displacements is illustrated. The pistons 5 of Examples 1 to 5 and Comparative Examples have a displacement of 1.5 liters, a displacement of Example 6 is 2.0 liters, and a displacement of Example 7 is 2.5 liters.

図11~図14の各例について、冠面50の外観斜視図が示されている。また、平面55の前後幅Lfr、冠面50の山高さh、前後幅Lfrと山高さhの比Lfr/h、及び平面55の横幅Lieの値がそれぞれ示されている。 For each example of FIGS. 11 to 14, an external perspective view of the crown surface 50 is shown. Further, the values of the front-rear width Lfr of the plane 55, the mountain height h of the crown surface 50, the ratio Lfr / h of the front-rear width Lfr and the mountain height h, and the width Lie of the plane 55 are shown.

各例について、乱流エネルギーの解析値に基づく乱流エネルギー比(乱流E比)が示されている。前記乱流エネルギーの解析値は、ピストン5が圧縮上死点にあるときの筒内流動(タンブル流Ft)が保有する乱流エネルギーを、専用のソフトウェア(株式会社IDAJ、ソフト名:CONVERGE)を用いた解析演算にて導出したものである。乱流E比は、図14の「比較例」について得られた乱流エネルギーの解析値を「1」としたときの、実施例1~7の乱流エネルギーの解析値の比である。また、各例についての圧縮比も示している。 For each example, the turbulent energy ratio (turbulent E ratio) based on the analysis value of the turbulent energy is shown. The analysis value of the turbulent energy is the turbulent energy possessed by the in-cylinder flow (tumble flow Ft) when the piston 5 is at the compression top dead center, and the dedicated software (IDAJ Co., Ltd., software name: CONVERGE) is used. It was derived by the analysis calculation used. The turbulence E ratio is the ratio of the analysis values of the turbulence energy of Examples 1 to 7 when the analysis value of the turbulence energy obtained for the “comparative example” of FIG. 14 is set to “1”. The compression ratio for each example is also shown.

実施例1及び実施例2には、リセス間平面56が付随していない態様の平面55が、実施例3~実施例7には、リセス間平面56が付随する平面55が各々例示されている。実施例1~7のいずれの平面55も「連続的な平面」であって、キャビティは形成されていない。一方、比較例は、冠面50の径方向中心領域にキャビティ59を有している。 Examples 1 and 2 exemplify a plane 55 in which the recess plane 56 is not attached, and Examples 3 to 7 exemplify the plane 55 to which the recess plane 56 is attached. .. Each of the planes 55 of Examples 1 to 7 is a "continuous plane", and no cavity is formed. On the other hand, the comparative example has a cavity 59 in the radial center region of the crown surface 50.

実施例1~7には、それぞれ、平面55の前後幅Lfr、冠面50の山高さh、及び平面55の横幅Lieを変えた異なる形状の冠面50が示されている。 Examples 1 to 7 show different shapes of the crown surface 50 in which the front-rear width Lfr of the plane 55, the mountain height h of the crown surface 50, and the width Lie of the plane 55 are changed, respectively.

実施例1~7は、前後幅Lfrと山高さhの比Lfr/hが6.0<Lfr/h<17.5の範囲内にあり、いずれの乱流E比も、比較例(Lfr/h=2.72)の乱流E比よりも大きいことが判る。とりわけ、実施例2~7(11.0<Lfr/h<17.5)の乱流E比は、比較例の乱流E比よりも37%以上も大きな値が得られている。これらの結果から、実施例1~7においては、タンブル流Ftの維持性が高められ、タンブル流Ftの多くを圧縮行程後半で崩壊させることに成功したと言える。従って、実施例1~7によれば、圧縮行程後半で高い乱流エネルギーを生成させ、燃焼速度を速めることができる。 In Examples 1 to 7, the ratio Lfr / h of the front-rear width Lfr and the mountain height h is in the range of 6.0 <Lfr / h <17.5, and all the turbulent flow E ratios are the comparative examples (Lfr /). It can be seen that it is larger than the turbulent flow E ratio of h = 2.72). In particular, the turbulent flow E ratio of Examples 2 to 7 (11.0 <Lfr / h <17.5) is 37% or more larger than the turbulent flow E ratio of the comparative example. From these results, it can be said that in Examples 1 to 7, the maintainability of the tumble flow Ft was enhanced, and most of the tumble flow Ft was successfully destroyed in the latter half of the compression stroke. Therefore, according to Examples 1 to 7, high turbulent energy can be generated in the latter half of the compression stroke, and the combustion speed can be increased.

ここで、図15のグラフを参照しながら、実施例1~7(図15における「実1」~「実7」)および比較例(図15における「比較」)について、平面55の前後幅Lfrと冠面50の山高さhの比Lfr/hを変えた場合の、比較例の乱流エネルギーと比較した相対的な乱流エネルギー比(乱流E比)を比較する。図15のグラフ(図11~14の表)に示されるように、比較例(比較)(Lfr/h=2.72、乱流E比=1)に対して、実施例1~7(実1~実7)では、いずれも、圧縮比が13.5以上15.5(好ましくは15)以下の範囲において、6.0<Lfr/h<17.5の関係を満たす範囲で、乱流E比が1を上回っている。したがって、実施例1~7(実1~実7)では、比較例(比較)よりも乱流エネルギーが向上しているので、ノッキングを抑制しつつエンジン出力を向上させることができることは明らかである。しかも、乱流エネルギーを向上させながら、圧縮比が13.5以上15.5以下の高圧縮比の範囲にあるので燃費性能の向上も可能となり、その結果燃費性能の向上とエンジン出力の向上とを両立させることも達成できることが明らかである。 Here, with reference to the graph of FIG. 15, for Examples 1 to 7 (“real 1” to “real 7” in FIG. 15) and comparative example (“comparison” in FIG. 15), the front-back width Lfr of the plane 55. And the relative turbulent energy ratio (turbulent E ratio) compared with the turbulent energy of the comparative example when the ratio Lfr / h of the mountain height h of the crown surface 50 is changed. As shown in the graph of FIG. 15 (table of FIGS. 11 to 14), Examples 1 to 7 (actual) with respect to Comparative Example (comparison) (Lfr / h = 2.72, turbulent flow E ratio = 1). In 1 to 7), turbulence flows in the range where the compression ratio is 13.5 or more and 15.5 (preferably 15) or less and the relationship of 6.0 <Lfr / h <17.5 is satisfied. The E ratio is above 1. Therefore, in Examples 1 to 7 (actual 1 to actual 7), the turbulent energy is improved as compared with the comparative example (comparative), so that it is clear that the engine output can be improved while suppressing knocking. .. Moreover, while improving the turbulence energy, the compression ratio is in the high compression ratio range of 13.5 or more and 15.5 or less, so it is possible to improve fuel efficiency, and as a result, fuel efficiency is improved and engine output is improved. It is clear that it is also possible to achieve both.

また、図15のグラフ(図11~14の表)を見れば、実施例2~7(実2~実7)では、圧縮比が13.5以上15以下の範囲において、11.0<Lfr/h<17.5の関係を満たす範囲で、乱流エネルギー比が1.37以上の高い比率になっている。したがって、実施例2~7(実2~実7)では、エンジン出力をより向上させることができ、しかも、13.5以上15以下の高圧縮比を維持できるので、燃費性能の向上とエンジン出力の向上とをより良好に両立させることができることが明らかである。 Further, looking at the graph of FIG. 15 (table of FIGS. 11 to 14), in Examples 2 to 7 (actual 2 to actual 7), 11.0 <Lfr in the range where the compression ratio is 13.5 or more and 15 or less. The turbulent energy ratio is as high as 1.37 or more within the range satisfying the relationship of / h <17.5. Therefore, in Examples 2 to 7 (actual 2 to actual 7), the engine output can be further improved, and the high compression ratio of 13.5 or more and 15 or less can be maintained, so that the fuel efficiency performance is improved and the engine output is improved. It is clear that the improvement of the above can be better compatible.

[作用効果]
以上説明した本実施形態に係るエンジンの燃焼室構造によれば、次のような作用効果を奏する。先ず、冠面50には連続的な平面55が形成されているので、タンブル流Ftをキャビティ等の窪みで阻害することなく、平面55に沿って流すことができる。また、吸気側と排気側とが向かい合う方向と直交する方向における平面55の幅である前後幅Lfrを冠面50の山高さhとの兼ね合いを考慮しながら大きく設定することにより、タンブル流を少ない抵抗で流動させることができる。従って、タンブル流Ftを圧縮行程後半まで維持させた上で崩壊させ、高い乱流エネルギーを発生させることで、燃焼速度を速めることが可能となる。これにより、ノッキングの要因となる自己着火の発生前に、燃焼室6での混合気の燃焼を完了させることができる。そして、ノッキングを抑制できることから、燃焼重心を遅角する等のエンジン出力を抑制するような制御を回避できる。また、その結果として高圧縮比が達成可能となる。
[Action effect]
According to the combustion chamber structure of the engine according to the present embodiment described above, the following functions and effects are obtained. First, since the continuous flat surface 55 is formed on the crown surface 50, the tumble flow Ft can be flowed along the flat surface 55 without being obstructed by a depression such as a cavity. Further, by setting the front-rear width Lfr, which is the width of the plane 55 in the direction orthogonal to the direction in which the intake side and the exhaust side face each other, to be large in consideration of the balance with the mountain height h of the crown surface 50, the tumble flow is reduced. It can be made to flow by resistance. Therefore, it is possible to increase the combustion speed by maintaining the tumble flow Ft until the latter half of the compression stroke and then disintegrating it to generate high turbulent energy. As a result, the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 can be completed before the self-ignition that causes knocking occurs. Since knocking can be suppressed, control that suppresses engine output such as retarding the center of gravity of combustion can be avoided. As a result, a high compression ratio can be achieved.

また、平面55の前後幅Lfrと山高さhとの比であるLfr/hを、燃焼室の幾何学的圧縮比が13.5以上15.5以下の範囲という高圧縮比の範囲において、6.0<Lfr/h<17.5の関係を満たすように設定することで、燃費性能の向上とエンジン出力の向上とを両立させることができる。 Further, Lfr / h, which is the ratio of the front-rear width Lfr of the plane 55 to the mountain height h, is set to 6 in the high compression ratio range in which the geometric compression ratio of the combustion chamber is 13.5 or more and 15.5 or less. By setting so as to satisfy the relationship of .0 <Lfr / h <17.5, it is possible to achieve both improvement of fuel efficiency performance and improvement of engine output.

上記の前後幅Lfrと山高さhとの比Lfr/hは、燃焼室6の幾何学的圧縮比が13.5以上15以下の範囲において、11.0<Lfr/h<17.5の関係を満たすように設定すれば、燃費性能の向上とエンジン出力の向上とをより良好に両立させることができる。 The ratio Lfr / h between the front-rear width Lfr and the mountain height h is 11.0 <Lfr / h <17.5 in the range where the geometric compression ratio of the combustion chamber 6 is 13.5 or more and 15 or less. If it is set to satisfy the above conditions, it is possible to better achieve both the improvement of fuel efficiency and the improvement of engine output.

また、前後幅Lfrは、吸気側と排気側とが向かい合う方向における平面55の幅である横幅Lieよりも大きくすれば、タンブル流をより少ない抵抗で流動させることができるため、タンブル流を圧縮行程後半まで確実に維持することができる。 Further, if the front-rear width Lfr is made larger than the width Lie, which is the width of the plane 55 in the direction in which the intake side and the exhaust side face each other, the tumble flow can be made to flow with less resistance, so that the tumble flow can be compressed. It can be reliably maintained until the second half.

また、火炎伝播燃焼を実現させる点火プラグ16が、冠面50の平面55に対向する燃焼室天井面6Uに配置されている。本実施形態では、燃焼室6の中心(シリンダ軸AX上)に配置されている。タンブル流Ftが弱体化されることなく圧縮された吸気は、平面55に対向する位置において乱流エネルギーが高い状態となる。このような位置に点火プラグ16が配置されることで、火炎伝播燃焼の燃焼速度を速めることができる。これにより、このように、燃焼室6内で火炎伝播燃焼を発生させることによって、燃費性能の向上とエンジン出力の向上とを両立させることができる。 Further, a spark plug 16 that realizes flame propagation combustion is arranged on the ceiling surface 6U of the combustion chamber facing the flat surface 55 of the crown surface 50. In this embodiment, it is arranged in the center of the combustion chamber 6 (on the cylinder shaft AX). The intake air compressed without weakening the tumble flow Ft is in a state of high turbulent energy at a position facing the plane 55. By arranging the spark plug 16 at such a position, the combustion speed of flame propagation combustion can be increased. As a result, by generating flame propagation combustion in the combustion chamber 6 in this way, it is possible to achieve both improvement in fuel efficiency and improvement in engine output.

さらに、インジェクタ15は、燃焼室6の吸気側に配設されている。これにより、インジェクタ15から噴霧された燃料をタンブル流Ftに乗せ易くなり、均質な混合気を燃焼室6内に形成させることができる。 Further, the injector 15 is arranged on the intake side of the combustion chamber 6. This makes it easier to put the fuel sprayed from the injector 15 on the tumble flow Ft, and a homogeneous air-fuel mixture can be formed in the combustion chamber 6.

1 エンジン本体
15 インジェクタ(燃料噴射部)
16 点火プラグ(点火部)
2 シリンダ
5 ピストン
50 冠面
51 排気側底部
52 吸気側底部
53 排気側傾斜面
54 吸気側傾斜面
55 平面
56 リセス間平面
6 燃焼室
6U 燃焼室天井面(ペントルーフ型の天井面)
AX シリンダ軸
Fs スワール流
Ft タンブル流
S1 平面の表面積
S2 排気側傾斜面の表面積
S3 吸気側傾斜面の表面積
1 Engine body 15 Injector (fuel injection part)
16 Spark plug (ignition part)
2 Cylinder 5 Piston 50 Crown surface 51 Exhaust side bottom 52 Intake side bottom 53 Exhaust side inclined surface 54 Intake side inclined surface 55 Flat 56 Recess plane 6 Combustion chamber 6U Combustion chamber ceiling surface (pent roof type ceiling surface)
AX Cylinder shaft Fs swirl flow Ft tumble flow S1 Surface area of plane S2 Surface area of exhaust side inclined surface S3 Surface area of intake side inclined surface

Claims (5)

ピストンの冠面と、前記ピストンが摺動可能に収容されるシリンダの内壁面と、シリンダヘッドに形成されたペントルーフ型の天井面とによって区画される燃焼室を備えたエンジンの燃焼室構造であって、
前記天井面には、前記燃焼室に吸気を供給する吸気ポートの開口と、前記燃焼室から排気を排出する排気ポートの開口とが形成され、前記吸気ポートが配設される側を吸気側、前記排気ポートが配設される側を排気側とするとき、
前記冠面は、
当該冠面の前記排気側の端縁付近に配置された排気側底部、及び前記吸気側の端縁付近に配置された吸気側底部と、
前記排気側底部から前記冠面の中央部に向けて上昇する排気側傾斜面と、
前記吸気側底部から前記冠面の中央部に向けて上昇する吸気側傾斜面と、
前記排気側傾斜面の上端と前記吸気側傾斜面の上端との間に連続的に設けられ、前記冠面の中央部において前記シリンダの軸方向と直交する方向に延びる平面と、を含み、
前記吸気側と前記排気側とが向かい合う方向と直交する方向における前記平面の幅である前後幅Lfrと、前記排気側傾斜面、前記吸気側傾斜面、及び前記平面によって形成された隆起部の高さである山高さhとの比であるLfr/hは、前記燃焼室の幾何学的圧縮比が13.5以上15.5以下の範囲において、
6.0<Lfr/h<17.5
の関係を満たすことを特徴とするエンジンの燃焼室構造。
A combustion chamber structure of an engine including a combustion chamber partitioned by a crown surface of a piston, an inner wall surface of a cylinder in which the piston is slidably housed, and a pent-roof type ceiling surface formed on a cylinder head. hand,
On the ceiling surface, an opening of an intake port for supplying intake air to the combustion chamber and an opening of an exhaust port for discharging exhaust gas from the combustion chamber are formed, and the side on which the intake port is arranged is the intake side. When the side on which the exhaust port is arranged is the exhaust side,
The crown surface is
An exhaust side bottom portion arranged near the exhaust side edge of the crown surface, and an intake side bottom portion arranged near the intake side edge.
An exhaust-side inclined surface that rises from the exhaust-side bottom to the center of the crown surface,
An intake-side inclined surface that rises from the intake-side bottom to the center of the crown surface,
A plane that is continuously provided between the upper end of the exhaust side inclined surface and the upper end of the intake side inclined surface and extends in a direction orthogonal to the axial direction of the cylinder at the central portion of the crown surface includes.
The front-rear width Lfr, which is the width of the plane in the direction orthogonal to the direction in which the intake side and the exhaust side face each other, and the height of the exhaust side inclined surface, the intake side inclined surface, and the raised portion formed by the plane. Lfr / h, which is the ratio to the mountain height h, is in the range where the geometric compression ratio of the combustion chamber is 13.5 or more and 15.5 or less.
6.0 <Lfr / h <17.5
Combustion chamber structure of the engine characterized by satisfying the relationship of.
請求項1に記載のエンジンの燃焼室構造において、
前記前後幅Lfrと前記山高さhとの比Lfr/hは、前記燃焼室の幾何学的圧縮比が13.5以上15以下の範囲において、
11.0<Lfr/h<17.5
の関係を満たすエンジンの燃焼室構造。
In the combustion chamber structure of the engine according to claim 1,
The ratio Lfr / h between the front-rear width Lfr and the mountain height h is such that the geometric compression ratio of the combustion chamber is 13.5 or more and 15 or less.
11.0 <Lfr / h <17.5
Combustion chamber structure of the engine that meets the relationship.
請求項1又は2に記載のエンジンの燃焼室構造において、
前記前後幅Lfrは、前記吸気側と前記排気側とが向かい合う方向における前記平面の幅である横幅Lieよりも大きい、エンジンの燃焼室構造。
In the combustion chamber structure of the engine according to claim 1 or 2.
The front-rear width Lfr is a combustion chamber structure of an engine, which is larger than the width Lie, which is the width of the plane in the direction in which the intake side and the exhaust side face each other.
請求項1~3のいずれか1項に記載のエンジンの燃焼室構造において、
前記天井面には、前記燃焼室内において火炎伝播燃焼を実現させる点火部が配置されている、エンジンの燃焼室構造。
In the combustion chamber structure of the engine according to any one of claims 1 to 3.
An engine combustion chamber structure in which an ignition unit that realizes flame propagation combustion is arranged on the ceiling surface.
請求項1~4のいずれか1項に記載のエンジンの燃焼室構造において、
前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部が、前記燃焼室の前記吸気側に配設されている、エンジンの燃焼室構造。
In the combustion chamber structure of the engine according to any one of claims 1 to 4.
A combustion chamber structure of an engine in which a fuel injection unit that injects fuel into the combustion chamber is arranged on the intake side of the combustion chamber.
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