JP2518796Y2

JP2518796Y2 - 内燃機関

Info

Publication number: JP2518796Y2
Application number: JP1990054897U
Authority: JP
Inventors: 淳一横山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1996-11-27
Anticipated expiration: 2005-05-25
Also published as: JPH0414736U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、内燃機関に関し、特に、吸気弁を３つ有す
るペントルーフ型燃焼室における燃焼効率の向上を図っ
た内燃機関に関する。

（従来の技術）一般に、４弁式内燃機関の燃焼室形状としては、構造
が簡単で、加工が容易であるばかりでなく、S/V比を小
さくすることができる等の理由からペントルーフ型が多
く用いられている。

従来のこの種のペントルーフ型燃焼室を有する内燃機
関としては、例えば第６〜８図に示すようなものが知ら
れている。第６図は４弁式内燃機関の断面図を示すもの
で、同図において、１はシリンダヘッド、２はシリンダ
ブロック、３は吸気管、４はコレクタ、５はスロットル
チャンバ、６は排気管、７はインジェクタ、８はロッカ
カバー、９は水通路、10はオイルパン、11は２つの吸気
弁（図示１つ）、12は２つの排気弁（図示１つ）、13は
スロットルバルブ、14はペントルーフ型燃焼室である。
この内燃機関はシリンダヘッド１に吸気管３が固定され
ており、該吸気管３から燃焼室14に吸気が導入される。

第７、８図に示すように燃焼室14は吸気弁11が着座す
る２つの吸気弁シート15a、15bおよび排気弁12が着座す
る２つの排気弁シート16a、16bを有し、これら吸気弁シ
ート15a、15bおよび排気弁シート16a、16bの間には稜線
17が形成されている。この稜線17から燃焼室14のシリン
ダブロック２側内壁14a、14bの間にはフラット面18a、1
8bが形成されており、このフラット面18a、18bには前記
吸気弁シート15a、15bおよび排気弁シート16a、16bが形
成されている。また、燃焼室14の略中央部には点火栓19
が設けられている。

このような構成を有する燃焼室14では、機関の出力を
増大させようとすると、燃焼室14内に流入する燃料流量
は必然的に増加するため、吸入行程時に吸気弁シート15
a、15bからフラット面18aに流れ込んだ燃料壁流が点火
栓19を直撃してしまい、機関冷間時の吸入空気量の少な
い低負荷運転時にくすぶりが発生してしまうという不具
合がある。特に、過給機を装着した内燃機関においては
燃料の絶対流量が多く上記くすぶりが助長されてしまっ
た。

そこで、上記内燃機関に例えば実開昭60-45829号公報
および実開昭61-99635号公報に記載されるような制御弁
を適用することも考えられる。前者の公報に記載される
制御弁は、吸気管に回動自在に設けられて該弁を開閉可
能となっており、吸気管路側壁との間に所定の間隙を有
している。また、後者の公報に記載された制御弁は、吸
気管に回動自在に設けられて該弁を開閉可能となってお
り、所定箇所に切り欠き部を有している。これらの制御
弁は低負荷運転時に吸気管を全閉して切り欠き部および
間隙から燃焼室に吸気を導入するようにしている。そこ
で、これらの制御弁を用い、低負荷運転時に吸気ポート
を介して燃焼室に導入される吸気の速度を増大させて吸
気弁シート15a、15b端で燃料を剥離、飛散させるように
することが考えられる。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の内燃機関にあって
は、吸気弁シート15a、15bがフラット面18aに連続して
いるため、上述した制御弁を用いて吸気速度を増大させ
ても、このフラット面18a方向にうずが発生してしま
い、燃料の剥離効果が殆ど得られなかった。したがっ
て、機関冷間時の壁流燃料の多い運転領域に壁流燃料が
点火栓19に直撃してしまい、点火栓のくすぶりを防止す
ることができずに燃焼効率が悪化してしまった。

そこで本考案は、壁流燃料を低減させて点火栓のくす
ぶりを防止することができるばかりでなく、燃料の霧化
を促進させて燃焼効率を向上させることができる内燃機
関を提供することを課題としている。

（課題を解決するための手段）本考案は、上記課題を達成するために、燃焼室と、該
燃焼室の略中央に配設される点火栓と、該点火栓に対し
て前記燃焼室の一方側に配設される３つの吸気弁シート
および他方側に配設される排気弁シートと、両端の吸気
弁シートと排気弁シートの間に形成される第１の凸状の
稜線と、点火栓と中央の吸気弁シートの間に延在するよ
うに形成される第２の凸状の稜線と、下流側で分岐され
て吸気弁シートに接続される吸気ポートを有する吸気管
と、前記吸気管に設けられ吸気管を開閉可能な制御弁
と、該制御弁の下流側において全ての吸気ポートに向か
って燃料を噴射する噴射弁と、を備え、前記制御弁は、
隣接する吸気ポートの隔壁延長線のうちの１つにまたが
るまたがる位置に開口する切り欠き部を有し、該切り欠
き部の開口面積が隔壁延長線を挟んで不均等となるよう
にしたことを特徴としている。

（作用）本考案では、３つの吸気弁シートのうちの両端の吸気
弁シートと排気弁シートの間に第１の凸状の稜線が形成
されるとともに、点火栓と中央の吸気弁シートの間に延
在するように第２の凸状の稜線が形成され、全ての吸気
ポートに向かって燃料を噴射する噴射弁が設けられると
ともに吸気管に制御弁が回動自在に設けられ、制御弁に
は隣接する吸気ポートの隔壁延長線を挟んで不均等な開
口面積が有する切り欠き部が形成される。したがって、
切り欠き部によって吸気速度が増大され、機関冷間時に
壁流燃料の多い運転領域にあっても、両端の吸気弁シー
トに噴射された燃料が第１の凸状の稜線で吸気の慣性力
によって剥離、飛散化されるとともに、中央の吸気弁シ
ートに噴射された燃料が第２の凸状の稜線で吸気の慣性
力によって剥離、飛散化される。

さらに、全ての吸気ポートに向かって燃料が噴射され
るので、１つの噴霧を形成する燃料量を少なくすること
ができ、壁流燃料量を少なくすることができる。これに
加えて、燃焼室内でスワールが発生してガス流動が強化
される。この結果、点火栓に燃料が直撃するのを防止し
て点火栓のくすぶりが防止されるばかりでなく、燃料の
霧化が促進されて燃焼効率が向上する。

（実施例）以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第１〜４図は本考案の内燃機関の簡単は原理を説明す
る図であり、第１〜３図は２つの吸気弁シートを有する
内燃機関、第４図は３つの吸気弁シートを有する内燃機
関である。また、第５図は本考案に係る内燃機関の一実
施例を示す図である。まず、第１、２に基づいて２つの
吸気弁シート37を有する内燃機関を説明する。なお、図
１、２を以後第１基本例という。第１、２図において、
31はシリンダブロックであり、このブロック31の内壁31
aにはピストン32が摺動自在に設けられている。シリン
ダブロック31の上部にはシリンダヘッド33が取付けられ
ており、シリンダブロック内壁31a、ピストン32および
シリンダヘッド33の間にはペントルーフ型の燃焼室34が
画成されている。シリンダヘッド33にはそれぞれ２つの
吸気弁35a、35bおよび排気弁36a、36bが設けられてお
り、燃焼室34は吸、排気弁35a、35b、36a、36bが着座す
る吸気弁シート37および排気弁シート38の最終段カッタ
端より滑らかにつながる円錐面39、40により一部が構成
され、吸気弁35a、35bおよび排気弁36a、36bの間にはシ
リンダヘッド33から下方に突出する凸状の稜線41が形成
されている。また、シリンダヘッド33には吸気ポート42
a、42bが設けられており、この吸気ポート42a、42bは吸
気管43の下流で分岐され、それぞれ吸気弁35a、35bに接
続されている。

一方、吸気管43には制御弁44が回動自在に設けられて
おり、この制御弁44は図示しない回動軸を介してアクチ
ュエータに連結され、低負荷運転領域、高負荷運転領域
等にアクチュエータにより作動されて吸気管43を開閉可
能となっている。この制御弁44には切り欠き部45が形成
されており、この切り欠き部45は隣接する吸気ポート42
a、42bの隔壁46の延長線にまたがる位置に開口してい
る。また、切り欠き部45の開口面積は隔壁46の延長線を
挟んで不均等になっており、延長線を挟んで吸気弁35a
に向かって開口する第１開口部45aの面積は延長線を挟
んで吸気弁35bに向かって開口する第２開口部45bの面積
に比べて大きくなっている。また、制御弁44の下流には
インジェクタ47が設けられており、このインジェクタ47
は吸気ポート42a、42bの隔壁46の延長線上に配設されて
いる。そして、インジェクタ47から噴射される燃料は吸
気ポート42a、42bおよび吸気弁35a、35bを介して燃焼室
34に供給される。

なお、第２図中48は燃焼室34の略中央部に配設される
ようにシリンダヘッド33に設けられた点火栓である。

次に、作用を説明する。

機関冷間時、アクチュエータによって制御弁44が作動
されて吸気管43が全塞状態になり、吸気管43から切り欠
き部45を介して吸気ポート42a、42bに吸気が導入され
る。一方、インジェクタ47から噴射された燃料は、吸気
弁35a、35bが開かれると吸気弁35a、35bと吸気弁シート
37の間を通って上述した吸気とともに燃焼室34に導入さ
れる。このとき、燃焼室34に導入された燃料の多くは吸
気弁35a、35b側の円錐面39上を壁流となって排気弁36
a、36b方向に流れ込む。そして、この壁流燃料は凸状に
形成された稜線41に衝突して剥離、飛散化される。この
とき、切り欠き部45は第１開口部45aおよび第２開口部4
5bに向かって開口しているため、吸気管43から吸気ポー
ト42a、42bおよび吸気弁35a、35bを介して燃焼室34に導
入される吸気の速度が大きくなり、稜線41で吸気の慣性
力によって剥離、飛散化する燃料量が増大して燃料の霧
化が促進される。そして、稜線41が凸状に形成されてい
るため、吸気速度の上昇によって吸気弁シート37端部で
渦が発生することがなく、大部分の壁流燃料が確実に剥
離、飛散化する。一方、切り欠き部45は吸気ポート42a
を介して吸気弁35aに開口する第１開口部45aの面積が吸
気ポート42bを介して吸気弁35bに開口する第２開口部45
bの面積よりも大きく形成されているため、燃焼室34内
のガス流動が左巻きのスワールになり、燃焼室34内のガ
ス流動が大きくなる。このため、稜線41で剥離、飛散化
された燃料の霧化が一層促進される。

また、機関の高速高負荷運転時にはアクチュエータに
よって制御弁44が作動されて吸気管43が全開状態になる
ため、燃焼室34に導入される吸気量が増大して高出力が
得られる。

第３図は内燃機関の第２基本例を示す図であり、第１
基本例と同様の構成には同一番号を付して説明を省略す
る。この第２基本例は、第２開口部45bよりも開口面積
の大きい第１開口部45aに対向する吸気弁35a方向に噴射
される燃料噴霧ａを、吸気弁35bに向かって噴射される
燃料噴霧ｂよりも多く噴射するインジェクタ51を設けた
ものである。本基本例では、吸気弁35aに導入される吸
気量が多く、燃焼室34内のガス流動も強化されるため、
多くの燃料を吸気弁35aに向かって噴射しても燃料の霧
化を十分に促進することができる。第４図は内燃機関の
第３基本例である５弁式内燃機関を示す図であり、本考
案の一実施例を説明する前に３つの吸気弁シートのうち
２つの吸気弁シートに燃料を噴射する例を説明する。

第４図に示すようにシリンダヘッド61には吸気弁が着
座する３つの吸気弁シート62a〜62cおよび排気弁が着座
する排気弁シート63a、63bが形成されており、吸気弁シ
ート62a、62cおよび排気弁シート63a、63bの間には本考
案の第１の凸状の稜線である凸状の稜線64a、64bが形成
されているとともに、点火栓70、中央の吸気弁シート62
bおよび両端の吸気弁シート62a、62cとの間には本考案
の第２の凸状の稜線である凸状の稜線64cが延在してい
る。また、吸気弁シート62a〜62cには吸気管65の下流で
分岐される吸気ポート65a〜65cがそれぞれ接続されてお
り、吸気管65には制御弁66が設けられている。この制御
弁66には切り欠き部67が形成されており、この切り欠き
部67は隣接する吸気ポート65a、65bの隔壁68の延長線を
挟んで吸気弁シート62aに向かって開口する第１開口部6
7aの面積が吸気弁シート62bに向かって開口する第２開
口部67bの面積よりも大きく形成されている。この制御
分66の下流にはインジェクタ69が設けられており、この
インジェクタ69は吸気弁シード62a、62cに向かって燃料
を噴射する。また、点火栓70は燃焼室71の略中央に位置
するように配置され、吸気弁シート62bを通してインジ
ェクタ69に対向している。

本基本例では、インジェクタ69から噴射された燃料噴
霧ｃは開口面積の大きい第１開口部67aにより点火栓70
から離隔した吸気弁シート62aに導入されるため、吸気
の慣性力によって稜線64aに衝突して剥離、飛散化され
て霧化を促進することができる。これに加えて、燃焼室
71内のガス流動が左巻きのスワールになるため、燃焼室
71内のガス流動を強化させて、燃料の霧化を一層促進す
ることができる。また、燃料噴霧ｃ、ｄの一部は吸気弁
シート62bを通して燃焼室71に導入されるが、第２開口
部67bにより吸気弁シート62bに導入される吸気速度が大
きくなるため、吸気の慣性力によって稜線64cに衝突し
て剥離、飛散化させることができる。

第５図は本考案に係る内燃機関の一実施例を示す図で
あり、本実施例では、燃焼室の構成は第４図と同一であ
り、異なる点はインジェクタ81の中心線P₁を燃焼室71の
中心線Ｐから第２開口部67b側にｌだけオフセットさせ
るとともに、インジェクタ81から全ての吸気弁シート62
a〜62cに向かって燃料を噴射するように構成した点であ
る。次に、作用を説明する。

機関冷間時、アクチュエータによって制御弁66が作動
されて吸気管65が全塞状態になり、吸気管65から切り欠
き部67を介して吸気ポート65a〜65cに吸気が導入され
る。一方、インジェクタ81から噴射された燃料は吸気弁
シート62a〜62cが開かれると吸気弁シート62a〜62cと吸
気弁の間を通って上述した吸気とともに燃焼室71に導入
される。

このとき、燃料噴霧は開口面積の大きい第１開口部67
aにより点火栓70から離隔した吸気弁シート62aに導入さ
れるため、吸気の慣性力によって第１の稜線64aに衝突
して剥離、飛散化されて霧化を促進することができる。
これに加えて、切り欠き部67は隣接する吸気ポート65
a、65bの隔壁68の延長線を挟んで吸気弁シート62aに向
かって開口する第１開口部67aの面積が吸気弁シート62b
に向かって開口する第２開口部67bの面積よりも大きく
形成されているため、燃焼室71内のガス流動が左巻きの
スワールになるため、燃焼室71内のガス流動を強化させ
て、燃料の霧化を一層促進することができる。

また、第２開口部67bにより吸気弁シート62bに導入さ
れる吸気速度が増大するのに加えて、点火栓70に直撃し
易い燃料噴霧ｅの中心線が点火栓70より１だけオフセッ
トしているとともに、第２の稜線64cが点火栓70よりも
インジェクタ81側に形成されているため、インジェクタ
81から吸気弁シート62bに噴射された燃料噴霧ｅは吸気
の慣性力によって第２の稜線64cに衝突して剥離、飛散
化される。このため、燃料の霧化を促進させることがで
きる。

また、機関の高速高負荷運転時にはアクチュエータに
よって制御弁67が作動されて吸気管65が全開状態になる
ため、燃焼室71に導入される吸気量が増大して高出力が
得られる。

このように本実施例では、３つの吸気弁シート62a〜6
2cのうちの両端の吸気弁シート62a、62cと排気弁シート
63a、63bの間に第１の凸状の稜線64a、64bを形成すると
ともに、点火栓70、中央の吸気弁シート62bおよび両端
の吸気弁シート62a、62cとの間に延在するように第２の
凸状の稜線64cを形成し、全ての吸気ポート65a〜65cに
向かって燃料を噴射するインジェクタ81を設けるととも
に吸気管65に制御弁66を回動自在に設け、制御弁66に隣
接する吸気ポート65a、65bの隔壁68延長線を挟んで開口
面積の異なる第１開口部67aおよび第２開口部67bからな
る切り欠き部67を形成したため、切り欠き部67によって
吸気速度を増大させて機関冷間時に壁流燃料の多い運転
領域にあっても、該壁流燃料を第１、第２の稜線64a〜6
4cで吸気の慣性力によって剥離、飛散化することができ
る。

また、全ての吸気ポート65a〜65cに向かって燃料を噴
射しているため、１つの噴霧を形成する燃料量を少なく
することができ、壁流燃料量を少なくすることができ
る。これに加えて、燃焼室71内でスワールを発生させて
ガス流動を強化することができる。このため、点火栓70
に燃料が直撃するのを防止して点火栓70のくすぶりを防
止することができるとともに、燃料の霧化を促進するこ
とができ、燃焼効率を向上させることができる。この結
果、運転性、燃費の向上および排気エミッションの低減
化を図ることができる。

（効果）本考案によれば、３つの吸気弁シートのうちの両端の
吸気弁シートと排気弁シートの間に第１の凸状の稜線を
形成するとともに、点火栓および中央の吸気弁シートの
間に延在するように第２の凸状の稜線を形成し、全ての
吸気ポートに向かって燃料を噴射する噴射弁を設けると
ともに吸気管に制御弁を回動自在に設け、制御弁に隣接
する吸気ポートの隔壁延長線を挟んで不均等な開口面積
を有する切り欠き部を形成したため、切り欠き部によっ
て吸気速度を増大させて機関冷間時に壁流燃料の多い運
転領域にあっても、両端の吸気弁シートに噴射された燃
料を第１の凸状の稜線で吸気の慣性力によって剥離、飛
散化することができるとともに、中央の吸気弁シートに
噴射された燃料を第２の凸状の稜線で吸気の慣性力によ
って剥離、飛散化することができる。

また、全ての吸気ポートに向かって燃料を噴射してい
るため、１つの噴霧を形成する燃料量を少なくすること
ができ、壁流燃料量を少なくすることができる。これに
加えて、燃焼室内でスワールを発生させてガス流動を強
化することができる。このため、点火栓に燃料が直撃す
るのを防止して点火栓のくすぶりを防止することができ
るとともに、燃料の霧化を促進することができる。そし
て、燃焼効率を向上させることができるので、運転性、
燃費の向上および排気エミッションの低減を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１、２図は本考案に係る内燃機関の第１基本例を示す
図であり、第１図はその要部構成図、第２図は第１図の
II-II矢視断面図、第３図は本考案に係る内燃機関の第
２基本例を示す要部構成図、第４図は本考案に係る内燃
機関の第３基本例を示す要部構成図、第５図は本考案に
係る内燃機関の一実施例を示す要部構成図、第６〜８図
は従来の内燃機関を示す図であり、第６図はその内燃機
関の断面図、第７図はその燃焼室の要部構成図、第８図
は第７図のVIII-VIII矢視断面図である。 62a、62b、62c……吸気弁シート、63a、63b……排気弁
シート、64a、64b……第１の凸状の稜線、64c……第２
の凸状の稜線、65……吸気管、65a、65b、65c……吸気
ポート、66……制御弁、67……切り欠き部、68……隔
壁、70……点火栓、71……燃焼室、81……インジェクタ
（噴射弁）。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】燃焼室と、該燃焼室の略中央に配置される点火栓と、該点火栓に対して前記燃焼室の一方側に配設される３つ
の吸気弁シートおよび他方側に配設される排気弁シート
と、両端の吸気弁シートと排気弁シートの間に形成される第
１の凸状の稜線と、点火栓と中央の吸気弁シートの間に延在するように形成
される第２の凸状の稜線と、下流側で分岐されて吸気弁シートに接続される吸気ポー
トを有する吸気管と、前記吸気管に設けられ吸気管を開閉可能な制御弁と、該制御弁の下流側において全ての吸気ポートに向かって
燃料を噴射する噴射弁と、を備え、前記制御弁は、隣接する吸気ポートの隔壁延長線のうち
の１つにまたがる位置に開口する切り欠き部を有し、該
切り欠き部の開口面積が隔壁延長線を挟んで不均等とな
るようにしたことを特徴とする内燃機関。