JP2521660B2 - Two-cycle engine combustion chamber - Google Patents
Two-cycle engine combustion chamberInfo
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２サイクルエンジンに係り、特にその燃焼室
の構造に関する。The present invention relates to a two-stroke engine, and more particularly to the structure of its combustion chamber.
２サイクルエンジンの燃焼室においては、例えば特開
昭51−29622号公報に見られるように、点火プラグが臨
むドームに、ピストン頂面の外周側に向って広がるスキ
ッシュゾーンを連続して設け、ピストンが上死点付近に
達した際に、混合気をスキッシュゾーンで圧縮してドー
ム内に噴出させ、混合気をドーム内に集中させることで
着火率と火炎伝播速度を早め、高出力化を押し進めるこ
とが行なわれている。In a combustion chamber of a two-cycle engine, for example, as seen in Japanese Patent Laid-Open No. 51-29622, a squish zone that spreads toward the outer peripheral side of the piston top surface is continuously provided in a dome facing an ignition plug. When it reaches near the top dead center, the air-fuel mixture is compressed in the squish zone and ejected into the dome, and the air-fuel mixture is concentrated inside the dome, which accelerates the ignition rate and flame propagation speed, and promotes higher output. Is being done.
ところが、このように火炎伝播速度を早めると、シリ
ンダ内の圧力が急激に上昇するため、特にピストン頂面
に加わる衝撃が大きくなる。したがって、この衝撃によ
りピストンが振動するとともに、このピストンの振動が
シリンダブロックやクランクケースに伝わり、これらが
共振して不快な共鳴音が発生する等、エンジンからの騒
音が大きくなる不具合があった。However, if the flame propagation speed is increased in this way, the pressure in the cylinder rapidly rises, so that the impact applied to the top surface of the piston becomes particularly large. Therefore, the shock vibrates the piston, and the vibration of the piston is transmitted to the cylinder block and the crankcase, which resonate with each other to generate an unpleasant resonance sound, which causes a problem that the noise from the engine increases.
この対策として、従来、ドームを深く形成し、着火点
からスキッシュゾーンまでの距離を嫁いで燃焼室内での
火炎の伝播速度を遅くすることにより、シリンダ内の圧
力上昇を穏やかにした例がある。As a countermeasure against this, there is a conventional example in which a dome is formed deeply and the distance from the ignition point to the squish zone is reduced to slow the propagation speed of the flame in the combustion chamber to moderate the pressure increase in the cylinder.
しかしながら、この先行技術の構成によると、ドーム
が深くなることから、ピストンが上死点に達した際に、
スキッシュゾーンで圧縮された混合気が点火プラグの近
傍にまで充分に行き亙らなくなる。However, according to the configuration of the prior art, the dome is deepened, so that when the piston reaches the top dead center,
The air-fuel mixture compressed in the squish zone does not reach the vicinity of the spark plug sufficiently.
したがって、騒音は少なくなるものの、本来のスキッ
シュ効果が損われてしまい、高回転域での出力が低下す
る等の不都合が生じる。Therefore, although the noise is reduced, the original squish effect is impaired, which causes a problem such as a reduction in output in a high rotation range.
本発明は、このような事情にもとづいてなされたもの
で、火炎の成長を何等妨げることなく燃焼室内の急激な
圧力上昇を防止でき、騒音を低減できる２サイクルエン
ジンの燃焼室の提供を目的とする。The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a combustion chamber of a two-cycle engine capable of preventing a rapid pressure increase in the combustion chamber and suppressing noise without hindering flame growth. To do.
上記目的を達成するため、本発明は、点火プラグが臨
むドームと、このドームに連続してピストン頂面の外周
側に向って広がり、ピストンが上死点付近に達した際に
混合気を圧縮して上記ドーム内に噴出させるスキッシュ
ゾーンと、を備えた２サイクルエンジンの燃焼室を前提
としている。In order to achieve the above object, the present invention has a dome facing an ignition plug and a dome that is continuous with the dome and spreads toward the outer peripheral side of the piston top surface, and compresses the air-fuel mixture when the piston reaches the vicinity of top dead center. Then, the combustion chamber of the two-cycle engine provided with a squish zone for ejecting into the dome is premised.
そして、上記ドームに、上記スキッシュゾーンに連な
る溝状の通路を形成し、この通路内に上記点火プラグを
配置するとともに、上記通路は、上記点火プラグから上
記スキッシュゾーンとの連続部に近づくに従い溝深さが
浅くなり、しかも、溝幅が狭くなるような形状を有して
いることを特徴としている。And, in the dome, a groove-shaped passage that connects to the squish zone is formed, and the spark plug is arranged in this passage, and the passage is formed into a groove as it approaches a continuous portion from the spark plug to the squish zone. It is characterized by having a shape such that the depth becomes shallow and the groove width becomes narrow.
この構成によれば、ピストンの上昇に伴いスキッシュ
ゾーンで圧縮された混合気は、狭い通路内に集中するの
で、この通路内では混合気の攪拌が促進され、燃え易い
状態に保たれる。このため、通路内の混合気に点火プラ
グを介して着火されると、火炎は通路を伝わって成長を
開始するので、この燃焼室内に火炎の伝播道が形成さ
れ、この燃焼室内での火炎の成長方向が定まる。そし
て、この火炎は、成長過程において通路の周囲の混合気
に徐々に燃え広がるとともに、この通路の端部において
スキッシュゾーン内の混合気に燃え広がるから、燃焼の
成長が通路に沿うように制限される。しかも、通路は、
点火プラグから遠ざかる程に、溝深さおよび溝幅共に減
少されているから、この通路内に蓄えられる混合気の量
がスキッシュゾーンに近づくにつれて徐々に減少し、そ
れに伴い火炎の急激な拡散が阻止される。そのため、従
来に比べてドーム内での火炎の拡大が抑制される。According to this configuration, the air-fuel mixture compressed in the squish zone as the piston rises concentrates in the narrow passage, so that the agitation of the air-fuel mixture is promoted in the passage, and the air-fuel mixture is kept in a flammable state. For this reason, when the air-fuel mixture in the passage is ignited through the spark plug, the flame propagates through the passage and starts to grow, so that a propagation path of the flame is formed in this combustion chamber, and the flame in the combustion chamber The growth direction is fixed. This flame gradually spreads to the air-fuel mixture around the passage during the growth process, and also spreads to the air-fuel mixture in the squish zone at the end of the passage, so that the growth of combustion is restricted along the passage. It Moreover, the passage is
Both the groove depth and groove width are reduced as the distance from the spark plug increases, so the amount of air-fuel mixture stored in this passage gradually decreases as it approaches the squish zone, and abrupt flame spread is prevented accordingly. To be done. Therefore, the expansion of the flame in the dome is suppressed as compared with the conventional case.
この結果、燃焼室内での火炎伝播速度が遅くなり、ク
ランク角に対するシリンダ内の圧力上昇が穏やかとなる
とともに、最大燃焼圧力も低くなり、その分、ピストン
頂面に加わる衝撃も少なくなる。したがって、ピストン
の振動が減少し、シリンダブロックやクランクケース回
りの共振を防止することができ、エンジンの駆音を低く
抑えることができる。As a result, the flame propagation speed in the combustion chamber becomes slower, the pressure increase in the cylinder with respect to the crank angle becomes gentle, and the maximum combustion pressure also becomes lower, so that the impact applied to the piston top surface is correspondingly reduced. Therefore, the vibration of the piston is reduced, the resonance around the cylinder block and the crankcase can be prevented, and the noise of the engine can be suppressed low.
また、シリンダ内の圧力上昇や最大燃焼圧力が低く抑
えられても、火炎は通路に沿いつつ順次その周囲に燃え
広がるから、燃焼室内での火炎の成長は円滑に行なわ
れ、火炎は燃焼室の隅隅にまで確実に行き亘る。よっ
て、シリンダ内の平均有効圧力はこれまでと略同等の値
にまで上昇することになり、高回転域での出力も同時に
確保することができる。Further, even if the pressure rise in the cylinder and the maximum combustion pressure are suppressed to a low level, the flame gradually spreads out along the passage and around it, so that the flame grows smoothly in the combustion chamber, and the flame is generated in the combustion chamber. It surely reaches every corner. Therefore, the average effective pressure in the cylinder rises to almost the same value as before, and the output in the high rotation range can be secured at the same time.
以下本発明の第１実施例を、自動二輪車用の２サイク
ルエンジンに適用した第１図ないし第４図にもとづいて
説明する。The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4 applied to a two-cycle engine for a motorcycle.
図中１はシリンダブロック、２はシリンダヘッドを示
し、シリンダブロック１内にはシリンダ1aが形成されて
いる。シリンダ1aの内周面には、吸気口４および排気口
５が対向して開設されているとともに、この排気口５の
径方向両側には、主掃気口６および補助掃気口７が夫夫
開設され、これら吸気口４、排気口５および両掃気口6,
7はピストン３によって開閉される。In the figure, 1 is a cylinder block, 2 is a cylinder head, and a cylinder 1a is formed in the cylinder block 1. An intake port 4 and an exhaust port 5 are opened to face each other on the inner peripheral surface of the cylinder 1a, and a main scavenger port 6 and an auxiliary scavenger port 7 are opened on both sides of the exhaust port 5 in the radial direction. These intake port 4, exhaust port 5 and both scavenging ports 6,
The piston 7 is opened and closed by the piston 3.
なお、両掃気口6,7は掃気通路８を通じて図示しない
クランクケース内のクランク室に連通されている。Both scavenging ports 6 and 7 communicate with a crank chamber (not shown) in a crankcase through a scavenging passage 8.
上記シリンダ1aの頂部には、ピストン３が上死点付近
に達した際に、このピストンの頂面3aとシリンダヘッド
２の対向面2aとの間で燃焼室９が形成される。この燃焼
室９はシリンダ1aの中心線O1−O1上に位置するととも
に、ピストン３側の開口形状が円形のドーム10と、この
ドーム10の開口部に連続してピストン３の頂面3aの外周
側に向って広がるリング状のスキッシュゾーン11とから
構成される。そして、スキッシュゾーン11におけるピス
トン３の頂面3aと対面するスキッシュ面11aは、径方向
内側に進むに従って頂面3aから離間する方向に傾斜され
ており、したがって、圧縮行程時に、ピストン３が上死
点付近にまで上昇すると、スキッシュゾーン11で圧縮さ
れた混合気がドーム10内に噴出される。At the top of the cylinder 1a, a combustion chamber 9 is formed between the top surface 3a of the piston 3 and the facing surface 2a of the cylinder head 2 when the piston 3 reaches near the top dead center. The combustion chamber 9 is located on the center line O 1 -O 1 of the cylinder 1a, and the dome 10 having a circular opening shape on the piston 3 side, and the top surface 3a of the piston 3 continuous with the opening of the dome 10. And a ring-shaped squish zone 11 that spreads toward the outer peripheral side. The squish surface 11a facing the top surface 3a of the piston 3 in the squish zone 11 is inclined in a direction away from the top surface 3a as it goes inward in the radial direction. Therefore, during the compression stroke, the piston 3 tops dead. When rising to the vicinity of the point, the air-fuel mixture compressed in the squish zone 11 is ejected into the dome 10.
ところで、ドーム10のピストン３と対向する内面10a
には、溝状の通路12が形成されている。本実施例の通路
12は第２図に示すように、渦巻形をなしており、その一
端12aがスキッシュゾーン11に連続しているとともに、
他端12bがシリンダ1aの中心線O1−O1に対し偏心して位
置している。そして、この通路12は上記一端から他端に
進むに従って溝深さＨが徐々に連続して深くなってお
り、溝深さＨが最も深く、かつシリンダ1aに対し偏心し
た他端12bに点火プラグ13がねじ込まれている。また、
この通路12は、第２図に示すように、点火プラグ13から
遠ざかるに従い溝幅Ｄが徐々に狭く形成されている。し
たがって、通路12は、点火プラグ13からスキッシュゾー
ン11との連通部に進むにつれて溝深さＨおよび溝幅Ｄ共
に減少するような先細りの形状をなしている。By the way, the inner surface 10a of the dome 10 facing the piston 3
A groove-shaped passage 12 is formed in the groove. Passage of this embodiment
As shown in FIG. 2, 12 has a spiral shape, and one end 12a thereof is continuous with the squish zone 11, and
The other end 12b is located eccentrically with respect to the center line O 1 -O 1 of the cylinder 1a. The groove depth H of this passage 12 gradually increases continuously from the one end to the other end, and the groove depth H is the deepest and the other end 12b eccentric to the cylinder 1a has an ignition plug. 13 is screwed. Also,
As shown in FIG. 2, the passage 12 is formed so that the groove width D gradually becomes narrower as it goes away from the spark plug 13. Therefore, the passage 12 has a tapered shape such that both the groove depth H and the groove width D decrease as it goes from the spark plug 13 to the communicating portion with the squish zone 11.
なお、このような通路12にあっては、燃焼室９内での
混合気の円滑な流れを考慮して、その底面12aが滑らか
な曲面に形成されている。In the passage 12, the bottom surface 12a of the passage 12 is formed into a smooth curved surface in consideration of the smooth flow of the air-fuel mixture in the combustion chamber 9.
このような構成によれば、ドーム10の内面10aに渦巻
形の通路12を形成したので、ピストン３の上昇に伴って
スキッシュゾーン11で圧縮された混合気は、狭い通路12
内に集中して導びかれる。このため、通路12内では混合
気の攪拌が促進され、燃え易い状態に保たれるので、こ
の混合気に点火プラグ13で着火されると、火炎は通路12
を伝って成長を開始することになり、燃焼室９内には火
炎の伝播道が形成される。そして、この火炎は成長過程
において通路12の周囲の混合気に徐々に燃え広がるとと
もに、この通路12の一端を通じてスキッシュゾーン11内
の混合気に燃え広がるから、燃焼の成長が通路12に沿う
ように制限される。しかも、この通路12は、点火プラグ
13からスキッシュゾーン11との連通部に近づくにつれ
て、溝深さＨおよび溝幅Ｄ共に減少されているから、こ
の通路12内の混合気の量がスキッシュゾーン11に近づく
に従い徐々に減少し、それに伴い火炎の急激な拡散が阻
止される。そのため、従来に比べて燃焼室９内での火炎
伝播速度が遅くなる。According to this structure, since the spiral passage 12 is formed on the inner surface 10a of the dome 10, the air-fuel mixture compressed in the squish zone 11 as the piston 3 moves upward is narrow.
It is guided in by concentrating inside. For this reason, stirring of the air-fuel mixture is promoted in the passage 12 and is maintained in a state of being easily burned.
Therefore, the propagation of the flame is formed in the combustion chamber 9. Then, this flame gradually spreads in the air-fuel mixture around the passage 12 in the growth process, and also spreads in the air-fuel mixture in the squish zone 11 through one end of the passage 12, so that the combustion growth follows the passage 12. Limited. Moreover, this passage 12 is a spark plug.
Since the groove depth H and the groove width D are both decreased as the distance from 13 to the communicating portion with the squish zone 11 is decreased, the amount of the air-fuel mixture in the passage 12 is gradually decreased as it approaches the squish zone 11, and With this, the rapid spread of the flame is prevented. Therefore, the flame propagation speed in the combustion chamber 9 becomes slower than in the conventional case.
このように火炎伝播速度が遅くなると、第４図からも
明らかなように、破線で示す従来に比べてクランク角に
対するシリンダ1a内の圧力上昇が穏やかとなるととも
に、最大燃焼圧力も低く抑えられ、ピストン３の頂面3a
に加わる衝撃も少なくなる。したがって、ピストン３自
体の振動が抑えられるから、シリンダブロック１やクラ
ンクケース回りの共振を防止することができ、エンジン
の騒音を低く抑えることができる。When the flame propagation speed is slowed in this way, as is apparent from FIG. 4, the pressure increase in the cylinder 1a with respect to the crank angle becomes gentler and the maximum combustion pressure is suppressed to a low level as compared with the conventional case shown by the broken line. Top surface 3a of piston 3
The impact applied to is also reduced. Therefore, the vibration of the piston 3 itself is suppressed, so that the resonance around the cylinder block 1 and the crankcase can be prevented, and the noise of the engine can be suppressed to a low level.
しかも、上記構成の場合、シリンダ1aの圧力上昇や最
大燃焼圧力が低く抑えられても、火炎は通路12に沿いつ
つ順次その周囲に燃え広がるから、燃焼室９内での火炎
の成長は円滑に行なわれ、火炎は燃焼室９の隅々にまで
確実に行き亘る。したがって、シリンダ1aの平均有効圧
力はこれまでと略同等の値となり、高回転域での出力も
同時に確保することができる。Moreover, in the case of the above configuration, even if the pressure rise in the cylinder 1a and the maximum combustion pressure are suppressed to a low level, the flame spreads to and around the passage 12 in sequence, so that the flame grows smoothly in the combustion chamber 9. As a result, the flame spreads to every corner of the combustion chamber 9. Therefore, the average effective pressure of the cylinder 1a becomes substantially the same value as before, and the output in the high rotation range can be secured at the same time.
なお、上述した第１実施例では通路を渦巻形に形成し
たが、例えば第５図および第６図に示した本発明の第２
実施例のように、通路21を十字形に形成しても良い。こ
の場合、通路21は、シリンダ1aの中心線O1−O1上に位置
する交差部22を有し、この交差部22に点火プラグ13が配
置されている。そして、通路21は、その溝深さＨが交差
部22で最も深くなっており、この溝深さＨは、交差部22
からスキッシュゾーン11に連なる端部に進むに従い徐々
に浅く形成されている。また、この通路21は、第６図に
示すように、点火プラグ13からスキッシュゾーン11に連
なる端部に近づく従い溝幅Ｄが徐々に狭く形成されてい
る。したがって、通路21は、点火プラグ13から遠ざかる
に従い溝深さＨおよび溝幅Ｄ共に減少するような形状を
なしている。Although the passage is formed in a spiral shape in the first embodiment described above, for example, the second embodiment of the present invention shown in FIGS.
As in the embodiment, the passage 21 may be formed in a cross shape. In this case, the passage 21 has an intersection 22 located on the center line O1-O1 of the cylinder 1a, and the ignition plug 13 is arranged at this intersection 22. The groove depth H of the passage 21 is the deepest at the intersection 22, and the groove depth H is equal to the intersection 22.
From the squish zone 11 to the end, the depth is gradually reduced. Further, as shown in FIG. 6, the passage 21 is formed such that the follower groove width D is gradually narrowed toward the end portion extending from the spark plug 13 to the squish zone 11. Therefore, the passage 21 is shaped so that both the groove depth H and the groove width D decrease as the distance from the spark plug 13 increases.
さらに、本発明に係る２サイクルエンジンは、自動二
輪車用に制約されず、その他の車両や車両以外の種々の
分野にも適用可能である。Furthermore, the two-cycle engine according to the present invention is not limited to motorcycles, and can be applied to other vehicles and various fields other than vehicles.
以上詳述した本発明によれば、火炎の成長が通路に沿
うように制限されるとともに、この通路は、スキッシュ
ゾーンに近づくに従い徐々にその容積が減じられ、ここ
に蓄えられる混合気量も少なくなるので、火炎の急激な
拡散が阻止され、従来に比べて燃焼室内での火炎伝播速
度が遅くなる。そのため、ピストン頂面に加わる衝撃が
少なくなり、このピストン自体の振動が抑えられるの
で、シリンダブロックやクランクケース回りの共振を防
止でき、エンジンの騒音を低く抑えることができる。し
かも、シリンダ内の圧力上昇や最大燃焼圧力が低く抑え
られても、その平均有効圧力はこれまでと大差のない値
にまで上昇するので、高回転域での出力も確保でき、性
能面でも何等問題は生じない等の利点がある。According to the invention described in detail above, the growth of the flame is restricted along the passage, the volume of this passage is gradually reduced as it approaches the squish zone, and the amount of air-fuel mixture stored therein is also small. Therefore, the rapid diffusion of the flame is prevented, and the flame propagation speed in the combustion chamber becomes slower than in the conventional case. Therefore, the impact applied to the top surface of the piston is reduced, and the vibration of the piston itself is suppressed, so that resonance around the cylinder block and the crankcase can be prevented, and engine noise can be suppressed to a low level. Moreover, even if the pressure rise in the cylinder and the maximum combustion pressure are suppressed to a low level, the average effective pressure rises to a value that is not much different from the past, so it is possible to secure output in the high rotation range and also in terms of performance. There are advantages such as no problems.
第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は２サイクルエンジンの断面図、第２図はシリンダヘ
ッドの平面図、第３図は吸気口、排気口および掃気口の
位置関係を示す概略図、第４図は特性図、第５図および
第６図は本発明の第２実施例を示し、第５図は２サイク
ルエンジンの断面図、第６図はシリンダヘッドの平面図
である。 1a……シリンダ、３……ピストン、3a……ピストン頂
面、９……燃焼室、10……ドーム、11……スキッシュゾ
ーン、12,21……通路、13……点火プラグ。1 to 4 show a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a two-cycle engine, FIG. 2 is a plan view of a cylinder head, FIG. 3 is a schematic view showing a positional relationship between an intake port, an exhaust port and a scavenging port, FIG. 4 is a characteristic diagram, FIG. FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a sectional view of a two-cycle engine, and FIG. 6 is a plan view of a cylinder head. 1a Cylinder, 3 piston, 3a piston top surface, 9 combustion chamber, 10 dome, 11 squish zone, 12, 21 passage, 13 spark plug.
Claims (1)
がり、ピストンが上死点付近に達した際に混合気を圧縮
して上記ドーム内に噴出させるスキッシュゾーンと、を
備えた２サイクルエンジンの燃焼室において、 上記ドームに、スキッシュゾーンに連なる溝状の通路を
形成し、この通路内に上記点火プラグを配置するととも
に、 上記通路は、上記点火プラグから上記スキッシュゾーン
との連続部に近づくに従い溝深さが浅くなり、しかも、
溝幅が狭くなるような形状を有していることを特徴とす
る２サイクルエンジンの燃焼室。1. A dome facing an ignition plug, and a dome extending continuously toward the outer peripheral side of the piston top surface, and when the piston reaches the vicinity of top dead center, the air-fuel mixture is compressed into the dome. In a combustion chamber of a two-cycle engine equipped with a squish zone for jetting, a groove-shaped passage extending to the squish zone is formed in the dome, the spark plug is arranged in the passage, and the passage is The groove depth becomes shallower as it approaches the continuous part from the spark plug to the squish zone.
A combustion chamber for a two-cycle engine, which has a shape such that the groove width becomes narrow.
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| JP60189975A JP2521660B2 (en) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | Two-cycle engine combustion chamber |
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1985
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