JP2603216Y2 - 内燃機関の燃焼室構造 - Google Patents

内燃機関の燃焼室構造

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JP2603216Y2 JP1992026463U JP2646392U JP2603216Y2 JP 2603216 Y2 JP2603216 Y2 JP 2603216Y2 JP 1992026463 U JP1992026463 U JP 1992026463U JP 2646392 U JP2646392 U JP 2646392U JP 2603216 Y2 JP2603216 Y2 JP 2603216Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、内燃機関の燃焼室内の
混合気および新気に生じさせるタンブル流の流れを強化
するための燃焼室構造に関する。
【0002】
【従来の技術】昨今の低燃費化エンジンの要求に答え、
燃焼室内に燃料の濃い部分と、薄い部分とを形成させ、
燃焼室全体では燃料が希薄な状態に保ち、その濃い部分
を燃焼させることで少ない燃料で燃焼を行い、従来のエ
ンジンより燃費を稼ぐエンジンが最近開発されて来てい
る。
【0003】上記エンジンは、2つの吸気ポートからそ
れぞれ空燃比がリッチな混合気とリーンな混合気または
空気を層状状態で燃焼室に供給し、全体として希薄燃焼
を行わせて、燃費の改善やCOの低減、あるいは低ノッ
ク性の向上等をはかる成層燃焼エンジンが提案されてい
る。
【0004】上記のような成層燃焼エンジンでは、2つ
の吸気ポートから供給される混合気及び空気により、気
筒内に層状のタンブル流が生成され、気筒中央から偏心
した位置にある一方の吸気ポートのみに燃料を噴射し、
その燃料が噴射される吸気ポート側に気筒中心から偏心
した位置、すなわち空燃比がリッチな領域に、点火栓で
点火させ燃焼させることで、全体として空燃比がリーン
であっても、従来のエンジンと比較してほぼ同等な安定
度のある燃焼が得られることが確認されている。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】上記のような成層燃焼
エンジンは図9に示す。シリンダヘッド1内にあり、燃
焼室3内に吸気を連通するストレートな吸気ポート5,
7を通った吸気は、燃焼室3の頂面に沿ってタンブル流
を形成しながら燃焼室3に流入する。
【0006】しかしながら、従来からある燃焼室と弁と
の構造では、排気弁9,11のバルブヘッド13,15
の傘表17,19の外周である弁マージン13a,15
aが、燃焼室3の頂面に対して突出している。
【0007】このため、例えば吸気弁21,23が開弁
して、混合気及び新気がタンブル流を形成しながら吸気
ポート5,7から燃焼室3内に流入する場合などは、タ
ンブル流の一部が燃焼室3内に突出している排気弁9,
11の弁マージン13a,15aに衝突し、吸気タンブ
ル流を阻害して吸気の成層化の妨げとなっていた。
【0008】そこで図10〜図12に示すようなエンジ
ンが考案された。このエンジンは、図12のように排気
弁9,11の閉弁時に燃焼室3頂面に触れている排気弁
9,11のバルブヘッド13,15の弁フェース13
b,15bおよび弁マージン13a,15aを、図11
および図12での点線で示している従来の排気弁と比較
して、バルブシート25,27と嵌合する形状に凹めら
れている凹部33が設けられている。
【0009】上記凹部33は、このバルブシート25,
27と排気弁9,11のバルブヘッド13,15との嵌
合代を深くし、同バルブヘッド13,15を排気ポート
29,31側に深く入る様に構成されているので、燃焼
室3頂面と排気弁9,11のバルブヘッド13,15の
傘表17,19の面とが図11に示すように略面一とな
り、吸気タンブル流が排気弁9,11のバルブヘッド1
3,15の弁マージン13a,15aに衝突しないよう
にしたので、吸気タンブルの流れが阻害されずに吸気の
成層化の効率を促すエンジンである。
【0010】しかし図11および図12に示すように、
このようなエンジンにおいては、排気弁9,11の弁フ
ェース13b,15bおよび弁マージン13a,15a
に凹部33を設けたため、凹部33のステム47,49
側に隣接する弁フェース13b,15bの部分に凸形状
が生じる。このため図12に示すように排気行程におい
て、凸形状である凸部35に排気流が矢印37のように
衝突し、排気流を乱し排気効率を下げる原因となる。
【0011】さらに排気行程の排気弁リフト位置が、従
来のリフト位置(図12の点線の排気弁位置)より弁マ
ージン13a,15aの厚さ分だけ排気ポート29,3
1に近くなるめ、弁フェースの凸部35とバルブシート
25,27との距離Dは、従来の場合に比べ凸部35の
凸部分だけ狭くなる。これによって、排気流通路の通路
面積が減少し、排気効率を低下させる原因となってい
た。
【0012】
【課題を解決するための手段】エンジンのシリンダヘッ
ド下面に形成されたペントルーフ型の燃焼室と、上記燃
焼室内面の上記ペントルーフの一側に開口すると共に上
記燃焼室内に流れ込んだ吸気がタンブル流を形成するよ
うに略ストレートな形状をなした吸気ポートと、上記吸
気ポートを開閉する吸気弁と、上記燃焼室内面の上記ペ
ントルーフの他側で上記吸気ポートの開口に隣接し且つ
上記タンブル流の流れ方向に配置されて開口するように
形成された排気ポートと、上記排気ポートを開閉する排
気弁と、上記排気弁の周囲の燃焼室頂面のうち上記吸気
弁側燃焼室頂面を所定量凹ませることにより同排気弁閉
弁時に上記排気弁の傘表(カサオモテ)面と上記燃焼室
頂面とを略面一とする第1凹部とを備え、上記吸気ポー
トから上記排気弁側の上記燃焼室内に流れ込んだ吸気を
上記排気弁の傘表面によってガイドして上記排気弁側の
燃焼室側壁に導くことを特徴とする。
【0013】
【作用】本願考案によると、燃焼室頂面部の内周面と排
気弁の傘表面とが略面一となると共に、吸気ポートから
排気弁側の燃焼室内に流れ込んだ吸気を排気弁の傘表面
によってガイドして排気弁側の燃焼室側壁に導くことに
よって、吸気行程では吸気ポートから燃焼室に流れ込ん
だ吸気が吸気ポートに隣接し且つタンブル流の流れ方向
に位置する排気弁の弁マージンに衝突することなく、さ
らに吸気ポートから燃焼室に流れ込んだ吸気がこの排気
弁の傘表面によってガイドされ排気弁側の燃焼室側壁に
導かれることにより、吸気タンブル流を効率よく生成す
ることができる。また、排気行程では、弁フェースに凹
凸がないため、排気流は排気弁のバルブヘッドに沿って
排気流に乱れを生じることなく滑らかに排気ポートへ流
れ、更に排気流通路の通路面積を減少したりすることも
なく、排出すべき排気を充分に排出できる。
【0014】
【実施例】以下、本願考案の第1実施例を吸排気弁の有
する場合について図1、図2を用いて説明する。なお従
来構造で既に説明した構成については、同一符号を付し
て説明を省略する。
【0015】図1はペントルーフ型燃焼室を持つエンジ
ンの鉛直方向断面図であり、図2のI−Iに沿う断面図
である。図2は図1のII−IIに沿う矢視断面図である。
燃焼室3頂面には、断面が逆三角形状でタンブル流を生
成するストレートな吸気ポート5,7の開口端39,4
1と排気ポート29,31の開口端43,45を有し、
吸気弁21,23および排気弁9,11によって開閉さ
れる。
【0016】上記開口端43,45の周囲を所定量凹め
た第1凹部51,53を設ける。上記第1凹部は吸気弁
21,23側部分のバルブシート25,27を燃焼室3
に突出する弁マージン13a,15aの厚さ分だけ燃焼
室3頂面を凹めたものである。
【0017】さらに第1凹部51,53は、図2に示す
ようにバルブヘッド13,15の径以上の略円弧であ
り、第1凹部51,53の吸気弁側端部55,57から
開口端43,45のシリンダブロック側端部61,63
に向かって凹め量を徐々に減らし、シリンダブロック側
端部61,63で燃焼室3内面と略同一面になる。
【0018】さらにシリンダブロック59側の燃焼室3
頂面では、バルブシート25,27の面が燃焼室3頂面
に対して従来のバルブシートと燃焼室頂面とが同一構造
であるため、開口端43,45のバルブシート25,2
7は従来のバルブシートより上記第1凹部51,53の
凹め量だけ、吸気弁側がピストン運動方向上方に傾き、
バルブシート25,27の垂線方向である上記排気弁
9、11のステム47,49の軸線Aは、従来のバルブ
ステム軸線Bに対して、ピストン65運動方向下方へ傾
倒している。
【0019】従って、本実施例の場合には図2におい
て、排気弁9,11の傘表17,19は吸気弁21,2
3側では燃焼室3頂面と略面一となり、その反対側即ち
シリンダブロック59側に行くにしたがって、上記弁マ
ージン13a,15aが次第に燃焼室内に露出する構造
になっている。
【0020】上記構成によると、内燃機関の吸気行程で
は、吸気ポート5,7から燃焼室3に流れ込んだ吸気タ
ンブル流が、排気弁9,11のバルブヘッド13,15
の弁マージン13a,15aに衝突せず、排気弁9,1
1の傘表17,19の傾斜にガイドされ、効率よいタン
ブル流を生成することができ、燃焼室3の成層化を促進
させ、それに伴う空燃比のリーン化を進め燃費の向上を
促す。
【0021】さらに排気行程では、排気弁9,11のバ
ルブヘッド13,15の弁マージン13a,15a、弁
フェース13b,15b、バルブシート25,27の形
状は従来通りなので、燃焼後の排気流がそれらの形状に
沿って、効率良く排気ポート29,31内に排出され
る。
【0022】次に本願考案の第2実施例について図3、
図4を用いて説明する。なお従来例および第1実施例で
既に説明した構成については、同一符号を付して説明を
省略する。
【0023】図3はペントルーフ型燃焼室構造であり、
図4のIII −III に沿う断面図である。上記第1実施例
と同様に排気弁9,11を閉じる時に燃焼室3に突出す
る同吸気弁21,23側の略弁マージン13a,15a
部分の厚さ分だけ、燃焼室3内面より凹めてバルブシー
ト25,27を配設し、第1凹部51,53を形成す
る。
【0024】さらにシリンダブロック59側の燃焼室3
内面を略弁マージン13a,15aの厚さ分だけ凹め
て、上記吸気弁側と同様に第2凹部65,67を形成す
る。上記第2凹部65,67は、バルブヘッド13,1
5の径以上の円弧でかつシリンダブロック59と隣接す
る燃焼室3頂面の略端部59aに達するように形成され
ている。
【0025】上記構成によると、吸気行程では、吸気ポ
ート5,7から燃焼室3に流れ込んだ吸気流は排気弁
9,11のバルブヘッド13,15の弁マージン13
a,15aに衝突することなく吸気タンブル流を形成で
きる。さらに排気行程では、燃焼後の排気が排気弁9,
11のバルブヘッド13,15の弁マージン13a,1
5a、弁フェース13b,15b、バルブシート25,
27等の形状に沿って、第1、第2凹部51,53,6
5,67にガイドされ、効率良く排気ポート29,31
内に排出される。
【0026】また、第2実施例では図3のIV−IVに沿う
矢視断面図である図4のように、第2凹部65,67は
排気弁9,11のバルブヘッド13,15より径の大き
い円弧であったが、第5図のように排気弁略中央部から
シリンダブロック側の燃焼室3頂面の全域を凹めてもよ
い。また、第1凹部および第2凹部の凹める大きさをほ
ぼ同じに形成してもよい。即ち排気弁ステム軸線Aと従
来構造の排気弁ステム軸線Bとが略同一軸線となるよう
に形成しても、上記両凹部の凹め量を変えて第1実施例
のように両軸線A、Bが非平行となるようにしてもよ
い。
【0027】上記第1実施例および第2実施例は、4弁
エンジンについてであるが、本願考案はこれに限ること
なく、第6図〜第8図のような点火プラグを片寄せにし
た3弁エンジンあるいは、5弁エンジンでも上記同様の
作用効果が得られる。上記実施例では、吸排気弁のバル
ブシート25,27を有するものについて説明したが、
バルブシート25,27を使用せずに、このシリンダヘ
ッドに直接バルブシートを形成するものであっても同様
の作用効果が得られる。
【0028】
【効果】以上のように本願考案によると、燃焼室頂面部
の内周面と排気弁の傘表面とが略面一となると共に、吸
気ポートから排気弁側の燃焼室内に流れ込んだ吸気を排
気弁の傘表面によってガイドして排気弁側の燃焼室側壁
に導くことによって、吸気行程では、吸気タンブル流を
効率よく生成することができるので、空燃比をよりリー
ンに制御することができ、燃費をより向上できると共
に、排気行程では、排気流の流れを乱す凹凸もなく、更
に排気流通路の通路面積を減少したりすることもないの
で、排気がバルブヘッドの形状に沿って排気ポートに排
出され、効率の良い排気が行われるため燃焼効率をアッ
プしてエンジン出力を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願考案の第1実施例を最も良く表した燃焼室
の鉛直方向断面図であり、図2のI−Iに沿う断面図で
ある。
【図2】本願考案の第1実施例の図1のII−II線に沿う
矢視断面図である。
【図3】本願考案の第2実施例を最も良く表した燃焼室
の鉛直方向断面図であり、図4のIII −III に沿う断面
図である。
【図4】本願考案の第2実施例の図3のIV−IV線に沿う
矢視断面図である。
【図5】本願考案の第2実施例の応用例であり、図3の
IV−IV線に沿う矢視断面図である。
【図6】本願考案の第1実施例の応用例であり、図1の
II−II線に沿う矢視断面図である。
【図7】本願考案の第2実施例の応用例であり、図3の
IV−IV線に沿う矢視断面図である。
【図8】本願考案の第2実施例の応用例であり、図3の
IV−IV線に沿う矢視断面図である。
【図9】従来の燃焼室と弁構造を表した構造の吸気行程
を示す燃焼室断面図である。
【図10】弁に凹部を設け燃焼室内面とバルブヘッド裏
面を面一にした従来構造の吸気行程燃焼室断面図であ
る。
【図11】図10における排気弁のバルブヘッド拡大図
である。
【図12】弁に凹部を設け燃焼室内面とバルブヘッド裏
面を面一にした従来構造の排気行程を示す燃焼室断面図
である。
【符号の説明】
3 燃焼室 5,7 吸気ポート 9,11 排気弁 17,19 傘表 21,23 吸気弁 25,27 バルブシート 29,31 排気ポート 51,53 第1凹部 65,67 第2凹部

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンのシリンダヘッド下面に形成され
    たペントルーフ型の燃焼室と、上記燃焼室内面の上記ペ
    ントルーフの一側に開口すると共に上記燃焼室内に流れ
    込んだ吸気がタンブル流を形成するように略ストレート
    な形状をなした吸気ポートと、上記吸気ポートを開閉す
    る吸気弁と、上記燃焼室内面の上記ペントルーフの他側
    で上記吸気ポートの開口に隣接し且つ上記タンブル流の
    流れ方向に配置されて開口するように形成された排気ポ
    ートと、上記排気ポートを開閉する排気弁と、上記排気
    弁の周囲の燃焼室頂面のうち上記吸気弁側燃焼室頂面を
    所定量凹ませることにより同排気弁閉弁時に上記排気弁
    の傘表(カサオモテ)面と上記燃焼室頂面とを略面一と
    する第1凹部とを備え、上記吸気ポートから上記排気弁
    側の上記燃焼室内に流れ込んだ吸気を上記排気弁の傘表
    面によってガイドして上記排気弁側の燃焼室側壁に導く
    ことを特徴とする内燃機関の燃焼室構造。
  2. 【請求項2】上記排気弁の周囲の燃焼室頂面のうちシリ
    ンダブロック側の燃焼室頂面を所定量凹ませ、排気行程
    時に上記排気弁とバルブシートとの間の排気流体が滑ら
    かに流れるような第2凹部を備えた請求項1記載の内燃
    機関の燃焼室構造。
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