JP2629969B2

JP2629969B2 - 内燃機関の燃焼室構造

Info

Publication number: JP2629969B2
Application number: JP1202518A
Authority: JP
Inventors: 淳一横山; 友則漆原; 孝則日吉; 辰男太刀川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-08-04
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1997-07-16
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: JPH0367015A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は内燃機関の燃焼構造の改良に関する。

（従来の技術）一つの燃焼室に４つの弁、即ち吸気弁と排気弁を２個
づつもつ４弁式の内燃機関では、燃焼室の構造として一
般的にはペントルーフ型を採用することが多い。ペント
ルーフ型燃焼室では、屋根型に対向するフラットな各斜
面にそれぞれ吸気弁と排気弁とを配置し、稜線の中央付
近に点火栓を取付けるようになっている。

ところで内燃機関の運転条件によっては、吸気弁を通
して燃焼室に吸入される混合気中の燃料が十分に微粒化
されずに液状のまま壁面を伝わって流入してくることが
ある。この燃料の壁流成分がフラットな斜面を伝わって
点火栓に直接的に衝突、付着すると、点火栓の着火特性
が不安定となる、いわゆるくすぶり現象を起こすことが
あった。

過給機を装備した内燃機関のように燃焼室容積に対し
て供給燃料の絶対量が多くなる場合には、とくにこの傾
向が顕著になる。

（発明が解決しようとする課題）このような点火栓のくすぶり対策として、実開昭58−
193014号公報にもあるように、点火栓の周囲に帯状の突
起を設け、燃焼室壁面に沿って流れる液状燃料が点火栓
に流れ込むのを阻止する提案があるが、この場合、点火
栓の全周を取り囲む突起が吸入空気の燃焼室への流入抵
抗となり、とくに機関高回転域での吸気充填効率を低下
させるという問題があった。

本発明は、このように吸気充填効率を低下させること
なく点火栓のくすぶりを効果的に抑制することを目的と
する。

（課題を解決するための手段）そこで本発明は、シリンダーヘッドの燃焼室に吸気弁
と排気弁を配置し、これらの間に点火栓を配置した内燃
機関において、点火栓の全周を取り囲み燃焼室壁面から
点火栓のねじ部端面付近まで突出した環状の突起を設
け、この突起の高さを排気弁側よりも吸気弁側で高くな
るように形成するとともに、吸気弁と対向する突起外周
面に、突起頂面に対して鋭角を形成する平面を設定し
た、または、シリンダーヘッドの燃焼室に吸気弁と排気
弁を配置し、これらの間に点火栓を配置した内燃焼関に
おいて、点火栓の全周を取り囲み燃焼室壁面から点火栓
のねじ部端面以上に突出した環状の突起を設け、この突
起の高さを排気弁側よりも吸気弁側で高くなるように形
成するとともに、突起頂面に鋭利な内周端を形成する平
面を設定した。

（作用）吸気弁から燃焼室に流入した燃料の壁流成分は、吸入
空気の流れに押されて一部が点火栓の方向に向かうが、
吸気弁と対向する外周面に突起頂面に対して鋭角を形成
する平面、または、突起頂面に鋭利な内周端を形成する
平面により点火栓への流れが妨げられ、点火栓を直撃し
て付着する壁流成分は大幅に減少する。

点火栓周囲の突起は全周にわたって等しく突出するの
ではなく、吸気弁側から排気弁側に向けて低くなってい
くため、吸入空気流に対する抵抗はそれほど大きくなら
ず、吸気充填効率の低下をもたらたさない。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第６図に示す第１の実施例を説明する前に、その前提
となる構造を第１図〜第３図によって説明する。１はシ
リンダヘッド、２はシリンダブロック、３はピストン
で、これらによってペントルーフ型の燃焼室４が区画形
成される。

燃焼室４の屋根型の各斜面5,5には各２個づつの吸気
弁6,6と排気弁7,7が配置され、また、両斜面５と５が連
なる稜線の中央部には、吸気弁６と排気弁７との間には
さまれるようにして点火栓８が配置される。

そして、点火栓８の全周を取り囲み、燃焼室壁面から
突出した環状の突起10aが形成され、この突起10aは点火
栓８のねじ部端面8aよりも突出することはないが、燃焼
室壁面からの突出量が吸気弁側（H₁）が排気弁側（H₂）
よりも大きく（高く）、かつその間を連続的な斜面で結
ぶように形成されている。

なお、突起10aの高さの差は、好ましい一例として
は、H₁−H₂＝1,5mmとなることである。

以上のように構成され、次に作用について説明する。

吸入行程で吸気弁６が開くと、燃焼室４に流入する吸
入空気の多くは、点火栓８や対向する排気弁７の下面を
通過してから、下降するピストン３の方向に縦渦を描く
ようにして流れる。

燃料供給量の多い運転領域では、混合気と共に燃焼室
４に流入した液状燃料が吸入空気流に押されつつ、燃焼
室壁面を伝わって一部は点火栓８の付近にも向かう。点
火栓８の周囲には排気弁側から吸気弁側に向けて高くな
る突起10aが形成されているため、突起10aを乗り越えて
燃料壁流が点火栓８に流れ込むのを妨げられる。一部の
壁流はこの突起10aの周囲を流れて排気弁側へと向か
う。

このようにして点火栓８に燃料が付着したり、燃料に
浸されるのが防止され、したがって点火栓８の着火特性
が不安定になる、いわゆるくすぶり現象を阻止でき、運
転性や燃費あるいは排気組成の悪化が回避される。

ところでこの突起10aは吸気弁側から排気弁側に向か
うにしたがって低くなるため、吸入空気流に対する空気
抵抗が小さく、渦等の発生も最小限に抑え、これらによ
りとくに機関高回転時でも吸気充填効率が低下するのを
防ぐことができ、機関最大出力の向上も図れるのであ
る。

次に第４図は第３図の変形例であって、これは頂部が
フラットな斜面５と平行になるように突起10bを形成し
たものである。ただし、突起10bの高さが吸気弁側で高
くなることには変わりはない。

また、第５図は第２図の変形例であって、突起10cの
形状を平面的にみて、吸気弁６から排気弁７の方向に縦
長の楕円形となるように形成したもので、このようにす
ることにより突起10cに衝突した壁流は左右に分流しや
すくなり、かつ突起10cを乗り越えて点火栓８まで到達
するのも難しくなる。

ここで本発明の第１実施例を第６図によって説明す
る。燃焼室に吸気弁６と排気弁７を配置し、これらの間
に点火栓８を配置した構造において、第３図で説明した
環状の突起10aと同様な形状の環状の突起10dが点火栓の
全周を取り囲んでいる。そして、環状の突起10dの吸気
弁と対向する外周面に機械的加工等により突起頂面に対
して鋭角に形成した平面11を設ける。この鋭角に形成し
た平面11によって吸気弁から燃焼室の内壁面を伝わって
点火栓に付着しようとする壁流を剥離し、吹き飛ばすよ
うにした。この平面によって、点火栓８へ到着する壁流
の量を非常に少なくできる。

第７図、第８図は参考例であって、突起10eを吸気弁
側のみ形成し、吸気弁側からみて点火栓８の裏側になる
部分は突出させないようにしたもので、吸気弁側に突出
している突起10eにより燃料の壁流が点火栓８を直撃す
るのを防止でき、同時に突起10eの吸入空気流に対する
抵抗値を可及的に低減させられる。

第９図はさらに他の参考例であって、点火栓８の中心
線を吸気弁側に傾けてねじ部端面が突起10aと平行にな
るようにしたもので、点火栓８を傾けた分だけ燃料の直
撃量が減少し、くすぶり防止効果を高められる。

第10図の実施例は、突起10fの突出高さを点火栓８の
ねじ部端面8aよりも高くしたもので、突起10fを乗り越
えようとする壁流成分は、吸入空気流に押されて突起10
fの頂面に設けた突起頂面に鋭利な内周端を形成する平
面K1によってほとんど剥離、飛散するために、点火栓８
への到達量はきわめて少なくなる。なお、突起10fの内
周面は点火栓取付穴の加工時に一体的にドリル加工され
る。

第11図の実施例は、点火栓８の周囲の突起10gを、中
心の点火栓８に向けて頂面の内周側が高くなるように傾
斜させた平面K2を設定したもので、突起頂面に鋭角な内
周端が前記のように燃料の剥離、飛散作用を生じると共
に、傾斜した頂面に沿う吸入空気流により剥離した燃料
は点火栓８から離れるように吹き飛ばされるので、点火
栓８のくすぶりはより一層効果的に阻止される。

第12図の実施例は、突起10hの頂面の傾きについて、
吸気弁側の傾斜を排気弁側の傾斜よりも大きく（強く）
した平面K3を設けることにより、突起10hの容積を大き
くすることなく、したがって吸入空気流に対する抵抗を
増大させることなく、飛散燃料を点火栓８から遠ざけら
れるようにしたものである。

そして第13図の実施例は、点火栓８を吸気弁側に傾け
ることにより、突起10iの吸気弁側内周のなす角度をよ
り鋭角にして、燃料の剥離、飛散効果を高めるようにし
たものである。

なお、各突起の内周面は点火栓取付穴のドリル加工時
に一緒に加工されるもので、内周端面は鋭利な形状に形
成される。この角度が鋭利になればなるほど付着燃料の
剥離、飛散効果が高く、点火栓８への付着を効果的に阻
止できるのである。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、シリンダーヘッドの燃
焼室に吸気弁と排気弁を配置し、これらの間に点火栓を
配置した内燃機関において、点火栓の全周を取り囲み燃
焼室壁面から点火栓のねじ部端面付近まで突出した環状
の突起を設け、この突起の高さを排気弁側よりも吸気弁
側で高くなるように形成するとともに、吸気弁と対向す
る突起外周面に、突起頂面に対して鋭角を形成する平面
を設定した、または、シリンダーヘッドの燃焼室に吸気
弁と排気弁を配置し、これらの間に点火栓をを配置した
内燃焼関において、点火栓の全周を取り囲み燃焼室壁面
から点火栓のねじ部端面以上に突出した環状の突起を設
け、この突起の高さを排気弁側よりも吸気弁側で高くな
るように形成するとともに、突起頂面に鋭利な内周端を
形成する平面を設定したので、燃焼室の内壁面を伝わっ
て点火栓に到達、付着する液状燃料を減少させることが
でき、点火栓のくすぶり現象を防止して運転性や燃費、
あるいは排気組成の改善が図れ、また、不必要な突起を
削除することにより吸入空気流に対する抵抗を減じ、吸
気充填効率の低下を抑制して機関出力や過渡応答性を向
上させられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の前提となる構造の縦断面図、第２図は
第１図の燃焼室平面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線断面
図、第４図は第３図の変形例の実施例の断面図、第５図
は第２図の変形例の燃焼室平面図、第６図は本発明の第
１実施例の燃焼室の一部拡大平面図、第７図は参考図、
第８図は第７図と関連する参考図、第９図はさらに他の
参考図、第10図は本発明の第２実施例の断面図、第11図
は第３の実施例の断面図、第12図は第４の実施例の断面
図、第13図は第５の実施例の断面図である。４……燃焼室、５……斜面、６……吸気弁、７……排気
弁、８……点火栓、10a,10b,10c,10d,10e,10f,10g,10h,
10i……突起。

フロントページの続き (72)発明者太刀川辰男神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭64−63617（ＪＰ，Ａ) 特開平１−273823（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−193014（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−130027（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダーヘッドの燃焼室に吸気弁と排気
弁を配置し、これらの間に点火栓を配置した内燃機関に
おいて、点火栓の全周を取り囲み燃焼室壁面から点火栓
のねじ部端面付近まで突出した環状の突起を設け、この
突起の高さを排気弁側よりも吸気弁側で高くなるように
形成するとともに、吸気弁と対向する突起外周面に、突
起頂面に対して鋭角を形成する平面を設定したことを特
徴とする内燃機関の燃焼室構造。
【請求項２】シリンダーヘッドの燃焼室に吸気弁と排気
弁を配置し、これらの間に点火栓を配置した内燃機関に
おいて、点火栓の全周を取り囲み燃焼室壁面から点火栓
のねじ部端面以上に突出した環状の突起を設け、この突
起の高さを排気弁側よりも吸気弁側で高くなるように形
成するとともに、突起頂面に鋭利な内周端を形成する平
面を設定したことを特徴とする内燃機関の燃焼室構造。