JP2946128B2 - 内燃機関の燃焼室 - Google Patents
内燃機関の燃焼室Info
- Publication number
- JP2946128B2 JP2946128B2 JP16374191A JP16374191A JP2946128B2 JP 2946128 B2 JP2946128 B2 JP 2946128B2 JP 16374191 A JP16374191 A JP 16374191A JP 16374191 A JP16374191 A JP 16374191A JP 2946128 B2 JP2946128 B2 JP 2946128B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion chamber
- center
- piston
- cylindrical body
- depressions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 32
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ピストンの摺動によ
って混合気或は燃料噴霧を圧縮するピストン式の内燃機
関であって、ピストンに凹状の燃焼室を形成するものに
関する。
って混合気或は燃料噴霧を圧縮するピストン式の内燃機
関であって、ピストンに凹状の燃焼室を形成するものに
関する。
【０００２】
【従来の技術】ピストン頂面に形成される燃焼室は、従
来、一般に、底部中央に隆起部を有するか、或は、その
ような隆起部を有しないフラットな底面を備えた皿状の
ものである。また、このような燃焼室を備えたものにお
いて、シリンダ内に吸入される空気或は混合気の流入方
向をシリンダ中心線に対して傾けることによって、スワ
ールを起こさせ、燃焼速度を向上させることが行われて
いる。
来、一般に、底部中央に隆起部を有するか、或は、その
ような隆起部を有しないフラットな底面を備えた皿状の
ものである。また、このような燃焼室を備えたものにお
いて、シリンダ内に吸入される空気或は混合気の流入方
向をシリンダ中心線に対して傾けることによって、スワ
ールを起こさせ、燃焼速度を向上させることが行われて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように皿状の燃
焼室を備えたシリンダ内において、ピストンが下死点付
近にあるとき、混合気などは、流入時の傾きによって、
ピストン上方でシリンダ中心線を中心とした横方向の渦
流となって流動している。そして、ピストンが上昇する
に伴って圧縮されるに従い、この渦流は速くなるが、そ
の方向はあくまでも横方向であり、かつ、全体が前記の
ようにシリンダ中心線を中心とする一体の剛体流であっ
て、着火時及びその後の流体の乱れが少なく、燃焼速度
を速く出来ない特に流速の小さい中心付近ではその運動
エネルギーが小さく発生する乱れも弱いという欠点があ
る。
焼室を備えたシリンダ内において、ピストンが下死点付
近にあるとき、混合気などは、流入時の傾きによって、
ピストン上方でシリンダ中心線を中心とした横方向の渦
流となって流動している。そして、ピストンが上昇する
に伴って圧縮されるに従い、この渦流は速くなるが、そ
の方向はあくまでも横方向であり、かつ、全体が前記の
ようにシリンダ中心線を中心とする一体の剛体流であっ
て、着火時及びその後の流体の乱れが少なく、燃焼速度
を速く出来ない特に流速の小さい中心付近ではその運動
エネルギーが小さく発生する乱れも弱いという欠点があ
る。
【０００４】すなわち、内燃機関の燃焼は、その燃焼速
度が速いほど燃焼効率が良いことが知られており、ま
た、この燃焼速度は、シリンダ内の混合気等の乱れが強
いほど速いとされているが、上記従来の燃焼室では、混
合気の充分な乱れを発生させることが出来ず、燃焼効率
の向上に限界があったのである。
度が速いほど燃焼効率が良いことが知られており、ま
た、この燃焼速度は、シリンダ内の混合気等の乱れが強
いほど速いとされているが、上記従来の燃焼室では、混
合気の充分な乱れを発生させることが出来ず、燃焼効率
の向上に限界があったのである。
【０００５】この発明の燃焼室は、シリンダ内に流入し
た混合気などにシリンダ中心方向に向かうと同時にシリ
ンダ中心線方向（垂直方向）にも傾斜した複数の独立し
た渦流を発生させ、これによって圧縮時に特に中心付近
に強い乱れを生じさせて、燃焼効率を向上させることを
目的としてなされたものである。
た混合気などにシリンダ中心方向に向かうと同時にシリ
ンダ中心線方向（垂直方向）にも傾斜した複数の独立し
た渦流を発生させ、これによって圧縮時に特に中心付近
に強い乱れを生じさせて、燃焼効率を向上させることを
目的としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めのこの発明の手段を、図１の模式的概念図に基づいて
説明する。まず、底面１と外周面２との間にＲ形状部３
を備えた概略円柱体４があると仮定して、この円柱体４
を底部から埋めこんで得られるような複数の窪み５、５
…を形成するものである。そして、これらの窪み５、５
…は、互いに重ねて形成されるが、その円柱体４の中心
線Ｑがシリンダ中心線Ｐに対して傾斜しており、かつ、
底部の中心を、各窪み５、５…の集合によって形成され
る凹部６全体の中心点Ｏより、前記底面１の直径の略１
／２だけ偏心させるものである。この発明における概略
円柱体４は、完全な円柱形状のもののみならず、緩やか
な角度の円錐体をも含むものである。
めのこの発明の手段を、図１の模式的概念図に基づいて
説明する。まず、底面１と外周面２との間にＲ形状部３
を備えた概略円柱体４があると仮定して、この円柱体４
を底部から埋めこんで得られるような複数の窪み５、５
…を形成するものである。そして、これらの窪み５、５
…は、互いに重ねて形成されるが、その円柱体４の中心
線Ｑがシリンダ中心線Ｐに対して傾斜しており、かつ、
底部の中心を、各窪み５、５…の集合によって形成され
る凹部６全体の中心点Ｏより、前記底面１の直径の略１
／２だけ偏心させるものである。この発明における概略
円柱体４は、完全な円柱形状のもののみならず、緩やか
な角度の円錐体をも含むものである。
【０００７】上記において、望ましくは、凹部６全体の
中心点Ｏが、シリンダ中心線Ｐ上に一致するか或は少し
偏心した位置にあるよう配置される。
中心点Ｏが、シリンダ中心線Ｐ上に一致するか或は少し
偏心した位置にあるよう配置される。
【０００８】
【作用】上記構成において、ピストン下死点付近でシリ
ンダ内に流入した混合気などは、そのピストン上方にお
いて、通常の渦流となって流動するが、ピストンの上昇
に伴って圧縮されると同時にその頂面の燃焼室内に押し
込まれ、燃焼室の傾斜した窪み５、５…により、その窪
み５、５…の数に応じた独立した複数の渦流となる。こ
れらの渦流は、各窪み５、５…の壁面にガイドされなが
ら次第に垂直方向に傾斜しながら、シリンダ中央付近で
上方に向かうような流れとなる。圧縮が最大となる上死
点付近においては、その圧縮によって押し潰され、且
つ、互いに干渉しあって中心付近に強い乱れを発生させ
ることになる。
ンダ内に流入した混合気などは、そのピストン上方にお
いて、通常の渦流となって流動するが、ピストンの上昇
に伴って圧縮されると同時にその頂面の燃焼室内に押し
込まれ、燃焼室の傾斜した窪み５、５…により、その窪
み５、５…の数に応じた独立した複数の渦流となる。こ
れらの渦流は、各窪み５、５…の壁面にガイドされなが
ら次第に垂直方向に傾斜しながら、シリンダ中央付近で
上方に向かうような流れとなる。圧縮が最大となる上死
点付近においては、その圧縮によって押し潰され、且
つ、互いに干渉しあって中心付近に強い乱れを発生させ
ることになる。
【０００９】
【実施例】図２〜図５は、ピストン７の頂面にその円周
方向に連続した４個の窪み５、５…を、９０°毎に形成
することによって、それらが重なり合った一体の凹部６
を形成した場合の実施例である。図５の展開模式図で示
すように、各窪み５、５…は、前記円柱体４の中心線
が、吸気ポートの傾きなどによって与えられる流入初期
のスワールＡの方向に対して、底面１がその流れ方向の
上流側となるようにして、シリンダ中心線Ｐに対して傾
けて形成されている。これらの傾き角はともに同一であ
る。
方向に連続した４個の窪み５、５…を、９０°毎に形成
することによって、それらが重なり合った一体の凹部６
を形成した場合の実施例である。図５の展開模式図で示
すように、各窪み５、５…は、前記円柱体４の中心線
が、吸気ポートの傾きなどによって与えられる流入初期
のスワールＡの方向に対して、底面１がその流れ方向の
上流側となるようにして、シリンダ中心線Ｐに対して傾
けて形成されている。これらの傾き角はともに同一であ
る。
【００１０】したがって、初め、一体の剛体流となって
水平方向に流動していた渦流は、前記のような圧縮に伴
って、各窪み５、５…の傾斜した底面１で下向きの流れ
に向きを変えられた後、さらに、Ｒ形状部３及び外周面
２の円弧に案内されて、中心に向かうとともに上方に上
昇するような４個の独立した流れとなって、流動するこ
とになる。
水平方向に流動していた渦流は、前記のような圧縮に伴
って、各窪み５、５…の傾斜した底面１で下向きの流れ
に向きを変えられた後、さらに、Ｒ形状部３及び外周面
２の円弧に案内されて、中心に向かうとともに上方に上
昇するような４個の独立した流れとなって、流動するこ
とになる。
【００１１】図２のＯが、凹部６全体の中心点であり、
前記のように、各窪み５、５…の底面１の中心が、中心
点に対してその底面１の直径の略１／２だけ偏心した位
置となるようにして配置され、これによって、窪み５、
５…相互の境界線８、８…が、中心点に収束するよう
な、放射状となっている。この実施例において、中心点
Ｏは、シリンダ中心線Ｐ上に一致するように配置してい
る。底面１の直径ｄは、図１において、円柱体の直径を
Ｄ、Ｒ形状部の半径をｒとすると、ｄ＝Ｄ−２ｒとな
る。
前記のように、各窪み５、５…の底面１の中心が、中心
点に対してその底面１の直径の略１／２だけ偏心した位
置となるようにして配置され、これによって、窪み５、
５…相互の境界線８、８…が、中心点に収束するよう
な、放射状となっている。この実施例において、中心点
Ｏは、シリンダ中心線Ｐ上に一致するように配置してい
る。底面１の直径ｄは、図１において、円柱体の直径を
Ｄ、Ｒ形状部の半径をｒとすると、ｄ＝Ｄ−２ｒとな
る。
【００１２】図６及び図７は、３個の窪み５、５…を円
周方向に連続して、１２０°毎に形成した実施例であ
り、各窪み５、５…の形状及び傾きは、図２〜図５と同
様である。また、図８及び図９は、２個の窪み５、５…
を、中心点を挟んでシリンダ直径方向に対象に配置した
ものであり、その形状及び傾きは、同様に前記の実施例
と同じである。
周方向に連続して、１２０°毎に形成した実施例であ
り、各窪み５、５…の形状及び傾きは、図２〜図５と同
様である。また、図８及び図９は、２個の窪み５、５…
を、中心点を挟んでシリンダ直径方向に対象に配置した
ものであり、その形状及び傾きは、同様に前記の実施例
と同じである。
【００１３】図１０は、上記第一の実施例に基づく燃焼
室を備えた内燃機関と、従来型の燃焼室を備えた内燃機
関の試験結果を示している。この図で示すように、空燃
比を薄くすると、それに伴って燃焼効率が徐々に低下す
るが、本願発明の燃焼室形状においては、従来のものよ
りもより薄い範囲まで効率を維持できることが確かめら
れている。このことは、空燃比を薄くしてより燃料消費
量を少なく出来ることを示している。この場合、空燃比
を薄くした場合であっても、ＮＯxの低減値はそれ程変
わることがないが、本願発明の方が、ＮＯxの低い位置
でそのＮＯxを大幅に増加させることなく空燃比を制御
できる範囲が大きく、制御が容易となることがわかる。
室を備えた内燃機関と、従来型の燃焼室を備えた内燃機
関の試験結果を示している。この図で示すように、空燃
比を薄くすると、それに伴って燃焼効率が徐々に低下す
るが、本願発明の燃焼室形状においては、従来のものよ
りもより薄い範囲まで効率を維持できることが確かめら
れている。このことは、空燃比を薄くしてより燃料消費
量を少なく出来ることを示している。この場合、空燃比
を薄くした場合であっても、ＮＯxの低減値はそれ程変
わることがないが、本願発明の方が、ＮＯxの低い位置
でそのＮＯxを大幅に増加させることなく空燃比を制御
できる範囲が大きく、制御が容易となることがわかる。
【００１４】
【発明の効果】以上のようにこの発明では、従来のよう
な水平方向の渦流ではなく、垂直方向にも傾斜した渦流
を生じさせることによって、ピストン上死点付近での圧
縮時に強い乱れを発生させることが出来るので、これに
よって、燃焼速度を速くして燃焼効率を向上できるとい
う効果がある。また、上記のように、空燃費制御の範囲
が大きく、制御の容易な内燃機関を得ることが出来る。
さらに、前記した形状の円柱体と同形状の刃物を用い
て、窪みを形成することが出来るから、加工も容易であ
る。
な水平方向の渦流ではなく、垂直方向にも傾斜した渦流
を生じさせることによって、ピストン上死点付近での圧
縮時に強い乱れを発生させることが出来るので、これに
よって、燃焼速度を速くして燃焼効率を向上できるとい
う効果がある。また、上記のように、空燃費制御の範囲
が大きく、制御の容易な内燃機関を得ることが出来る。
さらに、前記した形状の円柱体と同形状の刃物を用い
て、窪みを形成することが出来るから、加工も容易であ
る。
【図１】この発明の概念構成を示す展開状態の模式図で
ある。
ある。
【図２】この発明の実施例を示すピストン頂面の平面図
である。
である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】同じくピストンを頂面側から見た斜視図であ
る。
る。
【図５】図２の実施例の窪み部の様式展開図である。
【図６】この発明の別の実施例を示すピストン頂面の平
面図である。
面図である。
【図７】同じく頂面側から見た斜視図である。
【図８】この発明の更に別の実施例を示すピストン頂面
の斜視図である。
の斜視図である。
【図９】同じく頂面側から見た斜視図である。
【図１０】本願発明と従来例を比較して示す空燃比、燃
焼効率及びＮＯxの性能曲線である。
焼効率及びＮＯxの性能曲線である。
１ 底面 ２ 外周面 ３ Ｒ形状部 ４ 円柱体 ５ 窪み ６ 凹部 ７ ピストン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−109720（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−159066（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−162534（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−14232（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−159649（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−39815（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−71129（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−41126（ＪＰ，Ｕ) 特公 平７−68902（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭54−41844（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭54−41846（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02B 23/00 - 23/06 F02F 3/26
Claims (1)
- 【請求項１】ピストン頂面において、底面と外周面との
間にＲ形状部を備えた概略円柱体を、その円柱体の中心
線がシリンダ中心線に対して傾斜した状態で埋めこんで
形成されるような複数の窪みを、前記底面の中心が窪み
の集合によって構成される凹部全体の底部の中心点より
前記Ｒ形状部を除いた円柱体底面の直径の略１／２だけ
偏心して、互いに重ねて形成したことを特徴とする内燃
機関の燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16374191A JP2946128B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 内燃機関の燃焼室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16374191A JP2946128B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 内燃機関の燃焼室 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04362222A JPH04362222A (ja) | 1992-12-15 |
| JP2946128B2 true JP2946128B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=15779800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16374191A Expired - Lifetime JP2946128B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 内燃機関の燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2946128B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017184909A1 (en) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | Federal-Mogul Llc | Piston with asymmetric upper combustion surface and method of manufacture thereof |
-
1991
- 1991-06-07 JP JP16374191A patent/JP2946128B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017184909A1 (en) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | Federal-Mogul Llc | Piston with asymmetric upper combustion surface and method of manufacture thereof |
| CN109072764A (zh) * | 2016-04-21 | 2018-12-21 | 天纳克股份有限公司 | 带有非对称上部燃烧表面的活塞及其制造方法 |
| US10422299B2 (en) | 2016-04-21 | 2019-09-24 | Tenneco Inc. | Piston with asymmetric upper combustion surface and method of manufacture thereof |
| CN109072764B (zh) * | 2016-04-21 | 2021-09-28 | 天纳克股份有限公司 | 带有非对称上部燃烧表面的活塞及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04362222A (ja) | 1992-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4312309A (en) | Helically-shaped intake port of an internal combustion engine | |
| JPH029911A (ja) | 内燃機関の燃焼室 | |
| EP0105933A1 (en) | Combustion chamber of diesel engine | |
| US4309969A (en) | Induction system with high-swirl intake valve | |
| JP3222379B2 (ja) | 内燃機関の燃焼室構造 | |
| JP2613811B2 (ja) | 内燃機関 | |
| JP2946128B2 (ja) | 内燃機関の燃焼室 | |
| JPS6017223A (ja) | 直噴式内燃機関の燃焼室 | |
| JPH0623540B2 (ja) | ペントル−フ型直噴式内燃機関 | |
| JP3389263B2 (ja) | 火花点火式内燃機関 | |
| JPS6319551Y2 (ja) | ||
| Watts et al. | Air motion and fuel distribution requirements in high-speed direct injection diesel engines | |
| JP4075471B2 (ja) | 筒内直接噴射式内燃機関 | |
| JPS60224920A (ja) | ピストン頂面の燃焼室構造 | |
| JPH0415941Y2 (ja) | ||
| JPH0415942Y2 (ja) | ||
| JPH03500674A (ja) | 内燃機関 | |
| JPS6019957Y2 (ja) | デイ−ゼル機関の直接噴射式燃焼室 | |
| JP3572375B2 (ja) | 内燃機関のヘリカル型吸気ポート | |
| JPH0723537Y2 (ja) | 直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室 | |
| JPS588905Y2 (ja) | デイ−ゼル機関の吸気装置 | |
| JPH02215921A (ja) | 内燃機関の燃焼室 | |
| JPH02196122A (ja) | 内燃機関の燃焼室 | |
| JPH0415936Y2 (ja) | ||
| JPH0219608A (ja) | 内燃機関の燃焼室 |