JP2976215B2 - 頭上弁式エンジンの燃焼室 - Google Patents

頭上弁式エンジンの燃焼室

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JP2976215B2
JP2976215B2 JP6142733A JP14273394A JP2976215B2 JP 2976215 B2 JP2976215 B2 JP 2976215B2 JP 6142733 A JP6142733 A JP 6142733A JP 14273394 A JP14273394 A JP 14273394A JP 2976215 B2 JP2976215 B2 JP 2976215B2
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光一 菅原
雅美 前田
泰章 塩見
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F2001/249Cylinder heads with flame plate, e.g. insert in the cylinder head used as a thermal insulation between cylinder head and combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリンダヘッドに設け
た吸・排気ポートを燃焼室に臨ませて開口した頭上弁式
エンジンの燃焼室に関し、詳しくは、吸・排気ポート間
に隔壁を形成した燃焼室に関する。
【0002】
【発明の背景】一般に頭上弁式エンジンでは、シリンダ
ブロックの上方にシリンダヘッドを配置し、シリンダブ
ロックに形成したシリンダ室の上方に燃焼室を設け、シ
リンダヘッドに形成した吸気ポートと排気ポートとを燃
焼室に臨ませて開口してある。一方、2サイクルエンジ
ンでは掃気時に吸気弁と排気弁とが同時に開弁する。こ
のため、上記頭上弁式エンジンを2サイクルエンジンに
適用した場合には、吸気ポートから流入する新気や混合
気がすぐに排気ポートへ抜けてしまう、いわゆる吹き抜
け現象を生じ易い問題があった。
【0003】
【従来の技術】そこで、従来の頭上弁式2サイクルエン
ジンでは、この吹き抜け現象を防止するため、例えば図
5に示すように吸気弁と排気弁との間に仕切壁を形成し
たものがある《刊行物「日経メカニカル」1991.12.9 第
54頁》。
【0004】即ち、この頭上弁式2サイクルエンジン
(E)は、シリンダブロック(51)の上方に配置したシリン
ダヘッド(52)の底面(53)に段差を設け、シリンダヘッド
(52)に吸気ポート(54)と排気ポート(55)を形成し、上側
底面(56)に吸気ポート(54)を、下側底面(57)に排気ポー
ト(55)をそれぞれ開口して、それぞれ燃焼室(58)に臨ま
せてあり、上記段差部分が隔壁(59)を構成している。な
お、同図中の符号(60)は掃気ポートを、(61)は吸気弁
を、(62)は排気弁を、(63)は点火プラグを、(64)は燃料
噴射装置を、(65)は過給機を、それぞれ示す。
【0005】上記従来技術によれば、吸気ポート(54)は
隔壁(59)により排気ポート(55)側が閉塞されるので、吸
気ポート(54)から流入する吸気は、排気ポート(55)とは
反対側から下方のシリンダ室内に流入し、排気ポート(5
5)から直ちに抜け出てしまう虞れがない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、排気ポート(55)が下側底面(57)に開口して
いるためこの排気ポート(55)の周囲に隔壁が存在しない
ことから、シリンダ室内の気体は排気ポート(55)の吸気
ポート(54)側周縁からも流出し易い。この結果、吸気ポ
ート(54)からシリンダ室内へ流入した吸気が排気ポート
(55)から直ちに流出し易く、依然として上記吸気の吹き
抜け現象が生じる虞れがある。
【0007】しかも、上記従来技術では隔壁(59)を形成
するために高価なシリンダヘッドに段差を形成しなけれ
ばならず、安価に実施できない。
【0008】また、上記隔壁(59)は吸気ポート(54)の一
部を閉塞するので吸気抵抗となるため、掃気効率と吸気
抵抗との兼ね合いでエンジンの仕様に応じて隔壁を改変
する必要がある。即ち、低速用エンジンでは単位時間当
たりの吸気量が少ないことから、隔壁の吸気ポートや排
気ポートに沿う範囲を広くして吸気を下方のシリンダ室
内へ確実に案内するようにしてもエンジン出力の低下の
虞れがない。逆に、高速用エンジンの場合、吸気量が多
くシリンダ軸心方向の旋回流が強いことから、隔壁の吸
・排気ポートに沿う範囲を狭くすることにより吸・排気
抵抗を少なくしてエンジン出力を高く維持しても、吸気
を下方のシリンダ室内へ確実に案内できる。上記従来技
術では、エンジンの仕様に応じて隔壁を改変する場合、
高価なシリンダヘッドを改造しなければならず、容易に
実施できない問題がある。
【0009】本発明は、頭上弁式エンジンの燃焼室にお
いて、吸気ポートから排気ポートへ気体がすぐに抜けて
しまう、いわゆる吹き抜け現象を確実かつ安価に防止で
き、シリンダ室内に形成される軸心方向の旋回流を強化
できる燃焼室を提供すること、および、このために吸排
気ポート間に形成する隔壁にヒートポイントが発生する
のを抑えることを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の手段を、実施例を示す図1〜図4により以下に説明す
る。即ち、本発明は、シリンダブロック(1)の上方にシ
リンダヘッド(2)を配置し、シリンダブロック(1)に形
成したシリンダ室(4)の上方に燃焼室(6)を設け、シリ
ンダヘッド(2)に形成した吸気ポート(7)と排気ポート
(8)とを上記燃焼室(6)に臨ませて開口した頭上弁式エ
ンジンの燃焼室において、シリンダブロック(1)とシリ
ンダヘッド(2)との間にスペーサ(22)を配置して、この
スペーサ(22)のシリンダ室(4)に臨む部位に燃焼室(6)
を透設し、このスペーサ(22)の燃焼室(6)内で吸気ポー
ト(7)と排気ポート(8)との間に隔壁(23)を形成し、隔
壁(23)内に冷却液通路(24)を形成したことを特徴とす
る。
【0011】
【作用】吸気ポートの開口周縁は隔壁により排気ポート
側が閉塞されるので、吸気は排気ポートとは反対側から
流入し、下方のシリンダ室内へ案内され、またシリンダ
室内の気体は排気ポートの開口周縁のうち主に吸気ポー
トとは反対側から排出される。
【0012】しかも、上記隔壁はスペーサの燃焼室内に
形成してあるので、シリンダヘッドを改造することな
く、スペーサを交換するだけで隔壁の吸気ポートや排気
ポートに沿う範囲を簡単に変更することができる。
【0013】また、吸気ポートや排気ポートの開口周縁
の一部を閉塞する隔壁にはヒートポイントが発生し易い
が、隔壁内に形成した冷却液通路により隔壁が冷却さ
れ、ヒートポイントの発生が抑えられる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて述べ
る。図1から図3は本発明の実施例1を示し、図1は頭
上弁式2サイクルガスエンジンの燃焼室周辺の縦断正面
図、図2はシリンダヘッド周辺の縦断側面図、図3はス
ペーサの一部破断平面図である。
【0015】図1及び図2に示すように、この頭上弁式
2サイクルガスエンジン(E)は、シリンダブロック(1)
の上方にシリンダヘッド(2)及びヘッドカバー(3)を順
に載置し、シリンダブロック(1)に形成したシリンダ室
(4)内にピストン(5)を上下移動可能に配設し、シリン
ダ室(4)の上方に燃焼室(6)を設けてある。
【0016】シリンダヘッド(2)には吸気ポート(7)と
排気ポート(8)とを形成し、両ポート(7・8)を上記燃
焼室(6)に臨ませて開口し、この開口部に吸気弁(10)及
び排気弁(11)をそれぞれ装着して動弁機構(12)により吸
・排気弁(10・11)を開閉制御するように構成してある。
なお符号(13)はシリンダライナを示す。
【0017】図2に示すように、シリンダヘッド(2)の
下面の一端寄部には、副室(14)をドーム状に凹設してシ
リンダ室(4)内に連通させてあり、この副室(14)の内壁
に点火プラグ(15)を螺着し、点火プラグ(15)の螺着位置
よりも内側に直線状の燃料噴射路(16)を形成してその上
端に燃料噴射ノズル(17)を取付けてある。この燃料噴射
ノズル(17)の噴口(18)は、上記燃料噴射路を(16)介して
副室(14)とシリンダ室(4)上方の燃焼室(6)とに臨ませ
てある。
【0018】シリンダヘッド(2)内には副室(14)及び吸
・排気ポート(7・8)の周囲にヘッドジャケット(19)を
形成してあり、シリンダブロック(1)に形成したウォー
タジャケット(20)に水孔(21)を介して連通させてある。
【0019】シリンダブロック(1)とシリンダヘッド
(2)との間にはアルミニウム製のスペーサ(22)を配置し
てあり、このスペーサ(22)のシリンダ室(4)に臨む部位
に燃焼室(6)を透設してある。このスペーサ(22)の肉厚
は、吸・排気弁(10・11)の弁リフトとほぼ等しい寸法に
設定してある。なお、このスペーサ(22)はアルミニウム
や鉄などの金属製のものに限らず、セラミックスなどの
材質で形成してもよいが、シリンダブロック等と同じ材
質で形成するとシリンダブロックとの間で熱膨張の差異
が少なく、歪みを生じ難いので耐久性に優れる。
【0020】このスペーサ(22)の燃焼室(6)内には、図
1及び図3に示すように吸気ポート(7)と排気ポート
(8)との間に隔壁(23)を形成してあり、この隔壁(23)内
に冷却液通路(24)を形成して上記水孔(21)に連通してあ
る。なお、符号(25)はボルト挿通孔を、(26)はプッシュ
ロッド挿通孔をそれぞれ示す。
【0021】そこで、本実施例1の頭上弁式エンジンの
燃焼室の機能を説明する。動弁機構(12)の作動で吸気弁
(10)を押し下げると吸気ポート(7)が開口する。しか
し、スペーサ(22)の肉厚を吸気弁(10)の弁リフトとほぼ
等しい寸法に設定してあることから、吸気ポート(7)の
開口周縁のうち排気ポート(8)側の一定範囲(R)が隔壁
(23)により閉塞される。このため、吸気は排気ポート
(8)とは反対側からシリンダ室(4)内へ流入し、下方へ
案内される。また、排気ポート(8)も上記隔壁(23)によ
り開口周縁のうち吸気ポート(7)側が閉塞されるため、
燃焼後の排気ガスは主に吸気ポート(7)とは反対側から
排出される。この結果、シリンダ軸心(L)方向の旋回流
が強化され、掃気効率が向上する。
【0022】この場合、上記隔壁(23)が吸気弁(10)及び
排気弁(11)と近接しているが、隔壁(23)内に形成した冷
却液通路(24)にウォータジャケット(20)からの冷却水を
循環して効果的に隔壁(23)を冷却するので、ヒートポイ
ントの発生を抑えて過早着火を確実に防止することがで
きる。
【0023】また上記スペーサ(22)は、隔壁(23)の吸気
ポート(7)や排気ポート(8)に沿う範囲(R)が異なる他
のスペーサと交換することにより、エンジンの仕様を高
速用エンジンと低速用エンジンとに作り分けることがで
きる。
【0024】上記実施例1はシリンダ軸心(L)を垂直に
した縦型エンジンの燃焼室について説明したが、本発明
はシリンダ軸心を傾斜させた傾斜型エンジンや、シリン
ダ軸心を水平方向に位置させた横型エンジンの燃焼室に
も適用することができる。また、本発明は2サイクルガ
スエンジンに限らず、頭上弁式エンジンであればどのよ
うな燃焼室にも適用でき、4サイクルエンジンはもとよ
り、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンの燃焼室に
も適用できる。
【0025】さらに、上記実施例1ではシリンダヘッド
(2)に副室(14)を形成したエンジンの燃焼室について説
明したが、副室を有しないエンジンの燃焼室にも適用す
ることができる。即ち、図4は実施例2を示し、予混合
型ガソリンエンジンの燃焼室に適用した場合のスペーサ
の平面図である。
【0026】この実施例2では、スペーサ(22)の燃焼室
(6)に形成した隔壁(23)に、点火プラグ挿入孔(27)を設
け、この点火プラグ挿入孔(27)の両側にそれぞれ冷却液
通路(24)を形成し、この両冷却液通路(24・24)の一端を
一方の水孔(21)に連通するとともに、吸・排気ポート
(7・8)間で両冷却液通路(24・24)を合流させ、合流し
た冷却液通路(24)の他端を他方の水孔(21)に連通してあ
る。
【0027】
【発明の効果】本発明は上記のように構成され作用する
ことから、次の効果を奏する。
【0028】(イ) 吸気ポートと排気ポートとの間に隔
壁を形成したことから、吹き抜け現象を防止して吸気を
下方のシリンダ室内へ確実に案内できる。しかも、シリ
ンダ室内の気体を排気ポートの開口周縁のうち吸気ポー
トとは反対側から排出するので、シリンダ軸心方向の旋
回流を強化でき、混合気の分散を良好にして燃焼性能を
向上できるうえ、2サイクルエンジンに適用した場合に
は掃気効率を向上させることができる。
【0029】(ロ) 上記隔壁はスペーサの燃焼室内に形
成してあるので、高価なシリンダヘッド自体を加工する
必要がなく、安価に実施できるうえ、スペーサの選択に
より隔壁の吸気ポートや排気ポートに沿う範囲を変更し
て高速用エンジンと低速用エンジンとの簡単に作り分け
ることができる。
【0030】(ハ) 隔壁内に形成した冷却液通路により
隔壁が冷却されるので、ヒートポイントの発生を抑えて
過早着火を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示す、頭上弁式2サイクル
ガスエンジンの燃焼室周辺の縦断正面図である。
【図2】実施例1のシリンダヘッド周辺の縦断側面であ
る。
【図3】実施例1のスペーサの一部破断平面図である。
【図4】実施例2のスペーサの平面図である。
【図5】従来技術を示す、頭上弁式2サイクルエンジン
の縦断側面図である。
【符号の説明】 1…シリンダブロック、 2…シリンダヘッド、 4…シリンダ室、 6…燃焼室、 7…吸気ポート、 8…排気ポート、 22…スペーサ、 23…隔壁、 24…冷却液通路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭50−87304(JP,U) 実開 昭59−43647(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02B 29/00 F02B 19/12 F02F 1/24

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダブロック(1)の上方にシリンダ
    ヘッド(2)を配置し、シリンダブロック(1)に形成した
    シリンダ室(4)の上方に燃焼室(6)を設け、シリンダヘ
    ッド(2)に形成した吸気ポート(7)と排気ポート(8)と
    を上記燃焼室(6)に臨ませて開口した頭上弁式エンジン
    の燃焼室において、 シリンダブロック(1)とシリンダヘッド(2)との間にス
    ペーサ(22)を配置して、このスペーサ(22)のシリンダ室
    (4)に臨む部位に燃焼室(6)を透設し、 このスペーサ(22)の燃焼室(6)内で吸気ポート(7)と排
    気ポート(8)との間に隔壁(23)を形成し 隔壁(23)内に冷却液通路(24)を形成したことを特徴とす
    る、 頭上弁式エンジンの燃焼室。
JP6142733A 1994-06-24 1994-06-24 頭上弁式エンジンの燃焼室 Expired - Lifetime JP2976215B2 (ja)

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SG86468A1 (en) * 2000-05-12 2002-02-19 Yoshino Gypsum Co Production process of high-purity gypsum
JPWO2004099584A1 (ja) * 2003-05-09 2006-07-13 ヤンマー株式会社 副室式ガス機関の燃焼室構造及び副室式ガス機関
DE102005048566A1 (de) * 2005-10-11 2007-04-12 Man Nutzfahrzeuge Ag Selbstzündende Brennkraftmaschine mit Brennräumen für hohe Zünddrücke

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