JP3160450B2 - 四弁式内燃機関 - Google Patents

四弁式内燃機関

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JP3160450B2 JP30640193A JP30640193A JP3160450B2 JP 3160450 B2 JP3160450 B2 JP 3160450B2 JP 30640193 A JP30640193 A JP 30640193A JP 30640193 A JP30640193 A JP 30640193A JP 3160450 B2 JP3160450 B2 JP 3160450B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • 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
    • F02F1/42Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
    • 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
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  • Combustion Methods 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、略中心に点火栓を備え
た一つの燃焼室に対して、二つの吸気弁と同じく二つの
排気弁とを相対向するように設けて成るいわゆる四弁式
の内燃機関に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の四弁式内燃機関において、図5
に示すように、平面視で略中心の部位に点火栓2を備え
た一つの燃焼室1に対して、各々吸気弁を備えた二つの
吸気ポート3,4と、同じく各々排気弁を備えた二つの
排気ポート5,6とを、互いに相対向するように開口す
ることは、例えば、特公昭49−23481号公報及び
実開昭57−22628号公報等に記載されているよう
に、良く知られている。
【0003】そして、この従来における四弁式内燃機関
は、二つの吸気ポート3,4を、当該両吸気ポート3,
4からシリンダ7内に吸入される吸気の各々に、矢印
A′,B′で示すようにような縦方向のタンブル流(ル
ープ状渦流)を付与すると言ういわゆるタンブルポート
に構成することによって、希薄燃焼(リーンバーン)を
達成し、もって、低燃料消費化と低公害化とを図るもの
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の四
弁式内燃機関においては、シリンダ内に、二つの吸気ポ
ート3,4によって、矢印A′,B′で示すように、二
つのタンブル流を発生するものであって、この二つのタ
ンブル流は、点火栓2の左右両側に位置することによ
り、点火栓2の付近における空燃比を、両タンブル流に
よってリッチにすることができず、従って、点火栓によ
る着火性が低いから、吸気混合気における空燃比の希薄
化(リーン化)には、限界値が存在するのであった。
【0005】また、別の先行技術としての実開平5−2
1132号公報には、前記図5に示す構成の四弁式内燃
機関において、ピストンの頂面を平面とし、この頂面
に、平面視で前記点火栓から前記両排気弁に向かって末
広がりの扇型にした凹所を、当該凹所におけるかなめ部
内に前記点火栓がのぞむように凹み形成することを提案
している。
【0006】しかし、この先行技術のものは、ピストン
が上死点に来たときにおいて、燃焼室の容積を両排気弁
側で大きくするように、平面視で扇型にした凹所におけ
る底面を、扇型のかなめ部から末広がりの方向に斜め下
向きに傾斜する傾斜面に構成していることにより、前記
扇型の凹所におけるピストン頂面からの深さは、その扇
型のかなめ部において最も浅くなっているから、ピスト
ンが上死点に来たときにおいて、前記矢印A′,B′で
示す二つのタンブル流を、前記凹所における扇型のかな
め部内に集中することができず、これまた、前記かなめ
部内にのぞむ点火栓による着火性が低くて、これまた、
吸気混合気における空燃比の希薄化(リーン化)には、
限界値が存在するのである。
【0007】本発明は、この種の四弁式内燃機関におい
て、点火栓の付近における空燃比をリッチに保持するこ
とによって、空燃比の一層の希薄化(リーン化)を図る
ことを技術的課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明は、「ピストン内蔵のシリンダを備えたシ
リンダブロックと、この上面に締結したシリンダヘッド
とから成り、前記シリンダヘッドの下面に、前記シリン
ダに開口する燃焼室を凹み形成し、前記シリンダヘッド
に、点火栓を、平面視において前記燃焼室の中心又はそ
の付近に位置するように設けるとともに、前記燃焼室内
に開口する二つの吸気ポートと、二つの排気ポートとを
設け、前記二つの吸気ポートを、当該吸気ポートからシ
リンダ内に吸入される吸気に縦方向のタンブル流を付与
するタンブルポートに構成し、この二つの吸気ポートに
おける燃焼室への開口部に吸気弁を、前記二つの排気ポ
ートの燃料室への開口部に排気弁を各々設け、更に、こ
の二つの吸気弁及び二つの排気弁を、平面視で前記点火
栓の周りに、二つの吸気弁と二つの排気弁とが互いに略
相対向するように配設して成る内燃機関において、前記
シリンダ内におけるピストンのうちシリンダの軸線と直
角の頂面に、平面視で前記点火栓の箇所から前記両排気
弁の箇所に向かって横方向に末広がりの扇型にした凹所
を、平面視で当該凹所における扇型のかなめ部内に前記
点火栓が位置するように凹み形成して、この凹所におけ
る扇型の末広がり部における幅寸法を、当該末広がり部
内に前記両吸気弁からの両タンブル流の主流を当該凹所
内に導入するような寸法に構成し、更に、この扇型の凹
所における底面を、当該凹所におけるピストン頂面から
の深さが前記かなめ部において最も深くなるように、
記扇型の末広がり部内に導入した両タンブル流を前記か
なめ部に向かって斜め下向きにガイドする傾斜面に形成
する一方、前記扇型の凹所におけるかなめ部の内側面
を、ピストンの頂面と略直角にするか、或いは、前記末
広がり部側に傾斜する。」と言う構成にした。
【0009】
【作 用】この構成において、二つの吸気ポートから
流入する吸気のタンブル流が、ピストンの頂面に接触し
て反転するように流れるとき、当該両タンブル流の主流
が、ピストンの頂面に設けた平面視で扇型の凹所におけ
る末広がり部内に導入し、この両タンブル流中における
重い燃料成分が、前記扇型の凹所における斜め下向き傾
斜状の底面に沿って、両タンブル流に押されながら、前
記扇型の凹所のうち、ピストン頂面からの深さの最も深
いかなめ部に集まることになり、換言すると、ピストン
の頂面に設けた扇型の凹所内のうち深さの深いかなめ部
内に、両タンブル流中における燃料成分を多く集めるこ
とができるから、前記かなめ部内における空燃比がリッ
チな状態になる。
【0010】そして、前記かなめ部には、点火栓が位置
しているとともに、このかなめ部における内側面が、ピ
ストンの頂面と略直角であるか、末広がり側に傾斜して
いることにより、ピストンが、圧縮行程に入って上死点
まで上昇動したとき、前記点火栓の付近に、前記構成の
かなめ部の存在によって、リッチ空燃比の混合気を形成
することができて、換言すると、点火栓の付近における
空燃比を、その他の部分よりもリッチにすることができ
るから、点火栓による着火性を大幅に向上できるのであ
る。
【0011】
【発明の効果】従って、本発明によると、二つのタンブ
ル流を利用した希薄燃焼(リーンバーン)の内燃機関に
おいて、その吸気混合気における空燃比を、更に、希薄
化(リーン化)することができるから、一層の低燃料消
費化と、低公害化とを図ることができる効果を有する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図1〜図3の図面
について説明する。
【0013】この図において符号10は、シリンダ11
を備えたシリンダブロックを、符号12は、前記シリン
ダブロック10の上面に締結したシリンダヘッドを各々
示し、前記シリンダブロック10におけるシリンダ11
内には、往復動するピストン13が設けられ、また、前
記シリンダヘッド12の下面には、前記シリンダ11に
開口する燃焼室14が凹み形成され、この燃焼室14に
おける平面視で中心の部位に、シリンダヘッド12に装
着した点火栓15が位置している。
【0014】符号16,17は、前記燃焼室14内に開
口する二つの吸気ポートを、符号18,19は、同じく
前記燃焼室14内に開口する二つの排気ポートを各々示
し、これら両吸気ポート16,17と、両排気ポート1
8,19とは、図2の平面視において、互いに相対向す
る部位に配設されており、且つ、前記両吸気ポート1
6,17の燃焼室14内への開口部には吸気弁20,2
1が、前記両排気ポート18,19の燃焼室14内への
開口部には排気弁22,23が設けられている。
【0015】また、前記両吸気ポート16,17は、当
該両吸気ポート16,17からシリンダ11内に吸入さ
れる吸気の各々に、矢印A,Bで示すような縦方向のタ
ンブル流(ループ状渦流)を付与すると言ういわゆるタ
ンブルポートに構成されている。
【0016】そして、前記ピストン13のうちシリンダ
11の軸線と直角の頂面13aに、平面視で前記点火栓
15の箇所から前記両排気弁22,23の箇所に向かっ
横方向に末広がりの扇型にした凹所24を凹み形成し
て、平面視でこの凹所24における扇型のかなめ部24
a内に前記点火栓15が位置するように構成する一方、
この凹所24における扇型の末広がり部における幅寸法
Wを、当該末広がり部内に前記両吸気弁20,21から
の両タンブル流A,Bの主流を当該凹所内に導入するよ
うな寸法に構成し、更に、この扇型の凹所24における
底面24bを、当該凹所24におけるピストン頂面13
aからの深さが前記かなめ部24aにおいて最も深くな
るように、扇型の末広がり部内に導入した両タンブル流
A,Bを前記かなめ部24aに向かって斜め下向きにガ
イドする傾斜面に形成する一方、前記かなめ部24aに
おける内側面24a′を、ピストン13の頂面13aと
略直角にする。
【0017】この構成において、二つの吸気ポート1
6,17から流入することによって発生する矢印A,B
で示す二つのタンブル流が、ピストン13の頂面13a
に接触して反転するように流れるとき、当該両タンブル
流の主流が、ピストン13の頂面13aに設けた平面視
で扇型の凹所24における末広がり部内に導入し、この
タンブル流中における重い燃料成分が、前記扇型の凹
所24における斜め下向き傾斜状の底面24bに沿っ
て、両タンブル流に押されながら、前記扇型の凹所24
のうち、ピストン頂面13aからの深さの最も深いかな
め部24a内に多く集まることになり、換言すると、ピ
ストン13の頂面13aに設けた扇型の凹所24に内の
うち深さの深いかなめ部24a内に、両タンブル流中に
おける燃料成分を多く集めることができるから、前記か
なめ部24a内における空燃比がリッチな状態になる。
【0018】そして、前記かなめ部24aには、点火栓
15が位置しているとともに、このかなめ部24aにお
ける内側面24a′が、ピストン13の頂面13aと略
直角 であることにより、ピストン15が、圧縮行程に入
って図1に二点鎖線で示すように、上死点まで上昇動し
たとき、前記点火栓15の付近に、前記深さの深いかな
め部24aの存在によって、リッチ空燃比の混合気を形
成することができて、換言すると、点火栓15の付近に
おける空燃比を、その他の部分よりもリッチにすること
ができるのである。
【0019】なお、前記扇型凹所24のかなめ部24a
における内側面24a′を、前記実施例のように、ピス
トン13の頂面13aと略直角にすることに代えて、図
4に示す別の実施例のように、ピストン13の頂面13
aに対してかなめ部24aに向かって適宜角度θだけオ
ーバーハング状に傾斜する内側面24a″に形成しても
良く、このように構成することにより、前記かなめ部2
4a内により多くの燃料成分を集めることができるので
あり、特に、前記図4のように構成した場合には、ピス
トン13が上死点まで上昇動したとき、前記オーバーハ
ング状に傾斜する内側面24a″によって、点火栓15
の付近における吸気に矢印Cで示すような渦流を発生す
ることができるから、着火性を更に向上できる利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す縦断正面図である。
【図2】図1のII−II視底面図である。
【図3】図1のIII −III 視断面図である。
【図4】本発明の別の実施例によるピストンの縦断正面
図である。
【図5】従来における四弁式内燃機関を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
10 シリンダブロック 11 シリンダ 12 シリンダヘッド 13 ピストン 13a ピストンの頂面 14 燃焼室 15 点火栓 16,17 吸気ポート 18,19 排気ポート 20,21 吸気弁 22,23 排気弁 24 扇型の凹所 24a 凹所のかなめ部 24b 凹所の底面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02F 3/26 F02F 3/26 A

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ピストン内蔵のシリンダを備えたシリンダ
    ブロックと、この上面に締結したシリンダヘッドとから
    成り、前記シリンダヘッドの下面に、前記シリンダに開
    口する燃焼室を凹み形成し、前記シリンダヘッドに、点
    火栓を、平面視において前記燃焼室の中心又はその付近
    に位置するように設けるとともに、前記燃焼室内に開口
    する二つの吸気ポートと、二つの排気ポートとを設け、
    前記二つの吸気ポートを、当該吸気ポートからシリンダ
    内に吸入される吸気に縦方向のタンブル流を付与するタ
    ンブルポートに構成し、この二つの吸気ポートにおける
    燃焼室への開口部に吸気弁を、前記二つの排気ポートの
    燃料室への開口部に排気弁を各々設け、更に、この二つ
    の吸気弁及び二つの排気弁を、平面視で前記点火栓の周
    りに、二つの吸気弁と二つの排気弁とが互いに略相対向
    するように配設して成る内燃機関において、 前記シリンダ内におけるピストンのうちシリンダの軸線
    と直角の頂面に、平面視で前記点火栓の箇所から前記両
    排気弁の箇所に向かって横方向に末広がりの扇型にした
    凹所を、平面視で当該凹所における扇型のかなめ部内に
    前記点火栓が位置するように凹み形成して、この凹所に
    おける扇型の末広がり部における幅寸法を、当該末広が
    り部内に前記両吸気弁からの両タンブル流の主流を当該
    凹所内に導入するような寸法に構成し、更に、この扇型
    の凹所における底面を、当該凹所におけるピストン頂面
    からの深さが前記かなめ部において最も深くなるよう
    に、前記扇型の末広がり部内に導入した両タンブル流を
    前記かなめ部に向かって斜め下向きにガイドする傾斜面
    に形成する一方、前記扇型の凹所におけるかなめ部の内
    側面を、ピストンの頂面と略直角にするか、或いは、前
    記末広がり部側に傾斜したことを特徴とする四弁式内燃
    機関。
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