JP3162145B2 - Engine combustion chamber structure - Google Patents
Engine combustion chamber structureInfo
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- JP3162145B2 JP3162145B2 JP33835891A JP33835891A JP3162145B2 JP 3162145 B2 JP3162145 B2 JP 3162145B2 JP 33835891 A JP33835891 A JP 33835891A JP 33835891 A JP33835891 A JP 33835891A JP 3162145 B2 JP3162145 B2 JP 3162145B2
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの燃焼室構造
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion chamber structure of an engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、燃費性能の向上とエミッション性
能の向上とを図るために、所定の運転領域例えば低負荷
領域等では、混合気の空燃比を理論空燃比よりはリーン
にして希薄燃焼(リーンバーン)を行なうようにしたエン
ジン、いわゆるリーンバーンエンジンが多用されてい
る。しかしながら、かかるリーンバーンエンジンでは、
リーンバーン時には混合気の着火性が悪くなり、失火が
発生しやすくなるなどといった問題がある。2. Description of the Related Art In recent years, in order to improve fuel efficiency and emission performance, in a predetermined operating region, for example, a low load region, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to obtain a lean-burn combustion. Engines that perform lean burn, so-called lean burn engines, are frequently used. However, with such lean burn engines,
At the time of lean burn, there is a problem that the ignitability of the air-fuel mixture is deteriorated and misfiring easily occurs.
【０００３】そこで、かかるリーンバーンエンジンにお
いては、例えば燃焼室の周方向に向かって開口するスワ
ールポートを設けるなどして、リーンバーンが行なわれ
る低負荷領域等では燃焼室内にスワールを生成させ、混
合気の層状化により着火性を高めるようにしている。そ
して、さらに混合気の着火性を高めるために、燃焼室の
天井部に第１の点火プラグを設ける一方、燃焼室側壁に
第２の点火プラグを設けたエンジンが提案されている
(例えば、実公昭６２−１３８８号公報参照)。In such a lean burn engine, for example, a swirl port which opens in the circumferential direction of the combustion chamber is provided, and swirl is generated in the combustion chamber in a low load region where lean burn is performed. The ignitability is enhanced by stratification of the air. In order to further improve the ignitability of the air-fuel mixture, there has been proposed an engine in which a first spark plug is provided on a ceiling portion of a combustion chamber and a second spark plug is provided on a side wall of the combustion chamber.
(See, for example, Japanese Utility Model Publication No. 62-1388).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃焼室
側壁に第２の点火プラグを設ける場合、これを上死点に
おいてもピストンと干渉し合わない位置に配置しなけれ
ばならないので、この点火プラグの配置場所を確保する
のがむずかしいといった問題がある。このため、例えば
実公昭６２−１３８８号公報に開示された上記従来のエ
ンジンでは、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間
にスペーサを介設し、このスペーサに第２の点火プラグ
を配置しているが、このようにすると部品点数の増加を
招くといった問題がある。かつ、シリンダヘッドとスペ
ーサとの間と、スペーサとシリンダブロックとの間と
に、夫々合わせ面が形成されるので、シリンダヘッドと
シリンダブロックとの間のシール性が悪くなるといった
問題がある。However, when the second spark plug is provided on the side wall of the combustion chamber, it must be arranged at a position which does not interfere with the piston even at the top dead center. There is a problem that it is difficult to secure an arrangement place. For this reason, for example, in the above-mentioned conventional engine disclosed in Japanese Utility Model Publication No. Sho 62-1388, a spacer is interposed between the cylinder block and the cylinder head, and the second spark plug is arranged in the spacer. However, this causes a problem that the number of components is increased. In addition, since the mating surfaces are formed between the cylinder head and the spacer and between the spacer and the cylinder block, there is a problem that the sealing performance between the cylinder head and the cylinder block is deteriorated.
【０００５】また、１つの燃焼室に２つの点火プラグが
設けられた従来のエンジンでは、単に点火プラグの数が
増やされているというだけであり、燃焼室内における混
合気の燃焼特性を十分に考慮した上で点火プラグの配設
位置が設定されているわけではない。したがって、第２
の点火プラグがその効果を十分に発揮しているかどうか
疑問である。本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、所定の運転領域で希薄燃焼
を行なうようにしたリーンバーンエンジンの燃焼室構造
において、リーンバーン時においても混合気の着火性を
十分に高めることができる燃焼室構造を提供することを
目的とする。In a conventional engine in which two ignition plugs are provided in one combustion chamber, the number of ignition plugs is simply increased, and the combustion characteristics of the air-fuel mixture in the combustion chamber are sufficiently considered. However, the arrangement position of the spark plug is not necessarily set. Therefore, the second
It is doubtful that the spark plugs of this type are fully exerting their effects. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and in a combustion chamber structure of a lean-burn engine in which lean combustion is performed in a predetermined operation region, the mixture of the air-fuel mixture is also provided during lean-burn. It is an object of the present invention to provide a combustion chamber structure that can sufficiently enhance ignitability.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、第１の発明は、（ｉ）燃焼室の天井部が、稜線を共
有し互いに離間する方向に下降傾斜する２つの傾斜部を
備えたペントルーフ型に形成されていて、一方の傾斜部
側に吸気弁が配置され、他方の傾斜部側に排気弁が配置
され、かつ上記天井部の略中央部に点火プラグが配置さ
れたエンジンの燃焼室構造において、（ii）吸気弁が配
置された方の傾斜部の底辺部が、排気弁が配置された方
の傾斜部の底辺部より上方にオフセットして配置され、
該オフセットによって生じた吸気弁側の燃焼室側壁に第
２の点火プラグが配置されているとともに、（iii）ピ
ストン頂部の排気弁側の部分に、上方に突出する突出部
が設けられ、該突出部が、上死点では天井部下面に近接
して吸気弁側のみに燃焼室を画成するように形成されて
いることを特徴とするエンジンの燃焼室構造を提供す
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system comprising: (i) a ceiling portion of a combustion chamber having two sloping portions which share a ridge line and are inclined downward in a direction away from each other. Of an engine having an intake valve disposed on one inclined side, an exhaust valve disposed on the other inclined side, and a spark plug disposed substantially at the center of the ceiling. In the combustion chamber structure, (ii) the bottom of the inclined portion on which the intake valve is disposed is offset above the bottom of the inclined portion on which the exhaust valve is disposed,
A second spark plug is disposed on a side wall of the combustion chamber on the intake valve side generated by the offset, and (iii) a protruding portion protruding upward is provided on a portion of the top of the piston on the exhaust valve side. The combustion chamber structure of the engine is characterized in that the section is formed so as to define a combustion chamber only at the intake valve side near the lower surface of the ceiling at the top dead center.
【０００７】第２の発明は、（ｉ）燃焼室の天井部が、
稜線を共有し互いに離間する方向に下降傾斜する２つの
傾斜部を備えたペントルーフ型に形成されていて、一方
の傾斜部側に吸気弁が配置され、他方の傾斜部側に排気
弁が配置され、かつ上記天井部の略中央部に点火プラグ
が配置されたエンジンの燃焼室構造において、（ii）吸
気弁が配置された方の傾斜部の底辺部が、排気弁が配置
された方の傾斜部の底辺部より上方にオフセットして配
置され、該オフセットによって生じた吸気弁側の燃焼室
側壁に第２の点火プラグが配置されているとともに、
（iii）ピストン頂部の吸気弁側の部分に、上方に突出
する突出部が設けられ、該突出部が、上死点では天井面
に近接して吸気弁側に第１の燃焼室を画成する一方排気
弁側に第２の燃焼室を画成するように形成されているこ
とを特徴とするエンジンの燃焼室構造を提供する。The second invention is characterized in that (i) the ceiling of the combustion chamber is
It is formed in a pent roof type having two inclined portions which share a ridge line and are inclined downward in a direction away from each other, and an intake valve is arranged on one inclined portion side and an exhaust valve is arranged on the other inclined portion side. And in the combustion chamber structure of the engine in which a spark plug is disposed substantially at the center of the ceiling, (ii) the bottom of the inclined portion on which the intake valve is disposed is inclined toward the inclined side on which the exhaust valve is disposed. A second spark plug is arranged on the side of the combustion chamber on the intake valve side generated by the offset, and the second spark plug is arranged above the bottom of the portion.
(Iii) A projection protruding upward is provided at a portion on the intake valve side of the top of the piston, and the projection defines a first combustion chamber on the intake valve side close to the ceiling surface at the top dead center. On the other hand, there is provided a combustion chamber structure for an engine, wherein the second combustion chamber is formed on the exhaust valve side.
【０００８】[0008]
【０００９】[0009]
【００１０】[0010]
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図１(a),(b)に示すように、吸気２弁・排気２弁式のＤ
ＯＨＣ型エンジンＣＥのシリンダブロック１の上側には
シリンダヘッド２が締結され、このシリンダヘッド２の
上端部にはシリンダヘッドカバー３が取り付けられてい
る。そして、エンジンＣＥは、基本的には、第１,第２
吸気弁４,５が開かれたときに、第１,第２吸気ポート
６,７から燃焼室８内に混合気を吸入し、この混合気を
ピストン９で圧縮して第１,第２点火プラグ１０,１１で
着火・燃焼させ、第１,第２排気弁１２,１３が開かれた
ときに燃焼ガスを第１,第２排気ポート１４,１５を介し
て外部に排出するようになっている。なお、第１,第２
吸気弁４,５は、吸気側カムシャフト１６に取り付けら
れた吸気弁用カム１７によって所定のタイミングで開閉
され、また第１,第２排気弁１２,１３は、排気側カムシ
ャフト１８に取り付けられた排気弁用カム１９によって
所定のタイミングで開閉されるようになっている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below.
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), an intake two-valve / exhaust two-valve D
A cylinder head 2 is fastened to the upper side of the cylinder block 1 of the OHC engine CE, and a cylinder head cover 3 is attached to an upper end of the cylinder head 2. The engine CE is basically composed of the first and second
When the intake valves 4 and 5 are opened, the air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 8 from the first and second intake ports 6 and 7, and the air-fuel mixture is compressed by the piston 9 to perform the first and second ignitions. The plugs 10 and 11 ignite and burn, and when the first and second exhaust valves 12 and 13 are opened, the combustion gas is discharged to the outside via the first and second exhaust ports 14 and 15. I have. Note that the first and second
The intake valves 4 and 5 are opened and closed at a predetermined timing by an intake valve cam 17 attached to an intake camshaft 16, and the first and second exhaust valves 12 and 13 are attached to an exhaust camshaft 18. The exhaust valve cam 19 opens and closes at a predetermined timing.
【００１２】第１吸気ポート６に臨んで、吸入空気中に
燃料を噴射する燃料噴射弁２１が設けられている。この
燃料噴射弁２１は、図示していないコントロールユニッ
トによって制御され、吸入空気量に応じて燃料を噴射
し、混合気の空燃比を所定値に保持するようになってい
る。ここで、コントロールユニットは、所定の運転領
域、例えば低負荷領域等では、空燃比を理論空燃比より
リーン側の所定値に設定してリーンバーンを行なわせ、
燃費性能とエミッション性能とを高めるようになってい
る。すなわち、エンジンＣＥはリーンバーンエンジンで
ある。なお、図示していないコントロールユニット、燃
料噴射弁２１等は、希薄燃焼手段を形成している。A fuel injection valve 21 for injecting fuel into intake air is provided facing the first intake port 6. The fuel injection valve 21 is controlled by a control unit (not shown), injects fuel in accordance with the amount of intake air, and maintains the air-fuel ratio of the air-fuel mixture at a predetermined value. Here, the control unit sets the air-fuel ratio to a predetermined value leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in a predetermined operation region, for example, in a low load region or the like, and performs lean burn,
Fuel efficiency and emission performance are improved. That is, the engine CE is a lean burn engine. The control unit (not shown), the fuel injection valve 21 and the like form a lean burn means.
【００１３】詳しくは図示していないが、第１吸気ポー
ト６は、開口部が燃焼室８の周方向を指向するように形
成され、この第１吸気ポート６から燃焼室８内に流入す
る吸入空気ないし混合気は、燃焼室８内にスワールを生
成させるようになっている。そして、図示していない
が、第２吸気ポート７にはこれを開閉する開閉弁が設け
られ、所定の運転領域、例えばリーンバーンが行なわれ
る低負荷領域等では、コントロールユニットによってこ
の開閉弁が閉じられ、燃焼室８へは第１吸気ポート６の
みからエアが供給されるようになっている。このとき、
燃焼室８内には強いスワールが生成され、このスワール
によって燃焼室８内の混合気が層状化され、混合気の着
火性が高められる。なお、図示していない開閉弁、第１
吸気ポート６等は、層状化手段を形成している。Although not shown in detail, the first intake port 6 is formed such that an opening thereof is oriented in the circumferential direction of the combustion chamber 8, and the intake air flowing into the combustion chamber 8 from the first intake port 6. The air or air-fuel mixture generates swirl in the combustion chamber 8. Although not shown, the second intake port 7 is provided with an on-off valve for opening and closing the same. In a predetermined operation region, for example, a low load region where lean burn is performed, the on-off valve is closed by the control unit. The air is supplied to the combustion chamber 8 only from the first intake port 6. At this time,
A strong swirl is generated in the combustion chamber 8, and the swirl stratifies the air-fuel mixture in the combustion chamber 8, thereby enhancing the ignitability of the air-fuel mixture. The on-off valve (not shown), the first
The intake port 6 and the like form stratification means.
【００１４】燃焼室８の天井部２３(シリンダヘッド２
下面)は、第１傾斜部２４と第２傾斜部２５とを備えた
ペントルーフ型に形成されている。ここで、第１傾斜部
２４と第２傾斜部２５とは、吸気側と排気側の間におい
てシリンダボアのほぼ直径方向に伸長する稜線Ｒを共有
し、この稜線Ｒから互いに離間する方向(図１(a),(b)で
は左右方向)に向かって下降傾斜している。そして、第
１傾斜部２４には第１,第２吸気ポート６,７が開口し、
第２傾斜部２５には第１,第２排気ポート１４,１５が開
口している。ここで、天井部２３の略中央部には第１プ
ラグホール２６が設けられ、この第１プラグホール２６
内に第１点火プラグ１０が配置されている。したがっ
て、第１点火プラグ１０は、ほぼシリンダボア中心位置
において、燃焼室８の最上部付近で混合気に点火するこ
とになる。The ceiling 23 of the combustion chamber 8 (cylinder head 2)
The lower surface is formed in a pent roof type having a first inclined portion 24 and a second inclined portion 25. Here, the first inclined portion 24 and the second inclined portion 25 share a ridge line R extending in a substantially diametric direction of the cylinder bore between the intake side and the exhaust side, and a direction away from the ridge line R (FIG. 1). (In the left and right directions in (a) and (b)). Then, the first and second intake ports 6, 7 are opened in the first inclined portion 24,
The first and second exhaust ports 14 and 15 are opened in the second inclined portion 25. Here, a first plug hole 26 is provided substantially at the center of the ceiling portion 23, and the first plug hole 26 is provided.
The first spark plug 10 is disposed therein. Therefore, the first spark plug 10 ignites the air-fuel mixture near the top of the combustion chamber 8 substantially at the center of the cylinder bore.
【００１５】天井部２３の第２傾斜部２５の底辺部２５
aは、シリンダヘッド２とシリンダブロック１との合わ
せ面Ｈとほぼ同じ高さの位置に配置されている。これに
対して、第１傾斜部２４の底辺部２４aは、第２傾斜部
２５の底辺部２５aより上方にややオフセットした位置
に配置されている。このため、シリンダヘッド２の、底
辺部２４aと合わせ面Ｈとの間には、側壁部２７が形成
されている。なお、この側壁部２７は燃焼室８の側壁の
一部をなす。The bottom portion 25 of the second inclined portion 25 of the ceiling portion 23
a is disposed at a position substantially at the same height as the mating surface H between the cylinder head 2 and the cylinder block 1. On the other hand, the bottom 24a of the first inclined portion 24 is arranged at a position slightly offset above the bottom 25a of the second inclined portion 25. For this reason, a side wall 27 is formed between the bottom 24 a and the mating surface H of the cylinder head 2. The side wall portion 27 forms a part of the side wall of the combustion chamber 8.
【００１６】そして、シリンダヘッド２には、これを側
方(図１(a),(b)では左側)から燃焼室８側に貫通する第
２プラグホール２８が設けられ、この第２プラグホール
２８は上記側壁部２７に開口している。そして、この第
２プラグホール２８内には第２点火プラグ１１が配置さ
れている。したがって、第２点火プラグ１１は、シリン
ダボアの吸気側周縁部において、燃焼室８の上部付近の
混合気に点火することになる。上記構成においては、第
１傾斜部２４の底辺部２４aの上方へのオフセットによ
って生じるスペースすなわち側壁部２７を有効に利用し
て第２点火プラグ１１が配置されるので、第２点火プラ
グ１１の配置が極めて容易となり、かつ第２点火プラグ
１１を配置するための特別な部材(スペーサ等)が不要と
なる。なお、第１点火プラグ１０と第２点火プラグ１１
の点火タイミングは、エンジンＣＥの運転状態に応じて
好ましく設定される。また、両点火プラグ１０,１１を
同時に点火するようにしてもよく、また交番で点火する
ようにしてもよい。The cylinder head 2 is provided with a second plug hole 28 penetrating the cylinder head 2 from the side (left side in FIGS. 1A and 1B) to the combustion chamber 8 side. Reference numeral 28 is open to the side wall 27. The second spark plug 11 is arranged in the second plug hole 28. Therefore, the second spark plug 11 ignites the air-fuel mixture near the upper part of the combustion chamber 8 at the peripheral portion on the intake side of the cylinder bore. In the above configuration, since the second spark plug 11 is disposed by effectively utilizing the space generated by the offset above the bottom 24a of the first inclined portion 24, that is, the side wall 27, the arrangement of the second spark plug 11 is provided. Is extremely easy, and a special member (spacer or the like) for arranging the second spark plug 11 is not required. The first spark plug 10 and the second spark plug 11
Is preferably set according to the operating state of the engine CE. Further, both the ignition plugs 10 and 11 may be ignited simultaneously, or may be alternately ignited.
【００１７】さらに、第１傾斜部２４の底辺部２４aが
上方にオフセットしているので、第１傾斜部２４と合わ
せ面Ｈ(水平面)とがはさむ角度が小さくなり、したがっ
て第１,第２吸気ポート６,７の燃焼室８への開口部が立
ち上がった形状となる。このため、第１,第２吸気ポー
ト６,７から燃焼室８内への混合気の流入が円滑化され
るとともに、燃焼室８内に斜めスワールないしタンブル
が生成されるので、燃焼室８内での混合気の層状化が一
層促進され、混合気の着火性ないし燃焼性が高められ
る。また、このように第１,第２吸気ポート６,７が立ち
上がった形状に形成されているので、第１,第２吸気ポ
ート６,７の下側のスペースが広くなり、第２プラグホ
ール２８の配置が容易となる。Further, since the bottom 24a of the first inclined portion 24 is offset upward, the angle between the first inclined portion 24 and the mating surface H (horizontal plane) is reduced, and therefore, the first and second intakes are formed. The openings of the ports 6 and 7 to the combustion chamber 8 are in the shape of rising. As a result, the flow of the air-fuel mixture from the first and second intake ports 6 and 7 into the combustion chamber 8 is smoothed, and an oblique swirl or tumble is generated in the combustion chamber 8. The stratification of the air-fuel mixture is further promoted, and the ignitability or combustibility of the air-fuel mixture is enhanced. In addition, since the first and second intake ports 6 and 7 are formed so as to rise, the space below the first and second intake ports 6 and 7 is widened, and the second plug holes 28 are formed. Arrangement becomes easy.
【００１８】本願発明者らの研究によれば、一般に、燃
焼室８内における混合気の着火特性は位置によって異な
り、燃焼室８内の吸気弁側の部分では着火性が悪くな
り、したがってこの部分では混合気の燃焼遅れが生じる
といった事実が判明している。しかしながら、本発明に
よれば、前記したとおり、第２点火プラグ１１が吸気弁
側の燃焼室側壁に設けられているので、吸気弁側の混合
気の着火性が高められ、吸気側の燃焼遅れが生じない。
なお、本願発明者らが、本発明において、吸気側に位置
する第１傾斜部２４の底辺部２４aを上方にオフセット
させて側壁部２７を形成し、この側壁部２７に第２点火
プラグ１１を配置するようにしたのは、上記知見に鑑
み、かかる配置によって吸気側の燃焼遅れを解消できる
であろうと考えた結果であるのはもちろんである。According to the study of the present inventors, generally, the ignition characteristics of the air-fuel mixture in the combustion chamber 8 differ depending on the position, and the ignitability of the air-fuel mixture in the portion of the combustion chamber 8 near the intake valve deteriorates. It is known that the combustion of the air-fuel mixture is delayed. However, according to the present invention, as described above, since the second spark plug 11 is provided on the combustion chamber side wall on the intake valve side, the ignitability of the air-fuel mixture on the intake valve side is increased, and the combustion delay on the intake side is delayed. Does not occur.
In the present invention, the present inventors offset the bottom 24a of the first inclined portion 24 located on the intake side upward to form a side wall 27, and attach the second spark plug 11 to the side wall 27. The arrangement is, of course, a result of considering that the arrangement can eliminate the combustion delay on the intake side in view of the above findings.
【００１９】ピストン９の頂部の排気側の所定の部分に
は、上方に突出する突出部２９が形成されている。そし
て、この突出部２９は、ピストン９が上死点位置にある
ときには突出部上端面が第２傾斜部２５の下面にほぼ当
接するような形状に形成されている。また、ピストン９
の頂部の、突出部２９が形成されていない部分、すなわ
ち吸気側の部分には、略球面状にへこんだ凹部３０が形
成されている。したがって、ピストン９が上死点位置に
あるときには、図１(a)にその状態を示しているよう
に、シリンダボアの吸気側のみに燃焼室８が形成される
ことになる。なお、ピストン９が下降したときには、吸
気側から排気側にわたってシリンダボア全体に燃焼室８
が形成されるのはもちろんである。A projecting portion 29 projecting upward is formed at a predetermined portion on the exhaust side at the top of the piston 9. The projecting portion 29 is formed in such a shape that the upper end surface of the projecting portion substantially abuts the lower surface of the second inclined portion 25 when the piston 9 is at the top dead center position. Also, the piston 9
A concave portion 30 having a substantially spherical concave shape is formed at a portion of the top portion where the protruding portion 29 is not formed, that is, at a portion on the intake side. Therefore, when the piston 9 is at the top dead center position, as shown in FIG. 1A, the combustion chamber 8 is formed only on the intake side of the cylinder bore. When the piston 9 descends, the combustion chamber 8 extends over the entire cylinder bore from the intake side to the exhaust side.
Is of course formed.
【００２０】ピストン９の頂部に、このような突出部２
９と凹部３０とが設けられているので、圧縮行程終期に
おいてピストン９が上死点位置に接近したときには、突
出部上端面２９と第２傾斜部下面２５との間に形成され
る空間部(以下、これをスキッシュエリアという)の混合
気が、天井部２３の中心部に向かって急速に押し出さ
れ、スキッシュが生成される。このスキッシュによっ
て、第１点火プラグ１０まわりの混合気がリッチとなり
混合気の着火性が高められる。そして、圧縮上死点近傍
で第１,第２点火プラグ１０,１１によって混合気が点火
され、この後ピストン９が下降し始めるが、このときス
キッシュエリアが減圧状態となり、吸気側からこのスキ
ッシュエリア内に混合気が急速に引き込まれるといった
スキッシュとは逆の流れ、いわゆる逆スキッシュが生じ
る。このとき、スキッシュエリアに吸い込まれる混合気
はすでに着火されて火炎となっているので、この火炎に
よって排気側での混合気の燃焼が促進される。本案で
は、前記したとおり吸気側に第２点火プラグ１１が配置
され、かつ上死点では吸気側のみに燃焼室８が形成され
るので、燃焼行程では吸気側の方が早期に着火され、排
気側では混合気の燃焼が遅れる傾向がある。しかしなが
ら、上記逆スキッシュによって吸気側で生成された火炎
が、急速に排気側に導入されるので、排気側での混合気
の燃焼が促進され、燃焼遅れが生じない。このようにし
て、燃焼室８全体としての燃焼性ないし着火性が高めら
れる。このため、耐ノッキング性が高められ、エンジン
ＣＥの圧縮比を高めることが可能となる。また、排気ガ
ス中のＨＣ(炭化水素)が低減される。At the top of the piston 9, such a projection 2
Since the piston 9 and the recess 30 are provided, when the piston 9 approaches the top dead center position at the end of the compression stroke, the space formed between the upper end surface 29 of the protrusion and the lower surface 25 of the second inclined portion ( Hereinafter, this mixture is referred to as a squish area), and is rapidly pushed toward the center of the ceiling 23 to generate squish. By this squish, the air-fuel mixture around the first spark plug 10 becomes rich, and the ignitability of the air-fuel mixture is enhanced. Then, the air-fuel mixture is ignited by the first and second spark plugs 10 and 11 near the compression top dead center, and thereafter the piston 9 starts to descend. At this time, the squish area is depressurized, and the squish area is reduced from the intake side. A so-called reverse squish, which is the reverse of the squish flow in which the air-fuel mixture is rapidly drawn into, occurs. At this time, since the air-fuel mixture sucked into the squish area has already been ignited and becomes a flame, the combustion of the air-fuel mixture on the exhaust side is promoted by the flame. In the present invention, as described above, the second spark plug 11 is arranged on the intake side, and the combustion chamber 8 is formed only at the intake side at the top dead center, so that the intake side is ignited earlier in the combustion stroke, and the exhaust gas is exhausted. On the side, the combustion of the mixture tends to be delayed. However, since the flame generated on the intake side by the reverse squish is rapidly introduced to the exhaust side, combustion of the air-fuel mixture on the exhaust side is promoted, and there is no combustion delay. Thus, the flammability or ignitability of the entire combustion chamber 8 is improved. For this reason, knocking resistance is enhanced, and the compression ratio of the engine CE can be increased. Further, HC (hydrocarbon) in the exhaust gas is reduced.
【００２１】なお、仮想線で示すように、ピストン９の
頂部の吸気側の所定の部分に突出部２９'を設け、ピス
トン９が上死点位置にあるときには、該突出部２９'に
よって、吸気側と排気側とに夫々実質的に独立した燃焼
室８を形成するようにしてもよい。このようにすれば、
上死点付近では、排気側の燃焼室８では混合気が第１点
火プラグ１０によって点火され、吸気側の燃焼室８では
混合気が第２点火プラグ１１によって点火されることに
なる。この場合、吸気側の混合気の燃焼が早期化される
とももに、吸気側と排気側の燃焼速度を均一化すること
ができ、ピストン９の頂部にかかる力が均一化される。
このため、ピストン９の抵抗が低減され、燃費性能が高
められる。As shown by the phantom line, a projection 29 'is provided at a predetermined portion on the intake side at the top of the piston 9, and when the piston 9 is at the top dead center position, the projection 29' A substantially independent combustion chamber 8 may be formed on each of the side and the exhaust side. If you do this,
Near the top dead center, the air-fuel mixture is ignited by the first ignition plug 10 in the exhaust-side combustion chamber 8, and the air-fuel mixture is ignited by the second ignition plug 11 in the intake-side combustion chamber 8. In this case, the combustion of the air-fuel mixture on the intake side is accelerated, and the combustion speed on the intake side and the exhaust side can be made uniform, so that the force applied to the top of the piston 9 is made uniform.
Therefore, the resistance of the piston 9 is reduced, and the fuel efficiency is improved.
【００２２】図２と図３とに示すように、第１,第２吸
気ポート６,７の燃焼室８への開口部には、夫々バルブ
シート３１が設けられているが、このバルブシート３１
の貫通孔３１a(スロート)は、スワールないしタンブル
の生成を促進するために、バルブシート軸線方向(Ｌ2)
に対して所定の角度θだけ傾斜してＬ1方向に斜め加工
(穿孔)することにより形成されている。かつ、貫通孔３
１aは、該貫通孔３１aの中心線Ｌ3がバルブシート３１
の中心線Ｌ4より距離zだけオフセットするようにして形
成されている。上記オフセットzは、バルブシート３１
の肉部の縦断面の面積が、吸気ポート内周側Ａ1と外周
側Ａ2とでほぼ等しくなるような値に設定される。この
ようにＡ1とＡ2とがほぼ等しく設定されるので、バルブ
シート３１の周方向の熱変形が均一化され、第１,第２
吸気弁４,５の気密性が高められ、エンジン出力が高め
られる。As shown in FIGS. 2 and 3, valve seats 31 are provided at openings of the first and second intake ports 6, 7 to the combustion chamber 8, respectively.
The through hole 31a (throat) of the valve seat axial direction (L 2 ) in order to promote the generation of swirl or tumble
Diagonally processed into L 1 direction inclined at a predetermined angle θ with respect to
(Perforation). And the through hole 3
1a, the center line L 3 of the through hole 31a is a valve seat 31
The center line L 4 of the distance z and is formed so as to offset. The offset z is equal to the valve seat 31
Area of the longitudinal section of the meat portion is set to be substantially equal such values within peripheral side A 1 and the outer circumferential side A 2 intake port. Since A 1 and A 2 are set to be substantially equal in this way, the thermal deformation of the valve seat 31 in the circumferential direction is made uniform, and the first and second valve seats 31 are made uniform.
The airtightness of the intake valves 4 and 5 is enhanced, and the engine output is enhanced.
【００２３】図４に示すように、本実施例では、第１,
第２吸気弁４,５のバルブステム４a,５aは、バルブシー
ト貫通孔３１aの中心より距離dだけオフセットした位置
に配置されている。一般に、吸気ポート６内を流れる空
気の流速分布においては、その中央部で流速が最大とな
るが、図５に示すように、バルブステム４a',５a'を貫
通孔３１a'の中心部に配置すると、この流速が最も大き
い部分の流れが妨げられてしまい、空気流量の低下を招
く。しかしながら、本実施例では、図４に示すように、
バルブステム４a,５aが貫通孔３１aの中心部に対して距
離dだけオフセットしているので、流速が最も大きい部
分の流れが妨げられず、空気流量の低下が低減され、充
填効率が高められる。As shown in FIG. 4, in this embodiment, the first,
The valve stems 4a, 5a of the second intake valves 4, 5 are arranged at positions offset by a distance d from the center of the valve seat through-hole 31a. Generally, in the flow velocity distribution of the air flowing through the intake port 6, the flow velocity is maximum at the center thereof. However, as shown in FIG. 5, the valve stems 4a 'and 5a' are arranged at the center of the through hole 31a '. Then, the flow in the portion where the flow velocity is the highest is obstructed, and the air flow rate is reduced. However, in the present embodiment, as shown in FIG.
Since the valve stems 4a and 5a are offset by the distance d with respect to the center of the through hole 31a, the flow in the portion having the highest flow velocity is not hindered, the decrease in the air flow rate is reduced, and the charging efficiency is increased.
【００２４】図６に示すように、本実施例では、第１吸
気弁４の笠部４bと第１吸気ポート６の内周面との間の
吸気流通部の等価断面積が、下流に向かって漸次減少
し、下流部では、カーテンエリア(笠部４bと吸気ポート
下流端との間の吸気流通部すなわち出口部)の等価断面
積に漸近するような形状に形成されている。なお、ここ
で等価断面積とは、笠部４bと吸気ポート内周面との間
の間隔Ｘの平方すなわちＸ2である。かかる等価断面積
Ｘ2の吸気流れ方向位置に対する変化特性は、図８のと
おりである(曲線Ｇ1)。上記構成によれば、笠部４bと吸
気ポート内周面との間の吸気流通部での流動抵抗ないし
圧力損失が低減され、吸気流速が高められる。またカー
テンエリアでの流速ベクトルが安定化され、スワールな
いしタンブルの生成が安定化される。なお、図示してい
ないが、第２吸気弁７側でも、第１吸気弁６側と同様の
構成となっている。As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the equivalent cross-sectional area of the intake passage between the cap portion 4b of the first intake valve 4 and the inner peripheral surface of the first intake port 6 is directed downstream. The downstream portion is formed in a shape such that it gradually approaches the equivalent sectional area of the curtain area (the intake flow portion between the shade portion 4b and the downstream end of the intake port, ie, the outlet portion). Here, the equivalent cross-sectional area is a square i.e. X 2 interval X between the cap portion 4b and the intake port inner peripheral surface. Change characteristic with respect to the intake flow direction position of such equivalent cross-sectional area X 2 are as in Figure 8 (curve G 1). According to the above configuration, the flow resistance or pressure loss in the intake passage between the cap portion 4b and the inner peripheral surface of the intake port is reduced, and the intake flow velocity is increased. Further, the flow velocity vector in the curtain area is stabilized, and the generation of swirl or tumble is stabilized. Although not shown, the second intake valve 7 has the same configuration as the first intake valve 6.
【００２５】これに対して、図７に示すような従来の吸
気弁４'では、等価断面積Ｘ2の吸気流れ方向位置に対す
る変化特性は、図９のようになる(曲線Ｇ2)。すなわ
ち、従来の吸気弁４'の場合は、等価断面積Ｘ2が急増す
る部分Ｔ1では拡管により圧力損失が発生し、他方等価
断面積Ｘ2が急減する部分Ｔ2では急激な絞りによる圧力
損失が発生し、これらの圧力損失によって吸気流速が低
下し、充填効率の低下が生じることになる。On the other hand, in the conventional intake valve 4 'as shown in FIG. 7, the change characteristic of the equivalent sectional area X 2 with respect to the position in the intake flow direction is as shown in FIG. 9 (curve G 2 ). That is, in the case of conventional intake valves 4 ', the equivalent cross-sectional area pressure loss generated by the tube expansion in portions T 1 X 2 is rapidly increased, the pressure by the other equivalent cross-sectional area X 2 the partial T 2 decreases rapidly abrupt aperture Loss occurs, and these pressure losses cause a reduction in the intake flow velocity, resulting in a decrease in charging efficiency.
【００２６】[0026]
【発明の作用・効果】第１の発明によれば、吸気側傾斜
部の底辺部を、上方へオフセットさせることによって生
じる側壁部を有効に利用して第２の点火プラグを配置し
ているので、第２の点火プラグの配置が極めて容易とな
り、かつ第２の点火プラグを配置するための特別な部材
(スペーサ等)が不要となる。そして、第２の点火プラグ
が燃焼室側壁の吸気側部分に配置されているので、吸気
側の燃焼遅れが防止され、リーンバーン時においても良
好な着火性が得られる。また、突出部によって圧縮上死
点直前にスキッシュが生成され、天井部に配置された点
火プラグまわりの混合気がリッチとなり着火性が高めら
れる。さらに、突出部によって圧縮上死点直後に逆スキ
ッシュが生成され、この逆スキッシュによって吸気側の
火炎が排気側に引き込まれるので、排気側の燃焼が促進
される。According to the first aspect of the present invention, the second spark plug is disposed by effectively utilizing the side wall generated by offsetting the bottom of the intake-side inclined portion upward. , The arrangement of the second spark plug becomes very easy, and special components for arranging the second spark plug
(Spacers, etc.) become unnecessary. Since the second spark plug is arranged on the intake side of the combustion chamber side wall, combustion delay on the intake side is prevented, and good ignitability is obtained even during lean burn. Further, a squish is generated by the protruding portion immediately before the compression top dead center, and the air-fuel mixture around the ignition plug arranged on the ceiling becomes rich, and the ignitability is enhanced. Further, a reverse squish is generated by the protrusion immediately after the compression top dead center, and the flame on the intake side is drawn into the exhaust side by the reverse squish, so that the combustion on the exhaust side is promoted.
【００２７】第２の発明によれば、吸気側傾斜部の底辺
部を、上方へオフセットさせることによって生じる側壁
部を有効に利用して第２の点火プラグを配置しているの
で、第２の点火プラグの配置が極めて容易となり、かつ
第２の点火プラグを配置するための特別な部材(スペー
サ等)が不要となる。そして、第２の点火プラグが燃焼
室側壁の吸気側部分に配置されているので、吸気側の燃
焼遅れが防止され、リーンバーン時においても良好な着
火性が得られる。さらに、突出部によって、上死点では
吸気側と排気側とに夫々燃焼室が形成され、排気側の燃
焼室では混合気が天井部に配置された点火プラグによっ
て点火され、吸気側の燃焼室では混合気が第２の点火プ
ラグによって点火されるので、吸気側と排気側の燃焼速
度が均一化される。このため、燃焼行程でピストンにか
かる力が均一化され、ピストン抵抗が低減される。According to the second aspect of the present invention, the second spark plug is disposed by effectively utilizing the side wall generated by offsetting the bottom of the intake-side inclined portion upward. The arrangement of the spark plug becomes extremely easy, and a special member (such as a spacer) for arranging the second spark plug becomes unnecessary. Since the second spark plug is arranged on the intake side of the combustion chamber side wall, combustion delay on the intake side is prevented, and good ignitability is obtained even during lean burn. Further, a combustion chamber is formed on the intake side and the exhaust side at the top dead center by the protruding portion, respectively. In the combustion chamber on the exhaust side, the air-fuel mixture is ignited by a spark plug arranged on the ceiling, and the combustion chamber on the intake side is formed. In this case, the air-fuel mixture is ignited by the second spark plug, so that the combustion speeds on the intake side and the exhaust side are made uniform. Therefore, the force applied to the piston during the combustion stroke is made uniform, and the piston resistance is reduced.
【００２８】[0028]
【００２９】[0029]
【００３０】[0030]
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】 (a)は、本発明にかかる燃焼室構造を備えた
エンジンの断面立面説明図である。(b)は、(a)に示すエ
ンジンの燃焼室の天井部の下面平面説明図である。FIG. 1 (a) is a sectional elevational view of an engine having a combustion chamber structure according to the present invention. (b) is an explanatory plan view of the lower surface of the ceiling of the combustion chamber of the engine shown in (a).
【図２】 吸気ポートと排気ポートの配置を示す模式図
である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an arrangement of an intake port and an exhaust port.
【図３】 吸気ポートの下流端に設けられたバルブシー
トの縦断面説明図である。FIG. 3 is an explanatory longitudinal sectional view of a valve seat provided at a downstream end of an intake port.
【図４】 吸気ポートの下流端の平面説明図であり、吸
気弁のバルブステムの配設位置を示している。FIG. 4 is an explanatory plan view of a downstream end of an intake port, showing an arrangement position of a valve stem of an intake valve.
【図５】 従来の吸気ポートの下流端の平面説明図であ
る。FIG. 5 is an explanatory plan view of a downstream end of a conventional intake port.
【図６】 本発明にかかるエンジンの、吸気ポート近傍
における縦断面説明図である。FIG. 6 is an explanatory longitudinal sectional view of the engine according to the present invention in the vicinity of an intake port.
【図７】 従来のエンジンの、吸気ポート近傍における
縦断面説明図である。FIG. 7 is an explanatory longitudinal sectional view of a conventional engine in the vicinity of an intake port.
【図８】 本発明にかかるエンジンの、吸気弁まわりの
等価断面積の、吸気流れ方向位置に対する変化特性を示
す図である。FIG. 8 is a diagram showing a change characteristic of an equivalent sectional area around an intake valve of an engine according to the present invention with respect to a position in an intake flow direction.
【図９】 従来のエンジンの、吸気弁まわりの等価断面
積の、吸気流れ方向位置に対する変化特性を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing a change characteristic of an equivalent sectional area around an intake valve with respect to a position in an intake flow direction in a conventional engine.
ＣＥ…エンジン Ｒ…稜線 ４,５…第１,第２吸気弁 ６,７…第１,第２吸気ポート ８…燃焼室 ９…ピストン １０…第１点火プラグ １１…第２点火プラグ １２,１３…第１,第２排気弁 ２１…燃料噴射弁 ２３…天井部 ２４…第１傾斜部 ２４a…底辺部 ２５…第２傾斜部 ２５a…底辺部 ２９,２９'…突出部 CE engine R ridgeline 4,5 first and second intake valves 6,7 first and second intake ports 8 combustion chamber 9 piston 10 first spark plug 11 second spark plug 12,13 ... First and second exhaust valves 21 ... Fuel injection valve 23 ... Ceiling part 24 ... First inclined part 24a ... Bottom part 25 ... Second inclined part 25a ... Bottom part 29,29 '... Protrusion
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｐ 15/02 Ｆ０２Ｐ 15/02 15/08 ３０２ 15/08 ３０２Ａ (72)発明者 水戸部 典朗 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 原田 政樹 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−110308（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−124426（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−287871（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−71352（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−62129（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−124333（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−1668（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 1/00 - 23/10 F02P 15/08 F02P 15/02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02P 15/02 F02P 15/02 15/08 302 15/08 302A (72) Inventor Norio Mitobe Shinchi 3 Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture No. 1 Inside Mazda Co., Ltd. (72) Inventor Masaki Harada 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture Mazda Co., Ltd. (56) References JP-A-52-110308 (JP, A) JP-A-4-287871 (JP, A) JP-A-5-71352 (JP, A) JP-A-58-62129 (JP, U) JP-A-1-124333 (JP, A) U) Japanese Utility Model 4-1668 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02B 1/00-23/10 F02P 15/08 F02P 15/02
Claims (2)
離間する方向に下降傾斜する２つの傾斜部を備えたペン
トルーフ型に形成されていて、一方の傾斜部側に吸気弁
が配置され、他方の傾斜部側に排気弁が配置され、かつ
上記天井部の略中央部に点火プラグが配置されたエンジ
ンの燃焼室構造において、 吸気弁が配置された方の傾斜部の底辺部が、排気弁が配
置された方の傾斜部の底辺部より上方にオフセットして
配置され、該オフセットによって生じた吸気弁側の燃焼
室側壁に第２の点火プラグが配置されているとともに、 ピストン頂部の排気弁側の部分に、上方に突出する突出
部が設けられ、該突出部が、上死点では天井部下面に近
接して吸気弁側のみに燃焼室を画成するように形成され
ていることを特徴とするエンジンの燃焼室構造。1. A ceiling portion of a combustion chamber is formed in a pent roof type having two inclined portions which share a ridge line and are inclined downward in a direction away from each other, and an intake valve is arranged on one inclined portion side. In the combustion chamber structure of an engine in which an exhaust valve is disposed on the other inclined portion side and a spark plug is disposed substantially in the center of the ceiling, the bottom portion of the inclined portion on which the intake valve is disposed is The second spark plug is arranged on the side of the combustion chamber on the side of the intake valve generated by the offset, being offset above the bottom side of the inclined portion on which the exhaust valve is arranged. A protrusion protruding upward is provided at a portion on the exhaust valve side, and the protrusion is formed so as to be close to the lower surface of the ceiling portion at the top dead center and to define a combustion chamber only on the intake valve side. Engine combustion chamber structure characterized by the following:
離間する方向に下降傾斜する２つの傾斜部を備えたペン
トルーフ型に形成されていて、一方の傾斜部側に吸気弁
が配置され、他方の傾斜部側に排気弁が配置され、かつ
上記天井部の略中央部に点火プラグが配置されたエンジ
ンの燃焼室構造において、 吸気弁が配置された方の傾斜部の底辺部が、排気弁が配
置された方の傾斜部の底辺部より上方にオフセットして
配置され、該オフセットによって生じた吸気弁側の燃焼
室側壁に第２の点火プラグが配置されているとともに、 ピストン頂部の吸気弁側の部分に、上方に突出する突出
部が設けられ、該突出部が、上死点では天井面に近接し
て吸気弁側に第１の燃焼室を画成する一方排気弁側に第
２の燃焼室を画成するように形成されていることを特徴
とするエンジンの燃焼室構造。2. A ceiling portion of the combustion chamber is formed in a pent roof type having two inclined portions which share a ridge line and are inclined downward in a direction away from each other, and an intake valve is arranged on one inclined portion side. In the combustion chamber structure of an engine in which an exhaust valve is disposed on the other inclined portion side and a spark plug is disposed substantially in the center of the ceiling, the bottom portion of the inclined portion on which the intake valve is disposed is The second spark plug is arranged on the side of the combustion chamber on the side of the intake valve generated by the offset, being offset above the bottom side of the inclined portion on which the exhaust valve is arranged. An upwardly protruding portion is provided on a portion on the intake valve side, and the protruding portion defines a first combustion chamber on the intake valve side close to the ceiling surface at the top dead center, while on the exhaust valve side. Being formed to define a second combustion chamber A combustion chamber structure for an engine according to claim.
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|---|---|---|---|
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