JP3222379B2 - 内燃機関の燃焼室構造 - Google Patents
内燃機関の燃焼室構造Info
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Description
構造に関する。
ッドに形成される燃焼室上壁面は、吸・排気弁の配置の
しやすさから略円錐形状とされ、その頂部に点火プラグ
が配置されている。実開昭60−102428号公報に
は、このような形状の燃焼室において、燃焼室上壁面に
おける周囲部を下方へ突出させると共に、ピストン頂面
における周囲部を上方へ突出させ、圧縮行程末期におい
て燃焼室上壁面における周囲部とピストン頂面における
周囲部とを互いに近接させることにより、スキッシュ流
を発生させることが提案されている。
ストン頂面における周囲部の上面は、燃焼室上壁面の円
錐形状に対して略平行とされている。それにより、スキ
ッシュ流は燃焼室周囲から点火プラグに向かい互いに衝
突して点火プラグ近傍に強い乱れが発生し、燃焼室中央
部における燃焼速度を速めることが可能となる。
トンの下降に伴って燃焼室上壁面における周囲部とピス
トン頂面における周囲部とによって形成されるスキッシ
ュエリアには、逆スキッシュと呼ばれる混合気が吸い込
まれる現象が発生する。前述の従来技術において、燃焼
室上壁面における周囲部は大きく突出し、燃焼室上壁面
に対して比較的高い段差が形成されているために、この
逆スキッシュの発生に際して、スキッシュエリアの内側
には、燃焼室上壁面に沿って燃焼室の半径方向外向きに
進行する混合気が、この段差に衝突し、縦方向の大きな
渦が発生している。しかしながら、この時、スキッシュ
エリアの隙間は、強いスキッシュ流を発生させるため
に、非常に小さくされており、それにより、混合気は整
流されてスキッシュエリアに吸い込まれる。
側に達し、さらなるピストンの下降に伴って火炎がスキ
ッシュエリアに吸い込まれ、スキッシュエリア内に存在
する混合気を燃焼させる。しかしながら、スキッシュエ
リア内の混合気には乱れが生じていないために、燃焼室
中央部に比較して燃焼速度が低下し、スキッシュエリア
内において良好な燃焼を実現することができない。
って燃焼室中央部に強い乱れを発生させることができる
内燃機関の燃焼室構造において、スキッシュエリア内で
の燃焼を改善することである。
による内燃機関の燃焼室構造は、燃焼室中心を通る少な
くとも一方向の縦断面において燃焼室上壁面が略三角形
状を呈する内燃機関の燃焼室構造において、ピストン頂
面は上方へ突出するピストン頂面周囲部を有し、前記燃
焼室上壁面は段差によって下方向へ突出する上壁面周囲
部を有し、少なくとも前記縦断面近傍において、前記ピ
ストン頂面周囲部と前記上壁面周囲部とが近接してスキ
ッシュエリアが形成され、前記段差は前記上壁面周囲部
における前記ピストン頂面周囲部に対向しない位置に設
けられ、前記段差には燃焼室の半径方向外向きの気流が
衝突し、前記段差の高さは、圧縮上死点における前記ピ
ストン頂面周囲部と前記上壁面周囲部との間の最小距離
とほぼ等しいことを特徴とする。
トン頂面は上方へ突出するピストン頂面周囲部を有し、
燃焼室上壁面は段差によって下方向へ突出する上壁面周
囲部を有し、燃焼室上壁面が略三角形状を呈する燃焼室
中心を通る少なくとも一方向の縦断面の近傍において、
ピストン頂面周囲部と上壁面周囲部とが近接してスキッ
シュエリアが形成され、段差は上壁面周囲部におけるピ
ストン頂面周囲部に対向しない位置に設けられ、段差に
は燃焼室の半径方向外向きの気流が衝突するようになっ
ている。それにより、圧縮行程末期において、この縦断
面近傍では、スキッシュエリアで生成されるスキッシュ
によって燃焼室中央部に強い乱れを発生させることがで
きる。また、圧縮上死点直後、逆スキッシュが発生する
際に、燃焼室上壁面に沿って燃焼室の半径方向外向きに
進行する混合気は、燃焼室上壁面の段差に衝突すること
によって段差の高さにほぼ等しい大きさの縦方向の渦と
なる。この段差は、圧縮上死点におけるピストン頂面周
囲部と上壁面周囲部との間の最小距離とほぼ等しくされ
ているために、縦方向の渦の大きさは、圧縮上死点にお
けるピストン頂面周囲部と上壁面周囲部との間の最小距
離とほぼ等しくなり、逆スキッシュによって形成された
縦方向の渦は整流されることなくスキッシュエリア内に
吸い込まれる。
焼室構造の第1実施形態を示す概略縦断面図であり、図
2はその平面図である。これらの図において、1は略円
錐状の燃焼室上壁面2が形成されたシリンダヘッド、3
はシリンダボア4が形成されたシリンダブロック、5は
シリンダボア4内を摺動するピストンである。燃焼室上
壁面2の頂部近傍には点火プラグ6が配置されている。
簡単のため吸気弁及び排気弁は省略されている。
気弁用の開口部7,8を避けて部分的に下方向に突出し
ており、ピストン5頂面の周囲部はリング状に上方向に
突出している。燃焼室上壁面2の周囲部の下面2a及び
ピストン5の頂面の周囲部の上面5aは、燃焼室上壁面
2の円錐形状に対して略平行に形成されている。これら
の下面2a及び上面5aは、圧縮行程末期において、互
いに近接して図2に網目によって示す部分に斜め方向に
延在するスキッシュエリアを形成する。それによって、
燃焼室の周囲から点火プラグ6方向へのスキッシュ流が
生成されるために、点火プラグ6近傍でスキッシュ流が
互いに衝突して強い乱れが発生し、燃焼室中央部におい
て燃焼速度の速い良好な燃焼を実現することができる。
本実施形態において、スキッシュ流は、スキッシュエリ
アを形成する燃焼室上壁面2の周囲部が下方向に突出し
ているために、燃焼室上壁面2との接触によって減衰す
ることなく、点火プラグ6近傍で衝突させることがで
き、発生する乱れを非常に強いものとすることができ
る。
て、スキッシュエリアに混合気が吸い込まれる逆スキッ
シュが発生する。この時、スキッシュエリアの内側にお
いて、混合気が燃焼室上壁面2に沿って燃焼室の半径方
向外向きに進行し、燃焼室上壁面2の周囲部との段差に
衝突することによって縦方向の渦が発生する。本実施形
態において、この段差は、圧縮上死点における燃焼室上
壁面2の周囲部の下面2a及びピストン5の頂面の周囲
部の上面5aとの間の最小距離、すなわち、スキッシュ
エリアの最小間隙Sとほぼ同じ高さHを有するように形
成されている。それによって、スキッシュエリア近傍の
拡大図である図3に示すように、発生する縦方向の渦
は、スキッシュエリアの最小間隙S(1〜2mm)とほ
ぼ等しい小さなものとなり、整流されることなくスキッ
シュエリアに吸い込まれ、スキッシュエリア内全体に乱
れが発生する。
側に達し、さらなるピストンの下降に伴って火炎がスキ
ッシュエリアに吸い込まれ、スキッシュエリア内に存在
する混合気を燃焼させる。スキッシュエリア内の混合気
は、前述のように乱れが発生しているために、スキッシ
ュエリア内においても燃焼速度の速い良好な燃焼が実現
される。
る拡大図である。本実施形態では、前述同様な高さHを
有する段差が、燃焼室上壁面2’においてピストン5頂
面の周囲部の上面5aと対向する位置に設けられてい
る。このような燃焼室構造によっても、圧縮上死点直後
において、前述同様、逆スキッシュに際して、発生した
小さな渦が整流されることなくスキッシュエリア内に吸
い込まれ、スキッシュエリア内全体に乱れを発生させる
ことができる。
る拡大図である。本実施形態では、前述同様な高さHを
有する段差が、ピストン5’頂面における周囲部の上面
5a’に設けられている。一方、燃焼室上壁面2”には
特に段差は設けられていない。このような燃焼室構造に
よっても、燃焼室上壁面2”の周囲部の下面2a”とピ
ストン5’頂面の周囲部の上面5a’とによってスキッ
シュエリアが形成される。圧縮上死点直後においては、
前述同様、逆スキッシュが発生し、これに際して、スキ
ッシュエリアの内側にスキッシュエリアの最小間隙Sと
ほぼ等しい小さな渦を発生させることができ、この渦が
整流されることなくスキッシュエリア内に吸い込まれ、
スキッシュエリア内全体に乱れを発生させることができ
る。
傍の縦断面図である。燃焼室上壁面2に形成した段差
は、前述したように、一点鎖線で示す従来に比較して、
かなり低くされているために、吸気行程における吸気弁
9近傍の開口面積が大きくなり流体抵抗をかなり低減す
ることができ、その分、充填効率を向上させることが可
能となる。排気弁近傍についても同様であり、排気抵抗
をかなり低減することができる。
室上壁面は略円錐状であり、段差全体を前述したように
構成することによって、逆スキッシュが起こる際には、
スキッシュエリア内全体に乱れを発生させることができ
る。しかしながら、これは、本発明を限定するものでは
なく、例えば、ペントルーフ形状の燃焼室上壁面を有す
る内燃機関の燃焼室構造においては、吸気弁が配置され
る面と排気弁が配置される面とによって略三角形状を呈
する燃焼室中心を通る縦断面位置近傍においてだけ、図
1、図3、図4、又は図5に示すように段差の高さを規
制してもよい。
置近傍においては、逆スキッシュが起こる時にスキッシ
ュエリア内に乱れを発生させることができ、従来に比較
してスキッシュエリア内の燃焼速度が速まり燃焼を改善
することが可能となる。さらに、従来においては、スキ
ッシュエリア内全体の燃焼速度が遅いために、スキッシ
ュエリア内でノッキングが発生する可能性があった。こ
のようなペントルーフ形状の燃焼室構造によっても、ス
キッシュエリア全体の燃焼速度は速められないが、ノッ
キングが発生するのは、燃焼室周囲で温度が最も低く最
後に燃焼する部分、すなわち、スキッシュエリアの吸気
弁側であり、この部分は段差の高さが前述のように規制
されているために、スキッシュエリア内に乱れを発生さ
せることができ、この部分の燃焼速度が速まり、ノッキ
ングの発生を確実に防止することができる。
よる内燃機関の燃焼室構造によれば、ピストン頂面は上
方へ突出するピストン頂面周囲部を有し、燃焼室上壁面
は段差によって下方向へ突出する上壁面周囲部を有し、
燃焼室上壁面が略三角形状を呈する燃焼室中心を通る少
なくとも一方向の縦断面の近傍において、ピストン頂面
周囲部と上壁面周囲部とが近接してスキッシュエリアが
形成され、段差は上壁面周囲部におけるピストン頂面周
囲部に対向しない位置に設けられ、段差には燃焼室の半
径方向外向きの気流が衝突するようになっている。それ
により、圧縮行程末期において、この縦断面近傍では、
スキッシュエリアで生成されるスキッシュによって燃焼
室中央部に強い乱れを発生させることができ、燃焼初期
において燃焼速度の速い良好な燃焼を実現することがで
きる。また、圧縮上死点直後、逆スキッシュが発生する
際に、燃焼室上壁面に沿って燃焼室の半径方向外向きに
進行する混合気は、燃焼室上壁面の段差に衝突すること
によって段差の高さにほぼ等しい大きさの縦方向の渦と
なる。この段差は、圧縮上死点におけるピストン頂面周
囲部と上壁面周囲部との間の最小距離とほぼ等しくされ
ているために、縦方向の渦の大きさは、圧縮上死点にお
けるピストン頂面周囲部と上壁面周囲部との間の最小距
離とほぼ等しくなり、逆スキッシュによって形成された
縦方向の渦は整流されることなくスキッシュエリア内に
吸い込まれる。それにより、前述の縦断面の近傍におい
て、スキッシュエリア内では渦による強い乱れが生成さ
れ、スキッシュエリア内で混合気が燃焼する際には燃焼
速度の速い良好な燃焼を実現することができ、従来に比
較してスキッシュエリア内の燃焼を改善することができ
る。
形態を示す概略縦断面図である。
る。
る。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 燃焼室中心を通る少なくとも一方向の縦
断面において燃焼室上壁面が略三角形状を呈する内燃機
関の燃焼室構造において、ピストン頂面は上方へ突出す
るピストン頂面周囲部を有し、前記燃焼室上壁面は段差
によって下方向へ突出する上壁面周囲部を有し、少なく
とも前記縦断面近傍において、前記ピストン頂面周囲部
と前記上壁面周囲部とが近接してスキッシュエリアが形
成され、前記段差は前記上壁面周囲部における前記ピス
トン頂面周囲部に対向しない位置に設けられ、前記段差
には燃焼室の半径方向外向きの気流が衝突し、前記段差
の高さは、圧縮上死点における前記ピストン頂面周囲部
と前記上壁面周囲部との間の最小距離とほぼ等しいこと
を特徴とする内燃機関の燃焼室構造。
Priority Applications (5)
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