JP5067465B2 - 火花点火式内燃機関 - Google Patents
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Description
ところで、本実施形態では、そうしてピストン3の頂部に隆起部31を形成する等して燃焼室5の容積を調整し、シリンダCの幾何学的圧縮比を13.0以上に設定している。これは、熱効率を向上し燃費低減を図るためである。幾何学的圧縮比とは、周知の通り、ピストン3が上死点(TDC)にあるときの燃焼室5の容積(凹部32の容積を含めた総容積)をV1、排気量(行程容積)をV0として、(V0+V1)/V1と表される。
そして、本実施形態では、前記の半径r、容積V2(第1の評価指標では、請求項1のV22に相当する)及び面積Sの関係を、燃費低減の第1の評価指標とするものであり、半径rをV2=0.15×V1となるように設定した場合に、S/V2≦0.12(mm−1)となるように燃焼室5の形状を設定することによって、燃費の低減を図っている。このような結論に至ったのは以下に述べる実験結果に基づいている。
そこで、前記のように燃焼室5の容積が大きくなることに注意しながら、火炎との干渉ができるだけ遅くなるように凹部32の位置、形状及び容積を最適化した。火炎との干渉を遅らせるには、ピストン3の頂部に仮想球体ISが接するような球面状の凹部を形成すればよいが、ピストン3の耐久性等の観点から凹部の底面までも球面状とすることは困難な場合があるので、凹部32の内面の一部を仮想球体ISが接する球面状とする。
IS 仮想球体
CP 点火点
C シリンダ
2 シリンダヘッド
3 ピストン
31 隆起部
32 凹部
5 燃焼室
5a 天井部
10 インジェクタ(燃料噴射弁)
11 点火プラグ
Claims (5)
- シリンダの単室容積が0.3リットル以上で、その幾何学的な圧縮比が13.0以上の火花点火式内燃機関であって、
前記シリンダ内の燃焼室の天井部に臨んで点火プラグが配設される一方、その燃焼室の床部となるピストンの頂部には前記点火プラグに対応して凹部が形成され、
その凹部の内面の少なくとも一部は、前記シリンダ内でピストンが上死点にあるときに前記点火プラグの点火点を中心とする球面状をなし、
前記ピストンが上死点にあるときの燃焼室容積をV1とし、
前記点火プラグの点火点を中心とする仮想球体について、その半径を、前記シリンダ内でピストンが上死点にあるときに、該仮想球体が前記凹部の球面状内面に接するように設定した場合において、前記ピストンが上死点にあるときに燃焼室の床部及び天井部のいずれにも干渉しない、当該仮想球体の非干渉部分の容積をV21として、
V21/V1≦0.37
となるように前記凹部を形成し、
前記点火プラグの点火点を中心とする仮想球体について、その半径を、前記ピストンが上死点にあるときに前記燃焼室を画定する燃焼室内壁と干渉しない、該仮想球体の非干渉部分の容積V22が、V22=0.15×V1となるように設定した場合において、当該仮想球体が前記燃焼室内壁と干渉する干渉面の面積をS(単位:mm2)とし、V22の単位をmm3として、
S/V22≦0.12mm−1
となるように前記燃焼室を形成したことを特徴とする火花点火式内燃機関。 - 前記ピストンの頂部には燃焼室の天井部の形状に対応するように隆起部が形成されるとともに、この隆起部において前記凹部が開口している、請求項1に記載の火花点火式内燃機関。
- 前記点火プラグは燃焼室天井部の中央付近に臨み、これに対応してピストン頂部の中央付近に凹部が開口している、請求項1又は2のいずれかに記載の火花点火式内燃機関。
- 前記燃焼室に燃料を直接、噴射するように燃料噴射弁が設けられている、請求項1〜3のいずれか1つに記載の火花点火式内燃機関。
- 前記燃料噴射弁が燃焼室の周縁部から中央寄りに向かって燃料を噴射するように配置されている、請求項4に記載の火花点火式内燃機関。
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