JP5537110B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
本願発明は内燃機関に関するものであり、特に、ガソリンエンジンのような火花点火式内燃機関に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to a spark ignition internal combustion engine such as a gasoline engine.
火花着火式の内燃機関において、燃焼室内の混合気に旋回流を付与することで空気と燃料との混合性を高めることが行われており、多くの提案が成されている。この旋回流には、ピストン及びシリンダボアの軸心回りに旋回するスワール流と、ピストン及びシリンダボアの軸心と直交した仮想線の回りに旋回するタンブル流(縦渦)とがあり、タンブル流を生成する手段としては、ピストンの冠面(頂面)にガイド用の凹所を形成することで対処している。 In a spark ignition type internal combustion engine, the mixing property of air and fuel is improved by applying a swirl flow to the air-fuel mixture in the combustion chamber, and many proposals have been made. This swirl flow includes swirl flow swirling around the axis of the piston and cylinder bore, and tumble flow swirling around a virtual line perpendicular to the axis of the piston and cylinder bore (longitudinal vortex). As a means to do this , a guide recess is formed in the crown surface (top surface) of the piston.
その例が例えば特許文献1〜4に記載されている。このうち特許文献1〜3では、凹所は、排気口に近いエリアでは曲率半径が小さくて吸気口に寄ったエリアでは曲率半径が大きくなるように非対称形の曲面になっており、かつ、特許文献1ではピストンの冠面の周縁に傾斜状のスキッシュ面を設けている。他方、特許文献4では凹所は対称形状になっており、冠面の周縁には等深・等巾のスキッシュ面を環状に設けている。
Examples thereof are described in
さて、吸気口から直進性を持った状態で噴出した混合気は、シリンダボアに衝突してからピストンの冠面に向けて流れを変え、更に、シリンダヘッドのルーフ面に向かって流れるという挙動を成すもので、この混合気の流れを持続させることでタンブル流と成すものであり、混合気の方向変換がスムースになるよう、各特許文献のように、ピストンの冠面に凹所を形成して混合気の流れをガイドしている。また、混合気がシリンダヘッドのルーフ面でもガイドされるように、シリンダヘッドのルーフ面はシリンダボアの軸線に対して傾斜させている。 Now, the air-fuel mixture jetted straight from the intake port changes its flow toward the piston crown surface after colliding with the cylinder bore, and further flows toward the cylinder head roof surface. what it is, which forms a tumble flow by causing sustained flow of fuel mixture, so that the direction change of the mixture is smooth, as in the patent documents, forming a recess on the crown surface of the piston And guides the flow of the air-fuel mixture. Further, the roof surface of the cylinder head is inclined with respect to the axis of the cylinder bore so that the air-fuel mixture is also guided by the roof surface of the cylinder head.
既述のとおり、吸気口から噴出した混合気はシリンダボアに衝突して急激に方向が変わり、そして流速を低下させて凹所でガイドされながらシリンダヘッドに向かうので、特許文献1〜3のように凹所のプロフィールを排気口に寄った箇所で曲率半径が小さくなるように非対称に形成することは、混合気の流れをスムースにガイドする上で合理的であると言える。
As already mentioned, the gas mixture ejected from the air inlet rapidly direction changes collides with the cylinder bore, and so while the flow rate decreases the guided with concave plant towards the cylinder head, as in
さて、タンブル流を付与された混合気はピストンで圧縮されてやがて点火されるが、ピストンが点火タイミングに到るまで混合気はタンブル流を保持し続けているのが好ましい。しかし、この点について各特許文献は十分な検討が成されているとは言い難い。また、ノッキング防止のためにピストンにスキッシュ面を形成することは従来から行われているが、従来、ノッキング防止用スキッシュ面とタンブル流生成用凹所との関係も十分に検討されているとは言い難い。 Now, the air-fuel mixture to which the tumble flow is applied is compressed by the piston and eventually ignited, but it is preferable that the air-fuel mixture keeps the tumble flow until the piston reaches the ignition timing. However, it is hard to say that each patent document has been sufficiently studied in this regard. Although it is conventional to form a squish surface on the piston for knock prevention, conventionally, the relationship is also fully discussed in the knocking prevention squish surface and tumble generating concave plants It's hard to say.
本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、ピストンの凹所を排気口に近い部位の曲率半径が小さくなるように非対称に形成する点は特許文献1〜3を踏襲しつつ、より改良された内燃機関を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of such situation, the point of forming a concave plants piston asymmetrically so that the radius of curvature of the portion close to the exhaust port becomes smaller while following
請求項1の発明に係る内燃機関は、シリンダボアに往復動自在に配置されたピストンと、前記シリンダボアを塞ぐシリンダヘッドとを備えており、前記シリンダヘッドには、前記シリンダボアの軸心に対して傾斜したルーフ面を有する断面略台錘形の燃焼室が形成されており、前記燃焼室の傾斜状ルーフ面に、吸気バルブで開閉される吸気口と排気バルブで開閉される排気口とが軸心を挟んで反対側に位置するように開口していると共に、燃焼室の略中央部には点火プラグが配置されている一方、前記排気口と吸気口との並び方向に直交しかつ前記ピストンの軸心と直交した方向から見た方向を正面視として、前記ピストンの冠面に、前記吸気口から噴出した混合気に正面視で旋回流を付与するメイン凹所が形成されている。 An internal combustion engine according to a first aspect of the present invention includes a piston that is reciprocally disposed in a cylinder bore, and a cylinder head that closes the cylinder bore, and the cylinder head is inclined with respect to an axis of the cylinder bore. A combustion chamber having a substantially trapezoidal cross section having a roof surface formed is formed, and an intake port that is opened and closed by an intake valve and an exhaust port that is opened and closed by an exhaust valve are axially centered on the inclined roof surface of the combustion chamber. And an ignition plug is disposed at a substantially central portion of the combustion chamber, while being orthogonal to the direction in which the exhaust port and the intake port are aligned and of the piston. A main recess is formed on the crown surface of the piston for imparting a swirling flow to the air-fuel mixture ejected from the intake port when viewed from the direction orthogonal to the axis when viewed from the front.
前記ピストンの冠面のうち外周縁には軸線に対して傾斜したスキッシュ面が環状に形成されていて、前記スキッシュ面の内側に、前記メイン凹所が、前記スキッシュ面で囲われるように形成されており、前記メイン凹所は、前記排気口に近い側から吸気口に近い側に向けて前記スキッシュ面に沿って広がる形態であり、かつ、前記メイン凹所は、前記排気口に近い側に位置した第1エリアと、前記吸気口に近い側に位置した第2エリアと、これら第1エリアと第2エリアとの間に位置した第3エリアとの3つのエリアから成っており、前記各エリアの内面は縦断正面視において湾曲していて、これらは各エリアの内面の曲率半径は、縦断正面視において、第1エリアの曲率半径が第2エリアの曲率半径よりも小さく、第3エリアの曲率半径は前記第2エリアの曲率半径の数倍以上である関係になっており、更に、前記第1エリアと第3エリアとの境界部が最も深くて、第1エリアと第3エリア、及び第2エリアと第3エリアとは滑らかに連続しておいる。 Wherein the inner peripheral edge of the crown surface of the piston squish surface inclined relative to the axis is formed in an annular shape, the inside of the front Symbol squish surface, formed as the main recess is surrounded by the squish surface The main recess is configured to expand along the squish surface from the side close to the exhaust port toward the side close to the intake port, and the main recess is the side close to the exhaust port. a first area located in a second area located closer to the intake port, and consists of three areas of the third area located between these first area and a second area, wherein the inner surface of each area is curved in a longitudinal sectional front view, these are the radius of curvature of the inner surface of each area, the longitudinal front view, the curvature of the first area radius is rather smaller than the curvature radius of the second area, third the radius of curvature of the area Serial has become relationship is several times the curvature radius of the second area further includes the deepest boundary between the first area and the third area, the first area and the third area, and the second area And the third area are smoothly continuous.
前記第3エリアの曲率の中心はピストンの軸心よりも排気口の方に寄っている。かつ、かつ、前記各エリアは縦断正面視と直交した縦断側面視においてもシリンダヘッドに向けて凹となるように湾曲している。 The center of curvature of the third area is closer to the exhaust port than the axial center of the piston. And each said area is curving so that it may become concave toward a cylinder head also in the vertical side view orthogonal to the vertical front view.
請求項2の発明は請求項1を好適に具体化したもので、この発明では、前記スキッシュ面をピストンの軸線方向で測った寸法と前記メイン凹所の最も深い箇所の深さ寸法とを略同じに設定している。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2において、前記排気口はクランク軸の軸線方向に並んで2つ配置されていてそれぞれ排気バルブで開閉される一方、前記ピストンの冠面のうち前記排気口に寄った部位には、前記排気バルブに対応した2つのサブ凹所が、前記スキッシュ面の内側に位置した状態で形成されており、これら2つのサブ凹所と前記スキッシュ面及びメイン凹所とで囲われた範囲はピストンの軸心と直交した平坦面になっている。
The invention of claim 2 is a preferred embodiment of
The invention of
本願発明では、メイン凹所を3つのエリアで構成したことにより、タンブル流の生成がより確実になると共に、ピストンが点火タイミングに到るまでタンブル流を残すことができ、その結果、混合気の均一化を促進して出力向上に貢献できる。 In the present invention, the main recess is constituted by three areas, so that the generation of the tumble flow is more reliable, and the tumble flow can be left until the piston reaches the ignition timing. It can contribute to improving output by promoting equalization.
すなわち、混合気は第1エリア、第3エリア、第2エリアの順でガイドされるが、第1エリアの曲率半径が最も小さいことによって混合気の急激な方向変換が確実化されると共に、第3エリアの曲率半径が非常に大きいことで流速低下が抑制され、更に、第2エリアは第3エリアよりも曲率半径が小さいため、混合気はこの第2エリアでシリンダヘッドに向かうようにスムースに方向変換させられるのであり、このような混合気のスムースな流れによってタンブル流の付与が確実なものになる。 That is, the air-fuel mixture is guided in the order of the first area, the third area, and the second area, but since the radius of curvature of the first area is the smallest, the sudden change of direction of the air-fuel mixture is ensured, and the first the radius of curvature of the three areas is very large us go with out flow rate decrease is suppressed, further, a second area for the radius of curvature smaller than the third area, the air-fuel mixture is smooth so as to be directed to the cylinder head in the second area Therefore, the smooth flow of the air-fuel mixture ensures the provision of the tumble flow.
また、タンブル流の生成が確実化することで混合気に大きな運動エネルギが付与されるため、点火タイミング近くまでタンブル流が維持され続けて燃料と空気の混合が促進され続け、しかも、第3エリアの曲率半径が非常に大きいことにより、混合気は点火タイミング直前に強い潰し作用を受けることになり、この潰し作用によって一層の混合が促進されると共に火炎の素早い広がりも助長される。 In addition, since the generation of the tumble flow is ensured, a large kinetic energy is imparted to the air-fuel mixture, so that the tumble flow is continuously maintained near the ignition timing and the mixing of fuel and air is further promoted. the radius of curvature is very's go big, the air-fuel mixture will be subjected to strong crushing effect immediately before ignition timing, further mixed by the squashing action is also facilitated rapid flames spread while being accelerated.
このように、タンブル流の生成・持続・潰れという一連の挙動が効率的に行われて、燃料と空気との混合性が高まると共に火炎伝播の均一化・高速化が促進され、その結果、出力向上に貢献できるのである。 In this way, the series of behaviors of generating, sustaining and collapsing the tumble flow is performed efficiently, and the mixing of fuel and air is enhanced, and the uniform and high-speed flame propagation is promoted. It can contribute to improvement.
また、ピストンの周縁にはスキッシュ面が環状に形成されているが、メイン凹所の第3エリアの曲率の中心が排気口の側に寄っていることにより、第3エリア及び第2エリアに必要な長さを確保しつつスキッシュ面は必要な巾を確保できるのであり、このためノッキングを効果的に抑制できる。 In addition, a squish surface is formed in an annular shape on the periphery of the piston, but the center of curvature of the third area of the main recess is closer to the exhaust port, so it is necessary for the third area and the second area . The squish surface can secure a necessary width while ensuring a necessary length, and therefore knocking can be effectively suppressed.
スキッシュエリアが浅すぎるとノッキング防止効果が期待できず、逆にスキッシュエリアが深すぎると混合気の流れが阻害されるおそれがある。この点、請求項2のようにスキッシュエリアの深さとメイン凹所の深さとを略同じ程度に設定すると、大きなタンブル流を確保しつつ必要なスキッシュエリアを確保できて、燃焼効率アップとノッキング防止とを有効に達成できる利点がある。 If the squish area is too shallow, the effect of preventing knocking cannot be expected. Conversely, if the squish area is too deep, the flow of the air-fuel mixture may be hindered. In this respect, if the depth of the squish area and the depth of the main recess are set to approximately the same level as in claim 2, the necessary squish area can be secured while ensuring a large tumble flow, increasing combustion efficiency and preventing knocking. There is an advantage that can be achieved effectively.
ところで、タンブル流生成の確実性はメイン凹所の深さにも密接に関連しており、メイン凹所の深さが深くなるとタンブル流の流速は速くなって混合気の乱れエネルギは増大し、火炎伝播速度も速くなる傾向がある。ところが、本願発明者たちが実験したところ、メイン凹所が例えばスキッシュエリアの深さ寸法の2倍というような深さになると、混合気の乱れ促進効果は顕著に顕れているのに燃費が却って悪化する現象が見られた。これは、メイン凹所が深くなることでピストンの冠面の表面積が大きくなって、燃焼による熱がピストンの表面から逃げてしまうためと推測される。 By the way, the reliability of the tumble flow generation is closely related to the depth of the main recess, and as the depth of the main recess increases, the flow rate of the tumble flow increases and the turbulent energy of the mixture increases, The flame propagation speed tends to increase. However, as a result of experiments by the inventors of the present application, when the main recess has a depth of, for example, twice the depth of the squish area, the turbulence promoting effect of the air-fuel mixture is noticeable, but the fuel efficiency is over A worsening phenomenon was observed. This is presumably because the surface area of the crown surface of the piston increases due to the deepening of the main recess, and the heat due to combustion escapes from the surface of the piston.
つまり、メイン凹所の深さが深くなることは、タンブル流促進という利点がある反面で熱損失増大という問題も有していると言える。この点、本願請求項2の構成を採用すると、ピストンの冠面の表面積を過度に大きくすることなく高い流速のタンブル流を生成できると推測されるが、燃費の悪化は回避しつつ出力を増大を図ることができた。 That is, it can be said that increasing the depth of the main recess has the advantage of promoting tumble flow, but also has the problem of increased heat loss. In this regard, if the configuration of claim 2 of the present application is adopted, it is estimated that a tumble flow having a high flow rate can be generated without excessively increasing the surface area of the piston crown, but the output is increased while avoiding deterioration of fuel consumption. We were able to plan.
また、ピストンの冠面のうち排気口に寄った箇所には排気バルブを逃がすためのサブ凹所を形成せねばならない場合があり、仮にメイン凹所をスキッシュ面の内周縁まで寄せるとメイン凹所とサブ凹所とが重なってしまうことがあるが、請求項3のように平坦面を設けると、メイン凹所はサブ凹所と殆ど重ならない状態に形成できるため、メイン凹所の効果をしっかりと享受することができる。
In addition, a sub-recess for releasing the exhaust valve may have to be formed at the location close to the exhaust port on the crown surface of the piston. If the main recess is brought close to the inner periphery of the squish surface, the main recess However, if a flat surface is provided as in
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1).構造
本実施形態は4サイクル内燃機関に適用しており、内燃機関は、シリンダボア1を有するシリンダブロック2と、シリンダボア1に往復動自在に嵌め込まれたピストン3と、シリンダボア1を覆うようにシリンダブロック2に固定されたシリンダヘッド4とを有している。ピストン3には、ピストンリング5及びオイルリング6が嵌まっていると共に、連接棒7が連結されている。図1は、連接棒7の姿勢から理解できるように、クランク軸(図示せず)の軸心方向から見た断面図である。
(1). Structure This embodiment is applied to a four-cycle internal combustion engine. The internal combustion engine covers a cylinder block 2 having a
シリンダヘッド4は、シリンダボア1に向いて開口した燃焼室8を有している。燃焼室8はシリンダボア1に向いて凹状の断面台錘状になっており、従って、燃焼室8は(或いはシリンダヘッド4は)、シリンダボア1の軸心O1に対して傾斜した傾斜ルーフ面9を有しており、この傾斜ルーフ面9に、吸気バルブ10で開閉される吸気口11と排気バルブ12で開閉される排気口13とが、2個ずつ軸心O1を挟んだ両側に振り分けて配置されている。燃焼室8の中央部には、着火手段の一例としての点火プラグ14を取り付けている。
The
図2で吸気口11と排気口13との並び方向を符号Xで示しており、このX方向と直交すると共にシリンダボア1及びピストン3の軸心O1と直交した方向をY方向として、Y方向から見た方向を正面視方向としている。従って、図1及び図3は軸心O1を含む正断面を表示しており、これを縦断正面図として定義する。X方向から見た方向は側面視方向として定義される。便宜的に、X方向を左右方向と称し、Y方向を前後方向と称する。図1はクランク軸の軸線方向から見た図なので、Y方向はクランク軸の軸線方向と同じである。
In FIG. 2, the arrangement direction of the
ピストン3の周縁には、当該ピストン3及びシリンダボア1の軸心O1に対して傾斜したスキッシュ面15が形成されている。従って、スキッシュ面15の外側には断面三角形のスキッシュエリア16が環状に形成されている。スキッシュ面15の傾斜角度はシリンダヘッド4における傾斜ルーフ面9の傾斜角度と略同じに設定している。また、スキッシュ面15は、その巾寸法Lが高さ寸法H1のおおよそ2倍程度になっており、従って、スキッシュ面15の傾斜角度は30°程度(30°弱)になっている。また、スキッシュ面15の巾寸法Lはピストン3の半径の0.28倍程度、スキッシュ面15の高さ寸法(スキッシュエリア16の深さ寸法)H1は、ピストン3の半径の約0.09倍程度に設定されてる。
A
ピストン3のううちスキッシュ面15で囲われた部位には、メイン凹所18が形成されている。図2のとおり、メイン凹所18は、排気口13の側から吸気口11の側に向けて広がるうように形成されている。また、ピストン3の冠面には、吸気バルブ10を逃がすための前後2つの第1サブ凹所19と、排気バルブ12を逃がすための前後2つの第2サブ凹所20とが形成されている。第1サブ凹所19はメイン凹所18とかなりの範囲で重なっているが、第2サブ凹所20はメイン凹所18とは僅かしか重なっていない。
The site surrounded by the
スキッシュ面15は第1サブ凹所19によって2カ所が分断されているが、第2サブ凹所20はスキッシュ面15の内側に位置しており、前後の第2サブ凹所20とスキッシュ面15とメイン凹所18とで囲われた僅かの範囲は、ピストン3の軸心O1と直交した平坦面21になっている。
The
メイン凹所18は、排気口13の側に寄った第1エリア22、吸気口11の側に寄った第2エリア23、第1エリア22と第2エリア23との間に位置した第3エリア24の3つのエリアで構成されている。そして、図1や図3の縦断正面視において、第1エリア22の底面(内面)は半径R1の円弧面となり、第2エリア23の底面(内面)は半径R2の円弧面となり、第3エリア24の底面(内面)は半径R3の円弧面になっているが、R1はシリンダボア1の半径R0の1.0〜0.85倍、R2はR1の2.5〜4.0倍、R3はR2の数倍(例えば3〜5倍)に設定している。
The
第1エリア22と第3エリア24とは滑らかに連続しており、かつ、第3エリア24と第2エリア23も滑らかに連続している。第3エリア24の曲率の中心O2は、ピストン3の軸心O1よりも第1エリア22に寄っている。第1エリア22と第3エリア24とは概ね同じ程度の左右巾寸法になっており、また、第2エリア23の左右巾寸法は、第1エリア22及び第3エリア24の左右巾寸法の1.5倍以上になっている。
The
メイン凹所18は、第1エリア22と第3エリア24との境界部の当たりが最も深くなっており、この深さ寸法H2はスキッシュ面15の高さ寸法H1と殆ど同じ寸法になっている。図面での表示は省略しているが、X方向から見た縦断側面視でも各エリア22,23,24は上向き凹状に湾曲している。
The
(2).まとめ
図3(A)に示すように、シリンダボア1にはピストン3が下降する吸気行程で混合気が吸引され、吸気バルブ口10が閉じてピストン3が上昇行程に転じることで混合気が圧縮される。吸気口11から噴出した混合気は直線性を持っているが、まずシリンダボア1の壁面に衝突することで下向きに方向が変えられ、それからピストン3のメイン凹所18でガイドされることでタンブル流が付与される(旋回エネルギが付与される。)。
(2) Summary As shown in FIG. 3 (A), the air-fuel mixture is sucked into the cylinder bore 1 during the intake stroke in which the
そして、本願発明では、第1エリア22の曲率半径が小さいことにより、混合気は効率的に方向変換させられ、しかも、第3エリア24の曲率半径が非常に大きいため、混合気は速度を落とすことなく第2エリア23に移行し、この第2エリア23でスムースに上向きの方向性が付与される。このようなメイン凹所18でのガイド作用と、シリンダヘッド4の燃焼室8が傾斜ルーフ面9になっていることとにより、混合気は、圧縮行程でも図3(B)に示すようにピストン3の点火タイミング近くまでタンブル流を持続しており、これによって空気と燃料との混合性を向上させることができる。
In the present invention, since the radius of curvature of the
また、第3エリア24の曲率半径が非常に大きいことと、メイン凹所18が全体として浅いこととにより、上死点近くの点火タイミング付近での混合気の押しつぶし作用がしっかりと行われて、火炎を迅速にしかも均等に伝播させることができる。また、スキッシュ面15を過不足なく確保できるため、ノッキング防止の効果も高い。
Further, due to the fact that the radius of curvature of the
実施形態のように、R1をシリンダボア1の半径R0の1.0〜0.85倍、R2をR1の2.5〜4.0倍、R3をR2の数倍(例えば3〜5倍)に設定すると、タンブル流の生成がより確実化されて好適であった。 As in the embodiment, R1 is 1.0 to 0.85 times the radius R0 of the cylinder bore 1, R2 is 2.5 to 4.0 times R1, and R3 is several times R2 (for example, 3 to 5 times). When set, the generation of the tumble flow is more reliable and suitable.
また、本実施形態のように、前後の第2サブ凹所20とスキッシュ面15とメイン凹所18とで囲われた僅かの範囲を平坦面21となすと、ピストン3をひっくり返した状態で搬送するにおいて、ピストン3を安定良く維持できる利点がある。更に、ピストン3の冠面のうち吸気口11に寄った箇所に排気バルブ12を逃がすための第2サブ凹所20を形成しているが、仮にメイン凹所18をスキッシュ面15の内周縁まで寄せるとメイン凹所18と第2サブ凹所20とが重なってしまうが、本実施形態のように前後の第2サブ凹所20とスキッシュ面15とメイン凹所18とで囲われた僅かの範囲を平坦面21に形成すると、メイン凹所18は第2サブ凹所20と殆ど重ならない状態に形成できるため、メイン凹所18によるタンブル流生成効果をしっかりと享受できると考えられる。これらの点も本実施形態の利点の一つである。
Further, as in the present embodiment, when a slight range surrounded by the front and rear second sub-recesses 20, the
(3).その他
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば吸気口11及び排気口13はダブル方式なくシングル方式とすることも可能である。シリンダヘッドにおける燃焼室のルーフ面の断面形状を曲面とすること(すなわち燃焼室を椀形に形成すること)も可能である。
(3). Others The present invention can be embodied in various ways other than the above embodiment. For example, the
本願発明は内燃機関に適用してその有用性を発揮できる。従って産業上利用できる。 The present invention can be applied to an internal combustion engine to exhibit its usefulness. Therefore, it can be used industrially.
1 シリンダボア
2 シリンダブロック
3 ピストン
4 シリンダヘッド
8 燃焼室
9 傾斜ルーフ面
10 吸気口バルブ
11 吸気口
12 排気バルブ
13 排気口
14 点火プラグ
15 スキッシュ面
16 スキッシュエリア
18 メイン凹所
20 排気口の側のサブ凹所
21 平坦面
22 第1エリア
23 第2エリア
24 第3エリア
DESCRIPTION OF
20 Sub-recess on the exhaust side
21
Claims (3)
前記シリンダヘッドには、前記シリンダボアの軸心に対して傾斜したルーフ面を有する断面略台錘形の燃焼室が形成されており、前記燃焼室の傾斜状ルーフ面に、吸気バルブで開閉される吸気口と排気バルブで開閉される排気口とが軸心を挟んで反対側に位置するように開口していると共に、燃焼室の略中央部には点火プラグが配置されている一方、
前記排気口と吸気口との並び方向に直交しかつ前記ピストンの軸心と直交した方向から見た方向を正面視として、前記ピストンの冠面に、前記吸気口から噴出した混合気に正面視で旋回流を付与するメイン凹所が形成されている、
という内燃機関であって、
前記ピストンの冠面のうち外周縁には軸線に対して傾斜したスキッシュ面が環状に形成されていて、前記スキッシュ面の内側に、前記メイン凹所が、前記スキッシュ面で囲われるように形成されており、前記メイン凹所は、前記排気口に近い側から吸気口に近い側に向けて前記スキッシュ面に沿って広がる形態であり、かつ、前記メイン凹所は、前記排気口に近い側に位置した第1エリアと、前記吸気口に近い側に位置した第2エリアと、これら第1エリアと第2エリアとの間に位置した第3エリアとの3つのエリアから成っており、
前記各エリアの内面は縦断正面視において湾曲していて、これらは各エリアの内面の曲率半径は、縦断正面視において、第1エリアの曲率半径が第2エリアの曲率半径よりも小さく、第3エリアの曲率半径は前記第2エリアの曲率半径の数倍以上である関係になっており、
更に、前記第1エリアと第3エリアとの境界部が最も深くて、第1エリアと第3エリア、及び第2エリアと第3エリアとは滑らかに連続しており、前記第3エリアの曲率の中心はピストンの軸心よりも排気口の方に寄っており、
かつ、前記各エリアは縦断正面視と直交した縦断側面視においてもシリンダヘッドに向けて凹となるように湾曲している、
内燃機関。 A piston disposed reciprocally in the cylinder bore, and a cylinder head for closing the cylinder bore;
The cylinder head is formed with a combustion chamber having a substantially trapezoidal cross section having a roof surface inclined with respect to the axis of the cylinder bore, and is opened and closed by an intake valve on the inclined roof surface of the combustion chamber. While the intake port and the exhaust port that is opened and closed by the exhaust valve are opened so as to be located on the opposite side across the shaft center, an ignition plug is disposed at substantially the center of the combustion chamber,
The air-fuel mixture jetted from the intake port to the crown surface of the piston is viewed from the front as viewed from the direction orthogonal to the direction in which the exhaust port and the intake port are aligned and orthogonal to the axis of the piston. The main recess that gives the swirl flow is formed,
An internal combustion engine
Wherein the inner peripheral edge of the crown surface of the piston squish surface inclined relative to the axis is formed in an annular shape, the inside of the front Symbol squish surface, formed as the main recess is surrounded by the squish surface The main recess is configured to expand along the squish surface from the side close to the exhaust port toward the side close to the intake port, and the main recess is the side close to the exhaust port. Consists of three areas: a first area located on the side, a second area located on the side close to the intake port, and a third area located between the first area and the second area,
Said inner surface of each area is curved in a longitudinal sectional front view, these are the radius of curvature of the inner surface of each area, the longitudinal front view, the curvature of the first area radius is rather smaller than the curvature radius of the second area, the the radius of curvature of the three areas has become a relationship is several times the radius of curvature of the front Stories second area,
Further, the boundary between the first area and the third area is deepest, and the first area and the third area, and the second area and the third area are smoothly continuous, and the curvature of the third area is The center of is closer to the exhaust port than the axis of the piston,
And each said area is curving so that it may become concave toward a cylinder head also in the vertical side view perpendicular to the vertical front view,
Internal combustion engine.
請求項1に記載した内燃機関。 The dimension of the squish surface measured in the axial direction of the piston and the depth dimension of the deepest part of the main recess are set to be substantially the same.
The internal combustion engine according to claim 1.
前記ピストンの冠面のうち前記排気口に寄った部位には、前記排気バルブに対応した2つのサブ凹所が、前記スキッシュ面の内側に位置した状態で形成されており、これら2つのサブ凹所と前記スキッシュ面及びメイン凹所とで囲われた範囲はピストンの軸心と直交した平坦面になっている、Two sub-recesses corresponding to the exhaust valve are formed in a portion of the crown surface of the piston close to the exhaust port in a state of being located inside the squish surface. The area surrounded by the squish surface and the main recess is a flat surface perpendicular to the axis of the piston,
請求項1又は2に記載した内燃機関。The internal combustion engine according to claim 1 or 2.
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