JP5537110B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP5537110B2
JP5537110B2 JP2009227192A JP2009227192A JP5537110B2 JP 5537110 B2 JP5537110 B2 JP 5537110B2 JP 2009227192 A JP2009227192 A JP 2009227192A JP 2009227192 A JP2009227192 A JP 2009227192A JP 5537110 B2 JP5537110 B2 JP 5537110B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
area
piston
squish
curvature
main recess
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009227192A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011074836A (en
Inventor
泰久 小野
和能 佐藤
克昌 倉地
恵美子 森
光弘 龍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical Daihatsu Motor Co Ltd
Priority to JP2009227192A priority Critical patent/JP5537110B2/en
Publication of JP2011074836A publication Critical patent/JP2011074836A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5537110B2 publication Critical patent/JP5537110B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

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 Patent Documents 1 to 4, for example. Among Patent Documents 1 to 3, concave plants, has become asymmetrical curved surface so close curvature radius in the area on the outlet radius of curvature in the area closer to the suction port becomes larger small and patents In Document 1, an inclined squish surface is provided at the periphery of the crown surface of the piston. On the other hand, in Patent Document 4, the recess has a symmetrical shape, and a squish surface having an equal depth and an equal width is provided in an annular shape on the periphery of the crown surface.

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.

特開2001−98947号公報JP 2001-98947 A 特開平02−215922号公報Japanese Patent Laid-Open No. 02-215922 特開平11−036977号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-036977 特開平10−339219号公報JP 10-339219 A

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 Patent Documents 1 to 3 It can be said that it is reasonable to guide the flow of the air-fuel mixture smoothly so that the concave profile is formed so that the radius of curvature becomes small at a location close to the exhaust port.

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 Patent Documents 1 to 3, An object of the present invention is to provide a further improved internal combustion engine.

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 claim 1, and in this invention, 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 roughly shown. Set the same.
The invention of claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein two exhaust ports are arranged side by side in the axial direction of the crankshaft and are opened and closed by an exhaust valve, respectively, Two sub-recesses corresponding to the exhaust valve are formed at a position close to the exhaust port in a state of being located inside the squish surface. These two sub-recesses, the squish surface, and the main The area surrounded by the recess is a flat surface perpendicular to the axis of the piston.

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 claim 3, the main recess can be formed so as not to overlap the sub recess. And enjoy.

実施形態を示す縦断正面図で、図2(A)のI−I視方向から見た全体の断面図である。It is a vertical front view which shows embodiment, and is sectional drawing of the whole seen from the II view direction of FIG. 2 (A). (A)はピストンの平面図、(B)は吸気口と排気口との位置を点線で付加した状態でのピストンの平面図である。(A) is a top view of a piston, (B) is a top view of a piston in the state which added the position of the inlet port and the exhaust port with the dotted line. 作用を示す縦断正面図である。It is a vertical front view which shows an effect | action.

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 cylinder bore 1, a piston 3 fitted in the cylinder bore 1 so as to be reciprocally movable, and the cylinder bore 1. The cylinder head 4 is fixed to the cylinder block 2 as described above. The piston 3, the piston ring 5 and the oil ring 6 is fitted, connecting rod 7 is connected. FIG. 1 is a cross-sectional view seen from the axial direction of a crankshaft (not shown) so that it can be understood from the posture of the connecting rod 7.

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 cylinder head 4 has a combustion chamber 8 that opens toward the cylinder bore 1. The combustion chamber 8 has become a concave cross-section base cone facing the cylinder bore 1, thus, (the or cylinder head 4) combustion chamber 8, an inclined roof surface 9 that is inclined relative to the axis O1 of the cylinder bore 1 The air inlet 11 that is opened and closed by the intake valve 10 and the air outlet 13 that is opened and closed by the exhaust valve 12 are arranged on the inclined roof surface 9 in such a way that they are distributed on both sides of the axis O1. Has been. At the center of the combustion chamber 8, is attached to the spark plug 14 as an example of the ignition means.

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 intake port 11 and the exhaust port 13 is indicated by the symbol X, and the direction orthogonal to the X direction and the axis O1 of the cylinder bore 1 and the piston 3 is defined as the Y direction. The direction seen is the front view direction. Therefore, FIG.1 and FIG.3 displays the normal cross section containing the axial center O1, and this is defined as a vertical front view. The direction viewed from the X direction is defined as the side view direction. For convenience, the X direction is referred to as the left-right direction, and the Y direction is referred to as the front-rear direction. Since FIG. 1 is a view seen from the axial direction of the crankshaft, the Y direction is the same as the axial direction of the crankshaft.

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 squish surface 15 that is inclined with respect to the axis 3 of the piston 3 and the cylinder bore 1 is formed on the periphery of the piston 3. Accordingly, a squish area 16 having a triangular cross section is formed in an annular shape outside the squish surface 15. The inclination angle of the squish surface 15 is set to be substantially the same as the inclination angle of the inclined roof surface 9 in the cylinder head 4. Further, the width dimension L of the squish surface 15 is about twice as large as the height dimension H1, and therefore the inclination angle of the squish surface 15 is about 30 ° (a little less than 30 °). The width L of the squish surface 15 is about 0.28 times the radius of the piston 3, and the height dimension (depth dimension of the squish area 16) H1 of the squish surface 15 is about 0.09 times the radius of the piston 3. It is set to about.

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 piston 3 sac out squish surface 15, the main recess 18 is formed. As shown in FIG. 2, the main recess 18 is formed so as to spread from the exhaust port 13 side toward the intake port 11 side. Further, two front and rear first sub-recesses 19 for allowing the intake valve 10 to escape and two front and rear second sub-recesses 20 for allowing the exhaust valve 12 to escape are formed on the crown surface of the piston 3. . The first sub-recess 19 overlaps the main recess 18 in a considerable range, but the second sub-recess 20 slightly overlaps the main recess 18.

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 squish surface 15 is divided into two portions by the first sub-recess 19, but the second sub-recess 20 is located inside the squish surface 15, and the front and rear second sub-recesses 20 and the squish surface 15 are separated. slightly range surrounded by the main recess 18 is a flat surface 21 which is perpendicular to the axis O1 of the piston 3.

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 main recess 18 includes a first area 22 near the exhaust port 13, a second area 23 near the intake port 11, and a third area located between the first area 22 and the second area 23. It consists of 24 three areas. In the longitudinal front view of FIGS. 1 and 3, the bottom surface (inner surface) of the first area 22 is an arc surface having a radius R1, and the bottom surface (inner surface) of the second area 23 is an arc surface having a radius R2. The bottom surface (inner surface) of 24 is an arc surface having a radius R3. 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 R3. It is set to several times R2 (for example, 3 to 5 times).

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 first area 22 and the third area 24 are smoothly continuous, and the third area 24 and the second area 23 are also smoothly continuous. Center O2 of curvature of the third area A 2 4 is closer to the first area 22 than the shaft center O1 of the piston 3. The first area 22 is left-right width dimension of extent approximately the same as the third area 24, also the left and right width dimension of the second area 23, the left and right width dimension of the first area 22 and the third area 24 1 More than 5 times.

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 main recess 18 has the deepest contact with the boundary between the first area 22 and the third area 24, and the depth dimension H <b> 2 is almost the same as the height dimension H <b> 1 of the squish surface 15. . Although not shown in the drawings, each of the areas 22, 23, and 24 is curved upwardly in a concave shape when viewed from the longitudinal side as viewed from the X direction.

(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 piston 3 descends, and the intake valve port 10 is closed and the piston 3 turns into the ascending stroke. Qi is compressed. Although the air-fuel mixture ejected from the intake port 11 has linearity, the direction is changed downward by first colliding with the wall surface of the cylinder bore 1, and then guided by the main recess 18 of the piston 3 to be tumble flow Is given (turning energy is given).

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 first area 22 is small, the air-fuel mixture is efficiently redirected, and since the radius of curvature of the third area 24 is very large, the air-fuel mixture slows down. Without moving to the second area 23, the second area 23 is given a smooth upward direction. And guiding action in such a main recess 18, by the fact that the combustion chamber 8 of the cylinder head 4 is in the inclined roof surface 9, the air-fuel mixture, the piston as shown in FIG. 3 (B) in the compression stroke until 3 ignition timing near it has sustained tumble flow, thereby making it possible to improve the mixing of air and fuel.

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 third area 24 is very large and the main recess 18 is shallow as a whole, the crushing action of the air-fuel mixture near the ignition timing near the top dead center is firmly performed, The flame can be propagated quickly and evenly. Further, since the squish surface 15 can be secured without being excessive or insufficient, the effect of preventing knocking is also high.

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 squish surface 15 and the main recess 18 is made the flat surface 21, the piston 3 is turned over. In carrying, there is an advantage that the piston 3 can be maintained stably. Further, a second sub-recess 20 for allowing the exhaust valve 12 to escape is formed in a portion of the crown surface of the piston 3 that is close to the intake port 11, but the main recess 18 is temporarily extended to the inner peripheral edge of the squish surface 15. The main recess 18 and the second sub-recess 20 overlap with each other, but a slight amount surrounded by the front and rear second sub-recesses 20, the squish surface 15 and the main recess 18 as in the present embodiment. When the range is formed on the flat surface 21, the main recess 18 can be formed so as not to overlap the second sub-recess 20, so that it is considered that the effect of generating the tumble flow by the main recess 18 can be enjoyed firmly. These points are also one of the advantages of this embodiment.

(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 intake port 11 and the exhaust port 13 may be a single method instead of a double method. It is also possible to make the cross-sectional shape of the roof surface of the combustion chamber in the cylinder head a curved surface (that is, to form the combustion chamber in a bowl shape).

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 SYMBOLS 1 Cylinder bore 2 Cylinder block 3 Piston 4 Cylinder head 8 Combustion chamber 9 Inclined roof surface 10 Intake port valve 11 Inlet port 12 Exhaust valve 13 Exhaust port 14 Spark plug 15 Squish surface 16 Squish area 18 Main recess
20 Sub-recess on the exhaust side
21 Flat surface 22 1st area 23 2nd area 24 3rd area

Claims (3)

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、
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.
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、
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、While the two exhaust ports are arranged side by side in the axial direction of the crankshaft, each is opened and closed by an exhaust valve,
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.
JP2009227192A 2009-09-30 2009-09-30 Internal combustion engine Active JP5537110B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009227192A JP5537110B2 (en) 2009-09-30 2009-09-30 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009227192A JP5537110B2 (en) 2009-09-30 2009-09-30 Internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011074836A JP2011074836A (en) 2011-04-14
JP5537110B2 true JP5537110B2 (en) 2014-07-02

Family

ID=44019071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009227192A Active JP5537110B2 (en) 2009-09-30 2009-09-30 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5537110B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6040641B2 (en) * 2012-08-31 2016-12-07 三菱自動車工業株式会社 Internal combustion engine
DE102013009415A1 (en) * 2013-06-05 2014-12-11 Man Diesel & Turbo Se Piston of an internal combustion engine
JP6006276B2 (en) * 2014-10-30 2016-10-12 本田技研工業株式会社 Internal combustion engine
JP6508239B2 (en) * 2017-03-27 2019-05-08 マツダ株式会社 Spark-ignition type internal combustion engine
JP6946944B2 (en) * 2017-11-01 2021-10-13 スズキ株式会社 Combustion chamber structure of internal combustion engine
CN109519299A (en) * 2018-12-29 2019-03-26 昆山三动力有限公司 Piston, internal combustion engine and motive power machine device
JP2022022938A (en) * 2020-07-09 2022-02-07 秀樹 早川 Engine of concave piston head and exhaust gas interlocking intake device
CN114856799A (en) * 2022-05-20 2022-08-05 潍柴动力股份有限公司 Combustion chamber and gas engine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006152904A (en) * 2004-11-29 2006-06-15 Mitsubishi Motors Corp Combustion chamber structure of internal combustion engine
JP5029211B2 (en) * 2007-08-20 2012-09-19 トヨタ自動車株式会社 In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011074836A (en) 2011-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5537110B2 (en) Internal combustion engine
US9476381B2 (en) Piston of an internal combustion engine
JP2007040174A (en) Indirect injection combustion engine
JP2018526562A (en) A torsional combustion chamber for an opposed piston engine.
CN111486019B (en) Combustion chamber and gas engine
JP4428325B2 (en) Combustion chamber structure of spark ignition engine
JP6508240B2 (en) Spark-ignition type internal combustion engine
JP6747573B2 (en) Intake port structure of internal combustion engine
JP7143935B2 (en) pre-chamber internal combustion engine
JP2007270749A (en) Internal combustion engine
JP5029211B2 (en) In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine
WO2018180132A1 (en) Spark-ignition internal combustion engine
WO2018180129A1 (en) Spark-ignition internal combustion engine
JP7397664B2 (en) Internal combustion engine with auxiliary combustion chamber
JP2009215973A (en) Internal combustion engine with divided combustion chamber
JP7226527B2 (en) pre-chamber internal combustion engine
JP2016113990A (en) Internal combustion engine
JP2013024171A (en) Internal combustion engine
JP2007278095A (en) Four-stroke cycle internal combustion engine
JP7372903B2 (en) diesel engine
JP2003214169A (en) Intake device of engine
JPH02301618A (en) Combustion chamber structure of internal combustion engine
WO2020013289A1 (en) Spark ignition type two-valve engine, engine unit, and vehicle
JP4294188B2 (en) Piston for engine
CN102003304A (en) Combustion chamber structure on general petrol engine cylinder head

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120824

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130710

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130909

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140326

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140425

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5537110

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250