JP6365611B2 - Engine combustion chamber structure - Google Patents
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Description
本発明は、本発明は、エンジンの燃焼室構造に関し、特にペントルーフ形のシリンダヘッド面を有する燃焼室構造に関する。 The present invention relates to a combustion chamber structure of an engine, and more particularly to a combustion chamber structure having a pent roof type cylinder head surface.
従来から、車両のエンジンとして、ペントルーフ形のシリンダヘッド面を有する燃焼室構造のエンジンが採用されている。ペントルーフ形のシリンダヘッド面は、点火プラグが取り付けられる孔部が設けられた頂部から両側に傾斜する吸気ポート側傾斜面と排気ポート側傾斜面とを有する。ペントルーフ形のシリンダヘッド面では、吸気ポート側傾斜面に2つの吸気ポート開口が設けられ、排気ポート側傾斜面に2つの排気ポート開口が設けられる。このようなペントルーフ形のシリンダヘッド面の燃焼室を有するエンジンでは、シリンダヘッド面の頂部に点火プラグを配置することができるので、火花の伝搬効率を高くすることができ、また高圧縮比の実現も容易である。 2. Description of the Related Art Conventionally, a combustion chamber engine having a pent roof type cylinder head surface has been adopted as a vehicle engine. The pent roof type cylinder head surface has an intake port side inclined surface and an exhaust port side inclined surface inclined to both sides from a top portion provided with a hole portion to which a spark plug is attached. In the pent roof type cylinder head surface, two intake port openings are provided on the intake port side inclined surface, and two exhaust port openings are provided on the exhaust port side inclined surface. In such an engine having a pent roof type combustion chamber on the cylinder head surface, a spark plug can be arranged on the top of the cylinder head surface, so that the spark propagation efficiency can be increased and a high compression ratio can be realized. Is also easy.
このようなペントルーフ形のシリンダヘッド面を有する燃焼室構造に関し、吸気流動(タンブル流)の生成を改善し、高い燃焼特性を得ようとする試みがなされている(特許文献1,2)。 With respect to the combustion chamber structure having such a pent roof type cylinder head surface, attempts have been made to improve the generation of intake flow (tumble flow) and obtain high combustion characteristics (Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、シリンダヘッドの設計において、排気ポート側傾斜面の傾斜角度を従来の角度から変更せざるを得ない場合が生じるが、このような場合には、従来の燃焼室構造ではタンブル流に悪影響を及ぼし、燃焼特性の低下を招く。例えば、シリンダヘッド内に気筒停止システム(スイッチャブル油圧ラッシュアジャスタ)を収容させる場合には、シリンダ軸芯に対する排気バルブ軸芯がなす傾斜角度を小さくせざるを得ない場合が生じる。このような場合には、排気ポート側傾斜面の傾斜角度も変更しなければならず、タンブル流に悪影響を及ぼす結果となる。 However, in the design of the cylinder head, there are cases where the inclination angle of the inclined surface on the exhaust port side must be changed from the conventional angle. In such a case, the conventional combustion chamber structure has an adverse effect on the tumble flow. Exerts a deterioration in combustion characteristics. For example, when a cylinder stop system (switchable hydraulic lash adjuster) is accommodated in the cylinder head, the inclination angle formed by the exhaust valve shaft core with respect to the cylinder shaft core must be reduced. In such a case, the inclination angle of the inclined surface on the exhaust port side must also be changed, resulting in a bad influence on the tumble flow.
本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、排気ポート側傾斜面の傾斜角度にかかわらず、燃焼室内を大きく循環するタンブル流の生成が可能で、優れた燃焼特性を実現することができるエンジンの燃焼室構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can generate a tumble flow that circulates greatly in the combustion chamber regardless of the inclination angle of the inclined surface on the exhaust port side, and has excellent combustion. It is an object of the present invention to provide an engine combustion chamber structure capable of realizing the characteristics.
本発明の一態様に係るエンジンの燃焼室構造は、頂部から両側に傾斜してなる吸気ポート側傾斜面と排気ポート側傾斜面とを有するペントルーフ形のシリンダヘッド面により燃焼室の天井が構成されてなる構造である。そして、本態様に係るエンジンの燃焼室構造は、2つの排気ポート開口と、膨出部と、を備える。 In the combustion chamber structure of the engine according to one aspect of the present invention, the ceiling of the combustion chamber is configured by a pent roof type cylinder head surface having an intake port side inclined surface and an exhaust port side inclined surface inclined to both sides from the top. This is a structure. And the combustion chamber structure of the engine which concerns on this aspect is equipped with two exhaust port opening and a bulging part.
前記膨出部は、前記2つの排気ポート開口の開口縁間の領域において、前記2つの排気ポート開口の開口面を含む仮想平面よりも前記燃焼室の側に該シリンダヘッド面が張出してなる。
そして、前記膨出部は、前記2つの排気ポート開口の中心間を結ぶ線分に対して交差する方向に延在し、前記燃焼室の側周を囲むシリンダボア内周面に接続されているとともに、前記仮想平面からの膨出量が、前記頂部の側から前記シリンダボア内周面の側に向けて漸増する。
In the region between the opening edges of the two exhaust port openings, the bulging portion has the cylinder head surface protruding from the virtual plane including the opening surfaces of the two exhaust port openings toward the combustion chamber.
The bulging portion extends in a direction intersecting with a line segment connecting the centers of the two exhaust port openings, and is connected to an inner peripheral surface of a cylinder bore surrounding a side periphery of the combustion chamber. The bulging amount from the virtual plane gradually increases from the top side toward the cylinder bore inner peripheral surface side.
本態様に係るエンジンの燃焼室構造では、2つの排気ポート開口の開口縁間の領域に、膨出部を設けることにより、燃焼室内を大きく循環するタンブル流を生成することができる。よって、仮に排気ポート側傾斜面の傾斜角度を変更した場合であっても、高いタンブル比及び乱流エネルギを実現することが可能となる。特に、燃焼室の軸芯に対する排気バルブの軸芯の傾斜角度を従来比で小さくした結果、排気ポート側傾斜面の傾斜角度が緩やかなものとなった場合であっても、排気ポート開口よりも頂部から離れた側でのタンブル流の淀みを抑制することができる。
また、本態様に係るエンジンの燃焼室構造では、膨出部が、2つの排気ポート開口の中心間を結ぶ線分に対して交差する方向に延在する構成としている。さらに、膨出部が、燃焼室の側周を囲むシリンダボア内周面に接続されてなる構成としている。よって、本態様に係るエンジンの燃焼室構造では、膨出部によりタンブル流を滑らかにガイドすることが可能となり、タンブル流をシリンダボア内周面の側まで大きく循環させることができる。
また、本態様に係るエンジンの燃焼室構造では、膨出部の膨出量が頂部の側からシリンダボア内周面の側に向けて漸増するようにしているので、タンブル流の流れを滑らかにガイドすることができる。よって、燃焼室内で大きく循環するタンブル流を生成するのに更に有効である。
In the combustion chamber structure of the engine according to this aspect, a tumble flow that circulates greatly in the combustion chamber can be generated by providing a bulging portion in a region between the opening edges of the two exhaust port openings. Therefore, even if the inclination angle of the inclined surface on the exhaust port side is changed, a high tumble ratio and turbulent energy can be realized. In particular, even if the inclination angle of the inclined surface of the exhaust port side with respect to the axis of the combustion chamber is smaller than the conventional angle, the inclination angle of the inclined surface on the exhaust port side becomes gentler than that of the exhaust port opening. It is possible to suppress stagnation of the tumble flow on the side away from the top.
Moreover, in the combustion chamber structure of the engine which concerns on this aspect, it is set as the structure where the bulging part is extended in the direction which cross | intersects with the line segment which connects between the centers of two exhaust port opening. Furthermore, the bulging portion is configured to be connected to the inner peripheral surface of the cylinder bore that surrounds the side periphery of the combustion chamber. Therefore, in the combustion chamber structure of the engine according to this aspect, the tumble flow can be smoothly guided by the bulging portion, and the tumble flow can be largely circulated to the inner peripheral surface side of the cylinder bore.
In the engine combustion chamber structure according to this aspect, the bulging amount of the bulging portion is gradually increased from the top side toward the cylinder bore inner peripheral surface side, so that the tumble flow can be smoothly guided. can do. Therefore, it is further effective to generate a tumble flow that circulates greatly in the combustion chamber.
従って、本態様に係るエンジンの燃焼室構造では、排気ポート側傾斜面の傾斜角度にかかわらず、燃焼室内を大きく循環するタンブル流の生成が可能で、優れた燃焼特性を実現することができる。 Therefore, in the combustion chamber structure of the engine according to this aspect, it is possible to generate a tumble flow that circulates greatly in the combustion chamber regardless of the inclination angle of the inclined surface on the exhaust port side, and to realize excellent combustion characteristics.
本発明の一態様に係るエンジンの燃焼室構造は、頂部から両側に傾斜してなる吸気ポート側傾斜面と排気ポート側傾斜面とを有するペントルーフ形のシリンダヘッド面により燃焼室の天井が構成されてなるエンジンの燃焼室構造において、前記排気ポート側傾斜面において、互いに間隔をあけた状態で設けられてなる2つの排気ポート開口と、前記2つの排気ポート開口の開口縁間の領域において、前記2つの排気ポート開口の開口面を含む仮想平面よりも前記燃焼室の側に該シリンダヘッド面が張出してなる膨出部と、を備え、前記膨出部は、前記仮想平面からの膨出量が、前記2つの排気ポート開口の中心間を結ぶ方向において、前記2つの排気ポート開口の開口縁間の領域における中間部分を頂として、前記2つの排気ポート開口の開口縁に向けて漸減する。In the combustion chamber structure of the engine according to one aspect of the present invention, the ceiling of the combustion chamber is configured by a pent roof type cylinder head surface having an intake port side inclined surface and an exhaust port side inclined surface inclined to both sides from the top. In the combustion chamber structure of the engine, the exhaust port side inclined surface has two exhaust port openings provided in a state of being spaced apart from each other, and a region between the opening edges of the two exhaust port openings, A bulging portion formed by projecting the cylinder head surface closer to the combustion chamber than the virtual plane including the opening surfaces of the two exhaust port openings, and the bulging portion has a bulging amount from the virtual plane. However, in the direction connecting the centers of the two exhaust port openings, the opening of the two exhaust port openings is formed with the middle portion in the region between the opening edges of the two exhaust port openings as the top. Gradually decreases towards the edge.
本態様に係るエンジンの燃焼室構造では、2つの排気ポート開口の開口縁間の領域に、膨出部を設けることにより、燃焼室内を大きく循環するタンブル流を生成することができる。よって、仮に排気ポート側傾斜面の傾斜角度を変更した場合であっても、高いタンブル比及び乱流エネルギを実現することが可能となる。特に、燃焼室の軸芯に対する排気バルブの軸芯の傾斜角度を従来比で小さくした結果、排気ポート側傾斜面の傾斜角度が緩やかなものとなった場合であっても、排気ポート開口よりも頂部から離れた側でのタンブル流の淀みを抑制することができる。In the combustion chamber structure of the engine according to this aspect, a tumble flow that circulates greatly in the combustion chamber can be generated by providing a bulging portion in a region between the opening edges of the two exhaust port openings. Therefore, even if the inclination angle of the inclined surface on the exhaust port side is changed, a high tumble ratio and turbulent energy can be realized. In particular, even if the inclination angle of the inclined surface of the exhaust port side with respect to the axis of the combustion chamber is smaller than the conventional angle, the inclination angle of the inclined surface on the exhaust port side becomes gentler than that of the exhaust port opening. It is possible to suppress stagnation of the tumble flow on the side away from the top.
また、本態様に係るエンジンの燃焼室構造では、前記2つの排気ポート開口の中心間を結ぶ方向における膨出部の形状を、上記中間部分を頂とし、両側に向けて漸減するようにしている。よって、タンブル流を滑らかにガイドすることができ、燃焼室におけるシリンダボア内周面の側に向けて大きいタンブル流を生成することができる。In the engine combustion chamber structure according to this aspect, the shape of the bulging portion in the direction connecting the centers of the two exhaust port openings is gradually reduced toward both sides with the intermediate portion at the top. . Therefore, the tumble flow can be guided smoothly, and a large tumble flow can be generated toward the inner peripheral surface of the cylinder bore in the combustion chamber.
従って、本態様に係るエンジンの燃焼室構造では、排気ポート側傾斜面の傾斜角度にかかわらず、燃焼室内を大きく循環するタンブル流の生成が可能で、優れた燃焼特性を実現することができる。Therefore, in the combustion chamber structure of the engine according to this aspect, it is possible to generate a tumble flow that circulates greatly in the combustion chamber regardless of the inclination angle of the inclined surface on the exhaust port side, and to realize excellent combustion characteristics.
本発明の別態様に係るエンジンの燃焼室構造は、上記構成において、前記頂部の側に、前記2つの排気ポート開口の開口縁に対する仮想外接線を引くとき、前記膨出部は、前記仮想外接線よりも前記頂部とは反対側に起点を有する。 In the engine combustion chamber structure according to another aspect of the present invention, in the above configuration, when the virtual circumscribing line with respect to the opening edges of the two exhaust port openings is drawn on the top portion side, the bulging portion is the virtual circumscribing portion. It has a starting point on the opposite side of the top from the line.
本態様に係るエンジンの燃焼室構造では、膨出部の起点を、上記仮想外接線よりも頂部とは反対側に配置することにより、高いタンブル比及び乱流エネルギを実現するのに更に有効である。 In the combustion chamber structure of the engine according to this aspect, the starting point of the bulging part is arranged on the side opposite to the top part from the virtual circumscribing line, which is further effective for realizing a high tumble ratio and turbulent energy. is there.
本発明の別態様に係るエンジンの燃焼室構造は、上記構成において、前記膨出部は、前記仮想平面からの膨出量が、前記2つの排気ポート開口の中心間を結ぶ方向において、前記2つの排気ポート開口の開口縁間の領域における中間部分を頂として、前記2つの排気ポート開口の開口縁に向けて漸減する。 The combustion chamber structure of the engine according to another aspect of the present invention is the above-described configuration, wherein the bulging portion has the bulging amount from the imaginary plane in a direction connecting between the centers of the two exhaust port openings. It gradually decreases toward the opening edge of the two exhaust port openings, with the middle portion in the region between the opening edges of the two exhaust port openings as the top.
本態様に係るエンジンの燃焼室構造では、前記2つの排気ポート開口の中心間を結ぶ方向における膨出部の形状を、上記中間部分を頂とし、両側に向けて漸減するようにしている。よって、タンブル流を滑らかにガイドすることができ、燃焼室におけるシリンダボア内周面の側に向けて大きいタンブル流を生成することができる。 In the combustion chamber structure of the engine according to this aspect, the shape of the bulging portion in the direction connecting between the centers of the two exhaust port openings is gradually reduced toward both sides with the intermediate portion as the top. Therefore, the tumble flow can be guided smoothly, and a large tumble flow can be generated toward the inner peripheral surface of the cylinder bore in the combustion chamber.
本発明の別態様に係るエンジンの燃焼室構造は、上記構成において、前記排気ポート開口を開閉する排気バルブと、前記排気ポート開口から続く排気ポートと、前記排気ポートと前記排気バルブの軸部との間に配置された油圧ラッシュアジャスタと、を更に備える。 An engine combustion chamber structure according to another aspect of the present invention includes an exhaust valve that opens and closes the exhaust port opening, an exhaust port that continues from the exhaust port opening, an exhaust port, and a shaft portion of the exhaust valve. And a hydraulic lash adjuster disposed between the two.
本態様に係るエンジンの燃焼室構造では、排気ポートと排気バルブの軸部との間に油圧ラッシュアジャスタ(Hydraulic Lash Adjuster:HLA)を備える構成としているので、燃焼室の軸芯に対する排気バルブの軸芯がなす傾斜角が、HLAを備えない場合に比べて小さくなる場合が生じ得る。そして、これに伴い、排気ポート側傾斜面の傾斜角度が緩やかなものとなるが、上述のように、膨出部を備えることにより大きなタンブル流の生成が可能である。よって、このような場合にあっても、優れた燃焼特性を実現することが可能となる。 In the combustion chamber structure of the engine according to this aspect, since a hydraulic lash adjuster (HLA) is provided between the exhaust port and the shaft portion of the exhaust valve, the shaft of the exhaust valve with respect to the shaft core of the combustion chamber. The inclination angle formed by the core may be smaller than when the HLA is not provided. As a result, the inclination angle of the inclined surface on the exhaust port side becomes gentle, but as described above, a large tumble flow can be generated by providing the bulging portion. Therefore, even in such a case, excellent combustion characteristics can be realized.
本発明の別態様に係るエンジンの燃焼室構造は、上記構成において、前記油圧ラッシュアジャスタは、スイッチャブル油圧ラッシュアジャスタである。 In the engine combustion chamber structure according to another aspect of the present invention, in the above configuration, the hydraulic lash adjuster is a switchable hydraulic lash adjuster.
本態様に係るエンジンの燃焼構造が備えるスイッチャブル油圧ラッシュアジャスタ(S−HLA)は、通常のHLAに比べてシリンダヘッド内で大きな領域を占有する。このような場合にあっても、本態様では、大きなタンブル流の生成が可能であって、燃焼特性の悪化を抑制することができる。 The switchable hydraulic lash adjuster (S-HLA) provided in the combustion structure of the engine according to this aspect occupies a larger area in the cylinder head than a normal HLA. Even in such a case, in this aspect, a large tumble flow can be generated, and deterioration of combustion characteristics can be suppressed.
本発明の別態様に係るエンジンの燃焼室構造は、上記構成において、前記吸気ポート開口を開閉する吸気バルブを更に備え、前記燃焼室の軸芯に対し前記排気バルブの軸芯がなす傾斜角は、前記燃焼室の軸芯に対し前記吸気バルブの軸芯がなす傾斜角よりも小さい。 The combustion chamber structure of the engine according to another aspect of the present invention further includes an intake valve that opens and closes the intake port opening in the above configuration, and an inclination angle formed by the axis of the exhaust valve with respect to the axis of the combustion chamber is The inclination angle formed by the axis of the intake valve with respect to the axis of the combustion chamber is smaller.
本態様のように、燃焼室の軸芯に対し排気バルブの軸芯がなす傾斜角が、燃焼室の軸芯に対し吸気バルブの軸芯がなす傾斜角よりも小さい場合には、タンブル流に悪影響を及ぼすことが考えられるが、上述のように、膨出部を設けることにより、当該悪影響を回避することができ、大きなタンブル流の生成が可能である。よって、本態様に係るエンジンの燃焼室構造においても、優れた燃焼特性を実現することができる。 As in this embodiment, when the inclination angle formed by the exhaust valve axis with respect to the combustion chamber axis is smaller than the inclination angle formed by the intake valve axis with respect to the combustion chamber axis, the tumble flow may occur. Although an adverse effect can be considered, as described above, by providing the bulging portion, the adverse effect can be avoided, and a large tumble flow can be generated. Therefore, excellent combustion characteristics can also be realized in the combustion chamber structure of the engine according to this aspect.
本発明の別態様に係るエンジンの燃焼室構造は、上記構成において、前記燃焼室の軸芯に対し前記排気バルブの軸芯がなす傾斜角は、具体的に15°〜20°の範囲内である。 In the combustion chamber structure of an engine according to another aspect of the present invention, in the above configuration, the inclination angle formed by the axis of the exhaust valve with respect to the axis of the combustion chamber is specifically within a range of 15 ° to 20 °. is there.
このような軸芯の角度を以って排気バルブが設けられた場合にも、上述のように、大きなタンブル流を生成することができ、優れた燃焼特性を実現することができる。 Even when the exhaust valve is provided with such an angle of the axis, as described above, a large tumble flow can be generated, and excellent combustion characteristics can be realized.
上記の各態様に係るエンジンの燃焼室構造では、排気ポート側傾斜面の傾斜角度にかかわらず、燃焼室内を大きく循環するタンブル流の生成が可能で、優れた燃焼特性を実現することができる。 In the combustion chamber structure of the engine according to each of the above aspects, it is possible to generate a tumble flow that circulates greatly in the combustion chamber regardless of the inclination angle of the inclined surface on the exhaust port side, and to realize excellent combustion characteristics.
以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一態様であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The form described below is one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following form except for the essential configuration.
1.エンジン100における燃焼室100aの構造
本発明の実施形態に係るエンジン100における燃焼室100aの構造について、図1を用い説明する。図1は、実施形態に係るエンジン100の一部構成を示す模式断面図である。
1. Structure of
図1に示すように、エンジン100は、シリンダヘッド1と、シリンダブロック15と、ピストン20と、を含む。なお、図1では、1つのピストン20と、それに対応する部分だけを抜き出して図示しているが、本実施形態に係るエンジン100は、多気筒エンジンである。
As shown in FIG. 1,
シリンダヘッド1は、燃焼室100aの天井を構成するシリンダヘッド面を有する。シリンダヘッド面は、頂部12と、当該頂面12から両側に傾斜して延在する吸気ポート側傾斜面9と排気ポート側傾斜面10とを有する。本実施形態に係るエンジン100におけるシリンダヘッド1のシリンダヘッド面は、所謂、ペントルーフ形のシリンダヘッド面である。
The cylinder head 1 has a cylinder head surface that forms the ceiling of the
シリンダブロック15は、ピストン20が往復動自在に収容されたシリンダボアを臨むシリンダボア内周面16を有する。シリンダボア内周面16は、吸気ポート側傾斜面9及び排気ポート側傾斜面10のそれぞれの下縁に連続する。
The cylinder block 15 has a cylinder bore inner circumferential surface 16 that faces a cylinder bore in which the piston 20 is reciprocally accommodated. The cylinder bore inner peripheral surface 16 is continuous with the lower edges of the intake port side inclined
ピストン20は、シリンダヘッド1のシリンダヘッド面に対向するピストン頂面21を有する。 The piston 20 has a piston top surface 21 that faces the cylinder head surface of the cylinder head 1.
エンジン100の燃焼室100aは、シリンダヘッド1における吸気ポート側傾斜面9及び排気ポート側傾斜面10を含むペントルーフ形のシリンダヘッド面と、シリンダボア内周面16と、ピストン頂面21と、で囲まれた空間である。
A
2.シリンダヘッド1におけるシリンダヘッド面
シリンダヘッド1におけるシリンダヘッド面の構成について、図2から図4を用い説明する。図2は、シリンダヘッド1の一部構成を示す模式断面図であり、図3は、シリンダヘッド面の構成を示す模式平面図であり、図4は、シリンダヘッド面の構成を示す模式斜視図である。
2. Cylinder Head Surface in Cylinder Head 1 The configuration of the cylinder head surface in the cylinder head 1 will be described with reference to FIGS. 2 is a schematic cross-sectional view showing a partial configuration of the cylinder head 1, FIG. 3 is a schematic plan view showing the configuration of the cylinder head surface, and FIG. 4 is a schematic perspective view showing the configuration of the cylinder head surface. It is.
図2及び図3に示すように、シリンダヘッド面を構成する吸気ポート側傾斜面9には、2つの吸気ポート2,5の各吸気ポート開口2a,5aが開けられている。ここで、吸気ポート開口2aと吸気ポート開口5aとは、吸気ポート側傾斜面9において、吸気ポート側傾斜面9の最大傾斜面方向に対し交差する方向に、互いに間隔をあけた状態で設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3,
なお、図2では、図示の都合上、吸気ポート2及び吸気ポート開口2aだけを図示している。
In FIG. 2, only the
シリンダヘッド面を構成する排気ポート側傾斜面10には、2つの排気ポート3,6の各排気ポート開口3a,6aが開けられている。ここで、排気ポート開口3aと排気ポート開口6aとは、排気ポート側傾斜面10において、排気ポート側傾斜面10の最大傾斜面方向に対し交差する方向に、互いに間隔をあけた状態で設けられている。
なお、上記同様に、図2では、図示の都合上、排気ポート3及び排気ポート開口3aだけを図示している。
As in the above, FIG. 2 shows only the
図2に示すように、シリンダヘッド1においては、シリンダ軸芯(燃焼室100aの軸芯)Ax1に対して、排気バルブ軸芯Ax3がなす角度θ1が、15°〜20°の範囲内である。本実施形態では、角度θ1を17°としている。
As shown in FIG. 2, in the cylinder head 1, with respect to Ax 1 (the axis of the
一方、詳しくは図示をしていないが、シリンダ軸芯Ax1に対して、吸気バルブ軸芯がなす角度は、22°〜23°の範囲内である。本実施形態では、23°としている。即ち、本実施形態に係るエンジン100においては、シリンダ軸芯Ax1に対して、排気バルブ軸芯Ax3がなす角度θ1は、シリンダ軸芯Ax1に対して、吸気バルブ軸芯がなす角度よりも小さい。
Although details are not shown, with respect to the cylinder axis Ax 1, the angle formed by the intake valve axis is in the range of 22 ° ~ 23 °. In the present embodiment, the angle is 23 °. That is, in the
本実施形態に係るシリンダヘッド1において、上記のように、シリンダ軸芯Ax1に対して、排気バルブ軸芯Ax3がなす角度θ1を、従来の角度22°〜23°よりも小さい、17°としているのは、排気ポート3,6と排気バルブの軸部との間にスイッチャブルタイプの油圧ラッシュアジャスタ(Hydraulic Lash Adjuster:HLA)4を備えるためである。
In cylinder head 1 according to this embodiment, as described above, with respect to the cylinder axis Ax 1, the angle θ1 which the exhaust valve axis Ax 3 eggplant, smaller than the conventional angle 22 ° ~23 °, 17 ° This is because a switchable type hydraulic lash adjuster (HLA) 4 is provided between the
図3に示すように、シリンダヘッド面における頂部12には、点火プラグ取付孔8が開けられている。本実施形態において、点火プラグ取付孔8は、燃焼室100aの軸芯上に開けられている。エンジン1では、センタープラグを実現することにより、火花の伝搬効率を高くすることができ、また高圧縮比の実現ができる。
As shown in FIG. 3, a spark
また、図3に示すように、吸気ポート開口2a,5aよりも外縁側には、燃料噴射孔7が設けられている。
Further, as shown in FIG. 3, fuel injection holes 7 are provided on the outer edge side of the
ここで、排気ポート側傾斜面10には、排気ポート開口3aと排気ポート開口6aとの各開口縁間の領域に膨出部11が設けられている(矢印Aで示す領域)。図4の矢印Bで指し示すように、排気ポート側傾斜面10における膨出部11は、排気ポート開口3aと排気ポート開口6aとを含む仮想平面よりも燃焼室100a側に張出してなる部分である。
Here, the exhaust port side inclined
3.膨出部11の構成
排気ポート側傾斜面10における膨出部11の構成について、図5及び図6を用い説明する。図5は、排気ポート開口3a,6aと膨出部11との配置関係を示す模式図であり、図6は、図3のVI−VI断面であって、エンジン100における燃焼室100aの構成を示す模式断面図である。
3. Configuration of the bulging
図5に示すように、シリンダヘッド面をピストン20側より平面視した場合に、膨出部11は、略三角形状をしている。具体的には、排気ポート開口3aと排気ポート6aとの開口縁間の領域を起点P1とし、点火プラグ取付孔8とは反対側の外周部に向けて幅が漸増する三角形状となっている。
As shown in FIG. 5, when the cylinder head surface is viewed in plan from the piston 20 side, the bulging
ここで、頂部12側において、排気ポート開口3a,6aの各開口縁に対する外接線L2を仮想的に引く。このとき、膨出部11の起点P1は、外接線L2よりも頂部12とは反対側に位置する。即ち、起点P1を通り、外接線L2に平行な仮想線L1を引くとき、仮想線L1は、排気ポート開口3a,6aの各中心線Ax3a,Ax6aと外接線L2との間に位置する。
Here, at the
なお、本実施形態において、排気ポート開口3aの中心線Ax3aと排気ポート開口6aの中心線Ax6aとは、1つの直線上にのっている。
In the present embodiment, the center line Ax 3a of the exhaust port opening 3a and the center line Ax 6a of the
また、膨出部11の起点P1は、排気ポート開口3aと排気ポート開口6aとの間の中間線Ax11の上に位置する。そして、膨出部11は、中間線Ax11を中心として、幅方向に線対称に形成されている。具体的には、膨出部11は、幅方向において、排気ポート開口6aの開口縁部分から中間線Ax11に向けて、張出し量が漸増し、中間線Ax11を超えると、排気ポート開口3aの開口縁部分に向けて、張出し量が漸減する。
Further, the starting point P 1 of the bulging
一方、膨出部11における起点P1とは反対側の部分は、シリンダボア内周面16(図1を参照。)に対して滑らかに接続されている。ここでいう「滑らかに」とは、大きな段差などがないという意味である。
On the other hand, the opposite side of the portion to the start point P 1 in the bulging
次に、図6に示すように、膨出部11の膨出量は、頂部12の側からシリンダボア内周面16側に向けて漸増する。具体的には、排気ポート開口3a,6aを含む仮想平面(排気ポート開口面10a)から膨出部表面11aまでの高さは、頂部12側のG1であり、シリンダボア内周面16側でG1より大きいG2となる。
Next, as shown in FIG. 6, the bulging amount of the bulging
なお、図6に示すように、膨出部表面11aは、直線ではなく、頂部12側からシリンダボア内周面16側への膨出部11の延在方向において、傾きが変化する部分が存在する。
As shown in FIG. 6, the bulging
また、膨出部表面11aは、滑らかな表面となっている。
Moreover, the bulging
4.特性評価結果
上記構成に係る燃焼室100aの構造の特性評価結果について、図7から図9を用い説明する。図7(a)は、参考例に係るシリンダヘッド80における燃焼室の構成を示す模式図であり、図7(b)は、比較例に係るシリンダヘッド90における燃焼室の構成を示す模式図である。図8は、参考例に対する比較例及び実施例でのタンブル比を示す特性図であり、図9は、参考例に対する比較例及び実施例での乱流エネルギを示す特性図である。
4). Characteristic Evaluation Result The characteristic evaluation result of the structure of the
(参考例)
先ず、参考例に係る燃焼室構造について、図7(a)を用い説明する。
(Reference example)
First, a combustion chamber structure according to a reference example will be described with reference to FIG.
図7(a)に示すように、参考例に係るシリンダヘッド80では、シリンダ軸芯に対する排気バルブ軸芯のなす角度θ2が23°である。このため、排気ポート側傾斜面80aが、実施例(上記実施形態)の排気ポート側傾斜面10よりも傾斜している。
As shown in FIG. 7A, in the
なお、参考例に係る排気ポート側傾斜面80aには、膨出部は形成されていない。
In addition, the bulging part is not formed in the exhaust port side inclined
(比較例)
次に、比較例に係る燃焼室構造について、図7(b)を用い説明する。
(Comparative example)
Next, the combustion chamber structure according to the comparative example will be described with reference to FIG.
図7(b)に示すように、比較例に係るシリンダヘッド90では、シリンダ軸芯に対する排気バルブ軸芯のなす角度θ3が、上記θ1と同様に、17°である。このため、排気ポート側傾斜面90aが、実施例(上記実施形態)の排気ポート側傾斜面10と同じ角度で傾斜している。
As shown in FIG. 7B, in the
ただし、比較例に係るシリンダヘッド90においては、排気ポート側傾斜面90aに膨出部が形成されていない。
However, in the
《タンブル比》
参考例に対する比較例及び実施例でのタンブル比の評価結果について、図8を用い説明する。なお、図8では、参考例におけるタンブル比を“100”とし、比較例及び実施例を相対的に表わしている。
《Tumble ratio》
The evaluation result of the tumble ratio in the comparative example and the example with respect to the reference example will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the tumble ratio in the reference example is “100”, and the comparative example and the example are relatively represented.
図8に示すように、比較例のように排気バルブの軸芯の傾斜角度の変化に伴い、排気ポート側傾斜角が変わった場合には、参考例に対してタンブル比が約9%低下している。 As shown in FIG. 8, when the inclination angle of the exhaust port side changes with the change in the inclination angle of the exhaust valve shaft as in the comparative example, the tumble ratio decreases by about 9% compared to the reference example. ing.
一方、排気ポート側傾斜面10に膨出部11を設けた実施例の場合には、参考例に対してタンブル比の低下が約3%に止まっている。
On the other hand, in the example in which the bulging
《乱流エネルギ》
参考例に対する比較例及び実施例での乱流エネルギの評価結果について、図9を用い説明する。なお、図9においても、参考例における乱流エネルギを“100”とし、比較例及び実施例を相対的に表わしている。
《Turbulent energy》
The evaluation results of the turbulent energy in the comparative example and the example with respect to the reference example will be described with reference to FIG. In FIG. 9, the turbulent energy in the reference example is “100”, and the comparative example and the example are relatively represented.
図9に示すように、比較例の乱流エネルギは、参考例に比べて約6%低下している。 As shown in FIG. 9, the turbulent energy of the comparative example is reduced by about 6% compared to the reference example.
一方、実施例の乱流エネルギは、参考例に比べて約2%上昇している。 On the other hand, the turbulent energy of the example is about 2% higher than that of the reference example.
《評価まとめ》
上記の2つの評価結果より、実施例に係る燃焼室構造では、排気ポート側傾斜面10に膨出部11を設けることにより、参考例と同様の燃焼室内を大きく循環するタンブル流を生成することができたものと推定できる。
<< Summary of evaluation >>
From the above two evaluation results, in the combustion chamber structure according to the embodiment, by providing the bulging
一方、排気ポート側傾斜面に膨出部を設けていない比較例では、図7(b)に示すように、排気ポート側傾斜面90aにおけるシリンダボア内周面側の部分(矢印Cで指し示す部分)に“壁“が形成される。これにより、タンブル流が燃焼室内を大きく循環することができず、デッドボリュームDが形成されてしまったものと推定される。よって、タンブル比及び乱流エネルギの評価結果が悪かったものと考えられる。
On the other hand, in the comparative example in which the bulging portion is not provided on the exhaust port side inclined surface, as shown in FIG. 7B, the portion on the cylinder bore inner peripheral surface side of the exhaust port side inclined
5.効果
本実施形態に係るエンジン100における燃焼室100aの構造では、2つの排気ポート開口3a.6aの開口縁間の領域に、膨出部11を設けることにより、燃焼室100a内を大きく循環するタンブル流を生成することができる。よって、排気バルブ軸芯の傾斜角度の変更に伴い排気ポート側傾斜面10の傾斜角度が変更された場合にあっても、高いタンブル比及び乱流エネルギを実現することが可能となる。本実施形態では、シリンダ軸芯Ax1に対する排気バルブ軸芯Ax3の傾斜角度θ1を従来比で小さくし、これに伴って排気ポート側傾斜面10の傾斜角度が緩やかなものとなっている。このような構造においても、排気ポート開口よりも頂部から離れた側でのタンブル流の淀みを抑制することができる。
5. Effect In the structure of the
従って、本実施形態に係るエンジン100における燃焼室100aの構造では、排気ポート側傾斜面10の傾斜角度が従来比で緩やかなものとなっても、燃焼室100a内を大きく循環するタンブル流の生成が可能で、優れた燃焼特性を実現することができる。
Therefore, in the structure of the
また、膨出部11は、2つの排気ポート開口3a,6aの中心間を結ぶ線分に対して交差する方向に延在する構成としている。さらに、膨出部11が、燃焼室100aの側周を囲むシリンダボア内周面16に接続されてなる構成としている。よって、本実施形態に係るエンジン100における燃焼室100aの構造では、膨出部11によりタンブル流を滑らかにガイドすることが可能となり、タンブル流をシリンダボア内周面16の側まで大きく循環させることができる。
Further, the bulging
また、本実施形態に係るエンジン100における燃焼室100aの構造では、膨出部11の膨出量が頂部12の側からシリンダボア内周面16の側に向けて漸増するようにしているので、タンブル流の流れを滑らかにガイドすることができる。
Further, in the structure of the
また、本実施形態に係るエンジン100における燃焼室100amp構造では、膨出部11の起点P1を、図5に示すように、外接線L2よりも頂部12とは反対側に配置することにより、高いタンブル比及び乱流エネルギを実現することができる。
Further, in the combustion chamber 100amp structure of the
また、本実施形態に係るエンジン100における燃焼室100aの構造では、2つの排気ポート開口3a,6aの中心間を結ぶ方向(膨出部11の幅方向)において、膨出部11の張出し高さが、中間線Ax11の部分を頂とし、両側に向けて漸減するようにしている。よって、タンブル流を滑らかにガイドすることができ、燃焼室100aにおけるシリンダボア内周面16の側に向けて大きいタンブル流を生成することができる。
Further, in the structure of the
本実施形態に係るシリンダヘッド1では、排気ポート3,6と排気バルブ軸部との間にスイッチャブルタイプの油圧ラッシュアジャスタ(HLA)を備える構成としており、シリンダ軸芯Ax1に対する排気バルブ軸芯Ax3がなす傾斜角θ1が、HLAを備えない参考例に比べて小さくなっている。そして、これに伴い、排気ポート側傾斜面10の傾斜角度が緩やかなものとなるが、上述のように、膨出部11を備えることにより大きなタンブル流の生成が可能である。よって、このような場合にあっても、優れた燃焼特性を実現することが可能となる。
In the cylinder head 1 according to this embodiment, the
[変形例]
図5に示すように、ピストン頂面21側からシリンダヘッド面を平面視した場合の膨出部11の形状について、上記実施形態では、略三角形状としたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、フィン状あるいは線状などとすることもできる。ただし、燃焼室100a内を大きく循環するタンブル流を生成するという観点からは、図5に示すような形状とすることが望ましい。
[Modification]
As shown in FIG. 5, the shape of the bulging
また、膨出部11の起点P1の位置について、本発明は、図5に示す位置に限定を受けるものではない。例えば、点火プラグ取付孔8の孔縁に起点を位置させることや、排気ポート開口3aの中心と排気ポート6aの中心とを結ぶ線上若しくはその近傍に位置する構成とすることもできる。
Also, the position of the starting point P 1 of the bulging
また、上記実施形態に係るエンジン100における燃焼室100aの構造においては、一体構造の膨出部11を設けることとしたが、複数の部位に分割された膨出部を設けることとしてもよい。
Moreover, in the structure of the
さらに、上記実施形態に係るエンジン100における燃焼室100aの構造においては、2つの排気ポート開口3a,6aを含む仮想平面に対して燃焼室100a側に張出した膨出部11だけを設けることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、頂部12や排気ポート側傾斜面10などに吸気を導くための溝を刻設し、この溝を膨出部に組み合わせることなどもできる。
Furthermore, in the structure of the
上記実施形態では、多気筒エンジンの一部の気筒に対してスイッチャブルHLA4を取り付けて、気筒休止させることとし、排気バルブ軸芯Ax3の傾斜角が従来から変更される気筒に上記構成を適用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。HLAを取り付けていない気筒についても、タンブル流が全ての気筒で同一となるよう、同じ構成を採用することとしてもよい。即ち、スイッチャブルHLA4の取り付けと、膨出部11の形成とは、必ずしもリンクさせる必要はなく、燃焼室100a内を大きく循環するタンブル流の生成に寄与させることが可能である。
In the above-described embodiment, the
1 シリンダヘッド
2,5 吸気ポート
2a,5a 吸気ポート開口
3,6 排気ポート
3a,6a 排気ポート開口
9 吸気ポート側傾斜面
10 排気ポート側傾斜面
11 膨出部
12 頂面
15 シリンダブロック
16 シリンダボア内周面
20 ピストン
21 ピストン頂面
100 エンジン
100a 燃焼室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記排気ポート側傾斜面において、互いに間隔をあけた状態で設けられてなる2つの排気ポート開口と、
前記2つの排気ポート開口の開口縁間の領域において、前記2つの排気ポート開口の開口面を含む仮想平面よりも前記燃焼室の側に該シリンダヘッド面が張出してなる膨出部と、
を備え、
前記膨出部は、前記2つの排気ポート開口の中心間を結ぶ線分に対して交差する方向に延在し、前記燃焼室の側周を囲むシリンダボア内周面に接続されているとともに、前記仮想平面からの膨出量が、前記頂部の側から前記シリンダボア内周面の側に向けて漸増する、
エンジンの燃焼室構造。 In the combustion chamber structure of the engine in which the ceiling of the combustion chamber is constituted by a pent roof type cylinder head surface having an intake port side inclined surface and an exhaust port side inclined surface inclined to both sides from the top part,
Two exhaust port openings provided on the exhaust port side inclined surface at a distance from each other;
In the region between the opening edges of the two exhaust port openings, a bulging portion in which the cylinder head surface projects to the combustion chamber side from a virtual plane including the opening surfaces of the two exhaust port openings;
Equipped with a,
The bulging portion extends in a direction intersecting a line segment connecting the centers of the two exhaust port openings, and is connected to an inner circumferential surface of a cylinder bore surrounding a side circumference of the combustion chamber. The amount of bulge from the virtual plane gradually increases from the top side toward the cylinder bore inner peripheral surface side,
Engine combustion chamber structure.
前記排気ポート側傾斜面において、互いに間隔をあけた状態で設けられてなる2つの排気ポート開口と、Two exhaust port openings provided on the exhaust port side inclined surface at a distance from each other;
前記2つの排気ポート開口の開口縁間の領域において、前記2つの排気ポート開口の開口面を含む仮想平面よりも前記燃焼室の側に該シリンダヘッド面が張出してなる膨出部と、In the region between the opening edges of the two exhaust port openings, a bulging portion in which the cylinder head surface projects to the combustion chamber side from a virtual plane including the opening surfaces of the two exhaust port openings;
を備え、With
前記膨出部は、前記仮想平面からの膨出量が、前記2つの排気ポート開口の中心間を結ぶ方向において、前記2つの排気ポート開口の開口縁間の領域における中間部分を頂として、前記2つの排気ポート開口の開口縁に向けて漸減する、In the direction in which the bulging amount from the virtual plane connects between the centers of the two exhaust port openings, the bulging portion has the intermediate portion in the region between the opening edges of the two exhaust port openings as a top. Decreasing toward the opening edge of the two exhaust port openings,
エンジンの燃焼室構造。Engine combustion chamber structure.
前記頂部の側において、前記2つの排気ポート開口の開口縁に対する仮想外接線を引くとき、
前記膨出部は、前記仮想外接線よりも前記頂部とは反対側に起点を有する、
エンジンの燃焼室構造。 The engine combustion chamber structure according to claim 1 ,
When drawing a virtual tangent to the opening edge of the two exhaust port openings on the top side,
The bulge has a starting point on the opposite side of the top from the virtual circumscribing line,
Engine combustion chamber structure.
前記膨出部は、前記仮想平面からの膨出量が、前記2つの排気ポート開口の中心間を結ぶ方向において、前記2つの排気ポート開口の開口縁間の領域における中間部分を頂として、前記2つの排気ポート開口の開口縁に向けて漸減する、
エンジンの燃焼室構造。 The engine combustion chamber structure according to claim 1 or 3 ,
In the direction in which the bulging amount from the virtual plane connects between the centers of the two exhaust port openings, the bulging portion has the intermediate portion in the region between the opening edges of the two exhaust port openings as a top. Decreasing toward the opening edge of the two exhaust port openings,
Engine combustion chamber structure.
前記排気ポート開口を開閉する排気バルブと、
前記排気ポート開口から続く排気ポートと、
前記排気ポートと前記排気バルブの軸部との間に配置された油圧ラッシュアジャスタと、
を更に備える、
エンジンの燃焼室構造。 A combustion chamber structure for an engine according to any one of claims 1 to 4 ,
An exhaust valve for opening and closing the exhaust port opening;
An exhaust port continuing from the exhaust port opening;
A hydraulic lash adjuster disposed between the exhaust port and the shaft of the exhaust valve;
Further comprising
Engine combustion chamber structure.
前記油圧ラッシュアジャスタは、スイッチャブル油圧ラッシュアジャスタである、
エンジンの燃焼室構造。 The engine combustion chamber structure according to claim 5 ,
The hydraulic lash adjuster is a switchable hydraulic lash adjuster,
Engine combustion chamber structure.
前記吸気ポート開口を開閉する吸気バルブを更に備え、
前記燃焼室の軸芯に対し前記排気バルブの軸芯がなす傾斜角は、前記燃焼室の軸芯に対し前記吸気バルブの軸芯がなす傾斜角よりも小さい、
エンジンの燃焼室構造。 A combustion chamber structure for an engine according to claim 5 or 6 ,
An intake valve that opens and closes the intake port opening;
The inclination angle formed by the axis of the exhaust valve with respect to the axis of the combustion chamber is smaller than the inclination angle formed by the axis of the intake valve with respect to the axis of the combustion chamber.
Engine combustion chamber structure.
前記燃焼室の軸芯に対し前記排気バルブの軸芯がなす傾斜角は、15°〜20°の範囲内である、
エンジンの燃焼室構造。 The engine combustion chamber structure according to claim 7 ,
An inclination angle formed by the axis of the exhaust valve with respect to the axis of the combustion chamber is within a range of 15 ° to 20 °.
Engine combustion chamber structure.
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