JPH0119050B2 - - Google Patents

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JPH0119050B2
JPH0119050B2 JP58098951A JP9895183A JPH0119050B2 JP H0119050 B2 JPH0119050 B2 JP H0119050B2 JP 58098951 A JP58098951 A JP 58098951A JP 9895183 A JP9895183 A JP 9895183A JP H0119050 B2 JPH0119050 B2 JP H0119050B2
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JP
Japan
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port
swirl
cylinder bore
intake
combustion chamber
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Application number
JP58098951A
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Japanese (ja)
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JPS59224416A (en
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Koji Asaumi
Toshimasu Tanaka
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPS59224416A publication Critical patent/JPS59224416A/en
Publication of JPH0119050B2 publication Critical patent/JPH0119050B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/42Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B2031/006Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air intake valves
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、各々独立して燃焼室に開口した2つ
の吸気ポートと1つの排気ポートとを備えたエン
ジンにおけるペントルーフ形状の燃焼室構造に関
するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a pent roof-shaped combustion chamber structure in an engine having two intake ports and one exhaust port each independently opening into the combustion chamber. It is.

(従来技術) 従来より、例えば、特開昭56−44419号公報に
示されるように、エンジンの燃焼室に一次ポート
と二次ポートおよび排気ポートを開口してなる3
弁式のエンジンにおいて、一次ポートの外周の一
部に沿つて燃焼室内に突出した案内壁を設け、こ
の案内壁により一次ポートから燃焼室に導入され
る吸気を燃焼室周方向に旋回させてスワールの強
化を行うようにした燃焼室構造が公知である。上
記燃焼室構造では、低速または低負荷域には一次
ポートのみから吸気を導入して吸気流速を向上す
るとともに案内壁によつてスワールを強化し、燃
料の気化、霧化を促進して燃焼速度を向上すると
ともに、高速または高負荷域には二次ポートから
も吸気を導入し、出力の向上を図るようにしたも
のである。
(Prior art) Conventionally, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-44419, a three-way engine has been developed, in which a primary port, a secondary port, and an exhaust port are opened in the combustion chamber of an engine.
In a valve-type engine, a guide wall that protrudes into the combustion chamber is provided along a part of the outer periphery of the primary port, and this guide wall causes the intake air introduced from the primary port into the combustion chamber to swirl in the circumferential direction of the combustion chamber. Combustion chamber structures designed to strengthen the combustion chamber are known. In the above combustion chamber structure, in low speed or low load ranges, intake air is introduced only from the primary port to improve the intake air flow velocity, and the swirl is strengthened by the guide wall, promoting vaporization and atomization of the fuel and increasing the combustion rate. At the same time, intake air is also introduced from the secondary port at high speed or high load ranges to improve output.

また、エンジンの燃焼室形状としてシリンダヘ
ツドの壁面を稜線を中心に傾斜する2つの傾斜面
で形成したペントルーフ形状が公知である。しか
して、上記のようなペントルーフ形状の燃焼室
に、前記のような2つの吸気ポートと排気ポート
とを配設し案内壁でスワールを生成させようとす
る場合に、吸気量が増大したしたときに案内壁が
吸気の流れの障害となつて吸気抵抗が増大しない
ようにするのが好ましい。
Furthermore, a pent roof shape is known as a combustion chamber shape of an engine, in which the wall surface of the cylinder head is formed by two inclined surfaces that are inclined around a ridgeline. However, when the above-described two intake ports and exhaust ports are arranged in the pent-roof-shaped combustion chamber and a swirl is generated by the guide wall, when the intake air amount increases, It is preferable to prevent the guide wall from becoming an obstacle to the flow of intake air and increasing intake resistance.

さらに、シリンダボア内に突出したシリンダヘ
ツド底面によつてピストンの上昇に伴うスキツシ
ユ流を生成して燃焼速度を向上するようにした技
術も公知であるが(例えば特開昭57−203818号公
報参照)、前記のようなペントルーフ形状燃焼室
でスキツシユ流を生成しようとした場合に、この
スキツシユ流の方向はスワールの方向を考慮して
設定しないと、両者の流れが干渉して十分な効果
が得られなくなる。すなわち、ペントルーフ形状
の燃焼室は、ピストン上死点付近にて稜線部分と
稜線部分から遠い部分とでは、燃焼室ヘツド壁面
とピストンヘツド面との間隔が異なり、2つの吸
気ポートと排気ポートと点火プラグとの配置関係
と、上記スワールとスキツシユ流との生成とを全
体的に考慮しないと、単にスワールを生成するた
めに形成した案内壁を有する突出部の底面によつ
てスキツシユ流を形成するものでは、場合によつ
ては生成されたスキツシユ流によつてスワールを
弱める恐れがあり、点火プラグから遠く燃焼性の
低い二次ポート近傍を含む燃焼室の全体において
十分な燃焼性の改善がされていない問題がある。
Furthermore, there is also a known technique in which the bottom surface of the cylinder head protrudes into the cylinder bore to generate a squishing flow as the piston rises to improve the combustion rate (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-203818). When trying to generate a squish flow in a pent roof-shaped combustion chamber as described above, if the direction of the squish flow is not set with consideration to the direction of the swirl, the two flows will interfere and a sufficient effect will not be obtained. It disappears. In other words, in a pent roof-shaped combustion chamber, the distance between the combustion chamber head wall surface and the piston head surface is different between the ridgeline part and the part far from the ridgeline near the top dead center of the piston, and there are two intake ports, an exhaust port, and an ignition port. If the arrangement relationship with the plug and the generation of the swirl and squishy flow are not taken into consideration as a whole, the squishy flow will simply be formed by the bottom surface of the protrusion that has a guide wall formed to generate the swirl. In some cases, the generated squish flow may weaken the swirl, and the flammability has not been sufficiently improved in the entire combustion chamber, including the area near the secondary port, which is far from the spark plug and has low flammability. There is no problem.

(発明の目的) 本発明は上記事情に鑑み、ペントルーフ形状の
燃焼室に2つの吸気ポートと1つの排気ポートと
を配設した場合における特性を利用し、スワール
ポートによつて吸気抵抗を増大することなくスワ
ールを生成し、かつこのスワールを弱めることな
くスキツシユ流を同調させて生成して二次ポート
側への火炎を成長させて燃焼室全体での燃焼性を
向上させてなるエンジンの燃焼室構造を提供する
ことを目的とするものである。
(Object of the Invention) In view of the above circumstances, the present invention utilizes the characteristics when two intake ports and one exhaust port are arranged in a pent roof-shaped combustion chamber, and increases intake resistance by a swirl port. A combustion chamber for an engine that generates swirl without weakening the swirl, synchronizes the squish flow without weakening the swirl, and grows the flame toward the secondary port side, thereby improving combustibility throughout the combustion chamber. The purpose is to provide structure.

(発明の構成) 本発明のエンジンの燃焼室構造は、燃焼室を稜
線を中心に2つの傾斜面を有するペントルーフ形
状とし、一方の傾斜面に稜線方向とほぼ並列に2
つの吸気ポートを開口し、他方の傾斜面に排気ポ
ートとプラグホールとを開口し、吸気ポートの一
方をシリンダボアの略接線方向に吸気を導入する
スワールポートとする一方、他方の吸気ポートを
低速または低負荷域にて吸気の導入が抑制される
二次ポートとし、かつ排気ポートを稜線に対し二
次ポートとほぼ対向する位置に、プラグホールを
稜線に対しスワールポートとほぼ対向する位置に
配置し、さらに、プラグホールの背面のシリンダ
ボア沿いに、スワールポート近傍から排気ポート
近傍にかけてシリンダボア中心へ突出した突出部
をシリンダヘツドの壁面に設け、該突出部のシリ
ンダボア中心方向の側面をピストン移動方向とほ
ぼ平行でかつシリンダボア外周方向へ膨出する曲
面とすると共に、その曲面のシリンダボア周方向
の両端がシリンダボア接線方向に滑らかにつなが
り、一次ポートからの吸気をシリンダボア接線方
向に滑らかに案内する案内面に形成し、該突出部
の下面をピストン上昇時にスワールを助長する方
向にスキツシユ流を発生するスキツシユエリアと
したことを特徴とするものである。
(Structure of the Invention) The combustion chamber structure of the engine of the present invention is such that the combustion chamber has a pent-roof shape with two sloped surfaces centered around a ridgeline, and one sloped surface has two slanted surfaces substantially parallel to the ridgeline direction.
Two intake ports are opened, and an exhaust port and a plug hole are opened on the other inclined surface. One of the intake ports is a swirl port that introduces intake air in a direction approximately tangential to the cylinder bore, while the other intake port is used for low speed or The secondary port is used to suppress intake air in the low load range, and the exhaust port is located at a position that is almost opposite to the secondary port with respect to the ridgeline, and the plug hole is located at a position that is approximately opposite to the swirl port with respect to the ridgeline. Furthermore, along the cylinder bore on the back side of the plug hole, a protrusion that protrudes toward the center of the cylinder bore from near the swirl port to near the exhaust port is provided on the wall surface of the cylinder head, and the side surface of the protrusion toward the center of the cylinder bore is aligned approximately with the direction of piston movement. The curved surface is parallel and bulges toward the outer circumferential direction of the cylinder bore, and both ends of the curved surface in the circumferential direction of the cylinder bore are smoothly connected in the tangential direction of the cylinder bore, forming a guide surface that smoothly guides the intake air from the primary port in the tangential direction of the cylinder bore. However, the lower surface of the protrusion is characterized in that it is a squishing area that generates squishing flow in a direction that promotes swirl when the piston rises.

(実施例) 以下、図面により本発明の実施例を説明する。
第1図および第2図に示すエンジンにおいて、1
はシリンダブロツク、2はシリンダヘツド、3は
ピストンを示し、また、4はシリンダブロツク
1、シリンダヘツド2およびピストン3とによつ
て形成された燃焼室を示している。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the engine shown in FIGS. 1 and 2, 1
2 is a cylinder block, 2 is a cylinder head, 3 is a piston, and 4 is a combustion chamber formed by cylinder block 1, cylinder head 2, and piston 3.

5は上記燃焼室に開口する一方の吸気ポートに
よるスワールポート、6は他方の吸気ポートによ
る二次ポート、7は排気用の排気ポートを示し、
スワールポート5はシリンダヘツド2の一側面に
開口する一次吸気通路8に、二次ポート6は同じ
くシリンダヘツド2の一側面に開口する二次吸気
通路9に、排気ポート7はシリンダヘツド2の他
側面に開口する排気通路10にそれぞれ連通して
いる。
5 indicates a swirl port by one intake port opening into the combustion chamber, 6 indicates a secondary port by the other intake port, 7 indicates an exhaust port for exhaust,
The swirl port 5 connects to a primary intake passage 8 that opens to one side of the cylinder head 2, the secondary port 6 connects to a secondary intake passage 9 that also opens to one side of the cylinder head 2, and the exhaust port 7 connects to the other side of the cylinder head 2. Each of them communicates with an exhaust passage 10 that opens on the side.

そして、スワールポート5、二次ポート6およ
び排気ポート7にはそれぞれの弁座に着座する一
次吸気弁11、二次吸気弁12および排気弁13
が配設されている。
The swirl port 5, the secondary port 6, and the exhaust port 7 have a primary intake valve 11, a secondary intake valve 12, and an exhaust valve 13 seated on their respective valve seats.
is installed.

さらに、14は点火プラグが取り付けられるプ
ラグホールで、燃焼室4のスワールポート5の流
入方向の直下流側に点火プラグの電極部を臨ませ
るように開口している。
Further, reference numeral 14 denotes a plug hole into which an ignition plug is attached, and is opened so that the electrode portion of the ignition plug faces directly downstream of the swirl port 5 of the combustion chamber 4 in the inflow direction.

上記燃焼室4の形状すなわちシリンダヘツド2
の底壁面の形状は、第3図に等高線で示し、第4
図、第5図に断面を示すように、シリンダヘツド
2の側面と平行な中心線を稜線(最も深い部分)
として、この稜線を中心に両側に傾斜する2つの
傾斜面を有する山形のペントルーフ形状に設けら
れ、このペントルーフ形状の一方の傾斜面に上記
稜線方向とほぼ並列に2つの吸気ポートすなわち
スワールポート5と二次ポート6が開口する。ま
た、他方の傾斜面に稜線に対して前記二次ポート
6とほぼ対向する位置に排気ポート7が開口する
一方、稜線に対して前記スワールポート5とほぼ
対向する位置にプラグホール14(点火プラグ)
が配設されている。上記のようなペントルーフ形
状の燃焼室4はピストン3の上死点付近で、稜線
部と稜線部から遠い部分とでは燃焼室ヘツド壁面
とピストンヘツド面との間の間隔が異なつてい
る。
The shape of the combustion chamber 4, that is, the cylinder head 2
The shape of the bottom wall surface is shown by contour lines in Figure 3, and
As shown in the cross section in Fig. 5, the center line parallel to the side surface of the cylinder head 2 is the ridge line (deepest part).
It is provided in a chevron-shaped pent roof shape with two slopes inclined on both sides around this ridgeline, and two intake ports, that is, swirl ports 5 and 5 are provided on one sloped surface of this pentroof shape substantially parallel to the direction of the ridgeline. Secondary port 6 opens. Further, an exhaust port 7 is opened on the other inclined surface at a position substantially opposite to the secondary port 6 with respect to the ridgeline, and a plug hole 14 (ignition plug) is opened at a position substantially opposite to the swirl port 5 with respect to the ridgeline. )
is installed. In the pent roof-shaped combustion chamber 4 as described above, near the top dead center of the piston 3, the distance between the combustion chamber head wall surface and the piston head surface differs between the ridgeline and the portion far from the ridgeline.

上記スワールポート5は、平面的にみて燃焼室
4の中心からオフセツトした位置に開口し、シリ
ンダボアC(ピストン3の外径)のほぼ接線方向
から吸気を導入してスワールAを生成するように
設けられている。このスワールポート5に接続す
る一次吸気通路8は、平面的にみてその下流側部
分が外方に湾曲形成され、一次吹気通路8を流下
する吸気が一次吸気弁11のステム11aの外側
を多く流れてスワールポート5からシリンダボア
Cの外周側に流入してスワールAの生成を増大す
るとともに、しかも垂直断面上の流入角をできる
だけ水平に近付けるように傾斜角が小さく設定さ
れ、シリンダボアCの外周側に向けて吸気が流入
しスワールAの生成をより確実にしている。
The swirl port 5 opens at a position offset from the center of the combustion chamber 4 when viewed in plan, and is provided so as to introduce intake air from a substantially tangential direction of the cylinder bore C (outer diameter of the piston 3) to generate a swirl A. It is being The primary intake passage 8 connected to the swirl port 5 has a downstream portion thereof curved outward when viewed from above, so that the intake flowing down the primary intake passage 8 often covers the outside of the stem 11a of the primary intake valve 11. The flow flows from the swirl port 5 to the outer circumferential side of the cylinder bore C to increase the generation of swirl A, and the inclination angle is set small so that the inflow angle on the vertical cross section is as close to horizontal as possible. The intake air flows toward the air, making swirl A more reliable.

一方、二次ポート6に接続された二次吸気通路
9は、垂直断面においてシリンダボア軸線方向に
沿つて吸気を流入させるよう、一次吸気通路8に
比べて傾斜角が大きく設定され、この二次ポート
6はスワールの生成を抑制して吸気を導入するよ
ういわゆる出力ポートに形成され、低速または低
負荷域にて吸気の導入が抑制されるものである。
On the other hand, the secondary intake passage 9 connected to the secondary port 6 is set to have a larger inclination angle than the primary intake passage 8 so as to allow intake air to flow in along the cylinder bore axis direction in a vertical section. Reference numeral 6 is formed at a so-called output port to introduce intake air while suppressing the generation of swirl, and the introduction of intake air is suppressed in a low speed or low load range.

さらに、15は上記一次吸気弁11、二次吸気
弁12および排気弁13を所定タイミングで開閉
する動弁機構を示し、この動弁機構15はカムシ
ヤフト16、ロツカアーム17、油圧タペツト1
8等を有するとともに、二次吸気弁12の開閉作
動を不能とする弁不作動装置19が付設されてい
る。この弁不作動装置19は、ワツカアーム17
の揺動支点を構成する油圧タペツト18の支点位
置を操作カム20によつて上下させるものであ
り、弁不作動装置19の作動時には、ロツカアー
ム17はカシヤフト16の動きに対して二次吸気
弁12との当接点を支点として揺動し、二次吸気
弁12はバルブスプリング21によつて開弁状態
に保持されるものである。
Further, reference numeral 15 indicates a valve operating mechanism that opens and closes the primary intake valve 11, secondary intake valve 12, and exhaust valve 13 at predetermined timing.
8, etc., and is provided with a valve deactivation device 19 that disables the opening/closing operation of the secondary intake valve 12. This valve deactivation device 19
The fulcrum position of the hydraulic tappet 18 constituting the swing fulcrum of the shaft is raised and lowered by the operating cam 20. When the valve deactivation device 19 is activated, the rocker arm 17 moves the secondary intake valve 12 against the movement of the shaft 16. The secondary intake valve 12 is held in an open state by a valve spring 21.

第6図は上記一次吸気弁11、二次吸気弁12
および排気弁13によるスワールポート5、二次
ポート6および排気ポート7の開閉タイミングを
示すものであり、排気ポート7は爆発行程後期の
下死点近傍において開き、上死点近傍で閉じる。
一方、スワールポート5(一次ポート)は上死点
近傍において排気ポートが閉じるのに前後して開
き、吸気行程後期の下死点近傍において閉じ、二
次ポート6はスワールポート5より早く開いて遅
く閉じるように設定され、全閉状態の開口面積は
小径のスワールポート5より大径の二次ポート6
の方が大きいものである。
Figure 6 shows the primary intake valve 11 and the secondary intake valve 12.
and the opening/closing timing of the swirl port 5, secondary port 6, and exhaust port 7 by the exhaust valve 13. The exhaust port 7 opens near the bottom dead center in the latter half of the explosion stroke and closes near the top dead center.
On the other hand, swirl port 5 (primary port) opens before and after the exhaust port closes near top dead center, closes near bottom dead center in the latter half of the intake stroke, and secondary port 6 opens earlier and later than swirl port 5. The secondary port 6 is set to close, and the opening area in the fully closed state is larger than the small diameter swirl port 5.
is larger.

また、前記弁不作動装置19はエンジン回転数
およびトルク(負荷)に応じて作動され、第7図
に示すように、低回転(低負荷)領域では上記
弁不作動装置19の作動により二次吸気弁12は
閉弁状態に保持され、燃焼室4には一次吸気弁1
1によつて開かれたスワールポート5からのみ一
次吸気通路8による吸気が供給される一方、高回
転(高負荷)領域では弁不作動装置19は作動
せず二次吸気弁12はカムシヤフト16の動きに
応じて開閉され、二次ポート6からはスワールポ
ート5からの吸気の導入に加え二次吸気通路9に
よる吸気を燃焼室4に供給するものである。な
お、第7図において切換領域の境界線Dが回転数
に対し傾斜して設定されているのは、エンジン回
転数が高い場合でもトルク(負荷)が低い領域で
は吸気量が少ないために、スワールポート5のみ
による供給で十分な吸気量が確保できるためであ
る。
Further, the valve deactivation device 19 is activated according to the engine speed and torque (load), and as shown in FIG. The intake valve 12 is maintained in a closed state, and the primary intake valve 1 is provided in the combustion chamber 4.
Intake air from the primary intake passage 8 is supplied only from the swirl port 5 opened by the valve 1, while the valve deactivation device 19 does not operate in the high rotation (high load) region and the secondary intake valve 12 is operated by the camshaft 16. The secondary port 6 opens and closes according to the movement, and in addition to introducing the intake air from the swirl port 5, the secondary intake passage 9 supplies intake air to the combustion chamber 4. In addition, the reason why the boundary line D of the switching region in FIG. 7 is set to be inclined with respect to the rotation speed is because even when the engine speed is high, the amount of intake air is small in the low torque (load) region, so the swirl This is because a sufficient amount of intake air can be secured by supplying only through port 5.

一方、前記ペントルーフ形状の燃焼室4では、
各ポート5,6,7およびプラグホール14の開
口に伴つて、プラグホール14の背面にスペース
的に余裕が生じ、このプラグホール14の背面の
シリンダボアC沿いのシリンダヘツド2壁面の一
部に、スワールポート5の近傍から排気ポート7
の近傍にまでシリンダボアCの中心へ突出した突
出部22が形成されている。この突出部22はそ
の下面22aが、ピストン3の上昇時に点火プラ
グによつて着火された燃焼ガスをシリンダボア反
対側(中心方向)へ流すスキツシユ流Bを発生す
るスキツシユエリアに構成されている。この突出
部22の突出量はペントルーフ形状の稜線付近す
なわちスワールポート5の近傍からスワールAの
流れ方向下流側の所定位置にかけて徐々に大きく
なり、プラグホール14の背部において最大とな
り、排気ポート7にむけて徐々に減少するように
形成されている。
On the other hand, in the pent roof-shaped combustion chamber 4,
With the opening of each port 5, 6, 7 and the plug hole 14, a space is created on the back of the plug hole 14, and a part of the wall surface of the cylinder head 2 along the cylinder bore C on the back of the plug hole 14 is From near swirl port 5 to exhaust port 7
A protrusion 22 that protrudes toward the center of the cylinder bore C is formed near the center of the cylinder bore C. The lower surface 22a of the protruding portion 22 is configured as a squishing area that generates squishing flow B that causes the combustion gas ignited by the spark plug to flow toward the opposite side (towards the center) of the cylinder bore when the piston 3 rises. The amount of protrusion of the protruding portion 22 gradually increases from near the ridgeline of the pent roof shape, that is, near the swirl port 5, to a predetermined position on the downstream side in the flow direction of the swirl A, reaches the maximum at the back of the plug hole 14, and extends toward the exhaust port 7. It is formed so that it gradually decreases.

さらに、該突出部22の側面は、スワールポー
ト5からの吸気をシリンダボアCの接線方向に滑
らかに案内する曲面状の案内面22bに形成され
ている。
Further, the side surface of the protrusion 22 is formed into a curved guide surface 22b that smoothly guides the intake air from the swirl port 5 in the tangential direction of the cylinder bore C.

すなわち、上記案内面22bは、ピストン移動
方向とほぼ平行でかつシリンダボア外周方向へ膨
出する曲面とすると共に、その曲面のシリンダボ
ア周方向の両端がシリンダボア接線方向に滑らか
につながるように形成されている。
That is, the guide surface 22b is a curved surface that is substantially parallel to the direction of piston movement and bulges toward the outer circumferential direction of the cylinder bore, and is formed so that both ends of the curved surface in the circumferential direction of the cylinder bore are smoothly connected in the tangential direction of the cylinder bore. .

また、スキツシユ流Bを形成するスキツシユエ
リアすなわち突出部22の下面22aから案内面
22bに対する傾斜角度は、燃焼室4の稜線(中
心線)に近いスワールポート5側(第4図の右
側)の部分では角度が急い切り立つた形状である
のに対し、排気ポート7側(第5図の左側)の部
分では上記稜線から離れることにより角度は緩や
かとなつている。このため、突出部22の各部に
おけるスキツシユ流Bはシリンダボア反対側の二
次ポート6方向に向かうが、その強さには大小が
あり、スワールポート5側の稜線付近の急角度部
分ではスキツシユ流Bは下面22aから出たとき
に分散して弱くなる一方、スワールAの下流方向
の排気ポート7側の緩角度部分では下面22aか
ら出たときの分散も少なくスキツシユ流Bは強く
なり、全体としてはスキツシユ流Bは排気ポート
7側に向かう傾向にあり、スワールポート5によ
るスワールAを弱めることなく、これに同調して
バツクアツツプするように発生する。
In addition, the squishing area that forms the squishing flow B, that is, the angle of inclination from the lower surface 22a of the protrusion 22 to the guide surface 22b is on the swirl port 5 side (the right side in FIG. 4) near the ridgeline (center line) of the combustion chamber 4. The angle is steep in some parts, whereas the angle is gentler in the part on the exhaust port 7 side (left side in FIG. 5) as it moves away from the ridgeline. Therefore, the squishing flow B in each part of the protrusion 22 heads toward the secondary port 6 on the opposite side of the cylinder bore, but its strength varies in magnitude, and in the steep angle part near the ridgeline on the swirl port 5 side, the squishing flow B When the flow exits from the lower surface 22a, it disperses and becomes weaker, while at the gentle angle part of the exhaust port 7 side in the downstream direction of the swirl A, there is less dispersion when exiting from the lower surface 22a, and the squish flow B becomes stronger, and as a whole, The squish flow B tends toward the exhaust port 7 side, and is generated so as to back up in sync with the swirl A caused by the swirl port 5 without weakening it.

その他、シリンダヘツド2の壁面には、スワー
ルポート5と二次ポート6の間および二次ポート
6と排気ポート7との間の外方にそれぞれシリン
ダボアCの内方に突出する補助突出部23および
24が形成されている。この補助突出部23,2
4によつてもスキツシユ流が形成されるが、これ
は比較的弱いものであつて大きな吸気流れを乱す
ことなく、むしろ上記補助突出部23,24の形
成は、燃焼室4のデツドボリユームを減少して未
燃焼ガスの残留量を低減する作用を有しているも
のである。
In addition, on the wall surface of the cylinder head 2, there are auxiliary protrusions 23 and auxiliary protrusions 23 that protrude outwardly between the swirl port 5 and the secondary port 6 and between the secondary port 6 and the exhaust port 7, respectively, and inwardly of the cylinder bore C. 24 is formed. This auxiliary protrusion 23,2
4 also forms a squish flow, but this is relatively weak and does not disturb the large intake flow; rather, the formation of the auxiliary protrusions 23 and 24 reduces the dead volume of the combustion chamber 4. This has the effect of reducing the amount of residual unburned gas.

また、上記突出部22の近傍に点火プラグを取
り付けるプラグホール14が配設され、突出部2
2によるスキツシユ流Bが直接点火プラグの電極
部に作用し、スワールAとともにこの電極部を掃
気するので、その着火性が向上する。
Further, a plug hole 14 for attaching a spark plug is provided near the protrusion 22, and a plug hole 14 is provided near the protrusion 22.
The squish flow B caused by 2 directly acts on the electrode portion of the spark plug and scavenges this electrode portion together with the swirl A, so that the ignition performance is improved.

上記構成において、低速または低負荷域で吸気
量が少ないときには二次吸気弁12が弁不作動装
置19によつて閉状態になつていることにより、
燃焼室4にはスワールポート5のみからスワール
Aを生成しつつ吸気が供給され、この吸気スワー
ルAは突出部22の案内面22bによりシリンダ
ボアCの接線方向に滑らかに案内され、直下流の
点火プラグ近傍を通つて排気ポート7の方向に湾
曲して二次ポート6に流れて、全体として螺旋状
のスワールAを形成する。また、ピストン3の上
昇に伴つて突出部22の下面22aのスキツシユ
エリアによつてスキツシユ流BがスワールAと同
調するように生成され、上死点前に点火プラグに
よつて吸気に着火されると、この点火プラグによ
つて着火された火炎はスキツシユ流Bによつてシ
リンダボアCの中心方向に押し出され、二次ポー
ト6方向への火炎の成長を促進し、点火プラグか
ら離れた位置における燃焼速度の向上が図られ、
燃焼性能が改善されトルク上昇が得られる。
In the above configuration, the secondary intake valve 12 is closed by the valve deactivation device 19 when the intake air amount is small at low speeds or in a low load range.
Intake air is supplied to the combustion chamber 4 only from the swirl port 5 while generating a swirl A, and this intake swirl A is smoothly guided in the tangential direction of the cylinder bore C by the guide surface 22b of the protrusion 22, and the ignition plug immediately downstream It curves in the direction of the exhaust port 7 through the vicinity and flows into the secondary port 6, forming a spiral swirl A as a whole. Further, as the piston 3 rises, a squishing flow B is generated in synchronization with the swirl A by the squishing area of the lower surface 22a of the protrusion 22, and the intake air is ignited by the spark plug before the top dead center. Then, the flame ignited by the spark plug is pushed toward the center of the cylinder bore C by the squish flow B, promoting the growth of the flame in the direction of the secondary port 6, and causing the flame to grow at a position away from the spark plug. The combustion rate has been improved,
Combustion performance is improved and torque increases.

また、高速または高負荷域で吸気量が多いとき
には、スワールポート5に加えて二次ポート6か
らも吸気が供給され、この二次ポート6から供給
される吸気はスワールの成成が抑制されて、吸気
の充填効率が向上して高出力が得られる。
Furthermore, when the amount of intake air is large at high speed or in a high load range, intake air is supplied from the secondary port 6 in addition to the swirl port 5, and the formation of swirl in the intake air supplied from the secondary port 6 is suppressed. , the intake air filling efficiency is improved and high output can be obtained.

すなわち、第7図に示す全開曲線のように、低
回転時で二次吸気弁12が閉じてスワールポート
5のみによる吸気状態においては、高流速のスワ
ールAを有する吸気の供給およびスキツシユ流B
の生成により燃焼性が向上し大きなトルクが得ら
れるが、吸気量の増大すなわち回転数の上昇に伴
つて吸気量が増大するのに対し、通路面積が狭い
ことによる吸気不足が発生してトルクはピークを
越えて低下するが、この時期に二次吸気弁12が
開作動されて二次ポート6からの吸気の供給が開
始しトルクが上昇することにより、全運転域で良
好なトルク特性が得られる。
That is, as shown in the full-open curve shown in FIG. 7, when the secondary intake valve 12 is closed at low rotation speeds and the intake air is taken only by the swirl port 5, the intake air is supplied with a high flow rate of swirl A and the squishy flow B.
The generation of combustibility improves and large torque can be obtained, but the intake air amount increases as the rotation speed increases, and the torque decreases due to insufficient air intake due to the narrow passage area. The torque decreases after exceeding the peak, but at this time the secondary intake valve 12 is opened and intake air starts being supplied from the secondary port 6, and the torque increases, resulting in good torque characteristics over the entire operating range. It will be done.

なお、上記二次ポート6からの吸気の供給制御
は、前記弁不作動装置19によつて行うほか、第
1図に想像線で示すように、二次吸気通路9の途
中開閉弁25を介装し、弁不作動装置19の作動
と同様にこの開閉弁25を低速または低負荷域に
閉じるように開閉作動し、第7図に示すような切
換特性を得るようにしてもよい。また、この切換
特性は第7図に示すような主にエンジン回転数に
応じて行うほか、主にエンジンの負荷変動に応じ
て行うようにしてもよく、いずれの場合にも吸気
量の少ないときにはスワールポート5のみによつ
て吸気を供給して流速を向上し、吸気量の増大時
に二次ポート6からも吸気を供給して充填量を大
きくして出力向上を図るものである。
The supply of intake air from the secondary port 6 is controlled not only by the valve deactivation device 19 but also by an on-off valve 25 in the middle of the secondary intake passage 9, as shown by the imaginary line in FIG. Similarly to the operation of the valve deactivation device 19, the on-off valve 25 may be opened and closed in a low speed or low load range to obtain the switching characteristics shown in FIG. In addition, this switching characteristic may be performed mainly depending on the engine speed as shown in Fig. 7, or it may be performed mainly depending on the engine load fluctuation. The intake air is supplied only through the swirl port 5 to improve the flow velocity, and when the intake air amount increases, the intake air is also supplied from the secondary port 6 to increase the filling amount and improve the output.

(発明の効果) 上記のような本発明によれば、ペントルーフ形
状の燃焼室特有の性質、すなわち稜線部と周辺部
とでは燃焼室の高さが異なるとともに、一方の傾
斜面にスワールポートと二次ポートを開口し、他
方の傾斜面に二次ポートにほぼ対向する位置に排
気ポートをスワールポートにほぼ対向する位置に
プラグホールを開口させた時に、プラグホールの
背面にスペース的余裕が生まれることに着目し、
このスペース的に余裕のあるプラグホール背面の
特定の領域に稜線付近からスワール方向下流側に
徐々に突出量が大きくなる突出部を形成し、この
突出部の下面でスキツシユエリアを構成するよう
にしたことにより、上記スキツシユエリアによる
スキツシユ流を一定の周方向に発生させ、スワー
ルポートによつて生成されるスワールの方向とス
キツシユ流とを同調させることができ、このスキ
ツシユ流とスワールとで強化された気流を作り、
スキツシユエリアと近接する点火プラグによつて
着火された火炎をエンドガスゾーンとなる二次ポ
ート付近へ効果的に伝播させて、燃焼完全体の燃
焼性を改善することができるものである。
(Effects of the Invention) According to the present invention as described above, the unique characteristics of a pent roof-shaped combustion chamber, that is, the height of the combustion chamber is different between the ridgeline part and the peripheral part, and a swirl port and two When the secondary port is opened, the exhaust port is opened on the other inclined surface at a position almost opposite to the secondary port, and the plug hole is opened at a position almost opposite to the swirl port, a space is created on the back side of the plug hole. Focusing on
A protrusion that gradually increases in protrusion from the vicinity of the ridgeline toward the downstream side in the swirl direction is formed in a specific area on the back of the plug hole where there is plenty of space, and the bottom surface of this protrusion forms a squeezing area. By doing so, it is possible to generate a squishing flow by the squishing area in a certain circumferential direction, synchronize the direction of the swirl generated by the swirl port with the squishing flow, and strengthen the squishing flow and the swirl. Creates an airflow that
The flame ignited by the spark plug adjacent to the combustion area can be effectively propagated to the vicinity of the secondary port, which becomes the end gas zone, thereby improving the combustibility of the combustion complete body.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例におけるエンジンの
要部縦断面図、第2図はシリンダヘツドの底面
図、第3図はシリンダヘツドの燃焼室形状を等高
線とともに示す底面図、第4図は第3図の−
線に沿う断面図、第5図は第3図の−線に沿
う断面図、第6図は各ポートの開閉タイミングを
示す曲線図、第7図はスワールポートと二次ポー
トとの切換領域を全開曲線と共に示す特性図であ
る。 1……シリンダブロツク、2……シリンダヘツ
ド、3……ピストン、4……燃焼室、5……スワ
ールポート、6……二次ポート、7……排気ポー
ト、11……一次吸気弁、12……二次吸気弁、
13……排気弁、14……プラグホール、22…
…突出部、22a……下面(スキツシユエリア)、
22b……案内面、25……開閉弁、A……スワ
ール、B……スキツシユ流、C……シリンダボ
ア。
Fig. 1 is a vertical sectional view of the main parts of an engine according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a bottom view of the cylinder head, Fig. 3 is a bottom view showing the shape of the combustion chamber of the cylinder head along with contour lines, and Fig. 4 is a bottom view of the cylinder head. Figure 3 -
Figure 5 is a cross-sectional view taken along the - line in Figure 3, Figure 6 is a curve diagram showing the opening/closing timing of each port, and Figure 7 shows the switching area between the swirl port and the secondary port. It is a characteristic diagram shown together with a fully open curve. 1... Cylinder block, 2... Cylinder head, 3... Piston, 4... Combustion chamber, 5... Swirl port, 6... Secondary port, 7... Exhaust port, 11... Primary intake valve, 12 ...Secondary intake valve,
13...Exhaust valve, 14...Plug hole, 22...
...protrusion, 22a...bottom surface (squeeze area),
22b... Guide surface, 25... Opening/closing valve, A... Swirl, B... Squeeze flow, C... Cylinder bore.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 燃焼室を形成するシリンダヘツドの壁面を稜
線を中心に傾斜する2つの傾斜面を有するペント
ルーフ形状とし、一方の傾斜面に上記稜線方向と
ほぼ並列に2つの吸気ポートを開口し、他方の傾
斜面に排気ポートと点火プラグが取り付けられる
プラグホールとを開口するエンジンにおいて、上
記吸気ポートの一方をシリンダボアの略接線方向
に吸気を導入するスワールポートとする一方、他
方の吸気ポートを低速または低負荷域にて吸気の
導入が抑制される二次ポートとし、かつ排気ポー
トを上記稜線に対し上記二次ポートとほぼ対向す
る位置とする一方、上記プラグホールを上記稜線
に対し上記スワールポートとほぼ対向する位置と
すると共に、該プラグホールの背面のシリンダボ
ア沿いに、上記スワールポート近傍から上記排気
ポート近傍にかけてシリンダボア中心へ突出した
突出部を上記シリンダヘツドの壁面に設け、該突
出部のシリンダボア中心方向の側面をピストン移
動方向とほぼ平行でかつシリンダボア外周方向へ
膨出する曲面とすると共に、その曲面のシリンダ
ボア周方向の両端をシリンダボア接線方向に滑ら
かにつながるように形成し、一次ポートからの吸
気をシリンダボア接線方向に滑らかに案内する案
内面とすると共に、上記突出部の下面をピストン
上死点時にピストンヘツド面と近接するスキツシ
ユエリアとしたことを特徴とするエンジンの燃焼
室構造。
1. The wall surface of the cylinder head that forms the combustion chamber is shaped like a pent roof with two inclined surfaces that are inclined around the ridge line, and two intake ports are opened on one of the inclined surfaces in approximately parallel to the direction of the ridge line, and the other inclined surface is In an engine that has an exhaust port and a plug hole where a spark plug is attached to the surface, one of the intake ports is a swirl port that introduces intake air approximately tangentially to the cylinder bore, while the other intake port is used for low speed or low load operation. The secondary port is such that the introduction of intake air is suppressed in the area, and the exhaust port is located at a position substantially opposite to the secondary port with respect to the ridgeline, while the plug hole is located approximately opposite to the swirl port with respect to the ridgeline. At the same time, along the cylinder bore on the back side of the plug hole, a protrusion is provided on the wall surface of the cylinder head that protrudes toward the center of the cylinder bore from near the swirl port to near the exhaust port. The side surface is a curved surface that is almost parallel to the direction of piston movement and bulges toward the outer circumferential direction of the cylinder bore, and both ends of the curved surface in the circumferential direction of the cylinder bore are formed to smoothly connect in the tangential direction of the cylinder bore, thereby directing intake air from the primary port to the cylinder bore. A combustion chamber structure for an engine, characterized in that it has a guide surface that guides smoothly in the tangential direction, and a lower surface of the protrusion is a skid area that is close to the piston head surface when the piston is at the top dead center.
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JPS59224416A JPS59224416A (en) 1984-12-17
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5644419A (en) * 1979-09-20 1981-04-23 Honda Motor Co Ltd Device for improving combustion of mixture in four-cycle internal combustion engine
JPS57203818A (en) * 1981-06-09 1982-12-14 Nissan Motor Co Ltd Spark-ignition type internal-combustion engine
JPS5993919A (en) * 1982-11-19 1984-05-30 Honda Motor Co Ltd 3-valve type internal-combustion engine

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