JPH01190916A - エンジンの燃焼室構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はスワールポートとスキッシュエリアとを有する
エンジンの燃焼室構造に係り、特に吸排気抵抗の増大を
可及的に抑えつつスキッシュエリアの可及的な拡大を図
った燃焼室構造に関する。

（従来の技術） 従来の４サイクルエンジンでは、燃焼室に臨むシリンダ
ヘッドの下面周縁部と上死点におけるピストンの上面周
縁部との間に微小間隙で環状をなすスキッシュエリアを
形成している（実開昭５８−３０７２０号公報等）、こ
のスキッシュエリアは圧縮行程終期に燃焼室内にその周
辺部から中央へ向うスキッシュ流を発生させて火焔伝播
性を向上させるとともに、スキッシュエリアによりピス
トン上死点位置における燃焼室容積を実質的に小さくし
て火焔伝播距離の短縮化を図り、もって燃焼性の改善に
よりノッキングを回避しつつエンジンの高圧縮化を可能
にし、燃費および出力の向上を図るものである。従って
スキッシュエリアはＳＺＶ比（燃焼室の単位体積当りの
表面積）が許す限り広範囲に設けるのがよく、このため
例えば４弁式エンジンでは第６図に示す如くスキッシュ
エリア１の内側境界線をできるだけ第１、第２吸気ポー
ト２，３と第１、第２排気ポート４．５に近接させた燃
焼室構造も提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、スキッシュエリア１を吸排気ポート２〜５に近
接させると排気行程終期および吸気行程初期において逆
にスキッシュエリアのエツジ部が吸・排気流の流れを阻
害して吸・排気ポートの吸・排気抵抗を増大させ、特に
高負荷運転時において出力を低下させてしまい、また、
単純に吸・排気ポートとスキッシュゾーンとの間をあけ
てしまうと、それだけスキッシュゾーンが狭まるという
問題がある。

また、特に低負荷域では吸気によるスワールを発生し、
燃料の霧化及び火炎の伝播を図り燃焼性を向上させたい
という課題がある。

本発明は上述した問題点を有効に解決すべく創案するに
至ったものであって、その目的はスキッシュエリアを可
及的に広く確保しつつエンジンの全運転領域に亘って高
出力が得られるとともに有効にスワールを発生させる燃
焼室構造を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上述した問題点を解決するため本発明は、シリンダヘッ
ドに吸気ポートおよび排気ポートが形成され、上記吸気
ポートの少なくとも１つはスワールポートとされ、かつ
燃焼室に臨む上記シリンダヘッドの下面周縁部と上死点
におけるピストンの上面周縁部との間に環状のスキッシ
ュエリアが形成された４サイクルエンジンにおいて、上
記スキッシュエリアの内側境界線を、上記スワールポー
トに対しては可及的に近接させて形成するとともに上記
スワールポート以外の上記吸気ポートおよび排気ポート
に対しては所定の間隔をあけて形成したものである。

（作　用） 上述の如く構成したエンジンの燃焼室構造においては、
スワールポート以外の吸気ポートおよび排気ポートに対
してはスキッシュエリアの内側境界線が後退しているの
で、スムーズに吸排されて吸排気抵抗が軽減され、また
スワールポートに対してはスキッシュエリアの内側境界
線が近接しているので、その内側境界線により吸気はス
ワール方向へ誘導され、スワールを有効に発生できる。

かつ、圧縮行程終期にスワールポート部に特に強いスキ
ッシュ流が発生され、良好な燃焼が得られる。

（実　施　例） 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は吸気２弁、排気２弁のいわゆる４弁式エンジンの
シリンダ９およびシリンダヘッド１０の縦断面を示し゛
たものである。同図に示す如くこのエンジンの燃焼室６
はベントルーフ型とされており、燃焼室６の一方の斜面
７に第２図に示す如″く第１吸気ポート２および第２吸
気ポート３が形成され、他方の斜面８に第１排気ポート
４および第２排気ポート５が形成されている。上記第２
吸気ポート３は後述する如く実質的にスワールポートと
されており、この第２吸気ポート３に対してはその外側
の略１／４の円弧部分にほとんど接するようにスキッシ
ュエリア１′の内側境界線が近接されて形成される一方
、第１吸気ポート２と第１および第２排気ポート４．５
とに対してはその外側の略１／４の円弧部分から所定の
間隙ｄだけ離間してスキッシュエリア１′の内側境界線
が形成されている。従って第１吸気ポート２からの吸気
と第１および第２排気ポート４．５からの排気はスキッ
シュエリア１′の内側境界線のエツジ部に邪魔されるこ
とがなく、吸排気抵抗を小さくできる。また第２吸気ポ
ート３からの吸気により生成されるスワール流はスキッ
シュエリア１′のエツジ部により反スワール方向への吸
入の流入が規制されるため強力なスワール流となり燃焼
性を一段と向上させる。

以下各部の構造につき詳しく説明する。

上記第１および第２吸気ポート２，３には二股の吸気通
路１１が接続され、この吸気通路１１の合流部に２噴ロ
式燃料噴射ノズル１２が配設されている。この燃料噴射
ノズル１２は第１吸気弁１３および第２吸気弁１４のバ
ルブステム１５に向って燃料を霧化して噴射するように
なっている。

燃料噴射ノズル１２のすぐ上流側にはスワール制御弁１
６が配設され、このスワール制御弁１６を閉じると吸気
通路１１からの吸気が停止されるようになっている。た
だし、このスワール制御弁１６のすぐ上流側からやや細
いスワール発生用吸気通路１７が分岐して第１図〜第３
図に示す如く第２吸気ポート３の内側まで延びている。

従って、スワール制御弁１６が全閉になると、スワール
発生用吸気通路１７を通じての吸気だけがなされ、第２
吸気ポート３が実質的にスワールポートになるように構
成されている。スワール発生用吸気通路１７は第２図に
示す如く、下面から見ると燃焼室６に対してその外周の
略接線方向に沿って形成されており、かつその下流端は
ど先細りとなっている。従って、スワール発生用吸気通
路１７の先端のスワールポート１８からは比較的高速の
吸気流が燃焼室６の周壁に沿って吹出されるようになっ
ている。一方、第１および第２排気ポート４゜５には二
股の排気通路１９が接続され、第１および第２排気弁２
０．２１が開くと燃焼室６内の既燃排ガスが排気通路１
９を通って外部へ排出されるようになっている。なお吸
排気ポート２〜５のほぼ中央部には第１図および第２図
に示す如く点火プラグ２２が配設されている。

燃焼室６に臨むシリンダヘッド１０の下面周縁部（以下
燃焼室上面周縁部２７という）は第１図および第２図に
示す如くシリンダブロック２８上面と面一状をなす環状
の平面とされている。一方、ピストン２９の上面周縁部
（以下燃焼室下面周縁部３０という）は燃焼室上面周縁
部２７に完全に重なるか、あるいはそれよりもやや大き
な環状の平面とされており、ピストン２９の上死点位【
において燃焼室上面周縁部２７と下面周縁部３０との間
に微小隙間が形成されるようになっている。

すなわち、第２図で斜線を施した燃焼室上面周縁部の領
域がそのままスキッシュエリア１′となり、ピストン２
９の上死点前近傍においてスキッシュエリア１′内の流
体が燃焼室６中央方向に向って勢いよく押し出されてス
キッシュ流を発生させるようになっている。スキッシュ
エリア１′の内側境界線は前述の如く第２吸気ポート３
には近接しているが他のポート２，４．５からは間隙ｄ
だけ離れている。また、スキッシュエリア１′の内側境
界線の他の部分は４つの１／４円弧状部分の端部をほぼ
直線的に互いに連結しており、このように直線的な壁が
実質的に燃焼室６の壁となってＳ／Ｖ比を小さくして熱
損失を少なくしている。なお燃焼室６の実質的な平面形
状は第２図のスキッシュエリア１′の内側のほぼ正方形
になる。上記間隙ｄの形成方法としては燃焼室上面周縁
部２７か下面周縁部３０のいずれか一方を削るか、ある
いは第１図に示す如く両方とも削って間隙ｄを形成する
。なお燃焼室上面中央部はペントルーフの内側形状、す
なわち縦断面が第１図に示す如く二等辺三角形状をなし
、また燃焼室下面中央部はＳＺＶ比を少なくするため下
方に円弧状に窪んで形成されている。

本発明に係る燃焼室構造は上述の如く構成されてなり、
エンジンの低回転、低負荷時においては燃焼性を良くす
るためスワール制御弁１６を閉めてスワールポート１８
から吸気を導入する。スワールポート１８から導入され
た吸気は第２吸気ポート３から燃焼室６内に入り、燃焼
室６の周壁に沿ってスワール流を発生させ、空気と燃料
の混合を促進して燃焼性を向上させる。

一方、ピストン２９が上死点にくるとスキッシュエリア
１′で燃焼室６の中央方向に向うスキッシュ流が発生し
、このスキッシュ流で圧縮行程終期の混合ガスに強い乱
流が発生して燃焼性が向上する。また第１吸気ポート２
、第１および第２排気ポート４，５に近接するスキッシ
ュエリア１′は間隙ｄを保っているので、各ポー）２，
４．５の吸・排気流と干渉して邪魔をすることがなく、
従ってスムーズな吸排気により吸排気抵抗の軽減を図れ
特に高負荷域においてエンジン出力を向上できる。

なお、従来のエンジンでは第４図（ａ）に示す如く排気
上死点における吸・排気弁のオーバラップ期間のうち、
吸気弁の開放から上死点（Ｔ、Ｄ。

Ｃ）までの期間ａの方を、上死点から排気弁開放までの
期間すよりも長めかほぼ同等に設定して部分負荷域で残
留ガスの燃焼室への再吸入を抑制しているが、このよう
にするとキッシュエリア１′を有するエンジンでは、排
気の有効面積が小さくなり排気ポートの流路抵抗により
内部Ｅ、Ｇ、Ｒが過少になりやすくなるとともに、吸気
弁開のタイミングが早いものについては吸気抵抗になる
と考えられる。そこで本実施例では、第４図（ｂ）に示
す如くオーバラップ期間はａ＜ｂの関係に設定して廃棄
の有効面積を拡大するようにしている。

即ち、こうすることで、部分負荷流域での内部Ｅ。

Ｇ、Ｒ全増大させて筒内温度を上昇させ、これによる燃
費の改善を図る。また、このようにしても高速高負荷運
転では吸排気流は連続的になるため吸気効率と掃気性と
が良好になり、出力の向上を図り得る。

以上本発明の一実施例につき説明したが、本発明は上記
実施例に限定されることなく種々の変形が可能であって
、例えば第５図に示す如く２つの吸気通路３１．３２を
独立に配設して一方の吸気通路３１にシャツタ弁３３を
配設し、第２吸気ポート３からスワール吸気を導入する
ようにしてもよい。なおこのようなタイプの吸気構造で
は燃料噴射ノズル１２をできるだけ水平にして燃料噴射
がスワールを助長する方向に作用するようにするとよい
。

（発明の効果） 本発明は上述の如く、スワールポート以外の吸排気ポー
トに対してはスキッシュエリアの内側境界線を所定の間
隙だけ後退させているので、それらの吸排気ポートの吸
排気抵抗を軽減できてエンジンの出力向上を図ることが
できる。またスワールポートに対してはスキッシュエリ
アの内側境界線を可及的に近接させているので、吸気を
スワール方向へ誘導しスワールを有効に発生できる。ま
た、そのスワールポート部には強力なスキッシュ流を発
生させ得、このスキッシュ流によって良好な燃焼を達成
させることができ、特に低回転、低負荷時における燃焼
性を一段と向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃焼室構造の縦断面図、第２図は
第１図の■−■線矢視断面図、第３図は第１図の■−■
線矢視断面図、第４図（ａ）。 （ｂ）は吸排気弁のバルブリフト線図、第５図は本発明
の変形例に係る第２図と同様の断面図、第６図は従来の
燃焼室構造を示すシリンダヘッドの下面図である。 １′・・・スキッシュエリア ２・・・・・・第１吸気ポート ３・・・・・・第２吸気ポート ４・・・・・・第１排気ポート ５・・・・・・第２排気ポート ６−・・・・・燃焼室 １０・・・・・・シリンダヘッド １８・・・・・・スワールポート ２７・・・・・・燃焼室上面周縁部 ２９・・・・・・ピストン ３０・・・・・・燃焼室下面周縁部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダヘッドに吸気ポートおよび排気ポートが形成さ
   れ、上記吸気ポートの少なくとも１つはスワールポート
   とされ、かつ燃焼室に臨む上記シリンダヘッドの下面周
   縁部と上死点におけるピストンの上面周縁部との間に環
   状のスキッシュエリアが形成された４サイクルエンジン
   において、上記スキッシュエリアの内側境界線を、上記
   スワールポートに対しては可及的に近接させて形成する
   とともに上記スワールポート以外の上記吸気ポートおよ
   び排気ポートに対しては所定の間隙をあけて形成したこ
   とを特徴とするエンジンの燃焼室構造。