JPH02149722A - エンジンの燃焼室 - 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） 本発明はエンジンの燃焼室の構造に関するものである。

（従来技術） 例えば４サイクル往復動機関においては、その出力を向
上させるために、燃焼室における吸・排気の流れを改良
することが考えられる。例えば半球形燃焼室にすると、
吸・排気弁の弁径を大きくできて吸・排気抵抗を減少で
きるばかりでなく、吸・排気孔と燃焼室内面との連がり
が滑らかで吸・排気の流れが良好になり、出力性能の向
上が期待できる。しかしこのような半球形燃焼室の場合
には、シリンダ・ヘッドの半球とシリンダとが完全に滑
らかに連続するように形成されるため、ピストン・ヘッ
ドの周縁とシリンダ・ヘッドとで挟まれる領域（スキッ
シュ・エリア）が無く、圧縮乱流（スキッシュ）が発生
しない。このため火炎伝播速度が低くなり、機関の安定
運転のための要求オクタン価が高くなるという不都合が
ある。

そこで、例えば特開昭５５−６９７２０号公報に示され
ているように燃焼室を２個のドーム（球形）で形成した
２球形燃焼室が考えられている。

２球形にした場合には各ドームが燃焼室合せ面に交って
できる開口形状が略ダルマ型となるため、この開口の周
囲とシリンダとの間に段部が形成され、この段部とピス
トン・ヘッドとの間に吸気が挟まれて圧縮乱流が発生す
る。このため火炎伝播速度が上がり、燃焼が促進され安
定した運転が可能となると共に、要求オクタン価ら下が
る。また２球形燃焼室にすることによって燃焼室容積を
小さくできるから、圧縮比の増大およびこれに件なう出
力増大を図ることができるようになる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記従来技術のような構成を採用した場合、
通常吸・排気弁が各ドーム内に設置されることになる関
係で吸・排気弁の開口径が制約される問題がある。また
、例えば排気弁層りにもスキッシュ領域が形成されるが
、本来該スキッシュ領域は極めて狭く余りスキッシュ形
成作用を期待できるものではない。むしろ、該スキッシ
ュ領域の存在によってクエンチゾーンが拡大し、ｔｔ　
Ｃ発生量が増大する欠点がある。

また、上記従来技術の構成の場合ドーム状燃焼室とシリ
ンダボアとが上記スキッシュ領域の壁部で段差が形成さ
れた格好になるのでスワールの減衰度が高く、シリンダ
ボア内への流入効率が悪い問題がある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の問題を解決することを目的としてなさ
れたもので、シリンダヘッド下面にドーム状燃焼室を形
成するとともに該ドーム状燃焼室の周囲に圧縮行程にお
いてスキッシュを形成するためのスキッシュ領域を設け
てなるエンジンにおいて、上記ドーム状燃焼室内にスワ
ールを形成するスワール形成手段を設けるとともに当該
燃焼室を開閉するバルブを上記ドーム状燃焼室とスキッ
シュ領域とに跨って設置したことを特徴とするらのであ
る。

（作　用） 上記本発明のエンジンの燃焼室の構造では、シリンダヘ
ッド下面にドーム状燃焼室を形成するとともに該ドーム
状燃焼室の周囲に圧縮行程においてスキッシュを形成す
るためのスキッシュ領域を設けてなるエンジンにおいて
、上記ドーム状燃焼室内にスワールを形成するスワール
形成手段を設けるとともに当該燃焼室を開閉するバルブ
を上記ドーム状燃焼室とスキッシュ領域とに跨って設置
して構成されている。

従って、スキッシュ領域に跨った部分だけバルブ開口面
積を拡大することが可能となり、上記ドーム状燃焼室と
シリンダボアとがスムーズに連続するようになる。その
結果、特に吸気行程後半にかけてのスワールが効率良く
シリンダボア内周に沿って回転するようになり減衰度が
低下する。

また、実質的にバルブ周りのスキッシュ領域がなくなり
ＨＣの発生量が低減される。

（発明の効果） 従って、本発明のエンジンの燃焼室構造によると、スワ
ールによる燃焼性能向上効果を可及的に高くすることが
できるとともに不要なスキッシュ領域の存在によるＨ　
Ｃの発生源を解消することができる。

（実施例） 第１図〜第４図は、本発明の第１実施例に係るエンジン
の燃焼室構造を示している。

先ず第１図は、同エンジン燃焼室の縦断面構造を示し、
図中符号１ａはシリンダブロック、ｔｂは該シリンダブ
ロック１ａの上部に位置してガスケット２を介して一体
的に設けられ上記シリンダブロックｌａとともに所定の
エンジンシリンダを構成するシリンダヘッドである。上
８己シリンダブロック１ａの内部には所定径、所定長さ
のシリンダボア３が形成されている（なお、説明の簡略
化のために図中ウォータジャケット等は省略して示して
いる）。

また、上記シリングヘッドＩｂ下面の上記シリンダボア
３との対応面は、例えば第１図及び第２図に示すように
吸気側４ａと排気側４ｂとの２つの領域を相互に区切る
第１のドーム部（円形状凹陥部）５ａと第２のドーム部
（円形状凹陥部）５ｂとからなる多床型のエンジン燃焼
室５が形成されている。該燃焼室５を形成する上記第１
のドーム部５ａと第２のドーム部５ｂとは、第２図に示
すように第１のドーム部５ａよりも第２のドーム部５ｂ
の方が所定径大径に形成され、平面的に見ると吸気側４
ａから排気側４ｂにかけてダルマ形状に変形したらのと
なっており、また両ドーム域の外周側には吸気側４ａ域
で広（排気側４ｂ域で相対的に狭いスキッンユ領域７ａ
、７ｂを形成している。該スキッシュ領ｂＪｃ　７　ａ
、　７　ｂは、エンジン圧縮行程において特に当該領域
に所謂スキッシュ（圧縮渦流）を形成することによって
燃焼性能を向」二さＵ゛る機能を果すようになっている
。該スキッシュ領域は、後述するようにυト気弁３１ｂ
の部分ではソリンダボア周面まで縮小され、実質的にス
キッシュ領域としては機能しないようになっている。

また符号８は吸気ボート、９は排気ボートである。吸気
ボート８は、メインボート８Ａとスワールボート（セカ
ンダリ−ボート）８［３との２組のボートを備えて構成
されているとともにメインボート８Ａ側には当該メイン
ボート８Ａを開閉するシャッター弁！０が設けられてい
る。該シャッター弁１０は、例えば低速低負荷領域では
閉じて上記スワールボート８Ｉ３からのみ上記エンジン
燃焼室５内に高流速で、しかも大径の」―記排気側第２
のドーム部５ｂの突部Ｉ３よりもやや内側（エンド側）
の内周面部１４に向けて周面方向に流入させることによ
って噴０・１燃料の霧化を良好にするとともに当該燃料
と空気のミキシングを良好にしながら効果的に燃焼室内
混合気の層状化を図るようになっている。この結果、・
可及的に燃焼性が向上して該低速低負荷領域でのエンジ
ントルクの落ち込みをカバーすることができるようにと
ともに燃費性能の数置が図られるようになる。

他方、エンジンの運転状態が高速高負荷状態になると、
上記シャッター弁ｔｏは太き（開放されて吸気ボート８
の全体としての吸気通路径を拡大し、吸気抵抗の小さい
状態で十分な吸入気空ｍを供給しエンジン高回転状態に
対応した出力の向」二を図るようになる。

さらに、符号Ｉｔは例えばエンジンの吸気行程に同期し
て燃料を噴射するタイムドインジェクション機能を備え
て構成されているフューエルインジェクタである。該フ
ューエルインジェクタ１１は、上記メイン吸気ボート８
Δと該吸気ボート８Ａに連続する吸気マニホールド１２
との接続部位置から第２図に示すように格上記スワール
流の流入方向と同一で、かつ後述する点火プラグ１５の
ｒｉ極部１５ａ位置よりも外側方向（ドーム部の半径方
向）に向けて燃料を同期噴射するように噴射方向がセツ
ティングされている。この結果、該タイムドインジエク
ンクンによりエンジン吸気行程に同期して噴射された燃
料は上記スワールボート８Ｂによって形成されたスワー
ル流に乗って直接点火プラグ１５の電極部１５ａに当る
ことなく同点火プラグ１５の電極部＋５ａ近傍に集めら
れるようになる。

この結果、特に烈火プラグＩ５の電極部１５ａ付近の混
合気濃度がリッヂになって着火性が向上するようになる
。この効果は、また次に述べる点火プラグ１５の設置位
置、設置角度との関係と組合されてより有効な作用を実
現することになる。

すなわち、上記点火プラグ１５は、例えば上記排気側第
２のドーム部５ｂ内の上記スワール流入部に位置し、し
かし第３図に示すようにスワール下流側燃焼室壁のヘッ
ド合せ面（ガスケット２の面）に対する設置角度Ｏをス
ワール上流側０．よりし同下流側Ｏｆの方を太きくＣｏ
ｔ＞ｏ＋に）した状態でクザビ型の凹状部３５を形成し
て設置されている。

従って、上記タイムドインジェクシジンによって、上述
のように効果的にスワール流に乗った比較的リッチな混
合気が同図に矢印（ａ）で示すように点火プラグ１５の
電極部１５ａ近傍で緩かに１−方に昇流仕しめられ（曲
げられ）、同点火プラグ！５の電極部１５ａ付近に所定
時間成層状態で滞留するようになる。従って、上記着火
性の向上効果がより有効に向」−することになる。

次に、符号２０は上記シリンダボア３内に上下摺動自在
にピストンリング２０ａを介して嵌合されたピストンで
ある。該ピストン２０は、ピストンピン２Ｉを介してコ
ネクティングロッド２２によって上下動自在に支持され
ており、そのピストンヘッド上面部２３には上記シリン
ダヘッド側燃焼室５の形状に対応した逆方向凹面形状の
第１のドーム部２１ａと第２のドーム部２１ｂとが各々
相互に交錯して形成されている。そして、この場合、当
該ピストンヘッド２３側第１、第２のドー１２部２１ａ
、２Ｉｂ間のスワール下流側の突部２４は上記点火プラ
グ１５から遠いスワール下流に位置して設けられており
、上述のように点火プラグ１５を経て点火された成層状
態の混合気流か該下流の突部２４で更に掻き乱されてタ
ンブルエアモーシシンによる乱流を形成し、更に点火プ
ラグより遠いエンド側の燃焼性能をも大きく向上させる
ようになっている。

また、上記第１図及び第２図において、符号３１ａは吸
気弁、同３１ｂはＵ気弁であり、吸気弁３１ａはスワー
ル効率を向上さけるために例えば第２図に示すようにス
ワールボート８Ｂの出口と反対方向に所定位置Ｑオフセ
ットシて設置されている。

一方、排気弁３１１１は例えば第２図に示されているよ
うに上記シリンダ・ヘッド側第２のドーム側５ｂの本来
の周縁５Ｉよりも外側であるシリングボア内周縁５２近
くまで跨って設置されており、それによって実質的に排
気バルブ３１ｂ周りのスキッシュ領域を縮小している。

その結果、実質的に燃焼室容積をそれだけ拡大し、Ｓ／
Ｖ比（燃焼室表面積Ｓと燃焼室容積Ｖとの比）を低下さ
せることができるので結局クエンチゾーンが縮小し、！
ＩＣの発生量を低減することができるようになる。

また、同時にシリンダ・ヘッド側第２のドーム部５ｂと
シリンダボア３とがスムーズに連続するようになり、ピ
ストン下降時に生じるスワールが減衰することなく効率
良く回転しながらシリンダボア３内に流れ込んで行くよ
うになる。従って、燃焼効率もより以上に向上する。

なお、第５図は本発明の第２実施例に係るエンジンの燃
焼室構造を示すもので、υト気バルブ３１ｂとシリンダ
ボア内周縁５２間のスキッシュ領域を切り欠いて完全に
なくした乙のである。このようにすると、より上述の燃
焼性能が向上するようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係るエンジンの燃焼室
の構造を示す縦断面図、第２図は、同燃焼室構造のピス
トンを省略して示す第１図Ａ−Ａ線断面図、第３図は、
同実施例構造の点火プラグ取付部の拡大断面図（第２図
Ｂ　−ｒ３　）、第４図は、同実施例構造におけるピス
トンヘッド上面の形状を示す平面図、第５図は、本発明
の第２実施例に係るエンノンの燃焼室構造の第２図と同
様の断面図である。 １ａ・・・ ！ｂ・・・ ２・・・・ ３・・・・ ４ａ・・・ ４ｂ・・・ ５・・・・ ５ａ・・・ ５１＋　・・・ ７ａ・・・ ７ｂ・・・ ８・・・・ ８Ａ・・・ ・シリンダブロック ・シリンダヘッド ・ガスケット ・シリンダボア ・吸気側 ・排気側 ・燃焼室 ・第１のドーム部 ・第２のドーム部 ・吸気側スキッシュ領域 ・排気側スキッンユ領域 ・吸気ボート ・メインボート ８Ｂ　・ ９　・　・ ｌ　Ｏ・ ２０　・ １ａ １ｂ ・スワールボート ・排気ボーｉ・ ・シャッター弁 嚇ピストン ・第１のドーム部 ・第２のドーム部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シリンダヘッド下面にドーム状燃焼室を形成すると
   ともに該ドーム状燃焼室の周囲に圧縮行程においてスキ
   ッシュを形成するためのスキッシュ領域を設けてなるエ
   ンジンにおいて、上記ドーム状燃焼室内にスワールを形
   成するスワール形成手段を設けるとともに当該燃焼室を
   開閉するバルブを上記ドーム状燃焼室とスキッシュ領域
   とに跨って設置したことを特徴とするエンジンの燃焼室
   。