JPH0275718A

JPH0275718A - 内燃機関の燃焼室

Info

Publication number: JPH0275718A
Application number: JP63228008A
Authority: JP
Inventors: Junichi Yokoyama; 淳一横山; Tomonori Urushibara; 友則漆原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-09-12
Filing date: 1988-09-12
Publication date: 1990-03-15
Anticipated expiration: 2011-08-14
Also published as: JP2524387B2

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、内燃機関の燃焼室に関する。

（従来の技術）吸排気弁を備える燃焼室に対して、吸気の流入および燃
焼〃スの排出をスムーズにするためには、燃焼室に接続
するボートと吸排気弁を着座させるバルブシートおよび
燃焼室壁の形状がそれぞれ重要である。

そこで例えば本出願人により実公昭５１−２１２０３号
公報として提案されたものは、第６図に示すように、シ
リンダヘッドｆｌｌｌｌ燃焼室壁３１が吸気弁３２を着
座させるバルブシート端面３３から連続した面状に湾曲
しで形成され、吸気弁３２のリフトに伴って燃焼室に流
入する吸気はバルブシート端面３３から球形燃焼室！！
！３１に沿って流れることにより抵抗を減らすようにな
っている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このように燃焼室壁３１がバルブシート
端面３３に接する球の半径Ｒ，で湾曲する場合、燃焼室
壁３１が吸気弁３２のステム中心＠　ＯＳ　２と為す角
度は例えばθ５からθ７へと徐々に小さくなるために、
吸気弁３２のり７トに伴って燃焼室に流入した吸気は燃
焼室壁３１に沿って流れる過程で、第７図に矢印で示す
ように、燃焼室側に巻込まれる渦流が大きくなり、充填
効率を悪化させる要因になった。

また、第８図に示すように、燃焼室壁３１がバルブシー
ト端面３２に接する球より大きな半径Ｒ２で形成された
場合、燃焼室壁３１が吸気弁３４と為す角度はバルブシ
ート端面３２のθ、から例えばθ６へと徐々に大きくな
るために、吸気弁３４のす７トに伴って燃焼室に流入し
た吸気は燃焼室壁５１に沿って流れる過程で、図中矢印
で示すように、燃焼室壁３１から剥離する渦流が大きく
なり、充填効率を悪化させる要因になった。

本発明は、こうした従来の問題点を解決することを目的
とする。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため本発明では、燃焼室壁に吸気弁
を着座させるバルブシート端面から円錐状に拡がる円ｆ
＃、面を形成するとともに、シリンダ中心線に対して吸
気弁の傾斜角度を、排気弁の傾斜角度より小さく形成し
た。

また、燃焼室壁に吸排気弁を着座させる各バルブシート
端面の少なくとも一方から円錐状に拡がる円錐面を形成
し、この円錐面の中心線に対する傾斜角度をその周方向
においてシリンダ外側からシリンダ中心側にかけて大き
くした。

（作用）上記構成に基づき、吸気弁がす７トするのに伴って、吸
気ボートからバルブシートを介して燃焼室に吸引される
吸気は、バルブシート端面から円錐面に沿って直線状に
流入するため、燃焼室に流入した吸気が燃焼室壁によっ
て巻き込まれたり、燃焼室壁から剥離して渦流を発生す
ることを抑制し、これにより吸気ボートからバルブシー
トおよび燃焼室壁にかけての吸気の流れをスムーズにし
、充填効率を高められる。

シリンダ中心線に対する吸排気弁の傾斜角度に応じて、
吸気弁の周囲に形成される円錐面の傾斜角度を、排気弁
の周囲に形成される円錐面の傾斜角度より小さくするこ
とにより、吸気ボートから燃焼室に流入する吸気はシリ
ンダ中心線に沿って燃焼室中心に向かう勢力を強めて、
充填効率を高めるとともに、燃焼室における縦スワール
を強化して燃焼性を高められる。

また、吸気弁の周囲に形成される円錐面の傾斜角度をシ
リンダ壁からシリンダ中心側にかけて大きくした場合、
吸気ボートから燃焼室中心に向かって直進する勢力を強
めて、充填効率を高めるとともに、燃焼室に生起される
縦スワールを強化して燃焼性を高められる。

排気弁の周囲に形成される円錐面の傾斜角度をシリンダ
中心側にかけて大きくした場合、点火栓まわりの掃気効
果を高められる。

（実施例）以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

なお、各実施例において同一構成部分には同一符号を付
しで、説明を省略する。

まず、第１図、第２図にそれぞれ示す実施例について説
明すると、ベントルーフ型に傾斜するシリンダヘッド１
の燃焼室壁１３には２つ吸気ボート５と、２つの排気ボ
ート６とがそれぞれ互いに対向して設けられ、各バルブ
シート７．８の中央部には１本の点火栓４が設けられる
。なお、図中２はピストン、９は吸気弁、１０は排気弁
である。

吸気側バルブシート７には各吸気弁９を着座させるバル
ブシート端面７ｃが吸気弁中心線０．に対して所定角度
で拡がる円錐状に形成されるとともに、燃焼室壁１３に
は各吸気側バルブシート７の周囲にそのバルブシート端
面７Ｃから連続して円錐状に拡がる円錐面１４がそれぞ
れ形成される。

排気側バルブシート８には排気弁１０を着座させるバル
ブシート端面８ｃが排気弁中心線ｏ１゜に対して所定角
度で拡がる円錐状に形成されるとともに、燃焼室壁１３
には排気側バルブシー）８の周囲にそのバルブシート端
面８ｃから連続して円錐状に拡がる円錐面１５がそれぞ
れ形成される。

シリンダ中心線０１に対する吸気弁中心線０．の傾斜角
度ａを、排気弁中心線０１０に対する傾斜角度βより小
さく形成する。この吸排気弁９，１０の傾斜角度ａ、β
に対応して、シリンダ中心ＪＩ　Ｏ＋に対して吸気弁９
の周囲に形成される円錐面１４の傾斜角度を、排気弁１
０の周囲に形成される円錐面１５の傾斜角度より小さく
して、吸気バルブシート７およびその周囲に形成される
円錐面１４をシリンダ中心に向けて形成する。

各円錐面１４．１５が互いに交さする境界部１１は平面
図上互いに直交する十字形に突出する。

燃焼室壁１３には各円錐面１４の外側（図中右側）には
スキッシュエリア１７が、各円錐面１５の外側（図中左
ＩＩＡ＞にはスキッシュエリア１８がそれぞれピストン
頂面２５と平行に平面状に形成される。

このように構成してあり、次に作用について説明する。

機関の吸気行程では吸気弁９がリフトするのに伴って、
吸気ボート５を通って燃焼室３に吸引される吸気は、バ
ルブシート端面７ｃから円錐面１４に沿って流入するが
、円錐面１４の断面はバルブシート端面７ｃから連続し
た直線状に形成されているため、この吸気の流れが円錐
面１４により巻き込まれたり、円錐面１４がら剥離して
渦流が発生することを抑制して燃焼室３への吸気の流入
をスムーズにし、充填効率を高められる。

また、機関の排気行程では排気弁１０がリフトするのに
伴って、燃焼室３で排気ボート６に流出する排気ガスは
、円錐面１５からバ・ルブシート端面８ｃに沿って流出
するが、円錐面１５の断面はバルブシート端面８ｃから
連続した直線状に形成されているため、円錐面１５から
排気ボート６に流出する排気ガスの流れをスムーズにし
、残留ガスを減少する。これにより、部分負荷およびア
イドル運転時の燃焼性を改善するとともに、シリンダ１
９の温度を低下させて充填効率の向上がはかれる。

吸排気弁９，１０の傾斜角度α、βに対応して、吸気バ
ルブシート７およびその周囲に形成される円錐面１４を
シリンダ中心に向けて形成しているため、吸気バルブシ
ート７および円錐面１４を介して燃焼室３に流入する吸
気の主流は、シリンダ中心ｍＯＩに沿って燃焼室３の中
心方向に向かう勢力が強められ、燃焼室３−１の吸気の
流入を一層スムーズにして充填効率を高められるととも
に、縦方向のスワールを強化して燃焼性を高めることが
できる。

また、吸排気弁９．１０の傾斜角度α、βに対応して、
排気バルブシート８およびその周囲に形成される円錐面
１５を燃焼室壁１３の中央部に配置された点火栓４に向
けて形成されているため、点火栓４の周囲に残留する既
燃ガスを減少し、燃焼性を高められるとともに、燃焼室
壁１３の温度を低下させて充填効率を高められる。

また、！＃！３図に示すように、吸気側円錐面１４の頂
角θｉを排気側円錐面１５の頂角θｅより大きく設定し
、吸気側円錐面１４の中心部１４ａの巾を排気側円錐面
１５の中心部１５ａより長く形成しても良い。

この場合、吸気弁のす７トに伴って円錐面１４ａに沿っ
て流入する吸気の方向性を強め、燃焼室３における縦ス
ワールを強化して、燃焼性をさらに高められる。

次に、第４図に示す他の実施例について説明する。

吸気弁側円錐面２１のシリンダ中心側２１ａの半頂角θ
ｉ／２を、円錐面２１のシリンダ壁側２１ｂの半頂角θ
ｉ′／２より所定の比率で大きく形成し、円錐面２１は
その中心ｇｏ、に対する傾斜角度をシリンダ外側からシ
リンダ内側にかけて徐々に大きく変化させている。なお
、バルブシート７はその頂角がθユの第一テーパ部７ａ
、その頂角がθ、の第二テーパミツｂを有している。

この場合、吸気ボート５を通過した吸気は、吸気弁９が
バルブシート７がらＩＪ７トするのに伴って、バルブシ
ート端面７ｃから円錐面２１に沿って流入するが、この
とき円錐面２１の傾斜角度は燃焼室３の中心側にかけて
徐々に大きくなっているため、吸気ボート５を通過した
吸気はリフトした吸気弁９の開口面積の大きい燃焼室３
の中心側へ向かう勢力が大きくなり、チロ−キング現象
の発生しやすいシリンダ壁側へ向かう勢力を小さくする
。これにより、吸気は空間体積の大きい燃焼室３の中心
側に渦流を発生することなく直線的に流入して充填効率
を高めるとともに、燃焼室３に生起される縦スワールを
強化して、さらに燃焼性を高められる。

なお、排気側円錐面の傾斜角度（頂角）も燃焼室３の中
心側にかけて徐々に大きく変化させても良く、この場合
点火栓まわりの掃ス効果を高められる。

また、第５図に示すように、吸気側円錐面２１のシリン
ダ中心ｆｌＩＩＩ２１１Ｌの半頂角θｉ／２を、排気側
円錐面２２の半頂角θｅ／２に対して大きく形成して、
吸気側円錐面２１のシリジグ中心側２１ａの巾を大きく
しても良い。この場合、吸気ボート５から円錐面２１に
沿って燃焼室３の中心側に流入する勢力をさらに高め、
吸気の流れをスムーズにして充填効率を高めるとともに
、燃焼室３に生起される縦スワールを強化して燃焼性を
高められる。

（発明の効果）以上の通り本発明によれば、燃焼室壁に吸気弁を着座さ
せるバルブシート端面から円錐状に拡がる円錐面を形成
するととらに、シリンダ中心線に対して吸気弁の傾斜角
度を、排気弁の傾斜角度より小さく形成したため、ある
いは燃焼室壁に吸排気弁を着座させる各バルブシート端
面の少なくとも一方から円錐状に拡がる円錐面を形成し
、この円錐面の中心線に対する傾斜角度をその周方向に
おいてシリンダ外側からシリンダ中心側にかけて大さく
したため、吸排気の流れをスムーズにし、充填効率およ
び燃焼性を改善してＩｆｆｆｆ力出力上させたり、残留
〃ス割合を減少して部分負荷およびアイドル運転時の燃
費を改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシリンダヘッド側燃焼
室壁の平面図、第２図は同図Ａ−Ａ＃Ｘに沿う縦断面図
である。第３図は他の実施例を示す縦断面図である。Ｐ
ｔ５４図はさらに他の実施例を示す縦断面図である。第
５図はさらに他の実施例を縦断面図である。第６図は従
来例を示す断面図、第７図４８図はそれぞれ作用を示す
断面図である。１・・・シリンダヘッド、２・・・ピストン、５・・・
吸気ボート、６・・・排気ボー）、７．８・・・バルブ
シート、９・・・吸気弁、１０・・・排気弁、１３・・
・燃焼室壁、１４．１５，２１．２２・・・円錐面。特許出願人　　　　　　日産自動車株式会社」第３図第５図第６図第７図　　　　　　第８図

Claims

【特許請求の範囲】１、燃焼室壁に吸気弁を着座させるバルブシート端面か
ら円錐状に拡がる円錐面を形成するとともに、シリンダ
中心線に対して吸気弁の傾斜角度を、排気弁の傾斜角度
より小さく形成したことを特徴とする内燃機関の燃焼室
。２、燃焼室壁に吸排気弁を着座させる各バルブシート端
面の少なくとも一方から円錐状に拡がる円錐面を形成し
、この円錐面の中心線に対する傾斜角度をその周方向に
おいてシリンダの外側からシリンダ中心側にかけて大き
くしたことを特徴とする内燃機関の燃焼室。