JPH0510148A - エンジンの燃焼室構造 - Google Patents

エンジンの燃焼室構造

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JPH0510148A
JPH0510148A JP3185757A JP18575791A JPH0510148A JP H0510148 A JPH0510148 A JP H0510148A JP 3185757 A JP3185757 A JP 3185757A JP 18575791 A JP18575791 A JP 18575791A JP H0510148 A JPH0510148 A JP H0510148A
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combustion chamber
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芳尚 乃生
Toshihide Yamamoto
寿英 山本
Yoshihiko Imamura
善彦 今村
Kazuhiko Hashimoto
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリンダヘッドの底面壁を窪ませた燃焼室に
臨んで、中心線がシリンダ内周円のほぼ接線方向に指向
するスワールポートを開口したエンジンにおいて、スワ
ールの生成力を高めて燃焼性を向上させることを目的と
する。 【構成】 エンジンのシリンダヘッドに、その中心線1
5がシリンダ内周円16の接線方向を指向するようにス
ワールポート10を形成する。そして、燃焼室6に臨ん
だ燃焼室壁9に、上記スワールポート10の反シリンダ
中心側の側壁部を延長させた延長線18が交差する部位
から、反時計まわりに向かって曲率半径が徐々に変化し
ながらシリンダ内周円16に漸近するスワールガイド1
9を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はエンジンの燃焼室構
造、特に燃焼を促進するためにスワール効果を利用する
ようにした燃焼室構造に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンにおける燃焼性能を向上させる
方法には吸気にスワールを与えるという考え方がある。
これはシリンダヘッドに形成した燃焼室に開口する吸気
ポートの形状を工夫することにより、エンジンの吸入行
程において吸気ポートから燃焼室へ導入された吸気を燃
焼室ないしシリンダ内で渦流運動させ、これにより燃料
と空気との混合を促進させようとするものであるが、そ
の場合にスワール生成用の吸気ポート(以下、スワール
ポートという)は、中心線がシリンダ内周円のほぼ接線
方向に指向するように設けられるのが通例である(例え
ば実公昭52−32812号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おける燃焼室の形状では、スワールポートから燃焼室に
流入した吸気、特に燃焼室の周辺部分に流入した吸気が
燃焼室壁面と干渉して、スワールの生成が阻害されると
いう問題があった。
【0004】この発明は、シリンダヘッドの底面壁を窪
ませた燃焼室に臨んで、中心線がシリンダ内周円のほぼ
接線方向に指向するスワールポートを開口させたエンジ
ンの燃焼室構造における上記の実情に対処するもので、
スワールの生成力を高めて燃焼性を向上させることを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本願の請求項
1の発明(以下、第1発明という)に係るエンジンの燃
焼室構造は、シリンダヘッドの底面壁を窪ませた燃焼室
に臨んで、中心線がシリンダ内周円のほぼ接線方向に指
向するスワール生成用の吸気ポートを開口したエンジン
において、燃焼室に臨んだシリンダヘッドの内周面に、
上記吸気ポートにおける反シリンダ中心側の側壁部の延
長線の交点から吸気の旋回下流側に向かって曲率半径が
徐々に変化しながらシリンダ内周円に漸近する曲面部を
設けたことを特徴とする。
【0006】また、本願の請求項2の発明(以下、第2
発明という)に係るエンジンの燃焼室構造は、シリンダ
ヘッドの底面壁を窪ませた燃焼室に臨んで、中心線がシ
リンダ内周円のほぼ接線方向に指向するスワール生成用
の吸気ポートを開口したエンジンにおいて、燃焼室に臨
んだシリンダヘッドの内周面に、上記吸気ポートにおけ
る反シリンダ中心側の側壁部の延長線の交点から吸気の
旋回下流側に向かって曲率半径が徐々に変化しながらシ
リンダ内周円に漸近する第1曲面部と、この曲面部より
も吸気の旋回方向の下流側において先端側がシリンダ中
心側に指向する第2曲面部とを設けたことを特徴とす
る。
【0007】
【作用】上記第1、第2発明によれば、燃焼室に臨んだ
シリンダヘッドの内周面に、スワール生成用の吸気ポー
トにおける反シリンダ中心側の側壁部の延長線の交点か
ら吸気の旋回下流側に向かって曲率半径が徐々に変化し
ながらシリンダ内周円に漸近する曲面部が設けられてい
るので、該ポートから流出した吸気の流れが上記曲面部
に沿って流動する間に燃焼室中心を回る旋回運動に変換
し、これによりスワールが安定して生成されることにな
ってスワール生成力が向上することになる。
【0008】特に、第2発明によれば、上記曲面部より
も吸気の旋回方向下流側に、先端側がシリンダ中心側に
指向する第2の曲面部が設けられているので、シリンダ
外周部の半径の大きなスワール流がシリンダ中心側に方
向を曲げられ、シリンダ中心側を流れる半径の小さなス
ワール流との間に交互に剪断作用を及ぼし合うことにな
って、燃焼室の中央付近における混合気の形成が促進さ
れることになる。
【0009】
【実施例】以下、4弁式エンジンに適用した本発明の実
施例について説明する。
【0010】まず、図1、図2を用いて第1実施例に係
るエンジン1の概略構成を説明すると、上下方向のシリ
ンダボア2を有するエンジン1のシリンダブロック3の
上部にはシリンダヘッド4が設置されていると共に、上
記シリンダボア2にはピストン5が上下動自在に嵌挿さ
れている。
【0011】シリンダヘッド4の下面中央には上記ピス
トン5の上方に位置して燃焼室6が凹入形成されている
と共に、その中央部に位置してシリンダヘッド4に開口
された点火プラグ挿入孔7には、先端の点火部8aが該
燃焼室6内に突入するように点火プラグ8が挿入されて
いる。そして、上記点火プラグ挿入孔7を取り囲む燃焼
室壁9の一側にはスワール生成用のスワールポート10
と、高負荷時に使用されるセカンダリポート11とが開
口されており、シリンダヘッド4の一側に配置された吸
気弁12,12(一方のみ図示)の作動によりそれぞれ
開閉されるようになっている。
【0012】また、燃焼室壁9の他側には上記スワール
ポート10及びセカンダリポート11に対向位置して排
気ポート13,13がそれぞれ開口されていると共に、
シリンダヘッド4の他側に配置された排気弁14,14
(一方のみ図示)の作動によりそれぞれ開閉されるよう
になっている。
【0013】そして、この実施例においては、図3にも
示すように、上記スワールポート10が、その中心線1
5がシリンダボア2の周囲を形成するシリンダ内周円1
6の接線方向を指向するように形成されていると共に、
その中間部には燃料噴射弁17が燃焼室6のほぼ中央を
指向するように配置されている。
【0014】上記燃焼室壁9は、上記スワールポート1
0の反シリンダ中心側が直線状部9aとされていると共
に、この直線状部9aと上記スワールポート10の反シ
リンダ中心側の側壁部を延長させた延長線と18が交差
する部位9bから、反時計まわりに向かって曲率半径が
徐々に変化しながらシリンダ内周円16に漸近するスワ
ールガイド19とされている。このスワールガイド19
のシリンダ内周円16に近接する終端部分は、両方の排
気ポート13,13の開口部の間において燃焼室壁9を
シリンダ中心に向けて突出させた概略三角形状の第1ス
キッシュガイド20の一方の端部に接続されている。な
お、この第1スキッシュガイド20は、シリンダ内周円
16に沿ったスワール流が剥離し易いように、スワール
ガイド19側の側面形状が曲率半径が徐々に減少する形
状とされている。
【0015】また、上記スワールポート10及びセカン
ダリポート11の開口部の間には、燃焼室壁9をシリン
ダ中心に向けて突出させた概略三角形状の第2スキッシ
ュガイド21が設けられている。
【0016】一方、上記セカンダリポート11は中心線
22がシリンダ中心を指向するように形成されていると
共に、その中間部には上記スワールポート10によって
専ら吸気を供給するように、低負荷時に閉じる開閉弁2
3が備えられている。この開閉弁23は、図2に示すよ
うに、セカンダリポート11の中心線22に対してほぼ
直交する上下方向に配置された駆動軸24に固定されて
いると共に、シリンダ中心側の端部が駆動軸24に対し
て流路下流側に位置するように、上記中心線22に対し
て角度を持たせた傾斜状に配置されている。
【0017】次に、この実施例の作用を説明すると、低
負荷時におけるエンジン1の吸入行程においてはスワー
ルポート10を通った吸気が燃焼室6内に導入されるの
であるが、その際に図3に示すように、燃焼室6に流入
した反シリンダ中心側の側壁部に沿った吸気流(ア)
が、燃焼室壁9における湾曲したスワールガイド19に
沿って流動する間に徐々に方向を曲げられ、シリンダ内
周円16に沿った螺旋運動をしながらシリンダボア2内
へ流入していくことになる。
【0018】そして、圧縮行程に移行したときには、図
4に示すように、第1スキッシュガイド20の旋回方向
上流側におけるシリンダ外周円に沿ったスワール流
(イ)が、この第1スキッシュガイド20に沿って流動
する間に方向を曲げられて燃焼室6の中央部を指向する
スキッシュ流(ウ)となり、このスキッシュ流(ウ)が
シリンダ中心側を旋回する半径の小さなスワール流
(エ)との間で相互に剪断作用を及ぼしあうことによ
り、燃焼室6の中央部で強力な乱流を発生することにな
る。これにより、当該部における混合気の形成が促進さ
れることになって、燃焼性が向上することになる。
【0019】その際には、第2スキッシュガイド21の
旋回方向上流側におけるシリンダ内周円16に沿ったス
ワール流(オ)が、この第2スキッシュガイド21に沿
って流動する間に方向を曲げられて燃焼室6の中央部を
指向するスキッシュ流(カ)となり、混合気の形成が更
に促進されることになる。
【0020】また、上記したように燃料噴射弁17が燃
焼室6の中央部を指向するように配置されているので、
燃料の壁面付着やシリンダボア外周部への混合気の集中
が防止されて、良好な燃焼性が得られることになる。
【0021】しかも、セカンダリポート11に設置した
開閉弁23は、セカンダリポート11の中心線22に対
してほぼ直交する上下方向に配置された駆動軸24に固
定されていると共に、シリンダ中心側の端部が駆動軸2
4に対して流路下流側に位置するように、上記中心線2
2に対して角度を持たせた傾斜状に配置されているの
で、開閉弁23の開時には吸気が主としてシリンダ中心
側を通過することになって、スワールが安定して形成さ
れることになる。
【0022】次に、図5、図6を用いて本発明の第2実
施例を説明すると、セカンダリポート11'における開
閉弁23'の設置形態を除いては第1実施例と共通した
構成となっている。
【0023】すなわち、上下方向のシリンダボア2'
有するエンジン1'のシリンダブロック3'の上部にはシ
リンダヘッド4'が設置されていると共に、上記シリン
ダボア2'にはピストン5'が上下動自在に嵌挿されてい
る。
【0024】シリンダヘッド4'の下面中央には上記ピ
ストン5'の上方に位置して燃焼室6'が凹入形成されて
いると共に、その中央部に位置してシリンダヘッド4'
に開口された点火プラグ挿入孔7'には点火プラグ8'
挿入されている。そして、上記点火プラグ挿入孔7'
挟んだ燃焼室壁9'の一側にはスワール生成用のスワー
ルポート10'と、高負荷時に使用されるセカンダリポ
ート11'とが開口されていると共に、燃焼室壁9'の他
側にはこれらスワールポート10'及びセカンダリポー
ト11'に対向位置して排気ポート13' 13'がそれ
ぞれ開口されている。
【0025】上記スワールポート10'は、その中心線
15'がシリンダボア2'の周囲を形成するシリンダ内周
円16'の接線方向を指向するように形成されていると
共に、その中間部には燃料噴射弁17'が燃焼室6'のほ
ぼ中央部を指向するように配置されている。そして、こ
のスワールポート10'の反シリンダ中心側に位置する
燃焼室壁9'には、該ポート10'の反シリンダ中心側の
側壁部を延長させた延長線18'が交差する部位9b'
ら、反時計まわりに向かって曲率半径が徐々に変化しな
がらシリンダ内周円16'に漸近するスワールガイド1
'が形成される点も共通する。この実施例において
も、スワールガイド19'におけるシリンダ内周円16'
に近接する終端部分は、両方の排気ポート13',13'
の開口部の間において燃焼室壁9'をシリンダ中心に向
けて突出させた概略三角形状の第1スキッシュガイド2
'の一方の端部に接続されていると共に、この第1ス
キッシュガイド20'が、スワール流が剥離し易いよう
に、上記スワールガイド19'側の側面形状が曲率半径
が徐々に減少する形状とされている。
【0026】また、上記スワールポート10'及びセカ
ンダリポート11'の開口部の間には、燃焼室壁9'をシ
リンダ中心に向けて突出させた概略三角形状の第2スキ
ッシュガイド21'が設けられている。
【0027】そして、中心線22'がシリンダ中心をほ
ぼ指向するように形成されたセカンダリポート11'
中間部には、上記スワールポート10'によって専ら吸
気を供給するように、低負荷時に閉じる開閉弁23'
備えられている。この開閉弁23'は、図6に示すよう
に、セカンダリポート11'の中心線22'に対してほぼ
直交する水平方向に配置された駆動軸24'に固定され
ていると共に、上方の端部が駆動軸24'に対して流路
下流側に位置するように、上記中心線22'に対して角
度を持たせた傾斜状に配置されている。
【0028】このように開閉弁23'を配置したことに
より、開閉弁23'の開時には吸気が主として開閉弁2
'の上方を通過することになって、燃焼室6'ないしシ
リンダボア2'における縦方向のタンブル流が強化され
ることになって、スワールの生成を阻害することなく充
填効率を高めることができる。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、燃焼室に
臨んだシリンダヘッドの内周面に、スワール生成用の吸
気ポートにおける反シリンダ中心側の側壁部の延長線の
交点から吸気の旋回下流側に向かって曲率半径が徐々に
変化しながらシリンダ内周円に漸近する曲面部が設けら
れているので、該ポートから流出した吸気の流れが上記
曲面部に沿って流動する間にシリンダ中心を回る旋回運
動に変換し、これによりスワールが安定して生成される
ことになってスワール生成力が向上することになる。
【0030】特に、第2発明によれば、上記曲面部より
も吸気の旋回方向下流側に、先端側がシリンダ中心側に
指向する第2の曲面部が設けられているので、シリンダ
外周側の半径の大きなスワール流がシリンダ中心側に方
向を曲げられ、シリンダ中心側を流れる半径の小さなス
ワール流との間に交互に剪断作用を及ぼし合うことにな
って、燃焼室の中央付近における混合気の形成が促進さ
れることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施例に係る燃焼室周辺の概略断面図で
ある。
【図2】 図1におけるシリンダヘッドを水平線で切断
した状態を示す平面図である。
【図3】 図2の燃焼室周辺の要部拡大平面図である。
【図4】 実施例の作用を説明する燃焼室周辺の要部拡
大平面図である。
【図5】 第2実施例に係る燃焼室周辺の概略断面図で
ある。
【図6】 図5におけるシリンダヘッドを水平線で切断
した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
1 エンジン 4 シリンダヘッド 6 燃焼室 9 燃焼室壁 10 スワールポート 18 延長線 19 スワールガイド 20 第1スキッシュガイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 一彦 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダヘッドの底面壁を窪ませた燃焼
    室に臨んで、中心線がシリンダ内周円のほぼ接線方向に
    指向するスワール生成用の吸気ポートが開口されたエン
    ジンの燃焼室構造であって、燃焼室に臨んだシリンダヘ
    ッドの内周面に、上記吸気ポートにおける反シリンダ中
    心側の側壁部の延長線の交点から吸気の旋回下流側に向
    かって曲率半径が徐々に変化しながらシリンダ内周円に
    漸近する曲面部が設けられていることを特徴とするエン
    ジンの燃焼室構造。
  2. 【請求項2】 シリンダヘッドの底面壁を窪ませた燃焼
    室に臨んで、中心線がシリンダ内周円のほぼ接線方向に
    指向するスワール生成用の吸気ポートが開口されたエン
    ジンの燃焼室構造であって、燃焼室に臨んだシリンダヘ
    ッドの内周面に、上記吸気ポートにおける反シリンダ中
    心側の側壁部の延長線の交点から吸気の旋回下流側に向
    かって曲率半径が徐々に変化しながらシリンダ内周円に
    漸近する第1曲面部と、この曲面部よりも吸気の旋回方
    向の下流側において先端側がシリンダ中心側に指向する
    第2曲面部とが設けられていることを特徴とするエンジ
    ンの燃焼室構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006056126A1 (fr) * 2004-11-24 2006-06-01 Quan Zhao Mecanisme de transmission de puissance pour la conversion entre un mouvement lineaire et un mouvement rotatif
JP2018044508A (ja) * 2016-09-16 2018-03-22 マツダ株式会社 エンジンの燃焼室構造

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