JPH0545790Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、燃焼室の中央に対して偏心した吸入
混合気の点火装置と、同点火装置に一方が近接し
た複数の吸気弁とを有し、同点火装置と同各吸入
弁とをシリンダヘツドに設けて、同点火装置を中
心とした火炎伝播により吸入混合気を燃焼させる
内燃機関の燃焼装置に関するものである。

（従来の技術） 従来の内燃機関の燃焼装置を第５図により説明
すると、０１が燃焼室、０２，０２が同燃焼室０
１に設けた吸気弁、０３が同燃焼室０１に設けた
排気弁、０４が上記各吸気弁０２に連通した吸気
ポート、０５が上記排気弁０３に連通した排気ポ
ート、０６が上記燃焼室０１の偏心位置に設けた
点火プラグ（点火装置）で、圧縮上死点近傍で点
火プラグ０６に火花が生成され、この火花により
吸気ポート０４から吸気弁０２，０２を経て燃焼
室０１へ吸入された吸入混合気が着火、燃焼し、
このときの火炎が点火プラグ０６を中心に発達し
ながら周囲に伝播することにより燃焼が進行し
て、火炎が燃焼室０１の全体に広がつた段階で燃
焼が終了する。同第５図の場合、燃焼室０１内に
は、ガスの流れが形成されなくて、熱発生経過が
単に火炎伝播特性のみにより決定される。

（考案が解決しようとする課題） 前記第５図に示す従来の内燃機関の燃焼装置に
は、次の問題があつた。即ち、燃焼室０１に吸入
された吸入混合気が点火プラグ０６を中心とした
火炎伝播により燃焼するので、火炎伝播前方の未
燃ガスは、火炎が到達するまでの間、燃焼ガスの
膨張により圧縮されて、温度が上昇する。そのた
め、高負荷のベース圧力温度が高い条件下では、
火炎が到達する前に未燃ガスが着火条件に達し、
自発火して、ノツキングが起こる場合がある。ノ
ツキングが起こると、機関構成部品が損傷する惧
れがあるので、これまで、空燃比の低下（混合気
過濃化）や点火タイミング遅延等の対策を講じて
きたが、このような対策では、燃焼効率が悪化し
たり、燃焼の等容度が低下したりして、出力の向
上、燃費率の低減に限界があつた。なおこれらの
問題は、燃焼の時間的経過（熱発生パターン）を
コントロールできないための結果であり、これら
の問題を解決しようとすると、火炎伝播燃焼にお
ける熱発生経過のコントロールが課題になる。

本考案は前記の問題点に鑑み提案するものであ
り、その目的とする処は、高負荷時、未燃ガスの
圧縮速度を低下させることができて、濃混合気
比、点火タイミング遅延等の燃焼及びサイクル上
の悪化を伴うことがなく、ノツキングを回避でき
て、出力増大を達成できる。また低負荷、安定的
な初期火炎の発達と短い熱発生期間を得ることが
できて、熱効率の増大、即ち、燃費率の低減を達
成できる内燃機関の燃焼装置を提供しようとする
点にある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案は、燃焼室
の中央に対して偏心した吸入混合気の点火装置
と、同点火装置に一方が近接した複数の吸気弁と
を有し、同点火装置と同各吸入弁とをシリンダヘ
ツドに設けて、同点火装置を中心とした火炎伝播
により吸入混合気を燃焼させる内燃機関の燃焼装
置において、高負荷時には前記点火装置に近い吸
気弁の吸気ポートを閉じ、低負荷時には前記点火
装置から遠い吸気弁の吸気ポートを閉じる通路切
換弁を有し、同通路切換弁を吸入ポートの分岐部
に設けている。

（作用） 本考案の内燃機関の燃焼装置は前記のように構
成されおり、高負荷時には、通路切換弁により点
火装置に近い方の分岐吸気ポートを閉じ、点火装
置から遠い方の分岐吸気ポートを開いて、点火装
置を中心とした火炎伝播により吸入混合気を燃焼
させ、燃焼初期には、火炎を燃焼室壁面温度の低
い吸気弁方向に発達させて、熱発生を抑え、燃焼
後期には、火炎を燃焼室壁面温度の高い排気弁領
域まで発達させて、熱発生を促進させるので、高
負荷時、未燃ガスの圧縮速度が低下して、濃混合
気比、点火タイミング遅延等の燃焼及びサイクル
上の悪化を伴うことがなく、ノツキングが回避さ
れて、出力増加が達成される。

また低負荷時には、通路切換弁により点火装置
に近い方の分岐吸気ポートを開き、点火装置から
遠い方の分岐吸気ポートを閉じて、点火装置を中
心とした火炎伝播により吸入混合気を燃焼させ、
燃焼初期には、火炎を燃焼室壁面温度の高い排気
弁方向に発達させて、火炎伝播を促進させ、燃焼
後期には、火炎を燃焼室壁面温度の低い吸気弁方
向に発達させる。この時期、燃焼室全体のガス温
度が上昇しているので、火炎伝播が遅れることが
なくて、低負荷、安定的な初期火炎の発達と短い
熱発生期間が得られて、熱効率の増大、即ち、燃
費率の低減が達成される。

（実施例） 次に本考案の内燃機関の燃焼装置を第１図に示
す一実施例により説明すると、１が燃焼室、２，
２が同燃焼室１に設けた吸気弁、３が同燃焼室１
に設けた排気弁、４が上記各吸気弁２に連通した
吸気ポート、５が上記排気弁３に連通した排気ポ
ート、６が上記燃焼室１の偏心位置に設けた点火
プラグ（点火装置）で、上記各吸気弁２のうち、
一方の吸気弁２が上記点火プラグ６に近接してい
る。また７が上記吸気ポート４の分岐部に設けた
通路切換弁である。

次に前記第１図に示す内燃機関の燃焼装置の作
用を具体的に説明する。点火プラグ６を中心とし
た火炎伝播を前提とした内燃機関の燃焼装置で
は、熱発生経過が火炎伝播速度により決定され
る。この火炎伝播速度は、燃焼室壁面温度に大き
く影響される。第２図は、その関係を示してお
り、燃焼室壁面温度が高い程、火炎伝播速度が速
くなる傾向がある。これは、燃焼室１内の局所的
な火炎伝播にも適用できる。即ち、燃焼室１内の
火炎は燃焼室壁面温度の高い方向へは速く発達
し、低い方向へは遅く発達する特性がある。一
方、実際の燃焼室１内では、過度分布が存在し
て、吸気弁２部は低温になり、排気弁３部は高温
になつている。本考案は、これらの火炎伝播特性
と燃焼室１内の温度分布を利用して、点火プラグ
６を中心とした火炎伝播を、ひいては熱発生経過
をコントロールすることを意図している。

第３図は、高負荷時の通路切換弁７位置と燃
焼室１内のガスの流れ方向と火災の発達状況とを
示している。また第３図は、低負荷時の通路切
換弁７位置と燃焼室１内のガスの流れ方向と火災
の発達状況とを示している。これらの第３図，
において、S_Wはガスの流れ方向、等高線は点
火を開始してから同一時間経過後の火災面位置、
αは通路切換弁７の中立位置からの右周りを正と
した回転角である。第３図に示す高負荷の場
合、通路切換弁７をα＞０の方向に回転して、点
火プラグ６に近い方の分岐吸気ポートを閉じ、点
火プラグ６から遠い方の分岐吸気ポートを開い
て、混合気を燃焼室１へ吸入する。このときの燃
焼室１内のガスの流れは、矢印S_Wのように点火
プラグ６から遠い方の開かれた分岐吸気ポート→
吸気弁２→点火プラグ６の方向（時計方向）にな
り、燃焼初期には、火炎が主として吸入弁２の領
域に発達するが、この領域は、燃焼室壁面温度が
低いので、火炎伝播速度が抑えられて、熱発生速
度が低下する。しかし燃焼がさらに進むと、火炎
が排気弁３の領域まで広がる。この領域は、燃焼
室壁面温度が高いので、火炎伝播速度が増して、
熱発生速度が増大する。このように燃焼初期に
は、熱発生が低く、燃焼後期には、熱発生が高い
という熱発生パターンが得られる。

一方、第３図に示す低負荷の場合、通路切換
弁７をα＜０の方向に回転して、点火プラグ６か
ら遠い方の分岐吸気ポートを閉じ、点火プラグ６
に近い方の分岐吸気ポートを開いて、混合気を燃
焼室１へ吸入する。このときの燃焼室１内のガス
の流れは、矢印S_Wのように点火プラグ６に近い
方の分岐吸気ポート→吸気弁２→点火プラグ６の
方向（反時計方向）になり、燃焼初期には、火炎
が排気弁３の領域に発達するが、この領域は、燃
焼室壁面温度が高いので、火炎伝播速度が増大し
て、熱発生速度が増大する。また燃焼がさらに進
んで、燃焼後期になると、火炎が吸気弁２の領域
まで広がる。この領域は、燃焼室壁面温度が低い
が、この時期には、燃焼室１全体のガス温度が高
くなつているので、火炎伝播速度の低下が小さく
て、熱発生速度の低下も小さい。そのため、全体
として熱発生速度が向上して、短い熱発生機関が
得られる上に、点火初期に安定した火炎発達が得
られる。

このように本考案の内燃機関の燃焼装置によれ
ば、高負荷時には、燃焼初期に低くて、燃焼後期
に高い熱発生経過が得られ、また低負荷時には、
安定した初期の火炎発達と短い熱発生期間とが得
られる。

第４図は、負荷をスロツトル開度により検出し
て、通路切換弁の回転角を制御する例を示してい
る。が、負荷を例えばブースト圧等により検出し
て、通路切換弁の回転角を制御するようにしても
差し支えない。

（考案の効果） 本考案の内燃機関の燃焼装置は前記のように高
負荷時には、通路切換弁により点火装置に近い方
の分岐吸気ポートを閉じ、点火装置から遠い方の
分岐吸気ポートを開いて、点火装置を中心とした
火炎伝播により吸入混合気を燃焼させ、燃焼初期
には、火炎を燃焼室壁面温度の低い吸気弁方向に
発達させて、熱発生を抑え、燃焼後期には、火炎
を燃焼室壁面温度の高い排気弁領域まで発達させ
て、熱発生を促進させるので、高負荷時、未燃ガ
スの圧縮速度を低下させることができて、濃混合
気比、点火タイミング遅延等の燃焼及びサイクル
上の悪化を伴うことがなく、ノツキングを回避で
きて、出力増大を達成できる。

また低負荷時には、通路切換弁により点火装置
に近い方の分岐吸気ポートを開き、点火装置から
遠い方の分岐吸気ポートを閉じて、点火装置を中
心とした火炎伝播により吸入混合気を燃焼させ、
燃焼初期には、火炎を燃焼室壁面温度の高い排気
弁方向に発達させて、火炎伝播を促進させ、燃焼
後期には、火炎を燃焼室壁面温度の低い吸気弁方
向に発達させる。この時期、燃焼室全体のガス温
度が上昇しているので、火炎伝播が遅れることが
なくて、低負荷、安定的な初期火炎の発達と短い
熱発生期間を得られて、熱効率の増大、即ち、燃
費率の低減を達成できる効果がある

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係わる内燃期間の燃焼装置の
一実施例を示した平面図、第２図は燃焼室壁面温
度と火炎伝播速度との関係を示した説明図、第３
図は高負荷時の作用説明図、第３図は低負荷
時の作用説明図、第４図はスロツトル開度と通路
切換弁回転角との関係を示した説明図、第５図は
従来の内燃機関の燃焼装置を示した平面図であ
る。 １……燃焼室、２，２……吸気弁、３……排気
弁、４……吸気ポート、５……排気ポート、６…
…点火プラグ（点火装置）、７……通路切換弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃焼室の中央に対して偏心した吸入混合気の点
   火装置と、同点火装置に一方が近接した複数の吸
   気弁とを有し、同点火装置と同各吸入弁とをシリ
   ンダヘツドに設けて、同点火装置を中心とした火
   炎伝播により吸入混合気を燃焼させる内燃機関の
   燃焼装置において、高負荷時には前記点火装置に
   近い吸気弁の吸気ポートを閉じ、低負荷時には前
   記点火装置から遠い吸気弁の吸気ポートを閉じる
   通路切換弁を有し、同通路切換弁を吸入ポートの
   分岐部に設けたことを特徴とする内燃機関の燃焼
   装置。