JPH068274Y2 - エンジンの燃焼室構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ピストンが上死点まで移動したとき、シリン
ダヘッドのヘッド内壁面とピストン上面との間にコンパ
クトな主燃焼室及びスキッシュゾーンを形成したエンジ
ンの燃焼室構造に関するものである。

（従来技術） この種の燃焼室構造としては、例えば特開昭５４−６５
２０７号公報に開示されたようなものがある。この公報
には、シリンダヘッドのヘッド内壁面に部分的に凹部を
形成して、この凹部に吸気ポートを開口させると共に点
火プラグを配設し、前記ヘッド内壁面の凹部以外の部分
に排気ポートを開口させた燃焼室構造を有する４サイク
ルエンジンが開示されている。この４サイクルエンジン
では、ピストンが上死点まで移動したとき、凹部とピス
トン上面との間にコンパクトな主燃焼室が形成されると
共に、ヘッド内壁面の凹部以外の部分とピストン上面と
の間にスキッシュゾーンが形成される。

従って、このような４サイクルエンジンでは、主燃焼室
内における火焔の伝播距離が短くなるので、圧縮比を大
きくしても、ノッキングが起こりにくく、燃焼効率を良
くすることができる。しかも、圧縮比を大きくした場
合、リーン（希薄）な燃料を良好に燃焼させて、燃費の
向上を図ることができる。

一方、４サイクルエンジンにおいては、排気バルブが開
いている排気行程終期に、吸気バルブを開いて吸気ポー
トの開口タイミングをオーバーラップさせることによ
り、燃焼室内に新気を吸入させて主燃焼室内の残留燃焼
ガスを掃気するようにしている。

しかしながら、排気行程終期には、排気ポートが狭いス
キッシュゾーンに開口するため、排気抵抗が増大して充
分な掃気を行うことが難しいものである。

このような４サイクルエンジンの燃焼室構造を改良した
ものとしては、例えば実開昭５９−１７２２２号公報に
開示されたようなものがある。この公報には、シリンダ
ヘッドのヘッド内壁面に凹部を形成して、この凹部内に
点火プラグを配設すると共に、凹部内に低負荷用吸気ポ
ート及び第１排気ポートを開口させ、ヘッド内壁面の凹
部以外の部分に高負荷用吸気ポート及び第２排気ポート
を開口させた４サイクルエンジンの燃焼室構造が開示さ
れている。この燃焼室構造でも、上述したようなコンパ
クトな主燃焼室やスキッシュゾーンが形成される。

この４サイクルエンジンでは、低負荷時には低負荷用吸
気ポートのみから燃焼室内に新気を吸入させ、高負荷時
には低負荷用吸気ポート及び高負荷用吸気ポートから新
気を燃焼室内に吸入させるようにしているので、高負荷
時の新気の充填効率が良い。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、このような４サイクルエンジンでは、低負荷
用吸気通路が低負荷用吸気ポートに連通し、シャッタバ
ルブで開閉される高負荷用吸気通路が高負荷用吸気ポー
トに連通していると共に、これらの各吸気通路が若干燃
焼室の周方向に向けられている。

しかしながら、このものにあっては、低負荷用吸気通路
と高負荷用吸気通路とが、互いにクランク軸方向に小間
隔をあけて並設されているため、必然的にこの両吸気通
路から供給される吸気は、シリンダ周方向において互い
に反対に向けられることとなってしまう。したがって、
特に高負荷時の吸気行程時には、両吸気ポートから吸入
される混合気が互いに干渉して、スワールが生じにくい
ものであった。

したがって、本考案の目的は、吸気効率及び掃気効率が
損なわれず、コンパクトな主燃焼室の効果を充分発揮で
き、低負荷時及び高負荷時に拘わりなく、吸気行程時に
燃焼室内に充分なスワールを発生させ得るようにしたエ
ンジンの燃焼室構造を提供することにある。

（問題点を解決するための手段、作用） 前述の目的も達成するため、本考案は、２つの吸気ポー
トのうちの一方と一つの排気ポートを凹部に開口させる
と共に、２つの吸気ポートから吸入される混合気が、シ
リンダの同一周方向に向けて燃焼室に吸入されて、燃焼
室内に強いスワールが生じる構成としたものである。具
体的には、 シンダヘッドのヘッド内壁面に、シリンダの周方向に沿
って延びると共にシリンダの中心を境にして略半分の領
域において凹部が形成されて、ピストンが上死点まで移
動したとき、前記凹部とピストン上面との間に主燃焼室
が形成されると共に、前記ヘッド内壁面の凹部以外の部
分とピストン上面との間にスキッシュゾーンが形成され
るようにされ、 排気バルブにより開閉される一つの排気ポート及び第１
吸気バルブにより開閉される第１吸気ポートが、シリン
ダ周方向において隣り合うようにして前記凹部に開口さ
れると共に、該排気ポートと第１吸気ポートとの開時期
が互いにオーバラップするように設定され、 第２吸気バルブで開閉される第２吸気ポートが、前記ヘ
ッド内壁面の凹部以外の部分でかつ前記第１吸気ポート
に対してシリンダ周方向において隣り合うように開口さ
れ、 前記シリンダヘッドに形成された一つの吸気通路が、前
記第１吸気ポートおよび第２吸気ポートに連通され、 前記吸気通路は、前記第２吸気ポートからの吸気が前記
主燃焼室内で前記第１吸気ポートを掃過した後前記排気
ポートを掃過するように指向されると共に、該第２吸気
ポートから該第１吸気ポートへ向かう連通部分がシリン
ダ周方向にほぼ沿うようにされて、該第１と第２の各吸
気ポートからの吸気がシリンダ内で同一方向の吸気スワ
ールを生成するように設定され、 前記凹部内に、前記第１吸気ポートと排気ポートとの間
において点火ギャップが配設されている、 ような構成としてある。

このような構成とすることにより、排気行程終期に第１
の吸気バルブを開弁させることにより、第１の吸気ポー
トから主燃焼室内に新気が吸入されて、この新気が主燃
焼室内の残留燃焼ガスを掃気する。

一方、吸気行程時において、第１、第２の吸気バルブを
開弁させると、第１、第２の吸気ポートから燃焼室内に
吸入される新気が燃焼室の同一周方向に流れて強いスワ
ールとなって、このスワールは燃焼時期まで持続される
ことになる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を添付した図面に基づいて説明
する。

第１図、第２図において、１がエンジン本体、２はエン
ジン本体１のシリンダブロック、３はエンジン本体１の
シリンダヘッドで、シリンダ４内にピストン５が配設さ
れている。

シリンダヘッド３とピストン５の上面との間には燃焼室
６が形成されていて、シリンダヘッド３の燃焼室６に臨
むヘッド内壁面３ａには、主燃焼室形成用の凹部７が形
成されている。この凹部７はシリンダ４の周方向に沿っ
て延びており、この凹部７により、ピストン５が上死点
まで移動したとき、凹部７とピストン５上面との間にコ
ンパクトな主燃焼室８が形成されると共に、ヘッド内壁
面３ａの凹部７以外の偏平部９とピストン５上面との間
にスキッシュゾーン１０が形成される。このような凹部
７は、クランク軸方向（第３図上下方向）に細長くされ
て、燃焼室６のほぼ半分近くの面積を占めるように設定
されている。

１１は第１の吸気ポート、１２は第２の吸気ポート、１
３は第１の排気ポート、１４は第２の排気ポートで、こ
れらはシリンダヘッド３に形成されている（第１図〜第
３図参照）。そして、これらのうち、第１の吸気ポート
１１と第１の排気ポート１３は、凹部７の周方向両端部
に開口されている。また、第２の吸気ポート１２は、偏
平部９において、第１の吸気ポート１１に対してシリン
ダ周方向に隣り合う位置に開口され、第２の排気ポート
１４は、偏平部９において、第２の排気ポート１３に対
してシリンダ周方向隣合う位置に開口されている。すな
わち、両吸気ポート１１と１２とを結ぶ線、および両排
気ポート１３と１４とを結ぶ線は、クランク軸方向と直
交するエンジン幅方向に伸びている。このような第１、
第２の吸気ポート１１、１２は第１、第２の吸気バルブ
１５、１６で開閉され、第１、第２の排気ポート１３、
１４は第１、第２の排気バルブ１７、１８で開閉される
ようになっている。

なお、実施例では、第２の吸気ポート１２の径が第１の
吸気ポート１１の径よりも大きく形成されて、吸気効率
が向上するようになっている。

第３図に示すように、吸気ポート１１、１２は、シリン
ダヘッド３に形成した一つの吸気通路１９に連通してい
る。この吸気通路１９は、シリンダヘッド３内において
は全体的に、緩やかに湾曲しつつ第２吸気ポート１２か
ら第１吸気ポートへ向けて伸びるようにされて、すなわ
ち、凹部７とはエンジン幅方向において反対側から吸気
が流れるようにされている。この点を吸気の流れに注目
して説明すると、第２吸気ポート１２へ向かう部分はシ
リンダ４のほぼ接線方向を向くようにされると共に、第
２吸気ポート１２から第１吸気ポート１１へ向かう連通
部分１９ａは、ほぼシリンダ周方向となるように設定さ
れている。これにより、第２の吸気ポート１２から燃焼
室６内に供給された吸気は、第３図時計方向回りの流れ
となって、第１の吸気ポート１１を掃過した後、第１の
排気ポート１３を掃過することになる。また、第１の吸
気ポート１１から燃焼室６内に供給される吸気も、第３
図時計方向回りの流れとなる。

一方、排気ポート１３、１４も、シリンダヘッド３に形
成した一つの排気通路２０に連通している。この排気通
路２０は、シリンダヘッド３内において全体的に第２排
気ポート１４から第１排気ポート１３へ向かうようにさ
れて、両排気ポート１３と１４とを結ぶ線にほぼ沿うよ
うに、すなわち極力直線状となるようにされている。

なお、第３図中２１は、排気ポート１１と排気ポート１
３との間に位置させて凹部７内に取り付けられた点火プ
ラグである。また、前述した両通路１９、２０は共に、
十分な有効開口面積が確保されているものである。

次に、このような構成の作用を説明する。

先ず、第１の排気バルブ１７が第２図に如く開弁してい
る排気行程終期に、第１の吸気バルブ１５を第１図に如
く開弁させて、吸気バルブ１５の開口タイミングを排気
バルブ１７の開口タイミングにオーバーラップさせるこ
とにより、第１の吸気ポート１１から主燃焼室８内に新
気が吸入される。この吸入される新気により、主燃焼室
８内の残留燃焼ガスが排気ポート１２へ十分に掃気され
る。

一方、吸気行程時には、第１、第２の吸気バルブ１５、
１６が開弁させられて、第１、第２吸気ポート１１、１
２から燃焼室６内に混合気が吸入される。この際、混合
気は、シリンダ４の同一周方向に向けて吸入されて、燃
焼室６内に強いスワールを形成し、このスワールは燃焼
時期まで持続される。また、吸気行程終期には、スキッ
シュゾーン１０から主燃焼室８内に混合気がスキッシュ
流として噴出されて、主燃焼室８内に乱流を形成し、こ
の乱流も燃焼時期まで持続される。このような状態から
点火位置で点火プラグ２１により主燃焼室８内の混合気
に着火すると、火焔は高速で主燃焼室８内の全域に伝播
された後にスキッシュゾーン１０側に伝播される。

（考案の効果） 本考案は、以上述べたことから明らかなように、２つの
吸気ポートを設けているので吸気効率が向上すると共
に、吸気ポートの一方及び排気ポートを凹部に開口させ
たので、主燃焼室内の残留燃焼ガスの掃気効率を向上さ
せることができ掃気を向上させることができる。

また、２つの吸気ポートから吸入される混合気はシリン
ダの同一周方向に向けて主燃焼室側に流れるので、低負
荷時及び高負荷時に拘わりなく、吸気行程時に燃焼室内
に充分なスワールが発生して燃焼速度が向上し、この結
果、特に高負荷時のノッキング限界を向上させて出力を
向上させることができる。

勿論、２つの吸気ポートを設けてあるので充填効率が十
分に確保されると共に、これに加えて両吸気ポートから
の吸気がシリンダ同一周方向において供給されるので、
この両吸気ポートからの吸気供給がよりスムーズに行な
われて、充填効率がより一層向上されることにもなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る燃焼室構造を備えるエンジンの吸
気通路に沿う断面図。 第２図は第１図に示したエンジンの排気通路に沿う断面
図。 第３図は第１図、第２図に示したシリンダヘッドの底面
図。 １：エンジン本体 ２：シリンダブロック ３：シリンダヘッド ３ａ：ヘッド内壁面 ４：シリンダ ５：ピストン ６：燃焼室 ７：凹部 ８：主燃焼室 １０：スキッシュゾーン １１：第１の吸気ポート １２：第２の吸気ポート １３：第１の排気ポート １４：第２の排気ポート １５：第１の吸気バルブ １６：第２の吸気バルブ １７：第１の排気バルブ １８：第２の排気バルブ １９：吸気通路 １９ａ：連通部分 ２０：排気通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−152120（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−25032（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−17222（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭46−32366（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭43−28322（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭58−45571（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シンダヘッドのヘッド内壁面に、シリンダ
   の周方向に沿って延びると共にシリンダの中心を境にし
   て略半分の領域において凹部が形成されて、ピストンが
   上死点まで移動したとき、前記凹部とピストン上面との
   間に主燃焼室が形成されると共に、前記ヘッド内壁面の
   凹部以外の部分とピストン上面との間にスキッシュゾー
   ンが形成されるようにされ、 排気バルブにより開閉される一つの排気ポート及び第１
   吸気バルブにより開閉される第１吸気ポートが、シリン
   ダ周方向において隣り合うようにして前記凹部に開口さ
   れると共に、該排気ポートと第１吸気ポートとの開時期
   が互いにオーバラップするように設定され、 第２吸気バルブで開閉される第２吸気ポートが、前記ヘ
   ッド内壁面の凹部以外の部分でかつ前記第１吸気ポート
   に対してシリンダ周方向において隣り合うように開口さ
   れ、 前記シリンダヘッドに形成された一つの吸気通路が、前
   記第１吸気ポートおよび第２吸気ポートに連通され、 前記吸気通路は、前記第２吸気ポートからの吸気が前記
   主燃焼室内で前記第１吸気ポートを掃過した後前記排気
   ポートを掃過するように指向されると共に、該第２吸気
   ポートから該第１吸気ポートへ向かう連通部分がシリン
   ダ周方向にほぼ沿うようにされて、該第１と第２の各吸
   気ポートからの吸気がシリンダ内で同一方向の吸気スワ
   ールを生成するように設定され、 前記凹部内に、前記第１吸気ポートと排気ポートとの間
   において点火ギャップが配設されている、 ことを特徴とするエンジンの燃焼室構造。