JPH07111134B2 - 内燃機関の燃焼室 - Google Patents

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構造の改良に関する。

（従来の技術） 内燃機関の燃焼室への吸気の流入効率を高めるために、
吸気弁シートのシート面（当たり面）に接する球面の一
部により、燃焼室壁面を形成し、吸気弁と吸気弁シート
との隙間から燃焼室に流入する吸気の流れを円滑化する
提案がある（実公昭51−21203号公報）。

ところで、各燃焼室に２つの吸気弁と２つの排気弁をも
つ４弁式の内燃機関の燃焼室構造は、主としてペントル
ーフ型燃焼室が一般的である。

これは第５図〜第７図にも示すように、シリンダヘッド
４とシリンダブロック11とピストン12とで画成される燃
焼室３が、いわゆる屋根型をしており、燃焼室３のほぼ
中心を通るようにして稜線3aがあり、この稜線3aから左
右にフラットな斜面2a、2bが延び、この斜面2a、2bに吸
気弁13と排気弁14の各弁シート６と８が、同一面をなす
ように配設される。

なお、稜線3aの通る中央部分に位置して点火栓17が取付
けられる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このようなペントループ型の燃焼室３にあっ
ては、排気弁シート８がフラットな斜面2bにあり、排気
弁シート８のシート面と燃焼室壁面とが滑らかに連続し
ていないため、排気弁14が開いたときの、燃焼ガスの排
気ポート７への排出抵抗が大きく、シリンダ内残留ガス
割合を増大させる原因となっていた。

また、燃焼室３の形状が稜線3aを境にして対称的で、そ
の容積は吸気弁側と排気弁側とでほぼ半々であり、この
ため、温度が高く熱容量の大きい排気弁側の熱を、燃料
の霧化促進に十分に活用できなかった。

本発明はこのような問題に着目し、排気効率を高めると
共に燃焼特性の改善を図った、新規な燃焼室構造を提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段） そこで本発明は、燃焼室に吸気弁と排気弁を設け、燃焼
室壁面の一部を排気弁シートの円錐状シート面に連なる
円錐面により形成すると共に、この円錐面の一部にこれ
と同一面となるように吸気弁シートを配設した。

（作用） 吸気行程で排気弁が開くと、燃焼室から高圧の燃焼ガス
が低圧の排気ポートに向かって勢いよく流出する。燃焼
室壁面が排気弁シート面から接線方向に延びる円錐面で
形成されているため、排気ポートに向かう燃焼ガスは、
多くが円錐面に沿って排気弁シートの方向に乱れること
なく直線的に流れる。このため、燃焼ガスの排出効率が
高まり、シリンダ内残留ガス割合が大幅に低減する。

また、燃焼室壁面が排気弁シートを中心とする円錐面を
もって形成され、その円錐斜面の一部に吸気弁シートが
存在するため、燃焼室容積割合は排気弁側で大きく、吸
入から圧縮行程で混合気が受ける高温の排気弁周辺から
の受熱量が多くなり、燃料の霧化が促進されるなど、混
合気の性状が改善され、燃焼性能の向上につながる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図、第２図に示す第１の実施例について、４はシリ
ンダヘッド、11はシリンダブロック、12はピストンで、
シリンダヘッド４の下面とピストン12の下面との間に燃
焼室18が画成される。

シリンダヘッド４には、燃焼室18の（天井）壁面の中心
部に位置して点火栓17が取付けられ、この周囲に位置し
て２つの吸気弁13a、13b並びに２つの排気弁14a、14bが
配設される。

第２図の平面図に示すように、各吸気弁13a、13bと排気
弁14a、14bは、シリンダ列中心線を境にして互いに反対
のサイドに位置し、かつ各一対の吸気弁13a、13bと排気
弁14a、14bが互いに対向するように配置される。

各吸気弁13aと13bはシリンダ列中心線を境にして、シリ
ンダヘッダ４の同一サイドに並列的に形成した各吸気ポ
ート５と連通し、同様にして排気弁14aと14bも並列的な
各排気ポート７と連通する。

そして、燃焼室18のシリンダヘッド側の天井壁面は、各
排気弁シート８の円錐状に形成されたシート面（排気弁
着座面）からほぼ接線方向に延びる円錐面9a及び9bの一
部をもって形成される。

そしてこの円錐面9aと9bの斜面の一部と同一面をなすよ
うにして、前記各吸気弁シート６が配設される。なお、
吸気弁シート６の周囲のうち円錐面9a、9bよりも陥没し
ている部分については、これら円錐面9a、9bに対して、
滑らかな円弧面6a、6bにより接続する。

両円錐面9aと9bとの境は、燃焼室18のほぼ中心を通る稜
線10で画成されている。

燃焼室18の周辺部には、シリンダヘッド４の下面と同一
面の、スキッシュエリヤ15と16とが形成される。

以上のように構成され、次に作用を説明する。

吸気ポート５からの吸入空気は、吸気弁13a、13bが開く
と吸気弁シート６との環状隙間から燃焼室18へ流入し、
このとき吸気ポート５の傾斜角度に応じて、各吸気弁13
a、13bからそれぞれ対向する排気弁14a、14bの下面に向
かいつつ縦スワールを形成する。

ところで、燃焼室18は排気弁シート８を中心とする円錐
面9aと9bによって画成され、排気弁側の燃焼室容積割合
が大きくなっているため、吸気から圧縮行程において、
高温の排気弁周囲から混合気が受ける熱量が多くなり、
このため燃料の霧化が大幅に促進される。

したがって圧縮上死点付近で点火栓17による点火が行な
われると、性状が改善された混合気は前記スワールによ
るガス流動と相まって、効率よく安定して燃焼する。

次いで排気行程で排気弁14a、14bが開くと、高圧の燃焼
ガスは低圧の排気ポート７に向けて勢いよく流出する
が、このとき燃焼ガスの流れは、円錐面9a、9bに沿って
乱れることなく円滑に排気弁シート８に向けて案内さ
れ、円錐面9a、9bの延長上にある排気弁14a、14bと各排
気弁シート８との間隙から、排気ポート７へと抵抗なく
流出する。この結果、排気効率が高まり、シリンダ内残
留ガス割合も減り、また点火栓17の付近も完全に掃気さ
れる。

したがってこれらにより燃焼特性が向上し、運転性や燃
費、排気組成等が大幅に改善される。

次ぎに第３図の実施例を説明すると、これは点火栓17を
燃焼室18の中心から排気弁側に近付けたもので、点火栓
17の付近の掃気効率を一層高め、さらに点火栓17は吸気
弁シート６よりも円錐斜面のより高い位置にくることか
ら、冷間時など吸気中に含まれる燃料液滴が多いときで
も、これらによる点火栓17のくすぶりを避けることがで
きる。

また、第４図の実施例は、燃焼室18の周辺部に、スキッ
シユエリア15と16に加えてこれらの間にさらにスキッシ
ユエリア20と21を設けたもので、燃焼室周辺の燃焼ガス
を排気上死点付近でのスキッシュ作用によって燃焼室中
央に押し出し、残留ガス割合をさらに減少させている。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、燃焼室壁面が排気弁シー
ト面から接線方向に延びる円錐面で形成されているた
め、排気行程で排気ポートに向かう燃焼ガスは、多くが
円錐面に沿って乱れることなく直線的に流れ、このため
燃焼ガスの排出効率が高まり、シリンダ内残留ガス割合
が低減する一方、排気弁シートを中心とする円錐面の斜
面の一部に吸気弁シートが存在するため、燃焼室容積割
合は排気弁側で大きく、高温の排気弁周辺からの混合気
の受ける受熱量が多くなり、燃料の霧化促進など混合気
の性状が改善され、これらが相まって燃焼性能の大幅な
向上が図れる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例を示す縦断面図（第２図
のＡ−Ａ断面図）、第１図（Ａ）はその一部拡大図、第
２図は平面図、第３図、第４図は第２、第３の実施例を
それぞれ示す平面図である。第５図は従来例の縦断面
図、第６図は同じく燃焼室の平面図、第７図は第６図の
Ｂ−Ｂ断面図である。 ４……シリンダヘッド、６……吸気弁シート、８……排
気弁シート、9a,9b……円錐面、10……稜線、11……シ
リンダブロック、12……ピストン、13a,13b……吸気
弁、14a,14b……排気弁、17……点火栓、18……燃焼
室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室に吸気弁と排気弁を設け、燃焼室壁
   面の一部を排気弁シートの円錐状シート面に連なる円錐
   面により形成すると共に、この円錐面の一部にこれと同
   一面となるように吸気弁シートを配設したことを特徴と
   する内燃機関の燃焼室。