JPH086594B2 - 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） 本発明は燃焼特性の安定化を図った内燃機関の燃焼室
に関する。

（従来の技術） 内燃機関の吸排気効率を高めて機関出力を向上させる
ために、各燃焼室に対してそれぞれ一対づつの吸気弁と
排気弁とを備えた多弁式の内燃機関が実用化され、広く
普及している。

また、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、２つの吸気弁をもつものでは、主として部
分負荷域における燃焼改善をねらって、シリンダ内での
吸気スワールを発生させる場合、通常シリンダ中心に対
して反対サイドに各吸気弁が位置するため、各吸気弁か
らの吸気流が正面から衝突し、シリンダ内周に沿うスワ
ール（横スワール）を維持することが難しく、このため
スワールはピストンの運動方向への、いわゆる縦スワー
ルが主流となる。

この縦スワールは、ピストンの下降に伴い、吸気ポー
トから燃焼室の斜め下方に向けて流入した吸気が、対向
する排気弁の下面を通り、シリンダ内壁面、ピストン頂
面に当たり、縦渦を描くように上昇していく流れであ
る。

（発明が解決しようとする課題） ところが、吸気弁と対向する排気弁との間の燃焼室壁
面には、通常、垂直方向に突出する鋭い稜線が存在する
ため、吸気弁と吸気弁シートの隙間から流入し、その壁
面に沿う主流は、稜線により下方に向けられ、ピストン
頂面に激しく正面衝突する。このため、吸入行程から圧
縮行程にかけて十分に縦スワールを持続させることが難
しく、燃料と空気の混合が促進されず、部分負荷域での
燃料改善が不十分となることがあった。

また、燃焼室内における吸気の流れが稜線によって阻
害されることから、高回転域において吸入効率が伸び
ず、高出力化にとっての阻害にもなっている。

本発明はこのような問題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） そこで本発明は、燃焼室のほぼ中央に点火栓を配置す
ると共に、その同一サイドに一対の吸気弁を、反応サイ
ドに一対の排気弁をそれぞれ対向的に配設した内燃機関
において、前記各吸気弁の吸気弁シートのシート面にそ
れぞれ連なる円錐面により燃焼室壁面の一部を形成する
と共に、吸気弁と排気弁との対向部間にて、排気弁シー
トの下面を吸気弁シートに連なる前記円錐面の略延長に
位置させるようにした。

（作用） 各吸気弁から燃焼室に流入する吸気は、吸気弁シート
との環状隙間から、これに連なる燃焼室壁の円錐面に沿
って多くの流れが案内される。円錐面に沿う流れは、流
入角度が不変のために渦などが発生しにくく、吸気の充
填効率が高められる。

また吸気ポートから斜めに燃焼室に流入した吸気の主
流は、対向する排気弁の下面へと流れていくが、吸気弁
と排気弁との間には突出する稜線がなく、しかも円錐面
の延長上に排気弁シートの下面があるため、吸気の主流
は渦などを発生せずに円滑に流れつつ、シリンダ内壁面
からピストン頂面にかけて回り込み、十分に強い縦スワ
ールを生起する。

（実施例） 以下、本発明の実施例の図面に基づいて説明する。

第１図、第２図に示す第１の実施例において、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の上面との間
に燃焼室19が画成される。

シリンダヘッド４には、燃焼室19の天井壁面の中心部
に位置して点火栓18が取付けられ、この周囲に位置して
２つの吸気弁13、並びに２つの排気弁14が配設される。

第２図はシリンダ列方向に直角な切断面を示すが、各
吸気弁13と排気弁14は、シリンダ列中心線Ｍを境にして
互いに反対のサイドに位置し、かつ中心線Ｍと直交する
線Ｎによって区切られた領域の各中心にほぼ弁軸心が位
置、各一対の吸気弁13と排気弁14が互いに対向するよう
に配置される。

各吸気弁13はシリンダ列中心線Ｍを境にして、シリン
ダヘッド４の同一サイドに形成した並列的な吸気ポード
５と連通し、同様にして排気弁15も排気ポート７と連通
する。

そして、燃焼室19のシリンダヘッド側の天井壁面は、
各吸気弁シート６及び各排気弁シート８を中心にして、
各弁の着座面からほぼ接線方向に延びる円錐面９及び10
の一部をもって形成される。このとき、吸気弁13と排気
弁14が対向する部分において、第２図にも示すように、
吸気弁13側の円錐面９の略延長に排気弁シート８の下面
が位置するように設置され、かつ、吸気弁シート６と排
気弁シート８との間にはさまれた壁面は、滑らかに連な
る平滑面22に形成される。

また、この平滑面22の両側に位置して、前記円錐面９
と10を接続する斜面20と21が形成される。

したがって、各一対の吸気弁13と排気弁14を取り囲む
ようにして、２つの並列な楕円形のドーナツ状斜面が、
円錐面９、10と斜面20、21によって形成される。

そして、これらドーナツ状斜面の間に点火栓18が配設
されるものである。

燃焼室19の四方の周辺部には、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、16と17が形成され
る。スキッシュエリヤ15と16は円錐面９とシリンダ内面
との間に、また一対のスキッシュエリヤ17は斜面20とシ
リンダ内面との間に形成される。

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13が開くと吸
気弁シート６との環状隙間から燃焼室19へ流れ込み、そ
の主流は吸気弁シート６に連なる円錐面９に沿って案内
される。円錐面に沿う吸気の流れは渦を発生することな
く滑らかに流入し、高速回転域においても吸気充填効率
を高める働きをする。

吸入空気の主流は、吸気ポート５の傾斜角度に応じ
て、吸気弁13から対向する排気弁14の下面に向けて流れ
込む。

この吸気弁13と排気弁14とにはさまれた部分には平滑
面22が形成され、しかも円錐面９のほぼ延長上に排気弁
シート８の下面があって、下方に突出するものがなく、
さらに平滑面22の両側は斜面20と21により取り囲まれて
いるため、吸入空気の主流はその進行を妨げられことが
なく、排気弁14の下面を通過して円錐面10からシリンダ
内壁面へと速やかに進み、さらにピストン12の頂面に当
たって上方へと回り込んでいく。

このようにして、並列した各吸気弁13から燃焼室19に
それぞれ流入した吸気は、互いに衝突することなく、強
力な縦スワールを生成する。このため、部分負荷域での
混合気性状と火炎伝播が改善され、燃焼特性の安定化が
図れる。

他方、燃焼室19の周辺部の四方には、スキッシュエリ
ヤ15、16と17があり、ピストン圧縮上死点付近で周辺部
の混合気を中央に向けて押し出すスキッシュ作用を生じ
るため、燃焼の促進が図れる。

同時に点火栓18から最も遠く、エンドガスゾーンとな
りやすい部分には、これらスキッシュエリヤ15、16、17
が構成され、これによってエンドガスを冷却するので、
低速高負荷域等におけるノッキングの抑制機能が高ま
る。

第３図〜第５図の実施例は、吸気弁13と排気弁14の弁
径を等しくし、また、ピストン12の頂面30に一対の浅い
凹部31を並設したものである。

吸気弁13と排気弁14の弁径を等しくすることにより、
各一対の吸気弁13と排気弁14を取り囲む楕円形のドーナ
ツ状斜面が、互いに平行に延び、かつ同一幅となるの
で、空間的に均一な縦スワールが形成される。さらにこ
の楕円形に対応して、ピストン12の頂面30に形成した凹
部31は縦スワールの減衰を防いで、圧縮行程にかけても
スワールを持続させる効果を生じる。

なお、このピストン12の凹部31は、もちろん第１の実
施例と組み合わせてもよい。

第６図、第７図に示す実施例は、吸気弁13と排気弁14
との間の燃焼室壁面を、円錐面９と10とで形成し、円錐
面９の延長上に排気弁シート８の下面が位置するように
して、この間にとくに平滑面22は設けていない。

ただし、各一対の吸気弁13と排気弁14との間の、燃焼
室19の周辺側には、円錐面９、10とは頂角の異なる円錐
面または曲面で形成した斜面20aを設け、シリンダ周辺
部へと向かう流れの一部を、この斜面20aにより案内し
て排気弁14の下面へと向かわせる。

この実施例においても、吸気弁13と排気弁14との間の
燃焼室壁面は滑らかに連なり、したがって吸入空気の主
流の流入を妨げることなく、強力な縦スワールを生起さ
せることができる。

第８図の実施例は、吸気弁13と排気弁14の各円錐面９
と10との間を滑らかにつなぐ斜面20bを形成したもの
で、第６図と同様な効果を発揮する。

第９図、第10図の実施例は、円錐面９と排気弁シート
８との関係は前記各実施例と同様に設定した上で、燃焼
室19の天井壁面の中央部に凹部25を形成し、ここに点火
栓18を取付けるようにしたもので、この凹部25は各一対
の吸気弁13と排気弁14で取り囲まれた浅い偏平な方形凹
部で構成される。なお、26は円錐面間の稜線を示す。

吸気弁13から流入した吸気は、吸気弁シート６との間
隙が環状に形成されるので、一部が中央の点火栓18の方
にも向かう。しかし、点火栓18は燃焼室壁面よりもくぼ
んだ偏平な凹部25に形成されるので、燃料が直接的に点
火栓18に衝突するのが回避され、とくに暖機運転時など
点火栓18のくすぶり（不整着火）を防いで、安定生を高
めることができる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、各吸気弁から燃焼室に
流入する吸入空気は、吸気弁シートに連なる燃焼室壁の
円錐面に沿って渦などを生じることなく滑らかに案内さ
れ、高速回転域でも十分に高い吸気の充填効率を維持
し、また吸気ポートから斜めに燃焼室に流入した吸気の
主流は、吸気弁と対向する排気弁の下面へ向けて途中に
流れを阻害するものがないため、渦などを発生せずに、
排気弁の下面を通ってシリンダ内壁面からピストン頂面
にかけて速やかに回り込み、十分に強い縦スワールを生
起し、部分負荷域での燃焼改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す平面図、第２図は
同じくそのＡ−Ａ線断面図、第３図は第２の実施例を示
す平面図、第４図は同じくピストン頂面の平面図、第５
図はそのＢ−Ｂ線断面図、第６図は第３の実施例の平面
図、第７図はそのＣ−Ｃ線断面図、第８図は第４の実施
例の平面図、第９図は第５の実施例の平面図、第10図は
そのＤ−Ｄ線断面図である。 ４……シリンダヘッド、５……吸気ポート、６……吸気
弁シート、８……排気弁シート、9,10……円錐面、11…
…シリンダブロック、12……ピストン、13……吸気弁、
14……排気弁、15,16,17……スキッシュエリヤ、18……
点火栓、19……燃焼室、20,21……斜面、22……平滑
面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室のほぼ中央に点火栓を配置すると共
   に、その同一サイドに一対の吸気弁を、反対サイドに一
   対の排気弁をそれぞれ対向的に配設した内燃機関におい
   て、前記各吸気弁の吸気弁シートのシート面にそれぞれ
   連なる円錐面により燃焼室壁面の一部を形成すると共
   に、吸気弁と排気弁との対向部間にて、排気弁シートの
   下面を吸気弁シートに連なる前記円錐面の略延長に位置
   させたことを特徴とする内燃機関の燃焼室。