JPH09280052A - 内燃機関の燃焼室構造 - Google Patents

内燃機関の燃焼室構造

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JPH09280052A JP8089581A JP8958196A JPH09280052A JP H09280052 A JPH09280052 A JP H09280052A JP 8089581 A JP8089581 A JP 8089581A JP 8958196 A JP8958196 A JP 8958196A JP H09280052 A JPH09280052 A JP H09280052A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スキッシュによって燃焼室中央部に強い乱れ
を発生させることができる内燃機関の燃焼室構造におい
て、スキッシュエリア内での燃焼を改善すること。 【解決手段】 燃焼室中心を通る少なくとも一方向の縦
断面において燃焼室上壁面が略三角形状を呈する内燃機
関の燃焼室構造において、ピストン５頂面の周囲部及び
燃焼室上壁面２によってスキッシュエリアが形成され、
ピストン頂面の周囲部及び燃焼室上壁面の少なくとも一
方には、スキッシュエリアの内側において半径方向外向
きの気流が衝突する段差が設けられ、少なくとも前述の
縦断面近傍において段差の高さＨはスキッシュエリアの
最小間隙Ｓとほぼ同じ高さとされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な内燃機関において、シリンダヘ
ッドに形成される燃焼室上壁面は、吸・排気弁の配置の
しやすさから略円錐形状とされ、その頂部に点火プラグ
が配置されている。実開昭６０−１０２４２８号公報に
は、このような形状の燃焼室において、燃焼室上壁面に
おける周囲部を下方へ突出させると共に、ピストン頂面
における周囲部を上方へ突出させ、圧縮行程末期におい
て燃焼室上壁面における周囲部とピストン頂面における
周囲部とを互いに近接させることにより、スキッシュ流
を発生させることが提案されている。
【０００３】燃焼室上壁面における周囲部の下面及びピ
ストン頂面における周囲部の上面は、燃焼室上壁面の円
錐形状に対して略平行とされている。それにより、スキ
ッシュ流は燃焼室周囲から点火プラグに向かい互いに衝
突して点火プラグ近傍に強い乱れが発生し、燃焼室中央
部における燃焼速度を速めることが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】圧縮上死点直後、ピス
トンの下降に伴って燃焼室上壁面における周囲部とピス
トン頂面における周囲部とによって形成されるスキッシ
ュエリアには、逆スキッシュと呼ばれる混合気が吸い込
まれる現象が発生する。前述の従来技術において、燃焼
室上壁面における周囲部は大きく突出し、燃焼室上壁面
に対して比較的高い段差が形成されているために、この
逆スキッシュの発生に際して、スキッシュエリアの内側
には、燃焼室上壁面に沿って燃焼室の半径方向外向きに
進行する混合気が、この段差に衝突し、縦方向の大きな
渦が発生している。しかしながら、この時、スキッシュ
エリアの隙間は、強いスキッシュ流を発生させるため
に、非常に小さくされており、それにより、混合気は整
流されてスキッシュエリアに吸い込まれる。
【０００５】その後、火炎がスキッシュエリアの直ぐ内
側に達し、さらなるピストンの下降に伴って火炎がスキ
ッシュエリアに吸い込まれ、スキッシュエリア内に存在
する混合気を燃焼させる。しかしながら、スキッシュエ
リア内の混合気には乱れが生じていないために、燃焼室
中央部に比較して燃焼速度が低下し、スキッシュエリア
内において良好な燃焼を実現することができない。
【０００６】従って、本発明の目的は、スキッシュによ
って燃焼室中央部に強い乱れを発生させることができる
内燃機関の燃焼室構造において、スキッシュエリア内で
の燃焼を改善することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
による内燃機関の燃焼室構造は、燃焼室中心を通る少な
くとも一方向の縦断面において燃焼室上壁面が略三角形
状を呈する内燃機関の燃焼室構造において、ピストン頂
面の周囲部及び前記燃焼室上壁面によってスキッシュエ
リアが形成され、前記ピストン頂面の周囲部及び前記燃
焼室上壁面の少なくとも一方には、前記スキッシュエリ
アの内側において燃焼室の半径方向外向きの気流が衝突
する段差が設けられ、少なくとも前記縦断面近傍におい
て前記段差の高さは前記スキッシュエリアの最小間隙と
ほぼ同じ高さとされていることを特徴とする。
【０００８】この内燃機関の燃焼室構造によれば、圧縮
行程末期においてスキッシュエリアで生成されるスキッ
シュによって燃焼室中央部に強い乱れを発生させること
ができる。また、ピストン頂面の周囲部及び燃焼室上壁
面の少なくとも一方には、スキッシュエリアの内側にお
いて、燃焼室の半径方向外向きの気流が衝突する段差が
設けられており、圧縮上死点直後、逆スキッシュが発生
する際に、スキッシュエリアの内側には、燃焼室上壁面
に沿って燃焼室の半径方向外向きに進行する混合気がこ
の段差に衝突することによって縦方向の渦が生成されて
いる。燃焼室上壁面が略三角形状を呈する燃焼室中心を
通る少なくとも一方向の縦断面の近傍においては、この
段差は、スキッシュエリアの最小間隙とほぼ同じ高さと
されているために、少なくともこの部分における縦方向
の渦の大きさは、スキッシュエリアの最小間隙とほぼ等
しく、逆スキッシュによって整流されることなくスキッ
シュエリアに吸い込まれる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明による内燃機関の燃
焼室構造の第１実施形態を示す概略縦断面図であり、図
２はその平面図である。これらの図において、１は略円
錐状の燃焼室上壁面２が形成されたシリンダヘッド、３
はシリンダボア４が形成されたシリンダブロック、５は
シリンダボア４内を摺動するピストンである。燃焼室上
壁面２の頂部近傍には点火プラグ６が配置されている。
簡単のため吸気弁及び排気弁は省略されている。
【００１０】燃焼室上壁面２の周囲部は、吸気弁及び排
気弁用の開口部７，８を避けて部分的に下方向に突出し
ており、ピストン５頂面の周囲部はリング状に上方向に
突出している。燃焼室上壁面２の周囲部の下面２ａ及び
ピストン５の頂面の周囲部の上面５ａは、燃焼室上壁面
２の円錐形状に対して略平行に形成されている。これら
の下面２ａ及び上面５ａは、圧縮行程末期において、互
いに近接して図２に網目によって示す部分に斜め方向に
延在するスキッシュエリアを形成する。それによって、
燃焼室の周囲から点火プラグ６方向へのスキッシュ流が
生成されるために、点火プラグ６近傍でスキッシュ流が
互いに衝突して強い乱れが発生し、燃焼室中央部におい
て燃焼速度の速い良好な燃焼を実現することができる。
本実施形態において、スキッシュ流は、スキッシュエリ
アを形成する燃焼室上壁面２の周囲部が下方向に突出し
ているために、燃焼室上壁面２との接触によって減衰す
ることなく、点火プラグ６近傍で衝突させることがで
き、発生する乱れを非常に強いものとすることができ
る。
【００１１】圧縮上死点直後、ピストン５の下降に伴っ
て、スキッシュエリアに混合気が吸い込まれる逆スキッ
シュが発生する。この時、スキッシュエリアの内側にお
いて、混合気が燃焼室上壁面２に沿って燃焼室の半径方
向外向きに進行し、燃焼室上壁面２の周囲部との段差に
衝突することによって縦方向の渦が発生する。本実施形
態において、この段差は、圧縮上死点における燃焼室上
壁面２の周囲部の下面２ａ及びピストン５の頂面の周囲
部の上面５ａとの間の最小距離、すなわち、スキッシュ
エリアの最小間隙Ｓとほぼ同じ高さＨを有するように形
成されている。それによって、スキッシュエリア近傍の
拡大図である図３に示すように、発生する縦方向の渦
は、スキッシュエリアの最小間隙Ｓ（１〜２ｍｍ）とほ
ぼ等しい小さなものとなり、整流されることなくスキッ
シュエリアに吸い込まれ、スキッシュエリア内全体に乱
れが発生する。
【００１２】その後、火炎がスキッシュエリアの直ぐ内
側に達し、さらなるピストンの下降に伴って火炎がスキ
ッシュエリアに吸い込まれ、スキッシュエリア内に存在
する混合気を燃焼させる。スキッシュエリア内の混合気
は、前述のように乱れが発生しているために、スキッシ
ュエリア内においても燃焼速度の速い良好な燃焼が実現
される。
【００１３】図４は、第２実施形態を示す図３に相当す
る拡大図である。本実施形態では、前述同様な高さＨを
有する段差が、燃焼室上壁面２’においてピストン５頂
面の周囲部の上面５ａと対向する位置に設けられてい
る。このような燃焼室構造によっても、圧縮上死点直後
において、前述同様、逆スキッシュに際して、発生した
小さな渦が整流されることなくスキッシュエリア内に吸
い込まれ、スキッシュエリア内全体に乱れを発生させる
ことができる。
【００１４】図５は、第３実施形態を示す図３に相当す
る拡大図である。本実施形態では、前述同様な高さＨを
有する段差が、ピストン５’頂面における周囲部の上面
５ａ’に設けられている。一方、燃焼室上壁面２”には
特に段差は設けられていない。このような燃焼室構造に
よっても、燃焼室上壁面２”の周囲部の下面２ａ”とピ
ストン５’頂面の周囲部の上面５ａ’とによってスキッ
シュエリアが形成される。圧縮上死点直後においては、
前述同様、逆スキッシュが発生し、これに際して、スキ
ッシュエリアの内側にスキッシュエリアの最小間隙Ｓと
ほぼ等しい小さな渦を発生させることができ、この渦が
整流されることなくスキッシュエリア内に吸い込まれ、
スキッシュエリア内全体に乱れを発生させることができ
る。
【００１５】図６は、第１実施形態における吸気弁９近
傍の縦断面図である。燃焼室上壁面２に形成した段差
は、前述したように、一点鎖線で示す従来に比較して、
かなり低くされているために、吸気行程における吸気弁
９近傍の開口面積が大きくなり流体抵抗をかなり低減す
ることができ、その分、充填効率を向上させることが可
能となる。排気弁近傍についても同様であり、排気抵抗
をかなり低減することができる。
【００１６】前述した全ての実施形態においては、燃焼
室上壁面は略円錐状であり、段差全体を前述したように
構成することによって、逆スキッシュが起こる際には、
スキッシュエリア内全体に乱れを発生させることができ
る。しかしながら、これは、本発明を限定するものでは
なく、例えば、ペントルーフ形状の燃焼室上壁面を有す
る内燃機関の燃焼室構造においては、吸気弁が配置され
る面と排気弁が配置される面とによって略三角形状を呈
する燃焼室中心を通る縦断面位置近傍においてだけ、図
１、図３、図４、又は図５に示すように段差の高さを規
制してもよい。
【００１７】これによっても、少なくともこの縦断面位
置近傍においては、逆スキッシュが起こる時にスキッシ
ュエリア内に乱れを発生させることができ、従来に比較
してスキッシュエリア内の燃焼速度が速まり燃焼を改善
することが可能となる。さらに、従来においては、スキ
ッシュエリア内全体の燃焼速度が遅いために、スキッシ
ュエリア内でノッキングが発生する可能性があった。こ
のようなペントルーフ形状の燃焼室構造によっても、ス
キッシュエリア全体の燃焼速度は速められないが、ノッ
キングが発生するのは、燃焼室周囲で温度が最も低く最
後に燃焼する部分、すなわち、スキッシュエリアの吸気
弁側であり、この部分は段差の高さが前述のように規制
されているために、スキッシュエリア内に乱れを発生さ
せることができ、この部分の燃焼速度が速まり、ノッキ
ングの発生を確実に防止することができる。
【００１８】
【発明の効果】このように、請求項１に記載の本発明に
よる内燃機関の燃焼室構造によれば、圧縮行程末期にお
いてスキッシュエリアで生成されるスキッシュによって
燃焼室中央部に強い乱れが発生し、燃焼初期において燃
焼速度の速い良好な燃焼を実現することができる。ま
た、ピストン頂面の周囲部及び燃焼室上壁面の少なくと
も一方には、スキッシュエリアの内側において、燃焼室
の半径方向外向きの気流が衝突する段差が設けられてお
り、圧縮上死点直後、逆スキッシュが発生する際に、ス
キッシュエリアの内側には、燃焼室上壁面に沿って燃焼
室の半径方向外向きに進行する混合気がこの段差に衝突
することによって縦方向の渦が生成され、燃焼室上壁面
が略三角形状を呈する燃焼室中心を通る少なくとも一方
向の縦断面の近傍においては、この段差は、スキッシュ
エリアの最小間隙とほぼ同じ高さとされているために、
少なくともこの部分における縦方向の渦の大きさは、ス
キッシュエリアの最小間隙とほぼ等しく、逆スキッシュ
によって整流されることなくスキッシュエリアに吸い込
まれてスキッシュエリア内に強い乱れが生成され、スキ
ッシュエリア内において少なくともこの部分の混合気が
燃焼する際には燃焼速度の速い良好な燃焼を実現するこ
とができ、従来に比較してスキッシュエリア内の燃焼を
改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関の燃焼室構造の第１実施
形態を示す概略縦断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１のＡ部拡大図である。
【図４】第２実施形態における図１に相当する図であ
る。
【図５】第３実施形態における図１に相当する図であ
る。
【図６】第１実施形態の吸気弁近傍の拡大断面図であ
る。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド ２，２’，２”…燃焼室上壁面 ３…シリンダブロック ４…シリンダボア ５，５’…ピストン ６…点火プラグ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼室中心を通る少なくとも一方向の縦
    断面において燃焼室上壁面が略三角形状を呈する内燃機
    関の燃焼室構造において、ピストン頂面の周囲部及び前
    記燃焼室上壁面によってスキッシュエリアが形成され、
    前記ピストン頂面の周囲部及び前記燃焼室上壁面の少な
    くとも一方には、前記スキッシュエリアの内側において
    燃焼室の半径方向外向きの気流が衝突する段差が設けら
    れ、少なくとも前記縦断面近傍において前記段差の高さ
    は前記スキッシュエリアの最小間隙とほぼ同じ高さとさ
    れていることを特徴とする内燃機関の燃焼室構造。
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