JPH1182031A - エンジンの燃焼室構造 - Google Patents

エンジンの燃焼室構造

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JPH1182031A
JPH1182031A JP9248267A JP24826797A JPH1182031A JP H1182031 A JPH1182031 A JP H1182031A JP 9248267 A JP9248267 A JP 9248267A JP 24826797 A JP24826797 A JP 24826797A JP H1182031 A JPH1182031 A JP H1182031A
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JP
Japan
Prior art keywords
piston
combustion chamber
cylinder head
engine
exhaust
Prior art date
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Pending
Application number
JP9248267A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Osawa
宏 大澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
Application filed by Suzuki Motor Corp filed Critical Suzuki Motor Corp
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Publication of JPH1182031A publication Critical patent/JPH1182031A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/104Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車に搭載する4ストローク燃料直噴
式エンジンの燃焼室構造に改良を加えて、エンジンの小
型化と製作の容易化を図ったものである。 【解決手段】 トップエントリーポートを有する燃料直
噴式エンジンにおいて、吸気バルブ8と排気バルブ9の
傾斜角を、それぞれ複数の気筒軸を結ぶ面から20度以
内にすると共に、ピストン16の頂部をフラットにし、
かつ吸気バルブ側に偏倚させた浅い凹部を形成した。そ
してこの凹部の縦断面形状を、インジェクタ12側の傾
斜面を点火プラグ4側の傾斜面に対して緩やかに形成
し、ピストン16の頂部の排気側とシリンダヘッド1の
下面との間にスキッシュエリアを形成した。これらによ
り小型化と、燃料流入の円滑化と、製作容易化を図るこ
とが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車に搭載する
4ストローク燃料直噴式のエンジンの燃焼室構造に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】吸気バルブを介さずに燃料を燃焼室に直
接噴射する燃料直噴式のエンジンにおいては、混合気を
点火プラグの方に導いて成層燃焼を得ることになる。こ
のようにした先行技術としては、特開平5−24004
7号公報ならびに特開平6−81651号公報に開示さ
れたものがある。これらのものは、トップエントリーポ
ート(シリンダヘッド上面に設けられた開口からシリン
ダヘッド下面に設けられた燃焼室の上面に向かって気筒
軸方向に延びる吸気ポート)を設け、あるいは燃焼室吸
気側に臨むインジェクタを設け、または上面が凹部とそ
れに続いた隆起部を有するピストンを設けることによっ
て、混合気を点火プラグの方に導びき、成層燃焼を得る
ようにしている。
【0003】しかしながら、混合気を捕捉するための上
記ピストン隆起部は、ピストンの高重心化と重心の偏心
(重心が反スラスト側に偏る)および重量の増加を招
く。これによってピストンスカートの側圧が高くなるこ
と、ならびにピストンの姿勢が安定しないことによって
フリクションと騒音に対して不利となる。またピストン
の姿勢の悪化はブローバイガスの増加も招く。さらに重
量増加に伴い、エンジンの高回転化に不利となる上に、
ピストンに隆起部が必要となるために、バルブ挟み角を
大きくしなくてはならず、シリンダヘッドが大きく、重
量増になる問題がある。また隆起部の背面でスキッシュ
流を作るとき、この部分は鋳造面で形成することになる
ので、均一で薄いスキッシュエリアを製作しにくい等の
多くの問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、先行技術が
有するこのような問題を解決することを目的としてなさ
れたものであり、ピストンと燃焼室の形状に変更を加え
ることにより、上記問題点を解決したエンジンの燃焼室
構造を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、請求項1に記載された発明で
は、トップエントリーポートを有する燃料直噴式エンジ
ンにおいて、吸気バルブと排気バルブの傾斜角を、それ
ぞれ複数の気筒軸を結ぶ面から20度以内にすると共
に、ピストンの頂部をフラットにし、かつ吸気バルブ側
に偏倚させた浅い凹部を形成したことを特徴とする。
【0006】請求項2に記載された発明は、請求項1に
記載されたものにおいて、前記ピストンの頂部に形成す
る凹部の縦断面形状を、インジェクタ側の傾斜面を点火
プラグ側の傾斜面に対して緩やかに形成したことを特徴
とする。
【0007】請求項3に記載された発明は、請求項1に
記載されたものにおいて、前記ピストンの頂部の排気側
とシリンダヘッドの下面との間にスキッシュエリアを形
成したことを特徴とする。
【0008】トップエントリーポートによりシリンダヘ
ッドおよびシリンダブロックの中央から燃焼室に入った
空気と、インジェクタから燃焼室に噴出した燃料とは、
ピストンの頂部の排気側とシリンダヘッドの下面とに形
成されたスキッシュエリアによって良好に混合され、点
火プラグで着火される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図5は燃焼室の上部を下方から見たものであり、
図6はシリンダヘッド下面を想像線で、ピストン頂部
(ピストンヘッド)の平面を実線にして同時に表した平
面図、図7はピストンの平面図である。また、図1は図
5のA−A線に沿う縦断面図、図2はその要部拡大図、
図3は図5のB−B線に沿う縦断面図、図4はその要部
拡大図である。図1の断面には点火プラグは現れない
が、位置関係を明確にするために敢えて示してある。こ
れらの図において1はシリンダヘッドであり、2はその
上部に設けられたシリンダヘッドカバー、3は下部のシ
リンダブロックである。
【0010】シリンダヘッド1には、点火プラグ4を避
けた位置であり、かつ点火プラグ4を螺入する孔と部分
的に平行になるよう、ボアの中央部分に吸気通路5が垂
直より排気側に倒れるように傾斜して設けられ、シリン
ダヘッドカバー2に設けられた吸気通路6に連通させて
ある。吸気通路6は上部で側方に延び、図示しないイン
テークマニホールド、スロットルボディならびにエアフ
ローメータを経てエアクリーナに接続される。7は排気
通路であり、シリンダヘッド1の側方に延びてエキゾー
ストマニホールドに接続される。
【0011】シリンダヘッド1には、吸気バルブ8と排
気バルブ9とが狭い傾斜角をもって配設されている。よ
って、両バルブの傘部の座となる燃焼室の天井面の傾斜
は、シリンダヘッド1のシリンダブロック3との合面に
対する傾斜が小さくなり、高さが低く扁平なペントルー
フ形状となる。吸気バルブ8と排気バルブ9の傾斜は、
実際にはそれぞれ複数の気筒軸を結ぶ面から20度以内
であれば同一の結果を得ることができる。これら吸気バ
ルブ8と排気バルブ9の上端は、タペットおよびシムを
介して、それぞれカム10,11に接しており、所定の
タイミングで開閉するようになっている。12はインジ
ェクタであり、所定のタイミングで所定量の燃料を噴出
する。
【0012】シリンダヘッド1とシリンダブロック3と
の接合部には、前述したようなペントルーフ型の燃焼室
13が形成されている。そしてこの燃焼室13に、吸気
通路5の下端の吸気ポート開口端5aと排気通路7の下
端の排気ポート開口端7aが開口している。ピストン1
6の頂部形状が後述するようになっていることにより、
燃焼室13は、吸気通路5,6が湾曲する方向とは逆の
方向(図1,2における右方向)に拡がることになる。
シリンダブロック3にはスリーブ14が介装され、その
内側に設けられたボア15にピストン16が嵌着されて
いる。17はピストンリング、18はピストンピン、1
9はコネクティングロッドである。
【0013】図6,7に示すように、ピストン16の頂
部には、インジェクタ12側(図6の1aはインジェク
タ螺入用の孔)が狭く、そこから排気ポート開口端7a
側に向けて拡開し、一部が排気ポート開口端7aに掛か
ったところで閉じる平面形状で、全般的に吸気側に偏倚
した凹部16aが形成されている。この凹部16aは、
図2,4に示すように、インジェクタ12側の傾斜面
が点火プラグ4側の傾斜面に対して緩やかな縦断面形
状に形成されている。また、ピストン16の頂部の排気
側の平面部分とシリンダヘッド1の下面との間に、ス
キッシュエリア20が形成されるようになっている。
【0014】図4および図6に示すように、シリンダヘ
ッド1の下面には、スキッシュエリア20(図5中に斜
線を付した部分)に対応する部位に、2個の排気ポート
7の間で点火プラグ4側に大きく突出するボス部1bが
設けられている。このボス部1bは、燃焼室13の天井
からピストン16の頂面に対向するように気筒軸方向下
方に突出する肉盛形状となっており、また、複数ある排
気バルブ9の開口端の間に挟入するようにボア15の外
周から気筒軸に向かう凸形状になっている。図6中に符
号1cで示す直線部分は、シリンダヘッド1の下面の燃
焼室吸気側端部の形状である。シリンダヘッド1の下面
およびピストンの頂部ともに機械加工で形成できるの
で、均一なスキッシュエリア20を製作することができ
る。
【0015】以上説明したように構成されたエンジンの
燃焼室構造の作用を説明する。吸気通路5からの吸入空
気は、慣性により燃焼室13の吸気ポート側壁に沿って
垂直方向に直進し、ピストン16の頂部に形成された凹
部16aに沿って方向を変え、上昇して燃焼室13内で
逆タンブル流Tを発生させる。一方、インジェクタ12
より噴出された燃料はピストン16の頂部に形成された
凹部16aで捕捉(トラップ)されるとともに、上記逆
タンブル流Tによって点火プラグ4の近傍に運ばれ、層
状燃焼を実現する。
【0016】ピストン16の頂部の排気側が平面部分
に形成されているため、対向するシリンダヘッド1の下
面とともに図4に示すようにスキッシュ流Sを生じ、混
合気が点火プラグ4の近傍に運ばれるのを助長するとと
もに、乱れによって燃焼促進を行うことになる。このス
キッシュ流Sは、平面部分に沿ってボス部を中心に放
射状に広がる。その位置は、コンパクトかつ扁平な燃焼
室を、更に中心で上下方向に二分する位置である。
【0017】この実施の形態では、ピストン16を上記
層状燃焼を実現するために頂部に凹部を形成したが、イ
ンジェクタ12からの混合気の導入を円滑に行うように
し、また点火プラグへの跳ね上げを効果的に行うように
するため、凹部16aの形状を図4に示すようにθ1
θ2 にした。またピストン16が隆起部を持たないため
にバルブ挟み角を小さくすることができるので、吸気バ
ルブ8が15度、排気バルブ9が14度にし、シリンダ
ヘッド2をコンパクトにしている。
【0018】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
たエンジンの燃焼室構造であるから、請求項1に記載さ
れた発明によれば、吸排気バルブの傾斜角を小さくした
ことによりエンジンの横幅方向の寸法を小さくコンパク
ト化ができる上に燃焼室も小さくなる。ピストンの頂部
に凹部を設けることにより、隆起部を形成しないで済む
ことからピストンの重心が低くなって傾斜を防ぐことが
でき、同時にピストンの軽量化を図ることもできる。
【0019】また請求項2に記載された発明によれば、
ピストンの頂部に形成する凹部の縦断面形状を、インジ
ェクタ側の傾斜面を点火プラグ側の傾斜面に対して緩や
かに形成したことにより、インジェクタからの燃料の流
入が円滑に行われるようになる。また燃料を捕捉して点
火プラグの近傍に運び易くなる。
【0020】さらに請求項3に記載された発明によれ
ば、ピストンの頂部の排気側とシリンダヘッドの下面と
にスキッシュエリアを形成したことにより、スキッシュ
エリアの容積を大きくすることができる。またこの構造
によるスキッシュエリアは上下面ともに機械加工で製作
することができるので厚さを均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の縦断面図である。
【図2】図1のうちの要部を拡大した縦断面図である。
【図3】本発明の実施の形態の他の例の縦断面図であ
る。
【図4】図3のうちの要部を拡大した縦断面図である。
【図5】燃焼室の上部を下方から見た図で、図1と図3
の切断部を示す平面図である。
【図6】シリンダヘッド下面とピストン頂部の平面を同
時に表した平面図である。
【図7】ピストンの平面図である。
【符号の説明】
1 シリンダヘッド 2 シリンダヘッドカバー 4 点火プラグ 5 吸気通路 6 吸気通路 7 排気通路 8 吸気バルブ 9 排気バルブ 12 インジェクタ 13 燃焼室 16 ピストン 16a 凹部 20 スキッシュエリア

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トップエントリーポートを有する燃料直
    噴式エンジンにおいて、吸気バルブと排気バルブの傾斜
    角を、それぞれ複数の気筒軸を結ぶ面から20度以内に
    すると共に、ピストンの頂部をフラットにし、かつ吸気
    バルブ側に偏倚させた浅い凹部を形成したことを特徴と
    するエンジンの燃焼室構造。
  2. 【請求項2】 前記ピストンの頂部に形成する凹部の縦
    断面形状を、インジェクタ側の傾斜面を点火プラグ側の
    傾斜面に対して緩やかに形成したことを特徴とする請求
    項1に記載のエンジンの燃焼室構造。
  3. 【請求項3】 前記ピストンの頂部の排気側とシリンダ
    ヘッドの下面との間にスキッシュエリアを形成したこと
    を特徴とする請求項1に記載のエンジンの燃焼室構造。
JP9248267A 1997-09-12 1997-09-12 エンジンの燃焼室構造 Pending JPH1182031A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013241922A (ja) * 2012-05-23 2013-12-05 Nissan Motor Co Ltd 複リンク式内燃機関

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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