JPS58101216A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料消費率を著しく改善すべく燃焼室を改良
した火花点火式の内燃機関に関するものである。

内燃機関における熱効率の向上には、圧縮比を高くする
ことが有効的であるが、圧縮比を高くすると低回転域に
おいてノッキングが発生するから、圧縮比の向上には一
定の限界があり、実用燃費の向上を図ることができなか
った。そしてノッキングの発生を燃焼室の改良によって
抑制するには、（１）、燃焼室内にのぞむ点火栓から燃
焼室間々までの距離、つまり火炎伝播距離を出来る丈短
かくして、燃焼室をコンパクト化すること。

（２）、燃焼室内の吸気混合気に出来る丈乱流を与えて
火炎伝播速度を向上し、燃焼時間を短縮すること。

（３）、燃焼室内にのぞむ点火栓から遠い箇所における
温度を出来る丈低くすること。

などの手段があることは周知の通りであり、また第２手
段としては、燃焼室への混合気の吸気に際してスワール
を与えると、燃焼室の周辺にスキッシュエリアを設ける
と及びこれらを併用することが知られている。

しかし、従来のクロスフロー型の内燃機関（吸気混合気
が機関におけるクランク軸線と平行な一側面から入り、
排気ガスが反対側の側面がら乳用するように、クランク
軸線に対してこれをクロスして眞れるようにしたもの）
では、点火栓から最も遠い端カスを温度の低い吸気弁側
に持っていくために、機関の平面視においてシリンダの
中心を通ってクランク軸線と同方向の長手中心線（以下
単に長手中心線と称す）を挾んで、片側に点火栓及び排
気ポートを、他側に吸気ポートを各々配置するのが普通
であった゛。ところがこのように長手中心線より片側に
排気ポートと点火性とを設けることは、シリンダヘッド
内におＣｊる冷却水ジャケットを流れる冷却水に対して
、排気ポートが遍蔽部材的な働きをして点火栓ボス部へ
の冷却水の流通が悪く冷却性が著しく低下して高温にな
るから前記第８の手段を効果的に採ることができないの
であり、しかも、点火性の冷却性の低下のため及び点火
栓が高温の排気ポートからの熱的影響を受けないように
するために両者間には可成りのゴ法の間隔を設けなけれ
ばなら１、換言すれば点火性は出来る丈排気ボートから
融すようにしなければならないから、燃焼室はそれ丈広
くなって前記第１の手段を十分に充足できず、且つ燃焼
室が広くなることは、その周囲に形成されるスキッシュ
エリアが必然的に小さくなるので、前記第２の手段に対
しても不十分であった。

本発明は、この種のクロスフロー型の内燃機関において
、従来長手中心線に対して排気ポート側に設けられてい
た点火栓を、長手中心線に対して吸気ホード側に設ける
ことにより、点火柱を排気ポート側に設けた場合におけ
る点火柱の冷却性の低下を防止し、前記第３の手段を具
備させ、一方点火在を吸気ポートと同じ側に設けること
によって点火栓に対する熱的影響を少なくでき且つその
冷却を向上できる分だけ、点火性を排気ポート及び吸気
ポートに近づけるようｌこして燃焼室のコンパクト化を
図り、前記第１の手段を具備させると−共に、燃焼室を
コンパクト化できることでその分スキッシュエリアの拡
大を図って前記第２の手段を十分に具備させるようにし
、更ｌこ、ピストンの頂面には適宜深さの凹所を設け、
該凹所菖前記スキッシュエリアとの関係により、一部の
スキッシュ旗を、燃焼室に対して上下方向に若干の傾き
を持たせて噴出させるようにして、スキッシュ汎による
混合気の乱流化にひねりを与えて、スキッシュによる効
果を著しく向上したものである。

以下本発明を実施例の図面について説明するに図におい
て（１）はシリンダブロック、（２）はシリンダヘッド
、（３）はシリンタブロック（１）のシリンダボア（４
）内を往復動するピストン、（５）は前記シリンダヘッ
ド（２）の下向を凹ませて形成した球形又は多球形の燃
焼室、（６）は該燃焼室（５）内にのぞむ点火性、（７
）は前記シリンダヘッド（２）の平面視において、シリ
ンダボア（４）の中心点（８）を通って機関のクランク
軸（図示せず）と同方向の長手中心線（９）に対して平
行な一側面（ｌＯ）と燃焼室（５）とを連通ずる吸気ポ
ート、（ｌｌ）は長手中心線（９）に対して平行な他側
面（１２）と燃焼室（５）とを連通ずる排気ポートを各
々示し、前記吸気ポート（７）の燃焼室（５）への開口
部（７′）及び排気ポート（ｌｌ）の燃焼室（５）への
開口部（１１’）は、前記長手中心線（９）を挾む両側
で、且つシリンダボア（４）の中心点（８）を通って長
手中心線（９）と直角方向の直交中心線（１３）を挾む
両側の領域内に各々位置しており吸気ポート開口部（７
′）にはシリンダボア（４）の軸線（１４）に対して外
向きに適宜角度（０□）だけ傾斜した吸気弁（１５）が
、また、排気ポート開口部（１１’）にはシリンダボア
（４）の軸線（１４）　４こ対して前記吸気弁（１５）
とは逆の外向きに適宜角度（θ２）だけ傾斜した排気弁
（１６）が各々設けられ、前記点火柱（６）は、前記排
気ポート（１１）の開口部（１１’）に対して長手中心
線（９）を挾んで対向する部位、つまり長手中心線（９
）に対して吸気ボート（７）と同じ側で且つ直交中心線
（１３）を挾んで吸気ボート（７）とは反対側の部位に
おいて燃焼室（５）内にのぞむようにシリンダヘッド（
２）に螺着されている。更に前記吸気ボート（７）の中
途部は、その開口部（７′）より燃焼室（５）内に入る
混合気が、点火栓（６）をかすめて排気弁（１６）の真
下部に向うようなスワール流となるように平面視におい
て湾曲されている。

前記燃焼室（５）において吸気ボート開口部（７′）、
排気ポート開口部（ｉｉ’）及び点火栓（６ンを囲む周
−郭（１７）は、点火栓（６）の付近及び吸気ボート開
口部（７′）と排気ポート開口部（１１’）との間にお
いて、各々最大入り込み部（１７ａ）　（１７ｂ）を有
するように、シリンダボア（４）の周輪郭（１８）より
内側に入り込みんでいて、当該局輪郭（１７）より外側
にシけるシリンダヘッド（２）の下面にはピストン（３
）の頂面（３′）に対するスキッシュエリア（１９）が
、点火栓（６）、吸気ボート開口部（７つ及び排気ポー
ト開口部（１１’）を、囲むように形成されている。

一方、前記ピストン（８）の頂面（３′）における中央
部には、適宜深さの平底面を有する凹所（２０）を凹み
形成する。この凹所（２０）のピストン頂面（３）に対
する周輪郭（２１）は、これまた平面視において点火柱
（６）、吸気ボート開口部（７′）付近及び排気ポート
開口部（１１’）付近を略囲むもので、当該凹所（２０
）における周輪郭（２１）のうち、吸気ボート開口部（
７′）及び排気ポート開口部（１１’　）の付近を囲う
部分（２１ａ）（２１ｂ）は、前記燃焼室（５）におけ
る周輪郭（１７）のうち吸気ボート開口部（７′）及び
排気ポート開口部（ｉｔ’）を囲う部分（１７ｃ）　（
１７ｄ）よりシリンダポアの半径方向中心寄りに位置す
る一方、前記凹所（２０）における周輛郭（２１）のう
ち、吸気ボート開口部（７′）と排気ポート開口部（１
１’　）との間の部分（２１ｃ）は、前記燃焼室（５）
における周輪郭（１７）のうち吸気４−ト開ロ部（７′
）と排気ポート開口部（１１’　）との間の入り込み部
（１７ｂ）と凹所（２０）における周輪郭’　（２１）
との間に、燃焼室（５）における周輛郭（１７）が凹所
（２０）における周輪郭（２１）よりも燃焼室（５）内
にはみ出す部分と、凹所（２０）における周輪郭（２１
）が燃焼室（５）にお゛ける周輪郭（１７）よりも燃焼
室（７）内にはみ出す部分とを、その全周に対して部分
的に設けて成るものである。

この構成において、ピストン（８）の下降に伴う吸気行
程時に、吸気ボート（７）からの吸気混合気は、燃焼室
（５）内及びシリンダボア（４）内に、第８図に矢印（
２）で示すように点火栓（６）をかすめたのち排気弁（
１６）の真下に向う方向のスワール流として吸気される
。乙の場合、燃焼室（５）における周−郭（１７）が吸
気ボート開口部（７′）を茜う部所における燃焼室（５
）の内向に、吸気弁（１５）の傾斜角（θＩ）と略同じ
傾斜角度（θ３）のマスク面（２２）を形成しておけば
、吸気弁（１５）が第１図に二点鎖線で示すように開い
たとき、当該吸気弁（迅）のマスク面（２２）側の箇所
からの混合気の眞出を少なくするように規制できると共
に、マスク面（２２）は混合気を矢印（２）の方向にガ
イドするので、矢印（９）方向のスワール流は、マスク
面（２２）の存在により吸気ボート（ηの湾曲のみによ
ってスワール流を発生する場合とは比較にならない程強
力化できるのである。

そして、吸気行程が終って吸気弁（１５）が閉じピスト
ン（８）の上昇に伴う圧縮行程に入り、圧縮行程の終期
においてピストン（８）の頂面（８′）かシリンダヘッ
ド（２）の下面に近づくと、ピストン（３）の頂ｔｈ＋
（８’）と燃焼室（５）を曲うスキッシュエリア（１９
）ｋの間にスキッシュ作用が起り、そのスキンシュ流が
燃焼室（５）向って噴出するから、燃焼室（５）内のス
ワールは加速されると共に激しく乱流化されることにな
って、火炎伝播速度が向上されると共に、混合気の燃焼
時間が短縮されるのである。

この場合、燃焼室（５）における周輌郭（１７）と凹所
（２０）における周輪郭（２１）との間に、燃焼室（５
）におけか （２１）が燃焼室（５）における周輪郭（１７）よりも
燃焼室（５）内にはみ出す部分とを、その全周に対して
部分的に設けたことも酸礫−曝鬼によ−リ、燃焼室（５
）を囲うスキッシュエリア（１９）からのスキッシュ眞
は、燃焼室（５）における周輪郭（１７）が凹所（２０
）における周輪郭（２１）より燃焼室（５）内にはみ出
す部分では、第６図に矢印（Ｂ）で示すように、そのは
み出した部のスキッシュエリア（１９）の押し下げによ
って、斜め下向きに噴出する一万、凹所（２０）におけ
る周輪郭（２１）が燃焼室（５）における周輌郭（１７
）より燃焼室（５）内にはみ出す部分では、第５図に矢
印（Ｃ）で示すようにそのはみ出したピストン頂面（３
′）の押し上げによって斜め上向きに噴出することにな
り、この斜め下向き及び斜め上向きのスキッシュ流によ
って、スキッシュ流による燃焼室内のスワールの加速及
び乱流化には、上下方向にひねりか与えられるからスワ
ールの加速及び乱流化はスキッシュエリア（１９）を含
む平面内で行なわれるのではなく、立体的に行なわれる
ことになる。従って、この立体的な加速乱流化によって
、火炎伝播速度の向上及び燃焼時間の短縮化は、平面内
での加速乱流化の場合とは比軟にならない促進できるの
である。

一方、点火柱（６）を、排気ボー）　（１１）の開口部
（ＩＰ）に対して長手中心線（９）を挾んで対向する部
位、つまり長手中心線（９）に対して吸気ボート（７）
と同じ側で且つ直交中心線（１３）を挾んで吸気ボート
（７）とは反対側の部位に設けたことにより、当該点火
栓（６）の取付は用のボスを、長手中心線（９）よりも
排気ボー　ト（１１）側に設ける必要はなく、シリンダ
ヘッド（２）における冷却水ジャケットは、長手中心線
（９）より排気ボー）　（１１）側では排気ポート（１
１）のみを冷却するだけで良いから、排気ボー１−　（
１１）に対する冷却か十分に行なわれ、燃焼室（５）内
において特に高温になる排気弁（１６）付近の温度を可
成り下げることができて、前記した第３の手段を十分に
採ることができるのであり、また、前記のように排気弁
（１６）付近の温度が下がること及び点火柱（６）に対
する冷却が排気ポート（１１）によって阻害されないこ
とによって点火栓（６）の熱負荷が低減して、点火栓（
６）を排気ポート開口部（ｌｌ′）及び吸気ボート開口
部（７′）に可成り近接することかできるから、点火栓
（６）から燃焼室（５）の隅々までの距離が短かくなっ
て前記した第１の手段の燃焼室のコンパクト化を確実に
達成できるのであり、更に、このような燃焼室のコンパ
クト化は、同時にその周囲に形成されるスキッシュエリ
アの増大をもたらすことができるのである。

以上の通り本発明は、燃焼室のコンパクト化、端ガスの
温度低化及び大きなスキッシュエリアからのスキッシュ
流による混合気の乱光化に加えて前記のスキッシュ流に
よる乱流化にひねりを与えてその乱流１シを更に向上す
るものであって、これらの相剰作用によってノッキング
をスキッシュ流による乱光化にひねりを与えない場合よ
りより強く抑制することができるから、圧縮比を高める
ことができ、機関の燃料消費率をより向上できる効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図及び第２図は機関
の要部の継断圧面図で、第１図は一３図の’Ｍ−１視断
面図、第２図は第３図のｌｌ−１視断面図、第３図は゛
第１図及び第２図の１１視底面図、第４図は第１図及び
第２図の＋ｖ−■視平面図第５図は第４図のＶ−■拡大
視断固、第６図は第４図のＶｌ−Ｖｌ視拡大断面図であ
る。 （１）・・・シリンタフロック、（２）・・・シリンダ
ヘッド、（３）・・・ピストン、（４）・・・シリンダ
ボア、（５）・・・燃焼室、（６）・・・点火栓、（１
０）・・・−側面、（１２）・・・他側面、（７）・・
・吸気ボート、（１１）・・・排気ポート、（９）・・
・長手中心線、（１８）・・・直交中心線、（１７）・
・・燃焼置局輪郭、（１９）・・・スキッシュエリア、
（８’）・・・ピストン頂面、（２０）・・・凹所（２
１）・・・凹所周輪郭。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、シリンダヘッドの下面を凹ませて形成した燃焼
   室内に、シリンダヘッドの平面視においてシリンダボア
   中心を通ってクランク軸と同方向の長手中心線と平行な
   一側面に開口する吸気ボート、長手中心線と平行な他側
   面に開口する排気ポート及び点火栓をのぞませて成る内
   燃機関において、前記吸気ボートの鹸焼室への開口部及
   び排気ポートの燃焼室への開口部を、前記長手中心線を
   挾む両側で且つシリンダボア中心を通って長手中心線と
   直角の直交中心線を挾む両側の領域に、点火栓を排気ポ
   ートの燃焼室へめ開口部に対して長手中心線を挾んで対
   向する部位に各々配設し、前記燃焼室において、吸気ボ
   ート及び排気ポートの燃焼室への開口部と点火栓とを囲
   う周輪郭の外側にピストンの頂面に対するスキッシュエ
   リアを形成する一方、ピストンの頂面には、吸気ボート
   及び排気ポートの燃焼室への開口部付近と点火栓とを囲
   う周輪郭を有する凹所を設け、前記燃焼室の周輪郭と凹
   所の周輪郭と凹所の周輪郭との間に１．燃焼室の周輪郭
   が凹所の周輛郭より燃焼室内にはみ出す部分と、凹所の
   周輪郭か燃焼室の周輪郭より燃焼室内にはみ出す部分と
   を、その全周に対して部分的に設たことを特徴とする内
   燃機関。