JPS5838610B2 - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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JPS5838610B2
JPS5838610B2 JP54025364A JP2536479A JPS5838610B2 JP S5838610 B2 JPS5838610 B2 JP S5838610B2 JP 54025364 A JP54025364 A JP 54025364A JP 2536479 A JP2536479 A JP 2536479A JP S5838610 B2 JPS5838610 B2 JP S5838610B2
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JP
Japan
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piston
combustion chamber
squish area
cylinder head
cylinder
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JP54025364A
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English (en)
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JPS55128617A (en
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正己 小西
宣勝 石川
頼成 前田
彰夫 倉本
誠 鈴木
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPS5838610B2 publication Critical patent/JPS5838610B2/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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • 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)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車等の車輛用の内燃機関に係り、特に新し
い燃焼室構造を有するオーバーヘッドバルブ型の火花点
火式内燃機関に係る。
火花点火式内燃機関に於いて燃焼室の構造、即ち燃焼室
形状や点火プラグ、吸気弁、排気弁の位置等が混合気の
燃焼に及ぼす効果は大きく、燃焼室の形状や点火プラグ
及び弁の位置等を修正することによって良好な混合気の
燃焼が行われ、出力、燃費、運転の静粛性等の機関性能
を向上できることは良く知られている。
これらの修正を行う上で重要なことは火炎伝播距離を短
くし、又圧縮行程の後半に燃焼室内に混合気の適度の強
さの乱れを発生させて燃焼速度を高くすることである。
本発明は上述の如き点に鑑み、点火プラグの発火部を点
火時期に於ける燃焼室空間の三次元的な中央部近くに配
設できるようにして火炎伝播距離を短かくし、しかもそ
の燃焼室内に良好な混合気の乱れが発生するように改良
された燃焼室構造を有する内燃機関を提供することを目
的としている。
かかる目的は、本発明によれば、シリンダボアを有する
シリンダブロックと、前記シリンダボアの一端を閉じる
シリンダヘッドと、前記シリンダボア内に配置されたピ
ストンとを含み、前記シリンダヘッドはその周縁部を残
してウェッジ型の燃焼室窪みを形成され、前記燃焼室窪
みの斜面部には前記シリンダボアの中心軸線を含む仮想
平面より一方の側にその中心を偏倚させた吸気ポート及
び排気ポートが開口しており、前記燃焼室窪みの壁面に
は前記仮想平面より他方の側から点火プラグホールが開
口してかり、前記ピストンはその周縁部を残してピスト
ン窪みを形成されて訃り、前記ピストンの周縁部のうち
前記仮想平面より前記一方の側にある部分は前記シリン
ダヘッドの周縁部と共働して主要な第一のスキッシュエ
リアラ郭定し、前記ピストンの周縁部のうち前記仮想平
面より前記他方の側にある部分は前記シリンダヘッドの
周縁部と共働して前記第一のスキッシュエリアより小さ
い第二のスキッシュエリアを郭定するよう構成されてい
る如き内燃機関によって達成される。
かかる構成によれば、吸気ポート及び排気ポートがシリ
ンダボアの中心軸線を含む仮想平面より一方の側に片寄
って設けられているので、その分、点火プラグホールの
開口位置をシリンダボアの中心軸線の側に偏倚させるこ
とができ、又シリンダヘッドに燃焼室窪みが設けられて
いると共にピストンにピストン窪みが設けられているの
で、前記プラグホールに装着される点火プラグの発火部
を前記シリンダヘッドと上死点位置にある前記ピストン
との境界部の近くに位置させることにより、その発火部
の位置を点火時期に於ける主要な燃焼室空間に於けるシ
リンダボア軸線方向の中央部に位置させることが出来る
ようになる。
これにより点火プラグの発火部は圧縮行程後期に於ける
主要な燃焼室の三次元的な中央部に位置するようになり
、このため火炎伝播距離が短くなる。
火炎伝播距離が短くなることによりノッキングの発生が
抑制され、又熱効率が向上する。
又点火プラグから広がっていく炎面が燃焼室内にて一様
に漸次拡大するので、運転の静粛性が向上する。
又前記点火プラグの配設位置に対し、前記シリンダボア
の中心軸線を含む仮想平面を境としてその反対側に主要
な第一のスキッシュエリアが設けられていることにより
スキッシュエリアにて発生した混合気の乱れが効果的に
前記点火プラグの発火部に到達し、良好な急速燃焼が行
われるようになる。
このように急速燃焼が行われることによりサイクル毎の
燃焼の変動が減少し、安定した燃焼が行われて排気ガス
中のHC,NOxの増大が抑制され、又希薄混合気を使
用できるようになり、燃費の向上と、より一層の排気ガ
ス性能の改善を図ることが出来る0 又、点火プラグの発火部が燃焼室窪み内に配置されるこ
とにより、吸気による点火プラグの発火部の掃気が良好
に行なわれるようになる。
以下に添付の図を用いて本発明を実施例について詳細に
説明する。
添付の第1図は本発明による内燃機関の一つの実施例を
その要部について示す断面図であり、特に第2図の線I
−Iに沿う断面図であり、第2図は第1図に示された内
燃機関のシリンダヘッドの底面図であり、第3図は同じ
く第1図に示された内燃機関のピストンの平面図である
図に於いて、1はシリンダブロックを示しており、この
シリンダブロック1はシリンダボア2を有している。
前記シリンダブロック1の上面にはガスケット3が配設
されて訃り、その上に前記シリンダボア2の上端を閉じ
るべくシリンダヘッド4が取付けられている。
シリンダヘッド4は前記シリンダボア2の中心軸線を含
む仮想平面より一方の側、即ち図にて右側に偏った位置
にウェッジ型の燃焼室窪み5を有している。
前記燃焼室窪み5は図にて右側に比較的緩やかな緩斜面
部5aを、また図にて左側に比較的切立った急斜面部5
bを有している。
前記緩斜面部5aには吸気ポート6と排気ポート7とが
開口して耘り、これらポートは吸気弁8及び排気弁9に
よって開開されるようになっている。
前記吸気ポート6と排気ポート7とは前記燃焼室窪み5
に対する開口部に於いては、前記シリンダボア2の中心
軸線を含む仮想平面より図にて右側にその中心を有して
いる。
また前記燃焼室窪み5の前記急斜面5bには点火プラグ
ホール10が前記シリンダボア2の中心軸線に向けて開
口しており、この点火プラグホール10に点火プラグ1
1がねじ込まれ、その発火部11′は前記燃焼室窪み5
内に位置している。
この場合、前記点火プラグ11は、その発火部11′が
燃焼室内にて前記シリンダヘッド4と上死点位置にある
ピストン12との境界部に可及的に近づくよう配設され
ている。
前記シリンダボア2内にはピストン12が設けられてお
り、このピストン12の局面部には二つのコンプレッシ
ョンリング13 、14トーっのオイルリング15とが
取付けられている○ピストン12はその周縁部を残して
ピストン窪み16を形成されている。
このピストン窪み16は、第3図によく示されている如
く、図にて右側に前記吸気弁8と排気弁9の右側周縁に
実質的に整合する周縁17を有して耘り、またこの周縁
17の部分以外の周縁17′はピストン12の外周縁に
同心の円弧になっている○前記ピストン12は前記周縁
17の側に、即ち図にて右側にその残された周縁部によ
る比較的大きい面積の頂面18を有して釦り、この頂面
部18は前記シリンダヘッド4の下面部19と対向し、
前記点火プラグ11が設けられている側とは反対側、即
ち前記燃焼室窪み5の緩斜面部5aの側に主要な第一の
スキッシュエリア20を郭定している。
また前記ピストン12は前記周縁17′の側に、即ち図
にて左側にその残された周縁による円弧帯状の頂面21
を有しており、この頂面21は前記シリンダヘッド4の
下面部22と対向し、これと共働して前記第一のスキッ
シュエリア20より小さい第二のスキッシュエリア23
を郭定している。
前記第一のスキッシュエリア20と前記第二のスキッシ
ュエリア23は各6第2図に於いて点打ちされている領
域である。
また前記ピストン窪み16の周壁のうち前記第一のスキ
ッシュエリア20を郭定する部分の側壁24は第1図に
示されている如く比較的切立った壁面になってむり、こ
れに対し前記第二のスキッシュエリア23を郭定する部
分の側壁24′は比較的緩やかな傾斜面になっている。
内燃機関の圧縮行程に於いて、ピストン12が下死点よ
り上死点に向けて上昇すると、それに伴い燃焼室内の混
合気は圧縮される。
ピストン12が上死点近くにまで上昇すると、ピストン
12の頂面部18とシリンダヘッド4の下面部19との
間の第一のスキッシュエリア20及び前記ピストン12
の頂面部21と前記シリンダヘッド4の下面部22との
間の第二のスキッシュエリア23の間隙が挟まり、この
部分に存在する混合気が他の部分に存在するものよりも
強く圧縮され、これにより前記スキッシュエリア内の混
合気は燃焼室窪み5とピストン窪み16とによる主要な
燃焼室空間内に押出される。
即ち、スキッシュが発生する。この混合気の動きにより
前記主要な燃焼室空間内に混合気の乱れが発生する。
前記第一のスキッシュエリア20は第二のスキッシュエ
リア23より広くなっているので、混合気のスキッシュ
エリアよりの吹出しは前記第二のスキッシュエリア23
より前記主要な燃焼室空間に向かうものより前記第一の
スキッシュエリア20より前記主要な燃焼室空間内に向
かうものの方が強くなり、点火時期に於いて点火プラグ
11の発火部11′の付近にて前記第一のスキッシュエ
リア20によるスキッシュ流と前記第二のスキッシュエ
リア23によるスキッシュ流とが丁度衝突し、その発火
部11′の付近に細かい混合気の乱れ、いわゆるマイク
ロタービュレンスが発生するようになり、これにより良
好な混合気の着火及び燃焼が行なわれる。
また、前記ピストン窪み16の側壁24が、図示されて
いる如く、比較的切立っていることによす、第一のスキ
ッシュエリア20にて発生したスキッシュの流れがコア
ンダ効果によりその壁面に沿うようなことがないから、
そのスキッシュ流は前記主要な燃焼室空間の中央部に向
けて噴出され、その主要な燃焼室空間内に良好な混合気
の乱れを発生する。
また前記ピストン窪み16の側壁24′は、図示されて
いる如く、比較的緩やかな傾斜面になっているから、第
二のスキッシュエリア23にて発生したスキッシュの流
れはコアンダ効果により幾分その壁面に沿って流れるよ
うになり、第一のスキッシュエリア20にて発生したス
キッシュの流れに対してその実質的な強さを調整される
ようになる。
また、前記吸気ポート6及び排気ポート7が各各前記シ
リンダボア2の中心軸線を含む仮想平面より図にて右側
に偏って設けられていることにより、その分、点火プラ
グ11が前記シリンダボア2の中心軸線の側に近づけら
れ、またその発火部11′がシリンダブロック1とシリ
ンダヘッド4との接合面部分の近くに位置されているこ
とにより、その発火部の位置が点火時期に於ける前記主
要な燃焼室空間の三次元的な中央部位置に近づくように
なり、このため火炎伝播距離が短くなり、ノッキングの
発生が抑制され、また熱効率が向上する。
またこの場合、点火プラグ11の発火部11′から広が
って行く炎面が前記主要な燃焼室空間内にて一様に漸次
拡大するので、運転の静粛性が向上するO 点火プラグ11により混合気が着火され、その後、ピス
トン12が降下する際には、前記ピストン12が上昇す
る際とは逆の現象で前記主要な燃焼室空間内の混合気、
或は燃焼ガスは前記第−及び第二のスキッシュエリア2
0.23内に吸込まれるようになる。
この際の混合気の動きも安定した急速燃焼を行なう上で
役立つ。
ピストンの上昇及び降下に伴って生じる上述した如き混
合気、或は燃焼ガスの渦動は混合気の燃焼を良好なもの
とし、点火プラグの配設位置の修正による火炎伝播距離
の短縮と相まって−サイクル当りの燃焼時間を大幅に短
縮し、又サイクル毎の燃焼の変動が小さくなる。
この結果として、希薄混合気を用いたり、排気ガス再循
環を行なっても安定した燃焼が得られ、排気ガス中の有
害成分を効果的に減少することができる。
また速やかな燃焼のため、ノッキング等の異常燃焼が発
生しにくくなる。
この結果としてエンジンの圧縮比を高めることができ、
出力性能の向上はもとより、燃費の低減に対しても特に
大きな効果が期待できる。
以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はこれに限られるものではなく本発明
の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当業者に
とって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による内燃機関の一つの実施例をその要
部について示す縦断面図であり、特に第2図の線1−1
に沿う断面図である。 第2図は第1図に示された内燃機関のシリンダヘッドの
底面図であり、第3図は同じく第1図に示された内燃機
関に用いるピストンの平面図である。 1・・・・・・シリンダブロック、2・・・・・・シリ
ンダボア、3・・・・・・ガスケット、4・・・・・・
シリンダヘッド、5・・・・・・燃焼室窪み、6・・・
・・・吸気ポート、7・・・・・・排気ポート、8・・
・・・・吸気弁、9・・・・・・排気弁、10・・・・
・・点火プラグホール 11・・・・・・点火プラグ、
11′・・・・・・発火部、12・・・・・・ピストン
、13.14・・・・・・コンプレッションリング、1
5・・・・・・オイルリング、16・・・・・・ピスト
ン窪み、17 、17’・・・・・ピストン窪みの周縁
、18・・・・・・ピストンの頂面部、19・・・・・
・シリンダヘッドの下面部、20・・・・・・第一のス
キッシュエリア、21・・・・・・ピストンの頂面部、
22・・・・・・シリンダブロックの下面部、23・・
・・・・第二のスキッシュエリア、24,24’−・・
・・・ピストン窪ミの側壁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 シリンダボアを有するシリンダブロックと、前記シ
    リンダボアの一端を閉じるシリンダヘッドと、前記シリ
    ンダボア内に配設されたピストンとを含み、前記シリン
    ダヘッドはその周縁部を残して燃焼室窪みを形成され、
    前記燃焼室窪みの斜面部には前記シリンダボアの中心軸
    線を含む仮想平面より一方の側にその中心を偏倚させた
    吸気ポート及び排気ポートが開口しており、前記燃焼室
    窪みの壁面には前記仮想平面より他方の側から点火プラ
    グホールが開口して耘り、前記ピストンはその周縁部を
    残してピストン窪みを形成されて耘り、前記ピストンの
    周縁部のうち前記仮想平面より前記一方の側にある部分
    は前記シリンダヘッドの周縁部と共働して主要な第一の
    スキッシュエリアを郭定し、前記ピストンの周縁部のう
    ち前記仮想平面より前記他方の側にある部分は前記シリ
    ンダヘッドの周縁部と共働して前記第一のスキッシュエ
    リアより小さい第二のスキッシュエリアを郭定するよう
    構成されていることを特徴とする内燃機関。
JP54025364A 1979-03-05 1979-03-05 内燃機関 Expired JPS5838610B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP54025364A JPS5838610B2 (ja) 1979-03-05 1979-03-05 内燃機関
US06/101,236 US4344407A (en) 1979-03-05 1979-12-07 Cylinder head, ports, and piston configuration

Applications Claiming Priority (1)

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JP54025364A JPS5838610B2 (ja) 1979-03-05 1979-03-05 内燃機関

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS55128617A JPS55128617A (en) 1980-10-04
JPS5838610B2 true JPS5838610B2 (ja) 1983-08-24

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ID=12163777

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JP54025364A Expired JPS5838610B2 (ja) 1979-03-05 1979-03-05 内燃機関

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US4344407A (en) 1982-08-17
JPS55128617A (en) 1980-10-04

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