JPS6020565B2

JPS6020565B2 - エンジンのシリンダヘツド

Info

Publication number: JPS6020565B2
Application number: JP51007610A
Authority: JP
Inventors: 義正林
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1976-01-27
Filing date: 1976-01-27
Publication date: 1985-05-22
Also published as: JPS5290719A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は主として自動車用エンジンにおいて、改良さ
れた燃焼室を備えたシリンダヘッド‘こ関する。

エンジン燃焼室の一例として第１図ないし第３図に示す
半球型燃焼室は、適宜定められた半径Ｒ，にもとづく球
面の一部を基本的形状とし、この壁面にバルブシートｌ
ａ，ｌｂや点火栓２を取付けるための座ぐりや肉盛りを
して構成されている。

このような半球型燃焼室は、刊行物『村山正、燃焼室形
状と燃焼、内燃機関の燃焼、山海堂、８召４８．１３７
〜１４３頁図ｉ５の２２〜２４』‘こ記載されている。

この場合、燃焼室壁面が比較的単純な形状で、しかも燃
焼室容積に対しての表面積の割合が小さいため燃焼効率
がよく、とくに本出願人により既に提案されている２点
着火エンジンの燃焼室に適している。この２点着火エン
ジンとは、燃焼室内の互に比較的離れた位置に点火点が
存するように設けた２個の点火栓で、最大値で２５〜４
０％（吸入空気塁に対する排気還流量）と高率ＥＧＲ（
排気還流）するもとで２点着火することにより、エンジ
ン運転性能、燃費性能を損わずにＮ○×（窒素酸化物）
の生成を大幅に減少可能としたもので、この場合、燃焼
室は比較的単純かつ対称形のものが好ましく、また点火
栓の位置は平面的にみてンリンタ中心に対して互に対称
となるように配設するのが最も好ましく、これらの要求
を満たすうえから上記のように半球型燃焼室が利用され
る。

しかし、半球型燃焼室が必らずしも完壁であるのではな
く、例えば、球面状の壁面に吸排気弁のバルブシートｌ
ａ，ｌｂを配するので、所定の吸気効率、掃気効率を確
保するために吸排気弁の弁径を大きくしようとすると、
前述の刊行物の第１４２頁図−１１にも示されるように
、必然的に燃焼室の高さ１１も高くなってしまいその表
面積及び容積も増大し、これらにもとづき、熱損失が大
きくなり、さらに所定の圧縮比を確保するのにピストン
頂部を山型に膨出させるなどの対策が要求されたりする
。

又、特開昭４９−８６７０８号に示されるように、強大
なスワールを発生させるため、吸気弁と排気弁をシリン
ダ列中心線上に配置するものでは、カムシャフトがシリ
ンダ列中心線と平行に配置される関係もあって、吸排気
弁の弁軸を傾斜させることが困難なため、したがって弁
面が燃焼室壁面と滑らかに連続せず、このため表面積、
容積共にコンパクトな燃焼室とすることができない。

そこで本発明はこれらの諸点をさらに改良しようとする
もので、燃焼室を回転錐体形状を基本形状とすることに
より、その表面積及び容積を増大させずに吸排気弁の弁
径を大きく探れるようにしたエンジンのシリンダヘッド
を提供するものである。

以下図示した実施例を説明することにより、本発明の技
術的内容を明らかにする。

第４図ないし第６図において、１０はシリンダヘツド本
体、１１はシリンダブロツク、１２はシリンダヘッド本
体１０‘こ形成した燃焼室、１３は吸気弁、１４は排気
弁、また１５，１６はバルブシートを示す。

そして燃焼室１２はシリンダ中心線○を通る垂直断面上
、その頂部が比較的大径の円弧Ｒで、周綾部がづ・径の
円弧ｒとなり、これらの接線を稜線Ｃとして、シリンダ
中心線０のまわりに回転させて得られる回転錐体を基本
形状として構成される。

この場合、上記Ｒはシリンダボア径○に対して、Ｒ＝（
０．４５〜０．６９）○で、また０くｒ＜４（脚）の範
囲となり、しかも、燃焼室高さ日が、ピストンストロー
クＳに対して、Ｈ！（０．１８〜０．３０）Ｓとなるよ
うに設定するのが最も好ましく、また、燃焼室壁面に対
してほぼ直角に弁軸が取付けられる吸排気弁１３，１４
のシリンダ中心線０に対する交角０，，８２が、１５
ｏ＜０，，８２く３９ｏの範囲で互いに同一となるよう
に設定する。

これらによって第１図ないし第３図に示す半球型燃焼室
に比べて、表面積は約１０％、容積は約１１％縞少する
ことができる。

次に、吸排気弁１３，１４は平面的にみて（シリンダヘ
ッドとシリンダブロックとの接合面への平面投影上）多
気筒エンジンの各々のシｌｊンダ中心○を結ぶシリンダ
列中心線Ｍを境にして互に反対側に位置すると共に、こ
のシリンダ中心○を通りシリンダ列中心線Ｍと直交する
紙Ｎに対して、左右に吸排気弁１３，１４の中心がオフ
セットされる。

そして、このオフセットした吸排気弁１３，１４に対し
て前記直交線Ｎを境にそれぞれ反対側の燃焼室壁面に点
火栓１８ａ，１８ｂを配設する。

点火桧１８ａ，１８ｂの点火点はシリンダ中心０に対し
て互に対称的に位置するように設定される。これにより
２点着火にもとづく早い燃焼をさらに助長でき、高率Ｅ
ＣＲを行うもとでも安定した運転性能を発揮しつつＮＯ
ｘの大幅な低減を達成する。

いずれにせよ本発明の燃焼室は、頂部がなだらかな山状
あるいは笠状の回転体を基本形状（吸排気弁部は平面状
で回転体よりずれる）としているため、燃焼室の表面積
、容積を、従来の半球型燃焼室に比べて、同一の吸排気
弁径を得る場合に、小さくすることができ、これにもと
づいて燃焼効率を改善できるのである。

即ち、燃焼室に取付ける吸排気弁の直径の関係から、燃
焼室壁面の斜面最４・長さは自ずと規制されるのである
が、この条件の範囲で燃焼室の表面積を可及的に小さく
するには、燃焼室を球面とするよりも、必要長さの部分
を短絡する稜線をもつ回転体とすることが効率的で、し
かもこの稜線を含む燃焼室壁面に対して吸排気弁を直角
で、かつシリンダ中心に対して同一角度で交差させるよ
うにしたので、吸排気弁面を含めて燃焼室壁面の対称性
が確保でき、２個の点火栓からの火炎の到達が均等にな
り、これらの結果、燃焼室内の総ての混合気が燃焼を完
了するまでの燃焼時間のより一層の短縮化が図れる。

また、２個の点火栓と吸排気弁の配置関係を、シリンダ
中心に点対称とすることにより、このような燃焼室の全
額域で均等かつ急速な燃焼の実現がさらに助長される。

そしてこの結果、排気対策の目的でＥＣＲを行ったり、
混合気を稀薄化したりするときに、エンジンの運転限界
をさらに延ばす（高ＥＣＲ化、超稀薄化を可能とする）
、もしくは安定性を著しく増すことができる。また、点
火栓を吸排気弁などと干渉することないこ、互に対称的
に配置できるので、２点着火ェンジンの実用化に対し極
めて有効的といえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従釆の半球型燃焼室をもつシリンダヘッドの平
面図、第２図はその１−１線断面図、第３図は同じくロ
ーロ線断面図、第４図は本発明の平面図、第５図は第４
図のｍ−ｍ線断面図、第６図は同じくＶ−Ｖ線断面図で
ある。１０・・・シリンダヘツド本体、１１・・・シリングブ
ロック、１２…燃焼室、１３…吸気弁、１４・・・排気
弁、１５，１６・・・バルフシート、１８ａ，１８ｂ・
・・点火栓、０・・・シリンダ中心、Ｍ・・・シリンダ
列中心線、Ｎ・・・直交線。第１図第２図第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

１エンジン燃焼室の平面投影上、シリンダ列中心線を
境にして吸気弁と排気弁とを互に反対側に配置すると共
に、シリンダ中心に対してもシリンダ列前後方向に弁中
心をオフセツトする一方、シリンダヘツド本体に形成さ
れる燃焼室は、頂部の比較的大径の円弧と比較的小径の
円弧の周縁部とを結ぶ稜線にて形成された面のシリンダ
中心線を軸とする回転体を基本形状として構成し、前記
稜線で表される燃焼室壁面に対し吸気弁と排気弁をほぼ
直角に配置すると共に、エンジン燃焼室のシリンダ列中
心線に対し直角な立面投影上吸気弁と排気弁をシリンダ
中心線に対しそれぞれほぼ同一角度で交差するように配
置し、さらに２個の点火栓を、その点火栓がシリンダ列
中心線を境にして互に反対側の燃焼室壁面に位置しかつ
シリンダ中心に対し互に点対称かつ相互に離間するよう
に配置したことを特徴とするエンジンのシリンダヘツド
。