JPS6027783Y2 - Combustion chamber of internal combustion engine - Google Patents

Combustion chamber of internal combustion engine

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JPS6027783Y2
JPS6027783Y2 JP14039479U JP14039479U JPS6027783Y2 JP S6027783 Y2 JPS6027783 Y2 JP S6027783Y2 JP 14039479 U JP14039479 U JP 14039479U JP 14039479 U JP14039479 U JP 14039479U JP S6027783 Y2 JPS6027783 Y2 JP S6027783Y2
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JP
Japan
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recess
cylinder head
piston
wall surface
flat
Prior art date
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Application number
JP14039479U
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Japanese (ja)
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JPS5657928U (en
Inventor
睦美 神田
清 中西
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の燃焼室に関する。[Detailed explanation of the idea] The present invention relates to a combustion chamber of an internal combustion engine.

燃量消費率を向上させる方法として機関の圧縮比を高め
る方法があるが従来の内燃機関において圧縮比を高める
と共に通常ガソリンを使用した場合にはノッキングを発
生し、かえってエミッション並びに燃料消費率が悪化す
るという結果になる。
One way to improve the fuel consumption rate is to increase the compression ratio of the engine, but in conventional internal combustion engines, when the compression ratio is increased and regular gasoline is used, knocking occurs, which worsens the emissions and fuel consumption rate. The result is that.

従がってこのような内燃機関においてノッキングを発生
させないようにするには通常ガソリンよりもオクタン価
の高い燃料を使用しなければならないのが現状である。
Therefore, in order to prevent knocking in such internal combustion engines, it is currently necessary to use fuel with a higher octane number than normal gasoline.

一般的に云ってノッキングの発生を阻止しつつ燃焼室内
の圧力が上死点直後にピークとなるようにして出力を向
上せしめるには燃焼速度を速めることが必要である。
Generally speaking, it is necessary to increase the combustion speed in order to prevent the occurrence of knocking and to increase the output by making the pressure within the combustion chamber peak immediately after top dead center.

従って高圧縮比内燃機関において燃焼速度を速めること
によりノッキングの発生を抑制すると共に燃焼室内の圧
力が上死点直後にピークとなるようにすればオクタン価
の低い通常の燃料を用いてもノッキング発生限界点火時
期をMBT (Minimum 5parkAdvan
ce for Be5t Torque)に近づけるこ
とが可能となり、その結果十分高い出力を得られると共
にエミッション並びに燃料消費率を向上せしめることが
できる。
Therefore, in a high compression ratio internal combustion engine, if the combustion speed is increased to suppress the occurrence of knocking, and if the pressure in the combustion chamber peaks immediately after top dead center, the occurrence of knocking will be limited even when using normal fuel with a low octane number. Change the ignition timing to MBT (Minimum 5parkAdvan
ce for Be5t Torque), and as a result, it is possible to obtain a sufficiently high output and improve emissions and fuel consumption.

ノッキング発生限界点火時期を■■に近づけることので
きる内燃機関として燃焼室周辺部のシリンダヘッド内壁
面とピストン頂面間に筒状の凹部を形成すると共に該凹
部頂面のシリンダヘッド内に排気弁を設け、該凹部を除
くシリンダヘッド内壁面とピストン頂面とを平坦面から
形成すると共に吸気弁前面が該シリンダヘッド平坦内壁
面とほぼ同一平面上に位置するように吸気弁をシリンダ
ヘッド内に設けてピストンが上死点に達したとき上記シ
リンダヘッド平坦内壁面とピストン平坦頂面間にほぼ一
様高さの間隔の狭いスキッシュエリアを形成するように
した内燃機関であって、燃焼室中央部の上記シリンダヘ
ッド平坦内壁面とピストン平坦頂面間に上記スキッシュ
エリアの高さ間隔よりも若干大きな高さ間隔を有する溝
を形成すると共に該溝を上記凹部内に連通せしめ、該溝
内に点火栓電極を配置するようにした内燃機関が本出願
人より既に提案されている(特公昭58−4557訝公
報参照)。
As an internal combustion engine that can bring the knocking limit ignition timing closer to The intake valve is placed in the cylinder head so that the inner wall surface of the cylinder head excluding the recess and the top surface of the piston are formed as flat surfaces, and the front surface of the intake valve is located on substantially the same plane as the flat inner wall surface of the cylinder head. An internal combustion engine is provided in which a narrow squish area of substantially uniform height is formed between the flat inner wall surface of the cylinder head and the flat top surface of the piston when the piston reaches top dead center, and the squish area is located at the center of the combustion chamber. A groove having a height interval slightly larger than the height interval of the squish area is formed between the flat inner wall surface of the cylinder head and the flat top surface of the piston, and the groove is communicated with the recess, and the groove is connected to the recess. An internal combustion engine in which a spark plug electrode is arranged has already been proposed by the present applicant (see Japanese Patent Publication No. 58-4557).

この内燃機関では圧縮比が高く燃焼速度が極めて速いた
めに排気ガス温が低下するがことように排気ガス温が低
下すると機関排気系に触媒コンバータを取付けておいて
も触媒温度が十分に高くならず、斯くして触媒の活性が
低下するために排気ガス中の有害成分、特に未燃HCの
浄化を行うのが困難となる。
In this internal combustion engine, the exhaust gas temperature decreases because the compression ratio is high and the combustion speed is extremely fast. However, when the exhaust gas temperature decreases, even if a catalytic converter is installed in the engine exhaust system, the catalyst temperature may not be high enough. First, since the activity of the catalyst decreases in this way, it becomes difficult to purify harmful components in the exhaust gas, especially unburned HC.

本考案は燃焼室内において未燃HCの浄化を行なうよう
にして排気ガス中の未燃HCの量を低減するようにした
内燃機関を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an internal combustion engine that reduces the amount of unburned HC in exhaust gas by purifying unburned HC in a combustion chamber.

以下、添附図面を参照して本考案を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図から第3図を参照すると、1はシリンダブロック
、2は平坦な頂面2aを有すると共にシリンダブロック
1内で往復動可能なピストン、3はシリンダブロック1
上に固締されたシリンダヘッド、4はピストン2とシリ
ンダヘッド3間に形成された燃焼室、5は燃焼室4の周
辺部においてシリンダヘッド3内に形成された筒状の凹
部、6は吸気弁、7は吸気ポート、8は排気弁、9は排
気ポートを夫々示す。
Referring to FIGS. 1 to 3, 1 is a cylinder block, 2 is a piston that has a flat top surface 2a and can reciprocate within the cylinder block 1, and 3 is a cylinder block 1.
4 is a combustion chamber formed between the piston 2 and the cylinder head 3, 5 is a cylindrical recess formed in the cylinder head 3 at the periphery of the combustion chamber 4, and 6 is an intake hole. 7 is an intake port, 8 is an exhaust valve, and 9 is an exhaust port.

凹部5は垂直配置の周壁面5aと平坦な底面5bとによ
り形成され、また凹部5の輪郭は第2図に示すように柿
葉形状に形成され、更にこの平坦底面5b上に排気弁8
が配置される。
The recess 5 is formed by a vertically disposed peripheral wall surface 5a and a flat bottom surface 5b, and the contour of the recess 5 is formed into a persimmon leaf shape as shown in FIG.
is placed.

一方、凹部5を除くシリンダヘッド内壁面3aは平坦面
から形成され、吸気弁6のかさ部前面がシリンダヘッド
平坦内壁面3aと同一平面内に位置するようにして吸気
弁6が平坦内壁面3a上に配置される。
On the other hand, the cylinder head inner wall surface 3a excluding the recess 5 is formed from a flat surface, and the intake valve 6 is arranged in such a way that the front surface of the bulk part of the intake valve 6 is located in the same plane as the cylinder head flat inner wall surface 3a. placed on top.

第1図に示すようにピストン2が上死点に達したときピ
ストン平坦頂面2aとシリンダヘッド平坦内壁面3aと
の間隙が1−25mm以下となるように構成され、それ
によってピストン平坦頂面2aとシリンダヘッド平坦内
壁面3a間にスキッシュエリアが形成される。
As shown in FIG. 1, when the piston 2 reaches the top dead center, the gap between the piston flat top surface 2a and the cylinder head flat inner wall surface 3a is 1 to 25 mm or less, so that the piston flat top surface A squish area is formed between the cylinder head 2a and the cylinder head flat inner wall surface 3a.

このスキッシュエリアは第2図かられかるように凹部5
を包囲するように形成され、しかもスキッシュエリアは
シリンダボア断面積の40パ一セント以上の面積を有す
るように形成される。
This squish area is located in the recess 5 as shown in Figure 2.
The squish area is formed to surround the cylinder bore, and the squish area is formed to have an area of 40 percent or more of the cross-sectional area of the cylinder bore.

一方、シリンダヘッド平坦内壁面3a上には吸気弁6か
ら凹部5に向けて延びる一様法さの浅い溝10が形成さ
れる。
On the other hand, a shallow groove 10 having a uniform width is formed on the flat inner wall surface 3a of the cylinder head, extending from the intake valve 6 toward the recess 5.

この溝10は第2図に示すように排気弁8のかさ部直径
にほぼ等しい幅を有すると共に燃焼室4のほぼ中央部に
形成される。
As shown in FIG. 2, this groove 10 has a width approximately equal to the bulk diameter of the exhaust valve 8, and is formed approximately at the center of the combustion chamber 4.

更に、溝10内には凹所5内に通ずる切欠き部11が形
成され、この切欠き部11内に点火栓12の電極が配置
される。
Furthermore, a notch 11 is formed in the groove 10 and communicates with the recess 5, and an electrode of a spark plug 12 is disposed within this notch 11.

従がって点火栓12の電極は燃焼室4のほぼ中央部に配
置されることになる。
Therefore, the electrode of the ignition plug 12 is placed approximately in the center of the combustion chamber 4.

また第2図並びに第3図に示されるように点火栓12の
電極取付は端面ば吸気弁6,8を通る垂直面に対してわ
ずかばかり凹部5の方へ向けられている。
Furthermore, as shown in FIGS. 2 and 3, the electrode attachment of the spark plug 12 is oriented slightly toward the recess 5 with respect to the vertical plane passing through the intake valves 6, 8 on its end face.

このことは重要なことであって、本考案者による実験に
よれば点火栓12の電極取付は端面を吸気弁6の方へ向
けた場合にはノッキングを抑制できないことが伴明して
いる。
This is important, as experiments conducted by the present inventor have revealed that knocking cannot be suppressed when the electrode of the spark plug 12 is attached with its end face facing the intake valve 6.

本考案によれば第2図においてハツチングにより示され
る排気弁8を除くシリンダヘッド3の内壁面、即ち吸気
弁6の排気弁δ側の縁部から排気弁8側に位置するシリ
ンダヘッド内壁面面3aと、溝10の底壁面と、凹部5
の周壁面5a並びに平坦底面5bとに未燃HC浄化用触
媒がコーティングされる。
According to the present invention, the inner wall surface of the cylinder head 3 excluding the exhaust valve 8 shown by hatching in FIG. 2, that is, the inner wall surface of the cylinder head located on the exhaust valve 8 side from the edge of the intake valve 6 on the exhaust valve δ side 3a, the bottom wall surface of the groove 10, and the recess 5
The peripheral wall surface 5a and the flat bottom surface 5b are coated with an unburned HC purifying catalyst.

なおこの触媒としては白金、銅、ニッケル、パラジウム
並びに鉄等を使用することができる。
As this catalyst, platinum, copper, nickel, palladium, iron, etc. can be used.

なお、第2図かられかるように吸気弁6周りのシリンダ
ヘッド内壁面3aはノッキングの発生を阻止するために
触媒がコーティングされていない。
As can be seen from FIG. 2, the inner wall surface 3a of the cylinder head around the intake valve 6 is not coated with a catalyst to prevent knocking.

吸気行程時に吸気弁6を介して燃焼室4内に導入された
可燃混合気はピストン2の上昇に伴なって圧縮され、ピ
ストン2が上死点前30度程度に達するとピストン平坦
頂面2aとシリンダヘッド平坦内壁面3a間に形成され
たスキッシュエリアからスキッシュ流が溝10を介して
或いは直接に凹部5内に流入する。
The combustible air-fuel mixture introduced into the combustion chamber 4 through the intake valve 6 during the intake stroke is compressed as the piston 2 rises, and when the piston 2 reaches about 30 degrees before top dead center, the piston flat top surface 2a A squish flow flows into the recess 5 through the groove 10 or directly from the squish area formed between the cylinder head and the cylinder head flat inner wall surface 3a.

凹部5の周囲から凹部5内に流入するスキッシュ流は互
いに衝突し、それによって凹部5内に強力な乱れを発生
する。
Squish flows flowing into the recess 5 from around the recess 5 collide with each other, thereby generating strong turbulence within the recess 5.

次いで点火栓12により可燃混合気が着火されると点火
栓電極胴りに火炎核が形成され、この火炎核は溝10内
を流れるスキッシュ流によって急速に凹部5内に向けて
成長する。
Next, when the flammable mixture is ignited by the spark plug 12, a flame kernel is formed on the spark plug electrode body, and this flame kernel rapidly grows into the recess 5 due to the squish flow flowing in the groove 10.

凹部5内には強力な乱れが発生しており、しかも凹部5
内における点火栓12からの凹部各隅部までの火炎伝播
距離が最短距離になるように点火栓12が配置されてい
るので凹部5内における燃焼速度は極めて速いものとな
る。
Strong turbulence has occurred within the recess 5, and the recess 5
Since the ignition plug 12 is arranged so that the flame propagation distance from the ignition plug 12 to each corner of the recess within the recess is the shortest distance, the combustion speed within the recess 5 is extremely fast.

次いでピストン2が上死点に達するがこのときピストン
平坦頂面2aとシリンダヘッド平坦内壁面3a間の距離
はクエンチ距離以下となっているのでスキッシュエリア
内には火炎は伝播しない。
Next, the piston 2 reaches the top dead center, but at this time, the distance between the piston flat top surface 2a and the cylinder head flat inner wall surface 3a is less than the quench distance, so the flame does not propagate within the squish area.

次いでピストン2が下降して上死点後15度から25度
前後になるとスキッシュエリア内の圧力降下により凹部
5内並びに溝10内の未燃混合気並びに火炎がスキッシ
ュエリア内に吸込まれ、それによって火炎が極めて高速
度で伝播する。
Next, when the piston 2 descends and reaches around 15 to 25 degrees after top dead center, the pressure drop in the squish area causes the unburned air-fuel mixture and flame in the recess 5 and the groove 10 to be sucked into the squish area. Flame propagates at extremely high speed.

次いで排気行程時、排気弁8が開弁すると燃焼室4内の
既燃ガスは凹部5を経て排気ポート9内に排出させる。
Next, during the exhaust stroke, when the exhaust valve 8 opens, the burnt gas in the combustion chamber 4 is discharged into the exhaust port 9 through the recess 5.

このとき、実質的な燃焼室を構成する凹部5内は点火栓
12が排気弁8の近傍に配置されることも起因して高温
に保持されている。
At this time, the inside of the recess 5 that constitutes a substantial combustion chamber is maintained at a high temperature partly because the ignition plug 12 is arranged near the exhaust valve 8.

その結果、排気行程時に凹部5内がりアクタ作用を生じ
るために高圧縮比である割合には未燃HCの発生量は少
ない。
As a result, the amount of unburned HC generated is small at a high compression ratio because the actuator action occurs when the recess 5 moves inward during the exhaust stroke.

その上前述したように凹部5の周壁面5a並びに平坦底
面5bは触媒によりコーティングされているので既燃ガ
スは凹部5を通過する際に触媒と接触し、それによって
既燃ガス中の未燃HCが酸化されることになる。
Furthermore, as mentioned above, since the peripheral wall surface 5a and the flat bottom surface 5b of the recess 5 are coated with a catalyst, the burned gas comes into contact with the catalyst when passing through the recess 5, thereby reducing unburned HC in the burnt gas. will be oxidized.

また、シリンダヘッド平坦内壁面3aに沿って凹部5内
に流入する既燃ガス中の未燃HCもシリンダヘッド平坦
内壁面3a上にコーティングされた触媒と接触して同時
に酸化されることになる。
Further, unburned HC in the burnt gas flowing into the recess 5 along the cylinder head flat inner wall surface 3a also comes into contact with the catalyst coated on the cylinder head flat inner wall surface 3a and is oxidized at the same time.

次いでピストン2が上死点近傍まで達するとスキッシュ
エリア内の既燃ガスは直接或いは溝10を通って凹部5
内に押出される。
Next, when the piston 2 reaches near the top dead center, the burned gas in the squish area flows directly or through the groove 10 into the recess 5.
extruded inward.

このとき大部分の既燃ガスがシリンダヘッド平坦内壁面
3a上或いは溝10の底壁面上にコーティングされた触
媒と接触するために既燃ガス中の未燃HCの酸化反応が
更に促進されることになる。
At this time, since most of the burnt gas comes into contact with the catalyst coated on the flat inner wall surface 3a of the cylinder head or the bottom wall surface of the groove 10, the oxidation reaction of unburned HC in the burnt gas is further promoted. become.

以上述べたように本考案によれば既燃ガスが排気ポート
内へ排出される前に既燃ガス中の未燃HCが燃焼室内で
浄化され、斯くして高圧縮比内燃機関であっても排気ガ
ス中の有害成分を大巾に低減することができる。
As described above, according to the present invention, unburned HC in the burnt gas is purified in the combustion chamber before the burnt gas is discharged into the exhaust port, and thus even in a high compression ratio internal combustion engine. Harmful components in exhaust gas can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は第2図のI−I線に沿ってみた本考案に係る内
燃機関の側面断面図、第2図は第1図のシリンダヘッド
の底面図、第3図は第2図のm−■線に沿ってみた側面
断面図である。 2・・・・・ゼストン、3・・・・・・シリンダヘッド
、4・・・・・・燃焼室、5・・・・・・凹部、6・・
・・・・吸気弁、8・・・・・・排気弁、10・・・・
・・溝、12・・・・・・点火栓。
1 is a side sectional view of the internal combustion engine according to the present invention taken along line I-I in FIG. 2, FIG. 2 is a bottom view of the cylinder head in FIG. 1, and FIG. 3 is a It is a side cross-sectional view taken along the line -■. 2...Zeston, 3...Cylinder head, 4...Combustion chamber, 5...Recess, 6...
...Intake valve, 8...Exhaust valve, 10...
... Groove, 12... Spark plug.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 燃焼室周辺部のシリンダヘッド内壁面とピストン頂面間
に筒状の凹部を形成すると共に該凹部頂面のシリンダヘ
ッド内に排気弁を設け、該凹部を除くシリンダヘッド内
壁面とピストン頂面とを平坦面から形成すると共に吸気
弁前面が該シリンダヘッド平坦内壁面とほぼ同一平面上
に位置するようにして吸気弁をシリンダヘッド内に設け
てピストンが上死点に達したとき上記シリンダヘッド平
坦内壁面とピストン平坦頂面間にほぼ一様高さの間隔の
狭いスキッシュエリアを形成するようにした内燃機関で
あって、燃焼室中央部の上記シリンダヘッド平坦内壁面
とピストン平坦頂面間に上記スキッシュエリアの高さ間
隔よりも若干大きな高さ間隔を有する溝を形成すると共
に該溝を上記凹部内に連通せしめ、該凹部内に通ずる切
欠き部を該構内に形成して該切欠き部に凹部方向に向け
られた電極取付は端面を形成し、該電極取付は端面上に
点火栓電極を配置すると共に排気弁側に位置するほぼ半
分の燃焼室の内壁面の少くとも一部に未燃HC浄化用触
媒をコーティングした内燃機関の燃焼室。 ・
[Claims for Utility Model Registration] A cylinder in which a cylindrical recess is formed between the inner wall surface of the cylinder head in the periphery of the combustion chamber and the top surface of the piston, and an exhaust valve is provided in the cylinder head on the top surface of the recess, excluding the recess. The head inner wall surface and the top surface of the piston are formed from flat surfaces, and the intake valve is provided in the cylinder head so that the front surface of the intake valve is located almost on the same plane as the flat inner wall surface of the cylinder head, so that the piston is at the top dead center. The internal combustion engine is configured to form a squish area with a narrow spacing of approximately uniform height between the flat inner wall surface of the cylinder head and the flat top surface of the piston when the cylinder head reaches the flat top surface of the piston. A groove having a height interval slightly larger than the height interval of the squish area is formed between the wall surface and the flat top surface of the piston, and the groove is communicated with the inside of the recess, and a notch communicating with the inside of the recess is connected to the inside of the premises. The electrode mounting formed in the notch and oriented toward the recess forms an end face, and the electrode mounting is arranged on the end face, and the spark plug electrode is disposed on the end face. A combustion chamber of an internal combustion engine in which at least a portion of the wall surface is coated with a catalyst for purifying unburned HC.・
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