JPS603313Y2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、自動車等の車輌用の内燃機関に係り、特に新
しい形状の燃焼室を有するオーバ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、燃焼室の形状が混合気の
燃焼に及ぼす効果は大きく、燃焼室の形状を修正するこ
とによって良好な混合気の燃焼が得られ、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よく知ら
れている。

燃焼室形状の修正を行なう上で重要なことは、火炎伝播
距離を短くし、また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速くし、ま
た端ガスの温度上昇を小さくすることなどである。

本考案は上述の如き点に鑑みて提案された新しい形状の
燃焼室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、本考案によれば、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設されたピ
ストンとを含み、前記シリンヘッドはシリンダボアの一
方の半径方向領域に対応する領域にあって該シリンダヘ
ッドと前記シリンダブ陥ツクとの接合境界面より該シリ
ンダヘッドの側に変位し前記接合境界面に平行なヘッド
側スキッシュ発生面と該ヘッド側スキッシュ発生面のボ
ア中心側の端部に接続しこれよりシリンダボアの一つの
直径に沿う方向に他方の側へ向けてより深くなるよう緩
かに傾斜した底面と該底面の前記ヘッド側スキッシュ発
生面に接続する側と反対の側の終端より前記接合境界面
へ向けて該接合境界面に対し急な角度をなして延在する
急面部とを有する燃焼室窪みとを有し、前記急面部に点
火プラグホールが開口しており、前記ピストンはそれが
上死点位置にあるとき前記接合境界面を越えてシリンダ
ボアより突出し前記ヘッド側スキッシュ発生面に対向し
て近接するピストン側スキッシュ発生面と該ピストン側
スキッシュ発生面のシリンダボア中心側の端部より該ピ
ストン側スキッシュ発生面に対し垂直に切立った境界壁
により前記燃焼室窪みより隔たる方向に変位されて該燃
焼室窪みに対向する平面部とを有していることを特徴す
る内燃機関によって遠戚される。

以下に添付の図を用いて本考案を実施例について詳細に
説明する。

添付の第１図は本考案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
されており、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はその下底部に燃焼室窪み５を有して
いる。

燃焼室窪み５は、図にて右側に比較的緩やかな斜面部５
ａを、また図にて左側に比較的側室った急面部５ｂを有
する主要なウェッジ型燃焼室窪み５′を含んでいる。

このウェッジ型燃焼室窪み５′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、即ち図にて左側
に偏った位置に設けられている。

また前記燃焼室窪み５は前記ウェッジ型燃焼室窪み５′
の図にて右側、即ち前記斜面部５ａの側に実質的に平ら
なヘッド側スキッシュ発生面５ｃを有している。

前記ウェッジ型燃焼室窪み５′の前記斜面部５ａには吸
気ポート６と排気ポートとが各々開口しており、これら
ポートは吸気弁８及び排気弁９によって開閉されるよう
になっている。

また前記ウェッジ型燃焼室窪み５′の前記急面部５ｂに
は点火プラグホール１０が開口しており、この点火プラ
グホール１０に点火プラグ１１がねじこまれ、その発火
部１１′は前記ウェッジ型燃焼室窪み５′内に位置して
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の周面部には二つのコンプレッシ
ョンリング１３．１４と一つのオイルリング１５とが取
付けられている。

前記ピストン１２はその頂部の一方の側、即ち図にて右
側い突出した突出部１６を有している。

突出部１６はピストン１２が上死点位置にあるとき前記
燃焼室窪み５内にはいりこむようになっており、該突出
部１６の頂面ば前記ヘッド側スキッシュ発生面５ｃに対
向する実質的に平らなピストン側スキッシュ発生面１７
になっている。

前記ピストン側スキッシュ発生面１７とヘッド側スキッ
シュ発生面５ｃとはピストン１２が上死点位置にある時
、その間に小さい間隙を生じ、いわゆるスキッシュエリ
ア１８を構成している。

このスキッシュエリア１８はピストン１２の突出部１６
がシリンダヘッド４の燃焼室窪み５内にはいりこんでい
る量に相当するだけ前記シリンダブロック１と前記シリ
ンダヘッド４との境界面部分より燃焼室窪み５の側に偏
倚している。

また前記ピストン側スキッシュ発生面１７の前記ウェッ
ジ型燃焼室窪み５′の側の周縁１７′は前記ウェッジ型
燃焼室窪み５′の斜面部５ａの側の周縁に実質的に整合
している。

また、この実施例の場合、シリンダヘッド４は前記ウェ
ッジ型燃焼室窪み５′の図にて左側に前記ピストン１２
の頂面１９に対向するもう−っのヘッド側スキッシュ発
生面２０を有しており、このヘッド側スキッシュ発生面
２０と前記頂面１９とはその間にもう一つのスキッシュ
エリア２１を構成している。

このスキッシュエリア２１はシリンダブロック１とシリ
ンダヘッド４との境界面部分に設けられており、前記ス
キッシュエリア１８とは段違いになっており、しかも前
記スキッシュエリア１８よりそのスキッシュエリア面積
は充分小さくなっている。

内燃機関の圧縮行程に於いて、ピストン１２が下死点位
置より上死点位置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が上死点位置近くにまで上昇すると、スキ
ッシュエリア１８及び２１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
ウェッジ型燃焼室窪み５′に、よる主要な燃焼室空間内
に押出される。

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。

即ち、スキッシュが発生する。

スキッシュエリア１８はモラ一つのスキッシュエリア２
１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、前記スキッシュエリア２１より前記主
要な燃焼室空間に向かうものよりスキッシュエリア１８
より前記主要な燃焼室空間に向かうものの方が強く、ま
た、スキッシュエリア１８は前記ウェッジ型燃焼室窪み
５′の斜面部５ａの側にて燃焼室窪み５内に位置し、前
記スキッシュエリア２１より図にて上方にあるので、ス
キッシュエリア１８によって生じたスキッシュ流は前記
ウェッジ型燃焼室窪み５′の前記斜面部５ａ及び吸気弁
８、排気弁９の下面に沿って流れ、点火プラグ１１の発
火部１１′に向かう。

これにより排気弁９の下方の端ガス領域にある混合気が
充分に攪拌され、該混合気の温度上昇が抑制され、また
この混合気に点火プラグからの火炎が伝わり易くなり、
ノッキングの発生が防止される。

また、ウェッジ型燃焼室窪み５′内にスキッシュ流によ
って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ようになる。

また、前記ピストン１２の突出部１６のウェッジ型燃焼
室窪み５′の側の側壁は図示されている如く切立ってい
ることが好ましい。

このように側壁が切立っていれば、スキッシュ流がその
側壁に案内されてピストン１２の頂面１９に沿って流れ
ることがなく、スキッシュ流がウェッジ型燃焼室窪み５
′内に勢いよく噴出されるようになり、スキッシュの効
果が向上する。

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、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
燃焼ガスは主にスキッシュエリア１Ｂ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１２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、−サイクル当りの燃焼時間を大幅に短縮し、
また各サイクル毎の燃焼の変動を小さくする。

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
成分を有効に減少することができるようになる。

また速やかな燃焼が行なわれ且つ端ガス領域の混合気の
温度上昇が効果的に抑制されることによりノッキング等
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。

第４図は本考案による内燃機関の他の一つの実施例をそ
の要部について示す断面図であり、第５図は第４図に示
された内燃機関のピストンの平面図である。

尚第４図及び第５図に於いて第１図乃至第３図に対応す
る部分は第１図乃至第３図に付した符号と同一の符号に
より示されている。

かかる実施例の場合、ピストン１２はその頂部に皿状の
ピストン窪２２を有している。

このピストン窪み２２は、突出部１６の図にて左側に設
けられ、その周縁は全てに於いて前記ウェッジ型燃焼室
窪み５′の周縁に実質的に整合するようになっている。

このピストン窪み２２と前記ウェッジ型燃焼室窪み５′
とは実質的に同一の平面形状をしており、且つ互に向か
い合い、ピストン１２が上死点位置にある時、前記シリ
ンダブロック１と前記シリンダヘッド４との境界面部分
を境として前記シリンダボア２の軸線方向の両側に主要
な燃焼室空間を郭定するようになっている。

前記ウェッジ型燃焼室窪み５′の空間容積と前記ピスト
ン窪み２２の空間容積とが互に実質的に等しくされてい
てよい。

また前記ピストン１２は前記ピストン窪み２２の周りに
実質的に帯状の頂面１９′を有しており、この頂面１９
′の一部分は前記ピストンヘラド４のヘッド側スキッシ
ュ発生面２０と向かい合ッてこの間にスキッシュエリア
２１を構成している。

このスキッシュエリア２１はシリンダボア２の中心軸線
を隔てて前記スキッシュエリア１７の反対側に設けられ
ている。

この場合にはピストン窪み２２が設けられていることに
より、排気弁の下方により大きい空間が与えられるよう
になり、端ガス領域のガスボリュームが大きくなること
によっても端ガスの温度上昇が抑制されるようになる。

またこの場合には、点火プラグ１１の発火部１１′が点
火時に於いてウェッジ型燃焼室窪み５′とピストン窪み
２２とによって構成される主要な燃焼室空間の上下間隔
のほぼ中央部に位置することにより、その発火部から広
がって行く炎面ば前記燃焼室窪み５と前記ピストン窪み
２２とに互に均一に漸次拡大するようになる。

これによりより一層安定した混合気の燃焼が行なわれる
ようになる。

以上に於いては、本考案を特定の実施例について詳細に
説明したが、本考案はこれに限られるものではなく、本
考案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つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案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Ｉ−Ｉ
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、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、第４図は本考案による内燃機関
の他の一つの実施例をその要部について示す縦断面図、
第５図は第４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、５′・・
・・・・ウェッジ型燃焼室窪み、５ａ・・・・・・斜面
部、５ｂ・・・・・・急面部、５ｃ・・・・・・ヘッド
側スキッシュ発生面、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、１５・・・・・・オイルリ
ング、１６・・・・・・突出部、１７・・・・・・ピス
トン側スキッシュ発生面、１８・・・・・・スキッシュ
エリア、１９．１９’・・・・・・頂面、２０・・・・
・・ヘッド側スキッシュ発生面、２１・・・・・・スキ
ッシュエリア、２２・・・・・・ピストン窪み。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
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、前記シリンヘッ
   ドはシリンダボアの一方の半径方向領域に対応する領域
   にあって該シリンダヘッドと前記シリンダブロックとの
   接合境界面より該シリンダヘッドの側に変位し前記接合
   境界面に平行なヘッド側スキッシュ発生面と該ヘッド側
   スキッシュ発生面のボア中心側の端部に接続しこれより
   シリンダボアの一つの直径に沿う方向に他方の側へ向け
   てより深くなるよう緩かに傾斜した底面と該底面の前記
   ヘッド側スキッシュ発生面に接続する側と反対の側の終
   端より前記接合境界面へ向けて該接合境界面に対し急な
   角度をなして延在する急面部とを有する燃焼室窪みとを
   有し、前記急面部に点火プラグホールが開口しており、
   前記ピストンはそれが上死点位置にあるとき前記接合境
   界面を越えてシリンダボアより突出した前記ヘッド側ス
   キッシュ発生面に対向して近接するピストン側スキッシ
   ュ発生面と該ピストン側スキッシュ発生面のシリンダボ
   ア中心側の端部より該ピストン側スキッシュ発生面に対
   し垂直に切立つた境界壁により前記燃焼室窪みより隔た
   る方向に変位されて該燃焼室窪みに対向する平面部とを
   有していることを特徴とする内燃機関。