JPS61268820A - ２サイクル水冷エンジンの燃焼室 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２サイクルエンジンに係り、特にその燃焼室の
構造に関する。

〔従来技術〕

２サイクルエンジンの燃焼室においては、従来、例えば
特開昭５１−２９６２２号公報に見られるように、点火
プラグが臨むドームに、ピストン頂面の外周側に向って
広がるリング状のスキッシュゾーンを連続して設け、ピ
ストンが上死点付近に達した際に、混合気をスキッシュ
ゾーンで圧縮してドーム内に噴出させ、混合気をドーム
内に集中させることで着火率と火炎伝播速度を早め、高
出力化を押し進めることが行なわれている。

そして、従来、ドーム内での着火性および火炎の成長を
より一層促進させるため、ドームをシリンダ中心線に対
し偏心させて設けた、いわゆるオフセットドームが知ら
れている。

ところが、このようにオフセットドームとスキッシュ効
果とを利用して火炎伝播速度を早めると、シリンダ内の
圧力が急激に上昇するため、特にピストン頂面に加わる
衝撃が大きくなる。したがって、この衝撃によってピス
トンが振動するとともに、このピストンの振動がシリン
ダやクランクケースに伝わり、これらが共振して不快な
共鳴音が発生する等、エンジンの騒音が大きくなる不具
合があった。

この対策として、従来、点火プラグ側に進むに従って内
向きに傾斜されたドームの傾斜面を長く形成し、着火点
からスキッシュゾーンまでの距離を稼いで燃焼室内での
火炎の伝播速度を遅くし、シリンダ内の圧力上昇を緩や
かにした例がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この先行技術の構成によると、ドームが
深くなることから、ピストンが上死点に達した際に、ス
キッシュゾーンで圧縮された混合気が点火プラグの近傍
にまで充分に行き屋らなくなる。

したがって、騒音は少なくなるものの、本来のスキッシ
ュ効果が損われてしまい、高回転域での出力が低下する
等の不都合が生じる。

（問題点を解決するための手段） そこで、本発明は、ドームをシリンダの中心線に対し吸
気口側に偏心させた燃焼室を前提とし、このドームの傾
斜面に沿う延長線とスキッシュゾーンの最大径部分を通
る平面との交線によって囲まれる上記ドームと同心円状
をなす面の面積をＳＬ、および上記スキッシュゾーンの
最大径部分を通る面の面積から上記面積Ｓ１を差し引い
たリング状の面の面積を８２とした時、 Ｓｔ　＜３２ の関係に規定したことを特徴とする。

〔作用〕

この構成によれば、着火点に近いドームに対しスキッシ
ュゾーンが広くなり、スキッシュ効果に基づいて急激に
燃焼する混合気の量が実質的に少なくなるので、燃焼室
内での火炎伝播速度が遅くなる。この結果、クランク角
に対するシリンダ内の圧力上昇が緩やかとなり、その分
、ピストン頂面に加わる衝撃も少なくなる。したがって
、ピストンの振動が少なくなるから、シリンダブロック
やクランクケース回りの共振を防止することができ、エ
ンジンの騒音を低く抑えることができる。

しかも、スキッシュゾーンが広くなった分、ドームが狭
くなるから、ピストンが上死点に達した際には、スキッ
シュゾーンで圧縮された混合気がドームの隅々にまで行
き亙り、よって、ドームを偏心させたことと相まって着
火率が高く、火炎伝播が末端の混合気にまで日清になさ
れる。このため、火炎伝播速度は遅くても、シリンダ内
の圧力はこれまでと同等の値にまで上昇し、高回転域で
の出力も同時に確保することが可能となる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の第１実施例を、自動二輪車用の２サイクル
エンジンに適用した第１図ないし第７図にもとづいて説
明する。

第５図生得号１はシリンダブロック、２はシリンダヘッ
ドを示し、シリンダブロック１内にはシリンダ１ａが形
成されている。シリンダ１ａの内周面には、吸気口４お
よび排気口５が径方向に対向して開設されているととも
に、これら吸気口４と排気口５との間に位置して複数の
掃気口６・・・が開設されており、これら吸気口４．排
気口５および掃気口６・・・はピストン３によって開閉
される。なお、掃気口６・・・は掃気通路７を通じて図
示しないクランクケース内のクランク至に連通されてい
る。

上記シリンダ１ａの頂部には、ピストン３が上死点付近
に達した際に、このピストン３０頂面３ａとシリンダヘ
ッド２の対向面２ａとの間で燃焼室９が形成される。こ
の燃焼室９はシリンダ１ａの中心線０Ｈ−０１に対し吸
気口４側に一定距離Ｘ偏心して位置するとともに、シリ
ンダ１ａの径方向に沿う断面形状が円形のドーム１０と
、このドーム１０に連続してピストン３の頂面３ａの外
周側に向って広がるリング状のスキッシュゾーン１１と
を備え、このスキッシュゾーン１１におけるピストン３
の頂面３ａと対面するスキッシュ面１１ａは、径方向内
側に進むに従って頂面３ａから離間する方向に傾斜され
ている。したがって、圧縮行程において、ピストン３が
上死点付近にまで上昇すると、スキッシュゾーン１１で
圧縮された混合気がドーム１０内に噴出し、ドーム１０
内での混合気の流動が促進される。

なお、ドーム１０とスキンシュゾーン１１との境界部分
には、周方向に連続する段部１４が形成され、この段部
１４の燃焼室９に臨む面は、滑らかな曲面１４ａをなし
ている。

上記ドーム１０の先端面１０ａには点火プラグ１２が同
軸的にねじ込まれており、この先端面１０ａの径Ｌ１は
点火フラグ１２のねじ部１３の径と略同等に形成されて
いる。また、ドーム１０の内周面は点火プラグ１２側に
進むに従って径方向内側に向って傾斜された傾斜面１０
ｂをなし、この傾斜面１０ｂと先端面１０ａとの境界部
分は、半径Ｒの曲面１０ｃで結ばれているとともに、傾
斜面１０ｂにおける曲面１０Ｃと１４ａとの間には、一
定の長ざｈに１ってドーム１０の軸方向に沿う直線部１
０ｄが形成されている。

この場合、直線部１０ｄの長さｈは、ドーム１０の偏心
に伴って周方向に連続して変化されている。

このような構成の燃焼室９においては、第１図に示すよ
うに、ドーム１０の傾斜面１０ｂに沿う延長線とスキッ
シュゾーン１１の最大径部分を通る平面との交線によっ
て囲まれる上記ドーム１０と同心円状をなす面の面積を
Ｓｌ、およびスキッシュゾーン１１の最大径（ボア径）
部分の面積から上記面積Ｓ１を差し引いたリン・グ状の
面の面積を８２とした時、 ８１　＜３２ の関係に規定されている。

ところで、本発明者は内径×行程が５６Ｘ５０履の２サ
イクル単気筒水冷エンジンにおいて、上記面積Ｓｓと８
２との面積比８２　／Ｓｔを変化せしめて、夫々の場合
のエンジン騒音を測定する実験を行なった。なお、この
実験では騒音の測定位置をシリンダの側方５０　、、ａ
とした。

第３図はその測定結果を示してお５す、上記Ｓ１＜８２
の関係が成立つ、つまり面積比が１．４を越えた時点に
おいて、エンジン騒音が従来レベルから急激に低下する
事実が認められた。

すなわち、この理由は、面積Ｓ１と８２との関係を上述
の如く規定すると、ドーム１０に比べて混合気が燃え難
いとされるスキッシュゾーン１１が広くなるので、スキ
ッシュ効果に基づいてドーム１０内で急激に燃焼する混
合気の量が実質的に少なくなり、このため、段部１４の
存在と相まってドーム１０内で成長した火炎がスキッシ
ュゾーン１１内にまで伝わるのに時間を要し、燃焼室９
内での火炎伝播速度が遅くなるためと考えられる。

このように、火炎伝播速度が遅くなると、クランク角に
対するシリンダ１ａ内の圧力上昇が緩やかとなり、ピス
トン３の頂面３ａに加わる衝撃も少なくて済む。しかも
、上記面積Ｓ！が小さければ、ピストン３に加わる圧力
の大きい部分が、その頂面３ａの中央部分の狭い範囲と
なるから、上記衝撃の減少と相まってピストン３の振動
が抑えられる。

よって、シリンダブロック１やクランクケース８回りの
共振を防止することができ、エンジンの騒音を低く抑え
ることができる。

なお、本発明者はエンジン騒音の急激な低下が認められ
た燃焼室９において、上記傾斜面ＩＱｂの延長線とスキ
ッシュ、ゾーン１１の最大径部分の平面とのなす角度θ
について調べたところ、上記Ｓ１＜８２の関係が成立す
る場合には、θが６１°以上となることが明らかとなっ
た。したがって、エンジン騒音を効率良く低下させるた
めには、面積比Ｓ２／８１を２以上とし、かつ傾斜面１
０ｂの傾斜角θを７０°以′上とすることが望ましい。

一方、本発明者は燃焼室９を上述の如き形状とした場合
において、クランク角に対するシリンダ内圧の変化を調
べたところ、第４図に示した如き結果が得られた。この
第４図からも明らかなように、内圧が農大となる時点が
、破線で示す従来に比べて僅かに下死点側にずれるもの
の、シリンダ内圧の変化についてはほとんど差異が認め
られない。

すなわち、この理由は、ドーム１０内が狭くなることに
伴って、ピストン３が上死点に達した際には、スキッシ
ュゾーン１１内で圧縮された混合気がドーム１０内の隅
々にまで行き亙り、スキッシュ効果が充分に発揮される
ためと考えられる。したがって、火炎の伝播速度は遅く
とも、ドーム１０が吸気口４側に偏心していることも加
わって着火率が高く、火炎の成長がスキッシュゾーン１
１内の末端の混合気にまで円滑に行なわれる。この結果
、シリンダ内圧は従来と同等の値にまで上昇することに
なり、高回転域での出力も同時に確保することが可能と
なる。

なお、燃焼室の寸法や各部の形状は上記実施例に特定さ
れるものではなく、例えば第８図に示した本発明の第２
実施例のように、傾斜面１０ｂと先端面１０ａとを結ぶ
曲面１０Ｃの半径Ｒをより大きく形成し、先端面１０ａ
の径Ｌ１を点火プラグ１２のねじ部１３の径よりも大き
く形成するとともに、スキッシュ面１１ａの傾斜を逆に
小さくし、角度θをより大きくしても良い。

また、第９図に示す本発明の第３実施例のように、上記
先端面１０ａ側の曲面１Ｑｃの半径Ｒを小さくし、直線
部１０ｄの長ざｈを上記第２実施例の場合よりも長く形
成しても良く、上記Ｓｓ　＜８２の関係を満足すれば、
傾斜面の長さや曲面の曲率および角度θ等は適宜変化さ
せることが可能である。

さらに、本発明に係る２サイクルエンジンは、自動二輪
車用に制約されず、その他の車両や車両以外の種々の分
野にも適用可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明によれば、ピストン頂面に加わる衝
撃が少なくなるので、ピストンの擾動が抑えられ、この
ため、シリンダブロックやクランクケース回りの共振を
防止でき、エンジンの騒音を低く抑えることができる。

しかも、ピストンが上死点に達した際には、スキッシュ
ゾーンで圧縮された混合気がドームの隅々にまで行き亙
るので、スキッシュ効果が充分に発揮され、高回転域で
の出力も同時に確保できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は燃焼室の断面形状を示す構成図、第２図は燃焼室の
最大径部分での面積Ｓ！と８２との関係を示す図、第３
図および第４図は夫々特性図、第５図は２サイクルエン
ジンの断面図、第６図はシリンダヘッドの平面図、第７
図は吸気、排気および掃気口の位置関係を示す概略図、
第８図は本発明の第２実施例の燃焼室形状を示す構成図
、第９図は本発明の第３実施例の燃焼室形状を示す構成
図である。 １ａ・・・シリンダ、２・・・シリンダヘッド、３・・
・ピストン、３ａ・・・頂面、４・・・吸気口、９・・
・燃焼室、１０・・・ドーム、１０ｂ・・・傾斜面、１
１・・・スキッシュゾーン、１２・・・点火プラグ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第４図　　　
　第２図 第３図 面４１　ＦＬ（Ｓ２／Ｓ＋　） 第４図 下ｙｅ爪　　　　　　　　　　上ｆｃＰ、　　　　　　
　　　　　下火落りフン７μμ艷 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シリンダの中心線に対して吸気口側に偏心して位置する
   とともに、このシリンダの径方向に沿う断面形状が円形
   のドームと、このドームに連続してピストン頂面の外周
   側に向って広がり、ピストンが上死点付近に達した際に
   、混合気を圧縮して上記ドーム内に噴出させるリング状
   のスキツシユゾーンとを備え、上記ドームの頂点中心部
   に点火プラグを同軸的に設けるとともに、このドームの
   内周壁を点火プラグ側に進むに従って径方向内側に傾斜
   させ、かつ、この傾斜面をドームの軸方向に沿って直線
   状に形成した２サイクルエンジンの燃焼室において、 上記ドームの傾斜面に沿う延長線とスキッシユゾーンの
   最大径部分を通る平面との交線によって囲まれる上記ド
   ームと同心円状をなす面の面積をＳ＿１、および上記ス
   キツシュゾーンの最大径部分を通る平面の面積から上記
   面積Ｓ＿１を差し引いたリング状の面の面積をＳ＿２と
   した時、 Ｓ＿１＜Ｓ＿２ の関係に規定したことを特徴とする２サイクルエンジン
   の燃焼室。