JPS62113827A

JPS62113827A - エンジンの燃焼室構造

Info

Publication number: JPS62113827A
Application number: JP60255236A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Shimoda; 下田　繁明; Yoji Fujie; 藤江　洋司; Masashi Murata; 村田　昌司
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-11-13
Filing date: 1985-11-13
Publication date: 1987-05-25

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）本発明はエンジンの燃焼室構造、特に燃焼を促進するた
めにスキッシュ効果を利用するようにした燃焼室構造に
関する。

（従　　来　　技　　術）一般にエンジンにおいては、燃焼室内での燃焼を促進さ
せてエンジン出力を向上させる手段として、例えば実公
昭５８−４０２６１号公報に示されているように、吸気
を燃焼室内で周方向に旋回させることによるスワール効
果を利用することが知られているが、これと同様の目的
を達成するものとしてスキッシュ効果がある。これは、
燃焼室を構成するピストンの頂面と該頂面に対向するシ
リンダヘッドの下面との間に、ピストンの上死点位置で
両面間の間隙が他の箇所よりも狭くなるスキッシュエリ
アを設け、ピストンの圧縮行程時における上死点近傍で
、該スキッシュエリアに存在する混合気を該エリア外に
勢い良く押出すことにより燃焼室内に混合気の流れ（ス
キッシュ流）を形成するもので、これによれば着火後の
火炎の伝播が速かに行われ、燃焼が促進されることにな
る。

黙して、このスキッシュ効果は、スキッシュエリアが広
いほど、またピストン上死点時における該ピストン頂面
とシリンダヘッド下面との間の間隙くスキッシュクリア
ランス）が狭いほど効果が増大するのであるが、スキッ
シュエリアについては燃焼室に開口される吸、排気ポー
ト等によってその面積や形状が制約されることになる。

つまり、第８図又は第９図に示すように、燃焼室Ａの一
側部に吸、排気ポートＢ、Ｃを避けながら可及的広い面
積のスキッシュエリアＤを設けようと、した場合、該ス
キッシュエリアＤは、各ボーｔ−８，０間の部分で燃焼
室の周縁Ａ′からの幅が広くなり、各ポー１−Ｂ、Ｃが
燃焼室周縁Ａ′に近接する部分で幅が狭くなって、図の
斜線部で示すような幅が一定しない形状となる。そのた
め、このスキッシュエリアＤからのスキッシュ流は、先
ず幅が狭く、従って流動抵抗の小さい部位（イ）がら発
生して、幅が広く、流動抵抗の大きい部位（ロ）からの
スキッシュ流は遅れて発生することになり、各部位（イ
）、（口〉からのスキッシュ流ａ、ｂが時間的に分散さ
れることになる。また、これらのスキッシュ流ａ、ｂは
流動抵抗の大きい方から小さい方に向って流れようとす
るため、矢印で示すように幅の広い箇所（ロ）を中心と
してその両側に燃焼室周縁Ａ′に沿うように流れて、流
れの方向も分散され、その結果、スキッシユ流は、全体
として勢いの弱いものとなってしまうのである。更に、
図示のように燃焼室周縁Ａ′に沿うように流れるため、
スキッシュ流は燃焼室Ａの略中夫に設置される点火プラ
グＥを指向しなくなり、該プラグＥによる混合気の着火
が遅れることになる。

（発　　明　　の　　目　　的）本発明は、ピストンの頂面と該面に対向するシリンダヘ
ッドの下面とで形成されるスキッシュエリアが燃焼室周
縁からの幅の広い部位と狭い部位とを有する形状とされ
る場合に、これらの各部位によるスキッシュ流が時間的
にも方向的にも集中して発生するように構成し、これに
より強力なスキッシュ流を形成して燃焼の促進効果を向
上させる。また、この強力なスキッシュ流が点火プラグ
を指向するようにして、該プラグによる混合気の着火を
促進させることを目的とする。

（発　　明　　の　　構　　成）本発明に係るエンジンの燃焼室構造は、上記目的達成の
ため次のように構成したことを特徴とする。

即ち、燃焼室内にピストンの上死点位置で該ピストンの
頂面と該面に対向するシリンダヘッドの下面との間の間
隙が狭くなるスキッシュエリアを設けた構成において、
上記スキッシュエリアにおける燃焼室周縁からの幅が広
い部位を該燃焼室に備えられた点火プラグ側に指向させ
ると共に、該部位におけるスキッシュクリアランスを幅
の狭い部位より大きく設定する。

このような構成によれば、スキッシュエリアにおける燃
焼室周縁からの幅の広い部位で混合気が流れ易くなって
、該部位からのスキッシュ流の発生遅れが解消されるた
め、スキッシュエリアの全体から略同時にスキッシュ流
が発生すると共に、該エリアの全域から幅の広い部位に
向って混合気が流れることになって、この部位から強力
なスキッシュ流が集中的に発生することになる。そして
、この幅の広い部位は点火プラグを指向するように設け
られるので、上記の強力なスキッシュ流が点火プラグに
向って流れることになる。

尚、スキッシュエリアにおける幅の広い部位でスキッシ
ュクリアランスを大きくする構成としては、ピストン頂
面又はシリンダヘッド下面の少なくとも一方においてス
キッシュエリアを形成する面を幅の広い部位でクリアラ
ンスが大きくなるように傾斜させる構成、或は該部位に
燃焼室の半径方向（点火プラグを指向する方向）に延び
る溝を形成する構成等がある。

（発　　明　　の　　効　　果）以上のように本発明によれば、スキッシュエリアが吸、
排気ポートの開口部を避けながら可及的面積を広くする
等の理由で、燃焼室周縁からの幅が一定しない形状とさ
れている場合に、このスキッシュエリアの全域から強力
なスキッシュ流が点火プラグに向って集中的に発生する
ことになる。

これにより、空気と燃料とのミキシング或は混合気の着
火後における火炎の伝播が促進されると共に、これに伴
って燃焼が促進されてエンジン出力が向上されることに
なる。また、点火プラグに集中的に混合気が供給される
ことにより該プラグによる混合気の着火性が著しく向上
され、もって混合気の空燃比をリーン化することが可能
となって、燃費性能も向上することになる。

（実　　施　　例）以下、本発明の実施例について説明する。

第１図に示すようにエンジンの燃焼室１は、シリンダブ
ロック２に形成されたシリンダボア２ａと、該シリンダ
ボア２ａ内に嵌挿されたピストン３の頂面３ａと、シリ
ンダブロック２の上方に取付けられたシリンダヘッド４
の下面に上記ピストン３に対向するように設けられた円
形の燃焼用凹部４ａとで構成されている。そして、シリ
ンダヘッド４に設けられた吸気ボート５及び排気ポート
６の一端が上記凹部４ａに開口されて燃焼室１内に連通
されていると共に、これらのボート５．６の開口部５ａ
　、５ａを夫々開閉する吸、排気バルブ７．８がシリン
ダヘッド４に装着され、更に該ヘッド４の上部には、こ
れらのバルブ７．８を駆動する動弁機構９が備えられて
いる。ここで、第２図に示すように、この実施例におい
ては吸気ボート５及び吸気バルブ７が２個づつ設けられ
て、合計３個のボート開口部５ａ　、５ａ　、６ａがシ
リンダヘッド４の燃焼用凹部４ａ内に三角形状に配置さ
れていると共に、該凹部４ａの略中央部には上記各ボー
ト開口部５ａ、５ａ、５ａと干渉しないように点火プラ
グ１０の先端部が配置されている。

然して第１．２図に示すように、上記燃焼室１内の側部
寄りには、ピストン３の上死点時に該ピストン頂面３ａ
との間隙が狭くなる２つのスキッシュエリア１１．１１
が設けられている。これらのスキッシュエリア１１．１
１は、この実施例の場合、シリンダヘッド４の燃焼用凹
部４ａ内に肉盛部１２．１２を形成することにより設け
られているが、吸、排気ポート５，５．６の開口部５ａ
。

５ａ　、　６ａ　、を避けながら可及的面積を広くする
ため、第２図に示すように燃焼室１（凹部４ａ）の周縁
部１ａから隣接ボート開口部５ａ　、５ａ間及び５ａ、
５ａ間に夫々突入するような形状となっている。つまり
、両スキッシュエリア１１．１１、即ち肉盛部１２．１
２は、いずれもは中央部１２ａが燃焼室周縁１ａからの
幅が広くなっていると共に、該中央部１２ａの両側に燃
焼室周縁１ａからの幅が次第に狭くなる側部１２ｂ、１
２ｂが連続した形状とされ、且つ上記中央部１２ａは燃
焼室１の略中央に配設された点火プラグ１０を指向する
形状とされている。

そして、各肉盛部１２の下面、即ちピストン頂面３ａと
対向する面は、第３図に示すように、幅の広い中央部１
２ａにおいて最も高く、その両側の幅が狭くなる側部１
２ｂ、１２ｂが次第に低くなるように２つの傾斜面１２
’、１２’　によって形成されている。その結果、スキ
ッシュエリア１１におけるピストン３の上死点時の間隙
、即ちスキッシュクリアランスＸが、該エリア１１の幅
の広い部位（中央部１２ａ〉で最も大きく、幅の狭い部
位（側部１２ｂ、１２ｂ）が小さくなっている。尚、こ
の実施例においては、第４図に示すように、上記各肉盛
部１２の下面を形成する２つの傾斜面１２’、１２’が
燃焼室１（燃焼用凹部４ａ）の周縁部から中央部に向っ
て次第に高くなるように、燃焼室１の半径方向にも傾斜
され、スキッシュクリアランスＸが燃焼室周縁部から中
央部に向って次第に大きくなっている。

次に、上記実施例の作用を説明する。

エンジンの圧縮行程、即ち吸、排気バルブ７゜７．８が
吸、排気ボート５，５．６の開口部５ａ。

５ａ　、５ａを閉じた状態でピストン３が上昇する行程
において、該ピストン３が上死点近くまで上昇した時、
燃焼室１内におけるスキッシュエリア１１．１１に存在
する混合気は、ピストン３の頂面３ａとシリンダヘッド
４の下面（肉盛部１２゜１２の下面１２’　、１２’　
）との間の間隙が他の箇所よりも狭くなるので、該スキ
ッシュエリア１１．１１外に押出されることになり、こ
れによりスキッシュ流が発生することになる。その場合
に、各スキッシュエリア１１（肉盛部１２）は、燃焼室
周縁１ａからの幅が広い中央部１２ａとその両側の幅が
狭い側部１２ｂ、１２ｂとを有するので、これら各部１
２ａ　、１２ｂ　、１２ｂにおけるスキッシュクリアラ
ンスが一定であると、中央部１２ａにおけるスキッシュ
流の発生が側部１２ｂ、１２ｂにおけるスキッシュ流の
発生より遅れ、また流れの方向が中央部１２ａから側部
１２ｔ）、１２ｂ側に向けて両側に分散されることにな
る。しかし、このスキッシュエリア１１においては、ス
キッシュクリアランスＸが中央部１２ａにおいて側部１
２ｂ、１２ｂより大きくされているから、各部１２ａ、
１２ｂ、１２１）における混合気の流動抵抗が略同等と
されて、各部から一斉にスキッシュ流が発生することに
なる。また、スキッシュエリア１１内での混合気の流れ
は、スキッシュクリアランスＸの小さい側部１２ｂ、１
２ｂから該クリアランスＸの大ぎい中央部１２ａを向う
ことになるので、該中央部１２ａに流れが集中すること
になる。このようにしてスキッシュ流が時間的にも方向
の点でも集中して発生されることになり、これにより燃
焼ｖ１内に強力なスキッシュ流が形成され、燃焼が促進
されて大きなエンジン出力が得られることになる。

また、上記スキッシュエリア１１の中央部１２ａが燃焼
室１の略中央に配設された点火プラグ１０を指向してい
るので、上記のようにして形成された強力なスキッシュ
流が該プラグ１０に向って流れて、該プラグ１０に混合
気が集中的に供給されることになる。従って、混合気の
空燃比をり一ン化させても良好な着火性が得られるとに
なり、これにより燃費性能が向上されることになる。尚
、この実施例においては、スキッシュエリア１１を形成
する肉盛部下面（傾斜面）１２’、１２’が、燃焼室１
の周縁１ａから中央部に向ってスキッシュクリアランス
Ｘが大きくなるように半径方向にも傾斜されているので
、スキッシュ流が減衰されることなく、勢い良くスキッ
シュエリア１１から流出されることになる。

次に、第５〜７図に示す本発明の他の実施例を説明する
と、この実施例においては、スキッシュエリア２１（肉
盛部２２）における燃焼室周縁１ａからの幅が広くなっ
ている中央部２２ａに燃焼室１の半径方向に延びる溝２
２８′が形成され、これによりスキッシュクリアランス
Ｘ′が中央部２２ａにおいて大きく、その両側の燃焼室
周縁１ａからの幅の狭い側部２２ｂ、２２ｂにおいて小
さくされている。即ち、前記実施例においては、スキッ
シュクリアランスＸが中央部１２ａから両側部１２ｂ、
１２ｂにかけて無段階的に小さくされているのに対し、
この実施例では該クリアランスＸ′が段階的に小さくさ
れているのである。従って、この実施例においても、前
記実施例と同様に、燃焼室１の略中央に配置された点火
プラグ１０に向う強力なスキッシュ流が得られることに
なる。

尚、以上の実施例においては、シリンダヘッド４の下面
における燃焼用四部４ａ内に肉盛部１２゜２２を設シブ
ることによりスキッシュエリア１１゜２１を形成したが
、これと同様の構造をピストン３の頂面３ａに設けるこ
とによりスキッシュエリアを形成してもよい。

また、本発明は上記実施例に示す３弁式のエンジンに限
らず、２弁式、４弁式エンジン等にも同様に適用し得る
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における燃焼室周辺の構造
を示す縦断面図、第２図は該燃焼室におけるスキッシュ
エリアを示すシリンダヘッドの下面図、第３．４図は夫
々第２図１１１−１［［ａ、ＩＶ−ＩＶ線で切断した要
部拡大断面図である。第５図は本発明の第２実施例にお
けるスキッシュエリアを示すシリンダヘッドの下面図、
第６，７図は夫々第５図■−■線、Ｖｌ−■線で切断し
た要部拡大断面図である。また、第８．９図は従来のス
キッシュエリアとその問題点を示すシリンダヘッドの下
面図である。１・・・燃焼室、１ａ・・・周縁、３・・・ピストン、
３ａ・・・頂面、４・・・シリンダヘッド、１０・・・
点火プラグ、１１．２１・・・スキッシュエリア、１２
ａ、２２ａ・・・幅の広い部伶（中央部）、１２ｂ、２
２ｂ・・・幅の狭い部位（側部）、Ｘ、Ｘ′・・・スキ
ッシュクリアランス。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燃焼室内にピストンの上死点位置で該ピストンの
頂面と該面に対向するシリンダヘッドの下面との間の間
隙が狭くなるスキッシュエリアを設けたエンジンの燃焼
室構造であって、上記スキッシュエリアにおける燃焼室
周縁からの幅の広い部位が該燃焼室に備えられた点火プ
ラグ側に向けられていると共に、該スキッシュエリアに
おけるピストン上死点時のスキッシュクリアランスが上
記幅の広い部位において他の部位より大きく設定されて
いることを特徴とするエンジンの燃焼室構造。