JPS6267222A - 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、エンジンの燃焼室に関するものである。

（従来技術） エンジンにおいては、その高出力化を図るためのひとつ
の手段として燃焼室の容積を小さくして混合気の圧縮比
を高めることが知られており、このような技術思想に立
脚する従来技術としては、例えば特開昭５４−１４５８
０８号公報に開示される如くピストン上面に凹陥状の燃
焼室を形成し、これによって該燃焼室容積の縮少を図る
ようにしたいわゆるボウルインピストンタイプのエンジ
ンが知られている。

一方、近年、吸気弁あるいは排気弁を一気筒当たり複数
個設けて吸・排気効率を向上させもってエンジンの出力
アップを図るようにした多弁式エンジンも開発されてい
る。

また、このような多弁式エンジンに上記の如きボウルイ
ンクイブのピストンを適用する場合には、冬服・排気弁
が燃焼室にうまく臨むようにする必要があり、このこと
から、ピストン上面を屋根状に傾斜する２つの傾斜面を
有するペントルーフ状に形成し、この２つの傾斜面部分
にそれぞれ所定個数づつ吸・排気ポートを形成するよう
にしたいわゆるペントルーフタイプピストンをもつエン
ジンも開発されている。

ところで、一般にピストン上面に燃焼室を形成したボウ
ルインピストンタイプのエンジンにおいては、燃焼室に
臨んで形成されるスキッシュゾーンのボリュームが、他
の形状のピストンを備えたエンジンに比して大きくなる
。ところが、このスキッシュゾーンのボリュームを縮小
させることは、燃焼室容積を小さくして混合気の高圧縮
比化を図るというボウルインピストンタイプエンジンの
特性を堅持することを意図する限りにおいて自ずと限界
がある。

このことは、上述の如くボウルインピストンのピストン
上面をペントルーフ状に形成した型式のエンジンにおい
ても同様である。

従って、このようにスキッシュゾーンのボリュームが比
較的大きくなる形式のエンジンにおいては、スキッシュ
ゾーンのボリューム増大に伴なってスキッシュ量が増加
するところから、スキッシュの強さが比較的弱くなり混
合気の撹拌混合作用が低下するという傾向がある。この
ため、スキッンユゾーン部分における混合気の燃焼が燃
焼室内部の燃焼に比して緩慢になり、未燃炭化水素（以
下、これをＨＣと略称する）の発生量が増加し、エンノ
ンの排気エミッションの悪化を招くというおそれがある
。

（発明の目的） 本発明は」−記従来技術の項で指摘した問題点を改善し
ようとするもので、混合気のミキシング作用を促進させ
て高水準の燃焼特性を得るようにしたエンジンの燃焼室
を提供することを［」的とするものである。

（目的を達成するための手段） 本発明は上記の目的を達成するための手段として、ピス
トン−Ｌ而がピストン径方向に傾斜する２而で構成され
ているペントルーフ状のピストンを有するエンジンにお
いて、上記ピストン上面の２つの傾斜面のうち少なくと
もいずれか一方をピストン円周方向に傾斜させたもので
ある。

（作　用） 本発明では上記の手段により、ピストン径方向に傾斜す
るペントルーフ状の２つの傾斜面のうち少なくともいず
れか一方がピストン周方向へも傾斜せしめられているた
め、スキッンユゾーンに発生するスキッシュはピストン
周方向への旋回流となり、このため、例えば、スキッシ
ュによる旋回流がスワールの旋回方向と同方向である場
合には、該スワールの旋回力が増強されこれにより混合
気のミキシング作用が促進され、またスキッシュによる
旋回流がスワールの旋回方向と逆方向である場合には、
スキッシュによる旋回流とスワールによる旋回流とがピ
ストン周方向において相互に衝突混合しこれにより混合
気のミキシング作用が促進されることになる。

（実施例） 以下、第１図ないし第５図を参照して本発明の好適な実
施例を説明する。

（構成） 第１図には本発明の実施例に係る自動車用エンジンの燃
焼室部分が示されている。このエンジンは第１図及び第
３図に示す如く２つの吸気ボート６Ａ、６Ｂとひとつの
排気ポ　ドアを備えた多弁型エンジンであり、第１図な
いし第３図において符号ｌはピストン嵌挿穴１５を有す
るシリンダブロック、２はシリンダブロック１の上面１
ｂＪ−に衝合固定されたシリンダヘッド、３はピストン
である。

シリンダヘッド２は、第１図及び第２図に示４゛ように
その下面２ａの−に記ピストン嵌挿穴１５に重合する位
置に、略皿状の四部１４を形成している。この凹部１４
は、その径方向において対向する２位置からそれぞれそ
の中央部に向かってト昇傾斜する２つの傾斜面１４ａ、
１４ｂと該傾斜面１４ａ、１４ｂの両端部に位置する２
つの弯曲面１４ｃ。

１４ｄとを有している。この２つの傾斜面１４ａ。

１４ｂのうち、一方の傾斜面１４ａ（以下、第１の傾斜
面という月４ａには、エンジンの高負荷運転時において
のみ開口される第１の吸気ボート６Ａと、エンジンの全
負荷域を通じて開［コされる第２の吸気ボート６Ｂか並
設間［コされている。尚、この第１の吸気ボート６Ａに
は、エンジンの運転状態に応じて該第１の吸気ボート６
Ａを開閉する開閉弁１３が設けられている。一方、第２
の傾斜面１４ｂには、排気ボート７が開口されている。

尚、第１図において符号８は吸気弁、９は排気弁、ＩＯ
は点火栓である。

ピストン３は、第１図及び第２図並びに第４図及び第５
図に示す如くその上面３ａの中央部に、適宜容積をもち
、燃焼室４として機能する凹陥部５を形成している。又
、このピストン３の上面３ａは、上記シリンダヘッド２
の凹部Ｉ４の一対の傾斜面１４ａ、１４ｂと一対の弯曲
面１４ｃ、１４ｄに対してそれぞれ近接対向可能な２つ
の傾斜面（特許請求の範囲中の傾斜面に該当する）３ｂ
、３ｃと２つの弯曲面３ｄ、３ｅとを有するペントルー
フ状に形成されている。このピストン３をエンジン側に
装着した状態においては、その一対の傾斜面のうち一方
の傾斜面３ｂ（以下、第１の傾斜面という）が上記シリ
ンダヘッド２の第１の傾斜面１４ａに、他方の傾斜面３
ｃ（以下、第２の傾斜面という）が上記シリンダヘッド
２の第２の傾斜面１４ｂに、また一対の弯曲面のうち、
一方の弯曲面３ｄ（以下、第１の弯曲面という）が上記
シリンダヘッド２の第１の弯曲面１４ｃに、他方の弯曲
面３ｅ（以下、第２の弯曲面という）が上記シリンダヘ
ッド２の第２の弯曲面１４ｄにそれぞれ対向せしめられ
るようになっている。又、ピストン３の上死点位置にお
いては、第１図及び第２図に示す如くピストン３側の２
つの傾斜面３ｂ、３ｃとシリンダヘッド２側の２つの傾
斜面１４ａ、１４ｂとの間においてはこれら各傾斜面が
それぞれ平行状態で近接対向して両者間にそれぞれ僅少
のクリアランスをもつ傾斜面側スキッシュゾーン１１．
１１が形成され、また第２図に示す如くピストン３側の
２つの弯曲面３ｄ、３ｅとシリンダヘッド２側の２つの
弯曲面１４ｃ、１４ｄとの間においてはこれら各弯曲面
がそれぞれ近接対向して両者間に僅少のクリアランスを
もつ側端部側スキッシュゾーンｌ　２，１２がそれぞれ
形成される。

さらに、この実施例においては、本発明を適用してピス
トン上面３ａの２つの傾斜面３ｂ、３ｃを第２図及び第
５図に示す如くピストン周方向へ適宜角度づつ傾斜させ
ている。即ち、第１の傾斜面３ｂは、第５図において羽
矢印Ａで示す如く第１弯曲＝７− 面３ｄ側から第２弯曲面３ｅ側に向って下降傾斜し、ま
た第２の傾斜面３ｃは、羽矢印Ｂで示す如く第２弯曲面
３ｅ側から第１弯曲面３ｄ側に向って下降傾斜している
（換言すれば、この第１の傾斜面３ｂと第２の傾斜面３
Ｃは、平面的に見ればピストン周方向の同一方向に向け
て下降傾斜している）。

尚、第１図及び第２図において符号２０は、燃焼室４（
即ち、凹陥部５）の周囲を囲むようにしてピストン内部
に形成された断熱用の中空部である。

（作動並びにその作用） 吸気ボート６　Ａ、６　Ｂを介してエンジンの燃焼室４
内に吸入された混合気は、ピストン３により圧縮され、
点火栓により着火燃焼せしめられる。

この場合、ピストン３の上面３ａ上に形成されるスキッ
シュゾーンから燃焼室中央側に向けて吹出されるスキッ
シュ流により混合気のミキシングが促進され、混合気の
着火性能が良好に維持されるわけであるが、特に、この
実施例の如くペントルーフ状の２つの傾斜面３ｂ、３ｃ
を有するピストン上面３ａの中央部に燃焼室４となる凹
陥部５を形成したピストン３を備えたエンジンにおいて
は、燃焼室４の周囲に形成されるスキッシュゾーン１１
．１１，１２．１２のボリュームが比較的大きく、この
ためスキッシュ量の増大によりスキッシュ力が低下し、
該スキッシュゾーン内における混合気の燃焼が緩慢とな
ってＨＣの発生量が多くなり易いことは既述の通りであ
る。

ところが、この実施例においては本発明を通用して、ピ
ストン上面３ａの２つの傾斜面３　ｂ、　３　ｃをとも
にピストン周方向においてしかも周方向に向けて下降傾
斜させているため、ピストン３の上昇行程時において各
スキッシュゾーン１１，１．１，１２．１２から燃焼室
４側に吹出されるスキッシュは、上記傾斜面３ｂ、３ｃ
の周方向傾斜に起因する周方向力を受けて第５図におい
て矢印Ｇで示す如くピストン周方向に旋回しながら燃焼
室４内に流入する旋回流とされる。従って、例えば、こ
のスキッシュによる旋回流の方向がスワールによる旋回
流の方向と同一に設定されている場合には、該スキッシ
ュゾーンによりスワールによる旋回流が強められ、スキ
ッシュゾーン１１，１１，１２．１２部分における混合
気のミキシング作用が促進されることとなり、また逆に
、スキッシュによる旋回流の方向がスワールによる旋回
流の方向と対向するように設定されている場合には、こ
の両者の衝突・混合作用により該スキッンユゾーン１１
゜１１．１２．１２部分における混合気のミキシング作
用が促進されることとなる。このため、スキッシュゾー
ン部分における混合気の燃焼速度が早くなり、それだけ
ＨＣの発生量が抑制され、高水準の燃焼特性並びに排気
エミッション特性が得られることとなる。

尚、上記実施例においては、ピストン上面３ａの２つの
傾斜面３ｂ、３ｃをともにピストン周方向へ傾斜させて
いるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例え
ば２つの傾斜面３　ｂ、　３　ｃのうち、いずれか−刃
側のみをピストン周方向へ傾斜させるようにしてもよい
。この場合でも、上記実施例の場合と同様の作用効果が
得られることは勿論である。

（発明の効果） 本発明は、ピストン上面がピストン径方向に傾斜する２
而で構成されているペントルーフ状のピストンを有する
エンジンにおいて、ｌ−記ピストン１−而の２つの傾斜
面のうち少なくともいずれか一方をピストン円周方向に
傾斜させたごとを特徴とするものである。

従って、本発明のエンジンの燃焼室によれば、ピストン
径方向に傾斜するペントルーフ状の２つの傾斜面のうち
少なくともいずれか一方がピストン周方向へも傾斜せし
められているところからスキッシュゾーンに発生するス
キッシュはピストン周方向への旋回流となり、このため
、例えば、スキッシュによる旋回流がスワールの旋回方
向と同方向である場合には、該スワールの旋回流が増強
されこれにより混合気のミキシング作用が促進され、ま
たスキッシュによる旋回流かスワールの旋回流方向と逆
方向である場合には、スキッシュによる旋回流とスワー
ルによる旋回流とがピストン周方向において相互に衝突
混合しこれにより混合気のミキシング作用が促進される
こととなり、その結果、スキッンユ部分における混合気
の燃焼速度が高まり、該部分におけるＨＣ発生量が可及
的に減少し、それだけ高水準の燃焼特性が実現されると
いう効果が得られることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る燃焼室を備えた自動車用
エンジンの縦断面図、第２図は第１図の■−■縦断面図
、第３図は第１図に示したエンジンのボート配置図、第
４図は第１図に示したピストンの斜視図、第５図は第４
図の■−■矢視図である。 １・・・・・シリンダブロック ２・・・・・シリンダヘッド ３・・・・・ピストン ３ｂ、３ｃ　・・・傾斜面 ４・・・・・燃焼室 ５・・・・・凹陥部 ６・・・・・吸気ボート ７・・・・・排気ポート １１．１２　　・・・スキッシュゾーン１４・・・・凹
部 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ピストン上面がピストン径方向に傾斜する２面で構
   成されているペントルーフ状のピストンを有するエンジ
   ンにおいて、上記ピストン上面の２つの傾斜面のうち少
   なくともいずれか一方がピストン円周方向に傾斜せしめ
   られていることを特徴とするエンジンの燃焼室。