JPS6296731A - エンジンの燃焼室構造 - 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構造に関し、特にピストンの
上端部に燃焼室形成用のキャビティを凹設したものに関
する。

（従来技術） 一般に、この種のエンジンの燃焼室構造においては、特
開昭５４−１４５８０８号公報に記載されているように
、キャビティがピストンの上端部の中央部に形成されて
おり、吸気ポートから吸入された吸気の大部分がシリン
ダの内周面に案内されてピストンの上方で大きなスワー
ルを形成し、キャビティに臨む吸気ポートの部分から吸
入された吸気でキャビティ内にスワールが形成される。

近年、高負荷運転時での吸気効率を高めるために一つの
シリンダに対して二つの吸気ポートを設け、低負荷運転
時には一方の吸気ポートから吸気を吸入するようにした
ものがあるが、こうした場合にも燃焼室を小形に形成す
るためにピストンの上端部に燃焼室形成用のキャビティ
を凹設することが多い。

（発明が解決しようとする問題点） 上記エンジンの燃焼室構造では、キャビティ内のスワー
ルが吸気の一部で形成されるのでその旋回力が弱く、特
に吸気量の少ないエンジンの低負荷運転時にはキャビテ
ィ内にスワールを形成するのが難しいことから燃焼性が
悪くなるという問題があった。

特に、各シリンダに対して二つの吸気ポートを設けるよ
うにしたものでは、両吸気ポートがピストンの上端部中
央に設けられたキャビティから離れてしまい、キャビテ
ィ内にスワールを吸気で直接形成できなくなるという問
題があった。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明に係るエンジンの燃焼室構造は、シリンダヘッド
のシリンダボアに臣ｎむ部分に設けられた第１吸気ポー
ト及び第２吸気ポートと、第１ポートを開閉する第１吸
気弁及び第２吸気ポートを開閉制御する第２吸気弁と、
所定負荷以上のときに開弁するシャッタ弁を有する吸気
通路のシャッタ弁よりも下流側で分岐して第１吸気ポー
トと第２吸気ポートとに夫々連なる第１吸気通路及び第
２吸気通路と、吸気通路のシャッタ弁よりも上流側から
分岐して第１吸気ポートに連なるスワール吸気通路とを
備えたエンジンにおいて、ピストンの上端部に燃焼室形
成用のキャビティを凹設し、上記キャビティをシリンダ
ボア中心に対して第１吸気ポート側へ偏心させて設けた
ものである。

（作用） 本発明に係るエンジンの燃焼室構造においては、低負荷
時シャッタ弁が閉じられ、吸気が断面積の小さなスワー
ル吸気通路内を高流速で流れ第１吸気ポートを通って燃
焼室内へ吸入されることになるが、キャビティがシリン
ダボア中心に対して第１吸気ポート側へ偏心しているた
め吸気が接線方向からキャビティ内へ急速に流入してキ
ャビティ内に強力なスワールが形成されることになる。

低乃至中負荷時には、シャッタ弁が負荷に応じて閉じ、
吸気はスワール吸気通路と第１吸気通路を経て第１吸気
ポートから燃焼室へ吸入されることになるが、スワール
吸気通路内での吸気流速も速いため、上記同様にキャビ
ティ内に強力なスワールが形成されることになる。

高負荷時には、シャッタ弁が負荷に応じて大きく開かれ
るとともに第２吸気ポートの第２吸気弁も開閉駆動され
、吸気は第１吸気ポートと第２吸気ポートとから勢いよ
く吸入されて充填効率が高くなる。

（発明の効果） 本発明に係るエンジンの燃焼室構造によれば、以上説明
したように、低乃至中負荷時には吸気行程前半にスワー
ル吸気通路からキャビティに流れ込む強力な吸気流でキ
ャビティ内に良好なスワールを形成し、このスワールで
混合気の攪拌混合及び火炎の伝播を促進して燃焼性を大
幅に向上させることが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図に示すように、エンジン１の各気筒を形成するシ
リンダ２には図示外のクランク軸にコンロノド３で連接
されたピストン４が上下摺動自在に設けられており、シ
リンダ２の上面に取付けられたシリンダへノド５の下面
５ａとピストン４の上端部４ａとの間に燃焼室６が形成
されている。

シリンダヘッド５の下面５ａには第１図及び第２図に示
すように、各シリンダ２の燃焼室６に臨ませて略同径の
第１吸気ポート７及び第２吸気ポー１−８と二つの排気
ポート９が形成されており、第１・第２吸気ポート７・
８はクランク軸の軸心方向に並設され、排気ポート９は
上記各吸気ポート７・８と略対称の位置に設けられてい
る。

これら、第１吸気ポート７には第１吸気弁１０、第２吸
気ポート８には第２吸気弁１１、各排気ポート９には各
排気弁３０が設けられて動弁機構で開閉制御されるよう
になっており、第１吸気ポート７を開閉する第１吸気弁
１０及び、第２吸気ポート８を開閉する第２吸気弁１１
は所定のタイミングにて開閉制御される。

上記第１・第２吸気ポート７・８に吸気を供給する吸気
通路１２は、シリンダヘッド５内で徐々に広がり、各吸
気ポート７・８を区画する仕切壁工３によって下流側が
二股に分岐され第１吸気ボ−ドアに連通ずる第１吸気通
路１４と第２吸気ポート８に連通ずる第２吸気通路１５
とに分岐している。

上記第１吸気通路１４と第２吸気通路１５の合流部より
上流側の吸気通路１２にはシャッタ弁が介装され、この
シャッタ弁１６は周知の開閉制御機構（例えば、スロッ
トル弁に連結されるリンク機構、あるいはシャッタ弁１
６がスロットル弁である場合にはアクセル操作機構など
）により、エンジン１の低負荷時には吸気通路１２を閉
じ、また高負荷時には負荷に応じて開くように開閉制御
されるようになっている。

上記第１・第２吸気通路１４・１５内へ燃料を供給する
ために、上記シャッタ弁１６よりも僅かに下流側且つ第
１・第２吸気通路１４・１５の合流部よりも上流側にお
いて吸気通路１２の土壁の取付部１７には燃料噴射ノズ
ル１８が図示のように斜めに装着され、この燃料噴射ノ
ズル１８から合流部に向けて噴射された燃料が第１・第
２吸気通路１４・１５へ供給されるが、第１吸気通路１
４側へ幾分多く配分されるようになっている。

また、エンジン１の低負荷時に第１ポート７に吸気を供
給するためのスワール吸気通路１９が次のように形成さ
れる。

即ち、スワール吸気通路１９は、上記シャッタ弁１Ｇよ
りも上流側の吸気通路１２に開口された吸気人口１９ａ
と第１吸気ポート７の上流近傍に開口された吸気出口１
９ｂとにわたって吸気通路１２と第１吸気通路１４の底
壁部に略水平状に形成されたもので、吸気出口１９ｂが
吸気人口１９ａよりも偏平で小径に形成されている。

上記各ポート７・８に連通ずる燃焼室６のうちピストン
４が圧縮上死点にあるときの燃焼室６となるキャビティ
２０は、第１図及び第３図に示すようにピストン４の上
端部４ａに平面視円形の所定深さの凹部に形成されてい
る。

上記キャビティ２０は、シリンダ２のシリンダボア中心
に対して第１吸気ポート７側に偏心させるとともに、ス
ワール吸気通路１９及び第１吸気ポート７からの吸気が
キャビティ２０に接線方向から流入する位置に形成され
ている。

そして、第１吸気ポート７の大部分が上記キャビティ２
０に臨む一方、第２吸気ポート８のシリンダボア中心側
の一部がキャビティ２０に臨むようになっている。

また、スワール吸気通路１９は平面視にてその吸気出口
１９ｂ近傍の部分がキャビティ２０の接線へ向くような
弯曲状に形成されている。

尚、第２図中耕号２１は点火プラグである。

上記エンジンの燃焼室構造においては、低負荷時には、
シャッタ弁１６が閉じられるとともに第２吸気ポート８
が閉じられ、第１吸気通路１４から第１吸気ポート７へ
の吸気流がなくなりスワール吸気路１９から吸入された
吸気は第１吸気ポート７からキャビティ２０へ急速に流
れ込むことになる。

上述したようにスワール吸気路１９は略水平に形成され
その吸気出口１９ｂがキャビティ２０に接線方向に開口
されており、またピストン４の下降初期は特に吸引力が
強く作用することから、スワール吸気通路１９から吸入
された吸気でキャビティ２０内に強力なスワールが形成
される。

このキャビティ２０内の強力なスワールで吸気が充分に
混合され、点火プラグ２１で着火された火炎が良好に伝
播して低負荷時の燃焼性が向上する。

次に、エンジン１の低乃至中負荷時には第２吸気ポート
８が第２吸気弁１１で閉じられ、シャッタ弁１６が負荷
に応じて吸気通路１２を開き、第１吸気通路Ｉ４とスワ
ール吸気通路１９を通って第１吸気ポート７から燃焼室
６内へ吸入され、ピストン４の下降初期にはキャビティ
２０内に強力なスワールが形成される。

高負荷運転時には吸気通路１２のシャック弁１６が大き
く開かれ、第１吸気通路１４、第２吸気通路１５を介し
て第１・第２吸気ポート７・８から燃焼室６内に多量の
吸気が吸入され充填効果が高められる。

こうして吸入された多量の吸気とピストン４の上死点付
近で外周から流れ込むスキッシュ流でキャビティ２０内
の吸気が攪拌混合されて良好に燃焼する。

尚、上記実施例では燃焼室６の上壁部分を形成するシリ
ンダヘッド５の下面５ａが平らに形成されているが、第
４図に示すようなベントルーフ形の燃焼室６にも本発明
を適用することができるし、また、ピストン４の上端部
４ａ形成されるキャビティ２０は平面視が円形であれば
断面をバスタブ図面は本発明の実施例を示すもので、第
１図は４サイクルエンジンの燃焼室部分の縦断正面図、
第２図は第１図ｎ−ｎ線断面図、第３図はピストンの平
面図、第４図はペントルーフ形燃焼室を有する第１相当
図である。

２・・シリンダ、　　４・・ピストン、　　５・・シリ
ンダヘッド、　６・・燃焼室、　７・・第１吸気ポート
、　　８・・第２吸気ポート、　　１０・・第１吸気弁
、　１１・・第２吸気弁、　１２・・吸気通路、　　１
４・・第１吸気通路、　　１５・・第２吸気通路、　　
１６・・シャッタ弁、１９・・スワール吸気通路、　　
２０・・キャビティ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダヘッドのシリンダボアに臨む部分に設け
   られた第１吸気ポート及び第２吸気ポートと、第１ポー
   トを開閉する第１吸気弁及び第２吸気ポートを開閉制御
   する第２吸気弁と、所定負荷以上のときに開弁するシャ
   ッタ弁を有する吸気通路のシャッタ弁よりも下流で分岐
   して第１吸気ポートと第２吸気ポートとに夫々連なる第
   １吸気通路及び第２吸気通路と、吸気通路のシャッタ弁
   よりも上流側から分岐して第１吸気ポートに連なるスワ
   ール吸気通路とを備えたエンジンにおいて、ピストンの
   上端部に燃焼室形成用のキャビティを凹設し、上記キャ
   ビティをシリンダボア中心に対して第１吸気ポート側へ
   偏心させたことを特徴とするエンジンの燃焼室構造。