JPS63140815A - Combustion chamber for gasoline engine - Google Patents

Combustion chamber for gasoline engine

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Publication number
JPS63140815A
JPS63140815A JP28587386A JP28587386A JPS63140815A JP S63140815 A JPS63140815 A JP S63140815A JP 28587386 A JP28587386 A JP 28587386A JP 28587386 A JP28587386 A JP 28587386A JP S63140815 A JPS63140815 A JP S63140815A
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JP
Japan
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recess
piston
combustion chamber
combustion
gasoline engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP28587386A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Nomura
野村 憲一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the efficiency of combustion by forming a communicating path affording communication between a recess on the top of a piston and the top other than the recess. CONSTITUTION:A combustion chamber 6 is defined with a piston 1 provided on the top with a recess 5. An ignition plug 8 projecting from the lower surface of a cylinder head 4 is inserted in the recess 5 near the upper dead point of piston. A communicating path 9 affording communication between the recess 5 an the top other than said recess of piston is formed. Thus, fired combustion gas expands rapidly to the peripheral portion of piston through the communicating path 9 so that the efficiency of combustion can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ピストン頂部に四部を設けることにより形成
されるガソリン機関の燃焼室の構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the structure of a combustion chamber of a gasoline engine formed by providing four parts at the top of a piston.

[従来の技術] 燃焼用混合気を気筒外で生成づる予混合カッリン機関に
おいては、燃焼速度を高めて燃焼効率の向上をはかると
ともに、ノッキングに対する配慮が必要である。また、
NOXとともに未燃トIC排出の低減をはかることも必
要でおる。
[Prior Art] In a premixed Kallin engine that generates a combustion air-fuel mixture outside the cylinder, it is necessary to increase the combustion rate to improve combustion efficiency and to take precautions against knocking. Also,
It is also necessary to reduce unburned IC emissions as well as NOx.

従来の急速燃焼技術、たとえば多点点火のようなもので
は、混合気が勢いよく燃えすぎるおそれがあり、NOx
の低減はあまり期待できなかった。
With conventional rapid combustion technologies, such as multi-point ignition, there is a risk that the air-fuel mixture will burn too vigorously, resulting in NOx
could not be expected to reduce much.

この種の機関においてNOx低減をはかるには、大!E
GRを行う必要がある。
Great for reducing NOx in this type of engine! E
It is necessary to perform GR.

また、従来の燃焼室では、燃焼室内に混合気流の強い乱
れがないため、燃焼効率を上げると、それにつれて部分
的に最高燃焼温度か上昇し、N。
In addition, in conventional combustion chambers, there is no strong turbulence in the air-mixture flow within the combustion chamber, so when combustion efficiency is increased, the maximum combustion temperature partially increases, resulting in N.

X発生量が増加した。最高燃焼温度の局部的上昇を抑え
るには、燃焼室内に強い乱れを生じさせてかき混じるこ
とが有効であるが、そうすると燃焼室壁面を通して燃焼
室室外に逃げる熱量が増大し、その分冷却損失が増大す
るという問題を招く。燃焼室内に強いスワールを発生さ
せる構造としては、燃焼室室外のスワールポートとピス
トン頂部に設けた燃焼室を形成する凹部との共働により
スワールを生成する構造が知られている(特開昭54−
145808号公報)。しかし、この構造では、上記冷
却10失増大の問題の他、スワールボートを設けたため
高回転域において吸気抵抗が増大し、それに伴って出力
低下を招くという問題がある。
The amount of X generated increased. In order to suppress local increases in the maximum combustion temperature, it is effective to create strong turbulence within the combustion chamber to stir it, but this increases the amount of heat that escapes to the outside of the combustion chamber through the combustion chamber wall, and the cooling loss increases accordingly. This leads to the problem of increase. As a structure for generating a strong swirl within a combustion chamber, a structure is known in which a swirl is generated by the cooperation of a swirl port outside the combustion chamber and a recess that forms the combustion chamber provided at the top of the piston (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1992). −
145808). However, with this structure, in addition to the above-mentioned problem of increased cooling loss, there is a problem that the provision of the swirl boat increases intake resistance in a high rotation range, resulting in a decrease in output.

また、NOx低減に有利な構造として、副室付機関がお
るが、副室からのガスが燃焼室壁面に勢いよく当たり該
壁面を通してピストン外に逃げる熱量が増加するため、
冷却損失の増大を伴なうという問題がある。
In addition, there is an engine with a subchamber as a structure that is advantageous for reducing NOx, but the gas from the subchamber hits the wall of the combustion chamber with force, increasing the amount of heat that escapes to the outside of the piston through the wall.
There is a problem that cooling loss is increased.

このピストン頂部からの放熱量を抑え、冷却損失を低下
させる構造として、ピストン頂部に設けた凹部壁部をセ
ラミックで構成し、燃焼室内を断熱化する構造が知られ
ている(特公昭56−616号公報、実開昭59 13
0046@公報)。
As a structure for suppressing the amount of heat dissipated from the top of the piston and reducing cooling loss, a structure is known in which the wall of the recess provided at the top of the piston is made of ceramic to insulate the inside of the combustion chamber (Japanese Patent Publication No. 56-616 Publication No. 13, 1983
0046@publication).

しかしこれらの提案では、単にセラミックを使用すると
いうだけの開示しかなく、燃焼室内の混合気流との関連
の記載はない。
However, these proposals only disclose the use of ceramics, and do not mention any relation to the air mixture flow within the combustion chamber.

また、ノッキングを抑え、かつ燃焼速度を高めるために
、スキッシュ流の生成が有効であることはよく知られて
いる。しかしスキッシュによる効果を向上させるために
は、スキッシュエリアを広くする必要があるが、従来構
造においてスキッシュエリアを広くすると、同時にクエ
ンヂエリアも広くなり、未燃HCが増加するという問題
がある。
Furthermore, it is well known that generating squish flow is effective in suppressing knocking and increasing combustion speed. However, in order to improve the squish effect, it is necessary to widen the squish area, but in the conventional structure, when the squish area is widened, the quench area also becomes wide at the same time, resulting in an increase in unburned HC.

また、多バルブエンジン(たとえば4バルブエンジン)
では、燃焼室形状にあまり自由度がないため、スキッシ
ュエリア自体を大きくとることが困難であり、スキッシ
ュによる燃焼改善効果を向上することが困難な場合が多
かった。
Also, multi-valve engines (for example, 4-valve engines)
However, since there is not much freedom in the shape of the combustion chamber, it is difficult to make the squish area itself large, and it is often difficult to improve the combustion improvement effect due to squish.

また、予混合ガソリンエンジンの場合(特に過給エンジ
ンの場合)、燃焼効率を高めるために点。
Also, for premixed gasoline engines (especially for supercharged engines), points are added to increase combustion efficiency.

火時期を進めた場合、エンド部の自発火が起こり、ノッ
キングが発生する。そこでこれを防止するために、エン
ドガスをスキッシュ等で冷却したり、混合気を層状に供
給することなどが試みられている。しかしこのようにす
ると、必然的にエンド部の未燃HCが増IJロシ、排気
ガスを悪化させることになる。また必要以上の点火時期
の遅角は燃費の悪化を招くことになる。
If the fire timing is advanced, spontaneous combustion will occur at the end, causing knocking. In order to prevent this, attempts have been made to cool the end gas with squish or the like, or to supply the air-fuel mixture in layers. However, if this is done, unburned HC at the end will inevitably increase IJ loss and worsen exhaust gas. Moreover, retarding the ignition timing more than necessary will lead to deterioration of fuel efficiency.

上記のような種々の問題点の解決をはかるため、未だ出
願未公開の段階ではあるが、先に本出願人により次のよ
うな構造が提案されている。つまり、予混合ガソリン機
関において、ピストン頂部にシリンダヘッド下面側に向
かって開口する四部を設けることにより燃焼室を形成し
、該凹部の開口部の開口面積を凹部内部に対し絞るとと
もに、ピストン上死点近傍においてシリンダヘッド下面
に突Klされた点火プラグを前記凹部内に挿入させるよ
うにした構造である。凹部開口部が絞られることにより
広いスキッシュエリアが達成され、ノッキングが抑えら
れるとともに、該絞り部により、燃焼室内に流入する混
合気流に強い乱流が発生され、燃焼効率が高められると
ともにNOxが低減される。また、着火後膨張行程では
、燃焼室内からの噴流火炎が上記絞り部で速度を高めら
れ、急激にかつピストン頂部周辺部の隅々まで伝播され
るので、未燃トtCの発生が低減される。
In order to solve the various problems mentioned above, the following structure has been previously proposed by the present applicant, although the application has not yet been published. In other words, in a premixed gasoline engine, a combustion chamber is formed by providing four parts at the top of the piston that open toward the lower surface of the cylinder head, and the opening area of the recess is narrowed relative to the inside of the recess. This structure is such that the spark plug, which is protruded from the lower surface of the cylinder head near the point, is inserted into the recess. By constricting the concave opening, a wide squish area is achieved, suppressing knocking, and the constriction generates strong turbulence in the air-fuel mixture flowing into the combustion chamber, increasing combustion efficiency and reducing NOx. be done. In addition, in the post-ignition expansion stroke, the jet flame from the combustion chamber is sped up at the throttle section and rapidly propagated to every corner around the top of the piston, reducing the occurrence of unburnt tC. .

[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、上記光に本出願人が提案した構造が凹部開口
部を絞って凹部内での乱流の発生と噴流火炎の伝播速度
向上をはかったのに対し、別の方策を提供するものであ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention is based on the structure proposed by the applicant for the above-mentioned light, which narrows the opening of the recess to generate turbulent flow within the recess and improve the propagation speed of the jet flame. However, this provides another measure.

すなわち、本発明の目的はピストン頂部に四部を形成し
該凹部内に点火プラグが挿入されるようにしたガソリン
機関の燃焼室構造において、燃焼室内に乱れを発生させ
て、燃焼効率の向上、り一ン燃焼の可能化、NOxの低
減を実現するとともに、凹部内で着火された火炎を速や
かにピストン頂面エンド部まで伝播させ、ノッキング発
生を抑制することにある。
That is, an object of the present invention is to improve combustion efficiency and improve combustion efficiency by generating turbulence within the combustion chamber in a combustion chamber structure of a gasoline engine in which four parts are formed at the top of the piston and a spark plug is inserted into the recesses. The purpose of this invention is to enable single combustion, reduce NOx, and quickly propagate the flame ignited within the recess to the end of the top surface of the piston, thereby suppressing the occurrence of knocking.

[問題点を解決するための手段] この目的に沿う本発明のガソリン機関の燃焼室は、ピス
トン頂部にシリンダヘッド下面側に向かって開口する凹
部を設【プることにより燃焼室を形成し、ピストン上死
点近傍においてシリンダヘッド下面に突設された点火プ
ラグを凹部内に挿入させるガソリン機関の燃焼室であっ
て、凹部以外のピストン頂面と凹部内とを連通ずる連通
路を設けたものから成っている。
[Means for Solving the Problems] The combustion chamber of the gasoline engine of the present invention that meets this purpose is formed by providing a recess at the top of the piston that opens toward the lower surface of the cylinder head, A combustion chamber for a gasoline engine in which a spark plug protruding from the lower surface of the cylinder head is inserted into a recess near the top dead center of the piston, and a communication passage is provided to communicate the inside of the recess with the top surface of the piston other than the recess. It consists of

そして望ましくは、上記連通路の軸線が、凹部の中心を
通る線に対し偏心される。また、ピストン頂部の凹部内
面部位のみがセラミックで構成される。
Preferably, the axis of the communicating path is eccentric with respect to a line passing through the center of the recess. Further, only the inner surface of the recess at the top of the piston is made of ceramic.

[作  用] このような燃焼室においては、圧縮行程ではピストンの
スキッシュエリアとシリンダヘッド下面との間で圧縮さ
れ凹部側へと向う流れの一部が、連通路を通して凹部内
へと流入するので、該流れにより凹部燃焼室内に強い乱
れが発生される。したがって、均一な燃焼が達成され、
燃焼効果が高められるとともにリーン燃焼も可能となり
、ざらに局部的な高温部位がなくなるのでNOxの発生
が抑制される。膨張行程時には、凹部内で着火された燃
焼ガスが連通路を逆流するので、ピストン頂面のエンド
部にも速やかに火炎が伝帳され、ノッキングの発生が抑
制される。
[Function] In such a combustion chamber, during the compression stroke, a part of the flow compressed between the squish area of the piston and the lower surface of the cylinder head and directed toward the recess flows into the recess through the communication path. , the flow generates strong turbulence within the recessed combustion chamber. Therefore, uniform combustion is achieved,
The combustion effect is enhanced, lean combustion is also possible, and the generation of NOx is suppressed because there are no roughly localized high-temperature areas. During the expansion stroke, the combustion gas ignited within the recess flows backward through the communication passage, so that the flame is quickly transmitted to the end portion of the top surface of the piston, thereby suppressing the occurrence of knocking.

また、上記凹部開口部が絞られれば、絞り効果による乱
流発生、火炎広幅速度の向上がさらに付加される。
In addition, if the opening of the recess is narrowed, turbulent flow is generated due to the throttling effect, and the flame width velocity is further improved.

また、連通路を凹部中心を通る線から偏心させて凹部内
に開口させれば、上記連通路を通って凹部内に流入する
流れ、あるいは連通路を通ってピストンエンド部に流出
する燃焼ガスの流れに水平旋回成分を付与することが可
能となり、一層望ましい乱流、火炎の伝帳が得られる。
In addition, if the communication passage is made eccentric from the line passing through the center of the recess and opened into the recess, the flow flowing into the recess through the communication passage, or the combustion gas flowing out through the communication passage to the piston end. It becomes possible to impart a horizontal swirling component to the flow, resulting in more desirable turbulence and flame propagation.

ざらに、上記燃焼室内の強い乱流により、燃焼室内壁面
を介しての熱損失が増大しようとづるが、凹部内壁面を
比較的薄いセラミック層で形成すれば、容易に凹部内の
みを断熱化でき、ピストン周辺部の高熱化による不具合
(たとえば該部分のプレイブ、該部分高温化によるノッ
キングの発生等)を防止しつつ、冷却損失の増大を防止
できる。
Generally speaking, the strong turbulent flow inside the combustion chamber tends to increase heat loss through the combustion chamber wall surface, but if the inner wall surface of the recess is formed with a relatively thin ceramic layer, it is easy to insulate only the inside of the recess. This makes it possible to prevent problems caused by high heat around the piston (for example, the occurrence of knocking due to the high temperature of the piston, and the like), while also preventing an increase in cooling loss.

[実施例] 以下に、本発明の望ましい実施例を図面を参照して説明
する。
[Embodiments] Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1実施例 第1図ないし第3図は、本発明の第1実施例に係るガソ
リン機関の燃焼室を示しており、本発明を4バルブ機関
に適用した場合を示している。
First Embodiment FIGS. 1 to 3 show a combustion chamber of a gasoline engine according to a first embodiment of the present invention, and show a case where the present invention is applied to a four-valve engine.

図において、1は、ピストン頂面がフラットではなく屋
根形になった、いわゆるペントルーフ形のピストンを示
しており、2はシリンダブロック、3はシリンダボア、
4はシリンダヘッドをそれぞれ示している。ピストン1
の頂部の中央部には、シリンダヘッド4の下面側に向か
って開口する凹部5が設けられており、このピストン1
の頂面側とシリンダヘッド4の下面との間に燃焼室6が
形成される。
In the figure, 1 indicates a so-called pent roof-shaped piston in which the top surface of the piston is not flat but roof-shaped, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder bore,
4 indicates a cylinder head. piston 1
A recess 5 that opens toward the lower surface of the cylinder head 4 is provided in the center of the top of the piston 1.
A combustion chamber 6 is formed between the top surface side of the cylinder head 4 and the lower surface of the cylinder head 4 .

第1図および第2図は、ピストン1が上死点にあるとき
の状態を示しており、凹部5以外のピストン頂部とシリ
ンダヘッド4の下面との間はスキッシュエリア7に形成
されている。ピストン1の上死点近傍(たとえば上死点
からクランク角で30度程度)において、シリンダヘッ
ド下面から突設されて点火プラグ8が凹部5内に挿入さ
れるよう、凹部5と点火プラグ8の位置関係が決められ
ている。したがってピストン1の上死点においては、点
火プラグ8の点火部8aは完全に四部5内に位置する。
1 and 2 show the state when the piston 1 is at the top dead center, and a squish area 7 is formed between the top of the piston other than the recess 5 and the lower surface of the cylinder head 4. The recess 5 and the spark plug 8 are arranged so that the spark plug 8 protrudes from the lower surface of the cylinder head and is inserted into the recess 5 near the top dead center of the piston 1 (for example, about 30 degrees in crank angle from the top dead center). The positional relationship is determined. Therefore, at the top dead center of the piston 1, the ignition portion 8a of the spark plug 8 is completely located within the four portions 5.

ピストン1の頂部には、凹部5以外のピストン頂面と凹
部5内を連通する、斜めにかつ直線状に延びる連通路9
が、凹部5周囲に複数設けられている。連通路9は、本
実施例では、円周方向に等配にて8ケ所設けられており
、吸、1J1気バルブ相当位置1aとその他のピストン
頂面位置1bとにそれぞれ4ケ所づつ開口している。
At the top of the piston 1, there is a communication passage 9 that extends obliquely and linearly and communicates between the top surface of the piston other than the recess 5 and the inside of the recess 5.
are provided around the recess 5. In this embodiment, the communication passages 9 are provided at eight locations equally spaced in the circumferential direction, and open at four locations each at the positions 1a corresponding to the intake and 1J1 air valves and at the other piston top surface positions 1b. There is.

上記のように構成された実施例装置の作用について説明
する。
The operation of the embodiment device configured as described above will be explained.

圧縮行程時には、第4図に示ブように、ピストン1の頂
面とシリンダヘッド下面との間にスキッシュ流が生じる
が、この間で圧縮される流れの−部は連通路9に流入し
、凹部5内の比較的下部側へと直接流入される。この連
通路9からの流れにより、凹部5内では強い乱れが発生
し、凹部5内の乱れにより着火後の均一な燃焼が達成さ
れる。
During the compression stroke, a squish flow is generated between the top surface of the piston 1 and the lower surface of the cylinder head, as shown in FIG. It is directly flowed into the relatively lower part of the inside of 5. The flow from the communication path 9 causes strong turbulence within the recess 5, and the turbulence within the recess 5 achieves uniform combustion after ignition.

したがって、燃焼効率が高められるとともにリーンな燃
焼が可能になる。また、均一な燃焼により局部的に異常
高温になる部位が生じないので、NOxも抑制される。
Therefore, combustion efficiency is increased and lean combustion becomes possible. In addition, NOx is also suppressed because uniform combustion prevents the occurrence of locally abnormally high temperatures.

着火後膨張行程時においては、第5図に示すように、四
部5内で着火された燃焼ガスが、四部5の開口部を経て
広がるとともに、連通路9内を、上記とは逆の流れ方向
でピストン1の頂面へと直接導かれ、ピストン頂面エン
ド部へと導かれる。
During the expansion stroke after ignition, as shown in FIG. is guided directly to the top surface of the piston 1, and is guided to the end portion of the top surface of the piston.

したがって、乱流のために急速燃焼された火炎噴流が連
通路9を通して速やかにピストン周辺部まで到達し、火
炎広幅速度が高められてエンド部でも迅速な燃焼が実現
され、ノッキングの発生が抑えられる。
Therefore, the flame jet that is rapidly combusted due to the turbulent flow quickly reaches the piston periphery through the communication passage 9, increasing the flame width velocity, realizing rapid combustion even at the end portion, and suppressing the occurrence of knocking. .

第2実施例 つぎに、第6図および第7図に本発明の第2実施例を示
す。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention is shown in FIGS. 6 and 7.

本実施例においては、ピストン11頂部に設けられる、
ピストン頂面と四部12との連通路13が、その軸線が
凹部12の中心を通る線に対し偏心するように配設され
る。つまり、連通路13は、凹部12の中心に向かう方
向から偏心されて凹部12内に開口されている。
In this embodiment, provided at the top of the piston 11,
A communication path 13 between the piston top surface and the four parts 12 is arranged such that its axis is eccentric with respect to a line passing through the center of the recess 12. In other words, the communication path 13 is eccentric from the direction toward the center of the recess 12 and opens into the recess 12 .

このような装置においては、第8図に示づように、スキ
ッシュ流の一部が連通路13を通して凹部12内に流入
される際、流入流れに水平方向の旋回流成分が付与され
るので、凹部12内の乱流と、凹部12の開口部側から
流入されるスキッシュ流とが一層よく混合され、燃焼速
度の一層の向上が期待できる。また、膨張行程において
凹部12内から連通路13を通して広がる火炎噴流につ
いても、旋回流成分が与えられることになるので、ピス
トン周辺部の隅々まで速やかに火炎を伝帳させることが
可能になる。その他の構成、作用は第1実施例に準じる
ので、第8図において、第1図と対応する部位に第1図
と同一の符号を付すことにより説明を省略する。
In such a device, as shown in FIG. 8, when a part of the squish flow flows into the recess 12 through the communication passage 13, a horizontal swirling flow component is imparted to the inflow flow. The turbulent flow within the recess 12 and the squish flow flowing in from the opening side of the recess 12 are mixed better, and a further improvement in the combustion rate can be expected. Further, since a swirling flow component is also given to the flame jet that spreads from the inside of the recess 12 through the communication passage 13 during the expansion stroke, it becomes possible to quickly propagate the flame to every corner around the piston. Other configurations and operations are similar to those in the first embodiment, so in FIG. 8, the same reference numerals as in FIG. 1 are given to the parts corresponding to those in FIG. 1, and the explanation thereof will be omitted.

第3実施例 つぎに、第9図および第10図に本発明の第3実施例を
示す。
Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention is shown in FIGS. 9 and 10.

本実施例においては、ピストン21頂部に形成される四
部22の内面部位のみが比較的薄いセラミック層23で
構成される。このセラミック層23は凹部22内面部位
のみに設けられ、他のピストン頂面部位およびシリンダ
ヘッド下面には設けられていない。また、本実施例では
、凹部22の開口部22aの面積か、凹部22の内部に
対し絞られている。そして、凹部22内とピストン頂面
部が、第1実施例と同様連通路24によって連通されて
いる。
In this embodiment, only the inner surface of the four parts 22 formed at the top of the piston 21 is made of a relatively thin ceramic layer 23. This ceramic layer 23 is provided only on the inner surface of the recess 22, and is not provided on the other piston top surface and the lower surface of the cylinder head. Further, in this embodiment, the area of the opening 22a of the recess 22 is narrowed relative to the inside of the recess 22. The inside of the recess 22 and the top surface of the piston are communicated with each other by a communication passage 24 as in the first embodiment.

このにうな装置においては、第11図に示すように、圧
縮行程の前期においても、四部22内に流入する気流に
は、四部22の開口部22aが絞られているため乱れが
生じ、凹部22内で混合気が均一にかき混ぜられる。そ
して、圧縮行程後期においては、第12図に示すように
、ピストン頂面とシリンダヘッド下面との間で圧縮され
るスキッシユ流の一部一り が連通路24を通して四部22内に流入され、凹部22
内に強い乱れが発生する。このとき、間口部22aから
流入する流れにも、開口部22aが絞られているため勿
論乱れが与えられる。したがって連通路24からの流れ
による乱れに、開口部22aの絞りによる乱れが加えら
れ、より強い乱流となる。燃焼室内で強い乱流を発生さ
せる結果、凹部22内壁面を介しての熱損失は増大しよ
うとするが、ピストン燃焼室内壁面をセラミックで構成
することにより、凹部22内のみ効率よく断熱され、放
熱量が抑えられる。その結果、この部分からの放熱によ
る冷却損失の増大が抑えられる。この場合、四部22内
壁面以外にはセラミック層は設けられないので、ピスト
ン2の周辺部からは適当にシリンダブロック側に放熱さ
れ、周辺部の異常高温化は防止される。又、凹部内のみ
が高温化され、この部分に供給された混合気は良好に霧
化される。
In this type of device, as shown in FIG. 11, even in the first half of the compression stroke, the airflow flowing into the four parts 22 is turbulent because the openings 22a of the four parts 22 are constricted. The air-fuel mixture is evenly stirred inside. In the latter half of the compression stroke, as shown in FIG. 12, a portion of the squishy flow compressed between the top surface of the piston and the bottom surface of the cylinder head flows into the fourth section 22 through the communication passage 24, and the squishy flow compresses between the top surface of the piston and the bottom surface of the cylinder head. 22
Strong turmoil occurs within. At this time, since the opening 22a is narrowed, the flow flowing in from the frontage 22a is naturally disturbed. Therefore, the turbulence caused by the throttle of the opening 22a is added to the turbulence caused by the flow from the communication path 24, resulting in stronger turbulence. As a result of generating strong turbulent flow within the combustion chamber, heat loss through the inner wall surface of the recess 22 tends to increase. However, by configuring the inner wall surface of the piston combustion chamber with ceramic, only the recess 22 is efficiently insulated and the heat loss is reduced. The amount of heat can be suppressed. As a result, an increase in cooling loss due to heat radiation from this portion is suppressed. In this case, since no ceramic layer is provided except on the inner wall surface of the four parts 22, heat is appropriately radiated from the peripheral part of the piston 2 to the cylinder block side, and abnormal heating of the peripheral part is prevented. Further, only the inside of the recess is heated to a high temperature, and the air-fuel mixture supplied to this portion is well atomized.

膨張行程においては、第13図に示すように、四部開口
部22aが絞られていることにより、凹部22内で着火
された燃焼ガスは開口部22aからは噴流となって速や
かにピストン周辺部に広がる。また、前述の実施例同様
、連通路24を通してもピストン周辺部に燃焼ガスが広
がっていくので、一層迅速な火炎の伝播が期待できる。
In the expansion stroke, as shown in FIG. 13, since the four openings 22a are narrowed, the combustion gas ignited within the recess 22 becomes a jet from the opening 22a and quickly flows around the piston. spread. Further, as in the above-described embodiment, since the combustion gas spreads around the piston through the communication passage 24, even more rapid flame propagation can be expected.

その他の構成、作用は第1実施例に準じるので、第11
図ないし第13図において、第1図と対応する部位に第
1図と同一の符号を付すことにより説明を省略する。
Other configurations and operations are similar to those in the first embodiment, so the eleventh embodiment
In the drawings to FIG. 13, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as in FIG. 1, and their explanations will be omitted.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明のガソリン機関の燃焼室に
よるときは、ピストン頂部の燃焼室を形成する凹部の内
部と、凹部以外のピストン頂部とを連通ずる連通路を設
け、圧縮行程時にはスキッシュ流の一部を連通路を通し
て凹部内に導き凹部内に強い乱れを発生させるとともに
、膨張行程時には凹部内で着火された燃焼ガスが連通路
を通して迅速にピストン周辺部まで広がるようにしたの
で、燃焼期間の短縮、燃焼効率の向上、リーン燃焼の可
能化、NOXの低減を達成しつつ、確実なノッキング発
生の抑制と未燃1−IC発生の大幅な低減を達成するこ
とができる。
[Effects of the Invention] As explained above, when using the combustion chamber of the gasoline engine of the present invention, a communication passage is provided that communicates the inside of the recess forming the combustion chamber at the top of the piston with the top of the piston other than the recess, During the compression stroke, part of the squish flow is guided into the recess through the communication path to generate strong turbulence within the recess, and during the expansion stroke, the combustion gas ignited within the recess quickly spreads through the communication path to the area around the piston. As a result, it is possible to shorten the combustion period, improve combustion efficiency, enable lean combustion, and reduce NOx, while also reliably suppressing the occurrence of knocking and significantly reducing the generation of unburned 1-IC. .

また、凹部内壁面部位をセラミックで構成すれば、ピス
トン周辺部の異常高温化を防止しつつ燃焼室からの放熱
(iを抑えることができ、冷却損失の増大を抑制するこ
とができる。
Furthermore, if the inner wall surface portion of the recess is made of ceramic, it is possible to prevent heat radiation (i) from the combustion chamber while preventing the piston periphery from becoming abnormally high temperature, and it is possible to suppress an increase in cooling loss.

本発明はとくに多バルブエンジンに用いて最適であり、
限られた設計自由度内で、効率よく、燃焼室内乱流発生
、火炎伝播速度向上を達成できる。
The present invention is particularly suitable for use in multi-valve engines,
Within a limited degree of design freedom, it is possible to efficiently generate turbulent flow within the combustion chamber and improve flame propagation speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例に係るガソリン機関の燃焼
室の縦断面図、 第2図は第1図の装置を直角方向からみた縦断面図、 第3図は第1図の装置のピストンの平面図、第4図は第
1図の装置の圧縮行程におりる概略構成図、 第5図は第1図の装置の膨張行程におCプる概略構成図
、 第6図は本発明の第2実施例に係るガソリン機関の燃焼
室のピストンの平面図、 第7図は第6図のピストンのVl −VI[線に沿う部
分縦断面図、 第8図は第2実施例装置の圧縮行程における縦断面図、 第9図は本発明の第3実施例に係るガソリン機関の燃焼
室のピストンの平面図、 第10図は第9図のピストンのX−X線に沿う部分縦断
面図、 第11図は第3実施例装置の圧縮行程前期における縦断
面図、 第12図は第3実施例装置の圧縮行程後期における縦断
面図、 第13図は第3実施例装置の膨張行程における縦断面図
、 である。 1.11.21・・・ピストン 2・・・・・・・・・・・・シリンダブロック3・・・
・・・・・・・・・シリンダボア4・・・・・・・・・
・・・シリンダヘッド5.12.22・・・凹部 6、・・・・・・・・・・・・燃焼室 7・・・・・・・・・・・・スキッシュエリア8・・・
・・・・・・・・・点火プラグ9.13.24・・・連
通路 22a・・・・・・・・・凹部開口部 23・・・・・・・・・・・・セラミック層性 許 出
 願1人  トヨタ自動車株式会社第1図 第2図 5凹部 第4図 第5図 第6図 第7図 第9図 22凹部 第10図 ’15 セラ(ツク層
1 is a longitudinal sectional view of a combustion chamber of a gasoline engine according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the device shown in FIG. 1 viewed from a right angle; FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the device shown in FIG. 1. Figure 4 is a schematic diagram of the piston in the compression stroke of the device in Figure 1, Figure 5 is a schematic diagram of the device in Figure 1 in the expansion stroke, and Figure 6 is a schematic diagram of the device in the expansion stroke. A plan view of a piston in a combustion chamber of a gasoline engine according to a second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a partial vertical cross-sectional view of the piston of FIG. 6 along line Vl-VI, and FIG. 8 is a second embodiment of the invention. FIG. 9 is a plan view of a piston in a combustion chamber of a gasoline engine according to a third embodiment of the present invention; FIG. 10 is a portion of the piston shown in FIG. 9 taken along line X-X. Fig. 11 is a longitudinal sectional view of the device of the third embodiment in the first half of the compression stroke, Fig. 12 is a longitudinal sectional view of the device of the third embodiment in the latter half of the compression stroke, and Fig. 13 is a longitudinal sectional view of the device of the third embodiment. This is a longitudinal cross-sectional view during the expansion stroke. 1.11.21...Piston 2...Cylinder block 3...
・・・・・・・・・Cylinder bore 4・・・・・・・・・
... Cylinder head 5.12.22 ... Recess 6, ... Combustion chamber 7 ... Squish area 8 ...
・・・・・・・・・Spark plug 9.13.24・・・Communication path 22a・・・・・・Recess opening 23・・・・・・ Ceramic layer Applicant: 1 person Toyota Motor Corporation Figure 1 Figure 2 Figure 5 Recess Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 9 Figure 22 Recess Figure 10 '15 Cera (Tsuku layer)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ピストン頂部にシリンダヘッド下面側に向かって
開口する凹部を設けることにより燃焼室を形成し、ピス
トン上死点近傍においてシリンダヘッド下面に突設され
た点火プラグを前記凹部内に挿入させるガソリン機関の
燃焼室であって、前記凹部以外のピストン頂面と前記凹
部内とを連通する連通路を設けたことを特徴とするガソ
リン機関の燃焼室。
(1) Gasoline in which a combustion chamber is formed by providing a recess opening toward the lower surface of the cylinder head at the top of the piston, and a spark plug protruding from the lower surface of the cylinder head is inserted into the recess near the top dead center of the piston. 1. A combustion chamber for a gasoline engine, characterized in that the combustion chamber is provided with a communication path that communicates between a piston top surface other than the recess and the inside of the recess.
(2)前記凹部の開口部の開口面積が凹部内部に対し絞
られている特許請求の範囲第1項記載のガソリン機関の
燃焼室。
(2) The combustion chamber for a gasoline engine according to claim 1, wherein the opening area of the opening of the recess is narrower than the inside of the recess.
(3)前記連通路の軸線を、前記凹部の中心を通る線に
対し偏心させた特許請求の範囲第1項記載のガソリン機
関の燃焼室。
(3) The combustion chamber of a gasoline engine according to claim 1, wherein the axis of the communication passage is eccentric with respect to a line passing through the center of the recess.
(4)前記ピストン頂部の前記凹部内面部位のみがセラ
ミックで構成されている特許請求の範囲第1項記載のガ
ソリン機関の燃焼室。
(4) The combustion chamber of a gasoline engine according to claim 1, wherein only the inner surface of the recess at the top of the piston is made of ceramic.
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