JPS631717A

JPS631717A - エンジンの燃焼室構造

Info

Publication number: JPS631717A
Application number: JP61142930A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Nishimura; 博文西村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-06-20
Filing date: 1986-06-20
Publication date: 1988-01-06

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、ピストンが上死点まで移動したとき、シリン
ダヘッド部のヘッド内壁面とピストンとの間にコンパク
トな主燃焼室およびスキッシュゾーンを形成したエンジ
ンの燃焼室構造に関するものである。

（従来技術）従来の４サイクルエンジンの燃焼室構造としては１例え
ば実開昭５９−１７２２２号公報に開示されたようなも
のがある。この公報には、シリンダヘッド部のヘッド内
壁面に部分的に凹部を形成して、ピストンが上死点にあ
るとき、前記凹部とピストン上面との間にコンパクトな
主燃焼室を形成させると共に、ヘッド内壁面の凹部以外
の部分とピストン上面との間にスキッシュゾーンを形成
した多バルブエンジンの燃焼室構造が開示されている、
しかも、この燃焼室構造においては、低負荷用吸気ポー
ト及び第１排気ポートを凹部に開口させると共に、高負
荷用吸気ポート及び第２排気ポートを凹部以外の部分に
開口させている。

この種の燃焼室構造を備えるエンジンでは、主燃焼室が
コンパクトになるので、主燃焼室内における火焔の伝播
距離が短くなる。また、圧縮行程終期には、スキッシュ
ゾーンから主燃焼室内にスキッシュ流が噴出されて、主
燃焼室内に乱流が生じるので、火焔伝播速度が向上する
。これらの結果、圧縮比を大きくしても、ノッキングが
起りにくく、燃焼効率を良くすることができる。しかも
、圧縮比を大きくした場合、リーン（希薄）な燃料を良
好に燃焼させて、燃費の向上を図ることができる。

また、低負荷時には、低負荷用吸気ポートのみから主燃
焼室内に新たな混合気（以下単に新気という）を吸入さ
せる一方、高負荷、高回転時には低負荷用吸気ポート及
び高負荷用吸気ポートから新気を燃焼室内に吸入させる
ようにしているので、高負荷時の新気の充填効率が良い
。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、このような４サイクルエンジンでは、吸気バ
ルブを開いて主燃焼室内に新気を吸入させて主燃焼室内
の残留燃焼ガスを掃気するようにしている。

しかしながら、上述したエンジンでは、高負荷時におい
ても低負荷用吸気ポートからの新気により主として掃気
が行なわれることになるが、この低負荷用吸気ポート、
すなわちこれに連なる低負荷用吸気通路は、吸気流速を
早めたりあるいはスワール生成の関係上、どうしても通
路抵抗が大きくならざるを得す、このため、上記掃気は
勿論のこと、高負荷時における充填効率向上の上で限度
があった。

また、低負荷用吸気ポートを前記凹部に開口させた場合
、この低負荷用吸気ポートから導入される新気が上記凹
部を形成する壁面に衝突することとなって、低負荷時で
の円滑なるスワール生成が阻害されるという問題があっ
た。

したがって、本発明は、低負荷時のスワール生成を効果
的に得つつ、高負荷時に、高負荷用吸気通路から燃焼室
に新気を良好に流入させて、主燃焼室内の残留燃焼ガス
を短時間で充分に掃気するようにしたエンジンの燃焼室
構造を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段、作用）前述の目的を達
成するため１本発明は、高負荷用吸気通路を主燃焼室及
びスキッシュゾーンの両方に開口させることにより、高
負荷時に、高負荷用吸気通路からの新気をコンパクトな
主燃焼室側にも十分に吸入させるようにしたものである
。また、凹部以外の部分に開口する吸気ポートを、高負
荷時の吸気供給用としてだけではなく、低負荷時の吸気
供給用としても兼用するようにしである。具体的には。

シリンダヘッド部のヘッド内壁面の一部に凹部を形成す
ることにより、ピストンが上死点まで移動したとき、前
記凹部とピストン上面との間に主燃焼室が形成されると
共に、前記ヘッド内壁面の凹部以外の部分とピストン上
面との間にスキッシュゾーンが形成されるようにされ、第１吸気バルブで開閉される第１吸気ポートおよび排気
バルブにより開閉される少なくとも１つの排気ポートが
前記凹部に開口され、第２吸気バルブで開閉される第２吸気ポートが前記ヘッ
ド内壁面の凹部以外の部分に開口され、高負荷時に開弁
されるシャッタ弁を備えた高負荷用吸気通路が、前記第
１、第２の両吸気ポートに連通され、前記シャッタ弁をバイパスし、かつ上記高負荷用吸気通
路よりも通路面積が小さくされた低負荷用吸気通路の出
口端が、前記第２吸気ポートに連通されている、ような構成としである。

このような構成とすることにより、低負荷時には低負荷
用吸気通路からの新気が第２吸気ポートから燃焼室に吸
入される。また、高負荷時には、低負荷用吸気通路から
の新気が第２吸気ポートから燃焼室に吸入されると共に
、シャッタ弁が開弁されて高負荷用吸気通路からの新気
が第１、第２吸気ポートを介して燃焼室に導入される。

しかも、高負荷時に、高負荷用吸気通路から第２吸気ポ
ートを介してスキッシュゾーンに新気が導入されるとと
もに、第１吸気ポートを介して主燃焼室内にも導入され
ることとなる。これにより、高負荷時に主燃焼室内の残
留燃焼ガスが多量の新気により短時間で掃気される。

また、低負荷時には、凹部以外の部分、つまりスキッシ
ュゾーンを形成する部分に開口する第２吸気ポートから
低負荷用通路を経由した新気が燃焼室内に導入されるこ
とから、これによって燃焼室内に生成されるスワールが
上記凹部を形成する壁面に衝突して弱められることはな
い。

（実施例）以下、本発明の一実施例を添付した図面に基づいて説明
する。

第１図において、１はエンジン本体、２はエンジン本体
ｌのシリンダブロック部、３はエンジン本体１のシリン
ダヘッド部で、シリンダボア４内にはピストン５が配設
されている。そして、ここでは、シリンダブロック部２
とシリンダヘッド部３とが鋳造により一体成形されたも
のが採用されている。

シリンダヘッド部３とピストン５の上面との間には燃焼
室６が形成されて、この燃焼室６に臨むヘッド内壁面３
ａには、主燃焼室形成用の凹部７が形成されている（第
１図〜第３図）、この凹部７は、ヘッド内壁面３ａの略
半分を占めていると共に、エンジン幅方向に細長く延び
ている。これにより、ピストン５が上死点まで移動した
とき、凹部７とピストン５上面との間にコンパクトな主
燃焼室８が形成されると共に、ヘッド内壁面３ａの凹部
７以外の偏平部９とピストン５上面との間にはスキッシ
ュゾーンが形成される。

１１は第１吸気ポート、１２は第２吸気ポート、１３は
第１排気ポート、１４は第２排気ポートで、これらはシ
リンダヘッド部３に形成されている。上記第１吸気ポー
）１１及び第１排気ポート１３は凹部７の長手方向両端
部に開口し、第２吸気ポー）１２は偏平部９において第
１吸気ポー）１１と隣り合って開口し、第２排気ポー）
１４は、偏平部９において第１排気ポー）１３と隣り合
って開口している。このような第１、第２吸気ポート１
１．１２には第１．第２吸気バルブ１５．１６が配設さ
れ、第１、第２排気ポート１３．１４は第１、第２排気
パルプ１７．１８が配設され、これらバルブ１５．１６
．１７．１８は周知の動弁機構Ａにより開閉されるよう
になっている。

シリンダヘッド部３とこれに接続された吸気管１９には
、これらに跨がるようにして、低負荷用吸気通路２０と
高負荷用吸気通路２１が形成されている。上記高負荷用
吸気通路２１は、その下流端部が２つに分岐されて、そ
の分岐通路２１ａ、２１ｂが、第１、第２吸気ポート１
１あるいは１２に連通している。このような高負荷用吸
気通路２１には、上記分岐部分よりも若干上流において
、シャッタ弁２２が配設されている。このシャッタ弁２
２は、低負荷時に閉弁すなわち全閉あるいは微小開度に
閉じられ、高負荷時に開弁されるようになっている。ま
た、上記低負荷用吸気通路２０は、上記シャッタ弁２２
上流の吸気管１９の底壁部分より分岐され、該シャッタ
弁２２をバイパスして、その出口端２０ａが前記第２吸
気パルプ１６の上流側において、高負荷用吸気通路２１
（分岐通路２１ｂ）に合流され、第２吸気ポート１２に
連通されている。

上記低負荷用吸気通路２０は、その通路断面積が分岐通
路２１ａ、２１ｂの通路断面積よりも小さく設定され、
かつ燃焼室６内で吸気のスワールを強く生成し得るよう
に、はぼシリンダポア４の接線方向に指向されている。

また、低負荷用吸気通路２０と高負荷用吸気通路２１と
を仕切る仕切壁２５の下流端、つまり低負荷用吸気通路
２０と高負荷用吸気通路２１との合流部は、吸気弁１５
よりもかなり上流側に位置されて、すなわち高負荷用吸
気通路２１を構成する分岐通路２１ｂの有効開口面を責
が、この仕切壁２５によって極力狭められないように設
定され、高負荷用吸気通路２１を構成する分岐通路２１
ｂの有効開口面積の十分なる確保が図られている。

符号２４は燃料噴射弁で、燃料噴射弁２４の噴口は、上
記低負荷用吸気通路２０と高負荷用吸気通路２１（分岐
通路２１ｂ）との合流部に指向されている。また、点火
プラグ２５は、燃焼室７に臨ませてシリンダブロック部
２に取付けられている。

次に、以上のような構成の作用について説明する。

先ず、低負荷時には、シャッタ弁２２が閉じられている
ため、新気の全部あるいは大半が、通路面積の小さい低
負荷用吸気通路２１を介して、第２吸気ポー）１２から
燃焼室６内に導入される。

−方、高負荷時にはシャッタ弁２２が開弁されて、第１
、第２吸気ポートｌｌ、１２から燃焼室６内に導入され
る。

ここで、高負荷時に、高負荷用吸気通路２１の分岐通路
２１ｂから５ｇ２吸気ポート１２を介して、スキッシュ
ゾーン１０内に新気が吸入されようとする。しかし、高
負荷用吸気通路２１からの新気も、通路面積が十分に確
保された分岐通路２１ａから第１吸気ポート１１を介し
て、主燃焼室８内に多量に流入する。これにより、主燃
焼室内の残留燃焼ガスが短時間で充分に掃気されること
となる。

一方、低負荷時には、低負荷用吸気通路２１で流速が速
められた吸気が第２吸気ポート１２かう燃焼室６内に導
入されることから、燃焼室６内に流入した新気は凹部６
の壁面に衝突することなくそのままシリンダボア４の内
周壁に案内される結果、燃焼室６内に強いスワールが生
成されることとなる。

以上実施例では、排気ポートを２つ設けた場合を説明し
たが、偏平部９に開口させた排気ポート１４を廃止して
、吸気２バルブ、排気ｌパルプのいわゆる３バルブとし
たものであってもよい、また、この偏平部９に開口した
排気ポート１４を排気ポート１３と共に凹部７内に開口
させるようにしてもよい。

（発明の効果）本発明は、以上述べたことから明らかなように、高負荷
時に、高負荷用吸気通路からの新気が吸気抵抗の小さい
主燃焼室に多量に吸入されるので、高負荷用吸気通路か
ら燃焼室に新気を容易に吸入して、主燃焼室内の残留燃
焼ガスを短時間で充分に掃気できる。

このことは、主燃焼室に開口する第１吸気ポート及びこ
れに連通ずる高負荷用吸気通路をもっばら充填効率およ
び上記掃気を意図した形状あるいは通路面積として最適
設定し得ることを意味する。

また、凹部以外の部分、つまりスキッシュゾーンに臨ん
で開口する第２吸気ポートは高負荷時及び低負荷時の吸
気供給に兼用とされているため低負荷用吸気通路に対し
て専用の吸気ポートを別途設ける必要がないため、主燃
焼室を従来のものと同様にコンパクトなものに維持する
ことができることは勿論、低負荷時でのスワール生成が
凹部の形成する壁面で弱められることがないため、低負
荷時におけるスワール生成を十分に確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃焼室構造を備えるエンジンの部
分断面図。第２図は第１図に示したシリンダヘッドの底面図。第３図は第２図の■−■線に沿う断面図。ｌ：エンジン本体２ニジリンダブロック部３ニジリンダヘッド部３ａ：ヘッド内壁面４ニジリンダポア７：凹部８：主燃焼室ｌＯニスキッシュゾーン１１：第１吸気ポート１２：第２吸気ポート１３：第１排気ポート１４：第２排気ポート１５：第１吸気バルブ１６：第２吸気バルブ１７：第１排気バルブ１８：第１排気パルプ２０：低負荷用吸気通路２０ａ：低負荷用吸気通路の出ロ端２１：高負荷用吸気通路２１ａ、２１ｂ：分岐通路２２：シャッタ弁第１図 Δ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリンダヘッド部のヘッド内壁面の一部に凹部を
形成することにより、ピストンが上死点まで移動したと
き、前記凹部とピストン上面との間に主燃焼室が形成さ
れると共に、前記ヘッド内壁面の凹部以外の部分とピス
トン上面との間にスキッシュゾーンが形成されるように
され、第１吸気バルブで開閉される第１吸気ポートおよび排気
バルブにより開閉される少なくとも１つの排気ポートが
前記凹部に開口され、第２吸気バルブで開閉される第２吸気ポートが前記ヘッ
ド内壁面の凹部以外の部分に開口され、高負荷時に開弁
されるシャッタ弁を備えた高負荷用吸気通路が、前記第
１、第２の両吸気ポートに連通され、前記シャッタ弁をバイパスし、かつ上記高負荷用吸気通
路よりも通路面積が小さくされた低負荷用吸気通路の出
口端が、前記第２吸気ポートに連通されている、ことを特徴とするエンジンの燃焼室構造。