JPS6329152Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、火花点火式エンジンのピストン、特
に上面に燃焼室となる凹部を設けたピストンの構
造に関する。

ピストンの上面に凹部を設け、該凹部内を燃焼
室とした所謂ボールインタイプのピストンを採用
するエンジンは、点火プラグから燃焼室の周面ま
での距離が短いので着火時に火災が速かに燃焼室
の全体に伝播され、従つて圧縮比を高くしてもノ
ツキングが生じにくいという長所を有する。

然るに、このタイプのエンジンにおいては、点
火プラグが吸、排気弁とのレイアウト上シリンダ
ボアの中心に対して偏芯させて設置させる場合
に、ピストン上面の凹部もこれに対応させて偏芯
させなければならないため、次のような問題を生
じる。

即ち、燃焼を短時間で完了させるために混合気
にスワールを与えるようにした場合、圧縮行程に
おいてシリンダ内のスワールがピストン上面の凹
部内に導入される際に、該シリンダと凹部とが偏
芯しているためにシリンダ中心を旋回中心とする
スワールが該凹部に円滑に導入されないで減衰し
てしまうのである。

また、着火後においては、凹部内に発生した火
炎がピストン上面とシリンダヘツド下面との間の
スキツシユゾーンに進入する際に、該スキツシユ
ゾーンが凹部の偏芯方向と反対側の側部で広くな
つているため、該側部においては、スキツシユゾ
ーンの端部まで火炎が良好に伝播されず、後燃え
現象や未燃焼ガスの排出等の燃焼不良を生じるの
である。

本考案は、上面に凹部を形成したボールインタ
イプのピストンにおいて、上記の如き問題点を解
消することによつて燃焼性の優れたエンジンを実
現することを目的とする。

即ち本考案は、ピストンの上面にシリンダボア
の中心に対して偏芯させて凹部が設けられ、ピス
トン上死点において該ピストン上面とシリンダヘ
ツド下面との間に上記凹部よりなる燃焼室と微小
間隙のスキツシユゾーンとが形成される構成にお
いて、シリンダボア内にスワール流を生成するス
ワール生成手段を設ける一方、上記凹部における
偏芯方向と反対側の側面の上縁部を該凹部の略半
周にわたつて上開きのテーパー面とし、且つこの
テーパー面の上端部をシリンダボア中心を略中心
とする円の円周上に形成したことを特徴とする。
このような構成によれば、ピストン上面の凹部が
シリンダボアの中心に対して偏芯していても、該
凹部における偏芯方向と反対側の側部に上端部が
シリンダボアの中心を略中心とする円の円周上に
位置するテーパー面が設けられているので、シリ
ンダボアの中心を旋回中心とするスワールが円滑
に凹部内に導入されて、該スワールの減衰が防止
ないし軽減され、また膨張行程時には、凹部内の
火炎がスキツシユゾーンの広い方の側部にも良好
に伝播することになる。これにより、燃焼が促進
され、且つ後燃え現象や未燃焼ガスの排出等が防
止されて上記目的が達成される。

ところで、特開昭56−38517号公報によれば、
ピストン頂部にくぼみが設けられ且つ該くぼみに
連通する案内溝が設けられたピストンの構成が開
示されているが、これは圧縮行程時に上記案内溝
に沿つてくぼみ内に空気を導入させることによ
り、該くぼみ内に渦流を形成させるようにしたも
のである。従つて、シリンダ内のスワールを凹部
内に円滑に導入し、且つ該凹部内の火炎をスキツ
シユゾーンに良好に伝播させることを目的とする
本考案とは趣旨を異にする。

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて説
明する。

第１図に示すように、エンジン１の燃焼部２
は、シリンダロツク３と、該ブロツク３における
シリンダ３ａ内を往復動するピストン４と、これ
らの上方に設置されたシリンダヘツド５とによつ
て画成された空間であつて、上記シリンダヘツド
５に形成された吸気ポート６と排気ポート７とが
夫々吸気弁８及び排気弁９を介して該燃焼部２内
に連通されており、またシリンダヘツド５に取り
付けられた点火プラグ１０の先端が該燃焼部２内
に露出されている。

一方、上記ピストン４の上面４ａには、混合気
の着火燃焼が行われる燃焼室となる凹部１１が設
けられている。この凹部１１は、第２図に示すよ
うに円形とされているが、その中心O′はシリン
ダ３ａの中心Ｏに対して一定寸法だけ偏芯されて
いる。これは、上記点火プラグ１０がシリンダヘ
ツド５における吸、排気弁８，９とのレイアウト
上、偏芯状に設置されていることによるもので、
該点火プラグ１０が燃焼室（凹部１１）の可及的
中心寄りに位置するようにするためである。

然して、該凹部１１における偏芯方向と反対側
の側部Ｘにおいては、側面の上縁部が該凹部１１
の略半周にわたつて上開きのテーパー面１２とさ
れ、これによつて該凹部１１がピストン上面４ａ
の側部Ｘ側に対しても広く開口した形状とされて
いる。その場合に、このテーパー面１２は、上端
部がシリンダ中心Ｏを略中心とする円の円周上に
位置するように形成されている。ここで、図示し
ないが、吸気ポート６の形状等によつてシリンダ
３ａ内に吸入される混合気によりスワール流を生
成するスワール生成手段が設けられている。

次に、該実施例の作用を説明する。吸気行程時
にシリンダ３ａ内に形成される混合気のスワール
は、圧縮行程時にピストン４の上動によつて該シ
リンダ３ａ内からピストン上面４ａの凹部１１内
に押し込められるように導入される。その場合
に、該凹部１１はシリンダ３ａの中心、即ちスワ
ールの旋回中心に対して偏芯されているから、ス
ワールは凹部１１の偏芯方向に寄せられることに
なるが、該凹部１１の上面はテーパー面１２によ
つて偏芯方向と反対側の側部Ｘに対しても広く開
口されており、しかも該テーパー面１２の上端部
はシリンダ中心Ｏを略中心とする円の円周上に形
成されているから、シリンダ中心Ｏを旋回中心と
するスワールは第３図に示すようにテーパー面１
２に案内されて凹部１１内に円滑に導入される。
これにより、圧縮行程の終了時においても凹部１
１内に強いスワールが保持されることになり、点
火プラグ１０による着火によつて該凹部１１内の
混合気が速かに燃焼する。

また、着火後においては、凹部１１内に発生し
た火炎が第４図に示すようにピストン４の上面４
ａとシリンダヘツド５の下面５ａとの間の微小間
隙のスキツシユゾーン１３に進入し、該ゾーン１
２内の混合気を燃焼させる。その場合に、凹部１
１が偏芯されている関係で、側部Ｘにおいては該
凹部１１からスキツシユゾーン１３の端部までの
距離が長くなつているが、テーパー面１２によつ
て該側部Ｘに火炎が進入し易くされており、従つ
て該側部Ｘにおいてもスキツシユゾーン１３内の
混合気が完全に燃焼されることになる。

ここで、本件考案者が行つた実験結果を示す。

第５図は、圧縮行程開始時の下死点から該行程
終了時の上死点までの間におけるシリンダ３ａな
いし凹部１１内のスワールの減衰状態を示すもの
である。これによると、圧縮行程の中間時期まで
は本考案による凹部にテーパー面を設けたもの
と、該テーパー面を有しない従来のものとで殆ん
ど差がないが、スワールが凹部１１に導入される
圧縮行程の後半において両者間に差が生じ、テー
パー面１２を設けることによつてスワールが必要
とされる上死点付近で従来よりスワールが強くな
ることがわかる。

また、第６図は点火時からの経過時間に対する
混合気の燃焼割合を示すものであるが、凹部１１
にテーパー面１２を設けることによつて、燃焼割
合が100％に達するまでの時間が短縮されている
ことがわかる。

以上のように本考案によれば、上面に燃焼室と
なる凹部を設けたボールインタイプのピストンを
採用する火花点火エンジンにおいて、シリンダ内
に形成される混合気のスワールが燃焼時まで強い
状態に保持されると共に、該混合気が着火した後
における上記凹部からスキツシユゾーンへの火炎
の進入が良好に行われることになる。これによ
り、燃焼が促進され、また後燃え現象や未燃焼ガ
スの排出等の問題が解消されて、この種のエンジ
ンにおける燃焼性が改善される。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は燃焼部
周辺の縦断面図、第２図はピストンの拡大平面
図、第３，４図は夫々作用を説明するピストンの
縦断面図、第５，６図は夫々効果を示すグラフで
ある。 ４……ピストン、４ａ……上面、５……シリン
ダヘツド、５ａ……下面、１１……凹部、１２…
…テーパー面、１３……スキツシユゾーン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ピストンの上面にシリンダボア中心に対して偏
   芯させて凹部が設けられ、ピストン上死点におい
   て該ピストン上面とシリンダヘツド下面との間に
   上記凹部よりなる燃焼室と微小間隙のスキツシユ
   ゾーンとが形成される構成において、シリンダボ
   ア内にスワール流を生成するスワール生成手段が
   設けられる一方、上記凹部における偏芯方向と反
   対側の側面の上縁部が該凹部の略半周にわたつて
   上開きのテーパー面とされ、該テーパー面の上端
   部がシリンダボア中心を略中心とする円の円周上
   に形成されていることを特徴とする火花点火式エ
   ンジンのピストン構造。