JPH02149720A - 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、エンジンの燃焼室の構造に関するしのである
。

（従来技術） 例えば特開昭５７−１９８３１５号公報に示されている
ようにエンジン燃焼室の構造に関し、２つのドーム部（
円形状凹部面）を組合せることによってエンジン燃焼室
を球形に近くしてコンパクト化を図る一方、それらドー
ム部の外周にスキランユニリアを形成することによって
圧縮又は膨張行程においてスキッシュを形成させるよう
にした長球型燃焼室構造のものがある。

このように吸気ポート及び排気ポート周りに各々それら
を取り巻く２組のドーム部を形成しエンジン燃焼室の形
状を球形に近（すると、エンジン燃焼室がコンパクトに
構成されるようになるととしに等容度が向上し膨張仕事
の効率が高くなる一方、さらにそれに加えて各ドーム部
の周囲に上述の如くスキッシュ領域を形成し圧縮行程で
のスキッシュ又は膨張行程での逆スキソソユにより更に
効果的に火炎伝播速度の向上を図るようにすると、エン
ジンの燃焼性か十分に向」ニし、特に吸気充填量自体が
小さく吸気流速ら低いエンジン低負荷領域での燃焼状態
の安定化が実現し、エンジンのリーンバーン運転をも可
能にすることができる。また、その結果、燃費性能が向
上するメリットがある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、」二足従来技術のように吸気側と排気側とで２
組のドーム部（円形状凹部面）を組合せた子球形の燃焼
室形状を形成し上記各ドーム部の外周にスキッシュ領域
を設けた場合において、先ず上記従来技術では排気側よ
りも吸気側の１・−ム部（球形燃焼室）の方が大きく形
成されている。従って、このような構造の場合、必然的
に吸気側のスキソンユゾーンが狭くなる一方、他方排気
側のスキッシュゾーンの方が広べなる。このため本来的
に吸気温度の低い吸気側混合気の燃焼性能が悪化する（
吸気側ではスキッシュの発生量が少くなるために火炎伝
播速度が低下する）。また、上記従来技術の構成の場合
、エンジン燃焼室の構造のコンパクト化を前提とする限
り吸気側スキッンユ領域の拡大は不可能である。そのた
め、高負荷時などに比較的ノッキングが発生しやすい問
題かある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の如き問題を解決し、エンジン燃焼室の
コンパクト化を実現して尚かっ吸気側に十分なスキッシ
ュ領域を確保し、しかち十分な火炎伝播速度が得られる
ようにすることを目的としてなされたもので、スキッン
ユ形成手段を備え、圧縮行程においてエンジン燃焼室内
にスキッシュを形成することにより燃焼性能を向上させ
るようにしてなるエンジンにおいて、シリンダヘッド側
エンジン燃焼室の吸気ポート周囲に第１のドーム部を、
まノー同排気ポート周囲に上記第１のドーム部よりも大
径の第２のドーム部を各々形成し、これら各ドーム部の
外側に位置してンリンダボア周縁に１・ｆ）っで形成さ
れるスキッシュ領域をＥ記排気ポート側よりも吸気ポー
ト側の方が大となるように設定したことを特徴とするも
のである。

（作　用） 上記本発明のエンジンの燃焼室構造の場合、吸気側ドー
ム部（ドーム状燃焼室）よりも排気側ドーム部（ドーム
状燃焼室）の方が大径に形成されており、そのために吸
気側のスキッシュゾーンの方が広くなり、圧縮行程又は
膨張行程において十分なスキッノユ効果を得ることがで
きるようになり、温度の低い吸気側混合気の火炎伝播速
度を十分に速くして燃焼性能を向上させ得るようになる
。

（発明の効果） 従って、該本発明のエンジンの燃焼室の構造によると、
上述の如く吸気側のドーム状燃焼室の方に特に広いスキ
ッシュ領域を確保することにより温度の低い吸気室側、
昆合気の燃焼速度をも十分に向上させることができるよ
うになる結果、２組のドーム部の組合せによりエンジン
の燃焼室形状をできるだけ球形に近付けてエンジン燃焼
室のコンパクト化を実現して、しからノッキングの発生
のない高効率なエンジンを提供することができるように
なる。

（実施例） 第１図〜第４図は、本発明の実施例に係るエンジンの燃
焼室構造を示している。

先ず第１図は、同エンジン燃焼室の縦断面構造を示し、
図中符号１ａはシリンダブロック、ｌｂは該シリンダブ
ロックｌａの上部に位置してガスケット２を介して一体
的に設けられ上記シリンダブロックｌａとともに所定の
エンジ、ノンリンダを構成するシリンダヘッドである。

−上記シリンダブロックｌａの内部には所定径、所定長
さの７リンダボア３が形成されている（なお、説明の簡
略化のために図中ウォータジャケット等は省略して示し
てぃる）。

また、上記シリンダヘッドｔｂ下面の上記シリンダボア
３との対応面は、例えば第１図及び第２図に示すように
吸気側４ａと排気側１１ｂとの２つの領域を相互に区切
る第１のドーム部（円形状凹部面）５ａと第２のドーム
部（円形状凹部面）５ｂとからなる子球形エンジン燃焼
室５が形成されている。

該子球型エンジン燃焼室５を形成する上記第１のドーム
部５ａと第２のドーム部５ｂとは、第２図に示すように
第１のドーム部５ａの径（ドーム部開口平面の半径）ｒ
＋よりも第２のドーム部５ｂの径（同）ｒ、の方が所定
径大径に形成され、平面的に見ると吸気側４ａから排気
側４ｂにかけてダルマ形状に変形したものとなっており
、また両ドーム域の外周側には吸気側４ａ域で広く排気
側４ｂ域で相対的に狭いスキッシュ領域７　ａ、　７　
ｂを形成している。該スキッシュ領域７　ａ、　７　ｂ
は、エンジン圧縮行程において特に当該領域に圧縮渦流
を形成することによって火炎伝播速度を速めて燃焼性能
を向上させる機能を果すようになっている。また、該ス
キッシュ領域は、膨張行程において逆スキッノユを形成
することにより火炎伝播速度を速める作用を果す。

また符号８は吸気ポート、９は排気ポートである。吸気
ポート８は、メインポート８Ａとスワールポート（セカ
ンダリ−ポート）８Ｂとの２組のポートを備えて構成さ
れているとともにメインボー１−８Ａ側には当該メイン
ポート８Ａを開閉するシャッター弁ＩＯが設けられてい
る。該シャッター弁１０は、例えば低速低負荷領域では
閉じて上記スワールポート８Ｂからのみエンジン燃焼室
５内に高流速で、しかも大径の上記排気側筒２のドーム
部５ｂの突部１３よりもや壱内側（下流側）の内周面部
１４に向けて周面方向に沿った状態で流入させることに
よって噴射燃料の霧化を良好にするとともに当該燃料と
空気のミキシングを良好にしながら必要に応じタイムド
インジェクションンステムと組合せることによって効果
的に燃焼室内混合気の層状化を図るようになっている。

この結果、可及的に燃焼性が向上して該低速低負荷領域
でのエンジントルクの落ち込みをカバーすることができ
るようにとともに燃費性能の改善が図られるようになる
。

他方、エンツノの運転状態が高速高負荷状態になると、
上記シャッター弁ＩＯは大きく開放されて吸気ポート８
全体としての吸気通路径を拡大し、吸気抵抗の小さい状
態で十分な吸入気空量を供給しエンジン高速高負荷状態
に対応した出力の向上を図るようになる。

さらに、符号１１は例えばエンジンの吸気行程に同期し
て燃料を噴射する上記タイムドインジェクション機能を
備えて構成されているフューエルインジェクタである。

該フューエルインジェクタ１１は、上記メイン吸気ポー
ト８Ａと該メイン吸気ポート８Ａに連続する吸気マニホ
ールド１２との接続部位置から第２図に示すように路上
記スワール流の流入方向と同一で、かつ後述する点火プ
ラグ１５の電極部１５ａ位置よりも外側方向（ドーム部
５ｂの半径方向の外側方向）に向けて燃料を同期噴射す
るように噴射方向がセツティングされている。この結果
、該タイムドインジェクノヨンによりエンジン吸気行程
に同期して、その後期に噴射された燃料は上記スワール
ポート８Ｂによって形成されたスワール流に乗って直接
に点火プラグ１５の電極部１５ａに当ることなく同点火
プラグ１５の電極部１５ａ近傍に集められるようになる
。

この結果、特に点火プラグ１５の電極部！５ａ付近の混
合気濃度がリッチになって着火性か向上するようになる
。この効果は、また次に述へろ点火プラグ１５の設置位
置、設置部のスワール上下流側角度との関係と組合され
てより有効な作用を実現することになる。

一方、」二足点火プラグ１５は、例えば上記排気側筒２
のドーム部５ｂ内の上記スワール流入部に位置し、しか
も第３図に示すようにスワール下流側燃焼室壁のヘッド
合せ面（ガスケット２の面）に対する設置壁角度θをス
ワール上流側の壁面角度（曲率Ｒ，）θ１よりも下流側
の壁面角度（曲率Ｒ，）θ、の方を大きく（θ、〉θ、
に）した状態で設置されている。

従って、上記タイムドインジエクションによって、上述
のように効果的にスワール流に乗った比較的リッチな混
合気の一部が同図に矢印（ａ）で示すように点火プラグ
１５の？！Ｘ極部１５ａ近傍で旋回し、同点火プラグ１
５の電極部１５ａ付近に所定時間成層状態で滞留するよ
うになる。従って、この結果上記着火性の向上効果がよ
り有効に向上することになる。

次に、符号２０は上記シリンダボア３内に上下摺動自在
にピストンリング２０ａを介して嵌合されたピストンで
ある。該ピストン２０は、ピストンピン２１を介してコ
ネクティングロッド２２によって上下動自在に支持され
ており、そのピストンヘッド上面部２３には上記シリン
ダヘッド側燃焼室５の形状に対応した逆方向凹面形状の
第１のドーム部２１ａと第２のドーム部２１ｂとが各々
相互に交錯して形成されている。そして、それによって
シリンダヘッド側のドーム構造と合せて全体として球形
に近く、スワール並びにスキッシュの生成が容易で、し
かもエンジン形状をコンパクトにできる燃焼室構造を形
成している。しかも、この場合、上述のようにシリンダ
ヘッド側第１のドーム部５ａ及びピストンヘッド側第１
のドーム部２１ａは共に第２のドーム部５ｂ、２１ｂの
径よりも小径となっているから、エンジン燃焼室は混合
気温度の低い吸気側４ａ域で特に広いスキッシュ領域を
確保することができるようになり、該領域での燃焼速度
を十分に向上させ得るようになる。その結果、エンジン
燃焼室の形状をコンパクトにして等容度を上げながら充
分な燃焼性能の向上を可能としノッキングの発生のない
高効率なエンジンの提供を可能にすることができる。さ
らに、この場合、当該ピストンヘッド２３側第１、第２
のドーム部２１ａ、２１ｂ間の交錯部に形成されるスワ
ール下流側の突部２４は上記点火プラグ１５から遠いス
ワール下流（混合気温度の低い吸気側ドーム部手前）に
位置して設けられており、上述のように点火プラグ１５
を経て点火された成層状態の混合気流が該下流の突部２
４で更に掻き乱されてタンブルエアモーションによる乱
施を形成し、更に点火プラグ１５から遠い所に位置する
エンドガスゾーンの燃焼性能（燃焼速度）を更に大きく
向上させるようになっている。この結果、エンジン燃焼
室全体の燃焼性能が大きく向上し、リーンバーン性能が
より高くなる。

なお、上述ｉ−たように第１及び第２のドーム部５　ａ
、　５　ｂの径ｒ　ｌ＋　ｒ　ｙは、あくまでも当該各
ドーム部５　ａ、　５　ｂの開口部円形平面の半径を示
すものである。従って、当該各ドーム部の曲率Ｒ，，ｒ
ｔ、を規定する球体半径は仮に第１のドーム部５ｂ側の
方が大きくてもかまわない。それらの関係は、あくまで
し球体切断面の関係で決定されるしのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係るエンジンの燃焼室の構
造を示す縦断面図、第２図は、同燃焼室構造のピストン
を省略して示す第１図Ａ−Ａ線断面図、第３図は、同実
施例構造の点火プラグ取付部の拡大断面図（第２図Ｂ−
Ｂ線断面図）、第４図は、同実施例構造におけるピスト
ンヘッド上面の形状を示す平面図である。 Ｌａ　・・・・シリンダブロック ｉｂ　・・・・シリンダヘッド ２・・・・・ガスケット ３・・・・・シリンダボア ４ａ・・・・吸気側 ４ｂ・・・・排気側 ５・・・・・燃焼室 ５ａ・・・・第１のドーム部 ５ｂ・・・・第２のドーム部 ７ａ・・・・吸気側スキッシュ領域 ７ｂ・・・・排気側スキッシュ領域 ８・・・・・吸気ポート ８Ａ・・・・メインポート ８Ｂ・・・・スワールポート ９・・・・・排気ポート １０惨・・・シャッター弁 ２０・・・・ピストン ２１ａ・・・第１のドーム部 ２１ｂ・・・第２のドーム部 ２３　・ ・ピストンヘラ ド上面部 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スキッシュ形成手段を備え、圧縮行程においてエン
   ジン燃焼室内にスキッシュを形成することにより燃焼性
   能を向上させるようにしてなるエンジンにおいて、シリ
   ンダヘッド側エンジン燃焼室の吸気ポート周囲に第１の
   ドーム部を、また同排気ポート周囲に上記第１のドーム
   部よりも大径の第２のドーム部を各々形成し、これら各
   ドーム部の外側に位置してシリンダボア周縁に沿って形
   成されるスキッシュ領域を上記排気ポート側よりも吸気
   ポート側の方が大となるように設定したことを特徴とす
   るエンジンの燃焼室。 ２、上記スキッシュ形成手段に加えて更にスワール生成
   手段が設けられ、かつ上記シリンダヘッド側燃焼室の第
   １のドーム部と第２のドーム部とは相互に交錯した状態
   で形成されているとともに、他方該シリンダヘッド側燃
   焼室の当該ドーム形状に対応してピストンヘッド側には
   、それとは逆方向の凹部面よりなる第１のドーム部と第
   ２のドーム部とが相互に交錯しスワール下流に乱流生成
   用の突部を有した状態で形成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のエンジンの燃焼室。