JPH0726962A - 内燃エンジン用燃焼室 - Google Patents

内燃エンジン用燃焼室

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JPH0726962A
JPH0726962A JP6125253A JP12525394A JPH0726962A JP H0726962 A JPH0726962 A JP H0726962A JP 6125253 A JP6125253 A JP 6125253A JP 12525394 A JP12525394 A JP 12525394A JP H0726962 A JPH0726962 A JP H0726962A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スパークプラグ汚れを従来技術のレベルに比
べて著しく減少した内燃エンジンのための燃焼室形状を
提供する。 【構成】 本体の底面により画成された少なくとも一つ
の概略ドーム型の燃焼室部分を有し、吸気側と排気側、
及びスパークプラグがボア内で用いられるとき、該ドー
ム型部分が該ドーム型部分の該吸気側内に導入された新
たな導入体が電極に直接衝突するのを防ぐような形状と
された上面を設けられて、燃焼室内に配置されたスパー
クプラグボアを有し、シリンダーヘッド本体を含む内燃
エンジンの燃焼室を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は概略内燃エンジンに関
し、特にスパークプラグの汚れを最小にするよう設計さ
れたその様なエンジンに用いられる燃焼室に対する特殊
な構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】オイル、ガソリン、又はその２つの混合
物が、電極の点火を中断し、又は全体的に妨げる程度に
スパークプラグ電極に直接接触した時、スパークプラグ
の汚れが発生しうる。汚れの問題は、燃焼導入体は燃料
とオイルの混合物であり、電極が新たな導入体又は不完
全燃焼した燃料、オイル及び空気の流れに曝された場所
内にあるシリンダー内に位置する、２サイクルエンジン
の主要な設計課題である。
【０００３】汚れの問題は小さなモーターボートにしば
しば用いられる型の小排気量２サイクル船外海洋エンジ
ンにおいてより更に厄介である。この後者のクラスのエ
ンジンはリクリエーションの釣り人に人気があり、かれ
らはエンジンを遅い又は無負荷回転の速度で長い期間運
転し、その間スパークプラグ温度は過剰の燃料／オイル
混合物の過剰な堆積が燃え尽きうるレベルに達しない。
この種の使用はスパークプラグ汚れ問題を悪化させる。
【０００４】小排気量２サイクルエンジンはしばしばク
ロスフロー形式で製造され、該形式ではガソリン、オイ
ル及び空気の新たな導入体が、吸気ポートを通過して排
気ポートから放出された排気ガスの放出と実質的に同時
に流入する。これらのエンジンでは、吸気及び排気ポー
トはシリンダーの対角線上の反対側の位置に配置され
る。 新たな導入体と排気ガスの混合を防止し、燃焼前
に排気ポートから通過して出る燃焼していない新たな導
入体を減少させるため、クロスフローエンジンは羽根又
はバッフルの形の頂上に装着された偏向器構造を有する
ピストンを設けてなる。この羽根は新たな導入体をスパ
ークプラグ電極へ方向づけ、新たな導入体が燃焼前に排
気ポートを通過するのを防止する。
【０００５】クロスフローエンジンは船外エンジンに非
常に適切であり、該エンジンで、クロスフロー設計は燃
焼室内の新たな導入体の体積が比較的少ない場合、低い
ｒｐｍ又は無負荷回転で新たな導入ガスを「掃気する」
のに特に効果的である。これは２サイクルのエンジンの
ピストンの動きは新たな導入体をクランクケースから燃
焼室内に吸い込むからである。
【０００６】無負荷回転の２サイクルエンジンの他の動
作上の副産物は新たな導入体はクランクケース内のガス
体積上のピストン、結合ロッド、クランクシャフトによ
り完全には霧化されないことである。故にこれらの比較
的大きな新たな燃料導入体の液滴が燃焼室内に導入さ
れ、汚れの潜在的可能性は増加する。低いスパークプラ
グ温度及び無負荷回転の２サイクルエンジン内の新たな
導入体の不完全な霧化（ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ）とい
う２つの鋭い問題は汚れ問題に著しく貢献する。この問
題はスポーツ釣り人に対して特に緊急のものであり、か
れは釣り場に及び釣り場から移動するのにそのような小
さなエンジンに依存し、特に汚れが遠隔地又は悪天候に
おいて生じた場合、エンジン汚れから大部分の不便を被
る。
【０００７】２サイクルクロスフローエンジンのスパー
クプラグの汚れ問題を最小にする一つの試みはアメリカ
特許明細書第４、１４６、００４号に開示され、ここで
シリンダーヘッドはヘッドの内面から燃焼室に向かって
延在する概略Ｖ字型の偏向器を設けてなる。該偏向器は
新たな導入体の入来する流れをスパークプラグ電極から
迂回させ、オイル及び／又はガソリンの堆積、又は燃焼
ガス流の衝突から電極を保護する。この設計は従来の設
計より汚れを減少させるが、エンジン汚れの問題は解決
されてはいない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】故に、本発明の主要な
目的はスパークプラグ汚れを従来技術のレベルに比べて
著しく減少した内燃エンジンのための燃焼室形状を提供
することにある。本発明の他の目的はスパークプラグ電
極を新たな導入体の直進流に曝されることから保護する
が、なおエンジンに適切な出力を供給する燃焼室形状を
有する２サイクルクロスフロー型エンジンのためのシリ
ンダーヘッドを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】従って、上記の目的は本
発明による内燃室により達成される。該室は、スパーク
プラグ電極を覆い、電極上への燃料又はオイルの衝突を
防ぐために電極から新たな導入体を偏向させ、斯くして
汚れは最小化される。電極は特別に設計されたシリンダ
ーヘッド凹部内に位置し、該凹部はそれを入来する新た
な導入体の流れの外に置く。
【００１０】更に詳しくは、本発明はシリンダーヘッド
の底面により画成された少なくとも一つの略ドーム型の
燃焼室部分を有し、吸気側と排気側を有するシリンダー
ヘッドを含む内燃エンジンの燃焼室を含む。該シリンダ
ーヘッドはまた電極を有するスパークプラグがボア内で
用いられるとき、該ドーム型部分が該ドーム型部分の該
吸気側内に導入された新たな導入体が電極に直接衝突す
るのを防ぐような形状とされた上面を設けられて、該ド
ーム型部分内に配置されたスパークプラグボアを含む。
【００１１】本発明の好ましい実施例は、本発明による
シリンダーヘッドは２サイクルクロスフロー型エンジン
に装着され、ここでピストンは新たな導入体をシリンダ
ー内に方向づけ、新たな導入体が排気に流出するのを最
小化する偏向器構造を有する上面を有する。本発明によ
るシリンダーヘッド燃焼室部分はピストンの上面上の偏
向器構造と結合して、それはスパークプラグ電極付近に
新たな導入体を集中させるために、入来する導入体の流
れを適切に方向づけるように構成される。
【００１２】本発明の他の実施例では、本発明はクロス
フロー２サイクルスパーク点火エンジン用の燃料／空気
混合物を燃焼させる燃焼室であって：該室は該室に入来
する燃料／空気混合物の導入体が通過する吸気ポートを
有する側壁を含み、往復動底壁は該吸気ポートを開閉
し、第一の方向の該吸気ポートからの導入体を方向づけ
る新たな導入体偏向バッフルを有し、上壁は吸気ポート
上に位置する該第一の方向に略垂直な方向に延在する新
たな導入体偏向リップと、同様に凹部は該リップに実質
的に隣接して配置され、電極を有するスパークプラグを
保持するように適合される。該室は、該導入体が該偏向
バッフルにより該第一の方向に、該上壁水平偏向リップ
により該第二の方向に偏向された後に、該凹部内に配置
されたスパークプラグ電極が該流入する新たな導入体の
直進路内にないように構成されている。その代わりに、
新たな導入体は汚れを防ぐように電極を通過して流れ
る。
【００１３】
【実施例】図を参照するに、内燃エンジンは全体を１０
で示され、図１及び３に部分断面が示される。エンジン
１０は好ましくは２サイクルクロスフロー型であるが、
本発明による燃焼室の実施例の概念はまた他の型の内燃
エンジンにも適用できると考えられる。エンジンブロッ
ク１２は少なくとも一つの、好ましくは二又はそれ以上
のシリンダー１４を含む。
【００１４】各シリンダー１４は吸気側１６及び排気側
１８と、吸気側上に少なくとも一つの吸気ポート２２及
び排気側上に少なくとも一つの排気ポート２４を設けた
側壁２０とを有する。移送流路２６は燃料／オイル／空
気混合物の新たな導入体が吸い込まれるエンジンクラン
クケース（図示せず）と流体連通する吸気ポート２２に
位置する。
【００１５】ピストン２８（断片的に示す）は各シリン
ダー１４内に往復垂直運動するように装着されており、
該ピストンは吸気／排気位置（図１に最も良く示され
る）及び圧縮／点火位置（図３に最も良く示される）間
で動くために結合ロッド３０（図３に最も良く示され
る）によりクランクシャフト（図示せず）に従来技術の
やり方で接続されている。
【００１６】エンジン１０はまた上面３６及び下面３８
を有する本体３４を有し、全体が３２で示されるシリン
ダーヘッドを含む。好ましい実施例において、下面３８
はエンジンブロック１２の上面４０に当業者に良く知ら
れたねじ部品（図示せず）により、しっかり取り付ける
ために比較的平坦に構成される。しかしながら、シリン
ダーヘッド３２はまたエンジンブロック１２に不可欠な
ものと考えられる。少なくとも一つの概略ドーム型の部
分４２はシリンダーヘッドの底面３８により画成され、
吸気側４４と排気側４６を有する。シリンダーヘッド３
２の吸気及び排気側４４、４６はシリンダー１４の吸気
及び排気側１６、１８に対応する。ピストン２８の上
面、シリンダー１４の側壁２０、及びシリンダーヘッド
３２のドーム型部分４２は結合して燃焼室４８を画成す
る。
【００１７】シリンダーヘッド３２の吸気側４４が、シ
リンダー１４の側壁２０に沿った略垂直な第一の方向に
流入する新たな導入体を受け、第一の方向に略垂直な略
水平な第二の方向に導入体の流れを偏向するように形成
される。より詳しくは、図１及び３に示すように、吸気
側４４上のドーム型部分４２は略垂直方向に向いた側壁
５０と、略直角に側壁５０と隣接する略水平方向に向い
た上面又はリップ５２を設けてなる。側壁５０の底部５
４はシリンダー側壁２０からドーム型部分４２内への導
入体の滑らかな流れを提供するために丸み付けられ又は
フレア状である。スパークプラグ壁５６は上壁５２に隣
接し、ドーム型部分４２内の凹部５８を画成するために
そこから角をなす。好ましい実施例では、スパークプラ
グ壁５６は上壁５２と約１１０度から１５０度の間の範
囲の角をなす。
【００１８】ねじ込まれたスパークプラグボア６０はス
パークプラグ壁５６内に位置し、上面３６とドーム型部
分４２を連絡するように配置する。従来技術の配置に置
かれた電極６４及び接地バー６６を有するスパークプラ
グ６２はスパークプラグボア６０内にねじ込まれる。ス
パークプラグボア６０はスパークプラグ壁５６の面に略
垂直で、スパークプラグ６２の設置において電極６４が
ドーム型部分４２内で傾斜して突き出すためにシリンダ
ー１４の垂直軸に関して傾斜して配置される。加えて、
好ましい実施例では、スパークプラグボア６０はドーム
型部分４２を吸気側４４及び排気側４６内に略画成す
る。
【００１９】次に排気側４６では、全体的に、排気側は
放出されたガスをドーム型部分４２の外へ、最終的には
燃焼室４８から外へ方向づけるために傾斜を付けられた
部分６８（断面図に示す）を有する。排気側４６の傾斜
を付けられた部分６８はスパークプラグボア６０に隣接
する点７０から延在する。比較的短い丸み付けられた部
分７２はボア６０と排気側４６の傾斜を付けられた部分
６８の間に位置する。傾斜を付けられた部分６８の底部
７４はまたドーム型部分４２からシリンダー１４内への
排気ガスの滑らかで直接の流れを供給するために丸み付
けられ又はフレア状である。
【００２０】ピストン２８は、全体を７６で示された上
面を設けてなり、偏向器構造７８を含む。ドーム型部分
４２と同様なやり方で、偏向器構造７８は該吸気側の形
状に入れ子状に重なるため略直角に形成された吸気部分
８０と、排気側４６の傾斜を付けられた部分に概略入れ
子状に重なるために傾けられ又は傾斜を付けられた形状
に形成された排気部分８２を含む。
【００２１】略垂直な壁８４は偏向器構造７８の吸気部
分８０に含まれ、丸み付けられた又はフレア状の底部８
６と、垂直の壁８４に略直角に接続した略水平な上面８
８を有する。図２にシリンダーヘッド３２の底面図を示
し、スパークプラグ壁５６がいかにしてドーム型部分４
２を吸気側４４及び排気側４６内に略画成するかを表
す。排気側４６は略球状の形状であることもまた明白で
ある。ドーム型部分４２は当業者に知られているように
水ジャケット又は冷却ギャラリー９０により囲まれる。
シリンダーヘッド３２の底面３８の位置に、当業者に良
く知られているように複数の通しボア９２がねじ部品
（図示せず）と共にエンジンブロック１２上にシリンダ
ーヘッドを取り付けるのに用いるために配置される。
【００２２】図１及び３を参照するに、全体的な動作を
説明する。燃料／オイル及び空気の新たな導入体がクラ
ンクケースから移送流路２６を通過して、燃焼室４８
に、一又は多くの吸気ポート２２を通過して導入され
る。矢印９４により示される新たな導入体はシリンダー
１４（図１で最も良く見える）内のピストン２８の上昇
ストローク又は圧縮ストローク中に圧縮される。ピスト
ン２８が垂直に進行すると、９４ａで示されるように、
新たな導入体の体積は圧縮される。導入体９４は、好ま
しくは上死点にピストンが到達する直前にスパークプラ
グ６２により点火される。それに続くピストン２８の下
降ストローク又は膨張ストローク中に、燃焼生成物は一
又は多くの排気ポート２４を通過して燃焼室４８から排
出される。
【００２３】より詳細には、本発明の主な利点は、シリ
ンダーヘッド３２のドーム型部分４２の構造により、ス
パークプラグ６２の電極６４は吸気側４４から室４８内
に導入された新たな燃焼導入体の直接の衝突が防がれる
ことである。図３により、新たな導入体９４はピストン
２８の上昇ストローク中にドーム型部分４２内に圧縮さ
れる。
【００２４】この圧縮中に、それが上壁又はリップ５２
に接触するまで、新たな導入体は吸気側４４の略垂直な
側壁５０に沿って押し込まれる。新たな導入体の圧縮さ
れた性質により、一旦それが上壁５２に衝突すると、そ
れは略水平方向に方向づけられ、高速でスパークプラグ
電極６４を通過する。スパークプラグ電極６４が新たな
導入体の流れに直接曝されない間、霧化した新たな導入
体は成功した完全な燃焼のために凹部を満たすようにス
パークプラグ電極６４は凹部５８内に配置される。新た
な導入体の概略水平の流れのため、燃料／オイル／空気
混合物は汚れを発生させるやり方で電極上に衝突しない
ようにスパークプラグ電極６４を通過する。エンジンが
無負荷回転、すなわち低い動作及びスパークプラグ温
度、減少された用いられる空気の量で動作する場合、こ
れは本質的に重要である。一旦電極６４が新たな導入体
を点火させれば、矢印９６で示される排気ガスは排気側
４６の傾斜を付けられた部分６８を下るように方向づけ
られる。膨張は新たな導入体の点火により引き起こされ
るが、排気ガスはそれらが排気ポート２４に達し、そこ
を通って排出するまでピストン２８の下降ストローク中
にシリンダー１４の側壁２０を引き下ろされる。
【００２５】スパークプラグ６２を凹部５８内に置くこ
とにより、電極６４は新たな導入体の主要な流れから防
がれ、新たな導入体の直進路内にないことがわかる。類
似の配置のエンジンと比べると、本発明のシリンダーヘ
ッド３２を設けたエンジンは、スパークプラグが直接新
たな導入体の流れの中に向いている上記アメリカ特許明
細書４、１４６、００４号で開示されているようなエン
ジンに比べ汚れなしに３倍長く動作する。本発明のシリ
ンダーヘッド３２の他の利点は、ピストン２８が上死点
に達したとき、吸気側４４の概略水平方向の上壁５２は
新たな導入体ガスの乱流を増加し、これはまた電極６４
付近のガス混合物の温度を上昇させ、斯くしてスパーク
プラグにより発生した炎の先端の伝播は増加する。この
効果はまた燃料を完全燃焼させ、エンジンのパワーと効
率を増加させる。
【００２６】本発明の内燃エンジンのシリンダーヘッド
の特定の実施例を示し記述した一方で、請求項に示され
た本発明の広汎な特徴から外れることなく変更及び改良
は当業者にとってなしえることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピストンが吸気／排気サイクル位置で示され
た、本発明による燃焼室を含む内燃エンジンの部分断面
側面図である。
【図２】図１及び２に示されたシリンダーヘッドの底面
図である。
【図３】ピストンが圧縮／点火サイクル位置で示され
た、本発明による燃焼室を含む内燃エンジンの部分断面
側面図である。
【符号の説明】
１０ エンジン １２ エンジンブロック １４ シリンダー １６ 吸気側 １８ 排気側 ２０ 側壁 ２２ 吸気ポート ２４ 排気ポート ２６ 移送流路 ２８ ピストン ３０ 結合ロッド ３２ シリンダーヘッド ３６、４０ 上面 ３８ 下面 ４２ ドーム型部分 ４４ 吸気側 ４６ 排気側 ４８ 燃焼室 ５０ 側壁 ５２ 上壁 ５４ 底部 ５６ スパークプラグ壁 ５８ 凹部 ６０ スパークプラグボア ６２ スパークプラグ ６４ 電極 ６６ 接地バー ６８ 傾斜を付けられた部分 ７０ 隣接する点 ７２ 丸み付けられた部分 ７４ 底部 ７６ 上面 ７８ 偏向器構造 ８０ 吸気部分 ８２ 排気部分 ８４ 垂直の壁 ８６ 底部 ８８ 上面 ９０ 水ジャケット ９２ 通しボア ９４ 導入体
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｆ 3/28 Ｚ 6965−3Ｇ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吸気側と排気側を有し、シリンダーヘッ
    ドの底面により画成された少なくとも一つの略ドーム型
    の燃焼室部分と；電極を有するスパークプラグがボア内
    で用いられるとき、該ドーム型部分が該ドーム型部分の
    該吸気側内に導入された新たな導入体が電極に直接衝突
    するのを防ぐような形状とされた上面を設けられて、該
    ドーム型部分内に配置されたスパークプラグボアとから
    なる内燃エンジンのシリンダーヘッド。
  2. 【請求項２】 該吸気側が第一の方向に流入する新たな
    導入体を受け、また該第一の方向と略垂直な第二の方向
    に導入体を偏向させるような形状とされた請求項１記載
    のシリンダーヘッド。
  3. 【請求項３】 該吸気側に側壁と、該上面として該側壁
    に略垂直な上壁と、及び該ドーム型部分内の凹部を画成
    するために該上壁と角をなすスパークプラグ壁とを設け
    てなる請求項２記載のシリンダーヘッド。
  4. 【請求項４】 該スパークプラグ壁は該上壁と約１１０
    度から１５０度の間の範囲の角をなす請求項３記載のシ
    リンダーヘッド。
  5. 【請求項５】 該スパークプラグボアは該ドーム型部分
    を該吸気側及び該排気側内に略画成してなる請求項１記
    載のシリンダーヘッド。
  6. 【請求項６】 該排気側は該ドーム型部分の外に使用ガ
    スを直接放出するために傾斜を付けられている請求項２
    記載のシリンダーヘッド。
  7. 【請求項７】 該排気側の傾斜を付けられている形状は
    該ドーム型部分内の該スパークプラグボアに近接した点
    から延在する請求項６記載のシリンダーヘッド。
  8. 【請求項８】 スパークプラグの汚れを最小化するよう
    に構成され：各シリンダーが吸気側及び排気側を有する
    少なくとも一つのシリンダーを有するエンジンブロック
    と；偏向構造を有する上面を各々有し、該少なくとも一
    つのシリンダーの各々内に配置された往復運動をするピ
    ストンと；該シリンダーの各々に設けられ、上面及び底
    面を有するシリンダーヘッドと；吸気側と排気側を有
    し、該シリンダーヘッドの該底面により画成された少な
    くとも一つの略ドーム型の燃焼室部分と；スパークプラ
    グがボア内で用いられるとき、偏向された新たな導入体
    がスパークプラグの電極に直接衝突するのを防ぐよう
    に、該ドーム型部分内に配置されたスパークプラグボア
    とからなり、 該ドーム型部分の該吸気側は第一の方向に流入する新た
    な導入体を受け、第二の方向に導入体を偏向させるよう
    な形状とされている内燃エンジン。
  9. 【請求項９】 該ピストン上の該偏向構造が該ドーム型
    部分の該吸気側の形状に概略入れ子状に重なるように角
    をなす吸気部分と、該ドーム型部分の該排気側の形状に
    概略入れ子状に重なる傾斜を付けられた形状に構成され
    た排気部分を含む請求項８記載のエンジン。
  10. 【請求項１０】 該偏向構造が丸み付けられた下端と、
    該吸気側に略垂直な上面と、略傾斜を付けられた排気側
    とを含む請求項９記載のエンジン。
  11. 【請求項１１】 該エンジンが２サイクル動作用に構成
    され、各シリンダーが該吸気側内に吸気ポートを有し、
    該吸気ポートの実質的に対角線上の反対側の該排気側内
    に排気ポートを有し、燃焼室内に流入する新たな導入体
    を偏向させ、流入する導入体が該排気ポートから排出さ
    れないようにする該ピストン上に配置された偏向構造と
    からなる請求項９記載のエンジン。
  12. 【請求項１２】 クロスフロー２サイクルスパーク点火
    エンジン用の燃料／空気混合物を燃焼させる燃焼室であ
    って：該室に入来する燃料／空気混合物の導入体が通過
    する吸気ポートを有する側壁と；該吸気ポートを開閉
    し、第一の方向の該吸気ポートからの導入体を方向づけ
    る新たな導入体偏向バッフルを有する往復動底壁と；該
    吸気ポート上の該第一の方向に略垂直な方向に延在する
    新たな導入体偏向リップと、電極を有するスパークプラ
    グを保持するように適合され、該リップに実質的に隣接
    して配置された凹部とを有する上壁とからなり、 ここで該凹部内に配置された電極は、該導入体が該偏向
    バッフルにより該第一の方向に、該上壁水平偏向リップ
    により該第二の方向に偏向された後に、該入来する新た
    な導入体の直進路内にない燃焼室。
  13. 【請求項１３】 該エンジンはその中で対応するピスト
    ンが往復運動する少なくとも一つのシリンダーを含み、
    該室の該底壁は該ピストンの上面であり、該室の該側壁
    は該シリンダーの側壁である請求項１２記載の室。
  14. 【請求項１４】 該室の該上壁はシリンダーヘッドの略
    ドーム型部分により画成される請求項１３記載の室。
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