JPH07665Y2 - 火花点火機関の燃焼室 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、複数の点火プラグを有する火花点火機関の燃
焼室に関するものである。

〔従来の技術〕 大形のバス燃料機関等のような火花点火機関では、大口
径の燃焼室内で短期間に燃料を完全燃焼させるために、
複数個の点火プラグを必要とする場合がある。特に、低
公害化のために燃料を希薄にすると燃焼が困難になるの
で、その必要性が高くなる。

〔考案が解決しようとする課題〕

さて、小形の火花点火機関においては、２個の点火プラ
グをシリンダ中心から等距離の位置にそれぞれ配置し、
各点火プラグの燃焼室に対する位置関係を同一とした構
造例が知られている。ところが、大形の火花点火機関の
場合には、シリンダヘッドが構造上の制約を受けること
がある。例えば、ディーゼル機関部品との共用性を考慮
すると、複数の点火プラグをシリンダ中心に対して対称
の位置に配置することが困難な場合がある。このような
場合に、燃焼室の構造を従来通りシリンダ中心に関して
対称な構造にしておくと、複数の点火プラグのそれぞれ
について、燃焼室との位置関係を同一に保つことができ
なくなってしまう。即ち、各々の点火プラグと燃焼室壁
との距離を同一に保つことができなくなってしまい、燃
焼状態にムラが生じてしまうという問題が生じる。

これを図面によって説明する。第２図に示すように、シ
リンダ中心に関して燃焼室10から対称な形状であり、点
火プラグＡがシリンダ中心にあれば、火炎はシリンダ中
心（即ち燃焼室中心）から対称に伝播していく。ところ
が、第３図に示すように、２個の点火プラグA,Bの一方
をシリンダ中心に、他方をその側方に設け、燃焼室10は
シリンダ中心に関して対称な形状とすると、燃焼はシリ
ンダ中心に関して非対称な形状で伝播していくことにな
る。即ち、燃焼を開始してから一定時間経過後、各点火
プラグA,Bからの火炎の伝播状態を見ると、第３図
（ａ）に示すように燃焼室の右方は未燃であり、第３図
（ｂ）によれば、この時点では燃焼室容積の約3/4が未
燃となっている。このように燃焼状態に偏りが生じる
と、燃焼領域の拡大や燃焼期間の短縮といった複数個の
点火プラグによる燃焼改善の効果はあまり期待できなく
なってしまう。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る火花点火機関の燃焼室は、複数の点火プラ
グのうち、１個の点火プラグＡはシリンダ１中心に配置
され、他の点火プラグＢはシリンダ１中心からずれた位
置に配置され、各点火プラグの位置を中心とした重なり
あう複数の円からなる形状の開口縁５を有する凹部４が
ピストン２の上面に形成され、前部シリンダ１中心から
ずれた位置に配置された点火プラグＢに対向する凹部４
の開口縁５は、ピストンの上面から側壁面に連続して開
口する形状とされたことを特徴としている。

〔作用〕

圧縮行程の終わり近くで、ピストン２の上面とシリンダ
ヘッド１の下面のすきまから押し出されたガスは、ピス
トン２の上面に設けられた凹部４に入りこみ、複数の点
火プラグA,Bの各位置に向かう等しいスキッシュとな
る。着火後、複数の点火プラグA,Bの各位置から燃焼室
壁となる凹部４の側壁に火炎がそれぞれ伝播するのに要
する時間はほぼ等しくなる。また、凹部４外のピストン
２の平坦上面とシリンダヘッド１の下面の間の室での混
合気は、上記凹部４内での燃焼に遅れ未燃焼となる確率
が高いが、本考案では、他の点火プラグＢに対向する凹
部４の開口縁がピストン２の上面から側壁面に連続して
開口する形状とされており、上記凹部４外のピストン２
の平坦上面上の室の容積が小さくなっているところか
ら、大半の燃料を位置的な偏りなく短時間で燃焼させる
ことができる。

〔実施例〕

本考案の一実施例を第１図によって説明する。

第１図（ａ），（ｂ）は、大形の火花点火機関における
シリンダ１とピストン２の模式的な部分断面図である。
この機関は、２個の点火プラグA,Bを有しているが、一
方の点火プラグＡはシリンダ１の中心軸に対応するシリ
ンダヘッド３の中央に設けられ、他方の点火プラグＢは
シリンダ１の側壁1aと点火プラグＡとの間の位置に設け
られている。次に、ピストン２の上面には、上方に広が
った同寸法の２つの円錐台形の凹部を、一部重複させた
形状の凹部４が設けられている。第１図（ｂ）に示すよ
うに、ピストン２の上面におけるこの凹部４の開口縁５
は、点火プラグA,Bの各位置を中心とした重なり合う２
つの円から構成されただるま形をしている。シリンダ１
中心からずれた位置に配置された点火プラグＢに対向す
る凹部４の開口縁５は、ピストンの上面から側壁面に連
続して開口する形状とされている。

図中６は、この開口縁５と凹部４の底部をつなぐ斜面で
あり、これが燃焼室壁６となる。即ち、第１図（ａ）に
示すように、この凹部４の容積がほぼ燃焼室の容積とな
る。また図においてピストン２は上死点にあるが、この
時、凹部４の形成されていない平坦なピストンの上面７
と、シリンダ１の下面1b（シリンダヘッド３の下面）と
の間には、適宜の微少な隙間ｔが生じるようになってい
る。

次に、以上の構成における作用を説明する。

圧縮行程の終わり近くで、前述したピストン２の上面７
とシリンダヘッド３の下面の隙間ｔからは、圧縮された
ガスが押し出される。第１図（ｂ）に矢印で示すよう
に、これらのガスは、凹部４内に流れ込み、２つの点火
プラグA,Bに等しいスキッシュを生じさせる。そして各
点火プラグA,Bを同時にスパークさせれば、点火プラグ
A,Bから燃焼室壁６までの距離は同じだから、両プラグ
A,Bから燃焼室壁６に火炎が達するのに要する時間は同
じになる。従って、本実施例によれば、大半の燃料を位
置的な偏りなく短時間で効率よく燃焼させることがで
き、複数の点火プラグをシリンダに対して非対称に設け
た機関において、燃焼状態の改善を実現することができ
る。

以上説明した一実施例では、上方に開いた２個の円錐台
の組合せを凹部の形状として利用したが、２個の球面を
組合せた形状の凹部として、前述したのとほぼ同様の作
用・効果を得ることができる。なお、このような形状の
凹部の場合にも、ピストン上面の開口縁の形状は、前記
一実施例と同様、円形の組合せ形状となる。

また、以上の説明では点火プラグが２個の場合を例にあ
げたが、３個以上の点火プラグを有する機関においても
同様の考え方で燃焼室を形成することができる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、複数の点火プラグを有する機関におい
て、１個の点火プラグＡはシリンダ１中心に配置し他の
点火プラグＢはシリンダ１中心からずれた位置に配置
し、各点火プラグを中心とした円形の開口縁５を有する
凹部４をピストン２の上面に設けたので、各点火プラグ
に等しいスキッシュを発生させることができると共に、
各点火プラグからの火炎の到達距離を等しくすることで
ができる。

しかも、シリンダ１中心からずれた位置に配置した他の
点火プラグＢに対向する凹部４の開口縁５をピストン２
の上面から側壁面に連続して開口する形状としたので、
上記凹部４外のピストン２の平坦上面上の室の容積が小
さくなり、この室内での混合気の燃焼の遅れによる悪影
響を最小限度とすることができる。

従って大半の燃料を位置的な偏りなく短時間で効果的に
燃焼させることができ、複数の点火プラグをシリンダに
対して非対称の位置に設けた機関において、燃焼状態の
改善を実現することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）は本考案の一実施例の模式的断面
図、第２図（ａ），（ｂ）及び第３図（ａ），（ｂ）は
従来の燃焼室の模式的断面図である。 １…シリンダ,2…ピストン,4…凹部,5…開口縁,A,B…点
火プラグ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の点火プラグのうち、１個の点火プラ
   グはシリンダ中心に配置され、他の点火プラグはシリン
   ダ中心からずれた位置に配置され、各点火プラグの位置
   を中心とした重なりあう複数の円からなる形状の開口縁
   を有する凹部がピストンの上面に形成され、前記シリン
   ダ中心からずれた位置に配置された点火プラグに対向す
   る凹部の開口縁は、ピストンの上面から側壁面に連続し
   て開口する形状とされたことを特徴とする火花点火機関
   の燃焼室。