JPS6029633Y2 - 内燃機関の燃焼室 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は火花点火式内燃機関の燃焼室構造に関する。

ピストンの排気行程においてはシリンダ内周壁近傍に存
在する未燃焼成分（ＨＣ）の層即ちクウェンチ層がピス
トンによって掻き上げられ、これが排気行程終端で燃焼
室外に排出されて排気中のＨＣ成分含有量の増大化を招
（と同時に、燃料経済性を劣るものにしていた。

そこで、従来から第１図に示すようにピストン１の上面
から排気弁２を離間させて、その間に主燃焼室３を形成
し、該主燃焼室３内に前記排気行程終端に放出されてい
た未燃ＨＣを放出せずに残留させる一方、吸気弁４はピ
ストン１に接近させて、ピストン圧縮上死点において両
者の間の圧縮混合気を前記主燃焼室３にスキッシュ流と
して噴出し、もって混合気の乱れを形成して燃焼の改善
を図っていた。

第２図に示す斜線部はかかるスキッシュ流を形成するた
めに圧縮上死点のピストン上面と極めて接近するスキッ
シュエリアであり、５は主燃焼室３に臨設した点火栓、
６はシリンダヘッドである。

しかし、この従来の燃焼室形状では主燃焼室３とスキッ
シュエリアの境界が鋭い縁を形成し、図示の如く急激に
形状変化をなしていたため、ピストン吸気行程で生成さ
れた吸気渦流（筒内スワール）がピストン圧縮行程でシ
リンダヘッドの前記燃焼室内壁によって減衰され、圧縮
上死点までに残留しないという不都合があった（特公昭
５３−３６０８６号公報参照）。

燃焼には圧縮上死点近傍においてなされる点火時に充分
なスワールとスキッシュによる混合気乱れが必要である
ことからして、スワールの上記の如き減少は極めて燃焼
の改善に悪影響を及ぼした。

また前記急激な形状変化により、主燃焼室で点火した火
炎がピストン上面とシリンダへラドスキッシュエリアと
の間のスキッシュクリアランスに良好に導かれないため
、該スキッシュクリアランスにおける混合気の燃焼状態
は極めて悪化した。

本考案は上記に鑑みなされたもので、吸気弁のまわりの
スキッシュエリアと排気弁まわりの平面部のシリンダ円
周方向両側を緩傾斜曲面によって連続させ、もって吸気
スワールの減衰を極力避けた構造の燃焼室を提供するも
のである。

以下に本考案の実施例を第３図以下の図面に基づいて説
明する。

第３図〜第６図に示す実施例において、シリンダヘッド
１１とシリンダブロック１２とはガスケット１３を介し
て連結固定され、シリンダ１４には頂面平担なピストン
１５が往復動自由に嵌挿しである。

シリンダヘッド１１の下面には吸気弁１６及び排気弁１
７がその夫々のステム１６ａ、１７ａをシリンダ中心線
Ｃと平行に直立した状態で夫々路面−に臨んでいる。

このうち吸気弁１６のまわりに形成した平面部２１は上
死点位置のピストン１５上面に接近して配設し、また排
気弁１７のまわりに形成した平面部２２は上死点位置の
ピストン１５上面よりも大きく離れて配設し、その結果
排気弁１７まわりに形成した平面部２２はシリンダヘッ
ド１１の下面よりも深く凹んだ凹部２３を形成している
。

そして前記吸気弁１６まわりの平面部２１、排気弁１７
まわりの平面部２２のシリンダ円周方向両側及びシリン
ダヘッド１１下面の燃焼室周縁部（シリンダヘッド下面
のシリンダ１４外周面より外方近傍部分）２４相互を第
４図に斜線で示す緩傾斜曲面３１を介して連続させ、該
緩傾斜曲面３１と前記凹部２３とピストン１５上面との
間に主燃焼室を構成する。

尚、特に緩傾斜曲面３１の外周部は滑らかに丸みをつけ
て形成する。

又、点火栓３２の先端を前記緩傾斜曲面３１又は排気弁
１７まわりの平面部２２に臨ませる。

実施例では吸気ポート３３、排気ポート３４をクロスフ
ロー型とし排気ポート３４側に点火栓３２本体が位置す
ると共に点火栓電極を可及的にシリンダ中心線Ｃに近接
させて、吸気ポート３３をできるだけシリンダ１４の周
壁に対して接線方向にかつシリンダ中心線Ｃに対して直
角に（水平）配設することが可能なようにし、吸気ポー
ト３３から主燃焼室内に導入された吸気の筒内スワール
が強化されるようにしている。

図中３５，３６はバルブシートである。

かかる構成になる燃焼室の作用は次の如くである。

ピストン吸気行程において、吸気ポート３３からシリン
ダ１４の周壁接線方向に流入した吸気混合気は該周壁に
沿ってスワールを生成する。

ピストンが圧縮行程に入っても主燃焼室壁に沿う吸気流
は吸気弁１６まわりの平面部２１のシリンダ円周方向側
部から緩傾斜曲面３１、排気弁１７まわりの平面部２２
、緩傾斜曲面３１へと滑らかに導かれてシリンダ中心線
Ｃまわりを減衰することなく運動するスワールを形成し
、これが圧縮上死点に到るまで残留する。

圧縮上死点においては同時にピストン上面と吸気弁まわ
り平面部２１との間のスキッシュクリアランスからスキ
ッシュ流が主燃焼室内に噴流となって噴出するから主燃
焼室内に乱れが形成され、該乱れと残留スワールとの協
動作用によって点火してから初期燃焼までの期間を短縮
しまたその後の火炎伝播をも促進して燃焼を良くする。

更に前記スキッシュ流は火炎がシリンダ１４周壁まで伝
播する作用を強め、エンドガスの自己着火によるノッキ
ングの発生を抑制し、高圧縮比化を可能とする。

また排気行程においてはピストンによって掻き上げられ
たシリンダ１４内周壁のクウェンチ層に存在する未燃Ｈ
Ｃは排気弁１７が主燃焼室の最深部に設けられているた
め、排出されずに主燃焼室内に残留し、それが次期燃焼
行程で燃焼に供されるから、排気性能並びに燃費が向上
する。

吸気弁まわりの平面部２１から排気弁まわりの平面部２
２に至る緩傾斜曲面３１は比較的急傾斜面とならざるを
得ないがその境界域は丸みをつけて滑らかに接続される
から、ヒートスポットがなくなり高負荷時のノッキング
を防止できる。

また平面部２１．２２のシリンダ円周方向両側が緩傾斜
曲面３１で連続しているから点火栓３２によって点火さ
れた燃焼火炎は吸気弁まわりの燃焼室の浅い領域に円滑
に伝播するので燃焼が良くなり未燃ＨＣ成分の急増を防
止できる。

第７図及び第８図に他の実施例を示す。

このものは吸気弁１６及び排気弁１７の中心を結ぶ直線
りをシリンダ中心線Ｃから所定距離オフセットし、その
分点火柱３２をシリンダ中心線Ｃに近づけて吸気弁まわ
りの平面部２１に臨ませると共に、吸気弁まわりの平面
部２１の面積をより拡大してスキッシュエリアをシリン
ダ断面積の５０％近くにしたものである。

そのため点火栓３２から主燃焼室内壁に至る距離が平均
に短縮されもって燃焼期間の短縮化をはかり、熱効率の
向上、混合気希薄限界、ＥＧＲ限界が拡大される。

またスキッシュエリアの拡大化によりスキッシュ流が強
化され、火炎伝播速度を増大し燃費、機関安定性を向上
する。

尚、上記実施例において緩傾斜曲面とは可及的に滑らか
な曲面であればその曲率形状を問わないものである。

以上述べたように本考案によればシリンダヘッド下面の
吸気弁まわりの平面部から一段と深い位置に設けられた
排気弁まわりの平面部に至るまでのシリンダ円周方向両
側領域をゆるやかな斜面によって連らね、吸気ポートか
らの吸気渦流がシリンダ内で減衰しないような構成とし
たため、燃焼速度が増大され、その結果オツトーサイク
ルにより近づき燃費の改善ができるとともに、燃焼期間
の短縮化により希薄限界、ＥＧＲ限界を拡大し燃費の悪
化なしにＮＯｘ、ＨＣ，Ｃｏ等の未燃成分排出量を低減
できる。

また火炎が燃焼室の深い領域から浅い領域まで円滑に伝
播するから未燃成分の急増を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来型燃焼室の縦断面図、第２図は同上のシリ
ンダヘッド下面図、第３図は本考案の燃焼室を示す縦断
面図、第４図は同上のシリンダヘッド下面図、第５図は
第４図のＡ−Ａ矢視断面図、第６図は第４図のＢ−Ｂ矢
視断面図、第７図は本考案の他の実施例を示すシリンダ
ヘッド下面図、第８図は同上のＸ−Ｘ矢視断面図である
。 １１・・・・・・シリンダヘッド、１４・・・・・・シ
リンダ、１５・・・・・・ピストン、１６・・・・・・
吸気弁、１７・・・・・・排気弁、２１・・・・・・吸
気弁まわりの平面部、２２・・・・・・排気弁まわりの
平面部、２４・・・・・・シリンダヘッド下面、３１・
・・・・・緩傾斜曲面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダヘッドに吸気弁まわりの平面部と排気弁まわり
   の平面部とを形成し、前記吸気弁まわりの平面部をこれ
   に対向するピストン上面に平行に接近させ、前記排気弁
   まわりの平面部を吸気弁まわりの平面部よりもピストン
   上面に対して一段と離れた位置に配設し、これら２つの
   平面部のシリンダ円周方向両側を緩傾斜曲面によって連
   続させると共に、排気弁を含む空間を主燃焼室として該
   主燃焼室に面するシリンダヘッド内壁に点火栓を設けた
   ことを特徴とする内燃機関の燃焼室。