JPS61234221A - エンジンの燃焼室構造 - 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、ピストンが上死点まで移動したとき、シリン
ダヘッドのヘッド内壁面とピストンとの間にコンパクト
な主燃焼室およびスキッシュゾーンを形成したエンジン
の燃焼室構造に関するものである。

（従来技術） 従来の４サイクルエンジンの燃焼室構造としては、例え
ば実開昭５９−１７２２２号公報に開示されたようなも
のがある。この公報には、シリンダヘッドのヘッド内壁
面に部分的に凹部を形成して、ピストンが上死点にある
とき、前記凹部とピストン上面との間にコンパクトな主
燃焼室を形成させると共に、ヘッド内壁面の凹部以外の
部分、とピストン上面との間にスキッシュゾーンを形成
した４バルブエンジンの燃焼室構造が開示されている。

しかも、この燃焼室構造においては、低負荷用吸気ポー
ト及び第１排気ポートを凹部に開口させると共に、高負
荷用吸気ポート及び第２排気ポートを四部以外の部分に
開口させている。

この種の燃焼室構造を備えるエンジンでは、主燃焼室が
コンパクトになるので、主燃焼室内における火焔の伝播
距離が短くなる。また、圧縮行程終期には、スキッシュ
ゾーンから主燃焼室内にスキッシュ流が噴出されて、主
燃焼室内に乱流が生じるので、火焔伝播速度が向上する
。これらの結果、圧縮比を大きくしても、ノッキングが
起りにくく、燃焼効率を良くすることができる。しかも
、圧縮比を大きくした場合、リーン（希薄）な燃料を良
好に燃焼させて、燃費の向上を図ることができる。

また、低負荷時には、低負荷用吸気ポートのみから主燃
焼室内に新たな混合気（以下単に新気という）を吸入さ
せる一方、高負荷、高回転時には低負荷用吸気ポート及
び高負荷用吸気ポートから新気を燃焼室内に吸入させる
ようにしているので、高負荷時の新気の充填効率が良い
。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、このような４サイクルエンジンでは、排気バ
ルブが開いている排気行程終期に、吸気バルブを開いて
吸気ポートの開口タイミングを排気ポートの開口タイミ
ング終期にオーバーラツプさせることにより、燃焼室内
に新気を吸入させて主燃焼室内の残留燃焼ガスを掃気す
るようにしている。

しかしながら、上述したエンジンでは、排気行程終期の
スキッシュゾーンは非常に狭くなるので、高負荷時の排
気行程終期に高負荷用吸気ポートから新気を燃焼室に吸
入させても、狭いスキッシュゾーンが新気の吸気抵抗と
なり、残留燃焼ガスの掃気上余り好ましくない。すなわ
ち、高負荷時には、低負荷用吸気ポートからの新気によ
り主として掃気が行なわれることになるが、この低負荷
用吸気ポートすなわちこれに連なる低負荷用吸気通路は
、吸気流速を早めたりあるいはスワール生成の関係上、
どうしても通路抵抗が大きくならざるを得す、したがっ
て、上記掃気は勿論のこと、高負荷時における充填効率
向上の上で限度があった。

したがって、本発明は、吸気抵抗をむやみに増大するこ
となく低負荷時のスワール生成を効果的に得つつ、高負
荷時の排気行程終期におけるバルブタイミングのオーバ
ーラツプ時に、高負荷用吸気通路から燃焼室に新気を良
好に流入させて、主燃焼室内の残留燃烙ガスを短時間で
充分に掃気することができるエンジンの燃焼室構造を提
供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段、作用）前述の目的を達
成するため、本発明は、高負荷用吸気通路を主燃焼室及
びスキッシュゾーンの両方に開口させることにより、高
負荷時の排気行程終期におけるバルブタイミングのオー
バーラツプ時に、高負荷用吸気通路からの新気をコンパ
クトな主燃焼室側にも十分に吸入させるようにしたもの
である。また、凹部に開口する吸気ポートを、高負荷時
の吸気供給用としてだけではなく、低負荷時の吸気供給
用としても兼用するようにしである。具体的には。

シリンダヘッドのヘッド内壁面の一部に凹部を形成する
ことにより、ピストンが上死点まで移動したとき、前記
凹部とピストン上面との間に主燃焼室が形成されると共
に、前記ヘッド内壁面の凹部以外の部分とピストン上面
との間にスキッシュゾーンが形成されるようにされ、 第１吸気バルブで開閉される第１吸気ポートおよび排気
バルブにより開閉される少なくとも１つの排気ポートが
前記四部に開口され、 第２吸気バルブで開閉される第２吸気ポートが前記ヘッ
ド内壁面の四部以外の部分に開口され、高負荷時に開弁
されるシャッタ弁を備えた高負荷用吸気通路が、前記第
１、第２の両吸気ポートに連通され、 前記シャッタ弁をバイパスかつ上記高負荷用吸気通路よ
りも通路面積が小さくされた低負荷用吸気通路の出口端
が、前記第１吸気ポートに連通されている、 ような構成としである。

このような構成とすることにより、低負荷時には低負荷
用吸気通路からの新気が第１吸気ポートから燃焼室に吸
入される。また、高負荷時には、低負荷用吸気通路から
の新気が第１吸気ポートから燃焼室に吸入されると共に
、シャッタ弁が開いて高負荷用吸気通路からの新気が第
１、第２吸気ポートを介して燃焼室に吸入される。

しかも、高負荷時の排気行程終期におけるバルブタイミ
ングのオーバーラツプ時に、高負荷用吸気通路から第２
吸気ポートを介してスキッシュゾーンに新気が吸入され
るようにするが、スキッシュゾーンは狭くて吸気抵抗が
高いので、高負荷用吸気通路からの新気は第１吸気ポー
トを介して主燃焼室内に流入する。これにより、高負荷
時に・ 主燃焼室内の残留燃焼ガスが多量の新気により短時間で
掃気される。

また、吸気行程時には、低負荷時及び高負荷時に拘わら
ず、第１吸気ポートから凹部内に吸入される新気が燃焼
室内に燃焼上好ましいスワールを発生させる。一方、排
気行程終期には、スキッシュゾーンから主燃焼室内にス
キッシュ流が噴出して、主燃焼室内に燃焼上好ましい乱
流が形成される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を添付した図面に基づいて説明
する。

第１図において、ｌはエンジン本体、２はエンジン本体
ｌのシリンダブロック、３はエンジン本体ｌのシリンダ
ヘッドで、シリンダ４内にはピストン５が配設されてい
る。

シリンダへラド３とピストン５の上面との間には燃焼室
６が形成されていて、シリンダヘッド３の燃焼室６に臨
むヘッド内壁面３ａには、主燃焼室形成用の凹部７が形
成されている（第１図〜第３図）。この凹部７は、ヘッ
ド内壁面３ａの略半分を占めていると共に、エンジン幅
方向に細長く延びている。これにより、ピストン５が上
死点まで移動したとき、凹部７とピストン５上面との間
にコンパクトな主燃焼室８が形成されると共に、ヘッド
内壁面３ａの凹部７以外の偏平部９とピストン５上面と
の間には第３図の如くスキッシュゾーン１０が形成され
る。

１１は、第１吸気ポート、１２は第２吸気ポート、１３
は第１排気ポート、１４は第２排気ポートで、これらは
シリンダへラド３に形成されている。上記第１吸気ポー
ト１１及び第１排気ポート１３は、凹部７の長手方向両
端部に開口し、第２吸気ポート１２は、偏平部９におい
て第１吸気ポート１１と隣り合って開口し、第２排気ポ
ート１４は、偏平部９において第１排気ポート１３と隣
り合って開口している。このような第１、第２吸気ポー
ト１１．１２は第１、第２吸気バルブ１５．１’６で開
閉され、第１、第２排気ポート１３．１４は第１．第２
排気バルブ１７．１８で開閉されるようになっている。

シリンダへラド３とこれに接続された吸気管１９には、
これらに跨がるようにして、低負荷用吸気通路２０と高
負荷用吸気通路２１が形成されている。上記高負荷用吸
気通路２１は、その下流端部が２本に分岐されて、その
分岐通路２１ａ、２１ｂが、第１、第２吸気ポート１１
あるいは１２に連通している。このような高負荷用吸気
通路２１には、上記分岐部分よりも若干上流において、
シャッタ弁２２が配設されている。このシャッタ弁２２
は、低負荷時に閉弁すなわち全閉あるいは微小開度に閉
じられ、高負荷時に開弁されるようになっている。また
、上記低負荷用吸気通路２０は、上記シャッタ弁２２上
流の吸気管１９の底壁部分より分岐されて、該シャッタ
弁２２をバイパスして、その出口端２０ａが、第１吸気
ポート１１に連通されている。

上記低負荷用吸気通路２０は、その通路面積が分岐通路
２１ａ、２１ｂの通路面積よりも小さく設定され、かつ
主燃焼室８内で吸気のスワールをより強く生成し得るよ
うに、シリンダ４の接線方向に指向されているが、当該
主燃焼室８を形成するための凹部７の内壁面によるスワ
ール生成作用を十分に期待し得るので、この低負荷用吸
気通路２０の上記指向性はさほど強くされていない。ま
た、低負荷用吸気通路２０と高負荷用吸気通路２１とを
仕切る仕切壁２５の下流端は、吸気弁１５よりもかなり
上流に位置されて、すなわち高負荷用吸気通路２１を構
成する分岐通路２１ａの有効開口面積が、この仕切壁２
５によって極力せばめられないように設定されている。

これにより、高負荷用吸気通路２１を構成する分岐通路
２１ａの有効開口面積が十分に確保されている。

なお、第１、第２排気ポート１３．１４は排気通路２３
に連通している。また、点火プラグ２４は、凹部７内に
おいて、ヘッド内壁面３ａの略中夫に配置されている。

次に、以上のような構成の作用について説明する。

先ず、低負荷時には、シャッタ弁２２が閉じられている
ため、新気の全部あるいは大半が、通路面積の小さい低
負荷用吸気通路２１を介して、第１吸気ポート１１から
凹部７内に高速で吸入される。一方、高負荷時には低負
荷用吸気通路２１を介して案内される新気が第１吸気ポ
ート１１から燃焼室６内に吸入されると共に、シャッタ
弁２２が開弁じて高負荷用吸気通路２１を介して案内さ
れる新気が、分岐通路２１ａ、２１ｂを介して第１、第
２吸気ポート１１．１２から燃焼室６内に吸入される。

上記第１吸気ポートｌｌより供給される新気は、凹部７
の内壁に沿って流れ、燃焼室６内にスワール（渦流）を
形成する。また、排気行程終期には、スキッシュゾーン
１０から新気が、主燃焼室８内にスキッシュ流として噴
出させられ、主燃焼室８内に乱流を形成する。これらの
結果、点火プラグ２４より主燃焼室８内の新気に着火す
ると、火焔は高速で主燃焼室８の全域に伝播される。

ここで、高負荷時の排気行程終期におけるバルブタイミ
ングのオーバーラツプ時に、高負荷用吸気通路２１の分
岐通路２１ｂから第２吸気ポート１２を介して、スキッ
シュゾーン１０内に新気が吸入されようとする。しかし
、スキッシュゾーンは狭くて圧力も主燃焼室８よりも高
いので、高負荷用吸気通路２１からの新気は、主に、通
路面積が十分に確保された分岐通路２１ａから第１吸気
ポート１１を介して、主燃焼室８内に多量に流入する。

これにより、主燃焼室内の残留燃焼ガスが短時間で充分
に掃気される。

以上実施例では、排気ポートを２つ設けた場合を説明し
たが、偏平部９に開口させた排気ポート１４を廃止して
３バルブとしたものであってもよい、また、この偏平部
に開口した排気ポート１４を凹部７内に開口させるよう
にしてもよい。

（発明の効果） 本発明は、以上述べたことから明らかなように、高負荷
時のバルブタイミングのオーバーラツプ時に、高負荷用
吸気通路からの新気が吸気抵抗の小さい主燃焼室に多量
に吸入されるので、高負荷用吸気通路から燃焼室に新気
を容易に吸入して、主燃焼室内の残留燃焼ガスを短時間
で充分に掃気できる。

また、低負荷用吸気通路を別途膜けであるので、特に低
負荷時のスワール生成を効果的に行なうことができる一
方、高負荷用吸気通路をもっばら充填効率および上記掃
気を意図した形状あるいは通路面積として最適設定する
ことができる。

勿論、低負荷用吸気通路は、゛専用の吸気ポートを別途
要しないようにしであるので、主燃焼室を従来のものと
同様にコンパクトなものに維持することができて、この
種の燃焼室構造の利点を十分に生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃焼室構造を備えるエンジンの部
分断面図。 第２図は第１図に示したシリンダヘッドの底面図。 第３図は第２図の■−ｍ線に沿う断面図。 ｌ：エンジン本体 ２ニジリンダブロツク ３ニジリンダヘツド ３ａ：ヘッド内壁面 ４：シリンダ ５：ピストン ６：燃焼室 ７：凹部 ８：主燃焼室 ９：偏平部 １０ニスキツシユゾーン １１：第１吸気ポート １２：第２吸気ポート １３：第１排気ポート １４：第２排気ポート １５：第１吸気バルブ １６：第２吸気バルブ １７：第１排気バルブ １８：第１排気バルブ ２０：低負荷用吸気通路 ２０ａ：出目端 ２１：高負荷用吸気通路 ２１ａ、２１ｂ：分岐通路 ２２：シャッタ弁 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダヘッドのヘッド内壁面の一部に凹部を形
   成することにより、ピストンが上死点まで移動したとき
   、前記凹部とピストン上面との間に主燃焼室が形成され
   ると共に、前記ヘッド内壁面の凹部以外の部分とピスト
   ン上面との間にスキッシュゾーンが形成されるようにさ
   れ、 第１吸気バルブで開閉される第１吸気ポートおよび排気
   バルブにより開閉される少なくとも１つの排気ポートが
   前記凹部に開口され、 第２吸気バルブで開閉される第２吸気ポートが前記ヘッ
   ド内壁面の凹部以外の部分に開口され、高負荷時に開弁
   されるシャッタ弁を備えた高負荷用吸気通路が、前記第
   １、第２の両吸気ポートに連通され、 前記シャッタ弁をバイパスかつ上記高負荷用吸気通路よ
   りも通路面積が小さくされた低負荷用吸気通路の出口端
   が、前記第１吸気ポートに連通されている、 ことを特徴とするエンジンの燃焼室構造。