JPS6172827A - 内燃機関 - 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、機関の燃焼室への吸気弁及び排気弁を、１つ
の気筒について２つにした火花点火式の内燃機関に関す
るものである。

〔従来の技術〕

機関の出力等を改善する目的で燃焼室への吸気弁及び排
気弁を２つにすることは特開昭５８−１０１３０号公報
等によって提案されている。

一方、内燃機関における熱効率の向上には、圧縮比を高
くすることが有効であるが、圧縮比を高くすると低回転
域等においてノッキングが発生するから、圧縮比を高く
することには一定の限界がある。そしてノッキングの発
生を抑制するには、■、燃焼室をコンパクトにして、点
火栓から燃焼室の隅々までの距離、つまり火炎伝播距離
を出来る丈短くすること。

■、燃焼室内の混合気に出来る丈乱流を与えて火炎伝播
速度を向上し、燃焼時間を短縮化すること。

が有効であることが知られており、第二の手段としては
、燃焼室の周辺にスキッシュエリアを設けることが知ら
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、前記公報に記載された従来のものは、２つの
吸気ポート及び２つの排気ポートが開口する燃焼室を偏
平な球形状に形成しているので、点火栓から燃焼室の隅
々までの距離が遠くて、前記１　　　　　　第一の手段
を十分充足できないばかりか、燃焼室の周辺に形成した
スキッシュエリアからのスキッシュ流の影響を点火栓に
対して十分に及ぼすことができず、前記第二の手段に対
しても不十分であった。また、前記公報に記載された従
来のものは、点火栓を、両吸気ポートと再排気ポートと
の略中心位置に配設しているももの、該点火栓の軸線が
、シリンダボアの軸線に対して同一軸線状であって、シ
リンダヘッドの上面が前記点火栓によって左右に分割さ
れた形態になつているため、２つの吸気弁の開閉を行う
カム軸等の動弁機構と、２つの排気弁の開閉を行うカム
軸等の動弁機構とを、別々に構成しているから、シリン
ダヘッドが著しく大型となり、且つ重量も増加するので
あった。

本発明は、前記のように吸気弁及び排気弁を各々２つに
した内燃機関における前記従来の問題を解消するもので
ある。

〔問題を解消するための手段〕

このため本発明は、機関におけるシリンダヘッドの下面
に凹み形成した燃焼室に、２つの吸気ポート及び２つの
排気ポートを開口し、混合気を２　・つの吸気ポートか
ら吸気し、排気ガスを２つの排気ポートから排出するよ
うにした内燃機関において、前記燃焼室を、機関の平面
視においてシリンダボアの中心点を通る中心線の左右両
側に、シリンダボアの中心線に向って斜め上向きに延び
る傾斜状内壁面を備え、且つ該両傾斜状内壁面が前記シ
リンダボアの中心点を通る中心線と平行な稜線部で交わ
るようにしたペントルーフ型に形成して、この燃焼室に
おける一方の傾斜状内壁面に前記両吸気ポートの燃焼室
への開口部を、他方の傾斜状内壁面に再排気ポートの燃
焼室への開口部を各々位置し、シリンダヘッドの下面に
は、両吸気ポート及び再排気ポートの燃焼室への開口部
より外側の領域にピストンの頂面に対するスキッシュエ
リアを形成し、且つ、前記両吸気ポートの燃焼室への開
口部にポペット型の吸気弁を、再排気ポートの燃焼室へ
の開口部にポペット型の排気弁を、これら吸気弁及び排
気弁に軸線が前記シリンダボアの軸線に対して互いに反
対方向に傾斜するように各々設ける一方、前記両吸気ポ
ートの燃焼室への開口部と再排気ポートの燃焼室への開
口部との略中心位置に点火栓を配設し、該点火栓の軸線
を、前記シリンダボアの軸線に対して吸気弁の軸線と同
じ方向に傾斜した構成にしたものである。

〔作用〕

前記のように両吸気ポート及び再排気ポートが開口する
燃焼室を、機関の平面視においてシリンダボアの中心点
を通る中心線の左右両側に、シリンダボアの中心線に向
って斜め上向きに延びる傾斜状内壁面を備え、且つ該両
傾斜状内壁面が前記シリンダボアの中心点を通る中心線
と平行な稜線部で交わるようにしたペントルーフ型に形
成し、点火栓を両吸気ポート及び再排気ポートの略中心
位置に配設したことにより、ピストンが上死点に位置す
る圧縮行程の終わりで且つ火花点火を行うときの点火栓
から燃焼室の隅々までの距離は、燃焼室が前記従来のよ
うに偏平な球形状である場合により、短縮できると共に
、点火栓から燃焼室の隅々までの距離を各所略等しくす
ることができるから、前記第一の手段の火炎伝播距離の
短縮化を効果的に達成できる。

また、前記両吸気ポート及び両排気ポートを、前記ペン
トルーフ型の燃焼室を形成する左右両傾斜状内壁面に設
けたので、両吸気ポート及び両排気ポートの内径、つま
り断面積を、燃焼室が偏平な球形状である場合よりも大
きくすることができる。

次に圧縮行程の終わりの時期においてピストンの頂面が
、シリンダヘッドの下面に接近すると、シリンダヘッド
の下面のうち、両吸気ポート及び両排気ポートの燃焼室
への開口部より外側の領域、つまり燃焼室を挟む左右両
側に形成した左右両スキッシュエリアと、ピストン頂面
との間にスキッシュ作用が起り、この２つのスキッシュ
流が、ペントルーフ型の燃焼室を形成する両便斜状内壁
面に沿って、燃焼室の中心に向って噴出したのち、燃焼
室の中心において衝突することになるから、燃焼室内に
は混合気の激しい撹乱状態が得られて、火炎伝播速度が
向上することにより、前記第二の手段の燃焼時間の短縮
化を有効に達成できる。

更に、両吸気ポートにおけるポペット型吸気弁及び両排
気ポートにおけるポペット型排気弁を、その各々の軸線
が、シリンダボアの軸線に対して互いに逆方向に傾斜す
る一方、前記点火栓の軸線を、前記シリンダボアの軸線
に対して吸気弁の軸線と同じ方向に傾斜したことにより
、シリンダヘッドの上面には、ポペット型吸気弁及び点
火栓とポペット型排気弁との間の部分に空間が必然的に
形成されるから、この空間に吸気弁及び排気弁に対する
共通のカム軸を設置することが可能となり、吸気弁及び
排気弁における動弁機構を一部共通化できて、吸気ポー
ト及び排気ポートを各々２つにしたことによるシリンダ
ヘッド上部の大型化を回避できる。

Ｃ実施例〕 以下本発明を実施例の図面について説明すると、図にお
いて１はシリンダボア２を有するシリンダブロック、３
は該シリンダブロック１の上面にガスケット４を挟んで
締結したシリンダヘッド、５は前記シリンダボア２内を
往復運動するピストンを各々示し、前記シリンダヘッド
３の下面には、燃焼室６が凹み形成され、この燃焼室６
は、機関の平面視において、シリンダボア２の中心点を
通ってクランク軸線と同方向の長手中心線７の左右両側
に、シリンダボア３の軸線８に向って斜め上向きに延び
る傾斜状内壁面９．１０を備え、且つ、両便斜状内壁面
９．１０が前記長手中心線７と平行な稜線部１１で交わ
るようにしたペントルーフ型で、該燃焼室６内には、平
面視においてシリンダボア２の中心点の近傍の位置にお
いてシリンダヘッド３に螺着した点火栓１２がのぞんで
いる。

１３及び１４は一つの燃焼室６に対する２つの吸気ポー
ト、１５及び１６は同じく一つの燃焼室６に対する２つ
の排気ポートを各々を示し、両吸気ポート１３．１４と
両排気ボー）１５，１．６とは、平面視において、前記
長手中心線７を挟む左右両側に分けて設けられ、両吸気
ボー）１３．１４は、シリンダヘッド３の一側面１７と
燃焼室６における一方の傾斜状内壁面９とに、各々別々
に独立して開口しているが、両排気ポート１５．１６は
、燃焼室６における他方の傾斜状内壁面１゜には別々に
、シリンダヘッド３の他側面１８には一つに合流して各
々開口しており、この両吸気ポート１３．１４及び両排
気ポート１５．１６の燃焼室６への開口部は、機関の平
面視においてシリンダボア２の中心点を通って前記長手
中心線７と直角方向の直交中心線１９を挟む両側の領域
に各々位置しており、これにより、前記点火栓１２は、
両吸気ボー）１３．１４の燃焼室６への開口部と、両排
気ボー）１５．１６の燃焼室６への開口部との略中心に
位置することになる。

前記シリンダヘッド３の下面には、前記両吸気ポート１
３．１４が燃焼室６に開口する一方の傾斜状内壁面９よ
り外側の部分、及び前記両排気ポート１５．１６が燃焼
室６に開口する他方の傾斜状内壁面１０より外側の部分
に、ピストン２の頂面３６に対するスキッシュエリア３
７．３８を設ける。

前記両吸気ボー）１３．１４の燃焼室６への開口部、及
び両排気ボー）１５．１６の燃焼室６への開口部には、
ポペット型の吸気弁２０．２１及び排気弁２２．２３が
、これら各弁におけるステムがシリンダヘッド３の上面
に突出するように各々設けられている。

この場合前記両吸気弁２０．２１の軸線２４と、両排気
弁２２．２３の軸線２５とは、前記シリンダボア２の軸
線８に対して適宜角度（θ１）、　（θ２）だけ反対方
向に傾斜しており、また、前記点火栓１２の軸線２６も
、シリンダボア２の軸線８に対して適宜角度（θ３）だ
け前記吸気弁２０゜２１と同じ方向に傾斜している。

なお、この場合、（θ１）、　（θ２）、　（θ３）の
値としては、（θ１）が零度以上４５度以下、（θ２）
が零度以上４０度以下、（θ３）が零度以上（θ１）以
下にするのが好ましい。

このように両吸気弁２０．２１の軸線２４、両排気弁２
２．２３の軸線２５、及び点火栓１２の軸線２６を傾斜
することにより、シリンダヘッド３の上面には、両吸気
弁２０．２１及び点火栓１１　　　　　　２と、両排気
弁２２．２３との間の部分に空間部２７が形成されるか
ら、この空間部２７に、両吸気弁２０．２１及び両排気
弁２２．２３に対する共通の一本のカム軸２８と、両吸
気弁２０．２１に対するロッカアーム軸２９と、両排気
弁２２゜２３に対スるロッカアーム軸３０とを、クラン
ク軸（図示せず）と平行に配設する。また、吸気弁用の
ロッカアーム軸２９上には、両吸気弁２０゜２１に対す
るロッカアーム３１．３２が、再排気弁用のロッカアー
ム軸３１には、両排気弁２２゜２３に対する平面７字状
の共通のロッカアーム３３ふ各々設ける。

なお、図中符号３４はシリンダヘッド３の上面に対する
シリンダヘッドカバー、３５は、点火栓１２に対する筒
状のカバーである。

この構成において、ピストン５の下降に伴う吸気行程時
に両吸気弁２０．２１が同時に開くことにより、燃焼室
６及びシリンダボア３内には、両吸気ポート１３．１４
から混合気が吸入され、この吸気行程が終って吸気弁２
０．２１が閉じ、ピストン５の上昇に伴う圧縮行程に入
り、圧縮行程の終期においてピストン５の頂面３６がシ
リンダヘッド３の下面に接近すると、シリンダヘッドの
下面のうち、燃焼室６における一方の傾斜状内壁面９よ
り外側、及び他方の傾斜状内壁面１０より外側における
スキッシュエリア３７．３８と、ピストン２の頂面３６
との２個所でスキッシュ作用が起り、両スキッシュエリ
ア２５．２６個所から内側方向にスキッシュ流が噴出す
ることにより、燃焼室６内には混合気の激しい攪乱状態
が得られたのちに、点火栓１２による火花にて点火され
て排気行程において両排気弁２２．２３が開くことより
再排気ポート１５．１６から排出される。

なお、一つの燃焼室に対する２つの吸気ポート１３．１
４を、前記第２図に示すように機関の平面視において、
その各々軸線３９．４０が燃焼室に向って末広りのハ字
状になるように傾斜配設しておけば、両吸気ポート１３
．１４からの流入混合気は、両吸気ポートを平面視ハ字
状に傾斜配設したことに基づいて、第４図に矢印４１．
４２で示すように当該混合気流の間隔が末広りに広がり
ながらシリンダボア２内に流入し、次いでシリンダボア
５の円周内壁面に沿って内向きにガイドされることによ
り、同図に矢印４１．４２で示すような互いに逆方向に
旋回する２つのスワール流が発生するから、この２つの
スワール流により、前記燃焼室６内での混合気の攪乱状
態をより促進できる。

〔発明の効果〕

本発明は、次のような特有の効果を有する。

■、燃焼室をペントルーフ型に形成したことにより燃焼
室における火炎伝播距離を短縮化できる一方、燃焼室を
挟んで左右両側の２つのスキッシュエリアからのスキッ
シュ流によって、燃焼室に激しい攪乱状態を得て火炎伝
播速度の向上、ひいては燃焼時間の短縮化ができるから
、この両者によって、耐ノツク性を相乗的に改善できて
、この分だけ圧縮比を高くすることができる。

■、ペントルーフ型の燃焼室における一方の傾斜状内壁
面に両吸気ポートの開口部を、他方の傾斜状内壁面に両
排気ポートの開口部を各々位置したことにより、両吸気
ポート及び排気ポートの断面積を増大できるから、混合
気の吸入抵抗及び排気ガスの流出抵抗が少なく、従って
機関における吸入空気の充填効率を向上できる。加えて
この充填効率の向上と、前記圧縮比を高め得ることとの
相乗作用で、機関における出力と、燃料消費率とを著し
く改善できる。

０８両吸気弁及び点火栓における軸線と、両排気弁にお
ける軸線とを、シリンダボアの軸線に互いに反対方向に
傾斜したことにより、シリンダヘッドの上面には、両吸
気弁及び点火栓と両排気弁との間の部分に空間部が形成
され、この空間部に両吸気弁及び排気弁に対する一部共
通の動弁機構を設けることができるから、吸気弁及び排
気弁を各々２個にしたことによって、シリンダヘッド上
部の大型化、及び重量の増加を防止でき、機関の小型・
軽量化を図ることができる。

■０点火栓における軸線を、両吸気弁における軸線と同
じ方向に傾斜したことにより、点火栓が温度の低い吸気
ポートに近付くから、点火栓における熱負荷を低減でき
て、その耐久性等を向上できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は機関要部の縦断
正面図で第２図のｒ−Ｉ視断面図、第２図は第１図のｎ
−ｎ視底面図、第３図は第２図のｍ−ｍ視断面図、第４
図は第１図のＩＶ−ＩＶ視断面図、第５図は第１図のＶ
−Ｖ視断面図である。 １・・・・シリンダブロック、２・・・・シリンダボア
、３・・・・シリンダヘッド、５・・・・ピストン、６
・・・・燃焼室、７・・・・長手中心線、８・・・・シ
リンダボア軸線、９．１０・・・・傾斜状内壁面、１１
・・・・稜線部、１２・・・・点火栓、１３．１４・・
・・吸気ポート、１５．１６・・・・排気ポート、３６
・・・・ピストン頂面、３７．３８・・・・スキンシュ
エリア、２０．２１・・・・吸気弁、２２．２３・・・
・排気弁、２４・・・・吸気弁軸線、２５・・・・排気
弁軸線、２６・・・・点火栓軸線、２７・・・・空間部
、２８・・・・カム軸、２９゜３０・・・・ロッカアー
ム軸、３１，３２．３３・・・・ロッカアーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、機関におけるシリンダヘッドの下面に凹み形成
   した燃焼室に、２つの吸気ポート及び２つの排気ポート
   を開口し、混合気を２つの吸気ポートから吸気し、排気
   ガスを２つの排気ポートから排出するようにした内燃機
   関において、前記燃焼室を、機関の平面視においてシリ
   ンダボアの中心点を通る中心線の左右両側に、シリンダ
   ボアの中心線に向って斜め上向きに延びる傾斜状内壁面
   を備え、且つ該両傾斜状内壁面が前記シリンダボアの中
   心点を通る中心線と平行な稜線部で交わるようにしたペ
   ントルーフ型に形成して、この燃焼室における一方の傾
   斜状内壁面に前記両吸気ポートの燃焼室への開口部を、
   他方の傾斜状内壁面に両排気ポートの燃焼室への開口部
   を各々位置し、シリンダヘッドの下面には、両吸気ポー
   ト及び両排気ポートの燃焼室への開口部より外側の領域
   にピストンの頂面に対するスキッシュエリアを形成し、
   且つ、前記両吸気ポートの燃焼室への開口部にポペット
   型の吸気弁を、両排気ポートの燃焼室への開口部にポペ
   ット型の排気弁を、これら吸気弁及び排気弁に軸線が前
   記シリンダボアの軸線に対して互いに反対方向に傾斜す
   るように各々設ける一方、前記両吸気ポートの燃焼室へ
   の開口部と両排気ポートの燃焼室への開口部との略中心
   位置に点火栓を配設し、該点火栓の軸線を、前記シリン
   ダボアの軸線に対して吸気弁の軸線と同じ方向に傾斜し
   たことを特徴とする内燃機関。