JPS6282222A - 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、１気筒当り２つずつの吸気バルブおよび排気
バルブを備えたエンジンにおいて、筒中な構造で成層燃
焼を図るようにした燃焼室構造に関するものである。

（従来技術） 従来から、低負荷時に燃料を相対的に点火プラグ付近に
多く供給して成層燃焼を行むわぜることにより、全体的
には混合気を希薄化しつつ燃焼を可能にして燃費の節減
を図るようにする技術は一般に知られている。特にこの
Ｊ：うへ成層燃焼を行なわせる場合に、例えば実開昭５
８−５６１１７号公報にみられるように、点火プラグの
先端部を燃焼室に臨ませるとともに、燃料噴射ノズルら
その燃料噴孔部を点火プラグの先端部に対向させて燃焼
室に臨ませることにより、燃料を直接点火プラグの先端
付近に噴射して筒中な構造で成層化を容易にするように
したものも提案されている。従来のこの種の構造は、燃
焼室にり・１して吸気バルブおよσｔＪＦ気バルブがそ
れぞれ１つずつ設けられていて他の部材を配備するに充
分４１余地があるエンジンに適用されている。

ところで、高負荷時の吸気充填効率を高めて高出力化を
図るため、吸気バルブＪ５よび排気バルブをそれぞれ１
気筒当り２つずつ配設し、ざらに動弁系のコストダウン
のため、上記吸気バルブおよび排気バルブを１つのカム
シャフトによりスイングアームを介して駆動するように
したエンジンがあり、この種のエンジンでも低負荷時に
は燃費節減のため成層燃焼を行なうようにすることが望
まれる。しかしながらこのようなエンジンでは、吸。

排気バルブが多弁化されるとともにその上方に動弁系が
存在するため、他の部材を組込むための余裕が少なく、
また他の部材を組込むことによって吸気ボー１−が屈曲
したりその開口面積が小さくなったりすると吸気抵抗が
増加して高出力化の要求に反する。これらのことから、
従来では上記の多弁化されたエンジンに点火プラグおよ
び燃料噴射ノズルを合理的に組込んで成層燃焼を達成す
るようにしたものは開発されていなかった。

（発明の目的） 本発明は、このような事情に鑑みて、１気筒当り２つず
つの吸気バルブおよび排気バルブとこれらを１つのカム
シャフトにより駆動する動弁機構とを備えたエンジンに
おいて、吸、排気バルブと干渉したり吸気抵抗を増加さ
せたりすることなく点火プラグおよび燃料噴射ノズルを
それぞれ燃焼室に臨ませてシリンダヘッドに組込むこと
ができ、高負荷峙の出力向上を図りつつ、低負荷時の成
層燃焼を容易にするエンジンの燃焼室構造を提供するも
のである。

（発明の構成） 本発明は、シリンダヘッドの幅方向の中央部に１つのカ
ムシャフトを配没し、このカムシャフトによりスイング
アームを介して２つの吸気バルブおよび２つの排気バル
ブを駆動するように構成したエンジンにおいて、点火プ
ラグを、上記各排気バルブ間を通りかつ先端部が燃焼室
の中央部刊近に臨むように設けるとともに、燃料噴射ノ
ズルを、各吸気バルブ間を通りかつ燃料噴孔部が上記点
火プラグの先端部と対向して燃焼室の中央部付近に臨む
ように設けたものである。

つまり、吸気系と比べて排気系のバルブ径およびボート
径は小さくて済むことと、燃料噴射ノズルは点火プラグ
と比べて細くすることができることに着目し、２つの排
気バルブ間と２つの吸気バルブ間とに、特に吸気バルブ
を細くしたり屈曲させたりすることなく、点火プラグお
よび燃料噴射ノズルを成層燃焼に適した配置に組込むよ
うにしたものである。

（実施例） 第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、これら
の図において、１はシリンダブロック、２はシリンダヘ
ッド、３はシリンダブロック１のボア内に挿入されたビ
スミーンであり、ピストン３とシリンダヘッド下面２ａ
との間に燃焼室４が形成されている。図示の実施例にお
ける燃焼室４は、上記シリンダヘッド下面２ａが偏平と
され、かつピストン３の頂面に、その周部に偏平面３ａ
を残した状態で凹状のキャビティ５を有する形状となっ
ており、ピストン３の上死点位置で、上記キャビティ５
が主燃焼室を構成するとともにピストン３周部の偏平面
３ａとシリンダヘッド下面２ａとが微小間隙で対向して
スキッシュゾーンを構成するようにしている。

上記シリンダヘッド２には、１気筒当り２個ずつの吸気
バルブ６．７および排気バルブ８．９が、それぞれシリ
ンダヘッド下面２ａに対して垂直な状態で配設されてい
る。そして、上記吸気バルブ６．７により開１４される
各吸気ボート１０．１１と、上記排気バルブ８．９によ
り開閉される排気ボート１２．１３とがシリンダヘッド
２に形成されている。上記吸気ボート１０．１１はシリ
ンダヘッド２の一側面２ｂから燃焼室４に至り、排気ボ
ート１２．１３はシリンダヘッド２の他側面２Ｃから燃
焼室４に至るように形成されており、上記各吸気ボート
１０．１１に連通する吸気通路１４および各排気ポート
１２．１３に連通する排気通路１５がシリンダヘッド２
の各側面２ｂ、２Ｃに連結されている。

また、低負荷時には一方の吸気ボート１０のみから燃焼
室４に吸気が供給されるようにし、例えば使方の吸気ボ
ート１１の上流に低負荷時に１１１しるスワールコント
ロール弁１６を設けておくことにより、低負荷時には上
記一方の吸気ボート１０からの吸気によって燃焼室４に
第２図に矢印Ａで示すようなスワールが生じるようにし
ている。

上記各吸気バルブ６．７および各排気バルブ８゜９は、
シリンダヘッド２の上部に装備された１本のカムシャフ
ト１７によりスイングアーム１８゜１９を介してそれぞ
れ駆動されるようになっている。すなわち、上記カムシ
ャフト１７はシリンダヘッド２の幅方向の中央部に配置
され、このカムシャフト１７の両側方部下方にはカムシ
ャフト１７と平行に一対のスイングシャツｌ〜２０．２
１が配設されており、これらのスイングシレフト２０゜
２１に吸気バルブ用および排気バルブ用の各スイングア
ーム１８，１９が揺動可能に取付けられている。上記ス
イングアーム１８，１９は、内側端部の上端がカムシャ
フト１７のカム１７ａに当接するとともに、下端が吸気
バルブ６．７、排気バルブ８．９の各バルブステムの上
端に当接し、カムシャフト１７の回転に伴って揺動する
ことにより吸気バルブ６．７Ｊ３よび排気バルブ８．９
をそれぞれ所定のタイミングで開閉するようになってい
る。

また、シリンダヘッド２には、点火プラグ２２および燃
料噴射ノズル２３が取付けられており、それぞれの先端
部が上記キャビティ５で構成される主燃焼室に臨んでい
る。

上記点火プラグ２２は各排気バルブ８，９間を通って先
端が燃焼室４の中央部付近に臨むように、シリンダヘッ
ド２の側面部から斜めに形成された点火プラグ挿入孔２
４に取付けられている。上記排気ポート１２．１３は点
火プラグ挿入孔２４を避けるようにやや湾曲した形に形
成されている。

一方、点火プラグ２２と比べると細く形成されている燃
料噴射ノズル２３は、各吸気バルブ６゜７間を通り、か
つ先端の燃料噴孔部２３ａが点火プラグ２２の先端部と
対向して燃焼室４の中央部付近に臨むように、シリンダ
ヘッド２の側面部から斜めに形成されたノズル挿入孔２
５に取付（プられており、この燃料噴財ノズル２３の後
部は図外の燃料通路に連結されている。そして、低負荷
時には成層燃焼のため吸気行程終期から圧縮行程初期に
かけて燃料を噴射し、高負荷時には吸気行程初期から、
燃料を噴射するように、図外の制御手段により噴射タイ
ミングが制御されている。なお、前述のように低負荷時
にスワール（矢印Ａ）が生じるようにしている場合に、
燃料噴射ノズル２３の燃料噴孔部２３ａは、上記スワー
ルの方向からみて点火プラグ２２の先端より上流側に位
置する排気バルブ８付近に向けて燃料を噴射するように
、噴射方向を設定しておくことが好ましい。第２図中の
一点鎖線Ｂはこの燃料噴孔部２３ａからの燃料ＩＩ？ｊ
Ｑ４方向を示している。

２６はシリンダヘッドカバーであり、２７はウォータジ
ャケットである。

以上のような構成によると、燃料噴射ノズル２３の燃料
噴孔部２３ａを点火プラグ２２の先端と対向させて燃焼
室４に臨ませていることにより、低負荷時には上記燃料
噴射ノズル２３から噴射された燃料が点火プラグ２２先
端付近に多く供給されて成層燃焼が行なわれ、燃費の節
減が図られる。

また、１気筒当り２個ずつの吸気バルブ６．７および排
気バルブ８．９が設けられていることにより高負荷時の
吸気充填効率の向上が図られ、さらにこれらのバルブが
１本のカムシャフト１７で駆動されるようにしでいるこ
とにより動弁系のコストダウンが図られる。

そして特に、点火プラグ２２が各排気バルブ８゜９間に
組込まれ、燃料噴射ノズル２３が各吸気バルブ６．７間
に組込まれていることにより、上記の成層燃焼作用と、
高負荷時の充１眞効率向上作用とが共に良好に発揮され
る。つまり、点火プラグ２２は高電圧に対する絶縁性等
が要求されることから比較的太くならざるを得ず、この
ため、ｂし点火プラグ２２を吸気バルブ６．７間に配置
しようとすると、吸気ボート１０．１１はこの点火プラ
グ２２を避けるべく小径とするか屈曲させた形状としな
ければならず、吸気抵抗が大きくなる。

これに対し、燃料哨用ノズル２３は点火プラグ２２２よ
りも細く形成（Ｊることができるため、これを各吸気バ
ルブ６．７間に組込んでも、吸気ボー）−１０，１１を
小径化したり屈曲させたりする必要がない。一方、排気
ボート１２．１３は吸気ボート１０．１１よりも小径で
よく、かつ多少屈曲させてもあまり充填効率に影響を及
ぼすことはないので、各排気バルブ８．９間に点火プラ
グ２２を組込／ｖでも支障はない。

また、当実施例のように、低負荷時にスワールを生じさ
けるようにするとともに、このスワールの方向からみて
点火プラグ２２の先端部より上流の排気バルブ８に向け
て燃１′１１が噴射されるように燃料噴射ノズル２３か
らの燃料方向を設定しておけば、噴射された燃料が排気
バルブ８により温められて気化が促進されつつ点火プラ
グ２２の先端部付近に送られるため、着火性が向上して
成層燃焼がより一層良好に行なわれる。

さらに、燃焼室４の形状としては、実施例のようにシリ
ンダヘッド下面２ａを偏平面とし、かつピストン３の頂
面に周部に偏平面３ａを残してキャビティ５を形成して
おけば、圧縮行程終期に燃焼室４に強力４丁スキッシュ
が生じて燃焼促進作用が高められ、しかもスキッシュゾ
ーンとなるシリンダヘッド下面２ａとピストン３の周部
偏平面３ａとの間の隙間の管理が容易となる。また各吸
気バルブ６．７および排気バルブ８．９が偏平なシリン
ダヘッド下面２ａに対して垂直な状態に配設されること
に伴い、一対のスインダシ１１フＩ−２０。

２１おＪ、び各スイングアーム１８．１９を近接配置す
ることができ、エンジンの全幅を狭くすることができる
。

なお、低負荷時にス１ノールを生じさせる手段としては
、上記実施例のほかにも、例えば第３図に示すように、
両吸気ポート１０．１１に連通１−る吸気通路１４に、
低負荷時に閉じて高負荷時に聞くシャッター弁１６′を
設けるとともに、このシャッター弁１６′をバイパスし
て下流端が一方の吸気ボート１０に連通するにうにした
比較的通路面積が小さい補助吸気通路１４ａを設け、低
負荷時にこの補助吸気通路１４ａから吸気を供給するよ
うにしてもよい。このようにすれば低負荷時の吸気流速
およびスワールをより増大させることができる。

また、燃焼室４の形状も上記実施例に限定されず、例え
ばシリンダヘッド下面２ａを屋根形に窪ませたベントル
ーフ型等も採用し得る。

（発明の効ｍ＞ 以上のように本発明は、１気筒に２つの吸気バルブと２
つの排気バルブとを備え、かつこれらのバルブが１つの
カムシャフトで駆動されるようにしたエンジンにおいて
、比較的太い点火プラグを各排気バルブ間を通して燃焼
室に臨まぜるとともに、点火プラグに比べて細い燃料噴
射ノズルを各吸気バルブ間を通して燃焼室に臨まけてい
るため、多弁化されたエンジンのシリンダヘッドに合理
的に点火プラグと燃料噴射ノズルとが組込まれ、吸気抵
抗を増大させず高負荷時の充填効率の向上を図りつつ、
容易に成層燃焼を行なわせることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図はシリ
ンダヘッドの概略底面図、第３図は別の実施例を示ηシ
リンダヘッドの概略底面図である。 １・・・シリンダブロック、２・・・シリンダヘッド、
３・・・ピストン、４・・・燃焼室、６．７・・・吸気
バルブ、８．９・・・排気バルブ、２２・・・点火プラ
グ、２３・・・燃料噴射ノズル、２３ａ・・・燃料噴孔
部。 特許出願人　　　　　マ　ツ　ダ　株式会社代　理　人
　　　　　弁理士　　半行　悦司同　　　　　　　弁理
士　　長１）　上向　　　　　　　弁理士　　仮谷　康
夫第　　１　　図 第　　２　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シリンダヘッドの幅方向の中央部に１つのカムシャ
   フトを配設し、このカムシャフトによりスイングアーム
   を介して２つの吸気バルブおよび２つの排気バルブを駆
   動するように構成したエンジンにおいて、点火プラグを
   、上記各排気バルブ間を通りかつ先端部が燃焼室の中央
   部付近に臨むように設けるとともに、燃料噴射ノズルを
   、各吸気バルブ間を通りかつ燃料噴孔部が上記点火プラ
   グの先端部と対向して燃焼室の中央部付近に臨むように
   設けたことを特徴とするエンジンの燃焼室構造。