JPS6352208B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料消費率を著しく改善すべく燃焼
室を改良した火花点火式の内燃機関に関するもの
である。

〔従来の技術とその問題点〕

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的であるが、圧縮比を高くす
ると低速域においてノツキングが発生するから、
圧縮比の向上には一定の限界があり、実用燃費の
向上を図ることができなかつた。そして、ノツキ
ングの発生を燃焼室の改良によつて抑制するに
は、 燃焼室内にのぞむ点火栓から燃焼室隅々まで
の距離、つまり火炎伝播距離を出来るだけ短か
くして燃焼室をコンパクトにすること（第１の
手段）。

燃焼室内の吸気混合気に出来るだけ強い乱流
を与えて火炎伝播速度を向上し、燃焼時間を短
縮すること（第２の手段）。

燃焼室内にのぞむ点火栓から遠い箇所におけ
る温度を出来るだけ低くすること（第３の手
段）。

などの手段があることは周知の通りであり、ま
た、第２の手段としては、燃焼室への混合気の吸
気に際してスワールを与えること、燃焼室の周辺
にスキツシユエリアを設けること及びこれらを併
用することが知られている。

しかし、従来のクロスフロー型の内燃機関（吸
気混合気が機関におけるクランク軸線と平行な一
側面から入り、排気ガスが反対側の側面から流出
するようにクランク軸線に対してこれをクロスし
て流れるようにしたもの）では、機関の平面視に
おいてシリンダボアの中心を通つてクランク軸線
と同方向の長手中心線（以下、単に長手中心線と
称す）を挟んで、一方側に点火栓と排気ポートと
を、他方側に吸気ポートを各々配設するのが普通
であつた。

ところが、このように長手中心線を挟む一方側
に排気ポートと点火栓とを設けることは、シリン
ダヘツド内における冷却水ジヤケツトのうち、前
記長手中心線より一方側を長手中心線の方向に流
れる冷却水に対して、排気ポート及び点火栓取付
用ボスのうちいずれか一方が他方の影になつて、
その影になつた部分の冷却性が著しく低下して、
当該部分が高温になるから、前記第３の手段を効
果的に採ることができないのであり、しかし、点
火栓と排気ポートとの間には、その一方に対する
冷却性の低下防止のために、及び点火栓を高温の
排気ポートからの熱的影響を受けないようにする
ために、長手中心線の方向に可成り広い寸法の間
隔を設けなければならず、換言すれば、点火栓は
出来るだけ排気ポートから離すようにしなければ
ならないから、燃焼室はそれだけ広くなつて、前
記第１の手段を十分に充足できず、且つ、燃焼室
が広くなることは、その周囲に形成されるスキツ
シユエリアが小さくなるので、前記第２の手段に
対しても不十分であつた。

本発明はノツキングの制御に対する前記第１の
手段、第２の手段及び第３の手段を確実に達成で
きるように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〕

このため本発明は、シリンダヘツドの下面を凹
ませて形成した燃焼室内に、シリンダヘツドの平
面視においてシリンダボアの中心を通つてクラン
ク軸と同方向の長手中心線と平行な一側面に開口
する吸気ポート、前記長手中心線と平行な他側面
に開口する排気ポート、及び点火栓をのぞませて
成る内燃焼機関において、前記吸気ポートの燃焼
室への開口部及び排気ポートの燃焼室への開口部
を、前記長手中心線を挟む両側で且つシリンダボ
ア中心を通つて長手中心線と直角の直交中心線を
挟む両側の領域に、前記点火栓を、前記排気ポー
トの燃焼室への開口部に対して前記長手中心線を
挟んで対向する部位に各々配設する一方、前記吸
気ポートのうち前記一側面への開口部と前記燃焼
室への開口部との中途部分を、当該吸気ポートよ
り燃焼室に流入する吸気が前記点火栓をかすめて
排気ポートにおける排気弁の略下部に向かうよう
に湾曲し、前記燃焼室の内面には、吸気ポートに
おける吸気弁の軸線と略平行なマスク面を、吸気
ポートの燃焼室への開口部の周囲のうち前記シリ
ンダボアの中心を挟んで前記点火栓と略反対側の
部分を囲うように設け、更に、前記燃焼室におい
て前記吸気ポートの開口部、排気ポートの開口部
及び点火栓を囲む周輪郭を、点火栓の付近におけ
る部分と、吸気ポートの開口部と排気ポートの開
口部との間の部分との両方において燃焼室内に入
り込ませて、両部分に互いに対向するスキツシユ
エリアを各々形成した構成にしたものである。

〔発明の作用・効果〕 すなわち本発明は、前記のように吸気ポート
のうち前記一側面への開口部と前記燃焼室への
開口部との中途部分を、当該吸気ポートより燃
焼室に流入する吸気が前記点火栓をかすめて排
気ポートにおける排気弁の略下部に向かうよう
に湾曲したことにより、吸気ポートから燃焼室
に流入する吸気には、スワール流を付与するこ
とができる一方、燃焼室の内面に、吸気ポート
における吸気弁の軸線と略平行なマスク面を、
吸気ポートの燃焼室への開口部の周囲のうち前
記シリンダボアの中心を挟んで前記点火栓と略
反対側の部分を囲うように設けたことにより、
前記のように点火栓の方向に向かうスワール流
を、このマスク面によつて加速・強化すること
ができる。

しかも、燃焼室において前記吸気ポートの開
口部、排気ポートの開口部及び点火栓を囲む周
輪郭を、点火栓の付近における部分と、吸気ポ
ートの開口部と排気ポートの開口部との間の部
分との両方において燃焼室内に入り込ませて、
両部分に互いに対向するスキツシユエリアを
各々形成したことにより、この両スキツシユエ
リアから燃焼室に向つて噴出するスキツシユ流
が互いに衝突し、前記のように強いスワール流
となつている吸気を、更に、乱流化することが
できるから、前記のように吸気に対する強いス
ワール流の付与と、互いに対向するスキツシユ
流との相乗作用により、前記第２の手段である
火炎伝播速度の向上と、燃焼時間の短縮とを、
きわめて効果的に達成できるのである。

また、本発明によると、前記のことに加え
て、排気ポートの燃焼室への開口部及び排気ポ
ートの燃焼室への開口部を、前記中手中心線を
挟む両側で且つシリンダボアの中心を通つて長
手中心背と直角の直交中心線を挟む両側の領域
に、前記点火栓を、前記排気ポートの燃焼室へ
の開口部に対して前記長手中心線を挟んで対向
する部位に各々配設したことにより、点火栓に
対する冷却が、排気ポートによつて阻害される
ことを回避できる一方、排気ポートに対する冷
却が点火栓によつて阻害されることを回避で
き、換言すると、シリンダヘツド内における冷
却水ジヤケツトのうち長手中心線より一方側を
長手中心線の方向に流れる冷却水は、温度が最
も高くなる排気ポートを確実に冷却できる一
方、点火栓は、シリンダヘツド内における冷却
水ジヤケツトのうち長手中心線より他方側を長
手中心線の方向に流れる冷却水によつて冷却さ
れ、排気ポートと点火栓とが、長手中心線の方
向に流れる冷却水に対して互いに影になること
を回避できるから、排気ポート及び点火栓の両
方に対する冷却性を促進できるのである。

これに加えて、吸気ポートからのスワール流
が前記のようにマスク面にて加速・強化された
状態で、点火栓をかすめて排気ポートにおける
排気弁の下部に向かうことにより、点火栓の部
分、及び当該点火栓より遠い排気弁の付近を、
吸気ポートから燃焼室内に流入するスワール流
によつてより効果的に冷却することができて、
点火栓及び排気弁の付近の温度を下げることが
できる。

すなわち、前記した冷却水による排気ポート
及び点火栓に対する冷却性の向上と、前記した
スワール流による排気ポート及び点火栓に対す
る冷却性の向上とを同時に図ることができるか
ら、この両者が相俟つて、第３の手段を確実に
採ることができるのである。

その上、前記冷却水による排気ポート及び点
火栓に対する冷却性の向上と、前記スワール流
による排気ポート及び点火栓に対する冷却性の
向上とによつて、点火栓に対する熱負荷を可成
り低減することができ、この分だけ点火栓を、
吸気ポートの燃焼室への開口部及び排気ポート
の燃焼室への開口部に接近できるから、点火栓
から燃焼室の隅々までの距離が短くなり、前記
した第１の手段の燃焼室のコンパクト化を確実
に達成できる。

更に、前記燃焼室のコンパクト化により、前
記両スキツシユエリアを増大することができる
から、前記の作用をより促進できる。

従つて、本発明によると、前記、及び、
並びにの相乗作用により、ノツキングの発生を
著しく抑制することができるから、圧縮比を高め
て、出力の向上と燃料消費率の低減とを図ること
ができる効果を有する。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面について説明する
と、図において、符号１はシリンダブロツク、符
号２はシリンダヘツド、符号３は前記シリンダブ
ロツク１におけるシリンダボア４内を往復動する
ピストン、符号５は前記シリンダヘツド２の下面
を凹ませて形成した球形又は多球形の燃焼室、符
号６は該燃焼室５内にのぞむ点火栓、符号７は前
記シリンダヘツド２の平面視において、シリンダ
ボア４の中心８を通つて機関のクランク軸（図示
せず）と同方向の長手中心線９に対して平行な他
側面１０と前記燃焼室５とを連通する吸気ポー
ト、符号１１は前記長手中心線９に対して平行な
他側面１２と前記燃焼室５とを連通する排気ポー
トを各々示し、前記吸気ポート７の燃焼室５への
開口部７′及び排気ポート１１の燃焼室５への開
口部１１′は、前記長手中心線９を挟む両側で、
且つ、シリンダボア４の中心８を通つて長手中心
線９と直角方向の直交中心線１５を挟む両側の領
域内に各々位置しており、吸気ポート７の開口部
７′には、シリンダボア４の軸線１４に対して外
向きに適宜角度（θ1）だけ傾斜した吸気弁１５
が、また、排気ポート１１の開口部１１′には、
シリンダボア４の軸線１４に対して前記吸気弁１
５とは逆の外向きに適宜角度（θ2）だけ傾斜した
排気弁１６が各々設けられている。

また、前記点火栓６は、前記排気ポート１１の
開口部１１′に対して長手中心線９を挟んで対向
する部位、つまり長手中心線９に対して吸気ポー
ト７と同じ側で且つ、直交中心線１３を挟んで吸
気ポート１７とは反対側の部位において燃焼室５
内にのぞむように、シリンダヘツド２に螺着され
ている。更に、前記吸気ポート７のうちその中途
部分は、その開口部７′より燃焼室５に入る混合
気が、点火栓６をかすめて排気弁１６の略真下部
に向かうスワール流となるように平面視において
湾曲されている。

前記燃焼室５において吸気ポート７の開口部
７′、排気ポート１１の開口部１１′及び点火栓６
を囲む周輪郭１７は、点火栓６の付近、及び吸気
ポート７の開口部７′と排気ポート１１の開口部
１１′との間において、各々入り込み部１７′，１
７″を有すように、シリンダボア４の円輪郭１８
よりも内側に入り込んで、点火栓６付近の外周部
の部分と、及び点火栓６に対してシリンダボア４
の中心８を挟んで対角をなす部分との両方に、ピ
ストン３の頂面３′に対するスキツシユエリア１
９，２０が互いに相対向するように形成されてい
る。なお、この場合、両スキツシユエリア１９，
２０のうち点火栓６とは反対側における一方のス
キツシユエリア２０は、点火栓６側のスキツシユ
エリア１９より大きい面積に構成されている。

そして、前記燃焼室５の内面には、吸気ポート
７における吸気弁１５の軸線の傾斜角度（θ1）と
略同じ傾斜角度（θ3）、つまり吸気弁１５の軸線
と略平行に形成したマスク面２１を、吸気ポート
７の燃焼室３への開口部７′の周囲のうち前記シ
リンダボア４の中心８を挟んで前記点火栓６と略
反対側の部分を囲うように設けたものである。

この構成において、ピストン３の下降動に伴う
吸気行程時に、吸気ポート７からの吸気混合気
は、燃焼室５内及びシリンダボア４内に、第３図
に矢印Ａで示すように点火栓６をかすめたのち排
気弁１６の略真下に向かう方向のスワール流とし
て吸気される。

この場合、吸気ポート７からの吸入混合気にス
ワールを付与するに際し、吸気ポート７を湾曲さ
せることのみでは十分なスワールを付与すること
ができないが、大きなスキツシユエリア２０が吸
気ポート７の開口部７′を囲う箇所における燃焼
室５の内面に設けたマスク２１は、吸気弁１５が
第１図に二点鎖線で示すように開いたとき、当該
吸気弁１５のマスク面２１側の箇所からの混合気
の流出を少なくするように規制できると共に、混
合気を矢印Ａの方向にガイドするので、矢印Ａ方
向のスワール流は、マスク面２１の存在により、
吸気ポート７の湾曲のみによる場合とは比較にな
らない程、加速・強力化することができるのであ
る。

そして、吸気工程が終つて吸気弁１５が閉じ、
ピストン３の上昇動に伴う圧縮行程に入り、圧縮
行程の終り近くになると、ピストン３の頂面３′
と両スキツシユエリア１９，２０との間にスキツ
シユ作用が起り、そのスキツシユ流が矢印Ｂ，Ｂ
にて示すように燃焼室３に向つて相対向して噴出
するから、燃焼室５内における吸気のスワール流
は、加速されると共に、激しく乱流されることに
なつて、火炎伝播速度が向上されると共に、混合
気の燃焼時間が短縮されるのである。

一方、点火栓６を、排気ポート１１の開口部１
１′に対して長手中心線９を挟んで対向する部位、
つまり長手中心線９に対して吸気ポート７と同じ
側で、且つ、直交中心線１３を挟んで吸気ポート
７とは反対側の部位に設けたことにより、当該点
火栓６取付用のボスを、長手中心線９よりも排気
ポート１１側に設ける必要はなく、長手中心線９
より吸気ポート７側に設けることができ、シリン
ダヘツド２における冷却水ジヤケツト内を長手中
心線９の方向に流れる冷却水のうち、長手中心線
９より排気ポート１１側を長手中心線９の方向に
流れる冷却水は、排気ポート１１のみを冷却する
だけで良く、前記した従来のように、点火栓６取
付用のボスと排気ポート１１とが同じ側に位置す
ることによつて点火栓取付用ボスと、排気ポート
とが、長手中心線９の方向への冷却水の流れに互
いに影になることがないから、排気ポート１１に
対する冷却、及び点火栓取付用ボスに対する冷却
が効果的に行われるのである。

これに加えて、吸気ポート７からの燃焼室５内
に流入する吸気が、前記のように強いスワール流
となつて点火栓６及び排気弁１６を冷却すること
により、燃焼室５内において特に高温になる点火
栓６の付近、及び排気弁１６の付近における温度
を下げることができるのである。

しかも、前記のように点火栓６の付近、及び排
気弁１６の付近の温度が下がること、並びに点火
栓６に対する冷却が排気ポート１１によつて阻害
されないこと、更には、吸気ポート７からの燃焼
室５内に流入する吸気の強いスワールが点火栓６
をかすめることで、点火栓６を吸気にて冷却でき
ることにより、点火栓６の熱負荷が低減して、点
火栓６を排気ポート１１の開口部１１′及び吸気
ポート７の開口部７′に可成り接近することがで
きるから、点火栓６から燃焼室５の隅々までの距
離を短くできて、燃焼室５を、確実にコンパクト
化できるのであり、更にこのような燃焼室５のコ
ンパクト化は、同時に前記両スキツシユエリア１
９，２０の増大をもたらすことができるから、ス
キツシユ流による火炎伝播速度の向上及び燃焼時
間の短縮化に一層寄与できるのである。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施例を示し、第１図及び第
２図は機関の要部の縦断正面図で、第１図は第３
図の―視断面図、第２図は第３図の―視
断面図、第３図は第１図及び第２図の―視底
面図である。 １……シリンダブロツク、２……シリンダヘツ
ド、３……ピストン、４……シリンダボア、５…
…燃焼室、６……点火栓、１０……一側面、１１
……他側面、７……吸気ポート、１１……排気ポ
ート、８……シリンダボアの中心、９……長手中
心線、１３……直交中心線、１５……吸気弁、１
６……排気弁、１７……周輪線、１９，２０……
スキツシユエリア、２１……マスク面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダヘツドの下面を凹ませて形成した燃
   焼室内に、シリンダヘツドの平面視においてシリ
   ンダボアの中心を通つてクランク軸と同方向の長
   手中心線と平行な一側面に開口する吸気ポート、
   前記長手中心線と平行な他側面に開口する排気ポ
   ート、及び点火栓をのぞませて成る内燃機関にお
   いて、前記吸気ポートの燃焼室への開口部及び排
   気ポートの燃焼室への開口部を、前記長手中心線
   を挟む両側で且つシリンダボア中心を通つて長手
   中心線と直角の直交中心線を挟む両側の領域に、
   前記点火栓を、前記排気ポートの燃焼室への開口
   部に対して前記長手中心線を挟んで対向する部位
   に各々配設する一方、前記吸気ポートのうち前記
   一側面への開口部と前記燃焼室への開口部との中
   途部分を、当該吸気ポートより燃焼室に流入する
   吸気が前記点火栓をかすめて排気ポートにおける
   排気弁の略下部に向かうように湾曲し、前記燃焼
   室の内面には、吸気ポートにおける吸気弁の軸線
   と略平行なマスク面を、吸気ポートの燃焼室への
   開口部の周囲のうち前記シリンダボアの中心を挟
   んで前記点火栓と略反対側の部分を囲うように設
   け、更に、前記燃焼室において前記吸気ポートの
   開口部、排気ポートの開口部及び点火栓を囲む周
   輪郭を、点火栓の付近における部分と、吸気ポー
   トの開口部と排気ポートの開口部との間の部分と
   の両方において燃焼室内に入り込ませて、両部分
   に互いに対向するスキツシユエリアを各々形成し
   たことを特徴とする内燃機関。