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JP2013024171A - Internal combustion engine - Google Patents

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JP2013024171A
JP2013024171A JP2011161384A JP2011161384A JP2013024171A JP 2013024171 A JP2013024171 A JP 2013024171A JP 2011161384 A JP2011161384 A JP 2011161384A JP 2011161384 A JP2011161384 A JP 2011161384A JP 2013024171 A JP2013024171 A JP 2013024171A
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JP
Japan
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opening end
piston
internal combustion
combustion engine
top surface
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Withdrawn
Application number
JP2011161384A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Azuma
博文 東
Kazuhiro Kojima
一洋 小島
Atsushi Hoshikawa
淳 星川
Masahiro Fujimoto
昌弘 藤本
Mitsutaka Kojima
光高 小島
Kimiya Kato
公也 加藤
Kazuyuki Miyamoto
和志 宮本
Noritsugu Osawa
範貢 大澤
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the occurrence of knocking by promoting the scavenging of exhaust gas in a cylinder in an exhaust stroke, and by reducing exhaust gas remaining in the cylinder.SOLUTION: In a 4-cycle internal combustion engine 1 including a piston 10 disposed inside the cylinder 22 and a cylinder head 24 where an inlet valve 28 and an exhaust valve 29 are arranged at a position on a circumferential side of a piston top face 18, at least one flow path 12 having an opening end at positions on a center side and the circumferential side of the piston top face 18 respectively is formed in the piston top face 18, comprising a hole or a groove, or a hole and a groove formed curved or bent so as to divert in a predetermined direction with respect to a line L connecting the opening end 12a on the center side and the opening end 12b on the circumferential side in a planar view.

Description

本発明は内燃機関に関するものであり、詳しくは、排気行程時のシリンダ内にスワール流(横渦)を生成するピストン頂面形状に関するものである。   The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to a piston top surface shape that generates a swirl flow (lateral vortex) in a cylinder during an exhaust stroke.

近年、内燃機関において、燃費性能の向上を図るために圧縮比を高めることで、燃焼効率を向上させる方策が追求されている。しかしながら、圧縮比を高めるとノッキングが発生し易くなるため、如何にノッキングを抑制するかが圧縮比を高める上での最大の課題となっている。   In recent years, in internal combustion engines, measures have been pursued to improve combustion efficiency by increasing the compression ratio in order to improve fuel efficiency. However, when the compression ratio is increased, knocking is likely to occur. Therefore, how to suppress the knocking is the biggest problem in increasing the compression ratio.

特許文献1(特開2007−278095号公報)には、ピストン頂面の形状に工夫を施すことでノッキングの発生を抑制する内燃機関にかかる発明が開示されている。
以下、図11および図12をもとに、特許文献1に開示されている内燃機関について説明する。図11は、特許文献1の内燃機関を示した概略断面図、図12は、そのピストン頂面を示した斜視図である。
Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-278095) discloses an invention relating to an internal combustion engine that suppresses the occurrence of knocking by devising the shape of the piston top surface.
Hereinafter, the internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a schematic sectional view showing the internal combustion engine of Patent Document 1, and FIG. 12 is a perspective view showing the piston top surface.

図11に示したように、特許文献1の内燃機関100は、円筒状のシリンダ122と、シリンダ122の内部に往復動自在に配置されたピストン110と、ピストン110のピストン頂面118側に配置され、ピストン頂面118との間で燃焼室120を画定するシリンダヘッド124とを備えている。また、シリンダヘッド124には、燃焼室120の中央部上方に点火装置126が設置されているとともに、点火装置126の周囲には、吸気バルブ128および排気バルブ129がそれぞれ設置されている。   As shown in FIG. 11, the internal combustion engine 100 of Patent Document 1 includes a cylindrical cylinder 122, a piston 110 disposed in a reciprocating manner inside the cylinder 122, and a piston top surface 118 side of the piston 110. And a cylinder head 124 that defines a combustion chamber 120 with respect to the piston top surface 118. In the cylinder head 124, an ignition device 126 is installed above the center of the combustion chamber 120, and an intake valve 128 and an exhaust valve 129 are installed around the ignition device 126, respectively.

ピストン頂面118には、図12に示したように、周方向に沿って4個の鋸歯状面119が形成されている。鋸歯状面119は、周方向に緩やかに傾斜する緩傾斜面部119aと、周方向に急に傾斜する急傾斜面部119bとからなり、これら緩傾斜面部119aおよび急傾斜面部119bは、頂面部118aの中心に向かって径方向にも緩やかに傾斜している。そして、これら緩傾斜面部119aおよび急傾斜面部119bの径方向側面には、内周側側面部119cおよび外周側側面部119dが形成されている。   On the piston top surface 118, as shown in FIG. 12, four serrated surfaces 119 are formed along the circumferential direction. The serrated surface 119 includes a gently inclined surface portion 119a that is gently inclined in the circumferential direction, and a steeply inclined surface portion 119b that is abruptly inclined in the circumferential direction. The gently inclined surface portion 119a and the steeply inclined surface portion 119b are formed on the top surface portion 118a. It is also gently inclined in the radial direction toward the center. An inner peripheral side surface portion 119c and an outer peripheral side surface portion 119d are formed on the radial side surfaces of the gently inclined surface portion 119a and the steeply inclined surface portion 119b.

このように構成される特許文献1の内燃機関100は、ピストン頂面118の周方向に沿って緩傾斜面部119aと急傾斜面部119bからなる鋸歯状面119が形成されているため、圧縮行程時に燃焼室120の混合気が鋸歯状面119の頂部から谷部に向かって流れ、シリンダ122の内部にスワール流(横渦)が発生する。そして、特許文献1によれば、圧縮行程終期の上死点近傍において、鋸歯状面119の頂部から谷部に到達したスワール流が、鋸歯状面119の急傾斜面部119bに沿ってシリンダ上方へと向かい、ピストン頂面118の上方に設けられた点火装置126にスワール流が接近することで、点火装置126による混合気の着火が促進され、ノッキングの発生が抑制される、とされている。   In the internal combustion engine 100 of Patent Document 1 configured as described above, a serrated surface 119 including a gently inclined surface portion 119a and a steeply inclined surface portion 119b is formed along the circumferential direction of the piston top surface 118. The air-fuel mixture in the combustion chamber 120 flows from the top of the serrated surface 119 toward the valley, and a swirl flow (lateral vortex) is generated inside the cylinder 122. According to Patent Document 1, near the top dead center at the end of the compression stroke, the swirl flow that reaches the valley from the top of the serrated surface 119 moves upward along the steeply inclined surface 119b of the serrated surface 119. The swirl flow approaches the ignition device 126 provided above the piston top surface 118, so that the ignition of the air-fuel mixture by the ignition device 126 is promoted and the occurrence of knocking is suppressed.

また、特許文献1によれば、鋸歯状面119の緩傾斜面部119aは、頂面部118aに向かって径方向にも緩やかに傾斜しているため、緩傾斜面部119aに沿って頂面部118aに向かって流れる時計周り方向の捻れ流が発生し、燃焼室120の混合気が立体的に攪拌され、ノッキングの発生が一段と抑止される、とされている。   Further, according to Patent Document 1, the gently inclined surface portion 119a of the serrated surface 119 is gently inclined in the radial direction toward the top surface portion 118a, and therefore, toward the top surface portion 118a along the gently inclined surface portion 119a. It is said that a clockwise twisted flow is generated, the air-fuel mixture in the combustion chamber 120 is three-dimensionally agitated, and the occurrence of knocking is further suppressed.

要するに、この特許文献1にかかる内燃機関100は、圧縮行程において、鋸歯状面119で囲まれている頂面部118aに向かって混合気が集まり易いピストン頂面118の形状とすることで、圧縮行程終期の上死点近傍において、ピストン頂面118の中央部上方に設けられた点火装置126に向かって混合気を導流し、混合気の着火を促進することで、ノッキングの発生を抑制するものである。   In short, the internal combustion engine 100 according to Patent Document 1 has the shape of the piston top surface 118 in which the air-fuel mixture easily collects toward the top surface portion 118a surrounded by the serrated surface 119 in the compression stroke. In the vicinity of the top dead center at the final stage, the air-fuel mixture is guided toward the ignition device 126 provided above the center of the piston top surface 118 to promote the ignition of the air-fuel mixture, thereby suppressing the occurrence of knocking. It is.

特開2007−278095号公報JP 2007-278095 A

ところで、圧縮行程と同じくピストンの上昇行程である排気行程においても、上述した圧縮行程における混合気の流れと基本的に同じことが言える。すなわち、上述した特許文献1のピストン110では、排気行程においても頂面部118aに向かって排気ガスが集まり易くなっているため、排気行程時にシリンダ122の内周壁側よりも中央側の方が相対的に高い圧力状態となる。   By the way, the same thing can be said in the exhaust stroke which is the upward stroke of the piston as in the compression stroke. That is, in the piston 110 of Patent Document 1 described above, exhaust gas tends to gather toward the top surface portion 118a even in the exhaust stroke. High pressure state.

排気行程における掃気を円滑にするためには、排気バルブ129の近傍にある排気ガスの圧力を高める必要があるが、特許文献1の内燃機関100では、排気バルブ129が設置されているシリンダ122の内周壁側の圧力が低くなることから、排気行程において掃気が十分に行なわれず、排気ガスが残留し易い。排気行程において排気ガスの掃気が十分に行われないと、残留した排気ガスが原因となって、次行程の吸入行程時に混合気の温度が上昇し、ノッキングを助長する大きな要因となる。
また近年の研究によれば、排気行程時の残留排気ガスを減少させることが、ノッキングを抑制する上で特に重要であることが分かってきた。
In order to make scavenging in the exhaust stroke smooth, it is necessary to increase the pressure of the exhaust gas in the vicinity of the exhaust valve 129. In the internal combustion engine 100 of Patent Document 1, the cylinder 122 in which the exhaust valve 129 is installed is used. Since the pressure on the inner peripheral wall side becomes low, scavenging is not sufficiently performed in the exhaust stroke, and the exhaust gas tends to remain. If the exhaust gas is not sufficiently scavenged during the exhaust stroke, the remaining exhaust gas causes the temperature of the air-fuel mixture to rise during the intake stroke of the next stroke, which is a major factor in promoting knocking.
Recent research has shown that reducing residual exhaust gas during the exhaust stroke is particularly important in reducing knocking.

本発明はこのような従来の課題に鑑みなされた発明であって、内燃機関において、排気行程時のシリンダ内の排気ガスの掃気を促進し、残留排気ガスを減少させることでノッキングの発生を抑制する手段を実現することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a conventional problem, and in an internal combustion engine, the scavenging of exhaust gas in the cylinder during the exhaust stroke is promoted, and the occurrence of knocking is suppressed by reducing the residual exhaust gas. It aims at realizing the means to do.

本発明は、上述したような従来技術の課題を解決するために発明されたものであって、
本発明の内燃機関は、シリンダ内に配置されたピストンと、該ピストンの頂面との間で燃焼室を画定するシリンダヘッドとを備え、該シリンダヘッドには、平面視において前記ピストン頂面の外周側の位置に、吸気バルブと排気バルブとが配置されている内燃機関において、前記ピストン頂面の中心側および外周側の位置にそれぞれ開口端部を有し、平面視において前記中心側の開口端部と前記外周側の開口端部とを結ぶ直線に対して所定側の方向に迂回するように湾曲もしくは屈曲して形成された流路を前記ピストンの頂面に少なくとも1つ形成したことを特徴とする。
また、好ましくは、流路はピストン頂面に、孔形状、溝形状、もしくは孔と溝形状によって形成されるとよい。
The present invention was invented in order to solve the problems of the prior art as described above,
An internal combustion engine according to the present invention includes a piston disposed in a cylinder and a cylinder head that defines a combustion chamber between the piston and a top surface of the piston. In an internal combustion engine in which an intake valve and an exhaust valve are arranged at positions on the outer peripheral side, the piston top surface has opening ends at the center side and outer peripheral side positions, respectively, and the center side opening in plan view That at least one flow path formed by bending or bending so as to detour in a predetermined direction with respect to a straight line connecting the end and the opening end on the outer peripheral side is formed on the top surface of the piston. Features.
Preferably, the flow path is formed on the top surface of the piston by a hole shape, a groove shape, or a hole and groove shape.

本発明の内燃機関をこのように構成すれば、ピストン頂面の中心側および外周側の位置に開口端部を有し、平面視において前記中心側の開口端部と前記外周側の開口端部とを結ぶ直線に対して所定側の方向に迂回するように湾曲もしくは屈曲して形成された流路を、ピストン頂面に少なくとも1つ形成するため、排気行程時に、シリンダの中央側にある排気ガスが、流路を通ってシリンダの内周壁側へと流動し、シリンダ内に所定側周り方向の上向きのスワール流が発生する。   If the internal combustion engine of this invention is comprised in this way, it will have an opening edge part in the position of the center side of a piston top surface, and an outer peripheral side, and the opening edge part of the said center side and the opening edge part of the said outer periphery side in planar view In order to form at least one flow path that is curved or bent so as to detour in a predetermined direction with respect to a straight line that connects to the exhaust line, the exhaust located on the center side of the cylinder during the exhaust stroke is formed. The gas flows through the flow path to the inner peripheral wall side of the cylinder, and an upward swirl flow around the predetermined side is generated in the cylinder.

このため、平面視においてピストン頂面の外周側にある排気バルブ近傍の圧力を高くすることができ、排気行程時の排気ガスの掃気が促進される。よって、シリンダ内に残留した排気ガスが原因となって、次行程の吸入行程時に混合気の温度が上昇するのを防ぐことができ、ノッキングの発生を抑制することが可能となる。   For this reason, the pressure in the vicinity of the exhaust valve on the outer peripheral side of the piston top surface in a plan view can be increased, and the scavenging of the exhaust gas during the exhaust stroke is promoted. Accordingly, it is possible to prevent the temperature of the air-fuel mixture from rising during the intake stroke of the next stroke due to the exhaust gas remaining in the cylinder, and it is possible to suppress the occurrence of knocking.

また上記発明において、前記流路の外周側の開口端部を、前記流路の中心側の開口端部に対して、ピストン頂面の中心を基点として、所定側周り方向に所定角度ずらした位置に形成することが望ましい。
このように構成すれば、外周側の開口端部から流出する排気ガスの平面視の流線方向を、スワール流の流れ方向に対して平行に近づけることができるため、排気行程時に上向きの強いスワール流を発生させることが可能となる。
Further, in the above invention, the position where the opening end on the outer peripheral side of the flow path is shifted from the opening end on the center side of the flow path by a predetermined angle around the predetermined side with the center of the piston top surface as a base point It is desirable to form.
With this configuration, the streamline direction in plan view of the exhaust gas flowing out from the opening end on the outer peripheral side can be made parallel to the flow direction of the swirl flow, so that a strong swirl upward during the exhaust stroke It is possible to generate a flow.

また上記発明において、前記流路を中心側の開口端部から外周側の開口端部に向かって延びる孔によって構成するとともに、前記流路の流路断面を、その中心側の開口端部から外周側の開口端部に向かって次第に小さくなるように構成することが望ましい。
このように構成すれば、気体流路の中心側の開口端部から流入した排気ガスが、気体流路の途中で漏れ出ることなく、外周側の開口端部から流出するため、排気行程時に上向きのより強いスワール流を発生させることができる。
Further, in the above invention, the flow path is constituted by a hole extending from the opening end on the central side toward the opening end on the outer peripheral side, and the cross section of the flow path of the flow path is formed on the outer periphery from the opening end on the central side. It is desirable to configure so as to gradually decrease toward the opening end on the side.
If configured in this way, the exhaust gas flowing in from the opening end on the center side of the gas flow path flows out from the opening end on the outer peripheral side without leaking in the middle of the gas flow path. A stronger swirl flow can be generated.

さらに前記流路の流路断面を、その中心側の開口端部から外周側の開口端部に向かって次第に小さくなるように構成するため、気体流路の中心側の開口端部から排気ガスが流入し易くなるとともに、外周側の開口端部から流出する排気ガスの流速を早めることができるため、排気行程時に上向きのより強いスワール流を発生させることができる。   Further, the flow passage cross section of the flow passage is configured so as to gradually become smaller from the opening end on the center side toward the opening end on the outer peripheral side, so that the exhaust gas flows from the opening end on the center side of the gas flow passage. In addition to facilitating inflow, the flow rate of the exhaust gas flowing out from the opening end on the outer peripheral side can be increased, so that a stronger upward swirl flow can be generated during the exhaust stroke.

また上記発明において、前記吸気バルブの開口部の外周縁の内、所定側回り方向のスワール流に対して上流側に位置する外周縁に沿って、前記燃焼室に向けて突出する防流部を形成することが望ましい。
このような防流部が形成されていれば、排気行程終期のオーバーラップ時に、排気ガスが吸気バルブから流入するのを防ぐことができる。
Further, in the above invention, the flow preventing portion that protrudes toward the combustion chamber along the outer peripheral edge located upstream of the swirl flow around the predetermined side in the outer peripheral edge of the opening of the intake valve. It is desirable to form.
If such a flow preventing portion is formed, it is possible to prevent the exhaust gas from flowing in from the intake valve at the time of overlap at the end of the exhaust stroke.

本発明によれば、ピストン頂面の中心側および外周側の位置に開口端部を有し、平面視において前記中心側の開口端部と前記外周側の開口端部とを結ぶ直線に対して所定側の方向に迂回するように湾曲もしくは屈曲して形成された流路を前記ピストンの頂面に少なくとも1つ形成されているため、排気行程時に、シリンダ内に上向きのスワール流を発生させることができる。   According to the present invention, with respect to a straight line that has opening end portions at positions on the center side and outer periphery side of the piston top surface and connects the opening end portion on the center side and the opening end portion on the outer periphery side in plan view. Since at least one flow path that is curved or bent so as to detour in a predetermined direction is formed on the top surface of the piston, an upward swirl flow is generated in the cylinder during the exhaust stroke. Can do.

このため、平面視においてピストン頂面の外周側にある排気バルブ近傍の圧力を高くすることができ、排気行程時の排気ガスの掃気が促進される。よって、シリンダ内に残留した排気ガスが原因となって、次行程の吸入行程時に混合気の温度が上昇するのを防ぐことができるため、ノッキングの発生を抑制できる。   For this reason, the pressure in the vicinity of the exhaust valve on the outer peripheral side of the piston top surface in a plan view can be increased, and the scavenging of the exhaust gas during the exhaust stroke is promoted. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the air-fuel mixture from rising during the intake stroke of the next stroke due to the exhaust gas remaining in the cylinder, so that the occurrence of knocking can be suppressed.

本発明の内燃機関を示した概略断面図である。1 is a schematic sectional view showing an internal combustion engine of the present invention. 本発明の内燃機関のピストン頂面を示した平面図である。It is the top view which showed the piston top surface of the internal combustion engine of this invention. 本発明の内燃機関にかかるスワール流生成流路の平面形状を示した平面図である。It is the top view which showed the planar shape of the swirl flow production | generation flow path concerning the internal combustion engine of this invention. 本発明の内燃機関にかかるスワール流生成流路の他の平面形状を示した平面図である。It is the top view which showed the other planar shape of the swirl flow production | generation flow path concerning the internal combustion engine of this invention. 本発明の内燃機関にかかるスワール流生成流路の縦断形状を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the vertical shape of the swirl flow production | generation flow path concerning the internal combustion engine of this invention. 本発明の内燃機関において、排気行程中のシリンダ内に発生するスワール流を説明するための説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a swirl flow generated in a cylinder during an exhaust stroke in the internal combustion engine of the present invention. 本発明の内燃機関において、排気行程中のシリンダ径方向の圧力分布を説明するための説明図である。In the internal combustion engine of the present invention, it is an explanatory diagram for explaining the pressure distribution in the cylinder radial direction during the exhaust stroke. 本発明の内燃機関において、吸気バルブの外周縁に防流部(シュラウド)を形成したシリンダヘッドをピストン頂面側から視認した平面図である。In the internal combustion engine of this invention, it is the top view which visually recognized from the piston top surface side the cylinder head which formed the flow prevention part (shroud) in the outer periphery of an intake valve. 本発明の第2の実施形態の内燃機関のピストン頂面を示した平面図である。It is the top view which showed the piston top surface of the internal combustion engine of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の内燃機関にかかるスワール流生成流路の縦断形状を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the vertical shape of the swirl flow production | generation flow path concerning the internal combustion engine of the 2nd Embodiment of this invention. 特許文献1の内燃機関を示した概略断面図である。1 is a schematic sectional view showing an internal combustion engine of Patent Document 1. FIG. 特許文献1の内燃機関のピストン頂面を示した斜視図である。6 is a perspective view showing a piston top surface of an internal combustion engine of Patent Document 1. FIG.

以下、本発明の実施の形態について図面などを基に詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではなく、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限り、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明に過ぎない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
However, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the following embodiments are the same unless otherwise specified. It is not intended to limit the scope of the invention only, but merely an explanation.

<第1の実施形態>
本発明の内燃機関1は、吸入、圧縮、爆発、排気の4つの行程によって1サイクルを終了する4サイクル内燃機関である。図1は、本発明の4サイクル内燃機関を示した概略断面図であって、内燃機関が排気行程にある状態を示した概略断面図である。図2は、本発明の4サイクル内燃機関のピストン頂面を示した平面図である。
<First Embodiment>
The internal combustion engine 1 of the present invention is a four-cycle internal combustion engine that completes one cycle by four strokes of suction, compression, explosion, and exhaust. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a four-cycle internal combustion engine of the present invention, and is a schematic cross-sectional view showing a state in which the internal combustion engine is in an exhaust stroke. FIG. 2 is a plan view showing a piston top surface of the four-cycle internal combustion engine of the present invention.

図1に示したように、本発明の内燃機関1は、円筒状のシリンダ22と、シリンダ22の内部に往復動自在に配置されたピストン10と、シリンダ22の上部(ピストン10のピストン頂面18側)に配置されたシリンダヘッド24とを備えている。   As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 1 of the present invention includes a cylindrical cylinder 22, a piston 10 that is reciprocally disposed inside the cylinder 22, an upper portion of the cylinder 22 (a piston top surface of the piston 10). 18) and a cylinder head 24 arranged on the 18th side.

ピストン10は、不図示のクランクシャフトと連結されたコンロッド40と回転可能に連結されており、コンロッド40の上下動に伴って、シリンダ22の内部を軸方向に往復移動する。また、ピストン10のピストン頂面18は、その中央部が緩やかに凹んだすり鉢状に形成されるとともに、その外周にはシリンダ22の内周壁22a側に向かって傾斜するスキッシュ面19が形成されている。また、ピストン頂面18の凹状部17からスキッシュ面19にかけて、後述するスワール流生成流路12が複数形成されている。   The piston 10 is rotatably connected to a connecting rod 40 connected to a crankshaft (not shown), and reciprocates in the cylinder 22 in the axial direction as the connecting rod 40 moves up and down. In addition, the piston top surface 18 of the piston 10 is formed in a mortar shape with a central portion gently recessed, and a squish surface 19 that is inclined toward the inner peripheral wall 22a side of the cylinder 22 is formed on the outer periphery thereof. Yes. Also, a plurality of swirl flow generation channels 12 described later are formed from the concave portion 17 of the piston top surface 18 to the squish surface 19.

シリンダヘッド24は、シリンダ22の上部に接続固定されており、上死点にあるピストン10のピストン頂面18との間で燃焼室20を画定する。本発明において燃焼室20の形状は特に限定されるものではなく、図1に示した半球形型の燃焼室のほかに、多球形型やクサビ型、ペントルーフ型などの各種の形状を採用することができる。   The cylinder head 24 is connected and fixed to the upper portion of the cylinder 22, and defines a combustion chamber 20 with the piston top surface 18 of the piston 10 at the top dead center. In the present invention, the shape of the combustion chamber 20 is not particularly limited, and various shapes such as a multispherical type, a wedge type, and a pent roof type may be employed in addition to the hemispherical type combustion chamber shown in FIG. Can do.

また、シリンダヘッド24には、図2に示した平面視において、ピストン頂面18の略中心部に位置し、燃焼室20の中央部に向けて突設される点火装置26が設置されるとともに、ピストン頂面18の外周側の位置には、2つの吸気バルブ28,28および2つの排気バルブ29,29が設置されている。そして、図1に示した排気行程時において、排気バルブ29が開弁し、シリンダ22の内部にある排気ガスが排気ポート29aから排出されるようになっている。   In addition, the cylinder head 24 is provided with an ignition device 26 that is positioned substantially at the center of the piston top surface 18 and protrudes toward the center of the combustion chamber 20 in the plan view shown in FIG. Two intake valves 28, 28 and two exhaust valves 29, 29 are installed on the outer peripheral side of the piston top surface 18. In the exhaust stroke shown in FIG. 1, the exhaust valve 29 is opened, and the exhaust gas inside the cylinder 22 is discharged from the exhaust port 29a.

また、特に図示しないが、ピストン10が上死点付近にある排気行程終期においては、排気バルブ29が開弁した状態で吸気バルブ28の開弁が開始され、一時的に排気バルブ29と吸気バルブ28とが同時に開弁される、いわゆるオーバーラップ状態となる。   Although not particularly shown, at the end of the exhaust stroke when the piston 10 is near top dead center, the intake valve 28 is opened with the exhaust valve 29 opened, and the exhaust valve 29 and the intake valve are temporarily opened. 28 is opened at the same time, so-called overlapping state.

スワール流生成流路12は、図2に示したように、ピストン頂面18の中心側から外周側に向かって時計回り方向に湾曲して延びている。
すなわち、図2のように、ピストン頂面18の中心側に開口端部12a、および外周側に開口端部12bをそれぞれ有し、平面視において中心側の開口端部12aと外周側の開口端部12bとを結ぶ直線に対して、図2において、例えば、直線Lに対して左側方向に迂回するように湾曲して形成されている。
また、本実施形態では、8本のスワール流生成流路12が、各々、ピストン頂面18の中心に対して所定の角度ずらされた位置に形成されている。
As shown in FIG. 2, the swirl flow generation channel 12 extends in a clockwise direction from the center side of the piston top surface 18 toward the outer peripheral side.
That is, as shown in FIG. 2, the piston top surface 18 has an open end 12a on the center side and an open end 12b on the outer peripheral side, and the open end 12a on the central side and the open end on the outer peripheral side in plan view. In FIG. 2, for example, the straight line connecting the portion 12 b is curved so as to detour in the left direction with respect to the straight line L.
In the present embodiment, the eight swirl flow generation channels 12 are each formed at a position shifted by a predetermined angle with respect to the center of the piston top surface 18.

排気行程において、シリンダ22の内周壁22a近傍にある排気ガスは、内周壁22aの粘性抵抗により、シリンダ22の中央側にある排気ガスよりも相対的に流動し難い状態にある。よって、ピストン10が上昇を開始する排気行程初期におけるシリンダ22の内部圧力は、シリンダ22の内周壁22a近傍に比べて中央側の方が相対的に高くなる。また、ピストン頂面18の中央部が凹んでいると、排気ガスが集まり易いため、この部分の圧力が他の部分よりも高くなる。   In the exhaust stroke, the exhaust gas in the vicinity of the inner peripheral wall 22a of the cylinder 22 is less likely to flow than the exhaust gas on the center side of the cylinder 22 due to the viscous resistance of the inner peripheral wall 22a. Therefore, the internal pressure of the cylinder 22 at the beginning of the exhaust stroke when the piston 10 starts to rise is relatively higher on the center side than in the vicinity of the inner peripheral wall 22a of the cylinder 22. Further, if the central portion of the piston top surface 18 is recessed, the exhaust gas tends to collect, so that the pressure in this portion is higher than in other portions.

したがってピストン頂面18に、ピストン頂面18の中心側から外周側に向かって延びる流路(スワール流生成流路12)を形成することで、シリンダ22の中央側にある排気ガスが、スワール流生成流路12を通って、シリンダ22の内周壁22a側へと流動する。   Therefore, by forming a flow path (swirl flow generation flow path 12) extending from the center side of the piston top face 18 toward the outer peripheral side on the piston top face 18, the exhaust gas at the center side of the cylinder 22 is swirled. It flows to the inner peripheral wall 22 a side of the cylinder 22 through the generation flow path 12.

また、スワール流生成流路12が、ピストン頂面18の中心側から外周側に向かって時計回り方向に湾曲して延びているため、図3に拡大して示したように、スワール流生成流路12の外周側の開口端部12bから流出した排気ガスの流出方向線(流線12h)は、シリンダ22の内周壁22aに対して鋭角に衝突して、シリンダ22の内部に時計回り方向のスワール流sを発生させる。   Further, since the swirl flow generation flow path 12 extends in a clockwise direction from the center side of the piston top surface 18 toward the outer peripheral side, the swirl flow generation flow 12 is enlarged as shown in FIG. The exhaust gas outflow direction line (streamline 12h) flowing out from the opening end 12b on the outer peripheral side of the passage 12 collides with the inner peripheral wall 22a of the cylinder 22 at an acute angle, and enters the inside of the cylinder 22 in the clockwise direction. A swirl flow s is generated.

このように、ピストン頂面18に、その中心側から外周側に向かって時計回り方向に湾曲して延びる流路(スワール流生成流路12)を形成すれば、排気行程時にスワール流生成流路12の中心側の開口端部12aから外周側の開口端部12bへと排気ガスが流れ、シリンダ22の内部に時計回り方向の上向きのスワール流sを発生させることができる。   In this way, if a flow path (swirl flow generation flow path 12) extending in the clockwise direction from the center side toward the outer peripheral side is formed on the piston top surface 18, the swirl flow generation flow path during the exhaust stroke is formed. The exhaust gas flows from the opening end portion 12 a on the center side of 12 to the opening end portion 12 b on the outer peripheral side, and an upward swirl flow s in the clockwise direction can be generated inside the cylinder 22.

また、図3に拡大して示したように、スワール流生成流路12の外周側の開口端部12bは、中心側の開口端部12aに対して、ピストン頂面18の中心Oを基点として、時計周り方向に所定角度αだけずらされた位置に形成されている。したがって、例えば中心側の開口端部12aと外周側の開口端部12bとが同一の半径上に形成されている場合と比べて、スワール流生成流路12を緩やかに湾曲させることができる。また、外周側の開口端部12bから流出される排気ガスの平面視の流線方向12hを、スワール流sの流れ方向に対して平行に近づけることができ、排気行程時に上向きの強いスワール流を発生させることが可能となる。   Further, as shown in an enlarged view in FIG. 3, the opening end 12b on the outer peripheral side of the swirl flow generation channel 12 is based on the center O of the piston top surface 18 with respect to the opening end 12a on the center side. , And are formed at positions shifted by a predetermined angle α in the clockwise direction. Therefore, for example, the swirl flow generation flow path 12 can be gently curved as compared with the case where the opening end 12a on the center side and the opening end 12b on the outer peripheral side are formed on the same radius. In addition, the streamline direction 12h in plan view of the exhaust gas flowing out from the opening end 12b on the outer peripheral side can be made parallel to the flow direction of the swirl flow s, and a strong swirl flow upward can be generated during the exhaust stroke. Can be generated.

なお、スワール流生成流路12の平面線形は、外周側の開口端部12bから流出した排気ガスの流線方向12hが、シリンダ22の内周壁22aに対して鋭角に衝突し、シリンダ22の内部に上向きのスワール流sを発生させるような形状であればよく、必ずしも上述した湾曲状には限定されない。例えば、図4の(a)に示したように、直線部12sと屈曲部12cとが組み合わされることで時計回り方向に屈曲した平面形状であってもよく、図4の(b)に示したように、直線部12sが多折されることで時計回り方向に屈曲した平面形状であってもよい。ただし、排気ガスの流れを円滑にし、強いスワール流sを発生させるためには、できるだけ圧力損失が小さくなるような平面形状が好ましく、図3に示したような緩やかな湾曲形状が最も適している。   The planar alignment of the swirl flow generation channel 12 is such that the streamline direction 12h of the exhaust gas flowing out from the opening end 12b on the outer peripheral side collides with the inner peripheral wall 22a of the cylinder 22 at an acute angle, Any shape may be used as long as the upward swirl flow s is generated, and the shape is not necessarily limited to the curved shape described above. For example, as shown in FIG. 4A, a planar shape bent in the clockwise direction by combining the linear portion 12s and the bent portion 12c may be used, as shown in FIG. Thus, the planar shape bent clockwise may be sufficient as the straight part 12s is folded many times. However, in order to make the exhaust gas flow smooth and generate a strong swirl flow s, a planar shape that minimizes the pressure loss is preferable, and a gentle curved shape as shown in FIG. 3 is most suitable. .

また、本実施形態のスワール流生成流路12は、中心側の開口端部12aと外周側の開口端部12bとの間を穿孔することで形成されており、その流路断面は孔形状に形成されている。このように、スワール流生成流路12の流路断面が孔形状に形成されていれば、中心側の開口端部12aから流入した排気ガスが、流路の途中で漏れることなく外周側の開口端部12bから流出するため、シリンダ22の内部に強いスワール流sを発生させることができる。   In addition, the swirl flow generation channel 12 of the present embodiment is formed by drilling between the opening end 12a on the center side and the opening end 12b on the outer peripheral side, and the channel cross section has a hole shape. Is formed. In this way, if the cross section of the swirl flow generation flow path 12 is formed in a hole shape, the exhaust gas flowing in from the opening end 12a on the center side does not leak in the middle of the flow path and opens on the outer peripheral side. Since it flows out from the end portion 12b, a strong swirl flow s can be generated inside the cylinder 22.

また、スワール流生成流路12の縦断形状は、上述した平面形状と同じ理由により、図5に拡大して示したような緩やかな湾曲形状に形成されるのが好ましい。また、スワール流生成流路12の中心側の開口端部12aにおける流入方向線(流線12v1)は、できるだけ排気ガスを取り込み易いように、ピストンの軸方向線vに対して平行に近くなるように形成されるのが好ましい。一方、スワール流生成流路12の外周側の開口端部12bにおける流出方向線(流線12v2)は、排気ガスが取り込まれ難く、且つ、強い上向きのスワール流sが生成されるように、ピストンの軸方向線vの垂線に対して若干上向きに形成されるのが好ましい。したがって、外周側の開口端部12bは、図5に示したように、ピストン頂面18の外周に形成されたスキッシュ面19に位置するように形成するのがよい。   Moreover, it is preferable that the longitudinal shape of the swirl flow generation flow path 12 is formed in a gently curved shape as shown in an enlarged view in FIG. 5 for the same reason as the planar shape described above. Further, the inflow direction line (stream line 12v1) at the opening end portion 12a on the center side of the swirl flow generation flow path 12 is close to be parallel to the axial line v of the piston so that exhaust gas can be taken in as much as possible. Is preferably formed. On the other hand, the outflow direction line (stream line 12v2) at the opening end 12b on the outer peripheral side of the swirl flow generation channel 12 is such that the exhaust gas is hardly taken in and a strong upward swirl flow s is generated. Preferably, it is formed slightly upward with respect to the perpendicular to the axial line v. Therefore, the opening end 12b on the outer peripheral side is preferably formed so as to be positioned on the squish surface 19 formed on the outer periphery of the piston top surface 18, as shown in FIG.

上記内容を踏まえると、スワール流生成流路12において、中心側の開口端部12aから外周側の開口端部12bに向けて排気ガスを流れ易くするためには、少なくとも外周側の開口端部12bにおける流線12v2を、中心側の開口端部12aにおける流線12v1よりもピストンの軸方向線vに対して垂直に近くなるように形成することが好ましい。   In view of the above, in the swirl flow generation flow path 12, in order to make the exhaust gas easily flow from the opening end 12a on the central side toward the opening end 12b on the outer peripheral side, at least the opening end 12b on the outer peripheral side. It is preferable to form the streamline 12v2 in the cylinder so as to be closer to the axis line v of the piston than the streamline 12v1 in the opening end 12a on the center side.

また、図3および図5に拡大して示したように、スワール流生成流路12の流路断面を、ピストン頂面18の中心側から外周側に向かって流路断面が次第に小さくなるように形成することで、スワール流生成流路12の中心側の開口端部12aから外周側の開口端部12bに向けて排気ガスがより流れ易くなり、排気行程においてより強いスワール流sを発生させることが可能となる。   Further, as shown in enlarged views in FIGS. 3 and 5, the flow path cross section of the swirl flow generation flow path 12 is gradually reduced from the center side of the piston top surface 18 toward the outer peripheral side. By forming the exhaust gas, it becomes easier for the exhaust gas to flow from the opening end 12a on the center side of the swirl flow generation channel 12 toward the opening end 12b on the outer peripheral side, and a stronger swirl flow s is generated in the exhaust stroke. Is possible.

本発明においては、上述したようなスワール流生成流路12がピストン頂面18に少なくとも1本以上形成されていれば、排気行程中のシリンダ22の内部に上向きのスワール流sが生成される。ただし、より強い上向きのスワール流sを発生させるために、上述した実施形態のように、複数本のスワール流生成流路12がピストン頂面18に形成されていることが好ましい。   In the present invention, when at least one swirl flow generation channel 12 as described above is formed on the piston top surface 18, an upward swirl flow s is generated inside the cylinder 22 during the exhaust stroke. However, in order to generate a stronger upward swirl flow s, it is preferable that a plurality of swirl flow generation channels 12 are formed on the piston top surface 18 as in the above-described embodiment.

次に、上述したスワール流生成流路12の作用について説明する。
上述したように、シリンダ22の内周壁22a近傍にある排気ガスは、内周壁22aの粘性抵抗により、シリンダ22の中央側にある排気ガスよりも相対的に流動し難い状態にある。したがって、ピストン10が上昇すると、図6の(b)に断面視で示したように、シリンダ22の中央側にある排気ガスが、スワール流生成流路12の中心側の開口端部12aから流入して、スワール流生成流路12の内部をシリンダ22の内周壁22a側へと流動し、外周側の開口端部12bから流出する。
Next, the effect | action of the swirl flow production | generation flow path 12 mentioned above is demonstrated.
As described above, the exhaust gas in the vicinity of the inner peripheral wall 22a of the cylinder 22 is less likely to flow relative to the exhaust gas at the center side of the cylinder 22 due to the viscous resistance of the inner peripheral wall 22a. Therefore, when the piston 10 is lifted, the exhaust gas on the center side of the cylinder 22 flows in from the opening end portion 12a on the center side of the swirl flow generation flow path 12 as shown in a sectional view in FIG. Then, the inside of the swirl flow generation flow path 12 flows toward the inner peripheral wall 22a side of the cylinder 22 and flows out from the opening end 12b on the outer peripheral side.

そして上述したように、スワール流生成流路12は、ピストン頂面18の中心側から外周側に向かって時計回り方向に湾曲して延びているため、外周側の開口端部12bから流出した排気ガスが、シリンダ22の内周壁22aに対して平面視で鋭角に衝突して、図6の(a)および(b)に示したように、シリンダ22の内部に時計回りの上向きのスワール流sを発生させる。   As described above, since the swirl flow generation flow path 12 extends in a clockwise direction from the center side of the piston top surface 18 toward the outer peripheral side, the exhaust gas flowing out from the opening end 12b on the outer peripheral side. The gas collides with the inner peripheral wall 22a of the cylinder 22 at an acute angle in plan view, and as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), a clockwise upward swirl flow s is generated inside the cylinder 22. Is generated.

このように、シリンダ22の内部にスワール流sが発生すると、シリンダ22内部の径方向の圧力分布は、図7に示したように、シリンダ22の中央側よりも内周壁22a側の方が相対的に高い圧力状態となる。したがって、平面視でピストン頂面18の外周側に位置する排気バルブ29近傍の圧力が高くなり、排気行程における排気ガスの掃気が促進される。また、発生するスワール流sが上向きであるため、燃焼室20の上部に設置されている排気バルブ29への掃気が、より促進される。
よって、残留した排気ガスが原因となって、次行程の吸入行程時に混合気の温度が上昇するのを防ぐことができ、ノッキングの発生が抑制される。
Thus, when the swirl flow s is generated inside the cylinder 22, the radial pressure distribution inside the cylinder 22 is more relative to the inner peripheral wall 22 a side than to the center side of the cylinder 22, as shown in FIG. 7. High pressure state. Therefore, the pressure in the vicinity of the exhaust valve 29 located on the outer peripheral side of the piston top surface 18 in a plan view is increased, and the scavenging of the exhaust gas in the exhaust stroke is promoted. In addition, since the generated swirl flow s is upward, scavenging to the exhaust valve 29 installed at the upper part of the combustion chamber 20 is further promoted.
Therefore, it is possible to prevent the temperature of the air-fuel mixture from rising during the intake stroke of the next stroke due to the remaining exhaust gas, and the occurrence of knocking is suppressed.

なお、上述した排気行程中に発生する上向きのスワール流sは、同じくピストン10の上昇行程である圧縮行程時にも発生する。よって、圧縮行程時のシリンダ22内部の径方向の圧力分布も、基本的には上述した図7と同じような分布となり、シリンダ22の中央側よりも内周壁22a側の方が相対的に高い圧力状態となる。したがって、平面視でピストン頂面18の中心側に位置する点火装置26近傍の混合気の圧力が低くなって、上述した特許文献1の内燃機関100とは反対に、混合気の着火性に劣るとも考えられる。   Note that the upward swirl flow s generated during the exhaust stroke described above also occurs during the compression stroke, which is also the upward stroke of the piston 10. Therefore, the radial pressure distribution in the cylinder 22 during the compression stroke is basically the same as that in FIG. 7 described above, and is relatively higher on the inner peripheral wall 22a side than on the center side of the cylinder 22. It becomes a pressure state. Therefore, the pressure of the air-fuel mixture in the vicinity of the ignition device 26 located on the center side of the piston top surface 18 in a plan view is reduced, and the ignitability of the air-fuel mixture is inferior to the internal combustion engine 100 of Patent Document 1 described above. You might also say that.

しかしながら、点火装置26によって混合気に着火されるのは、圧縮行程の最後、すなわちピストン10が上死点に達した場合である。この状態では、スワール流sも相当程度減衰しているため、燃焼室20の圧力分布は、混合気の着火性に悪影響を及ぼすような圧力分布とはならない。また特に、図1に示したように、燃焼室20の頂部に点火装置26が設置されていれば、ピストン10が上死点に達した状態において、点火装置26に向かって混合気が集まり易くなっており、混合気の着火性にも優れている。   However, the air-fuel mixture is ignited by the ignition device 26 at the end of the compression stroke, that is, when the piston 10 reaches top dead center. In this state, since the swirl flow s is also attenuated to a considerable extent, the pressure distribution in the combustion chamber 20 does not become a pressure distribution that adversely affects the ignitability of the air-fuel mixture. In particular, as shown in FIG. 1, if the ignition device 26 is installed at the top of the combustion chamber 20, the air-fuel mixture easily gathers toward the ignition device 26 when the piston 10 reaches the top dead center. It has excellent ignitability of air-fuel mixture.

また、図8に示したように、吸気バルブ28の開口部の外周縁の内、排気行程時に生成される時計回りのスワール流sの流れ方向に対して上流側に位置する外周縁に沿って、燃焼室20に向けて突出するシュラウド(防流部30)を形成することで、排気行程終期において一時的に排気バルブ29と吸気バルブ28とが同時に開弁されるオーバーラップ状態において、吸気バルブ28の開口部に排気ガスが侵入するのを防止することができる。   Further, as shown in FIG. 8, along the outer peripheral edge located upstream from the flow direction of the clockwise swirl flow s generated during the exhaust stroke, out of the outer peripheral edge of the opening of the intake valve 28. In the overlap state in which the exhaust valve 29 and the intake valve 28 are temporarily opened at the end of the exhaust stroke by forming a shroud (flow prevention portion 30) that protrudes toward the combustion chamber 20, the intake valve It is possible to prevent the exhaust gas from entering the opening 28.

またこの際、図8に示したように、上述した防流部30に加えて(または防流部30とは別に)、排気バルブ29の開口部の外周縁の内、排気行程時に生成されるスワール流sの流れ方向に対して下流側に位置する外周縁に沿って、燃焼室20に向けて突出するシュラウド(導流部32)を形成すれば、排気ガスを排気バルブ29の開口部に円滑に導くことができ、排気行程時の排気ガスの掃気が、より一層促進される。   At this time, as shown in FIG. 8, in addition to the above-described flow prevention portion 30 (or separately from the flow prevention portion 30), it is generated during the exhaust stroke within the outer peripheral edge of the opening of the exhaust valve 29. By forming a shroud (flow guide portion 32) that protrudes toward the combustion chamber 20 along the outer peripheral edge located downstream of the flow direction of the swirl flow s, the exhaust gas is introduced into the opening of the exhaust valve 29. It can be guided smoothly, and scavenging of exhaust gas during the exhaust stroke is further promoted.

なお、図8および図9は、ピストン頂面18側からシリンダヘッド24を視認した平面図であり、スワール流sの流れ方向、吸気バルブ28および排気バルブ29の設置位置は、図1、図2および図6に示したものとは反対向きとなっている。   8 and 9 are plan views of the cylinder head 24 viewed from the piston top surface 18 side. The flow direction of the swirl flow s and the installation positions of the intake valve 28 and the exhaust valve 29 are shown in FIGS. And in the opposite direction to that shown in FIG.

<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態にかかる4サイクル内燃機関1について、図9〜図10
を基に説明する。
なお、この第2の本実施形態の4サイクル内燃機関1は、上述した第1の実施形態の4サイクル内燃機関1と、基本的には同様の構成であり、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, a four-cycle internal combustion engine 1 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be explained based on the above.
The 4-cycle internal combustion engine 1 of the second embodiment is basically the same as the 4-cycle internal combustion engine 1 of the first embodiment described above, and the same components are the same. Reference numerals are assigned and detailed description thereof is omitted.

この第2の実施形態の4サイクル内燃機関1は、上述した実施形態と同様、スワール流生成流路12が、図9に示したように、ピストン頂面18の中心側から外周側に向かって時計回り方向に湾曲して延びている。しかしながら、スワール流生成流路12が、中心側の開口端部12aと外周側の開口端部12bとの間を溝切り加工することで形成されており、図10に示したように、その流路断面が溝形状に形成されている点が、上述した第1の実施形態と異なっている。   In the four-cycle internal combustion engine 1 of the second embodiment, as in the above-described embodiment, the swirl flow generation flow path 12 is from the center side of the piston top surface 18 toward the outer peripheral side, as shown in FIG. Curved and extends in the clockwise direction. However, the swirl flow generation flow path 12 is formed by grooving between the opening end 12a on the center side and the opening end 12b on the outer peripheral side, and as shown in FIG. The point that the road section is formed in a groove shape is different from the first embodiment described above.

このように、スワール流生成流路12の流路断面が溝形状であっても、その平面線形が中心側から外周側に向かって時計回り方向に湾曲して延びていれば、上述した実施形態と同様、排気行程時にスワール流生成流路12の中心側の開口端部12aから外周側の開口端部12bへと排気ガスが流れ、シリンダ22の内部に時計回り方向の上向きのスワール流sを発生させることができる。また、上述した孔形状の場合と比べて、スワール流生成流路12の形成が容易である。   As described above, even if the flow path cross section of the swirl flow generation flow path 12 is a groove shape, the embodiment described above may be used as long as the planar alignment is curved and extends in the clockwise direction from the center side toward the outer peripheral side. Similarly, during the exhaust stroke, the exhaust gas flows from the opening end 12a on the central side of the swirl flow generation channel 12 to the opening end 12b on the outer peripheral side, and the upward swirling flow s in the clockwise direction is generated inside the cylinder 22. Can be generated. In addition, it is easier to form the swirl flow generation flow path 12 as compared with the case of the hole shape described above.

また、流路断面を溝形状に形成する場合のスワール流生成流路12の縦断形状は、図10に示したように、ピストン頂面18の中心側から外周側に向かって一様な上り勾配に形成するのがよい。このようにすることで、排気ガスの縦断方向の向きが流路途中で変化しないため、中心側から流入した排気ガスを円滑に外周側へと流動させることができる。
なお、中心側の開口端部12aの縦断方向の流線v1については、上述した実施形態と同様に、ピストンの軸方向線vに対して平行に近くなるように形成されるのが好ましい。
また、外周側の開口端部12bの縦断方向の流線v2についても、上述した実施形態と同様に、ピストンの軸方向線vの垂線に対して若干上向きに形成されるのが好ましい。
Further, the vertical shape of the swirl flow generation flow channel 12 when the flow channel cross section is formed in a groove shape is a uniform upward gradient from the center side of the piston top surface 18 toward the outer peripheral side, as shown in FIG. It is good to form. By doing in this way, since the direction of the exhaust gas in the longitudinal direction does not change in the middle of the flow path, the exhaust gas flowing in from the center side can smoothly flow to the outer peripheral side.
Note that the streamline v1 in the longitudinal direction of the opening end 12a on the center side is preferably formed so as to be nearly parallel to the axial line v of the piston, as in the above-described embodiment.
Also, the streamline v2 in the longitudinal direction of the opening end 12b on the outer peripheral side is preferably formed slightly upward with respect to the perpendicular to the axial line v of the piston, as in the above-described embodiment.

また、流路断面を溝形状に形成する場合は、例えばあり溝形状など、溝の開口幅が溝の底部幅または中央部の幅よりも狭くなっている断面形状とすることで、排気ガスが流路途中で漏れるのを抑制することができ、シリンダ22の内部に強いスワール流sを発生させることができる。   In addition, when the cross section of the flow path is formed in a groove shape, for example, a dovetail groove shape or the like, the exhaust gas is formed by a cross sectional shape in which the opening width of the groove is narrower than the bottom width or the central width of the groove. Leakage in the middle of the flow path can be suppressed, and a strong swirl flow s can be generated inside the cylinder 22.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の範囲は上記実施形態に限定されない。本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、スワール流生成流路の流路断面を孔形状または溝形状であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ピストン頂面18の中心側は溝形状、外周側は孔形状といったように、1本のスワール流生成流路において、孔形状と溝形状とを併用することも、複数本のうちの何本かは孔形状とし、残りを溝形状とすることも可能である。
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, the scope of the present invention is not limited to the said embodiment. Various modifications can be made without departing from the object of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the flow path cross section of the swirl flow generation flow path has been described as having a hole shape or a groove shape, but the present invention is not limited to this, for example, the center side of the piston top surface 18 is In a single swirl flow generation flow path, such as a groove shape and a hole shape on the outer peripheral side, a hole shape and a groove shape can be used together. It is also possible to have a shape.

本発明によれば、排気行程中のシリンダの内部に上向きのスワール流が発生するため、排気バルブ近傍の圧力を高くすることができ、排気行程時の排気ガスの掃気が促進される。従って、残留した排気ガスが原因となって、次行程の吸入行程時において混合気の温度が上昇するのを防ぐことができ、ノッキングの発生を抑制することができるので、自動車用エンジンなどに適用される4サイクル内燃機関に適している。   According to the present invention, since an upward swirl flow is generated inside the cylinder during the exhaust stroke, the pressure in the vicinity of the exhaust valve can be increased, and the scavenging of the exhaust gas during the exhaust stroke is promoted. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the air-fuel mixture from rising during the intake stroke of the next stroke due to the remaining exhaust gas, and to suppress the occurrence of knocking. It is suitable for a four-cycle internal combustion engine.

1 内燃機関
10 ピストン
12 スワール流生成流路
12a 中心側の開口端部
12b 外周側の開口端部
12c 湾曲部
12s 直線部
17 凹状部
18 ピストン頂面
19 スキッシュ面
20 燃焼室
22 シリンダ
22a シリンダの内周壁
24 シリンダヘッド
26 点火装置
28 吸気バルブ
29 排気バルブ
29a 排気ポート
30 シュラウド(防流部)
32 シュラウド(導流部)
40 コンロッド
s スワール流
v ピストン軸方向線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 10 Piston 12 Swirl flow generation flow path 12a Center side opening end part 12b Outer peripheral side opening end part 12c Curved part 12s Straight line part 17 Concave part 18 Piston top surface 19 Squish surface 20 Combustion chamber 22 Cylinder 22a Inside of the cylinder Peripheral wall 24 Cylinder head 26 Ignition device 28 Intake valve 29 Exhaust valve 29a Exhaust port 30 Shroud (flow prevention part)
32 shroud
40 connecting rod s swirl flow v piston axial line

Claims (5)

シリンダ内に配置されたピストンと、該ピストンの頂面との間で燃焼室を画定するシリンダヘッドとを備え、該シリンダヘッドには、平面視において前記ピストン頂面の外周側の位置に、吸気バルブと排気バルブとが配置されている内燃機関において、
前記ピストン頂面の中心側および外周側の位置にそれぞれ開口端部を有し、平面視において前記中心側の開口端部と前記外周側の開口端部とを結ぶ直線に対して所定側の方向に迂回するように湾曲もしくは屈曲して形成された流路を前記ピストンの頂面に少なくとも1つ形成したことを特徴とする内燃機関。
A piston disposed in the cylinder, and a cylinder head defining a combustion chamber between the piston and a top surface of the piston, and the cylinder head has an intake air at a position on an outer peripheral side of the piston top surface in a plan view. In an internal combustion engine in which a valve and an exhaust valve are arranged,
A direction on a predetermined side with respect to a straight line connecting the opening end on the center side and the opening end on the outer periphery side in a plan view, having opening end portions at positions on the center side and the outer periphery side of the piston top surface. An internal combustion engine characterized in that at least one flow path that is curved or bent so as to bypass the piston is formed on the top surface of the piston.
前記流路が前記ピストン頂面に、孔形状、溝形状、もしくは孔と溝形状によって形成されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the flow path is formed in the top surface of the piston by a hole shape, a groove shape, or a hole and groove shape. 前記流路の外周側の開口端部を、前記流路の中心側の開口端部に対して、ピストン頂面の中心を基点として、所定側周り方向に所定角度ずらした位置に形成したことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関。   The opening end on the outer peripheral side of the flow path is formed at a position shifted by a predetermined angle in a direction around a predetermined side with respect to the opening end on the center side of the flow path, with the center of the piston top surface as a base point. The internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized by the above. 前記流路を中心側の開口端部から外周側の開口端部に向かって延びる孔によって構成するとともに、前記流路の流路断面を、その中心側の開口端部から外周側の開口端部に向かって次第に小さくなるように構成したことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の内燃機関。   The flow path is configured by a hole extending from the opening end on the center side toward the opening end on the outer peripheral side, and the channel cross section of the flow path is changed from the opening end on the center side to the opening end on the outer peripheral side. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the internal combustion engine is configured to gradually become smaller toward the engine. 前記吸気バルブの開口部の外周縁の内、所定側回り方向のスワール流に対して上流側に位置する外周縁に沿って、前記燃焼室に向けて突出する防流部を形成したことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の内燃機関。   A flow-proof portion that protrudes toward the combustion chamber is formed along the outer peripheral edge located upstream of the outer peripheral edge of the opening portion of the intake valve with respect to the swirl flow around the predetermined side. An internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018167938A1 (en) * 2017-03-17 2018-09-20 マツダ株式会社 Diesel engine
CN115898623A (en) * 2022-11-27 2023-04-04 赛力斯集团股份有限公司 Combustion system beneficial to improving heat efficiency of engine

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