JP4270189B2 - Combustion chamber structure of internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の燃焼室構造に係り、吸入行程及び圧縮行程での各気流の流動を促進できる内燃機関の燃焼室構造に関する。 The present invention relates to a combustion chamber structure of an internal combustion engine, and more particularly to a combustion chamber structure of an internal combustion engine that can promote the flow of airflows in an intake stroke and a compression stroke.
内燃機関では出力向上、燃費低減、排ガス無害化を図るという要望を達成するための一手段として、シリンダ内の燃焼室の形状を適正に設定することが行われている。例えば、4サイクルのガソリンエンジン(以後単にエンジンと記す)はその吸気ポートが比較的大きく形成されており、これにより吸入行程で混合気を燃焼室内に比較的流動抵抗が少ない状態で吸入し、体積効率の向上を図っている。更に、エンジンは圧縮行程での上死点近傍において点火プラグによる混合気への着火容易化が図られるように、混合気を点火プラグ近傍に比較的コンパクトに集めることができるよう、ピストン頂面やシリンダヘッド下面形状が設定されている。 In an internal combustion engine, as a means for achieving the demands of improving output, reducing fuel consumption, and detoxifying exhaust gas, appropriately setting the shape of a combustion chamber in a cylinder is performed. For example, a four-cycle gasoline engine (hereinafter simply referred to as an engine) has an intake port that is relatively large, so that the air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber in a state of relatively low flow resistance during the intake stroke. Improving efficiency. Further, in order to facilitate the ignition of the air-fuel mixture by the spark plug near the top dead center in the compression stroke, the engine top surface and the piston surface can be collected so that the air-fuel mixture can be collected relatively near the spark plug. The cylinder head bottom surface shape is set.
更に、シリンダのピストンが圧縮行程で上死点に接近する際、ピストン頂面の周縁とシリンダヘッドのシリンダ対向部における下面との間の隙間が混合気を挟み、燃焼室中央側にスキッシュ流として押し出すスキッシュエリアを確保するように形成され、このスキッシュエリアに挟まれて押し出されるスキッシュ流が圧縮中の混合気を更に撹拌し、燃焼促進を図れるようにしている。 Furthermore, when the piston of the cylinder approaches top dead center in the compression stroke, the gap between the periphery of the piston top surface and the lower surface of the cylinder head facing the cylinder sandwiches the air-fuel mixture, creating a squish flow toward the center of the combustion chamber. The squish area is formed so as to secure an extruding squish area, and the squish flow pushed out by being sandwiched between the squish areas further agitates the air-fuel mixture being compressed, thereby promoting combustion.
例えば、特開2005−127255号公報(特許文献1)には、ピストン頂面のテーパ部とシリンダヘッド下面の周縁部とで環状の隙間をスキッシュ領域として形成し、このピストン半径方向の隙間幅がピストン内周方向で変化して形成される。即ち、一対の吸気バルブ間及び一対の排気バルブ間の各テーパ部のピストン半径方向の幅を比較的小さく形成し、2つの吸排気バルブ間のテーパ部のピストン半径方向の幅は比較的大きく形成されている。この場合、圧縮行程において、吸、排バルブの各周辺近傍の混合気が燃焼室の周縁方向に沿って二方向に向けて分流し、吸気バルブと排気バルブ間の比較的隙間幅の大きな部位よりスキッシュ流が燃焼室中央の凹部に押し出され、凹部の混合気が撹拌されるようにしている。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-127255 (Patent Document 1), an annular gap is formed as a squish area between the tapered portion of the piston top surface and the peripheral portion of the lower surface of the cylinder head. It is formed by changing in the piston inner circumferential direction. That is, the taper portion between the pair of intake valves and the pair of exhaust valves is formed with a relatively small width in the piston radial direction, and the taper portion between the two intake and exhaust valves is formed with a relatively large width in the piston radial direction. Has been. In this case, in the compression stroke, the air-fuel mixture in the vicinity of each of the intake and exhaust valves is diverted in two directions along the peripheral direction of the combustion chamber, and from a portion having a relatively large gap width between the intake valve and the exhaust valve. The squish flow is pushed out into the recess at the center of the combustion chamber so that the air-fuel mixture in the recess is agitated.
ところで、エンジンのピストンが、図9(a)、(b)、図10(a)、(b)に示すようなピストン頂部形状を採るとする。この場合、ピストン頂部の周縁には圧縮行程時にスキッシュ流fsを生成するためのテーパ部100が環状に形成される。更に、図9(a)、図10(a)に示すピストン101ではそのテーパ部100のうちのエンジン長手方向Xとの対向部位におけるピストン半径方向の幅bSが比較的小さく、高さh1も比較的小さく形成され、これに応じてピストン101の頂面の中央凹部102が図10(a)に示すように楕円型に形成され(後述の図7(B)の(a)〜(g)も同様の構成)、この中央凹部102が比較的大容量に形成される。ここで、図9(a)に示すように、ピストン頂面のテーパ部100とヘッド下面側との間のスキッシュ領域a1はエンジンが吸入行程にある場合、流動抵抗を生じるが、この領域でのピストン半径方向の幅bSが比較的狭いことより、比較的容量の大きな楕円型の中央凹部102内への吸入空気の流れが容易化され、体積効率が向上する。
By the way, it is assumed that the piston of the engine takes a piston top shape as shown in FIGS. 9 (a), 9 (b), 10 (a), and 10 (b). In this case, a
一方、図9(b)に示すピストン103ではそのテーパ部104のピストン半径方向の幅bLが全周にわたって比較的大きく、高さh2も大きく形成され、これに応じてピストン103の頂面の中央凹部105が図10(b)に示すように円型に形成され、この中央凹部105が比較的小容量に形成される。この場合、ピストン頂面のテーパ部104とヘッド下面間にできるスキッシュ領域a2でのピストン半径方向の幅bLが比較的広く確保され、正スキッシュ流fs、逆スキッシュ流−fsによるエンドガス部の乱れと、比較的容量の小さい円形を成す中央凹部105によるコンパクト燃焼室での燃焼促進が図られ、点火進角が可能となる。
On the other hand, in the
ところで、図9(a)、図10(a)のピストン101では、中央凹部102が横に広く楕円型で比較的大容量をなすこととなり、ノックし易く、点火進角を図る上で問題を生じ易い。
一方、図9(b)、図10(b)のピストン103では、中央凹部105が比較的容量の小さい円形を成すコンパクト燃焼室を形成するので着火性が改善されるが、ピストン半径方向の幅bLが比較的大きなテーパ部104によりスキッシュ領域a2が大きく形成されることより、この場合、吸気ポートから中央凹部105内へ向かう吸気の流れe(図9(b)参照)にとっての流動抵抗が比較的大きくなり、体積効率が抑制され易い。
By the way, in the
On the other hand, in the
本発明は上述のような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、吸入空気量の確保と点火進角を可能とすることで、出力向上を図れる内燃機関の燃焼室構造を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is combustion of an internal combustion engine capable of improving the output by ensuring the intake air amount and enabling the ignition advance angle. It is to provide a chamber structure.
上記した目的を達成するために、請求項1の内燃機関の燃焼室構造は、シリンダヘッド下面とピストン上面とシリンダとで囲まれて燃焼室が形成される内燃機関の燃焼室構造において、前記シリンダヘッド下面は、平面視円形をなし、該平面視円形のエンジン長手方向に向かう所定の弦を挟んで一側に少なくとも一つの吸気バルブが設けられるとともに他側に少なくとも一つの排気バルブが設けられ、前記ピストン上面には、周縁に沿って同周縁からピストン中心方向に向かう円錐状のテーパ部が突き出し形成されるとともに中央に凹部が形成され、前記テーパ部は前記弦の近傍位置において、前記排気バルブの配設側部位より前記吸気バルブの配設側部位のピストン半径方向の幅が小さく形成されると共に両部位が段差を持って連続形成されたことを特長としている。
To achieve the above object, the combustion chamber structure of an internal combustion engine according to
請求項2の内燃機関の燃焼室構造は、請求項1記載の内燃機関の燃焼室構造において、前記シリンダヘッド下面は上記所定の弦を挟んで一側に一対の吸気バルブが設けられるとともに他側に一対の排気バルブが設けられていることを特徴としている。
The combustion chamber structure of the internal combustion engine according to
請求項3の内燃機関の燃焼室構造は、請求項1記載の内燃機関の燃焼室構造において、前記シリンダヘッド下面は、前記弦を頂点として前記一側の面と他側の面とが互いに対峙するよう断面逆V字状に形成されていることを特徴としている。
The combustion chamber structure of the internal combustion engine according to claim 3 is the combustion chamber structure of the internal combustion engine according to
本発明の請求項1の内燃機関の燃焼室構造によれば、吸気バルブの開放時に吸気ポートの開口より燃焼室内に向かう吸気は、開口と対向するピストン上面の円錐状のテーパ部との隙間に流入すると共に、そのテーパ部のうち段差手前側で吸気バルブの配設側部位が比較的短く形成されている内端縁を乗り越え容易に中央凹部に流入でき、流入促進による体積効率促進が図られ、しかも、テーパ部のピストン半径方向の幅が比較的大きい部位を確保できるので、中央凹部のコンパクト化を図り易く、その中央凹部の混合気の点火進角を図りやすく、これらの各点よりピストン上面における吸気側と排気側のテーパ部が異形状を成すので出力アップを図りやすくなる。
According to the combustion chamber structure of the internal combustion engine of
請求項2の内燃機関の燃焼室構造によれば、弦を挟んで一側に一対の吸気バルブが設けられる場合も、両吸気ポートの開口より燃焼室内に向かう吸気は、両開口と対向するピストン上面の円錐状のテーパ部との隙間にそれぞれ流入すると共に、そのテーパ部のうち段差手前側で吸気バルブの配設側部位が比較的短く形成されている内端縁を乗り越え容易に中央凹部に流入でき、流入促進による体積効率を図れ、しかも、中央凹部のコンパクト化を図り易く、点火進角を図りやすく、これらの各点よりピストン上面における一対の吸気バルブ側と一対の排気バルブ側のテーパ部が異形状を成すことで、出力アップを図りやすくなる。
According to the combustion chamber structure of the internal combustion engine of
請求項3の内燃機関の燃焼室構造によれば、シリンダヘッド下面の一側の面と他側の面とが互いに対峙する断面逆V字状に形成されることで、これらと対向するピストン上面の周縁の円錐状テーパ部との間の隙間確保が容易化され、スキッシュ流の生成が促進され、燃焼効率向上に寄与できる。 According to the combustion chamber structure of the internal combustion engine of claim 3, the upper surface of the piston opposed to each other is formed in a reverse V-shaped cross section in which one surface and the other surface of the cylinder head lower surface face each other. Securing a gap with the conical tapered portion at the periphery of the squeeze is facilitated, the generation of the squish flow is promoted, and the combustion efficiency can be improved.
以下、本発明の内燃機関の燃焼室構造を説明する。
本発明に係る内燃機関の燃焼室構造は、内燃機関としてのDOHC―4バルブ式の4気筒エンジン(以後単にエンジン1と記す)に適用されている。
ここでエンジン1はその本体が燃焼室Cを形成するシリンダSをエンジン長手方向(紙面垂直方向)Xに4つ順次等間隔で配設するシリンダブロック2と、その下部に結合されるオイルパン3と、その上部に結合されるシリンダヘッド4及びヘッドカバー5とで形成される。
Hereinafter, the combustion chamber structure of the internal combustion engine of the present invention will be described.
The combustion chamber structure of an internal combustion engine according to the present invention is applied to a DOHC-4 valve type four-cylinder engine (hereinafter simply referred to as engine 1) as an internal combustion engine.
Here, the
シリンダブロック2は各シリンダSを覆うウオータージャケット6、外壁201、下部のスカート部202、その内部に枢支する長手方向(紙面垂直方向)Xに長いクランクシャフト7、そのクランクシャフト7の各シリンダSとの対向部にそれぞれ連結されるコンロッド8、各コンロッド8の上端にピン結合されるピストン9とを備える。なお、図1には1気筒のみ示し、他の気筒は同一構成のため、重複説明を略す。
The
シリンダヘッド4には各シリンダSとの対向部に燃焼室Cに通じる吸気通路I側の吸気ポートipおよび排気通路E側の排気ポートepがそれぞれ二股状に形成され(図4参照)、吸気通路Iと燃焼室Cとは一対の吸気弁11により、排気通路Eと燃焼室Cとは一対の排気弁12によりそれぞれ開閉制御される。
In the
エンジン1の動弁機構はDOHC式であり、これによりクランク軸7の回転に伴って吸気弁11及び排気弁12が開閉駆動される。更に、エンジン1は吸気管噴射型(MPI)エンジン1として構成されており、各気筒の吸気ポートipにインジェクタ13が設けられ(ここでは1つのみ示した)、各インジェクタ13は不図示の燃料供給系に接続されると共に不図示の噴射コイル及びこれに接続されたエンジンコントローラによって開閉制御されるようになっている。
The valve mechanism of the
エンジン1の燃焼室C内の混合気はシリンダヘッド4下面の中心部に設けられる点火プラグ14により点火される。各点火プラグ14は不図示の点火回路の働きで順次混合気の着火作動を行っている。ここで燃焼した後の排ガスは排気弁12の開弁時にピストンの上昇に伴って排気ポートepから排気通路Eに流下し、図示しない触媒コンバータ及び消音器を経て外部に排出される。
The air-fuel mixture in the combustion chamber C of the
図5に示すように、エンジン1の各シリンダS内の燃焼室Cは、シリンダヘッド下面であるシリンダ対向面Fsとピストン上面Fpとシリンダ内面Fcとで囲まれて形成され、ピストン9の上下動に応じて容積が可変される。
ここで、シリンダヘッド下面であるシリンダ対向面Fsは、図4に示すように、平面視円形をなし、該平面視円形のエンジン長手方向Xに向かうと共にピストン中心線Lpと交差する弦A(太い2点差線参照)を挟んで一側に一対の吸気バルブ11が配設されるとともに他側に一対の排気バルブ12が配設されている。
As shown in FIG. 5, the combustion chamber C in each cylinder S of the
Here, as shown in FIG. 4, the cylinder facing surface Fs, which is the lower surface of the cylinder head, has a circular shape in plan view, and extends in the engine longitudinal direction X of the circular shape in plan view and intersects the piston center line Lp. A pair of
図5に示すように、シリンダヘッド下面であるシリンダ対向面Fsは弦Aを頂点とし、吸気側の面(一側)Fsiと排気側の面(他側)Fseとがそれぞれ傾斜平面をなし、互いに対峙するよう断面逆V字状に成形されている。
吸気側面Fsiには吸気ポートipと燃焼室Cとの連通と遮断を吸気バルブ11で行う開口O(吸気ポートip側)が一対形成され、排気側面Fseには排気ポートepと燃焼室Cとの連通と遮断を排気バルブ12で行う一対の開口O(排気ポートep側)が設けられている。
As shown in FIG. 5, the cylinder facing surface Fs, which is the lower surface of the cylinder head, has the chord A as a vertex, and the intake side surface (one side) Fsi and the exhaust side surface (other side) Fse each form an inclined plane, The cross section is shaped like an inverted V so as to face each other.
A pair of openings O (intake port ip side) for communicating and blocking between the intake port ip and the combustion chamber C by the
図1、2に示すように、シリンダS内に上下摺動自在に嵌挿されたピストン9はその頂部901が燃焼室Cと対向し、頂部901の下部周縁より筒状スカート部902及びその下方に連続して延びるコンロッド枢支部903とを一体的に形成した形状を成す。コンロッド枢支部903はピストン中心線Lpと交差するピストンピン904を介してコンロッド8にピン結合され、これによりピストン9、コンロッド8、クランクシャフト7とがクランク機構を成し、ピストン9がエンジン1の燃焼行程で受ける燃焼圧力をクランクシャフト7の回転力に変換している。
ピストン9の頂部901は図1〜図4に示すように、そのピストン頂面Fpの周縁に沿って同周縁からピストン中心方向に向かう円錐状のテーパ部16が突き出し形成され、テーパ部16に囲まれる中央に中央凹部17が形成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the piston 9 fitted in the cylinder S so as to be slidable up and down has a
As shown in FIGS. 1 to 4, the
図2、4に示すように、ピストンの円錐状のテーパ部16は環状に突き出し形成され、吸気ポートip側には一対の吸気バルブ11用のバルブリセス18が、排気ポートep側には一対の排気バルブ12用のバルブリセス19が間歇的に配備され、それぞれ凹状に削られて形成されている。このバルブリセス18、19はピストン9の圧縮行程後期において対向する各バルブの底面の一部を嵌合することで、相互の干渉を避けるよう機能し、エンジンの高圧縮比の確保を図るのに寄与している。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
各バルブリセス18、19は各一対の吸気バルブ11及び排気バルブ12がピストン中心線Lpとに対して逆方向に傾斜しているため(図1、3参照)、これに応じて各バルブの底面も傾きを持ち、これと対向する各バルブリセス18、19の底面も、ピストン頂面Fpに対して傾斜している。
図4、5に示すように、ピストン頂部901より円錐面を成して突き出すテーパ部16はそのピストン中心線Lpと交差するエンジン長手方向Xの中心線Lxと重なる弦A(図5参照)の両側部においてそれぞれ形状が異なるように、即ち、異形状面を成して形成される。
Since each of the valve recesses 18 and 19 has the pair of
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図4において、弦Aの上下2箇所の近傍位置(エンジン長手方向Xの中心線Lxの近傍位置でもある)におけるテーパ部16は、そのうちの紙面左側の排気バルブ12の配設側部位e1のピストン半径方向の幅b1より右側の吸気バルブ11の配設側部位e2のピストン半径方向の幅b2が小さく形成される。更に、これら両部位e1、e2の突合せ部分はピストン半径方向において段差δ(=b1−b1)を保つ段部cを成しており、アールr部によりエッジ状部を排除して、連続形成される。
In FIG. 4, the
ここで、燃焼室Cの上壁となるシリンダヘッド4の下面である排気側面Fseと吸気側面Fsiはそれぞれの形状が燃焼室Cの下壁に沿うように、即ち、テーパ部16と所定隙間を保って対向するよう形成されている。
図4、5において、燃焼室Cの周縁部のうち、弦Aの左半部においては、燃焼室Cの底面となるピストン頂面Fpのテーパ部16のうちの一対の排気バルブリセス間域m1及び突合せ部m2とが形成され、これに対して上壁となるシリンダヘッド下面である排気側面Fse(図3参照)との間にできるスキッシュ領域seのピストン半径方向の幅b1が比較的大きく形成される。
Here, the exhaust side surface Fse and the intake side surface Fsi, which are the lower surface of the
4 and 5, in the left half portion of the string A in the peripheral portion of the combustion chamber C, a pair of exhaust valve recess interspaces m1 in the
一方、図3、4において、燃焼室Cの周縁部のうち、弦Aの右半部には、燃焼室Cの底面となるピストン頂面Fpのテーパ部16のうちの一対の吸気バルブリセス間域n1と突合せ部n2とが形成される。これらのピストン半径方向の幅はb1とb2(<b1)と互いに異なるよう形成される。これに伴い、これらと対向し上壁となる吸気側面Fsiとの間にできるスキッシュ領域si(図3参照)のピストン半径方向の幅も異なることとなる。テーパ部16の弦Aの右半部は、突合せ部n2でのピストン半径方向の幅b2(<b1)が小さく形成され、これにより吸気ポートipの開口Oから燃焼室Cへ向かう吸気の流動抵抗を比較的小さくでき、吸入抵抗低減により体積効率の向上を図れるようにしている。テーパ部16の左右が異形状に形成され
図4において、弦Aの左半部の上下一対の突合せ部m2と、右半部の上下一対の突合せ部n2との間の段部cが右半部の一対の吸気バルブリセス間域n1側より上下一対の突合せ部n2に迂回してきた気流の流動方向をヒストン中心線Lp側である中央凹部17側に偏向させるガイドとして機能でき、この部位より比較的強い気流を中央凹部17側に流入させて、混合気の攪拌による燃焼促進に寄与できる。
このような内燃機関の燃焼室構造を備えるエンジン1の作動を説明する。
エンジン駆動時において、排気行程の終了と吸入行程の開始の時期に達するとする。
この際、ピストン9が上死点近傍にあり、排気バルブ12の底部が排気バルブリセス19に接近する状態より閉方向に変動し、吸気バルブ底部が吸気バルブリセス18に接近する方向に開作動し、排気ポートepの開口Oより排気が排出終了にあり、吸気ポートipの開口Oより吸気が流入を開始する。
On the other hand, in FIGS. 3 and 4, in the right half of the string A in the peripheral portion of the combustion chamber C, the region between the pair of intake valve recesses in the
The operation of the
It is assumed that when the engine is driven, the end of the exhaust stroke and the start of the intake stroke are reached.
At this time, the piston 9 is in the vicinity of the top dead center, the bottom of the
この際、燃焼室Cの周縁部のピストン頂面Fpのテーパ部16とシリンダヘッド1の下面の周縁部は接近しており、右半部の一対の吸気ポートipの開口Oよりの吸気の流動は規制される状態にあるが、特に、ここでは一対の吸気バルブリセス間域n1におけるピストン半径方向の幅がb1(>b2)と比較的大きく幅がb2と比較的小さい上下一対の突合せ部n2に吸気流が分岐して迂回することとなり、しかも、吸気流は段部cによる燃焼室C中央方向への偏向機能も受け、スムーズに中央凹部17に流入でき、吸気の吸入抵抗を低減でき、体積効率の向上に寄与できる。
At this time, the tapered
エンジン1が圧縮行程に入り、ピストン9が圧縮上死点に向けて上昇るとする。この場合、シリンダヘッド下面であるシリンダ対向面Fsとピストン上面Fpとシリンダ内面Fcとで囲まれて形成される燃焼室Cの混合気は、ピストン9の上昇に応じて容積が低減して加圧される。次いで、シリンダヘッド下面であるシリンダ対向面Fsとピストン頂部901のテーパ部16とにより形成されるスキッシュ領域se、siよりスキッシュ流fsが中央凹部17に噴出され、中央凹部17の混合気を更に攪拌し、点火容易化、燃焼促進を図れる。
It is assumed that the
特に、ピストン頂部901のテーパ部16のうち、弦Aを頂点として排気側の面(図4で左側の面)Fseと一対の排気バルブリセス間域m1及び突合せ部m2間のスキッシュ領域seは全域のピストン半径方向の幅b1が比較的大きく形成され(図3における実線表示参照)、十分なスキッシュ流fsを形成できる。しかも、弦Aを頂点として吸気側の面(図4で右側の面)Fsiと一対の吸気バルブリセス間域n1との間にできるスキッシュ領域siも同様に比較的ピストン半径方向の幅b1が大きく形成され、十分なスキッシュ流を形成できる。
In particular, in the
このように図1乃至図5に示す内燃機関の燃焼室構造によれば、弦Aを頂点として排気側及び吸気側の各スキッシュ領域se、siのスキッシュ流fsが十分に生成され、例えば、図7(b)に示すように楕円型で容積が大きくなる従来の中央凹部102と比べて比較的小容量で、コンパクトな中央凹部17が混合気の攪拌を確実に促進でき、着火性確保、燃焼促進を図れ、エンジンの出力向上に寄与できる。
As described above, according to the combustion chamber structure of the internal combustion engine shown in FIGS. 1 to 5, the squish flow fs in the exhaust side and intake side squish regions se and si with the string A as the apex is sufficiently generated. As shown in FIG. 7 (b), the compact central
なお、図8(a),(b)には、本発明者が同一エンジンを用い、ピストンのみが異なる形状のものを用いて行った点火時期特性試験と体積効率特性の各結果を示す。ここでの各線図は、本願発明の適用されたテーパ部が異形状のピストン(本願発明適用:○)の場合、図9(a)の従来のピストン101(テーパ部小:□)の場合、図9(b)の従来のピストン103(テーパ部大:△)との場合を対比して示した。図8(a)で明らかなように、本願発明の適用されたピストン(本願発明適用:○)の場合、各回転数域において、他の同一条件での計測値と比較し、点火進角δT(図中の各黒塗り印が対比された同一条件での計測値)を図ることができた点が確認された。更に、図8(b)で明らかなように、本願発明の適用されたピストン(本願発明適用:○)の場合、各回転数域において、体積効率アップ量δQが図られていることが確認された。 FIGS. 8A and 8B show the results of the ignition timing characteristic test and the volumetric efficiency characteristic that the present inventor conducted using the same engine and only the pistons having different shapes. Each diagram here shows the case where the tapered portion to which the present invention is applied is an irregularly shaped piston (application of the present invention: ○), the case of the conventional piston 101 (small tapered portion: □) in FIG. The comparison with the conventional piston 103 (taper portion large: Δ) in FIG. 9B is shown in comparison. As is clear from FIG. 8A, in the case of the piston to which the present invention is applied (application of the present invention: ◯), the ignition advance angle δT is compared with the measured value under other same conditions in each rotation speed range. It was confirmed that (measured values under the same conditions in which each black mark in the figure was compared) could be achieved. Further, as is clear from FIG. 8B, in the case of the piston to which the present invention is applied (application of the present invention: ◯), it is confirmed that the volume efficiency increase amount δQ is achieved in each rotation speed range. It was.
上述のところにおいて、ピストン頂部901のテーパ部16のうち、弦Aを頂点として吸気側の面(一側)Fsiと対向した突合せ部n2は一対の吸気バルブリセス間域n1と異なり、ピストン半径方向の幅がb1と大きく形成され、スキッシュ流生成に寄与していたが、場合により、図4に2点差線d1で示すように、上下一対の突合せ部n2におけるピストン半径方向の幅b1と同等に形成して、吸気流の流入抵抗を低減して、体積効率の向上を図るようにしても良く、ピストン半径方向の幅b1をb1とb2の中間値に設定して、流入抵抗低減とスキッシュ流の生成とをそれぞれ適度に得られるように設定することも可能である。
In the above description, of the tapered
更に、図1のエンジンにおけるピストン頂部901のテーパ部16はピストン中心線と交差する弦Aを挟んで吸気ポートip側と排気ポートep側とに異なる形状を採るように形成されていたが、場合により、図6に2点差線で示すように、吸入抵抗低減の効果を強化したい場合は弦Aを排気側(図中左側)に偏らせて設定しても良く、逆にスキッシュ生成による点火性、燃焼効率向上のためには2点差線で示すように吸気側(図中左側)に偏らせて設定しても良い。
Further, the tapered
1 エンジン
11 吸気バルブ
12 排気バルブ
16 テーパ部
17 中央凹部
b1、b2 ピストン半径方向の幅
e1 排気バルブの配設側部位
e2 吸気バルブの配設側部位
A 弦
C 燃焼室
Fp ピストン上面
X エンジン長手方向
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記シリンダヘッド下面は、平面視円形をなし、該平面視円形のエンジン長手方向に向かう所定の弦を挟んで一側に少なくとも一つの吸気バルブが設けられるとともに他側に少なくとも一つの排気バルブが設けられ、
前記ピストン上面には、周縁に沿って同周縁からピストン中心方向に向かう円錐状のテーパ部が突き出し形成されるとともに中央に凹部が形成され、
前記テーパ部は前記弦の近傍位置において、前記排気バルブの配設側部位より前記吸気バルブの配設側部位のピストン半径方向の幅が小さく形成されると共に両部位が段差を持って連続形成されたことを特長とする内燃機関の燃焼室構造。 In the combustion chamber structure of the internal combustion engine in which the combustion chamber is formed by being surrounded by the cylinder head lower surface, the piston upper surface and the cylinder,
The lower surface of the cylinder head has a circular shape in plan view, and at least one intake valve is provided on one side and at least one exhaust valve is provided on the other side across a predetermined string extending in the engine longitudinal direction of the circular shape in plan view. And
On the upper surface of the piston, a conical taper portion protruding from the peripheral edge toward the piston center along the peripheral edge is formed and a concave portion is formed in the center,
The tapered portion is formed at a position in the vicinity of the chord so that the width in the piston radial direction of the portion on the side where the intake valve is disposed is smaller than the portion on the side where the exhaust valve is disposed, and both portions are continuously formed with a step. A combustion chamber structure of an internal combustion engine characterized by that.
前記シリンダヘッド下面は上記所定の弦を挟んで一側に一対の吸気バルブが設けられるとともに他側に一対の排気バルブが設けられていることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃焼室構造。 The combustion chamber structure of the internal combustion engine according to claim 1,
2. The combustion chamber of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the cylinder head lower surface is provided with a pair of intake valves on one side and a pair of exhaust valves on the other side across the predetermined string. Construction.
前記シリンダヘッド下面は、前記弦を頂点として前記一側の面と他側の面とが互いに対峙するよう断面逆V字状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃焼室構造。
The combustion chamber structure of the internal combustion engine according to claim 1,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the lower surface of the cylinder head is formed in an inverted V-shaped cross section so that the surface on one side and the surface on the other side face each other with the string as a vertex. Combustion chamber structure.
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