JPH07269360A - 内燃機関の燃焼室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】燃焼室内における吸気タンブルを吸気の流れの
抵抗の増大を招来することなく、確実に形成できるよう
にした燃焼室を提供する。 【構成】吸気ポート２の湾曲の外周部２ａに生じる強い
吸気流によって燃焼室３内において吸気タンブルを形成
する内燃機関において、前記吸気ポート２の湾曲の外周
部２ａとは反対側の内周部２ｂに続く吸気弁５の弁座７
のほぼ半周に相当する外周部に沿った燃焼室３の内壁３
ｂに、前記吸気弁５が開弁されているとき、これと対向
する前記吸気弁５の外周面５ａとの隙間ｂを流れる吸気
流を可及的に弱めるための抑制手段としての突起８、ま
たは、窪み９が形成されていることを特徴とする内燃機
関の燃焼室３。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関における燃焼室
への吸気に際して、燃焼室内に発生する吸気タンブルを
燃焼室の形状によって増大するようにした内燃機関の燃
焼室に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の自動車用内燃機関においては、層
状吸気によりリーンバーンを達成することによって低燃
費、および、低公害を図るために、燃焼室内の燃焼改善
が行われている。この燃焼室内における新気混合気の着
火、燃焼性を改善することの一つに、燃焼室内への吸気
に際してシリンダヘッドにおける吸気ポートの形状によ
って燃焼室内に吸気スワールを発生する方法があり、ま
た、この吸気スワールには、吸気を燃焼室内においてシ
リンダボアにおける軸線の回りに横向きに旋回させるも
のと、吸気を燃焼室内においてシリンダボアにおける軸
線方向に縦向きに旋回させるもの（以下、吸気タンブル
という）とがあることは良く知られている。

【０００３】そして、後者のように吸気タンブルを発生
させるための構成として、図６に示すように、シリンダ
ヘッド２１における吸気ポート２２をシリンダヘッド２
１の側面から燃焼室２３に向かって下向きに湾曲した形
状にして、吸気を湾曲の外周部、つまり、吸気ポート２
２における内面のうち天井２２ａに沿って流れるように
することにより、吸気が円形開口部の内周面２２ｂと吸
気弁２５の外周面２５ａとの間における符号ａで示す連
通部から燃焼室内に流入し、燃焼室２３内に一点鎖線の
矢印Ｃで示す吸気タンブルが発生するように構成してい
る。しかし、一方、吸気の一部が符号ｂで示す前記符号
ａとは反対側の連通部からも燃焼室２３内に流入し、燃
焼室２３内に点線の矢印Ｄで示す吸気タンブルが発生
し、前記矢印Ｃで示す吸気タンブルに対して衝突するこ
とになるから、燃焼室２３内における前記矢印Ｃで示す
吸気タンブルがかなり減殺されるという問題があり、特
に、前記矢印Ｃで示す吸気タンブルが減殺されるという
傾向は、吸気量の少ない低負荷域において顕著に現れる
のである。

【０００４】そこで、従来は、前記吸気ポート２２の断
面積を縮小することによって吸気ポート２２内における
吸気の流速を向上するようにしたり、あるいは、たとえ
ば特開昭５５−２５３２号公報等に記載されているよう
に、吸気ポート２２内にここにおける吸気が湾曲の外周
部、つまり、吸気ポート２２における内面のうち天井２
２ａに沿って流れるように偏流するための偏流板を設け
ることによって、前記矢印Ｃで示す吸気タンブルを増大
するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例において、吸気ポートにおける断面積を縮小
したり、あるいは、吸気ポート内に偏流板を設けること
は、吸気の量が多い高負荷域において、吸気ポート内に
おける流れの抵抗が大きくて、燃焼室に対する吸気の充
填効率が下がるから、内燃機関の出力が高負荷域におい
て低下するという問題がある。本発明は、燃焼室内にお
ける吸気タンブルを吸気ポート内における吸気の流れの
抵抗の増大を招来することなく、確実に形成できるよう
にした燃焼室を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダボア
を備えたシリンダブロックの上面におけるシリンダヘッ
ドに、この下面を窪ませて前記シリンダボア内に開口す
る燃焼室を形成し、前記燃焼室にこれに開口する吸気ポ
ートを開閉する吸気弁を設け、前記吸気ポートの湾曲の
外周部に生じる強い吸気流によって燃焼室内においてシ
リンダボアにおける軸線方向に縦向きに旋回させる吸気
流を形成する内燃機関において、前記吸気ポートの湾曲
の外周部とは反対側の内周部に続く前記吸気弁の弁座の
近傍の燃焼室の内壁に、この内壁と吸気弁との隙間にお
ける吸気流を可及的に弱めるための抑制手段が設置され
ていることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、燃焼室に開口する吸気ポー
トを開閉する吸気弁が開いて、燃焼室内と吸気ポート内
との圧力差により吸気が吸気ポート内より燃焼室内に流
入する場合、この吸気の一部が燃焼室の内壁に沿って流
入するが、吸気ポートの湾曲の内周部に続く吸気弁の弁
座のほぼ半周に相当する外周部に沿った前記燃焼室の内
壁に、この内壁と前記吸気弁との隙間における吸気流を
可及的に弱めるための抑制手段が設けられているので、
前記燃焼室内に流入する吸気の流れがこの部分にかかる
と急激な形状変化に追従しきれずに、局部的な乱れを生
じるため、前記抑制手段が設けられた前記内壁とこれに
対向する吸気弁との隙間を流れる吸気の流速が減少し
て、この隙間を流れる吸気量が減少する。一方、前記隙
間と反対側の隙間、つまり、前記抑制手段が設けられて
いない燃焼室の内壁とこれに対向する吸気弁との隙間を
流れる吸気量は上記の減少したその分だけ増加するか
ら、後者の吸気の流れの方が前者のものよりさらに強く
なり、燃焼室内に縦向き方向の強い吸気タンブルを発生
することができるのである。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明における第１の実施例の内燃機関の
要部の断面を示し、図２は前記第１の実施例の内燃機関
のシリンダヘッドの下面の一部分の平面図を示す。図中
の符号１１はシリンダボア１２を備えたシリンダブロッ
クを示し、このシリンダブロック１１の上面には下面を
窪ませて前記シリンダボア１２内に開口する燃焼室３を
形成するシリンダヘッド１が取り付けられ、このシリン
ダヘッド１にはこの側面から燃焼室３に向かって下向き
に湾曲した形状の吸気ポート２が前記シリンダボア１２
に対してシリンダヘッド１の前後方向Ｆに直交する方向
に設けられている。

【０００９】本発明の実施例においては、１気筒当たり
２個の吸気ポート２が前記燃焼室３の天井部の吸気ポー
ト２側のほぼ半分の場所に、シリンダヘッド１の前後方
向Ｆに直列に並んで開口されており、この開口部の前記
燃焼室３の入口に設けられた吸気弁５により開閉され
る。また、前記燃焼室３の天井部の吸気ポート２の開口
側と反対側の場所の前記吸気弁５に対向する位置に２個
の排気ポート４が開口し、前記吸気弁５と同様に排気弁
６が配設されている。

【００１０】また、燃焼室３の天井部の内壁に吸気弁５
が吸気ポート２を閉塞するとき当接する前記吸気弁５の
弁座７が埋設されており、この弁座７のシリンダヘッド
１の前後方向Ｆの中心線より遠い側のほぼ半周に相当す
る外周部に沿った前記燃焼室３の内壁３ｂ、つまり、前
記吸気ポート２の湾曲の内周部２ｂ側に続く前記燃焼室
３の内壁３ｂには、前記吸気弁５が開弁されていると
き、前記内壁３ｂとこれに対向する前記吸気弁５の外周
面５ａとの隙間ｂを流れる吸気流を可及的に弱めるため
の抑制手段としての突起８が、この横断面形状を台形に
形成され、前記燃焼室３の内壁面より吸気弁５の外周面
５ａの向きに勃起させて設けられている。

【００１１】この構成によると、前記湾曲した吸気ポー
ト２内を吸気が流れる場合、湾曲の外周部２ａ、すなわ
ち、吸気ポート２における内面のうち天井部に沿って流
れる吸気の流速が、前記湾曲の外周部２ａとは反対側の
湾曲の内周部２ｂに沿った部分を流れる吸気の流速より
も大きくなり、燃焼室３内においてシリンダボア１２に
おける軸線方向に縦向きに旋回する図１中の一点鎖線の
矢印Ａで示す流れ、すなわち、吸気タンブルが発生する
ように構成されている。

【００１２】これに加えて、前記内壁３ｂに突起８が設
けられているので、燃焼室３に流入する吸気の流れがこ
の突起８の部分にかかると急激な形状変化に追従しきれ
ずに、この突起８で局部的な乱れを生じるため、前記隙
間ｂを流れる吸気の流速が減少して吸気量が減少し、前
記隙間ｂと反対側の隙間ａ、すなわち、前記突起８が設
けられていない前記燃焼室３の内壁３ａとこれに対向す
る吸気弁５の外周面５ａとの隙間ａを流れる吸気量は上
記の減少した分だけ増加するから、燃焼室３内に流入し
た吸気は燃焼室３内に一点鎖線の矢印Ａで示す吸気流が
点線の矢印Ｂで示す吸気流より勝り、燃焼室３内に前記
の縦向き方向の吸気の流れをさらに増大させて強い吸気
タンブルを発生させることができる。

【００１３】図３は本発明における第２の実施例の内燃
機関の要部の断面を示し、図４は前記第２の実施例の内
燃機関のシリンダヘッドの下面の一部分の平面図を示
す。この第２の実施例は、上記の第１の実施例のものが
前記隙間ｂを流れる吸気流を可及的に弱めるための抑制
手段を突起によって構成されていること対して、この手
段を窪みの形態で構成されていることが異なる以外同様
の構成である。したがって、同じ構成のものについて
は、第１の実施例で付した符号と同じものを付する。図
３で示すように、第１の実施例と同じ位置の前記内壁３
ｂに、前記隙間ｂを流れる吸気流を可及的に弱めるため
の抑制手段としての窪み９が、この横断面形状をＵ字形
に形成され、前記燃焼室３の内壁面より窪ませて設けら
れている。この構成により、前記第１の実施例と同様
に、この窪み９で吸気の流れが急激な形状変化に追従し
きれずに局部的な乱れを生じるため、前記隙間ｂを流れ
る吸気の流速が減少して吸気量が減少し、反対側の前記
隙間ａを流れる吸気量はこの分だけ増加し、前記矢印Ａ
で示す吸気流が矢印Ｂで示す吸気流より勝り、燃焼室３
内にさらに強い吸気タンブルを発生させるという同様の
効果が得られる。

【００１４】なお、本発明の実施例において、１気筒当
たり２個の吸気弁５を有する内燃機関に適用した場合に
ついて説明したが、本発明は吸気弁５の数に限定される
ことはないことはいうまでもない。また、本発明の実施
例における吸気流を可及的に弱めるための抑制手段とし
ての突起８や窪み９は、シリンダヘッド１と一体に成形
したものだけでなく、突起８や窪み９をシリンダヘッド
１と別体で成形した後、シリンダヘッド１に圧入やかし
め等で固定したものでも適用できる。さらに、図５に示
すように、前記突起８を吸気弁５の弁座７と一体に成形
したものをシリンダヘッド１の燃焼室３の内壁３ｂに鋳
込んで構成してもよい。このように構成すると、前記突
起８や窪み９を精度よく加工した後、これをシリンダヘ
ッド１に取付けることができるので、気流の渦や乱れの
発生に敏感な形状を確保し易く、前記隙間ｂに流入する
吸気の流れの乱れが正確に生成され、この隙間ｂの吸気
の流れを確実に抑制できる効果がある。

【００１５】

【発明の効果】本発明により次のような効果が得られ
る。吸気ポートの湾曲の内周部側に続く吸気弁の弁座の
ほぼ半周に相当する外周部に沿った燃焼室の内壁に、こ
の内壁と前記吸気弁の外周面との隙間における吸気流を
可及的に弱めるための抑制手段が設けられているので、
吸気ポート内における吸気の流れの抵抗の増大を招来す
ることなく、吸気ポートにおける断面積を縮小したり、
あるいは、吸気ポート内に偏流板を設けた場合のように
吸気の流れの抵抗が大きくて、燃焼室に対する吸気の充
填効率が下がり、内燃機関の出力が高負荷域において低
下するという問題もなく、燃焼室内における吸気タンブ
ルを確実に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の内燃機関の要部の断面
図である。

【図２】本発明の第１の実施例の内燃機関のシリンダヘ
ッドの下面の一部分の平面図である。

【図３】本発明の第２の実施例の内燃機関の要部の断面
図である。

【図４】本発明の第２の実施例の内燃機関のシリンダヘ
ッドの下面の一部分の平面図である。

【図５】本発明の他の実施例の内燃機関の要部の断面図
である。

【図６】従来の内燃機関の要部の断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダヘッド ２ 吸気ポート ２ａ 吸気ポートの外周部 ２ｂ 吸気ポートの内周部 ３ 燃焼室 ５ 吸気弁 ７ 弁座 ８ 突起（抑制手段） ９ 窪み（抑制手段） １１ シリンダブロック １２ シリンダボア ｂ 隙間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダボアを備えたシリンダブロックの
   上面におけるシリンダヘッドに、この下面を窪ませて前
   記シリンダボア内に開口する燃焼室を形成し、前記燃焼
   室にこれに開口する吸気ポートを開閉する吸気弁を設
   け、前記吸気ポートの湾曲の外周部に生じる強い吸気流
   によって燃焼室内においてシリンダボアにおける軸線方
   向に縦向きに旋回させる吸気流を形成する内燃機関にお
   いて、前記吸気ポートの湾曲の外周部とは反対側の内周
   部に続く前記吸気弁の弁座の近傍の燃焼室の内壁に、こ
   の内壁と吸気弁との隙間における吸気流を可及的に弱め
   るための抑制手段が設置されていることを特徴とする内
   燃機関の燃焼室。