JPS5840261Y2 - エンジンの燃焼室構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、各々独立して燃焼室内の離れた位置に開口し
各々別個の吸気弁によって開閉される低負荷用トよび高
負荷用吸気孔にそれぞれ低負荷用訃よび高負荷用吸気通
路を連結したエンジンにトいて、その出力低下を防止し
つつスワールを強化するようにした燃焼室構造に関する
ものである。

従来より、エンジンの燃焼室内の離れた位置に各々独立
して開口し各々別１固の吸気弁によって開閉される低負
荷用トよび高負荷用吸気孔を設け、低負荷用吸気孔に低
負荷用吸気通路を、高負荷用吸気孔に高負荷用吸気通路
をそれぞれ連結する一方、それぞれの吸気通路に低負荷
用釦よび高負荷用気化器を設けたエンジン、所謂複式吸
気装置を備えたエンジンは一般によく知られている。

この複式吸気装置は、アイドル運転を含む低、中負荷時
には低負荷用吸気通路のみを使用して混合気の流速を速
め、燃料の気化、霧化を促進すると共に、高負荷時には
、高負荷用吸気通路からも混合気を供給し、出力の向上
を図るようにしたものである。

上記複式吸気装置を備えたエンジンでは、従来の単一吸
気通路からなる吸気装置を備えたものと比べ、低負荷時
の燃料の気化、霧化の促進、あるいはグイレクンヨナル
ポート（シリンダに対し接線方向から吸気を流入させ、
シリンダ内でスワールを発生させるようにした吸気ポー
ト）等の組合せによる燃焼室内でのスワールの強化によ
って燃焼効率を向上できる等の種々の利点を有している
。

而して、本考案は、上記複式吸気装置に訃いて、その低
負荷用吸気通路のみの使用領域では燃料の気化、霧化を
促進するとともに燃焼室内でのスワールを強化して燃費
並びにエミッション性能の向上をはかる一方、高負荷用
吸気通路との併用領域ではスワールを不要とする反面出
力の向上をはかるという要求を考慮してなされたもので
、各々独立して燃焼室内の離れた位置に開口し、各々別
個の°吸気弁によって開閉される低負荷用訃よび高負荷
用吸気孔を設けたエンジンに釦いて、燃焼室を形成する
シリンダヘッド壁面の上記低負荷用吸気孔と高負荷用吸
気孔との間に、低負荷用吸気通路から燃焼室に導入され
る吸気を燃焼室周方向に旋回させるための低負荷用吸気
弁座の中心軸にほぼ平行な側壁面を備えた案内壁を該側
壁面が上記低負荷用吸気弁座のみの外周の一部に沿うよ
うに突設したものである。

以下、図面に示す実施例に基づいて本考案を詳細に説明
する。

第１図にトいて、１はエアクリーナ、Ｃは気化器、２は
気化器Ｃに接続された吸気マニホールドであって、吸気
マニホールド２内に形成された隔壁３によって低負荷用
吸気管２ａと高負荷用吸気管２ｂとに分割され、低負荷
用吸気管２ａの下流端はシリンダヘッド４に形成された
低負荷用吸気ボート５に接続され、また高負荷用吸気管
２ｂの下流端はシリンダヘッド４に形成された高負荷用
吸気ポート６に接続されて、小径の低負荷用吸気通路γ
トよび高負荷用吸気通路８が形成されている。

９はシリンダヘッド４とシリンダ本体１０とによって形
成された燃焼室であって、燃焼室９内の離れた位置に各
々独立して開口する低負荷用吸気孔１１釦よび高負荷用
吸気孔１２が設けられ、それぞれの吸気孔１１，１２は
所定のタイミングでもって低負荷用吸気弁１３釦よび高
負荷用吸気弁１４によって開閉される。

この低負荷用吸気孔１１に上記低負荷用吸気通路７が連
結され、また高負荷用吸気孔１２に高負荷用吸気通路８
が連結されて、それぞれの吸気通路７，８を燃焼室９に
連通させている。

上記低負荷用吸気通路７には、上流から順に、低負荷用
気化器チョーク弁１５、低負荷用気化器ベンチュリ１６
釦よびアクセルペタル（図示せず）に連動する低負荷用
気化器絞弁１７が配設された低負荷用気化５Ｃｔが具備
され、一方、高負荷用吸気通路８には、上流から順に高
負荷用気化器−＼フチユリ１８釦よび低負荷用気化器絞
弁１γが高開度、好ましくは全開され、しかもエンジン
回転数が設定値以上になった際（例えば低負荷用気化器
ベンチュリ１６に釦ける負圧が設定値以上になった際）
開き始める高負荷用気化器絞弁１９が配設された高負荷
用気化器Ｃ２が具備され、以上によって各々独立した低
負荷用トよび高負荷用吸気通路７，８を独立した吸気弁
１３゜１４によって開閉するタイプの複式吸気装置が構
成される。

２０は低負荷用吸気孔１１に装着された低負荷用吸気弁
座、２１はシリンダ本体１０内に内装されたピストン、
２２はそのピストンリング、２３はガスケット、２４は
シリンダヘッド４に形成され排気孔２５を介して燃焼室
９に開口している排気ボート、２６は排気孔２５を所定
のタイミングで開閉する排気弁、２γは排気弁２６の弁
座である。

上記複式吸気装置を備えたエンジンにトいて、第２図な
いし第４図に示すように、２８は半球状の燃焼室９を形
成するシリンダヘッド壁面であって、シリンダヘッド壁
面２８には上記低負荷用吸気孔１１．高負荷用吸気孔１
２訃よび排気孔２５が開口している。

２９はシリンダヘッド壁面２８の低負荷用トよび高負荷
用の吸気孔ｌＬ１２と排気孔２５との間で燃焼室９周辺
付近に設けられた点火プラグ用凹部である。

前記シリンダヘッド壁面２８の低負荷用吸気孔１１と高
負荷用吸気孔１２との間であって前記点火プラグ用凹部
２９の設定位置と反対側に、案内壁３０（第２図に訃け
る斜線部）が設けられている。

この案内壁３０は断面が略三角形状であって、三つの壁
面を有し、その低負荷用吸気孔側の側壁面３１は第４図
に示すように低負荷用吸気弁座２０の中心軸０にほぼ平
行に形成され、高負荷用吸気孔側の側壁面３２は高負荷
用吸気孔１２付近のシリンダヘッド壁面２８と滑らかに
連続するようにシリンダヘッド壁面２８の曲率とほぼ同
じ曲率を有する曲面に形成され、また案内壁３０の高さ
は先端壁面３３がシリンダ本体１０の合せ面３５とほぼ
同面になるように形成され、案内壁３０の最大高さｈが
低負荷用吸気弁１３の最大リフト量よりも大きくなるよ
うに設定されてトリ、前記低負荷用吸気孔側側壁面３１
と高負荷用吸気孔側側壁面３２とが交差する稜線３４は
シリンダヘッド壁面２８と滑らかに連続する曲線に形成
されている。

したがって、低負荷用吸気孔１１から燃焼室９へ流入す
る吸気混合気は矢符Ａで示すように案内壁３０の低負荷
用吸気孔側側壁面３１によって案内されて方向性をもち
燃焼室９の周方向に旋回せしめられ、スワ、−ルが強化
される。

尚、前記低負荷用吸気ポート５を、吸気が点火プラグ用
凹部２９に向けて流入するように燃焼室９０周方向へ湾
曲せしめて低負荷用吸気孔１１と接続することにより、
上記スワールをより一層強化することができる。

またシリンダヘッド壁面２８に設けてなる点火プラグ用
凹部２９の形状は半球面状（直径ｉ５〜２０ｍｍ程度）
とし、この点火プラグ用凹部２９に点火プラグ３６を装
備するが、点火プラグ３６はシリンダヘッド壁面２８に
突出しないよう点火プラグ用凹部２９に収容する一方、
点火プラグ用凹部２９の周縁をシリンダヘッド壁面２８
と丸みをもって滑らかに連続せしめることによシ、燃焼
室９内に流入したスワールの減衰を最小限に抑え、スワ
ールによって火炎核が吹き消されるのを避けると共に、
点火プラグ用凹部２９の掃気が充分に行われ、またシリ
ンダヘッド壁面２８からのクエンチを避けることができ
る。

尚、上記のような案内壁３０を有する燃焼室９に訃いて
、案内壁３０の低負荷用吸気孔側側壁面３１を低負荷用
吸気弁座２０の中心軸０とほぼ平行に形成したことによ
り、低負荷用吸気弁１３の開閉動作に支障を与えずに低
負荷用吸気通路７からの吸気を燃焼室９０周方向へ確実
に案内せしめてスワールが強化されるので、上記吸気は
点火プラグ３６に沿って旋回し、点火プラグ３６により
良好に着火されて、早い速度で燃焼を行うことになる。

また、低負荷用吸気弁１３の最大リフト量に対する案内
壁３０の高さｈはスワールの強化、即ちエンジンの失火
限界の拡大に重大な影響を与える。

したがって、案内壁３０の少なくとも一部分の高さｈ（
最大高さ）は吸気弁最大リフト量と同じか、それよりも
大きくする必要がある。

これは、案内壁３０の高さｈが吸気升最犬リフト量より
小さい場合には低負荷用吸気弁１３の最大リフト付近に
訃いて吸入混合気に逆スワール方向の成分が発生してス
ワール方向Ａの吸気流速が低下しスワールか弱くなるた
めであり、スワールの増強のためには、この逆スワール
方向の成分の発生を防止する必要があり、また案内壁３
０の吸気抵抗による出力低下との関係を考慮すれば、案
内壁３０の少なくともスワール方向Ａに対向する部分３
０ａ（鎖線円で囲んだ部分であってスワール強化に最も
影響する部分）の高さｈを吸気升最犬リフト量と同じか
、それよりも太きくする必要がある。

更に、低負荷用吸気弁１３の弁頭１３ａ外周部と案内壁
３０との間隙Ｗがスワールの強化、出力性能、低負荷用
吸気弁座２０の装着性、低負荷用吸気弁１３又は案内壁
３０への未燃物付着による性能の劣化等に重大な影響を
与える。

換１すれば、出力性能、低負荷用吸気弁座２０の装着性
、低負荷用吸気弁１３又は案内壁３０への未燃物付着に
よる性能劣化の面からは上記間隙Ｗが大きい程良好であ
るが、スワールの強化という而からは間隙Ｗをある程度
の範囲内に抑える必要がある。

その結果、この間隙Ｗをｌ〜４闘としたのである。

すなわち、出力性能低下率は上記間隙Ｗが零の際最大で
、間隙Ｗが増大するにつれて減少し、間隙ＷがＬｍｍ（
Ｊ、上では出力性能低下率を３％以下に抑えることがで
きる。

また、失火限界空燃比は間隙Ｗが小なほど犬であり、間
隙Ｗが犬になるにつれて減少して訃り、間隙Ｗが４ｍｍ
１Ｊ下では失火限界空燃比を２１以上の高い値に保持す
ることができる。

結局、間隙Ｗは出力性能の低下釦よび低負荷用吸気弁座
２０の装着性から考察して１ｍｍ（Ｊ、上必要であり、
また燃料の希薄化（即ちスワールの強化）から考察して
４關弘下に抑える必要がある。

最良の間隙Ｗは１．５ｍｍ前後である。

更にまた、案内壁３０の側面即ち低負荷用吸気孔側側壁
面３１０面積を大きくする程スワールは強化されるが、
反面出力性能の低下に重大な影響を与える。

すなわち、案内壁３０の壁面（低負荷用吸気孔側側壁面
３１）の有効面積と低負荷用吸気弁１３最大リフト時の
低負荷用吸気通路開口面積との比率Ｒが少さいと、出力
性能低下率は殆んど零に近いが、スワール強さトよびエ
ンジン失火限界空燃比は小さくスワール強化の効果がな
く、比率Ｒが１０％以上になるとスワール強さ訃よびエ
ンジン失火限界空燃比は増大する傾向を示す。

しかし、Ｒが５０％程になると、出力性能低下率が大と
なり、Ｒが５０％以上では出力性能が著しく低下する。

その結果、上記比率Ｒは１０％〜５０％にすることが必
要であり、燃焼室形成状や加工性等を勘案上で２０〜４
０％が最も望ましい。

尚、上記案内壁３０（低負荷用吸気孔側側壁面３１）の
有効面積とは低負荷用吸気弁１３最犬リフト時の高さ位
置までの案内壁３０の低負荷用吸気孔側側壁面３１０面
積であって、スワールを強化するために案内壁３０のう
ちで最も重要な役割を果たす部分の面積であり、低負荷
用吸気９ｆ１３最犬リフト時の低負荷用吸気通路開口面
積とは低負荷用吸気弁１３最犬リフト時の低負荷用吸気
弁１３の弁頭１３ａと低負荷用吸気孔１１（低負荷用吸
気弁座２０）とで規制される最狭部（第４図で示す８部
）の開口面積である。

尚また、エンジンの高負荷時には、低負荷用吸気通路７
から低負荷用吸気孔１１を経て供給される混合気に加え
て、高負荷用吸気通路８から高負荷用吸気孔１２を経て
混合気が供給されるが、低負荷用トよび高負荷用吸気孔
ｌＬ１２を各々独立して燃焼室９内の離れた位置に開口
したので、低負荷用吸気通路７から燃焼室９に導入され
る吸気を該燃焼室９の周方向に旋回させるための低負荷
用吸気弁座２０の中心軸にほぼ平行な低負荷用吸気孔側
側壁面３１と、上記高負荷用吸気孔１２との距離が十分
とれ、高負荷用吸気通路８から高負荷用吸気孔１２を経
て供給される混合気が、上記低負荷用吸気孔側側壁面３
１に燃焼室９内への導入過程にオヘいて直接当らないよ
うになり、上記混合気は低負荷用吸気孔側側壁面３１に
よる吸気抵抗の影響を受けることなく燃焼室９に導入さ
れ出力の向上が図られる。

そして、特に本実施例では高負荷用吸気通路８からの混
合気は案内壁３０の高負荷用吸気孔側側壁面３２が高負
荷用吸気孔１２付近のシリンダヘッド壁面２８と滑らか
に連続する曲面に形成されているため、案内壁３０の存
在による吸気抵抗の影響を受けずに導入されるので、高
出力が発生される。

したがって、本考案によれば、各々独立して燃焼室内の
離れた位置に開口する低負荷用釦よび高負荷用吸気孔を
独立した低負荷用ふ−よび高負荷用吸気弁によって開閉
するタイプの複式吸気装置を備えたエンジンに訃いて、
燃焼室を形成するシリンダヘッド壁面の上記低負荷用吸
気孔と高負荷用吸気孔との間に、低負荷用吸気通路から
燃焼室に導入される吸気を燃焼室周方向に旋回させるた
めの低負荷用吸気弁座の中心軸にほぼ平行な側壁面を備
えた案内壁を該側壁面が上記低負荷用吸気弁座のみの外
周の一部に沿うように突設したことにより、エンジンの
低、中負荷領域では燃焼室内でのスワールが強化されて
燃費アヘよびエミッション性能が向上するとともに、高
負荷領域では十分な出力が得られるという効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は複式吸気装置の全体概略図、第２図ないし第４
図は本考案の実施態様を例示し、第２図はシリンダヘッ
ド部の爪面図、第３図は第２図の■−■線断面図、第４
図は第３図のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 １・・・・・・エアリーナ、２・・・・・・吸気マニホ
ールド、２ａ・・・・・・低負荷用吸気管、２ｂ・・・
・・・高負荷用吸気管、３・・・・・・隔壁、４・・・
・・・シリンダヘッド、５・・・・・・低負荷用吸気ポ
ート、６・・・・・・高負荷用吸気ポート、７・・・・
・・低負荷用吸気通路、８・・・・・・高負荷用吸気通
路、９・・・・・・燃焼室、１０・・・・・・シリンダ
本体、１１・・・・・・低負荷用吸気孔、１２・・・・
・・高負荷用吸気孔、１３・・・・・・低負荷用吸気弁
、１４・・・・・・高負荷用吸気孔、１５・・・・・・
低負荷用気化器チョーク弁、１６・・・・・・低負荷用
気化器ベンチュリ、１７・・・・・・低負荷用気化器絞
弁、１８・・・・・・高負荷用気化器ベンチュリ、１９
・・・・・・高負荷用気化器絞弁、２０・・・・・・低
負荷用吸気−ｙｉ、２１・・・・・・ピストン、２２・
・・・・・ピストンリング、２３・・・・・・ガスケッ
ト、２４・・・・・・排気ポート、２５・・・・・・排
気孔、２６・・・・・・排気弁、２７・・・・・・弁座
、２８・・・・・・シリンダヘッド壁面、２９・・・・
・・点火プラグ用凹剖、３０・・・・・・案内壁、３１
・・・・・・低負荷用吸気孔側側壁面、３２・・・・・
・高負荷用吸気孔側側壁面、３３・・・・・・先端壁面
、３４・・・・・・稜線、３５・・・・・・合せ面、３
６・・・・・・点火プラグ、ＣＩ・・・・・・低負荷用
気化器、Ｃ２・・・・・・高負荷用気化器、ｈ・・・・
・・案内壁の高さ、Ｗ・・・・・・低負荷用吸気弁の弁
頭外周部と案内壁との間隙、Ｓ・・・・・・最狭部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 各々独立して燃焼室内の離れた位置に開口し、各々別個
   の吸気弁によって開閉される低負荷用および高負荷用吸
   気孔を設け、上記低負荷用吸気孔に低負荷用吸気通路を
   、上記高負荷用吸気孔に高負荷用吸気通路を連結したエ
   ンジンにふ−いて、上記燃焼室を形成するシリンダヘッ
   ド壁面の上記低負荷用吸気孔と高負荷用吸気孔との間に
   、低負荷用吸気通路から燃焼室に導入される吸気を燃焼
   室周方向に旋回させるための低負荷用吸気弁座の中心軸
   にほぼ平行な側壁面を備えた案内壁を該側壁面が上記低
   負荷用吸気弁座のみの外周の一部に沿うように突設した
   ことを特徴とするエンジンの燃焼室構造。