JP2017214914A - Engine combustion chamber structure - Google Patents

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直洋 小口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine combustion chamber structure that is readily formed and improves flow characteristic of intake air.SOLUTION: An engine combustion chamber structure is provided with a flow part 27 smoothly continuing in a flush manner from at least any one of an intake-side slope face 22 and an exhaust-side slope face 23 toward the other side in cross-sectional view of an axis line passing through an intake valve 19 and an exhaust valve 21 respectively, and formed while including a round part, whereby intake air flowing into a combustion chamber 16 via the intake valve 19 flows along the flow part 27.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、吸気ポートを介して吸入空気が流入するエンジンの燃焼室構造に関するものである。   The present invention relates to a combustion chamber structure of an engine through which intake air flows through an intake port.

シリンダヘッドにおいて吸気ポートを通った吸気が燃焼室内に流入する際、吸気側から排気側へ向かう吸気の流動によってタンブル流が形成される。タンブル流の強化は、燃焼の安定性や燃焼時間の短縮等に効果的であるため、より強いタンブル流の形成が求められる。また、燃焼室内に流入する吸入空気の流量はエンジンの出力特性に影響するため、より多いことが求められる。   When intake air that has passed through the intake port in the cylinder head flows into the combustion chamber, a tumble flow is formed by the flow of intake air from the intake side toward the exhaust side. Since the strengthening of the tumble flow is effective for the stability of combustion and the shortening of the combustion time, the formation of a stronger tumble flow is required. In addition, the flow rate of the intake air flowing into the combustion chamber affects the output characteristics of the engine, and thus is required to be larger.

燃焼室に流入する吸入空気についてのかかる要請に対して、従来例えば特許文献１に開示されるエンジンの燃焼室構造では、吸気ポートと排気ポートとの間に吸気流動加工部が形成される。この吸気流動加工部は、吸気側斜面の一部が凹んで形成された吸気フロー面と、一端が排気側斜面の排気面に連なり且つ他端が吸気フロー面とそのなす角度が排気面よりも小さな角度を備えて接続される排気側ガイド面とを有している。   In response to such a demand for intake air flowing into the combustion chamber, an intake flow processing portion is formed between the intake port and the exhaust port in the conventional combustion chamber structure disclosed in Patent Document 1, for example. This intake flow machining section has an intake flow surface formed by recessing a part of the intake-side slope, an end connected to the exhaust surface of the exhaust-side slope, and an angle formed between the other end and the intake flow surface than the exhaust surface. And an exhaust side guide surface connected with a small angle.

特許第５２４０２５６号公報Japanese Patent No. 5240256

特許文献１等に係るエンジンの燃焼室構造において、吸気フロー面と排気側ガイド面は一定の角度を有して接続される。しかしながら、これら２面が一定の角度を保って燃焼室内に連続するため、複雑な燃焼室形状を形成しづらい。また、吸気フロー面及び排気側ガイド面のなす角度が、吸気フロー面と排気傾斜面とのなす角度よりも小さく設定される。このため加工面である排気側ガイド面と粗材面である排気傾斜面との間にエッジ部が形成され、このエッジ部によって筒内流動性が低下する等の問題がある。   In the combustion chamber structure of an engine according to Patent Document 1 and the like, the intake flow surface and the exhaust side guide surface are connected with a certain angle. However, since these two surfaces continue in the combustion chamber while maintaining a certain angle, it is difficult to form a complicated combustion chamber shape. Further, the angle formed by the intake flow surface and the exhaust side guide surface is set smaller than the angle formed by the intake flow surface and the exhaust inclined surface. For this reason, an edge part is formed between the exhaust side guide surface which is a processed surface and the exhaust inclined surface which is a rough material surface, and there is a problem that the in-cylinder fluidity is lowered by this edge part.

本発明はかかる実情に鑑み、形成が容易で吸入空気の流動特性を向上するエンジンの燃焼室構造を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a combustion chamber structure for an engine that is easy to form and improves the flow characteristics of intake air.

本発明のエンジンの燃焼室構造は、シリンダヘッドにおいて吸気バルブ及び排気バルブにより開閉される燃焼室を有し、該燃焼室は、前記吸気バルブ及び前記排気バルブのそれぞれ軸線を通る断面視で、吸気側バルブシート及び排気側バルブシートのそれぞれ底面により構成される吸気側斜面及び排気側斜面を有するエンジンの燃焼室構造であって、前記吸気バルブ及び前記排気バルブのそれぞれ軸線を通る断面視で、前記吸気側斜面及び前記排気側斜面の少なくともいずれか一方から他方側に向けて、面一状に滑らかに連続し、Ｒ部を含んで形成される流動部を設け、前記吸気バルブを介して前記燃焼室に流入した吸入空気が、前記流動部に沿って流れるようにしたことを特徴とする。   The combustion chamber structure of the engine of the present invention has a combustion chamber that is opened and closed by an intake valve and an exhaust valve in a cylinder head, and the combustion chamber is an intake air in a sectional view passing through the axis of each of the intake valve and the exhaust valve. A combustion chamber structure of an engine having an intake side inclined surface and an exhaust side inclined surface constituted by respective bottom surfaces of a side valve seat and an exhaust side valve seat, wherein the intake valve and the exhaust valve are cross-sectional views passing through respective axes, A fluidized portion that includes a R portion and is continuously provided in a flat manner from at least one of the intake side slope and the exhaust side slope to the other side, and the combustion is performed via the intake valve. The intake air that has flowed into the chamber flows along the fluidizing portion.

本発明によれば、燃焼室内において、吸気側から排気側に向かう吸入空気の流動を強化することができるので、良好な燃焼を実現することができる。   According to the present invention, since the flow of intake air from the intake side to the exhaust side can be strengthened in the combustion chamber, good combustion can be realized.

本発明の実施形態におけるエンジンの要部をシリンダ軸線中心で切断したときの断面図である。It is sectional drawing when the principal part of the engine in embodiment of this invention is cut | disconnected by the cylinder axis center. 本発明の実施形態における燃焼室をシリンダ軸方向でシリンダブロック側から見た図である。It is the figure which looked at the combustion chamber in the embodiment of the present invention from the cylinder block side in the cylinder axial direction. 本発明の実施形態における燃焼室を吸気バルブ軸線及び排気バルブ軸線を含む平面（図２のＩ−Ｉ線で示す）で切断したときの断面図である。It is sectional drawing when the combustion chamber in embodiment of this invention is cut | disconnected by the plane (it shows by the II line | wire of FIG. 2) containing an intake valve axial line and an exhaust valve axial line. 本発明の実施形態における吸気側の流動部まわりを示す図３のＡ部拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a portion A in FIG. 3 showing the vicinity of the fluid portion on the intake side in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における燃焼室に流入する吸入空気が流動部に沿って流れる様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the intake air which flows in into the combustion chamber in embodiment of this invention flows along a flow part. 本発明の実施形態におけるバルブ挟み角とタンブル流の関係等を示す図である。It is a figure which shows the relationship etc. of the valve | bulb clamping angle and tumble flow in embodiment of this invention.

以下、図面に基づき、本発明によるエンジンの燃焼室構造における好適な実施の形態を説明する。
本発明の一態様によれば、シリンダヘッドにおいて吸気バルブ及び排気バルブにより開閉される燃焼室を有し、該燃焼室は、前記吸気バルブ及び前記排気バルブのそれぞれ軸線を通る断面視で、吸気側バルブシート及び排気側バルブシートのそれぞれ底面により構成される吸気側斜面及び排気側斜面を有する。前記吸気バルブ及び前記排気バルブのそれぞれ軸線を通る断面視で、前記吸気側斜面及び前記排気側斜面の少なくともいずれか一方から他方側に向けて、面一状に滑らかに連続し、Ｒ部を含んで形成される流動部を設け、前記吸気バルブを介して前記燃焼室に流入した吸入空気が、前記流動部に沿って流れるようにしたものである。 Hereinafter, preferred embodiments of a combustion chamber structure of an engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
According to one aspect of the present invention, the cylinder head has a combustion chamber that is opened and closed by an intake valve and an exhaust valve, and the combustion chamber is in an intake side in a cross-sectional view passing through the axis of each of the intake valve and the exhaust valve. The valve seat and the exhaust side valve seat have an intake side slope and an exhaust side slope formed by bottom surfaces, respectively. In a cross-sectional view passing through the axis of each of the intake valve and the exhaust valve, it smoothly and continuously extends from at least one of the intake side slope and the exhaust side slope to the other side, and includes an R portion. Is provided so that the intake air flowing into the combustion chamber via the intake valve flows along the flow portion.

次に本発明によるエンジンの燃焼室構造における実施例について説明する。図１は、本発明の適用例としてのエンジン１０の要部構成を示すシリンダ軸線Ｚに沿う断面図である。先ず、図１を用いて、内燃機関であるエンジン１０の概略構成について説明する。なお、図１を含め、以下の説明で用いる図においては必要に応じて、エンジン１０の図示しないクランクシャフトの軸線方向に沿ってトランスミッションからエンジンに向かう方向を前方とし、その逆の方向を後方とする。また、シリンダの軸線及びクランクシャフトの軸線に垂直な方向を、後方から見て右側を右方、左側を左方とする。   Next, embodiments of the combustion chamber structure of the engine according to the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view along a cylinder axis Z showing a configuration of a main part of an engine 10 as an application example of the present invention. First, a schematic configuration of an engine 10 that is an internal combustion engine will be described with reference to FIG. In the drawings used in the following description including FIG. 1, the direction from the transmission toward the engine along the axial direction of the crankshaft (not shown) of the engine 10 is defined as the front, and the opposite direction is defined as the rear as necessary. To do. Further, the direction perpendicular to the cylinder axis and the axis of the crankshaft is defined as the right side on the right side and the left side on the left side when viewed from the rear.

エンジン１０は本実施例において例えば多気筒、典型的には３気筒ＤＯＨＣガソリンエンジン等であってよく、図１にはかかる多気筒のうちの１気筒について必要な構成例が図示される。エンジン１０において、シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２及びシリンダヘッドカバーが一体的に結合してなり、直列に配置された各気筒のそれぞれシリンダ軸線Ｚが略鉛直方向を指向する。本実施例では複数気筒が前後方向に沿って列設されるが、エンジン１０が車両に搭載される際、複数気筒を車両の前後方向に沿って配列し、あるいは車両の左右方向に沿って配列してもよい。   In this embodiment, the engine 10 may be, for example, a multi-cylinder, typically a three-cylinder DOHC gasoline engine. FIG. 1 shows an example of the configuration required for one of the multi-cylinders. In the engine 10, a cylinder block 11, a cylinder head 12, and a cylinder head cover are integrally coupled, and each cylinder axis Z of each cylinder arranged in series points in a substantially vertical direction. In this embodiment, a plurality of cylinders are arranged along the front-rear direction, but when the engine 10 is mounted on the vehicle, the plurality of cylinders are arranged along the front-rear direction of the vehicle, or arranged along the left-right direction of the vehicle. May be.

エンジン１０の基本構成において、図示を省略するが、クランクケースのクランク室にはクランクシャフトが回転自在に軸支される。一方、シリンダブロック１１の各気筒のシリンダボア１３内にはピストン１４がシリンダ軸線Ｚ方向に移動可能に嵌装される。クランクシャフトのクランクピンとピストン１４のピストンピン１５とは、コネクティングロッドを介して相互に連結され、ピストン１４がシリンダボア１３内でシリンダ軸線Ｚ方向に沿って往復運動することで、クランクシャフトが回転駆動される。各気筒のシリンダヘッド１２にはシリンダボア１３の上端部に連通するように形成された燃焼室１６を有すると共に、この燃焼室１６には点火プラグ１７が装着される。燃焼室１６内の混合気が点火プラグ１７によって着火され、その燃焼・爆発によりピストン１４が付勢される。   Although not shown in the basic configuration of the engine 10, a crankshaft is rotatably supported in the crank chamber of the crankcase. On the other hand, a piston 14 is fitted in the cylinder bore 13 of each cylinder of the cylinder block 11 so as to be movable in the cylinder axis Z direction. The crank pin of the crank shaft and the piston pin 15 of the piston 14 are connected to each other through a connecting rod, and the piston 14 reciprocates along the cylinder axis Z direction in the cylinder bore 13 to rotate the crank shaft. The The cylinder head 12 of each cylinder has a combustion chamber 16 formed so as to communicate with the upper end portion of the cylinder bore 13, and a spark plug 17 is attached to the combustion chamber 16. The air-fuel mixture in the combustion chamber 16 is ignited by the spark plug 17, and the piston 14 is energized by the combustion and explosion.

エンジン１０には、エアクリーナから供給される空気（吸気）を供給する吸気系部品、燃料供給装置から燃料を供給する燃料系部品、シリンダ内での燃焼後の排気ガスをエンジン１０から排出する排気系部品を有する。また、吸気系部品及び排気系部品のそれぞれ吸気バルブ及び排気バルブを駆動制御する動弁系部品、エンジン１０を冷却する冷却系部品及びエンジン１０の可動部を潤滑する潤滑系部品、それらを作動制御する制御系部品（ＥＣＵ；Engine Control Unit）が付属する。制御系部品の制御により複数の機能系部品が上述の補機類等と協働し、これによりエンジン１０全体として円滑作動が遂行される。   The engine 10 includes an intake system component that supplies air (intake air) supplied from an air cleaner, a fuel system component that supplies fuel from a fuel supply device, and an exhaust system that exhausts exhaust gas after combustion in the cylinder from the engine 10. Have parts. In addition, each of the intake system parts and the exhaust system parts, the valve system parts that drive and control the intake valves and the exhaust valves, the cooling system parts that cool the engine 10, and the lubrication system parts that lubricate the moving parts of the engine 10, and the operation control thereof. A control system part (ECU; Engine Control Unit) is attached. By controlling the control system parts, a plurality of functional system parts cooperate with the above-mentioned auxiliary machines and the like, and thereby the smooth operation of the engine 10 as a whole is performed.

燃焼室１６に対するシリンダヘッド１２の一端側（右又は左側）には吸気ポート１８が開口し、この吸気ポート１８が燃焼室１６に連通する。吸気ポート１８は、吸気バルブ１９により開閉される。吸気ポート１８の開口にはスロットルボディが接続され、このスロットルボディには車体フレームの内空間もしくはスペース内に収容配置されたエアクリーナから吸気が供給される。スロットルボディにはその内部に形成されている吸気通路を、アクセル開度に応じて開閉するスロットルバルブが装着され、このスロットルバルブにより、エアクリーナから送給されてくる空気の流量が制御される。なお、スロットルボディのスロットルバルブの下流側に燃料噴射用のインジェクタが装着され、インジェクタに対して燃料ポンプから燃料タンク内の燃料が供給されるようになっている。   An intake port 18 opens on one end side (right or left side) of the cylinder head 12 with respect to the combustion chamber 16, and the intake port 18 communicates with the combustion chamber 16. The intake port 18 is opened and closed by an intake valve 19. A throttle body is connected to the opening of the intake port 18, and intake air is supplied to the throttle body from an inner space of the vehicle body frame or an air cleaner accommodated in the space. The throttle body is provided with a throttle valve that opens and closes an intake passage formed in the throttle body in accordance with the accelerator opening, and the flow rate of air supplied from the air cleaner is controlled by the throttle valve. A fuel injection injector is mounted on the downstream side of the throttle valve of the throttle body, and fuel in the fuel tank is supplied from the fuel pump to the injector.

エアクリーナにより清浄化された空気はスロットルボディに供給されるが、上述の制御系部品の制御により所定タイミングで、スロットルバルブを開閉すると共にインジェクタから吸気通路内に燃料を噴射させる。これにより所定空燃比の混合気（以下、吸入空気という）がシリンダヘッド１２の吸気ポート１８を通って、燃焼室１６に供給される。なお、スロットルバルブは、そのスロットルバルブ軸を制御系部品の制御により機械式又は電気もしくは電磁式に駆動するバルブ駆動機構により駆動される。   The air purified by the air cleaner is supplied to the throttle body, and the throttle valve is opened and closed and fuel is injected from the injector into the intake passage at a predetermined timing under the control of the control system components described above. Thus, an air-fuel mixture having a predetermined air-fuel ratio (hereinafter referred to as intake air) is supplied to the combustion chamber 16 through the intake port 18 of the cylinder head 12. The throttle valve is driven by a valve drive mechanism that drives the throttle valve shaft mechanically, electrically or electromagnetically under the control of control system components.

シリンダヘッド１２の他端側（左又は右側）にて排気ポート２０が開口し、この排気ポート２０が燃焼室１６に連通する。排気ポート２０は、排気バルブ２１により開閉される。ここで、本実施例では吸気側及び排気側間で対をなす２組の吸気バルブ１９及び排気バルブ２１を持つ所謂４バルブエンジンの例とする（図２参照）。排気ポート２０にはエキゾーストパイプ（もしくはエキゾーストマニホールド）が接続され、このエキゾーストパイプはマフラに接続される。
なお、吸気側及び排気側にそれぞれ吸気バルブ１９及び排気バルブ２１を１つずつ持つ２バルブエンジンの場合にも本発明を適用可能である。 An exhaust port 20 opens at the other end side (left or right side) of the cylinder head 12, and the exhaust port 20 communicates with the combustion chamber 16. The exhaust port 20 is opened and closed by an exhaust valve 21. Here, in this embodiment, an example of a so-called four-valve engine having two pairs of intake valves 19 and exhaust valves 21 that are paired between the intake side and the exhaust side (see FIG. 2). An exhaust pipe (or an exhaust manifold) is connected to the exhaust port 20, and this exhaust pipe is connected to a muffler.
The present invention can also be applied to a two-valve engine having one intake valve 19 and one exhaust valve 21 on each of the intake side and the exhaust side.

エンジン１０のシリンダヘッド１２には、吸気バルブ１９及び排気バルブ２１をそれぞれ駆動するためのカムを持つカムシャフトを有する。これらのカムシャフトはシリンダヘッド１２において回転可能に軸支されると共に、例えばカムタイミングチェーンを介してクランクシャフトと連結され、該クランクシャフトに同期して回転駆動されるようになっている。   The cylinder head 12 of the engine 10 has a camshaft having cams for driving the intake valve 19 and the exhaust valve 21 respectively. These camshafts are rotatably supported by the cylinder head 12 and are connected to a crankshaft via a cam timing chain, for example, and are driven to rotate in synchronization with the crankshaft.

本実施例において動弁機構はタペット式とすることができる。吸気側及び排気側カムシャフトのそれぞれ下方には、それらに設けられたカムの回転により往復動するタペットが、シリンダヘッド１２に支持されている。吸気側の例で説明すると、吸気バルブ１９はそのバルブステム１９ａがバルブガイドによってガイドされることで、バルブステム１９ａと共にその軸方向に往復動する。バルブステム１９ａの端部に取り付けられたスプリングリテーナ及びスプリングシート間にバルブスプリングが装着され、このバルブスプリングの弾力によりバルブステム１９ａは常時上方へ付勢される。吸気側カムシャフトのカムがバルブスプリングの弾力に抗してタペットを押し下げることで、バルブステム１９ａが下方へ付勢され、即ち吸気バルブ１９が開くようになっている。
排気側においても排気バルブ２１及びバルブステム２１ａ等を有し、それらは吸気側の場合と同様に構成される。 In this embodiment, the valve mechanism can be a tappet type. Under the intake side and exhaust side camshafts, tappets that reciprocate by the rotation of cams provided on them are supported by the cylinder head 12. Explaining with an example on the intake side, the intake valve 19 reciprocates in the axial direction together with the valve stem 19a when the valve stem 19a is guided by a valve guide. A valve spring is mounted between a spring retainer attached to the end of the valve stem 19a and a spring seat, and the valve stem 19a is always urged upward by the elasticity of the valve spring. When the cam of the intake side camshaft pushes down the tappet against the elasticity of the valve spring, the valve stem 19a is urged downward, that is, the intake valve 19 is opened.
The exhaust side also has an exhaust valve 21, a valve stem 21a, etc., which are configured in the same manner as in the intake side.

本実施例における燃焼室１６の形状は、球形の一部により構成されるが、吸気バルブ軸線（バルブステム１９ａの軸線）及び排気バルブ軸線（バルブステム２１ａの軸線）を含む平面で切断したときの断面図で見ると、２つの吸気バルブ１９及び２つの排気バルブ２１のそれぞれ先端形状に合わせて、図１のように概ね建物の屋根のような三角形の形状を呈するペントルーフ状（ルーフ部）である。更に図２は燃焼室１６をシリンダ軸方向でシリンダブロック１１側から見た図であり、図２に示されるように燃焼室１６に装着される点火プラグ１７は、吸気バルブ１９及び排気バルブ２１の間にセンタープラグとして配置される。   The shape of the combustion chamber 16 in the present embodiment is configured by a part of a sphere, but when cut by a plane including the intake valve axis (axis of the valve stem 19a) and the exhaust valve axis (axis of the valve stem 21a). When viewed in a cross-sectional view, it is a pent roof shape (roof portion) that generally has a triangular shape like a roof of a building, as shown in FIG. 1, according to the tip shapes of the two intake valves 19 and the two exhaust valves 21. . 2 is a view of the combustion chamber 16 as viewed from the cylinder block 11 side in the cylinder axial direction. As shown in FIG. 2, the ignition plug 17 attached to the combustion chamber 16 includes an intake valve 19 and an exhaust valve 21. It is arranged as a center plug in between.

図３は、燃焼室１６を、吸気バルブ軸線及び排気バルブ軸線を含む平面（図２のＩ−Ｉ線で示す）で切断したときの断面図である。燃焼室１６の基本構成において、図３に示されるようにペントルーフ状に形成されて、燃焼室１６のルーフ部を構成する吸気側斜面２２及び排気側斜面２３を有する。これらの吸気側斜面２２及び排気側斜面２３は図３のように、吸気バルブ軸線及び排気バルブ軸線を通る断面において、吸気側及び排気側のバルブシート２５及びバルブシート２６のそれぞれ底面２５ａ及び底面２６ａにより構成される。これら底面２５ａ及び底面２６ａの仮想交点２４がルーフ部の頂部に対応する。   3 is a cross-sectional view of the combustion chamber 16 taken along a plane including the intake valve axis and the exhaust valve axis (indicated by the line II in FIG. 2). As shown in FIG. 3, the basic configuration of the combustion chamber 16 is formed in a pent roof shape, and has an intake-side inclined surface 22 and an exhaust-side inclined surface 23 that constitute a roof portion of the combustion chamber 16. As shown in FIG. 3, these intake-side inclined surface 22 and exhaust-side inclined surface 23 have a bottom surface 25a and a bottom surface 26a of the valve seat 25 and the valve seat 26 on the intake side and the exhaust side, respectively, in a cross section passing through the intake valve axis and the exhaust valve axis. Consists of. A virtual intersection 24 of the bottom surface 25a and the bottom surface 26a corresponds to the top portion of the roof portion.

ここで、図３に示されるように燃焼室１６のルーフ部には吸気側及び排気側の吸気バルブ１９及び排気バルブ２１がそれぞれ当接するバルブシート２５，２６が装着される。これらのバルブシート２５，２６は概してリング状に形成され、吸気ポート１８及び排気ポート２０のそれぞれ燃焼室１６側の開口部に圧入され、吸気ポート１８及び排気ポート２０にそれぞれ連通する開口２５ｂ，２６ｂを有している。これらのバルブシート２５，２６は吸気バルブ１９及び排気バルブ２１に対する座として機能する。即ち、バルブシート２５，２６の開口２５ｂ，２６ｂの燃焼室１６側にはそれぞれ、座面２５ｃ及び座面２６ｃが形成される。そして、吸気バルブ１９及び排気バルブ２１の燃焼室１６とは反対側の背面１９ｂ，２１ｂの周縁部が、所定タイミングでバルブシート２５，２６の座面２５ｃ，座面２６ｃに当接し得るようになっている。また、このように吸気バルブ１９及び排気バルブ２１がバルブシート２５，２６に当接することで、燃焼室１６が密封される。   Here, as shown in FIG. 3, valve seats 25 and 26 with which the intake valve 19 and the exhaust valve 21 on the intake side and the exhaust side abut are attached to the roof portion of the combustion chamber 16. These valve seats 25 and 26 are generally formed in a ring shape, and are press-fitted into the openings of the intake port 18 and the exhaust port 20 on the combustion chamber 16 side, respectively, and the openings 25b and 26b communicating with the intake port 18 and the exhaust port 20 respectively. have. These valve seats 25 and 26 function as seats for the intake valve 19 and the exhaust valve 21. That is, the seat surface 25c and the seat surface 26c are formed on the combustion chamber 16 side of the openings 25b and 26b of the valve seats 25 and 26, respectively. The peripheral portions of the back surfaces 19b and 21b opposite to the combustion chamber 16 of the intake valve 19 and the exhaust valve 21 can come into contact with the seat surfaces 25c and 26c of the valve seats 25 and 26 at a predetermined timing. ing. Further, the combustion chamber 16 is sealed by the intake valve 19 and the exhaust valve 21 contacting the valve seats 25 and 26 in this way.

本発明の燃焼室構造では特に、図３において吸気バルブ１９及び排気バルブ２１の軸線を通る断面視で、燃焼室１６のルーフ部を形成する吸気側斜面２２及び排気側斜面２３の少なくともいずれか一方から他方側に向けて、面一状に滑らかに連続し、Ｒ部を含んで形成される流動部２７が設けられる。吸気側の例で説明すると図４は吸気側に係る図３のＡ部拡大図であり、流動部２７まわりを示している。流動部２７は、吸気側斜面２２を構成する吸気側のバルブシート２５の底面２５ａから排気側へ向けて、バルブシート２５の底面２５ａに対して段差等なく、面一状に滑らかに連続して形成される。   In the combustion chamber structure of the present invention, in particular, at least one of the intake side inclined surface 22 and the exhaust side inclined surface 23 forming the roof portion of the combustion chamber 16 in a cross-sectional view passing through the axes of the intake valve 19 and the exhaust valve 21 in FIG. From the first to the other side, there is provided a fluidized portion 27 that is smooth and continuous in a flush manner and that includes the R portion. 4 will be described with reference to an intake side example. FIG. 4 is an enlarged view of a portion A in FIG. The fluid portion 27 is continuously and smoothly flush with the bottom surface 25a of the valve seat 25 from the bottom surface 25a of the intake side valve seat 25 constituting the intake side inclined surface 22 to the exhaust side without any step. It is formed.

流動部２７は、燃焼室１６を形成する球面の一部であるＲ（アール）部２７ａを含んで形成される。この場合、流動部２７はバルブシート２５の底面２５ａからＲ部２７ａの接線に接続されるようにしてもよく、あるいは流動部２７全体がＲ部２７ａにより構成されてもよい。吸気側斜面２２から排気側へ延出する流動部２７がＲ部２７ａを持つことで、図４のように流動部２７は排気側で下方へ傾斜もしくは湾曲して配置される。   The flow part 27 is formed including an R (R) part 27 a which is a part of a spherical surface forming the combustion chamber 16. In this case, the fluid part 27 may be connected to the tangent line of the R part 27a from the bottom surface 25a of the valve seat 25, or the whole fluid part 27 may be constituted by the R part 27a. Since the fluidized portion 27 extending from the intake side inclined surface 22 to the exhaust side has the R portion 27a, the fluidized portion 27 is inclined or curved downward on the exhaust side as shown in FIG.

ここで図２を参照して、流動部２７の形成領域が斜線（ハッチング）により示される。流動部２７は、シリンダ軸線Ｚ（図１参照）に対する一方側及び他方側の吸気バルブ１９及び排気バルブ２１それぞれにおける燃焼室１６外方側の縁部同士を結ぶ２つの線分の内側領域に形成される。
具体的には図２を参照して、センタープラグとして点火プラグ１７が装着されるシリンダ軸線Ｚ（図１参照）に対して、前方側（一方側）の吸気バルブ１９及び排気バルブ２１における燃焼室１６外方側の縁部１９Ａ，２１Ａ同士を結ぶ線分２８とする。同様に、シリンダ軸線Ｚに対して後方側（他方側）の吸気バルブ１９及び排気バルブ２１における燃焼室１６外方側の縁部１９Ｂ，２１Ｂ同士を結ぶ線分２９とする。流動部２７はこれら２つの線分２８及び線分２９の内側領域に形成される。 Here, with reference to FIG. 2, the formation region of the fluidized portion 27 is indicated by hatching. The flow portion 27 is formed in an inner region of two line segments that connect the outer edges of the combustion chamber 16 in each of the intake valve 19 and the exhaust valve 21 on one side and the other side with respect to the cylinder axis Z (see FIG. 1). Is done.
Specifically, referring to FIG. 2, the combustion chambers in intake valve 19 and exhaust valve 21 on the front side (one side) with respect to cylinder axis Z (see FIG. 1) on which spark plug 17 is mounted as a center plug. 16 It is set as the line segment 28 which connects edge part 19A, 21A of outward side. Similarly, a line segment 29 connecting edges 19B and 21B on the outer side of the combustion chamber 16 in the intake valve 19 and the exhaust valve 21 on the rear side (the other side) with respect to the cylinder axis Z is defined. The flow part 27 is formed in the inner region of these two line segments 28 and 29.

また、流動部２７は、ペントルーフを形成する吸気側斜面２２及び排気側斜面２３の仮想交点２４よりも低い高さ位置に設定される。図４において仮想交点２４を模式的に示すが、流動部２７は仮想交点２４よりも低い位置に形成される。   Further, the flow portion 27 is set at a height position lower than the virtual intersection 24 of the intake side inclined surface 22 and the exhaust side inclined surface 23 forming the pent roof. Although the virtual intersection 24 is schematically shown in FIG. 4, the flow portion 27 is formed at a position lower than the virtual intersection 24.

流動部２７は、例えば図４に示される吸気側の例ではシリンダヘッド１２の燃焼室１６とバルブシート２５の一部（底部）を同時加工することで成形される。バルブシート２５は吸気ポート１９の燃焼室１６側の開口部に予め圧入されており、このバルブシート２５の圧入状態で、燃焼室１６を形成するためのシリンダヘッド１２の粗材１（典型的には鋳抜きされた状態のもの）がバルブシート２５と共に機械加工（切削加工）される。このため図４のように流動部２７の一部は、機械加工されたバルブシート２５の特に底面２５ａ（図４において底面２５ａの右端部）により構成される。   For example, in the example of the intake side shown in FIG. 4, the flow portion 27 is formed by simultaneously processing a combustion chamber 16 of the cylinder head 12 and a part (bottom portion) of the valve seat 25. The valve seat 25 is press-fitted in advance into the opening of the intake port 19 on the combustion chamber 16 side, and the rough material 1 (typically, the cylinder head 12 for forming the combustion chamber 16 in the press-fitted state of the valve seat 25 (typically). Is machined (cut) with the valve seat 25. For this reason, as shown in FIG. 4, a part of the fluidized portion 27 is constituted by the bottom surface 25a of the machined valve seat 25 (right end portion of the bottom surface 25a in FIG. 4).

流動部２７のＲ部２７ａは、所定の曲率半径を持つボールエンドミル等の切削工具により形成することができる。
排気側においてもバルブシート２６に対して、吸気側の場合と同様の機械加工が行われる。 The R portion 27a of the flow portion 27 can be formed by a cutting tool such as a ball end mill having a predetermined radius of curvature.
On the exhaust side, the same machining as that on the intake side is performed on the valve seat 26.

次に、本発明の内燃機関の燃焼室構造における主要な作用効果について説明する。本発明の燃焼室構造では例えば吸気側の例で説明すると、図４のように吸気バルブ１９及び排気バルブ２１の軸線を通る断面視で、流動部２７は、吸気側斜面２２に含まれる吸気側のバルブシート２５の底面２５ａと整合して排気側へと延設される。即ち流動部２７は吸気側斜面２２に対して段差等なく、面一状に滑らかに連続する。   Next, main effects in the combustion chamber structure of the internal combustion engine of the present invention will be described. In the combustion chamber structure of the present invention, for example, in the case of the intake side, as shown in FIG. 4, the flow portion 27 is included in the intake side inclined surface 22 in a cross-sectional view passing through the axis of the intake valve 19 and the exhaust valve 21. The valve seat 25 is extended to the exhaust side in alignment with the bottom surface 25a. In other words, the fluidized portion 27 smoothly and flushes with the intake side inclined surface 22 without any step.

流動部２７を設けることで、図５に示されるように開いた吸気バルブ１９の背面１９ｂとバルブシート２５の座面２５ｃの間を通って燃焼室１６に流入する吸入空気は、矢印Ｂのように流動部２７に沿って流れる。この場合、その吸入空気は流動部２７の滑らかで下方を指向するＲ部２７ａにより、排気側下方に向かう緩やかな旋回流（タンブル流）を形成しながら流れる。これによりそのタンブル流が強化され、更に吸入空気に対する整流効果が得られることで吸入空気の流量を実質的に増やすことができる。また、吸気ポート１８から燃焼室１６に流入する吸入空気を、吸気側斜面２２に沿わせて流すことができ吸入空気の安定した流動が得られる。   By providing the flow portion 27, the intake air flowing into the combustion chamber 16 through the space between the back surface 19b of the intake valve 19 and the seat surface 25c of the valve seat 25 opened as shown in FIG. Flows along the fluidized portion 27. In this case, the intake air flows while forming a gentle swirling flow (tumble flow) directed downward on the exhaust side by the R portion 27a that is smooth and directed downward of the fluid portion 27. As a result, the tumble flow is strengthened, and the flow rate of the intake air can be substantially increased by obtaining a rectifying effect on the intake air. Further, the intake air flowing into the combustion chamber 16 from the intake port 18 can be made to flow along the intake side inclined surface 22, and a stable flow of the intake air can be obtained.

また、流動部２７は加工精度の高い機械加工により形成されるので粗材１の表面よりも寸法精度を高く成形できるので、燃焼室１６の容積を均一化でき、燃焼室１６の容積のばらつきを抑えることができる。
更に、流動部２７をボールエンドミル等の切削工具により加工することで、１つの工具により燃焼室１６の形状に合せて流動部２７を形成することができ、加工コスト等を有効に低減することができる。 Further, since the fluidized portion 27 is formed by machining with high processing accuracy, it can be formed with higher dimensional accuracy than the surface of the coarse material 1, so that the volume of the combustion chamber 16 can be made uniform and the variation in the volume of the combustion chamber 16 can be reduced. Can be suppressed.
Further, by machining the fluidized portion 27 with a cutting tool such as a ball end mill, the fluidized portion 27 can be formed in accordance with the shape of the combustion chamber 16 with a single tool, and the machining cost and the like can be effectively reduced. it can.

ここで、本発明の燃焼室構造における成形方法等を、図４を参照して説明する。例えばダイキャスト成形されたシリンダヘッド１２の粗材１に対して、吸気ポート１９に圧入されたバルブシート２５の底面２５ａと共に、機械加工による切削面２が形成される。その後更に、を含む粗材１に対するボールエンドミル等の切削工具による切削によりＲ部２７ａを含む流動部２７が形成される。
本発明では流動部２７を機械加工で形成することで、従来構造においては成形加工の途中で発生し得る加工段差３等は除去され、最終製品には残らない。仮にこのような段差部３等があると、燃焼室１６に流入する吸気は図４の矢印Ｃのように排気側に向かわずに下方を指向して流れる。このため有効なタンブル流を形成するのが難しくなるのに対して、本発明では図４及び図５の矢印Ｂのように排気側を指向する流動部２７に沿った吸入空気の流れを形成することができる。 Here, a molding method and the like in the combustion chamber structure of the present invention will be described with reference to FIG. For example, a cutting surface 2 by machining is formed on the rough material 1 of the cylinder head 12 formed by die casting together with the bottom surface 25a of the valve seat 25 press-fitted into the intake port 19. Thereafter, the fluidized portion 27 including the R portion 27a is formed by cutting with a cutting tool such as a ball end mill on the coarse material 1 including the material.
In the present invention, by forming the fluidized portion 27 by machining, the processing step 3 or the like that may occur during the molding process is removed in the conventional structure, and it does not remain in the final product. If there is such a stepped portion 3 or the like, the intake air flowing into the combustion chamber 16 flows downward instead of going to the exhaust side as indicated by an arrow C in FIG. For this reason, it is difficult to form an effective tumble flow, whereas in the present invention, a flow of intake air is formed along the flow portion 27 directed to the exhaust side as indicated by an arrow B in FIGS. be able to.

また、流動部２７は上述したように、２つの線分２８及び線分２９（図２参照）の内側領域に形成される。
タンブル流を形成するためには吸気側から排気側に向かう吸入空気の流れを強化することが必要である。流動部２７を吸気バルブ１９及び排気バルブ２１に対して局所的に形成することにより、主に吸気側から排気側に向かう吸入空気の流れのみを増加させ、タンブル流を効率的に強化することができる。また、流動部２７を必要以上に大きく形成しないで済むため実質的に燃焼室１６のコンパクト化を図ることができる。 Further, as described above, the fluid portion 27 is formed in the inner region of the two line segments 28 and 29 (see FIG. 2).
In order to form a tumble flow, it is necessary to reinforce the flow of intake air from the intake side to the exhaust side. By forming the flow portion 27 locally with respect to the intake valve 19 and the exhaust valve 21, it is possible to increase only the flow of intake air mainly from the intake side to the exhaust side, and to effectively enhance the tumble flow. it can. In addition, since it is not necessary to form the fluid portion 27 larger than necessary, the combustion chamber 16 can be substantially made compact.

更に、流動部２７は、ペントルーフを形成する吸気側斜面２２及び排気側斜面２３の仮想交点２４よりも低い高さ位置に設定される。
吸入空気が吸気ポート１８と吸気バルブ１９の間を通って燃焼室１６に流入する際、吸入空気は基本的には燃焼室１６の下方への指向性を持つ。流動部２７を仮想交点２４よりも高い位置に設定した場合、高い位置にある流動部２７に沿った吸入空気の流れは発生し難く、むしろそのような流動部２７は、燃焼室１６の容積を必要以上に増加させてしまう。従って、流動部２７を仮想交点２４よりも低い高さ位置に設定することで、燃焼室１６の容積の増加を抑えながら、タンブル流の強化を図ることができる。 Furthermore, the fluidized part 27 is set at a height position lower than the virtual intersection 24 of the intake side inclined surface 22 and the exhaust side inclined surface 23 forming the pent roof.
When the intake air flows between the intake port 18 and the intake valve 19 into the combustion chamber 16, the intake air basically has directivity downward in the combustion chamber 16. When the fluidizing portion 27 is set at a position higher than the virtual intersection 24, the flow of intake air along the fluidizing portion 27 at a high position hardly occurs. Rather, such fluid portion 27 increases the volume of the combustion chamber 16. It will increase more than necessary. Therefore, by setting the flow portion 27 at a height position lower than the virtual intersection 24, it is possible to enhance the tumble flow while suppressing an increase in the volume of the combustion chamber 16.

また、流動部２７の一部は、この例では機械加工されたバルブシート２５の底面２５ａにより構成される。
バルブシート２５の所定部位に吸入空気の流路が形成されるため、吸気側から排気側に向けて効率よく吸入空気を流すことができる。
更に、図４に示すように吸気バルブ１９に対する座面２５ｃを通過した吸入空気は、従来の燃焼室構造に係る加工段差３を通ることなく排気側へと流れるため、加工段差３によって生じ得る吸入空気の剥離等が生じることがない。 In addition, a part of the fluidized portion 27 is constituted by a bottom surface 25a of the machined valve seat 25 in this example.
Since a flow path of intake air is formed at a predetermined portion of the valve seat 25, intake air can be efficiently flowed from the intake side toward the exhaust side.
Further, as shown in FIG. 4, the intake air that has passed through the seating surface 25 c for the intake valve 19 flows to the exhaust side without passing through the processing step 3 related to the conventional combustion chamber structure. There is no air separation.

以上は吸気側の例で説明したが、排気側においても吸気側の場合と同様な作用効果を得られる。   Although the above has been described with reference to the example on the intake side, the same operation and effect as those on the intake side can be obtained on the exhaust side.

ここで、本実施例の場合を例にして、吸気バルブ１９及び排気バルブ２１の所謂挟み角に関して、図５に示したように吸気バルブ１９の軸線１９Ｃ（バルブステム１９ａと一致する）及び排気バルブ２１の軸線２１Ｃ（バルブステム２１ａと一致する）のシリンダ軸線Ｚに対する傾斜角度α及び傾斜角度βとする。これらの傾斜角度α，βに関して、α＜βとした場合、傾斜角度αが小さい吸気バルブ１９の流動部２７と反対側の周縁部側への吸入空気は流れ難くなり、つまり流動部２７側への流れが相対的に増加する。この点に関する限り、タンブル流の形成には有効に作用する。一方、この例のように傾斜角度αを小さくして吸気バルブ１９を立たせると、上方にある動弁機構等の配置関係でシリンダヘッド１２が嵩だかになってしまう。本発明では傾斜角度αをある程度大きく確保し、即ち吸気バルブ１９の軸線をねかせた状態にすることで、シリンダヘッド１２が嵩だかになるのを防ぎながら、有効にタンブル流の強化を図ることができる。   Here, taking the case of this embodiment as an example, with respect to the so-called sandwich angle of the intake valve 19 and the exhaust valve 21, as shown in FIG. 5, the axis 19C of the intake valve 19 (corresponding to the valve stem 19a) and the exhaust valve An inclination angle α and an inclination angle β with respect to the cylinder axis Z of the axis 21C of 21 (which coincides with the valve stem 21a). With respect to these inclination angles α and β, when α <β, the intake air to the peripheral edge side opposite to the flow portion 27 of the intake valve 19 having a small inclination angle α becomes difficult to flow, that is, toward the flow portion 27 side. The relative flow increases. As far as this point is concerned, it acts effectively on the formation of the tumble flow. On the other hand, when the intake valve 19 is made to stand with a small inclination angle α as in this example, the cylinder head 12 becomes bulky due to the arrangement relationship of the valve mechanism and the like above. In the present invention, it is possible to effectively enhance the tumble flow while preventing the cylinder head 12 from becoming bulky by securing the inclination angle α to a certain degree, that is, by keeping the axis of the intake valve 19 twisted. it can.

また、図６に示したように吸気側の例で説明すると、吸気バルブ１９の軸線を通る断面視で、流動部２７は図７の二点鎖線により示すように燃焼室１６の上方へ適度に張り出すように形成するとよい。
このように流動部２７を形成することで、吸気側から排気側へ指向する吸入空気の流れを増加させ、タンブル流をより強化することができる。 Further, in the example on the intake side as shown in FIG. 6, in a cross-sectional view passing through the axis of the intake valve 19, the fluidized portion 27 is moderately positioned above the combustion chamber 16 as indicated by a two-dot chain line in FIG. 7. It is good to form so that it may overhang.
By forming the flow portion 27 in this manner, the flow of intake air directed from the intake side to the exhaust side can be increased, and the tumble flow can be further strengthened.

なお、吸気バルブ１９及び排気バルブ２１を１つずつ持つ２バルブエンジンの場合にも本発明を適用可能である。吸気バルブ１９及び排気バルブ２１の前側（一方側）縁部１９Ａ，２１Ａ同士を結ぶ線分２８とし、同一のそれら吸気バルブ１９及び排気バルブ２１の後側（他方側）縁部１９Ｂ，２１Ｂ同士を結ぶ線分２９とする。流動部２７はこれら２つの線分２８及び線分２９の内側領域に形成される。   Note that the present invention can also be applied to a two-valve engine having one intake valve 19 and one exhaust valve 21. A line segment 28 connecting the front (one side) edges 19A, 21A of the intake valve 19 and the exhaust valve 21 is used, and the rear (other side) edges 19B, 21B of the same intake valve 19 and exhaust valve 21 are connected to each other. A connecting line segment 29 is used. The flow part 27 is formed in the inner region of these two line segments 28 and 29.

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、流動部２７の加工する際の加工中心軸は、吸気バルブ１９又は排気バルブ２１の中心軸を吸気側又は排気側にオフセットした位置に設定して行われる。
主に吸気側の例で本発明の実施形態を説明したが、排気側のみに本発明を適用し、あるいは上記実施形態と同様に吸気側及び排気側双方に対して本発明を適用することが可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated with various embodiment, this invention is not limited only to these embodiment, A change etc. are possible within the scope of the present invention.
For example, the machining center axis when machining the flow section 27 is set at a position offset from the center axis of the intake valve 19 or the exhaust valve 21 to the intake side or the exhaust side.
Although the embodiment of the present invention has been described mainly with the example of the intake side, the present invention can be applied only to the exhaust side, or the present invention can be applied to both the intake side and the exhaust side as in the above embodiment. Is possible.

１０ エンジン、１１ シリンダブロック、１２ シリンダヘッド、１３ シリンダボア、１４ ピストン、１５ ピストンピン、１６ 燃焼室、１７ 点火プラグ、１８ 吸気ポート、１９ 吸気バルブ、１９ａ，２１ａ バルブステム、１９Ａ，２１Ａ 縁部、１９Ｂ，２１Ｂ 縁部、２０ 排気ポート、２１ 排気バルブ、２２ 吸気側斜面、２３ 排気側斜面、２４ 仮想交点、２５，２６ バルブシート、２５ａ 底面、２５ｃ 座面、２７ 流動部、２７ａ Ｒ部。 10 Engine, 11 Cylinder block, 12 Cylinder head, 13 Cylinder bore, 14 Piston, 15 Piston pin, 16 Combustion chamber, 17 Spark plug, 18 Intake port, 19 Intake valve, 19a, 21a Valve stem, 19A, 21A Edge, 19B , 21B Edge, 20 Exhaust port, 21 Exhaust valve, 22 Intake side slope, 23 Exhaust side slope, 24 Virtual intersection, 25, 26 Valve seat, 25a Bottom surface, 25c Seat surface, 27 Fluid part, 27a R part.

Claims (4)

シリンダヘッドにおいて吸気バルブ及び排気バルブにより開閉される燃焼室を有し、該燃焼室は、前記吸気バルブ及び前記排気バルブのそれぞれ軸線を通る断面視で、吸気側バルブシート及び排気側バルブシートのそれぞれ底面により構成される吸気側斜面及び排気側斜面を有するエンジンの燃焼室構造であって、
前記吸気バルブ及び前記排気バルブのそれぞれ軸線を通る断面視で、前記吸気側斜面及び前記排気側斜面の少なくともいずれか一方から他方側に向けて、面一状に滑らかに連続し、Ｒ部を含んで形成される流動部を設け、
前記吸気バルブを介して前記燃焼室に流入した吸入空気が、前記流動部に沿って流れるようにしたことを特徴とするエンジンの燃焼室構造。 The cylinder head has a combustion chamber that is opened and closed by an intake valve and an exhaust valve, and the combustion chamber is a sectional view passing through the axis of each of the intake valve and the exhaust valve, and each of the intake side valve seat and the exhaust side valve seat. A combustion chamber structure of an engine having an intake side slope and an exhaust side slope constituted by a bottom surface,
In a cross-sectional view passing through the axis of each of the intake valve and the exhaust valve, it smoothly and continuously extends from at least one of the intake side slope and the exhaust side slope to the other side, and includes an R portion. Provided with a fluidized part formed by
A combustion chamber structure for an engine, wherein intake air that has flowed into the combustion chamber via the intake valve flows along the fluidizing portion. 前記流動部は、シリンダ軸線に対する一方側及び他方側の前記吸気バルブ及び前記排気バルブそれぞれにおける前記燃焼室外方側の縁部同士を結ぶ２つの線分の内側領域に形成されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃焼室構造。   The fluidized portion is formed in an inner region of two line segments connecting edges on the outer side of the combustion chamber in each of the intake valve and the exhaust valve on one side and the other side with respect to a cylinder axis. The combustion chamber structure of the engine according to claim 1. 前記流動部は、前記吸気側斜面及び前記排気側斜面の仮想交点よりも低い高さ位置に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの燃焼室構造。   The combustion chamber structure for an engine according to claim 1 or 2, wherein the fluidizing portion is set at a height position lower than a virtual intersection of the intake side slope and the exhaust side slope. 前記流動部の一部は、前記吸気バルブ又は前記排気バルブのバルブシートにより構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの燃焼室構造。   The engine combustion chamber structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a part of the flow portion is configured by a valve seat of the intake valve or the exhaust valve.
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