JP6040641B2 - 内燃機関 - Google Patents
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Description
この技術では、ピストンが上死点にある場合の燃焼室の容積V1と、点火プラグの点火点を中心とする半径rの仮想球体のうち、ピストンが上死点にある場合において燃焼室を画定する燃焼室内壁と干渉しない非干渉部分の容積V2と、ピストンが上死点にある場合において仮想球体が燃焼室内壁と干渉する干渉面の面積Sとが所定条件を満たすように燃焼室を形成し、ピストンの頂面に凹部を設けている。
そして、上記の条件を満たし凹部を形成することで火炎伝搬に伴う火炎と燃焼室内壁との干渉度合いを穏やかなものとすることで、火炎伝播性の促進を図っている。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、混合気の燃焼を促進することにより燃費の向上を図る上で有利な内燃機関を提供することを目的とする。
請求項2記載の発明は、前記シリンダヘッドは前記吸気ポートに配設される吸気バルブと、前記排気ポートに配設される排気バルブとを備え、前記ピストンの頂面には前記吸気バルブと対応して設けられた吸気バルブリセスと、前記排気バルブと対応して設けられた排気バルブリセスとが形成されるとともに、前記第1の平坦部は前記吸気バルブリセスと前記排気バルブリセスとの間に設けられることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、前記ピストン頂面には外周に沿って第3の平坦部が形成され、前記第1の平坦部と前記第3の平坦部との間は曲面部で接続されることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、前記排気側縁部よりも前記排気ポート側に位置する前記頂面の部分に、前記排気バルブとの干渉を避ける2つの前記排気バルブリセスが形成され、前記2つの排気バルブリセスの間に前記ピストンの軸線方向において前記排気バルブリセスよりも前記シリンダヘッド側に突出する突起部が形成されていることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、前記ピストンの頂面を平面視した場合に、前記凹部の縁部は、前記吸気ポート側と前記排気ポート側とを結ぶ方向における寸法よりも、前記吸気ポート側と前記排気ポート側とを結ぶ直線と直交する方向における寸法が大きい長形に形成されていることを特徴とする。
請求項4記載の発明によれば、突起部が凹部から排気ポート側への混合気の流出を抑制することに加えて、突起部によって排気ポート側における燃焼室の容積を縮小することができるため、燃焼室内の混合気を凹部により多く流入させることができ、混合気を点火点の周囲に集める上でもより有利となる。
請求項5記載の発明によれば、混合気が凹部に流入する部分である吸気側縁部を大きく確保できるため、吸気側縁部を通って凹部に流入する混合気の流れを促進することにより混合気を点火点の周囲に確実に集める上でより有利となる。
図1に示すように、内燃機関(以下エンジンという)10は、シリンダ12が形成されたシリンダブロック14と、シリンダブロック14の上部に設けられたシリンダヘッド16と、シリンダ12に配設されたピストン18とを含んで構成されている。
燃焼室20は、ピストン18の上死点近傍で、シリンダ12の内周面12Aとシリンダヘッド16の下面16Aとピストン18の頂面18Aとによって構成される。
吸気バルブ24は2つ設けられ、各吸気ポート22に配設されている。吸気バルブ24が開くことにより吸気ポート22と燃焼室20とが連通し、混合気が吸気ポート22から燃焼室20に流入する。
排気バルブ28は2つ設けられ、各排気ポート26に配設されている。排気バルブ28が開くことにより排気ポート26と燃焼室20とが連通し、燃焼室20の排気が排気ポート26から排気通路に排出される。
ピストンヘッド部1802は、シリンダ12の内周面12Aに対向する円筒面状の外周面18Bと、外周面18Bの上端全周を接続する頂面18Aとを有している。
図1、図5に示すように、外周面18Bは、ピストン18の中心軸Op方向に間隔をおいて複数のリング溝1810が形成されている。本実施の形態では、3つのリング溝1810が形成され、これらリング溝1810には、不図示のピストンリングが嵌合される。
サイドウォール部1806は、外周面18Bよりも半径方向内側に偏位した箇所に位置し、各サイドウォール部1806には、ピストンピンを支持するピン孔1812が設けられている。
図9に示すように、ピストン18の頂面18Aを平面視した場合に、凹部29の縁部38は、吸気ポート22側と排気ポート26側とを結ぶ方向における寸法よりも、吸気ポート22側と排気ポート26側とを結ぶ直線と直交する方向における寸法が大きい長形に形成されている。本実施の形態では、凹部29は長円形状あるいは楕円形状を呈している。
図9に示すように、凹部29と該凹部29の周囲に位置するピストン18の頂面18Aとの境をなす縁部38のうち、吸気ポート22側に位置する部分を吸気側縁部38Aとし、排気ポート26側に位置する部分を排気側縁部38Bとしたとき、図2に示すように、吸気側縁部38Aは排気側縁部38Bよりも低く形成されている。
吸気バルブリセス32は、吸気バルブ24に対応する頂面18Aの部分が切り欠かれることで形成され、吸気側縁部38Aに隣接した箇所に設けられている。
図9に示すように、2つの吸気バルブリセス32の外周面18B側の端部の箇所は、円弧状に延在する円弧部3202となっており、2つの円弧部3202が近接する箇所は直線部3204で接続されている。
図9〜図11に示すように、直線部3204と吸気側縁部38Aとの間および2つの吸気バルブリセス32とは、単一の平面40で形成され、この平面40は、頂面18Aの中央が頂面18Aの外周部よりも上位となるように傾斜している。
なお、図2、図9に示すように、2つの吸気バルブリセス32と、直線部と吸気側縁部38Aとの間の平面40の箇所は、圧縮行程において、シリンダヘッド16の下面16Aと協働してスキッシュ気流Sを凹部29に導く誘導部として機能する。
スキッシュ気流作成用のスキッシュ部は、この吸気側スキッシュ部30のみである、
図3、図4、図9に斜線で示すように、吸気側スキッシュ部30は、凹部29よりも吸気ポート22側の頂面18Aの外周部を含んだ部分に形成されている。より詳細には、吸気側スキッシュ部30は、外周縁部から2つの円弧部3202と直線部3204とにわたって形成されている。
吸気側スキッシュ部30は、ピストン18の中心軸Op(ピストン18の軸線)と直交する平面で形成されている。
排気バルブリセス34は、排気バルブ28に対応する頂面18Aの部分が切り欠かれることで形成され、排気側縁部38Bに隣接した箇所に設けられている。
それら平坦部42、44は、ピストン18の中心軸Opと直交する平面で形成され、それらの平坦部42、44は、同一平面上を延在している。
突起部36は、ピストン18の軸線方向において排気バルブリセス34よりもシリンダヘッド16側に突出し、排気側縁部38Bから外周面18Bに向かって次第に高さが低下するように傾斜している。
第3の平坦部46は、ピストン18の中心軸Opと直交する平面で形成され、吸気側スキッシュ部30と同一平面上を延在している。
ピストン18が上死点近傍に位置した状態で、凹部29は、点火プラグPLの点火点P1を囲むように形成されており、凹部29の底面は吸気側スキッシュ部30よりも高く形成され、凹部29の吸気側縁部38Aは排気側縁部38Bよりも低く形成されている。
したがって、図2に示すように、圧縮行程において、吸気側スキッシュ部30とシリンダヘッド16の下面16Aとの間の混合気がスキッシュ気流Sによって吸気側縁部38Aを通って凹部29に流入しやすくなり、混合気を点火点P1の周囲に確実に集める上で有利となる。
さらに、排気側縁部38Bが吸気側縁部38Aよりも高いので、矢印Aで示すように、凹部29に集められた混合気は排気側縁部38Bから流出しにくく、混合気を点火点P1の周囲に保持する上でも有利となる。
そのため、混合気が点火点P1により着火しやすくなり、混合気の燃焼を促進でき燃費の向上を図る上で有利となる。
したがって、この突起部36が凹部29から排気ポート26側への混合気の流出を抑制することに加えて、突起部36が頂面18Aの排気ポート26側の箇所に形成されていることから、排気ポート26側における燃焼室20の容積を縮小することができるため、燃焼室20内の混合気を凹部29により多く流入させることができ、混合気を点火点P1の周囲に集める上でもより有利となる。
Claims (5)
- シリンダブロックに形成されたシリンダとシリンダヘッドの下面とピストン頂面とにより形成される燃焼室と、
前記シリンダヘッドに設けられた吸気ポート、排気ポート、点火プラグと、
を備える内燃機関であって、
前記ピストンの頂面は、前記ピストンが上死点近傍に位置した状態で、前記点火プラグの点火点を囲むように前記頂面の中央に形成された凹部と、前記凹部よりも前記吸気ポート側の前記頂面の外周部を含んだ部分に形成され前記ピストンの軸線と直交する平面上を延在するスキッシュ気流作成用の吸気側スキッシュ部とを備え、
前記シリンダヘッドは、前記吸気側スキッシュ部に対向する前記シリンダヘッドの箇所に形成され前記吸気側スキッシュ部と協働して前記スキッシュ気流を生成するシリンダヘッド下面を備え、
前記ピストン頂面には、前記凹部と該凹部の周囲に位置する前記頂面の部分との境をなす縁部のうち、前記吸気ポート側と前記排気ポート側とを結ぶ方向に沿って延在する縁部に沿って第1の平坦部が形成され、
前記凹部と該凹部の周囲に位置する前記頂面の部分との境をなす縁部のうち、前記吸気ポート側に位置する部分を吸気側縁部とし、前記排気ポート側に位置する部分を排気側縁部としたとき、前記吸気側縁部は前記排気側縁部よりも低く形成されている、
ことを特徴とする内燃機関。 - 前記シリンダヘッドは前記吸気ポートに配設される吸気バルブと、前記排気ポートに配設される排気バルブとを備え、
前記ピストンの頂面には前記吸気バルブと対応して設けられた吸気バルブリセスと、前記排気バルブと対応して設けられた排気バルブリセスとが形成されるとともに、
前記第1の平坦部は前記吸気バルブリセスと前記排気バルブリセスとの間に設けられる
ことを特徴とする請求項1記載の内燃機関。 - 前記ピストン頂面には外周に沿って第3の平坦部が形成され、前記第1の平坦部と前記第3の平坦部との間は曲面部で接続される
ことを特徴とする請求項2記載の内燃機関。 - 前記排気側縁部よりも前記排気ポート側に位置する前記頂面の部分に、前記排気バルブとの干渉を避ける2つの前記排気バルブリセスが形成され、
前記2つの排気バルブリセスの間に前記ピストンの軸線方向において前記排気バルブリセスよりも前記シリンダヘッド側に突出する突起部が形成されている
ことを特徴とする請求項2または3記載の内燃機関。 - 前記ピストンの頂面を平面視した場合に、前記凹部の縁部は、前記吸気ポート側と前記排気ポート側とを結ぶ方向における寸法よりも、前記吸気ポート側と前記排気ポート側とを結ぶ直線と直交する方向における寸法が大きい長形に形成されている、
ことを特徴とする請求項1から4の何れか1項記載の内燃機関。
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