JP6229109B1 - 4弁式燃焼室 - Google Patents
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Abstract
【課題】 排気弁に面した混合気部分の燃焼がノッキングを発生させ難い4サイクルエンジンの燃焼室を提供する。【解決手段】 第1吸気弁11と第1点火プラグ4と第1排気弁9と第2吸気弁12と第2点火プラグ5と第2排気弁10が連なってシリンダーの上端の内周1に沿って周方向に設置される。ピストン2の上面に第1突起部6と第2突起部7が形成される。第1空間15は、第1突起部6と第1吸気弁11の底面の一部の間に位置する。第2空間16は、第2突起部7と第2吸気弁12の底面の一部の間に位置する。第1空間15と第2空間16は、扁平に形成される。第1突起部6と第2突起部7によって、2つの排気弁を通過する火炎の速度よりも、2つの吸気弁を通る火炎の速度が低下する。すると、急速な燃焼が制限される。【選択図】 図2
Description
本発明は、火花点火式4サイクルエンジンの耐ノッキング性の向上に関する。
火花点火式4サイクルエンジンの燃焼室の多くは、二つの排気弁と二つの吸気弁を持つ。これ以後、二つの排気弁と二つの吸気弁を持つ燃焼室を4弁式燃焼室と言う。特許文献1のエンジンも、前記の4弁式燃焼室です。
前記の4弁式燃焼室の排気弁は、負荷の増加に応じて高熱化する。排気弁に接して高熱化した混合気は、燃焼速度が増加する。この為、過負荷時に、高熱化した排気弁に接した多量の混合気部分が急速に燃焼する事により、ノッキングを誘発させる危険性を持っていた。この為、前記4弁式燃焼室の圧縮比と耐ノッキング性は、制限されていた。
前記の4弁式燃焼室の排気弁は、負荷の増加に応じて高熱化する。排気弁に接して高熱化した混合気は、燃焼速度が増加する。この為、過負荷時に、高熱化した排気弁に接した多量の混合気部分が急速に燃焼する事により、ノッキングを誘発させる危険性を持っていた。この為、前記4弁式燃焼室の圧縮比と耐ノッキング性は、制限されていた。
図6に示す特許文献1では、1個の点火プラグが燃焼室の中心に設置され、ピストンの上面に凸状部3bが設置されている。
図7に示す特許文献2では、2個の点火プラグが燃焼室の周辺部に設置され、シリンダー中心軸付近に1個の点火プラグが位置し、2個の排気弁が隣り合って位置し、2個の吸気弁が隣り合って位置する。
図8に示す特許文献3では、第1吸気弁と第1排気弁と第2吸気弁と第2排気弁が、円周方向に交互に燃焼室に配置されている。また、燃焼室の中心付近に点火プラグが設置される。符号4で示す点火プラグと符号10で示す排気弁の間には、燃料インジェクターが設置されている。
特開2004−293484火花点火式エンジンマツダ株式会社
特開2009−41397(P2009−41397A) 複数点火エンジンの燃焼室構造 日産自動車株式会社
特開2000−303843(P2000−303843A) エンジンのシリンダヘット構造 トヨタ自動車株式会社
図7に示す特許文献2では、2個の点火プラグが燃焼室の周辺部に設置され、シリンダー中心軸付近に1個の点火プラグが位置し、2個の排気弁が隣り合って位置し、2個の吸気弁が隣り合って位置する。
図8に示す特許文献3では、第1吸気弁と第1排気弁と第2吸気弁と第2排気弁が、円周方向に交互に燃焼室に配置されている。また、燃焼室の中心付近に点火プラグが設置される。符号4で示す点火プラグと符号10で示す排気弁の間には、燃料インジェクターが設置されている。
本発明の課題は、排気弁に面した混合気部分の燃焼がノッキングを発生させ難い4サイクルエンジンの提供です。
本出願の4弁式燃焼室を持つエンジンは、火花点火ピストン式4サイクルエンジンです。
本出願の4弁式燃焼室は、構成Aと構成Bと構成Cを持つ。
以下に、前記構成Aが示される。
シリンダーヘッドの下面とピストンとの間に、前記燃焼室の内部空間が位置する。
シリンダーの上端の内周に沿って、第1吸気弁と第1点火プラグと第1排気弁が連なって設置される。
前記内周に沿って、第2吸気弁と第2点火プラグと第2排気弁が連なって設置される。
前記第1点火プラグと前記第2点火プラグの間に、前記シリンダーの中心軸が位置する。
前記第1吸気弁と前記第2吸気弁の間に、前記中心軸が位置する。
前記第1排気弁と前記第2排気弁の間に、前記中心軸が位置する。
以下に、前記構成Bが示される。
第1円周は、前記第1点火プラグの中心電極を中心とする。第2円周は、前記第2点火プラグの中心電極を中心とする。
前記第1円周上に、前記第1吸気弁の底面の中心が位置する。前記第1円周の一部は、前記第1排気弁の底面と重なって位置する。
前記第2円周上に、前記第2吸気弁の底面の中心が位置する。前記第2円周の一部は、前記第2排気弁の底面と重なって位置する。
前記ピストンの上面は、第11部分と第12部分と第31部分と第32部分を持つ。
前記第11部分は、第1突起部を持つ。前記第1突起部は、前記第31部分よりも突出して形成される。前記第31部分は、前記第1円周の内側に位置する。前記第31部分は、前記第11部分に隣接する。
上死点時の前記第11部分は、前記第1吸気弁の前記底面の一部分である第1部分と対面する。
前記第1部分と圧縮上死点時付近の前記第11部分に挿まれて、第1空間が形成される。
前記第1部分と前記第1空間と前記第11部分は、前記第1円周の外側に位置する。
前記第12部分は、第2突起部を持つ。前記第2突起部は、前記第32部分よりも突出して形成される。前記第32部分は、前記第2円周の内側に位置する。前記第32部分は、前記第12部分に隣接する。
上死点時の前記第12部分は、前記第2吸気弁の前記底面の一部分である第2部分と対面する。
前記第2部分と圧縮上死点時付近の前記第12部分に挿まれて、第2空間が形成される。
前記第2部分と前記第2空間と前記第12部分は、前記第2円周の外側に位置する。
以下に、前記構成Cが示される。
値Aは、数14を機械的圧縮比の値で割った値です。
圧縮上死点時の前記第1空間の前記中心軸と平行な方向の長さと圧縮上死点時の前記第2空間の前記中心軸と平行な方向の長さが、前記ピストンのストローク量に前記の値Aを掛け算した値の4%未満に設定される。
本出願の4弁式燃焼室は、構成Aと構成Bと構成Cを持つ。
以下に、前記構成Aが示される。
シリンダーヘッドの下面とピストンとの間に、前記燃焼室の内部空間が位置する。
シリンダーの上端の内周に沿って、第1吸気弁と第1点火プラグと第1排気弁が連なって設置される。
前記内周に沿って、第2吸気弁と第2点火プラグと第2排気弁が連なって設置される。
前記第1点火プラグと前記第2点火プラグの間に、前記シリンダーの中心軸が位置する。
前記第1吸気弁と前記第2吸気弁の間に、前記中心軸が位置する。
前記第1排気弁と前記第2排気弁の間に、前記中心軸が位置する。
以下に、前記構成Bが示される。
第1円周は、前記第1点火プラグの中心電極を中心とする。第2円周は、前記第2点火プラグの中心電極を中心とする。
前記第1円周上に、前記第1吸気弁の底面の中心が位置する。前記第1円周の一部は、前記第1排気弁の底面と重なって位置する。
前記第2円周上に、前記第2吸気弁の底面の中心が位置する。前記第2円周の一部は、前記第2排気弁の底面と重なって位置する。
前記ピストンの上面は、第11部分と第12部分と第31部分と第32部分を持つ。
前記第11部分は、第1突起部を持つ。前記第1突起部は、前記第31部分よりも突出して形成される。前記第31部分は、前記第1円周の内側に位置する。前記第31部分は、前記第11部分に隣接する。
上死点時の前記第11部分は、前記第1吸気弁の前記底面の一部分である第1部分と対面する。
前記第1部分と圧縮上死点時付近の前記第11部分に挿まれて、第1空間が形成される。
前記第1部分と前記第1空間と前記第11部分は、前記第1円周の外側に位置する。
前記第12部分は、第2突起部を持つ。前記第2突起部は、前記第32部分よりも突出して形成される。前記第32部分は、前記第2円周の内側に位置する。前記第32部分は、前記第12部分に隣接する。
上死点時の前記第12部分は、前記第2吸気弁の前記底面の一部分である第2部分と対面する。
前記第2部分と圧縮上死点時付近の前記第12部分に挿まれて、第2空間が形成される。
前記第2部分と前記第2空間と前記第12部分は、前記第2円周の外側に位置する。
以下に、前記構成Cが示される。
値Aは、数14を機械的圧縮比の値で割った値です。
圧縮上死点時の前記第1空間の前記中心軸と平行な方向の長さと圧縮上死点時の前記第2空間の前記中心軸と平行な方向の長さが、前記ピストンのストローク量に前記の値Aを掛け算した値の4%未満に設定される。
作用が、説明される。
2つの点火プラグから伝播した火炎が第1円周と第2円周を通過する時、第1排気弁の底面の一部分であって第1円周の内側の一部分に接した既燃焼ガスの膨張エネルギーによって、第1円周の外側の部分に接して加熱された混合気の一部分が、第1排気弁と第2吸気弁の間の空間に、未燃焼状態で押し出される。
同様に、第2排気弁の底面の一部分であって第2円周の内側の一部分に接した既燃焼ガスの膨張エネルギーによって、第2円周の外側の部分に接して加熱された混合気の一部分が、第2排気弁と第1吸気弁の間の空間に、未燃焼状態で押し出される。
排気弁の底面の外側に押し出された未燃焼の上記の2つの混合気部分は、排気弁の底面に接した既燃焼ガスの膨張エネルギーと吸気弁の底面に接した既燃焼ガスの膨張エネルギーの両方によって、圧縮される。
しかし、吸気弁の底面に接した既燃焼ガスの膨張エネルギーは、排気弁の底面に接した既燃焼ガスの膨張エネルギーよりも大幅に小さい。
この一番目の理由が、以下に説明される。
高負荷時では、点火プラグから低温の吸気弁を通る火炎の速度は、点火プラグから高温の排気弁を通って伝播する火炎の速度よりも遅い。
加えて、構成Bと構成Cによって、吸気弁の底面の第1部分と第2部分に対面する突出部が形成され、突出部の上面に接した上死点時の第1空間と第2空間が扁平に形成される。
すると、排気弁の底面に接した混合気量よりも、吸気弁の底面に接した第1空間と第2空間の混合気量が少なくなり、点火プラグから吸気弁の底面の中心を経由して第1空間と第2空間に到達する火炎の面積が、燃焼行程の中期以降に、急激に減少する。なお、第1空間と第2空間は、燃焼行程の初期に火炎面積が減少しない。
加えて、二番目の理由が加わる。
2つの点火プラグから伝播した火炎が第1円周と第2円周を通過する時、第1排気弁の底面の一部分であって第1円周の内側の一部分に接した既燃焼ガスの膨張エネルギーによって、第1円周の外側の部分に接して加熱された混合気の一部分が、第1排気弁と第2吸気弁の間の空間に、未燃焼状態で押し出される。
同様に、第2排気弁の底面の一部分であって第2円周の内側の一部分に接した既燃焼ガスの膨張エネルギーによって、第2円周の外側の部分に接して加熱された混合気の一部分が、第2排気弁と第1吸気弁の間の空間に、未燃焼状態で押し出される。
排気弁の底面の外側に押し出された未燃焼の上記の2つの混合気部分は、排気弁の底面に接した既燃焼ガスの膨張エネルギーと吸気弁の底面に接した既燃焼ガスの膨張エネルギーの両方によって、圧縮される。
しかし、吸気弁の底面に接した既燃焼ガスの膨張エネルギーは、排気弁の底面に接した既燃焼ガスの膨張エネルギーよりも大幅に小さい。
この一番目の理由が、以下に説明される。
高負荷時では、点火プラグから低温の吸気弁を通る火炎の速度は、点火プラグから高温の排気弁を通って伝播する火炎の速度よりも遅い。
加えて、構成Bと構成Cによって、吸気弁の底面の第1部分と第2部分に対面する突出部が形成され、突出部の上面に接した上死点時の第1空間と第2空間が扁平に形成される。
すると、排気弁の底面に接した混合気量よりも、吸気弁の底面に接した第1空間と第2空間の混合気量が少なくなり、点火プラグから吸気弁の底面の中心を経由して第1空間と第2空間に到達する火炎の面積が、燃焼行程の中期以降に、急激に減少する。なお、第1空間と第2空間は、燃焼行程の初期に火炎面積が減少しない。
加えて、二番目の理由が加わる。
高負荷時の燃焼行程期間に、ピストンはストローク量の約0.6%だけ下降する。
従って、圧縮上死点時の第1空間と第2空間のシリンダー中心軸と平行な方向の長さがピストンのストローク量に前記の値Aを掛け算した値の4%の場合、圧縮比12の燃焼室の第1空間と第2空間は、燃焼行程中に、容積が約15%増加する。圧縮比13の燃焼室の第1空間と第2空間は、燃焼行程中に、容積が約16%増加する。
なお、燃焼室の平均の高さの空間部分の燃焼行程中の容積の増加は、約8%です。この為、第1空間と第2空間の燃焼行程中の容積の増加は、燃焼室の平均の高さの空間部分のおよそ倍です。
すると、燃焼行程中の容積の増加によって、第1空間内と第2空間内の混合気部分の温度の低下要因が増し、既燃焼ガスによる第1空間内と第2空間内の混合気部分の温度の上昇を制限する。
従って、2つの点火プラグから2つの吸気弁に向かう2つの火炎の燃焼速度は、第1空間内と第2空間内で、更に低下する。
上記の作用は、圧縮行程時に発生するスキッシュ流を利用しないが、膨張行程の初期に発生する逆スキッシュ流を利用する。
従って、圧縮上死点時の第1空間と第2空間のシリンダー中心軸と平行な方向の長さがピストンのストローク量に前記の値Aを掛け算した値の4%の場合、圧縮比12の燃焼室の第1空間と第2空間は、燃焼行程中に、容積が約15%増加する。圧縮比13の燃焼室の第1空間と第2空間は、燃焼行程中に、容積が約16%増加する。
なお、燃焼室の平均の高さの空間部分の燃焼行程中の容積の増加は、約8%です。この為、第1空間と第2空間の燃焼行程中の容積の増加は、燃焼室の平均の高さの空間部分のおよそ倍です。
すると、燃焼行程中の容積の増加によって、第1空間内と第2空間内の混合気部分の温度の低下要因が増し、既燃焼ガスによる第1空間内と第2空間内の混合気部分の温度の上昇を制限する。
従って、2つの点火プラグから2つの吸気弁に向かう2つの火炎の燃焼速度は、第1空間内と第2空間内で、更に低下する。
上記の作用は、圧縮行程時に発生するスキッシュ流を利用しないが、膨張行程の初期に発生する逆スキッシュ流を利用する。
三番目の理由が、以下に説明される。
第1排気弁の底面の外側に押し出された未燃焼の混合気部分は、シリンダーの内周に沿って、第2吸気弁とその近くのシリンダー内周部分に挟まれた領域の方向に移動する。第2排気弁の底面の外側に押し出された前記の未燃焼の混合気部分は、シリンダーの内周に沿って、第1吸気弁とその近くのシリンダー内周部分に挟まれた領域の方向に移動する。
シリンダーの内周に沿って移動する事によって、排気弁の底面の外側に押し出された前記の未燃焼の混合気部分が移動する距離が長くなる。すると、前記の未燃焼の混合気部分が燃焼し終わるまでの期間が長くなる。
以上の3個の理由によって、排気弁の底面の外側に押し出された前記の混合気部分の急激な燃焼が抑制され、燃焼圧力値の急激な上昇が発生し難くなり、ノッキングが発生し難くなり、耐ノッキング性が向上する。
第1排気弁の底面の外側に押し出された未燃焼の混合気部分は、シリンダーの内周に沿って、第2吸気弁とその近くのシリンダー内周部分に挟まれた領域の方向に移動する。第2排気弁の底面の外側に押し出された前記の未燃焼の混合気部分は、シリンダーの内周に沿って、第1吸気弁とその近くのシリンダー内周部分に挟まれた領域の方向に移動する。
シリンダーの内周に沿って移動する事によって、排気弁の底面の外側に押し出された前記の未燃焼の混合気部分が移動する距離が長くなる。すると、前記の未燃焼の混合気部分が燃焼し終わるまでの期間が長くなる。
以上の3個の理由によって、排気弁の底面の外側に押し出された前記の混合気部分の急激な燃焼が抑制され、燃焼圧力値の急激な上昇が発生し難くなり、ノッキングが発生し難くなり、耐ノッキング性が向上する。
1から3までの特許文献と本願の作用を比較する。
特許文献1は、ピストン頂部に形成された凸状部3bを持つ。しかし、特許文献1は、本願の前記構成Aと前記構成Bと前記構成Cを持たない。
特許文献2は、2個の排気弁が隣り合って位置し、2個の吸気弁が隣り合って位置する。従って、特許文献2は、前記構成Aを持たない。また、特許文献2は、前記構成Bと前記構成Cを持たない。また、特許文献2は、3個の点火プラグによって、ノッキングの抑制を行い、2個の点火プラグを使う本願のノッキングの抑制作用と異なる。
特許文献3は、中心部に1個の点火プラグを持ち、周辺部に設置する2個の点火プラグを持たない。この為、特許文献3は、前記構成Aの一部を持たない。特許文献3は、前記構成Bと前記構成Cを持たない。特許文献3には、ノッキングの抑制に関する記載が無い。
本願の作用は、前記構成Aと前記構成Bと前記構成Cの組み合わせによって可能になる。
従って、特許文献1と特許文献2と特許文献3は、本願の作用を行えない。
また、ノッキングの抑制に関する記載が無い特許文献3とスキッシュ流を使う特許文献2との組み合わせは、前記構成Bと前記構成Cを持たず、本願の作用を行えない。
本願の作用は、燃焼行程の作用です。従って、圧縮行程時に発生するスキッシュ流を利用する従来例の作用は、本願の作用と異なる。
第1突起部と第2突起部が第1円周と第2円周の外側の部分に形成される事によって、本願では、燃焼行程の初期の火炎面積の減少によるトルクの大きな低下を発生しない。これに対して、第1円周の内側と第2円周の内側に突起部を持つ例は、燃焼行程の初期に火炎面積が減少して、トルクの低下を発生する。
なお、本出願の構成から第1突起部と第2突起部を削除した構成では、燃焼圧力値の急激な上昇が発生する。
特許文献1は、ピストン頂部に形成された凸状部3bを持つ。しかし、特許文献1は、本願の前記構成Aと前記構成Bと前記構成Cを持たない。
特許文献2は、2個の排気弁が隣り合って位置し、2個の吸気弁が隣り合って位置する。従って、特許文献2は、前記構成Aを持たない。また、特許文献2は、前記構成Bと前記構成Cを持たない。また、特許文献2は、3個の点火プラグによって、ノッキングの抑制を行い、2個の点火プラグを使う本願のノッキングの抑制作用と異なる。
特許文献3は、中心部に1個の点火プラグを持ち、周辺部に設置する2個の点火プラグを持たない。この為、特許文献3は、前記構成Aの一部を持たない。特許文献3は、前記構成Bと前記構成Cを持たない。特許文献3には、ノッキングの抑制に関する記載が無い。
本願の作用は、前記構成Aと前記構成Bと前記構成Cの組み合わせによって可能になる。
従って、特許文献1と特許文献2と特許文献3は、本願の作用を行えない。
また、ノッキングの抑制に関する記載が無い特許文献3とスキッシュ流を使う特許文献2との組み合わせは、前記構成Bと前記構成Cを持たず、本願の作用を行えない。
本願の作用は、燃焼行程の作用です。従って、圧縮行程時に発生するスキッシュ流を利用する従来例の作用は、本願の作用と異なる。
第1突起部と第2突起部が第1円周と第2円周の外側の部分に形成される事によって、本願では、燃焼行程の初期の火炎面積の減少によるトルクの大きな低下を発生しない。これに対して、第1円周の内側と第2円周の内側に突起部を持つ例は、燃焼行程の初期に火炎面積が減少して、トルクの低下を発生する。
なお、本出願の構成から第1突起部と第2突起部を削除した構成では、燃焼圧力値の急激な上昇が発生する。
本発明による効果が説明される。
耐ノッキング性が向上する事によって、本発明は、過給による吸気量の増加と高圧縮比化が可能になる。
過給による吸気量の増加を選択する時は、トルクが増加し、エンジンのダウンサイジングが可能になる。
高圧縮比化を選択する時は、熱効率が向上する。熱効率の向上量は、高圧縮比化による熱効率の増加からピストンの表面積の増加による熱効率の低下が差し引かれる。
耐ノッキング性が向上する事によって、本発明は、過給による吸気量の増加と高圧縮比化が可能になる。
過給による吸気量の増加を選択する時は、トルクが増加し、エンジンのダウンサイジングが可能になる。
高圧縮比化を選択する時は、熱効率が向上する。熱効率の向上量は、高圧縮比化による熱効率の増加からピストンの表面積の増加による熱効率の低下が差し引かれる。
図1から図3までを使って、第1実施例を説明する。
第1実施例のエンジンは、4弁式の火花点火式4サイクルエンジンです。
第1実施例の4弁式燃焼室では、シリンダーヘッドの下面と上死点時のピストン2との間に、燃焼室3の内部空間が位置する。
燃焼室3の中心付近に、シリンダー中心軸が位置する。
図1は、ピストン2の上面からシリンダーヘッドの下面を見る図です。
図1に示す様に、シリンダーの上端の内周1に沿って、第1吸気弁11と第1点火プラグ4と第1排気弁9が、連なって設置される。シリンダーの上端の内周1に沿って、第2吸気弁12と第2点火プラグ5と第2排気弁10が、連なって設置される。
第1点火プラグ4と第2点火プラグ5は、シリンダーの上端の内周1の近くに設置される。
第1点火プラグ4と第2点火プラグ5の間に、シリンダー中心軸が位置する。
第1吸気弁11と第2吸気弁12の間に、シリンダー中心軸が位置する。
第1排気弁9と第2排気弁10の間に、シリンダー中心軸が位置する。
従って、シリンダーの上端の内周1に沿って、第1吸気弁11と第1点火プラグ4と第1排気弁9と第2吸気弁12と第2点火プラグ5と第2排気弁10が、順番に円周方向に設置される。
第1点火プラグ4と第2点火プラグ5は、高負荷時に使用される。
第1吸気弁11のポート内を流れる吸気の方向と第2吸気弁12のポート内を流れる吸気の方向が、反対方向に設定される。
第1排気弁9のポート内を流れる排気の方向と第2排気弁10のポート内を流れる排気の方向が、反対方向に設定される。
多気筒式エンジンでは、第1点火プラグ4と第2点火プラグ5を結ぶ直線の延長上に、隣のシリンダーが位置する。
第1実施例のエンジンは、4弁式の火花点火式4サイクルエンジンです。
第1実施例の4弁式燃焼室では、シリンダーヘッドの下面と上死点時のピストン2との間に、燃焼室3の内部空間が位置する。
燃焼室3の中心付近に、シリンダー中心軸が位置する。
図1は、ピストン2の上面からシリンダーヘッドの下面を見る図です。
図1に示す様に、シリンダーの上端の内周1に沿って、第1吸気弁11と第1点火プラグ4と第1排気弁9が、連なって設置される。シリンダーの上端の内周1に沿って、第2吸気弁12と第2点火プラグ5と第2排気弁10が、連なって設置される。
第1点火プラグ4と第2点火プラグ5は、シリンダーの上端の内周1の近くに設置される。
第1点火プラグ4と第2点火プラグ5の間に、シリンダー中心軸が位置する。
第1吸気弁11と第2吸気弁12の間に、シリンダー中心軸が位置する。
第1排気弁9と第2排気弁10の間に、シリンダー中心軸が位置する。
従って、シリンダーの上端の内周1に沿って、第1吸気弁11と第1点火プラグ4と第1排気弁9と第2吸気弁12と第2点火プラグ5と第2排気弁10が、順番に円周方向に設置される。
第1点火プラグ4と第2点火プラグ5は、高負荷時に使用される。
第1吸気弁11のポート内を流れる吸気の方向と第2吸気弁12のポート内を流れる吸気の方向が、反対方向に設定される。
第1排気弁9のポート内を流れる排気の方向と第2排気弁10のポート内を流れる排気の方向が、反対方向に設定される。
多気筒式エンジンでは、第1点火プラグ4と第2点火プラグ5を結ぶ直線の延長上に、隣のシリンダーが位置する。
第1円周と第2円周を説明する。
第1円周8は、第1点火プラグ4の中心電極を中心とする。第2円周13は、第2点火プラグ5の中心電極を中心とする。
第1吸気弁11の底面の中心と第2吸気弁12の底面の中心が、小さな黒い円で示される。
第1円周8の上に、第1吸気弁11の底面の中心が位置する。第1円周8の一部は、第1排気弁9の底面と重なる。
第2円周13の上に、第2吸気弁12の底面の中心が位置する。第2円周13の一部は、第2排気弁10の底面と重なる。
第1円周8は、第1点火プラグ4の中心電極を中心とする。第2円周13は、第2点火プラグ5の中心電極を中心とする。
第1吸気弁11の底面の中心と第2吸気弁12の底面の中心が、小さな黒い円で示される。
第1円周8の上に、第1吸気弁11の底面の中心が位置する。第1円周8の一部は、第1排気弁9の底面と重なる。
第2円周13の上に、第2吸気弁12の底面の中心が位置する。第2円周13の一部は、第2排気弁10の底面と重なる。
ピストン2の上面に、第1突起部6と第2突起部7が形成される。
図2には、図1に描かれた2つの点火プラグと2つの吸気弁と2つの排気弁に加えて、斜線部で示される第1空間15と第2空間16が示される。図2は、第1空間15と第1吸気弁11の位置関係を示し、第2空間16と第2吸気弁12の位置関係を示す。
図3では、断面に垂直な方向に関して、断面よりも奥側に、第1突起部6と第1空間15が存在する。断面よりも奥側に、楕円で示された第1吸気弁11の底面と第2排気弁10の底面が、位置する。
突起部の上面の縁に角を形成する場合は、ピストンの表面積と熱損失量が増加する。従って、第1突起部の上面の縁は、角を形成せず、第1突起部6の側面に緩やかに繋がる様に形成する。同様に、第2突起部の上面の縁も、角を形成しない。すると、表面積の増加が抑制できる。
図2には、図1に描かれた2つの点火プラグと2つの吸気弁と2つの排気弁に加えて、斜線部で示される第1空間15と第2空間16が示される。図2は、第1空間15と第1吸気弁11の位置関係を示し、第2空間16と第2吸気弁12の位置関係を示す。
図3では、断面に垂直な方向に関して、断面よりも奥側に、第1突起部6と第1空間15が存在する。断面よりも奥側に、楕円で示された第1吸気弁11の底面と第2排気弁10の底面が、位置する。
突起部の上面の縁に角を形成する場合は、ピストンの表面積と熱損失量が増加する。従って、第1突起部の上面の縁は、角を形成せず、第1突起部6の側面に緩やかに繋がる様に形成する。同様に、第2突起部の上面の縁も、角を形成しない。すると、表面積の増加が抑制できる。
図2に示す様に、第1空間15は第1円周8の外側に位置し、第2空間16は第2円周13の外側に位置する。以下に、この構成が重要である理由が説明される。
第1空間15が第1円周8の内側に形成される場合は、第1点火プラグ4から伝播する火炎の面積が燃焼行程の初期に減少し、トルクが減少する。第1空間15が第1円周8の外側に形成される場合は、燃焼行程の中期以降に火炎面積が減少するが、燃焼行程の中期に排気弁に接した混合気部分が急激に燃焼する事によって、高負荷時の燃焼行程の中期以降のトルクの減少要因が補われる。
第2空間16が第2円周13の内側に形成されない事によって、第2点火プラグ5から伝播する火炎の面積が燃焼行程の初期に減少してトルクが減少する危険を避ける。
これに対して、第1円周の内側と第2円周の内側に突起部を持つ例は、燃焼行程の初期に火炎面積が減少し、トルクの低下が発生する。
第1空間15が第1円周8の内側に形成される場合は、第1点火プラグ4から伝播する火炎の面積が燃焼行程の初期に減少し、トルクが減少する。第1空間15が第1円周8の外側に形成される場合は、燃焼行程の中期以降に火炎面積が減少するが、燃焼行程の中期に排気弁に接した混合気部分が急激に燃焼する事によって、高負荷時の燃焼行程の中期以降のトルクの減少要因が補われる。
第2空間16が第2円周13の内側に形成されない事によって、第2点火プラグ5から伝播する火炎の面積が燃焼行程の初期に減少してトルクが減少する危険を避ける。
これに対して、第1円周の内側と第2円周の内側に突起部を持つ例は、燃焼行程の初期に火炎面積が減少し、トルクの低下が発生する。
以下に、第1部分と第1空間15と第11部分の位置関係を説明する。
ピストンの上面は第11部分と第12部分と第31部分33と第32部分34を持つ。
第1吸気弁11の底面の一部分である第1部分と圧縮上死点時付近のピストン上面の第11部分の間に、第1空間15が形成される。
第1空間15は、サンドイッチの様に、第1部分と圧縮上死点時付近のピストン上面の第11部分の二つの面に挿まれて位置する。上死点時のピストン上面の第11部分は、第1吸気弁11の第1部分と対面する。
第1空間15と第1吸気弁11の第1部分と前記第11部分は、第1円周8の外側に位置する。
従って、斜線部は第1空間15の位置を示すだけでなく、ピストン上面の第11部分の位置と第1部分の位置も示す。
ピストン上面の第11部分は、第1突起部6を持つ。第1突起部6は、ピストン上面の第31部分33よりも突出して形成される。ピストン上面の第31部分33は、第1円周8の内側に位置する。第31部分33は、ピストン上面の第11部分に隣接する。
ピストン上面部分に第1吸気弁11と第2吸気弁12の為の2個のバルブリセスが形成される場合、1個のバルブリセスと第1突起部はビストン上面の第11部分に含まれ、他の1個のバルブリセスと第2突起部は第12部分に含まれる。バルブリセスは、ピストン上面の凹みであり、排気上死点時に開弁している吸気弁の一部の為の凹みです。
以下に、第2部分と第2空間16の位置関係を説明する。
第2吸気弁12の底面の一部分である第2部分と圧縮上死点時付近のピストン上面の第12部分の間に、第2空間16が形成される。
第2空間16は、サンドイッチの様に、第2部分と圧縮上死点時付近の第12部分に挿まれて位置する。上死点時の第12部分は、第2吸気弁12の第2部分と対面する。
第2空間16と第2吸気弁12の第2部分と前記第12部分は、第2円周13の外側に位置する。
従って、斜線部は第2空間16の位置を示すだけでなく、第12部分の位置と第2部分の位置も示す。
ピストン上面の第12部分は、第2突起部7を持つ。第2突起部7は、ピストン上面の第32部分34よりも突出して形成される。ピストン上面の第32部分34は、第2円周13の内側に位置する。第32部分34は、ピストン上面の第12部分に隣接する。
ピストンの上面は第11部分と第12部分と第31部分33と第32部分34を持つ。
第1吸気弁11の底面の一部分である第1部分と圧縮上死点時付近のピストン上面の第11部分の間に、第1空間15が形成される。
第1空間15は、サンドイッチの様に、第1部分と圧縮上死点時付近のピストン上面の第11部分の二つの面に挿まれて位置する。上死点時のピストン上面の第11部分は、第1吸気弁11の第1部分と対面する。
第1空間15と第1吸気弁11の第1部分と前記第11部分は、第1円周8の外側に位置する。
従って、斜線部は第1空間15の位置を示すだけでなく、ピストン上面の第11部分の位置と第1部分の位置も示す。
ピストン上面の第11部分は、第1突起部6を持つ。第1突起部6は、ピストン上面の第31部分33よりも突出して形成される。ピストン上面の第31部分33は、第1円周8の内側に位置する。第31部分33は、ピストン上面の第11部分に隣接する。
ピストン上面部分に第1吸気弁11と第2吸気弁12の為の2個のバルブリセスが形成される場合、1個のバルブリセスと第1突起部はビストン上面の第11部分に含まれ、他の1個のバルブリセスと第2突起部は第12部分に含まれる。バルブリセスは、ピストン上面の凹みであり、排気上死点時に開弁している吸気弁の一部の為の凹みです。
以下に、第2部分と第2空間16の位置関係を説明する。
第2吸気弁12の底面の一部分である第2部分と圧縮上死点時付近のピストン上面の第12部分の間に、第2空間16が形成される。
第2空間16は、サンドイッチの様に、第2部分と圧縮上死点時付近の第12部分に挿まれて位置する。上死点時の第12部分は、第2吸気弁12の第2部分と対面する。
第2空間16と第2吸気弁12の第2部分と前記第12部分は、第2円周13の外側に位置する。
従って、斜線部は第2空間16の位置を示すだけでなく、第12部分の位置と第2部分の位置も示す。
ピストン上面の第12部分は、第2突起部7を持つ。第2突起部7は、ピストン上面の第32部分34よりも突出して形成される。ピストン上面の第32部分34は、第2円周13の内側に位置する。第32部分34は、ピストン上面の第12部分に隣接する。
第1空間15のシリンダー中心軸の近くの領域と第2空間16のシリンダー中心軸の近くの領域に関して、以下の2つの選択肢が在る。
第1の選択肢を説明する。図2の斜線部に示す様に、第1吸気弁11の底面の外周と第1円周8の交点であってしかもシリンダー中心軸の近くに位置する交点の付近の第1領域は、第1空間15から除外する事ができる。また、第2吸気弁12の底面の外周と第2円周13の交点であってしかもシリンダー中心軸の近くに位置する交点の付近の第2領域は、第2空間16から除外する事ができる。
これによって、除外する部分のシリンダー中心軸と平行な方向の長さがピストン2のストローク量の4%を超える値に設定できる。すると、除外する部分の斜面を緩やかに形成できる。すると、2つの突出部6と7の表面積の増加が抑制できる。この効果は、特にペントルーフ型燃焼室で有効です。
第2の選択肢を説明する。第1の選択肢で説明した第1領域と第2領域は、第1空間15に含める事ができる。この場合は、燃焼室の中央部に第3の突出部を形成すると、第1突起部6と第2突起部7の斜面を緩やかに形成できる。
第1の選択肢を説明する。図2の斜線部に示す様に、第1吸気弁11の底面の外周と第1円周8の交点であってしかもシリンダー中心軸の近くに位置する交点の付近の第1領域は、第1空間15から除外する事ができる。また、第2吸気弁12の底面の外周と第2円周13の交点であってしかもシリンダー中心軸の近くに位置する交点の付近の第2領域は、第2空間16から除外する事ができる。
これによって、除外する部分のシリンダー中心軸と平行な方向の長さがピストン2のストローク量の4%を超える値に設定できる。すると、除外する部分の斜面を緩やかに形成できる。すると、2つの突出部6と7の表面積の増加が抑制できる。この効果は、特にペントルーフ型燃焼室で有効です。
第2の選択肢を説明する。第1の選択肢で説明した第1領域と第2領域は、第1空間15に含める事ができる。この場合は、燃焼室の中央部に第3の突出部を形成すると、第1突起部6と第2突起部7の斜面を緩やかに形成できる。
以下は、前記構成Cに関した説明です。
値Aは、数14を燃焼室の機械的圧縮比の値で割った値です。
圧縮上死点時の第1空間15のシリンダー中心軸と平行な方向の長さと圧縮上死点時の第2空間16のシリンダー中心軸と平行な方向の長さは、ピストン2のストローク量に前記の値Aを掛け算した値の4%未満に設定される。勿論、圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16に関する前記の長さが2.5%に設定できる。
圧縮上死点時の第1空間と第2空間に関する前記の長さが前記の値の4%の場合、圧縮比12の第1空間と第2空間は、燃焼行程中に、容積が約15%増加する。
圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16に関する前記の値が2.5%の場合、圧縮比12の第1空間と第2空間は、燃焼行程中に、容積が約24%増加する。
この設定によって、圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16が、高さが低い扁平な空間に形成される。
以下に、第1空間15と第2空間16のシリンダー中心軸と平行な方向の長さに関する一例を説明する。
圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16のシリンダー中心軸と平行な方向の長さは、燃焼室の機械的圧縮比の値に応じて、変化する。
シリンダーの直径が86mmでストロークが86mmで排気量が500ccで圧縮比が12のエンジンの場合、上死点時の圧縮比12の燃焼室容積の41.67ccを平面なピストンの表面積の58.6cm平方で割り算した燃焼室の平均的な高さは、約7.1mmです。
また、圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16が4%の場合、高さは4.01mmです。すると、上記の4.01mmは、7.1mmの約56%に相当する。
圧縮比が14のエンジンの場合、燃焼室の平均的な高さは、約6.1mmです。圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16が4%の場合、高さは約3.44mmです。すると、上記の3.44mmは、6.1mmの約56%に相当する。
この結果、圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16は、扁平な空間になる。
また、圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16の前記の長さが4%の場合、圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16は、弱いスキッシュ流と弱い逆スキッシュ流を発生させるスキッシュエリア空間に相当する。
値Aは、数14を燃焼室の機械的圧縮比の値で割った値です。
圧縮上死点時の第1空間15のシリンダー中心軸と平行な方向の長さと圧縮上死点時の第2空間16のシリンダー中心軸と平行な方向の長さは、ピストン2のストローク量に前記の値Aを掛け算した値の4%未満に設定される。勿論、圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16に関する前記の長さが2.5%に設定できる。
圧縮上死点時の第1空間と第2空間に関する前記の長さが前記の値の4%の場合、圧縮比12の第1空間と第2空間は、燃焼行程中に、容積が約15%増加する。
圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16に関する前記の値が2.5%の場合、圧縮比12の第1空間と第2空間は、燃焼行程中に、容積が約24%増加する。
この設定によって、圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16が、高さが低い扁平な空間に形成される。
以下に、第1空間15と第2空間16のシリンダー中心軸と平行な方向の長さに関する一例を説明する。
圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16のシリンダー中心軸と平行な方向の長さは、燃焼室の機械的圧縮比の値に応じて、変化する。
シリンダーの直径が86mmでストロークが86mmで排気量が500ccで圧縮比が12のエンジンの場合、上死点時の圧縮比12の燃焼室容積の41.67ccを平面なピストンの表面積の58.6cm平方で割り算した燃焼室の平均的な高さは、約7.1mmです。
また、圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16が4%の場合、高さは4.01mmです。すると、上記の4.01mmは、7.1mmの約56%に相当する。
圧縮比が14のエンジンの場合、燃焼室の平均的な高さは、約6.1mmです。圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16が4%の場合、高さは約3.44mmです。すると、上記の3.44mmは、6.1mmの約56%に相当する。
この結果、圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16は、扁平な空間になる。
また、圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16の前記の長さが4%の場合、圧縮上死点時の第1空間15と第2空間16は、弱いスキッシュ流と弱い逆スキッシュ流を発生させるスキッシュエリア空間に相当する。
高負荷時では、第1突起部と第2突起部による火炎面積の減少要因とトルクの減少要因が、高熱化した排気弁に接した混合気部分の燃焼速度の急激な増加によって補償される。
低負荷時に、排気弁に接した混合気部分の燃焼速度の増加が少ない。すると、第1突起部と第2突起部による火炎面積の減少が、排気弁に接した混合気部分の燃焼速度の増加によって補償されなくなる。すると、低負荷時に、トルクが低下する。
この問題を解決する為に、第1実施例の燃焼室の中央部付近に、低負荷時に使用する第3点火プラグを増設する。
低負荷時に、排気弁に接した混合気部分の燃焼速度の増加が少ない。すると、第1突起部と第2突起部による火炎面積の減少が、排気弁に接した混合気部分の燃焼速度の増加によって補償されなくなる。すると、低負荷時に、トルクが低下する。
この問題を解決する為に、第1実施例の燃焼室の中央部付近に、低負荷時に使用する第3点火プラグを増設する。
図4を使って、第2実施例を説明する。
第2実施例は、第1実施例に以下の構成を加える。
圧縮上死点時の燃焼室3の内部空間に、第5空間17と第6空間18が形成される。
第2実施例では、圧縮上死点時の第5空間17と圧縮上死点時の第6空間18の2つの空間のシリンダー中心軸と平行な方向の長さが、ピストン2のストローク量の4%未満の値に設定される。勿論、第5空間17と第6空間18に関する上記の長さが2.5%に設定できる。
右下がりの斜線部で示す圧縮上死点時の第5空間17は、第1実施例で説明した第1空間15に隣接して位置し、第5円弧25の外側と第1円弧の内側の間に位置し、第1吸気弁11の底面の外周の外側に位置する。
第5円弧25は、第2点火プラグ5の中心電極を中心とする第5円周27の一部分です。第5円弧25は、第2排気弁10の底面の近くに位置する。
第5円弧25の両端は、第1点19と第2点20です。 第1点19は、シリンダーの上端の内周1と重なる。第2点20は、第1吸気弁11の底面の外周と第5円周27との接点です。
第1円弧の両端は、第1点19と第5点31です。第5点31は、シリンダーの上端の内周1の上に位置し、第1吸気弁11に最も近い点です。第1円弧は、第1排気弁9から離れて位置する。
ピストンの上面は、第15部分と第16部分を持つ。
圧縮上死点時のピストンの上面の第15部分は、第5空間17に接する。第15部分は、第1吸気弁11と第2排気弁10の間に位置する突起部を持つ。
圧縮上死点時の第6空間18は、第2空間16に隣接して位置し、第6円弧26の外側と第2円弧の内側の間に位置し、第2吸気弁12の底面の外周の外側に位置する。
第6円弧26は、第1点火プラグ4の中心電極を中心とする第6円周28の一部分です。第6円弧26は、第1排気弁9の近くに位置する。
第5円周27と第6円周28が重なると見難くなる。この為、第5円周27の一部と第6円周28の一部を表示していない。
第6円弧26の両端は、第3点21と第4点22です。 第3点21は、シリンダーの上端の内周1と重なる。第4点22は、第2吸気弁12の底面の外周と第6円周28との接点です。
第2円弧の両端は、第3点21と第6点32です。第6点32は、シリンダーの上端の内周1の上に位置し、第2吸気弁12に最も近い点です。第2円弧は、第2排気弁10から離れて位置する。
圧縮上死点時のピストンの上面の第16部分は、第6空間18に接する。第16部分は、第2吸気弁12と第1排気弁9の間に位置する突起部を持つ。
第2実施例は、第1実施例に以下の構成を加える。
圧縮上死点時の燃焼室3の内部空間に、第5空間17と第6空間18が形成される。
第2実施例では、圧縮上死点時の第5空間17と圧縮上死点時の第6空間18の2つの空間のシリンダー中心軸と平行な方向の長さが、ピストン2のストローク量の4%未満の値に設定される。勿論、第5空間17と第6空間18に関する上記の長さが2.5%に設定できる。
右下がりの斜線部で示す圧縮上死点時の第5空間17は、第1実施例で説明した第1空間15に隣接して位置し、第5円弧25の外側と第1円弧の内側の間に位置し、第1吸気弁11の底面の外周の外側に位置する。
第5円弧25は、第2点火プラグ5の中心電極を中心とする第5円周27の一部分です。第5円弧25は、第2排気弁10の底面の近くに位置する。
第5円弧25の両端は、第1点19と第2点20です。 第1点19は、シリンダーの上端の内周1と重なる。第2点20は、第1吸気弁11の底面の外周と第5円周27との接点です。
第1円弧の両端は、第1点19と第5点31です。第5点31は、シリンダーの上端の内周1の上に位置し、第1吸気弁11に最も近い点です。第1円弧は、第1排気弁9から離れて位置する。
ピストンの上面は、第15部分と第16部分を持つ。
圧縮上死点時のピストンの上面の第15部分は、第5空間17に接する。第15部分は、第1吸気弁11と第2排気弁10の間に位置する突起部を持つ。
圧縮上死点時の第6空間18は、第2空間16に隣接して位置し、第6円弧26の外側と第2円弧の内側の間に位置し、第2吸気弁12の底面の外周の外側に位置する。
第6円弧26は、第1点火プラグ4の中心電極を中心とする第6円周28の一部分です。第6円弧26は、第1排気弁9の近くに位置する。
第5円周27と第6円周28が重なると見難くなる。この為、第5円周27の一部と第6円周28の一部を表示していない。
第6円弧26の両端は、第3点21と第4点22です。 第3点21は、シリンダーの上端の内周1と重なる。第4点22は、第2吸気弁12の底面の外周と第6円周28との接点です。
第2円弧の両端は、第3点21と第6点32です。第6点32は、シリンダーの上端の内周1の上に位置し、第2吸気弁12に最も近い点です。第2円弧は、第2排気弁10から離れて位置する。
圧縮上死点時のピストンの上面の第16部分は、第6空間18に接する。第16部分は、第2吸気弁12と第1排気弁9の間に位置する突起部を持つ。
第2実施例の作用が、説明される。
第1点火プラグ4から伝播する火炎が第6円周28に達した時と第2点火プラグ5から伝播する火炎が第5円周27に達した時、既燃焼ガスの膨張エネルギーによって、第2排気弁10に接して加熱された未燃焼の混合気の一部分が第5空間17に押し出される。
同様に、第1排気弁9に接して加熱された未燃焼の混合気の一部分が、第6空間18に押し出される。
第6空間18は、第2空間16と繋がり、一体化する。第5空間17は、第1空間15と繋がり、一体化する。すると、シリンダー中心軸と平行な方向の長さがピストン2のストローク量の4%未満に設定された空間が、第1実施例よりも広く形成される。
これによって、第5空間17に押し出された未燃焼の混合気は、第1空間15の一部であって第5空間17に近い部分まで移動できる。すると、第5空間17に押し出された未燃焼の混合気の移動経路の長さが延びる。
第5空間17と第1空間15では、第1実施例の作用と同様に、燃焼行程中のビストンの下降によって、既燃焼ガスによる温度の上昇が抑制される。
同様に、第6空間18に押し出された未燃焼の混合気は、第2空間16の一部であって第6空間18に近い部分まで移動でき、第2空間16に押し出された未燃焼の混合気の移動経路の長さが延びる。
第6空間18と第2空間16では、燃焼行程中のビストンの下降によって、温度の上昇が抑制される。
すると、燃焼圧力値の急激な上昇が抑制される。
従って、第2実施例では、第1実施例よりも耐ノッキング性が増加する。
第1点火プラグ4から伝播する火炎が第6円周28に達した時と第2点火プラグ5から伝播する火炎が第5円周27に達した時、既燃焼ガスの膨張エネルギーによって、第2排気弁10に接して加熱された未燃焼の混合気の一部分が第5空間17に押し出される。
同様に、第1排気弁9に接して加熱された未燃焼の混合気の一部分が、第6空間18に押し出される。
第6空間18は、第2空間16と繋がり、一体化する。第5空間17は、第1空間15と繋がり、一体化する。すると、シリンダー中心軸と平行な方向の長さがピストン2のストローク量の4%未満に設定された空間が、第1実施例よりも広く形成される。
これによって、第5空間17に押し出された未燃焼の混合気は、第1空間15の一部であって第5空間17に近い部分まで移動できる。すると、第5空間17に押し出された未燃焼の混合気の移動経路の長さが延びる。
第5空間17と第1空間15では、第1実施例の作用と同様に、燃焼行程中のビストンの下降によって、既燃焼ガスによる温度の上昇が抑制される。
同様に、第6空間18に押し出された未燃焼の混合気は、第2空間16の一部であって第6空間18に近い部分まで移動でき、第2空間16に押し出された未燃焼の混合気の移動経路の長さが延びる。
第6空間18と第2空間16では、燃焼行程中のビストンの下降によって、温度の上昇が抑制される。
すると、燃焼圧力値の急激な上昇が抑制される。
従って、第2実施例では、第1実施例よりも耐ノッキング性が増加する。
第3実施例を説明する。
第3実施例は、第1実施例と第2実施例に以下の構成を加える。図5は、第2実施例に第3実施例の構成を加えた図です。第1実施例に第3実施例の構成を加えた図は、図5から第5空間17と第6空間18を削除する。
圧縮上死点時の燃焼室3の内部空間に、点の集まりで示す第3空間23と第4空間24が形成される。
圧縮上死点時の第3空間23は、第1実施例で説明した第1空間15の一部分です。図5では、第3空間23以外の第1空間が、符号15で示される。
第3円周29は、第1円周8と同様に、第1点火プラグ4の中心電極を中心とする。第3円周29の半径の値は、第1円周8の半径の値の125%です。
第11円周14は、シリンダー中心軸を中心とする。第11円周14の半径の値は、シリンダーの直径の値の20%であり、シリンダーの半径の値の40%です。
圧縮上死点時の第3空間23は、第3円周29の外側に位置する。圧縮上死点時の第3空間23は、第11円周14の外側に位置する。
ピストンの上面は第13部分と第14部分を持つ。
ピストンの上面の第13部分は、突起部を持つ。第13部分の突起部は、第1実施例の第1突起部6よりも突出して形成できる。第1吸気弁11の為のバルブリセスを作る場合、バルブリセスは第13部分に含まれる。
圧縮上死点時の第4空間24は、第2空間16の一部分です。
第4円周30は、第2点火プラグ5の中心電極を中心とする。第4円周30の半径の値は、第2円周13の半径の値の125%です。
圧縮上死点時の第4空間24は、第4円周30の外側に位置する。圧縮上死点時の第4空間24は、第11円周14の外側に位置する。
ピストンの上面の第14部分は、突起部を持つ。第14部分の突起部は、第1実施例の第2突起部よりも突出して形成できる。
圧縮上死点時の第3空間23のシリンダー中心軸と平行な方向の長さと圧縮上死点時の第4空間24のシリンダー中心軸と平行な方向の長さが、ピストン2のストローク量に前記の値Aを掛け算した値の3%未満の値に設定される。勿論、第3空間23と第4空間24に関する上記の長さが2%に設定できる。
すると、前記二番目の理由に示した作用が増強される。
第3空間と第4空間のシリンダー中心軸と平行な方向の長さがピストンのストローク量に前記の値Aを掛け算した値の3%の場合、圧縮比12の第3空間と第4空間は、燃焼行程中に、容積が19%増加する。2%の場合、圧縮比12の第3空間と第4空間は、燃焼行程中に、容積が30%増加する。
すると、燃焼行程中の第3空間と第4空間の容積の増加によって、第3空間内と第4空間内の混合気部分の温度の低下要因が更に増す。すると、第1実施例と第2実施例よりも、第3空間と第4空間を通過する火炎の伝播速度が低下する。
また、排気弁を通過する火炎の伝播距離が延びる。
すると、耐ノッキング性が更に増す。
第3実施例は、第1実施例と第2実施例に以下の構成を加える。図5は、第2実施例に第3実施例の構成を加えた図です。第1実施例に第3実施例の構成を加えた図は、図5から第5空間17と第6空間18を削除する。
圧縮上死点時の燃焼室3の内部空間に、点の集まりで示す第3空間23と第4空間24が形成される。
圧縮上死点時の第3空間23は、第1実施例で説明した第1空間15の一部分です。図5では、第3空間23以外の第1空間が、符号15で示される。
第3円周29は、第1円周8と同様に、第1点火プラグ4の中心電極を中心とする。第3円周29の半径の値は、第1円周8の半径の値の125%です。
第11円周14は、シリンダー中心軸を中心とする。第11円周14の半径の値は、シリンダーの直径の値の20%であり、シリンダーの半径の値の40%です。
圧縮上死点時の第3空間23は、第3円周29の外側に位置する。圧縮上死点時の第3空間23は、第11円周14の外側に位置する。
ピストンの上面は第13部分と第14部分を持つ。
ピストンの上面の第13部分は、突起部を持つ。第13部分の突起部は、第1実施例の第1突起部6よりも突出して形成できる。第1吸気弁11の為のバルブリセスを作る場合、バルブリセスは第13部分に含まれる。
圧縮上死点時の第4空間24は、第2空間16の一部分です。
第4円周30は、第2点火プラグ5の中心電極を中心とする。第4円周30の半径の値は、第2円周13の半径の値の125%です。
圧縮上死点時の第4空間24は、第4円周30の外側に位置する。圧縮上死点時の第4空間24は、第11円周14の外側に位置する。
ピストンの上面の第14部分は、突起部を持つ。第14部分の突起部は、第1実施例の第2突起部よりも突出して形成できる。
圧縮上死点時の第3空間23のシリンダー中心軸と平行な方向の長さと圧縮上死点時の第4空間24のシリンダー中心軸と平行な方向の長さが、ピストン2のストローク量に前記の値Aを掛け算した値の3%未満の値に設定される。勿論、第3空間23と第4空間24に関する上記の長さが2%に設定できる。
すると、前記二番目の理由に示した作用が増強される。
第3空間と第4空間のシリンダー中心軸と平行な方向の長さがピストンのストローク量に前記の値Aを掛け算した値の3%の場合、圧縮比12の第3空間と第4空間は、燃焼行程中に、容積が19%増加する。2%の場合、圧縮比12の第3空間と第4空間は、燃焼行程中に、容積が30%増加する。
すると、燃焼行程中の第3空間と第4空間の容積の増加によって、第3空間内と第4空間内の混合気部分の温度の低下要因が更に増す。すると、第1実施例と第2実施例よりも、第3空間と第4空間を通過する火炎の伝播速度が低下する。
また、排気弁を通過する火炎の伝播距離が延びる。
すると、耐ノッキング性が更に増す。
第3空間23と第4空間24が第11円周14の外側に位置する理由を説明する。
第1点火プラグ4から第1吸気弁11を経て伝播する火炎が第3円周29に到達する時、第2点火プラグ5から第2排気弁10の左側を経て伝播する火炎が、第1空間15の一部分であって第11円周14の内側の一部分に到達する。従って、第3空間23は、第11円周14の内側の部分を含む必要が無い。同様に、第4空間24は、第11円周14の内側の部分を含む必要が無い。
第3空間23と第4空間24が第11円周14の内側の部分を含まない事によって、第13部分に形成する突起部と第14部分に形成する突起部の表面積の増加を制限できる。
圧縮上死点時の第3空間23と圧縮上死点時の第4空間24のシリンダー中心軸と平行な方向の長さがピストン2のストローク量の2%に設定された時、第1吸気弁11と第2吸気弁12のバルブオーバーラップ量は小さな値に制限されるが、オーバーラップは可能です。
第1点火プラグ4から第1吸気弁11を経て伝播する火炎が第3円周29に到達する時、第2点火プラグ5から第2排気弁10の左側を経て伝播する火炎が、第1空間15の一部分であって第11円周14の内側の一部分に到達する。従って、第3空間23は、第11円周14の内側の部分を含む必要が無い。同様に、第4空間24は、第11円周14の内側の部分を含む必要が無い。
第3空間23と第4空間24が第11円周14の内側の部分を含まない事によって、第13部分に形成する突起部と第14部分に形成する突起部の表面積の増加を制限できる。
圧縮上死点時の第3空間23と圧縮上死点時の第4空間24のシリンダー中心軸と平行な方向の長さがピストン2のストローク量の2%に設定された時、第1吸気弁11と第2吸気弁12のバルブオーバーラップ量は小さな値に制限されるが、オーバーラップは可能です。
1・・・シリンダーの上端の内周
2・・・ピストン
3・・・燃焼室
4・・・第1点火プラグ
5・・・第2点火プラグ
6・・・第1突起部
7・・・第2突起部
8・・・第1円周
9・・・第1排気弁
10・・・第2排気弁
11・・・第1吸気弁
12・・・第2吸気弁
13・・・第2円周
14・・・第11円周
15・・・第1空間
16・・・第2空間
17・・・第5空間
18・・・第6空間
19・・・第1点
20・・・第2点
21・・・第3点
22・・・第4点
23・・・第3空間
24・・・第4空間
25・・・第5円弧
26・・・第6円弧
27・・・第5円周
28・・・第6円周
29・・・第3円周
30・・・第4円周
31・・・第5点
32・・・第6点
33・・・第31部分
34・・・第32部分
2・・・ピストン
3・・・燃焼室
4・・・第1点火プラグ
5・・・第2点火プラグ
6・・・第1突起部
7・・・第2突起部
8・・・第1円周
9・・・第1排気弁
10・・・第2排気弁
11・・・第1吸気弁
12・・・第2吸気弁
13・・・第2円周
14・・・第11円周
15・・・第1空間
16・・・第2空間
17・・・第5空間
18・・・第6空間
19・・・第1点
20・・・第2点
21・・・第3点
22・・・第4点
23・・・第3空間
24・・・第4空間
25・・・第5円弧
26・・・第6円弧
27・・・第5円周
28・・・第6円周
29・・・第3円周
30・・・第4円周
31・・・第5点
32・・・第6点
33・・・第31部分
34・・・第32部分
Claims (1)
- 火花点火ピストン式4サイクルエンジンの一つの燃焼室において、
シリンダーヘッドの下面とピストンとの間に前記燃焼室の内部空間が位置し、
シリンダーの上端の内周に沿って第1吸気弁と第1点火プラグと第1排気弁が連なって設置され、
前記内周に沿って第2吸気弁と第2点火プラグと第2排気弁が連なって設置され、
前記第1点火プラグと前記第2点火プラグの間に前記シリンダーの中心軸が位置し、
前記第1吸気弁と前記第2吸気弁の間に前記中心軸が位置し、
前記第1排気弁と前記第2排気弁の間に前記中心軸が位置し、
第1円周は前記第1点火プラグの中心電極を中心とし、第2円周は前記第2点火プラグの中心電極を中心とし、
前記第1円周上に前記第1吸気弁の底面の中心が位置し、前記第1円周の一部は前記第1排気弁の底面と重なって位置し、
前記第2円周上に前記第2吸気弁の底面の中心が位置し、前記第2円周の一部は前記第2排気弁の底面と重なって位置し、
前記ピストンの上面は第11部分と第12部分と第31部分と第32部分を持ち、
前記第11部分は第1突起部を持ち、前記第1突起部は前記第31部分よりも突出して形成され、前記第31部分は前記第1円周の内側に位置し、前記第31部分は前記第11部分に隣接し、
上死点時の前記第11部分は前記第1吸気弁の前記底面の一部分である第1部分と対面し、
前記第1部分と圧縮上死点時付近の前記第11部分に挿まれて第1空間が形成され、
前記第1部分と前記第1空間と前記第11部分は前記第1円周の外側に位置し、
前記第12部分は第2突起部を持ち、前記第2突起部は前記第32部分よりも突出して形成され、前記第32部分は前記第2円周の内側に位置し、前記第32部分は前記第12部分に隣接し、
上死点時の前記第12部分は前記第2吸気弁の前記底面の一部分である第2部分と対面し、
前記第2部分と圧縮上死点時付近の前記第12部分に挿まれて第2空間が形成され、
前記第2部分と前記第2空間と前記第12部分は前記第2円周の外側に位置し、
値Aは数14を機械的圧縮比の値で割った値であり、
圧縮上死点時の前記第1空間の前記中心軸と平行な方向の長さと圧縮上死点時の前記第2空間の前記中心軸と平行な方向の長さが前記ピストンのストローク量に前記の値Aを掛け算した値の4%未満に設定され、
圧縮上死点時の前記燃焼室の前記内部空間に第3空間と第4空間が形成され、
圧縮上死点時の前記第3空間は前記第1空間の一部分であり、
第3円周は前記第1点火プラグの前記中心電極を中心とし、前記第3円周の半径の値は前記第1円周の半径の値の125%であり、
第11円周は前記中心軸を中心とし、前記第11円周の半径の値は前記シリンダーの半径の値の40%であり、
前記第3空間は前記第3円周の外側に位置し、前記第3空間は前記第11円周の外側に位置し、
圧縮上死点時の前記第4空間は前記第2空間の一部分であり、
第4円周は前記第2点火プラグの前記中心電極を中心とし、前記第4円周の半径の値は前記第2円周の半径の値の125%であり、
前記第4空間は前記第4円周の外側に位置し、前記第4空間は前記第11円周の外側に位置し、
圧縮上死点時の前記第3空間の前記中心軸と平行な方向の長さと圧縮上死点時の前記第4空間の前記中心軸と平行な方向の長さが前記ピストンのストローク量に前記の値Aを掛け算した値の3%未満に設定される事を特徴とする4弁式燃焼室。
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