JPH0578953U - 内燃機関の燃焼室構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 吸気行程では吸気タンブル流を促進させ、排
気行程では排気の流れを乱すことなく、燃焼効率をアッ
プさせエンジン出力を向上させる。 【構成】 排気弁９，１１の周囲の燃焼室３内面のうち
吸気弁２１，２３側燃焼室３頂面を所定量凹ませた第１
凹部を設け、排気弁９，１１の傘表１７，１９と燃焼室
３頂面とが、排気弁９，１１閉弁時に略面一となり、吸
気タンブル流を阻害することなく促進し、排気行程で
は、排気流が排気弁９，１１のバルブヘッド１３，１５
に沿って排気ポート２９，３１に流入するため、排気行
程時に排出すべき排気を充分に排出できる構成である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の燃焼室内の混合気および新気に生じさせるタンブル流の 流れを強化するための燃焼室構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

昨今の低燃費化エンジンの要求に答え、燃焼室内に燃料の濃い部分と、薄い部 分とを形成させ、燃焼室全体では燃料が希薄な状態に保ち、その濃い部分を燃焼 させることで少ない燃料で燃焼を行い、従来のエンジンより燃費を稼ぐエンジン が最近開発されて来ている。

【０００３】 上記エンジンは、２つの吸気ポートからそれぞれ空燃比がリッチな混合気とリ ーンな混合気または空気を層状状態で燃焼室に供給し、全体として希薄燃焼を行 わせて、燃費の改善やＣＯの低減、あるいは低ノック性の向上等をはかる成層燃 焼エンジンが提案されている。

【０００４】 上記のような成層燃焼エンジンでは、２つの吸気ポートから供給される混合気 及び空気により、気筒内に層状のタンブル流が生成され、気筒中央から偏心した 位置にある一方の吸気ポートのみに燃料を噴射し、その燃料が噴射される吸気ポ ート側に気筒中心から偏心した位置、すなわち空燃比がリッチな領域に、点火栓 で点火させ燃焼させることで、全体として空燃比がリーンであっても、従来のエ ンジンと比較してほぼ同等な安定度のある燃焼が得られることが確認されている 。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記のような成層燃焼エンジンは図９に示す。シリンダヘッド１内にあり、燃 焼室３内に吸気を連通するストレートな吸気ポート５，７を通った吸気は、燃焼 室３の頂面に沿ってタンブル流を形成しながら燃焼室３に流入する。

【０００６】 しかしながら、従来からある燃焼室と弁との構造では、排気弁９，１１のバル ブヘッド１３，１５の傘表１７，１９の外周である弁マージン１３ａ，１５ａが 、燃焼室３の頂面に対して突出している。

【０００７】 このため、例えば吸気弁２１，２３が開弁して、混合気及び新気がタンブル流 を形成しながら吸気ポート５，７から燃焼室３内に流入する場合などは、タンブ ル流の一部が燃焼室３内に突出している排気弁９，１１の弁マージン１３ａ，１ ５ａに衝突し、吸気タンブル流を阻害して吸気の成層化の妨げとなっていた。

【０００８】 そこで図１０〜図１２に示すようなエンジンが考案された。このエンジンは、 図１２のように排気弁９，１１の閉弁時に燃焼室３頂面に触れている排気弁９， １１のバルブヘッド１３，１５の弁フェース１３ｂ，１５ｂおよび弁マージン１ ３ａ，１５ａを、図１１および図１２での点線で示している従来の排気弁と比較 して、バルブシート２５，２７と嵌合する形状に凹められている凹部３３が設け られている。

【０００９】 上記凹部３３は、このバルブシート２５，２７と排気弁９，１１のバルブヘッ ド１３，１５との嵌合代を深くし、同バルブヘッド１３，１５を排気ポート２９ ，３１側に深く入る様に構成されているので、燃焼室３頂面と排気弁９，１１の バルブヘッド１３，１５の傘表１７，１９の面とが図１１に示すように略面一と なり、吸気タンブル流が排気弁９，１１のバルブヘッド１３，１５の弁マージン １３ａ，１５ａに衝突しないようにしたので、吸気タンブルの流れが阻害されず に吸気の成層化の効率を促すエンジンである。

【００１０】 しかし図１１および図１２に示すように、このようなエンジンにおいては、排 気弁９，１１の弁フェース１３ｂ，１５ｂおよび弁マージン１３ａ，１５ａに凹 部３３を設けたため、凹部３３のステム４７，４９側に隣接する弁フェース１３ ｂ，１５ｂの部分に凸形状が生じる。このため図１２に示すように排気行程にお いて、凸形状である凸部３５に排気流が矢印３７のように衝突し、排気流を乱し 排気効率を下げる原因となる。

【００１１】 さらに排気行程の排気弁リフト位置が、従来のリフト位置（図１２の点線の排 気弁位置）より弁マージン１３ａ，１５ａの厚さ分だけ排気ポート２９，３１に 近くなるめ、弁フェースの凸部３５とバルブシート２５，２７との距離Ｄは、従 来の場合に比べ凸部３５の凸部分だけ狭くなる。これによって、排気流通路の通 路面積が減少し、排気効率を低下させる原因となっていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

エンジンの燃焼室内に流れ込んだ吸気がタンブル流を形成する形状をなした吸 気ポートと、上記吸気ポートを開閉する吸気弁と、上記燃焼室頂面で上記吸気ポ ートに隣接した位置に形成された排気ポートと、上記排気ポートを開閉する排気 弁と、上記排気弁の周囲の燃焼室頂面のうち上記吸気弁側燃焼室頂面を所定量凹 ませることにより同排気弁閉弁時に上記排気弁の傘表（カサオモテ）面と上記燃 焼室内面とが滑らかに略面一となるように形成し且つ吸気タンブル流を効率よく 発生するように形成された第１凹部とを備えたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】

本願考案によると、燃焼室頂面部の内周面と排気弁の傘表面とが略面一となっ ているため、吸気行程では吸気ポートから燃焼室に流れ込んだ吸気タンブル流は 、障害がなく効率よいタンブル流を形成し、かつ排気行程では弁フェースに凹凸 がないため、排気流は排気弁のバルブヘッドに沿って、排気ポート内へ燃焼後の 排気を排出し、排気流に乱れもなく滑らかに流れ、さらに排気流通路を縮小する こともないので、排気行程に排気ポートに排出すべき排気を充分排出できる。

【００１４】

【実施例】

以下、本願考案の第１実施例を吸排気弁の有する場合について図１、図２を用 いて説明する。なお従来構造で既に説明した構成については、同一符号を付して 説明を省略する。

【００１５】 図１はペントルーフ型燃焼室を持つエンジンの鉛直方向断面図であり、図２の Ｉ−Ｉに沿う断面図である。図２は図１のII−IIに沿う矢視断面図である。燃焼 室３頂面には、断面が逆三角形状でタンブル流を生成するストレートな吸気ポー ト５，７の開口端３９，４１と排気ポート２９，３１の開口端４３，４５を有し 、吸気弁２１，２３および排気弁９，１１によって開閉される。

【００１６】 上記開口端４３，４５の周囲を所定量凹めた第１凹部５１，５３を設ける。上 記第１凹部は吸気弁２１，２３側部分のバルブシート２５，２７を燃焼室３に突 出する弁マージン１３ａ，１５ａの厚さ分だけ燃焼室３頂面を凹めたものである 。

【００１７】 さらに第１凹部５１，５３は、図２に示すようにバルブヘッド１３，１５の径 以上の略円弧であり、第１凹部５１，５３の吸気弁側端部５５，５７から開口端 ４３，４５のシリンダブロック側端部６１，６３に向かって凹め量を徐々に減ら し、シリンダブロック側端部６１，６３で燃焼室３内面と略同一面になる。

【００１８】 さらにシリンダブロック５９側の燃焼室３頂面では、バルブシート２５，２７ の面が燃焼室３頂面に対して従来のバルブシートと燃焼室頂面とが同一構造であ るため、開口端４３，４５のバルブシート２５，２７は従来のバルブシートより 上記第１凹部５１，５３の凹め量だけ、吸気弁側がピストン運動方向上方に傾き 、バルブシート２５，２７の垂線方向である上記排気弁９、１１のステム４７， ４９の軸線Ａは、従来のバルブステム軸線Ｂに対して、ピストン６５運動方向下 方へ傾倒している。

【００１９】 従って、本実施例の場合には図２において、排気弁９，１１の傘表１７，１９ は吸気弁２１，２３側では燃焼室３頂面と略面一となり、その反対側即ちシリン ダブロック５９側に行くにしたがって、上記弁マージン１３ａ，１５ａが次第に 燃焼室内に露出する構造になっている。

【００２０】 上記構成によると、内燃機関の吸気行程では、吸気ポート５，７から燃焼室３ に流れ込んだ吸気タンブル流が、排気弁９，１１のバルブヘッド１３，１５の弁 マージン１３ａ，１５ａに衝突せず、排気弁９，１１の傘表１７，１９の傾斜に ガイドされ、効率よいタンブル流を生成することができ、燃焼室３の成層化を促 進させ、それに伴う空燃比のリーン化を進め燃費の向上を促す。

【００２１】 さらに排気行程では、排気弁９，１１のバルブヘッド１３，１５の弁マージン １３ａ，１５ａ、弁フェース１３ｂ，１５ｂ、バルブシート２５，２７の形状は 従来通りなので、燃焼後の排気流がそれらの形状に沿って、効率良く排気ポート ２９，３１内に排出される。

【００２２】 次に本願考案の第２実施例について図３、図４を用いて説明する。なお従来例 および第１実施例で既に説明した構成については、同一符号を付して説明を省略 する。

【００２３】 図３はペントルーフ型燃焼室構造であり、図４のIII −III に沿う断面図であ る。上記第１実施例と同様に排気弁９，１１を閉じる時に燃焼室３に突出する同 吸気弁２１，２３側の略弁マージン１３ａ，１５ａ部分の厚さ分だけ、燃焼室３ 内面より凹めてバルブシート２５，２７を配設し、第１凹部５１，５３を形成す る。

【００２４】 さらにシリンダブロック５９側の燃焼室３内面を略弁マージン１３ａ，１５ａ の厚さ分だけ凹めて、上記吸気弁側と同様に第２凹部６５，６７を形成する。 上記第２凹部６５，６７は、バルブヘッド１３，１５の径以上の円弧でかつシリ ンダブロック５９と隣接する燃焼室３頂面の略端部５９ａに達するように形成さ れている。

【００２５】 上記構成によると、吸気行程では、吸気ポート５，７から燃焼室３に流れ込ん だ吸気流は排気弁９，１１のバルブヘッド１３，１５の弁マージン１３ａ，１５ ａに衝突することなく吸気タンブル流を形成できる。さらに排気行程では、燃焼 後の排気が排気弁９，１１のバルブヘッド１３，１５の弁マージン１３ａ，１５ ａ、弁フェース１３ｂ，１５ｂ、バルブシート２５，２７等の形状に沿って、第 １、第２凹部５１，５３，６５，６７にガイドされ、効率良く排気ポート２９， ３１内に排出される。

【００２６】 また、第２実施例では図３のIV−IVに沿う矢視断面図である図４のように、第 ２凹部６５，６７は排気弁９，１１のバルブヘッド１３，１５より径の大きい円 弧であったが、第５図のように排気弁略中央部からシリンダブロック側の燃焼室 ３頂面の全域を凹めてもよい。また、第１凹部および第２凹部の凹める大きさを ほぼ同じに形成してもよい。即ち排気弁ステム軸線Ａと従来構造の排気弁ステム 軸線Ｂとが略同一軸線となるように形成しても、上記両凹部の凹め量を変えて第 １実施例のように両軸線Ａ、Ｂが非平行となるようにしてもよい。

【００２７】 上記第１実施例および第２実施例は、４弁エンジンについてであるが、本願考 案はこれに限ることなく、第６図〜第８図のような点火プラグを片寄せにした３ 弁エンジンあるいは、５弁エンジンでも上記同様の作用効果が得られる。 上記実施例では、吸排気弁のバルブシート２５，２７を有するものについて説 明したが、バルブシート２５，２７を使用せずに、このシリンダヘッドに直接バ ルブシートを形成するものであっても同様の作用効果が得られる。

【００２８】

【効果】

以上のように本願考案によると、燃焼室頂面と排気弁の傘表面とが略面一とな っているため、吸気行程では吸気のタンブル流を阻害するものがなく、効率良い タンブル流を形成するため、空燃比をよりリーンにでき、燃費をより向上できる と共に、排気行程では排気流の流れを乱す凹凸もなく、また排気流通通路を縮小 することもないので、バルブヘッドの形状に沿って排気ポートへ排気が排出され 、効率の良い排気行程が行われるため、燃焼効率をアップし、エンジンの出力を 向上させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願考案の第１実施例を最も良く表した燃焼室
の鉛直方向断面図であり、図２のＩ−Ｉに沿う断面図で
ある。

【図２】本願考案の第１実施例の図１のII−II線に沿う
矢視断面図である。

【図３】本願考案の第２実施例を最も良く表した燃焼室
の鉛直方向断面図であり、図４のIII −III に沿う断面
図である。

【図４】本願考案の第２実施例の図３のIV−IV線に沿う
矢視断面図である。

【図５】本願考案の第２実施例の応用例であり、図３の
IV−IV線に沿う矢視断面図である。

【図６】本願考案の第１実施例の応用例であり、図１の
II−II線に沿う矢視断面図である。

【図７】本願考案の第２実施例の応用例であり、図３の
IV−IV線に沿う矢視断面図である。

【図８】本願考案の第２実施例の応用例であり、図３の
IV−IV線に沿う矢視断面図である。

【図９】従来の燃焼室と弁構造を表した構造の吸気行程
を示す燃焼室断面図である。

【図１０】弁に凹部を設け燃焼室内面とバルブヘッド裏
面を面一にした従来構造の吸気行程燃焼室断面図であ
る。

【図１１】図１０における排気弁のバルブヘッド拡大図
である。

【図１２】弁に凹部を設け燃焼室内面とバルブヘッド裏
面を面一にした従来構造の排気行程を示す燃焼室断面図
である。

【符号の説明】

３ 燃焼室 ５，７ 吸気ポート ９，１１ 排気弁 １７，１９ 傘表 ２１，２３ 吸気弁 ２５，２７ バルブシート ２９，３１ 排気ポート ５１，５３ 第１凹部 ６５，６７ 第２凹部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの燃焼室内に流れ込んだ吸気がタ
   ンブル流を形成する形状をなした吸気ポートと、上記吸
   気ポートを開閉する吸気弁と、上記燃焼室内面で上記吸
   気ポートに隣接した位置に形成された排気ポートと、上
   記排気ポートを開閉する排気弁と、上記排気弁の周囲の
   燃焼室頂面のうち上記吸気弁側燃焼室頂面を所定量凹ま
   せることにより同排気弁閉弁時に上記排気弁の傘表（カ
   サオモテ）面と上記燃焼室頂面とが滑らかに略面一とな
   るように形成し且つ吸気タンブル流を効率よく発生する
   ように形成された第１凹部とを備えたことを特徴とする
   内燃機関の燃焼室構造。
2. 【請求項２】上記排気弁の周囲の燃焼室頂面のうちシリ
   ンダブロック側の燃焼室頂面を所定量凹ませ、排気行程
   時に上記排気弁とバルブシートとの間の排気流体が滑ら
   かに流れるような第２凹部を備えた請求項１記載の内燃
   機関の燃焼室構造。