JPS60156932A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、エンジンの吸気装置の改良にＩＩＱｖるも
のである。

（従来技術） 従来、エンジンのシリンダヘッドに燃焼室を形成したも
のとして、例えば特開昭５０−１０７３０９＠公報およ
び特開昭５４−６５２０７号公報に記載されるようなも
のが知られている。これは、シリンダヘッドにおける吸
気ボートもしくは排気ポートと点火プラグとを囲む領域
に相当する部分に四部を設け、ピストンが上死点にある
ときのシリンダヘッド内壁面とピストン上面との間に、
上記凹部により燃焼室を形成するとともに、この凹部に
隣接して微少間隙のスキッシュゾーンを形成するように
したものである。

この橘造では燃焼室が球形状に近いコンパクトな形状で
あって、火炎の伝播距離が短くなるためノッキングに対
して非常に有利になり、点火時期を最適値に近く設定す
ることが可能となる。そして、耐ノック牲が良いことか
ら、圧縮比を従来のもの以上に高めることによりリーン
な混合気によるリーン燃焼を行わせることができ、これ
によって燃費性能を向上させることができる。

一方、エンジンの燃焼室に吸気を導入する際に、吸気の
流入に方向性をもたＩＩＣ燃焼室にスワールを生成させ
、これによって燃焼速度を速め、燃焼効率を向上させる
技術が知られている。上記コンパクトな燃焼室とスキッ
シュゾーンを有する燃焼室構造を備えるエンジンにおい
ては、通常のエンジンにおｋｌるよりも未燃ガスが排出
されやすいために、これに対する対策が必要となる。ず
なわら、上記スキッシュゾーンには、火炎の進入がスム
ーズに行われないので実質的にクエンチゾーンとなり、
このためこの部分に存在する混合気は、燃焼爆発工程に
おいて、充分燃焼しきらないで未燃ガスとして排出され
る。そこで、上記スワールを利用し、圧縮上死点付近に
おいて、吸気スワールによってこのスキッシュゾーンに
火炎が広がりやづくづれば、未燃ガスを大幅に減少させ
ることができる。このように、吸気スワールは上記構造
のエンジンにおいて重要な意味をもつものである。

このスワール生成機能と、上記コンパクトな燃焼室とス
キッシュゾーンを有する高圧縮比化燃焼室とを組合せた
場合には、エンジンの低負荷時において両者の長所が結
合してさらに燃焼速度が速くなってｔＭ焼効率が向上し
、燃焼状態も良くなる。

一方、充填量が増大するエンジンの高負荷時においては
、燃焼速度が速くなリプぎて燃焼圧の上昇が急激になり
、燃焼騒音が増大プ′ることになるため、この点を改良
する必要が生じる。

（発明の目的） この発明は、このような従来の課題の解決のためになさ
れたものであり、低負荷時にはスワールを生成させて燃
焼効率を向上させるとともに、高負荷時にはスワールを
抑制して燃焼騒音を軽減するようにしたエンジンの吸気
装置を提供Ｊるものである。

（発明の構成） この発明は、ピストン上面と対向するシリンダヘッド内
壁に部分的に凹部を設け、ピストンが上死点にあるとき
のシリンダヘッド内壁面とピストン上面との間に、上記
凹部によりなる燃焼室と微少間隙のスキッシュゾーンと
を形成し、上記スキッシュゾーンに連通しかつ吸気をシ
リンダ内の円周方向に旋回づるように導入するスワール
生成用の低負荷用吸気通路と、エンジンの低負荷時に閉
作動する開閉弁を備え上記スワールを抑制するように吸
気を供給するスワール抑制用の高負荷用吸気通路とで吸
気通路を構成したものである。上記スワールを抑制する
方法としては、シリンダの中心線とほぼ平行な方向に吸
気を導入づるように吸気通路を構成してもよく、あるい
はスワールと逆方向に吸気を導入するように吸気通路を
構成してもよい。

（実施例−１） 第１図〜第３図において、１はシリンダブロック、２は
シリンダヘッド、３はピストンを示し、ピストン３上面
と対向するシリンダヘッド２の内壁には部分的に凹部４
が設けられ、ビス１ヘン３が上死点にあるときのシリン
ダヘッド２内壁面とピストン３上面との間に、上記凹部
４よりなる燃焼室５と、この四部４に隣接して微少間隙
のスキッシュゾーン６とが形成されている。

７は上記スキッシュゾーン６に開口する吸気ボート、８
は上記凹部４に開口する排気ボートを示し、吸気ボート
７はシリンダヘッド２の一側面に開口する吸気通路９に
、排気ボート８はシリンダヘッド２の他側面に間口する
排気通路１０にそれぞれ連通している。そして、吸気ボ
ー］−７および排気ボート８にはそれぞれの弁座に当接
してシールづる吸気バルブ１１と排気バルブ１２とが配
置されている。また、シリンダヘッド２には四部４に臨
ませて点火プラグ１３が取付＋ノられている。

上記吸気通路９は、吸気ボート７の近傍部分が隔壁１４
で区画されて低負荷用吸気通路９ａと高負荷用吸気通路
９ｂとからなり、高負荷用吸気通路９ｂには開閉弁１５
が配置され、この開閉弁１５はアクチュエータ（図示せ
ず）によってエンジンの低負荷時に閉作動され、低負荷
時には高負荷用吸気通路９ｂ＠−閉塞して低負荷用吸気
通路９ａによって吸気を供給するように構成されている
。

低負荷用吸気通路９ａは比較的通路面積が小さく形成さ
れ、この低負荷用吸気通路９ａを流れる吸気の流速を向
上Ｊるとともに、シリンダの円周方向く第１図の矢印Ｓ
方向）に向って開口し、吸気をシリンダ内に円周方向に
導入してスワールを生成させるように構成されている。

一方高負荷用吸気通路９ｂはシリンダの中心線とばば平
行な方向、りなわらピストン３の上面に向って開口し、
吸気に旋回流れを付与することなくスワールの生成を抑
制しつつ導入するように構成されている。

上記ＩＩ或において、低負荷運転時には、ｆｆｆｌ　１
１１弁１５を閉じて低負荷用吸気通路９ａから吸気ボー
１−７に吸気を導入し、吸気流速を高めて円周方向に吸
気を導入させる。スキッシュゾーン６に導入された吸気
は流れを妨げられることなく、旋回流となってスワール
を生成させる。すなわち、四部４中に導入されるとその
側壁で流れが妨げられるためにスワールの生成効率が悪
いが、上記のようにスキッシュゾーンに導入されるとス
ワールがシリンダ全体にわたって生成される。このため
燃料の気化、霧化が促進され、スキッシュゾーン６への
火炎の伝播も良好になされ、燃焼性が向上して燃焼効率
が高められる。

また、コンパクトな燃焼室を形成することで高圧縮比化
を図ることができ、Ｉｍｍ焼串率さらに向上する。さら
に圧縮工程の終期において、シリンダヘッド２の内壁面
とピストン３の上面との間に形成される微少間隙のスキ
ッシュゾーン６で生成されるスキッシュ流が燃焼室５方
向に押出されるため、燃焼室５における混合気に対して
積極的に乱れを発生させて燃焼効率を向上させている。

一方、高負荷時においては、開閉弁１５が開いて高負荷
用吸気通路９ｂからも吸気が供給され、吸気の充填効率
が向上して高出力が得られる。その際、高負荷用吸気通
路９ｂから供給される吸気はシリンダの中心線とほぼ平
行な方向に導入されるためにスワールの生成を抑制し、
このため燃焼速度が大きくなり過ぎるのを阻止して燃焼
騒音を低減させる。

（実施Ｖ／４−２＞ 第４図は４バルブエンジンについての実施例であり、シ
リンダヘッド２の内壁に部分的に四部２３が形成され、
ピストン３が上死点にあるときのシリンダヘッド２内壁
面とピストン３との間に上記凹部２３による燃焼室５と
微少間隙のスキッシュゾーン６を形成しており、上記ス
キッシュゾーン６には第１吸気ボーｔ−１７ａと第２吸
気ボート１７１）とが開口し、四部２３には第１排気ボ
ー１−１８ａとｆｆ１２排気ボート１８ｂとが開口して
いる。

第１吸気ポート１７ａは第２吸気ボート１７ｂよりも小
径に形成され、この第１＠気ボート１７ａに吸気通路１
９の低負荷用吸気通路１９ａが接続され、第２吸気ポー
ト１７ｂにはエンジンの低負荷時にｒＩ１作動するｆｆ
１ｌ　１３ＪＪ弁１５を有する高負荷用吸気通路１９ｂ
が接続されている。また、第１および第２を気ボート１
８ａ、１８ｂには排気通路２０がそれぞ・れ接続されて
いる。

上記低角画用吸気通路１９ａは、比較的通路面積が小さ
く形成され、吸気流速を向上するとともに、シリンダの
円周方向に向って吸気を導入するスワール生成用に形成
されている。一方、高負荷用吸気通路１９ｂは、上記ス
ワールと逆方向に吸気を導入するように構成されている
。

上記２Ｉの吸気ボート１７ａ、１７ｂは、シリンダのボ
ア中心を境にした一方の位置にエンジンの長手方向、つ
まりシリンダヘッド２の長手方向に並置して形成され、
２個の排気ポート１８ａ。

１８ｂは上記シリンダのボア中心を境にした他方の位置
にシリンダヘッド２の長手方向に並置して形成されてい
る。

各吸気ボート１７ａ、１７ｂおよび排気ボート１８ａ、
１８ｂにはそれぞれ弁座に当接してシールする第１およ
び第２吸気バルブ２１ａ、２１ｂと第１および第２排気
バルブ２２ａ、２２ｂが設けられている。なお、点火プ
ラグ１３は凹部２３内の第１１１＃気バルブ２２ａと第
２排気バルブ２２ｂとの間に配置されている。

この実施例においても、低負荷時には低負荷用吸気通路
１９ａからスワールを生成しつつ吸気を供給して燃焼速
度の向上を図り、一方高負荷時には高負荷用吸気通路１
９ｂからスワールの生成を抑制するように吸気を供給し
、燃焼速度をｐＲｔ＋１シて全開高速時の燃焼騒音を低
減するようにしている。

（発明の効果） 以上説明したにうに、この発明はエンジンのシリンダヘ
ッドにコンパクトな燃焼室を形成したものにおいて、ス
キッシュゾーンに低負荷用吸気通路をスワールを発生す
るように間口させ、かつ高負荷用吸気通路を上記スワー
ルを抑制づるように構成したものであり、低負荷時には
スキッシュ流とスワールとの相乗効果によって燃焼性が
改善され、と（にスキッシュゾーンに吸気を導入するた
めにスワールがシリンダ全体にわたって生成して燃焼性
の改善効果が大きく、また高負荷時には燃焼速度を抑制
して燃焼騒音を低減することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すエンジンの要部平面図
、第２図および第３図は第１図のそれぞれ■−■線およ
び■−■線断面図、第４図は別の１・・・シリンダブロ
ック、２・・・シリンダヘッド、３・・・ピストン、４
，２３・・・凹部、５・・・燃焼室、６・・・スキッシ
ュゾーン、７．１７ａ、１７ｂ・・・吸気ボート、８，
１８ａ　、１８ｂ−＝−排気ボー１−１９゜１９・・・
吸気通路、９ａ、１９ａ・・・低負荷用吸気通路、９ｂ
、１９ｂ・・・高負荷用吸気通路、１５・・・開閉弁。 特許出願人　東洋工業株式会社 第　１　図 第　２　図 第　３　図 第　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ピストン上面と対向するシリンダヘッド内壁に部分
   的に凹部を設け、ピストンが上死点にあるときのシリン
   ダヘッド内壁面とピストン上面との間に、上記凹部によ
   りなる燃焼室と微少間隙のスキッシュゾーンとを形成し
   、上記スキッシュゾーンに連通しかつ吸気をシリンダ内
   の円周方向に旋回づるように導入するスワール生成用の
   低負荷用吸気通路と、エンジンの低負荷時に閉作動する
   １ＦｌｌｆｆＪ弁を備えて上記スワールを抑制するよう
   に吸気を供給するスワール抑制用の高負荷用吸気通路と
   で吸気通路を構成したことを特徴とするエンジンの吸気
   装置。