(57)【要約】【課題】燃焼室内の空気の流動性を向上させ、かつ、燃焼室の表面積の増加に伴う燃焼ガスの冷却損失を低減できる内燃機関の燃焼室を提供すること。【解決手段】シリンダヘッド２の底面２ａに形成された凹部７にリブ１４が形成されており、リブ１４は、側壁９の周方向で吸気口１０と排気口１２との間に設けられ、側壁９からピストン５の軸線５Ｌに向かって突出している。リブ１４をピストン５の軸線５Ｌと平行な平面で切断した場合に、リブ１４は、吸気口１０と排気口１２との中間部に頂部１４Ａを有する山形形状に形成されている。【選択図】図２
2019044704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが往復動されるシリンダを有するシリンダブロックと前記シリンダブロックに取付けられたシリンダヘッドとによって形成される燃焼室の上部空間が、前記シリンダヘッドの底面に形成された凹部によって構成されており、
前記凹部が、前記シリンダヘッドの底面に形成され、一対の吸気口と一対の排気口とが開口する天井壁と、前記天井壁の周囲に形成された側壁とを有し、
前記凹部に、前記吸気口から前記燃焼室に流入する空気の一部をピストン側に案内するリブが形成された内燃機関の燃焼室であって、
前記リブは、前記側壁の周方向で前記吸気口と前記排気口との間に設けられ、前記側壁から前記ピストンの軸線に向かって突出しており、
前記リブを前記ピストンの軸線と平行な平面で切断した場合に、前記リブは、前記吸気口と前記排気口との中間部に頂部を有する山形形状に形成されていることを特徴とする内燃機関の燃焼室。
【請求項２】
前記側壁は、前記排気口と前記吸気口との間において円弧状に形成される円弧状側壁を有し、
前記リブを前記凹部の開口縁側から見た場合に、前記リブは、前記吸気口と前記排気口との間に位置する頂点と、前記円弧状側壁の周方向の一方と他方とを個別に連絡する吸気口側の側辺および排気口側の側辺と有する扇形に形成されており、
前記吸気口側の側辺は、前記頂点から前記円弧状側壁に向かうに従って吸気口との間隔が広くなる形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼室。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、燃焼室で生成される縦渦、いわゆるタンブル流は、吸気と燃料とを効率よく混合させることができるので、縦渦を効率よく発生させる必要がある。
【０００３】
従来のこの種の内燃機関としては、特許文献１に記載されるものが知られている。この内燃機関は、燃焼室の天井部に形成された吸気ポートの開口部と排気ポートの開口部との双方に接する案内壁が設けられている。
【０００４】
案内壁の一部には、シリンダの中心軸から離間する方向に凹んで燃焼室内の容積を拡大させる窪み部が形成されており、窪み部の内面は、その下端がその上端よりもシリンダの中心軸から遠ざかるように傾斜している。
【０００５】
燃焼室の天井部をシリンダの中心軸方向から見た平面視において、窪み部は、吸気ポートの開口部における最も排気ポート寄りの部位の近傍の側方で最も大きく凹んでいる。
【０００６】
これにより、吸気の流速が比較的速くなる吸気ポートの開口部の排気ポート側の部位での流量を増大させることができる。これに加えて、燃焼室内に流入した吸気が案内壁やシリンダの内壁に衝突してその流れが乱れることを抑制することができ、タンブル流を強化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１９４０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の内燃機関にあっては、吸気口から燃焼室の側壁に沿ってシリンダの内壁に到達する空気が、シリンダの周方向にも旋回し、吸気口から燃焼室の天井壁に沿ってシリンダの内壁に到達する空気と干渉することを考慮していない。
【０００９】
これにより、吸気口から燃焼室の天井壁に沿ってシリンダの内壁に到達する空気の流動抵抗が上昇し、タンブル流を効率よく強化できないおそれがある。
【００１０】
これに加えて、従来の内燃機関は、吸気ポートの開口部と排気ポートの開口部との双方に接する案内壁を有し、案内壁の一部には、シリンダの中心軸から離間する方向に凹んで燃焼室内容積を拡大させる窪み部が形成されており、窪み部の内面は、その下端がその上端よりもシリンダの中心軸から遠ざかるように傾斜している。
【００１１】
これにより、燃焼室の形状が複雑化して燃焼室の表面積が増大してしまい、燃焼ガスの冷却損失が増大するおそれがある。
【００１２】
本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、燃焼室内の空気の流動性を向上させ、かつ、燃焼室の表面積の増加に伴う燃焼ガスの冷却損失を低減できる内燃機関の燃焼室を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ピストンが往復動されるシリンダを有するシリンダブロックと前記シリンダブロックに取付けられたシリンダヘッドとによって形成される燃焼室の上部空間が、前記シリンダヘッドの底面に形成された凹部によって構成されており、前記凹部が、前記シリンダヘッドの底面に形成され、一対の吸気口と一対の排気口とが開口する天井壁と、前記天井壁の周囲に形成された側壁とを有し、前記凹部に、前記吸気口から前記燃焼室に流入する空気の一部をピストン側に案内するリブが形成された内燃機関の燃焼室であって、前記リブは、前記側壁の周方向で前記吸気口と前記排気口との間に設けられ、前記側壁から前記ピストンの軸線に向かって突出しており、前記リブを前記ピストンの軸線と平行な平面で切断した場合に、前記リブは、前記吸気口と前記排気口との中間部に頂部を有する山形形状に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
このように上記の本発明によれば、燃焼室内の空気の流動性を向上させ、かつ、燃焼室の表面積の増加に伴う燃焼ガスの冷却損失を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室を示す図であり、シリンダヘッドの底面図である。
【図２】図２は、図１のII−II方向矢視断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室を示す図であり、凹部の拡大図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室を示す図であり、リブの周辺の凹部の拡大図である。
【図５】図５は、図４のＶ−Ｖ方向矢視断面図である。
【図６】図６は、図３のＶI−ＶI方向矢視断面図である。
【図７】図７は、図３のＶII−ＶII方向矢視断面図である。
【図８】図８は、図３のＶIII−ＶIII方向矢視断面図である。
【図９】図９は、図３のIＸ−IＸ方向矢視断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室を示す図であり、エンジンを側方から見た場合に、燃焼室を流れる空気の方向を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室を示す図であり、エンジンを上方から見た場合に、燃焼室を流れる空気の方向を示す図である。
【図１２】図１２は、凹部にリブが形成されていないエンジンを上方から見た場合に、燃焼室を流れる空気の方向を示す図である。
【図１３】図１３は、凹部にリブが形成されていないエンジンを側方から見た場合に、燃焼室を流れる空気の方向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施の形態に係る内燃機関の燃焼室は、ピストンが往復動されるシリンダを有するシリンダブロックとシリンダブロックに取付けられたシリンダヘッドとによって形成される燃焼室の上部空間が、シリンダヘッドの底面に形成された凹部によって構成されており、凹部が、シリンダヘッドの底面に形成され、一対の吸気口と一対の排気口とが開口する天井壁と、天井壁の周囲に形成された側壁とを有し、凹部に、吸気口から燃焼室に流入する空気の一部をピストン側に案内するリブが形成された内燃機関の燃焼室であって、リブは、側壁の周方向で吸気口と排気口との間に設けられ、側壁からピストンの軸線に向かって突出しており、リブをピストンの軸線と平行な平面で切断した場合に、リブは、吸気口と排気口との中間部に頂部を有する山形形状に形成されている。
これにより、燃焼室内の空気の流動性を向上させ、かつ、燃焼室の表面積の増加に伴う燃焼ガスの冷却損失を低減できる。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室について、図面を用いて説明する。
図１から図１３は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室を示す図である。図１〜図１３のいずれかにおいて、上下左右方向の矢印が付されているものは、シリンダの配列方向を左右方向とした場合に、シリンダの配列方向と直交する方向が前後方向、エンジンの高さ方向が上下方向である。
【００１８】
まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関としてのエンジン１は、シリンダヘッド２と、シリンダブロック３（図２参照）とを有する。図２において、シリンダブロック３の内部にはシリンダ４が形成されており、シリンダ４の内部にはピストン５が往復動自在に設けられている。
【００１９】
ピストン５は、図示しないコネクティングロッドを介して図示しないクランクシャフトに連結されており、ピストン５の往復動は、コネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される。
【００２０】
シリンダヘッド２とシリンダブロック３には燃焼室６が形成されている。燃焼室６は、シリンダヘッド２の底面２ａに形成された凹部７と、シリンダ４の内壁（シリンダボア）と、ピストン５の頂面とよって囲まれる空間から構成されている。
【００２１】
これにより、燃焼室６の上部空間は、シリンダヘッド２の底面２ａに形成された凹部７によって構成される。本実施例のエンジン１は、３気筒エンジンから構成されているが、エンジン１の気筒数は、３気筒に限定されるものではない。
【００２２】
図２、図３において、シリンダヘッド２の凹部７は、シリンダヘッド２の底面２ａに形成された天井壁８と天井壁８の周囲に形成された側壁９とを有する。すなわち、側壁９は凹部７の高さ方向に延び、凹部７は、シリンダヘッド２の底面２ａからピストン５と離れる方向（上方）に窪んでいる。
【００２３】
天井壁８は、一対の吸気口１０が開口する吸気側天井壁１１と、一対の排気口１２が開口する排気側天井壁１３とを有し、吸気側天井壁１１および排気側天井壁１３は、気筒列と直交する方向で燃焼室６の外縁側より中央側が高くなるように傾斜している。
【００２４】
吸気口１０は、シリンダヘッド２に形成された吸気ポート２１（図２参照）の開口端を構成しており、吸気ポート２１から吸気口１０を通して燃焼室６に吸入空気が流入される。排気口１２は、シリンダヘッド２に形成された排気ポート２２（図２参照）の開口端を構成しており、燃焼室６で燃焼された排気ガスは、排気口１２を通して排気ポート２２に排出される。
【００２５】
図２において、側壁９は、天井壁８の周囲に形成され、天井壁８からシリンダヘッド２の底面２ａに向かって延びている。図３において、側壁９は、吸気口１０と排気口１２との間を連絡するように円弧状に形成される円弧状側壁９Ａを有する。
【００２６】
円弧状側壁９Ａと、吸気口１０が並んだ方向の吸気側天井壁１１の縁部１１ａと、排気口１２が並んだ方向の排気側天井壁１３の縁部１３ａとを連絡する凹部７の部位には湾曲面７Ａ（図４参照）が形成されている。
【００２７】
凹部７には一対のリブ１４が設けられており、リブ１４は、吸気口１０から燃焼室６に流入する空気の一部をピストン５側に案内する。
【００２８】
図４、図５のいずれかに示すように、リブ１４は、湾曲面７Ａにおいて凹部７の周方向で吸気口１０と排気口１２との間に設けられており、円弧状側壁９Ａから燃焼室６のピストン５の軸線５Ｌに向かって突出している。
【００２９】
リブ１４をピストン５の軸線５Ｌに沿った平面で切断した場合に、リブ１４は、図６から図９に示すように、吸気口１０と排気口１２との中間部に頂部１４Ａを有する山形形状に形成されている。
【００３０】
リブ１４の頂部１４Ａは、側壁９からピストン５の軸線５Ｌに向かうにつれて天井壁８側（上方）に近づくように傾斜している。
【００３１】
図３、図４において、リブ１４を凹部７の開口縁７ａ側から見た場合に、すなわち、シリンダヘッド２の底面２ａ側から見た場合に、リブ１４は、吸気口１０と排気口１２との間に位置する頂点１４Ｂと、円弧状側壁９Ａの周方向の一方９ｃと他方９ｄとを個別に連絡する吸気口側の側辺１４Ｃおよび排気口側の側辺１４Ｄと有する扇形に形成されている。
【００３２】
吸気口側の側辺１４Ｃは、頂点１４Ｂから円弧状側壁９Ａに向かうに従って吸気口１０との間隔が広くなる形状に形成されている。排気口側の側辺１４Ｄは、頂点１４Ｂから円弧状側壁９Ａに向かうに従って吸気口１０と吸気口側の側辺１４Ｃとの間隔に比べて排気口１２との間隔が狭くなる形状に形成されている。
【００３３】
シリンダヘッド２には点火プラグが挿入されるプラグ孔２Ａが形成されている。プラグ孔２Ａは、吸気口１０および排気口１２に対して円周方向の内側に位置している。
【００３４】
次に、作用を説明する。
図１２、図１３に示すよう、凹部にリブ１４が形成されていないエンジン１の場合、吸気ポート２１を流れる吸入空気は、吸気口１０と吸気バルブ２３のバルブヘッド２３Ａとの間を通して燃焼室６に流入する。
【００３５】
吸気口１０とバルブヘッド２３Ａとの間を通して燃焼室６に流入される空気は、吸気側天井壁１１と排気側天井壁１３とに沿ってシリンダ４の排気側の内壁４Ａに向かう空気Ｗ１と、燃焼室６の側面である側壁９の近傍を通ってシリンダ４の排気側の内壁４Ａに向かう空気Ｗ２とに分かれる。
【００３６】
空気Ｗ１およびＷ２は、ピストン５側に向い、ピストン５の移動によって縦方向に旋回するタンブル流となる。
【００３７】
ところが、空気Ｗ２は、シリンダ４の排気側の内壁４Ａの曲面に沿って横方向にも旋回し、排気側の内壁４Ａに向かう空気Ｗ１と干渉する（図１３において干渉する部分を干渉部Ａで示す）。このため、空気Ｗ１の流速が低下し、空気Ｗ１によって生成されるタンブル流が減衰するおそれがある。
【００３８】
これに対して、本実施例のエンジン１の燃焼室６は、シリンダヘッド２の底面２ａに形成された凹部７に、吸気口１０から燃焼室６に流入する空気の一部をピストン５側に案内するリブ１４が形成されている。
【００３９】
リブ１４は、側壁９の周方向で吸気口１０と排気口１２との間に設けられ、側壁９からピストン５の軸線５Ｌに向かって突出しており、リブ１４をピストン５の軸線５Ｌと平行な平面で切断した場合に、リブ１４は、吸気口１０と排気口１２との中間部に頂部１４Ａを有する山形形状に形成されている。
【００４０】
これにより、図１０、図１１に示すように、吸気口１０とバルブヘッド２３Ａとの間を通して燃焼室６に流入される空気のうち、燃焼室６の側面である側壁９に沿って流れる空気Ｗ３をリブ１４の吸気口側の側辺１４Ｃ（図４参照）に衝突させることができる。
【００４１】
このとき、燃焼室６に流入する空気Ｗ３の流れを下向きに変え、空気Ｗ３がシリンダ４の排気側の内壁４Ａに到達する前にピストン５側に指向できる。
【００４２】
このため、吸気口１０とバルブヘッド２３Ａとの間を通して燃焼室６に流入され、吸気側天井壁１１と排気側天井壁１３とに沿ってシリンダ４の排気側の内壁４Ａに向かう空気Ｗ１が空気Ｗ３と干渉することを防止できる。
【００４３】
したがって、燃焼室６の中央（ピストン５の軸線５Ｌ側）に流れるタンブル流が減衰することを防止でき、燃焼室６の中央に流れる空気量を増大させ、タンブル流を強化できる。
【００４４】
また、リブ１４が、吸気口１０と排気口１２との中間部に頂部１４Ａを有する山形形状に形成されているので、リブ１４の吸気口側の側辺１４Ｃに衝突する空気を吸気口側の側辺１４Ｃから頂部１４Ａおよび頂点１４Ｂに向かって円滑に移動させることができる。このため、リブ１４によって吸気抵抗が増大することを防止できる。
【００４５】
以上の結果、燃焼室６において空気と燃料との混合性を向上させることができ、燃焼効率を向上できる。
【００４６】
さらに、リブ１４を山形形状とすることで、燃焼室６の側壁を全体的に湾曲させて空気の流れを調整するものと比べ、リブ１４によって燃焼室６の表面積が増加することを抑制できる。このため、燃焼ガスの冷却損失が増大することを防止できる。
【００４７】
このように本実施例のエンジン１の燃焼室６によれば、燃焼室６内の空気の流動性を向上させ、かつ、燃焼室６の表面積の増加に伴う燃焼ガスの冷却損失を低減できる。
【００４８】
また、リブ１４を凹部７に形成することで、燃焼室６の表面積が増大することを抑制しつつ、燃焼室６の容積を減少できる。このため、圧縮比を高めることができ、エンジン１の出力を増大できる。
【００４９】
また、本実施例のエンジン１の燃焼室６によれば、側壁９は、吸気口１０と排気口１２の間において円弧状に形成される円弧状側壁９Ａを有する。
【００５０】
リブ１４を凹部７の開口縁７ａ側から見た場合に、リブ１４は、吸気口１０と排気口１２との間に位置する頂点１４Ｂと、円弧状側壁９Ａの周方向の一方９ｃと他方９ｄとを個別に連絡する吸気口側の側辺１４Ｃおよび排気口側の側辺１４Ｄと有する扇形に形成されている。
【００５１】
これに加えて、吸気口側の側辺１４Ｃは、頂点１４Ｂから円弧状側壁９Ａに向かうに従って吸気口１０との間隔が広くなる形状に形成されている。
【００５２】
これにより、吸気口１０から側壁９の周辺、すなわち、湾曲面７Ａに流入される空気に対してリブ１４が抵抗となることを防止でき、吸気抵抗が増大することをより効果的に防止できる。この結果、燃焼室６において空気と燃料との混合性をより効果的に向上させることができる。
【００５３】
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００５４】
１...エンジン（内燃機関）、２...シリンダヘッド、３...シリンダブロック、４...シリンダ、５...ピストン、５Ｌ...ピストンの軸線、６...燃焼室、７...凹部、７ａ...開口縁（凹部の開口縁）、８...天井壁、９Ａ...円弧状側壁、９ｃ...円弧状側壁の周方向の一方、９ｄ...円弧状側壁の周方向の他方、１０...吸気口、１２...排気口、１４...リブ、１４Ａ...頂部（リブの頂部）、１４Ｂ...頂点、１４Ｃ...吸気口側の側辺、１４Ｄ...排気口側の側辺
【図１】
2019044704.tif 000003
【図２】
2019044704.tif 000004
【図３】
2019044704.tif 000005
【図４】
2019044704.tif 000006
【図５】
2019044704.tif 000007
【図６】
2019044704.tif 000008
【図７】
2019044704.tif 000009
【図８】
2019044704.tif 000010
【図９】
2019044704.tif 000011
【図１０】
2019044704.tif 000012
【図１１】
2019044704.tif 000013
【図１２】
2019044704.tif 000014
【図１３】
2019044704.tif 000015