(57)【要約】  【課題】  シリンダブロックの背を低くすることができ、ディーゼルエンジンで用いるシリンダブロックを、火花点火式エンジンのシリンダブロックとして転用することができる、火花点火式エンジンとその製造方法を提供する。  【解決手段】  燃焼室となるキャビティ１をピストン２の頂部に設けた火花点火式エンジンにおいて、上死点側を上、下死点側を下と見て、キャビティ１の中央底壁部３とその周囲の周囲底壁部４のうち、周囲底壁部４の上面４ａを中央底壁部３の上面３ａよりも下寄りに形成するに当たり、周囲底壁部４の下面４ｂをコンロッド小端部５の上端５ａよりも下寄りに位置させた。この場合、キャビティ１の周囲底壁部４の上面４ａを、シリンダ中心軸線６と直交する平面に沿う平坦面とするのが望ましい。【選択図】    図１
2005083319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室となるキャビティ(１)をピストン(２)の頂部に設けた火花点火式エンジンにおいて、
上死点側を上、下死点側を下と見て、キャビティ(１)の中央底壁部(３)とその周囲の周囲底壁部(４)のうち、周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を中央底壁部(３)の上面(３ａ)よりも下寄りに形成するに当たり、周囲底壁部(４)の下面(４ｂ)をコンロッド小端部(５)の上端(５ａ)よりも下寄りに位置させた、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載した火花点火式エンジンにおいて、
キャビティ(１)の周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を、シリンダ中心軸線(６)と直交する平面に沿う平坦面とした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した火花点火式エンジンにおいて、
キャビティ(１)の周側壁内面(７)を、下に向かって径が小さくなるテーパ面とした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
【請求項４】
火花点火式エンジンを製造するに当たり、燃焼室となるキャビティ(１)を頂部に設けたピストン(２)を用い、
上死点側を上、下死点側を下と見て、キャビティ(１)の中央底壁部(３)とその周囲の周囲底壁部(４)のうち、周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を中央底壁部(３)の上面(３ａ)よりも下寄りに形成するに当たり、周囲底壁部(４)の下面(４ｂ)をコンロッド小端部(５)の上端(５ａ)よりも下寄りに位置させ、
ディーゼルエンジン(８)で用いるシリンダブロック(９)を、火花点火式エンジン(１０)のシリンダブロック(１１)に転用する、ことを特徴とする火花点火式エンジンの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載した火花点火式エンジンの製造方法において、
キャビティ(１)の周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を、シリンダ中心軸線(６)と直交する平面に沿う平坦面とする、ことを特徴とする火花点火式エンジンの製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載した火花点火式エンジンの製造方法において、
キャビティ(１)の周側壁内面(７)を、下に向かって径が小さくなるテーパ面とする、ことを特徴とする火花点火式エンジンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式エンジンとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の火花点火式エンジンとして、図６に示すものがある(例えば、特許文献１参照)。
これは、本発明と同様、燃焼室となるキャビティ(１０１)をピストン(１０２)の頂部に設けている。しかし、この従来技術は、次の点で本願発明と相違している。すなわち、キャビティ(１０１)の中央底壁部(１０３)とその周囲の周囲底壁部(１０４)のうち、周囲底壁部(１０４)の上面(１０４ａ)を中央底壁部(１０３)の上面(１０３ａ)よりも上寄りに形成しているうえ、周囲底壁部(１０４)の下面(１０４ｂ)がコンロッド小端部(図外)の上端(図外)よりも上寄りに位置する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９５２６１号公報(図１、図２参照)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この従来技術では、次の問題がある。
《問題１》  シリンダブロックの背が高くなる。
キャビティ(１０１)の周囲底壁部(１０４)の上面(１０４ａ)を中央底壁部(１０３)の上面(１０３ａ)よりも上寄りに形成しているため、圧縮比が小さい火花点火式エンジンでは、大きな容積のキャビティ(１０１)を形成する必要上、圧縮比が大きいディーゼルエンジンに比べ、コンロッド小端部からピストン頂面までの寸法が大きくなり、これに合わせてシリンダブロックの背も高くなる。
【０００５】
《問題２》  ディーゼルエンジンで用いるシリンダブロックを、火花点火式エンジンのシリンダブロックとして転用することはできない。
問題１で説明したように、圧縮比が小さい火花点火式エンジンでは、圧縮比が大きいディーゼルエンジンに比べ、シリンダブロックの背が高くなるため、ディーゼルエンジンで用いるシリンダブロックを、火花点火式エンジンのシリンダブロックとして転用することはできない。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決することができる火花点火式エンジンとその製造方法、すなわち、シリンダブロックの背を低くすることができ、ディーゼルエンジンで用いるシリンダブロックを、火花点火式エンジンのシリンダブロックとして転用することができる、火花点火式エンジンとその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、燃焼室となるキャビティ(１)をピストン(２)の頂部に設けた火花点火式エンジンにおいて、
図１(Ａ)に示すように、上死点側を上、下死点側を下と見て、キャビティ(１)の中央底壁部(３)とその周囲の周囲底壁部(４)のうち、周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を中央底壁部(３)の上面(３ａ)よりも下寄りに形成するに当たり、周囲底壁部(４)の下面(４ｂ)をコンロッド小端部(５)の上端(５ａ)よりも下寄りに位置させた、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
本発明では、上死点側を上、下死点側を下と見るため、シリンダが垂直な縦型エンジンの場合には、シリンダを垂直にしたそのままの姿勢で上下関係を観察すればよく、シリンダが水平な横型エンジンやシリンダが傾斜した傾斜型エンジンの場合には、シリンダを垂直な向きにした姿勢で上下関係を観察する。
【０００８】
(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
請求項１に記載した火花点火式エンジンにおいて、
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、キャビティ(１)の周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を、シリンダ中心軸線(６)と直交する平面に沿う平坦面とした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
【０００９】
(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
請求項１または請求項２に記載した火花点火式エンジンにおいて、
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、キャビティ(１)の周側壁内面(７)を、下に向かって径が小さくなるテーパ面とした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
【００１０】
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
火花点火式エンジンを製造するに当たり、図１(Ａ)〜(Ｃ)に示す燃焼室となるキャビティ(１)を頂部に設けたピストン(２)を用い、
図１(Ａ)に示すように、上死点側を上、下死点側を下と見て、キャビティ(１)の中央底壁部(３)とその周囲の周囲底壁部(４)のうち、周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を中央底壁部(３)の上面(３ａ)よりも下寄りに形成するに当たり、周囲底壁部(４)の下面(４ｂ)をコンロッド小端部(５)の上端(５ａ)よりも下寄りに位置させ、
図２及び図３に示すように、ディーゼルエンジン(８)で用いるシリンダブロック(９)を、火花点火式エンジン(１０)のシリンダブロック(１１)に転用する、ことを特徴とする火花点火式エンジンの製造方法。
【００１１】
(請求項５に係る発明)
請求項５に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
請求項４に記載した火花点火式エンジンの製造方法において、
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、キャビティ(１)の周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を、シリンダ中心軸線(６)と直交する平面に沿う平坦面とする、ことを特徴とする火花点火式エンジンの製造方法。
【００１２】
(請求項６に係る発明)
請求項６に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
請求項４または請求項５に記載した火花点火式エンジンの製造方法において、
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、キャビティ(１)の周側壁内面(７)を、下に向かって径が小さくなるテーパ面とする、ことを特徴とする火花点火式エンジンの製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
(請求項１に係る発明)
《効果１》  シリンダブロックの背が高くなることがない。
図１(Ａ)に示すように、周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を中央底壁部(３)の上面(３ａ)よりも下寄りに形成するに当たり、周囲底壁部(４)の下面(４ｂ)をコンロッド小端部(５)の上端(５ａ)よりも下寄りに位置させたため、周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を十分に下げることができる。圧縮比が小さい火花点火式エンジンでは、大きな容積のキャビティ(１)を形成する必要があるが、本発明では、周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を十分に下げることができるため、圧縮比が大きいディーゼルエンジンと同様、コンロッド小端部(５)からピストン頂面までの寸法を大きくする必要がなく、シリンダブロック(１１)の背が高くなることがない。
【００１４】
《効果２》  ディーゼルエンジンで用いるシリンダブロックを、火花点火式エンジンのシリンダブロックとして転用することもできる。
図２及び図３に示す圧縮比が小さい火花点火式エンジン(１０)では、図４及び図５に示す圧縮比が大きいディーゼルエンジン(８)と同様、シリンダブロック(１１)の背が高くなることはないため、ディーゼルエンジン(８)で用いるシリンダブロック(９)を、火花点火式エンジン(１０)のシリンダブロック(１１)として転用することもできる。
【００１５】
(請求項２に係る発明)
《効果３》  小さな圧縮比の設定を効率的に行える。
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、キャビティ(１)の周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を、シリンダ中心軸線(６)と直交する平面に沿う平坦面としたため、湾曲面とする場合と比べ、同じ深さでキャビティ(１)の内容積をより大きくすることができ、小さな圧縮比の設定を効率的に行える。
【００１６】
(請求項３に係る発明)
《効果４》  周囲底壁部を補強することができる。
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、キャビティ(１)の周側壁内面(７)を、下に向かって径が小さくなるテーパ面としたため、キャビティ(１)の周側壁(１２)が下に行くほど肉厚となり、薄肉となりがちな周囲底壁部(４)を補強することができる。
【００１７】
(請求項４に係る発明)
《効果５》  火花点火式エンジンの製造コストを下げることができる。
図４及び図５に示すディーゼルエンジン(８)で用いるシリンダブロック(９)を、図２及び図３に示す火花点火式エンジン(１０)のシリンダブロック(１１)に転用するため、量産化によるシリンダブロックのコスト低減や、部品管理の簡素化により、火花点火式エンジン(１０)の製造コストを下げることができる。
【００１８】
(請求項５に係る発明)
《効果６》  小さな圧縮比の設定を効率的に行える。
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、キャビティ(１)の周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を、シリンダ中心軸線(６)と直交する平面に沿う平坦面とするため、湾曲面とする場合と比べ、同じ深さでキャビティ(１)の内容積をより大きくすることができ、小さな圧縮比の設定を効率的に行える。
【００１９】
(請求項６に係る発明)
《効果７》  周囲底壁部を補強することができる。
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、キャビティ(１)の周側壁内面(７)を、下に向かって径が小さくなるテーパ面とするため、キャビティ(１)の周側壁(１２)が下に行くほど肉厚となり、薄肉となりがちな周囲底壁部(４)を補強することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は本発明の実施形態に係る縦型の火花点火式エンジンを説明する図である。図４及び図５は、図１〜図３のエンジンの製造のために部品を転用する縦型のディーゼルエンジンを説明する図である。
【００２１】
図２及び図３に示す火花点火式エンジン(１０)の構成は、次の通りである。
この火花点火式エンジン(１０)は、ガス燃料とガソリンとを選択して運転するものである。
図３に示すように、シリンダブロック(１１)の上部にシリンダヘッド(１３)を組み付け、このシリンダヘッド(１３)の上部にヘッドカバー(１４)を組み付け、シリンダブロック(１１)の下半部を構成するクランクケース(１５)内にクランク軸(１６)を架設し、シリンダブロック(１１)の上半部を構成するシリンダ(１７)にピストン(２)を内嵌し、クランク軸(１６)とピストン(２)とをコンロッド(１８)で連結している。ピストン(２)とコンロッド(１８)とはピストンピン(１９)で連結している。クランクケース(１５)の下部にオイルパン(２０)を組み付け、シリンダブロック(１１)の前部にギヤケース(２１)を組み付け、ギヤケース(２１)の上部にウォーターポンプ(２２)を設け、ウォーターポンプ軸(２３)にラジエータファン(２４)を取り付けている。図２に示すように、シリンダ(１７)の横に動弁カム軸(２５)を架設し、シリンダヘッド(１３)に点火プラグ(２６)とガス燃料のレギュレータ(２７)を取り付けている。
【００２２】
この火花点火式エンジン(１０)で用いるピストン(２)の構成は、次の通りである。
図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、燃焼室となるキャビティ(１)をピストン(２)の頂部に設けている。図１(Ａ)に示すように、上死点側を上、下死点側を下と見て、キャビティ(１)の中央底壁部(３)とその周囲の周囲底壁部(４)のうち、周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を中央底壁部(３)の上面(３ａ)よりも下寄りに形成するに当たり、周囲底壁部(４)の下面(４ｂ)をコンロッド小端部(５)の上端(５ａ)よりも下寄りに位置させている。図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、キャビティ(１)の周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を、シリンダ中心軸線(６)と直交する平面に沿う平坦面としている。キャビティ(１)の周側壁内面(７)を、下に向かって径が小さくなるテーパ面としている。ピストン(２)の左右のピンボス(２８)にはピストンピン(１９)の両端部を内嵌している。
【００２３】
火花点火式エンジン(１０)の製造方法は、次の通りである。
図２及び図３に示す火花点火式エンジン(１０)を製造するに当たり、上記ピストン(２)を用いるため、図４及び図５に示すディーゼルエンジン(８)のシリンダブロック(９)等の部品を、図２及び図３に示す火花点火式エンジン(１０)のシリンダブロック(１１)等の部品として転用することができる。
【００２４】
部品を転用できる理由は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、このピストン(２)では、周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を中央底壁部(３)の上面(３ａ)よりも下寄りに形成するに当たり、周囲底壁部(４)の下面(４ｂ)をコンロッド小端部(５)の上端(５ａ)よりも下寄りに位置させたため、周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を十分に下げることができる。圧縮比が小さい火花点火式エンジン(１０)では、大きな容積のキャビティ(１)を形成する必要があるが、この実施形態では、周囲底壁部(４)の上面(４ａ)を十分に下げることができるため、圧縮比が大きいディーゼルエンジン(８)と同様、コンロッド小端部(５)からピストン頂面までの寸法を大きくする必要がなく、シリンダブロック(１１)の背が高くなることがない。このように、圧縮比が大きいディーゼルエンジン(８)と同様、シリンダブロック(１１)の背が高くなることはないため、図４及び図５に示すディーゼルエンジン(８)で用いるシリンダブロック(９)を、図２及び図３に示す火花点火式エンジン(１０)のシリンダブロック(１１)として転用することができるのである。
【００２５】
図４及び図５に示すディーゼルエンジン(８)の構成は、次の通りである。
図５に示すように、シリンダブロック(９)の上部にシリンダヘッド(３５)を組み付け、このシリンダヘッド(３５)の上部にヘッドカバー(３４)を組み付け、シリンダブロック(９)の下半部を構成するクランクケース(３６)内にクランク軸(２９)を架設し、シリンダブロック(９)の上半部を構成するシリンダ(３７)にピストン(３８)を内嵌し、クランク軸(２９)とピストン(３８)とをコンロッド(３０)で連結している。ピストン(３８)とコンロッド(３０)とはピストンピン(３２)で連結している。クランクケース(３６)の下部にオイルパン(３９)を組み付け、シリンダブロック(９)の前部にギヤケース(３１)を組み付け、ギヤケース(３１)の上部にウォーターポンプ(４０)を設け、ウォーターポンプ軸(４１)にラジエータファン(４２)を取り付けている。図４に示すように、シリンダ(３７)の横に動弁カム軸(３３)を架設し、シリンダヘッド(３５)に副燃焼室(４３)を設け、ここに燃料噴射ノズル(４４)を臨ませ、燃料噴射ノズル(４４)を燃料噴射管(４５)を介して燃料噴射ポンプ(４６)に接続している。燃料噴射ポンプ(４６)は燃料噴射カム軸(４７)で駆動する。
【００２６】
ディーゼルエンジン(８)から火花点火式エンジン(１０)に転用されている部品は、次の通りである。
図２及び図３に示すように、ディーゼルエンジン(８)のシリンダブロック(９)とヘッドカバー(３４)とクランク軸(２９)とコンロッド(３０)とギヤケース(３１)とピストンピン(３２)とウォーターポンプ軸(４１)と動弁カム軸(３３)とを、火花点火式エンジン(１０)の対応する部品であるシリンダブロック(１１)とヘッドカバー(１４)とクランク軸(１６)とコンロッド(１８)とギヤケース(２１)とピストンピン(１９)とウォーターポンプ軸(４１)と動弁カム軸(２５)に転用している。
【００２７】
ディーゼルエンジン(８)から転用されていない火花点火式エンジン(９)の固有の部品は、次の通りである。
図２及び図３に示すように、ピストン(２)とシリンダヘッド(１３)とオイルパン(２０)とラジエータファン(２４)と点火プラグ(２６)とガス燃料のレギュレータ(２７)とは、火花点火式エンジン(９)の固有の部品であり、ディーゼルエンジン(８)からは転用されていない。
図４及び図５に示すように、これらに対応するディーゼルエンジン(８)のピストン(３８)とシリンダヘッド(１３)とオイルパン(３９)とウォーターポンプ軸(４１)とラジエータファン(４２)と燃料噴射ノズル(４４)と燃料噴射管(４５)と燃料噴射ノズル(４４)と燃料噴射カム軸(４７)とは、ディーゼルエンジン(８)の固有の部品であり、火花点火式エンジン(１０)に転用されていない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る火花点火式エンジンとその製造方法で用いるピストンを説明する図で、図１(Ａ)はコンロッドに取り付けたピストンの縦断面図、図１(Ｂ)はピストンの縦断面図、図１(Ｃ)は図１(Ｂ)のＣ−Ｃ線断面図、図１(Ｄ)は図１(Ｃ)のＤ−Ｄ線断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る火花点火式エンジンの縦断正面図である。
【図３】図２のエンジンの縦断側面図である。
【図４】図２または図３のエンジンに部品を転用するディーゼルエンジンの縦断正面図である。
【図５】図４のディーゼルエンジンの縦断側面図である。
【図６】従来技術に係るピストンの縦断正面図である。
【符号の説明】
【００２９】
(１)… キャビティ、(２)… ピストン、(３)… 中央底壁部、(３ａ)… 上面、(３ｂ)…、(４)… 周囲底壁部、(４ａ)… 上面、(４ｂ)… 下面、(５)… コンロッド小端部、(５ａ)… 上端、(６)… シリンダ中心軸線、(７)… 周側壁内面、(８)… ディーゼルエンジン、(９)… シリンダブロック、(１０)… 火花点火式エンジン、(１１)… シリンダブロック。
【図１】
2005083319.tif 000003
【図２】
2005083319.tif 000004
【図３】
2005083319.tif 000005
【図４】
2005083319.tif 000006
【図５】
2005083319.tif 000007
【図６】
2005083319.tif 000008