(57)【要約】【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だけでなく掃気量が増加できる燃焼室を提供する。【解決手段】  ３個の吸気弁の第２底面の中心を結ぶ正立した第２三角形７の内側に、３個の排気弁の第１底面の中心を結ぶ一つの頂点が下向きの逆立ちした第１三角形８の大部分が位置する。第１三角形８よりも第２三角形７が大きい。３個のスキッシュエリア空間６と点火プラグ４の間に３個の排気弁が位置する。第１吸気弁１２の開弁期間と第１排気弁９の開弁期間だけが、排気上死点時を挟んでオーバーラップする。燃焼行程中のビストンの少量の下降による温度低下作用によって、スキッシュエリア空間に移動された混合気部分の温度上昇が制限され、耐ノッキング性が向上する。【選択図】  図１
2017193967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火式４サイクルエンジンの一つの燃焼室において、
シリンダーの中心軸付近に点火プラグが設置され、
３個の排気弁の底面である３個の第１底面の３個の中心を結ぶ直線によって第１三角形が形成され、前記第１三角形の中に前記点火プラグが位置し、
３個の吸気弁の３個の底面である第２底面が前記シリンダーの内周の一部の近くに設置され、３個の前記第２底面の３個の中心を結ぶ直線によって第２三角形が形成され、
前記第２三角形の一つの頂点が上向きに設置される時に、前記第１三角形の一つの頂点が下向きに逆立ちして設置され、前記第２三角形の中に前記第１三角形の大部分が位置し、
前記点火プラグの中心電極から前記第２三角形の角を経由して前記第２底面の外周に到達する第２直線よりも前記中心電極から前記第１三角形の角を経由して前記第１底面の外周に到達する第１直線が短く設定され、
３個のスキッシュエリア空間が前記内周の他の一部に隣接して形成され、３個の前記スキッシュエリア空間と前記点火プラグの間に３個の前記排気弁が位置し、
第３直線は前記中心電極から前記第１三角形の前記角を経由した後に前記スキッシュエリア空間を経由して前記内周に達する直線であり、
前記第３直線上の前記スキッシュエリア空間を通る直線部分の長さは前記スキッシュエリア空間に隣接する前記第１底面の前記直径の４０％よりも長く設定され、
第１吸気弁と第２吸気弁の間に第３排気弁が位置し、前記第２吸気弁と第３吸気弁の間に第１排気弁が位置し、前記第３吸気弁と前記第１吸気弁の間に第２排気弁が位置し、
前記第１吸気弁と前記第１排気弁の間に前記点火プラグが位置し、
前記第１吸気弁の開弁時期が排気上死点時前に設定され、前記第１排気弁の閉弁時期が排気上死点時後に設定され、
前記第１吸気弁の開弁期間と前記第１排気弁の開弁期間が排気上死点時を挟んでオーバーラップし、
前記第１吸気弁の開弁時期から排気上死点時直前までの期間内に、前記第２排気弁と前記第３排気弁が閉弁し、
排気上死点時直後から前記第１排気弁の閉弁時期直前までの期間内に、前記第２吸気弁と前記第３吸気弁が開弁する事を特徴とする６弁式燃焼室。
【請求項２】
上死点時に前記ビストンの第１上面が前記第１底面に対面し、
上死点時の前記第１上面と前記第１底面の間に第１空間が形成され、
前記第１空間は前記点火ブラグの隣に位置し、
上死点時の前記第１空間の前記シリンダーの前記中心軸の方向の間隔が前記第１底面の直径の３０％未満に設定される事を特徴とする前記請求項１に記載された６弁式燃焼室。
【請求項３】
上死点時の前記ビストンの第３上面と前記第２吸気弁の間に１個目の第２空間が形成され、上死点時の前記ビストンの前記第３上面と前記第３吸気弁の間に２個目の第２空間が形成され、
前記１個目と前記２個目の２つの前記第２空間の圧縮上死点時の間隔が前記第２底面の直径の３０％未満に設定される事を特徴とする前記請求項１と前記請求項２のいずれか一つの請求項に記載された６弁式燃焼室。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式４サイクルエンジンの掃気と耐ノッキング性の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
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弁式燃焼室は、シリンダーの内周に隣接して排気弁が２個設置される。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。
特許文献１の図６を図８として示す。前記４弁式燃焼室と同様に、特許文献１燃焼室の圧縮比と耐ノッキング性は、制限されていた。
【０００３】
以下の長文の資料であるTales of Cams, Vales, & Combustion chambers  http://www.italian.sakura.ne.jp/bad_toys/engine/engine01.htmlの終わりの部分に、５バルブエンジンの燃焼室と６バルブエンジンの燃焼室と７バルブエンジンと８バルブエンジンの燃焼室が紹介されている。
ヤマハのＧＥＮＥＳＩＳやトヨタの４ＡＧやＦｅｒｒａｒｉ-Ｆ３５５の５バルブ燃焼室は、３個の吸気弁と２個の排気弁を持ち、２個の排気弁がシリンダーの内周に隣接して設置される。
図９に示すＭａｓｅｒａｔｉの６バルブエンジンと特許文献３のＦＥＲＲＡＲＩのエンジンの燃焼室は、連なって設置される３個の排気弁と３個の吸気弁を持ち、３個の排気弁がシリンダーの内周に隣接して設置される。
ＹＡＭＡＨＡの７バルブＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌエンジンは、４個の吸気弁と３個の排気弁を持ち、３個の排気弁がシリンダーの内周に隣接して設置される。
ＤＵＣＡＴＩのＳＵＰＥＲＰＡＮＴＡＨのＲｏｍａｎｅｌｌｉエンジンは、４個の吸気弁と２個の排気弁を持ち、２個の排気弁がシリンダーの内周に隣接して設置される。
ＨＯＮＤＡのＮＲの８バルブエンジンは、連なって設置される４個の排気弁を持ち、４個の排気弁がシリンダーの内周に隣接して設置される。
前記４弁式燃焼室と同様に、上記の５バルブと６バルブと７バルブと８バルブの燃焼室では、圧縮比と耐ノッキング性が制限されていた。
【０００４】
図１０に示す特許文献２のエンジンは、符号６に示す３個の排気弁を持つが、３個の排気バルブの内の２個の排気弁がシリンダーの内周に隣接して設置される。従って、シリンダーの内周に隣接して設置される２個の排気弁とシリンダーの内周の間に、スキッシュエリアが設置されない。また、特許文献２には、耐ノッキング性の向上に関する記載が存在しない。                  
【特許文献１】特開平６−０８１６５１  筒内噴射型内燃機関
【特許文献２】特開平７−１２７４５８  ＪＰＡ−１９９５１２７４５８                  ４サイクルエンジン    川崎重工業株式会社
【特許文献３】特開平６−０５０１１１      ＪＰＡ−１９９４０５０１１１            シリンダに多数のバルブを具備した特に内燃機関用タイミング機構    ＦＥＲＲＡＲＩ  ＳＯＣＩＥＴＡ  ＰＥＲ  ＡＺＩＯＮＩ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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だけでなく掃気量も増加できる４サイクルエンジンの燃焼室の提供です。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本出願の６弁式燃焼室は、火花点火ピストン式４サイクルエンジンの燃焼室です。本出願の一つの燃焼室は、以下の特徴を持つ。
シリンダーの中心軸付近に、点火プラグが設置される。
３個の排気弁の底面である３個の第１底面の３個の中心を結ぶ直線によって、第１三角形が形成される。前記第１三角形の中に、前記点火プラグが位置する。
３個の吸気弁の底面である第２底面が、前記シリンダーの内周の一部の近くに設置される。３個の前記第２底面の３個の中心を結ぶ直線によって、第２三角形が形成される。
前記第２三角形の一つの頂点が上向きの時に、前記第２三角形の中に一つの頂点が下向きに逆立ちした前記第１三角形の大部分が位置する。
前記点火プラグの中心電極から前記第２三角形の角を経由して前記第２底面の外周に到達する第２直線よりも、前記中心電極から前記第１三角形の角を経由して前記第１底面の外周に到達する第１直線が短く設定される。
上死点時に３個のスキッシュエリア空間が、前記内周の他の一部に隣接して形成される。３個の前記スキッシュエリア空間と前記点火プラグの間に、３個の前記排気弁が位置する。
第３直線は、前記中心電極から前記第１三角形の前記角を経由した後に前記スキッシュエリア空間を経由して前記内周に達する直線です。
前記第３直線上の前記スキッシュエリア空間を通る直線部分の長さは、前記スキッシュエリア空間に隣接する前記第１底面の前記直径の４０％よりも長く設定される。
第１吸気弁と第２吸気弁の間に、第３排気弁が位置する。前記第２吸気弁と第３吸気弁の間に、第１排気弁が位置する。前記第３吸気弁と前記第１吸気弁の間に、第２排気弁が位置する。
前記第１吸気弁と前記第１排気弁の間に、前記点火プラグが位置する。
前記第１吸気弁の開弁時期が、排気上死点時前に設定される。
前記第１排気弁の閉弁時期が、排気上死点時後に設定される。
前記第１吸気弁の開弁期間と前記第１排気弁の開弁期間が、排気上死点時を挟んでオーバーラップする。
前記第１吸気弁の開弁時期から排気上死点時直前までの期間内に、前記第２排気弁と前記第３排気弁が閉弁する。
排気上死点時直後から前記第１排気弁の閉弁時期直前までの期間内に、前記第２吸気弁と前記第３吸気弁が開弁する。
【０００７】
以下の第１から第４までの作用によって、耐ノッキング性が向上する。
第１の作用が説明される。
３個のスキッシュエリア空間は、３個の第１空間とシリンダーの内周の間に位置する。３個の第１空間と３個の排気弁は、点火ブラグと３個のスキッシュエリア空間の間に位置する。
この為、火炎が点火ブラグから３個の排気弁の底面に向かって伝播する時、既燃焼ガスの膨張によって、３個の第１空間内の混合気の一部分は、３個のスキッシュエリア空間に移動され、３個のスキッシュエリア空間で圧縮される。
３個のスキッシュエリア空間に移動された混合気部分は、排気弁よりも低温度の壁面に触れて冷却される。
また、燃焼行程中のビストンの下降量は、上死点から下死点までのビストンのストローク量に比較して小さな値ですが、３個のスキッシュエリア空間のシリンダー中心軸方向の上死点時の間隔に近い値です。この為、燃焼行程中のビストンの下降によって、３個のスキッシュエリア空間は、容積が急激に増加する。
第３直線上の３個のスキッシュエリア空間を通る直線部分の距離は、３個のスキッシュエリア空間に隣接する第１底面の直径の４０％よりも長く設定される。この為、３個のスキッシュエリア空間は、広く形成されている。
それらの結果、３個のスキッシュエリア空間の容積の増加による温度低下作用によって、３個の第１空間を経てスキッシュエリア空間に移動された混合気部分の圧縮による温度上昇が制限される。
また、３個のスキッシュエリア空間内の容積は小さい。
従って、燃焼行程中に圧力の急激な上昇が発生し難い。
【０００８】
第２の作用が説明される。
３個の第１空間と排気弁の３個の第１底面は、３個のスキッシュエリア空間よりも点火ブラグの近くに位置し、シリンダーの内周から離れて位置し、シリンダーの内周に隣接しない。３個の第１空間は、前記点火プラグの隣に位置する。
この為、３個の第１空間内の混合気は、燃焼行程の前期から中期までに燃焼する。この期間の燃焼圧力値は、燃焼行程の後期の燃焼圧力値よりも低い。
この為、排気弁の底面に面した混合気の燃焼中に、燃焼圧力の急激な上昇は発生しない。
【０００９】
第３の作用が説明される。
圧縮行程の終期に３個のスキッシュエリア空間から流失するスキッシュ流の多くが、排気弁の底面に面して高熱化した混合気部分を点火ブラグ方向に移動させる。
３個のスキッシュエリア空間の混合気の温度は、排気弁の底面に面した混合気部分の温度よりも低い。
すると、排気弁の底面に面した燃焼開始時の混合気の温度を低下させる。すると、燃焼圧力値の急激な上昇が制限され、耐ノッキング性が向上する。
【００１０】
以下に、従来例に記載された燃焼室と本願の燃焼室とを比較する。
ヤマハやトヨタやＦｅｒｒａｒｉの５バルブエンジンの燃焼室とＭａｓｅｒａｔｉの６バルブエンジンと特許文献３のエンジンの燃焼室とＹＡＭＡＨＡの７バルブ燃焼室とＤＵＣＡＴＩのＲｏｍａｎｅｌｌｉ燃焼室とＨＯＮＤＡのＮＲの８バルブ燃焼室では、排気弁がシリンダーの内周に隣接して位置する。
従って、これらの従来例に記載された燃焼室では、本願と同様な広いスキッシュエリア空間が存在しない。
【００１１】
従って、これらの従来例に記載された燃焼室では、火炎が点火ブラグから排気弁の底面に向かって伝播する時、既燃焼ガスの膨張によって、排気弁の底面に面した混合気は、本願と同様な広いスキッシュエリア空間に移動できず、排気弁の底面に面した領域の内のシリンダー内壁側の領域で圧縮される。
シリンダー内壁側の領域で圧縮される混合気部分は、排気弁に触れて加熱される。
従って、これらの従来例に記載された燃焼室は、第１と第２の作用を行えない。
特許文献２の６バルブエンジンでは、２個の排気弁がシリンダーの内周に隣接している。従って、特許文献２のシリンダーの内周に隣接している２個の排気弁とシリンダーの内周の間に、本願と同様な広いスキッシュエリア空間が存在しない。従って、特許文献２は、第１の作用を行えない。
また、特許文献２の３個の排気弁の直径は、本願のエンジンとＭａｓｅｒａｔｉの６バルブエンジンよりも小さくなり、排気抵抗が増し、本願よりもトルクが低下する。
【００１２】
第４の作用が説明される。
排気上死点時前の第１吸気弁の開弁時は、吸気ポート内よりも燃焼室内の圧力が高い。すると、第１吸気弁の開弁時に、燃焼室内の既燃焼ガスが吸気ポート内に進入する。その後、最後に吸気ポート内に進入した既燃焼ガスが、最初に燃焼室内に戻る。
その後、既燃焼ガスと混じった吸気が、燃焼室内に流入し、第１排気弁の方向に流れる。
その後、既燃焼ガスと混じっていない吸気が燃焼室内に流入する。
燃焼室内に流入する吸気によって、点火プラグと第１排気弁の間に存在する既燃焼ガスが、第１排気弁の排気ポートへ押し出される。
オーバーラップする期間を設けて掃気をする事は、慣用技術です。しかし、第１吸気弁の開弁期間と第１排気弁の開弁期間だけが排気上死点時を挟んでオーバーラップする事は、独自技術です。
また、これ以降の作用は、本願の独自の作用です。
第１吸気弁から既燃焼ガスと混じった吸気が燃焼室内に流入した時、第２排気弁と第３排気弁は、ほとんど閉じている。この為、第１吸気弁から流入した酸素は、第２排気弁と第３排気弁の排気ポートへ流失しない。すなわち、本発明では、第１吸気弁と第２排気弁の間の空間が、掃気通路に設定されない。また、第１吸気弁と第３排気弁の間の空間が、掃気通路に設定されない。
第１排気弁の閉弁時に、第２吸気弁と第３吸気弁のリフト量は、ごく僅かです。この為、第２吸気弁と第３吸気弁から流入する吸気は、第１排気弁の排気ポートへ流失しない。すなわち、本発明では、第２吸気弁と第３排気弁の間の空間が、掃気通路に設定されない。また、第３吸気弁と第２排気弁の間の空間が、掃気通路に設定されない。
上記の掃気通路に関する複数の設定に加えて、第１吸気弁の開弁期間と第１排気弁の開弁期間がオーバーラップする事と従来例よりも広い３個のスキッシュエリア空間が燃焼室の周辺部に設置される事によって、第１吸気弁以外の吸気弁から燃焼室に吸気がほとんど流入せず、第１排気弁以外の排気弁から既燃焼ガスがほとんど流失せず、燃焼室の中央空間に多くの混合気が集まる。
すると、第１吸気弁と第１排気弁の間の空間が、従来の４弁式燃焼室の吸気弁から排気弁までの距離よりも長い掃気通路になる。この為に、従来の４弁式燃焼室よりも、オーバーラップ期間を長く設定できる。
すると、掃気効率と掃気量が増加し、残留ガス量が減少し、更に耐ノッキング性が向上する。
そして、オーバーラップ期間を適切に設定する時、残留ガスの掃気と同時に、排気ポートへ吸気の酸素の流失が防げる。
その結果、三元触媒による排気ガスの浄化と掃気量の増加が両立できる。
【００１３】
従来の４弁式のエンジンと特許文献２のエンジンでは、排気弁の隣に吸気弁が位置し、長い掃気通路を設置できない。この為、オーバーラップ期間を長く設定すると、排気管に排気が流失し、三元触媒による排気ガスの浄化ができない。この為、オーバーラップ期間を短く設定する。すると、掃気量が減少する。
従って、これらの従来のエンジンは、第４の作用を行えない。
Ｍａｓｅｒａｔｉの６バルブエンジンと特許文献３のエンジンでは、排気弁と点火プラグが離れて位置し、シリンダー内周と排気弁の間に本願よりも広いスキッシュエリア空間を形成できず、燃焼室の全体に混合気が分布する。従って、これらのエンジンは、燃焼室の中央部多くの混合気を集められず、掃気効率を向上できず、第４の作用が行えない。
【００１４】
本発明による効果が説明される。
第１から第４までの作用によって、本発明は、高圧縮比化が可能になり、前記の４弁式燃焼室よりも熱効率が向上する。
第４の作用によって、掃気効率が向上する。そして、三元触媒による排気ガスの浄化と掃気量の増加が両立できる。これは、本願の独自の効果です。
ピストンのストロークをシリンダーのボアよりも短く設定する時、本発明は、圧縮比を下げる事なく、過給によって、自然吸気式の４弁式燃焼室よりも混合気量とトルクを増加できる。従って、ダウンサイジングが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の第１実施例を説明する。
図１の点の集まりで示す３個のスキッシュエリア空間６は、上死点時にシリンダー１の内周の他の一部に隣接して形成される。スキッシュエリア空間６は、３個の排気弁９と１０と１１に隣接する。３個の排気弁９と１０と１１は、シリンダー１の内周から離れて位置する。なお、シリンダー１の内周の他の一部は、内周の一部とは異なる。
上死点時の３個のスキッシュエリア空間６と１個の点火プラグ４の間に、３個の排気弁９と１０と１１が位置する。
図２の第３直線１７上の図１の点の集まりで示すスキッシュエリア空間６を通る直線部分の距離が、スキッシュエリア空間６に隣接する排気弁の第１底面の直径の４０％よりも長く設定される。
上記の構成要素が、本発明の第１の特徴です。
【００１６】
一つの燃焼室３に、３個の吸気弁１２と１３と１４と３個の排気弁９と１０と１１が設置される
第１吸気弁１２と第２吸気弁１３と第３吸気弁１４の底面である第２底面が、シリンダー１の内周の一部に隣接して、燃焼室３の固定壁面の周辺部に設置される。第２底面が隣接する内周の一部は、スキッシュエリア空間６が隣接する内周の他の一部とは異なる。
３個の吸気弁１２と１３と１４の３個の第２底面の３個の中心を結ぶ一点鎖線によって、仮想的な第２三角形７が形成される。
第１排気弁９と第２排気弁１０と第３排気弁１１の底面である第１底面が、燃焼室３の固定壁面に設置される。第１底面は、シリンダー１の内周から離れて位置し、シリンダー１の内周に隣接しない。
３個の排気弁９と１０と１１の３個の第１底面の３個の中心を結ぶ二点鎖線によって、仮想的な第１三角形８が形成される。
第１三角形８の中に、点火プラグ４が位置する。
図２に示す様に、点火プラグ４の中心電極から吸気弁の第２底面の中心を経由して前記第２底面の外周に到達する第２直線１９の長さよりも、中心電極から排気弁の第１底面の中心を経由して第１底面の外周に到達する第１直線１８の長さが短く設定される。吸気弁の第２底面の中心は、第２三角形７の角に等しい。排気弁の第１底面の中心は、第１三角形８の角に等しい。
すると、図１に示す様に、第１三角形８よりも第２三角形７は大きく設定される。
【００１７】
スキッシュエリア空間６に関して説明する。
燃焼室３の３個の第１固定壁面と上死点時のピストン２の３個の第１上面２０との間に、３個のスキッシュエリア空間６が形成される。
第１固定壁面は、シリンダー１の内周の他の一部と３個の排気弁９と１０と１１の間に位置し、図１の３個のスキッシュエリア空間６が面する壁面です。
ピストン２の３個の第１上面２０は、ピストン２の上面の周辺部に位置する。
図３では、３個のスキッシュエリア空間６の内の第１排気弁９に隣接するスキッシュエリア空間６だけが、燃焼室３の左端に示される。
図３の点線で示す第２排気弁１０に隣接するスキッシュエリア空間６が、断面に垂直な方向における奥側に存在する。しかし、図３では、第２排気弁１０に隣接するスキッシュエリア空間６の表示を省略する。
燃焼室壁面にカーボンが堆積した時に、ピストン２の第１上面２０と排気弁の底面の衝突を防止しなくてはならない。しかし、３個のスキッシュエリア空間のシリンダー中心軸方向の上死点時の間隔が狭く設定される程、前記第１の作用の効果が増加する。この為に、３個のスキッシュエリア空間のシリンダー中心軸方向の上死点時の間隔は、狭く設定される。
上記の間隔の一例を示す。ピストンのストロークが８０ｍｍ未満に設定される時は、１ｍｍ前後の狭い間隔です。しかし、ピストンのストロークが８０ｍｍ以上に設定される時は、１．５ｍｍ前後の間隔に設定できる。前記の間隔は、上記の一例に限定されない。
吸気弁１２と１３と１４の付近の混合気もスキッシュエリア空間６に流入する。従って、図１の点の集まりに示す様に、スキッシュエリア空間６を排気弁の底面の両側に位置する吸気弁１２と１３と１４の底面の外周付近まで拡張すると、第１の作用による効果が拡大する。
【００１８】
第２三角形７と第１三角形８の相互の位置関係を説明する。
第２三角形７の一つの頂点が上向きの場合に、第１三角形８の一つの頂点が下向きに逆立ちし、第２三角形７の中に第１三角形８の大部分が位置する。この場合、第１三角形８は逆三角形です。
【００１９】
以下に、吸気弁と排気弁の位置関係を説明する。
第１吸気弁１２と第２吸気弁１３の間に、第３排気弁１１が位置する。そして、第２吸気弁１３と第３吸気弁１４の間に、第１排気弁９が位置する。そして、第３吸気弁１４と第１吸気弁１２の間に、第２排気弁１０が位置する。
そして、第１吸気弁１２と第１排気弁９の間に、点火プラグ４が位置する。第２吸気弁１３と第２排気弁１０の間に、点火プラグ４が位置する。第３吸気弁１４と第３排気弁１１の間に、点火プラグ４が位置する。
【００２０】
３個の吸気弁の開弁時期と３個の排気弁の閉弁時期に関する構成について説明する。
第１吸気弁１２の開弁時期が排気上死点時前に設定される。第１排気弁９の閉弁時期が排気上死点時後に設定される。
オーバーラップする期間を設けて掃気する事は、慣用技術です。しかし、第１吸気弁１２の開弁期間と第１排気弁９の開弁期間だけが排気上死点時を挟んでオーバーラップする事は、独自技術です。
また、以下の構成は、独自技術です。
第２排気弁１０と第３排気弁１１の２つの閉弁時期を第１吸気弁１２の開弁時期よりも前に設定すると、第１吸気弁１２から流入する吸気が第２排気弁１０と第３排気弁１１から流失しない。しかし、第２排気弁１０と第３排気弁１１から流失する既燃焼ガス量が減少する。そして、既燃焼ガスが燃焼室内に多く残留する。
これに対して、第１実施例では、第２排気弁１０と第３排気弁１１の２個の閉弁時期が、第１吸気弁１２の開弁時期から排気上死点時の直前までの期間内に設定される。
第２排気弁１０と第３排気弁１１の２個の閉弁時期の設定の一例を示す。なお、この２個の閉弁時期の設定は、以下の一例に限定されない。
第２排気弁１０と第３排気弁１１が排気上死点時前１０度に閉弁する事に加えて第１吸気弁１２が排気上死点時前２５度に開弁する場合、第１吸気弁１２から実際に酸素が燃焼室内に流入を始める排気上死点時前１５度付近の時期に、第２排気弁１０と第３排気弁１１はほとんど閉弁している。従って、この設定の場合に、第２排気弁１０と第３排気弁１１がクランク角度で１５度だけ閉弁時期を遅らせる事ができ、既燃焼ガスの残留量を制限できる。
【００２１】
第２吸気弁１３と第３吸気弁１４の開弁時期を第１排気弁９の閉弁時期の後に設定すると、第２吸気弁１３と第３吸気弁１４から流入する吸気が第１排気弁９と第２排気弁１０と第３排気弁１１から流失しない。しかし、第２吸気弁１３と第３吸気弁１４の開弁期間が短くなり、吸気量が減少する。
これに対して、第１実施例では、第２吸気弁１３と第３吸気弁１４の２個の開弁時期が、排気上死点時直後から第１排気弁９の閉弁時期の直前までの期間内に設定される。
第２吸気弁１３と第３吸気弁１４の開弁時期の設定の一例を示す。なお、この２個の開弁時期の設定は、以下の一例に限定されない。
第２吸気弁１３と第３吸気弁１４が排気上死点時後１０度に開弁して第１排気弁９が排気上死点時後２５度に閉弁する場合、排気上死点時後２０度付近の時期に、第２吸気弁１３と第３吸気弁１４から吸気が燃焼室内にほとんど流入せず、第１排気弁９はほとんど閉弁している。従って、この設定の場合に、吸気量の前記の減少を制限する事ができる。
上記の３個の吸気弁の開弁時期と３個の排気弁の閉弁時期に関する設定が、本発明の第２の特徴です。
【００２２】
第１実施例の吸気ポートと排気ポートの方向に関する構成を説明する。
第１排気弁９と第２排気弁１０と第３排気弁１１の排気ポートは、シリンダー１の内周の内側の範囲では放射状に形成される。
第１排気弁９の排気ポートは、６時方向に伸びる。
第２排気弁１０の排気ポートは、２時方向に伸びる。
第３排気弁１１の排気ポートは、１０時方向に伸びる。
第２吸気弁１３と第３吸気弁１４の吸気ポートは図２の下方に伸び、第１吸気弁１２の吸気ポートは図２の上方である１２時方向に伸びる。
第２排気弁１０と第３排気弁１１の排気マニホールドは、シリンダー１の内周の外側の範囲では、シリンダーヘッドをシリンダーブロックに固定する為のボルトに隣接して設置される。
図２の左右方向に描かれた４点鎖線２４は、カムシャフト中心軸とクランクシャフト中心軸に平行な鎖線です。
しかし、本発明の３個の吸気弁１２と１３と１４吸気ポートの方向は、第１実施例に限定されない。また、本発明の３個の排気弁９と１０と１１と吸気ポートの方向は、第１実施例に限定されない。
吸気ポートと排気ポートの方向に関する第１実施例と異なる構成は、第２実施と第３実施で説明する。
【００２３】
図４を使って、第２実施例を説明する。
第２実施例と第１実施例との相違点は、吸気ポートの方向と排気ポートの方向に関する構成だけです。この為、第２実施例は、第１実施例との相違点だけを説明する。
第１排気弁９の排気ポートは、２時方向に伸びる。
第２排気弁１０の排気ポートは、１０時方向に伸びる。
第３排気弁１１の排気ポートは、６時方向に伸びる。
第２吸気弁１３と第１吸気弁１２の吸気ポートは図４の下方に伸び、第３吸気弁１４の吸気ポートは図４の上方である１２時方向に伸びる。
【００２４】
図５を使って、第３実施例を説明する。
第３実施例と第１実施例との相違点は、吸気ポートの方向と排気ポートの方向に関する構成だけです。
第１排気弁９の排気ポートは、１０時方向に伸びる。
第２排気弁１０の排気ポートは、６時方向に伸びる。
第３排気弁１１の排気ポートは、２時方向に伸びる。
第３吸気弁１４と第１吸気弁１２の吸気ポートは図５の下方に伸び、第２吸気弁１３の吸気ポートは図５の上方である１２時方向に伸びる。
【００２５】
図６を使って、第４実施例を説明する。
第４実施例は、第１から第３までの実施例に以下の構成を加える。
上死点時に３個のビストン２の第２上面２１が、排気弁９と１０と１１の第１底面に対面する。
上死点時の３個の第２上面２１と３個の排気弁の第１底面の間に、３個の第１空間２２が形成される。
図６では、第１排気弁９の断面に対面する第２上面２１が描かれる。そして、点線で示される第２排気弁１０に対面する第２上面２１が、断面に垂直な方向における奥側に存在する。
第１空間２２は、点火ブラグ４の隣に位置し、シリンダー１の内周に隣接しない。
上死点時の第１空間２２のシリンダー中心軸方向の距離が、排気弁９と１０と１１の第１底面の直径の３０％未満に設定される。その結果、点火ブラグ付近の既燃焼ガスの膨張によって、第１空間２２の混合気の多くがスキッシュエリア空間６に移動し、第１の作用が強化され、耐ノッキング性が向上する。
第１空間２２の間隔が狭い程、耐ノッキング性が向上する。
【００２６】
図７を使って、第５実施例を説明する。
第５実施例は、第１から第４までの実施例に以下の構成を加える。
上死点時のビストン２の第３上面と第２吸気弁１３の間に、１個目の第２空間２３が形成され、上死点時のビストン２の第３上面と第３吸気弁１４の間に、２個目の第２空間１３が形成される。
そして、１個目と２個目の２つの第２空間２３の圧縮上死点時の間隔が、第２底面の直径の３０％未満に設定される。
図７では、第１排気弁９の底面に面して第２上面２１が存在し、断面に垂直な方向における第２上面２１よりも奥側に２個目の第２空間２３が存在する。
これらによって、第１吸気弁１２と第３吸気弁１４と第２吸気弁１３と第１排気弁９と第３吸気弁１４と第２排気弁１０によって囲まれる燃焼室の中央部空間に多くの混合気が、集中する。
３個の吸気弁と３個の排気弁によって囲まれる空間の中に、第１吸気弁１２と第１排気弁９の間の掃気通路が位置している。
この為、前記第４の作用による効果が、第１実施例よりも増大する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ピストン上面からシリンダーヘッド下面を見た第１実施形態の燃焼室の平面図。
【図２】第１直線と第２直線と第３直線を説明する第１実施形態の平面図。
【図３】第３直線を含む垂直平面によって切断された第１実施形態の燃焼室の排気上死点時の断面図。
【図４】第２実施形態の平面図。
【図５】第３実施形態の平面図。
【図６】第４実施形態の排気上死点時の断面図。
【図７】第５実施形態の圧縮上死点時の断面図。
【図８】特許文献１の図。
【図９】非特許文献のＭａｓｅｒａｔｉの６バルブ燃焼室の図。
【図１０】特許文献２の図。
【符号の説明】
【００２８】
１・・・シリンダー
２・・・ピストン
３・・・燃焼室
４・・・点火プラグ
５・・・シリンダーヘッド
６・・・スキッシュエリア空間
７・・・３個の吸気弁の３個の第２底面の中心を結ぶ鎖線で作られる仮想的な第２三角形
８・・・３個の排気弁の３個の第１底面の中心を結ぶ鎖線で作られる仮想的な第１三角形
９・・・第１排気弁
１０・・・第２排気弁
１１・・・第３排気弁
１２・・・第１吸気弁
１３・・・第２吸気弁
１４・・・第３吸気弁
１５・・・１点鎖線
１６・・・２点鎖線
１７・・・第３直線
１８・・・第１直線
１９・・・第２直線
２０・・・ビストンの第１上面
２１・・・ビストンの第２上面
２２・・・第１上面と第１底面の間に形成される第１空間
２３・・・第２吸気弁と第３吸気弁の２つの底面に面して上死点時に形成される第２空間
２４・・・カムシャフト中心軸とクランクシャフト中心軸に平行な鎖線
２５・・・従来例の排気弁
２６・・・従来例の吸気弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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