JP4428325B2 - Combustion chamber structure of spark ignition engine - Google Patents

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Description

本発明は、火花点火式エンジンの燃焼室の構造に関し、より詳しくは、シリンダヘッド下面とピストン頂面との間に形成され、上記シリンダヘッド下面を天井壁とする燃焼室の構造に関するものである。   The present invention relates to a structure of a combustion chamber of a spark ignition engine, and more particularly to a structure of a combustion chamber formed between a cylinder head lower surface and a piston top surface and having the cylinder head lower surface as a ceiling wall. .

近年、経済面のみならず、地球の温暖化防止という環境面においてもエンジンの燃費向上要求が一段と高まりつつある。火花点火式エンジンにおいて燃費を向上するには燃焼効率を高めれば良く、その有力な手段として圧縮比の増大が挙げられる。   In recent years, not only economic aspects but also environmental aspects of preventing global warming, the demand for improving fuel efficiency of engines has been increasing. In order to improve fuel efficiency in a spark ignition type engine, it is only necessary to increase the combustion efficiency, and an effective means is to increase the compression ratio.

圧縮比を高めるには、シリンダー容積に対して燃焼室容積を小さくすれば良い。そのような高圧縮比化に好適な燃焼室構造として、たとえばペントルーフ型の燃焼室構造が多く用いられている。この燃焼室構造は、吸気側の天井壁と排気側の天井壁とが屋根形をなすように形成されたものであって、比較的大きな吸排気バルブ径を確保しつつ、燃焼室容積を小さくすることができるという特徴がある。またスワール(ピストン摺動軸まわりの旋回流。横渦。)、タンブル(ピストン摺動軸に平行な面内の旋回流。縦渦。)、或いはスキッシュ(ピストン上昇時にピストンボア周縁部から中央部に押し出すような流れ)といった筒内流動を生成するうえでも有利な構造である。   In order to increase the compression ratio, the combustion chamber volume may be reduced with respect to the cylinder volume. As such a combustion chamber structure suitable for increasing the compression ratio, for example, a pent roof type combustion chamber structure is often used. This combustion chamber structure is formed so that the ceiling wall on the intake side and the ceiling wall on the exhaust side form a roof shape, and the combustion chamber volume is reduced while ensuring a relatively large intake and exhaust valve diameter. There is a feature that can be. Also swirl (swirl flow around the piston slide axis, transverse vortex), tumble (swirl flow in a plane parallel to the piston slide axis, vertical vortex), or squish (from the piston bore peripheral edge to the center when the piston is raised) This structure is also advantageous for generating in-cylinder flow such as a flow that extrudes into a cylinder).

例えば特許文献1乃至3には、各種の筒内流動を生成させて燃焼効率向上を図った燃焼室の構造が示されているが、その図示された断面構造から、何れもペントルーフ型燃焼室であると解される。   For example, Patent Documents 1 to 3 show the structure of a combustion chamber in which various in-cylinder flows are generated to improve combustion efficiency. From the illustrated cross-sectional structure, all are pent roof type combustion chambers. It is understood that there is.

図9に、従来の一般的なペントルーフ型燃焼室の断面構造を示す。図9は、ピストン93が上死点にある状態を示している。燃焼室94は、シリンダブロック50のシリンダボア12と、ピストン頂面97と、燃焼室94に臨むシリンダヘッド10の下面である天井壁91とに囲まれた空間である。天井壁91は、吸気側天井壁91aと排気側天井壁91bとが屋根形をなすように形成されている。   FIG. 9 shows a cross-sectional structure of a conventional general pent roof type combustion chamber. FIG. 9 shows a state where the piston 93 is at the top dead center. The combustion chamber 94 is a space surrounded by the cylinder bore 12 of the cylinder block 50, the piston top surface 97, and the ceiling wall 91 that is the lower surface of the cylinder head 10 facing the combustion chamber 94. The ceiling wall 91 is formed such that the intake side ceiling wall 91a and the exhaust side ceiling wall 91b form a roof shape.

シリンダボア12の径方向中央付近には、天井壁91から燃焼室94に先端が臨設された点火プラグ15が設けられている。   Near the center of the cylinder bore 12 in the radial direction, there is provided a spark plug 15 having a tip erected from the ceiling wall 91 to the combustion chamber 94.

吸気側天井壁91aには、これに開口する2箇所の吸気ポート21が設けられており、各吸気ポート21には所定の吸気タイミングで開く吸気バルブ19が設けられている。また排気側天井壁91bには、これに開口する2箇所の排気ポート22が設けられており、各排気ポート22には所定の排気タイミングで開く排気バルブ20が設けられている。吸気バルブ19および排気バルブ20の、燃焼室94に臨む面は、それぞれ吸気側天井壁91aおよび排気側天井壁91bの一部を形成している。   The intake-side ceiling wall 91a is provided with two intake ports 21 that open to the intake-side ceiling wall 91a. Each intake port 21 is provided with an intake valve 19 that opens at a predetermined intake timing. The exhaust-side ceiling wall 91b is provided with two exhaust ports 22 that open to the exhaust-side ceiling wall 91b. Each exhaust port 22 is provided with an exhaust valve 20 that opens at a predetermined exhaust timing. The surfaces of the intake valve 19 and the exhaust valve 20 facing the combustion chamber 94 form part of the intake side ceiling wall 91a and the exhaust side ceiling wall 91b, respectively.

なお、吸気バルブ19、排気バルブ20、吸気ポート21及び排気ポート22は、実際には図示の断面位置から紙面前後方向にオフセットして設けられているが、説明のために同図において同一断面に示している。   The intake valve 19, the exhaust valve 20, the intake port 21, and the exhaust port 22 are actually offset from the cross-sectional position shown in the drawing in the front-rear direction of the drawing. Show.

天井壁91の周縁部91dは、シリンダブロック50との合わせ面(詳しくは、シリンダヘッド10とシリンダブロック50との間に設けられた図略のヘッドガスケットとの合わせ面)と略同一面となっている。この天井壁周縁部91dは一般的にスキッシュエリアと呼ばれる。
特開平08−254126号公報 特開平08−049546号公報 特開2003−184559号公報
The peripheral edge portion 91d of the ceiling wall 91 is substantially flush with a mating surface with the cylinder block 50 (specifically, a mating surface with a head gasket (not shown) provided between the cylinder head 10 and the cylinder block 50). ing. This ceiling wall peripheral portion 91d is generally called a squish area.
Japanese Patent Laid-Open No. 08-254126 Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-049546 JP 2003-184559 A

しかしながら、上記のように燃焼室構造を工夫する等して高圧縮比を実現したとしても、それで直ちに実用上有効な燃焼を行わせることができるとは限らない。良く知られているように、圧縮比を高めるとノッキング等の異常燃焼(以下ノッキング等という)が起こり易くなるからである。つまり実用上は、ノッキング等の発生しない範囲でしか圧縮比を高めることができない。   However, even if a high compression ratio is realized by devising the structure of the combustion chamber as described above, it is not always possible to cause practically effective combustion immediately. As is well known, when the compression ratio is increased, abnormal combustion such as knocking (hereinafter referred to as knocking or the like) easily occurs. That is, in practice, the compression ratio can be increased only in a range where knocking or the like does not occur.

しかしそれは、ノッキング等の発生を抑制することができれば、つまり耐ノッキング性能を向上させることができれば、より圧縮比を高めることができることをも意味する。   However, it also means that if the occurrence of knocking or the like can be suppressed, that is, if the anti-knocking performance can be improved, the compression ratio can be further increased.

本発明は、上記のような事情に鑑み、耐ノッキング性能を向上させることにより、実用上有効に圧縮比を高めることができる火花点火式エンジンの燃焼室構造を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a combustion chamber structure of a spark ignition engine that can effectively increase the compression ratio practically by improving the anti-knock performance.

本願発明者は、前期主燃焼期間(燃焼質量の10%から90%が燃焼する主燃焼期間のうち、10%以上50%未満が燃焼する期間)では低速で燃焼させることによって筒内圧力や温度の上昇が抑制され、未燃燃料の過早着火が効果的に抑制されるので、高い耐ノッキング性能を得ることができ、後期主燃焼期間(主燃焼期間のうち、燃焼質量の50%以上90%未満が燃焼する期間)では未燃燃料を高速燃焼させて速やかに燃焼を完了させることにより、燃え残りを核とする自着火を抑制することができ、やはり耐ノッキング性能を高めることができ、燃焼全体としての主燃焼期間を殆ど延ばすことなく、効果的にノッキングを抑制することができる燃焼形態(以下当明細書において、後期重心型燃焼と称する)に着目し、鋭意研究を重ね、このような後期重心型燃焼を容易に行わせることのできる次のような火花点火式エンジンの燃焼室構造を見出した。   The inventor of the present application performs in-cylinder pressure and temperature by burning at a low speed in the first main combustion period (a period in which 10% to less than 50% of the main combustion period in which 10% to 90% of the combustion mass burns) Is suppressed, and pre-ignition of unburned fuel is effectively suppressed, so that high anti-knocking performance can be obtained, and the late main combustion period (90% or more of the combustion mass in the main combustion period is 90% In the period when less than% is burned), by burning the unburned fuel at high speed and completing the combustion quickly, self-ignition with the unburned residue as the core can be suppressed, and the anti-knocking performance can also be improved, Focusing on the combustion mode (hereinafter referred to as late-stage center-of-gravity combustion) that can effectively suppress knocking without substantially extending the main combustion period of the entire combustion, repeated earnest research Found combustion chamber structure following a spark-ignition engine such late centroid combustion can be easily performed.

すなわち請求項1に係る発明は、シリンダヘッド下面とピストン頂面との間に形成され、上記シリンダヘッド下面を天井壁とする燃焼室と、上記天井壁から上記燃焼室内に先端が臨設された点火プラグとを含む火花点火式エンジンの燃焼室構造であって、ピストンが上死点にある状態で、上記燃焼室内空間の主要部が上記点火プラグ周辺の第1燃焼空間とシリンダボア周縁部の第2燃焼空間とによって形成され、上記ピストン頂面と上記天井壁との間隙が狭められた小間隙部を介して上記第1燃焼空間と上記第2燃焼空間とが連通されており、上記ピストンの冠部には、上記天井壁に向けて突出した凸部と、該凸部に対して相対的に没入した凹部とが形成されており、上記小間隙部は上記凸部の頂面と上記天井壁との間に形成され、上記第1燃焼空間および上記第2燃焼空間は上記凹部と上記天井壁との間に形成されており、上記点火プラグが上記シリンダボアの径方向中央付近に設けられ、上記凸部が上記ピストンの周縁と略同心円の環状に形成され、上記凸部の突出量は、吸気側よりも排気側の方が相対的に大であることを特徴とする。 That is, the invention according to claim 1 is formed between a cylinder head lower surface and a piston top surface, and has a combustion chamber having the cylinder head lower surface as a ceiling wall, and an ignition having a tip erected from the ceiling wall into the combustion chamber. A combustion chamber structure of a spark ignition type engine including a plug, wherein a main portion of the combustion chamber space is a first combustion space around the spark plug and a second cylinder bore peripheral portion with the piston at top dead center. formed by the combustion space, via a small gap which gap is narrowed between the piston top surface and the ceiling wall and the said first combustion space and said second combustion space are communicated, the piston crown A convex portion projecting toward the ceiling wall and a concave portion recessed relative to the convex portion are formed in the portion, and the small gap portion includes the top surface of the convex portion and the ceiling wall. And the first The firing space and the second combustion space are formed between the recess and the ceiling wall, the spark plug is provided near the center in the radial direction of the cylinder bore, and the convex portion is substantially concentric with the periphery of the piston. The protruding amount of the convex portion is relatively larger on the exhaust side than on the intake side .

また請求項2に係る発明は、請求項1記載の火花点火式エンジンの燃焼室構造において、上記小間隙部は、上記シリンダボアの径方向における、上記点火プラグから上記シリンダボア周縁との中間点よりも上記シリンダボア周縁寄りに形成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the combustion chamber structure of the spark ignition type engine according to claim 1, wherein the small gap portion is in a radial direction of the cylinder bore from an intermediate point between the ignition plug and the peripheral edge of the cylinder bore. It is formed near the cylinder bore periphery.

また請求項3に係る発明は、請求項1または2記載の火花点火式エンジンの燃焼室構造において、上記点火プラグが上記シリンダボアの径方向中央付近に設けられ、上記小間隙部が、上記点火プラグと上記シリンダボア周縁との間で環状に形成され、上記第2燃焼空間が、上記小間隙部の外周側に環状に形成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the combustion chamber structure of the spark ignition type engine according to claim 1 or 2, wherein the spark plug is provided near the radial center of the cylinder bore, and the small gap portion is the spark plug. And the cylinder bore periphery, and the second combustion space is formed annularly on the outer peripheral side of the small gap portion.

また請求項4に係る発明は、請求項1乃至3の何れか1項に記載の火花点火式エンジンの燃焼室構造において、上記点火プラグが上記シリンダボアの径方向中央付近に設けられ、上記小間隙部のうち、その間隙が最も狭い最小間隙部が、上記点火プラグから少なくとも排気側の上記シリンダボア周縁部にかけての途中に形成されていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the combustion chamber structure of the spark ignition type engine according to any one of the first to third aspects, the spark plug is provided near the radial center of the cylinder bore, and the small gap Among the portions, the smallest gap portion having the smallest gap is formed in the middle from the spark plug to at least the cylinder bore peripheral portion on the exhaust side.

また請求項に係る発明は、請求項1乃至の何れか1項に記載の火花点火式エンジンの燃焼室構造において、上記燃焼室は、吸気側天井壁と排気側天井壁とが屋根形をなすペントルーフ型であり、上記ペントルーフの稜線部と上記ピストン頂面との間隙が、周囲の上記天井壁と上記ピストン頂面との間隙に比べて大きく、上記第2燃焼空間かつ上記ペントルーフの稜線部に先端が臨設された第2点火プラグが付加的に設けられていることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the combustion chamber structure of the spark ignition type engine according to any one of claims 1 to 4 , wherein the combustion chamber has a roof shape with an intake side ceiling wall and an exhaust side ceiling wall. A gap between the ridge line portion of the pent roof and the piston top surface is larger than a gap between the surrounding ceiling wall and the piston top surface, and the ridge line of the second combustion space and the pent roof. A second spark plug having a tip erected at the portion is additionally provided.

また請求項に係る発明は、請求項1乃至記載の火花点火式エンジンの燃焼室構造において、上記燃焼室は、上記吸気側天井壁と上記排気側天井壁とが屋根形をなすペントルーフ型であり、上記シリンダボア周縁部における上記天井壁が、上記シリンダヘッドのシリンダブロックとの合わせ面よりも上記シリンダブロックから離間する側にオフセットして形成されていることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is the combustion chamber structure of the spark ignition engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the combustion chamber is a pent roof type in which the intake side ceiling wall and the exhaust side ceiling wall form a roof shape. The ceiling wall at the peripheral edge of the cylinder bore is formed to be offset from the mating surface of the cylinder head with the cylinder block toward the side away from the cylinder block.

請求項1の発明によると、以下に述べるように、上述の後期重心型燃焼を容易に行わせることができる。そして上述のように、後期重心型燃焼によって耐ノッキング性能を向上させ、実用上有効に圧縮比を高めることができる。またそれを利用して燃費の向上を図ることができる。   According to the first aspect of the present invention, as described below, the above-mentioned late center-of-gravity combustion can be easily performed. As described above, the knocking resistance can be improved by the late center of gravity combustion, and the compression ratio can be effectively increased practically. In addition, the fuel efficiency can be improved by using it.

本発明の構成によれば、前期主燃焼期間では主として点火プラグに近い第1燃焼空間で燃焼が行われ、後期主燃焼期間では主としてシリンダボア周縁部の第2燃焼空間で燃焼が行われる。一般的に、燃焼は火炎伝播によって進行し、その火炎面(火炎伝播の最前線)は、未燃ガスを押し出すようにして、点火プラグの電極付近に形成された火炎核を中心とする略同心球状に拡がって行く。   According to the configuration of the present invention, combustion is performed mainly in the first combustion space close to the spark plug during the first main combustion period, and combustion is performed mainly in the second combustion space at the peripheral edge of the cylinder bore during the second main combustion period. In general, combustion proceeds by flame propagation, and the flame surface (the front line of flame propagation) is substantially concentric, centering on the flame core formed near the electrode of the spark plug, pushing out unburned gas. It expands into a spherical shape.

ところが本発明の構成では、第1燃焼空間と第2燃焼空間との間に、ピストン頂面と燃焼室天井壁との間隙が狭められた小間隙部が設けられている。火炎面に押し出された未燃ガスがこの小間隙部を通過する際、一種の絞り作用を受ける。その影響を受けて第1燃焼空間での燃焼の火炎伝播が抑制される。このため前期主燃焼期間における燃焼速度が比較的低く抑えられる。   However, in the configuration of the present invention, a small gap portion in which the gap between the piston top surface and the combustion chamber ceiling wall is narrowed is provided between the first combustion space and the second combustion space. When the unburned gas pushed out to the flame surface passes through this small gap portion, it undergoes a kind of squeezing action. Under the influence, the flame propagation of combustion in the first combustion space is suppressed. For this reason, the combustion rate in the first main combustion period can be kept relatively low.

そして火炎面が小間隙部を経て第2燃焼空間に達すると、もはや小間隙部による絞り作用の影響を受けないので、速やかに火炎伝播が進行する。つまり後期主燃焼期間における燃焼速度が比較的高くなる。   When the flame surface reaches the second combustion space via the small gap portion, the flame propagation proceeds promptly because it is no longer affected by the throttling action by the small gap portion. That is, the combustion speed in the late main combustion period becomes relatively high.

結局、全体として、前期主燃焼期間では比較的低速の燃焼が行われ、後期主燃焼期間では比較的高速の燃焼が行われるという、上述の後期重心型燃焼が行われることになるのである。   Eventually, the above-mentioned late center-of-gravity combustion is performed, in which relatively low-speed combustion is performed in the first main combustion period and relatively high-speed combustion is performed in the second main combustion period.

また、本発明によれば、ピストン冠部に凹凸を設けるという簡単な構造で第1燃焼空間、小間隙部および第2燃焼空間を形成することができる。Further, according to the present invention, the first combustion space, the small gap portion, and the second combustion space can be formed with a simple structure in which the piston crown is provided with irregularities.

さらに、本発明によると、以下に述べるように、全体的により均等な火炎伝播速度を得ることができ、円滑な燃焼を図ることができる。Furthermore, according to the present invention, as described below, a more uniform flame propagation speed can be obtained, and smooth combustion can be achieved.

上述したように、火炎面は点火プラグの電極付近に形成された火炎核を中心とする略同心球状に拡がって行くが、より厳密には、排気側(排気バルブ側)への伝播速度が吸気側(吸気バルブ側)への伝播速度よりもやや高くなっている。高温の排気側では、より燃焼反応が促進されるからである。As described above, the flame surface spreads in a substantially concentric sphere centered on the flame core formed near the electrode of the spark plug, but more strictly speaking, the propagation speed to the exhaust side (exhaust valve side) is the intake air. It is slightly higher than the propagation speed to the side (intake valve side). This is because the combustion reaction is further promoted on the high temperature exhaust side.

本発明の構成によれば、点火プラグからシリンダボア周縁部にかけての途中に環状の凸部が設けられ、この凸部の突出量が、吸気側よりも排気側の方が大きくなるように設定されているため、排気側への火炎伝播が特に抑制される。According to the configuration of the present invention, an annular convex portion is provided in the middle from the spark plug to the cylinder bore peripheral portion, and the protruding amount of the convex portion is set to be larger on the exhaust side than on the intake side. Therefore, the flame propagation to the exhaust side is particularly suppressed.

そして、高くなりがちな排気側への火炎伝播速度が比較的強く抑制されることにより、全体的にはより均等な火炎伝播速度を得ることができ、円滑な燃焼を図ることができる。And since the flame propagation speed to the exhaust side, which tends to be high, is relatively strongly suppressed, a more uniform flame propagation speed can be obtained as a whole, and smooth combustion can be achieved.

なお本願発明者は、本発明の燃焼室構造によって、耐ノッキング性能を悪化させることなく圧縮比を従来比で0.5以上高めることができることを確認している。   The inventor of the present application has confirmed that the compression ratio can be increased by 0.5 or more compared with the conventional one without deteriorating the knocking resistance performance by the combustion chamber structure of the present invention.

請求項2の発明によると、以下に述べるように初期燃焼期間(主燃焼期間より前の、燃焼質量の10%が燃焼するまでの期間)を早期に完了させ、主燃焼期間への移行遅れを効果的に防止することができる。   According to the invention of claim 2, as described below, the initial combustion period (the period before 10% of the combustion mass burns before the main combustion period) is completed early, and the transition to the main combustion period is delayed. It can be effectively prevented.

上記のように、前期主燃焼期間では主として第1燃焼空間で燃焼が行われる。従って、その前段階の初期燃焼期間も主として第1燃焼空間で燃焼が行われる。ここで、点火プラグと小間隙部との距離が近すぎると、初期燃焼期間での燃焼が小間隙部による絞り作用の影響を強く受けてしまい、燃焼速度が低下してしまう。初期燃焼期間での燃焼速度が低下すると、主燃焼期間への移行が遅れてしまい、燃焼全体の遅れに繋がるので好ましくない。   As described above, combustion is performed mainly in the first combustion space in the first main combustion period. Therefore, combustion is performed mainly in the first combustion space during the initial stage of the previous stage. Here, if the distance between the spark plug and the small gap portion is too short, the combustion in the initial combustion period is strongly influenced by the throttling action by the small gap portion, and the combustion speed is reduced. If the combustion speed in the initial combustion period decreases, the transition to the main combustion period is delayed, leading to a delay in the entire combustion, which is not preferable.

そこで本発明の構成によれば、小間隙部が、シリンダボアの径方向における、点火プラグからシリンダボア周縁との中間点よりもシリンダボア周縁寄りに形成されている。つまり点火プラグと小間隙部とが適度に離間しているので、初期燃焼期間での燃焼に小間隙部による絞り作用の影響が殆ど及ばないようにすることができる。   Therefore, according to the configuration of the present invention, the small gap portion is formed closer to the cylinder bore periphery than the midpoint between the spark plug and the cylinder bore periphery in the radial direction of the cylinder bore. That is, since the spark plug and the small gap portion are appropriately separated from each other, it is possible to hardly affect the combustion in the initial combustion period by the throttling effect by the small gap portion.

但し、小間隙部をシリンダボア周縁に寄せ過ぎると、第2燃焼空間を充分確保することが困難となる。従って小間隙部は、点火プラグからシリンダボア周縁との中間点よりはシリンダボア周縁寄りであり、かつシリンダボア周縁からもある程度離間した適所に形成させるのが好ましい。その適所はエンジンの特性等によって異なるが、概ね点火プラグからシリンダボア周縁までの距離の60〜85%の範囲内にある。   However, if the small gap portion is brought too close to the periphery of the cylinder bore, it is difficult to ensure a sufficient second combustion space. Therefore, it is preferable that the small gap portion is formed at an appropriate position that is closer to the cylinder bore periphery than the intermediate point between the spark plug and the cylinder bore periphery and that is spaced apart from the cylinder bore periphery to some extent. The appropriate position varies depending on engine characteristics and the like, but is generally in the range of 60 to 85% of the distance from the spark plug to the cylinder bore periphery.

請求項3の発明によると、以下に述べるように、より顕著な後期重心型燃焼を実現することができ、耐ノッキング性能向上効果を一層高めることができる。   According to the invention of claim 3, as described below, more remarkable late center of gravity combustion can be realized, and the effect of improving anti-knocking performance can be further enhanced.

本発明の構成によれば、小間隙部が点火プラグとシリンダボア周縁との間で環状に形成されている。つまり第1燃焼空間を取り囲むように小間隙部が設けられている。従って小間隙部の絞り作用がより均等に第1燃焼空間での燃焼に及び、前期主燃焼期間における燃焼速度低減効果を一層高めることができる。   According to the configuration of the present invention, the small gap portion is annularly formed between the spark plug and the cylinder bore periphery. That is, the small gap portion is provided so as to surround the first combustion space. Therefore, the narrowing action of the small gap portion can be more evenly applied to the combustion in the first combustion space, and the combustion speed reduction effect in the main combustion period can be further enhanced.

また本発明の構成によれば、第2燃焼空間が小間隙部の外周側に環状に形成されているので、より均等に火炎面が第2燃焼空間に到達する。このため、後期主燃焼期間における燃焼を一層速やかに行うことができる。   According to the configuration of the present invention, since the second combustion space is formed in an annular shape on the outer peripheral side of the small gap portion, the flame surface reaches the second combustion space more evenly. For this reason, combustion in the late main combustion period can be performed more rapidly.

結局、前期主燃焼期間においてはより低速の燃焼が行われ、後期主燃焼期間においてはより高速の燃焼が行われるという、メリハリの利いた顕著な後期重心型燃焼を実現することができるのである。   Eventually, a sharp late-stage center-of-gravity combustion can be realized in which lower-speed combustion is performed in the first-stage main combustion period and higher-speed combustion is performed in the second-stage main combustion period.

請求項4の発明によると、排気側に形成された最小間隙部による強い絞り作用によって、排気側への火炎伝播が特に抑制され、全体的により均等な火炎伝播速度を得ることができ、円滑な燃焼を図ることができる。 According to the invention of claim 4, the strong throttling action by the minimum gap portion formed on the exhaust side particularly suppresses the flame propagation to the exhaust side, and a more uniform flame propagation speed can be obtained as a whole. Combustion can be achieved.

た請求項3に従属させた場合は、火炎面の第1燃焼空間から第2燃焼空間への移行を、より均等に行わせることができるので、耐ノッキング性能向上効果を一層高めることができる。 If placed subordinate to or claim 3, the transition from the first combustion space of the flame front into the second combustion space, since it is possible to more uniformly performed can be further enhanced antiknock performance improvement .

請求項の発明によると、比較的大きな吸排気バルブ径を確保しつつ、燃焼室容積を小さくすることができるというペントルーフ型燃焼室の特徴を利用して、より容易に高圧縮比化を図ることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the compression ratio can be easily increased by utilizing the characteristic of the pent roof type combustion chamber that the combustion chamber volume can be reduced while ensuring a relatively large intake / exhaust valve diameter. be able to.

またペントルーフ型燃焼室には、その天井稜線部におけるピストン頂部との間隙が比較的広いという特徴がある。本発明の構成ではその間隙の広い箇所に第2点火プラグを設けているので、レイアウトを容易に行うことができる。そして第2燃焼空間への火炎伝播の遅れが懸念されるような場合でも、第2点火プラグによって、適時に第2燃焼空間での燃焼を行わせることができる。   Further, the pent roof type combustion chamber has a feature that a gap between the ceiling ridge portion and the piston top is relatively wide. In the configuration of the present invention, since the second spark plug is provided at a location where the gap is wide, the layout can be easily performed. Even in the case where there is a concern about the delay of flame propagation to the second combustion space, the second spark plug can cause timely combustion in the second combustion space.

請求項の発明によると、第2燃焼空間をより広くとることができる。従来のペントルーフ型燃焼室構造において、シリンダボア周縁部に対応するシリンダヘッド(燃焼室の周縁天井部)は、シリンダブロックとの合わせ面と略同一面となっている(図9の天井壁周縁部91d参照)。これに対し本発明の構成では、燃焼室の天井壁を、シリンダブロックから離間する側にオフセットして形成しているので、その分、第2燃焼空間を広くとることができるのである。 According to the invention of claim 6 , the second combustion space can be made wider. In the conventional pent roof type combustion chamber structure, the cylinder head (periphery ceiling portion of the combustion chamber) corresponding to the cylinder bore peripheral portion is substantially flush with the mating surface with the cylinder block (the ceiling wall peripheral portion 91d in FIG. 9). reference). On the other hand, in the configuration of the present invention, the ceiling wall of the combustion chamber is offset and formed on the side away from the cylinder block, so that the second combustion space can be widened accordingly.

図1は本発明の第1実施形態に係る火花点火式エンジンの燃焼室構造を示す縦断面図である。また図2は、その主要部の拡大図である。さらに図3は、図1のIII−III線断面図である。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a combustion chamber structure of a spark ignition engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the main part. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.

当実施形態の燃焼室14はペントルーフ型であり、図1ないし図3には、ピストン13が上死点にある状態を示している。燃焼室14は、シリンダブロック50のシリンダボア12と、ピストン頂面4と、燃焼室14に臨むシリンダヘッド10の下面である天井壁11とに囲まれた空間である。天井壁11は、吸気側天井壁11aと排気側天井壁11bとが屋根形をなすように形成されている。   The combustion chamber 14 of this embodiment is a pent roof type, and FIGS. 1 to 3 show a state in which the piston 13 is at the top dead center. The combustion chamber 14 is a space surrounded by the cylinder bore 12 of the cylinder block 50, the piston top surface 4, and the ceiling wall 11 that is the lower surface of the cylinder head 10 facing the combustion chamber 14. The ceiling wall 11 is formed such that the intake-side ceiling wall 11a and the exhaust-side ceiling wall 11b form a roof shape.

シリンダボア12の径方向中央付近には、天井壁11から燃焼室14に先端が臨設された点火プラグ15が設けられている。   Near the center of the cylinder bore 12 in the radial direction, there is provided a spark plug 15 having a tip erected from the ceiling wall 11 to the combustion chamber 14.

吸気側天井壁11aには、これに開口する2箇所の吸気ポート21が設けられており、各吸気ポート21には所定の吸気タイミングで開く吸気バルブ19が設けられている。また排気側天井壁11bには、これに開口する2箇所の排気ポート22が設けられており、各排気ポート22には所定の排気タイミングで開く排気バルブ20が設けられている。吸気バルブ19および排気バルブ20の、燃焼室14に臨む面は、それぞれ吸気側天井壁11aおよび排気側天井壁11bの一部を形成している。   The intake-side ceiling wall 11a is provided with two intake ports 21 that open to the intake-side ceiling wall 11a. Each intake port 21 is provided with an intake valve 19 that opens at a predetermined intake timing. The exhaust-side ceiling wall 11b is provided with two exhaust ports 22 that open to the exhaust-side ceiling wall 11b. Each exhaust port 22 is provided with an exhaust valve 20 that opens at a predetermined exhaust timing. The surfaces of the intake valve 19 and the exhaust valve 20 facing the combustion chamber 14 form part of the intake-side ceiling wall 11a and the exhaust-side ceiling wall 11b, respectively.

なお、図1及び図2に示す吸気バルブ19、排気バルブ20、吸気ポート21及び排気ポート22は、実際には図示の断面位置から紙面前後方向にオフセットして設けられているが、説明のために同図において同一断面に示している(図3参照)。   The intake valve 19, exhaust valve 20, intake port 21, and exhaust port 22 shown in FIGS. 1 and 2 are actually offset from the cross-sectional position shown in the drawing in the front-rear direction of the drawing. In FIG. 3, the same cross section is shown (see FIG. 3).

図2に示すように、天井壁11の周縁部である天井壁周縁部11dは、シリンダブロック50との合わせ面(詳しくは、シリンダヘッド10とシリンダブロック50との間に設けられた図略のヘッドガスケットとの合わせ面)よりもシリンダブロック50から離間する側にオフセットして形成されている。   As shown in FIG. 2, the ceiling wall peripheral part 11 d which is the peripheral part of the ceiling wall 11 is a mating surface with the cylinder block 50 (specifically, an unillustrated illustration provided between the cylinder head 10 and the cylinder block 50). It is offset from the mating surface with the head gasket) on the side away from the cylinder block 50.

燃焼室14は、ピストン13が上死点にある状態で、燃焼室14内空間の主要部が点火プラグ15周辺の第1燃焼空間14aとシリンダボア12周縁部の第2燃焼空間14bとによって形成されている。そして第1燃焼空間14aと第2燃焼空間14bとは、ピストン頂面4と天井壁11との間隙が狭められた小間隙部5を介して連通されている。   The combustion chamber 14 is formed by the first combustion space 14a around the spark plug 15 and the second combustion space 14b around the cylinder bore 12 with the piston 13 at the top dead center. ing. The first combustion space 14a and the second combustion space 14b are communicated with each other via a small gap portion 5 in which a gap between the piston top surface 4 and the ceiling wall 11 is narrowed.

ここで、ピストン13の形状、特に冠部の形状について説明する。図4はピストン13の斜視図である。以下の説明で、ピストン13の上下方向は図示状態での上下方向とする。つまり組立状態で天井壁11に近い方を上とする。   Here, the shape of the piston 13, particularly the shape of the crown portion will be described. FIG. 4 is a perspective view of the piston 13. In the following description, the vertical direction of the piston 13 is the vertical direction in the illustrated state. That is, the side closer to the ceiling wall 11 in the assembled state is the upper side.

ピストン冠部13aには、ピストン13の外周と略同心円の環状をなして上方に突出する凸部6が設けられている。そして凸部6の内周側および外周側には、凸部6に対して相対的に没入した凹部が形成されている。すなわち凸部6の内周側には中央側凹部7、外周側には周縁側凹部8が形成されている。   The piston crown portion 13 a is provided with a convex portion 6 that protrudes upward in an annular shape that is substantially concentric with the outer periphery of the piston 13. And the recessed part which was relatively immersed with respect to the convex part 6 is formed in the inner peripheral side and outer peripheral side of the convex part 6. FIG. That is, a central recess 7 is formed on the inner peripheral side of the convex portion 6, and a peripheral recess 8 is formed on the outer peripheral side.

凸部6の詳細形状は、所定の高さ及び幅をもって上方に突出する環状体の、吸気側および排気側を、それぞれ内周側上方から外周側下方に向けて平斜面で削ぎ落としたような形状となっている。その削ぎ落としの切り口に相当する各面が吸気側凸部頂面9aおよび排気側凸部頂面9bを形成している。   The detailed shape of the convex portion 6 is such that the intake side and the exhaust side of the annular body projecting upward with a predetermined height and width are scraped off by a flat slope from the inner peripheral side upper side to the outer peripheral side lower side, respectively. It has a shape. Each surface corresponding to the cut-off face forms an intake side convex portion top surface 9a and an exhaust side convex portion top surface 9b.

図4には、図2に示す断面位置での凸部6の断面をそれぞれ吸気側凸部断面6aおよび排気側凸部断面6bで示している。これらを比較しても明らかなように、凸部6は吸気側が排気側よりも大きく削ぎ落とされたような形状となっている。従って、ピストン冠部13aの中心から、図2の左右方向に同一距離離反した位置で比較すると、排気側凸部頂面9bの高さは吸気側凸部頂面9aの高さより高くなっている。   In FIG. 4, the cross section of the convex part 6 in the cross-sectional position shown in FIG. 2 is shown by the intake side convex part cross section 6a and the exhaust side convex part cross section 6b, respectively. As is apparent from the comparison, the convex portion 6 has a shape such that the intake side is cut off more than the exhaust side. Therefore, when compared at a position separated from the center of the piston crown 13a by the same distance in the left-right direction in FIG. 2, the height of the exhaust-side convex top surface 9b is higher than the height of the intake-side convex top surface 9a. .

凸部6の上端面である凸部頂面9の、吸気側凸部頂面9a或いは排気側凸部頂面9b以外の部分は、略水平で平坦な凸部平坦頂面9cとなっている。凸部平坦頂面9cの平均半径はピストン13の平均半径の半分よりもやや大きくなっている。   The portion other than the intake side convex portion top surface 9a or the exhaust side convex portion top surface 9b of the convex portion top surface 9 which is the upper end surface of the convex portion 6 is a substantially flat and flat convex top surface 9c. . The average radius of the convex flat top surface 9 c is slightly larger than half of the average radius of the piston 13.

中央側凹部7は、凸部6の内周側で、凸部6に対して相対的に没入した部分である。中央側凹部7は、中央の平坦部まで緩やかに湾曲した椀状の壁面を有している。   The center-side concave portion 7 is a portion that is relatively immersed with respect to the convex portion 6 on the inner peripheral side of the convex portion 6. The central concave portion 7 has a bowl-shaped wall surface that is gently curved to the central flat portion.

周縁側凹部8は、凸部6の外周側で、凸部6に対して相対的に没入した部分である。周縁側凹部8は略水平な円環形状となっている。   The peripheral-side concave portion 8 is a portion that is relatively immersed with respect to the convex portion 6 on the outer peripheral side of the convex portion 6. The peripheral side concave portion 8 has a substantially horizontal annular shape.

次に、図2を参照して再び燃焼室14の詳細構造について説明する。第1燃焼空間14aは、ピストン13の中央側凹部7と天井壁11との間に形成されている。また第2燃焼空間14bは、ピストン13の周縁側凹部8と天井壁11(詳しくは天井壁周縁部11d)との間に環状に形成されている。   Next, the detailed structure of the combustion chamber 14 will be described again with reference to FIG. The first combustion space 14 a is formed between the central recess 7 of the piston 13 and the ceiling wall 11. The second combustion space 14b is formed in an annular shape between the peripheral recess 8 of the piston 13 and the ceiling wall 11 (specifically, the ceiling wall peripheral part 11d).

そして第1燃焼空間14aと第2燃焼空間14bとを連通する小間隙部5は、ピストン13の凸部頂面9と天井壁11との間に環状に形成されている。上述のように、凸部平坦頂面9cの平均半径がピストン13の平均半径の半分よりもやや大きいので、小間隙部5は、シリンダボア12の径方向における、点火プラグ15からシリンダボア周縁との中間点よりもシリンダボア周縁寄りに形成されている。その最適位置は、エンジンの特性等によって異なるが、概ね点火プラグ15からシリンダボア周縁までの距離の60〜85%の範囲内にある。   The small gap portion 5 that communicates the first combustion space 14 a and the second combustion space 14 b is formed in an annular shape between the convex top surface 9 of the piston 13 and the ceiling wall 11. As described above, since the average radius of the convex top surface 9c is slightly larger than half of the average radius of the piston 13, the small gap portion 5 is intermediate between the spark plug 15 and the cylinder bore periphery in the radial direction of the cylinder bore 12. It is formed closer to the periphery of the cylinder bore than the point. The optimum position varies depending on engine characteristics and the like, but is generally in the range of 60 to 85% of the distance from the spark plug 15 to the cylinder bore periphery.

小間隙部5は、詳細には小間隙部5a、最小間隙部5b、小間隙部5cおよび小間隙部5d(図3参照)からなる。   Specifically, the small gap portion 5 includes a small gap portion 5a, a minimum gap portion 5b, a small gap portion 5c, and a small gap portion 5d (see FIG. 3).

小間隙部5aは、ピストン13の吸気側凸部頂面9aと、これに対向する天井壁11との間の間隙である。最小間隙部5bは、ピストン13の排気側凸部頂面9bと、これに対向する天井壁11との間の間隙である。上述のように排気側凸部頂面9bが吸気側凸部頂面9aより高い位置にある(比較のため、図2の吸気側凸部頂面9a近傍に、排気側凸部頂面9bに対応する形状を二点差線で示す)ので、最小間隙部5bは小間隙部5aより狭い。また最小間隙部5bは他の小間隙部5cや小間隙部5dよりも狭く、小間隙部5のなかで最小の間隙となっている。   The small gap portion 5a is a gap between the intake side convex portion top surface 9a of the piston 13 and the ceiling wall 11 facing the same. The minimum gap portion 5b is a gap between the exhaust-side convex top surface 9b of the piston 13 and the ceiling wall 11 facing the same. As described above, the exhaust-side convex top surface 9b is positioned higher than the intake-side convex top surface 9a (for comparison, in the vicinity of the intake-side convex top surface 9a in FIG. Therefore, the minimum gap 5b is narrower than the small gap 5a. The minimum gap 5b is narrower than the other small gaps 5c and 5d, and is the smallest gap among the small gaps 5.

小間隙部5cは、ピストン13の凸部平坦頂面9cと、これに対向する天井壁11との間の間隙である。小間隙部5cは、天井壁11が低い箇所ほど狭く、天井壁11が高くなるほど、つまり稜線部11c(図3参照)に近づくほど広くなる。小間隙部5dは、その稜線部11cと凸部平坦頂面9cとの間隙であって、小間隙部5のうちで最も広い間隙となっている。   The small gap portion 5c is a gap between the convex flat top surface 9c of the piston 13 and the ceiling wall 11 facing this. The small gap portion 5c is narrower as the ceiling wall 11 is lower, and becomes wider as the ceiling wall 11 is higher, that is, closer to the ridgeline portion 11c (see FIG. 3). The small gap portion 5 d is a gap between the ridge line portion 11 c and the convex flat top surface 9 c and is the widest gap among the small gap portions 5.

次に、当実施形態の燃焼室構造を有する火花点火式エンジンの動作について説明する。   Next, the operation of the spark ignition engine having the combustion chamber structure of this embodiment will be described.

まず吸気行程において吸気バルブ19が開くとともに、ピストン13が降下する。それに伴って吸気ポート21から燃焼室14内に混合気が負圧吸引される。   First, in the intake stroke, the intake valve 19 is opened and the piston 13 is lowered. Accordingly, the air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 14 from the intake port 21 by negative pressure.

続く圧縮行程において吸気バルブ19が閉じるとともに、ピストン13が上昇する。それに伴って、燃焼室14内の混合気が圧縮され、温度と圧力が上昇する。圧縮行程の終盤、つまりピストン13が図2に示す上死点付近まで上昇したとき、点火プラグ15の電極から火花が飛ばされる。その火花によって点火プラグ15の電極付近の混合気が着火し、火炎核が形成される。   In the subsequent compression stroke, the intake valve 19 is closed and the piston 13 is raised. Along with this, the air-fuel mixture in the combustion chamber 14 is compressed, and the temperature and pressure rise. At the end of the compression stroke, that is, when the piston 13 rises to near the top dead center shown in FIG. 2, a spark is blown from the electrode of the spark plug 15. The spark ignites the air-fuel mixture near the electrode of the spark plug 15 to form a flame kernel.

続く膨張行程では、火炎核の火炎面が略球状に拡がりながら燃焼が進行する。燃焼によって急速に高められた筒内圧力によってピストン13が押し下げられる。ピストン13を押し下げる力が図外のコンロッド等を介して図外の出力軸(クランクシャフト)の回転駆動力となる。   In the subsequent expansion stroke, the combustion proceeds while the flame surface of the flame kernel expands into a substantially spherical shape. The piston 13 is pushed down by the in-cylinder pressure rapidly increased by the combustion. The force that pushes down the piston 13 becomes the rotational driving force of the output shaft (crankshaft) not shown through a connecting rod etc. not shown.

続く排気行程では排気バルブ20が開くとともにピストン13が上昇に転じる。ピストン13の上昇によって既燃ガス(排ガス)が排気ポート22から押し出され、排出される。   In the subsequent exhaust stroke, the exhaust valve 20 opens and the piston 13 starts to rise. Burned gas (exhaust gas) is pushed out from the exhaust port 22 by the rise of the piston 13 and is discharged.

以上の吸気、圧縮、膨張および排気からなる4行程を繰り返すことによってエンジンが連続運転される(4サイクルエンジン)。また多気筒エンジンの場合は、気筒ごとに上記の各行程をずらした設定とすることにより、より滑らかで振動や騒音の少ないエンジンとすることができる。   The engine is continuously operated by repeating the above four strokes including intake, compression, expansion, and exhaust (four-cycle engine). In the case of a multi-cylinder engine, by setting each stroke to be shifted for each cylinder, the engine can be made smoother and less susceptible to vibration and noise.

次に、上記膨張行程で行われる燃焼について詳細に説明する。この燃焼は、当明細書で後期重心型燃焼と呼ぶ燃焼形態を呈する。後期重心型燃焼は、端的に表現すれば前期主燃焼期間(燃焼質量の10%以上50%未満が燃焼する期間)での燃焼速度が比較的低く、後期主燃焼期間(燃焼質量の50%以上90%未満が燃焼する期間)での燃焼速度が比較的高い燃焼形態である。後期重心型燃焼は、当実施形態の燃焼室構造と密接な関係があり、この燃焼室構造によってなし得る燃焼形態である。   Next, the combustion performed in the expansion stroke will be described in detail. This combustion takes the form of combustion referred to herein as late centroid combustion. In short, the late center-of-gravity combustion has a relatively low combustion rate in the first main combustion period (a period in which 10% or more and less than 50% of the combustion mass burns), and the latter main combustion period (50% or more of the combustion mass). This is a combustion mode having a relatively high combustion rate in a period during which less than 90% is burned). The late center-of-gravity type combustion is closely related to the combustion chamber structure of this embodiment, and is a combustion mode that can be achieved by this combustion chamber structure.

後期重心型燃焼について、燃焼室構造と関連付けながら説明する。まず、点火プラグ15の電極から火花が飛ばされると、その周囲の混合気が着火し、火炎核が形成される。そしてその火炎面(火炎伝播の最前線)が略同心球状に拡がりながら伝播する。つまり第1燃焼空間14aにおいて燃焼が行われる。その際、火炎面は未燃ガスを押し出すようにして拡がって行く。   The late center of gravity combustion will be described in relation to the combustion chamber structure. First, when a spark is blown from the electrode of the spark plug 15, the surrounding air-fuel mixture is ignited and a flame kernel is formed. Then, the flame surface (the forefront of flame propagation) spreads in a substantially concentric spherical shape. That is, combustion is performed in the first combustion space 14a. At that time, the flame surface expands by pushing out unburned gas.

ところが、第1燃焼空間14aの外側には小間隙部5が設けられている。従って、火炎面に押し出された未燃ガスが小間隙部5を通過する際、一種の絞り作用を受ける。その影響を受けて火炎伝播が抑制される。このため第1燃焼空間14aにおける燃焼速度が比較的低く抑えられる。   However, a small gap portion 5 is provided outside the first combustion space 14a. Therefore, when the unburned gas pushed out to the flame surface passes through the small gap part 5, it receives a kind of squeezing action. Under the influence, flame propagation is suppressed. For this reason, the combustion speed in the 1st combustion space 14a is restrained comparatively low.

そして火炎面が小間隙部5を経て第2燃焼空間14bに達すると、もはや小間隙部5による絞り作用の影響を受けないので、速やかに火炎伝播が進行する。つまり第2燃焼空間14bにおける燃焼速度が比較的高くなる。   When the flame surface reaches the second combustion space 14b via the small gap portion 5, flame propagation proceeds promptly because it is no longer affected by the throttling action by the small gap portion 5. That is, the combustion speed in the second combustion space 14b is relatively high.

こうして、主として第1燃焼空間14aでの前期主燃焼期間には比較的低速の燃焼が行われ、主として第2燃焼空間14bでの後期主燃焼期間には比較的高速の燃焼が行われるという、後期重心型燃焼が行われることになる。   In this way, relatively late combustion is performed mainly in the first main combustion period in the first combustion space 14a, and relatively high speed combustion is performed mainly in the second main combustion period in the second combustion space 14b. Center-of-gravity combustion is performed.

また当実施形態では、点火プラグ15をシリンダボア12の径方向中央付近に設け、小間隙部5を、点火プラグ15とシリンダボア周縁との間で環状に形成し、第2燃焼空間14bを、小間隙部5の外周側に環状に形成しているので、小間隙部5の絞り作用がより均等に第1燃焼空間14aでの燃焼に及び、その燃焼速度低減効果を一層高めている。   In this embodiment, the ignition plug 15 is provided near the center of the cylinder bore 12 in the radial direction, the small gap portion 5 is formed in an annular shape between the ignition plug 15 and the cylinder bore periphery, and the second combustion space 14b is formed in the small gap. Since it is formed in an annular shape on the outer peripheral side of the part 5, the narrowing action of the small gap part 5 extends to the combustion in the first combustion space 14a more evenly, and the combustion speed reduction effect is further enhanced.

さらに第2燃焼空間14bが小間隙部5の外周側に環状に形成されているので、より均等に火炎面が第2燃焼空間14bに到達する。このため、第2燃焼空間14bでの燃焼を一層速やかに行うことができる。   Furthermore, since the second combustion space 14b is formed in an annular shape on the outer peripheral side of the small gap portion 5, the flame surface reaches the second combustion space 14b more evenly. For this reason, the combustion in the second combustion space 14b can be performed more rapidly.

結局、前期主燃焼期間においてはより低速の燃焼が行われ、後期主燃焼期間においてはより高速の燃焼が行われるという、メリハリの利いた顕著な後期重心型燃焼を実現している。   As a result, a sharp late-stage center-of-gravity type combustion is realized in which lower-speed combustion is performed in the first main combustion period and higher-speed combustion is performed in the second main combustion period.

ところで、上述したように、火炎面は点火プラグ15の電極付近に形成された火炎核を中心とする略同心球状に拡がって行くが、より厳密には、排気側への伝播速度が吸気側への伝播速度よりもやや高くなっている。高温の排気側では、より燃焼反応が促進されるからである。当実施形態では、最小間隙部5bによって、排気側へのガス流を他よりも強く絞っているので、高くなりがちな排気側への火炎伝播速度が比較的強く抑制される。これにより、全体的にはより均等な火炎伝播速度を得ることができ、円滑な燃焼を図ることができる。また火炎面の第1燃焼空間14aから第2燃焼空間14bへの移行を、より均等に行わせることができる。   By the way, as described above, the flame surface spreads in a substantially concentric sphere centered on the flame core formed in the vicinity of the electrode of the spark plug 15, but more strictly, the propagation speed to the exhaust side is directed to the intake side. It is slightly higher than the propagation speed. This is because the combustion reaction is further promoted on the high temperature exhaust side. In this embodiment, the gas flow to the exhaust side is more tightly constricted than the others by the minimum gap 5b, so that the flame propagation speed to the exhaust side, which tends to be high, is relatively strongly suppressed. As a result, a more uniform flame propagation speed can be obtained as a whole, and smooth combustion can be achieved. Further, the transition from the first combustion space 14a to the second combustion space 14b on the flame surface can be performed more evenly.

図5は、当実施形態の後期重心型燃焼における燃焼特性を示す特性図である。横軸にクランク角(°CA)、縦軸に燃焼質量割合(%)を示す。燃焼質量割合とは、燃焼した燃料の質量全体を100%とし(無次元化)、当該クランク角時点までに燃焼した燃料の積算値を示したものである。   FIG. 5 is a characteristic diagram showing combustion characteristics in the latter-stage center-of-gravity combustion according to this embodiment. The horizontal axis shows the crank angle (° CA), and the vertical axis shows the combustion mass ratio (%). The combustion mass ratio is an integrated value of the fuel burned up to the crank angle point when the entire mass of the burned fuel is 100% (non-dimensional).

図示のように、燃焼質量割合が10%未満の領域を初期燃焼領域81といい、その期間を初期燃焼期間θという。また燃焼質量割合が10%以上90%未満の領域を主燃焼領域80という。主燃焼領域80は50%を境にして前期と後期に分けられ、燃焼質量割合が10%以上50%未満の領域を前期主燃焼領域80aといい、50%以上90%未満の領域を後期主燃焼領域80bという。そして前期主燃焼領域80aの期間を前期主燃焼期間θといい、後期主燃焼領域80bの期間を後期主燃焼期間θという。 As shown, the combustion mass proportion refers to the area of less than 10% and the initial combustion region 81, the period of the initial combustion period theta 0. A region where the combustion mass ratio is 10% or more and less than 90% is referred to as a main combustion region 80. The main combustion region 80 is divided into the first and second periods with 50% as a boundary. The region where the combustion mass ratio is 10% or more and less than 50% is called the first-term main combustion region 80a, and the region where 50% or more and less than 90% is the latter main component. This is referred to as a combustion region 80b. The period of the first main combustion region 80a is referred to as the first main combustion period θ1, and the period of the second main combustion region 80b is referred to as the second main combustion period θ2.

図5には、当実施形態の燃焼特性T1を示すとともに、比較のために従来の一般的な燃焼特性T1’を併記している。なお図5は、エンジン回転速度が1500rpmで、高負荷運転状態での燃焼特性を示す。   FIG. 5 shows the combustion characteristic T1 of this embodiment, and also shows a conventional general combustion characteristic T1 'for comparison. FIG. 5 shows combustion characteristics in the high-load operation state at an engine rotation speed of 1500 rpm.

当実施形態の燃焼特性T1では、初期燃焼期間θは点火時期〜約3°CA、前期主燃焼期間θは約3〜約13°CA、後期主燃焼期間θは約13〜約20°CAとなっている。一方、従来の燃焼特性T1’では、初期燃焼期間θ’は点火時期〜約4°CA、前期主燃焼期間θ’は約4〜約13°CA、後期主燃焼期間θ’は約13〜約21°CAとなっている。 In the combustion characteristic T1 of the present embodiment, the initial combustion period θ 0 is ignition timing to about 3 ° CA, the first main combustion period θ 1 is about 3 to about 13 ° CA, and the second main combustion period θ 2 is about 13 to about 20. ° CA. On the other hand, in the conventional combustion characteristic T1 ′, the initial combustion period θ 0 ′ is about ignition timing to about 4 ° CA, the first main combustion period θ 1 ′ is about 4 to about 13 ° CA, and the second main combustion period θ 2 ′ is about 13 to about 21 ° CA.

つまり当実施形態の燃焼特性T1は、従来の燃焼特性T1’に比べ、初期燃焼期間θが約1°CA短縮され、前期主燃焼期間θが約1°CA延ばされ、後期主燃焼期間θが約1°CA短縮されている。これは、主として第1燃焼空間14aで燃焼が行われる前期主燃焼期間θでは燃焼速度が相対的に低く、主として第2燃焼空間14bで燃焼が行われる後期主燃焼期間θでは燃焼速度が相対的に高くなっていることを示している。つまり後期重心型燃焼となっていることがわかる。 That is, in the combustion characteristic T1 of this embodiment, compared with the conventional combustion characteristic T1 ′, the initial combustion period θ 0 is shortened by about 1 ° CA, the first main combustion period θ 1 is extended by about 1 ° CA, and the second main combustion period. The period θ 2 is shortened by about 1 ° CA. This is mainly the first combustion space 14a Combustion year main combustion period theta 1 in burn rate relatively low place, the late main combustion period theta 2 in combustion rate mainly combusted in the second combustion space 14b is performed It shows that it is relatively high. That is, it turns out that it is the latter term center of gravity type combustion.

また初期燃焼期間θ及び前期主燃焼期間θでの燃焼は、ともに主として第1燃焼空間14aでの燃焼であるが、初期燃焼期間θはむしろ短縮されている。これは、小間隙部5が、点火プラグ15に近すぎない適所(詳しくは点火プラグ15からシリンダボア周縁までの距離の60〜85%の範囲内の適所)に設けられていることによって、小間隙部5による絞り作用の影響が初期燃焼期間θにまでは及んでいないことを示している。 Further, both the combustion in the initial combustion period θ 0 and the first main combustion period θ 1 are mainly combustion in the first combustion space 14a, but the initial combustion period θ 0 is rather shortened. This is because the small gap portion 5 is provided at an appropriate position that is not too close to the spark plug 15 (specifically, an appropriate position within the range of 60 to 85% of the distance from the spark plug 15 to the periphery of the cylinder bore). effect of throttling by section 5 indicates that does not extend up to the initial combustion period theta 0.

図6は、図5に示す燃焼特性を別の視点から表した特性図である。横軸にクランク角(°CA)、縦軸に熱発生率(%)を示す。ここで熱発生率とは、図5の熱発生割合の微分値であり、燃焼による全体の熱発生量を100%とし(無次元化)、当該クランク角時点における熱発生量の割合を示したものである。   FIG. 6 is a characteristic diagram showing the combustion characteristics shown in FIG. 5 from another viewpoint. The horizontal axis shows the crank angle (° CA), and the vertical axis shows the heat generation rate (%). Here, the heat generation rate is a differential value of the heat generation rate in FIG. 5, and the total heat generation amount due to combustion is defined as 100% (non-dimensionalization), and indicates the ratio of the heat generation amount at the time of the crank angle. Is.

図6には、当実施形態の燃焼特性T2を示すとともに、比較のために従来の一般的な燃焼特性T2’を併記している。特性T2’と比較して、特性T2の顕著な特徴として、前期主燃焼期間θにおいて傾きの緩やかな棚部T2aを有している点、および後期主燃焼期間θにおいて最大熱発生率の極大値が大きくなっている点である。この二点が後期重心型燃焼を特徴付けるものとなっている。 FIG. 6 shows the combustion characteristic T2 of the present embodiment, and also shows a conventional general combustion characteristic T2 ′ for comparison. Compared with the characteristic T2 ', as hallmark characteristic T2, that it has a moderate shelf T2a of inclination in the previous year main combustion period theta 1, and in the later main combustion period theta 2 of the maximum heat generation rate This is the point where the maximum value is large. These two points characterize the late center of gravity combustion.

棚部T2aについて説明すると、これは、初期燃焼期間θから前期主燃焼期間θに移行後、熱発生率の増大率が一時的に低下していることを示している。これは小間隙部5による絞り効果によって、前期主燃焼期間θでの燃焼速度が比較的低くなったからであると考えられる。 Referring to ledge T2a, which shows that after transition from the initial combustion period theta 0 in previous period main combustion period theta 1, increase of the heat generation rate is temporarily reduced. This is considered to by an aperture effect due to the small gap 5, because the combustion speed in the previous period main combustion period theta 1 is relatively low.

その後、後期主燃焼期間θにおいて最大熱発生率の極大値が大きくなっている点については、比較的多く残留した未燃燃料が、充分な容積が確保された第2燃焼空間14bで高速で燃焼したためであると考えられる。 Then, the point at which the maximum value of the maximum heat generation rate in the later main combustion period theta 2 is increased, relatively large residual unburned fuel in the high-speed in the second combustion space 14b that sufficient volume is ensured This is thought to be due to combustion.

以上のように、当実施形態の燃焼室構造によれば、簡単な構造で後期重心型燃焼を容易に行わせることができる。そして上述のように、後期重心型燃焼を行わせることにより、耐ノッキング性能を向上させ、実用上有効に圧縮比を高めることができる。本願発明者は、例えば従来構造と同程度の耐ノッキング性能を確保した場合、圧縮比を0.5以上高めることができることを確認した。そして圧縮比を高めることにより燃焼効率を高め、燃費を向上させることができる。   As described above, according to the combustion chamber structure of the present embodiment, it is possible to easily perform the late center-of-gravity type combustion with a simple structure. As described above, by causing the late-stage center-of-gravity combustion, the anti-knocking performance can be improved and the compression ratio can be effectively increased practically. The inventor of the present application has confirmed that the compression ratio can be increased by 0.5 or more when, for example, the same level of anti-knocking performance as that of the conventional structure is secured. And by raising a compression ratio, combustion efficiency can be improved and a fuel consumption can be improved.

次に、本発明に係る第2実施形態について、図7および図8を参照して説明する。   Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図7は、第2実施形態の燃焼室構造の、図1のIII−III線に相当する位置での断面図である。図8は、スワールと火炎伝播についての説明図であり、(a)は吸気側天井壁をピストン側から見た平面図、(b)および(c)は、スワール生成吸気系の吸気ポート形状を示す図である。   FIG. 7 is a cross-sectional view of the combustion chamber structure of the second embodiment at a position corresponding to the line III-III in FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram of swirl and flame propagation, (a) is a plan view of the intake side ceiling wall viewed from the piston side, and (b) and (c) are the intake port shapes of the swirl generation intake system. FIG.

当実施形態の第1実施形態に対する主な相違点は、点火プラグ15に加えて第2点火プラグ15aおよび第3点火プラグ15bが設けられている点(図7および図8(a)参照)と、スワール生成吸気系23が設けられている点(図8(a)参照)である。   The main difference of this embodiment from the first embodiment is that a second spark plug 15a and a third spark plug 15b are provided in addition to the spark plug 15 (see FIGS. 7 and 8A). The swirl generation intake system 23 is provided (see FIG. 8A).

図7に示すように、第2点火プラグ15aおよび第3点火プラグ15bは、ペントルーフ型の吸気側天井壁11aと排気側天井壁11bとの合わせ部、つまり稜線部11c上に、それぞれ先端が第2燃焼空間14bに臨むように設けられている。ペントルーフ型の燃焼室14は、構造上、稜線部11c付近における天井壁11とピストン頂面4との間隙が比較的広くなっている。従って、第2,第3点火プラグ15a,15bを比較的容易にレイアウトすることができる。   As shown in FIG. 7, the second spark plug 15a and the third spark plug 15b have tips at the ends of the mating part of the pent roof type intake-side ceiling wall 11a and the exhaust-side ceiling wall 11b, that is, the ridge line part 11c. 2 It is provided to face the combustion space 14b. The pent roof type combustion chamber 14 has a structure in which the gap between the ceiling wall 11 and the piston top surface 4 in the vicinity of the ridge portion 11c is relatively wide. Therefore, the second and third spark plugs 15a and 15b can be laid out relatively easily.

スワール生成吸気系23は、強いスワール(ピストン摺動軸まわりの旋回流。横渦。)を起こさせるための公知の吸気系である。当実施形態では吸気バルブ19が1気筒あたり2箇所に設けられ、それぞれに対応する吸気ポート(プライマリ側およびセカンダリ側)が設けられている。プライマリ側には図8(c)に示すストレートポート21aが設けられ、セカンダリ側には図8(b)に示すハイフローポート21bが設けられている。ストレートポート21aは、ハイフローポート21bに対し、比較的浅い角度(ピストン摺動軸に対して、より垂直に近い角度)で燃焼室14に開口している。   The swirl generating intake system 23 is a known intake system for causing a strong swirl (a swirling flow around a piston sliding axis, a lateral vortex). In this embodiment, the intake valves 19 are provided at two locations per cylinder, and the intake ports (primary side and secondary side) corresponding to each are provided. A straight port 21a shown in FIG. 8C is provided on the primary side, and a high flow port 21b shown in FIG. 8B is provided on the secondary side. The straight port 21a opens into the combustion chamber 14 at a relatively shallow angle (an angle closer to the vertical with respect to the piston sliding axis) than the high flow port 21b.

次に、当実施形態の燃焼室構造を有する火花点火式エンジンの動作について説明する。但し第1実施形態と重複する部分については適宜省略して記す。   Next, the operation of the spark ignition engine having the combustion chamber structure of this embodiment will be described. However, portions overlapping with those of the first embodiment are omitted as appropriate.

まず吸気行程において、スワール生成吸気系23によって強いスワールを起こさせるような吸気が行われる。具体的には、プライマリ側のストレートポート21aでは、吸気バルブ19を大きく開き(図8(c)の状態)、セカンダリ側のハイフローポート21bでは、吸気バルブ19を閉じるか、小さく開く(図8(b)の状態)。こうすることにより、図8(a)の状態で右回りの強いスワール75(図では模式的に示している)が発生する。   First, in the intake stroke, intake that causes a strong swirl is performed by the swirl generation intake system 23. Specifically, in the straight port 21a on the primary side, the intake valve 19 is opened wide (state of FIG. 8C), and in the high flow port 21b on the secondary side, the intake valve 19 is closed or opened small (see FIG. b)). By doing so, a strong clockwise swirl 75 (shown schematically in the figure) is generated in the state of FIG.

そのスワールは、続く圧縮行程でも多くが保存される。そして圧縮行程の終盤で点火プラグ15、第2点火プラグ15aおよび第3点火プラグ15bのそれぞれの電極から火花が飛ばされる。火花は、同時に飛ばしても良いし、適宜時間をずらして飛ばしても良い。その火花によって点火プラグ15、第2点火プラグ15aおよび第3点火プラグ15bの各電極付近の混合気が着火し、火炎核が形成される。   Much of the swirl is preserved in the subsequent compression stroke. At the end of the compression stroke, sparks are blown from the respective electrodes of the spark plug 15, the second spark plug 15a, and the third spark plug 15b. The sparks may be skipped at the same time, or may be skipped at an appropriate time. The spark ignites the air-fuel mixture in the vicinity of the electrodes of the spark plug 15, the second spark plug 15a, and the third spark plug 15b, thereby forming a flame kernel.

続く膨張行程では、火炎核の火炎面が略球状に拡がりながら燃焼が進行する。図8(a)に、その様子を模式的に二点鎖線の火炎伝播等時線70で示している。但しこの火炎伝播等時線70は、次に述べるスワール75の効果を考慮しない場合のものである。この火炎伝播等時線70は、吸気側が排気側に比べて密になっている。これは排気側へ向かう火炎伝播速度よりも吸気側へ向かう火炎伝播速度の方が低速であることを示している。つまり、このままでは吸気側の第2燃焼空間14bへの火炎伝播遅れが懸念される状態となっている。   In the subsequent expansion stroke, the combustion proceeds while the flame surface of the flame kernel expands into a substantially spherical shape. FIG. 8A schematically shows the state by a two-dot chain line flame propagation isochron 70. However, this flame propagation isochron 70 is a case where the effect of the swirl 75 described below is not taken into consideration. The flame propagation isochron 70 is denser on the intake side than on the exhaust side. This indicates that the flame propagation speed toward the intake side is slower than the flame propagation speed toward the exhaust side. That is, in this state, there is a concern about a delay in flame propagation to the second combustion space 14b on the intake side.

ここで、第2点火プラグ15aおよび吸気バルブ19付近のスワール75に着目すると、吸気バルブ19のスワール直上流に第2点火プラグ15aが設けられている。こうすることにより、第2点火プラグ15aからの火炎がスワール75に乗って吸気側に速やかに伝播される。したがって、吸気側の第2燃焼空間14bへの火炎伝播遅れが効果的に抑制され、適時に吸気側の第2燃焼空間14bでの燃焼がなされる。   Here, focusing on the second spark plug 15 a and the swirl 75 near the intake valve 19, the second spark plug 15 a is provided immediately upstream of the swirl of the intake valve 19. By doing so, the flame from the second spark plug 15a is quickly transmitted to the intake side on the swirl 75. Therefore, the flame propagation delay to the intake side second combustion space 14b is effectively suppressed, and combustion in the intake side second combustion space 14b is performed in a timely manner.

このように、当実施形態によれば、吸気側の第2燃焼空間14bへの火炎伝播の遅れが懸念されるような場合でも、適時に吸気側の第2燃焼空間14bでの燃焼を行わせることができる。従って、効果的な後期重心型燃焼を行わせることができる。   Thus, according to the present embodiment, even when there is a concern about the delay of flame propagation to the intake-side second combustion space 14b, combustion in the intake-side second combustion space 14b is performed in a timely manner. be able to. Therefore, effective late center-of-gravity combustion can be performed.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲内で種々の変形を行っても良い。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this embodiment, You may perform a various deformation | transformation within a claim.

例えば上記各実施形態は、本発明を4サイクルエンジンに適用した場合を示しているが、それ以外の、例えば2サイクルエンジンに適用しても良い。   For example, although each said embodiment has shown the case where this invention is applied to a 4-cycle engine, you may apply to other than that, for example, a 2-cycle engine.

第1実施形態において、燃焼室14の形状はペントルーフ型が望ましいが、それ以外、例えば半球形型(ドーム型)、多球形型等であっても良い。   In the first embodiment, the shape of the combustion chamber 14 is preferably a pent roof type, but other than that, for example, a hemispherical type (dome type), a multispherical type, or the like may be used.

第2実施形態において、第3点火プラグ15bは必ずしも設けなくても良い。第3点火プラグ15bは、排気バルブ20のスワール直上流に設けられているので、第3点火プラグ15b付近から排気側に向かうスワール75に乗せて火炎を伝播させることができる。従って、排気側へもより速やかに火炎伝播させることができるという利点がある。なお、点火プラグ15に付加的に設ける点火プラグとして、第2点火プラグ15aと第3点火プラグ15bの何れか一方を選択する場合には、第2点火プラグ15aを選択する方が望ましい。通常、火炎伝播は吸気側に向かう方が排気側に向かうよりも遅いところ、第2点火プラグ15aによれば、その火炎伝播遅れを効果的に抑制することができるという大きな効果が期待できるからである。   In the second embodiment, the third spark plug 15b is not necessarily provided. Since the third spark plug 15b is provided immediately upstream of the swirl of the exhaust valve 20, the flame can be propagated on the swirl 75 directed from the vicinity of the third spark plug 15b toward the exhaust side. Therefore, there is an advantage that the flame can be propagated more promptly to the exhaust side. In addition, when selecting any one of the 2nd spark plug 15a and the 3rd spark plug 15b as an spark plug provided in addition to the spark plug 15, it is desirable to select the 2nd spark plug 15a. Normally, flame propagation is slower toward the intake side than toward the exhaust side, and the second spark plug 15a can be expected to have a great effect of effectively suppressing the flame propagation delay. is there.

本発明の第1実施形態に係る火花点火式エンジンの燃焼室構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the combustion chamber structure of the spark ignition type engine which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1の主要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part of FIG. 図1のIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 図1に示すピストンの斜視図である。It is a perspective view of the piston shown in FIG. 第1実施形態の後期重心型燃焼における燃焼特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the combustion characteristic in the latter term gravity center type combustion of 1st Embodiment. 図5に示す燃焼特性を微分した特性図である。It is the characteristic view which differentiated the combustion characteristic shown in FIG. 本発明の第2実施形態に係る燃焼室構造の、図1のIII−III線に相当する位置での断面図である。It is sectional drawing in the position equivalent to the III-III line of FIG. 1 of the combustion chamber structure which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態におけるスワールと火炎伝播についての説明図であり、(a)は吸気側天井壁をピストン側から見た平面図、(b)および(c)は、スワール生成吸気系の吸気ポート形状を示す図である。It is explanatory drawing about the swirl and flame propagation in 2nd Embodiment, (a) is the top view which looked at the intake side ceiling wall from the piston side, (b) and (c) are the intake port shape of a swirl production | generation intake system FIG. 従来の一般的なペントルーフ型燃焼室の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the conventional common pent roof type | mold combustion chamber.

4 ピストン頂面
5 小間隙部
5b 最小間隙部
6 凸部
7 中央側凹部(凹部)
8 周縁側凹部(凹部)
9 凸部頂面
10 シリンダヘッド
11 天井壁(シリンダヘッド下面)
11a 吸気側天井壁
11b 排気側天井壁
11c 稜線部
11d 天井壁周縁部(シリンダボア周縁部における天井壁)
12 シリンダボア
13 ピストン
13a ピストン冠部
14 燃焼室
14a 第1燃焼空間
14b 第2燃焼空間
15 点火プラグ
15a 第2点火プラグ
19 吸気バルブ
23 スワール生成吸気系
50 シリンダブロック
75 スワール
4 Piston top surface 5 Small gap part 5b Minimum gap part 6 Convex part 7 Center side concave part (concave part)
8 Peripheral recess (recess)
9 Convex top 10 Cylinder head 11 Ceiling wall (Cylinder head bottom)
11a Intake side ceiling wall 11b Exhaust side ceiling wall 11c Ridge part 11d Ceiling wall peripheral part (ceiling wall in cylinder bore peripheral part)
12 Cylinder bore 13 Piston 13a Piston crown 14 Combustion chamber 14a First combustion space 14b Second combustion space 15 Spark plug 15a Second spark plug 19 Intake valve 23 Swirl generating intake system 50 Cylinder block 75 Swirl

Claims (6)

シリンダヘッド下面とピストン頂面との間に形成され、上記シリンダヘッド下面を天井壁とする燃焼室と、
上記天井壁から上記燃焼室内に先端が臨設された点火プラグとを含む火花点火式エンジンの燃焼室構造であって、
ピストンが上死点にある状態で、上記燃焼室内空間の主要部が上記点火プラグ周辺の第1燃焼空間とシリンダボア周縁部の第2燃焼空間とによって形成され、
上記ピストン頂面と上記天井壁との間隙が狭められた小間隙部を介して上記第1燃焼空間と上記第2燃焼空間とが連通されており、
上記ピストンの冠部には、上記天井壁に向けて突出した凸部と、該凸部に対して相対的に没入した凹部とが形成されており、
上記小間隙部は上記凸部の頂面と上記天井壁との間に形成され、
上記第1燃焼空間および上記第2燃焼空間は上記凹部と上記天井壁との間に形成されており、
上記点火プラグが上記シリンダボアの径方向中央付近に設けられ、
上記凸部が上記ピストンの周縁と略同心円の環状に形成され、
上記凸部の突出量は、吸気側よりも排気側の方が相対的に大であることを特徴とする火花点火式エンジンの燃焼室構造。
A combustion chamber formed between the lower surface of the cylinder head and the top surface of the piston and having the lower surface of the cylinder head as a ceiling wall;
A combustion chamber structure of a spark ignition engine including a spark plug having a tip erected from the ceiling wall into the combustion chamber;
In a state where the piston is at the top dead center, a main part of the combustion chamber space is formed by a first combustion space around the spark plug and a second combustion space around the cylinder bore,
The first combustion space and the second combustion space are communicated with each other through a small gap portion in which a gap between the piston top surface and the ceiling wall is narrowed ,
On the crown portion of the piston, a convex portion that protrudes toward the ceiling wall and a concave portion that is relatively recessed with respect to the convex portion are formed,
The small gap portion is formed between the top surface of the convex portion and the ceiling wall,
The first combustion space and the second combustion space are formed between the recess and the ceiling wall,
The spark plug is provided near the radial center of the cylinder bore;
The convex portion is formed in an annular shape that is substantially concentric with the peripheral edge of the piston,
The combustion chamber structure of a spark ignition engine characterized in that the protruding amount of the convex portion is relatively larger on the exhaust side than on the intake side .
上記小間隙部は、上記シリンダボアの径方向における、上記点火プラグから上記シリンダボア周縁との中間点よりも上記シリンダボア周縁寄りに形成されていることを特徴とする請求項1記載の火花点火式エンジンの燃焼室構造。   2. The spark ignition engine according to claim 1, wherein the small gap portion is formed closer to the cylinder bore periphery than an intermediate point between the spark plug and the cylinder bore periphery in the radial direction of the cylinder bore. Combustion chamber structure. 上記点火プラグが上記シリンダボアの径方向中央付近に設けられ、
上記小間隙部が、上記点火プラグと上記シリンダボア周縁との間で環状に形成され、
上記第2燃焼空間が、上記小間隙部の外周側に環状に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の火花点火式エンジンの燃焼室構造。
The spark plug is provided near the radial center of the cylinder bore;
The small gap portion is formed in an annular shape between the spark plug and the cylinder bore periphery,
The combustion chamber structure for a spark ignition engine according to claim 1 or 2, wherein the second combustion space is formed in an annular shape on the outer peripheral side of the small gap portion.
上記点火プラグが上記シリンダボアの径方向中央付近に設けられ、
上記小間隙部のうち、その間隙が最も狭い最小間隙部が、上記点火プラグから少なくとも排気側の上記シリンダボア周縁部にかけての途中に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の火花点火式エンジンの燃焼室構造。
The spark plug is provided near the radial center of the cylinder bore;
4. The minimum gap portion having the narrowest gap among the small gap portions is formed in the middle from the spark plug to at least the peripheral edge portion of the cylinder bore on the exhaust side. The combustion chamber structure of the spark ignition engine according to item 1.
上記燃焼室は、吸気側天井壁と排気側天井壁とが屋根形をなすペントルーフ型であり、The combustion chamber is a pent roof type in which an intake side ceiling wall and an exhaust side ceiling wall form a roof shape,
上記ペントルーフの稜線部と上記ピストン頂面との間隙が、周囲の上記天井壁と上記ピストン頂面との間隙に比べて大きく、  The gap between the ridge portion of the pent roof and the top surface of the piston is larger than the gap between the surrounding ceiling wall and the top surface of the piston,
上記第2燃焼空間かつ上記ペントルーフの稜線部に先端が臨設された第2点火プラグが付加的に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の火花点火式エンジンの燃焼室構造。  5. The spark ignition type according to claim 1, further comprising a second spark plug having a tip disposed adjacent to a ridge line portion of the second combustion space and the pent roof. 6. Engine combustion chamber structure.
上記燃焼室は、上記吸気側天井壁と上記排気側天井壁とが屋根形をなすペントルーフ型The combustion chamber is a pent roof type in which the intake side ceiling wall and the exhaust side ceiling wall form a roof shape.
であり、And
上記シリンダボア周縁部における上記天井壁が、上記シリンダヘッドのシリンダブロックとの合わせ面よりも上記シリンダブロックから離間する側にオフセットして形成されていることを特徴とする請求項1乃至5記載の火花点火式エンジンの燃焼室構造。  6. The spark according to claim 1, wherein the ceiling wall at the peripheral edge of the cylinder bore is offset from the mating surface of the cylinder head with the cylinder block toward the side away from the cylinder block. The combustion chamber structure of an ignition engine.
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