JP2000097031A - Direct injection type internal combustion engine - Google Patents

Direct injection type internal combustion engine

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JP2000097031A
JP2000097031A JP11302897A JP30289799A JP2000097031A JP 2000097031 A JP2000097031 A JP 2000097031A JP 11302897 A JP11302897 A JP 11302897A JP 30289799 A JP30289799 A JP 30289799A JP 2000097031 A JP2000097031 A JP 2000097031A
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弘光 安東
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智 吉川
Kenji Goshima
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敬 川辺
Katsunori Ueda
克則 上田
Nobuaki Murakami
信明 村上
Hideyuki Oda
英幸 織田
Kiyouya Igarashi
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    • F02F3/26Pistons  having combustion chamber in piston head
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    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To establish enhancement of the fuel economy and the enhancement of the output compatibly by of a direct injection type internal combustion engine by setting the shape of the combustion chamber and the relative positional relationship of constituent parts of the combustion chamber so that the combustion efficiency becomes the highest. SOLUTION: An direct injection type internal combustion engine to inject the fuel directly into a combustion chamber 3 is structured so that the undersurface of a cylinder head 8 is made in a pentroof shape, the top face of each piston 2 is made in a crest shape alongside the pentroof shape, and that a recess 25 is formed at least in the inclined oversurface on the intake valve side of the top face of the piston 2, wherein the ratio of Va and Vb to the total capacity of the combustion chamber 3 Va+Vb+Vb when the piston 2 lies at the upper dead point should be between 0.4 and 0.6, where Va represents the capacity portion inside the recess 25 and Vb represents the capacity portion between the cylinder head 8 undersurface and the piston 2 oversurface located over the recess 25 among the capacity of the combustion chamber 3 when the piston 2 lies at the upper dead point.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、火花点火式であ
り、且つ燃焼室内に直接燃料噴射を行なう、筒内噴射型
内燃機関に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct injection type internal combustion engine which is of a spark ignition type and directly injects fuel into a combustion chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、内燃機関のうち、主にガソリ
ンを燃料とするようなガソリンエンジンの燃料供給系で
は、燃料噴射装置(インジェクタ)が広く用いられてい
る。このようなガソリンエンジンでは、コントローラ等
の制御ユニットによりインジェクタの作動が制御され、
所定のタイミングに所定量だけ燃料が吸気ポート内に噴
射される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel injection device (injector) has been widely used in a fuel supply system of a gasoline engine which mainly uses gasoline as a fuel among internal combustion engines. In such a gasoline engine, the operation of the injector is controlled by a control unit such as a controller,
At a predetermined timing, a predetermined amount of fuel is injected into the intake port.

【0003】そして、吸気ポート内に噴射された燃料
は、吸気行程で吸入された空気とともに燃焼室内に供給
されて空気と混合し、点火プラグにより点火されて燃焼
するのである。一方、主に軽油等を燃料とするディーゼ
ルエンジンでは、燃焼室内に直接燃料を噴射して、この
燃料を燃焼室内の圧縮空気によって自然発火させてい
る。
[0003] The fuel injected into the intake port is supplied into the combustion chamber together with the air sucked in the intake stroke, mixed with the air, ignited by a spark plug, and burned. On the other hand, in a diesel engine mainly using light oil or the like as fuel, fuel is directly injected into a combustion chamber, and the fuel is spontaneously ignited by compressed air in the combustion chamber.

【0004】ところで、上述のようなガソリンエンジン
においても燃焼室内に直接燃料噴射を行なって、機関の
応答性を改善するような筒内噴射型の内燃機関が提案さ
れている。このような筒内噴射型内燃機関では、シリン
ダ内に渦流を形成してこの渦流中に燃料噴射を行い、点
火プラグの位置に合わせて所要濃度(理論空燃比近傍の
燃料濃度)の混合気層を形成し、この混合気層の燃料を
点火プラグに供給することで、全体として極めて燃料濃
度の低い(空燃比の高い)状態での燃焼、いわゆる層状
リーン燃焼運転を行なうことができる。
In the meantime, there has been proposed an in-cylinder internal combustion engine in which the fuel is injected directly into the combustion chamber of the above gasoline engine to improve the responsiveness of the engine. In such an in-cylinder injection internal combustion engine, a vortex is formed in the cylinder, fuel is injected into the vortex, and an air-fuel mixture having a required concentration (fuel concentration near the stoichiometric air-fuel ratio) is adjusted according to the position of the ignition plug. By supplying the fuel in the gaseous mixture layer to the ignition plug, it is possible to perform combustion in a state where the fuel concentration is extremely low (high air-fuel ratio) as a whole, that is, a so-called stratified lean combustion operation.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
筒内噴射型内燃機関では、筒内に噴射された燃料によっ
て燃焼室内の吸気が冷却されるため、ノッキングを抑制
することができ、この結果、圧縮比を高めやすいという
利点がある。したがって、筒内噴射型内燃機関では、こ
の利点を生かすように、ピストンやシリンダヘッドの下
面等により形成される燃焼室の形状を設計することが重
要となっくる。
By the way, in such a direct injection type internal combustion engine, since the intake air in the combustion chamber is cooled by the fuel injected into the cylinder, knocking can be suppressed. There is an advantage that the compression ratio can be easily increased. Therefore, in the cylinder injection type internal combustion engine, it is important to design the shape of the combustion chamber formed by the piston, the lower surface of the cylinder head, and the like so as to take advantage of this advantage.

【0006】しかしながら、この燃焼室の形状が複雑に
なると、ピストン及び燃焼室の形状や容積や点火プラグ
の配設位置等を僅かに設計変更しただけで、機関の出力
特性や燃費性能が大きく変化してしまうという課題があ
る。そこで、筒内噴射型内燃機関の燃焼室の形状や燃焼
室の構成部品の相対位置関係を燃焼効率が最適となるよ
うな状態に設定したいという要望がある。
However, when the shape of the combustion chamber becomes complicated, the output characteristics and fuel efficiency of the engine greatly change only by slightly changing the shape and volume of the piston and the combustion chamber, and the arrangement of the spark plug. There is a problem of doing it. Therefore, there is a demand to set the shape of the combustion chamber of the in-cylinder injection type internal combustion engine and the relative positional relationship of the components of the combustion chamber so that the combustion efficiency is optimized.

【0007】なお、特開平4−228850号公報に
は、燃料噴射弁からの噴射燃料がシリンダ内壁に当たら
ないようにした技術が開示されている。しかしながら、
このような技術では、燃料噴射弁からの燃料噴射方向に
ついてのみ着目したもので、上述の課題を解決するよう
なものではない。また、特開平4−58030号公報に
は、筒内噴射型の内燃機関において、自己着火やノッキ
ングやスモークの発生を抑制するための技術が開示され
ている。しかしながら、このような技術は、単に機関を
滑らかに作動させるためのものであり、やはり、上述の
課題を解決するようなものではなかった。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-228850 discloses a technique in which fuel injected from a fuel injection valve does not hit the inner wall of a cylinder. However,
Such a technique focuses only on the direction of fuel injection from the fuel injection valve, and does not solve the above-described problem. Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-58030 discloses a technique for suppressing the occurrence of self-ignition, knocking and smoke in an in-cylinder injection type internal combustion engine. However, such a technique is merely for smoothly operating the engine, and also does not solve the above-mentioned problem.

【0008】また、特開平4−166612号公報に
は、筒内噴射式内燃機関の低負荷運転時における着火性
を改善するための技術が開示されているが、このような
技術は、燃焼効率が最適となるように燃焼室やピストン
を形成したり、点火プラグの配設位置を規制するもので
はない。また、上述したような技術では、ピストンに上
部に凹部を形成して燃焼室を形成するようになっている
が、ピストンの頂面とシリンダヘッド下面との間にも大
きな空間が形成されており、このような燃焼室形状では
十分な圧縮比が得られず、高出力化が困難であるという
課題がある。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-166612 discloses a technique for improving the ignitability of a direct injection internal combustion engine during low load operation. It is not intended to form a combustion chamber or a piston or to regulate the position of the spark plug so as to be optimal. Further, in the above-described technology, a combustion chamber is formed by forming a concave portion in the upper portion of the piston, but a large space is formed between the top surface of the piston and the lower surface of the cylinder head. However, such a combustion chamber shape has a problem that a sufficient compression ratio cannot be obtained, and it is difficult to increase the output.

【0009】本発明は、このような要望や課題に応える
べく創案されたもので、筒内噴射型内燃機関の燃焼室の
形状や燃焼室の構成部品の相対位置関係を燃焼効率が最
適となるような状態に設定して、燃費の向上と出力の向
上とを両立できるようにした、筒内噴射型内燃機関を提
供することを目的とする。
The present invention has been devised in order to meet such demands and problems, and the combustion efficiency is optimized based on the shape of the combustion chamber and the relative positional relationship of the components of the combustion chamber of the direct injection internal combustion engine. It is an object of the present invention to provide an in-cylinder injection type internal combustion engine which is set in such a state so that both fuel efficiency and output can be improved.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
筒内噴射型内燃機関では、シリンダヘッド下面をペント
ルーフ形状に形成し、点火プラグをペントルーフ形状の
該燃焼室上面の頂部近傍に配設するとともに、燃焼室の
下面を形成するピストン頂面を、ペントルーフ形状にほ
ぼ沿うような山型に形成する。そして、少なくともピス
トン頂面の吸気弁側傾斜上面に凹部を設け、ピストンが
上死点位置にあるときの燃焼室容積のうち、凹部内の容
積及び凹部の上方のピストン上面とシリンダヘッド下面
との間の容積と、ピストンが上死点位置にあるときの燃
焼室の全容積との比が0.4〜0.6の間に設定する。
そして、このように構成することにより、燃焼室内での
各容積比を最適なものとすることができ、高燃費と高出
力とを両立することができる。
In the cylinder injection type internal combustion engine according to the present invention, the lower surface of the cylinder head is formed in a pent roof shape, and the spark plug is arranged near the top of the upper surface of the pent roof shaped combustion chamber. At the same time, the top surface of the piston forming the lower surface of the combustion chamber is formed in a mountain shape substantially following the pent roof shape. A recess is provided on at least the intake valve-side inclined upper surface of the piston top surface, and of the volume of the combustion chamber when the piston is at the top dead center position, the volume in the recess and the piston upper surface above the recess and the cylinder head lower surface The ratio between the volume in between and the total volume of the combustion chamber when the piston is at the top dead center position is set between 0.4 and 0.6.
With such a configuration, each volume ratio in the combustion chamber can be optimized, and both high fuel efficiency and high output can be achieved.

【0011】また、請求項2記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、上記請求項1記載の構成において、少な
くともピストン頂面の一側の外周端部に平坦部を形成
し、凹部を、平坦部よりなだらかに形成され燃焼室内に
導入された吸気流が凹部に流入する際の流入部と、凹部
内に流入した吸気流を上記点火プラグ近傍に向かうよう
案内するなだらかに隆起した隆起部と、流入部と隆起部
とを接続する接続部とから構成することにより、燃焼室
内で縦渦流(タンブル流)の形成が促進され層状燃焼を
行ないやすくなる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the in-cylinder injection type internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, wherein a flat portion is formed at least at an outer peripheral end on one side of the piston top surface, and the concave portion is formed. An inflow portion that is formed more gently than the flat portion and that is introduced into the combustion chamber when the intake air flows into the concave portion, and a gently raised portion that guides the intake air flow that has flowed into the concave portion toward the vicinity of the ignition plug. And a connecting portion connecting the inflow portion and the protruding portion, the formation of a longitudinal vortex (tumble flow) in the combustion chamber is promoted, and stratified combustion is easily performed.

【0012】また、請求項3記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、上記請求項1記載の構成において、燃焼
室の上面を形成する吸気弁側傾斜下面と排気弁側傾斜下
面とをそれぞれ略平坦に形成することにより、燃焼室内
で発生する縦渦流の形成が促進されて、縦渦流が強化さ
れる。また、請求項4記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関では、上記請求項1記載の構成において、ピストンの
排気弁側傾斜上面をシリンダヘッドの排気弁側下面より
も小さな傾斜角に設定するとともに、シリンダヘッドの
排気弁側傾斜下面とピストンの排気弁側傾斜上面との間
の相互間距離が燃焼室の中心側に向けて広がるように形
成し、ピストンの上死点位置において、断面が略楔状と
なる火炎浸入空間を形成することにより、燃焼室内で火
炎が均一に伝播して、ムラのない燃焼が行なわれる。
According to a third aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine of the first aspect, the inclined lower surface on the intake valve side and the inclined lower surface on the exhaust valve side forming the upper surface of the combustion chamber are arranged. By forming each of them substantially flat, the formation of the longitudinal vortex generated in the combustion chamber is promoted, and the longitudinal vortex is strengthened. According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the inclined upper surface of the piston on the exhaust valve side is set to a smaller inclination angle than the lower surface of the cylinder head on the exhaust valve side. At the same time, it is formed so that the mutual distance between the exhaust valve-side inclined lower surface of the cylinder head and the exhaust valve-side inclined upper surface of the piston expands toward the center of the combustion chamber. By forming a substantially wedge-shaped flame entry space, the flame is uniformly propagated in the combustion chamber, and uniform combustion is performed.

【0013】また、請求項5記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、上記請求項1記載の構成において、ピス
トンが上死点にあるとき、ピストンと排気弁との近接部
分の間隔が、ピストンと吸気弁との近接部分の間隔より
も小さくなるように配設する。これにより、燃焼室全体
の容積比をほとんど変更することなく、燃焼室内の表面
積が低下して熱損失が低減する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine according to the first aspect, when the piston is at the top dead center, the distance between the piston and the exhaust valve is reduced. , So as to be smaller than the distance between adjacent parts of the piston and the intake valve. Thereby, the surface area in the combustion chamber is reduced and the heat loss is reduced without substantially changing the volume ratio of the entire combustion chamber.

【0014】また、請求項6記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、上記請求項1記載の構成において、凹部
を球面により形成することにより、ピストンの凹部の容
積に対する凹部の表面積が最小となる。また、燃焼室内
において吸気流による渦状の流れ、即ちタンブル流の形
成が促進される。また、請求項7記載の本発明の筒内噴
射型内燃機関では、上記請求項6記載の構成において、
凹部をピストンの吸気弁側上部に中心を有する仮想球面
の一部として形成し、ピストンの頂点及びピストンの吸
気弁側傾斜上面の下端が、仮想球面内に包含されるよう
に構成することにより、容易に点火プラグを凹部内に配
設することができる。また、タンブル流の生成も促進さ
れる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine of the first aspect, the concave portion is formed by a spherical surface, so that the surface area of the concave portion with respect to the volume of the concave portion of the piston is minimized. Becomes Further, the formation of a vortex flow, that is, a tumble flow, due to the intake air flow in the combustion chamber is promoted. According to a seventh aspect of the present invention, in the direct injection internal combustion engine of the present invention,
By forming the concave portion as a part of a virtual spherical surface having a center at the upper part of the piston on the intake valve side, by configuring the apex of the piston and the lower end of the inclined surface on the intake valve side of the piston to be included in the virtual spherical surface, The spark plug can be easily arranged in the recess. Also, generation of a tumble flow is promoted.

【0015】また、請求項8記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、上記請求項6記載の構成において、ピス
トン上死点位置で、燃料噴射弁の噴射口と吸気弁の弁体
とがそれぞれ仮想球面内に包含され、且つ点火プラグの
放電電極の発火点が凹部内に包含されるように構成する
ことにより、凹部に燃料濃度の濃い混合気を生成するこ
とができる。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the in-cylinder injection type internal combustion engine according to the sixth aspect of the present invention, wherein the injection port of the fuel injection valve and the valve body of the intake valve are located at the top dead center position of the piston. Are contained in the virtual spherical surface, and the ignition point of the discharge electrode of the ignition plug is contained in the concave portion, whereby an air-fuel mixture having a high fuel concentration can be generated in the concave portion.

【0016】また、請求項9記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、上記請求項1記載の構成において、ピス
トン頂面に、吸気弁側傾斜上面及び排気弁側傾斜上面を
区画する稜線を形成し、さらに、凹部が稜線を越え且つ
吸気弁側傾斜上面から排気弁側傾斜上面にまで延びて形
成する。これにより、燃焼室内の凹部の容積と燃焼室全
体の容積との比を最適に設定するのが容易となる。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the in-cylinder injection type internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, wherein the ridge defining the intake valve side inclined upper surface and the exhaust valve side inclined upper surface is formed on the piston top surface. And the recess extends beyond the ridge line and extends from the intake valve side inclined upper surface to the exhaust valve side inclined upper surface. This makes it easy to optimally set the ratio between the volume of the recess in the combustion chamber and the volume of the entire combustion chamber.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
形態について説明する。まず、本発明の第1実施形態と
しての筒内噴射型内燃機関について説明すると、図1は
その燃焼室の構成を示す模式的な断面図、図2(a)〜
(c),図15〜図22はいずれもその要部としてのピ
ストンの形状を示す模式図、図3はそのピストンの頂面
とシリンダヘッドの下面との相対的な位置関係を示す
図、図4はその燃焼室の全容積とピストンの凹部の容積
との比を説明するための模式図、図5(a),(b)は
いずれもそのピストンの凹部形状の容積比の変化に伴う
機関の特性の変化を説明するためのグラフ、図6,図
7,図23〜図46はいずれもその変形例を示す模式
図、図8,図9はいずれもその作用を説明するためのグ
ラフ、図10はその燃焼室の形状の差による燃費及びH
C排出量の変化特性を示すグラフである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a description will be given of a direct injection internal combustion engine as a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic sectional view showing the configuration of a combustion chamber, and FIGS.
(C), FIGS. 15 to 22 are schematic diagrams each showing a shape of a piston as a main part thereof, and FIG. 3 is a diagram showing a relative positional relationship between a top surface of the piston and a lower surface of a cylinder head. 4 is a schematic view for explaining the ratio of the total volume of the combustion chamber to the volume of the concave portion of the piston, and FIGS. 5 (a) and 5 (b) show the engine accompanying the change in the volume ratio of the concave shape of the piston. 6, FIG. 7, and FIGS. 23 to 46 are schematic diagrams showing modifications thereof, and FIGS. 8 and 9 are graphs for explaining the operation thereof. FIG. 10 shows the fuel efficiency and H due to the difference in the shape of the combustion chamber.
It is a graph which shows the change characteristic of C discharge.

【0018】図1に示すように、このエンジンの燃焼室
3は、シリンダヘッド8の下面とピストン2の頂面とに
より形成されており、燃焼室3の上面の一方の側には吸
気弁4が、又他方の側には排気弁5が配設されている。
また、シリンダヘッド8の下面、即ち燃焼室3の上面の
うち、吸気弁4の配設された側には、燃焼室3の頂部か
ら端部に向かって傾斜するような吸気弁側傾斜下面8a
が形成されており、排気弁5の配設された側には排気弁
側傾斜下面8bが形成されている。
As shown in FIG. 1, a combustion chamber 3 of this engine is formed by a lower surface of a cylinder head 8 and a top surface of a piston 2. An intake valve 4 is provided on one side of the upper surface of the combustion chamber 3. However, an exhaust valve 5 is disposed on the other side.
The lower surface of the cylinder head 8, that is, the upper surface of the combustion chamber 3, on the side where the intake valve 4 is disposed, has an intake valve-side inclined lower surface 8a inclined from the top to the end of the combustion chamber 3.
The exhaust valve 5 is provided with an exhaust valve-side inclined lower surface 8b on the side where the exhaust valve 5 is provided.

【0019】そして、これらの傾斜下面8a,8bによ
り燃焼室3の上面側は、図1に示すようなペントルーフ
形状に形成されている。また、シリンダヘッド8には燃
料噴射弁(以下、単にインジェクタという)1が取り付
けられている。このインジェクタ1は、その先端側が燃
焼室3に臨むように配設されており、このインジェクタ
1により燃焼室3内に直接燃料が噴射されるようになっ
ている。
The upper surface of the combustion chamber 3 is formed in a pent roof shape as shown in FIG. 1 by these inclined lower surfaces 8a and 8b. A fuel injection valve (hereinafter simply referred to as an injector) 1 is attached to the cylinder head 8. The injector 1 is arranged so that the tip side faces the combustion chamber 3, and fuel is directly injected into the combustion chamber 3 by the injector 1.

【0020】次に、ピストン2の形状について説明する
と、図1,図2(a)〜(c),図15〜図22に示す
ように、燃焼室3の下面を形成するピストン2の頂面に
は、吸気弁側傾斜下面8a及び排気弁側傾斜下面8bに
それぞれ対応して、ピストン2の中心側に向かって傾斜
した吸気弁側傾斜上面2a及び排気弁側傾斜上面2bが
形成されており、これらの傾斜上面2a,2bにより、
ピストン2の頂面がペントルーフ形状にほぼ沿うような
山型に形成されている。なお、これらの傾斜上面2a,
2bは、ピストン頂面に形成された稜線により区画され
ている。
Next, the shape of the piston 2 will be described. The top surface of the piston 2 forming the lower surface of the combustion chamber 3 is shown in FIGS. The intake valve side inclined lower surface 8a and the exhaust valve side inclined upper surface 2b which are inclined toward the center side of the piston 2 are formed corresponding to the intake valve side inclined lower surface 8a and the exhaust valve side inclined lower surface 8b, respectively. By these inclined upper surfaces 2a and 2b,
The top surface of the piston 2 is formed in a mountain shape substantially along the pent roof shape. In addition, these inclined upper surfaces 2a,
2b is defined by a ridgeline formed on the piston top surface.

【0021】また、このピストン2の吸気弁側傾斜上面
2aには、図1,図2(a)〜(c)に示すような凹部
(以下、単にキャビティという)25が形成されてい
る。このキャビティ25は、稜線を分断するように排気
弁側傾斜上面2bまで延びて形成されるとともに、下に
凸状に彎曲した球面状に形成されたものであり、ピスト
ン2の吸気弁4側の上部に中心を有する仮想球面25a
の一部として形成されている。
A concave portion (hereinafter simply referred to as a cavity) 25 as shown in FIGS. 1 and 2 (a) to 2 (c) is formed on the inclined upper surface 2a of the piston 2 on the intake valve side. The cavity 25 is formed so as to extend to the exhaust valve side inclined upper surface 2b so as to divide the ridge line, and is formed in a spherical shape curved downward and convexly. A virtual spherical surface 25a having a center at the top
It is formed as a part of.

【0022】また、燃焼室3に開口する吸気ポート(図
12参照)9は、吸気弁4の上方に略直立するように延
設されており、この吸気ポートを介して吸気流が燃焼室
3に取り入れられると、吸気流は下方のピストン2に向
かって流れた後、ピストン2のキャビティ25に沿って
案内されて上向きに流れてタンブル流(縦渦流)を形成
するようになっている。
An intake port 9 (see FIG. 12) opening to the combustion chamber 3 extends substantially upright above the intake valve 4, and the intake air flows through the combustion port 3 through this intake port. The intake air flows toward the lower piston 2 and is guided along the cavity 25 of the piston 2 to flow upward to form a tumble flow (longitudinal vortex).

【0023】なお、特に燃焼室3の傾斜下面8a,8b
を略平坦に形成することで、すなわち、シリンダヘッド
8の下面8a,8bと、吸気弁4,排気弁5との下面と
を連続的につなげることで、タンブル流の流れがスムー
スになり、タンブル流が強化されるようになる。また、
シリンダヘッド8の下面を上述のようにペントルーフ形
状としているのは、主に以下の理由によものである。
In particular, the inclined lower surfaces 8a, 8b of the combustion chamber 3
Is formed substantially flat, that is, by continuously connecting the lower surfaces 8a and 8b of the cylinder head 8 and the lower surfaces of the intake valve 4 and the exhaust valve 5, the flow of the tumble flow becomes smooth, The flow will be strengthened. Also,
The lower surface of the cylinder head 8 is formed in the pent roof shape as described above mainly for the following reasons.

【0024】すなわち、このような筒内噴射型のエンジ
ンでは、エンジン回転数やエンジン負荷により燃料噴射
タイミングが大きく変更されるようになっており、圧縮
行程時にも燃料噴射を成立させる必要がある。このため
には、燃焼室3内で吸気流が乱れることなく連続的に強
い流れを生じさせるのが好ましい。そこで、本実施形態
では、燃焼室3内で生じたタンブル流を特に圧縮行程後
半まで維持させるべく、シリンダヘッド8の吸気弁側下
面8a及び排気弁側傾斜下面8bをペントルーフ形状と
することで、ピストン2から排気弁側下面8bに向かう
タンブル流の流れを、また吸気弁側斜面8aからピスト
ン2への流れをスムースにし、タンブル流を圧縮行程後
半まで維持させているのである。
That is, in such an in-cylinder injection type engine, the fuel injection timing is largely changed depending on the engine speed and the engine load, and it is necessary to establish the fuel injection even during the compression stroke. For this purpose, it is preferable to generate a strong flow continuously without disturbing the intake flow in the combustion chamber 3. Therefore, in the present embodiment, in order to maintain the tumble flow generated in the combustion chamber 3 particularly until the latter half of the compression stroke, the intake valve side lower surface 8a and the exhaust valve side inclined lower surface 8b of the cylinder head 8 are formed in a pent roof shape. The flow of the tumble flow from the piston 2 toward the lower surface 8b on the exhaust valve side and the flow from the slope 8a on the intake valve side to the piston 2 are made smooth, and the tumble flow is maintained until the latter half of the compression stroke.

【0025】また、吸気ポート9を略直立に形成するこ
とで、吸気時の抵抗を低減して燃焼室3内に強い吸気流
を導入することで、燃焼室3内で強い縦渦流(タンブル
流)を形成させている。さらに、シリンダヘッド8の吸
気弁側傾斜下面8aは、吸気弁4を傾斜配置可能なペン
トルーフ形状とすることで、吸気ポート9のレイアウト
の自由度を増大させている。
Also, by forming the intake port 9 substantially upright, the resistance at the time of intake is reduced and a strong intake flow is introduced into the combustion chamber 3, whereby a strong vertical vortex flow (tumble flow) is generated in the combustion chamber 3. ) Is formed. Further, the intake valve-side inclined lower surface 8a of the cylinder head 8 has a pent roof shape in which the intake valve 4 can be arranged to be inclined, thereby increasing the degree of freedom of the layout of the intake port 9.

【0026】ところで、このキャビティ25の容積の設
定は、エンジン性能に与える影響が大きく、例えばキャ
ビティ25の容積が燃焼室3の全容積に対して大きすぎ
ると、図5(a)のグラフに示すように、層状燃焼を行
なうには有利であるが、燃焼室3の表面積が大きくなり
熱損失が大きくなってしまう。そして、これにより燃費
が向上するものの、図5(b)のグラフに示すように、
最高出力や最大トルクが低下してしまうことが考えられ
る。
The setting of the volume of the cavity 25 has a large effect on the engine performance. For example, if the volume of the cavity 25 is too large with respect to the total volume of the combustion chamber 3, a graph shown in FIG. As described above, although it is advantageous to perform the stratified combustion, the surface area of the combustion chamber 3 is increased and the heat loss is increased. Although fuel efficiency is improved by this, as shown in the graph of FIG.
It is considered that the maximum output and the maximum torque are reduced.

【0027】また、キャビティ25の容積が燃焼室3の
全容積に対して小さすぎると、図5(b)のグラフに示
すように、最高出力や最大トルクは向上するが、キャビ
ティ25内で十分なタンブル流を形成することができ
ず、図5(a)のグラフに示すように、燃費の低下を招
いてしまう。そこで、本発明の筒内噴射型内燃機関で
は、機関の出力性能と燃費性能とを両立させるべく、燃
焼室3全体の容積に対してキャビティ25の容積が所定
の割合の比となるように設定されている。
If the volume of the cavity 25 is too small relative to the total volume of the combustion chamber 3, the maximum output and the maximum torque are improved as shown in the graph of FIG. As a result, a low tumble flow cannot be formed, and as shown in the graph of FIG. Therefore, in the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention, the volume of the cavity 25 is set to have a predetermined ratio to the volume of the entire combustion chamber 3 in order to achieve both output performance and fuel efficiency of the engine. Have been.

【0028】ここで、この容積比の設定について図4を
用いて説明すると、キャビティ25の容積をVa、ピス
トン2が上死点位置にあるときの吸気弁側傾斜下面8a
と吸気弁側傾斜上面2aとの間の容積をVb、又ピスト
ン2が上死点位置にあるときの排気弁側傾斜下面8bと
排気弁側傾斜上面2bとの間の容積をVcとすると、
(Va+Vb)/(Va+Vb+Vc)の値が、0.4
〜0.6の間になるように設定されている。
Here, the setting of this volume ratio will be described with reference to FIG. 4. The volume of the cavity 25 is Va, and the intake valve side inclined lower surface 8a when the piston 2 is at the top dead center position.
Let Vb be the volume between the intake valve side inclined upper surface 2a and Vc be the volume between the exhaust valve side inclined lower surface 8b and the exhaust valve side inclined upper surface 2b when the piston 2 is at the top dead center position.
The value of (Va + Vb) / (Va + Vb + Vc) is 0.4
It is set to be between 0.6 and 0.6.

【0029】そして、本実施形態では、このような燃焼
室3を形成するために、ピストン2の頂面をシリンダヘ
ッド8のペントルーフ形状にほぼ沿うような山型に形成
しているのである。すなわち、このようにピストン2の
頂面を、ペントルーフ形状に形成すると、ピストン2の
上昇時に、ピストン2とシリンダヘッド8とで囲撓され
る空間を減少させることができ、燃焼室3の全容積に対
するキャビティ25の容積比を大きくすることができる
のである。
In the present embodiment, in order to form such a combustion chamber 3, the top surface of the piston 2 is formed in a mountain shape substantially following the pent roof shape of the cylinder head 8. That is, when the top surface of the piston 2 is formed in a pent roof shape in this manner, the space surrounded by the piston 2 and the cylinder head 8 can be reduced when the piston 2 rises, and the total volume of the combustion chamber 3 can be reduced. , The ratio of the volume of the cavity 25 to the ratio can be increased.

【0030】これにより、このエンジンの圧縮比を大き
くすることができ、出力を大きく向上させることができ
るのである。そして、キャビティ25の容積比を上述し
たような所定値に設定することにより、燃費の向上と高
出力化とをバランス良く達成することができるのであ
る。また、これに加えて、キャビティ25の形状を図2
(a)〜(c)に示すような球面状に形成することで、
ピストン2のキャビティ容積Vaに対するキャビティ表
面積を最小にすることができる利点がある。そして、こ
のようにキャビティ表面積を最小にすることで、熱損失
を小さくすることができ、燃焼効率を向上させることが
できるのである。
Thus, the compression ratio of the engine can be increased, and the output can be greatly improved. By setting the volume ratio of the cavity 25 to the above-mentioned predetermined value, it is possible to achieve a good balance between improvement in fuel efficiency and high output. In addition to this, the shape of the cavity 25 is shown in FIG.
By forming a spherical shape as shown in (a) to (c),
There is an advantage that the cavity surface area with respect to the cavity volume Va of the piston 2 can be minimized. By minimizing the cavity surface area in this way, heat loss can be reduced and combustion efficiency can be improved.

【0031】さらには、キャビティ25を球面状に形成
することで、燃焼室3内に吸気流による渦状の流れ、即
ちタンブル流を形成し易いという利点もある。また、上
述の仮想球面25aは、図1に示すように、ピストン2
の中心軸における断面において、ピストン2の頂点及び
ピストン2の吸気弁側傾斜上面2aの下端がキャビティ
25内に包含されるように設定されている。
Further, by forming the cavity 25 in a spherical shape, there is an advantage that a vortex flow, that is, a tumble flow due to the intake flow is easily formed in the combustion chamber 3. Further, as shown in FIG. 1, the above-described virtual spherical surface 25a is
Is set so that the apex of the piston 2 and the lower end of the intake valve-side inclined upper surface 2 a of the piston 2 are included in the cavity 25.

【0032】また、ピストン2が上死点位置に達した時
に、インジェクタ1の噴射口と吸気弁4の弁体とがそれ
ぞれ仮想球面25a内に位置するように、インジェクタ
1,吸気弁4及び仮想球面25aの位置関係が設定され
ている。そして、このようにインジェクタ1や吸気弁4
を配設することで、着火時には、確実にキャビティ25
内の燃料濃度が濃い状態となるようになっている。
Further, when the piston 2 reaches the top dead center position, the injector 1, the intake valve 4 and the virtual valve are arranged such that the injection port of the injector 1 and the valve element of the intake valve 4 are respectively positioned within the virtual spherical surface 25a. The positional relationship of the spherical surface 25a is set. And, as described above, the injector 1 and the intake valve 4
By arranging the cavities, it is ensured that the cavities 25
The fuel concentration in the inside is in a high state.

【0033】さて、このような筒内噴射型内燃機関で
は、エンジンの運転状況に応じて図示しないコントロー
ラによりインジェクタ1の燃料噴射時期や燃料噴射量が
制御されるようになっており、エンジンの運転状況によ
っては、圧縮行程で燃料噴射が行なわれる。この場合、
燃焼室3内では混合気が空気と燃料との層状に形成さ
れ、燃料(図1中、網かけ部分)は、キャビティ25内
に比較的多く存在する。したがって、燃焼室内に略均一
の混合気が存在するような通常の内燃機関と異なり、通
常の内燃機関用の点火プラグでは、十分な濃度の可燃混
合気が存在する位置まで電極が届かず、燃焼効率を低下
させてしまうことが考えられる。
In such a direct injection type internal combustion engine, the fuel injection timing and the fuel injection amount of the injector 1 are controlled by a controller (not shown) according to the operating condition of the engine. In some situations, fuel injection is performed during the compression stroke. in this case,
In the combustion chamber 3, the air-fuel mixture is formed in a layered form of air and fuel, and the fuel (shaded portion in FIG. 1) exists in the cavity 25 in a relatively large amount. Therefore, unlike a normal internal combustion engine in which a substantially uniform air-fuel mixture exists in the combustion chamber, in a normal spark plug for an internal combustion engine, the electrode does not reach a position where a sufficient concentration of a combustible air-fuel mixture exists, and combustion occurs. It is conceivable that the efficiency is reduced.

【0034】そこで、本発明の筒内噴射型内燃機関で
は、燃料を確実に燃焼させるために点火プラグ6の配設
位置や電極6aの長さが燃料の燃焼に最適となるように
設定されている。すなわち、ピストン2の上死点位置へ
の上昇時には、ピストン2と点火プラグ6との干渉を避
けながらも点火プラグ6の電極6aが確実にキャビティ
25側に位置するように、点火プラグ6の中心軸をシリ
ンダ中心軸CLに対して排気弁5側に所定角度θだけ傾
けて点火プラグ6を配設しているのである。
Therefore, in the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention, the position of the ignition plug 6 and the length of the electrode 6a are set so as to be optimal for fuel combustion in order to reliably burn the fuel. I have. That is, when the piston 2 rises to the top dead center position, the center of the ignition plug 6 is so positioned that the electrode 6a of the ignition plug 6 is securely positioned on the cavity 25 side while avoiding interference between the piston 2 and the ignition plug 6. The ignition plug 6 is disposed with the shaft inclined at a predetermined angle θ toward the exhaust valve 5 with respect to the cylinder center axis CL.

【0035】また、シリンダヘッド8には、点火プラグ
6取り付けるための点火プラグ取付部28が形成され、
点火プラグ取付部28には点火プラグ6の取付位置を規
制するための点火プラグ取付面27が形成されている
が、この取付面27も従来の内燃機関に対して所定量D
1(例えばD1=2mm)だけ燃焼室3側に近づけて設
けられている。
The cylinder head 8 is provided with a spark plug mounting portion 28 for mounting the spark plug 6.
A spark plug mounting surface 27 for regulating the mounting position of the spark plug 6 is formed in the spark plug mounting portion 28, and this mounting surface 27 is also a predetermined amount D with respect to a conventional internal combustion engine.
1 (for example, D1 = 2 mm) is provided closer to the combustion chamber 3 side.

【0036】そして、これにより点火プラグ6をキャビ
ティ25側に近づけるようにしてシリンダヘッド8に取
り付けるようにしているのである。なお、この場合、所
定量D1だけ点火プラグ6の下部のネジ部が燃焼室3内
に晒されてしまい、このような状態でエンジンを運転さ
せると、この点火プラグ6の下部にカーボン等が付着し
てしまう。そして、点火プラグ6の下部のネジ部にカー
ボン等が付着すると、点火プラグ6がシリンダヘッド8
から取り外すのが困難となり、作業性が低下してしまう
ことが考えられる。
Thus, the ignition plug 6 is attached to the cylinder head 8 so as to approach the cavity 25 side. In this case, the screw portion below the ignition plug 6 is exposed to the inside of the combustion chamber 3 by a predetermined amount D1, and when the engine is operated in such a state, carbon or the like adheres to the lower portion of the ignition plug 6. Resulting in. Then, when carbon or the like adheres to the screw portion below the ignition plug 6, the ignition plug 6 is moved to the cylinder head 8.
It is conceivable that it becomes difficult to remove from the device, and the workability is reduced.

【0037】そこで、この筒内噴射型内燃機関では、図
1に示すように、点火プラグ6の下部を保護すべく、点
火プラグ取付部28の下部の周囲に肉盛り部29が形成
されている。これにより、点火プラグ6の下部へのカー
ボン等の付着を防止して、点火プラグ6の交換時の作業
性や点火プラグ6の耐久性を向上させているのである。
また、このような肉盛り部29を設けることにより、点
火プラグ6に加わった熱を肉盛り部29を介してシリン
ダヘッド8に逃がすことができ、点火プラグ6の熱に対
する耐久性が向上するようになっているのである。
Therefore, in this in-cylinder injection type internal combustion engine, as shown in FIG. 1, a thickened portion 29 is formed around the lower portion of the spark plug mounting portion 28 to protect the lower portion of the spark plug 6. . This prevents carbon or the like from adhering to the lower portion of the ignition plug 6, thereby improving the workability when replacing the ignition plug 6 and the durability of the ignition plug 6.
Further, by providing such an overlaid portion 29, the heat applied to the ignition plug 6 can be released to the cylinder head 8 via the overlaid portion 29, so that the durability of the ignition plug 6 against heat is improved. It has become.

【0038】また、点火プラグ6の電極6aの長さも通
常の点火プラグに対して所定量だけ長く形成されてお
り、これにより、燃料の着火時に燃料濃度の濃い部分に
電極6aが位置するようになるのである。なお、点火プ
ラグ6の取付面27を従来の内燃機関と同様の位置に形
成し、その分点火プラグ6の電極6aのみをさらに所定
量D1だけ長く形成して、電極6aをキャビティ25内
の燃料濃度の濃い部分へ配設するような構成も考えられ
る。すなわち、電極6aのみを極端に長くするという構
成のみで、燃料を確実に着火させるのである。この場
合、上述の肉盛り部29は不要になるが、このように電
極6aの長さだけを極端に長く形成すると、電極6aの
耐久性が低下してしまうことが考えられる。
Further, the length of the electrode 6a of the ignition plug 6 is formed to be longer than that of a normal ignition plug by a predetermined amount, so that the electrode 6a is located at a portion where the fuel concentration is high when the fuel is ignited. It becomes. The mounting surface 27 of the ignition plug 6 is formed at the same position as that of the conventional internal combustion engine, and only the electrode 6a of the ignition plug 6 is formed to be longer by a predetermined amount D1 by that amount. It is also conceivable to provide a structure in which the light-emitting element is disposed in a portion having a high density. That is, the fuel is reliably ignited only by the configuration in which only the electrode 6a is extremely long. In this case, the above-mentioned overlaid portion 29 becomes unnecessary, but if only the length of the electrode 6a is formed extremely long in this way, the durability of the electrode 6a may be reduced.

【0039】これに対して、本発明では、点火プラグ6
の取付面27を燃焼室3側に近づけるとともに、電極6
aの長さを長く形成するという2段階の構成で着火部分
をキャビティ25内に近づけるようにしているので、電
極6aが確実にキャビティ25内の燃料濃度の濃い部分
に位置するようにしながらも、点火プラグ6の耐久性を
損なうことがないという利点がある。そして、これによ
り、燃料を確実に着火させることができ、燃焼効率を向
上させることができるのである。
On the other hand, in the present invention, the ignition plug 6
Of the electrode 6 near the combustion chamber 3 side.
Since the ignition portion is brought closer to the inside of the cavity 25 in a two-stage configuration in which the length of a is formed long, while ensuring that the electrode 6a is located in the portion where the fuel concentration is high in the cavity 25, There is an advantage that the durability of the spark plug 6 is not impaired. As a result, the fuel can be reliably ignited, and the combustion efficiency can be improved.

【0040】また、点火プラグ6の放電電極6aとキャ
ビティ25の表面との隙間(図1中D2で示す)の値に
ついても、エンジンの出力と燃費に影響するため、この
隙間D2を最適値に設定する必要がある。すなわち、こ
の隙間D2が大きすぎると、燃焼室3内で形成された吸
気タンブル流に乗った燃料に点火プラグ6の電極6aが
十分に届かずに、燃焼効率が悪化してしまう。また、放
電電極6aとキャビティ25の表面とが近すぎると、電
極6aとピストン2とが干渉してしまうことが考えられ
る。
The value of the gap (indicated by D2 in FIG. 1) between the discharge electrode 6a of the spark plug 6 and the surface of the cavity 25 also affects the engine output and fuel efficiency. Must be set. That is, if the gap D2 is too large, the electrode 6a of the ignition plug 6 will not sufficiently reach the fuel riding on the intake tumble flow formed in the combustion chamber 3, and the combustion efficiency will deteriorate. If the discharge electrode 6a is too close to the surface of the cavity 25, the electrode 6a may interfere with the piston 2.

【0041】このため、本筒内噴射型内燃機関では、ピ
ストン2の上死点位置における放電電極6aとキャビテ
ィ25の表面との距離D2を最適値(例えばD2=1〜
2mm程度)に設定し、ピストン2との干渉を十分に避
けながら高い燃焼効率が得られるようにしている。ま
た、このような筒内噴射型内燃機関では、ピストン2と
排気弁4との近接部分の間隔(これを排気側隙間とい
い、図1中D3で示す)も機関の性能に大きく影響す
る。例えば、図8のグラフの点C,点Dに示すように、
排気側隙間D3が大きすぎると、インジェクタ1から圧
縮行程時に噴霧された燃料がキャビティ25の外側に拡
散してしまい、燃費が悪化してしまう。
Therefore, in the in-cylinder injection type internal combustion engine, the distance D2 between the discharge electrode 6a and the surface of the cavity 25 at the top dead center position of the piston 2 is set to an optimum value (for example, D2 = 1 to 1).
(About 2 mm) so that high combustion efficiency can be obtained while avoiding interference with the piston 2 sufficiently. Further, in such a direct injection internal combustion engine, the interval between the adjacent portions of the piston 2 and the exhaust valve 4 (this is called an exhaust-side gap and is indicated by D3 in FIG. 1) greatly affects the performance of the engine. For example, as shown at points C and D in the graph of FIG.
If the exhaust-side gap D3 is too large, the fuel sprayed from the injector 1 during the compression stroke will be diffused outside the cavity 25, and fuel efficiency will be deteriorated.

【0042】一方、点A,点Bに示すように、排気側隙
間D3が小さすぎると、全開運転時(即ち、吸気行程の
燃料噴射時)に、排気弁5側の空間に火炎が十分に伝播
されず、出力が低下してしまう。そこで、本発明の筒内
噴射型内燃機関では、この排気側隙間D3を燃費と出力
との均衡が図れ、効率的な燃焼を実現できるような最適
な値(図8に示す☆印近傍、D3=5〜8mm)に設定
されている。
On the other hand, as shown at points A and B, when the exhaust-side gap D3 is too small, the flame in the space on the exhaust valve 5 side during the full-open operation (ie, during fuel injection during the intake stroke) is sufficient. It is not propagated and the output drops. Therefore, in the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention, the exhaust-side gap D3 is set to an optimum value such that the fuel consumption and the output can be balanced and efficient combustion can be realized (in the vicinity of the symbol ☆ in FIG. 8, D3). = 5-8 mm).

【0043】このように、キャビティ25を球状に形成
するとともに、キャビティ25と点火プラグ6との位置
関係が最適となるように配設することにより、キャビテ
ィ25に向けて噴射された燃料を着火時にキャビティ2
5内に滞留させ、吸気と燃料との層状化を促進すること
ができ、さらに、確実な着火,燃焼が行なわれるように
なっているのである。
As described above, by forming the cavity 25 in a spherical shape and arranging the cavity 25 and the spark plug 6 so that the positional relationship between the cavity 25 and the spark plug 6 becomes optimal, the fuel injected toward the cavity 25 is ignited during ignition. Cavity 2
5 to promote stratification of the intake air and the fuel, and moreover, reliable ignition and combustion are performed.

【0044】また、図1,図3に示すように、ピストン
2の排気弁側傾斜上面2bとシリンダヘッド8の排気弁
側下面8bとの間には、着火された火炎が燃焼室3内に
均一に広がるように火炎浸入空間26が形成されてい
る。ここで、排気弁側傾斜上面2bは、排気弁側下面8
bよりも小さな傾斜角に設定されており、これにより、
上述の火炎浸入空間26は、図3に示すように、燃焼室
3の中心側に向けて、互いの面2b,8bの距離が広が
るような形状、即ち、断面が略楔状の空間に形成されて
いる。
As shown in FIGS. 1 and 3, between the exhaust valve-side inclined upper surface 2 b of the piston 2 and the exhaust valve-side lower surface 8 b of the cylinder head 8, the ignited flame enters the combustion chamber 3. A flame penetration space 26 is formed so as to spread uniformly. Here, the exhaust valve side inclined upper surface 2b is connected to the exhaust valve side lower surface 8
is set to a smaller inclination angle than b.
As shown in FIG. 3, the above-described flame infiltration space 26 is formed in a shape in which the distance between the surfaces 2 b and 8 b increases toward the center of the combustion chamber 3, that is, a space having a substantially wedge-shaped cross section. ing.

【0045】このように、燃焼室3の排気弁4側に略楔
状の火炎浸入空間26を形成するのは、以下の理由によ
る。即ち、上述したようなキャビティ25が形成された
筒内噴射型内燃機関の燃焼室3では、通常は排気弁側傾
斜上面2bと排気弁側下面8bとが略平行になるように
形成されるとともに、これらの面2b,8bで形成され
た空間は狭く形成されるため、燃料着火後のこの空間へ
の火炎の伝播は遅れがちになる。そこで、燃焼室3内の
火炎伝播を均一にするには、排気弁側傾斜上面2bと排
気弁側下面8bとの間の空間を単に広げることが考えら
れるが、上述したように、燃焼室3の全容積(図4のV
a+Vb+Vc部分)とキャビティ25及びその上部空
間の容積(Va+Vb)との間には最適な容積比が存在
している。
The substantially wedge-shaped flame penetration space 26 is formed on the exhaust valve 4 side of the combustion chamber 3 for the following reason. That is, in the combustion chamber 3 of the in-cylinder injection type internal combustion engine in which the cavity 25 is formed as described above, the exhaust valve side inclined upper surface 2b and the exhaust valve side lower surface 8b are usually formed so as to be substantially parallel to each other. Since the space formed by these surfaces 2b and 8b is formed narrow, the propagation of the flame into this space after fuel ignition tends to be delayed. In order to make the flame propagation in the combustion chamber 3 uniform, it is conceivable to simply widen the space between the exhaust-valve-side inclined upper surface 2b and the exhaust-valve-side lower surface 8b. 4 (V in FIG. 4)
An optimum volume ratio exists between the (a + Vb + Vc portion) and the volume of the cavity 25 and its upper space (Va + Vb).

【0046】したがって、燃焼室3の排気弁5側空間を
単純に広げてしまうと、今度はキャビティ25の容積比
を最適値にするのが困難になってしまい、かえって、機
関の性能低下を招くことも考えられる。そこで、上述し
たように、燃焼室3の排気弁5側の空間に、中心側の隙
間を大きめにしその分だけ排気弁5側端部の隙間を小さ
くした略楔状の火炎浸入空間26を形成しているのであ
る。
Therefore, if the space of the combustion chamber 3 on the side of the exhaust valve 5 is simply widened, it becomes difficult to set the volume ratio of the cavity 25 to an optimum value, and the performance of the engine is rather deteriorated. It is also possible. Therefore, as described above, a substantially wedge-shaped flame infiltration space 26 is formed in the space on the exhaust valve 5 side of the combustion chamber 3 in which the gap on the center side is made large and the gap on the end portion on the exhaust valve 5 side is reduced accordingly. -ing

【0047】このような火炎浸入空間26によれば、ま
ず、点火プラグ6の電極6a近傍を中心に燃焼を開始し
た火炎が、燃焼室3の排気弁5側の空間のうち比較的隙
間の広い燃焼室3の中心側へ確実に燃え広がり、比較的
隙間の狭い燃焼室3の端部側にも、燃焼室3の他の部分
に対して遅れることなく火炎が伝播し、ムラのない均一
な燃焼を実現することができるのである。
According to the flame infiltration space 26, first, the flame which has started burning around the vicinity of the electrode 6 a of the ignition plug 6 has a relatively wide gap in the space on the exhaust valve 5 side of the combustion chamber 3. The flame surely spreads to the center side of the combustion chamber 3 and the flame propagates to the end portion of the combustion chamber 3 with a relatively small gap without delay with respect to the other parts of the combustion chamber 3 and uniform combustion without unevenness Can be realized.

【0048】また、このように燃焼室3の排気弁5側の
空間断面を略楔状に形成することで、燃焼室3の排気弁
5側の空間の容積を変更することもなく、キャビティ比
の設定に何ら影響を与えないという利点も有している。
本発明の第1実施形態として筒内噴射型内燃機関は、上
述のように構成されているので以下の効果を得ることが
できる。
Further, by forming the cross section of the space on the exhaust valve 5 side of the combustion chamber 3 into a substantially wedge shape, the volume of the space on the exhaust valve 5 side of the combustion chamber 3 is not changed, and the cavity ratio is not changed. It also has the advantage of not affecting the settings at all.
As the first embodiment of the present invention, the in-cylinder injection type internal combustion engine is configured as described above, so that the following effects can be obtained.

【0049】まず、このピストン2の吸気弁側傾斜上面
2aに、図2(a)〜(c)に示すような下に凸状に灣
曲した球面状のキャビティ25を形成することで、出力
や燃費を向上させることができるという利点がある。す
なわち、キャビティ25の形状を球面状に形成すること
で、ピストン2のキャビティ容積Vaに対するキャビテ
ィ表面積を最小にすることができる。これにより、熱損
失を減少させることができができ、燃焼効率を向上させ
ることができるのである。
First, a spherical cavity 25 is formed on the intake valve-side inclined upper surface 2a of the piston 2 as shown in FIGS. There is an advantage that fuel economy can be improved. That is, by forming the shape of the cavity 25 into a spherical shape, the cavity surface area with respect to the cavity volume Va of the piston 2 can be minimized. Thereby, heat loss can be reduced, and combustion efficiency can be improved.

【0050】また、キャビティ25を球面状に形成する
ことで、燃焼室3内に吸気流による渦状の流れ、即ちタ
ンブル流の形成が促進され、層状燃焼を行ない易いとい
う利点もある。さらに、燃焼室3の傾斜下面8a,8b
を略平坦に形成することで、タンブル流が形成が強化さ
れるのである。図9はこのような球面状のキャビティ2
5を有するピストン2と他の形状のキャビティを有する
ピストン2とを比較して示すグラフであるが、断面が他
の形状のキャビティの燃費及び最大トルク(図中点A,
点Bに示す)に対して、球面状のキャビティ25を有す
るピストン2では、点Cに示すように、燃費及び最大ト
ルクの両方を向上させることができるのである。
Also, by forming the cavity 25 in a spherical shape, the formation of a vortex flow, that is, a tumble flow by the intake air flow in the combustion chamber 3 is promoted, and there is an advantage that stratified combustion is easily performed. Furthermore, the inclined lower surfaces 8a, 8b of the combustion chamber 3
Is formed substantially flat, the formation of the tumble flow is strengthened. FIG. 9 shows such a spherical cavity 2.
5 is a graph showing a comparison between the piston 2 having the cavity 5 and the piston 2 having the cavity of another shape, and shows the fuel consumption and the maximum torque of the cavity having a cross section of another shape (points A,
In contrast to the point B), the piston 2 having the spherical cavity 25 can improve both the fuel consumption and the maximum torque as shown in the point C.

【0051】また、このような球面状のキャビティ25
を有するピストン2対に加えて、さらに燃焼室3の排気
弁5側の断面形状を略楔状に形成した火炎浸入空間26
を設けたものでは、点Dに示すように、さらに最大トル
クが向上するという利点がある。さらに、図10に示す
ように、このような略楔状の火炎浸入空間26を設ける
ことにより、燃料消費率もほぼ全域で低下させることが
できるとともに、THC(トータルでの炭化水素量)の
排出量も低下させることができるという利点も有してい
る。
Also, such a spherical cavity 25
In addition to the two pairs of pistons having the above, a flame entry space 26 in which the cross-sectional shape of the combustion chamber 3 on the side of the exhaust valve 5 is formed in a substantially wedge shape.
Is advantageous in that the maximum torque is further improved as shown at point D. Further, as shown in FIG. 10, by providing such a substantially wedge-shaped flame infiltration space 26, the fuel consumption rate can be reduced substantially over the entire area, and the THC (total hydrocarbon amount) emission amount is reduced. Also has the advantage that it can be reduced.

【0052】また、本筒内噴射型内燃機関では、点火プ
ラグ6の取付面27を所定量D1(例えばD1=2m
m)だけ燃焼室3側に近づけるとともに、点火プラグ6
の放電電極6aを従来のものよりも所定量長く形成する
という2段階の構成で、電極6aの着火部分をキャビテ
ィ25内の燃料濃度の濃い部分に位置するようにしてい
るので、燃料を確実に着火させることができるようしな
がらも、点火プラグ6の電極6aの耐久性を損なうこと
がないという利点がある。
In the in-cylinder injection type internal combustion engine, the mounting surface 27 of the ignition plug 6 is fixed at a predetermined amount D1 (for example, D1 = 2 m).
m) closer to the combustion chamber 3 side and the spark plug 6
Is formed in a two-stage configuration in which the discharge electrode 6a is formed to be longer than the conventional discharge electrode by a predetermined amount, and the ignition portion of the electrode 6a is located in the portion where the fuel concentration is high in the cavity 25. There is an advantage that the durability of the electrode 6a of the ignition plug 6 is not impaired while enabling ignition.

【0053】さらに、このような点火プラグ6では、従
来の点火プラグに対して電極6a部を所定量長めに形成
するだけでよいので、低コストで実現できるという利点
もある。また、シリンダヘッド8の燃焼室3の形成面に
おいて、点火プラグ6の取付部28の周囲に肉盛り部2
9が設けられているので、点火プラグ6の下端が所定量
D1だけ燃焼室3側に移動しても、この点火プラグ6の
下端部が直接燃焼室3に晒されることがない。
Further, such an ignition plug 6 has an advantage that it can be realized at a low cost because it is only necessary to form the electrode 6a longer by a predetermined amount than the conventional ignition plug. In addition, on the formation surface of the combustion chamber 3 of the cylinder head 8, the build-up portion 2 is provided around the mounting portion 28 of the ignition plug 6.
9, even if the lower end of the ignition plug 6 moves toward the combustion chamber 3 by a predetermined amount D1, the lower end of the ignition plug 6 is not directly exposed to the combustion chamber 3.

【0054】したがって、点火プラグ6の下部のネジ部
へのカーボン等の付着が防止され、点火プラグ6の交換
等の作業性も向上する。また、点火プラグ6の下部が、
肉盛り部29により保護されるので、点火プラグ6自体
の耐久性も向上するという利点がある。さらには、点火
プラグ6に加わる熱を肉盛り部29を介してシリンダヘ
ッド8に逃がすことができるので、熱に対する耐久性も
向上するという利点を有している。
Accordingly, adhesion of carbon or the like to the screw portion below the ignition plug 6 is prevented, and workability such as replacement of the ignition plug 6 is improved. Also, the lower part of the ignition plug 6
Since it is protected by the overlay portion 29, there is an advantage that the durability of the spark plug 6 itself is also improved. Furthermore, since the heat applied to the ignition plug 6 can be released to the cylinder head 8 via the overlay portion 29, there is an advantage that the durability against heat is improved.

【0055】一方、ピストン2のキャビティ25を、ピ
ストン2の頂点及びピストン2の吸気弁側傾斜上面2a
の下端を仮想球面内25aに包含するように形成するこ
とで、点火プラグ6をキャビティ25内に配設しやすく
なる。また、タンブル流の生成も促進することができる
という利点もある。また、ピストン2が上死点位置に達
した時に、インジェクタ1の噴射口と吸気弁4の弁体と
がそれぞれ仮想球面25a内に位置するようにインジェ
クタ1,吸気弁4及び仮想球面25aの位置関係が設定
されているので、キャビティ25内に燃料濃度の濃い混
合気を生成することができるのである。
On the other hand, the cavity 25 of the piston 2 is divided into the top of the piston 2 and the upper surface 2a of the piston 2 on the intake valve side.
Is formed so as to be included in the imaginary spherical surface 25a, so that the ignition plug 6 can be easily arranged in the cavity 25. There is also an advantage that generation of a tumble flow can be promoted. Further, when the piston 2 reaches the top dead center position, the positions of the injector 1, the intake valve 4 and the virtual spherical surface 25a are set so that the injection port of the injector 1 and the valve element of the intake valve 4 are respectively positioned within the virtual spherical surface 25a. Since the relationship is set, an air-fuel mixture with a high fuel concentration can be generated in the cavity 25.

【0056】また、キャビティ25の容積Va及びピス
トン2が上死点位置にあるときの吸気弁側傾斜下面8a
と吸気弁側傾斜上面2aとの間の容積Vbと、燃焼室3
全体の容積Va+Vb+Vcとの容積比が、最適な値、
例えば、(Va+Vb)/(Va+Vb+Vc)=0.
4〜0.6の間の値となるように設定されているので、
燃費の向上と出力の向上とをバランス良く達成すること
ができるという利点がある。
When the volume Va of the cavity 25 and the piston 2 are at the top dead center position, the intake valve side inclined lower surface 8a
Vb between the fuel cell and the intake valve side inclined upper surface 2a and the combustion chamber 3
The volume ratio with the total volume Va + Vb + Vc is an optimal value,
For example, (Va + Vb) / (Va + Vb + Vc) = 0.
Since it is set to be a value between 4 and 0.6,
There is an advantage that the improvement in fuel efficiency and the improvement in output can be achieved in a well-balanced manner.

【0057】すなわち、図5(a),(b)に示すよう
に、このキャビティ容積比が大きすぎると最大トルクや
最高出力が低下してしまい、また、キャビティ容積比が
小さすぎると燃費が低下してしまうが、上述したよう
に、キャビティ容積比を最適な値に設定することによ
り、燃費向上と出力向上とを両立することができるので
ある。
That is, as shown in FIGS. 5A and 5B, when the cavity volume ratio is too large, the maximum torque and the maximum output decrease, and when the cavity volume ratio is too small, the fuel consumption decreases. However, as described above, by setting the cavity volume ratio to an optimum value, it is possible to achieve both improvement in fuel efficiency and improvement in output.

【0058】さらに、図8のグラフに☆印で示すよう
に、排気側隙間D3が最適値(D3=5〜8mm)に設
定されることにより、熱効率の高い燃焼状態を実現する
ことができ、やはり、最高出力を向上させることができ
るという利点がある。また、点火プラグ6の放電電極6
aとキャビティ25の表面との隙間D2を最適値(例え
ばD2=1〜2mm程度)に設定することにより、点火
プラグ6のピストン2との干渉を十分に避けながら高い
燃焼効率が得られるという利点を有している。
Further, as shown by a mark in the graph of FIG. 8, by setting the exhaust-side gap D3 to an optimum value (D3 = 5 to 8 mm), a combustion state with high thermal efficiency can be realized. Again, there is an advantage that the maximum output can be improved. Also, the discharge electrode 6 of the ignition plug 6
By setting the gap D2 between a and the surface of the cavity 25 to an optimum value (for example, D2 = 1 to 2 mm), it is possible to obtain high combustion efficiency while sufficiently avoiding interference of the ignition plug 6 with the piston 2. have.

【0059】また、シリンダヘッド8の下面をペントル
ーフ形状に形成することで、圧縮行程時にも強い縦渦流
を維持することができ、圧縮行程時の燃料噴射を安定し
て行なうことができるという利点がある。さらに、吸気
弁側傾斜上面2a及び排気弁側傾斜上面2bがピストン
頂面の稜線により区画されて形成されているので、燃焼
室3の形状が、吸気弁側傾斜下面8aと排気弁側傾斜下
面8bとでそれぞれ異なる形状とすることができ、吸気
弁4側と排気弁5側とで燃焼室3の役割を分担させるこ
とができる。
Further, by forming the lower surface of the cylinder head 8 in a pent roof shape, a strong vertical vortex can be maintained even during the compression stroke, and the fuel injection can be stably performed during the compression stroke. is there. Further, since the intake valve-side inclined upper surface 2a and the exhaust valve-side inclined upper surface 2b are defined by the ridge line of the piston top surface, the shapes of the combustion chambers 3 are the intake valve-side inclined lower surface 8a and the exhaust valve-side inclined lower surface. 8b can have different shapes, and the role of the combustion chamber 3 can be shared between the intake valve 4 side and the exhaust valve 5 side.

【0060】次に、本第1実施形態としての筒内噴射型
内燃機関の第1〜第3の各変形例について説明すると、
図6,図7,図23〜図30は、その第1の変形例を示
す図であり、上述の第1実施形態に対して、凹部25の
形状のみが異なっている。すなわち、この第1の変形例
では、凹部25の形状が、図6(a)〜(c)や図7
(a)〜(c)に示すような、断面が略長方形のキャビ
ティ25A,25Bとして形成されている。
Next, first to third modifications of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment will be described.
FIGS. 6, 7, and 23 to 30 are views showing a first modification thereof, and are different from the first embodiment only in the shape of the concave portion 25. That is, in the first modified example, the shape of the concave portion 25 is different from that shown in FIGS.
As shown in (a) to (c), the cavities 25A and 25B have a substantially rectangular cross section.

【0061】これらのキャビティ25A,25Bを有す
るピストン2について簡単に説明すると、ピストン頂面
の吸気弁4側の外周端部40には、ピストン2の運動方
向に対して垂直な平坦部41が形成されている。また、
キャビティ25A,25Bには、吸気流をキャビティ2
5A,25B内に案内する流入部42と、キャビティ2
5A,25B内に流入した吸気流を点火プラグ6近傍に
向かうように案内する隆起部43と、流入部42と隆起
部43とを接続し、略平坦面に形成された接続部44と
から構成されている。
The piston 2 having the cavities 25A and 25B will be briefly described. A flat portion 41 perpendicular to the direction of movement of the piston 2 is formed at the outer peripheral end 40 of the piston on the intake valve 4 side. Have been. Also,
In the cavities 25A and 25B, the intake air flow is
5A, 25B, and the cavity 2
A raised portion 43 for guiding the intake air flow flowing into the inside of 5A, 25B toward the vicinity of the spark plug 6 and a connecting portion 44 connecting the inflow portion 42 and the raised portion 43 and formed on a substantially flat surface. Have been.

【0062】これにより、吸気流は、平坦部41からキ
ャビティ25A,25Bの底面(接続部)44までの間
になだらかに形成された流入部42を介して流入し、そ
の後、隆起部43で向きを上方に変えて点火プラグ6近
傍に向かっていき、これによりタンブル流が形成される
のである。したがって、このようなキャビティ25A,
25Bを有する筒内噴射型内燃機関であっても、従来の
筒内噴射型内燃機関に対して、燃費や出力の面で優れる
という利点を有しているのである。
As a result, the intake air flows in through the inflow portion 42 that is gently formed between the flat portion 41 and the bottom surface (connection portion) 44 of the cavities 25A and 25B. To the vicinity of the spark plug 6, thereby forming a tumble flow. Therefore, such cavities 25A,
Even a direct injection internal combustion engine having 25B has the advantage of being superior in fuel efficiency and output over a conventional direct injection internal combustion engine.

【0063】また、図31〜図38は、本第1実施形態
としての筒内噴射型内燃機関における第2の変形例を示
す図であり、上述の第1実施形態の構成に対して、点火
プラグ近傍の空間を確保するための凹所がピストンのキ
ャビティ25に隣接して形成されているという点のみが
異なって構成されたものである。また、図39〜図46
は、本第1実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけ
る第3の変形例を示す図であり、ピストン2の排気弁側
傾斜上面2bに、ピストンと排気弁とのクリアランスを
確保するための凹所がキャビティ25とは別に形成され
たものである。
FIGS. 31 to 38 are views showing a second modification of the in-cylinder injection type internal combustion engine according to the first embodiment. The only difference is that a recess for securing a space near the plug is formed adjacent to the cavity 25 of the piston. Also, FIGS.
FIG. 5 is a view showing a third modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment, in which a clearance between the piston and the exhaust valve is ensured on the exhaust valve-side inclined upper surface 2b of the piston 2; The recess is formed separately from the cavity 25.

【0064】このような、第2,第3の変形例のように
構成されたピストンを有する筒内噴射型内燃機関であっ
ても、上述した第1の変形例と同様に、従来の筒内噴射
型内燃機関に対して、燃費や出力の面で優れるという利
点を有している。次に、本発明の第2実施形態としての
筒内噴射型内燃機関について説明すると、図11,図4
7〜54はその要部としてのピストンを示す模式図であ
る。なお、この第2実施形態では、第1実施形態に対し
て、ピストン2の凹部の形状のみが異なって形成された
ものであり、これ以外の構成は上述した第1実施形態と
共通である。
In the direct injection type internal combustion engine having the pistons constructed as in the second and third modified examples, similarly to the first modified example described above, the conventional in-cylinder injection type internal combustion engine is used. It has an advantage over an injection type internal combustion engine in terms of fuel efficiency and output. Next, a cylinder injection type internal combustion engine as a second embodiment of the present invention will be described.
7 to 54 are schematic views showing pistons as main parts thereof. Note that, in the second embodiment, only the shape of the concave portion of the piston 2 is formed differently from the first embodiment, and other configurations are common to the above-described first embodiment.

【0065】図11(a)〜(c)に示すように、ピス
トン2の吸気弁4側頂面には、下に凸状に灣曲したキャ
ビティ25Cが形成されている。このキャビティ25C
は、図11(c)に示すように、吸気弁4側の上部に互
いに中心が隣接した2つの仮想球面25b,25cと、
これらの2つの球面25b,25c間を滑らかに接続す
る接続面25dとから形成されている。
As shown in FIGS. 11 (a) to 11 (c), a cavity 25C bent downward and convex is formed on the top surface of the piston 2 on the side of the intake valve 4. This cavity 25C
As shown in FIG. 11C, two virtual spheres 25b and 25c whose centers are adjacent to each other are provided on the upper part on the intake valve 4 side.
A connection surface 25d for smoothly connecting between these two spherical surfaces 25b and 25c is formed.

【0066】これらの仮想球面25b,25cの中心
は、図11(a)に示すように、ピストンピン30の配
設方向に直交する軸線に対して、それぞれ同じ距離だけ
互いに逆方向にオフセットされた位置に設定されてい
る。また、この接続面25dは、2つの球面25b,2
5cの低部を接続する円筒面として形成されている。し
たがって、燃焼室3の断面形状としては、上記第1実施
形態と略同様のものとなる。
As shown in FIG. 11 (a), the centers of these virtual spherical surfaces 25b and 25c are offset by the same distance from each other with respect to the axis perpendicular to the direction in which the piston pins 30 are provided. Set to position. The connection surface 25d is formed of two spherical surfaces 25b, 2b.
5c is formed as a cylindrical surface connecting the lower portions. Therefore, the sectional shape of the combustion chamber 3 is substantially the same as that of the first embodiment.

【0067】そして、このようなキャビティ25Cによ
れば、ピストン2のキャビティ容積を大きくすることが
できるとともにキャビティ容積に対するキャビティ表面
積を比較的小さく形成することができる。したがって、
燃損失の低下をほとんど招くことがなく、即ち出力特性
をほとんど低下させることなく、燃費を向上させること
ができるようになるのである。
According to such a cavity 25C, the cavity volume of the piston 2 can be increased, and the cavity surface area with respect to the cavity volume can be formed relatively small. Therefore,
It is possible to improve the fuel efficiency with almost no decrease in the fuel loss, that is, with almost no decrease in the output characteristics.

【0068】また、キャビティ25Cの形状が略球面状
に形成されることにより、燃焼室3内に吸気流による渦
状の流れ、即ちタンブル流の形成が促進されるという利
点もある。本発明の第2実施形態としての筒内噴射型内
燃機関は、上述のように構成されているので、吸気弁4
を介して燃焼室3内に流入した吸気流は、ピストン2に
形成されたキャビティ25Cに案内されて、タンブル流
を形成するとともに、このタンブル流に燃料を噴射する
ことで層状の混合気が形成される。
Further, since the shape of the cavity 25C is formed to be substantially spherical, there is an advantage that the formation of a vortex flow, that is, a tumble flow by the intake air flow in the combustion chamber 3 is promoted. The in-cylinder injection type internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention is configured as described above.
The intake air flow that has flowed into the combustion chamber 3 through the air passage is guided to a cavity 25C formed in the piston 2 to form a tumble flow, and a stratified mixture is formed by injecting fuel into the tumble flow. Is done.

【0069】ここで、キャビティ25Cを形成する2つ
の2つの仮想球面25b,25cは、ピストンピン30
の配設方向に沿って隣接しているので、吸気流の流入す
る方向、即ちタンブル流を形成する方向には、球面状の
キャビティとして形成されることになる〔図11(b)
参照〕。したがって、第1実施形態と同様に層状燃焼を
行なうことができる。
Here, the two virtual spheres 25b and 25c forming the cavity 25C are connected to the piston pins 30.
Are formed along the disposition direction, so that they are formed as spherical cavities in the direction in which the intake air flows, that is, in the direction in which the tumble flow is formed [FIG. 11 (b)].
reference〕. Therefore, stratified combustion can be performed as in the first embodiment.

【0070】また、上述したキャビティ25Cでは、ピ
ストン2のキャビティ容積を大きくしながらもキャビテ
ィ表面積を比較的小さく形成することができるので、出
力特性をほとんど低下させることなく、燃費を向上させ
ることができるという利点がある。なお、上述の接続面
25dとしては、円筒面に限定されるものではなく、2
つの球面25b,25c間を滑らかに接続することがで
きれば、他の形状の面であってもよい。
Further, in the above-described cavity 25C, the cavity surface area can be formed relatively small while increasing the cavity volume of the piston 2, so that fuel efficiency can be improved without substantially lowering output characteristics. There is an advantage. Note that the connection surface 25d is not limited to a cylindrical surface, but may be 2
As long as the two spherical surfaces 25b and 25c can be smoothly connected, the surfaces may have other shapes.

【0071】次に、本発明の第3実施形態としての筒内
噴射型内燃機関について説明すると、図12はその燃焼
室の構成を示す模式的な断面図である。本実施形態で
は、図12に示すように、基本的には、第1実施形態と
同様に構成されている。すなわち、燃焼室3の上面はシ
リンダヘッド8の下面によりペントルーフ形状に形成さ
れ、ピストン2の頂面もシリンダヘッド8のペントルー
フ形状に対応した山型に形成されている。また、ピスト
ン2には球面形状に形成されたキャビティ25が設けら
れている。
Next, an in-cylinder injection type internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a schematic sectional view showing the configuration of a combustion chamber. In the present embodiment, as shown in FIG. 12, the configuration is basically the same as in the first embodiment. That is, the upper surface of the combustion chamber 3 is formed in a pent roof shape by the lower surface of the cylinder head 8, and the top surface of the piston 2 is also formed in a mountain shape corresponding to the pent roof shape of the cylinder head 8. The piston 2 is provided with a cavity 25 formed in a spherical shape.

【0072】インジェクタ1の噴射孔は、直接燃焼室3
内に臨んで設けられており、燃料は燃焼室3内に直接噴
射されるようになっている。また、インジェクタ1は、
例えば図示しないコントローラにより制御され、インジ
ェクタ1から適切なタイミングで燃料が適量噴射される
ようになっている。そして、この燃料は、ピストン2の
キャビティ25に向けて噴射され、吸気弁4の上方に略
直立して設けられた吸気ポート9から吸気された空気と
上記燃料とが燃焼室3内で混合して混合気が生成され
る。その後、混合気は、燃焼室3内で点火プラグ6によ
り着火され、膨張(爆発)した後、排気ポート10から
排出される。なお、図中に示す符号のうち7はシリンダ
ブロック、8はシリンダヘッドである。
The injection hole of the injector 1 is
The fuel is directly injected into the combustion chamber 3. Also, the injector 1
For example, it is controlled by a controller (not shown) so that an appropriate amount of fuel is injected from the injector 1 at an appropriate timing. Then, the fuel is injected toward the cavity 25 of the piston 2, and the air and the fuel mixed in the combustion chamber 3 are mixed with air sucked from an intake port 9 provided substantially upright above the intake valve 4. Thus, an air-fuel mixture is generated. Thereafter, the air-fuel mixture is ignited by the ignition plug 6 in the combustion chamber 3, expands (explodes), and is discharged from the exhaust port 10. In the drawings, reference numeral 7 denotes a cylinder block, and reference numeral 8 denotes a cylinder head.

【0073】一方、この第3実施形態では、点火プラグ
6の取り付け位置や突出量の設定及びキャビティ容積比
の設定等の数値は厳密には規定されておらず、この点が
第1実施形態と異なっている。したがって、エンジンの
組み立て時や部品製造時の寸法管理を、第1実施形態や
第2実施形態に対して容易なものとすることができると
いう利点がある。すなわち、燃焼室3の形状を厳密に規
定しないため、エンジンを構成する部品、特に燃焼室形
状に関わる部品の寸法管理が容易になるとともに、エン
ジン組み立て時の組み立て精度の管理も容易となるので
ある。
On the other hand, in the third embodiment, the values for setting the mounting position of the spark plug 6, the amount of protrusion, the setting of the cavity volume ratio, and the like are not strictly defined, and this point is different from the first embodiment. Is different. Therefore, there is an advantage that dimensional management at the time of assembling the engine or manufacturing the parts can be made easier than in the first and second embodiments. That is, since the shape of the combustion chamber 3 is not strictly defined, it is easy to manage the dimensions of the components that make up the engine, especially the components related to the shape of the combustion chamber, and also to easily manage the assembling accuracy during engine assembly. .

【0074】ところで、このように厳密に燃焼室3の形
状を規定しなかった場合であっても、ピストン2の凹部
25を球面状とし、ピストン2の頂面をペントルーフ型
とすることで以下のような作用,効果がある。すなわ
ち、吸気弁4の上方に略直立して延設された吸気ポート
9を介して吸気流が燃焼室3に取り入れられると、吸気
流は下方のピストン2に向かって流れた後、球面状のキ
ャビティ25に沿って上向きに案内されてタンブル流
(縦渦流)が形成される。そして、このタンブル流に燃
料を噴射することで層状の混合気が形成されるのであ
る。
By the way, even if the shape of the combustion chamber 3 is not strictly defined as described above, the concave portion 25 of the piston 2 is made spherical and the top surface of the piston 2 is made pent roof type. It has the following functions and effects. That is, when the intake air flow is introduced into the combustion chamber 3 through the intake port 9 extending substantially upright above the intake valve 4, the intake air flows toward the lower piston 2 and then into a spherical shape. The tumble flow (longitudinal vortex) is formed by being guided upward along the cavity 25. Then, by injecting fuel into the tumble flow, a stratified mixture is formed.

【0075】また、ピストン2の頂面をシリンダヘッド
8のペントルーフ形状にほぼ沿うような山型に形成形成
することで、ピストン2の上昇時に、ピストン2とシリ
ンダヘッド8とで囲撓される空間を減少させることがで
きる。これにより、エンジンの圧縮比を大きくすること
ができ、エンジン出力を大きく向上させることができる
のである。
Further, by forming the top surface of the piston 2 in a mountain shape substantially following the pent roof shape of the cylinder head 8, the space surrounded and bent by the piston 2 and the cylinder head 8 when the piston 2 rises. Can be reduced. As a result, the compression ratio of the engine can be increased, and the engine output can be greatly improved.

【0076】したがって、低燃費と高出力との相反する
要素を高いレベルで成立させながらも、製造コストを低
減することができるのである。次に、本発明の第4実施
形態としての筒内噴射型内燃機関について説明すると、
図13はその要部としての燃焼室形状を示す模式的な断
面図、図14はその要部としてのピストンを示す模式的
な平面図である。
Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost while realizing the contradictory elements of low fuel consumption and high output at a high level. Next, a description will be given of a direct injection internal combustion engine as a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic sectional view showing the shape of a combustion chamber as a main part thereof, and FIG. 14 is a schematic plan view showing a piston as a main part thereof.

【0077】この第4実施形態では、上述した第1実施
形態と略同様に燃焼室3が構成されており、以下の構成
のみが異なっている。すなわち、この第4実施形態で
は、図13に示すように、吸気弁4側と排気弁5側とで
は、ピストン2の頂面からシリンダヘッド8の下面まで
の隙間の間隔が異なっており、吸気弁4側の隙間aの方
が排気弁5側の隙間bよりも大きくなるように設定され
ているのである。
In the fourth embodiment, the combustion chamber 3 is configured in substantially the same manner as in the first embodiment described above, and only the following configuration is different. That is, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 13, the gap between the top surface of the piston 2 and the lower surface of the cylinder head 8 is different between the intake valve 4 side and the exhaust valve 5 side. The gap a on the valve 4 side is set to be larger than the gap b on the exhaust valve 5 side.

【0078】これらの隙間aと隙間bとの差はあまり大
きなものではなく、第1実施形態で説明した容積比に対
して大きな影響を与えるものではない。つまり、キャビ
ティ25の容積をVa、ピストン2が上死点位置にある
ときの吸気弁側傾斜下面8aと吸気弁側傾斜上面2aと
の間の容積をVb、又ピストン2が上死点位置にあると
きの排気弁側傾斜下面2bと排気弁側傾斜上面2bとの
間の容積をVcとすると、(Va+Vb)/(Va+V
b+Vc)の値は、第1実施形態と同様に、0.4〜
0.6の間になるように設定されている。
The difference between the gap a and the gap b is not so large, and does not significantly affect the volume ratio described in the first embodiment. That is, the volume of the cavity 25 is Va, the volume between the intake valve side inclined lower surface 8a and the intake valve side inclined upper surface 2a when the piston 2 is at the top dead center position is Vb, and the piston 2 is at the top dead center position. Assuming that the volume between the exhaust valve side inclined lower surface 2b and the exhaust valve side inclined upper surface 2b at a given time is Vc, (Va + Vb) / (Va + V
The value of (b + Vc) is 0.4 to 0.4 as in the first embodiment.
It is set to be between 0.6.

【0079】また、キャビティ25の形状はやはり球面
状に形成されている。これは、第1実施形態でも説明し
たように、キャビティ25を球面形状に形成すること
で、ピストン2のキャビティ容積Vaに対するキャビテ
ィ表面積を最小にすることができるからである。そし
て、キャビティ表面積を最小にすることで、熱損失を小
さくすることができ、燃焼効率を向上させることができ
るのである。
The shape of the cavity 25 is also spherical. This is because, as described in the first embodiment, by forming the cavity 25 in a spherical shape, the cavity surface area with respect to the cavity volume Va of the piston 2 can be minimized. By minimizing the cavity surface area, heat loss can be reduced and combustion efficiency can be improved.

【0080】さて、ここで、吸気弁4側の隙間aが排気
弁5側の隙間bよりも大きく設定されている理由につい
て説明する。すなわち、上記第1実施形態でも詳述した
ように、燃焼室3の表面積が小さくなる程熱損失が小さ
くなり、燃焼効率を向上させることができるので、燃焼
室3の容積や圧縮比を変更することなく、燃焼室3の表
面積を小さくしたい。
Now, the reason why the gap a on the intake valve 4 side is set larger than the gap b on the exhaust valve 5 side will be described. That is, as described in detail in the first embodiment, as the surface area of the combustion chamber 3 decreases, the heat loss decreases and the combustion efficiency can be improved. Therefore, the volume and the compression ratio of the combustion chamber 3 are changed. Without reducing the surface area of the combustion chamber 3.

【0081】しかしながら、すでに説明したように、筒
内噴射型内燃機関では、ピストン2及び燃焼室3の形状
や容積、また、点火プラグ6の配設位置により、機関の
出力特性や燃費性能が大きく変化してしまい、第1実施
形態の燃焼室形状を大きく変更すると出力特性と燃費性
能とのバランスを損なってしまうおそれがある。そこ
で、上記第1実施形態で説明したような燃焼室3の形状
をほとんど変更せずに表面積を減少させるべく、ピスト
ン2の吸気弁側上面2aを、上記第1実施形態で説明し
たものに比べて吸気弁4から遠ざけ、排気弁側傾斜上面
2bを上記第1実施形態で説明したものに比べて僅かに
排気弁5に近づけるように構成されている。つまり、燃
焼室3内において、吸気弁隙間aと排気弁側隙間bとの
間でa>bの関係が成立するように設定されているので
ある。
However, as described above, in the direct injection type internal combustion engine, the output characteristics and fuel efficiency of the engine are greatly increased depending on the shapes and volumes of the piston 2 and the combustion chamber 3 and the arrangement position of the ignition plug 6. If the shape of the combustion chamber of the first embodiment is largely changed, there is a possibility that the balance between the output characteristics and the fuel consumption performance may be lost. Therefore, in order to reduce the surface area without substantially changing the shape of the combustion chamber 3 as described in the first embodiment, the upper surface 2a of the piston 2 on the intake valve side is compared with that described in the first embodiment. The exhaust valve-side inclined upper surface 2b is configured to be slightly closer to the exhaust valve 5 than that described in the first embodiment. That is, the relationship a> b is established between the intake valve gap a and the exhaust valve side gap b in the combustion chamber 3.

【0082】このような構成によれば、ピストン2にお
ける排気弁側上面2bの表面積はほとんど変化しない
が、吸気弁側上面2aでは、排気弁側上面2bの表面積
の変化よりも大きな割合で表面積が減少することにな
る。これは、図14に示すように、キャビティ25の大
部分がピストン2の吸気弁側に設けられているからであ
り、このため、ピストン2の吸気弁側上面2aを下方に
移動すると、この分だけキャビティ25の表面積(特に
吸気弁側上面2aに対して縦方向の表面積)も減少する
ことになるからである。つまり、吸気弁側上面2aと排
気弁側上面2bとでは、上下方向に面を移動したときに
変化する表面積が、吸気弁側上面2aの方が多いのであ
る。
According to such a configuration, the surface area of the upper surface 2b on the exhaust valve side of the piston 2 hardly changes, but the surface area of the upper surface 2a on the intake valve side increases at a larger rate than the change in the surface area of the upper surface 2b on the exhaust valve side. Will decrease. This is because most of the cavity 25 is provided on the intake valve side of the piston 2 as shown in FIG. This is because the surface area of the cavity 25 (particularly, the surface area in the vertical direction with respect to the intake valve side upper surface 2a) also decreases. In other words, between the intake valve side upper surface 2a and the exhaust valve side upper surface 2b, the surface area that changes when the surfaces are moved in the up-down direction is larger in the intake valve side upper surface 2a.

【0083】また、ピストン2の吸気弁側上面2aの表
面積のうちのシリンダヘッド下面に対向する面積(図1
4の面積S1 参照)と、排気弁側上面2bの表面積のう
ちのシリンダヘッド下面に対向する面積(図14の面積
2 参照)とでは、キャビティ25の存在する分だけ吸
気弁側上面2aの方が小さいので、第1実施形態のもの
と同等の圧縮比を確保しながら、吸気弁隙間aと排気弁
側隙間bとを変更するためには、吸気弁側上面2aの吸
気弁4から遠ざける量を、排気弁側傾斜上面2bを排気
弁5に近づける量よりも大きくする必要がある。したが
って、このような構成からも、吸気弁側上面2aの全体
の表面積の減少する量が、排気弁側上面2bの表面積増
加量よりもさらに大きくなるのである。なお、このよう
な構成で第1実施形態のものと同等の圧縮比を確保しよ
うとすると、吸気弁側上面2aを吸気弁4から遠ざける
量は、排気弁側上面2bを排気弁5に近づける量の約2
倍程度となる。
Further, of the surface area of the upper surface 2a of the piston 2 on the intake valve side, the area facing the lower surface of the cylinder head (FIG. 1)
4 reference area S 1) of the cylinder in the area opposed to (see the area S 2 of FIG. 14) in the head lower surface, an amount corresponding intake valve side upper surface 2a in the presence of the cavity 25 of the surface area of the exhaust valve-side top surface 2b In order to change the intake valve gap a and the exhaust valve side gap b while securing the same compression ratio as that of the first embodiment, the intake valve 4 on the intake valve side upper surface 2a needs to be changed. It is necessary to make the distance to be larger than the distance to bring the exhaust valve side inclined upper surface 2b closer to the exhaust valve 5. Therefore, even with such a configuration, the amount of decrease in the total surface area of the intake valve side upper surface 2a is further larger than the increase in surface area of the exhaust valve side upper surface 2b. In order to secure a compression ratio equivalent to that of the first embodiment with such a configuration, the amount of moving the intake valve side upper surface 2a away from the intake valve 4 is the amount of bringing the exhaust valve side upper surface 2b closer to the exhaust valve 5. About 2
About double.

【0084】このようにして、吸気弁隙間aを排気弁側
隙間bよりも大きくなるように設定することで、燃焼室
3の表面積をさらに減少させることができ、熱損失を小
さくすることができ、燃焼効率を向上させることができ
るのである。なお、図13及び図14における2点鎖線
は、第1実施形態に相当するピストン2の頂面形状であ
る。
In this way, by setting the intake valve gap a to be larger than the exhaust valve side gap b, the surface area of the combustion chamber 3 can be further reduced, and the heat loss can be reduced. Thus, the combustion efficiency can be improved. Note that the two-dot chain line in FIGS. 13 and 14 is the top surface shape of the piston 2 corresponding to the first embodiment.

【0085】本発明の第4実施形態としての筒内噴射型
内燃機関は、上述のように構成されているので、上記第
1実施例と同様な作用及び効果があるほか、以下のよう
な作用,効果を有する。すなわち、吸気弁隙間aが排気
弁側隙間bよりも大きくなるように設定することで、燃
焼室3の表面積をさらに減少させることができ、熱損失
を小さくすることができ、燃焼効率を向上させることが
できるのである。なお、このような構成により、第1実
施形態の燃効率に対して、本第4実施形態では、例えば
約2%程度上昇する。
Since the in-cylinder injection type internal combustion engine according to the fourth embodiment of the present invention is configured as described above, it has the same functions and effects as those of the first embodiment, and also has the following functions. , Has an effect. That is, by setting the intake valve gap a to be larger than the exhaust valve side gap b, the surface area of the combustion chamber 3 can be further reduced, the heat loss can be reduced, and the combustion efficiency can be improved. You can do it. Note that, with such a configuration, in the fourth embodiment, for example, the fuel efficiency is increased by about 2% with respect to the fuel efficiency of the first embodiment.

【0086】また、このようなピストン2の形状、すな
わち、吸気弁隙間aと排気弁側隙間bとの間でa>bと
なるような燃焼室3形状を、上記第2実施形態に適用し
てもよい。そして、このように第2実施形態を構成した
場合も、やはり上述のように燃焼室3の表面積を減少さ
せることができ、熱損失を小さくすることができる。そ
して、これにより燃焼効率を向上させることができると
いう利点がある。
The shape of the piston 2, that is, the shape of the combustion chamber 3 in which a> b between the intake valve gap a and the exhaust valve side gap b is applied to the second embodiment. You may. In the case where the second embodiment is configured as described above, the surface area of the combustion chamber 3 can be reduced as described above, and the heat loss can be reduced. This has the advantage that the combustion efficiency can be improved.

【0087】そして、この場合は、吸気弁側上面2aの
シリンダヘッド下面に対向する面積が、第1実施形態の
ものに比べてさらに小さいので、吸気弁側上面2aを吸
気弁4から遠ざける量を、第1実施形態のピストン2よ
りも大きくすることができ、熱損失を小さくする効果が
さらに顕著なものとなる。
In this case, since the area of the intake valve side upper surface 2a facing the cylinder head lower surface is smaller than that of the first embodiment, the amount of moving the intake valve side upper surface 2a away from the intake valve 4 must be reduced. , Can be made larger than the piston 2 of the first embodiment, and the effect of reducing the heat loss becomes more remarkable.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1記載の本
発明の筒内噴射型内燃機関によれば、シリンダヘッドの
下面とピストンの頂面とで上下を区画される燃焼室と、
該燃焼室の上面の一側に配設された吸気弁と、該燃焼室
の上面の他側に配設された排気弁と、該燃焼室内に直接
燃料を噴射するように配設された燃料噴射弁とをそなえ
た、筒内噴射型内燃機関において、該燃焼室の上面を形
成する該シリンダヘッド下面が、該一側に形成された吸
気弁側傾斜下面と該他側に形成された排気弁側傾斜下面
とからなるペントルーフ形状に形成され、点火プラグが
該ペントルーフ形状の該燃焼室上面の頂部近傍に配設さ
れるとともに、該燃焼室の下面を形成する該ピストン頂
面が、該吸気弁側傾斜下面及び該排気弁側傾斜下面にそ
れぞれ対応するように形成された吸気弁側傾斜上面及び
排気弁側傾斜上面を有する該ペントルーフ形状にほぼ沿
うような山型に形成され、少なくとも該ピストン頂面の
吸気弁側傾斜上面に凹部が設けられ、該ピストンが上死
点位置にあるときの燃焼室容積のうち、該凹部内の容積
及び該凹部の上方の該ピストン上面と該シリンダヘッド
下面との間の容積と、該ピストンが上死点位置にあると
きの該燃焼室の全容積との比が0.4〜0.6の間に設
定されるという構成により、全容積に対する凹部容積を
層状燃焼を行なうのに適した設定とすることができ、且
つ燃焼室の表面積の増大を極力回避できる。これによ
り、燃費が向上するとともに、熱損失の増大を回避して
最高出力や最大トルクが向上して、筒内噴射型内燃機関
における機関の出力性能と燃費性能とを両立することが
できる利点がある。
As described above in detail, according to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the first aspect of the present invention, the combustion chamber divided up and down by the lower surface of the cylinder head and the top surface of the piston;
An intake valve disposed on one side of the upper surface of the combustion chamber, an exhaust valve disposed on the other side of the upper surface of the combustion chamber, and a fuel disposed to inject fuel directly into the combustion chamber In a direct injection type internal combustion engine having an injection valve, a lower surface of the cylinder head forming an upper surface of the combustion chamber is formed on an intake valve side inclined lower surface formed on one side and an exhaust gas formed on the other side. A pentroof shape formed of a valve-side inclined lower surface, a spark plug is disposed near the top of the upper surface of the pentroof-shaped combustion chamber upper surface, and the piston top surface forming the lower surface of the combustion chamber is provided with the intake air. The piston is formed in a mountain shape substantially along the pent roof shape having an intake valve side inclined upper surface and an exhaust valve side inclined upper surface formed so as to correspond to the valve side inclined lower surface and the exhaust valve side inclined lower surface, respectively. Top surface of intake valve side inclined top surface A recess is provided, and of the volume of the combustion chamber when the piston is at the top dead center position, the volume in the recess and the volume between the upper surface of the piston above the recess and the lower surface of the cylinder head; Is set between 0.4 and 0.6 with respect to the total volume of the combustion chamber when it is at the top dead center position, the concave volume with respect to the total volume is suitable for performing stratified combustion. It can be set, and the increase in the surface area of the combustion chamber can be avoided as much as possible. As a result, the fuel efficiency is improved, the maximum output and the maximum torque are improved by avoiding an increase in heat loss, and the advantage that the engine output performance and the fuel efficiency performance of the direct injection internal combustion engine can be achieved at the same time. is there.

【0089】また、請求項2記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関によれば、上記請求項1記載の構成に加えて、
少なくとも該ピストン頂面の上記一側の外周端部には平
坦部が形成され、該凹部は、該平坦部よりなだらかに形
成され燃焼室内に導入された吸気流が該凹部に流入する
際の流入部と、該凹部内に流入した吸気流を上記点火プ
ラグ近傍に向かうよう案内するなだらかに隆起した隆起
部と、該流入部と該隆起部とを接続する接続部とから構
成されているので、燃焼室内で確実に縦渦流(タンブル
流)を形成することができるという利点がある。
According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 2, in addition to the structure of claim 1,
A flat portion is formed at least on the outer peripheral end on one side of the piston top surface, and the concave portion is formed to be gentler than the flat portion and the inflow when the intake air introduced into the combustion chamber flows into the concave portion. And a connection portion connecting the inflow portion and the raised portion, and a gently raised portion for guiding the intake air flowing into the concave portion toward the vicinity of the ignition plug. There is an advantage that a longitudinal vortex (tumble flow) can be reliably formed in the combustion chamber.

【0090】また、請求項3記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関によれば、上記請求項1記載の構成に加えて、
該燃焼室の上面を形成する該吸気弁側傾斜下面と該排気
弁側傾斜下面とが、それぞれ略平坦に形成されていると
いう構成により、燃焼室内で発生する縦渦流の形成を促
進することができ、縦渦流を強化させることができると
いう利点がある。これにより、さらに安定した層状燃焼
を行なうことができるという利点がある。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a cylinder injection type internal combustion engine,
The configuration in which the intake valve-side inclined lower surface and the exhaust valve-side inclined lower surface forming the upper surface of the combustion chamber are formed substantially flat, respectively, facilitates the formation of a vertical vortex generated in the combustion chamber. This has the advantage that the longitudinal vortex can be enhanced. Thereby, there is an advantage that more stable stratified combustion can be performed.

【0091】また、請求項4記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関によれば、上記請求項1記載の構成に加えて、
該ピストンの該排気弁側傾斜上面が、該シリンダヘッド
の該排気弁側下面よりも小さな傾斜角に設定され、該シ
リンダヘッドの該排気弁側傾斜下面と該ピストンの該排
気弁側傾斜上面とにより該燃焼室の中心側に向けて相互
間距離が広がるように形成され、該ピストンの上死点位
置において、断面が略楔状となる火炎浸入空間が形成さ
れているという構成により、燃焼室内で均一に火炎を伝
播させることができ、ムラのない燃焼を実現することが
できるという利点がある。また、燃焼室の排気弁側の空
間の容積を変更することもなく、凹部の容積比の設定に
何ら影響を与えないという利点も有している。
Further, according to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 4, in addition to the configuration described in claim 1,
The exhaust valve-side inclined upper surface of the piston is set to a smaller inclination angle than the exhaust valve-side lower surface of the cylinder head, and the exhaust valve-side inclined lower surface of the cylinder head and the exhaust valve-side inclined upper surface of the piston. Is formed so as to increase the mutual distance toward the center side of the combustion chamber, and at the top dead center position of the piston, a flame entry space having a substantially wedge-shaped cross section is formed. There is an advantage that the flame can be evenly propagated, and uniform combustion can be realized. Further, there is an advantage that the volume of the space on the exhaust valve side of the combustion chamber is not changed, and the setting of the volume ratio of the concave portion is not affected at all.

【0092】また、請求項5記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関によれば、上記請求項1記載の構成に加えて、
該ピストンが上死点にあるとき、該ピストンと該排気弁
との近接部分の間隔が、該ピストンと該吸気弁との近接
部分の間隔よりも小さくなるように配設されているとい
う構成により、燃焼室全体の容積比をほとんど変更する
ことなく、燃焼室内の表面積を低減することができるの
で、熱損失が低減する。これにより燃焼効率が向上し、
高出力と高燃費とを高い次元で両立させることができる
という利点がある。
Further, according to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 5, in addition to the structure of claim 1 described above,
When the piston is at the top dead center, the distance between the piston and the exhaust valve is close to the distance between the piston and the intake valve. Since the surface area of the combustion chamber can be reduced without substantially changing the volume ratio of the entire combustion chamber, heat loss is reduced. This improves combustion efficiency,
There is an advantage that high output and high fuel efficiency can be achieved at a high level.

【0093】また、請求項6記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関によれば、上記請求項1記載の構成に加えて、
該凹部が、球面により形成されているという構成によ
り、ピストンの凹部の容積に対する凹部の表面積を最小
にすることができる。また、これにより、熱損失を減少
させることができ、燃焼効率を向上させることができる
という利点がある。さらに、凹部を球面状に形成するこ
とで、燃焼室内において吸気流による渦状の流れ、即ち
タンブル流の形成が促進され、層状燃焼を行ないやすく
なるという利点もある。
Further, according to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 6, in addition to the configuration described in claim 1,
With the configuration in which the concave portion is formed by a spherical surface, the surface area of the concave portion with respect to the volume of the concave portion of the piston can be minimized. This also has the advantage that heat loss can be reduced and combustion efficiency can be improved. Further, by forming the concave portion in a spherical shape, the formation of a vortex flow, that is, a tumble flow by the intake air flow in the combustion chamber is promoted, and there is an advantage that stratified combustion is easily performed.

【0094】また、請求項7記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関によれば、上記請求項6記載の構成に加えて、
該凹部が、該ピストンの吸気弁側上部に中心を有する仮
想球面の一部として形成され、該ピストンの頂点及び該
ピストンの吸気弁側傾斜上面の下端が、該仮想球面内に
包含されるという構成により、点火プラグを凹部内に配
設しやすくなるという利点がある。また、タンブル流の
生成も促進することができるという利点もある。
Further, according to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 7, in addition to the structure of claim 6,
The recess is formed as a part of an imaginary sphere having a center on the intake valve side upper portion of the piston, and the apex of the piston and the lower end of the intake valve side inclined upper surface of the piston are included in the imaginary spherical surface. With the configuration, there is an advantage that the spark plug can be easily arranged in the recess. There is also an advantage that generation of a tumble flow can be promoted.

【0095】また、請求項8記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関によれば、上記請求項6記載の構成に加えて、
該ピストンが上死点位置にあるとき、該燃料噴射弁の噴
射口と該吸気弁の弁体とがそれぞれ該仮想球面内に包含
され、且つ点火プラグの放電電極の発火点が該凹部内に
包含されるというにより、凹部に燃料濃度の濃い混合気
を生成することができるという利点がある。そして、こ
れにより燃焼効率を高めることができるという利点があ
る。
According to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 8, in addition to the configuration described in claim 6,
When the piston is at the top dead center position, the injection port of the fuel injection valve and the valve body of the intake valve are respectively included in the virtual spherical surface, and the ignition point of the discharge electrode of the ignition plug is in the concave portion. By being included, there is an advantage that a mixture with a high fuel concentration can be generated in the recess. This has the advantage that the combustion efficiency can be increased.

【0096】また、請求項9記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関によれば、上記請求項1記載の構成に加えて、
該ピストン頂面に、該吸気弁側傾斜上面及び該排気弁側
傾斜上面を区画する稜線が形成され、さらに、該凹部が
該稜線を越え且つ該吸気弁側傾斜上面から該排気弁側傾
斜上面にまで延びて形成されているという構成により、
燃焼室内の凹部の容積と燃焼室全体の容積との比を最適
に設定するのが容易となり、高燃費と高出力とを両立す
ることができるという利点がある。
Further, according to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 9, in addition to the structure of claim 1,
A ridgeline is formed on the piston top surface to partition the intake valve-side inclined upper surface and the exhaust valve-side inclined upper surface, and the concave portion exceeds the ridgeline and extends from the intake valve-side inclined upper surface to the exhaust valve-side inclined upper surface. With the configuration that extends to
It is easy to optimally set the ratio between the volume of the concave portion in the combustion chamber and the volume of the entire combustion chamber, and there is an advantage that both high fuel efficiency and high output can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内燃
機関における燃焼室の構成を示す模式的な断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration of a combustion chamber in a direct injection internal combustion engine as a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内燃
機関における要部としてのピストンの形状を示す模式図
であって、(a)はその上面図、(b)はその正面図、
(c)は(b)におけるA1−A1断面図である。
FIGS. 2A and 2B are schematic views showing the shape of a piston as a main part in a direct injection internal combustion engine as a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a top view and FIG. ,
(C) is an A1-A1 sectional view in (b).

【図3】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内燃
機関におけるピストンの頂面とシリンダヘッドの下面と
の相対的な位置関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relative positional relationship between a top surface of a piston and a lower surface of a cylinder head in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内燃
機関における燃焼室の全容積とピストンの凹部の容積と
の比を説明するための模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a ratio of a total volume of a combustion chamber to a volume of a concave portion of a piston in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内燃
機関におけるピストンの凹部形状の容積比の変化に伴う
機関の特性の変化を説明するためのグラフである。
FIG. 5 is a graph for explaining a change in the characteristic of the direct injection internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention in accordance with a change in the volume ratio of the concave shape of the piston in the internal combustion engine.

【図6】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内燃
機関におけるピストンの凹部形状の他の例を示すための
ピストンの模式図であって、(a)はその上面図、
(b)はその正面図、(c)は(b)におけるA3−A
3断面図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a piston for illustrating another example of the concave shape of the piston in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, wherein (a) is a top view thereof;
(B) is the front view, (c) is A3-A in (b).
It is three sectional drawing.

【図7】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内燃
機関におけるピストンの凹部形状の他の例を示すための
ピストンの模式図であって、(a)はその上面図、
(b)はその正面図、(c)は(b)におけるA4−A
4断面図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of a piston for illustrating another example of the concave shape of the piston in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, wherein (a) is a top view thereof;
(B) is the front view, (c) is A4-A in (b).
It is four sectional drawing.

【図8】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内燃
機関における作用を説明するためのグラフである。
FIG. 8 is a graph for explaining the operation of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内燃
機関における作用を説明するためのグラフである。
FIG. 9 is a graph for explaining an operation in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における燃焼室の形状の差による燃費及びHC排
出量の変化特性を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a change characteristic of fuel consumption and HC emission due to a difference in shape of a combustion chamber in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における要部としてのピストンの形状を示す模式
図であって、(a)はその上面図、(b)はその正面
図、(c)は(b)におけるA2−A2断面図である。
11A and 11B are schematic views showing the shape of a piston as a main part in a direct injection internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 11A is a top view thereof, and FIG. 11B is a front view thereof. And (c) are A2-A2 sectional views in (b).

【図12】本発明の第3実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における燃焼室の構成を示す模式的な断面図であ
る。
FIG. 12 is a schematic sectional view showing a configuration of a combustion chamber in a direct injection internal combustion engine as a third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第4実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における燃焼室の構成を示す模式的な断面図であ
る。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a combustion chamber in a direct injection internal combustion engine as a fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第4実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストンの形状を示す模式的な平面図で
ある。
FIG. 14 is a schematic plan view showing the shape of a piston in a direct injection internal combustion engine as a fourth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す平面図である。
FIG. 15 is a plan view showing a piston shape in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す正面図である。
FIG. 16 is a front view showing a piston shape in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す底面図である。
FIG. 17 is a bottom view showing a piston shape in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す左側面図である。
FIG. 18 is a left side view showing a piston shape in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す右側面図である。
FIG. 19 is a right side view showing a piston shape in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す背面図であって、図
16に示す正面図と対称に表れる図である。
20 is a rear view showing a piston shape in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, which is a view symmetrical to the front view shown in FIG. 16;

【図21】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す断面図であって、図
19に示す右側面図におけるA−A断面図である。
21 is a cross-sectional view showing a piston shape in the in-cylinder injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line AA in a right side view shown in FIG. 19;

【図22】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す断面図であって、図
16に示す正面図におけるB−B断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a piston shape in the in-cylinder injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, and is a BB cross-sectional view in the front view shown in FIG.

【図23】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第1の変形例のピストン形状を示す平面
図である。
FIG. 23 is a plan view showing a piston shape of a first modified example of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第1の変形例のピストン形状を示す正面
図である。
FIG. 24 is a front view showing a piston shape of a first modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第1の変形例のピストン形状を示す底面
図である。
FIG. 25 is a bottom view showing a piston shape of a first modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第1の変形例のピストン形状を示す左側
面図である。
FIG. 26 is a left side view showing a piston shape of a first modified example of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図27】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第1の変形例のピストン形状を示す右側
面図である。
FIG. 27 is a right side view showing a piston shape of a first modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図28】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第1の変形例のピストン形状を示す背面
図であって、この背面図は図24に示す正面図と対称に
表れる図である。
FIG. 28 is a rear view showing a piston shape of a first modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, and the rear view appears symmetrically with the front view shown in FIG. 24; FIG.

【図29】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第1の変形例のピストン形状を示す断面
図であって、図27に示す右側面図におけるA−A断面
図である。
29 is a cross-sectional view showing a piston shape of a first modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line AA in a right side view shown in FIG. 27. is there.

【図30】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第2の変形例のピストン形状を示す断面
図であって、図24に示す正面図におけるB−B断面図
である。
30 is a cross-sectional view showing a piston shape of a second modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line BB in the front view shown in FIG. 24. .

【図31】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第2の変形例のピストン形状を示す平面
図である。
FIG. 31 is a plan view showing a piston shape of a second modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図32】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第2の変形例のピストン形状を示す正面
図である。
FIG. 32 is a front view showing a piston shape of a second modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第2の変形例のピストン形状を示す底面
図である。
FIG. 33 is a bottom view showing a piston shape of a second modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図34】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第2の変形例のピストン形状を示す左側
面図である。
FIG. 34 is a left side view showing a piston shape of a second modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図35】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第2の変形例のピストン形状を示す右側
面図である。
FIG. 35 is a right side view showing a piston shape of a second modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図36】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第2の変形例のピストン形状を示す背面
図であって、この背面図は図32に示す正面図と対称に
表れる図である。
36 is a rear view showing a piston shape of a second modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, and the rear view appears symmetrically with the front view shown in FIG. 32. FIG.

【図37】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第2の変形例のピストン形状を示す断面
図であって、図35に示す右側面図におけるA−A断面
図である。
FIG. 37 is a cross-sectional view showing a piston shape of a second modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line AA in a right side view shown in FIG. 35. is there.

【図38】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第2の変形例のピストン形状を示す断面
図であって、図32に示す正面図におけるB−B断面図
である。
FIG. 38 is a cross-sectional view showing a piston shape of a second modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line BB in the front view shown in FIG. 32; .

【図39】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第3の変形例のピストン形状を示す平面
図である。
FIG. 39 is a plan view showing a piston shape of a third modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図40】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第3の変形例のピストン形状を示す正面
図である。
FIG. 40 is a front view showing a piston shape of a third modified example in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図41】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第3の変形例のピストン形状を示す底面
図である。
FIG. 41 is a bottom view showing a piston shape of a third modified example of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図42】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第3の変形例のピストン形状を示す左側
面図である。
FIG. 42 is a left side view showing a piston shape of a third modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図43】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第3の変形例のピストン形状を示す右側
面図である。
FIG. 43 is a right side view showing a piston shape of a third modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図44】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第3の変形例のピストン形状を示す背面
図であって、この背面図は図40に示す正面図と対称に
表れる図である。
FIG. 44 is a rear view showing a piston shape of a third modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, and the rear view appears symmetrically with the front view shown in FIG. 40; FIG.

【図45】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第3の変形例のピストン形状を示す断面
図であって、図43に示す右側面図におけるA−A断面
図である。
45 is a cross-sectional view showing a piston shape of a third modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line AA in a right side view shown in FIG. 43. is there.

【図46】本発明の第1実施形態としての筒内噴射型内
燃機関における第3の変形例のピストン形状を示す断面
図であって、図40に示す正面図におけるB−B断面図
である。
46 is a cross-sectional view showing a piston shape of a third modification of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line BB in the front view shown in FIG. 40. .

【図47】本発明の第2実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す平面図である。
FIG. 47 is a plan view showing a piston shape in a direct injection internal combustion engine as a second embodiment of the present invention.

【図48】本発明の第2実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す正面図である。
FIG. 48 is a front view showing a piston shape in a direct injection internal combustion engine as a second embodiment of the present invention.

【図49】本発明の第2実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す底面図である。
FIG. 49 is a bottom view showing a piston shape in a direct injection internal combustion engine as a second embodiment of the present invention.

【図50】本発明の第2実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す左側面図である。
FIG. 50 is a left side view showing a piston shape in a direct injection internal combustion engine as a second embodiment of the present invention.

【図51】本発明の第2実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す右側面図である。
FIG. 51 is a right side view showing a piston shape in a direct injection internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.

【図52】本発明の第2実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す背面図であって、図
48に示す正面図と対称に表れる図である。
FIG. 52 is a rear view showing a piston shape in the direct injection internal combustion engine as the second embodiment of the present invention, and is a view symmetrical to the front view shown in FIG. 48.

【図53】本発明の第2実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す断面図であって、図
51に示す右側面図におけるA−A断面図である。
FIG. 53 is a cross-sectional view showing a piston shape in a direct injection internal combustion engine as a second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line AA in the right side view shown in FIG. 51.

【図54】本発明の第2実施形態としての筒内噴射型内
燃機関におけるピストン形状を示す断面図であって、図
48に示す正面図におけるB−B断面図である。
FIG. 54 is a cross-sectional view showing a piston shape in the in-cylinder injection internal combustion engine as the second embodiment of the present invention, and is a BB cross-sectional view in the front view shown in FIG. 48.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料噴射弁又はインジェクタ 2 ピストン 2a 吸気弁側傾斜上面 2b 排気弁側傾斜上面 3 燃焼室 4 吸気弁 5 排気弁 6 点火プラグ 6a 放電電極 7 シリンダブロック 8 シリンダヘッド 8a 吸気弁側傾斜下面 8b 排気弁側傾斜下面 9 吸気ポート 10 排気ポート 25,25A〜25C 凹部又はキャビティ 25a〜25c 仮想球面 25d 接続面 26 火炎浸入空間 27 点火プラグ取付面 28 点火プラグ取付部 29 肉盛り部 30 ピストンピン 40 外周端部 41 平坦部 42 流入部 43 隆起部 44 接続部(底面) CL シリンダ中心軸 Reference Signs List 1 fuel injection valve or injector 2 piston 2a intake valve side inclined upper surface 2b exhaust valve side inclined upper surface 3 combustion chamber 4 intake valve 5 exhaust valve 6 spark plug 6a discharge electrode 7 cylinder block 8 cylinder head 8a intake valve side inclined lower surface 8b exhaust valve Side inclined lower surface 9 Intake port 10 Exhaust port 25, 25A to 25C Concave or cavity 25a to 25c Virtual spherical surface 25d Connection surface 26 Flame infiltration space 27 Ignition plug mounting surface 28 Ignition plug mounting portion 29 Overlay portion 30 Piston pin 40 Outer peripheral end 41 Flat portion 42 Inflow portion 43 Raised portion 44 Connection portion (bottom surface) CL Cylinder central axis

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五島 賢司 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 川辺 敬 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 上田 克則 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 村上 信明 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 織田 英幸 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 五十嵐 京矢 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Goshima 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Motors Corporation (72) Inventor Takashi Kawabe 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo Mitsubishi Inside the Automotive Industry Co., Ltd. (72) Katsunori Ueda 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo Mitsubishi Motors Industry Co., Ltd. (72) Nobuaki Murakami 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo Mitsubishi Motors Inside (72) Inventor Hideyuki Oda 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo Mitsubishi Motors Industry Co., Ltd. (72) Keiya Igarashi 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo Mitsubishi Motors Industrial Co., Ltd. In company

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダヘッドの下面とピストンの頂面
とで上下を区画される燃焼室と、該燃焼室の上面の一側
に配設された吸気弁と、該燃焼室の上面の他側に配設さ
れた排気弁と、該燃焼室内に直接燃料を噴射するように
配設された燃料噴射弁とをそなえた、筒内噴射型内燃機
関において、 該燃焼室の上面を形成する該シリンダヘッド下面が、該
一側に形成された吸気弁側傾斜下面と該他側に形成され
た排気弁側傾斜下面とからなるペントルーフ形状に形成
され、 点火プラグが該ペントルーフ形状の該燃焼室上面の頂部
近傍に配設されるとともに、 該燃焼室の下面を形成する該ピストン頂面が、該吸気弁
側傾斜下面及び該排気弁側傾斜下面にそれぞれ対応する
ように形成された吸気弁側傾斜上面及び排気弁側傾斜上
面を有する該ペントルーフ形状にほぼ沿うような山型に
形成され、少なくとも該ピストン頂面の吸気弁側傾斜上
面に凹部が設けられ、 該ピストンが上死点位置にあるときの燃焼室容積のう
ち、 該凹部内の容積及び該凹部の上方の該ピストン上面と該
シリンダヘッド下面との間の容積と、 該ピストンが上死点位置にあるときの該燃焼室の全容積
との比が0.4〜0.6の間に設定されていることを特
徴とする、筒内噴射型内燃機関。
A combustion chamber divided into upper and lower sides by a lower surface of a cylinder head and a top surface of a piston; an intake valve disposed on one side of an upper surface of the combustion chamber; and another side of an upper surface of the combustion chamber. A cylinder forming an upper surface of the combustion chamber, comprising an exhaust valve disposed in the combustion chamber and a fuel injection valve disposed to inject fuel directly into the combustion chamber. A lower surface of the head is formed in a pent roof shape including an intake valve side inclined lower surface formed on the one side and an exhaust valve side inclined lower surface formed on the other side, and a spark plug is formed on the pent roof shaped combustion chamber upper surface. An intake valve-side inclined upper surface which is disposed near the top and which is formed so that the piston top surface forming the lower surface of the combustion chamber respectively corresponds to the intake valve-side inclined lower surface and the exhaust valve-side inclined lower surface. And an exhaust valve-side inclined upper surface The piston is formed in a mountain shape substantially following the shape of the piston, and a recess is provided at least on the intake valve-side inclined upper surface of the top of the piston. Of the volume of the combustion chamber when the piston is at the top dead center position, And the ratio between the volume between the upper surface of the piston above the recess and the lower surface of the cylinder head and the total volume of the combustion chamber when the piston is at the top dead center position is 0.4 to 0. An in-cylinder injection type internal combustion engine, which is set between 6 and 6.
【請求項2】 少なくとも該ピストン頂面の上記一側の
外周端部には平坦部が形成され、該凹部は、該平坦部よ
りなだらかに形成され燃焼室内に導入された吸気流が該
凹部に流入する際の流入部と、該凹部内に流入した吸気
流を上記点火プラグ近傍に向かうよう案内するなだらか
に隆起した隆起部と、該流入部と該隆起部とを接続する
接続部とから構成されていることを特徴とする、請求項
1記載の筒内噴射型内燃機関。
2. A flat portion is formed at least on the outer peripheral end on one side of the piston top surface, and the concave portion is formed to be gentler than the flat portion, and the intake air introduced into the combustion chamber flows into the concave portion. An inflow portion at the time of inflow, a gently raised ridge that guides the intake air flowing into the recess toward the vicinity of the ignition plug, and a connection portion that connects the inflow portion and the ridge. The in-cylinder injection type internal combustion engine according to claim 1, wherein:
【請求項3】 該燃焼室の上面を形成する該吸気弁側傾
斜下面と該排気弁側傾斜下面とが、それぞれ略平坦に形
成されていることを特徴とする、請求項1記載の筒内噴
射型内燃機関。
3. The in-cylinder according to claim 1, wherein the intake valve side inclined lower surface and the exhaust valve side inclined lower surface forming the upper surface of the combustion chamber are formed substantially flat. Injection type internal combustion engine.
【請求項4】 該ピストンの該排気弁側傾斜上面が、該
シリンダヘッドの該排気弁側下面よりも小さな傾斜角に
設定され、 該シリンダヘッドの該排気弁側傾斜下面と該ピストンの
該排気弁側傾斜上面とにより該燃焼室の中心側に向けて
相互間距離が広がるように形成され、該ピストンの上死
点位置において、断面が略楔状となる火炎浸入空間が形
成されていることを特徴とする、請求項1記載の筒内噴
射型内燃機関。
4. The exhaust valve-side inclined upper surface of the piston is set to a smaller inclination angle than the exhaust valve-side lower surface of the cylinder head, and the exhaust valve-side inclined lower surface of the cylinder head and the exhaust of the piston are set. The valve-side inclined upper surface is formed so as to increase the mutual distance toward the center side of the combustion chamber, and a flame entry space having a substantially wedge-shaped cross section is formed at the top dead center position of the piston. The in-cylinder injection type internal combustion engine according to claim 1, characterized in that:
【請求項5】 該ピストンが上死点にあるとき、該ピス
トンと該排気弁との近接部分の間隔が、該ピストンと該
吸気弁との近接部分の間隔よりも小さくなるように配設
されていることを特徴とする、請求項1記載の筒内噴射
型内燃機関。
5. When the piston is at the top dead center, the interval between the piston and the exhaust valve is smaller than the interval between the piston and the intake valve. The in-cylinder injection type internal combustion engine according to claim 1, wherein:
【請求項6】 該凹部が、球面により形成されているこ
とを特徴とする、請求項1記載の筒内噴射型内燃機関。
6. The direct injection internal combustion engine according to claim 1, wherein said recess is formed by a spherical surface.
【請求項7】 該凹部が、該ピストンの吸気弁側上部に
中心を有する仮想球面の一部として形成され、該ピスト
ンの頂点及び該ピストンの吸気弁側傾斜上面の下端が、
該仮想球面内に包含されるように構成されていることを
特徴とする、請求項6記載の筒内噴射型内燃機関。
7. The concave portion is formed as a part of an imaginary spherical surface centered on an upper portion of the piston on the intake valve side, and a vertex of the piston and a lower end of the inclined upper surface on the intake valve side of the piston are
7. The direct injection internal combustion engine according to claim 6, wherein the internal combustion engine is configured to be included in the virtual spherical surface.
【請求項8】 該ピストンが上死点位置にあるとき、該
燃料噴射弁の噴射口と該吸気弁の弁体とがそれぞれ該仮
想球面内に包含され、且つ点火プラグの放電電極の発火
点が該凹部内に包含されるように構成されていることを
特徴とする、請求項6記載の筒内噴射型内燃機関。
8. When the piston is at the top dead center position, the injection port of the fuel injection valve and the valve body of the intake valve are respectively included in the virtual spherical surface, and the ignition point of the discharge electrode of the spark plug 7. The direct injection internal combustion engine according to claim 6, wherein the internal combustion engine is configured to be included in the recess.
【請求項9】 該ピストン頂面に、該吸気弁側傾斜上面
及び該排気弁側傾斜上面を区画する稜線が形成され、さ
らに、該凹部が該稜線を越え且つ該吸気弁側傾斜上面か
ら該排気弁側傾斜上面にまで延びて形成されていること
を特徴とする、請求項1記載の筒内噴射型内燃機関。
9. A ridgeline that defines the intake valve side inclined upper surface and the exhaust valve side inclined upper surface is formed on the piston top surface, and the recess extends beyond the ridgeline and extends from the intake valve side inclined upper surface. 2. The direct injection internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine extends to the exhaust valve side inclined upper surface.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030017405A (en) * 2001-08-24 2003-03-03 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 In-cylinder injection type spark-ignitioninternal combustion engine
JP2009162153A (en) * 2008-01-08 2009-07-23 Mazda Motor Corp Reciprocating engine
JP2010014080A (en) * 2008-07-07 2010-01-21 Mazda Motor Corp Manufacturing method of spark ignition internal combustion engine
JP2010014081A (en) * 2008-07-07 2010-01-21 Mazda Motor Corp Spark ignition internal combustion engine
JP2011001962A (en) * 2010-10-04 2011-01-06 Mazda Motor Corp Spark ignition type internal combustion engine
JP2016121563A (en) * 2014-12-24 2016-07-07 三菱自動車工業株式会社 Piston for cylinder injection type engine

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030017405A (en) * 2001-08-24 2003-03-03 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 In-cylinder injection type spark-ignitioninternal combustion engine
EP1288461A2 (en) 2001-08-24 2003-03-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha In-cylinder injection type spark-ignition internal combustion engine
US6651612B2 (en) 2001-08-24 2003-11-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha In-cylinder injection type spark-ignition internal combustion engine
EP1288461A3 (en) * 2001-08-24 2004-08-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha In-cylinder injection type spark-ignition internal combustion engine
JP2009162153A (en) * 2008-01-08 2009-07-23 Mazda Motor Corp Reciprocating engine
JP2010014080A (en) * 2008-07-07 2010-01-21 Mazda Motor Corp Manufacturing method of spark ignition internal combustion engine
JP2010014081A (en) * 2008-07-07 2010-01-21 Mazda Motor Corp Spark ignition internal combustion engine
JP4702409B2 (en) * 2008-07-07 2011-06-15 マツダ株式会社 Spark ignition internal combustion engine
JP4702408B2 (en) * 2008-07-07 2011-06-15 マツダ株式会社 Method for manufacturing spark ignition internal combustion engine
JP2011001962A (en) * 2010-10-04 2011-01-06 Mazda Motor Corp Spark ignition type internal combustion engine
JP2016121563A (en) * 2014-12-24 2016-07-07 三菱自動車工業株式会社 Piston for cylinder injection type engine

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