JP2009103004A - 直接噴射式の内燃機関 - Google Patents

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Abstract

【課題】圧縮行程後半にて燃料が噴射される直接噴射式の内燃機関において、燃料噴霧の根元部に対して壁面への衝突を利用することなく拡散を促進すること。
【解決手段】ピストン３０の頂部のキャビティＣの底面に形成されたランド部３１のテーパー面に、平面視にて、複数の凸部３１ａが等角度間隔で放射状に形成される。各凸部３１ａは、その延在方向が対応する燃料噴霧の軸線Ｘに沿うようにそれぞれ配置されている。これにより、各燃料噴霧は、対応する凸部３１ａとシリンダヘッド部２０の内壁との間の空間（凸部空間）を対応する凸部３１ａの延在方向に沿って進行する。圧縮行程後半にて燃料噴射がなされると、ピストンの圧縮の進行により凸部空間の体積の他の部分の空間の体積に対する割合が減少していくことに起因して、凸部空間の圧力が他の部分の空間の圧力よりも高くなっていく。この圧力差により、各燃料噴霧が周方向へ広げられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、直接噴射式の内燃機関に関する。
従来より、燃焼室内にて燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた直接噴射式の内燃機関であって圧縮行程後半にて燃料噴射がなされるもの（ディーゼル機関、火花点火式内燃機関）が広く知られている。係る内燃機関では、エミッション排出量を低減するため、燃焼室内での燃料と空気との混合を促進させることが有効である。
このため、例えば、特許文献１に記載のディーゼル機関では、ピストン頂部に設けられたキャビティ（窪み）の底面中央部にランド部（突出部）が設けられ、ランド部の頂面には燃料噴霧の軸線と直交する方向に延在する複数の凹凸が縞状に形成される。このランド部の頂面の中央部に向けて圧縮行程後半にて燃料が噴射される。これにより、図８に示すように、燃料噴霧の先端部がランド部の頂面（凹凸が形成された面）に積極的に衝突させられる。この結果、燃料噴霧の先端部では拡散が四方八方に促進されて、燃料と空気との混合が促進され得る。
特開平７−２０８１７３号公報
ところで、上記文献に記載のディーゼル機関では、燃料噴霧の先端部では拡散が積極的に促進され得る一方で、燃料噴霧の根元部（即ち、燃料噴射弁の噴孔近傍）では拡散が促進され得ない（図８を参照）。特に、燃料噴霧の根元部では、燃料密度が高いことに起因して、スワールを利用しても拡散（即ち、燃料と空気との混合）が十分に促進され難い。
ここで、燃料噴霧の根元部での拡散が促進されない場合、例えば、冷間始動時等では、この根元部からの未燃ＨＣの排出量が増大し得る。また、完全暖機時等ではこの根元部での不完全燃焼に起因してスモークの排出量が増大し得る。
加えて、上述のごとく、燃料噴霧の先端部が上記ランド部の頂面に積極的に衝突させられるから、ランド部の頂面に液滴の状態で燃料が付着・残留し易くなる。このことによっても、上述と同様、冷間始動時等での未燃ＨＣの排出量の増大、完全暖機時等でのスモークの排出量の増大等の問題が発生し得る。
以上のことから、上述した未燃ＨＣ及びスモークの排出量の増大を抑制するためには、拡散が促進され難い燃料噴霧の根元部に対して壁面への衝突を利用することなく拡散を促進することが有効であると考えられる。
以上より、本発明の目的は、圧縮行程後半にて燃料が噴射される直接噴射式の内燃機関において、燃料噴霧の根元部に対して壁面への衝突を利用することなく拡散を促進することができるものを提供することにある。
本発明に係る直接噴射式の内燃機関は、少なくともシリンダヘッド部とピストンの頂部とにより区画・形成される燃焼室と、前記燃焼室内にて燃料を直接噴射する燃料噴射弁とを備えている。
本発明に係る直接噴射式の内燃機関の特徴は、前記ピストンの頂部に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射により形成される燃料噴霧の軸線に沿う方向に延在する凸部であって前記凸部と前記シリンダヘッド部の内壁との間の空間を前記燃料噴霧が前記凸部の延在方向に沿って進行するように凸部が形成されたことにある。換言すれば、ピストン頂部において凸部以外の部分には凹部が形成されている。以下、凸部とシリンダヘッド部の内壁との間の空間を「凸部空間」と称呼し、凹部とシリンダヘッド部の内壁との間の空間を「凹部空間」と称呼する。前記燃料噴射弁は、前記燃料噴霧が前記凸部に直接接触しないように配置・設定されることが好適である。
前記燃料噴射弁からの燃料噴射により複数本の前記燃料噴霧が互いに異なる方向に形成される場合、前記各燃料噴霧に対して、前記凸部が、前記燃料噴霧の軸線に沿う方向に延在するように且つ前記凸部と前記シリンダヘッド部の内壁との間の空間を前記燃料噴霧が前記凸部の延在方向に沿って進行するように、それぞれ形成されることが好適である。この場合、ピストン頂部において、凸部と凹部とが交互に形成・整列されることになる。
このようにピストン頂部に凸部と凹部が形成されると、圧縮行程においてシリンダヘッド部の内壁に対してピストン頂部が近づくにつれて、凹部空間の体積に対する凸部空間の体積の割合が次第に減少していく。この結果、凹部空間の圧力に対して凸部空間の圧力が高くなっていく。この圧力差により、凸部空間から凹部空間の方向（即ち、ピストンの往復動方向と直交する方向、周方向、横方向）にガスの流れが生じる。
従って、上記構成において圧縮行程後半にて燃料噴射がなされると、凸部空間を凸部の延在方向に沿って進行するように形成される燃料噴霧が、上述の「凸部空間から凹部空間へのガスの流れ」によってピストンの往復動方向と直交する方向（周方向、横方向）へ広げられる。この結果、燃料噴霧（根元部を含む）の拡散が積極的に促進され得る。
即ち、上記構成によれば、「凸部空間から凹部空間へのガスの流れ」を利用することで、燃料噴霧（特に、燃料噴霧の根元部）に対して壁面への衝突を利用することなく拡散を促進することができる。加えて、「凸部空間から凹部空間へのガスの流れ」の急激な速度変化が発生し得、この結果、ガスの乱れが促進され得る（燃料噴射弁の噴孔近傍領域を含む）。これにより、燃料噴霧（根元部を含む）が縦方向（ピストンの往復動方向）にも広がるから、これによっても、燃料噴霧の根元部の拡散が促進され得る。
上記本発明に係る直接噴射式の内燃機関においては、前記ピストンの頂部にはキャビティが形成されていて、前記キャビティの底面に前記凸部が形成されることが好適である。これによれば、所謂スキッシュ効果により、特に燃焼室の側壁近傍にてガスの流れ（スキッシュ流）が形成される。これにより、特に、燃料噴霧の先端部の拡散が積極的に促進され得る。前記キャビティの底面にランド部（突出部）が形成されている場合、前記ランド部の頂部に前記凸部（及び前記凹部）が形成されてもよい。
また、上記本発明に係る直接噴射式の内燃機関においては、前記凸部は、前記凸部の第１位置での突出高さが前記第１位置よりも前記燃料噴射弁の噴孔から遠い前記凸部の第２位置での突出高さよりも大きいように構成される（部分が含まれる）ことが好適である。換言すれば、凸部には、燃料噴射弁の噴孔から遠くなるほど凸部の突出高さが小さくなる部分が含まれる。
上記構成によれば、燃料噴射弁の噴孔近傍領域（即ち、燃料噴霧の根元部に対応する領域）では凸部の突出高さを大きく、且つ、燃料噴射弁の噴孔から遠い領域（即ち、燃料噴霧の先端部に対応する領域、燃焼室の側壁近傍）では凸部の突出高さを小さくする（或いは、凸部をなくす）ことができる。
ここで、凸部の突出高さが大きいほど、上述した「圧力差」が大きくなって「凸部空間から凹部空間へのガスの流れ」が強くなる。従って、上記構成によれば、強い「凸部空間から凹部空間へのガスの流れ」を利用して燃料噴霧の根元部の拡散を十分に促進することができる。また、燃焼室の側壁近傍にてスワールが形成される場合、凸部の突出高さが小さいほどスワールの形成が抑制される程度が小さくなる。従って、上記構成によれば、スワールの形成が抑制される程度を小さくすることができ、この結果、強いスワールを利用して燃料噴霧の先端部の拡散を十分に促進することができる。即ち、上記構成によれば、燃料噴霧全体に対して拡散を十分に促進することができる。
また、上記本発明に係る直接噴射式の内燃機関においては、前記凸部の頂部は前記凸部の延在方向に亘ってＲ形状を呈していて、前記凸部は、前記凸部の第３位置でのＲ形状の半径が前記第３位置よりも前記燃料噴射弁の噴孔から遠い前記凸部の第４位置でのＲ形状の半径よりも小さいように構成されることが好適である。換言すれば、凸部には、燃料噴射弁の噴孔から遠くなるほどＲ形状の半径が大きくなる部分が含まれる。
上記構成によれば、燃料噴射弁の噴孔近傍領域（即ち、燃料噴霧の根元部に対応する領域）ではＲ形状の半径を小さく、且つ、燃料噴射弁の噴孔から遠い領域（即ち、燃料噴霧の先端部に対応する領域、燃焼室の側壁近傍）ではＲ形状の半径を大きくすることができる。
ここで、Ｒ形状の半径が小さいほど、「凸部空間から凹部空間へのガスの流れ」の急激な速度変化が発生し易くなる。換言すれば、レイノルズ数が大きくなる。この結果、ガスの乱れ（乱流の程度）がより促進され得る。従って、上記構成によれば、強いガスの乱れをも利用して燃料噴霧の根元部の拡散を縦方向にも十分に促進することができる。また、Ｒ形状の半径が大きいほど凸部の形成が容易となる。従って、上記構成によれば、凸部における燃料噴射弁の噴孔から遠い部分（即ち、燃料噴霧の先端部に対応する部分）の形成を容易とすることができる。
また、上記本発明に係る直接噴射式の内燃機関においては、吸気ポートとして、前記燃焼室の中央部に向けて配置されたストレートポートと、前記燃焼室の側壁近傍にてスワールを形成するように配置されたヘリカルポート又はタンジェンシャルポートと、を備えることが好適である。
従来より、吸気ポートとして、ヘリカルポート又はタンジェンシャルポートを２つ使用して、その１つを燃焼室の中央部にてスワールを形成するように配置し、もう一つを燃焼室の側壁近傍にてスワールを形成するように配置する技術が知られている。
これに対し、上述のように、本発明に係る直接噴射式の内燃機関では、燃料噴射弁の噴孔近傍領域（即ち、燃料噴霧の根元部に対応する領域）では「凸部空間から凹部空間へのガスの流れ」を利用して燃料噴霧の根元部の拡散を促進できる。従って、燃料噴射弁の噴孔近傍領域（即ち、燃焼室の中央部）では、積極的にスワールを形成する必要性が低い。従って、燃焼室の中央部に向けて配置されるポートを、吸気抵抗（ポンピングロス）の小さいストレートポートとすることができる。
上記構成は、係る知見に基づく。これによれば、上述のように２つのヘリカルポート又はタンジェンシャルポートが使用される場合に比して、全体として吸気抵抗を小さくすることができる。この結果、内燃機関の燃費が向上する。また、高負荷時にて筒内吸入空気量を増大させることができ、この結果、内燃機関の最大出力も向上する。
以下、本発明による直接噴射式の内燃機関（ディーゼル機関）の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１（ａ）は、この実施形態の燃焼室周りの概略構成を示した縦断面図である。図１（ｂ）は、ピストンの平面図（上面図）である。この内燃機関では、シリンダ１０の内壁（円筒面）と、シリンダヘッド部２０の内壁（平面）と、ピストン３０の頂部とにより区画されて、燃焼室Ｒが形成されている。
シリンダヘッド部２０には、燃焼室Ｒ内にて噴孔４１から燃料を直接噴射する燃料噴射弁４０が固定されている。燃料噴射弁４０は、シリンダ１０（或いは、ピストン３０）の中心軸にその軸線が一致するように配置されている。
ピストン３０の頂部には、ピストン３０と同軸的にキャビティＣ（窪み）が形成されていて、キャビティＣの底面には、ピストン３０と同軸的に円錐台状のランド部３１（突出部）が形成されている。
ランド部３１のテーパー面（円錐面）には、図１（ａ）（ｂ）、及び、図２（図１（ｂ）の２−２線に沿ってランド部３１を切断した断面図）に示すように、平面視（上面視）にて、径方向（半径Ｒ１〜Ｒ３の範囲）に延在する凸部３１ａが４５°等配で１つずつ計８つ、放射状に形成されている。
以下、ランド部３１のテーパー面において隣り合う凸部３１ａ，３１ａの間の部分を「凹部３１ｂ」と称呼する。即ち、ランド部３１のテーパー面には、平面視にて、８つの凸部３１ａと８つの凹部３１ｂとが交互に（互い違いに）放射状に形成されているということができる。また、図２に示すように、シリンダヘッド部２０の内壁と凸部３１ａの間の空間を「凸部空間」と称呼し、シリンダヘッド部２０の内壁と凹部３１ｂの間の空間を「凹部空間」と称呼するものとする。
図１（ａ）、及び図２に示すように、ランド部３１のテーパー面からの凸部３１ａの縦方向（ピストン３０の中心軸に平行な方向）における突出高さを「突出高さＬ」と定義すると、突出高さＬは、半径Ｒ１〜Ｒ２の範囲では噴孔４１から遠くなるほど大きくなり、半径Ｒ２〜Ｒ３の範囲では噴孔４１から遠くなるほど小さくなる。即ち、各凸部３１ａは、凸部３１ａの第１位置（半径Ｒ２〜Ｒ３の範囲における半径Ｒ２側寄り）での突出高さＬが前記第１位置よりも燃料噴射弁４０の噴孔４１から遠い凸部３１ａの第２位置（半径Ｒ２〜Ｒ３の範囲における半径Ｒ３側寄り）での突出高さＬよりも大きいように構成されているといえる。このように、各凸部３１ａは、延在方向の両端部の間に突出高さＬが最大となる部分（半径Ｒ２に対応）を有している。
また、図２に示すように、各凸部３１ａの頂部は、凸部３１ａの延在方向に亘って（半径Ｒ１〜Ｒ３の範囲に亘って）Ｒ形状を呈していて、図１に示すように、半径Ｒ１〜Ｒ２の範囲のＲ形状の半径は、半径Ｒ２〜Ｒ３の範囲のＲ形状の半径よりも小さい。即ち、各凸部３１ａは、凸部３１ａの第３位置（半径Ｒ１〜Ｒ２の範囲内）でのＲ形状の半径が前記第３位置よりも燃料噴射弁４０の噴孔４１から遠い凸部３１ａの第４位置（半径Ｒ２〜Ｒ３の範囲内）でのＲ形状の半径よりも小さいように構成されているといえる。
図３（ａ）（ｂ）は、燃料噴射弁４０からの燃料噴射により燃料噴霧が形成されている状態を示した図１（ａ）（ｂ）にそれぞれ対応する図である。図４（ａ）は、図３（ｂ）において８つの凸部３１ａのうち最下位置にあるものの周りを拡大した図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の２−２線に沿ってランド部３１を切断した断面図である。なお、図３（ｂ）に示すように、本例では、吸気ポート形状の調整等により、燃焼室Ｒの側壁（キャビティＣの側壁）近傍にて図示の向き（周方向）にスワールが形成されるようになっている。
図３、及び図４に示すように、本例では、ピストン３０上昇中の圧縮行程後半（具体的には、圧縮上死点の直前）にて燃料噴射がなされる。燃料噴射弁４０の噴孔４１は、各凸部３１ａの延在方向に沿う向きに１つずつ計８つ設けられている。この結果、平面視にて８本の燃料噴霧が放射状に形成され、各燃料噴霧の軸線Ｘは、対応する凸部３１ａの延在方向（ランド部３１のテーパー面に沿う方向）にそれぞれ形成される。これにより、図４（ａ）（ｂ）に示すように、各燃料噴霧は、対応する凸部空間を対応する凸部３１ａの延在方向に沿って進行する。
以下、上記のように構成された本発明による直接噴射式の内燃機関（ディーゼル機関）の実施形態の作用・効果について図５（ａ）（ｂ）を参照しながら説明する。図５（ａ）（ｂ）は、図４（ａ）（ｂ）に示した状態から短時間が経過した状態（即ち、ピストン３０による圧縮が進行した状態）を示した図４（ａ）（ｂ）にそれぞれ対応する図である。
上述のように、ピストン３０の頂部（より具体的には、ランド部３１のテーパー面）には、凸部３１ａと凹部３１ｂとが交互に（互い違いに）形成されている。これにより、圧縮行程においてシリンダヘッド部２０の内壁に対してピストン３０の頂部が近づくにつれて、凹部空間の体積に対する凸部空間の体積の割合が次第に減少していく。
この結果、凹部空間の圧力に対して凸部空間の圧力が高くなっていく。この圧力差により、各凸部空間について、凸部空間から隣り合う２つの凹部空間に向けて（即ち、周方向、横方向）にガスの流れが生じる（図５（ｂ）の矢印を参照）。従って、上述のように圧縮行程後半にて燃料噴射がなされると、図４に示す各燃料噴霧が、上述の「凸部空間から凹部空間へのガスの流れ」によって周方向へ広げられる（図５（ａ）（ｂ）の矢印を参照）。
ここで、上述のように、燃料噴射弁４０の噴孔４１の近傍領域（即ち、燃料噴霧の根元部に対応する領域）では凸部３１ａの突出高さＬが大きく、且つ、噴孔４１から遠い領域（即ち、燃料噴霧の先端部に対応する領域、燃焼室Ｒの側壁（キャビティＣの側壁）の近傍）では凸部３１ａの突出高さＬが小さい。加えて、凸部３１ａの突出高さＬが大きいほど、上述した「圧力差」が大きくなって「凸部空間から凹部空間へのガスの流れ」が強くなる。
従って、各燃料噴霧において、燃料密度が高くて拡散が促進され難い根元部が特に周方向に積極的に広げられる。この結果、「凸部空間から凹部空間へのガスの流れ」を利用することで、各燃料噴霧の根元部の拡散が壁面への衝突を利用することなく積極的に促進され得る。
他方、凸部３１ａの突出高さＬが小さいほどスワールの形成が抑制される程度が小さくなる。従って、上記構成により、燃焼室Ｒの側壁（キャビティＣの側壁）近傍におけるスワールの形成が抑制される程度が小さくなる。この結果、強いスワールを利用して各燃料噴霧の先端部の拡散を十分に促進することができる（図５（ａ）を参照）。以上より、上記構成によれば、各燃料噴霧全体に対して拡散を十分に促進することができる。
この結果、燃料噴霧の拡散が十分に促進されないことに起因して発生し得る、冷間始動時等での未燃ＨＣの排出量の増大、並びに、完全暖機時等でのスモークの排出量の増大等を抑制することができる。
加えて、上述のように、各凸部３１ａの頂部におけるＲ形状の半径は、半径Ｒ１〜Ｒ２の範囲（即ち、燃料噴霧の根元部に対応する領域）において小さい。ここで、Ｒ形状の半径が小さいほど、「凸部空間から凹部空間へのガスの流れ」の急激な速度変化が発生し易くなる。換言すれば、代表長さが大きくなってレイノルズ数が大きくなる。この結果、ガスの乱れ（乱流の程度）がより促進され得る。従って、上記構成により、強いガスの乱れをも利用して燃料噴霧の根元部の拡散が縦方向にも十分に促進され得る。
また、燃焼室Ｒの側壁（キャビティＣの側壁）近傍にてスワールを形成するため、この実施形態では、図６に示すように、吸気ポートとして、燃焼室Ｒの中央部に向けて配置されたストレートポート５０と、燃焼室Ｒの側壁近傍にてスワールを形成するように配置されたヘリカルポート又はタンジェンシャルポート６０と、の２つの吸気ポートが備えられている。
このヘリカルポート又はタンジェンシャルポート６０の作用により、燃焼室Ｒの側壁（キャビティＣの側壁）近傍にて上述のスワールが形成される。これにより、上述のごとく、各燃料噴霧の先端部の拡散が促進される。
他方、本例では、上述のごとく、各燃料噴霧の根元部の拡散が、「凸部空間から凹部空間へのガスの流れ」、及び「ガスの乱れ」を利用して十分に促進され得る。従って、各燃料噴霧の根元部に対応する燃焼室Ｒの中央部では、積極的にスワールを形成する必要性が低い。従って、本例では、燃焼室Ｒの中央部に向けて配置されるポートとして、吸気抵抗（ポンピングロス）の小さいストレートポート５０が採用されている。
これにより、燃焼室Ｒの中央部に向けて配置されるポートとしてもヘリカルポート又はタンジェンシャルポートが採用される場合に比して、全体として吸気抵抗が低減できる。この結果、内燃機関の燃費が向上する。また、高負荷時にて吸気行程にて燃焼室Ｒ内に吸入される空気量を増大させることができ、この結果、内燃機関の最大出力も向上する。
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態では、図３（ｂ）に示すように、平面視にて、各燃料噴霧の軸線Ｘが対応する凸部３１ａの延在方向（径方向）と一致するように凸部３１ａが（放射状に）それぞれ配置されているが、平面視にて、各燃料噴霧の軸線Ｘ’が対応する凸部３１ａの延在方向（径方向）よりも所定角度（０°よりも大きい）だけスワールの方向（周方向）にずれるように各凸部３１ａが（放射状に）それぞれ配置されてもよい。
また、上記実施形態においては、内燃機関としてディーゼル機関が採用されているが、内燃機関として、ガソリン（アルコール成分を含んだものを含む）を使用した火花点火式内燃機関であって燃料噴射が圧縮行程後半になされるものが採用されてもよい。
また、上記実施形態においては、ピストン３０の頂部に形成されたキャビティＣの底面に形成されたランド部３１のテーパー面に凸部３１ａ（及び凹部３１ｂ）が形成されているが、ピストンの頂面にキャビティが形成されていない場合において、ピストンの頂面（平面）に凸部（及び凹部）が形成されてもよい。また、ピストンの頂面にキャビティが形成されていない場合において、ピストンの頂面（平面）に同軸的に形成された円錐台状のランド部（吐出部）のテーパー面に凸部（及び凹部）が形成されてもよい。
また、上記実施形態においては、平面視にて、８本の燃料噴霧が放射状に形成されているが、例えば、平面視にて、軸線が径方向に沿う１本の燃料噴霧のみが形成されてもよい。この場合、平面視にて、この燃料噴霧の軸線が凸部の延在方向（径方向）と一致するように凸部が１つだけ形成される。また、燃料噴霧の本数は、８本、１本以外であってもよい。
また、上記実施形態においては、各凸部３１ａの突出高さＬが径方向の位置（噴孔からの距離）に依存して変化するように構成されているが、各凸部３１ａの突出高さＬを径方向の位置にかかわらず一定としてもよい。
加えて、上記実施形態においては、各凸部３１ａの頂部のＲ形状の半径が径方向の位置（噴孔からの距離）に依存して変化するように構成されているが、各凸部３１ａの頂部のＲ形状の半径を径方向の位置にかかわらず一定としてもよい。
図１（ａ）は、本発明による直接噴射式の内燃機関の実施形態の燃焼室周りの概略構成を示した縦断面図である。図１（ｂ）は、そのピストンの平面図（上面図）である。 図１（ｂ）の２−２線に沿ってランド部を切断した断面図である。 図３（ａ）（ｂ）は、燃料噴射弁からの燃料噴射により燃料噴霧が形成されている状態を示した図１（ａ）（ｂ）にそれぞれ対応する図である。 図４（ａ）は、図３（ｂ）において８つの凸部のうち最下位置にあるものの周りを拡大した図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の２−２線に沿ってランド部を切断した断面図である。 図５（ａ）（ｂ）は、図４（ａ）（ｂ）に示した状態から短時間が経過した状態（ピストンによる圧縮が進行した状態）を示した図４（ａ）（ｂ）にそれぞれ対応する図である。 吸気ポートとして、ストレートポートと、ヘリカルポート又はタンジェンシャルポートと、の２つの吸気ポートが使用された状態を示した図である。 本発明による直接噴射式の内燃機関の実施形態の変形例についての図３（ｂ）に対応する図である。 従来の内燃機関において、燃料噴霧の先端部がピストン頂部のキャビティ内に形成されたランド部の頂面に衝突することで燃料噴霧の先端部の拡散が進行する様子を示した図である。
符号の説明
１０…シリンダ、２０…シリンダヘッド部、３０…ピストン、３１…ランド部、３１ａ…凸部、３１ｂ…凹部、４０…燃料噴射弁、４１…噴孔、５０…ストレートポート、６０…ヘリカルポート又はタンジェンシャルポート、Ｃ…キャビティ、Ｒ…燃焼室

Claims (6)

  1. 少なくともシリンダヘッド部とピストンの頂部とにより区画・形成される燃焼室と、
    前記燃焼室内にて燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
    を備えた直接噴射式の内燃機関であって、
    前記ピストンの頂部に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射により形成される燃料噴霧の軸線に沿う方向に延在する凸部であって前記凸部と前記シリンダヘッド部の内壁との間の空間を前記燃料噴霧が前記凸部の延在方向に沿って進行するように凸部が形成された直接噴射式の内燃機関。
  2. 請求項１に記載の直接噴射式の内燃機関において、
    前記ピストンの頂部にはキャビティが形成されていて、前記キャビティの底面に前記凸部が形成された直接噴射式の内燃機関。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の直接噴射式の内燃機関において、
    前記燃料噴射弁からの燃料噴射により複数本の前記燃料噴霧が互いに異なる方向に形成され、
    前記各燃料噴霧に対して、前記凸部が、前記燃料噴霧の軸線に沿う方向に延在するように且つ前記凸部と前記シリンダヘッド部の内壁との間の空間を前記燃料噴霧が前記凸部の延在方向に沿って進行するように、それぞれ形成された直接噴射式の内燃機関。
  4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の直接噴射式の内燃機関において、
    前記凸部は、前記凸部の第１位置での突出高さが前記第１位置よりも前記燃料噴射弁の噴孔から遠い前記凸部の第２位置での突出高さよりも大きいように構成された直接噴射式の内燃機関。
  5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の直接噴射式の内燃機関において、
    前記凸部の頂部は前記凸部の延在方向に亘ってＲ形状を呈していて、前記凸部は、前記凸部の第３位置でのＲ形状の半径が前記第３位置よりも前記燃料噴射弁の噴孔から遠い前記凸部の第４位置でのＲ形状の半径よりも小さいように構成された直接噴射式の内燃機関。
  6. 請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の直接噴射式の内燃機関において、
    吸気ポートとして、前記燃焼室の中央部に向けて配置されたストレートポートと、前記燃焼室の側壁近傍にてスワールを形成するように配置されたヘリカルポート又はタンジェンシャルポートと、を備えた直接噴射式の内燃機関。
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