JP6047996B2 - エンジンの燃焼室構造 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮自己着火を行うようにしたエンジンの燃焼室構造に関するものである。

ガソリンあるいはガソリンを主成分とする燃料を用いるエンジンにあっては、点火プラグにより着火を行う火花点火式とするのが一般的である。一方、最近では、燃費の大幅な向上等の観点から、エンジンの幾何学的圧縮比を１５以上の高圧縮比として、ガソリンあるいはガソリンを主成分とする燃料を用いつつ、圧縮自己着火（予混合圧縮自己着火）を行うことが考えられている。

特許文献１には、圧縮自己着火エンジンではないが、幾何学的圧縮比を１３以上の高圧縮比とした火花点火式のエンジンが開示されている。この特許文献１では、ペントルーフ型の燃焼室形状とし、吸気弁の往復直線運動方向と平行であり、かつ吸気弁のヘッド部（カサ部）を通過する互いに平行な複数の仮想切断面における燃焼室の各断面積Ｓi１とし、上記ヘッド部とバルブシートとの間の有効開口面積（カーテンエリア面積）をＳi２としたとき、吸気弁と排気弁とが開弁されるバルブオーバラップ期間の中央時点において、いずれの仮想切断面でもSi１≧Si２として、ヘッド部回りからの吸気がヘッド部下面をスムーズに通過できるようにして、掃気性および充填効率を向上させるものが開示されている。

特許文献２には、ピストン冠面にバルブリセスを形成すると共に、このバルブリセスのの段差によって吸気弁側から排気弁側へ向けての吸気ガスの流れを阻害しないように、バルブリセスの排気弁側の内壁面を１００度以上の鈍角に形成することが開示されている。

特開２００９ー１６２１５４号公報 特開２０００−１８０４１号公報

ところで、圧縮自己着火を行うためには筒内で均一に混合気を拡散させるために、燃料噴射弁を筒内の中央に配置して、筒内全体に均一に燃料噴射させる方が好ましい。また、筒内に噴射された燃料噴霧を均一に拡散させるためには、ピストン冠面を基本的にシリンダ軸線と直交する方向に伸びる平坦面とする一方、これに対応したシリンダヘッド下面も平坦面となるフラット型燃焼室とすることも考えられている（フラット型燃焼室を構成）。

上述のように、幾何学的圧縮比を極めて大きくした場合、ピストン上死点位置およびその付近において、シリンダヘッド下面とピストン頂面との間の隙間が極めて小さくなって、吸気弁と排気弁とが共に開弁するオーバラップ期間中での掃気性が極めて悪くなる。とりわけ、吸気は、吸気弁側から排気弁側へ向けて流れやすい一方、その分キャビティ内へ十分な吸気を供給することができず、キャビティ内の掃気が不十分となりやすいことになる。キャビティ内の掃気が十分に行われないと、充填効率の低下となって、出力低下の大きな原因となってしまう。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、幾何学的圧縮比が１５以上の高圧縮エンジンにおいて、ピストン頂面の中央部に形成されたキャビティ内を十分に掃気できるようにしたエンジンの燃焼室構造を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては、基本的に、吸気が、吸気弁のカサ部（ヘッド部）下面とバルブリセス底面との間の隙間のみならず、バルブリセスの周囲にあるスキッシュエリアをも十分に流れるようにして、このスキッシュエリアからキャビティへと流れるようにしてある。具体的には、本発明にあっては、次のようなの解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
幾何学的圧縮比が１５以上とされ、少なくとも低負荷域において圧縮自己着火が行われるエンジンの燃焼室構造であって、
ピストン冠面の中央部にキャビティが形成され、
シリンダ軸線方向から見たとき、吸気弁のカサ部の一部が前記キャビティとオーバラップされており、
ピストン冠面に、前記カサ部とピストンとの干渉を防止するバルブリセスが前記キャビティに連なるように形成され、
１つの気筒に対して、クランク軸を挟んで一方側の領域においてクランク軸方向に間隔をあけて２つの吸気弁が設けられ、
前記バルブリセスの燃焼室への開口端をリセス側開口端とし、吸気ポートの燃焼室への開口端をポート側開口端としたとき、前記２つの吸気弁の間に位置される前記リセス側開口端の位置が、前記ポート側開口端の位置よりも吸気弁の中心に近い側の位置となるように設定され、
前記２つの吸気弁の間に、前記キャビティに連なる凹部が形成され、
前記凹部に間に点火プラグが配設され、
前記２つの吸気弁の各カサ部について、シリンダ軸線方向の上方から見たとき、それぞれ吸気弁のカサ部略中心を通りクランク軸線と直交する仮想線をＸ軸としクランク軸線と平行な仮想線をＹ軸として、該カサ部を第１象限から第４象限までの４つの領域に分けたとき、シリンダ軸線からもっとも遠い領域をＡ領域、シリンダ軸線にもっとも近い領域をＤ領域、Ａ領域とＤ領域との間で他方の吸気弁に近い側の領域をＣ領域として設定したとき、
前記Ｃ領域においてのみ、前記リセス側開口端の位置が前記ポート側開口端の位置よりも吸気弁の中心に近い側の位置となるように設定されている、
ようにしてある。

上記解決手法によれば、吸気弁の周縁部を通って燃焼室内に供給される吸気は、リセス側開口端位置よりも吸気弁のカサ部よりも外方側のスキッシュエリアに向けて積極的に導入されることになる。つまり、吸気の一部は、吸気弁のカサ部下面とバルブリセス底面との間の隙間からキャビティへと流れる一方、残りの吸気はスキッシュエリアからキャビティへと流れることになり、キャビティに向けての吸気の流れ通路が十分に確保されて、キャビティの掃気性を向上させることができる。

特に、リセス側開口端位置が、ポート側開口端位置よりも吸気弁の中心に近い側の位置となるように設定されていることから、吸気をより十分にスキッシュエリアに向けて流すことが可能となって、前述した効果をより十分に発揮させる上で好ましいものとなる。

以上に加えて、２つの吸気弁の各カサ部の周縁からスキッシュエリアに流れる吸気同士が衝突して、効果的にキャビティに向かう流れを形成して、前述した効果をさらに十分に発揮させる上で好ましいものとなる。

また、２つの吸気弁を通してスキッシュエリアに導入された吸気を、凹部を介してキャビティへ効果的に導くことができる。

さらに又、凹部を利用して点火プラグを配設しつつ、２つの吸気弁の間に点火プラグを配置することにより、点火プラグによる着火を行う際の燃焼速度を速めることができる。

以上に加えて、Ｃ領域以外の他の領域からの吸気を吸気弁のカサ部下面とバルブリセスとの隙間を通してキャビティに導入させつつ、Ｃ領域からの吸気をスキッシュエリアから凹部を経由してキャビティへと導入させることができる。つまり、キャビティへの吸気導入を領域に応じて適切に分散させて行うことができ、全体として、キャビティへの吸気導入を極めて効果的に行うことができる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記２つの吸気弁の各カサ部について、シリンダ軸線方向の上方から見たとき、それぞれ吸気弁のカサ部略中心を通りクランク軸線と直交する仮想線をＸ軸としクランク軸線と平行な仮想線をＹ軸として、該カサ部を第１象限から第４象限までの４つの領域に分けたとき、シリンダ軸線からもっとも遠い領域をＡ領域、シリンダ軸線にもっとも近い領域をＤ領域、Ａ領域とＤ領域との間で他方の吸気弁に近い側の領域をＣ領域として設定したとき、
シリンダ軸線方向から見たとき、吸気弁の軸線と平行でかつクランク軸線と平行な方向における２つのカサ部の任意位置Ｓiでの断面において、前記Ｃ領域のうち前記任意断面Ｓｉよりも燃焼室の中心から遠い領域での前記カサ部回りのカーテンエリア面積をＳi１とし、該任意位置Ｓｉでの断面における２つの吸気弁の間の燃焼室断面積をＳi２としたとき、Ｓi２≧Ｓi１とされている、
ようにしてある（請求項２対応）。この場合、凹部の断面積をも有効に利用して、スキッシュエリアからキャビティへと流れる吸気の流動抵抗を抑制することができる。また、吸気弁のカサ部のうち、バルブリセスのうちキャビティに近い領域Ｄや遠い領域Ａについてはバルブリセスを利用したキャビティへの吸気導入を行いつつ、領域Ｃについてはスキッシュエリアを利用したキャビティへの吸気導入を行うというように、キャビティへの吸気導入を領域に応じて適切に分散させて行うことができ、全体として、キャビティへの吸気導入を極めて効果的に行うことができる。

ピストン冠面は、前記キャビティ、前記バルブリセスおよび前記凹部を除いた部分がシリンダ軸線と直交する方向に伸びる平坦面とされている、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、大きな面積範囲での平坦面を確保して、均一なスキッシュ流を確保して均一な燃焼を確保する上で好ましいものとなる。

本発明によれば、圧縮自己着火を行う高圧縮比エンジンにおいて、キャビティ内の掃気を十分に行って、充填効率向上等の上で好ましいものとなる。

本発明の第１の実施形態を示すもので、１つの気筒をシリンダ軸線方向の上方からみた簡略平面図。 第１の実施形態で用いられるピストンの一例を示す平面図。 図２のピストンの斜視図。 図１のＸ４−Ｘ４線相当断面図。 図１のＸ５−Ｘ５線相当断面図。 吸・排気弁のオーバラップ期間の設定例を示す特性図。 図１のＸ７−Ｘ７線相当断面図。 ２つの吸気弁のカーテンエリア面積と２つの吸気弁の間の燃焼室断面積との関係を説明するための図。 ２つの吸気弁について、カーテンエリア面積と燃焼室断面積との具体的な設定例を示す特性図。 断面位置Ｓ−１２において、燃焼室断面積を（ａ）で示し、カーテンエリア面積を（ｂ）で示す図。 断面位置Ｓ−８において、燃焼室断面積を（ａ）で示し、カーテンエリア面積を（ｂ）で示す図。 断面位置Ｓ−４において、燃焼室断面積を（ａ）で示し、カーテンエリア面積を（ｂ）で示す図。 断面位置Ｓ０において、燃焼室断面積を（ａ）で示し、カーテンエリア面積を（ｂ）で示す図。 断面位置Ｓ２において、燃焼室断面積を（ａ）で示し、カーテンエリア面積を（ｂ）で示す図。 断面位置Ｓ４において、燃焼室断面積を（ａ）で示し、カーテンエリア面積を（ｂ）で示す図。 ２つの排気弁のカーテンエリア面積と２つの排気弁の間の燃焼室断面積との関係を説明するための図。 ２つの排気弁について、カーテンエリア面積と燃焼室断面積との具体的な設定例を示す特性図。

図１は、本発明が適用されたエンジンの燃焼室構造について、シリンダ軸線方向から見たときの吸・排気弁等の配置関係を示す簡略平面図である。この図１において、符合Ｘは紙面直角方向に伸びるシリンダ軸線を示し、符合Ｋは、紙面上下方向に伸びるクランク軸線を示す。

１つの気筒（シリンダ）には、クランク軸線Ｋを挟んで一方側（図中左方側）の領域において、２つの吸気弁１Ａ、１Ｂが配設されている。２つの吸気弁１Ａと１Ｂとは、クランク軸線Ｋ方向に並んで配設されている。なお、以下の説明で２つの吸気弁１Ａと１Ｂとを区別する必要のないときは、吸気弁１として示すこともある。

１つの気筒（シリンダ）には、クランク軸線Ｋを挟んで他方側の領域において、２つの排気弁２Ａ、２Ｂが配設されている。２つの排気弁２Ａと２Ｂとは、クランク軸線Ｋ方向に並んで配設されている。なお、以下の説明で２つの排気弁２Ａと２Ｂとを区別する必要のないときは、排気弁２として示すこともある。図１において、吸気弁１により開閉される吸気ポートが符合５で示され（図９をも参照）、排気弁２により開閉される排気ポートが符合６で示される。

シリンダ軸線Ｘ上において、１つの燃料噴射弁３が配設されている。また、２つの吸気弁１Ａと１Ｂとの間には、第１点火プラグが４Ａが配設され、２つの排気弁２Ａと２Ｂとの間には第２点火プラグ４Ｂが配設されている。なお、以下の説明で２つの点火プラグ４Ａと４Ｂとを区別する必要のないときは、点火プラグ４として示すこともある。

図２、図３は、ピストン１０を示すものである。ピストン１０の冠面の中央部には、キャビティ１１が形成されている。キャビティ１１は、シリンダ軸線Ｘ方向から見たとき円形とされており、その中央部には、山形の突起部１１ａが形成されている。

ピストン１の冠面には、点火プラグ４Ａ、４Ｂに対応する位置において、キャビティ１１に連なる凹部１２Ａ、１２Ｂが形成されている。図５に示すように、キャビティ１１の突起部１１ａの真上に燃料噴射弁３が位置され、凹部１２Ａ内に第１点火プラグ４Ａ（の着火部）が位置され、凹部１２Ｂ内に第２点火プラグ４Ｂ（の着火部）が位置される。図４から明かなように、凹部１２Ａ、１２Ｂの底面は、キャビティ１１の底面と滑らかに連なるように形成されている。

ピストン１０の冠面（つまり頂面）は、キャビティ１１、凹部１２Ａ、１２Ｂおよび後述するバルブリセス部分を除いた部分が、シリンダ軸線Ｘと直交する方向に伸びる平坦面とされており、同一高さとなる平坦面部分を符合１０ａで示してある。

吸気弁１，排気弁２は、その一部が、シリンダ軸線方向Ｘから見たときに、前記キャビティ１１とオーバラップするように位置設定されている。なお、実施形態では、エンジンは自動車用エンジンとされているが、これに限定されるものではない。また、実施形態では、図１に示すような気筒がクランク軸線Ｋ方向に複数設けられた多気筒エンジンとされているが、気筒数は適宜選択できるものであり、さらに直列多気筒エンジンに限らずＶ型多気筒エンジン等、適宜の形式のエンジンに適用できるものである。

幾何学的圧縮比は、１５以上、より具体的には実施形態では１８というように、極めて高圧縮比に設定されている。燃料は、通常の火花点火式エンジンと同じようにガソリンあるいはガソリンを主成分とする燃料が用いられるようになっている。図４、図５に示すように、シリンダヘッド３０の下面のうち、ピストン１０の平坦面１０ａに対向する面は、シリンダ軸線Ｘと直交する方向に伸びる平坦面とされており、これにより、幾何学的な高圧縮比が確保されると共に、スキッシュ流が十分に得られるような設定とされている。そして、ピストン１０が上死点位置にあるときの燃焼室容積は、キャビティ１１によって確保されるようになっている。

吸気弁１と排気弁２は、掃気のために、共に開弁状態とされるオーバラップ期間を有する。図６は、このオーバラップ期間の設定例を示してあり、図中Ｔがオーバラップ期間であり、Ｔcがオーバラップ期間の中間位置であり、ピストン上死点位置は、中間位置Ｔcよりも進角側に設定されている。

以上のようなエンジンは、少なくとも低負荷域では圧縮自己着火が行われる（より具体的にはＨＣＣＩと呼ばれる予混合圧縮自己着火で、ＨＣＣＩ＝Ｈｏｍｏｇｅｎｎｅｏｕｓ−Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ−Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）。圧縮自己着火が行われる低負荷域（エンジン回転数が増大するのに伴って相対的に圧縮自己着火が実行される負荷域がより低負荷側とされる）では、圧縮上死点よりも十分前に燃料噴射弁３から燃料噴射が実行され、ピストンが圧縮上死点付近になった時点で、自己着火される（急速燃焼となる）。圧縮自己着火を実行するときの空燃比は、Ｇを新規空気とＥＧＲガスの合計ガス量とし、Ｆを燃料量としたとき、Ｇ／Ｆ（重量比）が２０以上のリーンとされる。

中負荷域から高負荷域にかけては、圧縮上死点直前に燃料噴射弁３から燃料噴射されて、２つの点火プラグ２による火花点火による着火が行われる。この火花点火を行うときの空燃比は、圧縮自己着火を行うときの空燃比よりも十分にリッチとされる（ただし理論空燃比またはそれ以下のリーン空燃比）。

図２、図３に示すように、ピストン１０の冠面には、合計４つのバルブリセス１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂが形成されている。バルブリセス１５Ａは吸気弁１Ａに対応しており、バルブリセス１５Ｂは吸気弁１Ｂに対応している。また、バルブリセス１６Ａは排気弁２Ａに対応しており、バルブリセス１６Ｂは排気弁２Ｂに対応している。なお、各バルブリセス１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂの深さは均一で、例えば１ｍｍ程度と浅くされている。

次に、図７を参照しつつ、吸気弁１Ａとそのバルブリセス１５Ａに着目して、隣接する吸気弁１Ｂ側との設定について説明する。まず、吸気弁１Ａのカサ部が符合１ａで示され、弁軸が符合１ｂで示される。なお、弁軸１ｂはシリンダ軸線Ｘと平行に伸びている（排気弁２の弁軸もシリンダ軸線Ｘと平行に伸びている）。吸気弁１Ａのカサ部１ａによって吸気ポート５が開閉され、図７では、圧縮上死点付近におけるカサ部１ａの状態が示される。

ピストン１０が圧縮上死点にあるとき、２つの吸気弁１Ａと１Ｂとの間に位置するピストン冠面の平坦面１０ａに対して、シリンダヘッド３０の下面が接近している（実施形態ではその隙間が例えば約０．７ｍｍ程度と極めて小さくされている）。

図７において、吸気弁１Ａ用のバルブリセス１５Ａのうち、隣接する他方の吸気弁１Ｂつまり凹部１２Ａにもっとも近い側の燃焼室への開口端位置（上端位置）が、リセス側開口端位置５０として示される。また、吸気ポート５の燃焼室への開口端のうち凹部１２Ａにもっとも近い側の開口端位置が、ポート側開口端位置５１として示される。さらに、吸気ポート５のスロート部について、上記ポート側開口端位置５１を通る延長線が符合Ｗ２で示される。

図７から明かなように、リセス側開口端位置５０は、吸気ポート５のスロート部の延長線Ｗ２が圧縮上死点にあるピストン冠面と当接する位置よりも吸気弁１Ａの中心に近い側に位置設定されている。また、実施形態では、リセス側開口端位置５０は、吸気ポート５の燃焼室への開口端位置となるポート側開口端位置５１よりも吸気弁１Ａの中心に近い側に位置設定されている。これにより、吸気弁１Ａの周縁部のうち凹部１２Ａに近い側から燃焼室へ導入される吸気の多くが、平坦面１０ａに衝突されることになる。そして、平坦面１０ａに衝突された吸気の多くは、白抜き矢印で示すように、凹部１２Ａ側のスキッシュエリアＳＥへと向きを変更されて、凹部１２Ａ経由してキャビティ１１内へ導入されることになる（キャビティ１１の掃気性向上）。

バルブリセス１５Ａの底面から平坦面１０ａへ向けて立ち上がる段差面が符合５２で示される。仮に、リセス側開口端位置５０が、延長線Ｗ２よりも凹部１２Ａ側に位置されていると、凹部１２Ａ側に近い部分から燃焼室へ導入される吸気の多くが、段差面５２に衝突して、この段差面で方向変換されてカサ部１ａの下方へと流れやすくなってしまうことになる。

ここで、図１を参照しつつ、前記平坦面１０ａ（スキッシュエリアＳＥ）を利用したキャビティ１１への吸気導入の点についてより詳細に説明する。まず、吸気弁１Ａにおけるカサ部１ａの中心を通って、クランク軸線Ｋと直交する方向をＸ軸、クランク軸線Ｘと平行に伸びる方向をＹ軸とする。このＸ軸とＹ軸とで分割される４つの領域のうち、シリンダ軸線Ｘからもっとも離れた位置にある領域を領域Ａとし、シリンダ軸線Ｘにもっとも近い領域を領域Ｄとし、領域Ａと領域Ｄとの間にある領域のうち、排気弁から遠い領域と領域Ｃとし、残りの領域を領域Ｂとする。

延長線Ｗ２よりも吸気弁１Ａに近い側に位置設定されたリセス側開口端位置５０は、図１における領域Ｃの周縁部のみに設定される。つまり、領域Ａと領域Ｄと領域Ｃとの各周縁部から導入される吸気は、もっぱら、カサ部１ａ下面とバルブリセス１５Ａの下面との間の隙間を通ってキャビティ１１に導入される。そして、領域Ｃの周縁部から導入される吸気が、スキッシュエリアＳＥから凹部１２Ａを経由して、キャビティ１１へと導入され、このときの吸気の流れを図１において矢印αで示してある。このように、領域に応じて、キャビティ１１へ向けての導入経路が複数形成されて、キャビティ１１への吸気導入を効果的に行うことができる。

以上説明した吸気弁１Ａおよびそのバルブリセス１５Ａについてのことは、吸気弁１Ｂについても同様に設定されている。

領域Ｃの周縁部から導入された吸気の流れとなる矢印αの流れをより良好に行うため、次のような設定とするのが好ましい。まず、図８は、図１に対応したものであり、この図８において、カサ部１ａ上において吸気弁１の軸線（弁軸１ｂ）と平行でかつクランク軸線Ｋと平行な任意の断面位置Ｓｉを想定する。断面位置Ｓｉとしては、実施形態では、カサ部１ａの中心（バルブセンタ）を０位置として、その外方側（シリンダライナ側）位置をマイナスの符合を付して示し、シリンダボア側位置をプラスの符合を付して示してある。そして、Ｓiの例として、S−１２、S−８、S−４、S０、Ｓ４，Ｓ８を採択してある（Ｓの後に付された数値は、吸気弁中心からの離間距離で単位はｍｍ）。

上記任意の断面位置Ｓiにおいて、前述した２つの吸気弁１Ａ、１Ｂの各カサ部１ａのＣ領域の周縁部におけるカーテンエリア面積をＳi・１とし、断面位置Siでの２つの吸気弁１Ａと１Ｂの各各カサ部の間にある燃焼室断面積をＳi・２としたとき、Ｓi・２≧Ｓi・１となるようにされている。すなわち、例えば断面位置Ｓ−１２におけるカーテンエリア面積はＳ−１２・１として示され、燃焼室断面積はＳ−１２・２として示される。同様に、例えば断面位置Ｓ０におけるカーテンエリア面積はＳ０・１として示され、カサ部１ａ下方の燃焼室断面積はＳ０・２として示される。断面位置Ｓiでのカーテンエリア面積Ｓｉ１とカサ部１ａ下方の断面積Ｓｉ２との具体的な数値は、図９にまとめて示してある。また、図１０〜図１５において、各断面位置Ｓ−１２〜Ｓ８での燃焼室断面積Ｓｉ・２を（ａ）で示し、カーテンエリア面積Ｓｉ・１を（ｂ）で示してある。なお、図１０〜図１５において、燃焼室断面積部分をドットを付して示してある。

排気弁２Ａ、２Ｂについても、吸気弁１Ａ、１Ｂと同様に設定されている。ただし、キャビティ１１から各排気ポート６への流れをコントロールするもので、キャビティ１１に残存した排気ガス（掃気によって吸気と混合されている）は、凹部１２Ｂから、排気弁２Ａと２Ｂとの間にあるスキッシュエリアを経由して、排気弁のカサ部のうち領域Ｃの周縁部から排気ポート６へと排気ガスが流れることになる。勿論、排気弁２Ａ、２Ｂについては、領域Ｃの周縁部におけるバルブリセス１６Ａ（１６Ｂ）のリセス側開口端位置のみが、ポート側開口端位置（あるいはそのスロート部の延長線位置）よりも、対応する排気弁に近い側に位置されている。

排気弁２Ａ、２Ｂについて、吸気弁１Ａ、１Ｂの場合と同様に、カーテンエリア面積をＳｉとし、排気弁（２Ａ、２Ｂ）の各カサ部の間にある燃焼室断面積をＳｉ２としたとき、Ｓｉ１≦Ｓｉ２となるようにとなるように設定されている。図８に対応した図１６には、排気弁２Ａ、２Ｂについての任意の断面位置が示され、図９に対応した図１７には、任意の断面位置でのカーテンエリア面積Ｓｉ１とＳｉ２との具体的な設定例が示される。そして、図１において、キャビティ１１から排気弁２Ａ、２Ｂ（における領域Ｃ）に向けての排気ガス（掃気ガス）の流れが、符合βで示される。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。１つの気筒について排気弁２を１つのみ設けるようにしてもよい。リセス側開口端位置５０の位置を、吸気ポート５のスロート部の延長線Ｗ２が圧縮上死点にあるピストン冠面と当接する位置と同じ位置としてもよく、あるいはポート側開口端位置５１と同じ位置としてもよい。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、例えば自動車用エンジンとして好適である。

Ｘ：シリンダ軸線
Ｋ：クランク軸線
α：吸気の流れ（吸気弁の領域Ｃからスキッシュエリアを経由してキャビティに向かう流れ）
β：排気の流れ（キャビティから排気弁の莉Ｃに向かう流れ）
Ｗ２：延長線（ポート側開口端位置を通るスロート部の延長線）
Ａ〜Ｄ：領域
ＳＥ：スキッシュエリア
１（１Ａ、１Ｂ）：吸気弁
１ａ：カサ部
１ｂ：弁軸
２（２Ａ、２Ｂ）：排気弁
３：燃料噴射弁
４Ａ、４Ｂ：点火プラグ
５：吸気ポート
６：排気ポート
１０：ピストン
１０ａ：平坦面
１１：キャビティ
１１ａ：突起部
１２Ａ、１２Ｂ：凹部（点火プラグ配設用）
１５Ａ、１５Ｂ：バルブリセス（吸気弁用）
１６Ａ、１６Ｂ：バルブリセス（排気弁用）
４０：リセス側開口端位置
５１：ポート側開口端位置
５２：段差面

Claims (3)

1. 幾何学的圧縮比が１５以上とされ、少なくとも低負荷域において圧縮自己着火が行われるエンジンの燃焼室構造であって、
   ピストン冠面の中央部にキャビティが形成され、
   シリンダ軸線方向から見たとき、吸気弁のカサ部の一部が前記キャビティとオーバラップされており、
   ピストン冠面に、前記カサ部とピストンとの干渉を防止するバルブリセスが前記キャビティに連なるように形成され、
   １つの気筒に対して、クランク軸を挟んで一方側の領域においてクランク軸方向に間隔をあけて２つの吸気弁が設けられ、
   前記バルブリセスの燃焼室への開口端をリセス側開口端とし、吸気ポートの燃焼室への開口端をポート側開口端としたとき、前記２つの吸気弁の間に位置される前記リセス側開口端の位置が、前記ポート側開口端の位置よりも吸気弁の中心に近い側の位置となるように設定され、
   前記２つの吸気弁の間に、前記キャビティに連なる凹部が形成され、
   前記凹部に間に点火プラグが配設され、
   前記２つの吸気弁の各カサ部について、シリンダ軸線方向の上方から見たとき、それぞれ吸気弁のカサ部略中心を通りクランク軸線と直交する仮想線をＸ軸としクランク軸線と平行な仮想線をＹ軸として、該カサ部を第１象限から第４象限までの４つの領域に分けたとき、シリンダ軸線からもっとも遠い領域をＡ領域、シリンダ軸線にもっとも近い領域をＤ領域、Ａ領域とＤ領域との間で他方の吸気弁に近い側の領域をＣ領域として設定したとき、
   前記Ｃ領域においてのみ、前記リセス側開口端の位置が前記ポート側開口端の位置よりも吸気弁の中心に近い側の位置となるように設定されている、
   ことを特徴とするエンジンの燃焼室構造。
2. 請求項１において、
   前記２つの吸気弁の各カサ部について、シリンダ軸線方向の上方から見たとき、それぞれ吸気弁のカサ部略中心を通りクランク軸線と直交する仮想線をＸ軸としクランク軸線と平行な仮想線をＹ軸として、該カサ部を第１象限から第４象限までの４つの領域に分けたとき、シリンダ軸線からもっとも遠い領域をＡ領域、シリンダ軸線にもっとも近い領域をＤ領域、Ａ領域とＤ領域との間で他方の吸気弁に近い側の領域をＣ領域として設定したとき、
   シリンダ軸線方向から見たとき、吸気弁の軸線と平行でかつクランク軸線と平行な方向における２つのカサ部の任意位置Ｓiでの断面において、前記Ｃ領域のうち前記任意断面Ｓｉよりも燃焼室の中心から遠い領域での前記カサ部回りのカーテンエリア面積をＳi１とし、該任意位置Ｓｉでの断面における２つの吸気弁の間の燃焼室断面積をＳi２としたとき、Ｓi２≧Ｓi１とされている、
   ことを特徴とするエンジンの燃焼室構造。
3. 請求項１または請求項２において、
   ピストン冠面は、前記キャビティ、前記バルブリセスおよび前記凹部を除いた部分がシリンダ軸線と直交する方向に伸びる平坦面とされている、ことを特徴とするエンジンの燃焼室構造。
   
   
   

Images