JP6946944B2 - 内燃機関の燃焼室構造 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室構造に関する。

内燃機関において、燃焼室構造により火炎伝播性を向上する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載されるレシプロエンジンは、幾何学的圧縮比が１３．０以上であって、ピストンの上面に隆起部および凹部が形成されており、ピストンが上死点にあるときにピストンの上面とシリンダヘッドの天井面との間に所定の隙間が形成されることによって燃焼室が形成され、ピストンが点火プラグを中心とする所定の半径を有する仮想球体と干渉しないようにしている。

これにより、特許文献１に記載されるレシプロエンジンは、隆起部によって幾何学的圧縮比を高くしつつ、凹部の形状により火炎伝播性を高め、レシプロエンジンの燃費を向上できる。

特許第５００３４９６号公報

しかしながら、従来のレシプロエンジンにあっては、隆起部がピストンの中心軸（点火プラグの中心軸）を中心にピストンの上面から上方に大きく隆起しているので、ピストンが上死点に近づいた際に、縦渦が隆起部と衝突して空気の流動が減衰し、燃料と空気の混合性を向上することが困難となる。

さらに、バルブリセスの空間と隆起部内の凹部とが扁平な空間で接続されているので、バルブリセスに侵入した混合気が燃焼し難い。これに加えて、燃焼室の表面積が増大し、燃焼ガスの冷却損失が増加するおそれがある。

本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、ピストンの頂面にバリブリセス、隆起部およびボウル部を有し、混合気の燃焼性を容易に向上できるとともに、燃焼ガスの冷却損失を容易に低減できる内燃機関の燃焼室構造を提供することを目的とするものである。

本発明は、シリンダを有するシリンダブロックと、前記シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、前記シリンダブロックに取付けられたシリンダヘッドとによって形成される燃焼室を有し、前記シリンダヘッドは、一対の吸気弁と一対の排気弁とが互いに逆側に傾いて設置されるように傾斜されるペントルーフ型の天井壁と、前記ピストンの中心軸と直交して延びる底面とを有し、前記天井壁と前記ピストンの頂面との間にスキッシュ部が形成されており、前記ピストンの頂面に、ボウル部を取り囲む隆起部と、前記一対の吸気弁と前記一対の排気弁とに対して干渉することを回避する一対の吸気側バルブリセスおよび一対の排気側バルブリセスとが設置される内燃機関の燃焼室構造であって、前記スキッシュ部は、前記シリンダヘッドの底面と平行で、かつ、少なくとも前記一対の吸気弁および前記一対の排気弁に対して外側に位置するように前記天井壁に設けられたシリンダヘッド吸気側平坦部およびシリンダヘッド排気側平坦部と、前記シリンダヘッド吸気側平坦部に対向するように前記ピストンの頂面に設けられ、かつ、先端部が前記ピストンの頂面の半径方向の外周縁から前記一対の吸気側バルブリセスの間に延びるピストン吸気側平坦部と、前記シリンダヘッド排気側平坦部に対向するように前記ピストンの頂面に設けられ、かつ、先端部が前記ピストンの頂面の半径方向の外周縁から前記一対の排気側バルブリセスの間に延びるピストン排気側平坦部とを有し、前記隆起部は、前記ピストン吸気側平坦部と前記ピストン排気側平坦部との間において、前記ピストン吸気側平坦部および前記ピストン排気側平坦部よりも上方に隆起しており、前記一対の吸気側バルブリセスは、前記ピストン吸気側平坦部と前記隆起部とに亙って形成されており、前記一対の排気側バルブリセスは、前記ピストン排気側平坦部と前記隆起部とに亙って形成されており、前記ボウル部は、前記隆起部から前記ピストンの中心軸に向かって球面状となるように窪んでおり、前記隆起部は、前記一対の吸気側バルブリセスと前記ピストン吸気側平坦部とを横切る吸気側峰部と、前記一対の排気側バルブリセスと前記ピストン排気側平坦部とを横切る排気側峰部と、前記吸気側峰部の端部と前記排気側峰部の端部とを連絡し、前記ピストンの頂面の半径方向の外周縁に沿って延びる第１の連絡峰部および第２の連絡峰部とを有し、前記第１の連絡峰部および前記第２の連絡峰部は、前記吸気側峰部および前記排気側峰部よりも高い位置に位置しており、前記吸気側峰部は、前記ピストンの高さ方向で前記ピストン吸気側平坦部と前記一対の吸気側バルブリセスとが交差する位置の近傍において、前記ピストン吸気側平坦部を横切り、かつ前記ピストン吸気側平坦部から前記第１の連絡峰部および前記第２の連絡峰部に向かうにつれてその高さが連続的に増加し、前記排気側峰部は、前記ピストンの高さ方向で前記ピストン排気側平坦部と前記一対の排気側バルブリセスとが交差する位置の近傍において、前記ピストン排気側平坦部を横切り、かつ前記ピストン排気側平坦部から前記第１の連絡峰部および前記第２の連絡峰部に向かうにつれてその高さが連続的に増加することを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、ピストンの頂面にバリブリセス、隆起部およびボウル部を有し、混合気の燃焼性を容易に向上できるとともに、燃焼ガスの冷却損失を容易に低減できる。

図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室構造を示す図であり、シリンダヘッドの平面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室構造を示す図であり、燃焼室の天井壁を示す図である。 図３は、図１のIII−III方向矢視断面図である。 図４は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室構造を示す図であり、ピストンの斜視図である。 図５は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室構造を示す図であり、ピストンの平面図である。 図６は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室構造を示す図であり、ピストンの正面図である。 図７は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室構造を示す図であり、図５のＶ−Ｖ方向矢視断面図である。 図８は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室構造を示す図であり、図７の吸気側峰部付近の拡大図である。 図９は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室構造を示す図であり、図５のIＸ−IＸ方向矢視断面図である。 図１０は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室構造を示す図であり、ピストンが上死点にある場合の点火プラグと第２のボウル部との位置関係を示す図である。 図１１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室構造を示す図であり、ピストンが上死点にある場合の燃焼室内の混合気の流動を示す図である。

本発明の一実施の形態に係る内燃機関の燃焼室構造は、シリンダを有するシリンダブロックと、シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、シリンダブロックに取付けられたシリンダヘッドとによって形成される燃焼室を有し、シリンダヘッドは、一対の吸気弁と一対の排気弁とが互いに逆側に傾いて設置されるように傾斜されるペントルーフ型の天井壁と、ピストンの中心軸と直交して延びる底面とを有し、天井壁とピストンの頂面との間にスキッシュ部が形成されており、ピストンの頂面に、ボウル部を取り囲む隆起部と、一対の吸気弁と一対の排気弁とに対して干渉することを回避する一対の吸気側バルブリセスおよび一対の排気側バルブリセスとが設置される内燃機関の燃焼室構造であって、スキッシュ部は、シリンダヘッドの底面と平行で、かつ、少なくとも一対の吸気弁および一対の排気弁に対して外側に位置するように天井壁に設けられたシリンダヘッド吸気側平坦部およびシリンダヘッド排気側平坦部と、シリンダヘッド吸気側平坦部に対向するようにピストンの頂面に設けられ、かつ、先端部がピストンの頂面の半径方向の外周縁から一対の吸気側バルブリセスの間に延びるピストン吸気側平坦部と、シリンダヘッド排気側平坦部に対向するようにピストンの頂面に設けられ、かつ、先端部がピストンの頂面の半径方向の外周縁から一対の排気側バルブリセスの間に延びるピストン排気側平坦部とを有し、隆起部は、ピストン吸気側平坦部とピストン排気側平坦部との間において、ピストン吸気側平坦部およびピストン排気側平坦部よりも上方に隆起しており、一対の吸気側バルブリセスは、ピストン吸気側平坦部と隆起部とに亙って形成されており、一対の排気側バルブリセスは、ピストン排気側平坦部と隆起部とに亙って形成されており、ボウル部は、隆起部からピストンの中心軸に向かって球面状となるように窪んでおり、隆起部は、一対の吸気側バルブリセスとピストン吸気側平坦部とを横切る吸気側峰部と、一対の排気側バルブリセスとピストン排気側平坦部とを横切る排気側峰部と、吸気側峰部の端部と排気側峰部の端部とを連絡し、ピストンの頂面の半径方向の外周縁に沿って延びる第１の連絡峰部および第２の連絡峰部とを有し、第１の連絡峰部および第２の連絡峰部は、吸気側峰部および排気側峰部よりも高い位置に位置しており、吸気側峰部は、ピストンの高さ方向でピストン吸気側平坦部と一対の吸気側バルブリセスとが交差する位置の近傍において、ピストン吸気側平坦部を横切り、かつピストン吸気側平坦部から第１の連絡峰部および第２の連絡峰部に向かうにつれてその高さが連続的に増加し、排気側峰部は、ピストンの高さ方向でピストン排気側平坦部と一対の排気側バルブリセスとが交差する位置の近傍において、ピストン排気側平坦部を横切り、かつピストン排気側平坦部から第１の連絡峰部および第２の連絡峰部に向かうにつれてその高さが連続的に増加するものである。

これにより、ピストンの頂面にバリブリセス、隆起部およびボウル部を有し、混合気の燃焼性を容易に向上できるとともに、燃焼ガスの冷却を容易に低減できる。

以下、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室構造について、図面を用いて説明する。

図１から図１１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室構造を示す図である。

まず、構成を説明する。

図１、図２において、内燃機関としてのエンジン１は、シリンダヘッド２を備えている。シリンダヘッド２には一対の吸気ポート２ｂ、２ｃと一対の排気ポート２ｄ、２ｅとが形成されている。

図３において、エンジン１は、シリンダブロック３を備えており、シリンダブロック３の上部にはシリンダヘッド２が設けられている。シリンダブロック３の内部にはシリンダ４が形成されており、シリンダ４の内部にはピストン５が往復動自在に設けられている。

ピストン５は、図示しないコネクティングロッドを介して図示しないクランクシャフトに連結されており、ピストン５の往復動は、コネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される。

シリンダヘッド２とシリンダブロック３には燃焼室６が形成されている。燃焼室６は、シリンダヘッド２の底面２ａに形成された吸気側天井壁２ｆおよび排気側天井壁２ｇと（図２参照）、シリンダ４の内壁（シリンダボア）と、ピストン５の頂面５Ａとよって囲まれる空間から構成されている。

図１において、シリンダヘッド２には一対の吸気弁７Ａ、７Ｂと一対の排気弁８Ａ、８Ｂとが設けられている。吸気弁７Ａは、先端に傘部７ａを有し（図２参照）、図示しない吸気カムの回転に同期して傘部７ａによって吸気ポート２ｂを開閉する。
吸気弁７Ｂは、先端に７ｂを有し（図２参照）、図示しない吸気カムの回転に同期して傘部７ｂによって吸気ポート２ｃを開閉する。

排気弁８Ａは、先端部に傘部８ａを有し（図２参照）、図示しない排気カムの回転に同期して傘部８ａによって排気ポート２ｄを開閉する。
排気弁８Ｂは、先端部に傘部８ｂを有し（図２参照）、図示しない排気カムの回転に同期して傘部８ｂによって排気ポート２ｅを開閉する。

シリンダヘッド２の底面２ａは、ピストン５の中心軸５ａと直交して延びる平面を有する。

図３において、吸気側天井壁２ｆおよび排気側天井壁２ｇは、底面２ａからピストン５の中心軸５ａに向かって上方に向くように傾いており、吸気弁７Ａ、７Ｂと排気弁８Ａ、８Ｂとは、互いに逆側に傾くようにしてシリンダヘッド２に設置されている。本実施例の吸気側天井壁２ｆおよび排気側天井壁２ｇは、ペントルーフ型の天井壁２Ｒを構成する。

吸気側天井壁２ｆおよび排気側天井壁２ｇとピストン５の頂面５Ａとの間にスキッシュ部１１、１２が形成されている。

スキッシュ部１１、１２は、シリンダヘッド２の底面２ａと平行で、かつ、吸気弁７Ａ、７Ｂおよび排気弁８Ａ、８Ｂに対して外側に位置するように吸気側天井壁２ｆと排気側天井壁２ｇとに設けられたシリンダヘッド吸気側平坦部１３とシリンダヘッド排気側平坦部１４とを有する。

スキッシュ部１１、１２は、シリンダヘッド吸気側平坦部１３およびシリンダヘッド排気側平坦部１４に対向するようにピストン５の頂面５Ａに設けられたピストン吸気側平坦部１５およびピストン排気側平坦部１６を有する。

シリンダヘッド吸気側平坦部１３とピストン吸気側平坦部１５とは、平行な平面に形成されており、シリンダヘッド排気側平坦部１４とピストン排気側平坦部１６とは、平行な平面に形成されている。

図４、図５において、ピストン５の頂面５Ａには一対の吸気側バルブリセス１７、１８が形成されており、吸気側バルブリセス１７、１８は、ピストン吸気側平坦部１５よりも下方に窪んでいる。図５においては、傘部７ａ、７ｂと吸気側バルブリセス１７、１８との位置関係および傘部８ａ、８ｂと排気側バルブリセス１９、２０との位置関係を示している。

吸気側バルブリセス１７、１８は、吸気弁７Ａ、７Ｂが吸気ポート２ｂ、２ｃを開放して吸気側天井壁２ｆよりも下方に移動したときに、吸気弁７Ａ、７Ｂと干渉することを回避する逃げ部を構成している。

ピストン５の頂面５Ａには一対の排気側バルブリセス１９、２０が形成されており、排気側バルブリセス１９、２０は、ピストン排気側平坦部１６よりも下方に窪んでいる。

排気側バルブリセス１９、２０は、排気弁８Ａ、８Ｂが排気ポート２ｄ、２ｅを開放して排気側天井壁２ｇよりも下方に移動したときに、排気弁８Ａ、８Ｂと干渉することを回避する逃げ部を構成している。

ピストン吸気側平坦部１５は、ピストン５の頂面５Ａの半径方向の外周縁５ｂから吸気側バルブリセス１７、１８の間に延びる先端部１５ａを有している。

ピストン排気側平坦部１６は、ピストン５の中心軸５ａを挟んで半径方向の外周縁５ｂと反対側に位置するピストン５の頂面５Ａの半径方向の外周縁５ｃから排気側バルブリセス１９、２０の間に延びる先端部１６ａを有している。

ピストン５の頂面５Ａには隆起部２１が設けられている。隆起部２１は、ピストン吸気側平坦部１５とピストン排気側平坦部１６との間において、ピストン吸気側平坦部１５およびピストン排気側平坦部１６よりも上方に隆起している。

隆起部２１によって囲まれるピストン５の頂面５Ａには第１のボウル部２２が形成されており、第１のボウル部２２は、その底壁が、隆起部２１からピストン５の中心軸５ａに向かって球面状となるように窪んでいる。本実施例の第１のボウル部２２は、本発明のボウル部を構成する。

ピストン５の高さ方向にて吸気側バルブリセス１７、１８は、ピストン吸気側平坦部１５と隆起部２１とに亙って形成されており、ピストン吸気側平坦部１５から隆起部２１に向かい、傘部７ａ、７ｂの傾斜方向に沿って上方に傾斜している。

ピストン５の高さ方向にて排気側バルブリセス１９、２０は、ピストン排気側平坦部１６と隆起部２１とに亙って形成されており、ピストン排気側平坦部１６から隆起部２１に向かい、傘部８ａ、８ｂの傾斜方向に沿って上方に傾斜している。

隆起部２１は、吸気側バルブリセス１７、１８とピストン吸気側平坦部１５とを横切る吸気側峰部２３と、排気側バルブリセス１９、２０とピストン排気側平坦部１６とを横切る排気側峰部２４とを有する。

隆起部２１は、吸気側峰部２３の端部２３ａと排気側峰部２４の端部２４ａとを連絡し、ピストン５の頂面５Ａの半径方向の外周縁５ｄに沿って延びる第１の連絡峰部２５と、吸気側峰部２３の端部２３ｂと排気側峰部２４の端部２４ｂとを連絡し、ピストン５の頂面５Ａの半径方向の外周縁５ｅに沿って延びる第２の連絡峰部２６とを有する。

図４、図５において、隆起部２１は、吸気側峰部２３から吸気側バルブリセス１７、１８に向かって傾斜する傾斜面２３Ａ（詳細は、図８参照）を有する。図８に示すように、傾斜面２３Ａの傾斜方向の上端は、ピストン側吸気平坦部１５から上方に立ち上がっている。

図４、図５において、隆起部２１は、排気側峰部２４から排気側バルブリセス１９、２０に向かって傾斜する傾斜面２４Ａを有する。傾斜面２４Ａの傾斜方向の上端は、ピストン側排気平坦部１６から上方に立ち上がっている。

図７において、第１の連絡峰部２５は、吸気側峰部２３および排気側峰部２４よりも高い位置に位置している。

図６において、第２の連絡峰部２６は、吸気側峰部２３および排気側峰部２４よりも高い位置に位置している。

図４、図５において、吸気側峰部２３は、ピストン５の高さ方向でピストン吸気側平坦部１５と吸気側バルブリセス１７、１８とが交差する位置２７の近傍において、ピストン吸気側平坦部１５を横切っている。

ピストン５の高さ方向でピストン吸気側平坦部１５と吸気側バルブリセス１７、１８とが交差する位置２７とは、ピストン吸気側平坦部１５と吸気側バルブリセス１７、１８とが上下方向で連続する部分であり、吸気側バルブリセス１７、１８の外周端である。

さらに、吸気側峰部２３は、ピストン吸気側平坦部１５から第１の連絡峰部２５および第２の連絡峰部２６に向かうにつれてその高さが連続的に増加している（図９参照）。

排気側峰部２４は、ピストン５の高さ方向でピストン排気側平坦部１６と排気側バルブリセス１９、２０とが交差する位置２８の近傍において、ピストン排気側平坦部１６を横切っている。

ピストン５の高さ方向でピストン排気側平坦部１６と排気側バルブリセス１９、２０とが交差する位置２８とは、ピストン排気側平坦部１６と排気側バルブリセス１９、２０とが上下方向で連続する部分であり、排気側バルブリセス１９、２０の外周端である。

さらに、排気側峰部２４は、ピストン排気側平坦部１６から第１の連絡峰部２５および第２の連絡峰部２６に向かうにつれて高さが連続的に増加している。

これにより、ピストン５の頂面５Ａには隆起部２１からピストン５の中心軸５ａに向かって球面状となるように窪んだ第１のボウル部２２を形成することができる。

これに対して、吸気側峰部２３および排気側峰部２４のそれぞれが、ピストン吸気側平坦部１５およびピストン排気側平坦部１６から第１の連絡峰部２５および第２の連絡峰部２６に向かうにつれてその高さが連続的に減少すると、ピストン５の頂面５Ａには隆起部２１からピストン５の中心軸５ａに向かって球面状となるように窪んだ第１のボウル部２２を広範囲に形成することができない。

図２において、吸気側天井壁２ｆと排気側天井壁２ｇの接続部、すなわち、天井壁２Ｒの中央部には点火プラグ３０が設置されている。

図４、図５において、第１のボウル部２２の中央部に第２のボウル部２９が設置されている。

図９において、第１のボウル部２２の曲率半径Ｒ１は、第２のボウル部２９の曲率半径Ｒ２よりも大きく形成されており、第２のボウル部２９は、ピストン５の中心軸５ａを中心とした第１のボウル部２２の半径よりも小さい半径で、かつ、第１のボウル部２２よりも深い球面状に形成されている。

図１０において、第２のボウル部２９は、点火プラグ３０と上下方向に並ぶようにピストン５の頂面５Ａに形成されている。

点火プラグ３０は、図示しないイグニッションコイルで発生した高圧電流を中心電極３０ａで受け、中心電極３０ａと接地電極３０ｂとの隙間で火花を発生させる。これにより、燃焼室６内に導入された空気と燃料の混合気が点火される。

第２のボウル部２９の中心部と点火位置３０ｃまでの距離Ｌ１は、中心電極３０ａの上端と点火位置３０ｃまでの距離Ｌ２と略同じ距離に設定されている。
本実施例のエンジン１の燃焼室構造において、吸気側天井壁２ｆおよび排気側天井壁２ｇとピストン５の頂面５Ａとの間にスキッシュ部１１、１２が形成されている。スキッシュ部１１、１２は、シリンダヘッド２の底面２ａと平行で、かつ、吸気弁７Ａ、７Ｂおよび排気弁８Ａ、８Ｂに対してピストン５の頂面５Ａの半径方向外方に設けられたシリンダヘッド吸気側平坦部１３およびシリンダヘッド排気側平坦部１４を有する。

スキッシュ部１１は、シリンダヘッド吸気側平坦部１３に対向するようにピストン５の頂面５Ａに設けられ、かつ、先端部１５ａがピストン５の頂面５Ａの半径方向の外周縁５ｂから吸気側バルブリセス１７、１８の間に延びるピストン吸気側平坦部１５を有する。

スキッシュ部１２は、シリンダヘッド排気側平坦部１４に対向するようにピストン５の頂面５Ａに設けられ、かつ、先端部１６ａがピストン５の頂面５Ａの半径方向の外周縁５ｃから排気側バルブリセス１９、２０の間に延びるピストン排気側平坦部１６を有する。

これにより、吸気ポート２ｂ、２ｃから燃焼室６に導入される空気は、ピストン５が上死点に向かって上昇したときに、スキッシュ部１１、１２によってピストン５の中心軸５ａに向かって指向できる。

また、スキッシュ部１１をシリンダヘッド２の底面２ａと平行なシリンダヘッド吸気側平坦部１３とピストン吸気側平坦部１５とによって構成し、スキッシュ部１２をシリンダヘッド２の底面２ａと平行なシリンダヘッド排気側平坦部１４とピストン排気側平坦部１６とによって構成することにより、燃焼室６の容積を減少させることができる。このため、隆起部２１の高さを極端に高くすることなく、圧縮比を高くできる。

また、本実施例のエンジン１の燃焼室構造によれば、隆起部２１を有し、隆起部２１は、ピストン吸気側平坦部１５とピストン排気側平坦部１６との間において、ピストン吸気側平坦部１５およびピストン排気側平坦部１６よりも上方に隆起している。

また、ピストン５の頂面５Ａには第１のボウル部２２が設けられており、第１のボウル部２２は、隆起部２１からピストン５の中心軸５ａに向かって球面状となるように窪んでいる。

隆起部２１は、吸気側バルブリセス１７、１８とピストン吸気側平坦部１５とを横切る吸気側峰部２３と、排気側バルブリセス１９、２０とピストン排気側平坦部１６とを横切る排気側峰部２４と、吸気側峰部２３の端部２３ａ、２３ｂと排気側峰部２４の端部２４ａ、２４ｂとを連絡し、ピストン５の頂面５Ａの半径方向の外周縁５ｄ、５ｅに沿って延びる第１の連絡峰部２５および第２の連絡峰部２６とを有する。

第１の連絡峰部２５および第２の連絡峰部２６は、吸気側峰部２３および排気側峰部２４よりも高い位置に位置している。

吸気側峰部２３は、ピストン５の高さ方向でピストン吸気側平坦部１５と吸気側バルブリセス１７、１８とが交差する位置２７の近傍において、ピストン吸気側平坦部１５を横切り、かつピストン吸気側平坦部１５から第１の連絡峰部２５および第２の連絡峰部２６に向かうにつれてその高さが連続的に増加している。

排気側峰部２４は、ピストン５の高さ方向でピストン排気側平坦部１６と排気側バルブリセス１９、２０とが交差する位置２８の近傍において、ピストン排気側平坦部１６を横切り、かつピストン排気側平坦部１６から第１の連絡峰部２５および第２の連絡峰部２６に向かうにつれてその高さが連続的に増加している。

これにより、吸気側峰部２３および排気側峰部２４をピストン５の中心軸５ａから離れた位置であって、ピストン吸気側平坦部１５とピストン排気側平坦部１６とに近づいた位置に設置できる。

このため、隆起部２１の高さを極端に高くすることなく圧縮比を高くでき、かつ第１のボウル部２２を浅くして第１のボウル部２２の設置面積を拡大でき、第１のボウル部２２の曲率半径Ｒ１を大きくできる。

したがって、ピストン５が上死点に位置したときの燃焼室６の全体の形状を球状に近づけることができ、シリンダ４の内部で縦方向に旋回する混合気の流動を維持することができる。この結果、燃焼室６内において燃料と空気を均一に混合させることができ、混合気の燃焼性を向上できる。

図１１は、ピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の混合気の流動を示す図であり、線が太くなるほど混合気の流速が大きいことを示す。図１１から明らかなように、本実施例のエンジン１の燃焼室構造において、矢印Ａで示すように、シリンダ４の内部で縦方向に旋回する混合気の流動を維持できることが実験によって確認された。

また、本実施例のエンジン１の燃焼室構造によれば、ピストン５の高さ方向にて吸気側バルブリセス１７、１８は、ピストン吸気側平坦部１５と隆起部２１とに亙って形成されており、排気側バルブリセス１９、２０は、ピストン排気側平坦部１６と隆起部２１とに亙って形成されている。

これにより、吸気側バルブリセス１７、１８と第１のボウル部２２とを高さの低い隆起部２１によって接続でき、かつ、排気側バルブリセス１９、２０と第１のボウル部２２とを高さの低い隆起部２１によって接続できる。

このため、吸気側バルブリセス１７、１８および排気側バルブリセス１９、２０の内部の空間と第１のボウル部２２の内部の空間とを滑らかに連通することができ、吸気側バルブリセス１７、１８および排気側バルブリセス１９、２０に侵入した混合気を燃焼し易くでき、混合気の燃焼性をより効果的に向上できる。

これに加えて、第１のボウル部２２は、深さが浅く表面積が大きい球面状であるため、従来のようにピストンの頂面に高さの高い隆起部が配置され、この隆起部に深さの深いボウル部が配置される燃焼室構造と比べて、ピストン５の頂面５Ａの表面積を減少させることできる。このため、燃焼室６の表面積を減少させることができる。

この結果、燃焼ガスの熱エネルギーが燃焼室６の壁面からエンジン１の外部に放出されることに伴うエンジン１の冷却損失を低減でき、混合気の燃焼性をより効果的に向上できる。

また、本実施例のエンジン１の燃焼室構造によれば、天井壁２Ｒの中央部に点火プラグ３０が設置されている。

これに加えて、第１のボウル部２２の中央部に第２のボウル部２９が設置されており、第２のボウル部２９は、ピストン５の中心軸５ａを中心とした第１のボウル部２２の半径よりも半径が小さく、かつ、第１のボウル部２２よりも深い球面状に形成されている。

これにより、シリンダ４の内部で縦方向に旋回する混合気の流動を維持しつつ、点火プラグ３０によって発生した火炎を第２のボウル部２９により第１のボウル部２２と接触し難くできる。これにより、混合気の燃焼性をより効果的に向上できることに加えて、エンジン１の冷却損失をより効果的に低減できる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１...エンジン（内燃機関）、２...シリンダヘッド、２Ｒ...天井壁、２ａ...底面（シリンダヘッドの底面）、３...シリンダブロック、４...シリンダ、５...ピストン、５Ａ...頂面（ピストンの頂面）、５ａ...中心軸（ピストンの中心軸）、５ｂ，５ｃ...外周縁（ピストンの頂面の半径方向の外周縁）、６...燃焼室、７Ａ，７Ｂ...吸気弁、８Ａ，８Ｂ...排気弁、１１，１２...スキッシュ部、１３...シリンダヘッド吸気側平坦部、１４...シリンダヘッド排気側平坦部、１５...ピストン吸気側平坦部、１５ａ...先端部（ピストン吸気側平坦部の先端部）、１６...ピストン排気側平坦部、１６ａ...先端部（ピストン排気側平坦部の先端部）、１７，１８...吸気側バルブリセス、１９，２０...排気側バルブリセス、２１...隆起部、２２...第１のボウル部（ボウル部）、２３...吸気側峰部、２３ａ，２３ｂ...端部（吸気側峰部の端部）、２４...排気側峰部、２４ａ，２４ｂ...端部（排気側峰部の端部）、２５...第１の連絡峰部、２６...第２の連絡峰部、２９...第２のボウル部、３０...点火プラグ

Claims (2)

1. シリンダを有するシリンダブロックと、前記シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、前記シリンダブロックに取付けられたシリンダヘッドとによって形成される燃焼室を有し、
   前記シリンダヘッドは、一対の吸気弁と一対の排気弁とが互いに逆側に傾いて設置されるように傾斜されるペントルーフ型の天井壁と、前記ピストンの中心軸と直交して延びる底面とを有し、
   前記天井壁と前記ピストンの頂面との間にスキッシュ部が形成されており、
   前記ピストンの頂面に、ボウル部を取り囲む隆起部と、前記一対の吸気弁と前記一対の排気弁とに対して干渉することを回避する一対の吸気側バルブリセスおよび一対の排気側バルブリセスとが設置される内燃機関の燃焼室構造であって、
   前記スキッシュ部は、前記シリンダヘッドの底面と平行で、かつ、少なくとも前記一対の吸気弁および前記一対の排気弁に対して外側に位置するように前記天井壁に設けられたシリンダヘッド吸気側平坦部およびシリンダヘッド排気側平坦部と、前記シリンダヘッド吸気側平坦部に対向するように前記ピストンの頂面に設けられ、かつ、先端部が前記ピストンの頂面の半径方向の外周縁から前記一対の吸気側バルブリセスの間に延びるピストン吸気側平坦部と、前記シリンダヘッド排気側平坦部に対向するように前記ピストンの頂面に設けられ、かつ、先端部が前記ピストンの頂面の半径方向の外周縁から前記一対の排気側バルブリセスの間に延びるピストン排気側平坦部とを有し、
   前記隆起部は、前記ピストン吸気側平坦部と前記ピストン排気側平坦部との間において、前記ピストン吸気側平坦部および前記ピストン排気側平坦部よりも上方に隆起しており、
   前記一対の吸気側バルブリセスは、前記ピストン吸気側平坦部と前記隆起部とに亙って形成されており、
   前記一対の排気側バルブリセスは、前記ピストン排気側平坦部と前記隆起部とに亙って形成されており、
   前記ボウル部は、前記隆起部から前記ピストンの中心軸に向かって球面状となるように窪んでおり、
   前記隆起部は、前記一対の吸気側バルブリセスと前記ピストン吸気側平坦部とを横切る吸気側峰部と、前記一対の排気側バルブリセスと前記ピストン排気側平坦部とを横切る排気側峰部と、前記吸気側峰部の端部と前記排気側峰部の端部とを連絡し、前記ピストンの頂面の半径方向の外周縁に沿って延びる第１の連絡峰部および第２の連絡峰部とを有し、
   前記第１の連絡峰部および前記第２の連絡峰部は、前記吸気側峰部および前記排気側峰部よりも高い位置に位置しており、
   前記吸気側峰部は、前記ピストンの高さ方向で前記ピストン吸気側平坦部と前記一対の吸気側バルブリセスとが交差する位置の近傍において、前記ピストン吸気側平坦部を横切り、かつ前記ピストン吸気側平坦部から前記第１の連絡峰部および前記第２の連絡峰部に向かうにつれてその高さが連続的に増加し、
   前記排気側峰部は、前記ピストンの高さ方向で前記ピストン排気側平坦部と前記一対の排気側バルブリセスとが交差する位置の近傍において、前記ピストン排気側平坦部を横切り、かつ前記ピストン排気側平坦部から前記第１の連絡峰部および前記第２の連絡峰部に向かうにつれてその高さが連続的に増加することを特徴とする内燃機関の燃焼室構造。
2. 前記天井壁の中央部に点火プラグが設置されており、
   前記ボウル部を第１のボウル部とした場合に、前記第１のボウル部の中央部に前記点火プラグと上下方向に並ぶように第２のボウル部が設置されており、
   前記第２のボウル部は、前記ピストンの中心軸を中心とした前記第１のボウル部の半径よりも半径が小さく、かつ、前記第１のボウル部よりも深い球面状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼室構造。

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