JPH10317974A

JPH10317974A - 筒内噴射型内燃機関

Info

Publication number: JPH10317974A
Application number: JP9133430A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Yamamoto; 茂雄山本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】筒内噴射型内燃機関の主要諸元を変更するこ
となしに、圧縮比の適正化を図る。【解決手段】シリンダ（６）内に配されたピストン
（７）の頂面（７ａ）にはペントルーフ状の凸部（７
ｂ）が形成され、この凸部（７ｂ）の主に吸気弁側傾斜
面（７ｃ）にはキャビティ（８）が形成されている。ピ
ストン頂面（７ａ）には、その周縁（７ｅ）と凸部周縁
（７ｆ）およびキャビティ周縁（８ａ）との間に、圧縮
比調整用の凹部（７１）がリング溝状に形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射型内燃機
関に関し、特に、ピストン頂面に圧縮比調整用の凹部を
設けた筒内噴射型内燃機関に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】自動車等に搭載される燃料噴射火
花点火式内燃機関では、有害排出ガス成分の低減や燃費
の向上等を図るため、内燃機関に供給される混合気を、
内燃機関の運転状態を勘案しつつ、でき得る限りリーン
化するようにしている。しかしながら、旧来の吸気管噴
射型の内燃機関での混合気のリーン化には限度がある。
そこで、更なる低燃費化を実現するため、燃料を燃焼室
内に直接に噴射するようにした内燃機関が種々提案され
ている。

【０００３】この様な筒内噴射型内燃機関では、圧縮行
程中に、ピストン頂部に設けられたキャビティ内に燃料
噴射弁から直接に燃料を噴射することで、点火時点にお
いて点火プラグの周囲に理論空燃比に近い空燃比の混合
気を生成して、筒内全体として極めて希薄な空燃比にお
いても燃焼を安定に行い、有害物質の排出の抑制、低負
荷運転時の燃費の向上などを図っている。また、高負荷
時には吸気行程中に燃料を噴射して筒内に均等な混合気
（理論空燃比近傍又はリッチ）を生成し高出力を得てい
る。

【０００４】筒内噴射型内燃機関は上述の利点を奏する
ものであり、種々のタイプの車両に搭載することが望ま
れる。その一方で、筒内噴射型内燃機関では、吸気管噴
射型のものに比べて燃料噴射時期および点火時期をより
精密に制御する必要があるばかりでなく、特にピストン
頂面とシリンダ下面とで上下区画された燃焼室の形状は
希薄な空燃比での燃焼（層状燃焼）を形成させる上で極
めて重要な諸元であり、この諸元の最適化を図ることが
安定した燃焼を得るために必要である。このため、この
様な作業を機種毎に行うには多大な労力を要する。そこ
で、設計・製造技術が既に確立された筒内噴射型内燃機
関をベースとして、例えば、ピストンストローク長を増
大させて排気量の大きい筒内噴射型内燃機関への機種展
開を図ることが考えられる。

【０００５】しかしながら、最適キャビティ形状などの
主要諸元を変更しないという制約の下で上述した機種展
開を図ろうとした場合、圧縮比が最適値からずれてしま
い、例えば、圧縮比が過大になってノッキングが発生す
るという問題が生じることがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、主要諸元を
変更することなしに圧縮比を適正なものにできる筒内噴
射型内燃機関を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、シリン
ダヘッドにそれぞれ装着された燃料噴射弁と点火栓とを
有し、シリンダ内に配されたピストンの頂面に形成した
キャビティ内へ圧縮行程中に燃料噴射弁から直接に噴射
された燃料をキャビティから点火栓の近傍へ輸送して火
花点火により着火させる筒内噴射型内燃機関が提供され
る。請求項第１項に記載の本発明による筒内噴射型内燃
機関は、ピストン頂面の、キャビティを形成した部分を
除く部位に凹部が形成されることを特徴とする。

【０００８】この様な構成の筒内噴射型内燃機関によれ
ば、凹部はピストン頂面のキャビティ形成部以外の部位
に形成されるので、凹部の形成に際して、筒内噴射型内
燃機関の、燃焼に大きく影響を与えるキャビティ形状な
どの主要諸元を変更することなく、燃焼室の容積が凹部
の内容積に相当する分だけ増大して圧縮比が減少する。
従って、凹部の内容積を調整することにより圧縮比を適
正なものにできる。

【０００９】請求項第２項に記載の筒内噴射型内燃機関
は、シリンダヘッドの下面とピストン頂面とシリンダの
内周面とにより画成される燃焼室の一側に臨んで配され
た吸気弁と燃焼室の他側に臨んで配された排気弁とを有
している。シリンダヘッド下面は、ペントルーフ状に形
成され、吸気弁および排気弁にそれぞれ対向する吸気弁
側及び排気弁側の傾斜面を有している。点火栓は、シリ
ンダヘッド下面の吸気弁側及び排気弁側の傾斜面の境界
近傍に配される。ピストン頂面には凸部が形成される。
この凸部は、吸気弁側及び排気弁側の傾斜面を有したペ
ントルーフ形状に形成され、両該傾斜面は、シリンダヘ
ッド下面の吸気弁側及び排気弁側の傾斜面に沿ってそれ
ぞれ延びる。キャビティは、凸部の少なくとも吸気弁側
の傾斜面に形成される。そして、キャビティの周縁とピ
ストン頂面の周縁との間には、前記凹部が溝状に形成さ
れる。

【００１０】この構成によれば、シリンダ下面とピスト
ン頂面の凸部の双方がペントルーフ形状に形成されるこ
とにより圧縮比を高めた状態から溝状の凹部により圧縮
比の適正化を図ることができると共にピストン頂面の周
縁部に凹部非形成部が存在するので、圧縮行程後半にシ
リンダヘッド下面の周縁部とピストン頂面の周縁部との
相互作用によって発生するスキッシュ流により燃料噴霧
の拡散が抑制され、安定した燃焼を実現し得る。

【００１１】請求項第３項に記載の筒内噴射型内燃機関
は、ピストン頂面の中央部分に前記凸部が形成されると
共に、この凸部の周縁の外方に前記凹部が形成されるこ
とを特徴とする。この構成によれば、凸部の形成により
圧縮比を確保できると共に凹部の形成により圧縮比を調
整でき、従って、適正な圧縮比を得ることができる。

【００１２】請求項第４項に記載した本発明によれば、
シリンダヘッドに装着された燃料噴射弁と、シリンダヘ
ッドに装着された点火栓と、シリンダ内に配されたピス
トンとを有し、シリンダヘッドとピストンとシリンダと
により画成された燃焼室へ圧縮行程中に燃焼噴射弁から
直接に燃料を噴射する筒内噴射型内燃機関が提供され
る。この筒内噴射型内燃機関は、ピストンの頂面に凹部
が形成されると共に該凹部の一部を残すように凸部がピ
ストン頂面に形成され、また、圧縮行程中に吸入空気流
を点火栓に向けて案内するような形状のキャビティが前
記凸部の一部に形成されていることを特徴とする。

【００１３】この構成によれば、ピストン頂面に形成さ
れる凹部および凸部の寸法形状を適宜に定めることによ
り圧縮比を適正なものにできる。また、圧縮行程中に噴
射された燃料を点火時期に点火栓まわりに層状に集めて
安定な層状燃焼を実現できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一実施形態による筒内噴射ガソリンエンジンを詳細に説
明する。図１中、符号１は、燃焼室をはじめ吸気装置や
ＥＧＲ装置等が筒内噴射専用に設計された直列４気筒型
のエンジン本体（以下、エンジンという）を表す。エン
ジン１は、４つのシリンダ６を含むシリンダブロック
と、このシリンダブロックの上端面に接合されたシリン
ダヘッド２と、各シリンダ６内に配されたピストン７と
を有している。シリンダヘッド下面２ａとピストン頂面
７ａとシリンダ内周面６ａとにより燃焼室５が画成され
ている。

【００１５】エンジン１のシリンダヘッド２には、各気
筒毎に、点火栓３および電磁式の燃料噴射弁４が取り付
けられ、噴射弁４から燃焼室５内に燃料を直接に噴射す
るようになっている。シリンダヘッド２に装着された吸
気弁９は燃焼室５の一側に臨んで配され、排気弁１０は
燃焼室５の他側に臨んで配されている。図２に示すよう
に、シリンダヘッド下面２ａは、吸気弁９及び排気弁１
０にそれぞれ対向する吸気弁側および排気弁側の傾斜面
２ｂ、２ｃを有したペントルーフ形状に形成されてい
る。なお、図２では、吸気弁９および後述の吸気ポート
１３の図示を省略する。両傾斜面２ｂ、２ｃの境界近傍
には点火栓３が配されている。また、ピストン頂面７ａ
はその中央部分に凸部７ｂを有している。図２および図
３に示すように、凸部７ｂは、吸気弁側および排気弁側
の傾斜面７ｃ、７ｄを有したペントルーフ形状に形成さ
れている。両傾斜面７ｃ、７ｄは、シリンダヘッド下面
の傾斜面２ｂ、２ｃに沿ってそれぞれ延びている。そし
て、ピストン頂面７ａの吸気弁側傾斜面７ｃの大部分お
よび排気弁側傾斜面７ｄの一部には、半球状のキャビテ
ィ８が形成されている。さらに、ピストン頂面７ａにお
いて、キャビティ８の周縁８ａとピストン頂面７ａの周
縁７ｅおよび凸部７ｂの周縁７ｆとの間には、圧縮比調
整用の凹部７１がリング溝状に形成されている。より一
般的にいえば、凹部７１は、ピストン頂面７ａの、キャ
ビティ形成部を除く部位に形成される。

【００１６】ピストン７の周面には、３つのピストンリ
ング（トップリング、セカンドリングおよびオイルリン
グ）を収容するためのリング溝８１、８２及び８３が形
成されている。圧縮比調整用の凹部７１を形成する際に
は、ピストン７における凹部形成部とリング溝形成部と
を所定距離だけ離間させて、ピストン７の強度維持に必
要なピストン肉厚を確保するようにする。本実施形態
のエンジン１では、技術的に確立された既存エンジンを
ベースとして機種展開を図る一手法として既存エンジン
のボア径を変更せずにピストンストローク長を増大させ
ることにより排気量を増大させると共に、ピストンスト
ローク長の増大に伴って生じる問題点、すなわち、圧縮
比が過大になることによるノッキングを解消することを
企図して、ピストン頂部を上述のように構成している。

【００１７】詳しくは、図１ないし図３に示したエンジ
ン１は、図５及び図６に示すピストン・シリンダヘッド
構造を有した既存エンジンをベースとしたものである。
図５及び図６中、吸気弁、排気弁および吸気ポートの図
示を省略する。既存エンジンは、その各種構成要素の諸
元を最適化すると共に構成要素間のマッチングをとるた
めの設計・製造プロセスを経て得たものである。例え
ば、既存エンジンのピストン頂面７ａに形成されたキャ
ビティ８の内容積は、図７に示すように、燃費率を最小
化する適正値Ｖoptに設定されている。このとき、圧縮
比は値εopt（例えば値１１．５〜１２）をとる。図７
中、キャビティ容積−燃費特性を一点鎖線で示し、キャ
ビティ容積−圧縮比特性を実線で示す。

【００１８】既存エンジンよりも排気量の大きい新たな
エンジンを得るべく、上記の適正キャビティ容積Ｖopt
およびボア径を維持したままピストンストローク長を増
大させた場合、新たなエンジンのキャビティ容積−圧縮
比特性は図７に破線で示すものになり、その圧縮比εkn
ockは、ノッキング発生領域内に入ることがある。上述
のように、本実施形態のエンジン１では、圧縮比調整用
の凹部７１を形成して、燃焼室容積（ピストン７が上死
点に達したときのすきま容積）をこの凹部７１の内容積
に相当する値だけ増大させ、圧縮比を例えば値εoptま
で減少させている。この結果、スロットル全開時にもノ
ッキングが生じることがない。しかも、凹部７１をピス
トン頂面７ａのキャビティ形成部以外の部位に形成する
ので、キャビティの寸法形状などを変更する必要がな
い。このため、後述する層状燃焼が凹部７１の形成によ
り大きな影響を受けることがなく、既存のエンジンと同
様、安定した燃焼を実現できる。

【００１９】図２中、符号７１ａ及び７１ｂは、リング
溝状凹部７１の内周縁および外周縁をそれぞれ表す。ま
た、符号７２は、ピストン頂面７ａの、凹部外周縁７１
ｂよりも外側にある最外方周縁部に設けられた環状平坦
面を表す。この環状平坦面７２は、圧縮行程後半におい
て、シリンダヘッド下面２ａの周縁部と相互作用して、
燃焼室５へ向かうスキッシュ流を発生する。

【００２０】図１を再び参照すると、シリンダヘッド２
の上部には、吸気弁９および排気弁１０をそれぞれ駆動
する吸気側カムシャフト１１および排気側カムシャフト
１２が回転自在に保持されている。シリンダヘッド２に
は、両カムシャフト１１，１２の間に延びる直立型の吸
気ポート１３が形成されている。吸気ポート１３は、シ
リンダ６の一側においてシリンダヘッド２の下面２ａに
開口し、この吸気ポート１３を通過した吸気流が燃焼室
５内で逆タンブル流を発生させるようになっている。排
気ポート１４は略水平方向に延び、大径のＥＧＲポート
（図示せず）が排気ポート１４から分岐して斜め下方に
延びている。図１中、符号１６は冷却水温を検出する水
温センサであり、１７はクランク角信号を出力するベー
ン型のクランク角センサである。

【００２１】吸気ポート１３には、吸気マニホールド２
１を介して、スロットルボディ２３、アイドル調整弁
（図示略）等を具えた吸気管（図示せず）が接続してい
る。スロットルボディ２３は、スロットルバルブ２８
と、スロットル開度を検出するスロットルセンサ２９
と、スロットル全閉状態を検出するアイドルスイッチ３
０とを備えている。吸気管６には、スロットルボディ２
３を迂回して吸気マニホールド２１に吸入空気を導入す
るエアバイパスパイプ（図示略）が併設され、エアバイ
パスパイプにはエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）が設けら
れている。また、図示しない吸気温センサ、大気圧セン
サおよびエアフローセンサが吸気管の入口側に配されて
いる。

【００２２】排気ポート１４には、排気中酸素濃度を検
出するＯ２センサ４０が取付けられた排気マニホールド
４１を介して、三元触媒４２や図示しないマフラー等を
具えた排気管４３が接続している。また、ＥＧＲポート
は、大径のＥＧＲパイプ４４を介して吸気マニホールド
２１の上流側部分に接続され、ＥＧＲパイプ４４にはＥ
ＧＲバルブ４５が設けられている。

【００２３】図示を一部省略するが、燃料タンク内に貯
留された燃料は、電動式の低圧燃料ポンプで吸い上げら
れ、低圧フィードパイプを介してエンジン１側に送給さ
れ、更に、シリンダヘッドに取り付けられた高圧燃料ポ
ンプ４６により、高圧フィードパイプとデリバリパイプ
とを介して各燃料噴射弁４へ送給される。エンジン１の
運転を制御するための図示しない電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）は、空調装置、パワーステアリング装置、自動変
速装置などの作動状況を検出するスイッチ類等からの入
力信号に基づき、燃料噴射モード、燃料噴射量、燃料噴
射終了時期、点火時期、ＥＧＲガス導入量などを決定
し、燃料噴射弁４、点火栓３、ＥＧＲバルブ４５等を以
下のように駆動制御する。

【００２４】冷機状態でのエンジン始動時および暖機中
は、吸気行程噴射モードが選択されて、リッチ空燃比と
なるように燃料噴射が行われる。ＡＢＶは閉じられる。
吸入空気はアイドル調整弁などから燃焼室へ供給され
る。また、アイドル回転数制御のため、エンジン負荷の
増減に応じてアイドル調整弁またはＡＢＶが調整され
る。そして、Ｏ2センサ４０が活性温度に達すると、Ｏ2
センサ出力電圧に基づく空燃比フィードバック制御が開
始され、有害排出ガス成分は三元触媒４２により浄化さ
れる。

【００２５】エンジン１の暖機が終了すると、スロット
ル開度等から得た目標平均有効圧とエンジン回転速度と
に基づき、図示しないマップから現在の燃料噴射制御領
域（エンジン運転域）が検索され、検索された領域に適
合する燃料噴射モードと燃料噴射量とが決定されて燃料
噴射弁が駆動される。また、ＡＢＶやＥＧＲ弁４５の開
弁制御が行われる。

【００２６】詳しくは、アイドル運転時等の低負荷・低
回転運転時には、圧縮行程噴射モードが選択されると共
にＡＢＶ及びＥＧＲ弁がエンジン運転状態に応じて開弁
され、リーン空燃比（２０〜４０程度）となるように燃
料噴射が制御される。この場合、圧縮行程中に、燃料噴
射弁４から燃焼室５内へ直接に噴射された燃料は、吸気
ポート１３から流入した吸気流によって燃焼室５内に形
成される逆タンブル流によりピストン７のキャビティ８
内に保存され、次いで、点火栓３の近傍へ輸送される。
そして、点火時点において点火栓３の周囲には理論空燃
比近傍の混合気が形成される。本実施形態では、シリン
ダ下面２ａ及びピストン頂面７ａの双方がペントルーフ
形状に形成されると共にピストン頂面７ａの周縁部に環
状平坦面７２が形成されているので、圧縮行程後半にシ
リンダヘッド下面およびピストン頂面の周縁部同士の相
互作用によりスキッシュ流が発生して、点火栓３回りか
らの燃料噴霧の拡散が抑制される。そして、点火栓３に
よる火花点火により燃料への着火がなされる。この際、
筒内全体として極めてリーンな空燃比でも着火が可能で
あり、また、層状燃焼が安定に行われる。従って、ＣＯ
およびＨＣ排出が抑制されると共に燃費が大幅に向上す
る。また、排ガスの還流によってＮＯｘ排出量も抑えら
れる。

【００２７】エンジン低中速域では、エンジン運転域
が、吸気行程リーン域あるいは理論空燃比フィードバッ
ク制御域となるため、吸気行程噴射モードが選択され
る。吸気行程リーン域では、リーン空燃比（例えば、２
０〜２３程度）となるようにＡＢＶの開弁量と燃料噴射
量とが制御される。フィードバック制御域では、ＡＢＶ
とＥＧＲ弁とを開閉制御するとともに、Ｏ2センサ４０
の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御が行われ
る。

【００２８】また、エンジンの急加速運転時や高速運転
時には、エンジン１がオープンループ域で運転されてい
ることが判別されて、吸気行程噴射モードが選択される
と共にＡＢＶが閉鎖され、リッチ空燃比となるように燃
料噴射が制御される。本実施形態ではピストン頂部を図
２および図３に示すように構成して圧縮比の適正化が図
られており、従って、スロットル全開時にもノッキング
が発生することがない。

【００２９】中高速走行中の惰行運転時等には、運転領
域は燃料カット域となるため、燃料噴射は完全に停止さ
れる。本発明は上記の実施形態に限定されず、種々に変
形可能である。例えば、図２及び図３に示すように、上
記実施形態では、圧縮比調整用の凹部７１をリング溝状
に形成したが、これに限定されるものではない。例え
ば、図４に示すように、２つの圧縮比調整用の凹部７１
１、７１２を円弧溝状に形成するようにしても良い。凹
部７１１、７１２の各々は、ピストン凸部７ｂの傾斜面
７ｃ、７ｄが交差する稜線７ｇの外方端の近傍のピスト
ン頂面領域に形成され、稜線７ｇにほぼ直交して延びて
いる。凹部７１１、７１２は凸部周縁７ｆおよびキャビ
ティ周縁８ａの外側に形成されるので、一般には、この
凹部形成が層状燃焼に対して大きな影響を与えることは
ない。但し、凹部７１１、７１２を図４に示すような領
域に形成することにより、凹部形成が層状燃焼に与える
影響を一層低減することができる。

【００３０】なお、圧縮比調整用凹部の数および形成部
位は、図２、図３または図４に示すものに限定されな
い。例えば、図２ないし図４に示す平坦面７２を形成す
ることは必須ではなく、ピストン半径方向にみて圧縮比
調整用凹部をピストン頂面周縁７ｅまで延ばして凹部外
周面がシリンダ内面に開口した切り欠き状に形成しても
良い。すなわち、平坦面７２を設けることは必須ではな
い。

【００３１】上記実施形態では、図５及び図６に示すピ
ストン・シリンダヘッド構造を有する既存の筒内噴射型
エンジンをベースとして、この既存エンジンのピストン
頂面に圧縮比調整用の凹部を形成することにより、本発
明の筒内噴射型エンジンを得る場合について説明した
が、本発明はこれに限定されない。例えば、ピストン頂
面に大径の凹部（図示略）を形成した既存のエンジンを
ベースに本発明の筒内噴射型エンジンを得ることができ
る。この場合、ピストン頂面に、図２の凸部７ｂに対応
する凸部を上記の大径の凹部の一部を残すように形成す
る。この凸部形成の後に残された凹部は、図２の圧縮比
調節用の凹部７１に対応する。更に、凸部の一部に、図
２のキャビティ８に対応するキャビティを形成する。こ
の様にして得た筒内噴射型エンジンによれば、安定な層
状燃焼ならびに圧縮比の適正化を図れる。

【００３２】なお、既存のエンジンをベースにすること
なしに、圧縮比調整用の凹部をピストン頂面に形成した
新たな筒内噴射型エンジンを得ることも勿論可能であ
る。

【００３３】

【発明の効果】請求項第１項に記載の本発明による筒内
噴射型内燃機関は、ピストン頂面の、キャビティを形成
した部分を除く部位に凹部を形成したので、凹部の内容
積を調整することにより圧縮比を適正なものにできる。
しかも、この凹部は、ピストン頂面のキャビティ形成部
以外の部位に形成されるので、筒内噴射型内燃機関の主
要諸元、特に、圧縮行程で噴射される燃料を点火プラグ
回りに集めて安定な層状燃焼を実現する上での重要なフ
ァクタであるキャビティ形状を変更することは不要であ
る。従って、設計・製造技術が確立した筒内噴射型内燃
機関をベースにして例えば排気量を増大する場合におけ
る圧縮比の適正化との課題を解決できる。この結果、確
立済みの技術を基礎にした機種展開が可能となり、部品
の共用化が図れる。従って、機種展開を図る際の労力を
低減でき、設計・製造コストを削減できる。

【００３４】請求項第２項に記載の筒内噴射型内燃機関
は、シリンダヘッド下面とピストン頂面に形成される凸
部の双方を吸気弁側および排気弁側の傾斜面を有するペ
ントルーフ状に形成し、凸部の少なくとも吸気弁側傾斜
面にキャビティを形成し、キャビティの周縁とピストン
頂面の周縁との間に前記凹部を溝状に形成したので、圧
縮行程後半にシリンダヘッド下面の周縁部とピストン頂
面の周縁部との相互作用によって発生するスキッシュ流
により燃料噴霧の拡散が抑制され、安定な層状燃焼を実
現できる。換言すれば、層状燃焼の安定化、圧縮比の確
保などを企図してシリンダ下面とピストン頂面の凸部の
双方をペントルーフ形状に形成した筒内噴射型内燃機関
をベースとしたものにおいても、スキッシュ効果を担保
しつつ適正な圧縮比を得ることができる。

【００３５】請求項第３項に記載の筒内噴射型内燃機関
は、ピストン頂面の中央部分に前記凸部を形成すると共
に、この凸部の周縁の外方に前記凹部を形成したので、
燃焼室をコンパクト化しつつ、適正な圧縮比を得ること
ができる。換言すれば、圧縮比を確保するべく燃焼室容
積を小さくした筒内噴射型内燃機関をベースにしたもの
においても、圧縮比の適正化を図れる。

【００３６】請求項第４項に記載した本発明によれば、
ピストンの頂面に凹部を形成すると共に該凹部の一部を
残すように凸部を形成し、また、圧縮行程中に吸入空気
流を点火栓に向けて案内するような形状のキャビティを
前記凸部の一部に形成したので、ピストン頂面に形成さ
れる凹部および凸部の寸法形状を適宜に定めることによ
り圧縮比を適正なものにできると共に、圧縮行程中に噴
射された燃料を点火時期に点火栓まわりに層状に集めて
安定な層状燃焼を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による筒内噴射型エンジン
の全体構成を示す図である。

【図２】図１に示したエンジンのシリンダヘッド下面お
よびピストン頂部の構成を周辺要素と共に示す部分縦断
面図である。

【図３】図２に示すピストン頂面の平面図である。

【図４】図２及び図３に示したピストンの変形例の頂面
図である。

【図５】図１ないし図３に示したエンジンのベースとな
る既存エンジンのピストン・シリンダヘッドの構成を示
す部分縦断面図である。

【図６】図５に示したピストンの頂面図である。

【図７】図５及び図６に示した既存エンジンならびにそ
のピストンストローク長を増大して得たエンジンにおけ
るピストンキャビティ容積−燃費率特性およびピストン
キャビティ容積−圧縮比特性を示す図である。

【符号の説明】

１エンジン２シリンダヘッド２ａシリンダヘッド下面２ｂ吸気弁側傾斜面２ｃ排気弁側傾斜面３点火栓４燃料噴射弁５燃焼室６シリンダ６ａシリンダ内周面７ピストン７ａピストン頂面７ｂ凸部７ｃ吸気弁側傾斜面７ｄ排気弁側傾斜面７ｅピストン頂面の周縁７ｆ凸部の周縁８キャビティ８ａキャビティの周縁９吸気弁１０排気弁７１、７１１、７１２圧縮比調整用凹部７２平坦面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッドにそれぞれ装着された燃
料噴射弁と点火栓とを有し、シリンダ内に配されたピス
トンの頂面に形成したキャビティ内へ圧縮行程中に前記
燃料噴射弁から直接に噴射された燃料を前記キャビティ
から前記点火栓の近傍へ輸送して火花点火により着火さ
せる筒内噴射型内燃機関において、前記ピストン頂面の、前記キャビティを形成した部分を
除く部位に凹部を形成したことを特徴とする筒内噴射型
内燃機関。
【請求項２】前記シリンダヘッドの下面と前記ピスト
ン頂面と前記シリンダの内周面とにより画成される燃焼
室の一側に臨んで配された吸気弁と前記燃焼室の他側に
臨んで配された排気弁とを有し、前記吸気弁および前記
排気弁にそれぞれ対向する吸気弁側及び排気弁側の傾斜
面を有したペントルーフ形状に前記シリンダヘッド下面
を形成し、前記シリンダヘッド下面の前記吸気弁側及び
排気弁側の傾斜面の境界近傍に前記点火栓を配し、前記
シリンダヘッド下面の前記吸気弁側及び排気弁側の傾斜
面に沿ってそれぞれ延びる吸気弁側及び排気弁側の傾斜
面を有したペントルーフ形状の凸部を前記ピストン頂面
に形成し、前記凸部の少なくとも前記吸気弁側の傾斜面
に前記キャビティを形成し、前記キャビティの周縁と前
記ピストン頂面の周縁との間に前記凹部を溝状に形成し
たことを特徴とする請求項第１項に記載の筒内噴射型内
燃機関。
【請求項３】前記ピストン頂面の中央部分に前記凸部
を形成し、前記凸部の周縁の外方に前記凹部を形成した
ことを特徴とする請求項第２項に記載の筒内噴射型内燃
機関。
【請求項４】シリンダヘッドに装着された燃料噴射弁
と、前記シリンダヘッドに装着された点火栓と、シリン
ダ内に配されたピストンとを有し、前記シリンダヘッド
と前記ピストンと前記シリンダとにより画成された燃焼
室へ圧縮行程中に前記燃焼噴射弁から直接に燃料を噴射
する筒内噴射型内燃機関において、前記ピストンの頂面に凹部を形成すると共に該凹部の一
部を残すように凸部を前記ピストン頂面に形成し、圧縮
行程中に吸入空気流を前記点火栓に向けて案内するよう
な形状のキャビティを前記凸部の一部に形成したことを
特徴とする筒内噴射型内燃機関。