JPH11343851A - 内燃機関の燃焼室構造 - Google Patents

内燃機関の燃焼室構造

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JPH11343851A
JPH11343851A JP10170570A JP17057098A JPH11343851A JP H11343851 A JPH11343851 A JP H11343851A JP 10170570 A JP10170570 A JP 10170570A JP 17057098 A JP17057098 A JP 17057098A JP H11343851 A JPH11343851 A JP H11343851A
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internal combustion
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ピストンの頂面形状を改良し、逆
タンブル流の流れを妨げることなく、層状給気を形成す
るとともに、スラップ方向における形状を対称形状と
し、重量バランスを良好としてピストンの挙動に与える
影響が少なく、首振り等のメカロス面における不都合を
確実に解消し得ることを目的としている。 【構成】 このため、シリンダヘッド下面とピストンの
頂面との間に形成される燃焼室の略中央部位に点火栓を
設け、シリンダヘッドの一側に吸気弁を配設し、他側に
排気弁を配設した内燃機関において、ピストンの頂面に
吸気弁と排気弁とを結ぶスラップ方向に指向し且つ略矩
形状の底面を有する凹部を設け、凹部を形成する際には
スラップ方向における凹部の両端にスキッシュ流生成の
ためのピストンの頂面につながる縦壁部を残すべく形成
するとともに凹部の両端とピストンの頂面とを滑らかに
連絡すべく形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関の燃焼室
構造に係り、特にピストンの頂面形状を改良し、逆タン
ブル流の流れを妨げることなく、層状給気を形成するこ
とができるとともに、ピストンのスラップ方向における
形状を対称形状とし、重量バランスを良好としてピスト
ンの挙動に与える影響が少なく、首振り等のメカロス面
における不都合を確実に解消し得て、出力を向上させる
ことのできる内燃機関の燃焼室構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の直噴型の内燃機関においては、層
状給気を形成するために、ピストンの頂面にボール状の
窪みや馬蹄形状の囲い部分を形成し、燃料のトラップを
行っている。
【0003】前記内燃機関の燃焼室構造としては、特開
平7−166872号公報に開示されるものがある。こ
の公報に開示される四弁式内燃機関は、略中心に点火栓
を備えた燃焼室に、各々吸気弁を備えたニつの吸気ポー
トと、各々排気弁を備えたニつの排気ポートとを、互い
に略相対向する部位に配設し、両吸気ポートを、吸気ポ
ートからシリンダ内に吸入される吸気に縦方向のタンブ
ル流を付与するタンブルポートに構成してなる内燃機関
において、シリンダ内を往復動するピストンにおける頂
面のうち点火栓の下方の部分に、長溝を、長溝が両排気
弁間の下方の部分から両吸気弁間の下方の部位に向かっ
て延びるように設け、ピストンにおける頂面のうち長溝
の左右両側の部分に、少なくとも一本以上の突起条を、
突起条が平面視において両排気弁の部分から両吸気弁の
部分に向かって内窄まりの傾斜状に延びるように設け、
吸気混合気の空燃比を希薄化(リーン化)して、低燃料
消費化と低公害化とを図っている。
【0004】また、特開平8−246877号公報に開
示されるものがある。この公報に開示される内燃機関の
燃焼室構造は、シリンダヘッド下面に形成された凹部と
ピストンとの間に燃焼室が画成されるとともに、シリン
ダの略中心に点火栓が配設され、且つシリンダの一方に
片寄った位置に一つあるいは複数の吸気弁が配置され、
吸気弁を介して流入する吸気流によって燃焼室内にタン
ブルが生成されるように吸気ポートが形成される内燃機
関の燃焼室構造において、ピストンの頂面に、吸気弁側
となる一端の幅が狭く、且つ反対側へ向かって幅広とな
る凹溝が径方向に形成され、気筒中心に配置した点火栓
付近に濃い混合気の層状給気を実現している。
【0005】更に、特開平9−105330号公報に開
示されるものがある。この公報に開示される四弁式内燃
機関は、略中心に点火栓を備えた燃焼室に、各々吸気弁
を備えたニつの吸気ポートと、各々排気弁を備えたニつ
の排気ポートとを、互いに略相対向する部位に配設し、
両吸気ポートを、吸気ポートからシリンダ内に吸入され
る吸気に縦方向のタンブル流を付与するタンブルポート
に構成してなる内燃機関において、シリンダ内における
ピストンの頂面のうち両排気弁の略真下の部位に、両排
気弁に対するバルブリセスを兼ねるように幅広にした第
1凹所を形成する一方、ピストンの頂面のうち両吸気弁
間の略真下の部位に、第1凹所よりも幅狭で、且つ、第
1凹所よりも浅い深さの第2凹所を、第2凹所が第1凹
所に連通するように形成し、両タンブル流の減速を回避
するとともに、両タンブル流が点火栓の付近に及ぼす影
響を強くし、空燃比の一層のリーン化を図っている。
【0006】特開平10−8968号公報に開示される
ものがある。この公報に開示される内燃機関用ピストン
は、冠面上に、その中心部を挟む形で、クランク軸線と
平行な方向に延びる稜線を夫々持つ2つの峰部を形成
し、これらの峰部間に、クランク軸線と平行な中心軸線
を持つ円筒面よりなる凹部を形成している。
【0007】実公平3−6827号公報に開示されるも
のがある。この公報に開示されるエンジンの燃焼室構造
は、燃焼室を、シリンダ列方向に直交する方向の断面が
略三角形状のベンタルーフ型燃焼室を形成する一方、燃
焼室下方に位置し、燃焼室の一部を形成するピストン頂
部に、ベンタルーフ型形状に沿い、且つシリンダ列方向
に延びるスキッシュゾーンをピストン両側に形成すると
ともに、スキッシュゾーン間に凹部を形成したエンジン
の燃焼室構造であって、凹部を、シリンダ列方向にピス
トン端部まで野火、且つその外周がピストン外方に向か
って広がるように湾曲する楕円形状に形成するととも
に、上部の底部を楕円の外周から内周に連れて徐々に深
さが深くなる球面状に形成し、且つ凹部の略中央に点火
プラグを配設し、ハイドロカーボン排出量を低減してい
る。
【0008】実開昭58−57528号公報に開示され
るものがある。この公報に開示される直接噴射式内燃機
関の燃焼室は、ピストンキャビティのエッジ部分をシリ
ンダヘッド方向に突出させピストン上死点時シリンダヘ
ッドとの間隙が極小となる堰部を設けている。
【0009】実開昭59−22958号公報に開示され
るものがある。この公報に開示される内燃機関のピスト
ンは、ピストン頂面にリング状突起を形成している。
【0010】実開平2−56816号公報に開示される
ものがある。この公報に開示される内燃機関の燃焼室構
造は、シリンダヘッドの燃焼室上壁の中央近傍に点火栓
を設け、上壁をベントルーフ状に形成するとともに、上
壁の一側に3つの吸気弁を設置せしめた内燃機関の燃焼
室構造において、中央吸気弁を両側の吸気弁よりも大き
い径にするとともに、中央の吸気ポートが指向するピス
トン頂部に、ポート中心軸線方向に延びる湾曲凹部を形
成している。
【0011】実開平5−21132号公報に開示される
ものがある。この公報に開示される内燃機関の燃焼室
は、吸気弁と排気弁を略対称形に配置したシリンダヘッ
ドを用い、ピストンの頂面に、排気弁側に深部を持つ凹
部を設け、排気弁の下で逆転流を行う混合気の量を多く
して燃焼状態を良化している。
【0012】実開平6−12724号公報に開示される
ものがある。この公報に開示される内燃機関の燃焼室構
造は、ピストンの頂面に窪状のキャビティを設けるとと
もに、シリンダヘッドに2つの点火プラグを各先端がシ
リンダ内の片側で互いに径方向へ離間してキャビティ内
に臨むように配設する一方、キャビティの平面形状を2
つの点火プラグから径方向へ離れる領域でピストン中心
側に寄せて口径が狭く、その反対領域のピストン周縁部
へ向けて広くなる扇状に形成し、キャビティの形状によ
り火炎伝播距離が長くなる領域での燃焼速度を効果的に
促進している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の内燃
機関においては、図54及び図55に示す如く、内燃機
関202の燃焼室218内に、吸気ポート214−1、
214−2から2個の吸気弁222−1、222−2を
介して吸気を供給した際に、燃焼室218内に2層の逆
タンブル流が生成される。
【0014】そしてこのとき、図54及び図55に示す
如く、ピストン208の頂面208aが平坦状に形成さ
れている場合には、燃料トラップが効果的に行われない
という不都合がある。
【0015】このため、上述した如く、ピストンの頂面
にボール状の窪みや馬蹄形状の囲い部分を形成し、窪み
や囲い部分によって燃料のトラップを行い、層状給気を
形成しようとするものがある。
【0016】そしてこのとき、ボア径の大なる内燃機関
においては、比較的に燃料トラップを行い易い形状にボ
ール状の窪みや馬蹄形状の囲い部分が形成されている
が、小なるボア径、例えば80mm以下のボア径を有す
る内燃機関においては、中心部位の混合気の周囲に空気
層を維持し難く、層状給気を形成することが困難とな
り、改善が望まれていた。
【0017】また、前記内燃機関のピストンの頂面にボ
ール状の窪みや馬蹄形状の囲い部分を形成することによ
り、ピストンとしての重量バランスが悪化し、ピストン
側圧が増加する等のメカロス面における不都合がある。
【0018】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述不都合を除去するために、シリンダヘッド下面とピス
トンの頂面との間に形成される燃焼室の略中央部位に点
火栓を設け、前記シリンダヘッドの一側に吸気弁を配設
するとともに、他側に排気弁を配設した内燃機関におい
て、前記ピストンの頂面に前記吸気弁と排気弁とを結ぶ
スラップ方向に指向し且つ略矩形状の底面を有する凹部
を設け、この凹部を形成する際にはスラップ方向におけ
る凹部の両端にスキッシュ流生成のための前記ピストン
の頂面につながる縦壁部を残すべく形成するとともに凹
部の両端とピストンの頂面とを滑らかに連絡すべく形成
したことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】上述の如く発明したことにより、
ピストンの頂面に設けた凹部によって、逆タンブル流の
流れを妨げることなく、層状給気を形成するとともに、
ピストンのスラップ方向における形状を対称形状とし、
重量バランスを良好としてメカロス面における不都合を
確実に解消している。
【0020】
【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
に説明する。
【0021】図1〜図19はこの発明の第1実施例を示
すものである。図6において、2は内燃機関、4はシリ
ンダブロック、6はシリンダヘッドである。
【0022】前記内燃機関2は、シリンダブロック4
と、このシリンダブロック4上面に配設されるシリンダ
ヘッド6とを有している。
【0023】このとき、シリンダブロック4内に往復動
作するピストン8を配設し、このピストン8を、コンロ
ッド10を介してクランク軸12に連設している。
【0024】また、前記内燃機関2のシリンダヘッド6
に、図4に示す如く、逆タンブル流を生成させる、例え
ば2個の吸気ポート14−1、14−2を設けるととも
に、これらの吸気ポート14−1、14−2側にインジ
ェクタ16を配設する。
【0025】そして、前記シリンダヘッド6下面とピス
トン8の頂面8aとの間に燃焼室18を形成し、この燃
焼室18の略中央部位に点火栓20を設け、前記シリン
ダヘッド6の一側に2個の吸気弁22−1、22−2を
配設するとともに、他側に2個の排気弁24−1、24
−2を配設する。なお、符号26−1、26−2は排気
ポートである。
【0026】更に、前記ピストン8の頂面8aに前記吸
気弁22−1、22−2の中間部位と排気弁24−1、
24−2の中間部位とを結ぶスラップ方向に指向し且つ
略矩形状の底面28xを有する凹部28を設け、この凹
部28を形成する際に、スラップ方向における凹部28
の両端、つまり吸気側端部28aと排気側端部28bと
にスキッシュ流生成のための前記ピストン8の頂面8a
を残すべく形成するとともに、凹部28の両端28a、
28bとピストン8の頂面8aとを滑らかに連絡すべく
形成する。
【0027】詳述すれば、前記凹部28を、図1〜図3
に示す如く、吸気ポート14−1、14−2のボア壁側
端から排気ポート26−1、26−2のボア壁側端にわ
たる寸法でスラップ方向に指向するとともに略矩形状の
底面28xを有し、且つ所定深さMを有すべく形成し、
ピストン8の頂面8aにおいて、凹部28の吸気側端部
28aとピストン8の外周部位間に吸気側残留頂面
(「吸気側スキッシュ」ともいう)8a−1を形成する
とともに、凹部28の排気側端部28bとピストン8の
外周部位間には排気側残留頂面(「排気側スキッシュ」
ともいう)8a−2を形成する。
【0028】そして、前記凹部28の吸気側端部28a
とピストン8の吸気気側残留頂面8a−1、及び排気側
端部28bと排気側残留頂面8a−2とを、図2に示す
如く、滑らかに連絡して設ける。
【0029】また、前記ピストン8の頂面8aに形成し
た凹部28の指向方向に沿って、この凹部28を挟む頂
面8aの両側位置にシリンダヘッド6側に突出する2個
の整流リブ30−1、30−2を設ける。
【0030】これらの整流リブ30−1、30−2は、
シリンダヘッド6下面の燃焼室形状、つまりシリンダヘ
ッド6下面の凹形状に合致すべく、略三角形状に突出形
成されている。
【0031】ここで追記すると、第1実施例における内
燃機関2は、圧縮行程の後期に燃料噴射を行う圧縮行程
噴射方式のものとする。
【0032】次に作用について説明する。
【0033】前記内燃機関2の吸気ポート14−1、1
4−2から燃焼室18内に吸気が供給されると、図5に
示す如く、吸気ポート14−1、14−2からの2本の
流れが2個の整流リブ30−1、30−2によって分割
され、3本の逆タンブル流が生成される。
【0034】そして、前記凹部28の吸気側端部28a
に至った流れは、凹部28を経て、排気側端部28bへ
と流れて1本の逆タンブル流に成長する。このとき、凹
部28の流れと両側の流れとの間には、凹部28の深さ
によって速度差が生ずることとなり、確実に分離される
こととなる。
【0035】よって、前記内燃機関2の燃焼室18内に
おいて、縦方向に延びる3本、つまりサンドイッチ状た
る成層状の層状給気が形成される。
【0036】ここで、圧縮行程噴射方式の内燃機関2に
沿って説明すると、図6及び図7に示す如く、ピストン
8の上死点位置から吸気行程が開始され、図8及び図9
に示す如く、クランク軸12の回転によってピストン8
が下降し、燃焼室18内に吸気ポート14−1、14−
2から吸気が供給される。
【0037】ピストン8の下降時には、図10及び図1
1に示す如く、燃焼室18内が拡大し、吸気ポート14
−1、14−2から燃焼室18内に流入する吸気に逆タ
ンブル流が形成され始める。このとき、図11に示す如
く、燃焼室18内に流入する吸気が凹部28と整流リブ
30−1、30−2とによって3つに分割される。
【0038】前記ピストン8が下死点まで下降して吸入
行程が終了した際には、図12及び図13に示す如く、
燃焼室18内に3つに分割された逆タンブル流、つまり
層状給気が形成される。
【0039】吸気行程から圧縮行程に移行した際には、
図14及び図15に示す如く、ピストン8が上昇し始め
る。
【0040】そして、ピストン8が上死点に到達する
前、つまり圧縮行程の後期に、図16及び図17に示す
如く、前記インジェクタ16から燃焼室18内中央部位
に位置する逆タンブル流に向かって燃料を直接噴射す
る。
【0041】燃料噴射後、図18及び図19に示す如
く、ピストンが上死点に到達した圧縮行程終了時に、燃
焼室18の略中央部位に設けた点火栓20によって点火
を行う。点火後は燃焼行程へと移行する。
【0042】これにより、前記ピストン8の頂面8aに
設けた凹部28によって、逆タンブル流の流れを妨げる
ことなく、層状給気を形成することができ、実用上有利
である。
【0043】また、前記ピストン8のスラップ方向にお
ける形状が対称形状となって、重量バランスが良好とな
ることにより、ピストンの挙動に与える影響が少なく、
首振り等のメカロス面における不都合を確実に解消し得
て、出力を向上させることができる。
【0044】更に、前記凹部28を挟むピストン8の頂
面8aの両側位置にシリンダヘッド6側に突出する2個
の整流リブ30−1、30−2を設けたことにより、整
流機能によって逆タンブル流の層状化を促進させること
ができ、実用上有利であるとともに、凹部28とピスト
ン8の頂面8aとの高低差を小とすることが可能とな
り、ピストン8をコンパクトとし得る。
【0045】更にまた、前記整流リブ30−1、30−
2を、シリンダヘッド6下面の燃焼室形状、つまりシリ
ンダヘッド6下面の凹形状に合致すべく、突出形成した
ことにより、整流リブ30−1、30−2によって層状
給気を確実に形成することができ、希薄燃焼を安定化さ
せ得るものである。
【0046】図20〜図22はこの発明の第2実施例を
示すものである。この第2実施例において、上述第1実
施例と同一機能を果たす箇所には同一符号を付して説明
する。
【0047】上述の第1実施例においては、前記ピスト
ン8の頂面8aに凹部28を形成する際に、頂面8aの
両側位置にシリンダヘッド6側に突出する2個の整流リ
ブ30−1、30−2を形成したが、この第2実施例の
特徴とするところは、2個の整流リブを排除した点にあ
る。
【0048】すなわち、図20〜図22に示す如く、前
記ピストン8の頂面8aに所定深さMの凹部28を形成
する。そしてこのとき、2個の整流リブは形成しない。
【0049】さすれば、前記ピストン8の頂面8aに設
けた凹部28によって、上述第1実施例のものと同様
に、逆タンブル流の流れを妨げることなく、層状給気を
形成することができ、実用上有利である。
【0050】また、前記ピストン8のスラップ方向にお
ける形状が対称形状となって、重量バランスが良好とな
ることにより、上述第1実施例のものと同様に、ピスト
ンの挙動に与える影響が少なく、首振り等のメカロス面
における不都合を確実に解消し得て、出力を向上させる
ことができる。
【0051】更に、前記凹部28を挟むピストン8の頂
面8aの両側位置に2個の整流リブを設けなくとも、ピ
ストン8の頂面8aと凹部28との高低差によって整流
機能が期待でき、逆タンブル流の層状化を果たすことが
できるとともに、凹部28とピストン8の頂面8aとの
高低差を小とすることができ、ピストン8のコンパクト
化に寄与し得る。
【0052】図23〜図25はこの発明の第3実施例を
示すものである。
【0053】上述の第1実施例においては、前記ピスト
ン8の頂面8aに凹部28を形成する際に、凹部28の
底面28xを略矩形状に形成したが、この第3実施例の
特徴とするところは、凹部32の吸気側端部32aと排
気側端部32bとを円弧状に形成した点にある。
【0054】すなわち、図23に示す如く、前記凹部3
2の吸気側端部32aと排気側端部32bとを、ピスト
ン8の外周形状に合致する円弧状に形成する。
【0055】また、前記凹部32を挟む頂面8aの両側
位置に2個の整流リブ34−1、34−2を形成する際
には、図24に示す如く、凹部32の吸気側端部32a
近傍と排気側端部32b近傍とを除くその他の箇所の高
さ位置を略同一とすべく突出形成するとともに、整流リ
ブ34−1、34−2の外側部位になだらかな傾斜面を
形成する。
【0056】さすれば、前記ピストン8の頂面8aに設
けた凹部32によって、上述第1及び第2実施例のもの
と同様に、逆タンブル流の流れを妨げることなく、層状
給気を形成することができ、実用上有利である。
【0057】また、前記ピストン8のスラップ方向にお
ける形状が対称形状となって、重量バランスが良好とな
ることにより、上述第1及び第2実施例のものと同様
に、ピストンの挙動に与える影響が少なく、首振り等の
メカロス面における不都合を確実に解消し得て、出力を
向上させることができる。
【0058】更に、前記凹部32を挟むピストン8の頂
面8aの両側位置にシリンダヘッド6側に突出する2個
の整流リブ34−1、34−2を設けたことにより、上
述第1実施例のものと同様に、整流リブ34−1、34
−2の整流機能によって逆タンブル流の層状化を促進さ
せることができ、実用上有利であるとともに、凹部32
とピストン8の頂面8aとの高低差を小とすることが可
能となり、ピストン8をコンパクトとし得る。
【0059】更にまた、前記凹部32を、ピストン8の
外周形状に合致する円弧状に形成したことにより、凹部
32への吸気の流入及び流出動作が円滑となり、安定し
た逆タンブル流の生成に寄与し得る。
【0060】また、前記整流リブ34−1、34−2
を、凹部32の吸気側端部32a近傍と排気側端部28
b近傍とを除くその他の箇所の高さ位置を略同一とすべ
く突出形成したことにより、ピストン8のコンパクト化
が図れるとともに、整流リブ34−1、34−2の形成
が容易となり、実用上有利である。
【0061】図26〜図39はこの発明の第4実施例を
示すものである。
【0062】上述の第1実施例においては、内燃機関2
を、圧縮行程の後期に燃料噴射を行う圧縮行程噴射方式
としたが、この第4実施例の特徴とするところは、内燃
機関2を、吸気行程の初期に燃料噴射を行う吸気行程噴
射方式とした点にある。
【0063】すなわち、ピストン8の頂面8aに形成さ
れる凹部28や2個の整流リブ30−1、30−2は、
第1実施例のものをそのまま使用し、前記内燃機関2の
噴射方式のみを変更するものである。
【0064】そして、図26及び図27に示す如く、ピ
ストン8の上死点位置から吸気行程が開始された際に、
前記インジェクタ16から燃焼室18内に燃料が直接噴
射され始め、図28及び図29に示す如く、クランク軸
12の回転によってピストン8が下降し、燃焼室18内
に吸気ポート14−1、14−2から吸気が供給され
る。
【0065】ピストン8の下降時には、図30及び図3
1に示す如く、燃焼室18内が拡大し、吸気ポート14
−1、14−2から燃焼室18内に流入する吸気に逆タ
ンブル流が形成され始める。このとき、図31に示す如
く、燃焼室18内に流入する吸気が凹部28と整流リブ
30−1、30−2とによって3つに分割される。
【0066】前記ピストン8が下死点まで下降して吸入
行程が終了した際には、図32及び図33に示す如く、
燃焼室18内に3つに分割された逆タンブル流、つまり
層状給気が形成される。
【0067】吸気行程から圧縮行程に移行した際には、
図34及び図35に示す如く、ピストン8が上昇し始め
る。
【0068】このピストン8が上死点に到達する前に
は、図36及び図77に示す如く、燃焼室18内が縮小
される。
【0069】そして、図38及び図39に示す如く、ピ
ストンが上死点に到達した圧縮行程終了時に、燃焼室1
8の略中央部位に設けた点火栓20によって点火を行
う。点火後は燃焼行程に移行する。
【0070】さすれば、前記ピストン8の頂面8aに設
けた凹部28によって、逆タンブル流の流れを妨げるこ
となく、上述第1実施例のものと同様に、層状給気を形
成することができ、実用上有利である。
【0071】また、前記ピストン8のスラップ方向にお
ける形状が対称形状となって、重量バランスが良好とな
ることにより、上述第1実施例のものと同様に、ピスト
ンの挙動に与える影響が少なく、首振り等のメカロス面
における不都合を確実に解消し得て、出力を向上させる
ことができる。
【0072】更に、前記凹部28を挟むピストン8の頂
面8aの両側位置にシリンダヘッド6側に突出する2個
の整流リブ30−1、30−2を設けたことにより、上
述第1実施例のものと同様に、整流機能によって逆タン
ブル流の層状化を促進させることができ、実用上有利で
あるとともに、凹部28とピストン8の頂面8aとの高
低差を小とすることが可能となり、ピストン8をコンパ
クトとし得る。
【0073】更にまた、前記整流リブ30−1、30−
2を、シリンダヘッド6下面の燃焼室形状、つまりシリ
ンダヘッド6下面の凹形状に合致すべく、突出形成した
ことにより、上述第1実施例のものと同様に、整流リブ
30−1、30−2によって層状給気を確実に形成する
ことができ、希薄燃焼を安定化させ得るものである。
【0074】また、吸気行程の初期に燃料噴射を行う吸
気行程噴射方式を採用することにより、燃料噴射から点
火までに十分な時間を確保することができ、良質の混合
気を生成し得て、スモークの発生等の不具合を抑制する
ことができ、実用上有利である。
【0075】図40〜図42はこの発明の第5実施例を
示すものである。
【0076】この第5実施例の特徴とするところは、前
記ピストン8の頂面8aに凹部42を形成する際に、底
面42xの略中央部位に最深凹部44を設けた点にあ
る。
【0077】すなわち、図40〜図42に示す如く、前
記凹部42の底面42xの略中央部位に、凹部42に対
して、例えば略同一の所定深さMを有する略矩形状の最
深凹部44を形成する。
【0078】そしてこのとき、前記凹部42の底面42
xと最深凹部44の外周部位とを滑らかに連絡させて設
けるものである。
【0079】また、整流リブ30−1、30−2は、第
1実施例のものをそのまま使用する。
【0080】さすれば、前記凹部42の吸気側端部42
aに至った流れは、凹部42を経て、排気側端部42b
へと流れて逆タンブル流に成長する。このとき、凹部4
2の底面42xに略矩形状の最深凹部44が形成されて
いることにより、凹部42の流れと最深凹部44の流
れ、そして両側の流れとの間に、深さによって速度差が
生ずることとなり、凹部42部分に3層の層状給気が形
成され、合計で5層の層状給気が形成される。
【0081】これにより、前記ピストン8の頂面8aに
設けた凹部42によって、逆タンブル流の流れを妨げる
ことなく、上述第1実施例のものと同様に、層状給気を
形成することができ、実用上有利である。
【0082】また、前記ピストン8のスラップ方向にお
ける形状が対称形状となって、重量バランスが良好とな
ることにより、上述第1実施例のものと同様に、ピスト
ンの挙動に与える影響が少なく、首振り等のメカロス面
における不都合を確実に解消し得て、出力を向上させる
ことができる。
【0083】更に、前記凹部42を挟むピストン8の頂
面8aの両側位置にシリンダヘッド6側に突出する2個
の整流リブ30−1、30−2を設けたことにより、上
述第1実施例のものと同様に、整流機能によって逆タン
ブル流の層状化を促進させることができ、実用上有利で
あるとともに、凹部42とピストン8の頂面8aとの高
低差を小とすることが可能となり、ピストン8をコンパ
クトとし得る。
【0084】更にまた、前記整流リブ30−1、30−
2を、シリンダヘッド6下面の燃焼室形状、つまりシリ
ンダヘッド6下面の凹形状に合致すべく、突出形成した
ことにより、上述第1実施例のものと同様に、整流リブ
30−1、30−2によって層状給気を確実に形成する
ことができ、希薄燃焼を安定化させ得るものである。
【0085】また、前記凹部42の底面42xに略矩形
状の最深凹部44を形成したことにより、凹部42の流
れと最深凹部44の流れ、そして両側の流れとの間に、
深さによって速度差が生ずることとなり、凹部42部分
に3層の層状給気を形成することができ、合計で5層の
層状給気を形成され、希薄燃焼をより一層安定化させ得
る。
【0086】図43〜図45はこの発明の第6実施例を
示すものである。
【0087】この第6実施例の特徴とするところは、前
記ピストン8の頂面8aに凹部52を形成する際に、底
面52xの吸気側端部52a側に最深凹部54を設けた
点にある。
【0088】すなわち、図43〜図45に示す如く、前
記凹部52の底面52xの吸気側端部52a側に、凹部
52に対して、例えば略同一の所定深さを有する略矩形
状の最深凹部54を形成する。
【0089】この最深凹部54は、図44に示す如く、
凹部52に対して略半分程度の長さLを有するととも
に、この長さLの中心部位をピストン8の略中心から所
定距離Sだけ吸気側端部52a側に偏倚させる。
【0090】そしてこのとき、前記凹部52の底面52
xと最深凹部54の外周部位とを滑らかに連絡させて設
けるものである。
【0091】また、整流リブ30−1、30−2は、第
1及び第5実施例のものをそのまま使用する。
【0092】さすれば、前記ピストン8の頂面8aに設
けた凹部52によって、逆タンブル流の流れを妨げるこ
となく、上述第1及び第5実施例のものと同様に、層状
給気を形成することができ、実用上有利である。
【0093】また、前記ピストン8のスラップ方向にお
ける形状が対称形状となって、重量バランスが良好とな
ることにより、上述第1及び第5実施例のものと同様
に、ピストンの挙動に与える影響が少なく、首振り等の
メカロス面における不都合を確実に解消し得て、出力を
向上させることができる。
【0094】更に、前記凹部52を挟むピストン8の頂
面8aの両側位置にシリンダヘッド6側に突出する2個
の整流リブ30−1、30−2を設けたことにより、上
述第1及び第5実施例のものと同様に、整流機能によっ
て逆タンブル流の層状化を促進させることができ、実用
上有利であるとともに、凹部52とピストン8の頂面8
aとの高低差を小とすることが可能となり、ピストン8
をコンパクトとし得る。
【0095】更にまた、前記整流リブ30−1、30−
2を、シリンダヘッド6下面の燃焼室形状、つまりシリ
ンダヘッド6下面の凹形状に合致すべく、突出形成した
ことにより、上述第1及び第5実施例のものと同様に、
整流リブ30−1、30−2によって層状給気を確実に
形成することができ、希薄燃焼を安定化させ得るもので
ある。
【0096】また、前記凹部42底面52xの吸気側端
部52a側に略矩形状の最深凹部54を形成したことに
より、凹部52の流れと最深凹部54の流れ、そして両
側の流れとの間に、深さによって速度差が生ずることと
なり、凹部52部分に3層の層状給気を形成することが
でき、合計で5層の層状給気を形成され、上述第5実施
例のものと同様に、希薄燃焼をより一層安定化させ得
る。
【0097】図46〜図48はこの発明の第7実施例を
示すものである。
【0098】この第7実施例の特徴とするところは、凹
部62の吸気側端部62aと排気側端部62bとを円弧
状に形成するとともに、凹部62の吸気側端部62aに
図示しないインジェクタに対応する逃げ凹部64を形成
した点にある。
【0099】すなわち、図48に示す如く、前記凹部6
2の吸気側端部62aと排気側端部62bとを、ピスト
ン8の外周形状に合致する円弧状に形成する。
【0100】また、凹部62の吸気側端部62aには、
図48に示す如く、図示しないインジェクタに対応すべ
く、ピストン8の頂面8aを曲面状に切除して逃げ凹部
64を形成する。
【0101】更に、前記凹部62を挟むピストン8の頂
面8aの両側位置には、図48に示す如く、この両側位
置の略全域に延びる2個の整流隆起部66−1、66−
2を形成する。
【0102】このとき、整流隆起部66−1、66−2
を形成する際には、図46〜図48に示す如く、図示し
ないシリンダヘッド下面の燃焼室形状、つまりシリンダ
ヘッド下面の凹形状に合致すべく、略三角形状に隆起さ
せて形成するとともに、整流隆起部66−1、66−2
の中央部位の高さ位置を最も大とし、この中央部位から
凹部62の吸気側端部62a側に延びるスキッシュ用の
第1面66a−1、66a−2を形成し、凹部62の排
気側端部62b側には、スキッシュ用の第2面66b−
1、66b−2を形成する。
【0103】そして、前記整流隆起部66−1、66−
2によってピン68の軸方向の幅の小なるコンパクトな
燃焼室を形成するものである。
【0104】さすれば、前記ピストン8の頂面8aに設
けた凹部62によって、上述第1〜第3実施例のものと
同様に、逆タンブル流の流れを妨げることなく、層状給
気を形成することができ、実用上有利である。
【0105】また、前記ピストン8のスラップ方向にお
ける形状が対称形状となって、重量バランスが良好とな
ることにより、上述第1〜第3実施例のものと同様に、
ピストンの挙動に与える影響が少なく、首振り等のメカ
ロス面における不都合を確実に解消し得て、出力を向上
させることができる。
【0106】更に、前記凹部62を挟むピストン8の頂
面8aの両側位置にシリンダヘッド6側に隆起する2個
の整流隆起部66−1、66−2を設けたことにより、
整流機能によって逆タンブル流の層状化を促進させるこ
とができ、実用上有利であるとともに、凹部62とピス
トン8の頂面8aとの高低差を小とすることが可能とな
り、ピストン8をコンパクトとし得る。
【0107】更にまた、前記凹部62を、ピストン8の
外周形状に合致する円弧状に形成したことにより、凹部
62への吸気の流入及び流出動作が円滑となり、安定し
た逆タンブル流の生成に寄与し得る。
【0108】また、前記整流隆起部66−1、66−2
を、凹部62を挟むピストン8の頂面8aの両側位置の
略全域に形成したことにより、ピストン8のコンパクト
化が図れるとともに、整流隆起部66−1、66−2に
よって重心が燃焼室中心部位に集中することとなり、重
量バランスを良好とし得る。
【0109】更に、圧縮行程の後期には、整流隆起部6
6−1、66−2に形成したスキッシュ用の第1面66
a−1、66a−2及びスキッシュ用の第2面66b−
1、66b−2とシリンダヘッド下面の凹形状によっ
て、スキッシュ流が形成されることとなり、燃料と新気
との混合状態を促進し得る。
【0110】なお、この発明は上述第1〜第7実施例に
限定されるものではなく、種々の応用改変が可能であ
る。
【0111】例えば、この発明の第1実施例において
は、ピストン8の頂面8aに1個の凹部28設けたが、
ピストン8の頂面8aにスラップ方向に指向する少なく
とも2個の凹部を設ける構成(SG1)とすることも可
能である。
【0112】つまり、図49に示す如く、ピストン8の
頂面8aに平行な2個の第1、第2凹部72−1、72
−2を形成する。そして、これらの第1、第2凹部72
−1、72−2を形成する際には、第1、第2凹部72
−1、72−2間に凸部74を形成して、第1、第2凹
部72−1、72−2を区画する(SG1−1)。この
とき、凸部74を、ピストン8の頂面8aに対して高さ
Hだけ高く形成する。なお、凸部74の高さ位置は、ピ
ストン8の頂面8aと同等、あるいはピストン8の頂面
8aよりも低くすることも可能である。
【0113】さすれば、前記ピストン8の頂面8aに設
けた第1、第2凹部72−1、72−2によって、逆タ
ンブル流の流れを妨げることなく、縦方向に2段化され
た層状給気を形成することができるとともに、整流をも
果たすことができ、しかも前記ピストン8のスラップ方
向における形状が対称形状となって、重量バランスが良
好となることにより、ピストンの挙動に与える影響が少
なく、首振り等のメカロス面における不都合を確実に解
消し得て、出力を向上させることができる。
【0114】また、図50に示す如く、ピストン8の頂
面8aに平行な3個の第1〜第3凹部82−1、82−
2、82−3を形成するとともに、これらの第1〜第3
凹部82−1、82−2、82−3を形成する際に、第
1〜第3凹部82−1、82−2、82−3間に2個の
第1、第2凸部84−1、84−2を形成して、第1〜
第3凹部82−1、82−2、82−3を区画する構成
(SG1−2)とすることも可能である。
【0115】なお、第1〜第3凹部82−1、82−
2、82−3を形成する際に、深さは全て略同一とする
とともに、例えば中央部位に位置する第1凹部82−1
の幅W1を、第2及び第3凹部82−2、82−3の幅
W2、W3よりも大とする。なお、第1〜第3凹部82
−1、82−2、82−3を形成する際に、第1凹部8
2−1の深さを、他の第2及び第3凹部82−2、82
−3の深さと異ならしめる構成とすることが可能である
とともに、第1〜第3凹部82−1、82−2、82−
3の幅W1、W2、W3を同一とすることもできる。
【0116】さすれば、前記ピストン8の頂面8aに設
けた第1〜第3凹部82−1、82−2、82−3によ
って、逆タンブル流の流れを妨げることなく、縦方向に
3段化された層状給気を形成することができるととも
に、整流をも果たすことができ、しかも前記ピストン8
のスラップ方向における形状が対称形状となって、重量
バランスが良好となることにより、ピストンの挙動に与
える影響が少なく、首振り等のメカロス面における不都
合を確実に解消し得て、出力を向上させることができ
る。
【0117】更に、この発明の第1実施例においては、
ピストン8の頂面8aに整流リブ30−1、30−2を
形成する際に、シリンダヘッド6下面の燃焼室形状、つ
まりシリンダヘッド6下面の凹形状に合致すべく、シリ
ンダヘッド6側に突出させるのみの構成としたが、図5
1あるいは図52に示す如く、凹部92の指向方向に沿
って凹部92を挟むピストン8の頂面8aの両側位置に
シリンダヘッド側に突出する整流リブ94−1、94−
2を設ける際に、この整流リブ94−1、94−2に前
記凹部92の上方部位の少なくとも一部を包囲する包囲
部を設ける構成(SG2)とすることもできる。
【0118】つまり、図51に示す如く、整流リブ94
−1、94−2の上端に、凹部92側に夫々突出し、凹
部92の上方部位の少なくとも一部を包囲する包囲部9
6A−1、96A−2を設ける。
【0119】さすれば、包囲部96A−1、96A−2
によって凹部92の上方部位の一部が包囲されることと
なり、逆タンブル流の流れを妨げることなく、凹部92
内に確実な流れを現出させ、独立した層状給気を形成す
ることができるとともに、整流をも果たすことができ、
しかも前記ピストン8のスラップ方向における形状が対
称形状となって、重量バランスが良好となることによ
り、ピストンの挙動に与える影響が少なく、首振り等の
メカロス面における不都合を確実に解消し得て、出力を
向上させることができる。
【0120】また、図52に示す如く、整流リブ94−
1、94−2の上端に、凹部92の幅方向、つまり凹部
92側と凹部92から離間する側と夫々突出し、凹部9
2の上方部位の少なくとも一部を包囲する断面T字状の
包囲部96B−1、96B−2を設ける。
【0121】さすれば、包囲部96B−1、96B−2
によって凹部92の上方部位の一部が包囲されるととも
に、凹部92の指向方向に沿って凹部92を挟むピスト
ン8の頂面8aの両側における上方部位の一部が包囲さ
れることとなり、逆タンブル流の流れを妨げることな
く、凹部92内及び凹部92の両側に確実な流れを現出
させ、独立した層状給気を形成することができるととも
に、整流をも果たすことができ、しかも前記ピストン8
のスラップ方向における形状が対称形状となって、重量
バランスが良好となることにより、ピストンの挙動に与
える影響が少なく、首振り等のメカロス面における不都
合を確実に解消し得て、出力を向上させることができ
る。
【0122】なお、凹部92の指向方向に沿って凹部9
2を挟むピストン8の頂面8aの両側位置にシリンダヘ
ッド側に突出する整流リブ94−1、94−2を設ける
際に、この整流リブ94−1、94−2に前記凹部92
の上方部位の少なくとも一部を包囲する前記包囲部を設
ける構成(SG2)において、整流リブの上端部位を閉
塞(図51の1点鎖線参照)し、凹部の上方部位の略全
域を包囲してトンネル形状の凹部を形成し、凹部と包囲
部とによって外側と内側との二重の流れを現出させ、層
状給気の特性と二重の流れの特性とを付加させる構成と
することも可能である。
【0123】更に、この発明の第1実施例においては、
単にピストン8の頂面8aに凹部28と整流リブ30−
1、30−2とを形成する構成としたが、図53に示す
如く、ピストン8の頂面8a部位に、回動自在に回転体
102を保持させ、この回転体102の上面部位に、例
えば2個の凹部104−1、104−2と整流リブ10
6−1、106−2、106−3とを配設する構成(S
G3)とすることも可能である。
【0124】さすれば、前記ピストン8の往復摺動動作
時に、回転体102が回動し、燃焼室内の逆タンブル流
に乱流を与え、燃焼室内の混合気を撹拌して未燃焼部分
を解消させ、燃焼性の向上及び排気ガスの清浄化を図る
ことも可能である。
【0125】
【発明の効果】以上詳細に説明した如くこの発明によれ
ば、シリンダヘッド下面とピストンの頂面との間に形成
される燃焼室の略中央部位に点火栓を設け、シリンダヘ
ッドの一側に吸気弁を配設するとともに、他側に排気弁
を配設した内燃機関において、ピストンの頂面に吸気弁
と排気弁とを結ぶスラップ方向に指向し且つ略矩形状の
底面を有する凹部を設け、凹部を形成する際に、スラッ
プ方向における凹部の両端にスキッシュ流生成のための
ピストンの頂面につながる縦壁部を残すべく形成すると
ともに、凹部の両端とピストンの頂面とを滑らかに連絡
すべく形成したので、ピストンの頂面に設けた凹部によ
って、逆タンブル流の流れを妨げることなく、層状給気
を形成することができ、実用上有利である。また、前記
ピストンのスラップ方向における形状が対称形状となっ
て、重量バランスが良好となることにより、ピストンの
挙動に与える影響が少なく、首振り等のメカロス面にお
ける不都合を確実に解消し得て、出力を向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を示すピストンの正面図
である。
【図2】ピストンの右側面図である。
【図3】ピストンの平面図である。
【図4】シリンダヘッドの底面図である。
【図5】内燃機関の排気側から吸気側を見た状態の概略
図である。
【図6】吸気行程初期の内燃機関の概略正面図である。
【図7】吸気行程初期の内燃機関の概略右側面図であ
る。
【図8】吸気行程中期の内燃機関の概略正面図である。
【図9】吸気行程中期の内燃機関の概略右側面図であ
る。
【図10】吸気行程後期の内燃機関の概略正面図であ
る。
【図11】吸気行程後期の内燃機関の概略右側面図であ
る。
【図12】吸気行程終了時の内燃機関の概略正面図であ
る。
【図13】吸気行程終了時の内燃機関の概略右側面図で
ある。
【図14】圧縮行程初期の内燃機関の概略正面図であ
る。
【図15】圧縮行程初期の内燃機関の概略右側面図であ
る。
【図16】圧縮行程後期且つ燃料噴射時の内燃機関の概
略正面図である。
【図17】圧縮行程後期且つ燃料噴射時の内燃機関の概
略右側面図である。
【図18】圧縮行程終了時且つ点火時の内燃機関の概略
正面図である。
【図19】圧縮行程終了時且つ点火時の内燃機関の概略
右側面図である。
【図20】この発明の第2実施例を示すピストンの正面
図である。
【図21】ピストンの右側面図である。
【図22】ピストンの平面図である。
【図23】この発明の第3実施例を示すピストンの平面
図である。
【図24】図23のXX〓V−XX〓V線による断面図
である。
【図25】図23のXXV−XXV線による断面図であ
る。
【図26】この発明の第4実施例を示す吸気行程初期且
つ燃料噴射時の内燃機関の概略正面図である。
【図27】吸気行程初期且つ燃料噴射時の内燃機関の概
略右側面図である。
【図28】吸気行程中期の内燃機関の概略正面図であ
る。
【図29】吸気行程中期の内燃機関の概略右側面図であ
る。
【図30】吸気行程後期の内燃機関の概略正面図であ
る。
【図31】吸気行程後期の内燃機関の概略右側面図であ
る。
【図32】吸気行程終了時の内燃機関の概略正面図であ
る。
【図33】吸気行程終了時の内燃機関の概略右側面図で
ある。
【図34】圧縮行程初期の内燃機関の概略正面図であ
る。
【図35】圧縮行程初期の内燃機関の概略右側面図であ
る。
【図36】圧縮行程後期の内燃機関の概略正面図であ
る。
【図37】圧縮行程後期の内燃機関の概略右側面図であ
る。
【図38】圧縮行程終了時且つ点火時の内燃機関の概略
正面図である。
【図39】圧縮行程終了時且つ点火時の内燃機関の概略
右側面図である。
【図40】この発明の第5実施例を示すピストンの正面
図である。
【図41】ピストンの右側面図である。
【図42】ピストンの平面図である。
【図43】この発明の第6実施例を示すピストンの正面
図である。
【図44】ピストンの右側面図である。
【図45】ピストンの平面図である。
【図46】この発明の第7実施例を示すピストンの正面
図である。
【図47】ピストンの右側面図である。
【図48】ピストンの平面図である。
【図49】この発明の他の第1の実施例を示すピストン
の頂部の概略拡大端面図である。
【図50】この発明の他の第2の実施例を示すピストン
の頂部の概略拡大端面図である。
【図51】この発明の他の第3の実施例を示すピストン
の頂部の概略拡大端面図である。
【図52】この発明の他の第4の実施例を示すピストン
の頂部の概略拡大端面図である。
【図53】この発明の他の第5の実施例を示すピストン
の頂部の概略拡大端面図である。
【図54】この発明の従来の技術を示す内燃機関の燃焼
室の概略正面図である。
【図55】内燃機関の燃焼室の概略右側面図である。
【符号の説明】
2 内燃機関 4 シリンダブロック 6 シリンダヘッド 8 ピストン 8a 頂面 8a−1 吸気側残留頂面(「吸気側スキッシュ」とも
いう) 8a−2 排気側残留頂面(「排気側スキッシュ」とも
いう) 12 クランク軸 14−1、14−2 吸気ポート 16 インジェクタ 18 燃焼室 20 点火栓 22−1、22−2 吸気弁 24−1、24−2 排気弁 26−1、26−2 排気ポート 28 凹部 28x 底面 28a 吸気側端部 28b 排気側端部 30−1、30−2 整流リブ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダヘッド下面とピストンの頂面と
    の間に形成される燃焼室の略中央部位に点火栓を設け、
    前記シリンダヘッドの一側に吸気弁を配設するととも
    に、他側に排気弁を配設した内燃機関において、前記ピ
    ストンの頂面に前記吸気弁と排気弁とを結ぶスラップ方
    向に指向し且つ略矩形状の底面を有する凹部を設け、こ
    の凹部を形成する際にはスラップ方向における凹部の両
    端にスキッシュ流生成のための前記ピストンの頂面につ
    ながる縦壁部を残すべく形成するとともに凹部の両端と
    ピストンの頂面とを滑らかに連絡すべく形成したことを
    特徴とする内燃機関の燃焼室構造。
  2. 【請求項2】 前記ピストンは、凹部の指向方向に沿っ
    て凹部を挟む頂面の両側位置にシリンダヘッド側に突出
    する整流リブを設けた請求項1に記載の内燃機関の燃焼
    室構造。
  3. 【請求項3】 前記整流リブは、シリンダヘッド下面の
    燃焼室形状に合致させて形成される請求項2に記載の内
    燃機関の燃焼室構造。
  4. 【請求項4】 前記凹部は、ピストンの頂面に形成され
    る際に、底面の一部に最深凹部を有するとともに、この
    最深凹部を滑らかに底面に連絡させて設けた請求項1ま
    たは請求項2に記載の内燃機関の燃焼室構造。
  5. 【請求項5】 前記内燃機関は、シリンダヘッドに逆タ
    ンブルを生成させる吸気ポートを設けるとともに、この
    吸気ポート側にインジェクタを配設した請求項1に記載
    の内燃機関の燃焼室構造。
  6. 【請求項6】 前記ピストンは、頂面にスラップ方向に
    指向する少なくとも2個の凹部を設けた請求項1に記載
    の内燃機関の燃焼室構造。
  7. 【請求項7】 前記ピストンは、頂面にスラップ方向に
    指向する凹部を設けるとともに、この凹部の指向方向に
    沿って凹部を挟む頂面の両側位置にシリンダヘッド側に
    突出する整流リブを設ける際に、この整流リブに前記凹
    部の上方部位の少なくとも一部を包囲する包囲部を設け
    た請求項1に記載の内燃機関の燃焼室構造。
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