JPS6037290B2 - 空気圧縮・直接噴射式内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、つぎの要素、シリソダ軸まわり‘こ流入空
気の回転を生じるべくされた吸気略；圧縮行程の終わり
には燃焼用空気のほとんど全部の部分を収容することと
なるようにピストン内部に作りつけられた回転体形状の
燃焼室くぼみであって、ピストン底の下方に、この燃焼
室くぼみを上下両部にへだてる境界となる狭さ〈部を備
えているもの：先端がその燃焼室軸心上の近くにあり、
噴射燃料がその燃焼室くぼみの壁面へ吹き当たる方向と
なるように配置された噴射ノズルであって、この噴射ノ
ズルの噴射孔いずれの軸心もすべて噴射行程全期間を通
じて常にその燃焼室くぼみ狭さ〈部の最狭断面よりも下
方に突き当たる幾何学的構成とされているもの；をすべ
て備えている空気圧縮・直接噴射式内燃機関、にかかる
ものである。

いま述べた型式の内燃機関としてすでにスイス特許明細
書第２０１３５ぴ号で知られているものでは、その燃焼
室くぼみの、狭さ〈部より上の部分が、非常に大きな円
錐角の円錐面で形づくられている。

なぜそんなに平べったい角度にされているかという理由
は、ピストン底が熱を受けてシリンダ・ヘッドの方へ弓
形に張り出してもピストンがシリソダおおいに触れて機
体をいためることとなるような事態、を避けること、さ
らに、なによりも、吸気じやま板弁によって作り出され
た空気流旋回を妨げることとならないよにピストン上昇
行程での燃焼室くぼみ内への蓬方向空気流入速度を小さ
くすること、である。この在来構造では、そのように燃
焼室くぼみ上部がピストンのへりまで全面にわたってゆ
るやかにだんだん拡大しているので、へりの方へ行くほ
ど空気流がだんだんに遅滞することとなり、乱流形成が
少ないことが欠点である。そのために、ピストン下降行
程で、燃焼している混合気が燃焼くぼみ下部から上部内
へとあふれ込んでくるときに、燃焼の早期中断、すなわ
ちいわゆる「凍結」が部分的にではあるかも知れぬがか
なり遠く生じ得る恐れがある。実地試験の結果、この在
来構造の内燃機関では、燃焼すすがかなり多く、排気中
の非燃焼炭化水素成分もかなり多い、ことがわかつてい
る。こうした欠点を避けることは特に排気浄化の努力が
求められている際に意義の大きなものであるが、経済性
向上を目ざしてとか工筈放散値抑制達成を目ざしてとか
で圧縮比を非常に高くして、すなわち１９：１以上に高
くして機関を運転する場合とか、高速回転で部分的にで
もかなり噴射開始を遅くして運転されるようなエンジン
の場合とか、ではその欠点が特に著しく現れることとな
るものである。１９４位王代以前の型式の、いまだかな
り低速回転の、在来式内燃機関では、燃焼室くぼみの狭
さく部最小径がその燃焼室くぼみ最大径のほぼ６０％、
というようなものである。

そのようなひどいいまり込みは不連続断面積のオリフィ
ス抵抗損失を招くこととなり、そうしたオリフィス損失
は回転数の平方に比例して増加するものゆえ、この型式
のエンジンで近年のような高速回転のものでは特に大き
な欠点となるものである。この発明の課題とすることは
、はじめに述べたとおりのそうした型式の内燃機関での
こうした欠点をなくし、小型シリンダからなる高速回転
ジーゼル・エンジンにも適合する混合気形成用構造を提
供すること、である。

この課題を解決すべ〈、この発明では、その燃焼室くぼ
みの上部と下部とをへだてる境界となっているその燃焼
室くぼみ最狭断面の径がその燃焼室くぼみ最大径のほぼ
７０〜９２％の範囲であり、さらに、その燃焼室くぼみ
最狭断面平面とピストン底平面とのあいだを占める前記
した上部の容積が、その燃焼室くぼみ全容積のほぼ８〜
３５％の範囲である、というように構成している。

この構成によって、まったく驚くばかりの程度に、燃料
消費量も、また、非燃焼炭化水素やすすの放散も、とも
に非常な低減達成が可能となるのである。

常軌をはずれるような高圧縮比の場合でさえ、比較的わ
ずかな量のすすが排気中に測定されたにすぎない。なぜ
そうなるのかの理由づけとして考えられることは、この
発明によって混合気形成・燃焼反応経過の改善が達成さ
れ、また、オリフィス損失が低減する、ということであ
る。

吸気の水平旋回流に、それに対して近似的に直角な、移
行部を越えて燃焼室くぼみ内へ向かうその空気の流れ、
をかさね合わせることによって、激しい乱流状態が作り
出されることとなるであろうが、その際、狭さく部はそ
の移行流れの乱流助成の働きをする速度成分を増加させ
るものとなる。したがって、混合気形成が非常に遠く進
んで、燃焼反応がきわめて好ましい経過を示すこととな
る。たぶん、燃焼室くぼみの上部内への空気高速流入に
より、また最狭断面のところで急激に拡大していること
もあって、そのくぼみ上下両部をへだてる境界となって
いるその断面のところに激しい乱流層が作り出され、こ
れが、そのくぼみから流れ出てくる混合気の点火後のあ
と燃えを、速く、完全なものに、する助けとなり、せま
し、ピストンすきま内での冷却による燃焼の早期「凍結
」が生じないようにするのである。窒素酸化物低減のた
めには噴射開始を比較的遅くすることが要求されるので
あるが、この発明によるこの利点は、そうした場合にも
、また、非常な高圧縮比の場合にも、さらに、非常な高
速回転エンジンの場合にも、すなわち１９：１以上とい
うような直接噴射式内燃機関としては圧縮比が並はずれ
に高い場合にも、特に著しいものである。そうした移行
流れの特に好適な形成を達成すべき、この発明による好
適形態として、その狭さく部の側面角、すなわち、その
燃焼室くぼみ形成回転体形状の上下両部幾何学的交差円
周辺部下部くぼみ部分周緑での接線と、その両回転体形
状部分交差円およびその回転体上部のピストン底での交
差円の両円を結んで得られる円錐面の母線と、のあいだ
の角度、が７０〜１２０ｏの範囲である構成のものがあ
る。

これによって、この発明で得られる利点を、特に工害放
散値抑制について、さらに改善できることとなる。なお
いつそう工筈放散値抑制を驚くばかりの程度に実現する
こととなる、この発明による形態例として、その下部く
ぼみ部の側壁が少なくとも部分的にはピストン軸に平行
な円筒形に形成されている構成のものがある。

すなわち、この構成によって、噴射燃料が、噴射期間中
の少なくとも大部分のあいだにわたって側壁へ一定の角
度で突き当たることとなり、それは、たとえば回転数に
応じてたとえば噴射開始を必要に合わせてずらせるよう
にしている場合でもそのとおりであり、こうして、混合
気形形成のための条件が常に一定に保たれることとなる
のである。この発明のさらに特徴的な形態として、その
燃焼室くぼみ最狭断面の径がその燃焼室くぼみ最大径に
対してほぼ８５％の最適値を含む７５〜９０％の範囲で
あり、しかも上端ピストン底からのへだたり距離はその
燃焼室くぼみの最大深さに対してほぼ２０％の最適値を
含む１０〜３０％の範囲であり、さらに、その狭さ〈部
がほぼ９０ｏの相互間角度を示すふたつの同軸円錐面で
形づくられている、ように構成することが好ましい。

この構成によれば、その狭さ〈部を作ることが簡単であ
るという利点に加えて、同時に、この発明によるほかの
いろいろな利点がいっそう助長されることにもなるので
ある。この発明によるなお別な特徴的形態として、その
狭さく部のへりが、上下両回転体形状部の幾何学的交差
円および／またはピストン底平面との交差円、のところ
でかどのない丸みづけ構成とされているものとか、狭さ
く部を形づくっている上下両円錐間および／または上側
円錐面とピストン底面とのあいだ、の移行部がかどのな
い丸みづけ構成とされているものとか、がある。

そうした、熱負荷にさらされ程度の特に強いへり部を丸
みづけることは、所要の作用効果をそこなうことなしに
、こうした燃焼室部品の耐熱性向上を可能とする。この
発明によるなお別な形態として、そうした上下両回転体
形状部の交差円間とか上下両円錐面間とかのところにせ
まし、円筒面が備えられている構成のものがあり、これ
も、好ましい流れ案内機能を持ちながらピストンの耐熱
性向上を可能にするものである。

この発明によるさらに特徴的な形態として、その燃焼室
くぼみが、底は少なくとも一部が平らであって、側壁と
、このくぼみ底平面部分と、のあいだの移行部は、かど
のない丸みづけ構成とされている、ものがあり、あるい
はまた別な特徴的形態として、その燃焼室くぼみの底の
少なくとも一部分がそれ自体としてはすでに知られてい
るように円錐面として形づけられており、その先端はピ
ストン底へ向かって突き出た形で燃焼室くぼみ軸上にあ
る、という構成のものもある。

こうしたものでは、すでに述べたようなこの発明による
利点に加えて、流れの方向変えを望みどおりに実現して
空気と燃料との混合状態をさらに改善し、したがって燃
焼反応の経過をもさらに改善できることとなる。こうし
た作用を最高に発揮させるには、その燃焼室くぼみの内
円錐面を、その円錐角についても高さについても、噴射
燃料の形づくる円錐面との対比を十分に配慮しなければ
ならないのであるが、その観点から、この発明によるい
っそう特徴的な形態として、その燃焼室くぼみ内円錐の
円錐角が、各噴射ノズル孔軸を剰せるものとして得られ
る円錐の円錐角に等しいかそれよりも小さいかであり、
さらに、その燃焼室くぼみ円錐の高さがその燃焼室くぼ
み深さのたかだかほぼ７５％である、ように構成された
ものがある。この発明によるなお特徴的な形態として、
その燃焼室くぼみ下部に狭さく部形づくるべく備えられ
ている円錐面の母線と、ほぼ平行となるように構成され
ているものがあり、この構成によれば、製造作業が技術
的に簡単なものとなる利点に加えて、なによりも、流れ
を燃焼室くぼみ内へ導くこともまたそれから出すことも
いっそう改善されることとなる。

この観点から好適である判明したものとして、その燃焼
室くぼみ内円錐の底蚤がその燃焼室くぼみ最大径のほぼ
４０％であるように構成されたものがある。この構成に
よれば、この発明による利点がいっそう大きくなり、し
かもこれまで述べたいろいろな形態例の燃焼室くぼみに
ついて、エンジンの型式・大きさ・回転数範囲がいろい
ろ違っても、各場合場合にもっとも適する燃焼室くぼみ
を選択することによって、利点を最大限に実現すること
が可能となるのである。つぎに、添付図面に示されたい
くつかの実施例について、この発明をさらに詳しく説明
する。

これら図面で、内燃機関シリンダ１７内の軸方向可動ピ
ストン１６には燃焼室くぼみ１があり、それは、狭さ〈
部４によって上部１′と下部１″とに二分されている。
これら燃焼室くぼみ両部分は、ともに回転体形状のもの
で、下部くぼみ部はトーラス形、上部くぼみ部は円錐台
形であり、これら両回転体形状の各軸は一致している。
しかし、それ以外の回転体形状でもよく、たとえば、上
部くぼみ部を円筒形にするとか、あるいはまた下部上部
各〈ぼみ部いずれも長円形やトーラス形回転体形状にす
る（第５図）とか、さらにまた下部くぼみ部での狭さ〈
部への移行部をも円錐台形にするとか、である。その燃
焼室くぼみ部１の底はいるいる違った形態のものが可能
であり、たとえば第１〜５図ではいずれもくぼみ１内に
円錐９が設けられているが、点線で示されたように下方
へ向かって出つばった弓形張り出し底２９′とすること
もできる。その場合のくぼみ深さを第１図で１１′とし
て示している。第６〜８図では、くぼみ形状として、下
部くぼみ部１″の側壁３０が円筒形で、くぼみ底は下方
へ向かって出つばった弓形に張り出し（第６図）とか、
全面平ら（第７図）とか、部分的に平らであるが燃焼室
くぼみ軸１４上に円錐９を備えているもの（第８図）と
か、である。

これらいずれの場合でも、側壁３０からくぼみ底２９へ
の移行部は、かどのないなめらかな丸みづけ構成とさら
れている一方、狭さ〈部４の下側円錐面８への移行部分
は鋭いかどで折曲る構成とされている。なお、これらい
ずれの合でも、上部くぼみ部１′の容積は燃焼室くぼみ
全容積のほぼ８〜３５％、好ましくはほぼ１０〜３０％
の範囲のものとされている。ピストン底３から最小径５
までのへだたり距離１０も燃焼室くぼみ最大深さ１１な
り１１′なりのほぼ１０〜３０％（最適値はほぼ２０％
）の範囲のものとなり、また、その最小径５はその燃焼
室くぼみ１の最大径２２のほぼ７０〜９２％、好ましく
はほぼ７５〜９０％（最適値は８５％）の範囲のものと
されている。その最大径２２は、ピストン蓬のほぼ４５
〜６５％の範囲のものとすることができ、また、くぼみ
深さ１１なり１１′なりは、この内燃機関ピストン行程
のほぼ１０〜２５％の範囲とする。第１図での狭さく部
４は、円錐面２５と、トーラス形下部くぼみ部１″の周
緑２４′と、の交わりによって形成されている。これら
上下両回転体形状部の交わりが交差円４′であり、この
第１図の形態例では、それが狭さ〈部最小断面そのもの
でもある。この狭さ〈部４のへりは、その交差円４′の
ところでも、また、円錐面２５とピストン底３との交差
円３′（第３図）のところでも、かどのない丸みづけ構
成につることもできる。第４・８各図に示された各改変
例の場合には、上記のような交差円４′のところにいず
れもせまし・円筒面１５が備えられている。こうした場
合には、狭さ〈都最４・断面は、上下両回転体形状部交
差円４′に一致しないものとなる。こうした構成での、
その円筒面で囲まれた容積は、燃焼室くぼみ１の下部１
″に加えることとする。第５図に見られるような狭さく
部改変例も可能である。

すなわち、上部回転体形状がトーラス形の一部である構
成のものであって、どのようなトーラス断面を選ぶかに
よって、（この第５図では点線で示されているように）
中くぼみ形の狭さく都側面とすることも、逆に出つばり
形の側面とすることも、可能である。ここで、便宜上、
その交差円４′周辺部下部くぼみ部周緑２４′での接線
２４と、その両回転体形状部分交差円４′およびピスト
ン底平面３での交差円３′の両円を結んで得られる円錐
面の母線２５と、のあいだの角度、を狭さく部４の側面
角２１として表わすことにする。この側面角２１は７０
〜１２０ｏの範囲のものとすることができる。燃焼室く
ぼみ１の底に、第１〜５図で見られるように先端がピス
トン底３へ向かって突き出た形で燃焼室くぼみ１の軸上
にある円錐形盛りあがり部９のあるものでは、その円錐
９の円錐角２６が、各噴射ノズル孔軸２３を乗せるもの
として得られる円錐の円錐角２７、に等しいかそれより
も小さいか、であり、さらに、その燃焼室くぼみ１の円
錐９の高さがその燃焼室くぼみ１の深さ１１のほぼ７５
％以下のもの、とすることが好ましい。

第８図に見られる燃焼室くぼみの円錐９はその円錐角が
ほぼ９０ｏのものであり、さらに、その円錐９の底径３
１がその燃焼室くぼみ最大径２２のほぼ４０％のもので
ある。この実施例での狭さく部４は、ほぼ９００の相互
間角度を示すふたつの円錐面７，８で形づくられている
ので、この燃焼室くぼみ１の円錐面９の母線とその狭さ
く部４の円錐面８の母線とはたがいに平行なものである
。噴射ノズル１２は先端が燃焼室くぼみ１の軸１４上に
あり、幾何学的形状としてすべてひとつの円錐面上に乗
ることを条件とするが必ずしも周面上等間隔配置とはせ
ずともよい噴射孔少なくとも３つを備えている。（第１
・２・３各図）。そのノズル１２から噴射される燃料を
それら噴射ノズル孔の軸２３で示しているが、それらが
噴射行程全期間を通じて常に狭さく部４の最小径５より
も下方で燃焼室くぼみ壁面に突き当たる幾何学的構成と
されている。第３図には、構成設計上の理由でシリンダ
軸１３から少し偏心して設けられているこの燃焼室くぼ
み１について、噴射燃料軸２３の配向例と、それらの各
突き当たり点６とが示されている。つぎに混合気形成行
程の経過を説明すると、吸入空気は目的にかなうよう適
切に設けられた吸気路によって矢印１８（第３図）のよ
うな旋回を与えられ、それは圧縮行程の期間中ずっと保
たれる。

ピストンが上死点へ近づいて第２図の状態になると、図
の左半分に矢印１９で示されているように、シリンダ室
２内での旋回流は鉛直方向速度をうんと増大しながら狭
さ〈部４を経て燃焼室くぼみ１内へ押し込まれることと
なる。こうした激しい乱流状態のところで、少なくとも
３つの流れ２３として噴射された燃料が狭さ〈部４最小
径５よりも下方で燃焼室くぼみ１の壁へ吹きつけられて
、短時間で非常に細かく、また均等に、空気と混ぜ合わ
されることとなる。すでに説明したような形状の、狭さ
〈部４とか円錐形９の形にされることもあるくぼみ底と
か、がその混合気形成を助けるものであ、これによって
、非常に短縮された点火遅れ時間を経るだけですぐに、
馬力性能でも燃料消費でも排気成分でも、いずれの見地
からも非常に好ましい燃焼反応が実現されるのである。
有害成分の少ない小型車両エンジン噴射開始時期は上死
点よりも手前ごくわずかなクランク触角度のときにあっ
て、燃焼室くぼみ１内への噴射ノズルはいり込みがかな
り深いものである。したがって、噴射燃料はほとんど全
部の部分がその噴射時に直接その燃焼室くぼみ１の下部
１″内へはいり込む。点火ののち、燃焼している混合気
は、この第２図の右半分に矢印２０で示されているよう
に、その燃焼室くぼみ１の上部１′内へ押し込むことと
なり、そこで、激しい乱流状態の、比較的純粋空気に近
い燃焼用空気と混ざ・り合い、給気の迅速・完全な燃焼
完結が達成されることとなるのである。上述の本願発明
に係る燃焼室の一例として第８図のものを選び、従来技
術の一例として「内燃機関」誌１９７６王４月号第４２
〜４５頁に掲載されている図一２６の中の１．１髪型の
ものを選び、両者間の作用効果の差異を説明する。

まず第９図において左半部に示した本発明の燃焼室は狭
さく部より上方の上室の容積Ｖ′と、これに下室Ｖ″を
加えた全体の容積Ｖ′＋Ｖ″との比が２２％であるに反
し、右半部のパーキンス式スキツシュ・リップ型のもの
では６％であるに過ぎない。

即ち、本発明の狭さく部は該燃焼室の深奥都側に位置し
ている。一方、同様に第９図から明らかな如く、狭さ〈
部の蚤ｄと最広部の径Ｄの比が本発明のものにおいて８
５％であるに対し、パーキンス式のものにおいては６１
％にとどまっている。

つまり、狭さく部での絞りの程度に大差があり、従来の
パーキンス式では著しく強く絞られているのである。パ
ーキンス式の丸味つき狭さく部は図中符号Ａで示してあ
る。本発明の他の実施例および前記の「内燃機関」誌の
図一２６中における他の型についても全て同様の関係が
認められる。

燃焼室のくぼみの形状において上記のような顕著な差が
あることから、混合気の流動状態にも当然大差を生じて
いるはずである。

本発明者らが常法に準じて解析した結果を第１０〜１３
図に示す。第１０図と第１１図はピストンが上死点へ到
達する直前と、又第１２図と第１３図は下降開始直後の
状態を示し、その中の第１０，１２図は本発明、第１１
，１３図はパーキンス型、についてのものである。

上死点の前後を問わず燃焼室内各部位での流動速度成分
の大きさにおいて、パーキンス式では本発明のものの約
２倍となっていることが明らかであろう。

このことは重大な意味をもっている。即ち、噴射された
燃料と吸入された空気との混合速度がパーキンス式では
極めて遠く、窒素酸化物（ＮＯ広）の生成量の増大をま
ねく。これと共に半径方向・軸線方向のいずれにおいて
も高速度の渦流を生じていることから、パーキンス式で
は燃料の急激な希釈が行われ未燃炭化水素（ＨＣ）の放
散量の増加が避けられない。

特に上死点直前のピストン位置のときの、燃焼室底部に
沿っての流出速度が大であることは禾燃炭化水素が着火
前に多量に低温シリンダ空間へ逸散することを意味し、
さらにＨＣを増加させることになる。パーキンス式に反
して本発明の燃焼室の狭さく部は緩く絞られているので
、混合気の流動速度成分の大きさと分布状態が最適化さ
れている。

つまり燃料の無鰹完全燃焼に必要な流動ないし混合速度
を維持しながら、しかもＮ○×，ＨＣの増大を釆たごな
し、程度にこの速度が抑制されているわけである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による内燃機関のピストンおよびシ
リンダを通る鉛直断面図であって、ピストンが上死点に
ある状態のもの、第２図は同様の断面図であるがピスト
ンは上死点手前の噴射開始時、あるいは、上死点を過ぎ
たばかりの下降行程中、の状態のもの、第３図は第１・
２各図のピストン上面図、第４図は燃焼室くぼみ別形態
例の一部を示した断面図、第５図はさらに別な燃焼室く
ぼみ形態例の詳細部を拡大寸法で示したもの、第６・７
・８各図はそれぞれさらに別な燃焼室くぼみ形態例を断
面図、第９図は本発明および従来技術の燃焼室を夫々左
半部と右半部に示した断面図、第１０図と第１１図はピ
ストンが上死点‘こ達する直前の流動速度の分布状態の
、第１２図と第１３図は上死点通過直後の該状態の、夫
々本発明と従来技術とについての模式的断面説明図を示
したもの、である。 １・・・燃焼室くぼみ、１′・・・くぼみ１の上部、１
″・・・くぼみ１の下部、２…シリング室、３・・・ピ
ストン底平面、３′・・・くぼみ上部１′と平面３との
交差円、４・・・くぼみ１の狭さく部、４′・・・上下
両部１′，１″の交差円、５…くぼみ１最狭断面の径、
６・・・ノズル孔軸２３に沿う噴射燃料の、くぼみ１壁
面への突き当たり点、７，８…狭さく部４を形づくる上
下各円錐面、９・・・くぼみ１の底に形づくられた円錐
面、１０・・・ピストン底３からくぼみ１最狭断面まで
のへだたり距離、１１・・・くぼみ１の最大深さ、１１
′・・・弓形張り出し底２９′の場合のくぼみ１の最大
深さ、１２・・・噴射ノズル、１３…ピストン軸、１４
…くぼみ１の軸、１５…交差円４′のところのせまし、
円筒面、１６・・・ピストン、１７・・・シリンダ、１
８・・・吸入空気の旋回流れ方向、１９・・・圧縮行程
の終わりでくぼみ１内へ押し込まれる空気流れ方向、２
０・・・点火ののちくぼみ下部１″から上部１′へ押し
進む、燃焼混合気流れ方向、２１・・・狭さく部４の最
大径、２３・・・噴射ノズル孔軸、２４・・・周綾部２
４′の接線、２４′・・・円４′周辺部下部くぼみ１″
の周緑、２５・・・両円３′，４′を含む円錐の母線、
２６・・・円錐９の円錐角、２７・・・各軸２３を乗せ
る円錐の円錐角、２９・・・くぼみ１の底の平面部分、
２９′・・・円錐面９にかわる下方への弓形張り出し底
、３０・・・下部くぼみ部１″の側壁、３１・・・円錐
９の底蚤、Ａ・・・丸味をもった狭さ〈部、ｄ・・・狭
さ〈部の径、Ｄ・・・最広部の径、Ｖ′・・・狭ごく部
上方の上室容積、Ｖ″・・・狭さく都下方の下室容積。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ つぎの要素（ア・イ・ウ）、すなわち、ア シリン
   ダ軸まわりに流入空気の回転を生じるべくされた吸気路
   、イ 圧縮行程の終わりに燃焼用空気のほとんど全部の
   部分を収容することとなるようにピストン内部に作りつ
   けられた回転体形状の燃焼室くぼみであつて、ピストン
   底の下方に、この燃焼室くぼみを上下両部にへだてる境
   界となる狭さく部を備えているもの、ウ 先端がその燃
   焼室軸心上の近くにあり、噴射燃料がその燃焼室くぼみ
   の壁面吹き当る方向となるように配置された噴射ノズル
   であつて、この噴射ノズルの噴射孔いずれの軸中心もす
   べて噴射行程全期間を通じて常にその燃焼室くぼみ狭さ
   く部の最狭断面よりも下方に突き当たる幾何学的構成と
   されているもの、をすべて備えている、という在来すで
   に知られている構成であつて、さらに、つぎの要件（ａ
   ，ｂ）いずれをも満たしていることを特徴とする、空気
   圧縮・直接噴射式内燃機関。 ａ その燃焼室くぼみ１の上部１′と下部１′とをへだ
   てる境界となつているその燃焼室くぼみ最狭断面の径５
   がその燃焼室くぼみ最大径２２のほぼ７０〜９２％の範
   囲である。 ｂ その燃焼室くぼみ１最狭断面平面とピストン底３と
   のあいだを占める前記した上部１′の容積が、その燃焼
   室くぼみ全容積のほぼ８〜３５％の範囲である。 ２ 特許請求の範囲１記載の発明において、その狭さく
   部４の側面角２１、すなわち、その燃焼室くぼみ形成回
   転体形状の上下両部幾何学的交差円４′周辺部下部くぼ
   み部分１″周縁２４′での接線２４と、その両回転体形
   状部分交差円４′およびその回転体形状上部１′のピス
   トン底３での交差円３′の両円を結んで得られる円錐面
   の母線２５と、のあいだの角度、が７０〜１２０°の範
   囲であること、を特徴とする内燃機関。 ３ 特許請求の範囲１記載の発明において、その下部く
   ぼみ部１″の側壁３０が少なくとも部分的にはピストン
   軸１３に平行な円筒形に形成されていること、を特徴と
   する内燃機関。 ４ 特許請求の範囲１〜３のいずれかひとつに記載の発
   明において、その燃焼室くぼみ１最狭断面の径５がその
   燃焼室くぼみ最大径２２に対してほぼ８５％の最適値を
   含む７５〜９０％の範囲であり、しかも上端ピストン底
   ３からのへだたり距離１０はその燃焼室くぼみ１の最大
   深さ１１に対してほぼ２０％の最適値を含む１０〜３０
   ％の範囲であり、さらに、その狭さく部４がほぼ９０°
   の相互間角度を示すふたつの同軸円錐面７，８で形づく
   られていること、を特徴とする内燃機関。 ５ 特許請求の範囲２記載の発明において、その回転体
   形状両部交差円４′のところにせまい円筒面１５を備え
   られていること、を特徴とする内燃機関。 ６ 特許請求の範囲１〜５のいずれかひとつに記載の発
   明において、その燃焼室くぼみ１が、底は少なくとも一
   部分が平らであつて、側壁３０と、このくぼみ底平面部
   分２９と、のあいだの移行部は、かどのない丸みづけ構
   成とされていること、を特徴とする内燃機関。 ７ 特許請求の範囲１〜６のいずれかひとつに記載の発
   明において、その燃焼室くぼみ１の底の少なくとも一部
   分が、それ自体としてはすでに知られているように円錐
   面９として形づくられており、その先端はピストン底３
   へ向かつて突き出た形で燃焼室くぼみ軸１４上にあるこ
   と、を特徴とする内燃機関。 ８ 特許請求の範囲７記載の発明において、その燃焼室
   くぼみ内円錐９の円錐角２６が、各噴射ノズル孔軸２３
   を乗せるものとして得られる円錐の円錐角２７以下であ
   り、さらに、その燃焼室くぼみ１の円錐９の高さがその
   燃焼室くぼみ深さ１１のたかだかほぼ７５％であること
   、を特徴とする内燃機関。 ９ 特許請求の範囲１，３，４，６，７のいずれかひと
   つに記載の発明において、その燃焼室くぼみ１内円錐９
   の母線が、その燃焼室くぼみ１下部１″に狭さく部４を
   形づくるべく備えられている円錐面８の母線と、ほぼ平
   行となるように構成されていること、を特徴とする内燃
   機関。 １０ 特許請求の範囲１〜９のいずれかひとつに記載の
   発明において、その圧縮比が直接噴射式内燃機関として
   は並はずれに、すなわち１９：１以上に、高いものであ
   ること、を特徴とする内燃機関。