KR102198096B1 - 내연 기관 - Google Patents

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스스무 하시모토
신지 사다카네
히로시 다다
후미오 다카미야
아키라 호조
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

[과제] 연비의 악화를 억제하면서 내연 기관의 운전중에 발생하는 소음을 저감한다.
[해결 수단] 내연 기관(1)은, 복수의 실린더(13)를 가짐과 함께 변속기(80)가 인접하여 배치된다. 흡기 밸브(21)의 밸브체(21a)의 중심을 자나 각 실린더의 둘레 방향으로 연장되는 가상 원통면(VC)보다 내측의 영역에 있어서의 연소실(15)의 높이의 평균을 중앙 높이, 가상 원통면보다 외측의 영역에 있어서의 연소실의 높이의 평균을 주변 높이로 하면, 내연 기관의 연소실은, 복수의 실린더 중 가장 변속기측에 위치하는 변속기측 실린더에 있어서의 중앙 높이가, 변속기측 실린더 이외의 실린더인 통상 실린더에 있어서의 중앙 높이보다 높아지고 또한 변속기측 실린더에 있어서의 주변 높이가 통상 실린더에 있어서의 주변 높이보다 낮게 형성된다.

Description

내연 기관{INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 내연 기관에 관한 것이다.
종래부터, 내연 기관의 운전중에 발생하는 소음을 저감시키는 다양한 방법이 검토되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2). 내연 기관의 운전중에 발생하는 소음의 하나로서, 플라이 휠에 가장 가까운 실린더에서의 연소 가진력이 큰 것에 의해 플라이 휠에 큰 면 흔들림 진동이 발생하고, 이에 따라 발생하는 큰 진동 소음을 들 수 있다. 특허 문헌 1에서는, 이러한 진동 소음을 저감시키는 것을 목적으로 하여, 플라이 휠에 가장 가까운 실린더에 대하여 점화 시기를 지각(遲角)하여 연소 가진력을 작게 하고, 그 결과, 진동 소음을 저감시키는 것이 제안되고 있다.
일본공고특허 특공평7-058059호 공보 일본공개특허 특개2017-096245호 공보
그런데, 특허 문헌 1에서는, 플라이 휠측의 실린더에서의 연소 가진력을 저감하여 진동 소음을 저감시키기 위해, 플라이 휠측의 실린더에 있어서의 점화 시기를 지각하고 있다. 점화 시기를 지각시키면, 플라이 휠측의 실린더에서의 연소 가진력을 저감시키는 것은 가능하지만, 연소 에너지로부터 운동 에너지로의 변환 효율이 저하되기 때문에 연비의 악화를 초래한다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 연비의 악화를 억제하면서 내연 기관의 운전중에 발생하는 소음을 저감시킬 수 있는 내연 기관을 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 요지는 이하와 같다.
(1) 복수의 실린더를 가짐과 함께 파워 트레인 구성 부품이 인접하여 배치되는 내연 기관으로서, 흡기(吸氣) 밸브의 밸브체의 중심을 지나 각 실린더의 둘레 방향으로 연장되는 가상 원통면보다 내측의 영역에 있어서의 피스톤이 상사점에 있을 때의 연소실의 높이의 평균을 중앙 높이, 상기 가상 원통면보다 외측의 영역에 있어서의 상기 피스톤이 상사점에 있을 때의 상기 연소실의 높이의 평균을 주변 높이로 하면, 상기 연소실은, 상기 복수의 실린더 중 가장 상기 파워 트레인 구성 부품측에 위치하는 구성 부품측 실린더에 있어서의 중앙 높이가, 상기 구성 부품측 실린더 이외 중 적어도 하나의 실린더인 통상 실린더에 있어서의 중앙 높이보다 높아지고 또한 상기 구성 부품측 실린더에 있어서의 주변 높이가, 상기 통상 실린더에 있어서의 주변 높이보다 낮아지도록 형성되는, 내연 기관.
(2) 상기 통상 실린더는, 상기 파워 트레인 구성 부품으로부터 가장 떨어져 위치하는 실린더를 포함하는, 상기 (1)에 기재된 내연 기관.
(3) 상기 연소실은, 인접하는 2개의 실린더 중 상기 파워 트레인 구성 부품측의 실린더에 있어서의 중앙 높이가 상기 파워 트레인 구성 부품측과는 반대측의 실린더에 있어서의 중앙 높이 이상이 되고 또한 상기 인접하는 2개의 실린더 중 상기 파워 트레인 구성 부품측의 실린더에 있어서의 주변 높이가 상기 파워 트레인 구성 부품측과는 반대측의 실린더에 있어서의 주변 높이 이하가 되도록 형성되는, 상기 (2)에 기재된 내연 기관.
(4) 상기 연소실은, 실린더 헤드 및 피스톤에 의해 적어도 부분적으로 획정(劃定)되고, 각 연소실을 획정하는 상기 실린더 헤드의 형상은 상기 중앙 높이 및 상기 주변 높이에 관계없이 동일하며, 각 연소실을 획정하는 상기 피스톤의 형상은 상기 중앙 높이 및 상기 주변 높이에 따라 상이한 형상이 되는, 상기 (1)~(3) 중 어느 하나에 기재된 내연 기관.
(5) 상기 피스톤은, 당해 피스톤의 중심을 지나 상기 복수의 실린더가 나열되어 배치되는 방향으로 연장되는 단면에 있어서, 그 상면 중앙에 홈을 구비하고, 상기 피스톤은, 상기 중앙 높이가 상대적으로 높은 실린더에서는 당해 중앙 높이가 상대적으로 낮은 실린더에 비하여 상기 피스톤의 홈의 평균적인 깊이가 깊어지도록 형성되는, 상기 (4)에 기재된 내연 기관.
(6) 상기 피스톤의 홈은, 당해 피스톤의 중심에 있어서 가장 깊어짐과 함께 당해 피스톤의 직경 방향 외측을 향해 서서히 얕아지도록 형성되고, 상기 중앙 높이가 상대적으로 높은 실린더에서는 당해 중앙 높이가 상대적으로 낮은 실린더에 비하여 상기 피스톤의 중심에 있어서의 홈의 깊이가 깊어지도록 형성되는, 상기 (5)에 기재된 내연 기관.
(7) 상기 피스톤은, 상기 홈의 외측에 있어서 그 상면이 직경 방향 외측을 향해 크랭크샤프트측으로 경사지는 경사부를 구비하는, 상기 (5) 또는 (6)에 기재된 내연 기관.
본 발명에 의하면, 연비의 악화를 억제하면서 내연 기관의 운전중에 발생하는 소음을 저감시킬 수 있는 내연 기관이 제공된다.
도 1은, 내연 기관의 개략적인 구성도이다.
도 2는, 내연 기관의 기관 본체의 하나의 실린더 주위에 있어서의 개략적인 단면도이다.
도 3은, 기관 본체 및 기관 본체에 인접하여 배치된 변속기의 부분 단면 측면도이다.
도 4는, 변속기 케이스의 측면도이다.
도 5는, 열 발생률의 크랭크각 추이를 나타내는 도면이다.
도 6은, 연소실측에서 본 피스톤의 평면도이다.
도 7은, 통상 실린더에 있어서의 실린더 상부(실린더 헤드 근방)의 단면도이다.
도 8은, 변속기측 실린더에 있어서의 실린더 상부(실린더 헤드 근방)의 단면도이다.
도 9는, 변속기측 실린더의 연소실 내에 있어서의 혼합기(混合氣)의 연소의 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은, 화염이 확산되고 있는 상태와 화염 외주면의 면적과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은, 열 발생률의 크랭크각 추이를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 마찬가지의 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여한다. 또한, 본 명세서에서는, 크랭크샤프트로부터 실린더 헤드를 향하는 방향을 상방향으로 하고, 그 역방향을 하방향으로 하여 설명하고 있다. 그러나, 기관 본체의 설치 방향은 반드시 그 방향으로 한정되는 것은 아니다.
<내연 기관의 구성>
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 제 1 실시 형태와 관련된 내연 기관(1)의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 내연 기관(1)의 개략적인 구성도이다. 도 2는, 내연 기관(1)의 기관 본체(10)의 하나의 실린더 주위에 있어서의 개략적인 단면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 내연 기관(1)은, 기관 본체(10), 연료 공급 장치(30), 흡기계(40), 배기계(50) 및 제어 장치(60)를 구비한다.
본 실시 형태에서는, 내연 기관(1)은 V형 6기통이며, 기관 본체(10)는, 복수의 뱅크(11a, 11b)가 형성된 실린더 블록(11)과, 각 뱅크(11a, 11b)에 마련된 실린더 헤드(12)를 구비한다. 각 뱅크(11a)에는 3개의 실린더(13)가 형성되고, 각 실린더(13) 내에는 실린더(13) 내를 왕복 운동하는 피스톤(14)이 배치된다. 피스톤(14)과 실린더 헤드(12)와의 사이의 실린더(13) 내에는 혼합기가 연소되는 연소실(15)이 형성되어 있다. 따라서, 연소실(15)은, 피스톤(14)과 실린더 헤드(12)와 실린더(13)에 의해 획정된다. 실린더 헤드(12)에는, 각 실린더(13)의 중앙 부근에, 연소실(15) 내의 혼합기에 점화하기 위한 점화 플러그(16)가 마련되어 있다.
또한, 본 실시 형태의 내연 기관(1)은 V형 6기통이지만, 직렬형이나 수평 대향형의 내연 기관이어도 되고, 3기통, 4기통, 8기통, 10기통 등, 6기통 이외의 다른 기통수의 내연 기관이어도 된다.
실린더 헤드(12)에는, 흡기 포트(17) 및 배기 포트(18)가 형성되어 있다. 이들 흡기 포트(17) 및 배기 포트(18)는 각 실린더(13)의 연소실(15)에 연통하고 있다. 연소실(15)과 흡기 포트(17)와의 사이에는 흡기 밸브(21)가 배치되며, 이 흡기 밸브(21)가 흡기 포트(17)를 개폐한다. 마찬가지로, 연소실(15)과 배기 포트(18)와의 사이에는 배기 밸브(22)가 배치되며, 이 배기 밸브(22)가 배기 포트(18)를 개폐한다. 흡기 밸브(21)의 밸브체 및 배기 밸브(22)의 밸브체도, 연소실(15)을 획정한다.
연료 공급 장치(30)는, 연료 분사 밸브(31), 딜리버리 파이프(32), 연료 공급관(33), 연료 펌프(34) 및 연료 탱크(35)를 구비한다. 연료 분사 밸브(31)는, 각 실린더(13) 내에 연료를 직접 분사하도록 실린더 헤드(12)에 배치되어 있다. 연료 펌프(34)에 의해 압송된 연료는, 연료 공급관(33)을 통하여 딜리버리 파이프(32)에 공급되며, 연료 분사 밸브(31)로부터 각 실린더(13) 내에 분사된다.
흡기계(40)는, 흡기 매니폴드(41), 흡기관(42), 에어 클리너(43) 및 스로틀 밸브(44)를 구비한다. 각 실린더(13)의 흡기 포트(17)는, 흡기 매니폴드(41) 및 흡기관(42)을 통하여 에어 클리너(43)에 연통하고 있다. 스로틀 밸브(44)는, 흡기관(42) 내에 마련되며, 스로틀 밸브 구동 액추에이터(45)에 의해 개폐 구동된다. 흡기 포트(17), 흡기 매니폴드(41), 흡기관(42)은 흡기 통로를 형성한다.
배기계(50)는, 배기 매니폴드(51), 배기관(52), 배기 정화 촉매(53)를 구비한다. 각 실린더(13)의 배기 포트(18)는, 배기 매니폴드(51) 및 배기관(52)을 개재하여 배기 정화 촉매(53)에 연통하고 있다. 배기 정화 촉매(53)는, 예를 들면, 삼원 촉매나 NOx 흡장 환원 촉매이며, 배기 가스 중의 NOx나 미연 HC 등의 배기 가스 중의 성분을 정화한다. 배기 포트(18), 배기 매니폴드(51), 배기관(52) 및 배기 정화 촉매(53)는 배기 통로를 형성한다.
제어 장치(60)는, 전자 제어 유닛(ECU)(61)을 구비한다. ECU(61)은, RAM(랜덤 액세스 메모리)(63), ROM(리드 온리 메모리)(64), CPU(마이크로프로세서)(65), 입력 포트(66), 및 출력 포트(67)를 구비하고, 이들은 쌍방향성 버스(62)를 개재하여 서로 접속된다.
흡기관(42)에는 흡기관(42) 내를 흐르는 흡기 가스의 유량을 검출하는 유량 센서(예를 들면, 에어플로우미터)(71)가 마련된다. 유량 센서(71)의 출력은, 대응하는 AD 변환기(68)를 통하여 입력 포트(66)에 입력된다. 또한, 액셀 페달(72)의 밟음량에 비례한 출력 전압을 발생시키는 부하 센서(73)가 접속되며, 부하 센서(73)의 출력 전압은 대응하는 AD 변환기(68)를 통하여 입력 포트(66)에 입력된다. 크랭크각 센서(74)는 기관 본체(10)의 크랭크샤프트(23)가 예를 들면 10° 회전할 때마다 출력 펄스를 발생시킨다. 이 출력 펄스는 입력 포트(66)에 입력되고, CPU(65)에서는 이 출력 펄스에 의거하여 기관 회전 속도가 산출된다.
한편, ECU(61)의 출력 포트(67)는, 대응하는 구동 회로(69)를 개재하여, 내연 기관(1)의 운전을 제어하는 각 액추에이터에 접속된다. 도 1에 나타낸 예에서는, 출력 포트(67)는, 연료 분사 밸브(31), 연료 펌프(34) 및 스로틀 밸브 구동 액추에이터(45)에 접속되어 있다. ECU(61)는, 이들 액추에이터를 제어하는 제어 신호를 출력 포트(67)로부터 출력하여, 내연 기관(1)의 운전을 제어한다.
도 3은, 기관 본체(10) 및 기관 본체(10)에 인접하여 배치된 변속기의 부분 단면 측면도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 기관 본체(10)는, 각 뱅크(11a, 11b)의 실린더(13)의 정렬 방향으로 연장되는 크랭크샤프트(23)를 구비한다.
크랭크샤프트(23)는, 복수의 크랭크 저널(24)을 구비하고, 이들 크랭크 저널(24)은 실린더 블록(11)에 배치된 크랭크 베어링(25)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 또한, 크랭크샤프트(23)는, 커넥팅 로드(도시 생략)를 개재하여 각 실린더의 피스톤(14)에 연결되는 커넥팅 로드 저널(26)을 구비한다. 크랭크샤프트(23)에는 실린더(13)의 수와 동수의 커넥팅 로드 저널(26)이 마련된다. 크랭크샤프트(23)의 일방의 단부측의 커넥팅 로드 저널(26)은 1번 실린더(13#1)의 피스톤(14)에 연결된다. 한편, 크랭크샤프트(23)의 타방의 단부측의 커넥팅 로드 저널(26)은 6번 실린더(13#6)의 피스톤(14)에 연결된다. 도 3 중의 커넥팅 로드 저널(26)을 나타내는 참조 번호 중의 괄호는, 그 커넥팅 로드 저널(26)이 연결되는 피스톤(14)이 배치되는 실린더(13)의 번호를 나타내고 있다. 또한, 커넥팅 로드 저널(26)은, 그 축선이 크랭크 저널(24)의 축선(크랭크샤프트(23)의 축선)으로부터 편심하도록 구성된다.
내연 기관(1)의 기관 본체(10)에는 변속기(80)가 인접하여 배치된다. 변속기(80)는, 5번 실린더(13#5) 및 6번 실린더(13#6)측의 측면상에 있어서 기관 본체(10)에 인접하여 배치된다. 크랭크샤프트(23)의 6번 실린더측의 단부는, 플라이 휠(81)을 개재하여 변속기(80)에 연결된다. 도시한 예에서는, 변속기(80)는, 토크 컨버터(82)를 구비하는 오토매틱 트랜스미션이지만, 메뉴얼 트랜스미션이나, CVT 등의 다른 오토매틱 트랜스미션이어도 된다. 변속기(80)는 볼트 등에 의해 기관 본체(10)에 고정되어 있다.
<진동 소음의 발생 메커니즘>
상기 서술한 바와 같이 구성된 내연 기관(1) 및 변속기(80)를 포함하는 파워 트레인에서는, 내연 기관(1)의 운전 상태(예를 들면 가속 시)에 따라서는, 덜컹거리는 불쾌한 소음 및 진동(이하, 「진동 소음」이라고도 함)이 발생한다. 이와 같은 진동 소음이 발생하는 메커니즘은 주로 이하와 같다고 생각되고 있다.
내연 기관(1)의 각 연소실(15)에서의 혼합기의 연소에 의해, 피스톤(14) 및 커넥팅 로드를 개재하여, 크랭크샤프트(23)에는 하방향(즉, 연소실(15)로부터 크랭크샤프트(23)를 향하는 방향)의 힘이 가해진다. 이 결과, 크랭크샤프트(23)에는 휨 응력이 가해진다. 크랭크샤프트(23)에 휨 응력이 가해지면, 크랭크샤프트(23)를 지지하는 크랭크 베어링(25)에는 하방향의 힘이 가해진다.
복수의 크랭크 베어링(25) 중 변속기측의 크랭크 베어링(25a)에 하방향의 힘이 가해지면, 변속기측의 실린더 블록(11)이 변형된다. 구체적으로는, 실린더 블록(11)은, 변속기(80)측의 측면에 있어서, 크랭크샤프트(23)의 상측(실린더 헤드(12)측)과 하측(오일 팬측)이 서로로부터 멀어지도록 변형된다.
도 4는, 변속기(80)의 케이스(이하, 「변속기 케이스」라고도 함)(83)의 측면도이다. 도 4에 나타낸 측면은, 변속기(80)의 측면 중, 실린더 블록(11)에 연결되는 측의 측면이다. 도 4에 실선으로 나타낸 상태는, 실린더 블록(11)이 변형되고 있지 않을 때, 예를 들면 내연 기관(1)이 정지하고 있을 때에 있어서의 변속기 케이스(83)의 형상을 나타내고 있다.
한편, 도 4 중 파선은, 혼합기의 연소가 수반하는 가진력이 작용하여 실린더 블록(11)이 변형되고 있을 때의 변속기 케이스(83)의 형상을 나타내고 있다. 실린더 블록(11)은 상기 서술한 바와 같이 크랭크샤프트(23)의 상측과 하측이 서로로부터 멀어지도록 변형되고, 이에 따라 실린더 블록(11)에 연결된 변속기 케이스(83)의 기관 본체(10)측의 영역이 상하로 신축하도록 변형된다. 이와 같이 변속기 케이스(83)가 기관 본체(10)측의 영역에 있어서 상하로 신축하도록 변형됨으로써, 상기 서술한 덜거덕 덜거덕이라는 진동 소음이 발생한다.
<진동 소음 대책>
상기 서술한 바와 같이 진동 소음은, 변속기측의 실린더에 있어서의 혼합기의 연소에 따른 가진력이 큰 것에 의해 발생한다. 바꿔 말하면, 변속기측의 실린더에 있어서의 혼합기의 연소에 따른 가진력이 작으면, 진동 소음을 저감시킬 수 있다. 본 실시 형태에서는, 예를 들면, 5번 실린더(13#5) 및 6번 실린더(13#6)에 있어서의 혼합기의 연소에 따라 발생하는 가진력을 작게 하면, 진동 소음을 저감시킬 수 있다.
특정의 실린더(13)에 있어서의 연소에 따른 가진력을 저감하는 방법으로서는, 그 실린더에 있어서의 점화 플러그(16)에 의한 점화 시기를 다른 실린더보다 지각시키는 것이 생각된다. 점화 시기를 지각시키면, 연소에 따라 발생한 열 에너지 중 운동 에너지(크랭크샤프트(23)의 회전 에너지)로 변환되는 비율이 낮아지기때문에, 크랭크샤프트(23)에 가해지는 가진력이 작아진다. 따라서, 5번 실린더(13#5) 및 6번 실린더(13#6)에 있어서의 점화 시기를, 다른 실린더에 있어서의 점화 시기보다 지각시킴으로써, 진동 소음을 저감시킬 수 있다.
도 5는, 단위 크랭크각당의 열 발생량의 변화량(dQ/dθ. 이하, 「열 발생률」이라고도 함)의 크랭크각 추이를 나타내는 도면이다. 도면 중의 선은, 상이한 점화 시기에 있어서의 열 발생률의 추이를 나타내고 있다. 선 MBT는, MBT에 있어서 점화 플러그(16)에 의한 점화가 행해진 경우의 열 발생률의 추이를 나타내고 있으며, 선 MBT-2는, MBT보다 2도 지각된 시기에 점화가 행해진 경우의 열 발생률의 추이를 나타내고 있다. 그 외, 선 MBT-4 내지 선 MBT-12는, MBT보다 4도 지각된 시기로부터 12도 지각된 시기에 점화가 행해진 경우의 추이를 각각 나타내고 있다.
연소에 따른 가진력은 열 발생률의 최대값이 커질수록 커진다. 따라서, 진동 소음도, 열 발생률의 최대값이 커질수록 커진다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 점화 시기가 지각될수록 열 발생률의 최대값은 작아지며, 따라서 진동 소음도 작아진다.
그런데, 점화 시기를 지각시키면, 상기 서술한 바와 같이 연소에 따라 발생된 열에너지 중 운동 에너지로 변환되는 비율이 낮아지기 때문에, 열효율이 나빠진다. 따라서, 5번 실린더(13#5) 및 6번 실린더(13#6)에 있어서의 점화 시기를 지각시키면, 진동 소음을 저감시킬 수는 있지만, 결과적으로 연비의 악화를 초래하게 된다.
<연소실의 형상>
따라서, 본 실시 형태와 관련된 내연 기관에서는, 복수의 실린더(13) 중 가장 변속기측에 위치하는 변속기측 실린더에 있어서의 중앙 높이가, 변속기측 실린더 이외 중 적어도 하나의 실린더인 통상 실린더에 있어서의 중앙 높이보다 높아지고 또한 변속기측 실린더에 있어서의 주변 높이가 통상 실린더에 있어서의 주변 높이보다 낮아지도록 연소실(15)이 형성된다. 여기서, 중앙 높이는, 흡기 밸브(21)의 밸브체(21a)의 중심을 지나 각 실린더(13)의 둘레 방향으로 연장되는 가상 원통면(VC)보다 내측의 영역에 있어서의 피스톤(14)이 상사점에 있을 때의 연소실(15)의 높이의 평균값을 의미한다. 또한, 주변 높이는, 가상 원통면(VC)보다 외측의 영역에 있어서의 피스톤(14)이 상사점에 있을 때의 연소실(15)의 높이의 평균값을 의미한다.
도 6은, 연소실(15)측에서 본 피스톤(14)의 평면도이다. 또한, 도 7은, 1번 실린더(13#1)로부터 4번 실린더(13#4)(이하, 본 실시 형태에 있어서는 「통상 실린더」라고도 함)에 있어서의 실린더(13) 상부(실린더 헤드 근방)의 단면도이다. 도 7의 (a)는, 피스톤(14)의 축선 XP를 지나 동일 뱅크의 실린더(13)의 정렬 방향으로 연장되는 단면(이하, 「정렬 방향 단면」이라고도 함)에 있어서의 단면도이며, 도 6의 선 A-A를 따라 본 단면도이다. 도 7의 (b)는, 피스톤(14)의 축선 XP을 지나 실린더(13)의 정렬 방향에 대하여 수직으로 연장되는 단면(이하, 「수직 방향 단면」이라고도 함)에 있어서의 단면도이며, 도 6의 선 B-B 및 도 7의 (a)의 선 B-B를 따라 본 단면도이다. 도 7의 (c)는, 일방의 흡기 밸브(21)의 밸브체(21a)의 중심을 지나 실린더(13)의 정렬 방향에 대하여 수직으로 연장되는 단면에 있어서의 단면도이며, 도 6의 선 C-C 및 도 7의 (a)의 선 C-C를 따라 본 단면도이다.
도 6 및 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 1번 실린더(13#1) 내지 4번 실린더(13#4)의 피스톤(이하, 「통상 피스톤」이라고도 함)(14)의 정상면에는, 평탄부(91)와, 중앙 홈(92)과, 융기부(93)와, 경사부(94)와, 흡기 밸브용 리세스(95)와, 배기 밸브용 리세스(96)가 마련된다.
평탄부(91)는, 피스톤(14)의 정상면에 형성됨과 함께 피스톤(14)의 축선 XP에 대하여 수직으로 연장된다. 평탄부(91)는, 피스톤(14)의 외주 근방에 마련된다.
중앙 홈(92)은, 피스톤(14)의 정상면의 중심에 마련된다. 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 중앙 홈(92)은, 실린더(13)의 정렬 방향의 폭쪽이, 실린더(13)의 정렬 방향에 대하여 수직인 방향(이하, 「정렬 수직 방향」이라고도 함)의 폭보다 커지도록 형성된다. 또한, 중앙 홈(92)은, 평탄부(91)가 위치하는 평면으로부터 하방의 높이를 깊이라고 칭하면, 피스톤(14)의 중심에 있어서 가장 깊고, 피스톤(14)의 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 멀어짐에 따라 서서히 얕아지도록 형성된다.
특히, 본 실시 형태에서는, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 중앙 홈(92)은, 그 바닥면이 정렬 방향 단면에 있어서 전체적으로 만곡하도록 형성된다. 중앙 홈(92)은, 그 바닥면이, 정렬 방향 단면에 있어서, 전체에 걸쳐 동일한 곡률 반경으로 만곡하도록 형성되어도 되고, 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 곡률 반경이 서서히 변화되도록(예를 들면 커지도록) 형성되어도 된다. 그러나, 중앙 홈(92)은, 그 바닥면이 정렬 방향 단면에 있어서 중심으로부터 양 가장자리를 향해 직선적으로 연장되도록 형성되어도 되고, 부분적으로 만곡하도록 형성되어도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 중앙 홈(92)은, 그 바닥면이 수직 방향 단면에 있어서 중심으로부터 양 가장자리를 향해 직선적으로 연장되도록 형성된다. 그러나, 중앙 홈(92)은, 그 바닥면이 수직 방향 단면에 있어서 전체적으로 또는 부분적으로 만곡하도록 형성되어도 된다.
융기부(93)는, 실린더(13)의 정렬 방향에 있어서 중앙 홈(92)의 양측에 마련된다. 융기부(93)는, 평탄부(91)보다 상방으로 돌출되도록 형성된다. 따라서, 중앙 홈(92)의 바닥면은, 그 일부가 평탄부(91)보다 상방에 위치한다.
경사부(94)는, 실린더(13)의 정렬 방향에 있어서 융기부(93)의 직경 방향 외측에 마련된다. 경사부(94)는, 융기부(93)로부터 직경 방향 외측을 향해 하방향 (크랭크샤프트(23)측)으로 경사지도록 구성된다. 경사부(94)는, 그 외주에 있어서의 높이가 평탄부(91)의 높이와 동일한 높이가 되도록 형성된다.
흡기 밸브용 리세스(95)는, 평탄부(91)로부터 하방으로 움푹 들어가도록 형성된다. 또한, 흡기 밸브용 리세스(95)는, 피스톤(14)이 상사점에 있을 때에 흡기 밸브(21)의 밸브체(21a)의 일부와 대향하는 위치에 형성된다. 본 실시 형태에서는, 하나의 실린더(13)당 2개의 흡기 밸브(21)가 마련되는 점에서, 각 피스톤(14)에는 2개의 흡기 밸브용 리세스(95)가 마련된다. 흡기 밸브용 리세스(95)는, 흡기 밸브(21)의 축선 XI에 대하여 대략 수직으로 연장되는 경사면을 가지고, 이 경사면은 중앙 홈(92)의 정렬 수직 방향측의 가장자리부까지 연장되도록 구성된다. 따라서, 흡기 밸브용 리세스(95)는, 피스톤(14)이 흡기 상사점에 있을 때에 흡기 밸브(21)와 피스톤(14)이 간섭하지 않도록 피스톤(14)의 정상면에 마련된다.
배기 밸브용 리세스(96)는, 평탄부(91)로부터 하방으로 움푹 들어가도록 형성된다. 또한, 배기 밸브용 리세스(96)는, 피스톤(14)이 상사점에 있을 때에 배기 밸브(22)의 밸브체(22a)의 일부와 대향하는 위치에 형성된다. 본 실시 형태에서는, 하나의 실린더(13)당 2개의 배기 밸브(22)가 마련되는 점에서, 각 피스톤(14)에는 2개의 배기 밸브용 리세스(96)가 마련된다. 배기 밸브용 리세스(96)는, 배기 밸브(22)의 축선 XE에 대하여 대략 수직으로 연장되는 경사면을 가지고, 이 경사면은 중앙 홈(92)의 정렬 수직 방향측의 가장자리부까지 연장되도록 구성된다. 따라서, 배기 밸브용 리세스(96)는, 피스톤(14)이 흡기 상사점에 있을 때에 배기 밸브(22)와 피스톤(14)이 간섭하지 않도록 피스톤(14)의 정상면에 마련된다.
도 8은, 5번 실린더(13#5) 및 6번 실린더(13#6)(이하, 본 실시 형태에 있어서는 「변속기측 실린더」라고도 함)에 있어서의 실린더(13) 상부(실린더 헤드 근방)의 단면도이다. 도 8의 (a)는, 정렬 방향 단면에 있어서의 도 7의 (a)와 마찬가지의 단면도이다. 도 8의 (b)는, 수직 방향 단면에 있어서의 도 7의 (b)와 마찬가지의 단면도이며, 도 8의 (a)의 선 B-B를 따라 본 단면도이다. 도 8의 (c)는, 일방의 흡기 밸브(21)의 밸브체의 중심을 지나 실린더(13)의 정렬 방향에 대하여 수직으로 연장되는 단면에 있어서의, 도 7의 (c)와 마찬가지의 단면도이며, 도 8의 (a)의 선 C-C를 따라 본 단면도이다.
도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 변속기측 실린더의 피스톤(이하, 「변속기측 피스톤」이라고도 함)(14')도, 기본적으로는 도 6 및 도 7에 나타낸 1번 실린더(13#1) 내지 4번 실린더(13#4)의 피스톤(통상 피스톤)(14)과 마찬가지로 형성된다. 따라서, 변속기측 피스톤(14')의 정상면에는, 평탄부(91)와, 중앙 홈(92)과, 융기부(93)와, 경사부(94)와, 흡기 밸브용 리세스(95)와, 배기 밸브용 리세스(96)가 마련된다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 변속기측 피스톤(14')에도, 중앙 홈(92)은, 피스톤(14)의 중심에 있어서 가장 깊고, 피스톤(14)의 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 멀어짐에 따라 서서히 얕아지도록 형성된다. 그러나, 도 7과 도 8을 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 변속기측 피스톤(14')의 중앙 홈(92)은, 통상 피스톤(14)의 중앙 홈(92)에 비하여, 피스톤(14)의 중심에 있어서 평탄부(91)가 위치하는 평면으로부터의 깊이가 깊어지도록 형성된다. 추가해, 변속기측 피스톤(14')의 중앙 홈(92)은, 통상 피스톤(14)의 중앙 홈(92)에 비하여, 평균적인 깊이가 깊어지도록 형성된다.
또한, 변속기측 피스톤(14')에서도, 중앙 홈(92)은, 정렬 방향 단면에 있어서 전체적으로 만곡하도록 형성된다. 중앙 홈(92)은, 정렬 방향 단면에 있어서, 전체에 걸쳐 동일한 곡률 반경으로 만곡하도록 형성되어도 되고, 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 곡률 반경이 서서히 변화되도록(예를 들면 커지도록) 형성되어도 된다.
또한, 변속기측 피스톤(14')에서도, 실린더(13)의 정렬 방향에 있어서 중앙 홈(92)의 양측에 융기부(93)가 마련된다. 변속기측 피스톤(14')의 융기부(93)는, 통상 피스톤(14)의 융기부(93)에 비해, 평탄부(91)로부터의 상방으로의 돌출량이 커지도록 형성된다. 추가해, 본 실시 형태에서는, 변속기측 피스톤(14')의 융기부(93)는, 통상 피스톤(14)의 융기부(93)에 비해, 직경 방향 내측에 위치하도록 형성된다. 따라서, 변속기측 피스톤(14')의 중앙 홈(92)의 곡률 반경은, 통상 피스톤(14)의 중앙 홈(92)의 곡률 반경에 비해 평균적으로 작다. 특히, 본 실시 형태에서는, 변속기측 피스톤(14')의 중앙 홈(92)의 어느 부분의 곡률 반경은, 통상 피스톤(14)의 중앙 홈(92)이 대응하는 부분의 곡률 반경에 비해 작다.
또한, 변속기측 피스톤(14')에 있어서도, 중앙 홈(92)은, 그 바닥면이 정렬 방향 단면에 있어서 중심으로부터 양 가장자리를 향해 직선적으로 연장되도록 형성되어도 되고, 부분적으로 만곡하도록 형성되어도 된다. 이 경우, 변속기측 피스톤(14')에 있어서의 중앙 홈(92)의 경사면의 평탄부(91)의 평면에 대한 각도는, 통상 피스톤(14)에 있어서의 중앙 홈(92)의 경사면의 평탄부(91)의 평면에 대한 각도보다 크다.
변속기측 피스톤(14')의 경사부(94)도, 융기부(93)로부터 직경 방향 외측을 향해 하방향으로 경사지도록 구성된다. 본 실시 형태에서는, 평탄부(91)가 위치하는 평면에 대한 변속기측 피스톤(14')의 융기부(93)의 경사 각도는, 통상 피스톤(14)의 융기부(93)의 경사 각도보다 크다.
한편, 본 실시 형태에서는, 실린더 헤드(12)는, 실린더(13)를 덮도록 위치하는 부분은 실린더(13) 사이에서 동일한 형상이 되도록 형성된다. 따라서, 변속기측 실린더에서도 통상 실린더에서도, 각 연소실(15)을 획정하는 실린더 헤드(12)의 형상은 동일하다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 연소실(15)을 획정하는 피스톤(14)의 정상면의 형상만이, 변속기측 실린더에서도 통상 실린더에서도 상이하게 된다.
여기서, 상기 서술한 바와 같이, 피스톤(14)이 상사점에 있을 때에 흡기 밸브(21)의 밸브체(21a)의 중심 CI를 지나 각 실린더의 둘레 방향으로 연장되는 가상적인 원주면을 가상 원주면 VC라고 한다. 추가해, 가상 원통면(VC)보다 직경 방향 내측의 영역에 있어서의 피스톤(14)이 상사점에 있을 때의 연소실(15)의 높이(상하 방향의 길이)의 평균을 중앙 높이라고 칭하고, 가상 원통면(VC)보다 직경 방향 외측의 영역에 있어서의 피스톤(14)이 상사점에 있을 때의 연소실(15) 내의 높이의 평균을 주변 높이라고 칭한다. 또한, 가상 원통면(VC)보다 직경 방향 내측의 영역에 있어서의 피스톤(14)이 상사점에 있을 때의 연소실(15)의 용적을 중앙 용적이라고 칭하고, 가상 원통면(VC)보다 직경 방향 외측의 영역에 있어서의 피스톤(14)이 상사점에 있을 때의 연소실(15) 내의 용적을 주변 용적이라고 칭한다.
본 실시 형태에서는, 피스톤(14)의 상면이 상기 서술한 바와 같이 구성되어 있음으로써, 피스톤(14)이 상사점에 있을 때의 연소실(15)의 중앙 높이는, 통상 실린더에 비해 변속기측 실린더쪽이 높다. 또한, 피스톤(14)이 상사점에 있을 때의 연소실(15)의 주변 높이는, 통상 실린더에 비해 변속기측 실린더쪽이 낮다.
추가해, 피스톤(14)이 상사점에 있을 때의 연소실(15)의 용적은, 모든 기통에서 대략 동일하다. 그러나, 피스톤(14)의 상면이 상기 서술한 바와 같이 구성되어 있음으로써, 변속기측 실린더에 있어서의 중앙 용적은, 통상 실린더에 있어서의 중앙 용적보다 크다. 또한, 변속기측 실린더에 있어서의 주변 용적은, 통상 실린더에 있어서의 주변 용적보다 작다.
<작용·효과>
이어서, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 본 실시 형태와 관련된 내연 기관(1)에 있어서의 작용·효과에 대하여 설명한다. 도 9는, 변속기측 실린더의 연소실(15) 내에 있어서의 혼합기의 연소의 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 도 10은, 화염의 확산 상태와 화염 외주면의 면적과의 관계를 나타내는 도면이다. 추가해, 도 11은, 열 발생률의 크랭크각 추이를 나타내는 도면이다. 도 10 및 도 11에 있어서, 실선은, 변속기측 실린더에 있어서의 관계 및 추이를 나타내고, 파선은 통상 실린더에 있어서의 관계 및 추이를 나타내고 있다.
도 9의 (a)는, 점화 플러그(16)에 의한 혼합기로의 점화가 행해진 직후의 연소실(15) 내의 모습을 나타내고 있다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 혼합기로의 점화 직후는, 점화에 의해 발생한 화염(F)가 동심원 형상으로 확산되고 있다. 특히, 변속기측 실린더에서는 피스톤(14)의 중앙 홈(92)이 깊고, 가상 원통면(VC) 내에 있어서 연소실(15)의 높이가 높기 때문에, 화염(F)의 진행면(불길이 확산되어 나가는 화염의 외주면)(FS)이 피스톤(14)의 벽면에 접촉하는 것을 늦출 수 있다. 이 때문에, 도 10에 나타낸 바와 같이, 보어 직경에 대한 화염 반경의 비율이 0.2 내지 0.5의 영역에서는, 통상 실린더에 비해, 변속기측 실린더쪽이 화염 진행면(FS)의 면적이 크다. 이 결과, 도 11에 나타낸 바와 같이, 크랭크각이 0도 내지 5도 정도의 열 발생률이 상승하고 있는 영역에 있어서의 열 발생률(dQ/dθ)의 최대 상승 속도는, 변속기측 실린더쪽이 통상 실린더에 비해 빠르다.
도 9의 (b)는, 연소실(15) 내에 있어서의 혼합기의 연소가 어느 정도 진행된 후에 있어서의 연소실(15) 내의 모습을 나타내고 있다. 화염의 하면은 피스톤(14)의 상면(중앙 홈(92)의 상면)과 접촉하고 있기 때문에, 화염의 진행면(FS)은 도면 중에 화살표로 나타낸 바와 같이 연소실(15)의 직경 방향으로 진행되고 있다. 여기서, 상기 서술한 바와 같이, 변속기측 실린더에서는 가상 원통면(VC)보다 외측의 영역에서는 연소실(15)의 높이가 낮다. 이 때문에, 도 9의 (b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 혼합기의 연소가 어느 정도 진행되면, 통상 실린더에 비해, 변속기측 실린더쪽이 화염 진행면(FS)의 면적이 작아진다. 이것은, 도 10에 있어서, 보어 직경에 대한 화염 반경의 비율을 0.6 이상인 영역에서는, 통상 실린더에 비해, 변속기측 실린더쪽이 화염 진행면(FS)의 면적이 작은 것으로부터도 알 수 있다.
특히, 열 발생률이 피크가 되는 시기의 화염 진행면(FS)은, 통상, 가상 원통면(VC)보다 외측까지 도달하고 있다. 따라서, 변속기측 실린더에서는, 열 발생률이 피크가 되는 시기의 전후에서는, 연소실(15)의 높이가 낮고, 따라서 화염 진행면(FS)의 면적이 작다. 이 결과, 도 11에 나타낸 바와 같이, 열 발생률이 피크가 되는 영역 근방에 있어서는, 변속기측 실린더에서는 열 발생률은 대부분 상승하지 않고, 결과적으로 변속기측 실린더에 있어서의 열 발생률의 최대값은 통상 실린더에 있어서의 열 발생률의 최대값보다 낮아진다.
상기 서술한 바와 같이, 연소에 따른 가진력은 열 발생률의 최대값이 커질수록 커진다. 본 실시 형태에서는, 변속기측 실린더에 있어서 열 발생률의 최대값을 낮게 할 수 있기 때문에, 변속기측 실린더에 있어서 연소에 따른 가진력을 작게 할 수 있어, 결과적으로 진동 소음을 저감시킬 수 있다.
또한, 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 변속기측 실린더에서는 통상 실린더에 비해 열 발생률의 최대값이 낮아지지만, 열 발생률이 커지고 있는 기간은 변속기측 실린더와 통상 실린더에서와 마찬가지이다. 이 때문에, 점화 시기를 지각한 경우와 같이 열 발생률이 커지고 있는 기간이 전체적으로 지각측으로 시프트하는 경우가 없고, 따라서 변속기측 실린더와 통상 실린더에서 열 효율은 대부분 바뀌지 않는다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 점화 시기를 지각한 경우와 같이 연비가 악화되어 버리는 것이 억제된다. 이상으로부터, 본 실시 형태에 의하면, 연비의 악화를 억제하면서, 내연 기관의 운전중에 발생하는 진동 소음을 저감시킬 수 있다.
<변형예>
상기 실시 형태에서는, 5번 실린더(13#5)와 6번 실린더(13#6)와의 2개의 실린더(13)의 연소실(15)이, 중앙 높이가 상대적으로 높고 또한 주변 높이가 상대적으로 낮은 동일 형상으로 형성되고, 그 이외의 실린더의 연소실(15)이, 중앙 높이가 상대적으로 낮고 또한 주변 높이가 상대적으로 높은 동일 형상으로 형성되어 있다.
그러나, 6번 실린더(13#6)의 연소실(15)만이, 변속기측 실린더로서, 중앙 높이가 상대적으로 높고 또한 주변 높이가 상대적으로 낮아지도록 형성되고, 그 이외의 실린더의 연소실(15)이, 통상 실린더로서, 중앙 높이가 상대적으로 낮고 또한 주변 높이가 상대적으로 높은 동일 형상으로 형성되어도 된다. 혹은, 4번 실린더(13#4) 내지 6번 실린더(13#6)의 3개의 실린더(13)의 연소실(15)이, 변속기측 실린더로서, 중앙 높이가 상대적으로 높고 또한 주변 높이가 상대적으로 낮은 동일형상으로 형성되며, 그 이외의 실린더의 연소실(15)이, 중앙 높이가 상대적으로 낮고 또한 주변 높이가 상대적으로 높은 동일 형상으로 형성되어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는 내연 기관(1)은 V형 6기통이지만, 상기 서술한 바와 같이 내연 기관(1)은, 직렬형이나 수평 대향형의 내연 기관이어도 되고, 3기통, 4기통, 8기통, 10기통 등, 6기통 이외의 다른 기통수의 내연 기관이어도 된다. 예를 들면, 직렬 4기통의 내연 기관에서는, 가장 변속기측의 4번 실린더(13#4)의 연소실(15)이, 변속기측 실린더로서, 중앙 높이가 상대적으로 높고 또한 주변 높이가 상대적으로 낮아지도록 형성되고, 그 이외의 실린더의 연소실(15)이, 통상 실린더로서, 중앙 높이가 상대적으로 낮고 또한 주변 높이가 상대적으로 높은 동일 형상으로 형성된다. 혹은, 변속기측의 3번 실린더(13#3) 및 4번 실린더(13#4)의 연소실(15)이, 변속기측 실린더로서, 중앙 높이가 상대적으로 높고 또한 주변 높이가 상대적으로 낮은 동일 형상으로 형성되며, 그 이외의 실린더의 연소실(15)이, 통상 실린더로서, 중앙 높이가 상대적으로 낮고 또한 주변 높이가 상대적으로 높은 동일 형상으로 형성되어도 된다.
어느 쪽이든, 내연 기관(1)은, 복수의 실린더 중 가장 변속기측에 위치하는 변속기측 실린더의 연소실(15)이, 중앙 높이가 상대적으로 높고 또한 주변 높이가 상대적으로 낮아지도록 형성되며, 복수의 실린더 중 변속기로부터 가장 떨어져 위치하는 실린더를 포함하는 통상 실린더의 연소실(15)이, 중앙 높이가 상대적으로 낮고 또한 주변 높이가 상대적으로 높아지도록 형성되면, 어떻게 형성되어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 중앙 높이 및 주변 높이는 2단계로 변화되고 있다(1번 실린더(13#1) 내지 4번 실린더(13#4)와, 5번 실린더(13#5) 및 6번 실린더(13#6)와의 2단계). 그러나, 중앙 높이 및 주변 높이는 다단계로 변화되도록 구성되어도 된다. 예를 들면, 3번 실린더(13#3) 및 4번 실린더(13#4)의 연소실(15)은 5번 실린더(13#5) 및 6번 실린더(13#6)의 연소실(15)보다 중앙 높이가 낮고 또한 주변 높이가 높아지도록 형성되며, 또한, 1번 실린더(13#1) 및 2번 실린더(13#2)의 연소실(15)은 3번 실린더(13#3) 및 4번 실린더(13#4)의 연소실(15)보다 중앙 높이가 낮고 또한 주변 높이가 높아지도록 형성되어도 된다.
혹은, 모든 실린더(13)의 연소실(15)에 있어서 중앙 높이 및 주변 높이가 서로 상이하도록 형성되어도 된다. 이 경우, 각 연소실(15)은, 인접하는 2개의 실린더 중 변속기측의 실린더의 연소실(15)의 중앙 높이가 변속기측과는 반대측의 실린더(13)의 연소실(15)의 중앙 높이보다 높고 또한 인접하는 2개의 실린더 중 변속기측의 실린더의 연소실(15)의 주변 높이가 변속기측과는 반대측의 실린더(13)의 연소실(15)의 주변 높이보다 낮아지도록 형성된다.
어느 쪽이든, 연소실(15)은, 인접하는 2개의 실린더 중 변속기측의 실린더(13)의 연소실(15)의 중앙 높이가 변속기측과는 반대측의 실린더의 연소실의 중앙 높이 이상이 되고 또한 인접하는 2개의 실린더 중 변속기측의 실린더의 연소실의 주변 높이가 변속기측과는 반대측의 실린더(13)의 연소실(15)의 주변 높이 이하가 되도록 형성되면, 어떻게 형성되어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 실린더 헤드(12)는, 실린더(13)를 덮도록 위치하는 부분은 실린더(13) 사이에서 동일한 형상이 되도록 형성된다. 그러나, 복수의 실린더 중 가장 변속기측에 위치하는 변속기측 실린더의 연소실(15)이, 중앙 높이가 상대적으로 높고 또한 주변 높이가 상대적으로 낮아지도록 형성되며, 복수의 실린더 중 변속기로부터 가장 떨어져 위치하는 실린더를 포함하는 통상 실린더의 연소실(15)이, 중앙 높이가 상대적으로 낮고 또한 주변 높이가 상대적으로 높아지도록 형성되면, 실린더 헤드(12)는 실린더(13) 사이에서 상이한 형상이 되도록 형성되어도 된다.
추가해, 상기 실시 형태에서는, 내연 기관(1)의 기관 본체(10)에 변속기(80)가 인접하여 배치된 경우를 나타내고 있다. 그러나, 변속기(80) 대신에, 내연 기관(1)을 탑재한 차량의 파워 트레인의 일부를 구성하는 변속기(80)와는 상이한 파워 트레인 구성 부품이 기관 본체(10)에 인접하여 배치되어도 된다. 이 경우, 파워 트레인 구성 부품은, 변속기 케이스와 같은 케이스에 수용되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같은 파워 트레인 구성 부품으로서는, 예를 들면, 전동기, 발전기, 전동 발전기, 하이브리드 차량의 동력 분할 기구, 감속기 등을 들 수 있다. 이들을 정리하면, 내연 기관(1)은, 내연 기관(1) 이외의 파워 트레인 구성 부품이 인접하여 배치되어 있는 내연 기관이라고 할 수 있다.
1 내연 기관
10 기관 본체
11 실린더 블록
12 실린더 헤드
13 실린더
14 피스톤
15 연소실
17 흡기 포트
18 배기 포트
21 흡기 밸브
22 배기 밸브

Claims (7)

  1. 복수의 실린더를 가짐과 함께 내연 기관 이외의 파워 트레인 구성 부품이 인접하여 배치되는 내연 기관으로서,
    흡기 밸브의 밸브체의 중심을 지나 각 실린더의 둘레 방향으로 연장되는 가상 원통면보다 내측의 영역에 있어서의 피스톤이 상사점에 있을 때의 연소실의 높이의 평균을 중앙 높이, 상기 가상 원통면보다 외측의 영역에 있어서의 상기 피스톤이 상사점에 있을 때의 상기 연소실의 높이의 평균을 주변 높이로 하면, 상기 연소실은, 상기 복수의 실린더 중 가장 상기 파워 트레인 구성 부품측에 위치하는 구성 부품측 실린더에 있어서의 중앙 높이가, 상기 구성 부품측 실린더 이외 중 적어도 하나의 실린더인 통상 실린더에 있어서의 중앙 높이보다 높아지고 또한 상기 구성 부품측 실린더에 있어서의 주변 높이가, 상기 통상 실린더에 있어서의 주변 높이보다 낮아지도록 형성되는, 내연 기관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통상 실린더는, 상기 파워 트레인 구성 부품으로부터 가장 떨어져 위치하는 실린더를 포함하는, 내연 기관.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연소실은, 인접하는 2개의 실린더 중 상기 파워 트레인 구성 부품측의 실린더에 있어서의 중앙 높이가 상기 파워 트레인 구성 부품측과는 반대측의 실린더에 있어서의 중앙 높이 이상이 되고 또한 상기 인접하는 2개의 실린더 중 상기 파워 트레인 구성 부품측의 실린더에 있어서의 주변 높이가 상기 파워 트레인 구성 부품측과는 반대측의 실린더에 있어서의 주변 높이 이하가 되도록 형성되는, 내연 기관.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연소실은, 실린더 헤드 및 피스톤에 의해 적어도 부분적으로 획정되며,
    각 연소실을 획정하는 상기 실린더 헤드의 형상은 상기 중앙 높이 및 상기 주변 높이에 관계없이 동일하며, 각 연소실을 획정하는 상기 피스톤의 형상은 상기 중앙 높이 및 상기 주변 높이에 따라 상이한 형상이 되는, 내연 기관.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 피스톤은, 당해 피스톤의 중심을 지나 상기 복수의 실린더가 나열되어 배치되는 방향으로 연장되는 단면에 있어서, 그 상면 중앙에 홈을 구비하고,
    상기 피스톤은, 상기 중앙 높이가 상대적으로 높은 실린더에서는 당해 중앙 높이가 상대적으로 낮은 실린더에 비하여 상기 피스톤의 홈의 평균적인 깊이가 깊어지도록 형성되는, 내연 기관.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 피스톤의 홈은, 당해 피스톤의 중심에 있어서 가장 깊어짐과 함께 당해 피스톤의 직경 방향 외측을 향해 서서히 얕아지도록 형성되고, 상기 중앙 높이가 상대적으로 높은 실린더에서는 당해 중앙 높이가 상대적으로 낮은 실린더에 비하여 상기 피스톤의 중심에 있어서의 홈의 깊이가 깊어지도록 형성되는, 내연 기관.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 피스톤은, 상기 홈의 외측에 있어서 그 상면이 직경 방향 외측을 향해 크랭크샤프트측으로 경사지는 경사부를 구비하는, 내연 기관.
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