WO2020100262A1 - エンジン及び作業機 - Google Patents

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敏紀 篠原
卓 鈴木
正典 石川
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/26—Pistons  having combustion chamber in piston head
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an engine and a work machine applicable as a power source of the work machine.
  • Patent Document 1 discloses a structure of a combustion chamber formed between inner peripheral surfaces of a cylinder and a cylinder head and an upper surface of a piston.
  • the present invention has a structure of a combustion chamber capable of reducing the quench area in the combustion chamber, facilitating the spread of flames in the combustion chamber, and reducing unburned substances remaining unburned in exhaust gas. Provide the engine.
  • An engine includes a cylinder block in which a cylinder is formed, a piston arranged so as to be capable of reciprocating in the cylinder, an inner peripheral surface of the cylinder arranged on an upper portion of the cylinder block, and An engine having a cylinder head forming a combustion chamber between the cylinder head and an upper surface of the piston, and an ignition plug arranged in the cylinder head, wherein an inner peripheral portion of the cylinder head has an inner peripheral surface of the cylinder. And an inner peripheral side portion formed so as to be flush with,
  • the piston is characterized in that an inclined portion that inclines from an upper surface of the piston toward a side surface is formed.
  • the quench area in the combustion chamber can be reduced, and the flame can be easily spread in the combustion chamber. This makes it possible to reduce unburned hydrocarbons (HC) and the like in the exhaust gas.
  • HC unburned hydrocarbons
  • Sectional drawing which shows the structure of the engine which concerns on embodiment.
  • the figure explaining the piston which comprises the engine combustion chamber which concerns on embodiment.
  • the figure explaining the combustion chamber structure of the engine which concerns on embodiment.
  • the figure explaining the combustion chamber structure of the engine which concerns on a comparative example.
  • the bottom view of the cylinder block which concerns on embodiment.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an engine (internal combustion engine) according to the embodiment.
  • the engine 3 includes a crankcase 5 having a lower part formed in an oil pan 6, and a cylinder block 7 integrally connected to the upper part of the crankcase 5 and inclined to one side.
  • the oil pan 6 is integrally formed with a mounting base 8 so as to project from the outer periphery of the oil pan 6.
  • a cylinder head 9 is attached to the upper end of the cylinder block 7, and a head cover 10 is attached to the upper end of the cylinder head 9.
  • crankshaft 11 is supported horizontally with respect to the crankcase 5, and the cylinder block 7 is arranged at a position inclined to the right side from the vertical line about the axis of the crankshaft 11. With such an arrangement, the total height of the engine 3 can be kept as low as possible.
  • the piston 13 housed in the cylinder 12 formed in the cylinder block 7 and the crank pin 11 a of the crank shaft 11 are connected via the connecting rod 14.
  • An oil dipper 15 is formed at the large end of the connecting rod 14, and is configured to scatter the stored oil 16 in the oil pan 6 while the crankshaft 11 is rotating.
  • An ignition plug 17 is attached to the cylinder head 9, and an electrode (hereinafter, referred to as a “tip portion”) of the ignition plug 17 projects into the combustion chamber 200 with the ignition plug 17 attached.
  • the valve operating device 20 that drives the intake valve 18a and the exhaust valve 18b to open and close is configured as a push rod / rocker arm type. That is, the intake tappet 22a and the exhaust tappet which are respectively lifted and lowered by the intake cam 21a and the exhaust cam 21b which are mounted on the camshaft 21 which is supported by the crankcase 5 and is decelerated from the crankshaft 11 via a timing gear (not shown). 22b, an intake push rod 23a and an exhaust push rod 23b, an intake rocker arm 24a connecting the intake push rod 23a and the exhaust push rod 23b to the intake valve 18a and the exhaust valve 18b, an exhaust rocker arm 24b, and the intake valve 18a and the exhaust gas. It is composed of valve springs 25a and 25b that bias the valve 18b in the closing direction.
  • the intake rocker arm 24a and the exhaust rocker arm 24b are housed in the rocker chamber 26 formed between the cylinder head 9 and the head cover 10, and the intake tappet 22a and the exhaust tappet 22b, the intake push rod 23a, and the exhaust push rod 23b are the cylinder block. 7 and the cylinder head 9 are housed in the rod chamber 27 formed in the inclined side wall, that is, the lower side wall.
  • the breather pipe 33 connects the rocker chamber 26 to the air cleaner of the intake system (not shown).
  • FIG. 2 is a view for explaining the structure of the piston 13 that forms the combustion chamber 200 of the engine 3 according to the embodiment, 2A is a top view of the piston 13, 2B is a side sectional view of the piston 13, and 2C is a broken line of 2B. It is an enlarged view of the part 201.
  • the first ring groove 251, the second ring groove 252, and the third ring groove are arranged in this order from the upper surface 13a of the piston 13 downward.
  • 253 is provided on the outer peripheral surface (side surface) of the piston 13.
  • a portion of the outer peripheral surface (side surface) of the piston 13 from the upper surface 13a of the piston 13 to the upper edge of the first ring groove 251 (upper surface of the first piston ring 261) is called a top land portion 264.
  • the piston 13 is formed with an inclined portion 13b inclined from the upper surface 13a of the piston 13 toward the side surface.
  • the inclined portion 13b is formed from the upper surface 13a of the piston 13 toward the upper surface of the piston ring (upper surface of the first piston ring 261) mounted at the position closest to the upper surface 13a of the piston 13.
  • the diameter D2 of the upper surface 13a of the piston 13 is smaller than the outer diameter D1 of the piston 13, and the inclined portion 13b is formed with a predetermined curvature between the upper surface 13a of the piston and the upper edge of the first ring groove 251. It is composed of curved surfaces.
  • the flame propagating in the combustion chamber 200 spreads in the space 265 between the top land portion 264 of the piston 13 and the inner peripheral surface 12a of the cylinder 12, which is the peripheral portion of the combustion chamber 200.
  • the quench area can be further reduced by guiding the flame to the space 265 up to the upper surface of the sliding portion (first piston ring 261 (top ring)) with the cylinder 12.
  • a recess 266 is formed on the upper surface 13a of the piston 13 at a position facing the tip of the spark plug 17.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a structure of a combustion chamber 200 of the engine 3 according to the embodiment
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a structure of a combustion chamber of an engine according to a comparative example.
  • the engine 3 includes a cylinder block 7 in which a cylinder 12 is formed, a piston 13 reciprocally arranged in the cylinder 12, and an upper portion of the cylinder block 7. And a cylinder head 9 that forms a combustion chamber 200 between the inner peripheral surface 12a of the cylinder 12 and the upper surface 13a of the piston 13 that are arranged.
  • the spark plug 17 is arranged in the cylinder head 9 at a predetermined inclination angle ⁇ with respect to the axis line 205 (vertical axis line) of the piston 13.
  • the inner peripheral portion 9d of the cylinder head 9 has an inner peripheral side portion 9a formed so as to be flush with the inner peripheral surface 12a of the cylinder 12.
  • the inner peripheral side portion 9a is extended linearly upward in the vertical direction.
  • the structure of the combustion chamber 300 in the comparative example of FIG. 3B has a cylinder block 307 in which the cylinder 312 is formed, and a cylinder head 309 arranged above the cylinder block 307.
  • an overhanging portion 303 is formed which juts out in the horizontal direction with respect to the inner peripheral surface of the cylinder 312.
  • a gap 305 quenching area
  • the flame is cooled in the gap 305, so that the temperature of the flame decreases due to the quenching action, and unburned unburned substances easily remain. ..
  • the configuration corresponding to the overhanging portion 303 in the comparative example of FIG. 3B is eliminated, and the inner peripheral side portion that extends the inner peripheral portion 9d of the cylinder head 9 vertically upward 9a is formed.
  • the piston 13 is provided with the inclined portion 13b that is inclined from the upper surface 13a of the piston 13 toward the side surface.
  • the combustion chamber 200 of the present embodiment having the inner peripheral side portion 9a and the inclined portion 13b, it becomes possible to easily spread the flame in the combustion chamber.
  • the air-fuel mixture in the combustion chamber 200 is ignited by the spark ignition by the spark plug 17, and the flame generated thereby spreads radially to the peripheral portion of the combustion chamber 200, that is, the inner peripheral side portion 9a, the inclined portion 13b, and the top land portion. Since it rapidly propagates up to H.264 (2B in FIG. 2), the combustion of the air-fuel mixture in the entire combustion chamber 200 can be carried out quickly and reliably, and the quench area in the combustion chamber can be reduced, thereby reducing the exhaust gas. It becomes possible to reduce unburned hydrocarbons (HC) and the like. That is, by widening the relative distance between the inner peripheral portion of the cylinder head 9 and the piston 13, it is possible to suppress the temperature decrease of the flame due to the quenching action, and to reduce the unburned unburned substances. it can.
  • HC unburned hydro
  • an arc portion 9b formed in a direction away from the upper surface 13a of the piston 13 is formed at the upper end (upper portion) of the inner peripheral side portion 9a of the cylinder head 9.
  • One end of the arc portion 9b is integrally formed with the upper end (upper portion) of the inner peripheral side portion 9a without any step.
  • the inner peripheral portion 9d of the cylinder head 9 is located at a position where the tip of the ignition plug 17 projects into the combustion chamber 200, in a direction away from the upper surface 13a of the piston 13 (a direction away from the tip of the ignition plug 17). , And has a concave portion 9c formed in an arc shape.
  • One end of the arc portion 9b is integrally formed with the inner peripheral side portion 9a without any step, and the other end of the arc portion 9b is integrally formed with the recess 9c without any step.
  • the air-fuel mixture in the combustion chamber 200 is ignited by spark ignition by the spark plug 17, and the flame generated thereby spreads radially.
  • the flame caused by contact with the inner peripheral portion 9d of the cylinder head 9 is provided. It is possible to suppress the temperature decrease of 1) and to easily spread the flame into the combustion chamber 200 centering on the tip of the ignition plug 17.
  • FIG. 4 is a bottom view of the cylinder head 9 as seen from the electrode side of the ignition plug 17 of the cylinder head 9.
  • the ignition plug 17 is arranged in the cylinder head 9 at a predetermined inclination angle ⁇ with respect to the axis 205 (vertical axis), and the depth of the recess 9 c is the inclination of the ignition plug 17. It depends on the direction.
  • the depth of the recess 9c is such that the tip of the spark plug 17 is the inner peripheral portion. It is formed to be deeper than the depth of the recess 9c in the direction away from 9d (the direction of arrow B in FIGS. 3A and 4). As shown in FIG. 3A, the depth DP1 of the recess formed on the arrow A side with respect to the tip of the ignition plug 17 is set to be deeper than the depth DP2 of the recess formed on the arrow B side. Has been formed.
  • the depth DP1 of the recess 9c is set to be the recess in the direction in which the tip of the spark plug 17 separates from the inner peripheral portion 9d.
  • a recess 266 is formed on the upper surface 13 a of the piston 13 at a position facing the tip of the ignition plug 17, and the recess 266 is formed in a direction away from the tip of the ignition plug 17. ing.
  • the engine 3 can be applied as a power source for various work machines.
  • the working machine is, for example, a cultivator used for cultivating work for cultivating fields or the like, a pump device (water pump) used for various suction / drainage works, and a cleaning work for washing dirt with high-pressure sprayed water.
  • the present invention can be applied to a high-pressure washing machine, a spraying device (sprayer) used for spraying chemicals and the like, and a compaction device (compactor) used for compacting work such as pavement surface compaction.
  • the engine 3 according to the embodiment as a power source of a working machine (a cultivator, a water pump, a high-pressure washer, a sprayer, a compactor, etc.), unburned substances unburned in exhaust gas, such as hydrocarbons (HC), etc. It is possible to provide a working machine with reduced power consumption.
  • a working machine a cultivator, a water pump, a high-pressure washer, a sprayer, a compactor, etc.
  • unburned substances unburned in exhaust gas such as hydrocarbons (HC), etc. It is possible to provide a working machine with reduced power consumption.
  • the engine of the above embodiment is arranged such that a cylinder (for example, 12 in FIGS. 1 and 3A) in which a cylinder is formed and a cylinder block (for example, 7 in FIGS. 1 and 3A) are reciprocally movable.
  • the piston for example, 13 in FIGS. 1 and 3A
  • the inner peripheral surface of the cylinder (12) for example, 12a in FIG. 3A
  • the piston which are disposed on the cylinder block (7).
  • a cylinder head for example, 9 in FIGS. 1 and 3A
  • a combustion chamber for example, 200 in FIGS. 1 and 3A
  • An engine for example, 3 in FIG. 1 having an ignition plug (for example, 17 in FIGS. 1 and 3A) arranged in the cylinder head (9),
  • An inner peripheral portion (for example, 9d in FIG. 3A) of the cylinder head (9) is formed so as to be flush with an inner peripheral surface (12a) of the cylinder (12) (for example, as shown in FIG. 1, 9a) of FIG. 3A,
  • the piston (13) is formed with an inclined portion (for example, 13b in FIG. 3A) inclined from the upper surface (for example, 13a in FIGS. 1 and 3A) of the piston toward the side surface.
  • the engine of the configuration 1 it is possible to reduce the quench area in the combustion chamber, it is possible to easily spread the flame in the combustion chamber. This makes it possible to reduce unburned hydrocarbons (HC) and the like in the exhaust gas.
  • HC unburned hydrocarbons
  • the inclined portion (13b) is mounted on the piston ring (for example, the piston ring (13b)) closest to the upper surface (13a) of the piston (13). It is formed toward the upper surface of 261) of 2C of FIG.
  • the spark plug (17) is arranged in the cylinder head at a predetermined inclination angle with respect to the axis line of the piston (13), and the depth of the recess (9c) is increased.
  • the length varies depending on the direction in which the spark plug is inclined (for example, the arrow A direction and the arrow B direction in FIGS. 3A and 4).
  • the depth of the recess (9c) (for example, 3A is deeper than the depth (for example, DP2 of FIG. 3A) of the recessed portion (9c) in the direction in which the tip of the spark plug (17) is separated from the inner peripheral portion (9d).
  • the relationship of the depth of the recess 9c satisfies the relationship of DP1> DP2).
  • the flame in the direction in which the tip of the spark plug approaches the inner peripheral portion of the cylinder head, the flame easily contacts the inner peripheral portion. Therefore, by forming the depth of the recessed portion in that direction to be deeper than the depth of the recessed portion in the separating direction, the temperature decrease of the flame due to contact with the inner peripheral portion of the cylinder head is suppressed. It becomes possible to easily spread the flame into the combustion chamber, centering on the tip of the spark plug.
  • the upper surface (13a) of the piston (13) has a recess (for example, 266 in FIGS. 2 and 3A) at a position facing the tip of the spark plug (17). Has been formed.
  • the recess (266) is formed in a direction away from the tip of the spark plug (17).
  • the working machine for example, a cultivator, a water pump, a high-pressure washer, a sprayer, a compactor, etc.
  • the working machine includes the engine (3) of the above-described embodiment as a power source.
  • a working machine of the configuration 10 by using the engine according to the embodiment as a power source of the working machine, a working machine in which unburned unburned substances in exhaust gas, for example, hydrocarbons (HC) and the like are provided. It becomes possible to do.
  • exhaust gas for example, hydrocarbons (HC) and the like

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Abstract

エンジンは、シリンダが形成されるシリンダブロックと、シリンダ内を往復動可能に配置されたピストンと、シリンダブロックの上部に配置される共にシリンダの内周面およびピストンの上面との間に燃焼室を形成するシリンダヘッドと、シリンダヘッドに配置された点火プラグと、を有する。シリンダヘッドの内周部は、シリンダの内周面と面一になるように形成された内周側部を備え、ピストンは、当該ピストンの上面から側面に向けて傾斜する傾斜部が形成されている。

Description

エンジン及び作業機
　本発明は、作業機の動力源として適用可能なエンジン及び作業機に関する。
　特許文献１には、シリンダおよびシリンダヘッドの内周面およびピストンの上面との間に形成される燃焼室の構造が開示されている。
実開昭５８－０２２４２１号公報
　しかしながら、特許文献１により開示される燃焼室の構造では、ピストンが上死点近傍に位置するとき、シリンダ及びシリンダヘッドの内周部と、ピストンの上面の端部との間に、火炎が伝播しにくい隙間（クエンチエリア）が形成される。
　クエンチエリアでは、点火プラグの点火により燃焼室内を火炎が伝播しても、隙間部分では、火炎が冷却されるため、消炎作用による火炎の温度低下が生じ、燃え残りの未燃物質が発生しやすい。
　本発明は、上記の課題に鑑み、燃焼室内におけるクエンチエリアを削減し、燃焼室内において火炎を広がりやすくし、排出ガスにおいて燃え残りの未燃物質を低減することが可能な燃焼室の構造を有するエンジンを提供する。
　本発明の一つの態様のエンジンは、シリンダが形成されるシリンダブロックと、前記シリンダ内を往復動可能に配置されたピストンと、前記シリンダブロックの上部に配置される共に前記シリンダの内周面および前記ピストンの上面との間に燃焼室を形成するシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに配置された点火プラグと、を有するエンジンであって、前記シリンダヘッドの内周部は、前記シリンダの内周面と面一になるように形成された内周側部を備え、
　前記ピストンは、当該ピストンの上面から側面に向けて傾斜する傾斜部が形成されていることを特徴とする。
　本発明によれば、燃焼室内におけるクエンチエリアを削減することができ、燃焼室内において火炎を広がりやすくすることが可能になる。これにより排出ガスにおいて未燃の炭化水素（ＨＣ）等を低減することが可能になる。
　シリンダヘッドの内周部とピストンとの間の相対的な距離を広げることで、消炎作用による火炎の温度低下を抑制することができ、これにより燃え残りの未燃物質を低減することができる。
　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
実施形態に係るエンジンの構成を示す断面図。 実施形態に係るエンジン燃焼室を構成するピストンを説明する図。 実施形態に係るエンジンの燃焼室構造を説明する図。 比較例に係るエンジンの燃焼室構造を説明する図。 実施形態に係るシリンダブロックの下面図。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、以下の実施形態によって限定されるわけではない。
　（エンジンの概要）
　図１は実施形態に係るエンジン（内燃機関）の構成を示す断面図である。図１に示すように、エンジン３は、下部をオイルパン６に形成したクランクケース５と、クランクケース５の上部に一体に連設されて一側方へ傾斜したシリンダブロック７とを備えており、オイルパン６には、その外周から張出すように据付けベース８が一体に形成されている。シリンダブロック７の上端にはシリンダヘッド９が取付けられ、またシリンダヘッド９の上端にはヘッドカバー１０が取付けられている。
 　クランク軸１１はクランクケース５に対して水平に支持されており、このクランク軸１１の軸線を中心としてシリンダブロック７は鉛直線から右側方へ傾斜した位置に配置される。このような配置によりエンジン３の全高を極力低く抑えることが可能になる。
 　シリンダブロック７に形成されたシリンダ１２に収容されるピストン１３とクランク軸１１のクランクピン１１ａとはコンロッド１４を介して連結されている。コンロッド１４の大端部にはオイルディッパ１５が形成されており、クランク軸１１の回転中、オイルパン６内の貯留オイル１６を飛散させるように構成されている。
　シリンダヘッド９には点火プラグ１７が装着されており、点火プラグ１７が装着された状態で、点火プラグ１７の電極（以下、「先端部」という）が燃焼室２００内に突出する。シリンダヘッド９の内周部には、各一対の吸気弁１８ａ及び排気弁１８ｂがそれぞれ着座し得る吸気弁座２２及び排気弁座２３が形成されている。
　吸気弁１８ａ及び排気弁１８ｂを開閉駆動する動弁装置２０はプッシュロッド・ロッカアーム式に構成されている。即ち、クランクケース５に支持されてクランク軸１１から図示しないタイミングギヤを介して減速駆動されるカム軸２１に装着されている吸気カム２１ａ、排気カム２１ｂによってそれぞれ昇降される吸気タペット２２ａ及び排気タペット２２ｂ、吸気プッシュロッド２３ａ及び排気プッシュロッド２３ｂ、これら吸気プッシュロッド２３ａ及び排気プッシュロッド２３ｂと吸気弁１８ａ及び排気弁１８ｂとの間を連結する吸気ロッカアーム２４ａ、排気ロッカアーム２４ｂ、並びに吸気弁１８ａ及び排気弁１８ｂをそれぞれ閉じ方向へ付勢する弁ばね２５ａ、２５ｂから構成される。
　吸気ロッカアーム２４ａ、排気ロッカアーム２４ｂは、シリンダヘッド９及びヘッドカバー１０間に形成されるロッカ室２６に収容され、また、吸気タペット２２ａ及び排気タペット２２ｂ、吸気プッシュロッド２３ａ及び排気プッシュロッド２３ｂは、シリンダブロック７及びシリンダヘッド９の傾斜方向側壁、即ち下側壁に形成されたロッド室２７に収容される。図１において、ブリーザパイプ３３は、ロッカ室２６を図示しない吸気系のエアクリーナ内に連通させる。
　（燃焼室の構造）
　図２は、実施形態に係るエンジン３の燃焼室２００を構成するピストン１３の構造を説明する図であり、２Ａはピストン１３の上面図、２Ｂはピストン１３の側断面図、２Ｃは２Ｂの破線部２０１の拡大図である。
　図２の２Ｂ及び図２Ｃに示すように、ピストン１３の外周面（側面）には、ピストン１３の上面１３ａから下方に向かって順に第１リング溝２５１、第２リング溝２５２及び第３リング溝２５３が設けられている。各リング溝には、シリンダ１２の内周面１２ａに摺動自在に密接する第１ピストンリング２６１、第２ピストンリング２６２及び第３ピストンリング２６３を装着することが可能である。このピストン１３の外周面（側面）において、ピストン１３の上面１３ａから第１リング溝２５１の上縁（第１ピストンリング２６１の上面）までの部分をトップランド部２６４と呼ぶ。
　ピストン１３には、ピストン１３の上面１３ａから側面に向けて傾斜する傾斜部１３ｂが形成されている。この傾斜部１３ｂは、ピストン１３の上面１３ａから、ピストン１３の上面１３ａに対して最も近い位置に装着されているピストンリングの上面（第１ピストンリング２６１の上面）に向けて形成されている。ピストン１３の上面１３ａの直径Ｄ２はピストン１３の外径Ｄ１に比べて小さく、傾斜部１３ｂは、ピストンの上面１３ａと、第１リング溝２５１の上縁との間に所定の曲率で形成された曲面により構成される。
　傾斜部１３ｂを形成することにより、燃焼室２００の周縁部であるピストン１３のトップランド部２６４とシリンダ１２の内周面１２ａとの間の空間２６５に、燃焼室２００内を伝播する火炎を広がりやすくすることが可能になり、シリンダ１２との摺動部（第１ピストンリング２６１（トップリング））の上面までの空間２６５へ火炎を導くことで、クエンチエリアを、より削減することが可能になる。
　また、図２の２Ａに示すように、ピストン１３の上面１３ａには、点火プラグ１７の先端部と対向する位置に凹部２６６が形成されている。凹部２６６を形成して、点火プラグ１７の先端部と、ピストン１３における上面１３ａとの相対的な位置を広げることにより、点火プラグ１７の先端部を中心として火炎を燃焼室２００内に広がりやすくすることが可能になる。
　図３Ａは実施形態に係るエンジン３の燃焼室２００の構造を説明する図であり、図３Ｂは、比較例に係るエンジンの燃焼室構造を説明する図である。
　図３Ａに示すように、燃焼室２００の構造として、エンジン３は、シリンダ１２が形成されるシリンダブロック７と、シリンダ１２内を往復動可能に配置されたピストン１３と、シリンダブロック７の上部に配置される共にシリンダ１２の内周面１２ａおよびピストン１３の上面１３ａとの間に燃焼室２００を形成するシリンダヘッド９と、を有する。点火プラグ１７は、ピストン１３の軸線２０５（鉛直方向の軸線）に対して所定の傾斜角θでシリンダヘッド９に配置されている。
　本実施形態の燃焼室２００において、シリンダヘッド９の内周部９ｄは、シリンダ１２の内周面１２ａと面一になるように形成された内周側部９ａを有する。この内周側部９ａは鉛直上方に直線状に延設されている。
　一方、図３Ｂの比較例における燃焼室３００の構造では、シリンダ３１２が形成されるシリンダブロック３０７と、シリンダブロック３０７の上部に配置されシリンダヘッド３０９と、を有する。
　シリンダヘッド３０９の下面には、シリンダ３１２の内周面に対して水平方向に張り出した張出部３０３が形成されており、ピストン３１３が上死点近傍に位置するとき、張出部３０３と、ピストン３１３の上面３１３ａとの間に隙間３０５（クエンチエリア）が形成される。点火プラグ３１７の点火により燃焼室３００内を火炎が伝播しても、隙間３０５内では、火炎が冷却されるため、消炎作用による火炎の温度低下が生じ、燃え残りの未燃物質が発生しやすい。
　図３Ａに示すように本実施形態の燃焼室２００では、図３Ｂの比較例における張出部３０３に対応する構成を無くし、シリンダヘッド９の内周部９ｄを鉛直上方に拡張する内周側部９ａが形成されている。また、図２で説明したように、ピストン１３には、ピストン１３の上面１３ａから側面に向けて傾斜する傾斜部１３ｂが形成されている。
　内周側部９ａ及び傾斜部１３ｂを有する本実施形態の燃焼室２００の構造によれば、燃焼室内において火炎を広がりやすくすることが可能になる。点火プラグ１７による火花点火により燃焼室２００内の混合気が着火され、これによって発生した火炎は放射状に広がり、燃焼室２００の周縁部、すなわち、内周側部９ａ及び傾斜部１３ｂおよびトップランド部２６４（図２の２Ｂ）まで、迅速に伝播するので、燃焼室２００の全体で混合気の燃焼が迅速、確実に行われ、燃焼室内におけるクエンチエリアを削減することができ、これにより排出ガスにおいて未燃の炭化水素（ＨＣ）等を低減することが可能になる。すなわち、シリンダヘッド９の内周部とピストン１３との間の相対的な距離を広げることで、消炎作用による火炎の温度低下を抑制することができ、燃え残りの未燃物質を低減することができる。
　また、本実施形態の燃焼室２００において、シリンダヘッド９の内周側部９ａの上端（上部）には、ピストン１３の上面１３ａから離間する方向に形成された円弧部９ｂが形成されている。円弧部９ｂの一端は内周側部９ａの上端（上部）と段差の無い状態で一体に形成されている。内周側部９ａの上端に円弧部９ｂを形成することにより、シリンダヘッド９側における火炎の広がりを円滑にし、燃焼室２００の周縁部（内周側部９ａ及び傾斜部１３ｂおよびトップランド部２６４）において火炎を広がりやすくすることが可能になる。
　また、シリンダヘッド９の内周部９ｄは、点火プラグ１７の先端部が燃焼室２００に突出する位置に、ピストン１３の上面１３ａから離間する方向（点火プラグ１７の先端部から離間する方向）に、円弧状に形成された窪み部９ｃを有する。円弧部９ｂの一端は内周側部９ａと段差無く一体に形成されており、円弧部９ｂの他端は窪み部９ｃと段差無く一体に形成されている。
　点火プラグ１７による火花点火により燃焼室２００内の混合気が着火され、これによって発生した火炎は放射状に広がるが、窪み部９ｃを設けることにより、シリンダヘッド９の内周部９ｄとの接触による火炎の温度低下を抑制し、点火プラグ１７の先端部を中心として火炎を燃焼室２００内に広がりやすくすることが可能になる。
　図４は、シリンダヘッド９を点火プラグ１７の電極側から見たシリンダヘッド９の下面図である。点火プラグ１７は、図３Ａで示したように軸線２０５（鉛直方向の軸線）に対して所定の傾斜角θでシリンダヘッド９に配置されており、窪み部９ｃの深さは点火プラグ１７の傾斜する方向に応じて異なる。
　点火プラグ１７の先端部がシリンダヘッド９の内周部９ｄに近づく方向（図３Ａ及び図４の矢印Ａの方向）では、窪み部９ｃの深さは、点火プラグ１７の先端部が内周部９ｄから離間する方向（図３Ａ及び図４の矢印Ｂの方向）における窪み部９ｃの深さに比べて深くなるように形成されている。図３Ａに示すように点火プラグ１７の先端部を基準として矢印Ａ側に形成される窪み部の深さＤＰ１は、矢印Ｂ側に形成される窪み部の深さＤＰ２に比べて深くなるように形成されている。
　点火プラグ１７の先端部がシリンダヘッド９の内周部に近づく方向（矢印Ａの方向）では、点火プラグ１７による火花点火により発生した火炎は内周部９ｄに接触しやすくなる。このため、点火プラグ１７の先端部がシリンダヘッド９の内周部９ｄに近づく方向では、窪み部９ｃの深さＤＰ１を、点火プラグ１７の先端部が内周部９ｄから離間する方向における窪み部９ｃの深さＤＰ２に比べて、より深く形成する（すなわち、窪み部９ｃの深さの関係がＤＰ１＞ＤＰ２を満たす）ことにより、シリンダヘッド９の内周部９ｄとの接触による火炎の温度低下を抑制し、点火プラグ１７の先端部を中心として火炎を燃焼室２００内に広がりやすくすることが可能になる。
　図３Ａに示すように、ピストン１３の上面１３ａには、点火プラグ１７の先端部と対向する位置に凹部２６６が形成されており、凹部２６６は点火プラグ１７の先端部から離間する方向に形成されている。点火プラグ１７の先端部とピストン１３の上面１３ａとの相対的な位置（間隔）を広げることにより、点火プラグ１７の先端部を中心として火炎を燃焼室２００内に広がりやすくすることが可能になる。
　図３Ａに示すように、ピストン１３が上死点の位置または上死点近傍の位置にあるとき、シリンダヘッド９の窪み部９ｃとピストン１３の凹部２６６との間には、破線で示すような略球状の空間２８０が燃焼室２００内に形成される。このような燃焼室２００の構造によれば、点火プラグ１７による火花点火により燃焼室２００内の混合気が着火されると、発生した火炎は放射状に広がり、燃焼室２００内において、点火プラグ１７を中心として広がる放射状の火炎を形成することが可能になる。
　エンジン３は、種々の作業機の動力源として適用可能である。作業機としは、例えば、田畑等を耕す耕作作業等に用いられる耕運機、各種の吸・排水作業等に用いられるポンプ装置（水ポンプ）、高圧で噴射した水で汚れを洗い流す洗浄作業に用いられる高圧洗浄機、薬剤等を散布する散布作業に用いられる散布装置（スプレーヤ）、舗装面等の締固めを行う転圧作業に用いられる転圧装置（コンパクター）等に適用可能である。
　実施形態に係るエンジン３を作業機（耕運機、水ポンプ、高圧洗浄機、スプレーヤ、コンパクター等）の動力源として用いることにより、排出ガスにおいて燃え残りの未燃物質、例えば、炭化水素（ＨＣ）等を低減した作業機を提供することが可能になる。
　＜実施形態のまとめ＞
　構成１．上記実施形態のエンジンは、シリンダ（例えば、図１、図３Ａの１２）が形成されるシリンダブロック（例えば、図１、図３Ａの７）と、前記シリンダ（１２）内を往復動可能に配置されたピストン（例えば、図１、図３Ａの１３）と、前記シリンダブロック（７）の上部に配置される共に前記シリンダ（１２）の内周面（例えば、図３Ａの１２ａ）および前記ピストン（１３）の上面（例えば、図１、図３Ａの１３ａ）との間に燃焼室（例えば、図１、図３Ａの２００）を形成するシリンダヘッド（例えば、図１、図３Ａの９）と、前記シリンダヘッド（９）に配置された点火プラグ（例えば、図１、図３Ａの１７）と、を有するエンジン（例えば、図１の３）であって、
　前記シリンダヘッド（９）の内周部（例えば、図３Ａの９ｄ）は、前記シリンダ（１２）の内周面（１２ａ）と面一になるように形成された内周側部（例えば、図１、図３Ａの９ａ）を備え、
　前記ピストン（１３）は、当該ピストンの上面（例えば、図１、図３Ａの１３ａ）から側面に向けて傾斜する傾斜部（例えば、図３Ａの１３ｂ）が形成されている。
　構成１のエンジンによれば、燃焼室内におけるクエンチエリアを削減することができ、燃焼室内において火炎を広がりやすくすることが可能になる。これにより排出ガスにおいて未燃の炭化水素（ＨＣ）等を低減することが可能になる。
　シリンダヘッドの内周部とピストンとの間の相対的な距離を広げることで、消炎作用による火炎の温度低下を抑制することができ、これにより燃え残りの未燃物質を低減することができる。
　構成２．上記実施形態のエンジン（３）では、前記傾斜部（１３ｂ）は、前記ピストン（１３）の上面（１３ａ）から、前記ピストンの上面に対して最も近い位置に装着されているピストンリング（例えば、図２の２Ｃの２６１）の上面に向けて形成されている。
　構成２のエンジンによれば、シリンダとの摺動部（ピストンリング（トップリング））の上面までの空間へ火炎を導くことで、クエンチエリアを、より削減することが可能になる。
　構成３．上記実施形態のエンジン（３）では、前記内周側部（９ａ）の上端には、前記ピストン（１３）の上面（１３ａ）から離間する方向に形成された円弧部（例えば、図１、図３Ａの９ｂ）が形成されている。
　構成３のエンジンによれば、内周側部の上端に円弧部を形成することにより、シリンダヘッド側における火炎の広がりを円滑にし、内周側部の周辺において火炎を広がりやすくすることが可能になる。
　構成４．上記実施形態のエンジン（３）では、前記シリンダヘッド（９）の内周部（例えば、図３Ａ、図４の９ｄ）は、前記点火プラグ（１７）の先端部が前記燃焼室（２００）に突出する位置に、円弧状に形成された窪み部（例えば、図３Ａ、図４の９ｃ）を有する。
　構成４のエンジンによれば、窪み部を設けることにより、シリンダヘッドの内周部との接触による火炎の温度低下を抑制し、点火プラグを中心として火炎を燃焼室内に広がりやすくすることが可能になる。
　構成５．上記実施形態のエンジン（３）では、前記点火プラグ（１７）は、前記ピストン（１３）の軸線に対して所定の傾斜角で前記シリンダヘッドに配置されており、前記窪み部（９ｃ）の深さは前記点火プラグの傾斜する方向（例えば、図３Ａ、図４の矢印Ａ方向、矢印Ｂ方向）に応じて異なる。
　構成５のエンジンによれば、点火プラグの傾斜する方向に応じて窪み部の深さが異なるようにシリンダヘッドを形成することにより、シリンダヘッドの内周部との接触による火炎の温度低下を抑制し、点火プラグを中心として火炎を燃焼室内に広がりやすくすることが可能になる。
　構成６．上記実施形態のエンジン（３）では、前記点火プラグ（１７）の先端部が前記シリンダヘッド（９）の内周部（９ｄ）に近づく方向では、前記窪み部（９ｃ）の深さ（例えば、図３ＡのＤＰ１）は、前記点火プラグ（１７）の先端部が前記内周部（９ｄ）から離間する方向における前記窪み部（９ｃ）の深さ（例えば、図３ＡのＤＰ２）に比べて深くなる（例えば、窪み部９ｃの深さの関係がＤＰ１＞ＤＰ２の関係を満たす）ように形成されている。
　構成６のエンジンによれば、点火プラグの先端部が前記シリンダヘッドの内周部に近づく方向では、火炎は内周部に接触しやすくなる。このため、当該方向では窪み部の深さを、離間する方向における窪み部の深さに比べて、より深く形成することにより、シリンダヘッドの内周部との接触による火炎の温度低下を抑制し、点火プラグの先端部を中心として火炎を燃焼室内に広がりやすくすることが可能になる。
　構成７．上記実施形態のエンジン（３）では、前記ピストン（１３）の上面（１３ａ）には、前記点火プラグ（１７）の先端部と対向する位置に凹部（例えば、図２、図３Ａの２６６）が形成されている。
　構成７のエンジンによれば、点火プラグの先端部とピストン上面との相対的な位置を広げることにより、点火プラグを中心として火炎を燃焼室内に広がりやすくすることが可能になる。
　構成８．上記実施形態のエンジン（３）では、前記凹部（２６６）は前記点火プラグ（１７）の先端部から離間する方向に形成されている。
　構成８のエンジンによれば、点火プラグの先端部とピストン上面との相対的な位置を広げることにより、点火プラグを中心として火炎を燃焼室内に広がりやすくすることが可能になる。
　構成９．上記実施形態のエンジン（３）では、前記ピストン（１３）が上死点の位置にあるとき、前記窪み部（９ｃ）と前記凹部（２６６）との間には略球状の空間（例えば、図３Ａの２８０）が前記燃焼室（２００）内に形成される。
　構成９のエンジンによれば、燃焼室内において、点火プラグを中心として広がる火炎を形成することが可能になる。
　構成１０．上記実施形態の作業機（例えば、耕運機、水ポンプ、高圧洗浄機、スプレーヤ、コンパクター等）は、動力源として上記実施形態のエンジン（３）を備える。
　構成１０の作業機によれば、実施形態に係るエンジンを作業機の動力源として用いることにより、排出ガスにおいて燃え残りの未燃物質、例えば、炭化水素（ＨＣ）等を低減した作業機を提供することが可能になる。
　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
　３：エンジン、７：シリンダブロック、９：シリンダヘッド、９ａ：内周側部、９ｂ：円弧部、９ｃ：窪み部、９ｄ：シリンダヘッドの内周部、１２：シリンダ、１２ａ:シリンダの内周面、１３:ピストン、１３ａ:ピストンの上面、１３ｂ:傾斜部、２６６:ピストンの凹部、１７:点火プラグ

Claims (10)

  1. 　シリンダが形成されるシリンダブロックと、前記シリンダ内を往復動可能に配置されたピストンと、前記シリンダブロックの上部に配置される共に前記シリンダの内周面および前記ピストンの上面との間に燃焼室を形成するシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに配置された点火プラグと、を有するエンジンであって、
    　前記シリンダヘッドの内周部は、前記シリンダの内周面と面一になるように形成された内周側部を備え、
    　前記ピストンは、当該ピストンの上面から側面に向けて傾斜する傾斜部が形成されていることを特徴とするエンジン。
  2. 　前記傾斜部は、前記ピストンの上面から、前記ピストンの上面に対して最も近い位置に装着されているピストンリングの上面に向けて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
  3. 　前記内周側部の上端には、前記ピストンの上面から離間する方向に形成された円弧部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン。
  4. 　前記シリンダヘッドの内周部は、前記点火プラグの先端部が前記燃焼室に突出する位置に、円弧状に形成された窪み部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジン。
  5. 　前記点火プラグは、前記ピストンの軸線に対して所定の傾斜角で前記シリンダヘッドに配置されており、
    　前記窪み部の深さは前記点火プラグの傾斜する方向に応じて異なることを特徴とする請求項４に記載のエンジン。
  6. 　前記点火プラグの先端部が前記シリンダヘッドの内周部に近づく方向では、前記窪み部の深さは、前記内周部から離間する方向における前記窪み部の深さに比べて深くなるように形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載のエンジン。
  7. 　前記ピストンの上面には、前記点火プラグの先端部と対向する位置に凹部が形成されていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のエンジン。
  8. 　前記凹部は前記点火プラグの先端部から離間する方向に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のエンジン。
  9. 　前記ピストンが上死点の位置にあるとき、前記窪み部と前記凹部との間には略球状の空間が前記燃焼室内に形成されることを特徴とする請求項７又は８に記載のエンジン。
  10. 　請求項１乃至９のいずれか１項に記載のエンジンを動力源として備えることを特徴とする作業機。
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