JP2007303339A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼室内を攪拌して燃焼速度を向上させノッキングの発生を抑制することのできる内燃機関を提供する。
【解決手段】燃焼室１０と、燃焼室１０に連通する吸気ポート及び排気ポートと、頂面の縁部に燃焼室１０の壁面４６に沿った突部３２を有するピストン３０と、燃焼室１０又は吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射手段と、壁面４６と突部３２の外面との間に形成される押出流形成部５０と、突部３２に形成され、押出流形成部５０と燃焼室１０の中心側とを連通する噴孔６０とを備え、押出流形成部５０は、突部３２の先端３２ａ側に押し出し流を形成する先端側形成部５１と、突部３２の基端３２ｂ側に押し出し流を形成する基端側形成部５２とを有し、該基端側形成部５２では噴孔６０に向かって壁面４６と突部３２の外面との間隔ｄ２が広くなることを特徴とする内燃機関である。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関に関し、特に、ピストンの頂面形状に関するものである。

従来から内燃機関では、燃焼室の中央部で点火された混合気の燃焼は、燃焼室外縁部へと伝播していくが、例えば、燃焼室内の外縁部において空気と燃料との混合が十分でないと、その燃焼速度が不十分となりノッキングが発生することが知られている。このようなノッキングの発生を抑制するため、燃焼室内にスキッシュ流などを形成し燃料の気化を促進して均質混合気を形成することで燃焼速度を向上させると共に出力向上を図る技術が知られている。

このような内燃機関としては、ピストン冠面をシリンダとクリアランスをもって配置し、この冠面にクリアランスと燃焼室とを連通する連通穴を設けることで、燃焼室内に押し出されるスキッシュ流の一部を連通穴から燃焼室内へ送ることにより燃焼室内のスワール流を強化し、これにより燃焼室内を攪拌して均質混合気を形成し燃焼速度を向上させるものがある（例えば、特許文献１）。

実開昭６２−１７５２２７号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載されている直噴式内燃機関では、スキッシュ流の多くは流れやすい燃焼室の天井側に向かってしまい、連通穴側にはほとんど導かれず、したがって、燃焼室内の攪拌も不十分で燃焼速度の向上も十分ではなかった。

そこで本発明は、燃焼室内を攪拌して燃焼速度を向上させノッキングの発生を抑制することのできる内燃機関を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による内燃機関は、燃焼室と、前記燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、頂面の縁部に前記燃焼室の壁面に沿った突部を有するピストンと、前記燃焼室又は前記吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記壁面と前記突部の外面との間に形成される押出流形成部と、前記突部に形成され、前記押出流形成部と前記燃焼室の中心側とを連通する噴孔とを備え、前記押出流形成部は、前記突部の先端側に押し出し流を形成する先端側形成部と、前記突部の基端側に押し出し流を形成する基端側形成部とを有し、該基端側形成部では前記噴孔に向かって前記壁面と前記突部の外面との間隔が広くなることを特徴とする。

請求項２に係る発明による内燃機関では、前記先端側形成部では前記突部の先端に向かって前記壁面と前記突部の外面との間隔が一定であることを特徴とする。

請求項３に係る発明による内燃機関では、前記燃焼室の壁面は、ペントルーフ型に形成された筒内天井部を有し、前記突部は、前記筒内天井部に沿って突出していることを特徴とする。

請求項４に係る発明による内燃機関では、前記噴孔は、前記燃焼室の中心側に向けて押し出し流を噴出可能であることを特徴とする。

請求項５に係る発明による内燃機関では、前記噴孔は、複数形成されることを特徴とする。

請求項６に係る発明による内燃機関では、前記押し出し流は、前記押出流形成部から前記噴孔を通って前記燃焼室の中心側へ流れ、前記噴孔は、該流れ方向の下流側で通路断面積が小さくなることを特徴とする。

請求項７に係る発明による内燃機関では、前記噴孔は、前記押出流形成部側の開口部が前記ピストンの周方向に横長な楕円状に形成されることを特徴とする。

請求項８に係る発明による内燃機関では、前記噴孔は、前記ピストンの径方向に対して平行又は前記燃焼室の中心側が上向きに形成されることを特徴とする。

請求項９に係る発明による内燃機関では、前記燃料噴射手段は、前記燃焼室内に燃料を直接噴射することが可能であり、前記突部は、前記吸気ポート側と前記排気ポート側との間に位置することを特徴とする。

請求項１０に係る発明による内燃機関では、前記燃料噴射手段は、前記吸気ポートに燃料を噴射することが可能であり、前記突部は、前記吸気ポート側及び該吸気ポート側と前記排気ポート側との間に位置することを特徴とする。

本発明に係る内燃機関によれば、燃焼室と、燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、頂面の縁部に燃焼室の壁面に沿った突部を有するピストンと、燃焼室又は吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射手段と、壁面と突部の外面との間に形成される押出流形成部と、突部に形成され、押出流形成部と燃焼室の中心側とを連通する噴孔とを備え、押出流形成部は、突部の先端側に押し出し流を形成する先端側形成部と、突部の基端側に押し出し流を形成する基端側形成部とを有し、該基端側形成部では噴孔に向かって壁面と突部の外面との間隔が広くなるので、燃焼室内を攪拌して燃焼速度を向上させノッキングの発生を抑制することができる。

以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例に係る内燃機関としてのエンジンの部分断面図である。この内燃機関としてのエンジン１は、筒内直接噴射式であり、燃焼室１０と、この燃焼室１０に連通する吸気ポート２０及び排気ポート２１と、頂面３１の縁部に燃焼室１０の壁面４６に沿った突部３２を有するピストン３０を備える。さらに、エンジン１は、燃焼室１０内に燃料を直接噴射することが可能な燃料噴射手段としてのインジェクタ２２と、燃焼室１０の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ２３を備える。さらに、エンジン１は、燃焼室１０の壁面４６を構成するシリンダヘッド４０及びシリンダブロック４１を備える。

シリンダヘッド４０は、ヘッドガスケット４２を介してシリンダブロック４１上に締結される。シリンダブロック４１は、内部に円筒形状のシリンダボア４３が形成され、このシリンダボア４３にピストン３０が上下移動自在に嵌合する。そして、シリンダブロック４１の下部にクランクケース７０が締結され、このクランクケース７０内にクランクシャフト７１が回転自在に支持されており、ピストン３０はコネクティングロッド７２を介してこのクランクシャフト７１に連結される。

燃焼室１０は、シリンダヘッド４０とシリンダブロック４１とピストン３０の頂面３１により画成され、上部（シリンダヘッド４０の下面）の中央が高くなるように傾斜したペントルーフ型の筒内天井部４４をなす。後述するピストン３０の突部３２は、圧縮上死点位置においてこの筒内天井部４４に沿うように山状に突出している。この燃焼室１０の上部、つまり、シリンダヘッド４０の下面に各々２つずつ吸気ポート２０及び排気ポート２１が形成される。この吸気ポート２０及び排気ポート２１の開口に、吸気弁２４及び排気弁２５が設けられる。

吸気弁２４及び排気弁２５は、シリンダヘッド４０に固定された各ステムガイド（不図示）により軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、各バルブスプリング（不図示）により吸気ポート２０及び排気ポート２１を閉止する方向に付勢支持される。また、シリンダヘッド４０には、吸気弁２４及び排気弁２５の各々に対してカムシャフト（不図示）が回転自在に支持されており、各カム（不図示）が吸気弁２４及び排気弁２５の上端部に接触している。したがって、エンジン１に同期して各カムシャフトが回転すると、各カムが吸気弁２４及び排気弁２５をバルブスプリングの付勢力に抗して押圧し、吸気弁２４、排気弁２５が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート２０及び排気ポート２１を開閉し、吸気ポート２０と燃焼室１０、燃焼室１０と排気ポート２１とをそれぞれ連通することができる。吸気ポート２０は、燃焼室１０に空気を導入し、この空気とインジェクタ２２から燃焼室１０内へ噴射される燃料とが混合して混合気を形成する。排気ポート２１は、燃焼後の混合気を排ガスとして排出する。

インジェクタ２２は、シリンダヘッド４０の吸気ポート２０側に装着される。また、インジェクタ２２は、先端をシリンダ中心線に向けて上下方向に対して所定角度傾斜して設けられる。インジェクタ２２は、後述するピストン３０の頂面３１に設けたキャビティ３３に向けて燃料噴霧を噴射する。インジェクタ２２にはデリバリパイプ（不図示）等を介して高圧ポンプ（不図示）が連結され、この高圧ポンプには低圧フィードポンプ（不図示）及び燃料タンク（不図示）が連結される。点火プラグ２３は、ペントルーフ型の筒内天井部４４の頂点（吸気ポート２０と排気ポート２１の間）に装着される。

ピストン３０は、頂面３１の中央部分にキャビティ３３が形成される。キャビティ３３は、皿状で、且つ、四隅が丸みを帯びた略長方形状の窪みとして形成される（図２参照）。さらに、ピストン３０は、２つの吸気弁２４に対向する位置に、それぞれ１つずつ吸気弁リセス３４が形成される。同様に、２つの排気弁２５に対向する位置に、それぞれ１つずつ排気弁リセス３５が形成される。吸気弁リセス３４、排気弁リセス３５は、各々略円形状の窪みとして形成される。ピストン３０の頂面３１に吸気弁リセス３４及び排気弁リセス３５を設けることで、ピストン３０が上死点にきた際に、吸気弁２４、排気弁２５とピストン３０の頂面３１とが接触することを防止することができる。

また、ピストン３０の外周面には、周方向に沿って形成された溝にピストンリング３６が嵌装される。ピストンリング３６は、頂面３１側から順にトップリング３６ａ、セカンドリング３６ｂ、オイルリング３６ｃの３本により構成される。ピストンリング３６により、燃焼室１０内の混合気や排気ガス等のクランクケース７０への漏れや、クランクケース７０内のオイル等の燃焼室１０への浸入を抑制することができる。

このエンジン１では、低負荷域には圧縮行程において燃料噴射を行なって成層燃焼させ燃費向上を実現する。すなわち、吸気行程において吸気ポート２０から燃焼室１０に空気を導入すると共に、圧縮行程後半でピストン３０が上死点近傍に接近した際に、インジェクタ２２からピストン３０のキャビティ３３に向けて燃料を噴射し、点火プラグ２３の近傍に燃料濃度の濃い混合気を偏在させて、燃焼室１０全体としては理論空燃比よりも希薄な混合気で燃焼させる。

一方、高負荷時には、シリンダ内に吸入した空気をできるだけ有効に利用するために、吸気行程において、燃料噴射を行って均質な混合気を形成し均質燃焼させて出力向上を図っている。すなわち、吸気行程でピストン３０が下死点側に位置している際に、インジェクタ２２からピストン３０に向けて燃料を噴射することによって、燃焼室１０内の混合気を十分に均質な状態にして燃焼させる。

点火プラグ２３により点火され燃焼する混合気は、その燃焼圧力によりピストン３０を往復運動させる。ピストン３０の往復運動は、コネクティングロッド７２を介してクランクシャフト７１に伝えられ、ここで回転運動に変換されて、エンジン１の出力として取り出される。燃焼室１０で燃焼した後の混合気は、排ガスとなって排気ポート２１へ排出される。排気ポート２１から排出される排ガスは、浄化、消音された後に大気中へ放出される。

ところで、このエンジン１は、上述したように、ピストン３０の頂面３１の縁部に燃焼室１０の壁面４６に沿った突部３２を有し、さらに、この壁面４６と突部３２の外面との間に形成され、押し出し流を形成する押出流形成部５０（図２参照）と、突部３２に形成され押出流形成部５０と燃焼室１０の中心側、つまり、キャビティ３３とを連通する噴孔６０を備えることで、燃焼室内を攪拌して燃焼速度を向上させノッキングの発生を抑制するとともに、燃料の炭化による不具合を抑制している。

なお、ここで燃焼室１０の壁面４６は、上述したシリンダボア４３のボア周面４５（ヘッドガスケット４２の内周面も含む）及び筒内天井部４４からなる。つまり、壁面４６と突部３２の外面との間に形成される押出流形成部５０は、ピストン３０が上死点に位置する際には筒内天井部４４と突部３２の外面との間に形成され、下死点側に位置している際にはボア周面４５と突部３２の外面との間に形成される。

図２は、本発明の実施例に係るエンジンのピストン頂面を見る部分断面図である。突部３２は、上述したように上死点位置において筒内天井部４４（図１参照）に沿うように山状に突出している。突部３２は、吸気ポート２０（図１参照）側と排気ポート２１（図１参照）側との間に位置する。すなわち、突部３２は、ピストン３０の頂面３１の縁部であって吸気弁リセス３４と排気弁リセス３５の間に位置する部分が突出するように形成される。ここでは、突部３２は２箇所に形成されている。さらに具体的には、各突部３２が形成される部分は、キャビティ３３の縁３３ａ、吸気弁リセス３４の縁３４ａ、排気弁リセス３５の縁３５ａ、ピストン３０の頂面３１の縁３１ａに囲まれた部分である。

なお、本実施例ではピストン３０の頂面３１の縁部であって２つの吸気弁リセス３４の間に位置する部分はフラット部３７となっている。これにより、ピストン３０が上死点にきた際に、述したインジェクタ２２（図１参照）とピストン３０の頂面３１とが接触することを防止することができる。同様に、ピストン３０の頂面３１の縁部であって２つの排気弁リセス３５の間に位置する部分もフラット部３７になっている。これにより、排気ポート２１による排ガスの排気を良好に保つことができる。

図３は、図２に示すＡ−Ａの断面図である。本図はピストン３０が上死点位置ある状態を示す。押出流形成部５０は、突部３２の先端３２ａ側に押し出し流としてのスキッシュ流Ｖ１を形成する先端側形成部５１と、突部３２の基端３２ｂ側に押し出し流としてのスキッシュ流Ｖ２を形成する基端側形成部５２とを有する。基端側形成部５２は、突部３２の基端３２ｂ側に形成される噴孔６０と先端側形成部５１とを連通する。先端側形成部５１では壁面４６と突部３２の外面との間隔ｄ１が先端３２ａ側に向かって、すなわち、筒内天井部４４に向かって一定であり、一方、基端側形成部５２では、基端３２ｂ側に向かって、すなわち、噴孔６０に向かって壁面４６と突部３２の外面との間隔ｄ２が広くなる。

圧縮行程後半において、ピストン３０が上死点位置に至るにつれて燃焼室１０内の空気（燃料噴霧）が圧縮され、壁面４６と突部３２の外面との間隔が狭くなり押出流形成部５０内の空気（燃料噴霧）が圧縮される。そして、上記のように先端側形成部５１における間隔ｄ１を一定とし、基端側形成部５２における間隔ｄ２を噴孔６０に向かって間隔ｄ１よりも広くなるように形成することで、先端側形成部５１により筒内天井部４４の頂点に向かって壁面４６に沿うようなスキッシュ流Ｖ１が形成され、基端側形成部５２により圧縮された空気（燃料噴霧）の一部が噴孔６０に誘導されやすくなり、キャビティ３３に向うスキッシュ流Ｖ２が形成される。すなわち、押出流形成部５０は、先端側形成部５１と基端側形成部５２により、２方向へのスキッシュ流Ｖ１、Ｖ２を共に十分な量で形成することができる。

このように、押出流形成部５０により、筒内天井部４４側から燃焼室１０の上方へのスキッシュ流Ｖ１及び噴孔６０からキャビティ３３内部へのスキッシュ流Ｖ２の２方向のスキッシュ流を形成することで、燃焼室１０内全体の気流を乱して確実に攪拌し、インジェクタ２２（図１参照）から噴射される燃料噴霧を拡散させるので、混合気の生成時間を早めて短時間で燃焼室１０内の混合気を均質にするため、燃焼速度を向上させることができる。

図４は、図２に示すピストンのＢ−Ｂ断面図、図５は、図２に示すピストンのＣ方向から見た矢視図である。以下の噴孔６０の説明では適宜図２も参照する。噴孔６０は、各突部３２にそれぞれ３つずつ形成される。各噴孔６０は、ピストン３０の周方向に所定の間隔をあけて並んで形成される。各噴孔６０は、下端が頂面３１のフラットな部分に沿うように形成される。噴孔６０を複数設けることでスキッシュ流Ｖ２の流量がより多くなる。

さらに、各噴孔６０は、押出流形成部５０側の開口部がピストン３０の周方向に横長な楕円状に形成される。噴孔６０の押出流形成部５０側の開口部を横長な楕円状に形成することで、押出流形成部５０側の開口部をできるだけ大きく形成した上で、噴孔６０上方にスキッシュ流Ｖ１、スキッシュ流Ｖ２を形成するのに十分なスペースを確保することができる。また、各噴孔６０は、燃焼室１０の中心側、つまりキャビティ３３のほぼ中央を向くように形成され、このキャビティ３３の中央に向かってスキッシュ流Ｖ２を噴出する。すなわち、スキッシュ流Ｖ２は、噴孔６０内を押出流形成部５０からキャビティ３３の中央へ向かって流れる。２つの突部３２の各噴孔６０をキャビティ３３の中央付近を向き合うように形成することで、キャビティ３３の両側からスキッシュ流Ｖ２を噴出させることができる。

さらに、各噴孔６０は、スキッシュ流Ｖ２の流れる方向の下流側、すなわち、キャビティ３３側で通路断面積が小さくなるように形成される。噴孔６０の通路断面積とは、スキッシュ流Ｖ２が流れる方向に対して垂直な方向の断面積である。各噴孔６０をキャビティ３３側で通路断面積が小さくなるように形成することで、キャビティ３３側が先細となるため、スキッシュ流Ｖ２の流速が向上する。すなわち、より強く攪拌できるようになる。また、各噴孔６０は、ピストン３０の径方向に対してキャビティ３３側が上向きとなるように形成される。つまり、各噴孔６０は、下流側が筒内天井部４４を向くように俯角を持って形成される。各噴孔６０をピストン３０の径方向に対してキャビティ３３側が上向きとなるように形成することで、噴孔６０から噴出されるスキッシュ流Ｖ２が上向き（筒内天井部４４の方向）に噴出されることから、燃焼室１０内の気流をより効率的にかき乱すことができる。

また、噴孔６０は、上述したように各突部３２の側面を貫通するように形成される。このように、噴孔６０を側方を向くように形成することから、吸気工程中にインジェクタ２２（図１参照）から噴射される燃料は抵抗の少ないキャビティ３３側に流れ、噴孔６０への流入が抑制される。

以上のように構成されるエンジン１は、高負荷時には、吸気行程でピストン３０が下死点側に位置している際に、インジェクタ２２からピストン３０に向けて燃料を噴射することによって燃焼室１０内を攪拌すると共に、圧縮行程後半において、ピストン３０が上死点位置に至るにつれて、先端側形成部５１により筒内天井部４４の頂点に向かって壁面４６に沿うようなスキッシュ流Ｖ１を形成し、基端側形成部５２により圧縮された空気（燃料噴霧）の一部を噴孔６０に誘導してキャビティ３３に向うスキッシュ流Ｖ２を十分な量で形成することで、空気と燃料とが混合しにくい壁面４６、キャビティ３３の縁部付近を含む燃焼室１０全体の混合気を短時間で十分に均質な状態にして燃焼させる。

以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１によれば、燃焼室１０と、燃焼室１０に連通する吸気ポート２０及び排気ポート２１と、頂面３１の縁部に燃焼室１０の壁面４６に沿った突部３２を有するピストン３０と、燃焼室１０に燃料を噴射するインジェクタ２２と、壁面４６と突部３２の外面との間に形成される押出流形成部５０と、突部３２に形成され、押出流形成部５０と燃焼室１０の中心側に位置するキャビティ３３とを連通する噴孔６０とを備え、押出流形成部５０は、突部３２の先端３２ａ側にスキッシュ流Ｖ１を形成する先端側形成部５１と、突部３２の基端３２ｂ側にスキッシュ流Ｖ２を形成する基端側形成部５２を有し、該基端側形成部５２では噴孔６０に向かって壁面４６と突部３２の外面との間隔ｄ２が広くなるように構成される。

したがって、燃焼室１０に対して吸気ポート２０を介して空気を吸入し、インジェクタ２２によりこの燃焼室１０内に直接燃料を噴射すると共に、ピストン３０が上死点位置に接近する圧縮行程後半において、間隔ｄ１が均一な先端側形成部５１により筒内天井部４４の頂点に向かってスキッシュ流Ｖ１を形成し、噴孔６０側で間隔ｄ２が広くなる基端側形成部５２によりこの噴孔６０に圧縮された空気（燃料）の一部を誘導し、噴孔６０からキャビティ３３に向うスキッシュ流Ｖ２を形成し、この２方向からのスキッシュ流によって、燃焼室１０内の気流を乱して強く攪拌することで、インジェクタ２２から噴射される燃料噴霧をすばやく燃焼室１０内に均質に拡散させるので、燃料噴霧と空気との混合気の生成時間を早めて短時間で燃焼室１０内の混合気を均質にすることができ、燃焼速度を向上してノッキングの発生を抑制することができる。

さらに、押出流形成部５０とキャビティ３３とを連通する噴孔６０をピストン３０の頂面３１の縁部に壁面４６に沿った突部３２の側面を貫通するように形成し、この噴孔６０が側方を向くように形成することから、吸気工程中にインジェクタ２２から噴射される燃料は抵抗の少ないキャビティ３３側に流れ、噴孔６０への流入が抑制されるので、燃料流入に起因したデポジットによる噴孔６０の閉塞を抑制でき、燃料の炭化による不具合を抑制することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１によれば、噴孔６０は、２つの突部３２に複数形成される。したがって、噴孔６０からキャビティ３３内部へのスキッシュ流Ｖ２の流量をより多くすることができるので、燃焼室１０内の気流の乱れをより大きくすることができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１によれば、噴孔６０は、押出流形成部５０側の開口部がピストン３０の周方向に横長な楕円状に形成される。したがって、噴孔６０の押出流形成部５０側の開口部をできるだけ大きく形成した上で、噴孔６０の上方に形成される先端側形成部５１、基端側形成部５２をスキッシュ流Ｖ１、スキッシュ流Ｖ２を形成するのに十分な長さで設けることができ、ピストン３０をよりコンパクトに形成することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１によれば、噴孔６０は、キャビティ３３側で通路断面積が小さくなるように形成される。したがって、噴孔６０がスキッシュ流Ｖ２を噴出する下流側が先細となるので、スキッシュ流Ｖ２の流速を向上させることができ、すなわち、より強く攪拌でき、燃焼室１０内の気流の乱れをより大きくすることができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１によれば、噴孔６０は、キャビティ３３の中央に向けてスキッシュ流Ｖ２を噴出する。したがって、２つの突部３２の各噴孔６０をキャビティ３３の中央付近を向き合うように形成するので、キャビティ３３の両側からスキッシュ流Ｖ２を噴出させることができ、これにより燃焼室１０内の気流の乱れをより大きくすることができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１によれば、噴孔６０は、ピストン３０の径方向に対してキャビティ３３側が上向きに形成される。したがって、各噴孔６０がピストン３０の径方向に対してキャビティ３３側が上向きとなり、噴孔６０から噴出されるスキッシュ流Ｖ２が上向き（筒内天井部４４の方向）に噴出されるので、燃焼室１０内の気流をより効率的にかき乱すことができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１によれば、燃焼室１０の壁面４６は、ペントルーフ型に形成された筒内天井部４４を有し突部３２は、筒内天井部４４に沿って突出している。したがって、先端側形成部５１により形成されるスキッシュ流Ｖ１を傾斜を有した筒内天井部４４に沿って斜めに噴出することができるため、燃焼室１０内の攪拌の効率を向上することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１によれば、２つの突部３２は、ピストン３０の頂面３１の縁部であって吸気弁リセス３４と排気弁リセス３５の間に位置する部分が突出するように形成される。したがって、吸気ポート２０側に設けられるインジェクタ２２を設置するための逃げを確保するとともに、排気ポート２１による混合気が燃焼した後の排ガスの排気を良好に保つことができる。

なお、上述した本発明の実施例に係るエンジン１は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、エンジン１は筒内直接噴射式であるものとして説明したが、ポート噴射式であってもよい。ポート噴射式では、燃料噴射手段としてのインジェクタ２２を吸気ポート２０内に設け、このインジェクタ２２によって吸気ポート２０内に燃料を噴射する。この場合、ピストン３０の頂面３１上方にインジェクタ２２を設置する必要がないことから、図６に示すように、ピストン３０の頂面３１の縁部であって２つの吸気弁リセス３４の間に位置する部分にも突部３２を設け、この突部３２にも噴孔６０を複数設けることができる。

このように構成することで、上述したスキッシュ流Ｖ２に加え、このスキッシュ流Ｖ２に交差する方向にスキッシュ流を噴出することができるので、燃焼室１０内の気流の乱れをさらに大きくすることができる。

また、以上の説明では、ピストン３０の頂面３１の縁部であって２つの排気弁リセス３５の間に位置する部分には、突部３２及び噴孔６０を設けないものとして説明したが、この部分に突部３２及び噴孔６０を設けてもよい。すなわち、頂面３１の縁部の全周に突部３２及び噴孔６０を設けてもよい。この場合も、上述したスキッシュ流Ｖ２に加え、このスキッシュ流Ｖ２に交差する方向にスキッシュ流を噴出することができるので、燃焼室１０内の気流の乱れをさらに大きくすることができる。

また、以上の説明では、筒内天井部４４は傾斜を有するペントルーフ型の天井であるものとして説明したが、フラットの天井であっても本発明の構成によれば、燃焼速度を向上してノッキングの発生を抑制するができる。また、噴孔６０は、ピストン３０の径方向に対してキャビティ３３側が上向きになるように形成するものとして説明したが、平行となるように形成してもよい。

また、噴孔６０は、押出流形成部５０側の開口部がピストン３０の周方向に横長な楕円状に形成されるものとして説明したが、縦長に形成してもよいし、楕円形以外の形状にしてもよい。また、噴孔６０は、複数設けるものとして説明したが、もっと多く形成してもよいし、１つだけでもよい。さらに、噴孔６０は下流側で通路断面積が小さくなるように形成するものとして説明したが、これに限らず、通路断面積が均一であってもよい。

以上のように、本発明に係る内燃機関は、燃焼速度を向上してノッキングの発生を抑制するものであり、いずれの種類の内燃機関に用いても好適である。なお、ここでは一気筒のみを図示しているが、本発明は、直列やＶ型等の形式に拘らず多気筒の内燃機関に適用される。

本発明の実施例に係るエンジンの部分断面図である。 本発明の実施例に係るエンジンのピストン頂面を見る部分断面図である。 図２に示すＡ−Ａの断面図である。 図２に示すピストンのＢ−Ｂ断面図である。 図２に示すピストンのＣ方向から見た矢視図である。 本発明の実施例に係るエンジンの変形例を示す部分断面図である。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
１０ 燃焼室
２０ 吸気ポート
２１ 排気ポート
２２ インジェクタ（燃料噴射手段）
２３ 点火プラグ
３０ ピストン
３１ 頂面
３２ 突部
３２ａ 先端
３２ｂ 基端
３３ キャビティ
３４ 吸気弁リセス
３５ 排気弁リセス
４０ シリンダヘッド
４１ シリンダブロック
４２ ヘッドガスケット
４３ シリンダボア
４４ 筒内天井部
４５ ボア周面
４６ 壁面
５０ 押出流形成部
５１ 先端側形成部
５２ 基端側形成部
６０ 噴孔
ｄ１、ｄ２ 間隔
Ｖ１、Ｖ２ スキッシュ流

Claims (10)

1. 燃焼室と、
   前記燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、
   頂面の縁部に前記燃焼室の壁面に沿った突部を有するピストンと、
   前記燃焼室又は前記吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射手段と、
   前記壁面と前記突部の外面との間に形成される押出流形成部と、
   前記突部に形成され、前記押出流形成部と前記燃焼室の中心側とを連通する噴孔とを備え、
   前記押出流形成部は、前記突部の先端側に押し出し流を形成する先端側形成部と、前記突部の基端側に押し出し流を形成する基端側形成部とを有し、該基端側形成部では前記噴孔に向かって前記壁面と前記突部の外面との間隔が広くなることを特徴とする、
   内燃機関。
2. 前記先端側形成部では前記突部の先端に向かって前記壁面と前記突部の外面との間隔が一定であることを特徴とする、
   請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記燃焼室の壁面は、ペントルーフ型に形成された筒内天井部を有し、
   前記突部は、前記筒内天井部に沿って突出していることを特徴とする、
   請求項１又は請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記噴孔は、前記燃焼室の中心側に向けて押し出し流を噴出可能であることを特徴とする、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関。
5. 前記噴孔は、複数形成されることを特徴とする、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関。
6. 前記押し出し流は、前記押出流形成部から前記噴孔を通って前記燃焼室の中心側へ流れ、
   前記噴孔は、該流れ方向の下流側で通路断面積が小さくなることを特徴とする、
   請求項１又は請求項５に記載の内燃機関。
7. 前記噴孔は、前記押出流形成部側の開口部が前記ピストンの周方向に横長な楕円状に形成されることを特徴とする、
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の内燃機関。
8. 前記噴孔は、前記ピストンの径方向に対して平行又は前記燃焼室の中心側が上向きに形成されることを特徴とする、
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の内燃機関。
9. 前記燃料噴射手段は、前記燃焼室内に燃料を直接噴射することが可能であり、
   前記突部は、前記吸気ポート側と前記排気ポート側との間に位置することを特徴とする、
   請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の内燃機関。
10. 前記燃料噴射手段は、前記吸気ポートに燃料を噴射することが可能であり、
    前記突部は、前記吸気ポート側及び該吸気ポート側と前記排気ポート側との間に位置することを特徴とする、
    請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の内燃機関。

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