JP6841245B2

JP6841245B2 - 内燃機関

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Publication number: JP6841245B2
Application number: JP2018010544A
Authority: JP
Inventors: 慎太郎堀田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2038-01-25
Also published as: JP2019127902A; CN110080873B; US10711753B2; CN110080873A; DE102019100126A1; US20190226438A1

Description

本発明は、内燃機関に関する。

従来から、吸気弁によって開閉される吸気開口周りにマスク部を設けることが提案されている（例えば、特許文献１）。斯かるマスク部は、排気開口側とは反対側（以下、「反排気開口側」ともいう）において吸気開口の外縁全体に沿って燃焼室内に向かって延びるように形成された壁面を備える。

斯かるマスク部の壁面は、吸気弁がリフトされたときに、吸気ポートから燃焼室内に吸入される吸気ガスの一部に対する流路抵抗として機能し、吸気開口の反排気開口側に位置する領域を通って吸気ガスが燃焼室内に流入するのを禁止又は抑制する。これにより、燃焼室内に逆タンブル流が発生するのが抑制され、燃焼室内に強い正タンブル流を生成することができるようになる。

特開２０１０−１８５４５７号公報

ところで、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関が公知である。このような内燃機関としては、燃料噴射弁の噴孔が燃焼室の中央に位置するものと、燃料噴射弁の噴孔が二つの吸気開口の間であって吸気開口よりも反排気開口側に位置するものとが存在する。このうち、後者の燃料噴射弁では、例えば、燃料噴射弁からの燃料噴霧の中心軸線が二つの吸気開口の間を通るように燃料噴射が行われる。

ところが、燃料噴射弁からの燃料噴射がこのように行われる場合、例えば、特許文献１に記載されたように反排気開口側の吸気開口の外縁全体に沿ってマスク部の壁面が設けられていると、マスク部と噴霧燃料とが干渉する。その結果、噴射された燃料の一部がマスク部に付着する。このため、燃焼に寄与しない燃料が増えることによる燃費の悪化や、ＰＭの発生や混合気の混合不良が生じることによる排気エミッションの悪化を招くおそれがある。

その一方で、マスク部の壁面の高さを全体的に低くしたり、マスク部を二つの吸気開口の互いから離れた領域の外縁周りのみに設けるようにしたりすると、マスク部の壁面が、吸気開口の反排気開口側に位置する領域を通る吸気ガスの流路抵抗として機能しにくくなる。このため、燃焼室内に比較的強い逆タンブル流が発生してしまい、燃焼室内に生じているタンブル流が弱くなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、マスク部を適切に形成することにより、タンブル流が弱くなるのを小さく抑えつつ燃費や排気エミッションの悪化を抑制することにある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨は以下のとおりである。

（１）燃焼室に面すると共に吸気弁によって開閉される二つの吸気開口と、前記燃焼室に面すると共に排気弁によって開閉される排気開口と、複数の噴孔を有する燃料噴射弁と、前記排気開口側とは反対側において前記吸気開口の外縁に沿って前記燃焼室内に向かって延びる壁面を有するマスク部と、を備え、前記燃料噴射弁は、前記二つの吸気開口の間であって該吸気開口よりも前記排気開口側とは反対側に前記噴孔が位置するように配置され、前記複数の噴孔は、該複数の噴孔のうち気筒の軸線方向に対して垂直な平面からの角度が最も小さい方向に噴射を行う第１噴孔を含み、前記壁面は、気筒の軸線方向に見たときに前記第１噴孔からの燃料噴霧の噴射範囲内に位置する第１噴孔噴射領域における高さが、該第１噴孔噴射領域以外の領域における高さよりも低くなるように形成される、内燃機関。

（２）前記壁面は、気筒の軸線方向に見たときに前記第１噴孔からの燃料噴霧の噴射範囲外であって該第１噴孔以外の噴孔からの燃料噴霧の噴射範囲内に位置する他噴孔噴射領域における高さが、前記排気開口側から最も離れて位置する領域の高さと等しくなるように形成される、上記（１）に記載の内燃機関。

（３）前記第１噴孔は一つのみであり、前記燃料噴射弁は、前記第１噴孔からの燃料噴霧の中心軸線が前記二つの吸気開口の間を通るように構成される、上記（１）又は（２）に記載の内燃機関。

本発明によれば、マスク部を適切に形成することにより、タンブル流が弱くなるのを小さく抑えつつ燃費や排気エミッションの悪化を抑制することができる。

図１は、第一実施形態に係る内燃機関を概略的に示す部分断面図である。図２は、シリンダヘッドの底面を概略的に示す部分底面図である。図３は、燃料噴射弁の先端部の先端面を概略的に示す側面図である。図４は、図２の線ＩＶ−ＩＶに沿って見たシリンダヘッドの一部の断面図である。図５は、燃料噴射弁から燃料が噴射されている状態における図１と同様な部分断面図である。図６は、燃料噴射弁の先端部の先端面を概略的に示す側面図である。図７は、図２の線ＩＶ−ＩＶに沿って見たシリンダヘッドの一部の、図４と同様な断面図である。図８は、シリンダヘッドの一部の底面を示す部分斜視図である。図９は、シリンダヘッドの底面を概略的に示す、図２と同様な部分底面図である。図１０は、吸気弁が開かれている場合における燃焼室内に生じる吸気ガスの流れを概略的に示した図である。図１１は、本実施形態とは異なるマスク部が設けられている場合におけるシリンダヘッドの一部の底面を示す、図８と同様な部分斜視図である。図１２は、本実施形態とは異なるマスク部が設けられている場合におけるシリンダヘッドの底面を概略的に示す、図２と同様な部分底面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜内燃機関の構成＞
図１は、本実施形態に係る内燃機関１を概略的に示す部分断面図である。図１に示したように、内燃機関１は、シリンダブロック２、シリンダヘッド３、ピストン４、コンロッド５を備える。

シリンダブロック２は、並んで配置された複数の気筒６を備える。シリンダヘッド３は、当接面Ａにおいてシリンダブロック２に当接するように配置され、シリンダブロック２に形成された気筒６の一方の端部を塞ぐように配置される。

ピストン４は、シリンダブロック２内に形成された気筒６内を往復運動するように配置される。ピストン４は、ピストンピンを介してコンロッド５に連結される。コンロッド５は、クランクピンを介してクランクシャフト（図示せず）に連結される。コンロッド５は、ピストン４の往復運動をクランクシャフトの回転運度に変換するように作用する。また、シリンダブロック２の気筒６の壁面とシリンダヘッド３とピストン４とによって、混合気が燃焼する燃焼室７が形成される。

図２は、シリンダヘッド３の底面を概略的に示す部分底面図である。特に、図２は、一つの気筒６を塞ぐように位置するシリンダヘッド３の部分を概略的に示している。また、図２は、吸気弁２１及び排気弁３１が設けられていない状態を示している。

図１及び図２に示したように、シリンダヘッド３には、吸気ポート１１及び排気ポート１２が形成される。吸気ポート１１は、燃焼室７に面すると共にシリンダヘッド３に形成された吸気開口１３を介して燃焼室７に連通する。同様に、排気ポート１２は、燃焼室７に面すると共にシリンダヘッド３に形成された排気開口１４を介して燃焼室７に連通する。

図２に示したように、本実施形態では、各燃焼室７毎に、二つの吸気開口１３及び二つの排気開口１４が設けられる。二つの吸気開口１３は、複数の気筒６が並んで配置される方向（以下、「気筒整列方向」ともいう）と同一方向に並んで配置される。同様に、二つの排気開口１４は、気筒整列方向と同一方向に並んで配置される。各気筒６の中心を通って気筒整列方向に延びる中央平面Ｃに対して一方側に二つの吸気開口１３が配置され、他方側に二つの排気開口１４が配置される。

なお、本明細書では、気筒整列方向と垂直な方向であって中央平面Ｃから吸気開口１３へ向かう方向、すなわち排気開口１４から吸気開口１３に向かう方向を「反排気開口側」と称し、気筒整列方向と垂直な方向であって中央平面Ｃから排気開口１４へ向かう方向、すなわち吸気開口１３から排気開口１４に向かう方向を「排気開口側」と称する。

また、図２に示したように、各吸気開口１３の縁部周りにはその全周に亘って、後述する吸気弁２１が閉弁時に当接する吸気シート部１５が設けられる。同様に、排気開口１４の縁部周りにはその全周に亘って、後述する排気弁３１が閉弁時に当接する排気シート部１６が設けられる。吸気シート部１５は、シリンダヘッド３とは別体のバルブシートとして形成されてもよいし、シリンダヘッド３に直接形成されたシートであってもよい。

図１に示したように、シリンダヘッド３は、燃焼室７の上面が吸気側傾斜面１７と排気側傾斜面１８との二つの傾斜面を有するように形成される。吸気側傾斜面１７は、吸気開口側（反排気開口側）の縁部から中央平面Ｃに向かって当接平面Ａからの高さ（気筒６の軸線方向Ｚにおける当接平面Ａからの長さ）が高なっていくように形成される。排気側傾斜面１８は、排気開口側の縁部から中央平面Ｃに向かって当接平面Ａからの高さが高くなっていくように形成される。したがって、燃焼室７の上面は中央平面Ｃにおいてが最も高くなるように傾斜する。

また、シリンダヘッド３には、吸気開口１３を開閉する吸気弁２１と、排気開口１４を開閉する排気弁３１と、燃焼室７内の混合気を点火する点火プラグ４１、燃焼室７内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁５１とが設けられる。

吸気弁２１は、バルブステム２２と、バルブステム２２の一方の端部に固定された弁体２３とを備える。吸気弁２１は、バルブステム２２が延在する方向、すなわち吸気弁２１の軸線方向に摺動可能にシリンダヘッド３内に配置される。吸気弁２１は、吸気動弁機構（図示せず）によってその軸線方向にリフトされる。吸気動弁機構は、吸気弁２１の作用角、位相角及び最大リフト量の少なくとも一つを変更可能な可変動弁機構であってもよいし、これらを変更不能な動弁機構であってもよい。

同様に、排気弁３１は、バルブステム３２と、バルブステム３２の一方の端部に固定された弁体３３とを備える。排気弁３１は、バルブステム３２が延在する方向、すなわち排気弁３１の軸線方向に摺動可能にシリンダヘッド３内に配置される。排気弁３１は、排気動弁機構（図示せず）によってその軸線方向にリフトされる。排気動弁機構は、排気弁３１の作用角、位相角及び最大リフト量の少なくとも一つを変更可能な可変動弁機構であってもよいし、これらを変更不能な動弁機構であってもよい。

点火プラグ４１は、燃焼室７のほぼ中央において、燃焼室７の上面に位置するようにシリンダヘッド３に取り付けられる。なお、点火プラグ４１は必ずしも設けられなくてもよく、この場合、燃焼室７では混合気が自着火するように燃料噴射弁５１からの燃料噴射が制御される。

燃料噴射弁５１は、燃料噴射を行う複数の噴孔を有する先端部５２を備えると共に、この先端部５２が燃焼室７内に曝されるようにシリンダヘッド３内に配置される。特に、本実施形態では、燃料噴射弁５１の先端部５２は、すなわち燃料噴射弁５１の噴孔は、二つの吸気開口１３の間であって、吸気開口１３よりも反排気開口側に位置する。

図３は、燃料噴射弁５１の先端部５２の先端面を概略的に示す側面図である。図３における上方は、気筒６の軸線方向Ｚであってシリンダブロック２からシリンダヘッド３へ向かう方向（説明を分かりやすくするために、以下では、この方向を上方として説明する）である。

図３からわかるように、燃料噴射弁５１の先端部５２には６つの噴孔５３が設けられている。図示した例では、第１噴孔５３＃１は、複数の噴孔のうち最も上方に設けられ、第６噴孔５３＃６は複数の噴孔のうち最も下方に設けられる。第２噴孔５３＃２及び第３噴孔５３＃３は、気筒６の軸線方向Ｚにおいて第１噴孔５３＃１と第６噴孔５３＃６との間に設けられる。第４噴孔５３＃４及び第５噴孔５３＃５は、気筒６の軸線方向Ｚにおいて第２噴孔５３＃２及び第３噴孔５３＃３と第６噴孔５３＃６との間に設けられる。

次に、図４及び図５を参照して、このようして構成された燃料噴射弁５１からの燃料噴霧の様子を説明する。

図４は図２の線ＩＶ−ＩＶに沿って見たシリンダヘッド３の一部の断面図である。図中のＦは、燃料噴射弁５１から燃料が噴射された場合の当該断面における噴射範囲を示している。このうち、図中のＦ＃１は、第１噴孔５３＃１からの燃料噴霧の当該断面における噴射範囲を示している。Ｆ＃２〜Ｆ＃６についても同様に、第２噴孔５３＃２〜第６噴孔５３＃６からの燃料噴霧の当該断面における噴射範囲を示している。

また、図５は、燃料噴射弁５１から燃料が噴射されている状態における図１と同様な部分断面図である。図中のＦ＃１は、第１噴孔５３＃１からの燃料噴霧の噴射範囲を、Ｆ＃４、５は、第４噴孔５３＃４及び第５噴孔５３＃５からの燃料噴霧の噴射範囲をそれぞれ示している。

図４及び図５からわかるように、第１噴孔５３＃１は、複数の噴孔５３のうち気筒６の軸線方向Ｚに対して垂直な平面Ｓからの角度θが最も小さい方向に噴射を行う。したがって、第１噴孔５３＃１からの噴霧の中心軸線ＡＦ＃１は、複数の噴孔５３からの燃料噴霧の中心軸線のうち平面Ｓからの角度θが最も小さい。また、第１噴孔５３＃１からの燃料噴霧は、その中心軸線ＡＦ＃１が二つの吸気開口１３の間を通るように噴射される。

一方、第２噴孔５３＃２〜第６噴孔５３＃６からの燃料噴霧は、第２噴孔５３＃２及び第３噴孔５３＃３からの燃料噴霧、第６噴孔５３＃６からの燃料噴霧、第４噴孔５３＃４及び第５噴孔５３＃５からの燃料噴霧の順に平面Ｓからの角度が大きくなるように噴射される。また、第６噴孔５３＃６からの燃料噴霧も、その中心軸線が二つの吸気開口１３の間を通るように噴射される。第２噴孔５３＃２及び第３噴孔５３＃３からの燃料噴霧は、排気開口１４に向かう方向に対して互いに反対方向に僅かに角度がつけられるように噴射される。また、第４噴孔５３＃４及び第５噴孔５３＃５からの燃料噴霧は、排気開口１４に向かう方向に対して互いに反対方向に比較的大きな角度がつけられるように噴射される。

なお、上記実施形態では、燃料噴射弁５１は、６つの噴孔を有しているが、噴孔の数は６より多くても少なくてもよい。例えば、燃料噴射弁５１が３つの噴孔を有する場合には、図６に示したように燃料噴射弁５１には、第１噴孔５３＃１、第２噴孔５３＃２及び第３噴孔５３＃３が設けられる。

この場合、図７に示したように、第１噴孔５３＃１からの燃料噴霧は、複数の噴孔５３のうち気筒６の軸線方向Ｚに対して垂直な平面Ｓからの角度θが最も小さい方向に噴射を行う。したがって、第１噴孔５３＃１からの燃料噴霧の中心軸線ＡＦ＃１は、複数の噴孔５３からの燃料噴霧の中心軸線のうち平面Ｓからの角度θが最も小さい。加えて、第１噴孔５３＃１からの燃料噴霧は、その中心軸線が二つの吸気開口１３の間を通る。

また、上記実施形態では、複数の噴孔のうち一つのみが、平面Ｓからの角度θが最も小さい方向に噴射を行っている。しかしながら、平面Ｓからの角度θが最も小さい方向に噴射する噴孔は複数あってもよい。

＜マスク部の構成＞
図１及び図２に示したように、本実施形態のシリンダヘッド３は、吸気開口１３の反排気開口側に設けられたマスク部６０を備える。以下、図１及び図２に加えて、図８及び図９を参照して、マスク部６０について説明する。なお、図２において、マスク部６０には斜線を付してあるが、これはマスク部６０を分かりやすく示すためのものであり、断面を示すものではない。

図８は、シリンダヘッド３の一部の底面を示す部分斜視図である。また、図９は、シリンダヘッド３の底面を概略的に示す、図２と同様な部分底面図である。図１及び図８に示したように、マスク部６０は、燃焼室７の上面から燃焼室７内へ向かって突出するように形成される。マスク部６０は、シリンダヘッド３と一体的に形成されてもよいし、別体として形成されてもよい。なお、マスク部６０がシリンダヘッド３と一体的に形成される場合、マスク部６０はその下面の少なくとも一部がシリンダヘッド３の当接面Ａと面一になるように形成される。

図８からわかるように、マスク部６０は、吸気開口１３の外縁に沿って、且つ吸気開口１３周りの吸気シート部１５の外縁に沿って延びる壁面６１を有する。マスク部６０の壁面６１は、吸気弁２１の縁部からのクリアランスが一定になるように形成される。ここで、吸気弁２１の縁部は、より正確には、吸気弁２１がリフトするときの吸気弁２１の縁部の通過面を意味する。したがって、マスク部６０の壁面６１は、より正確には、吸気弁２１のリフト方向において、吸気弁２１の縁部の通過面からのクリアランスが一定になるように形成される。

また、壁面６１は、気筒整列方向における吸気開口１３の中央軸線Ｄよりも反排気開口側の領域（図９にＲで示した領域）内に全面的に又は部分的に延びるように形成される。特に、壁面６１は、図９にＲで示した領域のうち半分以上の領域に亘って延びるように形成されるのが好ましい。図８及び図９に示した例では、壁面６１は、図９にＲで示した領域内においてほぼ全面的に延びるように形成される。

加えて、壁面６１は、吸気開口１３の外縁近傍から燃焼室７内に向かって、特に、吸気弁２１のリフト方向に延びる。本実施形態では、壁面６１の高さは、吸気開口１３の周方向において変化する。なお、本明細書では、壁面６１の高さは、吸気弁２１が閉弁しているときの弁体２３の外面と同一の平面から吸気弁２１のリフト方向における壁面６１の長さを意味するものとする。

ここで、図９にＲで示した領域のうち、気筒６の軸線方向Ｚに見たときに、第１噴孔５３＃１からの燃料噴霧の噴射範囲Ｆ＃１内に位置する領域を第１領域（第１噴孔噴射領域）Ｒ１とする。また、図９にＲで示した領域のうち、気筒６の軸線方向Ｚに見たときに、第１噴孔５３＃１からの燃料噴霧の噴射範囲Ｆ＃１外であって第１噴孔５３＃１以外の噴孔５３＃２〜５３＃６からの燃料噴霧の噴射範囲Ｆ内に位置する領域を第２領域（他噴孔噴射領域）Ｒ２とする。

また、図９にＲで示した領域のうち、第１領域Ｒ１とは反対側において第２領域Ｒ２に隣接する領域を第３領域Ｒ３とする。第３領域Ｒ３は、排気開口側から最も離れて位置する領域、すなわち図９にＲで示した領域のうち最も反排気開口側に位置する領域を含む。

加えて、図９にＲで示した領域のうち、第２領域Ｒ２とは反対側において第３領域Ｒ３に隣接する領域を第４領域Ｒ４とする。加えて、図９にＲで示した領域のうち、第３領域Ｒ３とは反対側において第４領域Ｒ４に隣接する領域を第５領域Ｒ５とする。第５領域Ｒ５の第４領域Ｒ４側とは反対側の端部は、吸気開口１３の中央軸線Ｄ上、又は中央軸線Ｄよりも反排気開口側に位置する。

壁面６１の延在する領域Ｒを上述したように第１領域Ｒ１〜第５領域Ｒ５に分けると、本実施形態では、壁面６１は、第１領域Ｒ１における高さｈ１が、その他の領域（第２領域Ｒ２〜第５領域Ｒ５）における高さｈ２〜ｈ５よりも低くなるように形成される。したがって、壁面６１は、第１領域Ｒ１における高さｈ１が、第３領域Ｒ３のうちの排気開口側から最も離れて位置する領域における高さよりも低くなるように形成される。第１領域Ｒ１における高さｈ１は、ゼロであってもよい。

加えて、本実施形態では、壁面６１は、第２領域Ｒ２おける高さｈ２と第３領域Ｒ３における高さｈ３とが等しい一定の高さになるように形成される。このときの高さｈ２及びｈ３は、排気開口側から最も離れて位置する領域において、吸気弁２１のリフト方向における壁面６１の縁部（以下、「リフト方向側縁部」ともいう）がシリンダヘッド３の当接面Ａ上に位置するように壁面６１が延びるときの高さ（以下、「最低当接高さ」ともいう）ｈａに等しい。したがって、壁面６１は、第２領域Ｒ２における高さｈ２が、排気開口側から最も離れて位置する領域における高さ（最低当接高さ）ｈａと等しくなるように形成される。

ここで、上述したように、燃焼室７の上面は吸気側傾斜面１７により傾斜しており、吸気側傾斜面１７は吸気開口側（反排気開口側）の縁部から中央平面Ｃに向かって当接平面Ａからの高さが高くなるように形成される。したがって、排気開口側から最も離れて位置する領域以外の第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３では、壁面６１のリフト方向側縁部は、シリンダヘッド３の当接面Ａ上には位置しない。

さらに、本実施形態では、壁面６１は、第５領域Ｒ５における高さｈ５が、その他の領域（第１領域Ｒ１〜第４領域Ｒ４）における高さｈ１〜ｈ４よりも高くなるように形成される。特に、第５領域Ｒ５の高さｈ５は、壁面６１が吸気弁２１のリフト方向においてシリンダヘッド３の当接面Ａまで延びるような高さとされる。ここで、上述したように、燃焼室７の上面は吸気側傾斜面１７により傾斜しているため、第５領域Ｒ５では、壁面６１は、中央平面Ｃに向かって、その高さが高くなっていくように形成される。

また、第４領域Ｒ４では、壁面６１は、第３領域Ｒ３における比較的低い高ｈ３さから第５領域Ｒ５における比較的高い高さｈ５に向かって周方向に徐々に高さｈ４が高くなるように形成される。

＜作用・効果＞
次に、図１０〜図１２を参照して、本実施形態に係る内燃機関１の作用及び効果について説明する。図１０は、吸気弁２１が開かれている場合における燃焼室７内に生じる吸気ガスの流れを概略的に示した図である。図１１は、本実施形態とは異なるマスク部が設けられている場合におけるシリンダヘッドの一部の底面を示す、図８と同様な部分斜視図である。図１２は、本実施形態とは異なるマスク部が設けられている場合におけるシリンダヘッドの底面を概略的に示す、図２と同様な部分底面図である。

図５を参照して説明したように、第１噴孔５３＃１は、複数の噴孔５３のうち平面Ｓからの角度θが最も小さい方向に噴射を行う。その一方で、マスク部６０の壁面６１は、第１領域Ｒ１における高さｈ１が、最も低くなるように形成される。したがって、第１噴孔５３＃１からの燃料噴霧はマスク部６０と干渉しにくくなり、第１噴孔５３＃１から噴射された燃料はマスク部６０に付着しにくくなる。

噴孔５３から噴射された燃料がマスク部６０等に付着すると、燃焼に寄与しない燃料が増えることになり、よって燃費の悪化を招く。また、噴孔５３から噴射された燃料がマスク部６０等に付着すると、燃焼室７内での混合気の燃焼中に付着した燃料からＰＭが生成されたり、空気と燃料との混合状態が悪化したりすることにより、排気エミッションの悪化が生じる。本実施形態では、第１噴孔５３＃１から噴射された燃料がマスク部６０に付着しにくくなることにより、燃費や排気エミッションの悪化を抑制することができる。

ところで、吸気弁２１が開いているときには、吸気開口１３の排気開口側の領域と、吸気開口１３の反排気開口側の領域とを通って吸気ガスが燃焼室７内に流入する。図１０に示したように、このうち、吸気開口１３の排気開口側の領域を通って燃焼室７内に流入した吸気ガスは燃焼室７内に正タンブル流Ｔｎを生成する。一方、吸気開口１３の反排気開口側の領域を通って燃焼室７に流入した吸気ガスは燃焼室７内に逆タンブル流Ｔｒを生成する。したがって、吸気開口１３の反排気開口側の領域を通って燃焼室７に流入した吸気ガスが多くなると逆タンブル流Ｔｒが強くなって正タンブル流Ｔｎを阻害し、結果的に燃焼室７内に生じる正タンブル流のタンブル比が小さくなる。

これに対して、マスク部６０を設けた場合には、吸気開口１３の反排気開口側の領域を通って燃焼室７に流入する吸気ガスの流れを阻害する。この結果、燃焼室７内に生じる逆タンブル流Ｔｒを弱くすることができ、よって燃焼室７内に生じる正タンブル流を強くすることができる。特に、マスク部６０の壁面６１の高さを高くするほど、逆タンブル流Ｔｒをより弱くさせることができる。

一方、本実施形態では、壁面６１は、第１領域Ｒ１以外の領域（第２領域Ｒ２〜第５領域Ｒ５）における高さｈ２〜ｈ５が、第１領域Ｒ１における高さｈ１よりも高くなるように形成される。したがって、第１領域Ｒ１以外の領域では、壁面６１は或る程度の高さを有するように形成され、よって燃焼室７内で発生する逆タンブル流Ｔｒをより弱くすることができる。

例えば、図１１及び図１２に示した例では、第２領域Ｒ２と第３領域Ｒ３の一部とにおいても壁面６１’の高さが、第１領域Ｒ１における壁面６１’の高さと同程度に低くされる。このような場合には、吸気開口１３の反排気開口側の領域を通って燃焼室７に流入する吸気ガスの一部は、マスク部６０’に流れが阻害されることなく流入する。これに対して、本実施形態によれば、第１領域Ｒ１以外の領域では、壁面６１’が或る程度の高さを有するように形成されることから、図１１及び図１２に示した例に対して燃焼室７内で発生する逆タンブル流Ｔｒをより弱くすることができる。

また、本実施形態では、第２領域Ｒ２では、壁面６１の高さが最低当接高さとされる。したがって、第２領域Ｒ２では、壁面６１は、シリンダヘッド３への当接面Ａまでは延びず、よってその高さは比較的低い。この結果、第１噴孔５３＃１以外の噴孔５３からの燃料噴霧もマスク部６０と干渉しにくくなり、よって第１噴孔５３＃１以外の噴孔５３から噴射された燃料もマスク部６０に付着しにくくなる。この結果、燃費や排気エミッションの悪化を抑制することができる。

＜変形例＞
なお、上記実施形態では、第２領域Ｒ２では、壁面６１の高さが最低当接高さｈａとされている。しかしながら、壁面６１は、第２領域Ｒ２における高さが最低当接高さｈａよりも高くなるように形成されてもよい。この場合でも、第３領域Ｒ３における排気開口側から最も離れて位置する領域では、壁面６１の高さは最低当接高さｈａとされる。

加えて、上記実施形態では、第５領域Ｒ５の高さｈ５は、壁面６１が吸気弁２１のリフト方向においてシリンダヘッド３の当接面Ａまで延びるような高さとされる。しかしながら、第５領域Ｒ５の高さｈ５は、このような高さよりも低くされてもよい。しかしながら、このような場合であっても、第５領域Ｒ５の高さｈ５は、最低当接高さｈａ以上とされる。

１内燃機関
２シリンダブロック
３シリンダヘッド
４ピストン
６気筒
７燃焼室
１３吸気開口
１４排気開口
２１吸気弁
３１排気弁
５１燃料噴射弁
６０マスク部
６１壁面

Claims

燃焼室に面すると共に吸気弁によって開閉される二つの吸気開口と、
前記燃焼室に面すると共に排気弁によって開閉される排気開口と、
複数の噴孔を有する燃料噴射弁と、
前記排気開口側とは反対側において前記吸気開口の外縁に沿って前記燃焼室内に向かって延びる壁面を有するマスク部と、を備え、
前記燃料噴射弁は、前記二つの吸気開口の間であって該吸気開口よりも前記排気開口側とは反対側に前記噴孔が位置するように配置され、
前記複数の噴孔は、該複数の噴孔のうち気筒の軸線方向に対して垂直な平面からの角度が最も小さい方向に噴射を行う第１噴孔を含み、
前記壁面は、気筒の軸線方向に見たときに前記第１噴孔からの燃料噴霧の噴射範囲内に位置する第１噴孔噴射領域における高さが、該第１噴孔噴射領域以外の領域における高さよりも低くなるように形成される、内燃機関。
前記壁面は、気筒の軸線方向に見たときに前記第１噴孔からの燃料噴霧の噴射範囲外であって該第１噴孔以外の噴孔からの燃料噴霧の噴射範囲内に位置する他噴孔噴射領域における高さが、前記排気開口側から最も離れて位置する領域の高さと等しくなるように形成される、請求項１に記載の内燃機関。
前記第１噴孔は一つのみであり、
前記燃料噴射弁は、前記第１噴孔からの燃料噴霧の中心軸線が前記二つの吸気開口の間を通るように構成される、請求項１又は２に記載の内燃機関。