(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドの下面とピストンの頂面とで上下を区画される燃焼室と、該燃焼室の上面の一側に配設された吸気弁と、該燃焼室の上面の他側に配設された排気弁と、該燃焼室内に直接燃料を噴射するように配設された燃料噴射弁とをそなえた、筒内噴射型内燃機関において、
該燃焼室の上面を形成する該シリンダヘッド下面が、該一側に形成された吸気弁側傾斜下面と該他側に形成された排気弁側傾斜下面とからなるペントルーフ形状に形成され、
点火プラグが該ペントルーフ形状の該燃焼室上面の頂部近傍に配設されるとともに、
該燃焼室の下面を形成する該ピストン頂面が、該吸気弁側傾斜下面及び該排気弁側傾斜下面にそれぞれ対応するように形成された吸気弁側傾斜上面及び排気弁側傾斜上面を有する該ペントルーフ形状にほぼ沿うような山型に形成され、少なくとも該ピストン頂面の吸気弁側傾斜上面に球面により形成された凹部が設けられ、
該凹部が、該ピストンの吸気弁側上部に中心を有する仮想球面の一部として形成され、
該ピストンが上死点位置にあるときに該燃料噴射弁の噴射口と該吸気弁の弁体とがそれぞれ該仮想球面内に包含され、且つ点火プラグの放電電極の発火点が該凹部内に包含されるとともに、
該ピストンが上死点位置にあるときの燃焼室容積のうち、
該凹部内の容積及び該凹部の上方の該ピストン上面と該シリンダヘッド下面との間の容積と、
該ピストンが上死点位置にあるときの該燃焼室の全容積との比が０．４〜０．６の間に設定されていることを特徴とする、筒内噴射型内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火花点火式であり、且つ燃焼室内に直接燃料噴射を行なう、筒内噴射型内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関のうち、主にガソリンを燃料とするようなガソリンエンジンの燃料供給系では、燃料噴射装置（インジェクタ）が広く用いられている。このようなガソリンエンジンでは、コントローラ等の制御ユニットによりインジェクタの作動が制御され、所定のタイミングに所定量だけ燃料が吸気ポート内に噴射される。
【０００３】
そして、吸気ポート内に噴射された燃料は、吸気行程で吸入された空気とともに燃焼室内に供給されて空気と混合し、点火プラグにより点火されて燃焼するのである。
一方、主に軽油等を燃料とするディーゼルエンジンでは、燃焼室内に直接燃料を噴射して、この燃料を燃焼室内の圧縮空気によって自然発火させている。
【０００４】
ところで、上述のようなガソリンエンジンにおいても燃焼室内に直接燃料噴射を行なって、機関の応答性を改善するような筒内噴射型の内燃機関が提案されている。
このような筒内噴射型内燃機関では、シリンダ内に渦流を形成してこの渦流中に燃料噴射を行い、点火プラグの位置に合わせて所要濃度（理論空燃比近傍の燃料濃度）の混合気層を形成し、この混合気層の燃料を点火プラグに供給することで、全体として極めて燃料濃度の低い（空燃比の高い）状態での燃焼、いわゆる層状リーン燃焼運転を行なうことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような筒内噴射型内燃機関では、筒内に噴射された燃料によって燃焼室内の吸気が冷却されるため、ノッキングを抑制することができ、この結果、圧縮比を高めやすいという利点がある。
したがって、筒内噴射型内燃機関では、この利点を生かすように、ピストンやシリンダヘッドの下面等により形成される燃焼室の形状を設計することが重要となっくる。
【０００６】
しかしながら、この燃焼室の形状が複雑になると、ピストン及び燃焼室の形状や容積や点火プラグの配設位置等を僅かに設計変更しただけで、機関の出力特性や燃費性能が大きく変化してしまうという課題がある。
そこで、筒内噴射型内燃機関の燃焼室の形状や燃焼室の構成部品の相対位置関係を燃焼効率が最適となるような状態に設定したいという要望がある。
【０００７】
なお、特開平４−２２８８５０号公報には、燃料噴射弁からの噴射燃料がシリンダ内壁に当たらないようにした技術が開示されている。しかしながら、このような技術では、燃料噴射弁からの燃料噴射方向についてのみ着目したもので、上述の課題を解決するようなものではない。
また、特開平４−５８０３０号公報には、筒内噴射型の内燃機関において、自己着火やノッキングやスモークの発生を抑制するための技術が開示されている。しかしながら、このような技術は、単に機関を滑らかに作動させるためのものであり、やはり、上述の課題を解決するようなものではなかった。
【０００８】
また、特開平４−１６６６１２号公報には、筒内噴射式内燃機関の低負荷運転時における着火性を改善するための技術が開示されているが、このような技術は、燃焼効率が最適となるように燃焼室やピストンを形成したり、点火プラグの配設位置を規制するものではない。
また、上述したような技術では、ピストンに上部に凹部を形成して燃焼室を形成するようになっているが、ピストンの頂面とシリンダヘッド下面との間にも大きな空間が形成されており、このような燃焼室形状では十分な圧縮比が得られず、高出力化が困難であるという課題がある。
【０００９】
本発明は、このような要望や課題に応えるべく創案されたもので、筒内噴射型内燃機関の燃焼室の形状や燃焼室の構成部品の相対位置関係を燃焼効率が最適となるような状態に設定して、燃費の向上と出力の向上とを両立できるようにした、筒内噴射型内燃機関を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の筒内噴射型内燃機関では、シリンダヘッド下面をペントルーフ形状に形成し、点火プラグをペントルーフ形状の該燃焼室上面の頂部近傍に配設するとともに、燃焼室の下面を形成するピストン頂面を、ペントルーフ形状にほぼ沿うような山型に形成する。そして、少なくともピストン頂面の吸気弁側傾斜上面に凹部を設け、ピストンが上死点位置にあるときの燃焼室容積のうち、凹部内の容積及び凹部の上方のピストン上面とシリンダヘッド下面との間の容積と、ピストンが上死点位置にあるときの燃焼室の全容積との比が０．４〜０．６の間に設定する。そして、このように構成することにより、燃焼室内での各容積比を最適なものとすることができ、高燃費と高出力とを両立することができる。
【００１４】
また、凹部を球面により形成することにより、ピストンの凹部の容積に対する凹部の表面積が最小となる。また、燃焼室内において吸気流による渦状の流れ、即ちタンブル流の形成が促進される。
また、凹部をピストンの吸気弁側上部に中心を有する仮想球面の一部として形成することにより、容易に点火プラグを凹部内に配設することができる。
【００１５】
また、ピストン上死点位置で、燃料噴射弁の噴射口と吸気弁の弁体とがそれぞれ仮想球面内に包含され、且つ点火プラグの放電電極の発火点が凹部内に包含されるように構成することにより、凹部に燃料濃度の濃い混合気を生成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施形態について説明する。
まず、本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関について説明すると、図１はその燃焼室の構成を示す模式的な断面図、図２（ａ）〜（ｃ），図１５〜図２２はいずれもその要部としてのピストンの形状を示す模式図、図３はそのピストンの頂面とシリンダヘッドの下面との相対的な位置関係を示す図、図４はその燃焼室の全容積とピストンの凹部の容積との比を説明するための模式図、図５（ａ），（ｂ）はいずれもそのピストンの凹部形状の容積比の変化に伴う機関の特性の変化を説明するためのグラフ、図６，図７，図２３〜図４６はいずれもその変形例を示す模式図、図８，図９はいずれもその作用を説明するためのグラフ、図１０はその燃焼室の形状の差による燃費及びＨＣ排出量の変化特性を示すグラフである。
【００１８】
図１に示すように、このエンジンの燃焼室３は、シリンダヘッド８の下面とピストン２の頂面とにより形成されており、燃焼室３の上面の一方の側には吸気弁４が、又他方の側には排気弁５が配設されている。
また、シリンダヘッド８の下面、即ち燃焼室３の上面のうち、吸気弁４の配設された側には、燃焼室３の頂部から端部に向かって傾斜するような吸気弁側傾斜下面８ａが形成されており、排気弁５の配設された側には排気弁側傾斜下面８ｂが形成されている。
【００１９】
そして、これらの傾斜下面８ａ，８ｂにより燃焼室３の上面側は、図１に示すようなペントルーフ形状に形成されている。
また、シリンダヘッド８には燃料噴射弁（以下、単にインジェクタという）１が取り付けられている。このインジェクタ１は、その先端側が燃焼室３に臨むように配設されており、このインジェクタ１により燃焼室３内に直接燃料が噴射されるようになっている。
【００２０】
次に、ピストン２の形状について説明すると、図１，図２（ａ）〜（ｃ），図１５〜図２２に示すように、燃焼室３の下面を形成するピストン２の頂面には、吸気弁側傾斜下面８ａ及び排気弁側傾斜下面８ｂにそれぞれ対応して、ピストン２の中心側に向かって傾斜した吸気弁側傾斜上面２ａ及び排気弁側傾斜上面２ｂが形成されており、これらの傾斜上面２ａ，２ｂにより、ピストン２の頂面がペントルーフ形状にほぼ沿うような山型に形成されている。なお、これらの傾斜上面２ａ，２ｂは、ピストン頂面に形成された稜線により区画されている。
【００２１】
また、このピストン２の吸気弁側傾斜上面２ａには、図１，図２（ａ）〜（ｃ）に示すような凹部（以下、単にキャビティという）２５が形成されている。このキャビティ２５は、稜線を分断するように排気弁側傾斜上面２ｂまで延びて形成されるとともに、下に凸状に彎曲した球面状に形成されたものであり、ピストン２の吸気弁４側の上部に中心を有する仮想球面２５ａの一部として形成されている。
【００２２】
また、燃焼室３に開口する吸気ポート（図１２参照）９は、吸気弁４の上方に略直立するように延設されており、この吸気ポートを介して吸気流が燃焼室３に取り入れられると、吸気流は下方のピストン２に向かって流れた後、ピストン２のキャビティ２５に沿って案内されて上向きに流れてタンブル流（縦渦流）を形成するようになっている。
【００２３】
なお、特に燃焼室３の傾斜下面８ａ，８ｂを略平坦に形成することで、すなわち、シリンダヘッド８の下面８ａ，８ｂと、吸気弁４，排気弁５との下面とを連続的につなげることで、タンブル流の流れがスムースになり、タンブル流が強化されるようになる。
また、シリンダヘッド８の下面を上述のようにペントルーフ形状としているのは、主に以下の理由によものである。
【００２４】
すなわち、このような筒内噴射型のエンジンでは、エンジン回転数やエンジン負荷により燃料噴射タイミングが大きく変更されるようになっており、圧縮行程時にも燃料噴射を成立させる必要がある。このためには、燃焼室３内で吸気流が乱れることなく連続的に強い流れを生じさせるのが好ましい。
そこで、本実施形態では、燃焼室３内で生じたタンブル流を特に圧縮行程後半まで維持させるべく、シリンダヘッド８の吸気弁側下面８ａ及び排気弁側傾斜下面８ｂをペントルーフ形状とすることで、ピストン２から排気弁側下面８ｂに向かうタンブル流の流れを、また吸気弁側斜面８ａからピストン２への流れをスムースにし、タンブル流を圧縮行程後半まで維持させているのである。
【００２５】
また、吸気ポート９を略直立に形成することで、吸気時の抵抗を低減して燃焼室３内に強い吸気流を導入することで、燃焼室３内で強い縦渦流（タンブル流）を形成させている。さらに、シリンダヘッド８の吸気弁側傾斜下面８ａは、吸気弁４を傾斜配置可能なペントルーフ形状とすることで、吸気ポート９のレイアウトの自由度を増大させている。
【００２６】
ところで、このキャビティ２５の容積の設定は、エンジン性能に与える影響が大きく、例えばキャビティ２５の容積が燃焼室３の全容積に対して大きすぎると、図５（ａ）のグラフに示すように、層状燃焼を行なうには有利であるが、燃焼室３の表面積が大きくなり熱損失が大きくなってしまう。そして、これにより燃費が向上するものの、図５（ｂ）のグラフに示すように、最高出力や最大トルクが低下してしまうことが考えられる。
【００２７】
また、キャビティ２５の容積が燃焼室３の全容積に対して小さすぎると、図５（ｂ）のグラフに示すように、最高出力や最大トルクは向上するが、キャビティ２５内で十分なタンブル流を形成することができず、図５（ａ）のグラフに示すように、燃費の低下を招いてしまう。
そこで、本発明の筒内噴射型内燃機関では、機関の出力性能と燃費性能とを両立させるべく、燃焼室３全体の容積に対してキャビティ２５の容積が所定の割合の比となるように設定されている。
【００２８】
ここで、この容積比の設定について図４を用いて説明すると、キャビティ２５の容積をＶａ、ピストン２が上死点位置にあるときの吸気弁側傾斜下面８ａと吸気弁側傾斜上面２ａとの間の容積をＶｂ、又ピストン２が上死点位置にあるときの排気弁側傾斜下面８ｂと排気弁側傾斜上面２ｂとの間の容積をＶｃとすると、（Ｖａ＋Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ）の値が、０．４〜０．６の間になるように設定されている。
【００２９】
そして、本実施形態では、このような燃焼室３を形成するために、ピストン２の頂面をシリンダヘッド８のペントルーフ形状にほぼ沿うような山型に形成しているのである。すなわち、このようにピストン２の頂面を、ペントルーフ形状に形成すると、ピストン２の上昇時に、ピストン２とシリンダヘッド８とで囲撓される空間を減少させることができ、燃焼室３の全容積に対するキャビティ２５の容積比を大きくすることができるのである。
【００３０】
これにより、このエンジンの圧縮比を大きくすることができ、出力を大きく向上させることができるのである。
そして、キャビティ２５の容積比を上述したような所定値に設定することにより、燃費の向上と高出力化とをバランス良く達成することができるのである。
また、これに加えて、キャビティ２５の形状を図２（ａ）〜（ｃ）に示すような球面状に形成することで、ピストン２のキャビティ容積Ｖａに対するキャビティ表面積を最小にすることができる利点がある。そして、このようにキャビティ表面積を最小にすることで、熱損失を小さくすることができ、燃焼効率を向上させることができるのである。
【００３１】
さらには、キャビティ２５を球面状に形成することで、燃焼室３内に吸気流による渦状の流れ、即ちタンブル流を形成し易いという利点もある。
また、上述の仮想球面２５ａは、図１に示すように、ピストン２の中心軸における断面において、ピストン２の頂点及びピストン２の吸気弁側傾斜上面２ａの下端がキャビティ２５内に包含されるように設定されている。
【００３２】
また、ピストン２が上死点位置に達した時に、インジェクタ１の噴射口と吸気弁４の弁体とがそれぞれ仮想球面２５ａ内に位置するように、インジェクタ１，吸気弁４及び仮想球面２５ａの位置関係が設定されている。
そして、このようにインジェクタ１や吸気弁４を配設することで、着火時には、確実にキャビティ２５内の燃料濃度が濃い状態となるようになっている。
【００３３】
さて、このような筒内噴射型内燃機関では、エンジンの運転状況に応じて図示しないコントローラによりインジェクタ１の燃料噴射時期や燃料噴射量が制御されるようになっており、エンジンの運転状況によっては、圧縮行程で燃料噴射が行なわれる。
この場合、燃焼室３内では混合気が空気と燃料との層状に形成され、燃料（図１中、網かけ部分）は、キャビティ２５内に比較的多く存在する。したがって、燃焼室内に略均一の混合気が存在するような通常の内燃機関と異なり、通常の内燃機関用の点火プラグでは、十分な濃度の可燃混合気が存在する位置まで電極が届かず、燃焼効率を低下させてしまうことが考えられる。
【００３４】
そこで、本発明の筒内噴射型内燃機関では、燃料を確実に燃焼させるために点火プラグ６の配設位置や電極６ａの長さが燃料の燃焼に最適となるように設定されている。
すなわち、ピストン２の上死点位置への上昇時には、ピストン２と点火プラグ６との干渉を避けながらも点火プラグ６の電極６ａが確実にキャビティ２５側に位置するように、点火プラグ６の中心軸をシリンダ中心軸ＣＬに対して排気弁５側に所定角度θだけ傾けて点火プラグ６を配設しているのである。
【００３５】
また、シリンダヘッド８には、点火プラグ６取り付けるための点火プラグ取付部２８が形成され、点火プラグ取付部２８には点火プラグ６の取付位置を規制するための点火プラグ取付面２７が形成されているが、この取付面２７も従来の内燃機関に対して所定量Ｄ１（例えばＤ１＝２ｍｍ）だけ燃焼室３側に近づけて設けられている。
【００３６】
そして、これにより点火プラグ６をキャビティ２５側に近づけるようにしてシリンダヘッド８に取り付けるようにしているのである。
なお、この場合、所定量Ｄ１だけ点火プラグ６の下部のネジ部が燃焼室３内に晒されてしまい、このような状態でエンジンを運転させると、この点火プラグ６の下部にカーボン等が付着してしまう。そして、点火プラグ６の下部のネジ部にカーボン等が付着すると、点火プラグ６がシリンダヘッド８から取り外すのが困難となり、作業性が低下してしまうことが考えられる。
【００３７】
そこで、この筒内噴射型内燃機関では、図１に示すように、点火プラグ６の下部を保護すべく、点火プラグ取付部２８の下部の周囲に肉盛り部２９が形成されている。
これにより、点火プラグ６の下部へのカーボン等の付着を防止して、点火プラグ６の交換時の作業性や点火プラグ６の耐久性を向上させているのである。また、このような肉盛り部２９を設けることにより、点火プラグ６に加わった熱を肉盛り部２９を介してシリンダヘッド８に逃がすことができ、点火プラグ６の熱に対する耐久性が向上するようになっているのである。
【００３８】
また、点火プラグ６の電極６ａの長さも通常の点火プラグに対して所定量だけ長く形成されており、これにより、燃料の着火時に燃料濃度の濃い部分に電極６ａが位置するようになるのである。
なお、点火プラグ６の取付面２７を従来の内燃機関と同様の位置に形成し、その分点火プラグ６の電極６ａのみをさらに所定量Ｄ１だけ長く形成して、電極６ａをキャビティ２５内の燃料濃度の濃い部分へ配設するような構成も考えられる。すなわち、電極６ａのみを極端に長くするという構成のみで、燃料を確実に着火させるのである。この場合、上述の肉盛り部２９は不要になるが、このように電極６ａの長さだけを極端に長く形成すると、電極６ａの耐久性が低下してしまうことが考えられる。
【００３９】
これに対して、本発明では、点火プラグ６の取付面２７を燃焼室３側に近づけるとともに、電極６ａの長さを長く形成するという２段階の構成で着火部分をキャビティ２５内に近づけるようにしているので、電極６ａが確実にキャビティ２５内の燃料濃度の濃い部分に位置するようにしながらも、点火プラグ６の耐久性を損なうことがないという利点がある。そして、これにより、燃料を確実に着火させることができ、燃焼効率を向上させることができるのである。
【００４０】
また、点火プラグ６の放電電極６ａとキャビティ２５の表面との隙間（図１中Ｄ２で示す）の値についても、エンジンの出力と燃費に影響するため、この隙間Ｄ２を最適値に設定する必要がある。すなわち、この隙間Ｄ２が大きすぎると、燃焼室３内で形成された吸気タンブル流に乗った燃料に点火プラグ６の電極６ａが十分に届かずに、燃焼効率が悪化してしまう。また、放電電極６ａとキャビティ２５の表面とが近すぎると、電極６ａとピストン２とが干渉してしまうことが考えられる。
【００４１】
このため、本筒内噴射型内燃機関では、ピストン２の上死点位置における放電電極６ａとキャビティ２５の表面との距離Ｄ２を最適値（例えばＤ２＝１〜２ｍｍ程度）に設定し、ピストン２との干渉を十分に避けながら高い燃焼効率が得られるようにしている。
また、このような筒内噴射型内燃機関では、ピストン２と排気弁４との近接部分の間隔（これを排気側隙間といい、図１中Ｄ３で示す）も機関の性能に大きく影響する。例えば、図８のグラフの点Ｃ，点Ｄに示すように、排気側隙間Ｄ３が大きすぎると、インジェクタ１から圧縮行程時に噴霧された燃料がキャビティ２５の外側に拡散してしまい、燃費が悪化してしまう。
【００４２】
一方、点Ａ，点Ｂに示すように、排気側隙間Ｄ３が小さすぎると、全開運転時（即ち、吸気行程の燃料噴射時）に、排気弁５側の空間に火炎が十分に伝播されず、出力が低下してしまう。
そこで、本発明の筒内噴射型内燃機関では、この排気側隙間Ｄ３を燃費と出力との均衡が図れ、効率的な燃焼を実現できるような最適な値（図８に示す☆印近傍、Ｄ３＝５〜８ｍｍ）に設定されている。
【００４３】
このように、キャビティ２５を球状に形成するとともに、キャビティ２５と点火プラグ６との位置関係が最適となるように配設することにより、キャビティ２５に向けて噴射された燃料を着火時にキャビティ２５内に滞留させ、吸気と燃料との層状化を促進することができ、さらに、確実な着火，燃焼が行なわれるようになっているのである。
【００４４】
また、図１，図３に示すように、ピストン２の排気弁側傾斜上面２ｂとシリンダヘッド８の排気弁側下面８ｂとの間には、着火された火炎が燃焼室３内に均一に広がるように火炎浸入空間２６が形成されている。
ここで、排気弁側傾斜上面２ｂは、排気弁側下面８ｂよりも小さな傾斜角に設定されており、これにより、上述の火炎浸入空間２６は、図３に示すように、燃焼室３の中心側に向けて、互いの面２ｂ，８ｂの距離が広がるような形状、即ち、断面が略楔状の空間に形成されている。
【００４５】
このように、燃焼室３の排気弁４側に略楔状の火炎浸入空間２６を形成するのは、以下の理由による。即ち、上述したようなキャビティ２５が形成された筒内噴射型内燃機関の燃焼室３では、通常は排気弁側傾斜上面２ｂと排気弁側下面８ｂとが略平行になるように形成されるとともに、これらの面２ｂ，８ｂで形成された空間は狭く形成されるため、燃料着火後のこの空間への火炎の伝播は遅れがちになる。そこで、燃焼室３内の火炎伝播を均一にするには、排気弁側傾斜上面２ｂと排気弁側下面８ｂとの間の空間を単に広げることが考えられるが、上述したように、燃焼室３の全容積（図４のＶａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ部分）とキャビティ２５及びその上部空間の容積（Ｖａ＋Ｖｂ）との間には最適な容積比が存在している。
【００４６】
したがって、燃焼室３の排気弁５側空間を単純に広げてしまうと、今度はキャビティ２５の容積比を最適値にするのが困難になってしまい、かえって、機関の性能低下を招くことも考えられる。
そこで、上述したように、燃焼室３の排気弁５側の空間に、中心側の隙間を大きめにしその分だけ排気弁５側端部の隙間を小さくした略楔状の火炎浸入空間２６を形成しているのである。
【００４７】
このような火炎浸入空間２６によれば、まず、点火プラグ６の電極６ａ近傍を中心に燃焼を開始した火炎が、燃焼室３の排気弁５側の空間のうち比較的隙間の広い燃焼室３の中心側へ確実に燃え広がり、比較的隙間の狭い燃焼室３の端部側にも、燃焼室３の他の部分に対して遅れることなく火炎が伝播し、ムラのない均一な燃焼を実現することができるのである。
【００４８】
また、このように燃焼室３の排気弁５側の空間断面を略楔状に形成することで、燃焼室３の排気弁５側の空間の容積を変更することもなく、キャビティ比の設定に何ら影響を与えないという利点も有している。
本発明の第１実施形態として筒内噴射型内燃機関は、上述のように構成されているので以下の効果を得ることができる。
【００４９】
まず、このピストン２の吸気弁側傾斜上面２ａに、図２（ａ）〜（ｃ）に示すような下に凸状に灣曲した球面状のキャビティ２５を形成することで、出力や燃費を向上させることができるという利点がある。
すなわち、キャビティ２５の形状を球面状に形成することで、ピストン２のキャビティ容積Ｖａに対するキャビティ表面積を最小にすることができる。これにより、熱損失を減少させることができができ、燃焼効率を向上させることができるのである。
【００５０】
また、キャビティ２５を球面状に形成することで、燃焼室３内に吸気流による渦状の流れ、即ちタンブル流の形成が促進され、層状燃焼を行ない易いという利点もある。さらに、燃焼室３の傾斜下面８ａ，８ｂを略平坦に形成することで、タンブル流が形成が強化されるのである。
図９はこのような球面状のキャビティ２５を有するピストン２と他の形状のキャビティを有するピストン２とを比較して示すグラフであるが、断面が他の形状のキャビティの燃費及び最大トルク（図中点Ａ，点Ｂに示す）に対して、球面状のキャビティ２５を有するピストン２では、点Ｃに示すように、燃費及び最大トルクの両方を向上させることができるのである。
【００５１】
また、このような球面状のキャビティ２５を有するピストン２対に加えて、さらに燃焼室３の排気弁５側の断面形状を略楔状に形成した火炎浸入空間２６を設けたものでは、点Ｄに示すように、さらに最大トルクが向上するという利点がある。
さらに、図１０に示すように、このような略楔状の火炎浸入空間２６を設けることにより、燃料消費率もほぼ全域で低下させることができるとともに、ＴＨＣ（トータルでの炭化水素量）の排出量も低下させることができるという利点も有している。
【００５２】
また、本筒内噴射型内燃機関では、点火プラグ６の取付面２７を所定量Ｄ１（例えばＤ１＝２ｍｍ）だけ燃焼室３側に近づけるとともに、点火プラグ６の放電電極６ａを従来のものよりも所定量長く形成するという２段階の構成で、電極６ａの着火部分をキャビティ２５内の燃料濃度の濃い部分に位置するようにしているので、燃料を確実に着火させることができるようしながらも、点火プラグ６の電極６ａの耐久性を損なうことがないという利点がある。
【００５３】
さらに、このような点火プラグ６では、従来の点火プラグに対して電極６ａ部を所定量長めに形成するだけでよいので、低コストで実現できるという利点もある。
また、シリンダヘッド８の燃焼室３の形成面において、点火プラグ６の取付部２８の周囲に肉盛り部２９が設けられているので、点火プラグ６の下端が所定量Ｄ１だけ燃焼室３側に移動しても、この点火プラグ６の下端部が直接燃焼室３に晒されることがない。
【００５４】
したがって、点火プラグ６の下部のネジ部へのカーボン等の付着が防止され、点火プラグ６の交換等の作業性も向上する。また、点火プラグ６の下部が、肉盛り部２９により保護されるので、点火プラグ６自体の耐久性も向上するという利点がある。さらには、点火プラグ６に加わる熱を肉盛り部２９を介してシリンダヘッド８に逃がすことができるので、熱に対する耐久性も向上するという利点を有している。
【００５５】
一方、ピストン２のキャビティ２５を、ピストン２の頂点及びピストン２の吸気弁側傾斜上面２ａの下端を仮想球面内２５ａに包含するように形成することで、点火プラグ６をキャビティ２５内に配設しやすくなる。また、タンブル流の生成も促進することができるという利点もある。
また、ピストン２が上死点位置に達した時に、インジェクタ１の噴射口と吸気弁４の弁体とがそれぞれ仮想球面２５ａ内に位置するようにインジェクタ１，吸気弁４及び仮想球面２５ａの位置関係が設定されているので、キャビティ２５内に燃料濃度の濃い混合気を生成することができるのである。
【００５６】
また、キャビティ２５の容積Ｖａ及びピストン２が上死点位置にあるときの吸気弁側傾斜下面８ａと吸気弁側傾斜上面２ａとの間の容積Ｖｂと、燃焼室３全体の容積Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃとの容積比が、最適な値、例えば、（Ｖａ＋Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ）＝０．４〜０．６の間の値となるように設定されているので、燃費の向上と出力の向上とをバランス良く達成することができるという利点がある。
【００５７】
すなわち、図５（ａ），（ｂ）に示すように、このキャビティ容積比が大きすぎると最大トルクや最高出力が低下してしまい、また、キャビティ容積比が小さすぎると燃費が低下してしまうが、上述したように、キャビティ容積比を最適な値に設定することにより、燃費向上と出力向上とを両立することができるのである。
【００５８】
さらに、図８のグラフに☆印で示すように、排気側隙間Ｄ３が最適値（Ｄ３＝５〜８ｍｍ）に設定されることにより、熱効率の高い燃焼状態を実現することができ、やはり、最高出力を向上させることができるという利点がある。
また、点火プラグ６の放電電極６ａとキャビティ２５の表面との隙間Ｄ２を最適値（例えばＤ２＝１〜２ｍｍ程度）に設定することにより、点火プラグ６のピストン２との干渉を十分に避けながら高い燃焼効率が得られるという利点を有している。
【００５９】
また、シリンダヘッド８の下面をペントルーフ形状に形成することで、圧縮行程時にも強い縦渦流を維持することができ、圧縮行程時の燃料噴射を安定して行なうことができるという利点がある。
さらに、吸気弁側傾斜上面２ａ及び排気弁側傾斜上面２ｂがピストン頂面の稜線により区画されて形成されているので、燃焼室３の形状が、吸気弁側傾斜下面８ａと排気弁側傾斜下面８ｂとでそれぞれ異なる形状とすることができ、吸気弁４側と排気弁５側とで燃焼室３の役割を分担させることができる。
【００６０】
次に、本第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関の第１〜第３の各変形例について説明すると、図６，図７，図２３〜図３０は、その第１の変形例を示す図であり、上述の第１実施形態に対して、凹部２５の形状のみが異なっている。すなわち、この第１の変形例では、凹部２５の形状が、図６（ａ）〜（ｃ）や図７（ａ）〜（ｃ）に示すような、断面が略長方形のキャビティ２５Ａ，２５Ｂとして形成されている。
【００６１】
これらのキャビティ２５Ａ，２５Ｂを有するピストン２について簡単に説明すると、ピストン頂面の吸気弁４側の外周端部４０には、ピストン２の運動方向に対して垂直な平坦部４１が形成されている。また、キャビティ２５Ａ，２５Ｂには、吸気流をキャビティ２５Ａ，２５Ｂ内に案内する流入部４２と、キャビティ２５Ａ，２５Ｂ内に流入した吸気流を点火プラグ６近傍に向かうように案内する隆起部４３と、流入部４２と隆起部４３とを接続し、略平坦面に形成された接続部４４とから構成されている。
【００６２】
これにより、吸気流は、平坦部４１からキャビティ２５Ａ，２５Ｂの底面（接続部）４４までの間になだらかに形成された流入部４２を介して流入し、その後、隆起部４３で向きを上方に変えて点火プラグ６近傍に向かっていき、これによりタンブル流が形成されるのである。
したがって、このようなキャビティ２５Ａ，２５Ｂを有する筒内噴射型内燃機関であっても、従来の筒内噴射型内燃機関に対して、燃費や出力の面で優れるという利点を有しているのである。
【００６３】
また、図３１〜図３８は、本第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第２の変形例を示す図であり、上述の第１実施形態の構成に対して、点火プラグ近傍の空間を確保するための凹所がピストンのキャビティ２５に隣接して形成されているという点のみが異なって構成されたものである。
また、図３９〜図４６は、本第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第３の変形例を示す図であり、ピストン２の排気弁側傾斜上面２ｂに、ピストンと排気弁とのクリアランスを確保するための凹所がキャビティ２５とは別に形成されたものである。
【００６４】
このような、第２，第３の変形例のように構成されたピストンを有する筒内噴射型内燃機関であっても、上述した第１の変形例と同様に、従来の筒内噴射型内燃機関に対して、燃費や出力の面で優れるという利点を有している。
次に、本発明の第２実施形態としての筒内噴射型内燃機関について説明すると、図１１，図４７〜５４はその要部としてのピストンを示す模式図である。なお、この第２実施形態では、第１実施形態に対して、ピストン２の凹部の形状のみが異なって形成されたものであり、これ以外の構成は上述した第１実施形態と共通である。
【００６５】
図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ピストン２の吸気弁４側頂面には、下に凸状に灣曲したキャビティ２５Ｃが形成されている。
このキャビティ２５Ｃは、図１１（ｃ）に示すように、吸気弁４側の上部に互いに中心が隣接した２つの仮想球面２５ｂ，２５ｃと、これらの２つの球面２５ｂ，２５ｃ間を滑らかに接続する接続面２５ｄとから形成されている。
【００６６】
これらの仮想球面２５ｂ，２５ｃの中心は、図１１（ａ）に示すように、ピストンピン３０の配設方向に直交する軸線に対して、それぞれ同じ距離だけ互いに逆方向にオフセットされた位置に設定されている。
また、この接続面２５ｄは、２つの球面２５ｂ，２５ｃの低部を接続する円筒面として形成されている。したがって、燃焼室３の断面形状としては、上記第１実施形態と略同様のものとなる。
【００６７】
そして、このようなキャビティ２５Ｃによれば、ピストン２のキャビティ容積を大きくすることができるとともにキャビティ容積に対するキャビティ表面積を比較的小さく形成することができる。
したがって、燃損失の低下をほとんど招くことがなく、即ち出力特性をほとんど低下させることなく、燃費を向上させることができるようになるのである。
【００６８】
また、キャビティ２５Ｃの形状が略球面状に形成されることにより、燃焼室３内に吸気流による渦状の流れ、即ちタンブル流の形成が促進されるという利点もある。
本発明の第２実施形態としての筒内噴射型内燃機関は、上述のように構成されているので、吸気弁４を介して燃焼室３内に流入した吸気流は、ピストン２に形成されたキャビティ２５Ｃに案内されて、タンブル流を形成するとともに、このタンブル流に燃料を噴射することで層状の混合気が形成される。
【００６９】
ここで、キャビティ２５Ｃを形成する２つの２つの仮想球面２５ｂ，２５ｃは、ピストンピン３０の配設方向に沿って隣接しているので、吸気流の流入する方向、即ちタンブル流を形成する方向には、球面状のキャビティとして形成されることになる〔図１１（ｂ）参照〕。したがって、第１実施形態と同様に層状燃焼を行なうことができる。
【００７０】
また、上述したキャビティ２５Ｃでは、ピストン２のキャビティ容積を大きくしながらもキャビティ表面積を比較的小さく形成することができるので、出力特性をほとんど低下させることなく、燃費を向上させることができるという利点がある。
なお、上述の接続面２５ｄとしては、円筒面に限定されるものではなく、２つの球面２５ｂ，２５ｃ間を滑らかに接続することができれば、他の形状の面であってもよい。
【００７１】
次に、本発明の第３実施形態としての筒内噴射型内燃機関について説明すると、図１２はその燃焼室の構成を示す模式的な断面図である。
本実施形態では、図１２に示すように、基本的には、第１実施形態と同様に構成されている。すなわち、燃焼室３の上面はシリンダヘッド８の下面によりペントルーフ形状に形成され、ピストン２の頂面もシリンダヘッド８のペントルーフ形状に対応した山型に形成されている。また、ピストン２には球面形状に形成されたキャビティ２５が設けられている。
【００７２】
インジェクタ１の噴射孔は、直接燃焼室３内に臨んで設けられており、燃料は燃焼室３内に直接噴射されるようになっている。また、インジェクタ１は、例えば図示しないコントローラにより制御され、インジェクタ１から適切なタイミングで燃料が適量噴射されるようになっている。
そして、この燃料は、ピストン２のキャビティ２５に向けて噴射され、吸気弁４の上方に略直立して設けられた吸気ポート９から吸気された空気と上記燃料とが燃焼室３内で混合して混合気が生成される。その後、混合気は、燃焼室３内で点火プラグ６により着火され、膨張（爆発）した後、排気ポート１０から排出される。なお、図中に示す符号のうち７はシリンダブロック、８はシリンダヘッドである。
【００７３】
一方、この第３実施形態では、点火プラグ６の取り付け位置や突出量の設定及びキャビティ容積比の設定等の数値は厳密には規定されておらず、この点が第１実施形態と異なっている。
したがって、エンジンの組み立て時や部品製造時の寸法管理を、第１実施形態や第２実施形態に対して容易なものとすることができるという利点がある。すなわち、燃焼室３の形状を厳密に規定しないため、エンジンを構成する部品、特に燃焼室形状に関わる部品の寸法管理が容易になるとともに、エンジン組み立て時の組み立て精度の管理も容易となるのである。
【００７４】
ところで、このように厳密に燃焼室３の形状を規定しなかった場合であっても、ピストン２の凹部２５を球面状とし、ピストン２の頂面をペントルーフ型とすることで以下のような作用，効果がある。
すなわち、吸気弁４の上方に略直立して延設された吸気ポート９を介して吸気流が燃焼室３に取り入れられると、吸気流は下方のピストン２に向かって流れた後、球面状のキャビティ２５に沿って上向きに案内されてタンブル流（縦渦流）が形成される。そして、このタンブル流に燃料を噴射することで層状の混合気が形成されるのである。
【００７５】
また、ピストン２の頂面をシリンダヘッド８のペントルーフ形状にほぼ沿うような山型に形成形成することで、ピストン２の上昇時に、ピストン２とシリンダヘッド８とで囲撓される空間を減少させることができる。これにより、エンジンの圧縮比を大きくすることができ、エンジン出力を大きく向上させることができるのである。
【００７６】
したがって、低燃費と高出力との相反する要素を高いレベルで成立させながらも、製造コストを低減することができるのである。
次に、本発明の第４実施形態としての筒内噴射型内燃機関について説明すると、図１３はその要部としての燃焼室形状を示す模式的な断面図、図１４はその要部としてのピストンを示す模式的な平面図である。
【００７７】
この第４実施形態では、上述した第１実施形態と略同様に燃焼室３が構成されており、以下の構成のみが異なっている。すなわち、この第４実施形態では、図１３に示すように、吸気弁４側と排気弁５側とでは、ピストン２の頂面からシリンダヘッド８の下面までの隙間の間隔が異なっており、吸気弁４側の隙間ａの方が排気弁５側の隙間ｂよりも大きくなるように設定されているのである。
【００７８】
これらの隙間ａと隙間ｂとの差はあまり大きなものではなく、第１実施形態で説明した容積比に対して大きな影響を与えるものではない。つまり、キャビティ２５の容積をＶａ、ピストン２が上死点位置にあるときの吸気弁側傾斜下面８ａと吸気弁側傾斜上面２ａとの間の容積をＶｂ、又ピストン２が上死点位置にあるときの排気弁側傾斜下面２ｂと排気弁側傾斜上面２ｂとの間の容積をＶｃとすると、（Ｖａ＋Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ）の値は、第１実施形態と同様に、０．４〜０．６の間になるように設定されている。
【００７９】
また、キャビティ２５の形状はやはり球面状に形成されている。これは、第１実施形態でも説明したように、キャビティ２５を球面形状に形成することで、ピストン２のキャビティ容積Ｖａに対するキャビティ表面積を最小にすることができるからである。そして、キャビティ表面積を最小にすることで、熱損失を小さくすることができ、燃焼効率を向上させることができるのである。
【００８０】
さて、ここで、吸気弁４側の隙間ａが排気弁５側の隙間ｂよりも大きく設定されている理由について説明する。
すなわち、上記第１実施形態でも詳述したように、燃焼室３の表面積が小さくなる程熱損失が小さくなり、燃焼効率を向上させることができるので、燃焼室３の容積や圧縮比を変更することなく、燃焼室３の表面積を小さくしたい。
【００８１】
しかしながら、すでに説明したように、筒内噴射型内燃機関では、ピストン２及び燃焼室３の形状や容積、また、点火プラグ６の配設位置により、機関の出力特性や燃費性能が大きく変化してしまい、第１実施形態の燃焼室形状を大きく変更すると出力特性と燃費性能とのバランスを損なってしまうおそれがある。
そこで、上記第１実施形態で説明したような燃焼室３の形状をほとんど変更せずに表面積を減少させるべく、ピストン２の吸気弁側上面２ａを、上記第１実施形態で説明したものに比べて吸気弁４から遠ざけ、排気弁側傾斜上面２ｂを上記第１実施形態で説明したものに比べて僅かに排気弁５に近づけるように構成されている。つまり、燃焼室３内において、吸気弁隙間ａと排気弁側隙間ｂとの間でａ＞ｂの関係が成立するように設定されているのである。
【００８２】
このような構成によれば、ピストン２における排気弁側上面２ｂの表面積はほとんど変化しないが、吸気弁側上面２ａでは、排気弁側上面２ｂの表面積の変化よりも大きな割合で表面積が減少することになる。
これは、図１４に示すように、キャビティ２５の大部分がピストン２の吸気弁側に設けられているからであり、このため、ピストン２の吸気弁側上面２ａを下方に移動すると、この分だけキャビティ２５の表面積（特に吸気弁側上面２ａに対して縦方向の表面積）も減少することになるからである。つまり、吸気弁側上面２ａと排気弁側上面２ｂとでは、上下方向に面を移動したときに変化する表面積が、吸気弁側上面２ａの方が多いのである。
【００８３】
また、ピストン２の吸気弁側上面２ａの表面積のうちのシリンダヘッド下面に対向する面積（図１４の面積Ｓ1 参照）と、排気弁側上面２ｂの表面積のうちのシリンダヘッド下面に対向する面積（図１４の面積Ｓ2 参照）とでは、キャビティ２５の存在する分だけ吸気弁側上面２ａの方が小さいので、第１実施形態のものと同等の圧縮比を確保しながら、吸気弁隙間ａと排気弁側隙間ｂとを変更するためには、吸気弁側上面２ａの吸気弁４から遠ざける量を、排気弁側傾斜上面２ｂを排気弁５に近づける量よりも大きくする必要がある。したがって、このような構成からも、吸気弁側上面２ａの全体の表面積の減少する量が、排気弁側上面２ｂの表面積増加量よりもさらに大きくなるのである。なお、このような構成で第１実施形態のものと同等の圧縮比を確保しようとすると、吸気弁側上面２ａを吸気弁４から遠ざける量は、排気弁側上面２ｂを排気弁５に近づける量の約２倍程度となる。
【００８４】
このようにして、吸気弁隙間ａを排気弁側隙間ｂよりも大きくなるように設定することで、燃焼室３の表面積をさらに減少させることができ、熱損失を小さくすることができ、燃焼効率を向上させることができるのである。
なお、図１３及び図１４における２点鎖線は、第１実施形態に相当するピストン２の頂面形状である。
【００８５】
本発明の第４実施形態としての筒内噴射型内燃機関は、上述のように構成されているので、上記第１実施例と同様な作用及び効果があるほか、以下のような作用，効果を有する。
すなわち、吸気弁隙間ａが排気弁側隙間ｂよりも大きくなるように設定することで、燃焼室３の表面積をさらに減少させることができ、熱損失を小さくすることができ、燃焼効率を向上させることができるのである。なお、このような構成により、第１実施形態の燃効率に対して、本第４実施形態では、例えば約２％程度上昇する。
【００８６】
また、このようなピストン２の形状、すなわち、吸気弁隙間ａと排気弁側隙間ｂとの間でａ＞ｂとなるような燃焼室３形状を、上記第２実施形態に適用してもよい。そして、このように第２実施形態を構成した場合も、やはり上述のように燃焼室３の表面積を減少させることができ、熱損失を小さくすることができる。そして、これにより燃焼効率を向上させることができるという利点がある。
【００８７】
そして、この場合は、吸気弁側上面２ａのシリンダヘッド下面に対向する面積が、第１実施形態のものに比べてさらに小さいので、吸気弁側上面２ａを吸気弁４から遠ざける量を、第１実施形態のピストン２よりも大きくすることができ、熱損失を小さくする効果がさらに顕著なものとなる。
【００８８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の筒内噴射型内燃機関によれば、シリンダヘッドの下面とピストンの頂面とで上下を区画される燃焼室と、該燃焼室の上面の一側に配設された吸気弁と、該燃焼室の上面の他側に配設された排気弁と、該燃焼室内に直接燃料を噴射するように配設された燃料噴射弁とをそなえた、筒内噴射型内燃機関において、該燃焼室の上面を形成する該シリンダヘッド下面が、該一側に形成された吸気弁側傾斜下面と該他側に形成された排気弁側傾斜下面とからなるペントルーフ形状に形成され、点火プラグが該ペントルーフ形状の該燃焼室上面の頂部近傍に配設されるとともに、該燃焼室の下面を形成する該ピストン頂面が、該吸気弁側傾斜下面及び該排気弁側傾斜下面にそれぞれ対応するように形成された吸気弁側傾斜上面及び排気弁側傾斜上面を有する該ペントルーフ形状にほぼ沿うような山型に形成され、少なくとも該ピストン頂面の吸気弁側傾斜上面に凹部が設けられ、該ピストンが上死点位置にあるときの燃焼室容積のうち、該凹部内の容積及び該凹部の上方の該ピストン上面と該シリンダヘッド下面との間の容積と、該ピストンが上死点位置にあるときの該燃焼室の全容積との比が０．４〜０．６の間に設定されるという構成により、全容積に対する凹部容積を層状燃焼を行なうのに適した設定とすることができ、且つ燃焼室の表面積の増大を極力回避できる。これにより、燃費が向上するとともに、熱損失の増大を回避して最高出力や最大トルクが向上して、筒内噴射型内燃機関における機関の出力性能と燃費性能とを両立することができる利点がある。
【００９３】
また、該凹部が、球面により形成されているという構成により、ピストンの凹部の容積に対する凹部の表面積を最小にすることができる。また、これにより、熱損失を減少させることができ、燃焼効率を向上させることができるという利点がある。さらに、凹部を球面状に形成することで、燃焼室内において吸気流による渦状の流れ、即ちタンブル流の形成が促進され、層状燃焼を行ないやすくなるという利点もある。
【００９４】
また、該凹部が、該ピストンの吸気弁側上部に中心を有する仮想球面の一部として形成されるという構成により、点火プラグを凹部内に配設しやすくなるという利点がある。また、タンブル流の生成も促進することができるという利点もある。
【００９５】
また、該ピストンが上死点位置にあるとき、該燃料噴射弁の噴射口と該吸気弁の弁体とがそれぞれ該仮想球面内に包含され、且つ点火プラグの放電電極の発火点が該凹部内に包含されるというにより、凹部に燃料濃度の濃い混合気を生成することができるという利点がある。そして、これにより燃焼効率を高めることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における燃焼室の構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における要部としてのピストンの形状を示す模式図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ１−Ａ１断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストンの頂面とシリンダヘッドの下面との相対的な位置関係を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における燃焼室の全容積とピストンの凹部の容積との比を説明するための模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストンの凹部形状の容積比の変化に伴う機関の特性の変化を説明するためのグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストンの凹部形状の他の例を示すためのピストンの模式図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ３−Ａ３断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストンの凹部形状の他の例を示すためのピストンの模式図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ４−Ａ４断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における作用を説明するためのグラフである。
【図９】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における作用を説明するためのグラフである。
【図１０】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における燃焼室の形状の差による燃費及びＨＣ排出量の変化特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態としての筒内噴射型内燃機関における要部としてのピストンの形状を示す模式図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ２−Ａ２断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態としての筒内噴射型内燃機関における燃焼室の構成を示す模式的な断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態としての筒内噴射型内燃機関における燃焼室の構成を示す模式的な断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストンの形状を示す模式的な平面図である。
【図１５】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す平面図である。
【図１６】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す正面図である。
【図１７】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す底面図である。
【図１８】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す左側面図である。
【図１９】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す右側面図である。
【図２０】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す背面図であって、図１６に示す正面図と対称に表れる図である。
【図２１】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す断面図であって、図１９に示す右側面図におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２２】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す断面図であって、図１６に示す正面図におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図２３】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第１の変形例のピストン形状を示す平面図である。
【図２４】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第１の変形例のピストン形状を示す正面図である。
【図２５】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第１の変形例のピストン形状を示す底面図である。
【図２６】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第１の変形例のピストン形状を示す左側面図である。
【図２７】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第１の変形例のピストン形状を示す右側面図である。
【図２８】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第１の変形例のピストン形状を示す背面図であって、この背面図は図２４に示す正面図と対称に表れる図である。
【図２９】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第１の変形例のピストン形状を示す断面図であって、図２７に示す右側面図におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３０】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第２の変形例のピストン形状を示す断面図であって、図２４に示す正面図におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図３１】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第２の変形例のピストン形状を示す平面図である。
【図３２】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第２の変形例のピストン形状を示す正面図である。
【図３３】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第２の変形例のピストン形状を示す底面図である。
【図３４】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第２の変形例のピストン形状を示す左側面図である。
【図３５】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第２の変形例のピストン形状を示す右側面図である。
【図３６】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第２の変形例のピストン形状を示す背面図であって、この背面図は図３２に示す正面図と対称に表れる図である。
【図３７】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第２の変形例のピストン形状を示す断面図であって、図３５に示す右側面図におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３８】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第２の変形例のピストン形状を示す断面図であって、図３２に示す正面図におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図３９】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第３の変形例のピストン形状を示す平面図である。
【図４０】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第３の変形例のピストン形状を示す正面図である。
【図４１】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第３の変形例のピストン形状を示す底面図である。
【図４２】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第３の変形例のピストン形状を示す左側面図である。
【図４３】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第３の変形例のピストン形状を示す右側面図である。
【図４４】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第３の変形例のピストン形状を示す背面図であって、この背面図は図４０に示す正面図と対称に表れる図である。
【図４５】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第３の変形例のピストン形状を示す断面図であって、図４３に示す右側面図におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４６】本発明の第１実施形態としての筒内噴射型内燃機関における第３の変形例のピストン形状を示す断面図であって、図４０に示す正面図におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４７】本発明の第２実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す平面図である。
【図４８】本発明の第２実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す正面図である。
【図４９】本発明の第２実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す底面図である。
【図５０】本発明の第２実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す左側面図である。
【図５１】本発明の第２実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す右側面図である。
【図５２】本発明の第２実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す背面図であって、図４８に示す正面図と対称に表れる図である。
【図５３】本発明の第２実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す断面図であって、図５１に示す右側面図におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５４】本発明の第２実施形態としての筒内噴射型内燃機関におけるピストン形状を示す断面図であって、図４８に示す正面図におけるＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１  燃料噴射弁又はインジェクタ
２  ピストン
２ａ  吸気弁側傾斜上面
２ｂ  排気弁側傾斜上面
３  燃焼室
４  吸気弁
５  排気弁
６  点火プラグ
６ａ  放電電極
７  シリンダブロック
８  シリンダヘッド
８ａ  吸気弁側傾斜下面
８ｂ  排気弁側傾斜下面
９  吸気ポート
１０  排気ポート
２５，２５Ａ〜２５Ｃ  凹部又はキャビティ
２５ａ〜２５ｃ  仮想球面
２５ｄ  接続面
２６  火炎浸入空間
２７  点火プラグ取付面
２８  点火プラグ取付部
２９  肉盛り部
３０  ピストンピン
４０  外周端部
４１  平坦部
４２  流入部
４３  隆起部
４４  接続部（底面）
ＣＬ  シリンダ中心軸
【図１】
0003644329.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003644329.tif 000004
【図４】
0003644329.tif 000005
【図５】
0003644329.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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