(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが往復動するシリンダの頂部におけるシリンダヘッドのうち、前記シリンダにおける略中心の部位に点火栓を、この点火栓を挟んで片側の部位に吸気弁を反対側の部位に排気弁を各々装着するとともに、前記吸気弁側の部位に、先端部に燃料を前記シリンダ内に斜め下向きに噴出する噴孔を有する燃料噴射弁を、その先端部がシリンダの内面に近い部位においてシリンダ内にのぞむように装着して成る筒内燃料噴射型内燃機関において、
前記ピストンの頂面に、前記点火栓を挟む左右両側からの登り勾配を有する二つの傾斜面をシリンダの軸線方向から見て前記燃料噴射弁における燃料噴射の方向と直角の方向に一直線状に延びる稜線において交わるようにした山形部を設け、この山形部における両傾斜面のうち前記燃料噴射弁側における傾斜面の中腹部に、前記燃料噴射弁からの噴射燃料が当たるように構成する一方、前記山形部に、その稜線を横断する方向に延びる底面とこの底面の左右両側からの立ち上がり面とを備えた凹み溝を、その底面が前記両傾斜面における中腹部に連通し、且つ、当該山形部における稜線の左右両端に衝立部を残すように設け、この凹み溝の底面を、前記燃料噴射弁側における傾斜面からこれと反対側の傾斜面に向かって登り勾配を有するように構成し、更に、前記山形部における稜線を、前記シリンダの中心よりも前記排気弁側にずれた部位に位置することを特徴とする筒内燃料噴射型内燃機関の構造。
【請求項２】
前記請求項１の記載において、前記山形部における両傾斜面を、前記吸気弁及び排気弁の先端面と略平行にして、その間に、ピストンの上死点の位置において吸気弁及び排気弁の開を許容するようにした隙間を形成したことを特徴とする筒内燃料噴射型内燃機関の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料をシリンダ内に直接的に噴射供給するようにした筒内燃料噴射型内燃機関の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の筒内燃料噴射型の内燃機関には、燃料の噴射供給を、吸気行程中において行うことによって、均一な混合気を形成して、点火栓にて燃焼する方式（均質燃焼方式）のものと、燃料の噴射供給を、圧縮行程の末期において行うことによって、点火栓の付近に混合気を層状に形成して燃焼する方式（成層燃焼方式）のもの、更には、前記均質燃焼方式と成層燃焼方式とを併用したものとが存在する。
【０００３】
このいずれの場合においても、ピストンの頂面に、キャビティを凹み形成し、燃料をこのキャビティ内に向かって噴射することによって、ピストンが上死点に来たとき、点火栓の回りに燃料を可及的に多く集めるように構成しているが、このようにピストンの頂面にキャビティを凹み形成することは、ピストンが上死点に達したときにおける燃焼室の内容積が、キャビティの内容積だけ増大することになるから、所定の圧縮比を得ることができないことになるし、また、キャビティを凹み形成することによってピストンの表面積が増大するので、熱損失が大きくなり、熱効率の低下を招来することにもなる。
【０００４】
そこで、先行技術としての特開２０００−１０４５５０号公報は、ピストンの頂面の左右両側に、左右一対の衝立部を設けて、この両衝立部の間に、ピストンの頂面に沿って延びる底面とこの底面の左右両側からの立ち上がり面とを備えた凹み溝を、シリンダの軸線方向から見て燃料噴射弁における燃料噴射の方向に延びるように形成し、この凹み溝内における一端部に、燃料噴射弁からの燃料を、当該凹み溝が延びる方向に噴射することにより、前記キャビティによる欠点を改善することを提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この先行技術のように構成した場合、凹み溝内の一端部に、当該凹み溝が延びる方向に噴射された燃料におけるその噴射方向と直角への広がりは、両衝立部に阻止することができるものの、噴射燃料の大部分は、噴射時の勢いをもったまま前記凹み溝内を他端部に向かって吹き抜けて、反対側におけるシリンダの内面に付着するおそれが大きくなり、その結果、点火栓の回りに集めることができる燃料が少なくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、この先行技術のものが有する前記問題を解消することを技術的課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は、
「ピストンが往復動するシリンダの頂部におけるシリンダヘッドのうち、前記シリンダにおける略中心の部位に点火栓を、この点火栓を挟んで片側の部位に吸気弁を反対側の部位に排気弁を各々装着するとともに、前記吸気弁側の部位に、先端部に燃料を前記シリンダ内に斜め下向きに噴出する噴孔を有する燃料噴射弁を、その先端部がシリンダの内面に近い部位においてシリンダ内にのぞむように装着して成る筒内燃料噴射型内燃機関において、
前記ピストンの頂面に、前記点火栓を挟む左右両側からの登り勾配を有する二つの傾斜面をシリンダの軸線方向から見て前記燃料噴射弁における燃料噴射の方向と直角の方向に一直線状に延びる稜線において交わるようにした山形部を設け、この山形部における両傾斜面のうち前記燃料噴射弁側における傾斜面の中腹部に、前記燃料噴射弁からの噴射燃料が当たるように構成する一方、前記山形部に、その稜線を横断する方向に延びる底面とこの底面の左右両側からの立ち上がり面とを備えた凹み溝を、その底面が前記両傾斜面における中腹部に連通し、且つ、当該山形部における稜線の左右両端に衝立部を残すように設け、この凹み溝の底面を、前記燃料噴射弁側における傾斜面からこれと反対側の傾斜面に向かって登り勾配を有するように構成し、更に、前記山形部における稜線を、前記シリンダの中心よりも前記排気弁側にずれた部位に位置することを特徴とする。」
ものである。
【０００８】
また、請求項２は、
「前記請求項１の記載において、前記山形部における両傾斜面を、前記吸気弁及び排気弁の先端面と略平行にして、その間に、ピストン上死点の位置において吸気弁及び排気弁が開くことを許容するようにした隙間を形成したことを特徴とする。」
ものである。
【０００９】
【発明の作用・効果】
この構成において、燃料噴射弁における噴孔より噴射された燃料は、山形部における一方の傾斜面に当たり、次いで、凹み溝内に、当該凹み溝が延びる方向に導かれることになる。
【００１０】
この場合において、噴射燃料が当たる一方の傾斜面は、登り勾配であることにより、この登り勾配の傾斜面への吹き当たりにより、その噴射の勢いがある程度弱められることになる。
【００１１】
つまり、燃料噴射弁より噴射された燃料を、その噴射の勢いを前記一方の傾斜面にてある程度弱めたのち凹み溝内に導入することができるから、噴射燃料のうち凹み溝内を吹き抜けて反対側におけるシリンダの内面に付着するものを確実に少なくすることができるのである。
【００１２】
しかも、前記凹み溝における底面を、前記一方の傾斜面からこれら反対側の他方の傾斜面に向かって登り勾配にしたことにより、噴射燃料の勢いを、当該凹み溝内において弱めることができるから、前記した効果、つまり、反対側におけるシリンダの内面に対する燃料付着防止の効果をより助長することができる。
【００１３】
ところで、この種の内燃機関においては、ピストンが上死点に位置した状態で、吸気弁及び排気弁を開くように構成することが必要てあり、このために、ピスト側には、その上死点位置での吸気弁及び排気弁の開を許容するバルブリセスを凹み形成しているが、このバルブリセスを設けることでピストンの表面積が広くなるから、熱損失が大きくなり、熱効率の低下を招来することになる。
【００１４】
これに対して、請求項２に記載したように構成することにより、ピストン側に吸気弁及び排気弁に対するバルブリセスを設けることを省略できるから、ピストンの表面積が広くなることによる熱損失の増大、ひいては熱効率の低下を確実に低減できるのである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、均質燃焼方式に適用した場合を示す図１〜図４の図面について説明する。
【００１６】
この図において、符号１は、シリンダ２を有するシリンダブロックを、符号３は、前記シリンダブロック１の上面に前記シリンダ２を塞ぐように締結したシリンダヘッドを各々示し、前記シリンダヘッド３の下面のうち前記シリンダ２の部分には燃焼室４が凹み形成されている。
【００１７】
また、前記シリンダヘッド３のうち前記シリンダ２の軸線２ａを挟んで一方側には、前記燃焼室４への開口部に吸気弁５を備えた二つの吸気ポート６が、他方側には、同じく前記燃焼室４への開口部に排気弁７を備えた二つの排気ポート８とが設けられ、且つ、前記二つの吸気弁５と二つの排気弁７との間の部位、つまり、シリンダ２の略中心の部位には、点火栓９が燃焼室４内にのぞむように装着されている。
【００１８】
符号１０は、前記シリンダ２内のピストン１１が下降動する吸気行程中においてシリンダ２内に燃料噴射するようにした燃料噴射弁を示し、この燃料噴射弁１０は、前記シリンダヘッド３のうち、前記シリンダ２の軸線２ａの方向から見た平面視（図２）において前記両吸気弁５間の部分で、且つ、側面視（図１）において前記吸気ポート６とシリンダヘッド３の下面との間の部位に、当該燃料噴射弁１０における先端部１０ａを前記シリンダ２の内周面に近い部位においてシリンダ２内にのぞませるように装着されており、しかも、この燃料噴射弁１０は、その軸線１０ｂが、平面視（図２）において前記シリンダ２の中心Ｏ又は略中心に向かう方向で、且つ、側面視（図１）において前記シリンダ２の軸線２ａに対して外向きに傾斜するようにしてシリンダヘッド３に装着されている。
【００１９】
この燃料噴射弁１０における先端部１０ａには、燃料を、矢印Ａで示すように、前記シリンダ２の軸線２ａに対して適宜角度θで斜め下向きに噴射するようにした噴孔（図示せず）が穿設されている。
【００２０】
前記シリンダ２内を往復動する前記ピストン１１の頂面１１ａには、左右両側からの比較的緩やかな登り勾配を有する二つの傾斜面１３，１４をシリンダ２の軸線２ａ方向から見て前記燃料噴射弁１０における燃料噴射の方向と直角の方向に一直線状に延びる稜線１５において交わるようにした山形部１２を一体的に設け、この山形部１２における両傾斜面１３，１４のうち前記燃料噴射弁１０側における一つの傾斜面１３の中腹部に、前記燃料噴射弁１０から矢印Ａで示すように噴射される燃料が当たるように構成する。
【００２１】
そして、前記山形部１２における稜線１５を、前記シリンダ２の中心Ｏから前記燃料噴射弁１０とは反対側の排気弁７側に適宜寸法だけずれた部位に位置する。
【００２２】
一方、前記山形部１２には、その稜線１５を横断する方向に延びる底面１６ａとこの底面１６ａの左右両側からの立ち上がり面１６ｂとを備えた凹み溝１６を、その底面１６ａが前記両傾斜面１３，１４における中腹部に連通し、且つ、当該山形部１２における稜線１５の両端に衝立部１７を残すように設ける。
【００２３】
更に、前記凹み溝１６における底面１６ａを、水平面に対して一方の傾斜面１３から他方の傾斜面１４に向かって比較的緩やかな角度αの登り勾配を有するように構成する。
【００２４】
また、前記山形部１２における両傾斜面１３，１４を、前記両吸気弁５の先端面５ａ及び両排気弁７の先端面７ａと略平行にする一方、前記両傾斜面１３，１４と、両吸気弁５の先端面５ａ及び両排気弁７の先端面７ａとの間に、ピストン１１が二点鎖線で示す上死点に位置する状態で、前記両吸気弁５及び両排気弁７が開き得るようにした隙間を形成する。
【００２５】
この構成において、燃料噴射弁１０の先端部１０ａにおける噴孔より矢印Ａで示すように噴射された燃料は、山形部１２における一方の傾斜面１３に当たり、次いで、凹み溝１６内に、当該凹み溝１６が延びる方向に導かれる一方、この凹み溝１６内における横方向への燃料の広がりは、両衝立部１７にて阻止できて、点火栓９の回りに多くの燃料を集めることができる。
【００２６】
前記一方の傾斜面１３は、登り勾配であることにより、この登り勾配の傾斜面１３への吹き当たりによって、その噴射の勢いがある程度弱められることになるから、前記燃料噴射弁１０より噴射された燃料を、その噴射の勢いを前記一方の傾斜面１３にてある程度弱めたのち凹み溝１６内に導入することができるから、噴射燃料のうち凹み溝１６内を吹き抜けて反対側におけるシリンダ２の内面に付着するものを確実に少なくできる。
【００２７】
これに加えて、前記凹み溝１６における底面１６ａを、水平面に対して一方の傾斜面１３から他方の傾斜面１４に向かって比較的緩やかな角度αの登り勾配を有するように構成したことにより、噴射燃料の勢いをこの登り勾配の底面１６ａにて弱めることができるから、反対側におけるシリンダ２の内面に対する燃料付着防止の効果をより助長することができる。
【００２８】
なお、本発明においては、成層燃焼方式に適用することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を示す要部縦断正面図である。
【図２】  図１のII−II視平断面図である。
【図３】  図１のIII −III 視断面図である。
【図４】  ピストンの頂部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１                      シリンダブロック
２                      シリンダ
２ａ                    シリンダの軸線
３                      シリンダヘッド
４                      燃焼室
５                      吸気弁
７                      排気弁
９                      点火栓
１０                    燃料噴射弁
１０ａ                  燃料噴射弁の先端部
１０ａ′                噴孔
１１                    ピストン
１１ａ                  ピストンの頂面
１２                    山形部
１３，１４              傾斜面
１５                    稜線
１６                    凹み溝
１６ａ                  凹み溝の底面
１６ｂ                  凹み溝における底面からの立ち上がり面
１７                    衝立部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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