(57)【要約】【課題】接着剤を用いることなく低熱伝導性部材の脱落を防止し得るエンジンを提供する。【解決手段】燃焼室（３）に臨むピストン冠面（２２）を指向して燃料噴射するインジェクタ（１２）と、インジェクタ（１２）から噴射された燃料噴霧がピストン冠面に付着する部位にピストン（２１）よりも熱伝導性の低い低熱伝導性部材（３１）を有する直噴式エンジンにおいて、低熱伝導性部材（３１）を貫通するピン（２４，２５）であって、ピン（２４，２５）の側壁面と低熱伝導性部材（３１）との係合で低熱伝導性部材（３１）を保持するピン（２４，２５）を、低熱伝導性部材（３１）のうち燃料噴霧が低熱伝導性部材（３１）に付着する部位を除いた位置にピストン（２１）と一体で設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に臨むピストン冠面を指向して燃料を噴射するインジェクタを備え、前記インジェクタから噴射された燃料噴霧が前記ピストン冠面に付着する部位にピストンよりも熱伝導性の低い低熱伝導性部材を有する直噴式エンジンにおいて、
前記低熱伝導性部材を貫通するピンであって、ピンの側壁面と前記低熱伝導性部材との係合で前記低熱伝導性部材を保持するピンを、前記低熱伝導性部材のうち前記燃料噴霧が前記低熱伝導性部材に付着する部位を除いた位置に前記ピストンと一体で設けることを特徴とする直噴式エンジン。
【請求項２】
吸気上死点のタイミングで前記燃料噴霧が前記ピストン冠面に付着する部位の全てを前記低熱伝導性部材が被覆しており、かつ前記低熱伝導部材のうち前記燃料噴霧が付着する部位を除いた残りの部位に前記ピンを設けることを特徴とする請求項１に記載の直噴式エンジン。
【請求項３】
圧縮行程のタイミングで前記燃料噴霧が前記ピストン冠面に付着する部位は、前記低熱伝導性部材に隣接するピストン冠面部分へと拡がると共に前記ピストンが摺動するシリンダの周壁にまでは到達することがないものとなっており、かつ前記低熱伝導部材のうち前記燃料噴霧が付着する部位を除いた残りの部位に前記ピンを設けることを特徴とする請求項１に記載の直噴式エンジン。
【請求項４】
前記燃焼室に吸気ポートと排気ポートの各開口端を有し、
前記インジェクタは前記燃焼室の周縁であって前記吸気ポート開口端の側に備えられ、燃料を前記ピストン冠面のうち前記排気ポート開口端の側を指向して噴射するものであり、
前記ピンは、前記ピストンが摺動するシリンダの中心よりも前記吸気ポート開口端の側に設けることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の直噴式エンジン。
【請求項５】
前記ピンの前記燃焼室に向けて露出する面の面積は、前記低熱伝導性部材の前記燃焼室に向けて露出する面の面積の半分を超えないことを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の直噴式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は直噴式エンジンの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの冷間始動時や低負荷時にはピストンが低温状態にある。この状態でインジェクタからの燃料噴霧がピストン冠面に衝突すると、そのまま付着して液膜を形成する。液体となった燃料が点火時期までに気化できないと、未燃焼ガスとなって排気ポートから排出される。つまり、エンジンアウトでのＨＣの排出量が増す。この対策として、ピストン冠面にピストンよりも熱伝導性の低い低熱伝導性部材を接着剤で貼り付けたものがある（特許文献１参照）。このものでは、燃料噴霧が低熱伝導性部材に付着して液膜を形成する。この場合に、低熱伝導性部材からは、ピストンからよりも熱が逃げにくいので、その分、高温に保たれる。このピストンとの温度差によって低熱伝導性部材に形成されている液膜からの気化が促進されることとなり、エンジンアウトでのＨＣの排出量を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６７５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の接着剤は耐熱性を有するものであるとはいえ、エンジンの高負荷時にはピストンが高温となるため、接着剤の接着効果が劣化する可能性がある。接着効果が劣化すると、低熱伝導性部材がピストンから脱落し得る。
【０００５】
そこで本発明は、接着剤を用いることなく、低熱伝導性部材の脱落を防止し得るエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、燃焼室に臨むピストン冠面を指向して燃料を噴射するインジェクタを備え、前記インジェクタから噴射された燃料噴霧が前記ピストン冠面に付着する部位にピストンよりも熱伝導性の低い低熱伝導性部材を有する直噴式エンジンを前提とする。そして、前記低熱伝導性部材を貫通するピンであって、ピンの側壁面と前記低熱伝導性部材との係合で前記低熱伝導性部材を保持するピンを、前記低熱伝導性部材のうち前記燃料噴霧が前記低熱伝導性部材に付着する部位を除いた位置に前記ピストンと一体で設ける。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、低熱伝導性部材を貫通するピンであって、ピンの側壁面と低熱伝導性部材との係合による摩擦力で低熱伝導性部材を保持するピンを、低熱伝導性部材のうち燃料噴霧が低熱伝導性部材に付着する部位を除いた位置にピストンと一体で設ける。これによって、低熱伝導性部材に付着して形成された液膜からの気化を促進しつつ、接着剤を用いることなく、低熱伝導性部材のピストンからの脱落を防止できる。本発明によれば、低熱伝導性部材を用いたピストン冠面断熱による性能の向上と、低熱伝導性部材の脱落防止による機能・信頼性の向上とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の直噴式エンジンの縦断面図である。
【図２】第１実施形態のピストンを冠面側から見た平面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】第２実施形態のピストンを冠面側から見た平面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】第３実施形態のピストンを冠面側から見た平面図である。
【図７】第４実施形態のピストンを冠面側から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の直噴式エンジン１の縦断面図、図２はピストン１１を冠面側から見た平面図、図３は図２のＸ−Ｘ線断面図である。なお、以下の説明で「上」、「下」という場合、図１を基準として考える。すなわち、図１に示したシリンダ２の軸が鉛直方向と一致しているものとし、図１で鉛直方向の上を「上」、図１で鉛直方向の下を「下」とする。なお、図１は燃焼室３の大略を示すもので、ピストン２１の内部は示していない。
【００１１】
エンジン１のシリンダ２内を上下方向に往復摺動可能なピストン２１が配設されている。シリンダヘッドの下面にはペントルーフ型の燃焼室３が凹設されている。このペントルーフ型の燃焼室３の下面は、ピストン２１の上方の面である冠面２２によって区画される。
【００１２】
ペントルーフ型の燃焼室３の上面は２つの傾斜面からなる。４弁エンジンでは、一方の傾斜面に２つの吸気ポートの開口端４，５を、他方の傾斜面に２つの排気ポートの開口端６，７を有する。そして、吸気ポート開口端４，５にこれら吸気ポート開口端４，５を開閉する吸気弁８，９が、排気ポート開口端６，７にこれら排気ポート開口端６，７を開閉する排気弁１０，１１を備えている。
【００１３】
燃焼室３の周縁であってかつ２つの吸気ポート開口端４，５の間にインジェクタ１２が燃焼室３に臨んで設けられている。図１にも示したようにこのインジェクタ１２から噴射される燃料噴霧が、ピストン冠面２２のうちピストン中心Ｃよりも排気ポート開口端６，７の側を指向するように、インジェクタ１２の軸心Ｙの位置が設定されている。燃焼室３の天井中央には点火プラグ１５が設けられている。
【００１４】
さて、インジェクタ４からの燃料噴霧は上昇してくるピストン２１の冠面２２に向かう。ピストン２１は、アルミニウムやアルミニウム合金といった相対的に熱伝導性の高い部材である、このため例えばエンジン１の冷間始動時においてはピストン２１の受けた燃焼熱が直ぐにピストン２１からシリンダ２の周壁を伝って外部に逃げてしまい、ピストン冠面２２の温度は低いままである。この温度の低いままのピストン冠面２２に付着して液膜となった燃料は気化が遅れる。点火タイミングまでに気化できなかった燃料は未燃焼ガスとなって排気ポート開口端６，７より排出されるため、エンジンアウトでのＨＣの増加や燃費の悪化を招く。
【００１５】
この対策として、インジェクタ１２からの燃料噴霧がピストン冠面２２に付着する部位にピストン２１よりも熱伝導性の低い低熱伝導性部材を接着剤で貼り付ける従来の直噴式エンジンがある。この従来の直噴式エンジンでは、低熱伝導性部材に燃料噴霧が付着して液膜となったとき、低熱伝導性部材からはピストンからよりも熱が逃げにくいので、その分、液膜からの気化が促進されることとなり、エンジンアウトでのＨＣの排出量を低減することができる。
【００１６】
しかしながら、上記の接着剤は耐熱性を有するものであるとはいえ、エンジンの高負荷時にはピストンが高温となるため、接着剤の接着効果が劣化する可能性がある。接着効果が劣化すると、低熱伝導性部材が脱落し得る。
【００１７】
そこで本発明の第１実施形態では、もともと燃焼の不安定なエンジンの冷間始動時には燃焼室３の全体を均一な混合気として燃焼を行う直噴式エンジンを対象とする。この直噴式エンジンでは、燃料噴霧の気化を促進するため燃料噴射の時期を吸気行程のうち最も早いタイミングである吸気上死点のタイミングとしている。
【００１８】
そして、吸気上死点のタイミングで燃料が噴射され、インジェクタ１２からの燃料噴霧がピストン冠面２２に付着する部位に凹部２３を穿設する。この凹部２３の深さは、ピストン冠面２２から下方に所定厚さとし、この凹部２３にピストン２１よりも熱伝導性の低い低熱伝導性部材３１を収納する。この低熱伝導性部材３１のうち燃料噴霧が低熱伝導性部材３１に付着する部位を除いた位置に、低熱伝導性部材３１を貫通する複数のピン２４，２５をピストン２１と一体で設ける。ピン２４，２５を設ける理由は、ピストン２１が上下方向に往復摺動しても、ピン２４，２５の側壁面２４ｂ、２５ｂと低熱伝導性部材３１の貫通穴３２，３３との係合による摩擦力で低熱伝導性部材３１がピストン２１から脱落しないようにするためである。
【００１９】
具体的に説明すると、吸気上死点のタイミングで燃料が噴射されたとき、燃料噴霧はインジェクタ１２の噴孔より円錐状に広がる。このため、図２に示したように、ピストン２１の外周よりも内側であって、シリンダ２の中心Ｃよりも排気ポート開口端６，７の側の領域にインジェクタ１２からの燃料噴霧が付着する。かつ、シリンダ２の中心Ｃよりも吸気ポート開口端４，５の側では、インジェクタ１２の軸心Ｙと直交しシリンダ２の中心Ｃを通る線Ｚの付近にインジェクタ１２からの燃料噴霧が付着している。そして、インジェクタ１２からの燃料噴霧がピストン冠面２２に付着する部位である燃料噴霧付着部位１３は、全体としてほぼ豆の形状をしている。言い換えると、燃料噴霧付着部位１３は、シリンダ２の中心Ｃよりも排気ポート開口端６，７の側（図２で左側）に膨らみ、かつシリンダ２の中心Ｃよりも吸気ポート開口端４，５の側（図２で右側）にへこみの生じた豆の形状をしている。
【００２０】
この豆形状の燃料噴霧付着部位１３の全体を含み、かつシリンダ２の中心Ｃよりも吸気ポート開口端４，５の側にも膨らんで延びる、全体として栗状の凹部２３をピストン冠面２２に所定の深さで穿設する。特にエンジンアウトでのＨＣの排出が増えるのはエンジンの冷間始動時である。このため、エンジンの冷間始動時に噴射される燃料量から燃料噴霧付着部位１３の大きさが定まる。このエンジンの冷間始動時の燃料噴霧付着部位１３の全体が含まれ、かつシリンダ２の中心Ｃよりも吸気ポート開口端４，５の側にも延設されるように凹部２３の大きさを定めるのである。
【００２１】
この凹部２３にピストン２１よりも熱伝導性の低い低熱伝導性部材３１を収納する。低熱伝導性部材３１は、ピストンの一部を置き換える役割を有するものであるため、低熱伝導性部材３１の上面３１ａがピストン冠面２２と同一の平面となるようにする。低熱伝導性部材３１の材質としては、例えば金属であってもセラミックスであってもよいが、軽量化や高靱性化等を図る観点より、チタン、チタン系合金またはステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属が好ましい。また、金属の中でも特にチタンまたはチタン系合金は熱伝導率が低く、また比重も小さいので好ましい。
【００２２】
この場合、凹部２３に低熱伝導性部材３１を収納するだけだと、ピストン２１の上下動に伴い、低熱伝導性部材３１がピストン２１から脱落し得る。この脱落を防止するため、上方に立ち上がる円柱状のピン２４，２５が貫通する穴３２，３３を低熱伝導性部材３１に形成し、この穴３２，３３を貫通する円柱状のピン２４，２５をピストン２１と一体で形成する。そして、低熱伝導性部材３１の貫通穴３２，３３とピン２４，２５の円周面である側壁面２４ｂ，２５ｂとが隙間なく、両者のいずれかが多少変形することによって両者がピッタリ嵌り合う（係合する）ように、２つの貫通穴と２つのピンの外径とを設定する。これによって、低熱伝導性部材３１とピン２４，２５の間の係合による摩擦力で低熱伝導性部材３１がピストン２１から脱落することがないようにする。
【００２３】
ここで、ピン２４，２５を設ける位置は、凹部２３のうち、インジェクタ１２の軸線Ｙに直交しシリンダ２の中心Ｃを通る線Ｚよりも吸気ポート開口端４，５の側とする。ここで、凹部２３は燃料噴霧付着部位１３よりも燃料噴霧付着部位１３を除いた残りの部位のほうがむしろ広くなるように吸気ポート開口端４，５の側に設け、燃料噴霧付着部位１３を除いた残りの部位のほぼ中央にピン２４，２５を設けている。ピン２４，２５をシリンダ２の中心Ｃよりも吸気ポート開口端４，５の側に設けた理由は次の通りである。すなわち、シリンダ２の中心Ｃよりも排気ポート開口端６，７の側はほぼ燃料噴霧付着部位１３である。この燃料噴霧付着部位１３にピストン２１と同一素材のピン２４，２５を設けていると、このピン２４，２５のうち燃焼室３に向けて露出する面に形成される液膜からの気化が困難となるためである。
【００２４】
ピンの数は２個とし、２つのピン２４，２５は、低熱伝導性部材３１の支持を安定させるため、インジェクタ１２の軸Ｙに直交する方向にできるだけ離した位置に設けている。これは、各ピン２４，２５が低熱伝導性部材３１の支持点となるところ、２つの支持点を近づけて設けるよりも、２つの支持点を広げたほうが支持が安定し、低熱伝導性部材３１が脱落しにくくなるためである。具体的には、低熱伝導性部材３１の支持が安定し低熱伝導性部材３１が脱落することがないように、シリンダ２の中心Ｃよりも吸気ポート開口端４，５の側の凹部２３の大きさ及び２つのピン２４，２の位置を定める。
【００２５】
また、ピン２４，２５の側壁面２４ｂ，２５ｂの面積が大きいほど、ピン２４，２５の側壁面と低熱伝導性部材３１の貫通穴３２，３３とが係合する面積が広くなり係合による摩擦力が大きくなる。この場合、ピンの長さに比例してピン２４，２５の側壁面２４ｂ，２５ｂの面積が増すので、ピン２４，２５の上面２４ａ，２５ａがピストン冠面２２と同一の平面となるようにする。凹部２３及びピン２４，２５はピストン２１と一体で鋳造により形成する。ピストン２１の材質としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。
【００２６】
また、低熱伝導性部材３１のうち燃焼室３に向けて露出する面積をＳ ｉｎｓ、ピン１４，１５のうち燃焼室３に向けて露出する上面１４ａ，１５ａの面積の合計をＳ ｐｉｎとする。このとき、Ｓ ｐｉｎ≦Ｓ ｉｎｓ×１／２、つまりピン上面の面積の合計が低熱伝導性部材断熱部材３１のうち燃焼室３に向けて露出している面積の半分以下となるようにすることが好ましい。この理由は、シリンダ１１の中心Ｃを通りインジェクタ１２の軸心Ｙと直交する線Ｚよりも吸気ポート開口端４，５の側にピン１４，１５を設けた理由と同様である。すなわち、ピン上面の面積の合計が大きくなるほど、ピン上面に燃料噴霧が付着して液膜を形成する確率が高くなり、その分だけ液膜からの気化が困難となる。そこで、ピン上面に燃料噴霧が付着して液膜を形成する確率を小さくするため、ピン上面の面積の合計が低熱伝導性部材断熱部材３１のうち燃焼室３に向けて露出している上面３１ａの面積の半分を超えることがないようにするのである。
【００２７】
なお、本実施形態では、凹部２３のうちシリンダ２の中心Ｃよりも吸気ポート開口端４，５の側に設けるピンの個数を２個としたが、これに限定されるものでない。例えば、凹部２３のうちシリンダ２の中心Ｃよりも吸気ポート開口端４，５の側に１個のみのピンを設けてもよいし、３個以上のピンを設けてもかまわない。
【００２８】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。本実施形態では、インジェクタ１２から噴射された燃料噴霧がピストン冠面に付着する部位にピストン１２よりも熱伝導性の低い低熱伝導性部材３１を有する直噴式エンジンを前提とする。この場合に、低熱伝導性部材３１を貫通するピン２４，２５を設ける。さらに、ピン２４，２５の側壁面２４ｂ，２５ｂと低熱伝導性部材３１との係合による摩擦力で低熱伝導性部材３１を保持するピン２４，２５を、低熱伝導性部材３１のうち燃料噴霧付着部位１３を除いた位置にピストン２１と一体で設ける。これによって、低熱伝導性部材３１に付着して形成された液膜からの気化を促進しつつ、接着剤を用いることなく、低熱伝導性部材３１のピストン２１からの脱落を防止できる。本実施形態によれば、低熱伝導性部材３１を用いたピストン冠面の断熱による性能の向上と、低熱伝導性部材３１の脱落防止による機能・信頼性の向上とを両立することができる。
【００２９】
前述のようにもともと燃焼の不安定なエンジンの冷間始動時には燃焼室３の全体を均一な混合気として燃焼を行う直噴式エンジンがある。この直噴式エンジンでは、燃料噴霧の気化を促進するため燃料噴射の時期を吸気行程のうち最も早いタイミングである吸気上死点のタイミングとしている。本実施形態では、この直噴式エンジンに合わせて、吸気上死点のタイミングで燃料噴霧がピストン冠面に付着する部位の全てを低熱伝導性部材３１が被覆している。かつ低熱伝導部材３１のうち燃料噴霧付着部位１３を除いた残りの部位にピン２４，２５を設けている。このため、エンジンの冷間始動時の燃料噴霧の全てが低熱伝導性部材３１に付着して液膜を形成する。この場合、低熱伝導性部材３１からはピストン２１からよりも熱が逃げにくいので、その分、高温に保たれる。このピストン２１との温度差によって低熱伝導性部材３１に形成されている液膜からの気化が促進されることとなる。これによって、エンジンの冷間始動時にエンジンアウトでのＨＣの排出量を低減しつつ、低熱伝導性部材のピストン２１からの脱落を防止できる。
【００３０】
本実施形態では、燃焼室３に吸気ポートと排気ポートの各開口端４，５，６，７を有している。インジェクタ１２は燃焼室３の周縁であって吸気ポート開口端４，５の側に備えられ、燃料をピストン冠面２２のうち排気ポート開口端６，７の側を指向して噴射するものである。そして、ピン２４，２５は、ピストン２１が摺動するシリンダ２の中心Ｃよりも吸気ポート開口端４，５の側に設けている。これによって、インジェクタ１２が燃焼室３の周縁であって吸気ポート開口端４，５の側に備えられ、燃料をピストン冠面のうち排気ポート開口端６，７の側を指向して噴射する場合であっても、ピン２４，２５に燃料噴霧が直接付着しないようにすることができる。
【００３１】
ピン２４，２５の燃焼室３に露出する上面２４ａ，２５ａの面積が大きくなるほど、ピン２４，２５の燃焼室３に露出する上面２４ａ，２５ａに燃料噴霧が付着して液膜を形成する確率が相対的に高くなる。ピン２４，２５はピストン２１と同一素材であるため、ピン２４，２５からは低熱伝導部材３１からよりも熱が逃げ易いので低熱伝導部材３１よりも低温に保たれ、その分だけピンの上面２４ａ，２５ａに形成された液膜からの気化が困難となる。本実施形態では、ピン２４，２５の燃焼室３に向けて露出する上面２４ａ，２５ａの面積は、低熱伝導性部材３１の燃焼室３に向けて露出する上面３１ａの面積の半分を超えないようにしている。これによって、ピン２４，２５の燃焼室３に露出する上面２４ａ，２５ａに燃料噴霧が液膜を形成する確率を相対的に低くできることから、その分だけ液膜からの気化を促進できる。
【００３２】
（第２実施形態）
図４は第２実施形態のピストン１１を冠面側から見た平面図、図５は図４のＸ−Ｘ線断面図である。第１実施形態の図２，図３と同一部分には同一の符号を付している。
【００３３】
第１実施形態では、円柱状のピン２４，２５を設けたものであった。第２実施形態は、図４，図５に示したように、上方に向かうほど太くなる円錐状のピン２４’，２５’を設けたものである。
【００３４】
第２実施形態でも、低熱伝導性部材３１の貫通穴３２，３３とピン２４’，２５’の側壁面２４ｂ’，２５ｂ’とが隙間なく、両者のいずれかが多少変形することによって両者がピッタリ嵌り合う（係合）ように、２つの貫通穴と２つのピンの外径とを設定する。これによって、低熱伝導性部材３１とピン２４’，２５’の間の係合による摩擦力で低熱伝導性部材３１がピストン２１から脱落することがないようにする。なお、低熱伝導性部材３１の貫通穴３２，３３の形状は、ピン２４’，２５’の側壁面２４ｂ’，２５ｂ’に合わせた形状であることが好ましい。
【００３５】
このように、第２実施形態によれば、ピン２４’，２５’を燃焼室３の側ほど径の大きな円錐状とすることで、低熱伝導性部材３１の脱落防止の効果をピンが円柱状である場合より高めることができる。
【００３６】
（第３実施形態）
図６は第３実施形態のピストン２１を冠面側から見た平面図である。第１実施形態の図２と同一部分には同一の符号を付している。
【００３７】
燃料噴射タイミングは、燃焼室３の全体で均一な混合気により燃焼を行わせるのか、それとも成層燃焼を行わせるのかによって異なってくる。例えば、燃焼室３の全体で均一な混合気により燃焼を行わせるときには、一般的に吸気行程で燃料を噴射することになる。この場合に、燃料噴霧の気化が十分に行われるようにするには、吸気行程のできるだけ早いタイミングで、つまり吸気行程の開始タイミングで燃料を噴けばよい。第１実施形態では、吸気上死点のタイミングで燃料を噴射するので、均一燃焼を行わせる場合であった。
【００３８】
一方、第２実施形態では、成層燃焼を行わせる直噴式エンジンを対象とする。この直噴式エンジンでは、圧縮行程前半のタイミングで燃料噴射を行うと共に、燃焼室３内にシリンダ２の周壁に沿うガス流れであるスワールを生じさせることによって、燃料噴霧を気化させつつ燃焼室点状中央の点火プラグ１５の近傍に導かれるようにする。点火プラグ１５の付近にだけ燃焼可能な混合気を集め、この混合気に点火プラグ１５で火花点火させることによって燃焼させる。このとき、燃焼室３の全体では理論空燃比よりリーン側の空燃比となり、これによって燃料消費を抑えることができる。
【００３９】
第２実施形態では、圧縮行程前半のタイミングで燃料が噴射されたとき、図６に示したように、ピストン２１の外周よりも内側であって、シリンダ２の中心Ｃよりも排気ポート開口端６，７の側の領域にインジェクタ１２からの燃料噴霧が付着している。かつ、シリンダ２の中心Ｃよりも吸気ポート開口端４，５の側には、第１実施形態と相違して燃料噴霧が付着してない。しかしながら、インジェクタ１２からの燃料噴霧がピストン冠面２２に付着する部位である燃料噴霧付着部位４１は、第１実施形態と同様に、全体としてほぼ豆の形状をしている。言い換えると、燃料噴霧付着部位４１は、シリンダ２の中心Ｃよりも排気ポート開口端６，７の側（図６で左側）に膨らみ、かつシリンダ２の中心Ｃよりも吸気ポート開口端４，５の側（図６で右側）にへこみの生じた豆の形状をしている。
【００４０】
ただし、燃料噴霧付着部位４１は、低熱伝導性部材３１の外縁へと、つまり、低熱伝導性部材３１に隣接するピストン冠面２２部分へと拡がると共に、ピストン２１が摺動するシリンダ２の周壁にまでは到達することがないものとなっている。
【００４１】
ここで、低熱伝導性部材３１及び低熱伝導性部材３１に隣接するピストン冠面２２部分に及ぶ第２実施形態の燃料噴霧付着部位４１と、第１実施形態の燃料噴霧付着部位１３とはほぼ相似形になっている。これは、第２実施形態のほうが第１実施形態よりもインジェクタ１２から噴射する燃料量が多く、かつインジェクタ１２に作用する噴射圧力が高いためである。
【００４２】
第２実施形態では、圧縮行程前半のタイミングで燃料噴霧がピストン冠面に付着する部位の大部分を低熱伝導性部材３１が被覆しており、かつ低熱伝導部材３１のうち燃料噴霧付着部位４１を除いた残りの部位にピン２４，２５を設ける。
【００４３】
前述のようにエンジン始動後のエンジンの低負荷時には燃料消費を抑制するため、成層燃焼を行う直噴式エンジンがある。この直噴式エンジンでは、スワールを利用して燃料噴霧を燃焼室天井中央に配置される点火プラグ１５に向かわせ、点火プラグ１５の近傍にだけ残りの部位より濃い混合気を形成し、この混合気に点火プラグ１５で着火することで燃焼させる。成層燃焼を行わせるために燃料噴射の時期を圧縮行程のタイミングとしている。本実施形態では、この直噴式エンジンに合わせて、圧縮行程のタイミングでの燃料噴霧付着部位４１が、低熱伝導性部材３１だけでなく低熱伝導性部材３１に隣接するピストン冠面２２部分へと拡がっている。ただし、燃料噴霧付着部位４１はシリンダ２の周壁にまでは到達することがないものとなっている。かつ低熱伝導部材３１のうち燃料噴霧付着部位を除いた残りの部位にピン２４，２５を設けている。このため、成層燃焼時の燃料噴霧の大部分（一部）が低熱伝導性部材３１に付着して液膜を形成する。この場合、低熱伝導性部材３１からはピストン２１からよりも熱が逃げにくいので、その分、高温に保たれる。このピストン２１との温度差によって低熱伝導性部材３１に形成されている液膜からの気化が促進されることとなる。これによって、成層燃焼時にエンジンアウトでのＨＣの排出量を低減しつつ、低熱伝導性部材３１のピストン２１からの脱落を防止できる。
【００４４】
（第４実施形態）
ピンの形状の考え方として以下を推奨する。すなわち、ピンの燃焼室に露出する面の面積の総和に要求値がある場合、できるだけピンの個数を増やし、ピンの側壁面の面積の総和を増加させることで、低熱伝導性部材３１の脱落防止の機能を高めることができる。この場合を第４実施形態として説明すると、図７は第４実施形態のピストンを冠面側から見た平面図である。図７上段に示したように２つのピン２４，２５の燃焼室に露出する上面２４ａ，２５ａの面積の総和が要求値であるとする。このときには、図７下段に示したように３つのピン４１，４２，４３の燃焼室に露出する上面４１ａ，４２ａ，４３ａの面積の総和が要求値となるようにする。このように、ピンの数を２個から３個へと増大させることによってピンの側壁面の面積の総和を増加させることで、ピンの燃焼室に露出する面の面積の総和に要求値がある場合であっても、低熱伝導性部材３１の脱落防止の機能を高めることができる。
【００４５】
また、ピンの側壁面の面積の総和に要求がある場合、できるだけピンの個数を増やし、ピンの燃焼室に露出する面の面積の総和を低減することで、エンジンアウトでのＨＣの排出量の低減効果（排気性能の向上効果）を高めることができる。
【００４６】
実施形態では、ピストン冠面２２が平坦な形状であるものを前提として、ピストン冠面側の一部を低熱伝導性部材３１で置き換えると共に、低熱伝導性部材３１の脱落を防止するためのピンを設けた。そして、低熱伝導性部材３１の置き換え後には再び全体としてピストン冠面が平坦な形状となるようにする場合で説明した。本発明はこれに限定されるものでない。例えば、燃焼室の天井中央にインジェクタを、またその近傍に点火プラグを設けると共に、ピストン冠面にインジェクタからの燃料噴霧を受け止めるボール状や皿状のキャビティを設けた直噴式エンジンがある。このものでは、そのキャビティを構成しているボール状や皿状の部分を一定厚さの低熱伝導性部材で置き換えると共に、低熱伝導性部材の脱落を防止するためのピンを設ける。そして、低熱伝導性部材の置き換え後には再び全体としてボール状や皿状のキャビティが形成されるようにする。ただし、この場合においても、低熱伝導性部材のうち燃料噴霧が付着する部位を除いた残りの部位にピンを設けるものとする。
【符号の説明】
【００４７】
１  エンジン
２  シリンダ
３  燃焼室
１２  インジェクタ
２１  ピストン
２２  ピストン冠面
２３  凹部
２４，２５  ピン
２４ａ，２５ａ  上面
２４ｂ，２５ｂ  側壁面
２４’，２５’  ピン
２４ｂ’，２５ｂ’  側壁面
３１  低熱伝導性部材
３１ａ  上面
４１，４２，４３  ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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