(57)【要約】【課題】  燃費の向上と排ガス性能の向上とを両立させることができるようにする。【解決手段】  ピストン１１の側面外周に形成されたリング溝１６と、ピストン１１の頂面１２に形成されシリンダヘッド１３との間でスキッシュエリア２１，２３を形成するスキッシュエリア形成部２２，２４と、ピストン頂面１２の外縁に形成されたピストン外縁部２５と、ピストン頂面１２とリング溝との間におけるピストン側面全周に亘って形成されたランド部２７とを備えるように構成する。さらに、ランド部２７が、スキッシュエリア形成部２２，２４とリング溝１６との間に形成されたスキッシュランド部２７Ａと、ピストン外縁部２５とリング溝１６との間に形成された外縁ランド部２７Ｂとを有するように形成するとともに、外縁ランド部２７Ｂの高さがスキッシュランド部２７Ａの厚みよりも小さくなるように形成する。【選択図】        図１
2006226232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックに形成されたシリンダ内を摺動するピストンと、該シリンダブロックと対向して設けられ該ピストンの頂面との間で燃焼室を形成するシリンダヘッドと、該シリンダヘッドに形成され該燃焼室と連通した吸気ポートおよび排気ポートと、該燃焼室に対して該吸気ポートを開閉する吸気バルブおよび該排気ポートを開閉する排気バルブとを有する、エンジンの燃焼室構造において、
該ピストンの側面外周に形成されピストンリングが嵌入するリング溝と、
該ピストンの頂面に形成され該ピストンが上死点近傍にある場合に該シリンダヘッドとの間でスキッシュエリアを形成するスキッシュエリア形成部と、
該スキッシュエリア形成部以外の該ピストン頂面の外縁に形成されたピストン外縁部と、
該ピストン頂面と該リング溝との間におけるピストン側面全周に亘って形成されたランド部とを備えて構成され、
該ランド部は、
該スキッシュエリア形成部と該リング溝との間に形成されたスキッシュランド部と、
該ピストン外縁部と該リング溝との間に形成された外縁ランド部とを有し、
該外縁ランド部の厚みが該スキッシュランド部の厚みよりも小さくなるように形成されている
ことを特徴とする、内燃機関の燃焼室構造。
【請求項２】
該スキッシュエリア形成部には、該吸気バルブおよび該排気バルブのうち少なくとも一方との干渉を避けるバルブリセスが形成されている
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項３】
該スキッシュエリア形成部以外の該ピストン頂面において高さが均一になるように形成された平坦部が形成される
ことを特徴とする、請求項１または２記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項４】
該スキッシュエリア形成部以外の該ピストン頂面において窪み部が形成される
ことを特徴とする、請求項１または２記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項５】
該平坦部の外周部は該ピストン外縁部よりも高くなるように形成されている、
ことを特徴とする、請求項３記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項６】
該窪み部の外周部は該ピストン外縁部よりも高くなるように形成され、
該窪み部の外周部と該ピストン外縁部との間には傾斜部が形成されている
ことを特徴とする、請求項４記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項７】
該バルブリセスが、該吸気バルブとの干渉を避ける吸気バルブリセスである
ことを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の燃焼室構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図９に示すような従来のエンジン（内燃機関）２００には、ピストン２０１の頂面２０２とシリンダヘッド２０３の下面２０４との間で燃焼室２０５が形成されている。
また、このエンジン２００では、ピストン２０１が上死点近傍に位置している場合に、ピストン頂面２０２と燃焼室下縁部２０５Ａ近傍におけるシリンダヘッド下面２０４との間に微細な空間（スキッシュエリア）２０６，２０７が形成されるようになっている。
【０００３】
これにより、ピストン２０１が下死点から上死点に上昇する際に、スキッシュエリア２０６，２０７から燃焼室２０５の中心方向へ向けて噴出する気流（スキッシュ流（図９中矢印ＳＦ参照））を生成することができるようになっている。なお、この図９中符号ｈ206およびｈ207で示すのはスキッシュエリア２０６，２０７の高さである。
他方、図１０に示すように、ピストン２０１の頂面２０２には、図示しない吸気バルブや排気バルブとピストン頂面２０２との干渉（衝突）を避けるべく、バルブリセス２０７が形成されている。このようなバルブリセス２０７が形成されている理由の１つとして、可変動弁機構（いわゆる、ＶＶＴ機構；図示略）がエンジン２００にそなえられていることがあげられる。つまり、このＶＶＴ機構（図示略）が、ピストン２０１が上死点近傍にある際に吸気バルブや排気バルブを大きく開弁させる場合があり、このような場合に、開弁状態の吸気バルブや排気バルブとピストン頂面とが衝突することを避けるべく、バルブリセス２０７が形成されているのである。
【０００４】
なお、このようなバルブリセスが形成されているピストンに関する技術の一例として、以下の特許文献１が存在する。
【特許文献１】実公平７−３６２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１０に示すような深いバルブリセス２０７を形成すると、ピストン頂面２０２に最も近接して設けられるピストンリング（トップリング）が嵌入するリング溝（トップリング溝）２０８Ｂをピストン頂面２０２からピストンピン２１１側（図１０中下方）に遠ざけて形成する必要がある。これは、バルブリセス２０７とトップリング溝２０８Ｂとの間で必要な肉厚（図１０中符号ｈ205参照）を確保する必要があるためである。
【０００６】
このように、トップリング溝２０８Ｂの位置をピストン頂面２０２から遠ざけると、トップリング溝２０８Ｂとピストン頂面２０２との間においてピストン２０１の側面全周に亘って形成されたランド（トップランド）２０９Ｂの厚みが大きくなってしまう。なお、図１０中鎖線で示すトップリング溝２０８Ａはバルブリセス２０７を形成しない場合のトップリング溝であり、符号ｈ209Aで示すのはバルブリセス２０７を形成しない場合のトップランドの厚みであり、また、符号ｈ209Bで示すのはバルブリセス２０７を形成した場合のトップランドの厚みである。つまり、この図１０において符号ｈ209Aで示すトップランドの厚みと、符号ｈ209Bで示すトップランドの厚みとを比較することにより、バルブリセス２０７を形成したことによってトップランドの厚みを大きくせざるを得ないことが示されている。
【０００７】
しかしながら、トップランドの厚みを大きくすると、トップランド２０９とシリンダライナ（図示略）との間に形成される消炎体積（クエンチングエリア）の容積が増大してしまう。つまり、燃焼室２０５で発生した火炎がこのクエンチングエリアには伝播されないため、クエンチングエリアの容積が増大したことにより、エンジン２００から排出される排ガスに含まれるＨＣ（炭化水素；未燃燃料）が増大し、排ガスの性能悪化を招いてしまう。
【０００８】
なお、このような排ガス悪化を回避するため、例えば、図９に示すピストン頂面２０２の位置を、ピストンピン２１１側に下げる（即ち、ピストン頂面２０２とピストンピン２１１の中心Ｃ1との間の距離ｈ211を短くする）という手法も考えられる。
しかしながら、このような手法によれば、スキッシュ高さｈ206，ｈ207が必然的に高くなってしまう。このため、十分なスキッシュ流ＳＦを生成できないこととなり、燃費が悪化する事態を招いてしまう。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、燃費の向上と排ガス性能の向上とを両立させることができる、内燃機関の燃焼室構造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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の燃焼室構造（請求項１）は、シリンダブロックに形成されたシリンダ内を摺動するピストンと、該シリンダブロックと対向して設けられ該ピストンの頂面との間で燃焼室を形成するシリンダヘッドと、該シリンダヘッドに形成され該燃焼室と連通した吸気ポートおよび排気ポートと、該燃焼室に対して該吸気ポートを開閉する吸気バルブおよび該排気ポートを開閉する排気バルブとを有する、エンジンの燃焼室構造において、該ピストンの側面外周に形成されピストンリングが嵌入するリング溝と、該ピストンの頂面に形成され該ピストンが上死点近傍にある場合に該シリンダヘッドとの間でスキッシュエリアを形成するスキッシュエリア形成部と、該スキッシュエリア形成部以外の該ピストン頂面の外縁に形成されたピストン外縁部と、該ピストン頂面と該リング溝との間におけるピストン側面全周に亘って形成されたランド部とを備えて構成され、該ランド部は、該スキッシュエリア形成部と該リング溝との間に形成されたスキッシュランド部と、該ピストン外縁部と該リング溝との間に形成された外縁ランド部とを有し、該外縁ランド部の厚みが該スキッシュランド部の厚みよりも小さくなるように形成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２記載の本発明の内燃機関の燃焼室構造は、請求項１記載の内容において、該スキッシュエリア形成部には、該吸気バルブおよび該排気バルブのうち少なくとも一方との干渉を避けるバルブリセスが形成されていることを特徴としている。
また、請求項３記載の本発明の内燃機関の燃焼室構造は、請求項１または２記載の内容において、該スキッシュエリア形成部以外の該ピストン頂面において高さが均一になるように形成された平坦部が形成されることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項４記載の本発明の内燃機関の燃焼室構造は、請求項１または２記載の内容において、該スキッシュエリア形成部以外の該ピストン頂面において窪み部が形成されることを特徴としている。
また、請求項５記載の本発明の内燃機関の燃焼室構造は、請求項３記載の内容において、該平坦部の外周部は該ピストン外縁部よりも高くなるように形成され、該平坦部の該外周部と該ピストン外縁部との間には傾斜部が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項６記載の本発明の内燃機関の燃焼室構造は、請求項４記載の内容において、該窪み部の外周部は該ピストン外縁部よりも高くなるように形成され、該窪み部の外周部と該ピストン外縁部との間には傾斜部が形成されていることを特徴としている。
また、請求項７記載の本発明の内燃機関の燃焼室構造は、請求項２に記載の内容において、該バルブリセスが、該吸気バルブとの干渉を避ける吸気バルブリセスであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の内燃機関の燃焼室構造によれば、内燃機関から排出される排ガス性能の向上と、燃焼効率の向上による燃費の向上とを両立させることができる。（請求項１）
また、ピストン頂面に形成されたスキッシュエリア形成部に、吸気バルブおよび排気バルブのうち少なくとも一方との干渉を避けるバルブリセスが形成されている場合であっても、バルブリセスとリング溝との間で必要な肉厚を確保できるので、ピストンに必要な強度を得ることができる。（請求項２）
また、ピストン頂面に高さが均一な平坦部を形成することで、ピストンの加工を容易にし、ピストンの生産性を向上させることができる。（請求項３）
また、スキッシュエリア形成部を除いたピストン頂面において窪み部を形成することで、燃焼室内での混合気の撹拌を促進することができ、燃焼の安定性を高めることができる。（請求項４）
また、ピストン頂面に形成された平坦部の外周部をピストン外縁部よりも高くなるように形成することで、内燃機関に応じた適切な圧縮率を得ながら、排ガス性能を向上させることができる。（請求項５）
また、ピストン頂面に形成された窪み部の外周部がピストン外縁部よりも高くなるように形成することで、内燃機関に応じた適切な圧縮率を得ながら、排ガス性能を向上させることができる。（請求項６）
また、ピストン頂面に吸気バルブとの干渉を避ける吸気バルブリセスを形成することで、吸気効率を向上させて内燃機関の出力を向上させることができる。（請求項７）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面により、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造について説明すると、図１は燃焼室とピストンとを示す模式的な側面図、図２はピストン頂面を示す模式的な平面図、図３は燃焼室上面を示す模式的な平面図である。
この図１に示すエンジン１０に備えられたピストン１１は、シリンダブロック（図示略）に形成されたシリンダ（図示略）内を摺動するものであって、その頂面（ピストン頂面）１２とシリンダヘッド１３の下面１４との間で燃焼室１５を形成するようになっている。なお、このシリンダヘッド１３には、燃焼室１５と連通した吸気ポートおよび排気ポート（いずれも図示略）と、吸気ポートを開閉する吸気バルブおよび排気ポートを開閉する排気バルブ（いずれも図示略）とが備えられている。また、このエンジン１０には図示しない可変動弁機構（ＶＶＴ機構）が備えられており、吸気バルブおよび排気バルブのストローク量および開閉弁時期を変更できるようになっている。
【００１６】
また、ピストン１１には、その側面の全周に亘って、トップリング溝（リング溝）１６，セカンドリング溝１７，サードリング溝１８が形成され、これらのリング溝１６，１７，１８には、それぞれ、ピストンリング（図示略）が嵌入できるようになっている。
これらのうち、トップリング溝１６は、後述するバルブリセス３１との間の肉厚（図示略）を確保できる範囲で、ピストン頂面１２に近接して形成されている。また、このトップリング溝１６よりも図中下方側（ピストンピン１９側）にセカンドリング溝１７が形成され、さらに、このセカンドリング溝１７の下方側にサードリング溝１８が形成されている。
【００１７】
また、ピストン頂面１２には、吸気側スキッシュエリア形成部（スキッシュエリア形成部）２２と、排気側スキッシュエリア形成部（スキッシュエリア形成部）２４と、ピストン外縁部２５と、平坦部２６とが形成されている。
これらのうち、吸気側スキッシュエリア形成部２２は、シリンダヘッド１３側に隆起した部分であって、ピストン１１が上死点近傍にある場合にシリンダヘッド下面１４との間で吸気側のスキッシュエリア２１を形成できるようになっている。
【００１８】
同様に、排気側スキッシュエリア形成部２４は、シリンダヘッド１３側に隆起した部分であって、ピストン１１が上死点近傍にある場合にシリンダヘッド下面１４との間で排気側のスキッシュエリア２３を形成できるようになっている。
また、この吸気側スキッシュエリア形成部２２は、シリンダヘッド下面１４の吸気側スキッシュ平坦部３２（後述する）に対してその表面が略平行となるように平坦な形状として形成されている。同様に、排気側スキッシュエリア形成部２４は、シリンダヘッド下面１４の排気側スキッシュ平坦部３３（後述する）に対してその表面が略平行となるように平坦な形状として形成されている。
【００１９】
また、ピストン外縁部２５は、図２に示すように、吸気側および排気側スキッシュエリア形成部２２，２４を除いたピストン頂面１２の外縁において形成された部分であって、その高さは均一となるように形成されている。
また、平坦部２６は、ピストン頂面１２において、吸気側および排気側スキッシュエリア形成部２２，２４が形成された部分を除いた部分であって、その高さは均一であり且つピストン外縁部２５と同じ高さとなるように形成されている。
【００２０】
また、図１に示すように、ピストン１１には、ピストン頂面１２とトップリング溝１６との間に形成されたトップランド（ランド部）２７と、トップリング溝１６とセカンドリング溝１７との間に形成されたセカンドランド２８と、セカンドリング溝１７とサードリング溝１８との間に形成されたサードランド２９とが、その側面全周に亘ってそれぞれ形成されている。
【００２１】
さらに、このトップランド２７は、吸気側のスキッシュランド部２７Ａと、排気側のスキッシュランド部２７Ｂと、外縁ランド部（第２ランド部）２７Ｃとから形成されている。
これらのうち、吸気側および排気側スキッシュランド部２７Ａ，２７Ｂは、吸気側および排気側スキッシュエリア形成部２２，２４とトップリング溝１６との間におけるトップランド２７の一部分として形成されている。また、外縁ランド部２７Ｃは、ピストン外縁部２５とトップリング溝１６との間におけるトップランド２７の一部分として形成されている。
【００２２】
また、外縁ランド部２７Ｃの厚みｈ27Cは、吸気側および排気側スキッシュランド部２７Ａ，２７Ｂの厚みｈ27A，ｈ27Bよりも小さくなる（即ち、ｈ27A＞ｈ27C，ｈ27B＞ｈ27Cの関係を満たす）ように形成されている。
また、図２に示すように、吸気側および排気側スキッシュエリア形成部２２，２４には、ピストン１１が上死点近傍にある場合に開弁状態の吸気バルブ（図示略）とピストン頂面１２とが衝突することを防ぐための吸気側バルブリセス（バルブリセス）３１，３１が形成されている。
【００２３】
また、図３に示すように、燃焼室１５を形成するシリンダヘッド１３の下面１４には、吸気側スキッシュ平坦部３２と、排気側スキッシュ平坦部３３と、ペントルーフ部３４とが形成されている。
これらのうち、吸気側スキッシュ平坦部３２は、吸気側（図中右側）においてピストン頂面１２の吸気側スキッシュエリア形成部２２に対して平行となるように平坦に形成されており、一方、排気側スキッシュ平坦部３３は、排気側（図中左）において排気側スキッシュエリア形成部２４に対して平行となるように平坦に形成されている。
【００２４】
また、ペントルーフ部３４は、図示しない吸気弁によって開閉される吸気ポートの開口３５，３５が形成された吸気側斜面部３４Ａと、図示しない排気弁によって開閉される排気ポート開口３６，３６が形成された排気側斜面部３４Ｂとによって、ペントルーフ形状に形成されるようになっている。
本発明の第１実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
【００２５】
ピストン１１のトップランド２７の外縁ランド部２７Ｃの厚みｈ27Cを、図１０に示す従来のピストン２０１のトップランド２０９の厚みｈ209Bに比べて大幅に低く形成することができる。これにより、外縁ランド部２７Ｃとシリンダライナ（図示略）との間で形成されるクエンチングエリアの容積を小さくすることが可能となる。
また、ピストン１１が上死点付近まで上昇した際には、ピストン頂面１２に形成された吸気側スキッシュエリア形成部２２と吸気側スキッシュ平坦部３２とを近接させることで吸気側スキッシュエリア２１を形成することができ、同様に、排気側スキッシュエリア形成部２４と排気側スキッシュ平坦部３３とを近接させることで排気側スキッシュエリア２３を形成することができる。
【００２６】
したがって、図１中矢印ＳＦで示すように、吸気側および排気側スキッシュエリア２１，２３から燃焼室１５の中心側へ向けてスキッシュ流を確実に生成することができる。
このように、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造によれば、このように、クエンチングエリアの容積を小さくしながら、且つ、スキッシュ流を確実に生成させることで、エンジン１０から排出される排ガスに含まれるＨＣ（炭化水素；未燃燃料）を抑制することによる排ガス性能の向上と、燃焼効率の向上による燃費の向上とを両立させることができる。
【００２７】
また、ピストン頂面１２に形成された吸気側スキッシュエリア形成部２２には、吸気バルブとの干渉を避ける吸気側バルブリセス３１，３１が形成されているが、これらのバルブリセス３１，３１とトップリング溝１６との間で必要な肉厚を確保できるので、ピストン１１に必要な強度を得ることができる。
また、吸気側バルブリセス３１，３１が形成されているため、ピストン１１が上死点近傍にある場合であっても吸気バルブを大きく開弁することができ、これにより、吸気効率を向上させてエンジン１０の出力を向上させることができる。
【００２８】
また、ＶＶＴ機構により、排気行程後期（つまり、ピストン１１が上死点近傍にある際）において吸気バルブを開弁させることで排ガスを内部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)ガスとして吸気ポートに流入させることができるので、排ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の量を低減させることもできる。
また、ピストン頂面１２には、ピストン外縁部１５と同じ高さに形成された平坦部２６が形成されるようになっているので、ピストン１１の加工を容易にし、ピストン１１の生産性を向上させることもできる。
【００２９】
次に、図面により、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造について説明すると、図４は燃焼室とピストンとを示す模式的な側面図、図５はピストン頂面を示す模式的な平面図である。なお、上述の第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、原則としてその説明を省略し、ここでは第１実施形態との相違点に重点を置いて説明する。また、上述の第１実施形態を説明するのに用いた図も併せて用いる。
【００３０】
図４に示すエンジン４０に備えられたピストン４１は、図示しないシリンダブロックに形成されたシリンダ（図示略）内を摺動するものであって、ピストン頂面４２とシリンダヘッド１３の下面１４との間で燃焼室４３を形成するようになっている。
また、ピストン４１には、その側面の全周に亘って、トップリング溝（リング溝）４６，セカンドリング溝４７，サードリング溝４８が形成され、これらのリング溝４６，４７，４８には、それぞれ、ピストンリング（図示略）が嵌入できるようになっている。
【００３１】
これらのうち、トップリング溝４６は、バルブリセス３１との間の肉厚（図示略）を確保できる範囲で、ピストン頂面４２に近接して形成されるようになっている。また、このトップリング溝４６よりも図中下方側（ピストンピン１９側）にセカンドリング溝４７が形成され、さらに、このセカンドリング溝４７の下方側にサードリング溝４８が形成されている。
【００３２】
また、図５に示すように、ピストン頂面４２には、吸気側スキッシュエリア形成部（スキッシュエリア形成部）４９、排気側スキッシュエリア形成部（スキッシュエリア形成部）５１、ピストン外縁部４５、平坦部４６および傾斜部５２が形成されている。
これらの吸気側スキッシュエリア形成部４９，排気側スキッシュエリア形成部５１およびピストン外縁部４５は、それぞれ、上述の第１実施形態において説明した、吸気側スキッシュエリア形成部２２，排気側スキッシュエリア形成部２４およびピストン外縁部２５に対応するものであるので、ここではその説明を省略する。
【００３３】
また、平坦部４６は、ピストン頂面４２において、吸気側および排気側スキッシュエリア形成部４９，５１が形成された部分以外の部分に形成され、その高さは均一であり且つピストン外縁部４５よりも高くなるように形成されている。
また、傾斜部５２は、平坦部４６の外周部４６Ａとピストン外縁部４５との間に形成された斜面であって、平坦部４６の外周部４６Ａからピストン外周部４５に近接するに連れて徐々にその高さが低くなるように形成されている。
【００３４】
また、吸気側スキッシュエリア形成部４９には、ピストン１１が上死点近傍にある場合に、開弁状態にある吸気バルブ（図示略）とピストン頂面４２とが衝突することを防ぐための吸気側バルブリセス（バルブリセス）５６，５６が形成されている。
なお、このピストン４１には、図４に示すように、トップランド（ランド部）５３、セカンドランド５４、サードランド５５が形成されているが、これらのランド５３，５４，５５は、それぞれ、第１実施形態におけるトップランド２７、セカンドランド２８、サードランド２９に対応している。また、吸気側のスキッシュランド部５３Ａ、排気側のスキッシュランド部５３Ｂおよび外縁ランド部５３Ｃも、それぞれ、上述の第１実施形態における吸気側スキッシュランド部２７Ａ、排気側スキッシュランド部２７Ｂおよび外縁ランド部２７Ｃに対応するため、ここではその説明を省略する。
【００３５】
また、シリンダヘッド１３は、上述の第１実施形態におけるシリンダヘッド１３、即ち、図１および図３に示すものと同一であるので、ここではその説明を省略する。
本発明の第２実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
ピストン４１に形成された外縁ランド部５３Ｃの厚みｈ53Cを、図１０に示す従来のピストン２０１のトップランド２０９の厚みｈ209Bに比べて大幅に小さく形成することができる。これにより、外縁ランド部５３Ｃと図示しないシリンダライナとの間で形成されるクエンチングエリア（図示略）の容積を小さくすることが可能となる。
【００３６】
また、ピストン４１が上死点付近まで上昇した際には、ピストン頂面４２に形成された吸気側スキッシュエリア形成部４９と、シリンダヘッド１３の下面１４に形成された吸気側スキッシュ平坦部３２とを近接させることで吸気側スキッシュエリア２１を形成することができ、同様に、排気側スキッシュエリア形成部２４と排気側スキッシュ平坦部３３とを近接させることで排気側スキッシュエリア２３を形成することができる。これにより、図４中矢印ＳＦで示すように、吸気側および排気側スキッシュエリア２１，２３から燃焼室４３の中心側へ向けてスキッシュ流を確実に生成することができる。
【００３７】
このように、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造によれば、このように、クエンチングエリアの容積を小さくしながら、且つ、スキッシュ流を確実に生成させることで、エンジン４０から排出される排ガスに含まれるＨＣを抑制することによる排ガス性能の向上と、燃焼効率の向上による燃費の向上とを両立させることができる。
また、ピストン頂面４２に形成された吸気側スキッシュエリア形成部４９には、吸気バルブとの干渉を避ける吸気側バルブリセス５６，５６が形成されているが、このような場合であっても、これらのバルブリセス５６，５６とトップリング溝４６との間で必要な肉厚を確保でき、ピストン４１に必要な強度を得ることができる。
【００３８】
また、吸気側バルブリセス５６，５６が形成されているため、ピストン４１が上死点近傍にある場合であっても吸気バルブを大きく開弁することができ、これにより、吸気効率を向上させてエンジン４０の出力を向上させることができる。
また、ＶＶＴ機構により、排気行程後期（つまり、ピストン４１が上死点近傍にある際）において吸気バルブを開弁させることで排ガスを内部ＥＧＲガスとして吸気ポートに流入させることができるので、排ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の量を低減させることもできる。
【００３９】
また、ピストン頂面４２に形成された平坦部４６の外周部４６Ａをピストン外縁部４５よりも高くなるように形成することで、トップランド部５３の外縁ランド部５３Ｃの厚みｈ53Cを小さくしたために増大した燃焼室４３の容積を調整することができ、エンジン４０に必要な圧縮率を得ることができる。
次に、本発明の第３実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造について説明すると、図６は本実施形態における燃焼室とピストンとを示す模式的な側面図、図７はピストン頂面を示す模式的な平面図である。なお、上述の第１および第２実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、原則としてその説明を省略し、ここでは第２実施形態との相違点に重点を置いて説明する。また、上述の第１および第２実施形態を説明するのに用いた図も併せて用いる。
【００４０】
図６に示すエンジン７０に備えられたピストン７１は、図示しないシリンダブロックに形成されたシリンダ（図示略）内を摺動するものであって、そのピストン頂面７２とシリンダヘッド１３の下面１４との間で燃焼室７３を形成するようになっている。
また、このピストン７１には、その側面の全周に亘って、トップリング溝（リング溝）７４，セカンドリング溝７５，サードリング溝７６が形成され、これらのリング溝７４，７５，７６には、それぞれ、ピストンリング（図示略）が嵌入できるようになっている。
【００４１】
これらのうち、トップリング溝７４は、バルブリセス８２との間の肉厚（図示略）を確保できる範囲で、ピストン頂面７２に近接して形成されるようになっている。また、このトップリング溝７４よりも図中下方側（ピストンピン１９側）にセカンドリング溝７５が形成され、さらに、このセカンドリング溝７５の下方側にサードリング溝７６が形成されている。
【００４２】
また、ピストン頂面７２には、吸気側スキッシュエリア形成部（スキッシュエリア形成部）７７と、ピストン外縁部７８と、平坦部７９と、傾斜部８１とが形成されている。
これらのうち、吸気側スキッシュエリア形成部７７およびピストン外縁部７８は、上述の第１実施形態において説明した吸気側スキッシュエリア形成部２２およびピストン外縁部２５にそれぞれ対応するものであるので、ここではその説明を省略する。同様に、平坦部７９と傾斜部８１とは、上述の第２実施形態において説明した、平坦部４６および傾斜部５２にそれぞれ対応するものであるので、ここではその説明を省略する。
【００４３】
また、図７に示すように、吸気側スキッシュエリア形成部７７には、ピストン７１が上死点近傍にある場合に、開弁状態の吸気バルブ（図示略）とピストン頂面７２とが衝突することを防ぐための吸気側バルブリセス（バルブリセス）８２，８２が形成されている。
また、図６に示すように、このピストン７１にはトップランド（ランド部）８３、セカンドランド８４、サードランド８５が形成されているが、これらのランド８３，８４，８５は、それぞれ、第１実施形態におけるトップランド２７、セカンドランド２８、サードランド２９に対応している。また、トップランド８３における吸気側のスキッシュランド部８３Ａおよび外縁ランド部８３Ｃも、それぞれ、上述の第１実施形態における吸気側スキッシュランド部２７Ａ、外縁ランド部２７Ｃに対応しているため、ここではその説明を省略する。
【００４４】
また、シリンダヘッド１３も、上述の第１実施形態におけるものと同一であるので、ここではその説明を省略する。
本発明の第３実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
ピストン７１に形成された外縁ランド部８３Ｃの厚みｈ83Cを、図１０に示す従来のピストン２０１のトップランド２０９の厚みｈ209Bに比べて大幅に小さく形成することができる。これにより、外縁ランド部８３Ｃと図示しないシリンダライナとの間で形成されるクエンチングエリア（図示略）の容積を小さくすることが可能となる。
【００４５】
また、ピストン７１が上死点付近まで上昇した際には、ピストン頂面７２に形成された吸気側スキッシュエリア形成部７７と、シリンダヘッド１３の下面１４に形成された吸気側スキッシュ平坦部３２とを近接させることで吸気側スキッシュエリア２１を形成することができる。
したがって、図６中矢印ＳＦで示すように、吸気側スキッシュエリア２１から燃焼室４３の中心側へ向けてスキッシュ流を確実に生成することができる。
【００４６】
このように、本発明の第３実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造によれば、クエンチングエリアの容積を小さくしながら、且つ、スキッシュ流を確実に生成させることで、エンジン７０から排出される排ガスに含まれるＨＣを抑制することによる排ガス性能の向上と、燃焼効率の向上による燃費の向上とを両立させることができる。
また、ピストン頂面７２に形成された吸気側スキッシュエリア形成部７７には、吸気バルブとの干渉を避ける吸気側バルブリセス８２，８２が形成されているが、このような場合であっても、これらのバルブリセス８２，８２とトップリング溝７４との間で必要な肉厚を確保でき、ピストン７１に必要な強度を得ることができる。
【００４７】
また、吸気側バルブリセス８２，８２が形成されているため、ピストン７１が上死点近傍にある場合であっても吸気バルブを大きく開弁することができ、これにより、吸気効率を向上させてエンジン７０の出力を向上させることができる。
また、ＶＶＴ機構により、排気行程後期（つまり、ピストン７１が上死点近傍にある際）において吸気バルブを開弁させることで排ガスを内部ＥＧＲガスとして吸気ポートに流入させることができるので、排ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の量を低減させることもできる。
【００４８】
また、トップランド部８３の外縁ランド部８３Ｃの厚みｈ83Cを小さくしたとしても、ピストン頂面７２に形成された平坦部７９の外周部７９Ａをピストン外縁部７８よりも高くなるように形成することで、エンジン７０に必要な圧縮率を適切に得ることができる。
以上、本発明の第１〜第３実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４９】
例えば、上述の第３実施形態の説明に用いた図７のＢ−Ｂ矢視断面を示す図８の（Ａ）および（Ｂ）に示すような形状となるように、ピストン頂面の端部を形成してもよい。
このうち、図８（Ａ）に示すピストン９０のように、段部９６を形成することによって、そのピストン外縁部９１からトップリング溝９２までの高さ（即ち、トップランド（ランド部）９３の厚み）ｈ93を小さくするように形成してもよい。つまり、ピストン９０の頂面９４に形成された平坦部９５とピストン９０の外縁に形成された外縁部９１との間に、所定幅Ｗ96をもって形成され且つピストン外縁部９１と同じ高さに形成された段部９６を設けてもよい。これにより、クエンチングエリアの容積を小さくし、排ガス性能を向上させることができる。
【００５０】
他方、図８（Ｂ）に示すピストン１００のように、ピストン１００の外縁に形成されたピストン外縁部１０１からトップリング溝１０２までの高さ（即ち、トップランド（ランド部）１０３の厚み）ｈ103を小さくするように形成してもよい。より具体的には、ピストン１００の頂面１０４に窪み部１０５を形成し、また、この窪み部１０５の外周部１０５Ａがピストン外縁部１０１よりも高くなるように形成する。そして、ピストン外縁部１０１と窪み部１０５の外周部１０５Ａとの間に傾斜部（傾斜面）１０６を形成する。
【００５１】
このように、ピストン頂面１０４に窪み部１０５を形成することで、燃焼室内での混合気の撹拌を促進することができ、燃焼の安定性を高めることができる。また、窪み部１０５の外周部１０５Ａがピストン外縁部１０１よりも高くなるように形成することで、エンジン１００に必要な圧縮率を得ることができ、且つ、ランドの厚みｈ103を小さくすることでクエンチングエリアの容積を縮小し、排ガス性能を向上させることもできる。
【００５２】
また、図８（Ｃ）に示すピストン１１０のように、ピストン外縁部１１１からトップリング溝１１２までの高さ（即ち、トップランド（ランド部）１１３の厚み）ｈ113を小さくするように形成してもよい。
より具体的には、ピストン１１０の頂面１１４にピストン外縁部１１１よりも高さが高くなるように形成された平坦部１０５と、ピストン外縁部１１１との間に所定幅Ｗ116をもって形成され且つピストン外縁部１１１と同じ高さとなるように形成された段部１１６とを形成する。さらに、段部１１６の内周部１１６Ａと、平坦部１０５の外周部１１５Ａとの間に傾斜部１１７を形成する。
【００５３】
このように、ピストン頂面１１４において隆起した平坦部１１５を形成することで、エンジン１１１に必要な圧縮比を適切に得ることができるとともに、トップランド１１３の厚みｈ113を小さくすることにより、クエンチングエリアの容積を小さくすることで排ガス性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造における燃焼室とピストンとを示す模式的な側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造におけるピストン頂面を示す模式的な平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造における燃焼室上面を示す模式的な平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造における燃焼室とピストンとを示す模式的な側面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造におけるピストン頂面を示す模式的な平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造における燃焼室とピストンとを示す模式的な側面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の燃焼室構造におけるピストン頂面を示す模式的な平面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｂ）は、それぞれ、本発明の第１または第２実施形態の変形例に係る内燃機関の燃焼室構造におけるピストンの端部を示す模式的な断面図である。
【図９】従来の燃焼室とピストンとを示す模式的な側面図である。
【図１０】従来のピストンの端部を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１，４１，７１  ピストン
１２，４２，７２  ピストン頂面
１３  シリンダヘッド
１４  シリンダヘッド下面
２５，４３，７３  燃焼室
１６，４６，７４  トップリング溝（リング溝）
２２，４９，７７  吸気側スキッシュエリア形成部（スキッシュエリア形成部）
２４，５１  排気側スキッシュエリア形成部（スキッシュエリア形成部）
２５，４５，７８  ピストン外縁部
２６，４６，７９  平坦部
２７，５３，８３，９３，１０３，１１３  トップランド（ランド部）
２７Ａ，５３Ａ，８３Ａ  吸気側スキッシュランド部（スキッシュランド部）
２７Ｂ，５３Ｂ  排気側スキッシュランド部（スキッシュランド部）
２７Ｃ，５３Ｃ，８３Ｃ  外縁ランド部
３１，５６，８２  吸気側バルブリセス（バルブリセス）
５２，８１，１０６，１１７  傾斜部
１０５  窪み部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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