(57)【要約】【課題】燃焼室内に適切なタンブル流を生成することにより、冷却損失の低減を図ることで更なる熱効率の向上を図ることができる直噴エンジンを提供する。【解決手段】燃焼室１０の天井面３ａは、吸気側傾斜面３ｄと排気側傾斜面３ｅを有するペントルーフ形の天井面である。気筒１ａの中心軸Ａｘ１ａに対して直交する仮想平面Ｌ１，Ｌ２を仮定するとき、仮想平面Ｌ２に対して排気側傾斜面３ｅがなす傾斜角θＥｘは、仮想平面Ｌ１に対して吸気側傾斜面３ｄが成す傾斜角θＩｎよりも小さい。また、吸気ポート６を中心軸Ａｘ１ａの一方側から平面視するとき、当該吸気ポート６は、吸排気方向（Ｉｎ−Ｅｘ方向）に沿う仮想中心線に対して、気筒１ａの径方向外側を向くように配設されている。燃料噴射弁は、直噴エンジンの低負荷領域において、圧縮行程の後期で間欠的に複数回燃料噴射を行うように構成されている。【選択図】図３
2019157767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を構成する気筒を有する直噴エンジンであって、
頂部から吸気側に傾斜してなる吸気側傾斜面と、排気側に傾斜してなる排気側傾斜面とを有するペントルーフ形の面で構成され、前記燃焼室の天井を構成する天井面と、
前記気筒内を、気筒軸方向に摺動し、冠面が前記燃焼室の前記気筒軸方向の下面を構成するとともに、前記冠面における前記気筒軸が交差する領域に前記気筒軸方向下側に凹んだキャビティを有するピストンと、
前記吸気側傾斜面に開口された吸気側開口部を有し、当該吸気側開口部で前記燃焼室に連続する吸気ポートと、
前記排気側傾斜面に開口された排気側開口部を有し、当該排気側開口部で前記燃焼室に連続する排気ポートと、
前記天井から前記燃焼室を臨むように設けられた燃料噴射弁と、
を備え、
前記吸気ポートを前記気筒軸方向から平面視するとき、当該吸気ポートの中心軸は、前記吸気側開口部から空気の流れ方向の上流側における所定領域が、前記気筒の中心軸を通り吸排気方向に沿う軸線に対して前記気筒の径方向外側を向くように配設されており、
前記気筒軸に対して直交する仮想平面を仮定するとき、当該仮想平面に対して前記排気側傾斜面がなす傾斜角は、前記仮想平面に対して前記吸気側傾斜面がなす傾斜角よりも小さくなっており、
前記燃料噴射弁からは、所定のエンジン負荷領域において、圧縮行程の後期で前記燃焼室内に燃料が噴射される、
直噴エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載の直噴エンジンであって、
前記ピストンの前記冠面は、前記キャビティの周縁であって、前記吸気側傾斜面に対向し、前記仮想平面に対して傾斜した吸気側斜面部と、前記排気側傾斜面に対向し、前記仮想平面に対して傾斜した排気側斜面部と、を有し、
前記仮想平面に対して前記排気側斜面部がなす傾斜角は、前記仮想平面に対して前記吸気側斜面部がなす傾斜角よりも小さい、
直噴エンジン。
【請求項３】
請求項２に記載の直噴エンジンであって、
前記ピストンの前記冠面における前記吸気側斜面部は、前記天井面における前記吸気側傾斜面に沿っており、
前記ピストンの前記冠面における前記排気側斜面部は、前記天井面における前記排気側傾斜面に沿っている、
直噴エンジン。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかに記載の直噴エンジンであって、
前記燃料噴射弁からは、前記所定のエンジン負荷領域において、前記圧縮行程の後期で前記燃焼室内に対して燃料が間欠的に複数回噴射される、
直噴エンジン。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れかに記載の直噴エンジンであって、
前記吸気側開口部の開閉を行う吸気バルブを更に備え、
前記吸気バルブは、前記吸気ポートの上壁を挿通し、当該吸気ポート内に挿入された軸部と、前記軸部の前記燃焼室側の先端部に設けられた傘部と、を有し、
前記吸気ポートにおける前記上壁の内面は、前記吸気バルブの前記軸部が挿通した部分に対して前記空気の流れ方向の上流側に隣接する部分が、前記吸気側開口部側を指向するよう傾斜面を以って構成されている、
直噴エンジン。
【請求項６】
請求項５に記載の直噴エンジンであって、
前記吸気ポートにおける前記内面の前記傾斜面を以って構成された部分は、当該部分よりも前記空気の流れ方向の上流側の部分に対して滑らかな曲面で接続されている、
直噴エンジン。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかに記載の直噴エンジンであって、
前記吸気ポートは、
前記吸気側傾斜面に開口された第１吸気側開口部で前記燃焼室に連続する第１独立吸気ポートと、
前記吸気側傾斜面に対して前記第１吸気側開口部とは間隔を空けて開口された第２吸気側開口部で前記燃焼室に連続する第２独立吸気ポートと、
を有し、
前記第１独立吸気ポートおよび前記第２独立吸気ポートを前記気筒軸方向から平面視するとき、
前記第１独立吸気ポートの中心軸は、空気の流れ方向の上流側から前記第１吸気側開口部にかけての領域が、前記気筒の中心軸を通り吸排気方向に沿う軸線に対して前記気筒の径方向における一方の外側を向くように配設されており、
前記第２独立吸気ポートの中心軸は、空気の流れ方向の上流側から前記第２吸気側開口部にかけての領域が、前記気筒の中心軸を通り吸排気方向に沿う軸線に対して前記気筒の径方向における他方の外側を向くように配設されている、
直噴エンジン。
【請求項８】
請求項７に記載の直噴エンジンであって、
前記排気ポートは、
前記排気側傾斜面に開口された第１排気側開口部で前記燃焼室に連続する第１独立排気ポートと、
前記排気側傾斜面に対して前記第１排気側開口部とは間隔を空けて開口された第２排気側開口部で前記燃焼室に連続する第２独立排気ポートと、
を有し、
前記ピストンの前記冠面は、
前記第１吸気側開口部に対して前記気筒軸方向の下方の部分と、前記第２吸気側開口部に対して前記気筒軸方向の下方の部分と、の間の領域に、前記仮想平面に沿う吸気バルブ間平面部と、
前記第１排気側開口部に対して前記気筒軸方向の下方の部分と、前記第２排気側開口部に対して前記気筒軸方向の下方の部分と、の間の領域に、前記仮想平面に沿う排気バルブ間平面部と、
を有する、
直噴エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直噴エンジンに関し、特に燃焼室および吸気ポートの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用等の直噴エンジンでは、吸気ポートを介して燃焼室に空気を吹き込むとともに、天井面に配設された燃料噴射弁から燃料を噴射し、燃焼室内で混合気を形成する。
【０００３】
このような直噴エンジンに対しては、熱効率の向上が求められている。熱効率の向上を図るための一方策として、冷却損失の低減を図ることが重要となる。冷却損失の低減を図るため、特許文献１に開示の技術では、ピストンの冠面に対して混合気が直接接触しないように、ピストンの冠面と混合気との間に空気層を設けるための構成が開示されている。
【０００４】
特許文献１では、ピストンの冠面と混合気との間に設けた空気層が断熱層として機能し、熱効率の改善を図ることができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１９４７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、直噴エンジンにおいては、吸気ポートから燃焼室内に導入された空気が、排気ポート開口部側に向けて進み、燃焼室内で正タンブル流を形成するが、当該正タンブル流が強すぎると冷却損失が増大し、熱効率の更なる向上を図ることが困難となる。
【０００７】
本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、燃焼室内に適切なタンブル流を生成することにより、冷却損失の低減を図ることで更なる熱効率の向上を図ることができる直噴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】
【０００８】
本発明の一態様に係る直噴エンジンは、燃焼室を構成する気筒を有する直噴エンジンであって、頂部から吸気側に傾斜してなる吸気側傾斜面と、排気側に傾斜してなる排気側傾斜面とを有するペントルーフ形の面で構成され、前記燃焼室の天井を構成する天井面と、前記気筒内を、気筒軸方向に摺動し、冠面が前記燃焼室の前記気筒軸方向の下面を構成するとともに、前記冠面における前記気筒軸が交差する領域に前記気筒軸方向下側に凹んだキャビティを有するピストンと、前記吸気側傾斜面に開口された吸気側開口部を有し、当該吸気側開口部で前記燃焼室に連続する吸気ポートと、前記排気側傾斜面に開口された排気側開口部を有し、当該排気側開口部で前記燃焼室に連続する排気ポートと、前記天井から前記燃焼室を臨むように設けられた燃料噴射弁と、を備え、前記吸気ポートを前記気筒軸方向から平面視するとき、当該吸気ポートの中心軸は、前記吸気側開口部から空気の流れ方向の上流側における所定領域が、前記気筒の中心軸を通り吸排気方向に沿う軸線に対して前記気筒の径方向外側を向くように配設されており、前記気筒軸に対して直交する仮想平面を仮定するとき、当該仮想平面に対して前記排気側傾斜面がなす傾斜角は、前記仮想平面に対して前記吸気側傾斜面がなす傾斜角よりも小さくなっており、前記燃料噴射弁からは、所定のエンジン負荷領域において、圧縮行程の後期で前記燃焼室内に燃料が噴射される。
【０００９】
上記態様に係る直噴エンジンでは、吸気ポートの中心軸における、空気の流れ方向の上流側から吸気側開口部にかけての領域が、気筒の上記軸線に対して径方向外側を向くように配設されているので、吸気側開口部から燃焼室に導入された空気は、気筒の径方向外側に向けて進むことになる。そして、燃焼室内において、導入された空気は、気筒の内周面に当たって旋回し、燃焼室中央側へと進む。よって、上記態様に係る直噴エンジンでは、燃焼室内で小さく旋回する正タンブル流を生成することができる。
【００１０】
また、上記態様に係る直噴エンジンでは、導入された空気を気筒の内周面に当てることにより、正タンブル流の強さを弱めることができ、逆タンブル流（吸気側開口部から排気側とは逆幹に導入された空気により生成されるタンブル流）との相対的な関係で渦の拡散を促進することができる。よって、上記態様に係る直噴エンジンでは、燃焼室の中央部分での混合気の成層化が可能となる。
【００１１】
また、上記態様に係る直噴エンジンでは、上記仮想平面に対する排気側傾斜面の傾斜角が、上記仮想平面に対する吸気側傾斜面の傾斜角よりも小さく設定されているので、吸気側開口部から燃焼室内に導入された空気は、排気側傾斜面から剥離して行く。即ち、上記態様に係る直噴エンジンでは、排気側傾斜面の傾斜角を上記のように設定することにより、吸気側開口部から排気側に向けて導入された空気が、排気側傾斜面に沿い難くなり、小さく旋回する正タンブル流を生成することができる。これによっても、上記態様に係る直噴エンジンでは、燃焼室内において、正タンブル流と逆タンブル流との強さのバランスをとることができ、燃焼室の中央部分での混合気の成層化が可能となる。
【００１２】
従って、上記態様に係る直噴エンジンでは、燃焼室内に適切なタンブル流を生成することにより、冷却損失の低減を図ることで更なる熱効率の向上を図ることができる。
【００１３】
なお、上記態様における「吸排気方向」とは、気筒軸に対して直交する仮想平面内において、吸気側開口部の中心と排気側開口部の中心とを結ぶ方向である。なお、気筒あたりに２つの吸気側開口部と２つの排気側開口部とが設けられており、２つの吸気側開口部同士の間隔と２つの排気側開口部同士の間隔とが異なるような場合にあっては、２つの吸気側開口部同士の中点と２つの排気側開口部同士の中点とを結ぶ方向である。
【００１４】
本発明の別態様に係る直噴エンジンは、上記態様であって、前記ピストンの前記冠面は、前記キャビティの周縁であって、前記吸気側傾斜面に対向し、前記仮想平面に対して傾斜した吸気側斜面部と、前記排気側傾斜面に対向し、前記仮想平面に対して傾斜した排気側斜面部と、を有し、前記仮想平面に対して前記排気側斜面部がなす傾斜角は、前記仮想平面に対して前記吸気側斜面部がなす傾斜角よりも小さい。
【００１５】
上記態様に係る直噴エンジンでは、ピストンの冠面において、上記仮想平面に対して排気側斜面部がなす傾斜角が、上記仮想平面に対して吸気側斜面部がなす傾斜角よりも小さく設定されているので、圧縮行程時に生成されるスキッシュ流の水平成分（気筒軸に直交する方向の成分）について、吸気側よりも排気側で大きくなる。よって、上記態様に係る直噴エンジンでは、上記のようなスキッシュ流の強弱をつけることによって、正タンブル流と逆タンブル流との強さのバランスを更に良好なものとすることが可能となる。
【００１６】
本発明の別態様に係る直噴エンジンは、上記態様であって、前記ピストンの前記冠面における前記吸気側斜面部は、前記天井面における前記吸気側傾斜面に沿っており、前記ピストンの前記冠面における前記排気側斜面部は、前記天井面における前記排気側傾斜面に沿っている。
【００１７】
上記態様に係る直噴エンジンでは、ピストンの吸気側斜面部と天井面の吸気側傾斜面とが互いに沿い、ピストンの排気側斜面部と天井面の排気側傾斜面とも互いに沿っているので、圧縮行程時にスキッシュ流を生成するのに優位である。また、上記態様に係る直噴エンジンでも排気側からのスキッシュ流と吸気側からのスキッシュ流とに強弱をつけているので、正タンブル流と逆タンブル流との強さのバランスを更に良好なものとすることが可能となる。
【００１８】
本発明の別態様に係る直噴エンジンは、上記態様であって、前記燃料噴射弁からは、前記所定のエンジン負荷領域において、前記圧縮行程の後期で前記燃焼室内に対して燃料が間欠的に複数回噴射される。
【００１９】
上記態様に係る直噴エンジンでは、圧縮行程の後期で燃料噴射を間欠的に複数回行うこととしているので、燃料噴射の噴射速度が速くなり過ぎず、噴射された燃料がピストンの冠面に直接接するのを抑制することができ、冷却損失の更なる低減を図ることが可能である。
【００２０】
本発明の別態様に係る直噴エンジンは、上記態様であって、前記吸気側開口部の開閉を行う吸気バルブを更に備え、前記吸気バルブは、前記吸気ポートの上壁を挿通し、当該吸気ポート内に挿入された軸部と、前記軸部の前記燃焼室側の先端部に設けられた傘部と、を有し、前記吸気ポートにおける前記上壁の内面は、前記吸気バルブの前記軸部が挿通した部分に対して前記空気の流れ方向の上流側に隣接する部分が、前記吸気側開口部側を指向するよう傾斜面を以って構成されている。
【００２１】
上記態様に係る直噴エンジンでは、吸気ポートの内面における上記隣接する部分に傾斜面を構成しているので、吸気側開口部から燃焼室に対して導入される空気の流れを、気筒軸方向の下向きとすることができ、小さく旋回する正タンブル流を生成するのに更に優位である。
【００２２】
本発明の別態様に係る直噴エンジンは、上記態様であって、前記吸気ポートにおける前記内面の前記傾斜面を以って構成された部分は、当該部分よりも前記空気の流れ方向の上流側の部分に対して滑らかな曲面で接続されている。
【００２３】
上記態様に係る直噴エンジンでは、吸気ポートの内面において、傾斜面を以って構成された部分とその上流側の部分とが滑らかな曲面を以って構成されているので、当該部分での空気流れの損失を抑制することができる。
【００２４】
本発明の別態様に係る直噴エンジンは、上記態様であって、前記吸気ポートは、前記吸気側傾斜面に開口された第１吸気側開口部で前記燃焼室に連続する第１独立吸気ポートと、前記吸気側傾斜面に対して前記第１吸気側開口部とは間隔を空けて開口された第２吸気側開口部で前記燃焼室に連続する第２独立吸気ポートと、を有し、前記第１独立吸気ポートおよび前記第２独立吸気ポートを前記気筒軸方向から平面視するとき、前記第１独立吸気ポートの中心軸は、空気の流れ方向の上流側から前記第１吸気側開口部にかけての領域が、前記気筒の中心軸を通り吸排気方向に沿う軸線に対して前記気筒の径方向における一方の外側を向くように配設されており、前記第２独立吸気ポートの中心軸は、空気の流れ方向の上流側から前記第２吸気側開口部にかけての領域が、前記気筒の中心軸を通り吸排気方向に沿う軸線に対して前記気筒の径方向における他方の外側を向くように配設されている。
【００２５】
上記態様に係る直噴エンジンでは、第１独立吸気ポートの中心軸と、第２独立吸気ポートの中心軸とが、互いに気筒の径方向における反対となる外側を向くように構成されているので、第１吸気側開口部から燃焼室に導入された空気と、第２吸気側開口部から燃焼室に導入された空気と、のそれぞれが気筒の内周面に当たって、互いに対向する成分を有する状態で旋回する。このため、上記態様に係る直噴エンジンでは、２つの正タンブル流同士で力を打ち消し合い、渦の拡散を促進するのに更に優位である。
【００２６】
本発明の別態様に係る直噴エンジンは、上記態様であって、前記排気ポートは、前記排気側傾斜面に開口された第１排気側開口部で前記燃焼室に連続する第１独立排気ポートと、前記排気側傾斜面に対して前記第１排気側開口部とは間隔を空けて開口された第２排気側開口部で前記燃焼室に連続する第２独立排気ポートと、を有し、前記ピストンの前記冠面は、前記第１吸気側開口部に対して前記気筒軸方向の下方の部分と、前記第２吸気側開口部に対して前記気筒軸方向の下方の部分と、の間の領域に、前記仮想平面に沿う吸気バルブ間平面部と、前記第１排気側開口部に対して前記気筒軸方向の下方の部分と、前記第２排気側開口部に対して前記気筒軸方向の下方の部分と、の間の領域に、前記仮想平面に沿う排気バルブ間平面部と、を有する。
【００２７】
上記態様に係る直噴エンジンでは、ピストンの冠面において、上記のように吸気バルブ間平面部と排気バルブ間平面部とを設けているので、圧縮行程時に吸気バルブ平面部および排気バルブ平面部と天井面との間でのスキッシュ流の生成が抑制される。このため、上記態様に係る直噴エンジンでは、圧縮行程から燃焼中に至る過程での成層化された混合気の乱れ発生を抑制することが可能である。
【発明の効果】
【００２８】
上記の各態様に係る直噴エンジンでは、燃焼室内に適切なタンブル流を生成することにより、冷却損失の低減を図ることで更なる熱効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態１に係る直噴エンジンの構成を示す模式断面図である。
【図２】直噴エンジンにおける気筒の構成を示す模式平面図である。
【図３】燃焼室における天井面の構成を示す模式断面図である。
【図４】吸気ポートの構成を示す模式断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面を示す図であって、独立吸気ポートにおける傾斜面が設けられた部分を示す模式断面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ断面を示す図であって、天井面における外縁部およびピストン冠面における外縁部の構成を示す模式断面図である。
【図７】ピストン冠面を示す模式平面図である。
【図８】燃焼室内における空気の流れを示す模式図である。
【図９】圧縮行程中に生成されるスキッシュ流を示す模式図である。
【図１０】燃料噴射弁の一部構成を示す模式断面図である。
【図１１】燃料噴射期間を示すタイミングチャートである。
【図１２】ピストンのキャビティに対する噴射燃料を状態を示す模式図である。
【図１３】実施形態２に係る直噴エンジンにおける気筒の構成を示す模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一態様であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
【００３１】
なお、以下で用いる図面において、「Ｉｎ」は吸気側、「Ｅｘ」は排気側を示し、また、「Ｕｐ」は気筒軸方向上側、「Ｌｏ」は気筒軸方向下側を示し、「ＯＰ１」は機関出力軸方向の一方側、「ＯＰ２」は機関出力軸方向の他方側を示す。
【００３２】
［実施形態１］
１．直噴エンジン１の構成
本実施形態に係る直噴エンジン（以下では、単に「エンジン」と記載する。）１の構成について、図１および図２を用い説明する。
【００３３】
図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とを備える。シリンダブロック２には、気筒１ａごとに燃焼室１０が構成されている。シリンダブロック２内には、円筒形状を有するシリンダライナ５が嵌入されている。シリンダライナ４の内周が燃焼室１０の側周面を構成する。
【００３４】
シリンダライナ４の内方には、ピストン５が上下方向（Ｕｐ−Ｌｏ方向）に摺動自在の状態で配されている。ピストン５の冠面５ｂには、気筒軸方向の下側（Ｌｏ側）に向けて凹んだキャビティ５ａが設けられている。ピストン５の冠面５ｂに対するキャビティ５ａの配置形態については、後述する。
【００３５】
ピストン５には、コネクティングロッド（コンロッド）１８が連結されている。コネクティングロッド１８は、気筒軸方向の下側（Ｌｏ側）の部分で機関出力軸（図示を省略。）に連結されている。
【００３６】
シリンダヘッド３には、吸気側（Ｉｎ側）に吸気ポート６が設けられ、排気側（Ｅｘ側）に排気ポート７が設けられている。図２に示すように、吸気ポート６は、独立吸気ポート６１，６２と集合吸気ポート６３との組み合わせを以って構成されている。
【００３７】
独立吸気ポート６１は、燃焼室１０に対して吸気ポート開口部６ａで連続され、独立吸気ポート６２は、燃焼室１０に対して吸気ポート開口部６ｂで連続されている。集合吸気ポート６３は、独立吸気ポート６１と独立吸気ポート６２とが、吸気側（Ｉｎ側）で集合されてなる部分である。
【００３８】
図２に示すように、排気ポート７は、独立排気ポート７１，７２を有する。独立排気ポート７１は、燃焼室１０に対して排気ポート開口部７ａで連続されている。独立排気ポート７２は、燃焼室１０に対して排気ポート開口部７ｂで連続されている。
【００３９】
続いて図２に示すように、シリンダヘッド３には、気筒軸Ａｘ１ａに合致する箇所、即ち、気筒１ａの中心に燃料噴射弁１５が取り付けられている。
【００４０】
図２において、気筒軸Ａｘ１ａを通り、機関出力軸方向（ＯＰ１−ＯＰ２方向）に延びる仮想線Ａｘ１Ｙを引く。シリンダヘッド３には、仮想線Ａｘ１Ｙ上において、燃料噴射弁１５を間に挟んだそれぞれの位置に点火栓１６，１７が取り付けられている。点火栓１６，１７は、一方がアーク放電プラグであり、他方が低温プラズマプラグである。
【００４１】
なお、点火栓１６，１７のそれぞれとして、アーク放電プラグおよび低温プラズマプラグの機能を兼ね添えたプラグ採用することとしてもよい。
【００４２】
図１に戻って、シリンダヘッド３では、吸気ポート開口部６ａ，６ｂに対してバルブシート８が嵌入され（図１では、吸気ポート開口部６ａに対して嵌入されたバルブシート８のみを図示）、排気ポート開口部７ａ，７ｂに対してバルブシート９が嵌入されている（図１では、排気ポート開口部７ａに対して嵌入されたバルブシート８のみを図示）。
【００４３】
また、シリンダヘッド３には、吸気ポート開口部６ａ，６ｂの開閉を行う吸気バルブ１１が設けられ（図１では、吸気ポート開口部６ａの開閉を行う吸気バルブ１１のみを図示）、排気ポート開口部７ａ，７ｂの開閉を行う排気バルブ１２が設けられている（図１では、排気ポート開口部７ａの開閉を行う排気バルブ１１のみを図示）。
【００４４】
吸気バルブ１１は、傘部１１ａと軸部１１ｂとで構成されており、軸部１１ｂが円筒状のバルブガイド１３の内方を上下方向（Ｕｐ−Ｌｏ方向）に摺動可能とされている。排気バルブ１２も、傘部１２ａと軸部１２ｂとで構成されており、軸部１２ｂが同じく円筒状のバルブガイド１４の内方を上下方向（Ｕｐ−Ｌｏ方向）に摺動可能とされている。
【００４５】
図１に示すように、気筒１ａの燃焼室１０は、シリンダヘッド３の下側（Ｌｏ側）の面である天井面３ａと、吸気バルブ１１における傘部１１ａの下面と、排気バルブ１２における傘部１２ａの下面と、シリンダライナ４の内周面４ａと、ピストン５の冠面５ｂと、で囲まれて構成されており、ペントルーフ形の燃焼室である。
【００４６】
２．吸気ポート６における独立吸気ポート６１，６２の配設形態
吸気ポート６における独立吸気ポート６１，６２の配設形態について、引き続き図２を用い説明する。
【００４７】
図２に示すように、気筒軸Ａｘ１ａから吸排気方向（Ｉｎ−Ｅｘ方向）に仮想線Ａｘ１Ｘを引く。このとき、独立吸気ポート６１は、その中心軸Ａｘ６１が仮想線Ａｘ１Ｘに対して角度θ６１を以って傾いた状態で設けられている。換言すると、本実施形態では、独立吸気ポート６１の中心軸Ａｘ６１を、集合吸気ポート６３との接続側から吸気ポート開口部６ａの側に向けて、気筒１ａの断面径方向の外側（ＯＰ１側）に向けて指向するように積極的に（意図的に）構成している。
【００４８】
一方、独立吸気ポート６２は、その中心軸Ａｘ６２が仮想線Ａｘ１Ｘに対して角度θ６２を以って傾いた状態で設けられている。換言すると、本実施形態では、独立吸気ポート６２の中心軸Ａｘ６２を、集合吸気ポート６３との接続側から吸気ポート開口部６ｂの側に向けて、気筒１ａの断面径方向の外側（ＯＰ２側）に向けて指向するように積極的に（意図的に）構成している。
【００４９】
以上のような配設形態の独立吸気ポート６１，６２を有するエンジン１では、吸気バルブ１１が開状態であるときに、図２の矢印Ｆ１〜Ｆ１３で示すような空気の流れが形成される。即ち、集合吸気ポート６３中を流れてきた空気Ｆ１は、独立吸気ポート６１と独立吸気ポート６２とに分流される（Ｆ２，Ｆ３）。空気Ｆ２は、独立吸気ポート６１の中心軸Ａｘ６１に沿って吸気ポート開口部６ａに向けて流れる。同様に、空気Ｆ３は、独立吸気ポート６２の中心軸Ａｘ６２に沿って吸気ポート開口部６ｂに向けて流れる。
【００５０】
吸気ポート開口部６ａに達した空気Ｆ２は、吸気バルブ１１の傘部１１ａの上面に沿って、燃焼室１０に対して一部は排気側（Ｅｘ側）へと導出され（Ｆ４）、一部は逆側（Ｉｎ側）へと導出される（Ｆ８）。同様に、吸気ポート開口部６ｂに達した空気Ｆ２は、吸気バルブ１１の傘部１１ａの上面に沿って、燃焼室１０に対して一部は排気側（Ｅｘ側）へと導出され（Ｆ９）、一部は逆側（Ｉｎ側）へと導出される（Ｆ１３）。
【００５１】
吸気ポート開口部６ａから燃焼室１０に導出された空気Ｆ４は、排気側（Ｅｘ側）であって、且つ、機関出力軸方向の一方側（ＯＰ１側）に向けて進む（Ｆ５）。そして、空気Ｆ５は、シリンダライナ４の内周面４ａに当たって（Ｆ６）、機関出力軸方向の他方側（ＯＰ２側）に向きを変える（Ｆ７）。
【００５２】
一方、吸気ポート開口部６ｂから燃焼室１０に導出された空気Ｆ９は、排気側（Ｅｘ側）であって、且つ、機関出力軸方向の他方側（ＯＰ２側）に向けて進む（Ｆ１０）。そして、空気Ｆ１０は、シリンダライナ４の内周面４ａに当たって（Ｆ１１）、機関出力軸方向の一方側（ＯＰ１側）に向きを変える（Ｆ１２）。
【００５３】
本実施形態に係るエンジン１では、吸気ポート開口部６ａから燃焼室１０に導入された空気Ｆ４と、吸気ポート開口部６ｂから燃焼室１０に導入された空気Ｆ９とが、互いにシリンダライナ４の内周面に当たることによって向きを変え（Ｆ６，Ｆ１１）、互いに対向する成分を有することとなる（Ｆ９，Ｆ１２）。
【００５４】
以上より、エンジン１の気筒１ａでは、燃焼室１０内における正タンブル流の強さを弱め、小渦化を図ることができ、燃焼室１０の中央部分での混合気の成層化を図ることができる。
【００５５】
３．燃焼室１０における天井面３ａの構成
エンジン１の燃焼室１０における天井面３ａの構成について、図３を用い説明する。図３は、燃焼室１０における天井面３ａの構成を示す模式断面図である。
【００５６】
図３に示すように、シリンダヘッド３では、気筒軸Ａｘ１ａ（頂部に相当）から吸気側（Ｉｎ側）に向けて気筒軸方向の下方側（Ｌｏ側）に向けて下がる状態で傾斜する吸気側傾斜面３ｄと、気筒軸Ａｘ１ａ（頂部に相当）から排気側（Ｅｘ側）に向けて気筒軸方向の下方側（Ｌｏ側）に向けて下がる状態で傾斜する排気側傾斜面３ｅと、を有する天井面３ａが形成されている。
【００５７】
吸気ポート開口部６ａ，６ｂ（図３では、吸気ポート開口部６ａだけを図示）が開口された箇所では、当該吸気ポート開口部６ａ，６ｂのＬｏ側の部分が吸気側傾斜面３ｄに一致する。同様に、排気ポート開口部７ａ，７ｂ（図３では、排気ポート開口部７ａだけを図示）が開口された箇所では、当該排気ポート開口部７ａ，７ｂのＬｏ側の部分が排気側傾斜面３ｅに一致する。
【００５８】
ここで、図３に示すように、吸気バルブ１１（図３では、図示を省略）の中心軸Ａｘ１１と吸気側傾斜面３ｄとの交点Ｐ１を通り、気筒軸Ａｘ１ａに対して直交する仮想平面Ｌ１を仮定する。同様に、排気バルブ１２（図３では、図示を省略）の中心軸Ａｘ１２と排気側傾斜面３ｅとの交点Ｐ２を通り、気筒軸Ａｘ１ａに対して直交する仮想平面Ｌ２を仮定する。
【００５９】
そして、仮想平面Ｌ１に対して吸気側傾斜面３ｄがなす傾斜角をθＩｎとし、仮想平面Ｌ２に対して排気側傾斜面３ｅがなす傾斜角をθＥｘとする。このとき、エンジン１では、次の関係を満たす。
【００６０】
θＥｘ＜θＩｎ  ・・（数１）
即ち、本実施形態に係るエンジン１では、吸気側傾斜面３ｄと排気側傾斜面３ｅとで傾きが異なる天井面３ａを有する燃焼室１０が設けられている。
【００６１】
４．吸気ポート６の構成
吸気ポート６の構成について、図４および図５を用い説明する。図４は、吸気ポート６の構成を示す模式断面図であり、図５は、図４のＶ−Ｖ断面を示す模式断面図である。なお、図４では、吸気ポート６における吸気ポート開口部６ａに繋がる部分（独立吸気ポート６１）だけを図示している。図４において、吸気ポート６の周囲の壁面のうち、上側の壁面を上面６ｃとし、下側の壁面を下面６ｄとする。
【００６２】
また、図５では、独立吸気ポート６１，６２の内の一方を抜き出して図示している。
【００６３】
図４に示すように、エンジン１における吸気ポート６に対しては、上面６ｃを挿通してバルブガイド１３が設けられている。バルブガイド１３は、吸気バルブ１１（図４では、図示を省略）の中心軸Ａｘ１１が吸気ポート開口部６ａの径中心を指向するように配されている。
【００６４】
図４のＡ部に示すように、吸気ポート６の上面６ｃにおいては、バルブガイド１３が突出した箇所の上流側（空気の流れの上流側）に傾斜面６ｅが設けられている。傾斜面６ｅに接する接線を延長した仮想線（仮想延長線）Ｌ６ｅを引くとき、当該仮想延長線Ｌ６ｅは、吸気バルブ１１の中心軸Ａｘ１１を指向している。
【００６５】
より詳細には、仮想延長線Ｌ６ｅは、バルブシート８の上面８ａと下面８ｂとの間において、吸気バルブ１１の中心軸Ａｘ１１と交差する。
【００６６】
即ち、吸気ポート６の傾斜面６ｅは、上面６ｃにおける傾斜面６ｅが設けられた部分よりも上流側の部分に対して、傾斜が急な斜面となっている。なお、傾斜面６ｅは、上面６ｃにおける傾斜面６ｅが設けられた部分よりも上流側の部分に対して滑らかな曲面を以って構成されている。
【００６７】
なお、吸気ポート開口部６ｂに繋がる独立吸気ポート６２においても、上記と同様の構成となっている。
【００６８】
図５に示すように、吸気ポート６では、バルブガイド１３の外周面に円錐状の形状で沿う傾斜面６ｅが形成されている。図２に示すように、独立吸気ポート６１，６２は、その中心軸Ａｘ６１，Ａｘ６２が仮想線Ａｘ１Ｘに対して角度θ６１，θ６２を以って傾いた状態で設けられているため、傾斜面６ｅが設けられた部分に対して、仮想線Ａｘ１Ｘ側とは反対側に形成される空気の通路部分６ｆは、機関出力軸方向ＯＰ１−ＯＰ２方向）での通路幅が狭く、当該通路部分６ｆを通過する空気Ｆ１４０の流速が上がる。
【００６９】
他方、傾斜面６ｅが設けられた部分に対して、仮想線Ａｘ１Ｘ側に形成される空気の通路部分６ｇは、通路部分６ｆよりも機関出力軸方向（ＯＰ１−ＯＰ２方向）での通路幅が広く、当該通路部分６ｇを通過する空気Ｆ１４１の流速は相対的に下がるようになっている。
【００７０】
なお、仮想線Ａｘ１Ｘ側において、傾斜面６ｅと同一の平面を形成することとしてもよいし、機関出力軸方向（ＯＰ１−ＯＰ２方向）における仮想線Ａｘ１Ｘ側とは反対側に、傾斜面６ｅと同一の平面を形成することとしてもよい。
【００７１】
５．天井面３ａにおける外縁部３ｂ，３ｃおよび最外縁部３ｅ，３ｆと、ピストン５における外縁部５ｃ，５ｄおよび最外縁部５ｅ，５ｆ
天井面３ａにおける外縁部３ｂ，３ｃおよび最外縁部３ｅ，３ｆと、ピストン５における外縁部５ｃ，５ｄおよび最外縁部５ｅ，５ｆの各形態について、図６を用い説明する。図６は、図２のＶＩ−ＶＩ断面を示す模式断面図である。
【００７２】
図６に示すように、天井面３ａの外縁部３ｂ，３ｃは、曲面を以ってなだらかに傾斜している。即ち、外縁部３ｂ，３ｃは、吸気側傾斜面３ｄや排気側傾斜面３ｅよりも緩やかな傾斜となっている。
【００７３】
また、外縁部３ｂよりＯＰ１側の最外縁部３ｅ、および外縁部３ｃよりもＯＰ２側の最外縁部３ｆは、外縁部３ｂ，３ｃや吸気側傾斜面３ｄおよび排気側傾斜面３ｅよりも立上った傾斜面となっている。
【００７４】
ピストン５の冠面５ｂでは、キャビティ５ａが設けられた部分の外縁部５ｃ，５ｄが、天井面３ａの外縁部３ｂ，３ｃに沿うようになだらかな曲面を以って構成されている。
【００７５】
また、ピストン５の冠面５ｂにおいても、外縁部５ｃより径方向外側の最外縁部５ｅ、および外縁部５ｄより径方向外側の最外縁部５ｆは、天井面３ａにおける最外縁部３ｅ，３ｆに沿うように立上った傾斜面となっている。
【００７６】
このように、天井面３ａの外縁部３ｂ，３ｃをなだらかな曲面で構成するとともに、ピストン５の冠面５ｂにおける外縁部５ｃ，５ｄもなだらかな曲面を以って構成することにより、圧縮行程にピストン５が上昇する場合に、そのピストン５の上昇速度に伴い、ピストン５における冠面５ｂの表層の空気が、冠面５ｂで押し上げられることにより上昇流が形成されるが、ピストン５の外縁部５ｃ，５ｄのなだらかな曲面においては、各々ＯＰ１側およびＯＰ２側を指向する上昇流となり、その流速の鉛直方向Ｕｐ側への速度成分を抑制することができるとともに、キャビティ５ａ側に向かい冠面５ｂを圧縮する流れも抑制することが可能となる。
【００７７】
また、天井面３ａにおける最外縁部３ｅ，３ｆと、ピストン５における最外縁部５ｅ，５ｆと、を立上った傾斜面とすることにより、シリンダライナ４の内周面４ａとピストン５における最外縁部５ｅ，５ｆとの間で形成される幾何学容積を小さくすることで、圧縮行程中におけるピストン５の外縁領域での圧縮を低減することができ、天井面３ａの外縁部３ｂ，３ｃとピストン５の外縁部５ｃ，５ｄとで囲まれる空間や、吸気側傾斜面３ｄと吸気側斜面部５ｋ，５ｉおよび平面部５ｇとで囲まれる空間、排気側傾斜面３ｅと排気側斜面部５ｌ，５ｊおよび平面部５ｈとで囲まれる空間、並びにキャビティ５ａの空間に対して、その圧縮に伴う噴流として噴出すスキッシュ流を抑えることが可能となり、結果として、燃焼室１０内における空気流れの乱れを低減することができる。
【００７８】
なお、上記説明で用いたピストン５の冠面５ｂの構成について、次に説明する。
【００７９】
６．ピストン５の冠面５ｂの構成
ピストン５の冠面５ｂの構成について、図７を用い説明する。なお、上述の説明と重複する部分については、以下での説明を省略する。
【００８０】
図７に示すように、立上った傾斜面である最外縁部５ｅ，５ｆは、ピストン５の冠面５ｂにおけるＯＰ１側およびＯＰ２側に設けられている。最外縁部５ｅ，５ｆは、周方向にＩｎ側およびＥｘ側へと行くのに従って径方向に幅が漸減している。
【００８１】
冠面５ｂにおける吸気ポート開口部６ａ，６ｂに対向する部分は、スキッシュ流生成部の一部として機能する吸気側斜面部５ｋとなっている。吸気側斜面部５ｋは、天井面３ａにおける吸気側傾斜面３ｄに沿う部分である。
【００８２】
冠面５ｂにおける排気ポート開口部７ａ，７ｂに対向する部分も、スキッシュ流生成部の一部として機能する排気側斜面部５ｌとなっている。排気側斜面部５ｌは、天井面３ａにおける排気側傾斜面３ｅに沿う部分である。よって、排気側斜面部５ｌは、吸気側斜面部５ｋよりも傾斜角が緩くなっている（小さくなっている）。
【００８３】
冠面５ｂにおけるＩｎ側の外縁部には、気筒軸Ａｘ１ａに対して仮想直交する平面に沿う平面部５ｇが形成されている。同様に、冠面５ｂにおけるＥｘ側の外縁部にも、気筒軸Ａｘ１ａに対して直交する仮想平面に沿う平面部５ｈが形成されている。
【００８４】
平面部５ｇとキャビティ５ａとの間であって、吸気側斜面部５ｋ同士の間に挟まれる領域には、気筒軸Ａｘ１ａに対して仮想直交する平面に沿うバルブ間平面部５ｉが形成されている。同様に、平面部５ｈとキャビティ５ａとの間であって、排気側斜面部５ｌ同士の間に挟まれる領域には、気筒軸Ａｘ１ａに対して仮想直交する平面に沿うバルブ間平面部５ｊが形成されている。
【００８５】
バルブ間平面部５ｉは、平面部５ｇと段差なく連続し、バルブ間平面部５ｊは、平面部５ｈと段差なく連続している。
【００８６】
このように、エンジン１では、ピストン５の冠面５ｂにおいて、バルブ間平面部５ｉ，５ｊを設けることにより、排気側のバルブ間平面部５ｊから平面部５ｈへの折れ曲がりと比較して、吸気側のバルブ間平面部５ｉから平面部５ｇへの折れ曲がりは、吸気側の傾斜面の傾斜角が大きく（きつく）折れ曲がっているため、気流の抵抗が増加し減衰が進む。
【００８７】
吸気側開口部６ａ，６ｂでのスキッシュ流（図９で示す流れＦ３０）、逆スキッシュ流（図９の流れＦ３０とは逆向きの流れ）の生成と比較して、排気側開口部７ａ，７ｂ間でのスキッシュ流（図９の流れＦ３１）、逆スキッシュ流（図９の流れＦ３１とは逆向きの流れ）の生成よりも抑制することができる。これにより、エンジン１では、吸気側の燃焼室面で生成されるスキッシュ流、逆スキッシュ流による燃焼の乱れ増大を抑えることができるため、排気側の燃焼室面に比べ比較的低温の壁面となる吸気側の燃焼室面での冷却損失を抑えることが可能となる。
【００８８】
７．燃焼室１０内におけるタンブル流
燃焼室１０内に取り込まれた空気により生成されるタンブル流について、図８を用い説明する。図８は、燃焼室１０内における空気の流れを示す模式図である。
【００８９】
図８に示すように、吸気バルブ１１が開状態となった場合に、吸気ポート６を流れてきた空気Ｆ１は、バルブガイド１３の上流側に設けられた傾斜面６ｅによりＬｏ側へと一部の向きが変えられる（Ｆ１４）。なお、吸気ポート６におけるＬｏ側を流れる空気Ｆ１５（図２のＦ２，Ｆ３）においては、傾斜面６ｅの影響を受けてＬｏ側へと指向しつつ、吸気バルブ１１が挿通する領域で圧縮された状態の流れとなる（Ｆ１６）。
【００９０】
上記［４．吸気ポート６の構成］の欄で説明したように、傾斜面６ｅの両側に空気の通路部分６ｆ，６ｇが形成される場合には、機関出力軸方向（ＯＰ１−ＯＰ２方向）における仮想線Ａｘ１Ｘとは反対側の通路部分６ｆで通路幅が狭く、ここを通過する空気Ｆ１４０は流速が上がり、バルブシート８と吸気バルブ１１の傘部１１ａとの間の隙間から燃焼室１０内へと空気が導入される（Ｆ１７）。なお、図８における空気の流れＦ１７は、図２のＦ４，Ｆ９に相当する。
【００９１】
燃焼室１０内に導入された空気の流れは、図６に示したシリンダヘッド３の天井面３ａの外縁部３ｂ，３ｃと、それに沿うようにピストン５のキャビティ５ａの外縁部５ｃ，５ｄとの両方で挟まれた面で囲まれる領域に導入され、それらの面に沿うように、各々ＯＰ１側およびＯＰ２側を指向しつつ、徐々にＬｏ側を指向する流れとなる（Ｆ１８）。なお、空気の流れＦ１８は、図２のＦ５，Ｆ１０に相当する。
【００９２】
空気の流れＦ１８は、図２で示したように、シリンダライナ４の内周面４ａに当たることによって向きを変え（図２のＦ６，Ｆ１１）、互いに対向する成分を有することとなる（Ｆ１９）。なお、空気の流れＦ１９は、図２のＦ７，Ｆ１２に相当する。
【００９３】
また、吸気ポート６を流れてきた空気Ｆ１６は、バルブシート８と吸気バルブ１１の傘部１１ａとの間の隙間から燃焼室１０内へと導入される（Ｆ１７，Ｆ２２）。このうち、排気側（Ｅｘ側）の排気バルブ１２へと指向して導入された空気Ｆ１７は、図３を用い説明した排気側傾斜面３ｅの傾斜設定により、排気側傾斜面３ｅのコアンダ効果を強く受けることなく、排気側傾斜面３ｅに沿わず剥離した状態となる（Ｆ１８）。
【００９４】
そして、排気側傾斜面３ｅから剥離した空気Ｆ１８は、上述のように、シリンダライナ４の内周面４ａに当たって径方向内側に向けて進行方向を変えながら、ピストン５の側（Ｌｏ側）へと進む（Ｆ１９）。そして、空気Ｆ１９は、ピストン５のキャビティ５ａの底面に対して隙間を空けた状態で沿って進み（Ｆ２０）、その後、Ｕｐ側へと旋回する（Ｆ２１）。
【００９５】
このように排気側（Ｅｘ側）へと導入された空気Ｆ１７は、小さく旋回する正タンブル流を構成する。
【００９６】
一方、バルブシート８と吸気バルブ１１の傘部１１ａとの隙間からＥｘ側とは反対側のＩｎ側に導入された空気Ｆ２２（図２のＦ８，Ｆ１３に相当）は、シリンダライナ４の内周面４ａに沿って下降する（Ｆ２３）。そして、ピストン５の冠面５ｂに当たった空気Ｆ２３は、一部が吸気側斜面部５ｋ（図７を参照）に対して隙間を空けた状態で沿って進み、Ｕｐ側へと旋回する（Ｆ２４，Ｆ２５）。
【００９７】
このようにＥｘ側とは反対側（Ｉｎ側）に導入された空気Ｆ２２は、正タンブル流に対して対向する逆タンブル流を構成する。
【００９８】
本実施形態に係るエンジン１では、正タンブル流と逆タンブル流とのバランスをとることにより、詳しくは、燃焼室１０内で小さく旋回する正タンブル流を生成することにより、正タンブル流の強さを抑え、燃焼室内における乱れの低減を図り、燃焼室１０の中央部分での混合気の成層化を図ることが可能となっている。
【００９９】
８．吸気側傾斜面３ｄおよび排気側傾斜面３ｅの傾斜角の設定とスキッシュ流
吸気側傾斜面３ｄおよび排気側傾斜面３ｅの傾斜角の設定と生成されるスキッシュ流との関係について、図９を用い説明する。図９は、圧縮行程中に天井面３ａとピストン５の冠面５ｂとの間で生成されるスキッシュ流を示す模式図である。
【０１００】
図９に示すように、圧縮行程において、ピストン５がＵｐ側へと上昇してくるのに伴い、天井面３ａとピストン５の冠面５ｂとの間にスキッシュ流が生成される。ここで、図３を用い説明したように、天井面３ａにおける吸気側傾斜面３ｄと排気側傾斜面３ｅとは上記（数１）の関係を満たし、また、ピストン５の冠面５ｂの対向部分（吸気側斜面部５ｋ、排気側斜面部５ｌ）が吸気側傾斜面３ｄおよび排気側傾斜面３ｅに沿うように設けられている。
【０１０１】
よって、図９のＢ部に示すように、圧縮行程においては、天井面３ａにおける吸気側傾斜面３ｄとピストン５における吸気側斜面部５ｋとが近接して行くことで、スキッシュ流Ｆ３０が生成される。同様に、図９のＣ部に示すように、天井面３ａにおける排気側傾斜面３ｅとピストン５における排気側斜面部５ｌとが近接して行くことで、スキッシュ流Ｆ３１が生成される。
【０１０２】
ここで、スキッシュ流Ｆ３０，Ｆ３１をＵｐ−Ｌｏ方向およびＩｎ−Ｅｘ方向のベクトル成分で示す場合に、スキッシュ流Ｆ３０は、成分Ｆ３０ＵＬと成分Ｆ３０ＩＥとの合成ベクトルということとなる。また、スキッシュ流Ｆ３１は、成分Ｆ３１ＵＬと成分Ｆ３１ＩＥとの合成ベクトルということとなる。
【０１０３】
本実施形態では、上記（数１）の関係を満たすように天井面３ａが形成されているので、スキッシュ流Ｆ３０，Ｆ３１は、次の関係を満たすことになる。
【０１０４】
Ｆ３１ＩＥ＞Ｆ３０ＩＥ  ・・（数２）
上記（数２）の関係を満たすことにより、エンジン１では、圧縮行程中において、正タンブル流をシリンダライナ４の内周面４ａにおける排気側の部分から離間させることができ、正タンブル流の流動し構成を低減することが可能である。
【０１０５】
吸気側から排気側に向けてのスキッシュ流Ｆ３０の水平成分Ｆ３０ＩＥよりも、排気側から吸気側に向かう強いスキッシュ流Ｆ３１の水平成分Ｆ３１ＩＥにより、正タンブル流の吸気側から排気側に向かう流れを押え込むことが可能である。
【０１０６】
９．燃料噴射弁１５の構成と燃料噴射タイミング
燃料噴射弁１５の構成と燃料噴射タイミングについて、図１０および図１１を用い説明する。図１０は、燃料噴射弁１５の一部（ヘッド部およびその近傍）の構成を示す模式断面図であり、図１１は、燃料噴射期間を示すタイミングチャートである。
【０１０７】
図１０に示すように、燃料噴射弁１５は、中心軸Ａｘ１５に沿って筒軸が配された外筒部１５１と、当該筒軸１５１の内方に収容され、一部がＬｏ側から突出した針弁部１５２と、を有する。外筒部１５１と針弁部１５２との間には、燃料通路１５ａが形成されている。
【０１０８】
また、針弁部１５２がＬｏ側に押下げられて開弁した状態では、燃料通路１５ａに連続する燃料通路１５ｂも形成される。
【０１０９】
燃料通路１５ａの燃料Ｆ４０は、針弁部１５２が押し下げられて開弁状態となった場合に、燃料通路１５ｂを通り（Ｆ４１）、Ｌｏ側に噴射される（Ｆ４２）。ここで、噴射される燃料Ｆ４２は、燃料噴射弁１５の中心軸Ａｘ１５回りに環状（ドーナッツ状）に広がる。
【０１１０】
図１１に示すように、本実施形態に係るエンジン１では、燃料噴射タイミングが圧縮行程の後期に設定されている。具体的には、燃料噴射期間ＴＦＩは、圧縮行程における後期のタイミングｔ１からタイミングｔ２に至る期間に設定されている。
【０１１１】
なお、図１１に示すように、本実施形態に係るエンジン１では、燃料噴射を連続的に１回行うのではなく、間欠的に複数回行う（燃料噴射ＦＩ１，ＦＩ２，ＦＩ３）。本実施形態では、３回の燃料噴射を間欠的に行うこととしている。
【０１１２】
本実施形態に係るエンジン１では、燃料噴射を複数回に分けて間欠的に行うことにより、噴射される燃料の速度を抑制することができる。即ち、連続的に燃料を噴射する場合に比べて、間欠的に複数回の燃料噴射を行うことで、後続の燃料噴射ＦＩ２，ＦＩ３により全体としての噴射燃料の速度が増速されるのを抑制することができる。
【０１１３】
なお、燃料の噴射については、２回に分けて間欠的に行うようにしてもよいし、４回以上に分けて間欠的に行うようにしてもよい。
【０１１４】
１０．キャビティ５ａに対する噴射燃料ＩＦ
キャビティ５ａに対する噴射燃料ＩＦの形態について、図１２を用い説明する。図１２は、キャビティ５ａに対する噴射燃料ＩＦの状態を示す模式図である。
【０１１５】
上記のように間欠的に３回噴射された燃料（噴射燃料ＩＦ）は、ピストン５のキャビティ５ａの内方に収容される。図１２のＤ部に示すように、噴射燃料ＩＦとピストン５の冠面５ｂにおけるキャビティ５ａの底面との間には、空気層ＬＡが形成される。
【０１１６】
このように本実施形態に係るエンジン１では、噴射燃料ＩＦがピストン５の冠面５ｂに接触する前に燃焼させるようにしているので、冷却損失の低減を図ることができる。
【０１１７】
［実施形態２］
実施形態２に係る直噴エンジンの構成について、図１３を用いて説明する。図１３は、上記実施形態１の図２に対応する図であって、直噴エンジンにおける気筒１９ａの構成を示す模式平面図である。
【０１１８】
なお、本実施形態に係る直噴エンジンは、上記実施形態１に係る直噴エンジン１に対して、吸気ポート２０の構成が異なっていることを除いて、上記実施形態１に係る直噴エンジン１と同じ構成を有する。よって、以下では、吸気ポート２０の構成についてのみ説明する。
【０１１９】
図１３に示すように、吸気ポート２０は、独立吸気ポート２０１と独立吸気ポート２０２との組み合わせを以って構成されている。本実施形態に係る直噴エンジンにおいては、吸気ポート２０の構成に集合吸気ポートは含まれていない。
【０１２０】
独立吸気ポート２０１は、燃焼室１０に対して吸気ポート開口部２０ａで連続され、独立吸気ポート２０２は、燃焼室１０に対して吸気ポート開口部２０ｂで連続されている。吸気ポート開口部２０ａは、仮想線Ａｘ１９Ｘに対してＯＰ１側に設けられており、吸気ポート開口部２０ｂは、仮想線Ａｘ１９Ｘに対してＯＰ２側に設けられている。
【０１２１】
このため、独立吸気ポート２０１は、仮想線Ａｘ１９Ｘに対してＯＰ１側に設けられ、独立吸気ポート２０２は、仮想線Ａｘ１９Ｘに対してＯＰ２側に設蹴られている。
【０１２２】
図１３に示すように、本実施形態においても、気筒軸Ａｘ１９ａから吸排気方向（Ｉｎ−Ｅｘ方向）に仮想線Ａｘ１９Ｘを引く。このとき、独立吸気ポート２０１は、その中心軸Ａｘ２０１が仮想線Ａｘ１９Ｘに対して角度θ２０１を以って傾いた状態で設けられている。換言すると、本実施形態でも、独立吸気ポート２０１の中心軸Ａｘ２０１を、Ｉｎ側から吸気ポート開口部２０ａの側に向けて、気筒１９ａの断面径方向の外側（ＯＰ１側）に向けて指向するように積極的に（意図的に）構成している。
【０１２３】
一方、独立吸気ポート２０２は、その中心軸Ａｘ２０２が仮想線Ａｘ１９Ｘに対して角度θ２０２を以って傾いた状態で設けられている。換言すると、本実施形態でも、独立吸気ポート２０２の中心軸Ａｘ２０２を、Ｉｎ側から吸気ポート開口部２０ｂの側に向けて、気筒１９ａの断面径方向の外側（ＯＰ２側）に向けて指向するように積極的に（意図的に）構成している。
【０１２４】
以上のような配設形態の独立吸気ポート２０１，２０２を有する直噴エンジンでは、吸気バルブ１１が開状態であるときに、図１３の矢印Ｆ４〜Ｆ１３，Ｆ５１〜Ｆ５３で示すような空気の流れが形成される。即ち、独立吸気ポート２０１および独立吸気ポート２０２を流れてきた空気Ｆ５１は、各独立吸気ポート２０１，２０２の向きに沿って流れる（Ｆ５２，Ｆ５３）。即ち、独立吸気ポート２０１の空気Ｆ５２は、中心軸Ａｘ２０１に沿って吸気ポート開口部２０ａに向けて流れる。同様に、独立吸気ポート２０２の空気Ｆ５３は、中心軸Ａｘ２０２に沿って吸気ポート開口部２０ｂに向けて流れる。
【０１２５】
吸気ポート開口部２０ａに達した空気Ｆ５２は、吸気バルブ１１の傘部１１ａの上面に沿って、燃焼室１０に対して一部は排気側（Ｅｘ側）へと導出され（Ｆ４）、一部は逆側（Ｉｎ側）へと導出される（Ｆ８）。同様に、吸気ポート開口部２０ｂに達した空気Ｆ５３は、吸気バルブ１１の傘部１１ａの上面に沿って、燃焼室１０に対して一部は排気側（Ｅｘ側）へと導出され（Ｆ９）、一部は逆側（Ｉｎ側）へと導出される（Ｆ１３）。
【０１２６】
燃焼室１０内に導入された空気の流れについては、上記実施形態１と同様である。
【０１２７】
上記のよな構成を有する直噴エンジンにおいても、上記実施形態１に係る直噴エンジン１と同様の効果を奏することができる。
【０１２８】
［変形例］
上記実施形態１，２では、気筒１ａ，１９ａに対して２つの独立吸気ポート６１，６２，２０１，２０２を接続することとしたが、本発明は、これに限定受けるものではない。例えば、気筒に対して１つの独立排気ポートを接続する形態や、気筒に対して３つ以上の独立吸気ポートを接続する形態などを採用することもできる。同様に、排気ポートについても、気筒に対して１つ接続する形態や、３つ以上接続する形態等を採用することもできる。
【０１２９】
また、上記実施形態１，２では、エンジン１の形式などについての具体例については特に言及しなかったが、種々の形式を採用することができる。例えば、単気筒エンジンや、２気筒以上のマルチ気筒エンジンなどに適用することができる。また、エンジンの形式に関し、直列タイプのエンジンだけでなく、Ｖ型やＷ型、さらには水平対向型のエンジンを採用することもできる。
【０１３０】
また、上記実施形態１，２では、シリンダブロック２にシリンダライナ４が嵌入された形態を一例としたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、シリンダブロックに開けられたボア内面に溶射層が設けられたような形態を採用することもできる。
【符号の説明】
【０１３１】
１  直噴エンジン
１ａ，１９ａ  気筒
３  シリンダヘッド
３ａ  天井面
３ｄ  吸気側傾斜面
３ｅ  排気側傾斜面
４  シリンダライナ
４ａ  内壁面
５  ピストン
５ａ  キャビティ
５ｋ  吸気側斜面部
５ｌ  排気側斜面部
６，２０  吸気ポート
６ａ  吸気側開口部（第１吸気側開口部）
６ｂ  吸気側開口部（第２吸気側開口部）
６ｅ  傾斜面
７  排気ポート
７ａ  排気側開口部（第１排気側開口部）
７ｂ  排気側開口部（第２排気側開口部）
１０  燃焼室
１１  吸気バルブ
１２  排気バルブ
６１，２０１  独立吸気ポート（第１独立吸気ポート）
６２，２０２  独立吸気ポート（第２独立吸気ポート）
７１  独立排気ポート（第１独立排気ポート）
７２  独立排気ポート（第２独立排気ポート）
【図１】
2019157767.tif 000003
【図２】
2019157767.tif 000004
【図３】
2019157767.tif 000005
【図４】
2019157767.tif 000006
【図５】
2019157767.tif 000007
【図６】
2019157767.tif 000008
【図７】
2019157767.tif 000009
【図８】
2019157767.tif 000010
【図９】
2019157767.tif 000011
【図１０】
2019157767.tif 000012
【図１１】
2019157767.tif 000013
【図１２】
2019157767.tif 000014
【図１３】
2019157767.tif 000015