(57)【要約】【課題】１気筒当たりに２つの吸気弁７および２つの排気弁８が設けられ、ピストン４とシリンダヘッド３との間に燃焼室が形成されるエンジン１において、吸気行程で発生されるタンブル流が圧縮行程で横渦に変化することを抑制して、燃焼効率を向上可能とする。【解決手段】ピストン４の頂面にはタンブル流を維持するためのキャビティ４３が設けられている。ピストン４の頂面および吸気弁７を前記燃焼室の頂部側から平面視した場合に、２つの吸気弁７が全開状態において当該両吸気弁７の各傘部７ａの中心間の中点およびピストン４の中心点４ｂを通るピストン２分割仮想線４００に対して、キャビティ４３周縁において仮想線４００から最も離れた箇所Ｐ２までの距離をＣとし、２つの吸気弁７の各傘部７ａの周縁において仮想線４００から最も離れた箇所Ｐ１までの距離をＸとし、Ｘに対するＣの割合が７７．３４％〜８１．８％とされている。【選択図】図４
2015021473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１気筒当たりに２つの吸気弁および２つの排気弁が設けられ、ピストンとシリンダヘッドとの間に燃焼室が形成されるエンジンであって、
前記ピストンの頂面には、タンブル流を維持するためのキャビティが設けられており、
前記ピストンの頂面および前記吸気弁を前記燃焼室の頂部側から平面視した場合に、前記２つの吸気弁が全開状態において前記２つの吸気弁の各傘部の中心間の中点および前記ピストンの中心点を通るピストン２分割仮想線に対して、前記キャビティ周縁において前記ピストン２分割仮想線から最も離れた箇所までの距離をＣとし、前記２つの吸気弁の各傘部の周縁において前記ピストン２分割仮想線から最も離れた箇所までの距離をＸとし、
前記Ｘに対する前記Ｃの割合が７７．３４％〜８１．８％とされている、ことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンにおいて、
吸気ポートにおける前記吸気弁の受け座の近傍には、当該吸気ポートの内壁面に沿って流れる吸気を剥離させるための段差が設けられる、ことを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１気筒当たりに２つの吸気弁および２つの排気弁が設けられ、ピストンとシリンダヘッドとの間に燃焼室が形成されるエンジンに関する。詳しくは、このエンジンに備えるピストンは、その頂面にタンブル流を維持するためのキャビティが設けられている。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンの出力ならびに燃料消費率（燃費）を向上するには、吸気行程時に燃焼室内に吸入される空気を積極的にタンブル流（縦方向の渦流）にさせるとともに、圧縮行程においても前記タンブル流を維持させるようにして、燃焼効率を高めることが好ましい。
【０００３】
例えば特許文献１に示すピストンの頂面には、２つの吸気弁および２つの排気弁に対応する４つのバルブリセスと、気筒内で生成されるタンブル流を維持するためのキャビティとが設けられている。
【０００４】
このピストンの頂面において前記キャビティよりも外径側の領域は、前記キャビティの存在によって前記頂面から隆起されるようになっている。この隆起領域の隆起量は、エンジン設計段階において目標となる燃焼室容積や圧縮比に応じて適宜に調整される。
【０００５】
なお、前記キャビティは、平面視でほぼ矩形状とされていて、このキャビティの開口縁には、ピストンピン孔の中心軸線と平行となる２つの辺（横辺と言う）と、前記ピストンピン孔の中心軸線に直交しかつ前記ピストンの径方向に伸びる仮想線と平行になる２つの辺（縦辺と言う）とが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３０３３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１は、前記キャビティ内部で２方向のスキッシュ流を形成することによりインジェクタから噴射される燃料噴霧を拡散させて燃焼室内の混合気を均質にして、燃焼速度を向上させるということが記載されているものの、前記隆起領域の径方向に沿う幅や前記キャビティの開口縁における２つの縦辺の位置を言及するような記載は無い。
【０００８】
ところで、本願発明者は、吸気行程において燃焼室内で生成されたタンブル流の一部が圧縮行程において前記隆起領域に衝突することによって横渦に変化するようなことがあると、前記タンブル流のエネルギーがロスする他、点火時期において前記タンブル流の乱れが弱くなることを知見した。また、本願発明者は、点火時期において前記タンブル流の乱れが強いほど、燃焼速度が速くなって燃焼効率が向上することを知見した。要するに、本願発明者は、前記タンブル流が圧縮行程において横渦に変化することを抑制すれば燃焼効率が向上することを見出し、本発明を出願するに至った。
【０００９】
したがって、本発明は、１気筒当たりに２つの吸気弁および２つの排気弁が設けられ、ピストンとシリンダヘッドとの間に燃焼室が形成されるエンジンにおいて、吸気行程で生成されるタンブル流が圧縮行程で横渦に変化することを抑制して、燃焼効率を向上可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、１気筒当たりに２つの吸気弁および２つの排気弁が設けられ、ピストンとシリンダヘッドとの間に燃焼室が形成されるエンジンであって、前記ピストンの頂面には、タンブル流を維持するためのキャビティが設けられており、前記ピストンの頂面および前記吸気弁を燃焼室の頂部側から平面視した場合に、前記２つの吸気弁が全開状態において前記２つの吸気弁の各傘部の中心間の中点および前記ピストンの中心点を通るピストン２分割仮想線に対して、前記キャビティ周縁において前記ピストン２分割仮想線から最も離れた箇所までの距離をＣとし、前記２つの吸気弁の各傘部の周縁において前記ピストン２分割仮想線から最も離れた箇所までの距離をＸとし、前記Ｘに対する前記Ｃの割合が７７．３４％〜８１．８％とされている、ことを特徴としている。
【００１１】
このようにピストンの頂面に前記キャビティを設けている場合には、当該頂面において前記キャビティの周縁よりも外径側の領域（キャビティ周縁からピストンの外周縁までの領域）が前記頂面から隆起する状態になる。この隆起領域の径方向に沿う幅は、前記ピストンのキャビティの周縁（開口縁における２つの縦辺）の位置を特定することにより、間接的に把握することが可能である。また、前記キャビティの周縁（開口縁における２つの縦辺）の位置は、前記Ｘに対するＣの割合を特定することにより把握することが可能である。
【００１２】
そのことから、本発明では、前記Ｘに対するＣの割合を特定することにより前記隆起領域の幅を間接的に特定している。これにより、吸気行程で生成されるタンブル流が圧縮行程において前記隆起領域に衝突して横渦に変化することを抑制することが可能になる。そのため、前記タンブル流を圧縮行程後半まで維持しやすくなるので、点火時期に前記タンブル流の乱れが強くなって、燃焼速度が向上するようになって燃焼効率が向上するようになる。
【００１３】
好ましくは、前記吸気ポートにおける前記吸気弁の受け座の近傍には、当該吸気ポートの内壁面に沿って流れる吸気を剥離させるための段差が設けられる、構成とすることができる。
【００１４】
このように段差を設けた場合には、吸気行程において前記吸気ポートの内壁面に沿って流れる吸入空気が前記吸気ポートの下流側で剥離されることになって、前記吸気弁の傘部の円周方向所定角度領域と吸気ポートとの間から集中して燃焼室に流入することになる。そのため、燃焼室内で強いタンブル流が生成されるようになる。
【００１５】
好ましくは、前記エンジンには、前記燃焼室に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁が設けられ、前記ピストンのキャビティの内面において前記ピストンピン孔に対応する領域には、前記燃料噴射弁から噴射される霧状燃料をシリンダヘッド側に巻き上げるための立ち上がり壁が設けられる、構成とすることができる。
【００１６】
この構成では、燃料噴射弁から噴射される霧状燃料が巻き上げられることによって吸気のタンブル流と混ざりやすくなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、１気筒当たりに２つの吸気弁および２つの排気弁が設けられ、ピストンとシリンダヘッドとの間に燃焼室が形成されるエンジンにおいて、吸気行程で生成されるタンブル流が圧縮行程で横渦に変化することを抑制できるようになる。その結果、本発明では、燃焼効率を向上させることが可能になるから、エンジンの出力ならびに燃費の向上に貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るエンジンの一実施形態で、燃焼室周辺の縦断面構造を示す図である。
【図２】図１の吸気ポートおよび排気ポートとピストンとの相対的な位置関係を模式的に示す斜視図である。
【図３】図１のピストン単体を示す斜視図である。
【図４】図１のピストンの頂面におけるキャビティおよび左右２つの隆起領域の形状や大きさを説明するための上面図である。
【図５】図４において吸気弁を無くした状態を示す上面図である。
【図６】図１において吸気行程で生成される吸入空気のタンブル流を模式的に示す図である。
【図７】図１において圧縮行程後半まで維持されたタンブル流を模式的に示す図である。
【図８】ピストンの頂面における左右の隆起領域の径方向に沿う幅（サイド外周幅）と燃焼室内の１点における気流の乱れ強さ（流速の変動幅）との相関関係を示すグラフである。
【図９】クランクアングルと燃焼室全体の気流の乱れ（流速の変動幅）の平均との相関関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１から図９に本発明の一実施形態を示している。図中、１はエンジンである。図面に例示するエンジン１は、気筒２ａ内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式（直噴式とも言う）とされている。このエンジン１は、気筒（シリンダボア）２ａが設けられるシリンダブロック２と、気筒２ａの上部開口を塞ぐようにしてシリンダブロック２に取り付けられるシリンダヘッド３とを有している。
【００２１】
なお、以下の説明において、気筒２ａの中心軸線１００に沿う方向を、「気筒軸方向」と言う。この気筒軸方向において、シリンダヘッド３側へ向かう側を「上側」と言い、図示していないクランクシャフト側へ向かう側を「下側」と言うことにする。
【００２２】
シリンダブロック２の気筒２ａには、ピストン４が挿入されている。このピストン４は、図示していないが、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結されている。このクランクシャフトが２回転することに伴い気筒２ａ内をピストン４が上下２往復することにより、吸気行程、圧縮行程、燃焼−膨張行程、排気行程を順次行う。
【００２３】
シリンダヘッド３においてシリンダブロック２の各気筒２ａに対向する領域には、円錐形状の凹部３ａが設けられている。この凹部３ａは、気筒２ａとピストン４とで、いわゆるペントルーフ型の燃焼室を形成する。このシリンダヘッド３の凹部３ａの中央部には、点火プラグ５が設けられている。
【００２４】
シリンダヘッド３の吸気ポート３ｂ側には、燃料噴射弁６が設けられている。この燃料噴射弁６からの燃料噴射方向は、ピストンピン孔４ａの一方側から見たときに、シリンダブロック２の気筒２ａの上方に向かうように斜め下向きに設定されており、また、気筒２ａの上方から見たときに、気筒２ａの中心に向かうように設定されている。
【００２５】
実際には、燃料噴射弁６から噴射される霧状燃料は、上下方向（気筒軸方向）ならびに左右方向（横方向）に徐々に広がるようになっている。そのため、この霧状燃料は、平面視だと扁平な扇形になる。但し、シリンダヘッド側から燃料噴射弁６を見た状態において、燃料噴射弁６の中心軸線２００（図４参照）に沿う方向を、単に「燃料噴射方向」と言うことがある。
【００２６】
シリンダヘッド３には、吸気ポート３ｂおよび排気ポート３ｃがそれぞれ設けられている。吸気ポート３ｂは吸気弁７で、排気ポート３ｃは排気弁８でそれぞれ開閉される。これら吸気弁７および排気弁８は、不図示のバルブガイドを介して開閉動作可能な状態でシリンダヘッド３に取り付けられている。
【００２７】
この実施形態では、図１に示すように、吸気ポート３ｂの下流側および排気ポート３ｃの下流側がそれぞれ二股に分岐されているので、吸気弁７と排気弁８とは２本ずつ用いられる。
【００２８】
この実施形態に示すエンジン１は、吸気行程において燃焼室に強いタンブル流を生成させるために、図６の太線矢印で示すように、吸入空気を吸気ポート３ｂの開口の円周所定角度領域から集中して燃焼室に流入させるように構成している。
【００２９】
そのようにするために、吸気ポート３ｂにおいて吸気弁７の受け座となるバルブシート９の近傍に、急峻な段差１０を設けるようにしている。
【００３０】
このような段差１０を設けた場合には、図６の太線矢印で示すように、吸気行程において吸気ポート３ｂの内壁面に沿って流れる吸入空気が吸気ポート３ｂの下流側で剥離されることになって、吸気弁７の傘部７ａの円周方向所定角度領域と吸気ポート３ｂとの間から集中して燃焼室に流入するようになる。そのため、燃焼室内で強いタンブル流が生成されるようになる。
【００３１】
そして、この実施形態では、前記吸気行程によって燃焼室内に生成される強いタンブル流を圧縮行程後半まで維持させるようにピストン４の頂面の形状を工夫している。このピストン４の詳細について、図３から図５を参照して説明する。
【００３２】
具体的に、ピストン４の頂面には、２つの吸気側バルブリセス４１，４１と、２つの排気側バルブリセス４２，４２と、キャビティ４３と、４つの隆起領域４４ａ〜４４ｄとが設けられている。
【００３３】
なお、ピストン４の頂面において、ピストンピン孔４ａの中心軸線３００を挟んで、２つの吸気側バルブリセス４１，４１が存在する領域（シリンダヘッド３の吸気ポート３ｂに対応する領域）を「吸気側領域」と言うことがあり、また、２つの排気側バルブリセス４２，４２が存在する領域（シリンダヘッド３の排気ポート３ｃに対応する領域）を「排気側領域」と言うことがある。
【００３４】
２つの吸気側バルブリセス４１，４１は、２つの吸気弁７との干渉を回避するために設けられており、２つの排気側バルブリセス４２，４２は、２つの排気弁８との干渉を回避するために設けられている。
【００３５】
また、ピストン４の頂面において、ピストンピン孔４ａの中心軸線３００に沿う方向を、単に「横方向、左右方向」と言うことがある。また、ピストンピン孔４ａの中心軸線３００と直交しかつピストン４の頂面の中心４ｂを通って径方向に沿う方向を、単に「縦方向、前後方向」と言うことがある。
【００３６】
図４において、ピストン４の頂面および吸気弁７を燃焼室の頂部側から平面視した場合に、２つの吸気弁７が全開状態において当該両吸気弁７の各傘部７ａの中心７ｂ間の中点７ｃおよびピストン４の中心点４ｂを通る直線を、「ピストンを２分割する仮想線４００」と言う。この仮想線４００は、図４に示すように、ピストン４の頂面を平面視したときに燃料噴射弁６の中心軸線２００と一致している。
【００３７】
キャビティ４３は、気筒２ａ内で生成されるタンブル流を維持するために設けられている。このキャビティ４３は、ピストン４の頂面においてピストン４の中心軸線に沿う方向（気筒２ａの中心軸線１００と一致）の下向き（図示省略のクランクシャフト側）に陥没するような凹みとされている。
【００３８】
より詳しくは、このキャビティ４３は、平面視でほぼ矩形状とされていて、このキャビティ４３の開口縁には、ピストンピン孔４ａの中心軸線３００と平行となる２つの辺（横辺と言う）４３ａ，４３ｂと、ピストンピン孔４ａの中心軸線３００に対して直交しかつピストン４の径方向に伸びる仮想線４００と平行になる２つの辺（縦辺と言う）４３ｃ，４３ｄとが設けられている。
【００３９】
４つの隆起領域４４ａ〜４４ｄは、前記キャビティ４３の存在によってピストン４の中心軸線に沿う方向の上向き（シリンダヘッド３側）に隆起したようになっていて、その面積や隆起量はエンジン設計段階において目標となる燃焼室容積や圧縮比に応じて適宜に調整される。この４つの隆起領域４４ａ〜４４ｄは、ピストン４の外周縁へ向けて斜め下がりに形成されている。
【００４０】
なお、以下では、ピストン４の横辺４３ａ，４３ｂの外径側に位置する２つの隆起領域４４ａ，４４ｂを「前後の隆起領域」と言い、ピストン４の縦辺４３ｃ，４３ｄの外径側に位置する２つの隆起領域４４ｃ，４４ｄを「左右の隆起領域」と言うことにする。吸気側バルブリセス４１，４１が配置される側を「前側」、また、排気側バルブリセス４２，４２が配置される側を「後ろ側」とそれぞれ言うことにする。
【００４１】
さらに、キャビティ４３の内面において吸気側領域と排気側領域とは、ピストン４の中心軸線に沿う方向（気筒軸方向）に高低差がつけられていて、これら吸気側領域と排気側領域との境界に立ち上がり壁４５が設けられている。
【００４２】
この立ち上がり壁４５は、ピストン４の頂面においてピストンピン孔４ａに対応する領域に設けられていて、平面視で部分円弧形状に湾曲されている。この立ち上がり壁４５は、燃料噴射弁６から噴霧される扁平な扇形の霧状燃料が衝突されることによって点火プラグ５へ向かわせるように巻き上げるために設けられている。これにより、霧状燃料と前記吸入空気のタンブル流とが混ざりやすくなる。
【００４３】
このような形状のピストン４において、吸気行程において燃焼室内で生成されたタンブル流の一部が圧縮行程において左右２つの隆起領域４４ｃ，４４ｄに衝突することによって横渦に変化することを抑制するために、ピストン４のキャビティ４３の開口縁における２つの縦辺４３ｃ，４３ｄの横に位置する左右２つの隆起領域４４ｃ，４４ｄの径方向に沿う幅Ｗ（サイド外周幅とも言う）を特定するようにしている。
【００４４】
以下、前記幅Ｗを詳細に説明する。
【００４５】
図４において、ピストン４の頂面および吸気弁７を燃焼室の頂部側から平面視した場合に、「Ａ」は、仮想線４００から２つの吸気弁７の各傘部７ａそれぞれの中心７ｂまでの距離であり、「Ｂ」は、２つの吸気弁７の各傘部７ａそれぞれの中心７ｂから接線５００までの距離であり、「Ｃ」は、仮想線４００からＰ２までの距離である。前記Ｐ２は、キャビティ４３周縁において仮想線４００から最も離れた箇所である。言い換えると、前記Ｐ２は、ピストン４の頂面において仮想線４００から左右の縦辺４３ｃ，４３ｄの長手方向中央位置（左右の縦辺４３ｃ，４３ｄとピストンピン孔４ａの中心軸線３００とが交差する位置）である。
【００４６】
そして、Ａ＋Ｂ＝Ｘとする。この「Ｘ」は、図４のようにピストン４の頂面および吸気弁７を燃焼室の頂部側から平面視した場合に、仮想線４００からＰ１までの距離と言うことができる。なお、前記Ｐ１は、２つの吸気弁７の各傘部７ａの周縁において仮想線４００から最も離れた箇所である。
【００４７】
図８には、左右２つの隆起領域４４ｃ，４４ｄの径方向に沿う幅Ｗと、燃焼室内の気流の乱れ強さとの相関関係を適宜のシミュレーションにより調べ、その結果を示している。なお、図８に示す曲線は、前記シミュレーションによる計算結果７点（図中の◆参照）に対して多項式近似（６次）を実施することにより得られる多項式近似線である。また、前記乱れ強さとは、燃焼室内の１点における吸入空気の流速の単位時間当たりの変動幅のことである。この乱れ強さの数値が大きいほど、点火時期におけるタンブル流の乱れが強くなり、燃焼速度が向上することになる。
【００４８】
図９には、エンジン１のクランクアングルと、燃焼室全体の気流の乱れ（流速の変動幅）の平均との相関関係を適宜のシミュレーションにより調べ、その結果を示している。この図９では吸気行程で生成されるタンブル流の乱れが圧縮行程の後半で最大になることが判る。
【００４９】
なお、図８および図９に示すデータを取得したサンプルとなるエンジン１における気筒２ａの内径（ボア径）は８０．５ｍｍ、ピストン４のストロークは９７．６ｍｍである。また、このエンジン１に使用するピストン４において前記Ｘは３５ｍｍである。ピストン４の頂面における直径寸法は前記気筒２ａの内径より適宜小さく設定されている。
【００５０】
図８に示すデータにおいて乱れ強さが最大となる点Ｍ１での幅Ｗは「１１．２０ｍｍ」となり、この点Ｍ１での前記割合（Ｃ／Ｘ）は「７９．８６％」となる。この値が最適値となるが、以下のように数値に幅を持たせることができる。
【００５１】
ここで、本願発明者は、設計上の目標燃焼速度を確保するために必要な前記乱れ強さを調べたところ、「４ｍ／ｓ」以上であることを知見した。このことから、前記乱れ強さの目標値（閾値）として、「４ｍ／ｓ」以上とすることが好ましいと考えた。
【００５２】
前記目標値を「４ｍ／ｓ」に設定した場合には、図８において前記目標値である一点鎖線が多項式近似線と交差する点Ｍ２，Ｍ３での幅Ｗがそれぞれ「１０．５２ｍｍ」、「１２．０８ｍｍ」となる。この点Ｍ２，Ｍ３での前記割合（Ｃ／Ｘ）はそれぞれ「８１．８％」、「７７．３４％」となる。
【００５３】
また、前記目標値を「４．０５ｍ／ｓ」に設定した場合には、図８において前記目標値である二点鎖線が多項式近似線と交差する点Ｍ４，Ｍ５での幅Ｗがそれぞれ「１０．７４ｍｍ」、「１１．７８ｍｍ」となる。この点Ｍ４，Ｍ５での前記割合（Ｃ／Ｘ）はそれぞれ「８１．１７％」、「７８．２０％」となる。
【００５４】
さらに、前記目標値を「４．１０ｍ／ｓ」に設定した場合には、図８において前記目標値である破線が多項式近似線と交差する点Ｍ６，Ｍ７での幅Ｗがそれぞれ「１０．９７ｍｍ」、「１１．４５ｍｍ」となる。この点Ｍ６，Ｍ７での前記割合（Ｃ／Ｘ）はそれぞれ「８０．５％」、「７９．１４％」となる。
【００５５】
このようなことから、前記Ｘを「３５ｍｍ」に設定した場合、前記幅Ｗは「１１．２０ｍｍ」とすることが最も好ましい。この場合、前記割合（Ｃ／Ｘ）は「７９．８６％」となる。但し、前記幅Ｗは、「１０．５２ｍｍ〜１２．０８ｍｍ」、好ましくは「１０．７４ｍｍ〜１１．７８ｍｍ」、さらに好ましくは「１０．９７ｍｍ〜１１．４５ｍｍ」と幅を持たせることができる。前記幅Ｗを「１０．５２ｍｍ〜１２．０８ｍｍ」とする場合、前記割合（Ｃ／Ｘ）は「７７．３４％〜８１．８％」となり、前記幅Ｗを「１０．７４ｍｍ〜１１．７８ｍｍ」とする場合、前記割合（Ｃ／Ｘ）は「７８．２０％〜８１．１７％」となり、前記幅Ｗを「１０．９７ｍｍ〜１１．４５ｍｍ」とする場合、前記割合（Ｃ／Ｘ）は「７９．１４％〜８０．５％」となる。
【００５６】
ところで、この実施形態では、図４および図５に示しているように、キャビティ４３の周縁をほぼ矩形状にしたうえで、当該周縁における２つの縦辺４３ｃ，４３ｄを直線形状とせずに部分円弧形状にしていて、かつ、この２つの縦辺４３ｃ，４３ｄの曲率をピストン４の外周面の曲率よりも小さくしている。
【００５７】
このような場合には、２つの縦辺４３ｃ，４３ｄの長手方向中央位置Ｐ２における隆起領域４４ｃ，４４ｄの径方向に沿う幅Ｗが、２つの縦辺４３ｃ，４３ｄの長手方向両端位置Ｐ３における隆起領域４４ｃ，４４ｄの径方向に沿う幅Ｗよりも大きくなる。
【００５８】
そこで、２つの縦辺４３ｃ，４３ｄを部分円弧形状にする場合には、当該縦辺４３ｃ，４３ｄの長手方向中央位置Ｐ２における隆起領域４４ｃ，４４ｄの径方向に沿う幅Ｗを、前記数値の最適値または数値範囲に特定することが可能である。
【００５９】
また、２つの縦辺４３ｃ，４３ｄを部分円弧形状にする場合には、前記中央位置Ｐ２における隆起領域４４ｃ，４４ｄの径方向に沿う幅Ｗを前記数値範囲の上限値として、前記位置Ｐ３における隆起領域４４ｃ，４４ｄの径方向に沿う幅Ｗを前記数値範囲の下限値とすることが可能である。
【００６０】
次に、このような構成のピストン４を用いるエンジン１において吸入空気および噴射燃料の流動形態について説明する。
【００６１】
まず、エンジン１の吸気行程で吸入される空気は、吸気ポート３ｂおよびピストン４の頂面の形状を工夫することによって、燃焼室内で例えば図６の矢印で示すような強いタンブル流となる。
【００６２】
この燃焼室内で生成されたタンブル流は、ピストン４の頂面のキャビティ４３によって、図７に示すように、圧縮行程後半まで維持されやすくなる。そして、燃料噴射弁６から噴射される霧状燃料は、キャビティ４３内の立ち上がり壁４５によって点火プラグ５に向かうように巻き上げられることになって前記吸入空気のタンブル流と良好に混合されるようになる。
【００６３】
この実施形態のように、ピストン４の頂面において左右２つの隆起領域４４ｃ，４４ｄの径方向に沿う幅Ｗを特定すれば、吸気行程で生成されるタンブル流が圧縮行程において左右２つの隆起領域４４ｃ，４４ｄに衝突して横渦に変化することを抑制できるようになる。
【００６４】
そのため、タンブル流の流体エネルギーがロスしにくくなるとともに、従来例に比べると、吸気行程で生成されるタンブル流が圧縮行程後半まで維持されやすくなる。これにより、点火時期において前記タンブル流の乱れが強くなって、燃焼速度が向上するようになる。
【００６５】
以上説明したように、本発明の特徴を適用した実施形態では、ピストン４の頂面においてＸに対するＣの割合を特定することにより、左右２つの隆起領域４４ｃ，４４ｄの幅Ｗを間接的に特定している。
【００６６】
これにより、吸気行程で生成されるタンブル流が圧縮行程において横渦に変化することを抑制できるようになる。そのため、点火時期においてタンブル流の乱れが強くなって、燃焼速度が向上するようになる。したがって、この実施形態のピストン４を備えるエンジン１であれば、燃焼効率を向上させることが可能になるので、エンジン１の出力ならびに燃費の向上に貢献できるようになる。
【００６７】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。
【００６８】
（１）上記実施形態では、吸気ポート３ｂの燃焼室寄り開口の手前に段差１０を設けることにより燃焼室内に強いタンブル流を生成させるようにした場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記段差１０を設けないようにすることも可能である。
【００６９】
（２）上記実施形態では、キャビティ４３に立ち上がり壁４５を設けた例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばキャビティ４３の内側に立ち上がり壁４５を設けないようにすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、エンジンに用いられるピストン、特にタンブル流を維持するためのキャビティが頂面に設けられるピストンに好適に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１      エンジン
２ａ    シリンダブロックの気筒
４      ピストン
４ａ    ピストンピン孔
４ｂ    ピストンの中心
５      点火プラグ
６      燃料噴射弁
７      吸気弁
７ａ    吸気弁の傘部
８      排気弁
９      バルブシート（受け座）
１０      段差
４１      吸気側バルブリセス
４２      排気側バルブリセス
４３      ピストンのキャビティ
４３ｃ    キャビティの開口縁の左側の縦辺
４３ｄ    キャビティの開口縁の右側の縦辺
４４ｃ    ピストンの左側の隆起領域
４４ｄ    ピストンの右側の隆起領域
４５      ピストンの立ち上がり壁
３００      ピストンピン孔の中心軸線（横方向）
４００      ピストン２分割仮想線（縦方向）
【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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