(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮行程におけるシリンダ内部でクランク軸方向と実質的に平行な軸回りに旋回するタンブル流を形成するタンブル形成手段を有するエンジンのピストンであって、
冠面の前記クランク軸方向における両端部近傍の領域を前記クランク軸側へ凹ませて形成した凹部と、
前記冠面の中央部と前記凹部との間に設けられ前記冠面の中央部及び前記凹部に対してシリンダヘッド側へ突出するとともに前記クランク軸と直交する平面に実質的に沿って延在する突出部と、
前記タンブル流における前記突出部の突端部に沿って流れる成分をシリンダ軸線方向から見たときに前記凹部側へ偏向させる偏流手段と
を備えることを特徴とするピストン。
【請求項２】
前記タンブル流は、前記冠面の近傍において排気側から吸気側へ流れるものであり、
前記シリンダ軸線方向から見たときに、前記凹部の前記吸気側の端部と前記冠面の中心とを結ぶ直線と、前記冠面の中心を通りかつ前記クランク軸と平行な直線とがなす角度をθとした場合、前記凹部の前記吸気側の端部と前記冠面の中心とを結ぶ直線に対する前記冠面の中心回りにおける角度位置が１／２θ以内である領域に前記偏流手段を配置したこと
を特徴とする請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
前記偏流手段は、前記突出部から前記シリンダヘッド側へ突出しかつ前記クランク軸方向に対して傾斜して配置されたリブ状に形成されること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のピストン。
【請求項４】
前記突出部が前記冠面の平均高さに対してシリンダヘッド側に張り出した領域における容積と、前記凹部が前記冠面の平均高さに対してクランク軸側に張り出した領域における容積とを、実質的に一致させたこと
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のピストン。
【請求項５】
圧縮行程におけるシリンダ内部でクランク軸方向と実質的に平行な軸回りに旋回するタンブル流を形成するタンブル流形成手段を有するエンジンのピストンであって、
冠面の前記クランク軸方向における両端部近傍の領域を前記クランク軸側へ凹ませて形成した凹部と、
前記冠面の中央部と前記凹部との間に設けられ前記冠面の中央部及び前記凹部に対してシリンダヘッド側へ突出するとともに前記クランク軸と直交する平面に実質的に沿って延在する突出部とを備え、
前記突出部が前記冠面の平均高さに対してシリンダヘッド側に張り出した領域における容積と、前記凹部が前記冠面の平均高さに対してクランク軸側に張り出した領域における容積とを、実質的に一致させたこと
を特徴とするピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レシプロエンジンのピストンに関し、特に圧縮比を向上しつつ圧縮行程後期までタンブル流を良好に維持可能なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジン等の火花点火式エンジンにおいては、燃焼速度を向上することによって理想的な等容燃焼からの乖離を示す等容度を改善し、熱効率を高めて出力や燃費を向上させることが要望されている。
燃焼速度を向上するための手法として、点火時期近傍における燃焼室内のガス流動（乱れ）を強化することが知られている。
例えば、吸気ポートの形状等によって、シリンダ内にクランク軸と実質的に平行な軸回りに旋回するタンブル流（縦渦）を発生させるとともに、圧縮上死点近傍でタンブル流を崩壊させることによって、点火栓の周囲に強い乱れを形成することが知られている。
また、ピストンの冠面の中央部に凹型のキャビティを形成することによって、圧縮行程後期までタンブル流を維持し、点火直前における筒内混合気の乱れを強くすることが提案されている。
【０００３】
ピストンの冠面形状等によって、シリンダ内あるいは燃焼室内で所望のガス流動を得る従来技術として、例えば特許文献１には、ピストン冠面の中央部に、吸気バルブと排気バルブとを結ぶスラップ方向に延在する矩形状の底面を有する凹部を形成するとともに、凹部をクランク軸線方向に挟んだ両側に、一対の整流リブを形成することが記載されている。
また、特許文献２には、ピストンの冠面中央部に、シリンダ軸線方向から見たときに三角形状（くさび形状）となるセンタリブを形成し、上死点近傍において点火プラグの近傍からタンブル流を排除することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４３８５１号公報
【特許文献２】特開平  ８−  １４０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
オットーサイクル等のエンジンの理論熱効率は圧縮比に依存するため、良好な熱効率を得るためには圧縮比をある程度高く設定する必要がある。
しかし、上述したように、タンブル流を保存、維持するため、ピストンの冠面を凹ませてキャビティを形成した場合、ピストンが上死点にあるときの燃焼室容積が増加して圧縮比を向上し難い傾向となる。
このため、キャビティを形成しない場合に対して圧縮比を維持し、あるいは向上するためには、冠面におけるキャビティ以外の部分をシリンダヘッド側へ突出させる（嵩上げする）必要が生じる。
従来、このような目的で、冠面のクランク軸線方向における両端部において、冠面の平均高さに対してシリンダヘッド側へ張り出すよう形成された突出部を設けることが提案されている。
【０００６】
しかし、このような冠面形状とした場合、圧縮行程後期に突出部とシリンダヘッドとの隙間が狭小となった際に、ここから噴出する気流（スキッシュ流）がボア中央側へ流入し、タンブル流と干渉してこれを弱めてしまう場合がある。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、圧縮比を向上しつつ圧縮行程後期までタンブル流を良好に維持可能なピストンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、圧縮行程におけるシリンダ内部でクランク軸方向と実質的に平行な軸回りに旋回するタンブル流を形成するタンブル形成手段を有するエンジンのピストンであって、冠面の前記クランク軸方向における両端部近傍の領域を前記クランク軸側へ凹ませて形成した凹部と、前記冠面の中央部と前記凹部との間に設けられ前記冠面の中央部及び前記凹部に対してシリンダヘッド側へ突出するとともに前記クランク軸と直交する平面に実質的に沿って延在する突出部と、前記タンブル流における前記突出部の突端部に沿って流れる成分をシリンダ軸線方向から見たときに前記凹部側へ偏向させる偏流手段とを備えることを特徴とするピストンである。
これによれば、シリンダヘッドに凹部状に形成される燃焼室凹部と突出部とが近接した際に形成される隙間にタンブル流の一部が挟み込まれて形成されるスキッシュ流を、偏流手段によって凹部内へ導入することによって、スキッシュ流がシリンダ中心側（ボア内径側）へ噴出してタンブル流の主流と干渉することが防止され、ピストンが圧縮上死点近傍に到達するまでタンブル流を良好に維持することができる。
これによって、突出部を形成して圧縮比を向上したピストンにおいても、点火時における燃焼室内のガス流動（乱れ）を強化し、燃焼速度を高めて熱効率を向上し、出力、燃費を改善することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記タンブル流は、前記冠面の近傍において排気側から吸気側へ流れるものであり、前記シリンダ軸線方向から見たときに、前記凹部の前記吸気側の端部と前記冠面の中心とを結ぶ直線と、前記冠面の中心を通りかつ前記クランク軸と平行な直線とがなす角度をθとした場合、前記凹部の前記吸気側の端部と前記冠面の中心とを結ぶ直線に対する前記冠面の中心回りにおける角度位置が１／２θ以内である領域に前記偏流手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載のピストンである。
これによれば、タンブル流の影響によって突出部に沿って排気側から吸気側へ流れるよう形成されるスキッシュ流の大部分を、効率よく凹部側へ偏向させることができる。
また、凹部側へ偏向させたスキッシュ流が再び燃焼室の中央側へ流入することを防止できる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記偏流手段は、前記突出部から前記シリンダヘッド側へ突出しかつ前記クランク軸方向に対して傾斜して配置されたリブ状に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のピストンである。
これによれば、簡単な構成によって確実に上述した効果を得ることができる。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記突出部が前記冠面の平均高さに対してシリンダヘッド側に張り出した領域における容積と、前記凹部が前記冠面の平均高さに対してクランク軸側に張り出した領域における容積とを、実質的に一致させたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のピストンである。
これによれば、突出部に起因して形成されるスキッシュ流の大部分を凹部内で吸収することが可能であるとともに、シリンダ中央部で形成されるタンブル流の主流が凹部内へ引き込まれることがなく、上述した効果をより促進することができる。
【００１１】
請求項５に係る発明は、圧縮行程におけるシリンダ内部でクランク軸方向と実質的に平行な軸回りに旋回するタンブル流を形成するタンブル流形成手段を有するエンジンのピストンであって、冠面の前記クランク軸方向における両端部近傍の領域を前記クランク軸側へ凹ませて形成した凹部と、前記冠面の中央部と前記凹部との間に設けられ前記冠面の中央部及び前記凹部に対してシリンダヘッド側へ突出するとともに前記クランク軸と直交する平面に実質的に沿って延在する突出部とを備え、前記突出部が前記冠面の平均高さに対してシリンダヘッド側に張り出した領域における容積と、前記凹部が前記冠面の平均高さに対してクランク軸側に張り出した領域における容積とを、実質的に一致させたことを特徴とするピストンである。
これによれば、シリンダヘッドに形成される燃焼室凹部と突出部との隙間にタンブル流の一部が挟み込まれて噴出するスキッシュ流を凹部内へ導入することによって、スキッシュ流がシリンダ中心側へ噴出してタンブル流と干渉することが防止され、タンブル流を圧縮上死点近傍まで良好に維持することができる。
また、突出部に起因して形成されるスキッシュ流の大部分を凹部内で吸収することが可能であるとともに、中央部で形成されるタンブル流の主流が凹部内へ引き込まれることがなく、上述した効果をより促進することができる。
これによって、突出部を形成して圧縮比を向上したピストンにおいても、点火時における燃焼室内のガス流動（乱れ）を強化し、燃焼速度を向上して熱効率、出力、燃費を改善することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、圧縮比を向上しつつ圧縮行程後期までタンブル流を良好に維持可能なピストンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の比較例であるピストンの冠面形状及びこのピストンを有するエンジンの燃焼室形状を示す図である。
【図２】比較例における圧縮行程でのシリンダ内ガス流動の時系列変化を模式的に示す図である。
【図３】本発明を適用したピストンの実施例１の冠面形状及びこのピストンを有するエンジンの燃焼室形状を示す図である。
【図４】実施例１のピストンを有するエンジンの燃焼室形状の拡大図である。
【図５】実施例１のピストンを有するエンジンにおける圧縮行程でのシリンダ内ガス流動の時系列変化を模式的に示す図である。
【図６】実施例１のピストンにおける凹部の底面高さを変化させた状態を模式的に示す図である。
【図７】本発明を適用したピストンの実施例２の冠面形状及びこのピストンを有するエンジンの燃焼室形状を示す図である。
【図８】実施例２のピストンを有するエンジンにおける圧縮行程でのシリンダ内ガス流動の時系列変化を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、圧縮比を向上しつつ圧縮行程後期までタンブル流を良好に維持可能なピストンを提供する課題を、ピストン冠面におけるクランク軸方向両端部に凹部及び突出部を形成するとともに、突出部の突端部に沿って流れるスキッシュ流を、凹部側へ偏向させる偏流手段を設けることによって解決した。
また、ピストン冠面におけるクランク軸方向両端部に凹部及び突出部を形成するとともに、凹部と突出部が平均冠面高さから下方、上方へそれぞれ張り出した領域の容積を実質的に一致させることによって解決した。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明を適用したピストンの実施例１について説明する。
先ず、実施例１のピストンの説明に先立ち、本発明の比較例であるピストンについて説明する。
比較例のピストンは、例えば、乗用車等の自動車の走行用動力源として用いられるガソリン筒内燃料噴射（直噴）エンジンに用いられるものである。
エンジンは、気筒あたり吸気２バルブ、排気２バルブを所定のバルブ挟角で配列して構成されたペントルーフ型の燃焼室を有する。
燃焼室は、シリンダヘッドのシリンダブロック側の面部を凹ませて形成した燃焼室凹部２００、ピストンの冠面１００、及び、シリンダ内周面の一部によって囲まれた空間部である。
燃焼室凹部２００は、その中央部（シリンダ軸心付近）に電極部分が配置された図示しない点火栓（スパークプラグ）を有する。
また、燃焼室凹部２００は、一対の吸気ポートの間隔から、ノズル部が燃焼室凹部２００内に挿入されたマルチホールの図示しない直噴インジェクタを有する。
直噴インジェクタは、圧縮行程後期において、ピストンの冠面１００Ａに向けてビーム状の燃料噴霧を放射状に複数噴出する。
【００１６】
図１は、比較例のピストンの冠面形状及びこのピストンを有するエンジンの燃焼室形状を示す図である。
図１（ａ）は、比較例のピストンの冠面をシリンダ軸線（シリンダ中心軸）方向から見た図である。
図１（ｂ）は、比較例のピストンが上死点近傍にあるときの燃焼室形状の断面図であって、図１（ａ）のｂ−ｂ部断面に相当するものである。（後述する図３，７において同じ）
【００１７】
比較例のピストンは、例えばアルミニウム系合金を鋳造又は鍛造することによって概ねの形状を形成した後、所定の機械加工やスカート面のコーティング処理を施すことによって形成されている。
冠面１００は、ピストンにおけるシリンダヘッドと対向する側の端面であって、実質的にシリンダ軸線と直交する平面にほぼ沿って形成された円盤状に形成されている。
冠面１００は、シリンダヘッドに形成された燃焼室凹部２００等と協働して、混合気が点火され燃焼する燃焼室の壁面の一部を構成する。
冠面１００は、ピストン本体と一体に形成されたキャビティ１１０、吸気バルブリセス１２０、排気バルブリセス１３０、突出部１４０等を有して構成されている。
【００１８】
キャビティ１１０は、冠面１００の中央部を凹ませて形成された凹部である。
キャビティ１１０は、吸気ポート２１０からシリンダ内に燃焼用空気（新気）が流入する際に、シリンダ内に形成されるタンブル流（縦渦）Ｔ（図２参照）を維持、強化する機能を有する。
キャビティ１１０は、シリンダ軸線方向から見たときに、クランク軸方向にほぼ沿った長軸を有する長円状に形成されている。
【００１９】
吸気バルブリセス１２０、排気バルブリセス１３０は、吸気ポート２１０及び図示しない排気ポートを、所定のバルブタイミングで開閉する吸気バルブ、排気バルブの弁体部分との干渉を防止する目的で形成された凹部である。
吸気バルブリセス１２０、排気バルブリセス１３０は、冠面１００における吸気側、排気側の領域に、例えば一対ずつ配置されている。
【００２０】
突出部１４０は、燃焼室容量を縮小してエンジンの圧縮比を向上する目的で、冠面１００のクランク軸方向における両端部の領域を、シリンダヘッド側へ突出させて形成した部分である。
突出部１４０の表面は、ピストンが圧縮上死点にあるときに、燃焼室凹部２００の表面と、狭小な隙間を介して対向して配置されている。
【００２１】
図２は、比較例における圧縮行程でのシリンダ内ガス流動の時系列変化を模式的に示す図である。
図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、シリンダの模式的透視斜視図であって、圧縮工程初期の状態から圧縮行程終了時（圧縮上死点）の状態までを時系列で示すものである。
図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、シリンダ軸心方向から見た模式図であって、圧縮工程初期の状態から圧縮上死点の状態までを時系列で示しており、上述した図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）にそれぞれ対応するタイミングでの状態を示すものである。
【００２２】
燃焼室凹部２００には、燃焼用空気（新気）を導入する流路である吸気ポート２１０が接続されている。
吸気ポート２１０は、クランク軸方向に沿って例えば一対が設けられている。
吸気ポート２１０の燃焼室凹部２００側の端部は、図示しない吸気バルブによって、所定のバルブタイミングで開閉される。
【００２３】
吸気ポート２１０は、流路断面や湾曲等の形状、燃焼室に対する接続角度、流路内部の仕切壁、流路内部の一部を閉塞するタンブル制御弁等の設定によって、シリンダ内に吸入される新気（燃焼用空気）に、クランク軸と実質的に平行な軸回りに旋回する気流であるタンブル流Ｔを形成する。
吸気ポート２１０は、本発明にいうタンブル形成手段として機能する。
タンブル流Ｔは、シリンダ軸線方向から見たときに、シリンダヘッド側においては、吸気ポートが設けられた側（以下「吸気側」と称する）から排気ポートが設けられた側（以下「排気側」と称する）へ流れ、ピストン側においては、排気側から吸気側に流れる方向となっている。
【００２４】
圧縮行程が開始されて吸気バルブが閉じ、ピストンが図２（Ａ）、図２（ａ）に示す下死点近傍の状態から、上死点側へ変位を開始すると、タンブル流Ｔは、図２（Ｂ）、図２（ｂ）に示すように、旋回を維持しつつ、シリンダ軸線方向に圧縮されて押し潰される。
【００２５】
その後、ピストンがさらに変位して突出部１４０の表面が燃焼室凹部２００の表面と近接すると、図２（ｃ）に示すように、これらの間の領域に挟み込まれたタンブル流Ｔの一部がシリンダ内径側へ噴出し、スキッシュ流Ｓｑが形成される。
スキッシュ流Ｓｑがタンブル流Ｔの主流に干渉すると、タンブル流Ｔが弱まるとともにシリンダ軸線に対して倒れ、最終的には図２（Ｄ）、図２（ｄ）に示すように、シリンダ軸線と実質的に並行な軸回りに旋回する横渦であるスワール流Ｓｗとなる。
このように、点火直前のシリンダ内ガス流動において、スワール流Ｓｗが主となると、点火時期における乱れが弱くなり、強いタンブル流Ｔを維持できた場合に対して燃焼速度の点では不利となる。
燃焼速度が低くなると、等容度が低下して熱効率が低くなり、出力、燃費とも悪化してしまう。
【００２６】
次に、本発明を適用したピストンの実施例１について説明する。
以下説明する実施例１，２において、従前の比較例、実施例と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図３は、本発明を適用したピストンの実施例１の冠面形状及びこのピストンを有するエンジンの燃焼室形状を示す図である。
【００２７】
実施例１のピストンは、比較例のピストンの突出部１４０に代えて、以下説明する凹部１５０、突出部１６０、リブ１７０を形成した冠面１００Ａを有するものである。
凹部１５０は、冠面１００Ａにおけるクランク軸方向の両端部の領域を、冠面１００Ａの平均高さに対してクランク軸側に段状に凹ませて形成されている。
凹部１５０の底面部は、シリンダ軸線と直交する平面にほぼ沿った平面状に形成されている。
【００２８】
突出部１６０は、冠面１００Ａにおける凹部１５０と、キャビティ１１０を含む中央部の領域とを区画するようこれらの間に配置され、冠面１００Ａの平均高さに対してシリンダヘッド側へ突出して形成された部分である。
図３（ａ）に示すように、突出部１６０は、シリンダ軸線方向から見たときに、クランク軸と直交する平面にほぼ沿って延在するリブ状に形成されている。
突出部１６０のシリンダヘッド側の端面は、実質的にシリンダ軸線と直交する平面に沿って平坦に形成されている。
冠面１００Ａをシリンダ軸線方向から見たときに、凹部１５０及び突出部１６０が占める領域の位置、形状、及び、面積は、比較例において突出部１４０が占める領域と実質的に同等に設定されている。
【００２９】
リブ１７０は、突出部１６０の突端部端面（シリンダヘッドと対向する面）に沿って排気側から吸気側へ流れる気流を、クランク軸方向における外側（凹部１５０側）へ偏向させる偏流手段である。
リブ１７０は、突出部１６０の突端部端面（シリンダヘッド側の端面）から突出して形成された平板状の部材である。
リブ１７０は、図３（ａ）に示すように、シリンダ軸線方向から見たときに、冠面１００の中央側の端部に対して、凹部１５０側の端部が、吸気側（図３（ａ）における上方）となるように、クランク軸線に対して傾斜して配置されている。
【００３０】
また、図３（ａ）に示すように、シリンダ軸線方向から見て、冠面１００Ａの中心Ｏと凹部１５０の吸気側の端部１５１を結ぶ直線Ｌ１と、中心Ｏを通りクランク軸線と平行な直線Ｌ２とがなす角度をθとした場合、リブ１７０は、その全部が、直線Ｌ１に対して、中心Ｏ回りにおける角度位置が１／２θ以内となる領域の内部に配置されている。
【００３１】
図４は、実施例１のピストンを有するエンジンの燃焼室形状の拡大図である。
図４は、図３（ｂ）を拡大したものである。なお、図４においては、リブ１７０は図示を省略している（後述する図６において同じ）。
図３（ａ）に示すように、シリンダ軸線方向から見たときの突出部１６０の面積をＡ１、凹部１５０の面積をＡ２とする。
また、図４に示すように、ピストンの冠面１００におけるシリンダ軸線方向の平均高さ（以下「冠面平均高さ」と称する）に対する突出部１６０の突端部の高さ（突出量）をｈ１、凹部１５０の底面部の高さ（引込み量）をｈ２とする。
このとき、以下の示す式１に示す関係を充足することが好ましい。
ｈ２≒Ａ１／Ａ２×ｈ１  ・・・（式１）
式１は、冠面平均高さに対して突出部１６０がシリンダヘッド側へ張り出した部分の容積と、冠面平均高さに対して凹部１５０がクランク軸側へ張り出した（凹んだ）部分の容積とが実質的に一致することを意味する。
【００３２】
図５は、実施例１のピストンを有するエンジンにおける圧縮行程でのシリンダ内ガス流動の時系列変化を模式的に示す図である。
図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、シリンダ軸線方向から見た模式図であって、比較例における図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に相当するタイミングの状態を示している。
図５に示すように、実施例１においては、図２（ｃ）において突出部１６０の突端部と燃焼室凹部２００との隙間が小さくなってスキッシュ流Ｓｑが発生したときに、突端部１６０の端面に沿って排気側から吸気側へ進行するスキッシュ流Ｓｑがリブ１７０に衝突し、スキッシュ流Ｓｑの主流は凹部１５０側へ偏向する。
偏向したスキッシュ流Ｓｑは、凹部１５０内に収容され、凹部１５０の内部において比較的小規模なタンブル流Ｔｒを形成する。
このタンブル流Ｔｒを形成する混合気は、点火時期においては突出部１６０によって燃焼室の中央部からは実質的に隔離されており、エンジンの膨張行程初期においてシリンダ中央側からの火炎伝播により燃焼する。
【００３３】
このため、シリンダ中央部で形成されるタンブル流Ｔは、突出部１６０に起因するスキッシュ流Ｓｑの影響を実質的に受けることがなく、ピストンが圧縮上死点近傍に到達するまで維持、保存され、点火時期においてはタンブル流Ｔが潰されることによって、燃焼速度の向上に有効である強力な乱れが形成される。
【００３４】
図６は、実施例１のピストンにおける凹部の底面高さを変化させた状態を模式的に示す図である。
図６（ａ）は、実施例１のピストンを有するエンジンの圧縮上死点付近における燃焼室形状を示している。
図６（ｂ）、図６（ｃ）は、実施例１のピストンに対して、凹部１５０の高さｈ２を、それぞれ小さくしたもの、大きくしたものを示している。
【００３５】
図６（ｂ）の冠面１００Ｃのように、凹部１５０の高さｈ２を小さく（浅く）し、凹部１５０の容量を小さくした場合、突出部１６０の突端部から噴出するスキッシュ流Ｓｑを凹部１５０の内部で十分に収容することができず、スキッシュ流Ｓｑの一部がシリンダ中央側へ噴出してタンブル流Ｔと干渉し、タンブル流Ｔを弱くしてしまう。
【００３６】
一方、図６（ｃ）の冠面１００Ｄのように、凹部１５０の高さｈ２を大きく（深く）し、凹部１５０の容量を大きくした場合、突出部１６０の突端部から噴出するスキッシュ流Ｓｑを凹部１５０に収容することは可能であるが、シリンダ中央側のタンブル流Ｔの一部まで凹部１５０内に引き込まれ、タンブル流Ｔが弱くなって点火時期における燃焼室中央部の乱れが弱くなってしまう。
【００３７】
これに対し、図６（ａ）に示す実施例１によれば、突出部１６０によって燃焼室内のガスが押し退けられる容積と、凹部１５０がガスを収容可能な容積とを実質的に同等に設定することによって、突出部１６０の突端部に形成されるスキッシュ流Ｓｑの実質的に全てを凹部１５０に収容してタンブル流Ｔの主流への干渉を防止するとともに、シリンダ中央部のタンブル流Ｔが凹部１５０側へ引き込まれることを防止して、点火時期における燃焼室中央部での筒内ガスの乱れを最大化することができる。
【００３８】
以上説明したように、実施例１によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）シリンダヘッドに形成される燃焼室凹部２００と突出部１６０との隙間から噴出するスキッシュ流Ｓｑを、リブ１７０で偏向させて凹部１５０内へ導入することによって、スキッシュ流Ｓｑがシリンダ中心側へ噴出してタンブル流Ｔと干渉することが防止され、タンブル流Ｔを圧縮上死点近傍まで良好に維持することができる。
これによって、突出部１６０を形成して圧縮比を向上したピストンにおいても、点火時における燃焼室内のガス流動（乱れ）を強化し、燃焼速度を高めて熱効率を向上し、出力、燃費を改善することができる。
（２）リブ１７０を凹部１５０の吸気側の端部に近接して配置したことによって、突出部１６０の突端部近傍に形成されるスキッシュ流Ｓｑの大部分を、効率よく凹部１５０側へ偏向させることができる。
また、凹部１５０側へ流入したスキッシュ流Ｓｑが、再び燃焼室中央側に戻ることを防止できる。
（３）突出部１６０の突端部端面から突出した平板上のリブ１７０を用いてスキッシュ流Ｓｑを凹部１５０側へ偏向させることによって、簡単な構成によって確実に上述した効果を得ることができる。
（４）ピストンの冠面平均高さに対して突出部１６０が突出している部分の容積と、冠面平均高さに対して凹部１５０が凹んでいる部分の容積とを実質的に一致させたことによって、突出部１６０に起因して形成されるスキッシュ流Ｓｑの大部分を凹部１５０内で吸収することが可能であるとともに、シリンダ中央部で形成されるタンブル流Ｔが凹部１５０内へ引き込まれることがなく、上述した効果をより促進することができる。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明を適用したピストンの実施例２について説明する。
図７は、実施例２のピストンの冠面形状及びこのピストンを有するエンジンの燃焼室形状を示す図である。
実施例２のピストンは、冠面１００Ｂにおいて、実施例１のピストンからリブ１７０を除去した以外は、実質的に同様に構成されている。
【００４０】
図８は、実施例２のピストンを有するエンジンにおける圧縮行程でのシリンダ内ガス流動の時系列変化を模式的に示す図である。
実施例２のピストンにおいても、凹部１５０の容積を、上述した式１を充足するよう適切に設定し、突出部１６０に起因して発生するスキッシュ流Ｓｑを凹部１５０側へ導入することによって、実施例１のような偏流手段を設けることができない場合であっても、シリンダ中央部におけるタンブル流Ｔがスキッシュ流Ｓｑによって崩壊することを防止し、燃焼室内の乱れを強化して熱効率、出力、燃費を改善することができる。
【００４１】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）ピストン及びピストンが設けられるエンジンの構成は、上述した実施例に限定されず、適宜変更することができる。
（２）ピストンの冠面形状は、適宜変更することが可能である。例えば、実施例１の偏流手段は、突出部の突端部から突き出した平坦なリブ状に形成されているが、気流を変更させる面部を凹曲面状に湾曲させてもよい。
また、リブ状の構成に限らず、突出部の突端部を排気側に対して吸気側が突出した段状に形成し、段差部分に形成される面部を用いて気流を偏向させてもよい。
（３）ピストン冠面に、実施例のようなタンブル流保持用のキャビティ以外の凹部や凸部を形成してもよい。例えば、直噴インジェクタから噴出された燃料噴霧を点火栓側へ巻き上げるための凹部（ステップ）をキャビティに代えて、あるいは、キャビティとともに形成してもよい。
（４）実施例において、エンジンは例えばサイドインジェクタ構成のガソリン直噴エンジンであったが、本発明はセンターインジェクタ構成の直噴エンジンや、ポート噴射を行うエンジン、さらに、ポート噴射と直噴とを併用するエンジンにも適用することができる。
さらに、ガソリンエンジンに限らず、他の燃料を用いる火花点火式エンジンにも適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１００    冠面（比較例）            １００Ａ  冠面（実施例１）
１００Ｂ  冠面（実施例２）          １１０    キャビティ
１２０    吸気バルブリセス          １３０    排気バルブリセス
１４０    突出部                    １５０    凹部
１６０    突出部                    １７０    リブ
２００    燃焼室
Ｔ    タンブル流                  Ｔｒ    タンブル流
Ｓｑ    スキッシュ流                Ｓｗ    スワール流
【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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