(57)【要約】【課題】吸気側のみエンドガス冷却量を大きくしてノッキングを抑制しつつ機関出力を向上させる。【解決手段】シリンダヘッド１を、スティール系材料で形成されたシリンダブロック２より熱伝導率が高いアルミ系材料で形成し、シリンダヘッド１とシリンダブロック２の接合面が、排気バルブ６側から吸気バルブ５側に向かって、クランクシャフトに近づく方向に傾斜させて、上死点付近でピストン３頂部周壁を、吸気側でシリンダヘッド１周壁に対向させ、排気側でシリンダブロック２周壁に対向させ、かつ、ピストン３頂部周壁と対向する吸気側のシリンダヘッド１周壁を排気側のシリンダブロック２周壁より外側に膨らませて形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドを、シリンダブロックより熱伝導率が高い材料で形成すると共に、
前記シリンダヘッド及びシリンダブロックを、上死点付近でピストン頂部周壁が、吸気側でシリンダヘッド周壁に対向し、排気側でシリンダブロック周壁に対向するように形成したことを特徴とする内燃機関の燃焼室構造。
【請求項２】
シリンダヘッドに形成される燃焼室頂壁が円錐状であり、前記ピストン頂部周壁と対向する吸気側のシリンダヘッド周壁を排気側のシリンダブロック周壁より外側に膨らませて形成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項３】
シリンダヘッドとシリンダブロックの接合面が、排気バルブ側から吸気バルブ側に向かって、クランクシャフトに近づく方向に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項４】
上死点付近において、ピストンとシリンダヘッド及びシリンダブロックとで形成される燃焼室のシリンダ中心軸と直交する断面形状が卵形であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項５】
シリンダヘッドがアルミ系材料、シリンダブロックがスティール系材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つ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し、特に、ノッキングを防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、シリンダヘッド底壁に設けた凹部に吸気バルブ、点火プラグを設置し、排気側の燃焼室下面に沿ってスキッシュを形成し、前記凹部のコンパクトな燃焼室にエンドガスを押し込み、吸・排気バルブのオーバーラップ時に、燃焼室内の混合気が排気側に抜けることを抑制する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平４−３２１７１４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のものは、燃焼室内の燃料／空気の混合や乱流強化に着目しているが、温度上からノッキング防止を手当てするものではない。このため、ノッキングは、火炎伝播の遅い吸気側で発生し、かつ、燃焼室温度の影響が大きいが、特許文献１等のように温度対策を施していないものでは、燃焼室が高温になるため、ノッキングを十分抑制できるものではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このため、本発明は、
シリンダヘッドを、シリンダブロックより熱伝導率が高い材料で形成すると共に、
前記シリンダヘッド及びシリンダブロックを、上死点付近でピストン頂部周壁が、吸気側でシリンダヘッド周壁に対向し、排気側でシリンダブロック周壁に対向するように形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
吸気側は排気側より低温であるため火炎伝播速度が遅いため、吸気側のエンドガス中を火炎が通過する時間が長引き、その間に自発火してノッキングを発生する傾向が大きい。
本発明では、上死点付近で吸気側のピストン頂部周壁とシリンダヘッド周壁との間に溜まるエンドガスから熱伝導率が高い材料で形成されたシリンダヘッドへの放熱量を大きくすることができるので、該エンドガスが効率よく冷却されて、ノッキングの発生を抑制することができる。
【０００６】
一方、ノッキングが発生しにくい排気側のピストン頂部周壁とシリンダヘッド周壁との間に溜まるエンドガスは、シリンダヘッドより熱伝導率が低い材料で形成されたシリンダブロックへの放熱を抑制できるので、必要以上の放熱冷却を抑制して熱効率の低下を最小限に留めることができる。
これにより、上記ノッキング抑制機能の向上とあいまって機関の最高出力を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る火花点火式内燃機関の全体システムを示す。
内燃機関は、シリンダヘッド１、シリンダブロック２、及びピストン３から画成される燃焼室４を有し、吸気バルブ５を介して吸気ポート７から新気を導入する。
燃焼室４は、シリンダヘッド１に形成される頂壁が円錐状をなす、いわゆるペントルーフ型に形成される。
【０００８】
吸気ポート７には、燃料噴射弁９が燃焼室４を臨んで配置され、噴射された燃料は新気と混合しながら燃焼室４内に吸入され、燃焼に適した可燃混合気を形成する。そして、燃焼室４内に形成された混合気は、点火プラグ１０により点火・燃焼され、排気バルブ６を介して排気ポート８から排出される。
内燃機関の運転状態は、エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」と称する）１１によって統合的に制御される。ＥＣＵ１１には、アクセル開度センサ１２、水温センサ１３、及びクランク角センサ１４等から各種信号が入力され、これらの信号に基づいてＥＣＵ１１の内部で必要な処理・演算を行い、燃料噴射弁９、点火プラグ１０等を制御する。
【０００９】
図２は、本発明に係る燃焼室構造の詳細を示す。
前記シリンダヘッド１は、アルミ系材料（アルミ合金）で形成され、シリンダブロック２は、スティール系材料で形成されている。なお、周知のようにアルミ系材料は、スティール系材料と比較して、熱伝導率が高い。
また、シリンダヘッド１とシリンダブロック２の接合面が、排気バルブ６側から吸気バルブ５側に向かって、クランクシャフトに近づく方向に傾斜して形成されている。
【００１０】
そして、上記接合面の傾斜により、吸気バルブ側のシリンダヘッド１周壁は、排気側より下方に延びて形成され、上死点付近でピストン３の頂部周壁に対向し、排気側のシリンダヘッド１周壁は、上死点でも略ピストン３の頂面より上方にあって、上死点付近で排気側のピストン３の周壁は、シリンダブロック２の周壁に対向する。
また、上記吸気バルブ側のシリンダヘッド周壁を、排気バルブ側のシリンダヘッド周壁より外側に膨らませて形成する。
【００１１】
具体的には、図（Ｂ）に示すように、上死点付近においてシリンダヘッド１、シリンダブロック２及びピストン３で画成される燃焼室４のシリンダ中心軸と直交する断面が、排気側の径より吸気側の径が大きい卵形をなすように形成する。
次に、上記構造を有する燃焼室の作用を説明する。
上述したように、吸気側は排気側より低温のため火炎伝播速度が遅く、エンドガス中を火炎が通過する時間が長引き、その間に自発火してノッキングを発生する傾向が大きい。
【００１２】
しかし、吸気側のエンドガスは、ピストン３の頂部周壁とシリンダヘッド１の周壁との間に溜まるため、排気側に比較して熱伝導率が高いアルミ系材料で形成されたシリンダヘッド１周壁からの放熱量を大きくすることができ、エンドガスを効率よく冷却することができるので、ノッキングの発生を抑制できる。
一方、ノッキングが発生しにくい排気側では、ピストン３の頂部周壁とシリンダヘッド１の周壁との間に溜まるエンドガスは、シリンダヘッド１より熱伝導率が低いスティール系材料で形成されたシリンダブロック２への放熱・冷却を抑制できるので、熱効率の低下を最小限に留めることができる。
【００１３】
そして、このように、必要最小限の放熱・冷却によってノッキング抑制機能を高めることにより、ノッキング制御時における点火時期進角限界を最大限拡張して機関の最高出力を高めることができる。
また、吸気側では、ピストン頂部周壁がシリンダブロックとシリンダヘッドの接合面を跨ぐことになるが、本実施形態のように一般的なペントルーフ型の燃焼室４においては、シリンダヘッドのシリンダブロックへの組み付け位置の接合面に沿ったバラツキにより、ピストン頂壁エッジ部分が燃焼室頂壁と接触ないし極接近する可能性があり、その場合、機関運転時にピストンの首振りモーションによってピストンとシリンダヘッドとが干渉して、かじりを発生してしまう。
【００１４】
そこで、本実施形態では、ピストン３の頂部周壁と対向する吸気側のシリンダヘッド１周壁を排気側のシリンダブロック１周壁より外側に膨らませて形成している。
これにより、組み付けバラツキがあっても、ピストン３頂壁エッジ部分と燃焼室４頂壁との間に十分な隙間が与えられるので、ピストン３の首振りモーションによるピストン３とシリンダヘッド１の干渉を回避でき、かじりの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る火花点火式内燃機関の全体システムの構成図
【図２】実施形態の燃焼室構造の詳細及び燃焼室の横断面形状を示す図
【符号の説明】
【００１６】
１   シリンダヘッド
２   シリンダブロック
３   ピストン
４   燃焼室
５   吸気バルブ
６   排気バルブ
９   燃料噴射弁
１０   点火プラグ
【図１】
2008095576.tif 000003
【図２】
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