(57)【要約】【課題】吸気バルブのリフト量で吸入空気量を制御する内燃機関において、リフト量が極小さいときに生成されるタンブル流の減衰を抑制し、安定した燃焼性を確保する。【解決手段】ピストン冠面８ａに、吸気バルブ５Ａ，５Ｂの中心軸下方と、該吸気バルブ５Ａ，５Ｂに隣接する排気バルブ（６Ａ，６Ｂ）の中心軸下方とを通り、それぞれ中央部がシリンダ壁１１側に膨らむ円弧状の２本の突条８Ａ，８Ｂを形成する。これにより、シリンダ壁１１側から流入した流れと、２個の吸気バルブ５Ａ，５Ｂの間から流入した流れが、ピストン冠面８ａ上に設けた突条８Ａ，８Ｂに当たって上方に流れ方向を変えることで衝突による減衰を回避でき、流動を保存する。【選択図】図４
2008267303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒毎に、２個の吸気バルブと２個の排気バルブを備えた内燃機関の燃焼室構造において、
ピストン冠面に、各吸気バルブと隣接する排気バルブを結ぶ方向に、２本の突条を設けたことを特徴とする内燃機関の燃焼室構造。
【請求項２】
前記２本の突条は、相互の間隔が吸気バルブ側から排気バルブ側に向かって狭められて形成されている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】
前記２本の突条は、吸気バルブの中心軸下方と、該吸気バルブに隣接する排気バルブの中心軸下方とを通るように形成され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】
２本の突条は、それぞれ中央部がシリンダ壁側に膨らむ形状に形成され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】
２本の突条は、円弧状に形成されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項６】
ピストン冠面の、２本の突条の間及び各突条と隣接するシリンダ壁との間の部分が、それぞれ下に凹む湾曲面に形成されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項７】
ピストン冠面に、２個の吸気バルブの間と、２個の排気バルブの間とを結ぶ方向に直線状の突条を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項６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、燃焼室内の吸気流動を保存（減衰を抑制）して燃焼安定性を良好に維持する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃焼室内に生成されるタンブル流を保存するため、ピストン冠面に、クランク軸線と平行な中心軸線を持つ円筒面からなる凹部（キャビティ）を形成した技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１１３７１６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電磁弁等の可変動弁システムを用いてアイドルなど吸入空気量が小さい運転領域で、ミラーサイクルによるポンピングロス低減運転を行ったような場合、極めて小リフトのバルブリフト特性となるため、吸気の流動は、燃焼室壁面に沿った流れとなり、シリンダ壁面に沿った流れと、２個の吸気バルブ間から下方へ向かう流れがピストン冠面で衝突して減衰してしまい、特許文献１等の従来の吸気流動保存用のピストン冠面形状では、吸気流動を保存できず、良好な燃焼性が得られなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このため、本発明は、
気筒毎に、２個の吸気バルブと２個の排気バルブを備えた内燃機関の燃焼室構造において、
ピストン冠面に、各吸気バルブと隣接する排気バルブを結ぶ方向に、２本の突条を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
極めて小リフトのバルブリフト特性で運転した場合でも、吸気ポートから吸気バルブを介して燃焼室内に流入するシリンダ壁面に沿った流れと、２個の吸気バルブ間から下方へ向かう流れが、共に、突条に当たると燃焼室上方に向かう流れとなって、衝突を回避しつつ流動の減衰が抑制されて保存機能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００７】
図１及び図２は、本発明の一実施形態を示す直噴火花点火式内燃機関（以下エンジンという）の要部縦断面図及び横断面図である。
【０００８】
エンジンのシリンダ壁１１とピストン８との間に形成される燃焼室１には、その上面（シリンダヘッド）側の略中央部に点火プラグ２が配置されている。そして、点火プラグ２を囲むように、２本ずつ吸気ポート３Ａ，３Ｂ及び排気ポート４Ａ，４Ｂが開口し、それぞれに吸気バルブ５Ａ，５Ｂ及び排気バルブ６Ａ，６Ｂが装着されている。
【０００９】
燃料噴射弁７は、吸気ポート３Ａ，３Ｂ間に設置され、燃焼室１の吸気バルブ５Ａ，５Ｂ側の側部に斜め下向きに配置され、複数形成された各噴孔から、それぞれ所定の方向を指向して燃焼室１中心部側に燃料を噴射するようになっている。
【００１０】
前記吸気バルブ５Ａ，５Ｂ及び排気バルブ６Ａ，６Ｂ（または吸気バルブ５Ａ，５Ｂのみ）は、弁駆動装置２０により開閉タイミング及びリフト量を、電子制御されるように構成されている。
【００１１】
前記ピストン冠面８ａに、吸気バルブ５Ａと排気バルブ６Ａとを結ぶ方向および吸気バルブ５Ｂと排気バルブ６Ｂとを結ぶ方向に、２本の突条８Ａ，８Ｂが形成される。
【００１２】
より詳細には、２本の突条８Ａ，８Ｂは、各吸気バルブ５Ａ，５Ｂの中心軸下方と、該吸気バルブ５Ａ，５Ｂに隣接する排気バルブ６Ａ，６Ｂの中心軸下方とを通り、それぞれ中央部がシリンダ壁１１側に膨らむ円弧状に形成される。
【００１３】
また、２本の突条８Ａ，８Ｂは、相互の間隔が吸気バルブ側から排気バルブ側に向かって狭められて形成されている。
【００１４】
次に、前記弁駆動装置２０の構成を、図３に示す。
【００１５】
弁駆動装置２０は、シリンダヘッド上に設けられる非磁性材料製のハウジング２１と、吸気バルブ５Ａ，５Ｂ（及び排気バルブ６Ａ，６Ｂ、以下吸気バルブで代表する)のステムに一体に設けられてハウジング２１内に移動自由に収納されるアーマチュア２２と、該アーマチュア２２を吸引して吸気バルブ３を閉弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアーマチュア２２の上面に対向する位置でハウジング２１内に固定配置される閉弁用電磁石２３と、該アーマチュア２２を吸引して吸気バルブ３を開弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアーマチュア２２の下面に対向する位置でハウジング２１内に固定配置される開弁用電磁石２４と、吸気バルブ３の閉弁方向に向けてアーマチュア２２を付勢する閉弁側戻しバネ２５と、吸気バルブ５Ａ，５Ｂの開弁方向に向けてアーマチュア２２を付勢する開弁側戻しバネ２６と、を備えて構成される。
【００１６】
そして、閉弁用電磁石２３と開弁用電磁石２４とを共に消磁したときに、吸気バルブ５Ａ，５Ｂは全開位置と閉弁位置との間の略中央位置にあるよう２、閉弁側戻しバネ２５と開弁側戻しバネ２６とのバネ力が設定され、閉弁用電磁石２３のみを励磁したときに吸気バルブ３は閉弁し、開弁用電磁石２４のみを励磁したときに吸気バルブ５Ａ，５Ｂは開弁するように駆動される。
【００１７】
また、弁駆動装置２０の吸気バルブ駆動部には、吸気バルブ５Ａ，５Ｂのリフト量を最大リフト量以下に制限し、リフト量を可変とする機構（可変バルブリフト機構）が設けられており、この機構を作動させることによって吸気バルブ５Ａ，５Ｂのリフト量を調節することができる。
【００１８】
弁駆動装置２０としては、この他、特開２００５−２０１１８５号等に記載されたカム・リンク機構を用いて吸気バルブのバルブ作動角（開期間）及びリフト量を連続的に可変制御可能なバルブ作動角及びリフト量可変装置（ＶＥＬ装置）などで構成してもよい。
【００１９】
上記のような弁駆動装置２０によれば、スロットル弁は基本的に全開としたまま（吸気負圧要求時のみ絞り制御する）、吸気バルブ５Ａ，５Ｂのリフト量を制御することによって、燃焼室直前で吸入空気量を制御することができ、上流側のスロットル弁で制御する場合より損失を低減できる。
【００２０】
この方式では、アイドルなど要求空気量が小さいときには、吸気バルブのリフト量を小さく制御することとなり、特に、ポンピングロス低減のため、吸気バルブの閉時期を変化させて吸気行程容積を変えるミラーサイクル運転を併用する場合、リフト後短時間で吸気バルブを閉じることが必要になることなどのため、極めて小さいリフト量に制御することがある。
【００２１】
このように、吸気バルブのリフト量を極めて小さく制御した場合の吸入空気の流動について説明する。
【００２２】
図４に示すように、吸入空気は、吸気バルブ５Ａ，５Ｂのバルブヘッド上面と吸気ポート３Ａ，３Ｂ開口部との環状の隙間から燃焼室１内に流入する。
【００２３】
そして、シリンダ壁１１側から流入しシリンダ壁１１に沿って下る流れは、ピストン冠面８ａに当たった後、ピストン冠面８ａ中心側に向かうように流れ方向を変える。
【００２４】
一方、各吸気バルブ５Ａ，５Ｂの隣接する吸気バルブ５Ｂ、５Ａに近い側、つまり２個の吸気バルブ５Ａ，５Ｂの間から流入した流れは、合流して下方に向かい、ピストン冠面８ａに当たるとシリンダ壁１１側に向かうように流れ方向を変える。
【００２５】
したがって、これらシリンダ壁１１側から流入した流れと、２個の吸気バルブ５Ａ，５Ｂの間から流入した流れとは、ピストン冠面８ａ上で対向するが、本実施形態では、各流れは、ピストン冠面８ａ上に設けた突条８Ａ，８Ｂに当たって上方に流れ方向を変えることで、衝突による減衰を回避でき、流動を保存できる。
【００２６】
このように流動を保存された渦流は、図５に示すように、突条８Ａ，８Ｂの外側と内側とで吸気側（ＩＮＴ）から排気側（ＥＸＨ）へ向かうタンブル流を生成され、吸入空気量が小さいアイドル等の低負荷領域でも、十分な強さのタンブル流の生成が確保され、空気と燃料との混合性が向上して安定した燃焼性を確保することができる。
【００２７】
ここで、吸気側で生成されたタンブル流が排気側に向かうにつれてタンブル流の幅（ピストン平面視における幅）が狭くなるので、これに応じて、２本の突条８Ａ，８Ｂ相互の間隔を吸気バルブ側から排気バルブ側に向かって狭めて形成していることにより、突条８Ａ，８Ｂによってタンブル流の保存性をより高めることができる。
【００２８】
また、突条８Ａ，８Ｂは、直線状であってもよいが、本実施形態のように中央部でシリンダ壁１１側に膨らむように円弧状に形成すれば、突条を設けない場合に前記２つの流れが衝突する部分に沿って形成されることになるので、吸気流動の保存効果がより高められる。
【００２９】
図６は、第２の実施形態を示す。
【００３０】
本実施形態では、ピストン冠面８ａの、２本の突条８Ａ，８Ｂの間及び各突条８Ａ，８Ｂと隣接するシリンダ壁との間の部分が、それぞれ下に凹む湾曲面に形成される
このようにすれば、ピストン冠面８ａ上での渦の流れが滑らかとなり、流動保存効果がさらに高められる。
図７は、第３の実施形態を示す。
【００３１】
このものでは、第２の実施形態の構成に加え、ピストン冠面８ａに、２個の吸気バルブ５Ａ，５Ｂの間と、２個の排気バルブ６Ａ，６Ｂの間とを結ぶ方向に直線状の突条８Ｃを設けた構成とする。
【００３２】
このようにすれば、ピストン冠面８ａ中央部での渦の流れがより滑らかとなり、流動保存効果がさらに高められる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態に係る直噴火花点火式内燃機関の要部を示す縦断面図
【図２】同上内燃機関の要部を示す横断面図
【図３】同上実施形態における吸気バルブの弁駆動装置の構成を示す縦断面図
【図４】同上実施形態の吸気流動の状態を示す縦断面図
【図５】同上実施形態の吸気流動の状態を示す横断面図
【図６】第２の実施形態における吸気流動の状態を示す縦断面図
【図７】第３の実施形態における吸気流動の状態を示す縦断面図
【符号の説明】
【００３４】
１   燃焼室
２   点火栓
５Ａ，５Ｂ   吸気バルブ
６Ａ，６Ｂ   排気バルブ
８   ピストン
８ａ   ピストン冠面
８Ａ，８Ｂ   突条
８Ｃ   突条
１１   シリンダ壁
【図１】
2008267303.tif 000003
【図２】
2008267303.tif 000004
【図３】
2008267303.tif 000005
【図４】
2008267303.tif 000006
【図５】
2008267303.tif 000007
【図６】
2008267303.tif 000008
【図７】
2008267303.tif 000009