(57)【要約】【課題】タンブル流により燃料噴霧を点火プラグ周辺に輸送する内燃機関において、燃料噴霧が安定して輸送されるようにした内燃機関を提供する。【解決手段】タンブル流Ａを利用して燃料噴霧を点火プラグ周辺に輸送する内燃機関であって、頂面にキャビティ１０を備えたピストン３を有し、上記タンブル流Ａは上記キャビティ１０に沿って流れる内燃機関において、上記キャビティ１０は、上記タンブル流Ａの上記キャビティ１０から流出する際の流速の流出箇所による差を小さくする手段、例えばキャビティ内方へ凸状に湾曲したタンブル流流出側キャビティ側壁１１ａを有していることを特徴とする内燃機関を提供する。これにより、上記タンブル流Ａの上記キャビティ１０から流出する際の流速の流出箇所による差が小さくされ、燃料噴霧が安定して点火プラグ周辺に輸送されるようになり、トルク変動の低下、燃費及びエミッションの向上が図られる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンブル流を利用して燃料噴霧を点火プラグ周辺に輸送する内燃機関であって、頂面にキャビティを備えたピストンを有し、上記タンブル流は上記キャビティに沿って流れる内燃機関において、
上記キャビティは、上記タンブル流の上記キャビティから流出する際の流速の流出箇所による差を小さくする手段を有していることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
タンブル流を利用して燃料噴霧を点火プラグ周辺に輸送する内燃機関であって、頂面にキャビティを備えたピストンを有し、上記タンブル流は上記キャビティに沿って流れる内燃機関において、
上記キャビティの上記タンブル流が流出する側のキャビティ側壁は、該キャビティ側壁の上記ピストンの頂面方向から見た場合の断面が上記キャビティの内方へ凸状に湾曲していて、上記キャビティに沿って流れるタンブル流の進行方向に対して横方向の幅の中央において最も上記キャビティの内方へ突出しているように構成されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
タンブル流を利用して燃料噴霧を点火プラグ周辺に輸送する内燃機関であって、頂面にキャビティを備えたピストンを有し、上記タンブル流は上記キャビティに沿って流れる内燃機関において、
上記キャビティは、上記タンブル流が流出する側のキャビティ側壁とキャビティ底面とを繋ぐ部分の形状が、上記キャビティ側壁の上記キャビティに沿って流れるタンブル流の進行方向に対して横方向の幅の中央において最も大きな曲率半径を有し、上記中央から離れるにつれてより小さい曲率半径を有するように形成されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
上記キャビティは、上記タンブル流の流出する側において上記タンブル流の流入する側よりも幅が狭くなるように形成されていることを特徴とする、請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
所定の運転条件において、気筒内にタンブル流（縦方向の旋回流）を発生させると共に圧縮行程中に燃料を噴射し、噴射された燃料（燃料噴霧）が点火プラグ周辺に輸送されるようにして、点火時点において点火プラグ近傍だけに着火性の良好な混合気（以下、可燃混合気と言う。）を形成し、気筒内全体としては希薄な混合気の燃焼を可能にする、いわゆる成層燃焼を行うようにした内燃機関が周知である。そして、このような内燃機関に用いられるピストンは、通常、その頂面にタンブル流を助長するキャビティ（凹部）を備えており、例えば特許文献１には、その幅がタンブル流の流入側より流出側で狭くなっているキャビティを備えたピストンが開示されている。
【０００３】
ここで、このようなキャビティの構成は、幅の広い流入側から入った空気を幅の狭い流出側から出すことでキャビティから流出する際の気流を強めようとするものであるが、このような構成のキャビティによって強められた気流の場合、キャビティから流出する際の流速がキャビティからの流出箇所によって相当に不均一になる恐れがある。すなわち、その気流内における流速は中央部が速くて両側方側へ行くほど遅くなる傾向があり、その速度差は相当に大きくなる可能性がある。
【０００４】
このような不均一な流速分布は、燃料噴霧を安定して点火プラグ周辺に輸送するという点で好ましくない。燃料噴霧の点火プラグ近傍への輸送の安定性が低下すると、燃焼が悪化し、トルク変動、燃費及びエミッションの悪化等が生ずる恐れがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３４５８４７号公報
【特許文献２】
特開２０００−２６５８４２号公報
【特許文献３】
特開２０００−２２７０２８号公報
【特許文献４】
特開２０００−２７６５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、タンブル流を利用して燃料噴霧を点火プラグ周辺に輸送する内燃機関において、燃料噴霧が安定して点火プラグ周辺に輸送されるようにした内燃機関を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された内燃機関を提供する。
１番目の発明は、タンブル流を利用して燃料噴霧を点火プラグ周辺に輸送する内燃機関であって、頂面にキャビティを備えたピストンを有し、上記タンブル流は上記キャビティに沿って流れる内燃機関において、上記キャビティは、上記タンブル流の上記キャビティから流出する際の流速の流出箇所による差を小さくする手段を有していることを特徴とする内燃機関を提供する。
【０００８】
本発明によれば、上記タンブル流の上記キャビティから流出する際の流速に関してキャビティからの流出箇所によって生じる差が小さくされ、好ましくは流出箇所によらず流速がほぼ均一になるようにされる。これによって燃料噴霧が安定して点火プラグ周辺に輸送されるようになり、トルク変動の低下、燃費及びエミッションの向上等が図られる。
【０００９】
２番目の発明は、タンブル流を利用して燃料噴霧を点火プラグ周辺に輸送する内燃機関であって、頂面にキャビティを備えたピストンを有し、上記タンブル流は上記キャビティに沿って流れる内燃機関において、上記キャビティの上記タンブル流が流出する側のキャビティ側壁は、該キャビティ側壁の上記ピストンの頂面方向から見た場合の断面が上記キャビティの内方へ凸状に湾曲していて、上記キャビティに沿って流れるタンブル流の進行方向に対して横方向の幅の中央において最も上記キャビティの内方へ突出しているように構成されていることを特徴とする内燃機関を提供する。
本発明によれば、簡単な構成によって上記タンブル流の上記キャビティから流出する際の流速の流出箇所による差を小さくすることができ、１番目の発明とほぼ同様の作用及び効果が得られる。
【００１０】
３番目の発明は、タンブル流を利用して燃料噴霧を点火プラグ周辺に輸送する内燃機関であって、頂面にキャビティを備えたピストンを有し、上記タンブル流は上記キャビティに沿って流れる内燃機関において、上記キャビティは、上記タンブル流が流出する側のキャビティ側壁とキャビティ底面とを繋ぐ部分の形状が、上記キャビティ側壁の上記キャビティに沿って流れるタンブル流の進行方向に対して横方向の幅の中央において最も大きな曲率半径を有し、上記中央から離れるにつれてより小さい曲率半径を有するように形成されていることを特徴とする内燃機関を提供する。
本発明によっても、比較的簡単な構成によって上記タンブル流の上記キャビティから流出する際の流出箇所による流速の差を小さくすることができ、１番目の発明とほぼ同様の作用及び効果が得られる。
【００１１】
４番目の発明は１番目から３番目の何れかの発明において、上記キャビティは、上記タンブル流の流出する側において上記タンブル流の流入する側よりも幅が狭くなるように形成されている。
本発明によっても１番目の発明とほぼ同様の作用及び効果が得られる。また、上記キャビティを流出する気流を強めることができ、吸気効率の悪化を抑制しつつ燃料噴霧の点火プラグ周辺への輸送に必要且つ十分な気流を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。尚、図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照番号を付す。
【００１３】
図１は、本発明を適用した内燃機関１００の一気筒を示す説明図である。この内燃機関１００の一気筒には図１における左側に二つの吸気弁、右側に二つの排気弁が設けられているが、図１は断面を示しているため、吸気弁と排気弁とが一つずつ示されている。
【００１４】
図中、１はシリンダブロック、２はシリンダヘッド、３はピストン、４は電気制御式燃料噴射弁、５は吸気弁、６は吸気ポート、７は排気弁、８は排気ポート、９は点火プラグをそれぞれ示す。図示されているように本実施形態の内燃機関１００においては、点火プラグ９はシリンダヘッド２のほぼ中央に設けられている。また、燃料噴射弁４は二つの吸気弁５の間であってシリンダヘッド２のシリンダブロック１の内壁面に寄った位置に、その燃料噴射方向を気筒のほぼ中心に向けて設けられている。
【００１５】
ピストン３の頂面にはキャビティ１０が設けられている。本実施形態の内燃機関１００においては、このキャビティ１０に沿って空気が流れ、図１において矢印Ａで示されるようなタンブル流が形成され得る。
図２はピストン３を示したものであり、図２（ａ）が図２（ｂ）中の線ａ−ａに沿った断面を、図２（ｂ）は頂面を示している。また、図３はピストン３の略示断面斜視図である。図２（ｂ）に示されているように、キャビティ１０はピストン３の頂面においては四方向の縁部１０ａ〜１０ｄを各辺とするほぼ矩形の形状で示され、タンブル流は縁部１０ｄ側から流入し、縁部１０ａ側へと流出する。流出側である縁部１０ａ側のキャビティ側壁１１ａは図２（ｂ）及び図３に示されているようにキャビティ内方へ凸状に湾曲している。
【００１６】
また、図２（ｂ）には、キャビティ１０内及びキャビティ１０から流出する際のタンブル流の速度分布Ｖａ及びＶｂも示されているが、これについては後に詳細に説明する。なお、図２（ｂ）において、流速分布Ｖａ及びＶｂは、両側壁１１ｂ、１１ｃ間の複数箇所における流速の大きさを矢印の長さで示し、その矢印の先端部を曲線で結ぶことにより示されているが、後に説明する図４及び図５においてもこれと同様の方法で、流速分布Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅ、Ｖｆが示されている。
【００１７】
以上のような構成を有する本実施形態の内燃機関１００においては、運転条件、例えば機関負荷に応じて燃焼の制御が行われる。すなわち、例えば機関負荷の小さい時には気筒内にタンブル流を発生させると共に圧縮行程時に燃料の噴射を行って成層燃焼が行われるようにする一方、機関負荷が大きくなると吸気行程時に燃料の噴射を行って均質燃焼が行われるようにする。
【００１８】
本発明の内燃機関の特徴は主に成層燃焼が行われる場合に発揮されるので、以下では主にこの場合について説明する。
すなわち、図１は成層燃焼が行われる場合の圧縮行程時の様子を示しており、この場合、ピストン３の圧縮動作等により気筒内に矢印Ａで示されるようなキャビティ１０に沿って流れるタンブル流が形成されている。そして、そこへ燃料噴射弁４によって燃料が噴射され、燃料噴霧Ｂがタンブル流によって点火プラグ周辺に輸送されて、点火時点において点火プラグ９近傍に可燃混合気が形成されることで成層燃焼が可能となる。
【００１９】
ここで、本実施形態の内燃機関１００においては、ピストン３に設けられたキャビティ１０が、上述したようにタンブル流が流出する縁部１０ａ側においてキャビティ内方へ凸状に湾曲したキャビティ側壁１１ａを有して構成されていることによって、燃料噴霧Ｂの点火プラグ９周辺へのより安定した輸送が可能となる。
【００２０】
次にこのことに関して、図４に示したタンブル流の流出する縁部２０ａ側のキャビティ側壁２１ａが平面の場合と比較して説明する。すなわち、図４は、タンブル流の流出する縁部２０ａ側のキャビティ側壁２１ａが平面であるピストンに関する図２と同様の図であるが、キャビティ２０に沿って流れるタンブル流の流速分布Ｖｃは、通常、図４に示したように中央部が最も速く、両側方の縁部２０ｂ、２０ｃ側のキャビティ側壁２１ｂ、２１ｃに近づくほど遅くなる。そして、図４に示したようにタンブル流の流出する縁部２０ａ側のキャビティ側壁２１ａが平面である場合には、キャビティ２０から流出する際の流速分布Ｖｄにおいても流速分布Ｖｃがほぼ維持されるため、その流速は中央部が最も速く、両側方のキャビティ側壁２１ｂ、２１ｃに近づくほど遅くなるので、流出箇所によって流速が大きく異なることとなる。そして、このような流速分布Ｖｄの発生により燃料噴霧Ｂの点火プラグ９周辺への輸送の安定性は低下せしめられる。
【００２１】
これに対し、本実施形態の内燃機関１００のピストン３に設けられたキャビティ１０は、図２（ｂ）に示すように、タンブル流が流出する縁部１０ａ側においてキャビティ側壁１１ａがキャビティ１０内方へ凸状に湾曲して形成されている。より詳細には、タンブル流が流出する側のキャビティ側壁１１ａは、同キャビティ側壁１１ａのピストン３の頂面方向から見た場合の断面がキャビティ１０の内方へ凸状に湾曲していて、キャビティ１０に沿って流れるタンブル流の進行方向に対して横方向の幅の中央において最もキャビティ１０の内方へ突出しているように構成されている。キャビティ１０のタンブル流の流出側部分をこのように形成することによって、中央部から両側方縁部１０ｂ、１０ｃ側のキャビティ側壁１１ｂ、１１ｃの方へと向かう流れが生じ、両側方のキャビティ側壁１１ｂ、１１ｃに近いところでの流量が増加して中央部と両側方のキャビティ側壁１１ｂ、１１ｃ近傍との流速差が小さくなる。この結果、タンブル流のキャビティ１０から流出する際の流速の流出箇所による差（より詳細には、タンブル流の進行方向に対して横方向に並ぶ流出箇所についての流速の差）が小さくなり、好ましくは流出箇所によらず流速がほぼ均一になる。
【００２２】
図２（ｂ）には、この場合の流速分布Ｖａ、Ｖｂが示されている。図２（ｂ）に示されているように、キャビティ１０に沿って流れるタンブル流の流速分布Ｖａは、図４（ｂ）に示された流速分布Ｖｃと同様であり、場所による流速差（例えば、中央部と両側方のキャビティ側壁１１ｂ、１１ｃ近傍との流速差）が大きいものであるが、キャビティ１０から流出する際のタンブル流の流速分布Ｖｂは、流出箇所によらずほぼ均一になっている。
【００２３】
このようにキャビティ１０から流出する際のタンブル流の流速の流出箇所による差が小さくされ、流出箇所によらず流速がほぼ均一にされると、燃料噴霧Ｂが安定して点火プラグ９周辺に輸送されるようになる。この結果、トルク変動が低下すると共に、燃費及びエミッションの向上が図られる。
【００２４】
また、本実施形態の内燃機関１００のピストン３に形成されたキャビティ１０から流出するタンブル流は、キャビティ１０の流出する縁部１０ａ側のキャビティ側壁１１ａの湾曲した形状と同様な湾曲形状を有する上昇流を形成することとなるが、この上昇流の湾曲形状は燃料噴射弁４との位置関係から、噴射される燃料をその湾曲形状の内部に受容するように形成されるので、平面状の上昇流が形成される場合に比べて燃料の拡散が抑制され、効率的な燃料噴霧Ｂの輸送に寄与する。
【００２５】
次に、図５を参照して本発明の他の実施形態について説明する。図５は図２とほぼ同様の図であって本実施形態の内燃機関に用いられるピストン３を示している。本実施形態の内燃機関は、ピストン３の頂面に形成されるキャビティ３０以外の部分については上述した内燃機関１００と同じである。従って、ここでは主にキャビティ３０について説明する。
【００２６】
キャビティ３０は、図５（ｂ）に示されているように、ピストン３の頂面においては四方向の縁部３０ａ〜３０ｄを各辺とする矩形の形状で示され、タンブル流は縁部３０ｄ側から流入し、縁部３０ａ側へと流出する。キャビティ３０においては、上述したキャビティ１０の場合と異なり、流出側の縁部３０ａは湾曲しておらず直線状である。
【００２７】
また、キャビティ３０においては、図５（ｂ）の下方の図で示されているように、タンブル流の流出する縁部３０ａ側のキャビティ側壁３１ａとキャビティ底面３２とを繋ぐ部分の形状が、キャビティ側壁３１ａのキャビティ３０に沿って流れるタンブル流の進行方向に対して横方向の幅の中央において最も大きな曲率半径Ｒ１を有し、上記中央から離れるにつれてより小さい曲率半径Ｒ２、Ｒ３を有するように形成されている。すなわち、図５（ｂ）に示した例では、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３の関係が成立する。
【００２８】
上記キャビティ側壁３１ａとキャビティ底面３２とを繋ぐ部分を上述したように曲率半径を異ならせて形成すると、実際には最も大きな曲率半径Ｒ１を有する中央部に向かってキャビティ側壁３１ａとキャビティ底面３２とを繋ぐ部分が盛り上がるような形状となる。
【００２９】
そして、キャビティ３０をこのような形状とすることで、上述したキャビティ１０の場合と同様にタンブル流のキャビティ３０から流出する際の流速の流出箇所による差を小さくすることができる。すなわち、中央部においてキャビティ側壁３１ａとキャビティ底面３２とを繋ぐ部分が盛り上がるような形状を有しているため、中央部から両側方縁部３０ｂ、３０ｃ側のキャビティ側壁３１ｂ、３１ｃの方へと向かう流れが生じ、両側方のキャビティ側壁３１ｂ、３１ｃに近いところでの流量が増加して中央部と両側方のキャビティ側壁３１ｂ、３１ｃ近傍との流速差が小さくなる。この結果、タンブル流のキャビティ３０から流出する際の流速の流出箇所による差（より詳細には、タンブル流の進行方向に対して横方向に並ぶ流出箇所についての流速の差）が小さくなり、好ましくは流出箇所によらず流速がほぼ均一になる。
【００３０】
図５（ｂ）には、キャビティ３０において生じるタンブル流の流速分布Ｖｅ、Ｖｆが示されている。図５（ｂ）に示されているように、キャビティ３０に沿って流れるタンブル流の流速分布Ｖｅは、場所による流速差（例えば、中央部と両側方のキャビティ側壁３１ｂ、３１ｃ近傍との流速差）が大きいものであるが、キャビティ３０から流出する際のタンブル流の流速分布Ｖｆは、流出箇所によらずほぼ均一になっている。
【００３１】
このように本実施形態の内燃機関のピストン３に設けられたキャビティ３０によっても、上述した実施形態の内燃機関１００のピストン３に設けられたキャビティ１０とほぼ同様の作用が得られるので、本実施形態においても燃料噴霧Ｂを安定して点火プラグ９周辺に輸送することが可能であり、その結果、トルク変動を低下すると共に、燃費及びエミッションの向上を図ることができる。
なお、上述のキャビティ３０の説明ではキャビティ３０の流出側縁部３０ａの形状は直線状であったが、キャビティ３０の流出側縁部３０ａの形状はこれに限定されるものではなく、例えばキャビティ外方へ凸状に湾曲していてもよい。
【００３２】
次に更に別の実施形態について説明する。図６は本発明を適用した別の内燃機関２００の一気筒を示す説明図であって、図１と同様の図である。本実施形態の内燃機関２００の構成は図１に示した内燃機関１００とほぼ同様であるが、内燃機関２００においては、吸気ポート６内に絞り部２５が設けられている。絞り部２５は、図６に示したように吸気ポート６のうちのシリンダヘッド２の外周側、すなわち図６において吸気ポート６の下側に設けられ、その上流側端部は、吸気ポート６の内壁へと接続されて閉じている。この絞り部２５は気筒内へ吸入される空気の流れを制御し、気筒内で発生するタンブル流を強める機能を有している。
【００３３】
また、本実施形態の内燃機関２００のピストン３の頂面には図７に示すようなキャビティ４０が設けられている。図７は、図６に示されたピストン３の頂面を示す平面図であり、図中の矢印はキャビティ４０に沿って流れるタンブル流の方向を示している。すなわち、タンブル流は縁部４０ｄ側から流入し縁部４０ａ側へと流出する。
【００３４】
ここで、キャビティ４０は図７に示されているように、タンブル流の流出側縁部４０ａの幅Ｗａが流入側縁部４０ｄの幅Ｗｄよりも狭くなるように形成され、両側方縁部４０ｂ、４０ｃ側のキャビティ側壁４１ｂ、４１ｃの形状は、タンブル流の進行方向に向かってキャビティ４０の幅が徐々に小さくなるように形成されている。キャビティ４０のこのような形状には、流入したタンブル流を絞るように作用して、キャビティがタンブル流の流れ方向に亙って同じ幅を有する場合に比べ、キャビティ４０から流出するタンブル流、すなわち上昇流を強める機能がある。
【００３５】
そして更に、キャビティ４０においては、そのタンブル流の流出側部分の形状が、図５を参照して先に説明したキャビティ３０の場合と同様な形状にされている。従って、タンブル流のキャビティ４０から流出する際の流速の流出箇所による差は小さくされ、好ましくは流出箇所によらず流速がほぼ均一になるようにされる。
【００３６】
以上の説明から明らかなように、本実施形態の内燃機関２００においては、ピストン３の頂面に設けられたキャビティ４０の作用によって、強められ且つ速度分布がほぼ均一化された上昇流が得られる。これにより、上述の他の実施形態とほぼ同様の作用効果（燃料噴霧の安定的輸送、トルク変動低下、燃費及びエミッション向上）を得ることができる他、特にキャビティ４０の上昇流を強める作用によって、燃料噴霧を輸送するために必要とされる十分な強度すなわち流速の気流を得るために生じ得る吸気効率の悪化を抑制することができる。
【００３７】
すなわち、通常、燃料噴霧を輸送するのに必要とされる十分な強度すなわち流速の気流を得るためには、発生するタンブル流を強化すべく、吸気ポート内で絞りがかけられるのであるが、このことによって一般に吸気効率は悪化してしまう。本実施形態においてはピストン３の頂面に設けられるキャビティ４０の形状を工夫することでキャビティ４０から流出するタンブル流（上昇流）を強めることができるので、同じ強度すなわち同じ流速の気流を得るための吸気ポート内での絞りの程度を少なくすることができ、これによって吸気効率の悪化の抑制が図られる。吸気効率の悪化を抑制することができると燃費の悪化を抑制することができる。
【００３８】
なお、キャビティ４０の両側方のキャビティ側壁４１ｂ、４１ｃの形状は、上述したようにタンブル流の進行方向に向かってキャビティ４０の幅が徐々に小さくなるように形成されるのが好ましいが、少なくともタンブル流の進行方向に向かってキャビティ４０の幅が大きくならないように形成されていればよい。また、図７においてキャビティ４０のタンブル流の流入側縁部４０ｄの形状は、キャビティ４０の外方へ凸状に湾曲した構成となっているが、この部分は直線状であってもよい。
【００３９】
図８は上述したようなキャビティ４０が設けられているピストン頂面の形状の一例を示す略示斜視図である。この例では、キャビティ４０の両側方側に隆起部分４５、４６が設けられている。
【００４０】
一方、図９は図６に矢印Ａで示したタンブル流とは逆向きに旋回するタンブル流を気筒内に発生させる場合に用いられるピストン３の頂面を示した図７と同様の図である。ピストン３の頂面にはキャビティ５０が設けられているが、キャビティ５０の形状は、図７に示したキャビティ４０の形状を吸気弁５側と排気弁７側とで逆向きにしたもの、すなわち図において左右を逆にしたものである。図９中の矢印はキャビティ５０に沿って流れるタンブル流の方向を示している。
【００４１】
キャビティ５０の構成、作用及び効果等は、図７と図９との対応関係（図７において４０番台で示された部位に対応する部位が、図９においては５０番台で示されている。）やこれまでの説明から明らかであるので説明を省略する。なお、図６に示したタンブル流とは逆向きに旋回するタンブル流を気筒内に発生させる場合には、図６に示された場合とは異なり、絞り部２５を吸気ポート６のうちのシリンダヘッド２の中心側、すなわち図６において吸気ポート６の上側に設けるのが好ましい。
【００４２】
また、上述のキャビティ４０の説明においては、キャビティ４０のタンブル流の流出側部分の形状は、図５を参照して先に説明したキャビティ３０の場合と同様な形状にされているものとして説明したが、この流出側部分の形状は、図２を参照して先に説明したキャビティ１０の場合と同様な形状にされていてもよく、このことはキャビティ５０についても同様である。
【００４３】
更に、以上の説明では、絞り部２５を有していない内燃機関にキャビティ１０またはキャビティ３０を備えたピストン３を用いる例と、絞り部２５を有している内燃機関にキャビティ４０またはキャビティ５０を備えたピストン３を用いる例とを示したが、本発明はこれらの組合せに限定されるものではなく、絞り部２５を有していない内燃機関にキャビティ４０またはキャビティ５０を備えたピストン３を用い、絞り部２５を有している内燃機関にキャビティ１０またはキャビティ３０を備えたピストン３を用いることも可能である。
【００４４】
また、上述したキャビティ１０、３０、４０、５０の大きさや形状の詳細については、燃料噴霧の輸送のために必要とされる気流の強さ、すなわち流速等を考慮して実験もしくは計算により決定され得る。特に、各キャビティ１０、３０、４０、５０のタンブル流の流出側部分の形状の詳細（例えば、キャビティ１０のキャビティ側壁１１ａの湾曲の程度やキャビティ３０のキャビティ側壁３１ａとキャビティ底面３２とを繋ぐ部分の形状の曲率半径及びその変化の割合等）については、タンブル流のキャビティから流出する際の流速の流出箇所による差が小さくなるように、好ましくは流出箇所によらず流速がほぼ均一になるように実験もしくは計算により決定され得る。
【００４５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によればタンブル流を利用して燃料噴霧を点火プラグ周辺に輸送する内燃機関において、燃料噴霧が安定して点火プラグ周辺に輸送されるようにした内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の内燃機関の一気筒を示す説明図であり、圧縮行程時の様子を示している。
【図２】図２は、図１に示された内燃機関において用いられているピストン及びそのピストンに設けられたキャビティについての説明図である。
【図３】図３は、図２に示されたピストンの略示断面斜視図である。
【図４】図４は、本発明との比較のために示された従来技術によるピストン及びそのピストンに設けられたキャビティとについての説明図であり、図２と同様の図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態の内燃機関において用いられ得る他のピストン及びそのピストンに設けられたキャビティについての説明図であり、図２とほぼ同様の図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態の内燃機関の一気筒を示す説明図であり、圧縮行程時の様子を示している。
【図７】図７は、図６に示された内燃機関において用いられているピストンの頂面を示す平面図であり、そのピストンに設けられたキャビティについて説明するための図である。
【図８】図８は、図７に示されたキャビティと同形状のキャビティが設けられているピストン頂面の形状の一例を示す略示斜視図である。
【図９】図９は、図６に示したタンブル流とは逆向きに旋回するタンブル流を気筒内に発生させる場合に用いられるピストンの頂面を示した平面図であって、図７と同様の図である。
【符号の説明】
１…シリンダブロック
２…シリンダヘッド
３…ピストン
４…電気制御式燃料噴射弁
５…吸気弁
６…吸気ポート
７…排気弁
８…排気ポート
９…点火プラグ
１０、２０、３０、４０、５０…キャビティ
２５…絞り部
【図１】
2004162608.tif 000003
【図２】
2004162608.tif 000004
【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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