(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロック(11)のシリンダボア(11a)内に摺動自在に嵌合されるピストン(30)のピストン頂面(31)と、前記ピストン頂面(31)が対抗するシリンダヘッド(12)の天井面(20)との間に燃焼室(40)が構成され、
前記シリンダヘッド(12)の前記天井面(20)には、前記シリンダボア(11a)の中心軸であるシリンダ軸(ＣＬ)に関して互いに反対位置に１つずつ吸気弁口(21)と排気弁口(22)が前記燃焼室(40)に臨んで開口されるとともに、
前記シリンダヘッド(12)には、前記吸気弁口(21)と前記排気弁口(22)からそれぞれ吸気ポート(26)と排気ポート(27)が、互いに離れる方向に延出して形成され、
前記シリンダヘッド(12)の前記天井面(20)には、その内径方向における外側に、一対の三日月状スキッシュ面(24)が設けられ、
前記天井面(20)に、前記吸気弁口(21)と前記排気弁口(22)が一対の前記三日月状スキッシュ面(24)により径方向両側に囲まれる位置に、横断面形状が楕円状のドーム状凹部(25)が設けられた内燃機関(E)において、
前記ピストン頂面(31)に、前記三日月状スキッシュ面(24)と対向する位置に、前記ピストン頂面(31)からシリンダヘッド側へ突出した三日月状突出部(33)が設けられ、
前記三日月状スキッシュ面(24)と前記三日月状突出部(33)とにより、スキッシュエリア(50)が構成されるとともに、
前記ピストン頂面(31)の周縁(31a)には、前記三日月状突出部(33)の両端どうしを結ぶ周縁突出部(34)がそれぞれ設けられており、
前記三日月状の突出部(33)の前記燃焼室(40)を構成する内縁(33a)の曲率(χ１)と、前記周縁突出部(34)の前記燃焼室(40)を構成する内縁(34a)の曲率(χ２)は異なっていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記ピストン頂面(31)には、上面視で、楕円形状のへこみ部(35)が形成され、
前記へこみ部(35)と前記三日月状突出部(33)との間には、段差部(36)が設けられ、
前記段差部(36)と前記へこみ部(35)とは、連続する曲面により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。
【請求項３】
前記スキッシュエリア(50)は、前記ピストン(30)の頂面視で、前記吸気弁口(21)の中心(21C)と前記排気弁口(22)の中心(22C)を結んだ直線(LB)と直交し、かつピストン軸方向中心(30C)を通る直線(Ｌ)により、前記吸気弁口(21)側の範囲の吸気弁口側スキッシュエリア(50a)と、前記排気弁口(22)側の範囲の排気弁口側スキッシュエリア(50b)とに区画され、
前記吸気弁口側スキッシュエリア(50a)の面積は、前記排気弁口側スキッシュエリア(50b)の面積よりも小さい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。
【請求項４】
前記ピストン(30)の上面において、
前記燃焼室(40)の周縁(40ａ)は、前記三日月状突出部(33)と前記周縁突出部(34)とからなり周状に滑らかに連続する曲線により形成されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記三日月状突出部(33)は、ピストン軸方向中心(30C)に向かうにしたがい上方へ傾斜し、
シリンダヘッド(12)の三日月状スキッシュ面(24)は、前記三日月状突出部(33)の傾斜と対応した傾斜面(24ｃ)が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項６】
前記ピストン頂面(31)には、前記ピストン(30)の頂面視で、前記三日月状突出部(33)どうしを結ぶ周縁突出部(34)のシリンダ軸方向に近接してバルブ逃げ部(37)が形成され、
前記三日月状突出部(33)の前記燃焼室(40)を構成する内縁(33ａ)の曲率(χ１)と、前記周縁突出部(34)の前記燃焼室(40)を構成する内縁(34ａ)の曲率(χ２)は、前記周縁突出部(34)の内縁(34ｂ)の曲率(χ２)の方が大きいことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
【請求項７】
シリンダブロック(11)のシリンダボア(11a)内に摺動自在に嵌合されるピストン(30)のピストン頂面(31)と、前記ピストン頂面(31)が対抗するシリンダヘッド(12)の天井面(20)との間に燃焼室(40)が構成され、
前記シリンダヘッド(12)の前記天井面(20)には、前記シリンダボア(11a)の中心軸であるシリンダ軸(ＣＬ)に関して互いに反対位置に１つずつ吸気弁口(21)と排気弁口(22)が前記燃焼室(40)に臨んで開口されるとともに、
前記シリンダヘッド12には、前記吸気弁口(21)と前記排気弁口(22)からそれぞれ吸気ポート(26)と排気ポート(27)が、互いに離れる方向に延出して形成され、
前記シリンダヘッド(12)の前記天井面(20)には、その内径方向における外側に、一対の三日月状スキッシュ面(24)が設けられ、
前記天井面(20)に、前記吸気弁口(21)と前記排気弁口(22)が一対の前記三日月状スキッシュ面(24)により径方向両側に囲まれる位置に、横断面形状が楕円状のドーム状凹部(25)が設けられた内燃機関(E)において、
前記ピストン頂面(31)に、前記三日月状スキッシュ面(24)と対向する位置に、前記ピストン頂面(31)からシリンダヘッド側へ突出した三日月状突出部(33)が設けられ、
前記三日月状スキッシュ面(24)と前記三日月状突出部(33)とにより、スキッシュエリア(50)が構成されるとともに、
前記三日月状突出部(33)は、ピストン軸方向中心(30C)に向かうにしたがい直線的に上方へ傾斜し、
シリンダヘッド(12)の三日月状スキッシュ面(24)は、前記三日月状突出部(33)の傾斜と対応した傾斜面(24ｃ)が形成されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項８】
前記ピストン頂面(31)には、上面視で、楕円形状のへこみ部(35)が形成され、
前記へこみ部(35)と前記三日月状突出部(33)との間には、段差部(36)が設けられ、
前記段差部(36)と前記へこみ部(35)とは、連続する曲面により形成されていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記スキッシュエリア(50)は、前記ピストン(30)の頂面視で、前記吸気弁口(21)の中心(21C)と前記排気弁口(22)の中心(22C)を結んだ直線(LB)と直交し、かつピストン軸方向中心(30C)を通る直線(Ｌ)により、前記吸気弁口(21)側の範囲の吸気弁口側スキッシュエリア(50a)と、前記排気弁口(22)側の範囲の排気弁口側スキッシュエリア(50b)とに区画され、
前記吸気弁口側スキッシュエリア(50a)の面積は、前記排気弁口側スキッシュエリア(50b)の面積よりも小さいことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記ピストン頂面(31)の周縁(31a)には、前記三日月状突出部(33)どうしを結ぶ周縁突出部(34)が設けられていることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記ピストン(30)の上面において、
前記燃焼室(40)の周縁(40ａ)は、前記三日月状突出部(33)と前記周縁突出部(34)とからなり周状に滑らかに連続する曲線により形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記ピストン頂面(31)には、前記ピストン(30)の頂面視で、前記三日月状突出部(33)どうしを結ぶ周縁突出部(34)のシリンダ軸方向に近接してバルブ逃げ部(37)が形成され、
前記三日月状突出部(33)の前記燃焼室(40)を構成する内縁(33ａ)の曲率(χ１)と、前記周縁突出部(34)の前記燃焼室(40)を構成する内縁(34ａ)の曲率(χ２)は、前記周縁突出部(34)の内縁(34ｂ)の曲率(χ２)の方が大きいことを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される内燃機関、特に燃焼室内の吸気および排気の流れを効果的に発生させ、燃焼効率を向上させることのできる内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼効率を上げて燃費の低減を図るために、燃焼室内で吸入された吸気にタンブル流を発生させて燃焼室上部の点火プラグの周りに燃料を送り、燃焼を安定化する方法がある。
【０００３】
このように内燃機関のタンブル流を助長することを目的として、シリンダヘッドの燃焼室の天井面に、吸気口と排気口を径方向両側に配置した内燃機関において、下面視で燃焼室の天井面の外側に、一対の三日月状のスキッシュ面が吸気口と排気口をつなぐように形成されている内燃機関がある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２７９６６号公報
【０００５】
燃焼室の天井にこのような三日月状のスキッシュ面が設けられている内燃機関では、吸気弁口の外側縁からの吸気入が妨げられた吸気が、吸気バルブの傘部の吸気ポート側の面に沿って両側の三日月状のスキッシュ面に案内されて排気弁口側に整流され、タンブルを助長することができ、強い渦流のタンブルを発生させて、燃焼効率を向上させるものである。
【０００６】
しかし、この内燃機のピストン頂面は、中央が浅く窪んだ略平面状に形成されており、タンブル流が平面状のピストン頂面に到達すると、タンブル流の渦流の流れが乱されたり、またピストンが上死点まで上昇した際に、ピストン頂面と、燃焼室の天井に設けられた三日月状のスキッシュ面との間に隙間が残り、燃焼室内に発生したタンブル流の流れが、スキッシュ面とピストン頂面との隙間において乱されて、燃焼効率の向上を妨げる場合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、内燃機関の燃焼室内のタンブル流の流れを良好なものとし、燃焼効率の向上を図ることのできる内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の内燃機関は、シリンダブロックのシリンダボア内を摺動自在に嵌合されるピストンのピストン頂面と、前記ピストン頂面が対抗するシリンダヘッドの天井面との間に燃焼室が構成され、
前記シリンダヘッドの前記天井面には、前記シリンダボアの中心軸であるシリンダ軸に関して互いに反対位置に１つずつ吸気弁口と排気弁口が前記燃焼室に臨んで開口されるとともに、
前記シリンダヘッドには、前記吸気弁口と前記排気弁口からそれぞれ吸気ポートと排気ポートが、互いに離れる方向に延出して形成され、
前記シリンダヘッドの前記天井面には、その内径方向における外側に、一対の三日月状スキッシュ面が設けられ、
前記天井面に、前記吸気弁口と前記排気弁口が一対の前記三日月状スキッシュ面により径方向両側に囲まれる位置に、横断面形状が楕円状のドーム状凹部が設けられた内燃機関において、
前記ピストン頂面に、前記三日月状スキッシュ面と対向する位置に、前記ピストン頂面からシリンダヘッド側へ突出した三日月状突出部が設けられ、
前記三日月状スキッシュ面と、前記三日月状突出部とにより、スキッシュエリアが構成されるとともに、
前記ピストン頂面の周縁には、前記三日月状突出部の両端どうしを結ぶ周縁突出部がそれぞれ設けられており、前記三日月状の突出部の前記燃焼室を構成する内縁の曲率と、前記周縁突出部の前記燃焼室を構成する内燃の曲率は異なっていることを特徴とするものである。
また本発明の内燃機関は、シリンダブロックのシリンダボア内に摺動自在に嵌合されるピストンのピストン頂面と、前記ピストン頂面が対抗するシリンダヘッドの天井面との間に燃焼室が構成され、
前記シリンダヘッドの前記天井面には、前記シリンダボアの中心軸であるシリンダ軸に関して互いに反対位置に１つずつ吸気弁口と排気弁口が前記燃焼室に臨んで開口されるとともに、
前記シリンダヘッドには、前記吸気弁口と前記排気弁口からそれぞれ吸気ポートと排気ポートが、互いに離れる方向に延出して形成され、
前記シリンダヘッドの前記天井面には、その内径方向における外側に、一対の三日月状スキッシュ面が設けられ、
前記天井面に、前記吸気弁口と前記排気弁口が一対の前記三日月状スキッシュ面により径方向両側に囲まれる位置に、横断面形状が楕円状のドーム状凹部が設けられた内燃機関において、
前記ピストン頂面に、前記三日月状スキッシュ面と対向する位置に、前記ピストン頂面からシリンダヘッド側へ突出した三日月状突出部が設けられ、
前記三日月状スキッシュ面と前記三日月状突出部とにより、スキッシュエリアが構成されるとともに、
前記三日月状突出部は、ピストン軸方向中心に向かうにしたがい直線的に上方へ傾斜し、
シリンダヘッドの三日月状スキッシュ面は、前記三日月状突出部の傾斜と対応した傾斜面が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明は前記したように構成されているので、シリンダヘッドに設けられた一対の三日月状スキッシュ面で整流したタンブル流を、さらにピストン頂部の三日月状突出部で案内させることができ、さらにピストン頂面に、三日月状スキッシュ面に対向する三日月状突出部を設けて、三日月状スキッシュ面と三日月状突出部により、スキッシュエリアを構成したので、ピストンの上死点において、三日月状スキッシュ面と三日月状突出部との間の隙間が少なくなり、燃焼室内のタンブル流の渦流の流れが乱されることなく、タンブル流の流れを向上させ、内燃機関の燃焼効率を向上させることができる。
【００１０】
前記ピストン頂面に、上面視で、楕円形状のへこみ部を形成し、
前記へこみ部と前記三日月状突出部との間に、段差部を設け、
前記段差部と前記へこみ部とを、連続する曲面により形成してもよい。
【００１１】
前記構成によれば、タンブル流をピストン頂面に形成されたへこみ部で受けると共に、へこみ部と三日月状突出部の間の段差部において、タンブル流をガイドすることができるので、よりタンブル流の流れを向上させることができる。さらにへこみ部と段差部とを連続した曲面により構成することで、シリンダヘッドから案内された上方からのタンブル流を、曲面で滑らかにへこみ部へ案内することができ、タンブル流の渦流を乱すことなく、流れをより向上させることができる。
【００１２】
前記スキッシュエリアは、前記ピストンの頂面視で、前記吸気弁口中心と前記排気弁口中心を結んだ直線と直交し、かつピストン軸方向中心を通る直線により、前記吸気弁口側の範囲の吸気弁口側スキッシュエリアと、前記排気弁口側の範囲の排気弁口側スキッシュエリアとに区画され、
前記吸気弁口側スキッシュエリアの面積は、前記排気弁口側スキッシュエリアの面積よりも小さくするように構成してもよい。
【００１３】
前記構成によれば、吸気弁口側スキッシュエリアを排気弁口側スキッシュエリアより小さくすることで、排気弁より吸気弁の外径を大きくすることが容易になり、より多くの空気を燃焼室内に導くことが容易になる。
【００１４】
前記ピストン頂面の周縁に、前記三日月状突出部どうしを結ぶ周縁突出部を設けてもよい。
【００１５】
前記構成によれば、周縁突出部を設けることで、シリンダヘッド側から流れるタンブル流、もしくはシリンダヘッド側へのタンブル流を案内することができる。さらに周縁部分の空気を、燃焼室の中心方向に向けて整流しやすくなり、燃焼効率が向上する。
【００１６】
前記ピストンの上面において、前記燃焼室の周縁を、前記三日月状突出部と前記周縁突出とからなり周状に滑らかに連続する曲線により形成してもよい。
【００１７】
前記構成によれば、燃焼室の周縁が、三日月状突出部と前記周縁突出とからなる周状に滑らかに連続する曲線により形成されているので、燃焼室内に取り込まれた吸気を囲って中心に効率よく集めることができ燃焼効率を向上させることができる。さらに、燃焼室の周縁を滑らかな連続する曲線で構成しているため、燃焼室内の空気の流れを阻害することがない。
【００１８】
前記三日月状突出部を、ピストン軸方向中心に向かうにしたがい上方へ傾斜させ、シリンダヘッドの三日月状スキッシュ面を、前記三日月状突出部の傾斜と対応した傾斜面に形成してもよい。
【００１９】
前記構成によれば、三日月状突出部がピストン軸方向中心に向かうにしたがい上方へ傾斜され、シリンダヘッドの三日月状スキッシュ面に対応した傾斜が構成されることで、ピストンが圧縮行程を行うため上死点に向かう際、スキッシュエリアの取り込んだ吸気をシリンダ内に漏らさず押し出すことができるとともに、傾斜が形成されているため吸気を燃焼室上下方向中央部へ案内しやすくなる。
【００２０】
前記ピストン頂面に、前記ピストンの頂面視で、前記三日月状突出部どうしを結ぶ周縁突出部のシリンダ軸方向に近接してバルブ逃げ部を形成し、
前記三日月状突出部の燃焼室を構成する内縁の曲率と、前記周縁突出部の燃焼室を構成する内縁の曲率は、前記周縁突出部の曲率の方を大きくしてもよい。
【００２１】
前記構成によれば、周縁突出部の曲率を大きくすることで、スキッシュエリアがシリンダ軸方向に入り込むことを抑えられるため、バルブとの距離をとることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、シリンダヘッドに設けられた一対の三日月状スキッシュ面で整流したタンブル流を、さらにピストン頂部の三日月状突出部で案内させることができ、さらにピストンの上死点において、三日月状スキッシュ面と三日月状突出部との間の隙間を少なくすることができ、燃焼室内のタンブル流の渦流の流れが乱されることを抑制し、タンブル流の流れを向上させ、内燃機関の燃焼効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態の内燃機関が搭載された自動二輪車の右側面図である。
【図２】同内燃機関の右側面断面図である。
【図３】シリンダヘッドの下面図である。
【図４】ピストンを下降させた状態の内燃機関を、シリンダ軸ＣＬを通る直線Ｌにおいて切断した縦断面図である。
【図５】ピストンが上死点に位置した状態の内燃機関を、シリンダ軸ＣＬを通る直線Ｌにおいて切断した縦断面図である。
【図６】ピストンの頂面図である。
【図７】ピストンの要部を拡大した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の内燃機関の一実施の形態について、図１ないし図７に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る内燃機関Ｅの吸気構造を搭載した自動二輪車１の全体側面図である。なお、本明細書では、自動二輪車１の前進方向を前方とし、前方を向いた姿勢を基準にして前後左右を定めている。
【００２５】
本自動二輪車１の車体フレーム２は以下のようになっている。ヘッドパイプ２ａに固着されたメインフレーム２ｂが、自動二輪車１の内燃機関Ｅのシリンダヘッド12を囲むように車体中心線上に後方へ延出した後に下方に屈曲されている。ヘッドパイプ２ａから斜め急角度に下方へダウンフレーム２ｃが延出している。
【００２６】
メインフレーム２ｂの上部後方からは、左右一対のシートレール２ｄが左右に開きながら後方に延出し、同シートレール２ｄの中央部とメインフレーム２ｂとを連結した一対のバックステー２ｅが一対のシートレール２ｄを支持している。
【００２７】
このような車体フレーム２において、ヘッドパイプ２ａにはフロントフォーク３が枢支され、該フロントフォーク３の上端に左右に延びたハンドル３ａが取り付けられ、下端に前輪４が回転自在に支承され、メインフレーム２ｂの下部に設けられたピボットプレート２ｆに前端を軸支されたリヤフォーク５が後方へ延出し、その後端に後輪６が軸支され、リヤフォーク５の後部とシートレール２ｄの中央部との間にリヤクッション７が介装されている。メインフレーム２ｂには燃料タンク８が架設され、燃料タンク８の後方にシート９がシートレール２ｄに支持されて設けられている。
【００２８】
車体フレーム２に搭載される内燃機関Ｅは、ＳＯＨＣ型２バルブの単気筒４ストローク内燃機関であり、車体に対してクランク軸15を車体幅方向に指向させ、内燃機関Ｅの上方から後方に向かってメインフレーム２ｂに囲われ、前方から下方に向かってダウンフレーム２ｃに囲われるように気筒を若干前傾されて搭載されている。
【００２９】
図２に示されるように、内燃機関Ｅは、クランクケース10の上にシリンダブロック11、シリンダヘッド12が順次重ねられて、ボルト(不図示)により一体に締結されている。シリンダヘッド12の上方はヘッドカバー13に覆われている。
【００３０】
内燃機関Ｅのクランク軸15を軸支するクランクケース10は、左右２つ割りのクランクケース構造をなし、クランクケース10内には、クランク軸15が回転自在に支承されており、クランク軸15の後方に配設されるメイン軸16とカウンタ軸17の間に変速歯車機構18が構成されており、カウンタ軸17は出力軸であり、該カウンタ軸17と後輪６の回転軸との間にチェーン（不図示）が架け渡され、クランク軸15の動力が後輪６に伝達される。
【００３１】
シリンダブロック11には、鋳鉄製のシリンダライナ11ｃが鋳込まれており、該シリンダライナ11ｃの内部には、上下に貫通するシリンダボア11ａが形成されている。該シリンダボア11ａ内には摺動可能にピストン30が嵌合されており、クランク軸15のクランクピン15ｐはコンロッド19を介してピストン30と連結されている。
【００３２】
図４に示されるように、シリンダブロック11の上面11ｂには、シリンダヘッド12の下面12ａが当接されて取り付けられており、該シリンダヘッド12の下面12ａには、ピストン30のピストン頂面31と対向するように、シリンダヘッド12の下面12ａから窪んだ凹状の天井面20が形成されており、ピストン頂面31とシリンダヘッド12の天井面20との間で燃焼室40が構成されている。内燃機関Ｅの燃焼室40における燃焼エネルギーは、図２に示されるように、ピストン30の運動エネルギーへ変換され、これによりピストン30が上下動されて、コンロッド19を介してクランク軸15が回転駆動されるようになっている。
【００３３】
図３には、シリンダヘッド12の下面図が示されている。図２および図３に示されるように、シリンダヘッド12の下面12ａのうち、ピストン頂面31と対向する面は、前記したように、燃焼室40の天井面20となっている。天井面20の周縁20ａは、シリンダブロック11に設けられたシリンダボア11ａの内径と略同径の円形に形成されている。天井面20には、シリンダヘッド12には、シリンダボア11aの中心軸であるシリンダ軸ＣＬに関して、互いに反対位置に１つずつ、吸気弁口21と排気弁口22が、燃焼室40に臨んで開口して形成されている。吸気弁口21の内径は、排気弁口22の内径よりも大きくなっている。さらに天井面20には、吸気弁口21と排気弁口22の前後方向における略中央であって、天井面20の右寄りに位置するように、点火プラグ41が挿入される点火プラグ孔23が開口して設けられている。
【００３４】
さらに、シリンダヘッド12には、図３に示されるように、吸気弁口21に連通する吸気ポート26と、排気弁口22に連通する排気ポート27が、シリンダ軸ＣＬを挟んで互いに離れる方向に延出して形成されている。吸気ポート26は、吸気弁口21から吸気ポート26の入口26ａに向かって右方向へ緩やかに湾曲されて形成されており、排気ポート27は、排気弁口22から排気ポート27の出口27ａに向かって右方に湾曲されて形成されている。
【００３５】
内燃機関Ｅは、図２に示されるように、吸気ポート26から燃焼室40内への吸気の流れを開閉する単一の吸気バルブ60と、燃焼室40から排気ポート27への排気の流れを開閉する単一の排気バルブ61を具備している。吸気弁口21には吸気弁口21を開閉するための吸気バルブ60が、排気弁口22には排気弁口22を開閉するための排気バルブ61がそれぞれ配設されている。吸気バルブ60および排気バルブ61は、コイル状弁バネ62により常に閉弁方向に付勢されている。吸気バルブ60および排気バルブ61の開閉作動をなすためのロッカアーム方式のＳＯＨＣ型の動弁装置65が、ヘッドカバー13内に設けられており、動弁装置65により、吸気弁口21および排気弁口22が所定のタイミングで開閉されるようになっている。
【００３６】
さらに、内燃機関Ｅには、図１に示されるように、シリンダヘッド12の吸気ポート26に、インテークパイプ70、スロットルボディ71、コネクティングチューブ72、エアクリーナ73が順次接続されており、エアクリーナ73から取り入れられた外気が、コネクティングチューブ72、スロットルボディ71、インテークパイプ70の順に送られ、インテークパイプ70に挿入された燃料噴射弁74から噴射された噴霧燃料が混合されて混合気となり、吸気ポート26内に供給されて燃焼室40に送られるようになっている。
【００３７】
図３に示されるように、内燃機関Ｅの燃焼室40を構成するシリンダヘッド12の下面12ａに設けられた天井面20には、吸気弁口21と排気弁口22を取り囲むように、天井面20の内径に沿って内側に、三日月状の平面に形成された一対の三日月状スキッシュ面24がシリンダ軸ＣＬを挟んで左右に設けられている。本発明において、三日月状の形状とは、外側に膨らんだ外側端縁と、内側に窪んだ内側端縁とにより囲われる形状であって、外側端縁は１つの曲率の１本の曲線からなり、内側端縁は外側端縁と曲率の異なる最低限１本の曲線で構成される形状をいう。
【００３８】
三日月状スキッシュ面24は、図３に示されるように、外側に位置する外側端縁24ａと、内側端縁24ｂから構成されている。三日月状スキッシュ面24の外側端縁24ａは、天井面20の周縁20ａと同じ曲率の一本の曲線からなっている。内側端縁24ｂは、その一端が排気弁口22の外径に沿うように形成され、他端が吸気弁口21と一定の距離を保ち吸気弁口21の外径の形状に沿うように形成されており、その間は外側端縁24ａの曲率より小さい曲率の滑らかな曲線で結ばれて構成されている。図４に示されるように、外側端縁24ａは、シリンダヘッド12の下面12ａと面一になっており、三日月状スキッシュ面24の外側端縁24ａから内側の内側端縁24ｂに向かうに従い上方に傾斜した傾斜面24ｃに形成されている。
【００３９】
さらに、図３に示されるように、シリンダヘッド12の天井面20には、吸気弁口21と排気弁口22が一対の三日月状スキッシュ面24により径方向両側に囲まれる範囲が、楕円状のドーム状凹部25となっており、該ドーム状凹部25の横断面形状は、図４に示されるように、上方へ窪んだドーム形状になるように形成されている。
【００４０】
図４に示されるように、シリンダブロック11の上下に貫通するシリンダボア11ａ内に、上下方向に摺動可能に嵌合されたピストン30のピストン頂面31は、シリンダヘッド12に設けられた天井面20と対向している。
【００４１】
ピストン頂面31には、図３、図５および図６に示されるように、シリンダヘッド12の天井面20に設けられた一対の三日月状スキッシュ面24と対向する位置に、一対の対応する形状の三日月状突出部33が設けられている。図６に示されるように、ピストン頂面31の周縁31ａには、この一対の三日月状突出部33を繋いで結ぶように周縁突出部34が設けられている。これらの一対の三日月状突出部33と一対の周縁突出部34とで、ピストン頂面31の周縁31ａを取り囲んで突出する突出部32となっている。突出部32の内縁32ａは、三日月状突出部33の内縁33ａと、周縁突出部34の内縁34ａとからなっており、三日月状突出部33の燃焼室40を構成する内縁33ａの曲率χ１と、前記周縁突出部34の燃焼室40を構成する内縁34ａの曲率χ２は、周縁突出部34の内縁34ａの曲率χ２の方が大きくなっている。三日月状突出部33の内縁33ａと、周縁突出部34の内縁34ａとは、連続する曲線で構成されており、燃焼室40のピストン側の周縁40ａとなる突出部32の内縁32ａは、全て滑らかに連続する曲線で構成されている。
【００４２】
三日月状突出部33は、図４に示されるように、ピストン軸方向中心30Ｃに向かうにしたがい上方へ傾斜した傾斜面24ｃに形成されており、図５に示されるように、ピストン30が上死点に位置した状態において、シリンダヘッド12の三日月状スキッシュ面24の傾斜と対応するような傾斜面33ｂに形成されている。
【００４３】
図４および図６に示されるように、ピストン頂面31の突出部32の内側は、上面視で楕円形状にへこんだへこみ部35となっており、突出部32とへこみ部35の間は、段差部36となっている。段差部36の断面形状は、図７に示されるように、直線部36ａと曲線部36ｂとからなっており、直線部36ａは突出部32の頂面に対して直角に近い角度をなして形成されており、直線部36ａとへこみ部35とは曲線部36ｂにより連続する曲面によって構成されて、段差部36とへこみ部35とは滑らかに連続してつながっている。
【００４４】
前記したように、ピストン頂面31の三日月状突出部33の傾斜面33ｂは、シリンダヘッド12の三日月状スキッシュ面24の傾斜面24ｃと対応するように形成されており、シリンダヘッド12に設けられた三日月状スキッシュ面24と、ピストン頂面31に設けられた三日月状突出部33とにより、スキッシュエリア50が構成される。図５に示されるように、ピストン30が上昇すると、燃焼室40内の燃焼ガスが、スキッシュエリア50により燃焼室40の中央に向かって押し集められ、内燃機関Ｅの燃焼効率が高めることができるようになっている。スキッシュエリア50は、図６に示されるように、ピストン30の頂面視において、突出部32と同じエリアとなっている。内燃機関Ｅの燃焼室40は、ピストン30が上死点に位置したときの、シリンダヘッド12の天井面20のドーム状凹部25と、ピストン頂面31のへこみ部35から構成される。
【００４５】
図３には、吸気弁口21の中心21Ｃと、排気弁口22の中心22Ｃを結んだ直線ＬＢが示されており、該直線ＬＢに直交しかつピストン軸方向中心30Ｃを通る直線Ｌが示されている。図６に示されるように、ピストン頂面視において、スキッシュエリア50に相当するピストン30の突出部32は、直線Ｌにより区画され、吸気弁口側の範囲の吸気弁口側スキッシュエリア50aと、排気弁口側の範囲の排気弁口側スキッシュエリア50bとに区画される。吸気弁口側スキッシュエリア50aの面積は、排気弁口側スキッシュエリア50bの面積よりも小さくなるように形成されている。
【００４６】
ピストン頂面31には、ピストン30がシリンダヘッド12側に上昇した際に、吸気バルブ60および排気バルブ61を避けることのできるように、バルブ逃げ部37が形成されている。ピストン30の頂面視で、吸気弁口21側の周縁突出部34に内側のシリンダ軸側の曲面に近接して沿うように、吸気バルブ逃げ部37ａが、排気弁口22側の周縁突出部34に内側のシリンダ軸側の曲面に近接して沿うように、排気バルブ逃げ部37ｂが、それぞれピストン頂面31から窪むように設けられている。吸気バルブ60の傘部60ａの直径は、排気バルブ61の傘部61ａの直径よりも大きいので、吸気バルブ逃げ部37ａは、排気バルブ逃げ部37ｂよりも大きい面積に形成されている。
【００４７】
本実施形態の内燃機関Ｅは、前記したように、シリンダブロック11のシリンダボア11ａ内を摺動自在に嵌合されるピストン30のピストン頂面31と、ピストン頂面31が対抗するシリンダヘッド12の天井面20との間に燃焼室40が構成され、シリンダヘッド12の天井面20には、シリンダボア11ａの中心軸であるシリンダ軸ＣＬに関して互いに反対位置に１つずつ吸気弁口21と排気弁口22が燃焼室40に臨んで開口され、シリンダヘッド12には、吸気弁口21と排気弁口22からそれぞれ吸気ポート26と排気ポート27が、互いに離れる方向に延出して形成され、シリンダヘッド12の天井面20には、その内径方向における外側に、一対の三日月状スキッシュ面24が設けられ、天井面20に、吸気弁口21と排気弁口22が一対の三日月状スキッシュ面24により径方向両側に囲まれる位置に、横断面形状が楕円状のドーム状凹部25が設けられ、ピストン頂面31に、三日月状スキッシュ面24と対向する位置に、ピストン頂面31からシリンダヘッド12側へ突出した三日月状突出部33が設けられ、三日月状スキッシュ面24と三日月状突出部33とによりスキッシュエリア50が構成されている。
【００４８】
本実施の形態の内燃機関Ｅは、前記したように構成されているので、シリンダヘッド12に設けられた一対の三日月状スキッシュ面24で整流したタンブル流を、さらにピストン頂面31の三日月状突出部33で案内させることが可能となり、さらに三日月状スキッシュ面24と三日月状突出部33とによりスキッシュエリア50が構成されたので、ピストン30の上死点において、三日月状スキッシュ面24と三日月状突出部33との間の隙間を少なくすることが可能となり、燃焼室40内のタンブル流の渦流の流れが乱されることなく、タンブル流の流れを向上させることができ、内燃機関Ｅの燃焼効率を向上させることができる。
【００４９】
さらに、ピストン頂面31に、上面視で、楕円形状のへこみ部35が形成され、該へこみ部35と三日月状突出部33との間に、段差部36が設けられ、段差部36とへこみ部35とが、連続する曲面により形成されているので、タンブル流をピストン頂面31に形成されたへこみ部35で受けると共に、へこみ部35と三日月状突出部33の間の段差部36において、タンブル流をガイドすることができるので、よりタンブル流の流れを向上させることができる。
【００５０】
また、段差部36の断面形状は、直線部36ａと曲線部36ｂとからなっており、直線部36ａは突出部32の頂面に対して直角に近い角度をなして形成されており、直線部36ａとへこみ部35とは曲線部36ｂにより連続する曲面によって構成されて、段差部36とへこみ部35とは滑らかに連続してつながっているので、シリンダヘッド12から案内された上方からのタンブル流を、曲線部36ｂで構成される曲面で滑らかにへこみ部35へ案内することができ、タンブル流の渦流を乱すことなく、流れをより向上させることができる。
【００５１】
さらにまた、スキッシュエリア50は、ピストン30の頂面視で、吸気弁口21の中心21Ｃと排気弁口22の中心22Ｃを結んだ直線ＬＢと直交しかつピストン軸方向中心30Ｃを通る直線Ｌにより、吸気弁口側の範囲の吸気弁口側スキッシュエリア50ａと、排気弁口側の範囲の排気弁口側スキッシュエリアと50ｂに区画され、吸気弁口側スキッシュエリア50ａの面積は、前記排気弁口側スキッシュエリア50ｂの面積よりも小さくするように構成されているので、排気弁口22より吸気弁口21の外径を大きくすることが容易になり、より多くの空気を燃焼室40内に導くことが容易になる。
【００５２】
また、ピストン頂面31の周縁31ａに、三日月状突出部33どうしを結ぶ周縁突出部34を設けられているので、シリンダヘッド12側から流れる、もしくはシリンダヘッド側のタンブル流を案内することができる。さらに周縁部分の空気を、燃焼室の中心方向に向けて整流しやすくなり、燃焼効率を向上させることができる。
【００５３】
ピストン頂面31において、ピストン側の燃焼室40の周縁40ａである突出部32の内縁32ａが、三日月状突出部33の内縁33ａと周縁突出部34の内縁34ａとからなる周状に滑らかに連続する曲線により形成されているので、燃焼室40の周縁40ａが連続した曲線により形成されて、燃焼室40内に取り込まれた吸気を囲って中心に効率よく集めることができ、内燃機関Ｅの燃焼効率を向上させることができる。さらに燃焼室40の周縁40ａを曲線で構成しているため燃焼室40内の空気の流れを阻害することがない。
【００５４】
三日月状突出部33は、ピストン軸方向中心30Ｃに向かうにしたがい上方へ傾斜して形成され、シリンダヘッド12の三日月状スキッシュ面24を、三日月状突出部33の傾斜と対応した傾斜面に形成されているので、ピストン30が圧縮行程を行うため上死点に向かう際、スキッシュエリア50の取り込んだ吸気をシリンダ内に漏らさず押し出すことができるとともに、傾斜が形成されているため吸気を燃焼室40の上下方向中央部へ案内しやすくなる。
【００５５】
ピストン頂面31に、ピストン30の頂面視で、三日月状突出部33どうしを結ぶ周縁突出部34のシリンダ軸方向にてバルブ逃げ部37が形成され、三日月状突出部33の燃焼室40を構成する内縁33ａの曲率χ１と、周縁突出部34の燃焼室40を構成する内縁34ａの曲率χ２は、周縁突出部34の曲率χ２の方を大きくしているので、周縁突出部34の曲率χ２を大きくすることで、スキッシュエリア50がシリンダ軸ＣＬ方向に入り込むことを抑えられるため、吸気バルブ60および排気バルブ61との距離をとることができる。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の変更が可能である。また、本発明の内燃機関Ｅは、自動二輪車１に限定されず他種の鞍乗型車両にも幅広く適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
Ｅ…内燃機関、ＣＬ…シリンダ軸、ＬＢ…直線、Ｌ…直線、χ１…曲率、χ２…曲率、
１…自動二輪車、11…シリンダブロック、11ａ…シリンダボア、12…シリンダヘッド、20…天井面、21…吸気弁口、21Ｃ…中心、22…排気弁口、22Ｃ…中心、24…三日月状スキッシュ面、24ｃ…傾斜面、25…ドーム状凹部、26…吸気ポート、27…排気ポート、30…ピストン、30Ｃ…ピストン軸方向中心、31…ピストン頂面、31ａ…周縁、32…突出部、33…三日月状突出部、33ａ…内縁、34…周縁突出部、34ａ…内縁、35…へこみ部、36…段差部、37…バルブ逃げ部、40…燃焼室、40ａ…周縁、50…スキッシュエリア、50ａ…吸気弁口側スキッシュエリア、50ｂ…排気弁口側スキッシュエリア。
【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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