(57)【要約】    【課題】  リバーススキッシュ流を効率的に活用できる燃焼室構造にする。    【解決手段】  ピストン冠面３ａとシリンダヘッド内面４ａとにより燃焼室２が形成され、この燃焼室２の外周部で且つピストン冠面３ａとシリンダヘッド内面４ａとの間にスキッシュ流を生成するためのスキッシュエリア８が形成された内燃機関の燃焼室構造において、スキッシュエリア８を形成する部分のピストン冠面３ａに、燃焼室中心側からスキッシュエリア最深部１０方向へ伸びるくぼみ１１を設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン冠面とシリンダヘッド内面とにより燃焼室が形成され、この燃焼室の外周部で且つピストン冠面とシリンダヘッド内面との間にスキッシュ流を生成するためのスキッシュエリアが形成された内燃機関の燃焼室構造において、
前記ピストン冠面および前記シリンダヘッド内面の少なくとも一方の、前記スキッシュエリアを形成する部分に、燃焼室中心側からスキッシュエリア最深部方向へ伸びるくぼみ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】
前記くぼみは、シリンダ軸方向に見て、前記スキッシュエリアに外周を囲まれるように設けられることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項３】
前記くぼみは、前記スキッシュエリア側の端部がエッジ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記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項４】
前記くぼみは、スキッシュエリア最深部方向へ伸びるにつれて断面積が減少する形状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】
前記くぼみは、シリンダ軸と垂直且つペントルーフ型の燃焼室の稜線方向に複数設けられ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。
【請求項６】
前記くぼみは、吸気側および排気側のスキッシュエリアを構成する部分にそれぞれ設けら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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストン冠面とシリンダヘッド内面とにより燃焼室が形成され、この燃焼室の外周部で且つピストン冠面とシリンダヘッド内面との間にスキッシュ流を生成するためのスキッシュエリアが形成された内燃機関の燃焼室構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の燃焼室構造において、スワールの方向と、スキッシュ流の方向とを一致させるため、スキッシュエリアを横切るようにしてガイド溝を形成することが知られている（特許文献１）。これにより、スキッシュエリアで生成したスキッシュ流に、ガイド溝から燃焼室内に排出されるスキッシュ流を加算することで、スキッシュ流によるスワールの強化（乱れの強化）を行うことができる。そして、燃焼室内の混合気に強い乱れを生成し、燃焼時の火炎伝播速度を高め、燃焼性の向上を狙っている。
【特許文献１】特開平１−１７０７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関の燃焼室構造では、リバーススキッシュ流を考慮した場合には、ガイド溝による空気流れ案内方向とスワールの方向とは正反対となり、スキッシュ流を逆方向に引き込まなければならず、効率的にリバーススキッシュ流を生成できないという問題があった。
また、スキッシュ流の方向とスワールの方向とが一致するようにガイド溝を設けるためには、スキッシュエリア内を斜めに横切らなければならず、スキッシュエリア内に占める溝の割合が大きくなる。これによって、燃焼室の容積に対する表面積の比、いわゆるＳ／Ｖ比が大きくなる。そして、熱効率が低下し、出力の低下や燃費の低下をもたらすという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、リバーススキッシュ流を効率的に活用できる燃焼室構造にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため本発明では、ピストン冠面およびシリンダヘッド内面の少なくとも一方の、スキッシュエリアを形成する部分に、燃焼室中心側からスキッシュエリア最深部方向へ伸びるくぼみを設けた。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、リバーススキッシュ流をくぼみから勢いよくスキッシュエリア内に流入させることで、くぼみ近傍における混合気の乱れを強化し、燃焼室外周部の火炎伝播速度を高め、熱効率向上による出力の向上およびノッキング素質の向上を図ることができるという効果を奏する。
【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、本発明の第１の実施形態における４バルブ式の内燃機関１の燃焼室構造を示す上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。図３は、図１のＸ領域における拡大図である。図４は、図２のＹ領域における拡大図である。図５は、図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。なお、これらの図は、ピストンが上死点近傍に達した時の状態を示している。
【０００８】
内燃機関１の燃焼室２は、ピストン３の冠面３ａおよびシリンダヘッド４の内面４ａにより形成されている。この燃焼室２は、吸気側と排気側との略中央位置に稜線２ａが形成されるペントルーフ型であり、このペントルーフの裾部２ｂは、吸気側および排気側において稜線２ａと平行に形成されている。シリンダヘッド４の吸気側には、燃焼室２内に空気を吸入する吸気バルブ５が２つ配置されている。一方、シリンダヘッド４の排気側には、燃焼室２内の排気ガスを排出する排気バルブ６が２つ配置されている。燃焼室２の略中央位置のシリンダヘッド４には、点火栓７が配置されている。
【０００９】
燃焼室２の外周部で且つピストン冠面３ａとシリンダヘッド内面４ａとの間には、スキッシュ流を生成するためのスキッシュエリア８が形成されている。
図１に示すように、スキッシュエリア８は、ペントルーフの裾部２ｂからＡ−Ａ線の吸気側および排気側の壁面９に向かって深く形成されている。Ａ−Ａ線は、燃焼室２の稜線２ａと直交し、燃焼室２の中央位置を含み、吸気側と排気側とを結ぶ線である。Ａ−Ａ線と燃焼室壁面９との交点部分は、スキッシュエリア最深部１０になっている。
【００１０】
スキッシュエリア８には、燃焼室２とスキッシュエリア８との境界であるペントルーフの裾部２ｂの位置からスキッシュエリア最深部１０方向へ伸びるくぼみ１１が形成されている。くぼみ１１は、シリンダ軸方向に見て、長方形状に形成され、且つ、スキッシュエリア最深部１０側の辺１１ａと、この辺の両端から垂直に形成された両辺１１ｂ，１１ｃ（稜線方向と垂直に形成された辺）との３辺がスキッシュエリア８に外周を囲まれている（図３）。すなわち、くぼみ１１は、燃焼室壁面９まで連通させず、スキッシュエリア８を分割しない形状にしており、更に極力スキッシュエリア８の表面積を低減させない形状にしている。
【００１１】
この形状は例えば、くぼみ１１を、燃焼室２の稜線２ａ方向における幅を狭くし、シリンダ軸方向の深さを深くすると共に、スキッシュエリア最深部方向への深さを短くすることで実現する。これにより、くぼみ１１からスキッシュエリア８内にスキッシュ流を導入することで、スキッシュエリア８内の混合気を乱れさせ、燃焼室２の外周部における火炎伝播速度を高め、燃焼性の向上を図る。そして、燃焼室２の容積に対する表面積比であるＳ／Ｖ比の増大を抑制する。この結果、熱効率の向上、出力の向上や燃費の向上を図る。
【００１２】
くぼみ１１は、吸気側と排気側とに対称に設けられている。図４および図５に示したくぼみ１１は、スキッシュエリア８からシリンダ軸方向下方に向かって凹状に形成され、スキッシュエリア８側の端部１１ｄがエッジ状に形成される。なお、くぼみ１１は、端部１１ｄがエッジ状であれば、例えば、ピストン冠面３ａのシリンダ軸方向にＵ字状に形成されたものであってもよい。
【００１３】
そして、くぼみ１１を形成する位置は、ピストン冠面３ａおよびシリンダヘッド内面４ａの少なくとも一方の、スキッシュエリア８を形成する部分であればよいため、例えば、スキッシュエリア８を形成するシリンダヘッド内面４ａのみに設けても、シリンダヘッド内面４ａおよびピストン冠面３ａに設けてもよい。
次に、内燃機関１の燃焼室構造による空気の流れについて説明する。
【００１４】
従来の内燃機関の燃焼構造においては、図６に示すように、ペントルーフ型の燃焼室２の外周部にて、ピストン冠面２ａとシリンダヘッド内面４ａとの間にスキッシュ流を生成するためのスキッシュエリア８が設けられており、ピストン３が上死点手前まで上昇した時に、スキッシュエリア８から燃焼室２（稜線２ａ）に向かって流れるスキッシュ流を生成する。これにより、燃焼室２内の混合気に強い乱れを与え、燃焼時の火炎伝播速度を高め、燃焼性の向上を図っている。
【００１５】
また、図７に示すように、従来の内燃機関の燃焼構造においては、ピストン２が上死点を経過した後に生成されるリバーススキッシュ流は、燃焼室２からスキッシュエリア８に向けて流れ、燃焼室２の略中心に配置された点火栓７から広がる火炎を急速に燃焼室外周部（スキッシュエリア８内の壁面９）に導くことによって、燃焼時の火炎伝播速度を高め、燃焼性の向上を図ろうとしている。
【００１６】
しかしながら、従来の燃焼室構造では、燃焼室外周部のピストン冠面３ａおよびシリンダヘッド内面４ａの間が狭く形成されており、リバーススキッシュ流がスキッシュエリア最深部１０まで十分に到達しないため、火炎伝播が促進せず、スキッシュエリア最深部１０でノッキングの発生などの影響が出ることがあった。
そこで、本発明の内燃機関１の燃焼室構造では、図３および図４に示すように、スキッシュエリア８を形成するピストン冠面３ａにくぼみ１１を設け、スキッシュエリア最深部１０には、このくぼみ１１を通してリバーススキッシュ流を十分に導くようにしている。
【００１７】
これにより、リバーススキッシュ流をくぼみ１１から勢いよくスキッシュエリア８内に流入させることで、くぼみ１１近傍（特にスキッシュエリア最深部１０）における混合気の乱れを強化し、燃焼室外周部での火炎伝播速度を高めることによる機関出力の向上およびノッキングの低減を図る。特に、図５に示すように、スキッシュエリア８からシリンダ軸方向下方に向かって凹状に形成され、スキッシュエリア８側の端部１１ｄがエッジ状に形成されたくぼみ１１を設けることで、スキッシュ流がくぼみ１１からスキッシュエリア８へ流入する際に、スキッシュエリア８内の混合気の乱れが強化されるため、燃焼室外周部の火炎伝播速度を高め、熱効率向上による出力の向上と共にノッキング素質を向上できる。
【００１８】
本実施形態によれば、ピストン冠面３ａとシリンダヘッド内面４ａとにより燃焼室２が形成され、この燃焼室２の外周部で且つピストン冠面３ａとシリンダヘッド内面４ａとの間にスキッシュ流を生成するためのスキッシュエリア８が形成された内燃機関の燃焼室構造において、ピストン冠面３ａおよびシリンダヘッド内面４ａの少なくとも一方の、スキッシュエリア８を形成する部分に、燃焼室中心側からスキッシュエリア最深部１０方向へ伸びるくぼみ１１を設けた。このため、リバーススキッシュ流をくぼみ１１から勢いよくスキッシュエリア８内に流入させることで、くぼみ１１近傍（特に、スキッシュエリア最深部１０近傍）における混合気の乱れを強化し、燃焼室外周部の火炎伝播速度を高め、熱効率向上による出力の向上およびノッキング素質の向上が図れる。
【００１９】
また本実施形態によれば、くぼみ１１は、シリンダ軸方向に見て、スキッシュエリア８に外周を囲まれるように設けられる。このため、くぼみ１１におけるスキッシュエリア最深部１０近傍からスキッシュエリア８内にスキッシュ流を導くことができ、スキッシュエリア８内の混合気の乱れを促進できる。
また本実施形態によれば、くぼみ１１は、スキッシュエリア８側の端部１１ｄがエッジ状に形成される。このため、スキッシュ流がくぼみ１１からスキッシュエリア８へ流入する際、スキッシュエリア８内の混合気の乱れを強化し、燃焼室外周部の火炎伝播速度を高め、熱効率向上による出力の向上と共にノッキング素質の向上を図ることができる。
【００２０】
また本実施形態によれば、くぼみ１１は、吸気側および排気側のスキッシュエリア８を構成する部分にそれぞれ設けられる。このため、例えば図８に示すように、吸気側および排気側のくぼみ１１からペントルーフの稜線２ａと垂直な方向にスキッシュ流を生成でき、または図９に示すように、燃焼室２から吸気側および排気側のくぼみ１１へ向けてペントルーフの稜線２ａと垂直な方向にリバーススキッシュ流を生成できる。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態では、図８に示すように、くぼみ１１は、燃焼室２との接続部分の断面積が大きく、スキッシュエリア最深部１０に向かうほど断面積が縮小するようにシリンダ軸方向に見て、スキッシュエリア最深部１０近傍にて頂点を形成する三角形状にしている。すなわち、本実施形態におけるくぼみ１１の形状は、シリンダ軸方向に見て、燃焼室２のペントルーフの裾部２ｂの位置からスキッシュエリア最深部１０方向へ伸びるにつれてくぼみ１１の断面積が小さくなるようにしている。
【００２２】
このため、燃焼室２の稜線２ａと垂直な方向にリバーススキッシュ流が生成するときに、くぼみ１１の裾部から頂部に向けてリバーススキッシュ流のエネルギーを高めつつ、リバーススキッシュ流をスキッシュエリア８内に取り入れることができ、スキッシュエリア最深部１０近傍において、燃焼室２内の混合気の乱れを強化できる。
また、本発明の第３の実施形態では、図９に示すように、くぼみ１１を、吸気側および排気側のスキッシュエリア８に、シリンダ軸と垂直且つペントルーフ型の燃焼室２の稜線方向に２個ずつ形成している。これにより、燃焼室２からのリバーススキッシュ流をより多く取り入れ、混合気の乱れをより強化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態における内燃機関の燃焼構造を示す平面図
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図
【図３】くぼみ部分の拡大図
【図４】くぼみ部分の拡大図
【図５】図１のＢ−Ｂ線矢視断面図
【図６】従来の内燃機関の燃焼構造においてスキッシュ流が発生した状態を示す平面図
【図７】従来の内燃機関の燃焼構造においてリバーススキッシュ流が発生した状態を示す平面図
【図８】本発明の第２の実施形態における内燃機関の燃焼構造を示す平面図
【図９】本発明の第３の実施形態における内燃機関の燃焼構造を示す平面図
【符号の説明】
【００２４】
１  内燃機関
２  燃焼室
２ａ  稜線
２ｂ  裾部
３  ピストン
３ａ  冠面
４  シリンダヘッド
４ａ  内面
５  吸気バルブ
６  排気バルブ
８  スキッシュエリア
９  壁面
１０  スキッシュエリア最深部
１１  くぼみ
【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】
2007239563.tif 000008
【図７】
2007239563.tif 000009
【図８】
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【図９】
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