(57)【要約】  【課題】頂面の形状を改善することにより、タンブル流の強度の低下を抑制し燃焼を良好にして、少なくとも燃費の向上を図ることができる内燃機関のピストンを提供することである。  【解決手段】本発明の内燃機関のピストンは、頂面が、開弁時の吸気弁の接触を回避するために設けられるバルブリセスと、タンブル流形成のために排気弁直下に対応する部位方向に偏らせて設けられる凹部と、凹部の外側に少なくとも設けられるスキッシュ部とを備えてなり、スキッシュ部を除いて凹部からバルブリセスに移る部位が頂面中で最も高い位置にある構造である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂面が、開弁時の吸気弁の接触を回避するために設けられるバルブリセスと、タンブル流形成のために排気弁直下に対応する部位方向に偏らせて設けられる凹部と、凹部の外側に少なくとも設けられるスキッシュ部とを備えてなる内燃機関のピストンであって、
スキッシュ部を除いて凹部からバルブリセスに移る部位が頂面中で最も高い位置にある内燃機関のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒内にタンブル流を起こさせる内燃機関のピストンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関において、吸入空気と燃料との混合や混合気の燃焼時に生じる火炎の伝播を促進するために、気筒内においてピストンの往復動方向に渦巻く気流であるタンブル流を発生させている。特には、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式の内燃機関において、均質燃焼を行う際に、タンブル流が発生するようにしている。
【０００３】
このようなタンブル流を発生させるために、ピストンの頂面に凹部を形成したものが知られている。例えば特許文献１では、ピストンの頂面のうち、両排気弁のほぼ直下の部位にバルブリセスを兼ねるように幅広にした第１凹所を設け、同じく両吸気弁間のほぼ真下の部位に第１凹所に連通する第２凹所を設け、第２凹所の幅及び深さを第１凹所の幅及び深さより小さくして、タンブル流の減速を回避するとともにタンブル流が点火プラグの付近に及ぼす影響を小さくした構造が示されている。
【０００４】
このような構成によれば、シリンダ内に生成されるタンブル流は、第１凹所の底面に当たって第２凹所に向かって方向転換することにより、吸気弁に対するバルブリセスのために減速されて弱くなることが防止される。
【０００５】
しかしながら、第１凹所を通過したタンブル流は、第２凹所に差し掛かる時点で、第１凹所と第２凹所との段差のために、タンブル流が剥離してしまう。つまりタンブル流は、第１凹所の第２凹所側から上方に向かって上昇するとともに、タンブル流の剥離した一部が第２凹所に沿って流れようとする。
【０００６】
このため、第１凹所を通過したタンブル流が二分されることになり、タンブル流の強度が低下し、減速することとなった。このように、タンブル流が減速すると、十分に吸入空気と燃料とが混合されず、燃焼が伝播する運動エネルギが減少し、よって良好な燃焼が得られずに燃費が低下した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９‐１０５３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は以上の点に着目し、頂面の形状を改善することにより、タンブル流の強度の低下を抑制し燃焼を良好にして、少なくとも燃費の向上を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明の内燃機関のピストンは、頂面が、開弁時の吸気弁の接触を回避するために設けられるバルブリセスと、タンブル流形成のために排気弁直下に対応する部位方向に偏らせて設けられる凹部と、凹部の外側に少なくとも設けられるスキッシュ部とを備えてなる内燃機関のピストンであって、スキッシュ部を除いて凹部からバルブリセスに移る部位が頂面中で最も高い位置にあることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、凹部が排気弁直下に対応する部位方向に偏っていることと、凹部からバルブリセスに移る部位が頂面中で最も高い位置にあることとにより、凹部で生成されるタンブル流は、バルブリセスに到達する前に燃焼室天井方向に旋回させられる。したがって、バルブリセスによりタンブル流が減速されることを防ぐことが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以上説明したような構成であり、タンブル流がバルブリセスに到達する前に燃焼室天井方向に旋回させることができるので、バルブリセスによりタンブル流が減速されることを防止することができ、ノッキングの耐性、燃費及びトルクを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態のエンジンの要部の概略構成を示す断面図。
【図２】同実施形態のピストンの平面図。
【図３】同実施形態のピストンの正面図。
【図４】図２のＩ‐Ｉ線に沿った断面図。
【図５】図２のＩＩ‐ＩＩ線に沿った断面図。
【図６】図２のＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿った断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
この実施形態のエンジン１００は、図１に示すように、燃料をシリンダ内に直接噴射する筒内噴射式のものである。エンジン１００は、シリンダボア１内、特には燃焼室２に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁３、二本の吸気弁４、二本の排気弁５及び点火プラグ６をシリンダヘッド７に備え、シリンダヘッド７にガスケット８を介して固定されるシリンダブロック９のシリンダボア１内に、往復作動可能に配置されるピストン１０を備えている。ピストン１０を除く、エンジン１００のこれらの構成自体は、この分野でよく知られているものを広く適用することができる。
【００１５】
ピストン１０は、その頂面１１の形状に特徴を有するものである。ピストン１０の頂面１１は、図２に示すように、吸気弁４の開弁時に吸気弁４がピストン１０接触することを回避するためにそれぞれの吸気弁４に対応して設けられる吸気バルブリセス１２と、タンブル流形成のために排気弁５直下に対応する部位方向に偏らせて設けられる凹部１３と、凹部１３の外側及び吸気バルブリセス１２間の外側に、ピストン１０がほぼ上死点にある場合に燃焼室２の周囲との間に形成されるスキッシュエリアのために設けられるスキッシュ部１４とを基本的に備えている。同図において、１５は、吸気バルブリセス１２と同様の機能を備える排気バルブリセス、１６は、その排気バルブリセス１５間に形成される排気平坦部である。
【００１６】
それぞれの吸気バルブリセス１２は、吸気弁４の弁体部分の形状に合わせた凹部で、ピストン１０が上死点に位置する場合に吸気弁４が開いても、吸気弁４がピストン１０に衝突することがないように、開いた際の角度及びリフト量に合わせて形状及び深さが設定してある。これらの吸気バルブリセス１２間には、吸気バルブリセス１２に連続する平坦部１７ａが形成される。この平坦部１７ａは、凹部１３から吸気バルブリセス１２に移る移行部位１７であり、吸気バルブリセス１２が吸気弁４に合わせて、平面視において一部円弧状の形状をしていることにより、吸気バルブリセス１２間のほぼ扇形状の平面により形成されるものである。
【００１７】
図３に示すように、ピストンピンが挿入される貫通孔１８が向く方向をピストン１０の正面とすると、凹部１３は、図４、図５に示すように、最も深い部位が頂面１１の中央ではなく正面向かって右手の方向に偏って位置している。つまり、ピストン１０の左右方向、言い換えれば吸気弁４と排気弁５とを結ぶ線分の方向における最も深い部位１９（以下、最深部位と記す）は、頂面１１の中央、つまり貫通孔１８の軸線の直上ではなく、その中央より右手に偏倚している。凹部１３をこのような位置に配置することにより、凹部１３とそれぞれの吸気バルブリセス１２とは独立して、連通することなく凹むことになる。したがって、凹部１３の左右方向の深さは、正面向かって左手からなだらかに深くなるようにして傾斜し、頂面１１の中央より右手の位置で最も深くなり、その位置からスキッシュ部１４に向かって浅くなるものである。これに対して、凹部１３のピストン１０の前後方向における深さは、図６に示すように、側壁部２０を除いてほぼ一定にしてある。
【００１８】
凹部１３がこのような形状をしているので、スキッシュ部１４を除いて凹部１３から吸気バルブリセス１２に移る移行部位１７は、頂面１１中で最も高い位置になる。つまり、凹部１３は排気弁５直下に対応する部位側に最深部位１９を有しているので、その位置から吸気バルブリセス１２側に向かって浅くなることで、移行部位１７が最も高い位置になる。移行部位１７は、凹部１３の吸気バルブリセス１２側の縁部に連続しており、凹部１３の最も高い位置と同じ高さに形成してある。凹部１３のピストン１０の前後方向における中央においては、この移行部位１７が平坦部１７ａになる。又、同じく前後方向の吸気バルブリセス１２のほぼ中央を通る位置にあっては、図５に示すように、凹部１３の吸気バルブリセス１２の縁部が移行部位１７である。
【００１９】
このような構成において、エンジン１００を運転すると、吸気行程において吸気ポート２１を介して、シリンダボア１内に空気が吸気される。吸入された空気は燃料と混合されながらタンブル流に生成される。すなわち、シリンダボア１に吸入された空気はピストン１０の凹部１３に向かって流れ、その間に燃料と混合され、吸入空気と燃料との混合気は、ピストン１０の凹部１３に案内されてシリンダボア１内においてタンブル流になる。
【００２０】
この場合に、タンブル流は、凹部１３の最深部位１９側から凹部１３の底面に沿って吸気バルブリセス１２側に向かって案内される。凹部１３の最深部位１９は、上述したように、頂面１１の中央から排気弁５直下の部位側に偏倚しているので、タンブル流が燃焼室２の中央に向かって旋回していく。そして、凹部１３の吸気バルブリセス１２側の縁部つまり移行部位１７は、頂面１１中で最も高い高さ形成されているので、凹部１３の底面に沿って流れた混合気は燃焼室２の天井に向かって、移行部位１７から上昇する。この場合に、平坦部１７ａを含む移行部位１７が、頂面１１の中で最も高い位置であるため、タンブル流は剥離することなく上昇する。
【００２１】
したがって、タンブル流が吸気バルブリセス１２に流れ込むことを抑制することができ、タンブル流の強度あるいは速度が低減することを抑えることができる。この結果、タンブル流による混合気の混合度が高くなり、燃焼を改善することができることから、ノックの耐性、燃費及びトルクを向上させることができる。
【００２２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
上記実施形態にあっては、筒内噴射式の火花点火式のエンジンを説明したが、他の実施形態として、吸気ポートに向かって燃料を噴射するポート噴射式の火花点火式のエンジン（ガソリンエンジン）に適用するものであってよい。
【００２４】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の活用例として、火花点火式のエンジンや、ディーゼルエンジンを含む燃料を筒内に直接噴射する筒内噴射式のエンジンを挙げることができる。
【符号の説明】
【００２６】
４…吸気弁
５…排気弁
１１…頂面
１２…吸気バルブリセス
１３…凹部
１４…スキッシュ部
１７…移行部位
【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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