(57)【要約】【課題】ガイド壁７の吸気弁２に隣接する部分に設けられる湾曲凹部８を適当な大きさとしてタンブル強度を高くする。【解決手段】タンブル流を案内する両側のガイド壁７が、吸気弁２の周縁と排気弁３の周縁とにそれぞれ接する基準直線Ｌに沿って形成される。ガイド壁７の吸気弁２に隣接する部分に、吸気弁２の周縁から離れるように基準直線Ｌから後退した湾曲凹部８が形成されている。湾曲凹部８は、シリンダ１外周縁における始点８ａが、吸気弁２の半径ｒに対して１．１倍の距離Ｒだけ吸気弁２の中心から離れた点として定められているとともに、基準直線Ｌに連なる終点８ｂが、吸気弁２の中心から距離Ｒ未満となる点として定められ、吸気弁２の中心から半径Ｒの円弧を超えない範囲で、上記始点８ａと終点８ｂとを滑らかに連続するように画定されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の吸気弁と一対の排気弁とを有し、タンブル流を案内する両側のガイド壁が、吸気弁の周縁と排気弁の周縁とにそれぞれ接する基準直線に沿って形成されてなるペントルーフ型をなす内燃機関の燃焼室において、
上記ガイド壁の吸気弁に隣接する部分に、吸気弁の周縁から離れるように上記基準直線から後退した湾曲凹部が形成されており、
この湾曲凹部は、シリンダ外周縁における始点が、吸気弁の半径ｒに対して１．２ｒ未満の距離Ｒだけ吸気弁の中心から離れた点として定められているとともに、上記基準直線に連なる終点が、上記吸気弁の中心から上記距離Ｒ未満となる点として定められ、吸気弁の中心から半径Ｒの円弧を超えない範囲で、上記始点と上記終点とを滑らかに連続するように画定されていることを特徴とする内燃機関の燃焼室。
【請求項２】
上記Ｒは、１．１ｒであ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。
【請求項３】
さらに、上記ガイド壁の排気弁に隣接する部分に、排気弁の周縁から離れるように上記基準直線から後退した第２の湾曲凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃焼室。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タンブル流を利用して燃焼を行う内燃機関における燃焼室の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料を筒内に直接に噴射する筒内直接噴射式内燃機関において、例えば成層希薄燃焼を実現するために、筒内のタンブル流を利用する技術が種々提案されている。このタンブル流は、吸気ポート自体の形状あるいは吸気ポート内にいわゆるタンブル制御弁を設けることなどにより、吸気行程において筒内に流入した吸気流が燃焼室の吸気弁側から排気弁側へ流れ、縦方向に旋回することで生成される。
【０００３】
このようなタンブル流を利用する燃焼室として、吸気弁および排気弁をそれぞれ一対有し、吸気弁の周縁と排気弁の周縁とにそれぞれ接するように、タンブル流を案内するガイド壁を両側に形成してなるペントルーフ型の燃焼室構造が知られている。
【０００４】
そして、特許文献１には、タンブル流とスキッシュ流とを両立させるために、吸気弁を中心として該吸気弁の半径の略１．５倍の半径の内側領域を取り除いてガイド部とすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２５７３６−号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、ガイド部が吸気弁の周縁から大きく離れているので、吸気ポートから吸気弁の開口部を介して流入した吸気流が横方向（タンブル流と直交する方向）へ過度に拡散してしまい、十分なタンブル強度を得ることができない。
【０００７】
一方、ガイド壁と吸気弁の開口部とが全く離れていない場合つまりガイド壁が吸気弁の周縁に接している場合には、吸気弁の開口部の周方向の一部がガイド壁で覆われた形となるため、開口部を出る吸気流の一部が排気弁側とは反対側へ迂回しやすくなり、やはりタンブル強度が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る内燃機関の燃焼室は、一対の吸気弁と一対の排気弁とを有し、タンブル流を案内する両側のガイド壁が、吸気弁の周縁と排気弁の周縁とにそれぞれ接する基準直線に沿って形成されてなるペントルーフ型をなしている。そして、上記ガイド壁の吸気弁に隣接する部分に、吸気弁の周縁から離れるように上記基準直線から後退した湾曲凹部が形成されている。この湾曲凹部は、シリンダ外周縁における始点が、吸気弁の半径ｒに対して１．２ｒ未満の距離Ｒだけ吸気弁の中心から離れた点として定められているとともに、上記基準直線に連なる終点が、上記吸気弁の中心から上記距離Ｒ未満となる点として定められ、吸気弁の中心から半径Ｒの円弧を超えない範囲で、上記始点と上記終点とを滑らかに連続するように画定されている。
【発明の効果】
【０００９】
このように吸気弁の周縁から僅かに離れた湾曲凹部を備えたガイド壁の構成によれば、吸気弁の開口部から排気弁側へ迂回する流れが生じず、開口部から出る吸気流がガイド壁に沿うように円滑に案内される。従って、タンブル強度が高く得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明に係る燃焼室の一実施例を示す平面図。
【図２】この燃焼室の形状を示す斜視図。
【図３】ガイド壁の要部を拡大して示す平面図。
【図４】吸気ポートからの吸気の流れを示す説明図。
【図５】湾曲凹部を具備しない参考例における吸気の流れを示す説明図。
【図６】湾曲凹部の大きさと、（Ａ）タンブル強度、（Ｂ）中リフト時の通気抵抗、（Ｃ）高リフト時の通気抵抗、との関係を示す特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１および図２はこの発明に係る燃焼室の一実施例を示している。この実施例は、例えば筒内直接噴射式のガソリン機関に適用されるものであって、図示しないシリンダブロックとシリンダヘッドとからなる内燃機関において、シリンダヘッド側に凹設される燃焼室の形状を示している。図１は、この燃焼室をシリンダヘッドの下方つまりピストン側から見た場合の平面図であり、符号１で示す外側の円は、シリンダの内径に相当する。図２は、この燃焼室の立体形状をいわゆるＣＡＤ図として表した斜視図である。従って、図２は、シリンダヘッドを透視して見た形状あるいは燃焼室を鋳造するための中子の形状に相当する。
【００１３】
この燃焼室は、基本的にペントルーフ型をなし、一方の傾斜面に一対の吸気弁２が並んで配置されているとともに、他方の傾斜面に一対の排気弁３が並んで配置されており、これらの４個の弁２，３で囲まれた中心部に点火プラグ４が配置されるようになっている。また、隣接する一対の吸気弁２の間に、シリンダ外周側から突出するように燃料噴射弁５（図２にその先端部のみを示す）が配置される。
【００１４】
吸気弁２は排気弁３よりも大径に設定されており、また、シリンダ１の円の中で吸気弁２ならびに排気弁３の径を可及的に大きく確保するように各弁２，３が配置されている。つまり、各弁２，３の外周縁（より詳しくはそのバルブシートの外周縁）は、シリンダ１周縁に近接している。
【００１５】
この燃焼室が用いられる内燃機関は、吸気ポート自体の形状あるいは吸気ポート内にいわゆるタンブル制御弁を設けることなどにより、筒内に縦方向の旋回流つまりタンブル流（特に燃焼室上壁面で吸気弁２側から排気弁３側へ向かういわゆる順タンブル流）を生成するように構成されており、上記燃焼室の左右両側には、このタンブル流の流れ方向に沿ってガイド壁７が設けられている。これらのガイド壁７は、基本的に、図１に示すように、吸気弁２の周縁と排気弁３の周縁とにそれぞれ接する共通接線となる基準直線Ｌに沿って形成されている。そして、ガイド壁７の吸気弁２寄りの端部つまり吸気弁２に隣接する部分には、吸気弁２の周縁から離れるように上記基準直線Ｌから後退した吸気側湾曲凹部８が形成されている。また同様に、ガイド壁７の排気弁３寄りの端部つまり排気弁３に隣接する部分に、排気弁３の周縁から離れるように上記基準直線Ｌから後退した排気側湾曲凹部９が形成されている。
【００１６】
上記ガイド壁７を構成する部分は、シリンダ１の円から内周側へ張り出しており、従って、その下面は、シリンダヘッド下面と実質的に同一の面をなし、上死点時にピストン頂面が近接するスキッシュエリア１１となっている。同様に、一対の吸気弁２の間、ならびに、一対の排気弁３の間、にもそれぞれスキッシュエリア１２，１３が存在する。図１では、これらのスキッシュエリア１１，１２，１３を斜線を施して示してある。
【００１７】
図３は、上記吸気側湾曲凹部８の詳細を示している。この湾曲凹部８は、シリンダ１外周縁における始点８ａが、吸気弁２の中心から距離Ｒだけ離れた点として定められている。ここで、上記のＲは、吸気弁２の半径ｒに対して１．２ｒ未満の値（但し半径ｒよりは大きい）であり、本実施例では、例えば、「Ｒ＝１．１ｒ」となっている。そして、上記基準直線Ｌに連なる終点８ｂは、上記吸気弁２の中心から上記距離Ｒ未満となる点として定められており、本実施例では、半径ｒを極僅かだけ越える点つまり吸気弁２の周縁に非常に近接した位置に終点８ｂが定められている。そして湾曲凹部８は、吸気弁２の中心から半径Ｒの円弧を超えない範囲で、上記始点８ａと上記終点８ｂとを滑らかに連続するような湾曲面（但し曲率半径は各部で一定ではない）として画定されている。従って、吸気弁２を中心とした半径Ｒの円弧と比較すると、湾曲凹部８は、終点８ｂに近い部分でより内側へ傾いたものとなり、この終点８ｂ近傍での接線Ｍに沿った方向に吸気流を案内することができる。
【００１８】
上記のように吸気弁２の近傍に該吸気弁２の周縁から僅かに離れた湾曲凹部８を備えたガイド壁７の構成によれば、吸気弁２がリフトしたときに該吸気弁２の開口部から排気弁３側へ迂回する流れが生じない。図４および図５は、吸気ポート２１からシリンダ２２内へ流入する吸気流を小さな矢印でもって表した説明図であり、上記実施例に相当する図４では、吸気流の殆どが吸気弁２側から排気弁３側へと流れていくことが明らかであり、これによって筒内に十分な強度のタンブル流が生成される。これに対し、図５は、湾曲凹部８を設けずに基準直線Ｌに沿ったガイド壁７を吸気弁２周縁に接するように形成した比較例の特性を示している。この比較例のように吸気弁２の側方をガイド壁７で覆っていると、吸気弁２の周方向で見て、このガイド壁７に近接する方向での流れが阻害され、吸気ポート２１内の圧力分布として局部的に高圧部分が生じるため、図５に明らかなように、吸気ポート２１から流入する吸気の一部が、排気弁３側へ向かわずに排気弁３とは反対側へ流れる。この流れは、順タンブル流とは逆向きのものであり、従って、タンブル強度が低下する。
【００１９】
一方、吸気弁２の側方における湾曲凹部８が過度に大きいと、この部分に流れ出た吸気がタンブル流の生成に寄与せず、やはりタンブル強度が低下する。上記実施例では、湾曲凹部８の大きさが最適なものとなっており、さらに、図３に示す接線Ｍの方向に吸気を案内するので、全体として吸気流が左右両側に拡散してしまうことなく排気弁３側へ流れ、高いタンブル強度が得られる。
【００２０】
図６は、湾曲凹部８の大きさを表す距離Ｒのタンブル強度等に対する影響をまとめた特性図である。横軸は、吸気弁２の半径ｒに対する距離Ｒの比（Ｒ／ｒ）であり、図（Ａ）はタンブル強度、図（Ｂ）は吸気弁２のリフト量が６ｍｍのときの通気抵抗、図（Ｃ）は吸気弁２のリフト量が１０ｍｍのときの通気抵抗、を示す。これらの図から明らかなように、比（Ｒ／ｒ）が１．０〜１．２の範囲で高いタンブル強度が得られ、かつ同時に、通気抵抗に対する悪影響は殆どない。
【００２１】
なお、排気弁３の側方に設けられた排気側湾曲凹部９は、排気弁３の半径に比較して、吸気側湾曲凹部８よりも多少大きく形成されている。この排気側湾曲凹部９は、ガイド壁７に沿って流れてきた吸気を円滑に案内し、やはりタンブル強度の向上に寄与する。
【符号の説明】
【００２２】
２…吸気弁
３…排気弁
７…ガイド壁
８…吸気側湾曲凹部
９…排気側湾曲凹部  
【図１】
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【図３】
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【図６】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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