(57)【要約】      （修正有）【課題】成層燃焼において燃焼室内での燃料の拡散を抑制することが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関１０は、燃焼室内に正タンブル流を生成可能に構成されている。燃焼室の頂面１６において、プラグ中心軸Ｌ１を含みクランク軸に平行な基準面に対して排気口の側には、ピストンの冠面１８に向かって凸形状に隆起した第一隆起部２４が形成されている。また、ピストンの冠面１８において、基準面Ｓ１に対して吸気口２８の側には、燃焼室１２の頂面１６に向かって凸形状に隆起した第二隆起部２６が形成されている。第一隆起部２４及び第二隆起部２６には、それぞれ第一エッジ部２４３及び第二エッジ部２６３が形成され、基準面Ｓ１から第一エッジ部２４３までの距離ｌ１が基準面Ｓ１から第二エッジ部２６３までの距離ｌ２と等距離になるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の頂面に設けられた点火プラグを有し、前記燃焼室の頂面に形成された吸気口から前記燃焼室内へ吸入された空気が、前記頂面に形成された排気口の側からピストンの冠面へ向かう方向に旋回する正タンブル流を生成可能に構成され、成層燃焼時に正タンブル流に向かって燃料噴射弁から燃料を直接噴射するように構成された火花点火式の内燃機関において、
前記燃焼室の頂面において、前記点火プラグの点火点を通り前記燃焼室の中心軸に平行なプラグ中心軸を含みクランク軸の軸方向に平行な基準面に対して前記排気口の側に設けられた、ピストンの冠面に向かって凸形状に隆起した第一隆起部と、
前記ピストンの冠面において、前記基準面に対して前記吸気口の側に設けられた、前記燃焼室の頂面に向かって凸形状に隆起した第二隆起部と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記第一隆起部は、前記基準面から離れるにつれて連続的に隆起する面と前記燃焼室の外周から前記基準面へ近づくにつれて隆起する面とを含み、これらの面が交わる境界には第一エッジ部が形成され、
前記第二隆起部は、前記基準面から離れるにつれて連続的に隆起する面と前記燃焼室の外周から前記基準面へ近づくにつれて隆起する面とを含み、これらの面が交わる境界には第二エッジ部が形成され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】
前記第一隆起部と前記第二隆起部は、前記点火プラグの点火点を含み前記クランク軸の軸方向に直交する断面において、前記基準面から前記第一エッジ部までの距離が前記基準面から前記第二エッジ部までの距離と等距離になるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記第一隆起部は、前記燃焼室の頂面において、前記クランク軸の軸方向に延在するように設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記第一エッジ部は、前記燃焼室の頂面において、前記排気口よりも外周側に設けられていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記第一エッジ部は、前記燃焼室の頂面において、分断されずに連続していることを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記第二隆起部は、前記ピストンの冠面において、前記クランク軸の軸方向に延在するように設けられていることを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記第二エッジ部は、前記ピストンの冠面において、分断されずに連続していることを特徴とする請求項２乃至７の何れか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に係り、特に内燃機関の燃焼室の内部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２０１０−２７５８８５号公報には、圧縮行程で気筒内へ燃料を噴射して成層燃焼を実施する筒内噴射式火花点火内燃機関において、燃料噴射時の筒内壁面への燃料付着を抑制するための技術が開示されている。このシステムの内燃機関は、筒内に縦旋回主流（タンブル流）を形成可能に構成されている。また、このシステムの内燃機関は、複数の噴口から筒内に直接燃料を噴射するマルチホールインジェクタをシリンダヘッドに備えている。マルチホールインジェクタは、噴射される燃料噴霧の自身運動エネルギーによる噴霧到達距離が、筒内に形成される縦旋回主流の内部領域となるように、その取り付け角度、噴口の傾き角、噴口形状特性、燃圧および噴口配置角度が設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７５８８５号公報
【特許文献２】特開平５−２４００４５号公報
【特許文献３】特開２００５−１０５８７４号公報
【特許文献４】特開２００４−２８０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、燃料がタンブル流の内部領域に配置されたとしても、点火時期に到達するまで燃料を渦中心寄りに留めておけるとは限らない。すなわち、燃料を渦中心に配置するためには、噴霧方向が渦中心の方向を向く圧縮行程の中盤に燃料を噴射する必要がある。このため、タンブル流の渦中心に燃料が噴射されてから点火時期までの期間において、タンブル流の遠心力によって燃料が燃焼室内の外周側に向かって拡散するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、成層燃焼において燃焼室内での燃料の拡散を抑制することが可能な内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃焼室の頂面に設けられた点火プラグを有し、前記燃焼室の頂面に形成された吸気口から前記燃焼室内へ吸入された空気が、前記頂面に形成された排気口の側からピストンの冠面へ向かう方向に旋回する正タンブル流を生成可能に構成され、成層燃焼時に正タンブル流に向かって燃料噴射弁から燃料を直接噴射するように構成された火花点火式の内燃機関において、
前記燃焼室の頂面において、前記点火プラグの点火点を通り前記燃焼室の中心軸に平行なプラグ中心軸を含みクランク軸の軸方向に平行な基準面に対して前記排気口の側に設けられた、ピストンの冠面に向かって凸形状に隆起した第一隆起部と、
前記ピストンの冠面において、前記基準面に対して前記吸気口の側に設けられた、前記燃焼室の頂面に向かって凸形状に隆起した第二隆起部と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記第一隆起部は、前記基準面から離れるにつれて連続的に隆起する面と前記燃焼室の外周から前記基準面へ近づくにつれて隆起する面とを含み、これらの面が交わる境界には第一エッジ部が形成され、
前記第二隆起部は、前記基準面から離れるにつれて連続的に隆起する面と前記燃焼室の外周から前記基準面へ近づくにつれて隆起する面とを含み、これらの面が交わる境界には第二エッジ部が形成されることを特徴としている。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、
前記第一隆起部と前記第二隆起部は、前記点火プラグの点火点を含み前記クランク軸の軸方向に直交する断面において、前記基準面から前記第一エッジ部までの距離が前記基準面から前記第二エッジ部までの距離と等距離になるように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
第４の発明は、第２又は第３の発明において、
前記第一隆起部は、前記燃焼室の頂面において、前記クランク軸の軸方向に延在するように設けられていることを特徴としている。
【００１０】
第５の発明は、第２乃至第４の何れか１つの発明において、
前記第一エッジ部は、前記燃焼室の頂面において、前記排気口よりも外周側に設けられていることを特徴としている。
【００１１】
第６の発明は、第２乃至第５の何れか１つの発明において、
前記第一エッジ部は、前記燃焼室の頂面において、分断されずに連続していることを特徴としている。
【００１２】
第７の発明は、第２乃至第６の何れか１つの発明において、
前記第二隆起部は、前記ピストンの冠面において、前記クランク軸の軸方向に延在するように設けられていることを特徴としている。
【００１３】
第８の発明は、第２乃至第６の何れか１つの発明において、
前記第二エッジ部は、前記ピストンの冠面において、分断されずに連続していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、燃焼室の頂面において、プラグ中心軸を含みクランク軸の軸方向に平行な基準面に対して排気口の側には、ピストンの冠面に向かって凸形状に隆起した第一隆起部が設けられる。また、ピストンの冠面において、基準面に対して吸気口の側には、燃焼室の頂面に向かって凸形状に隆起した第二隆起部が設けられる。燃焼室内に生成される正タンブル流は、第一隆起部によってピストンの冠面に向かって剥離されるとともに、第二隆起部によって燃焼室の頂面に向かって剥離される。また、第一隆起部及び第二隆起部の外周側の領域には正タンブル流が剥離することにより気流の弱い領域が形成される。正タンブル流の遠心力はこの気流の弱い領域には作用しない。このため、本発明によれば、正タンブル流に向けて噴射された燃料が燃焼室の外周側へ拡散することを効果的に抑制することができる。
【００１５】
第２の発明によれば、第一隆起部には第一エッジ部が形成され、第二隆起部には第二エッジ部が形成されている。このため、本発明によれば、正タンブル流を第一隆起部との境界から効率よく剥離させることができるので、第一隆起部及び第二隆起部の外周側へ流れ込む気流を抑制することができる。これにより、燃焼室の外周側への燃料の拡散を有効に抑制することができる。
【００１６】
第３の発明によれば、点火プラグの点火点を含みクランク軸の軸方向に直交する断面において、第一隆起部と第二隆起部は、第一エッジ部と第二エッジ部が基準面から等距離になる位置に配置される。このため、本発明によれば、点火プラグの中心軸に正タンブル流の渦中心を配置することができるので、点火プラグ周りの燃料成層度を向上させることができる。
【００１７】
第４の発明によれば、第一隆起部は、燃焼室の頂面において、クランク軸の軸方向に延在するように設けられている。このため、本発明によれば、燃焼室の頂面に沿って流動する正タンブル流を、ピストンの冠面に向かって効率よく剥離させることができるので、第一隆起部よりも外周側に燃料が拡散することを確実に抑制することができる。
【００１８】
第５の発明によれば、第一エッジ部は、燃焼室の頂面において、排気口よりも外周側に設けられている。このため、本発明によれば、第一エッジ部が当該排気口により分断されることを防ぐことができるので、第一隆起部による正タンブル流の剥離を効果的に行うことが可能となる。
【００１９】
第６の発明によれば、第一エッジ部は、燃焼室の頂面において分断されずに連続しているため、第一隆起部による正タンブル流の剥離を効果的に行うことが可能となる。
【００２０】
第７の発明によれば、第二隆起部は、ピストンの冠面において、クランク軸の軸方向に延在するように設けられている。このため、本発明によれば、ピストンの冠面に沿って流動する正タンブル流を、燃焼室の頂面に向かって効果的に剥離させることができるので、第二隆起部よりも外周側に燃料が拡散することを確実に抑制することができる。
【００２１】
第８の発明によれば、第二エッジ部は、ピストンの冠面において分断されずに連続しているため、第二隆起部による正タンブル流の剥離を効果的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１の内燃機関の燃焼室構成を説明するための図である。
【図２】燃焼室１２の頂面１６を燃焼室側からみた正面図である。
【図３】ピストンの冠面を燃焼室側からみた正面図である。
【図４】燃焼室１２の頂面１６及びピストンの冠面１８の形状を模式的に示す斜視図である。
【図５】空燃比Ａ／Ｆに対するＮＯｘ生成量の関係を示す図である。
【図６】成層燃焼時の燃焼室内の燃料分布を示す図である。
【図７】第一隆起部及び第二隆起部を備えていない内燃機関の燃焼室内に生成される気流を模式的に示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１の内燃機関において、燃焼室１２内に生成される気流を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、特に明示する場合を除き、構成部品の構造や配置、処理の順序などを下記のものに限定する意図はない。本発明は以下に示す実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２４】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図を用いて説明する。実施の形態１の前提として、内燃機関は火花点火式の直列４気筒エンジンであるとする。ただし、本発明を適用するにあたっては、エンジンの気筒数や気筒配置に限定はない。
【００２５】
＜実施の形態１の内燃機関の燃焼室構成＞
図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態１の内燃機関の燃焼室の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関の燃焼室構成を説明するための図である。なお、図１は、複数気筒のうちの１気筒の内部をクランク軸（図示せず）の軸方向に垂直な方向から透視した図を模式的に表したものである。
【００２６】
この図に示すように、内燃機関１０は、筒状のシリンダ１４が形成されたシリンダブロックと、頂面１６が形成されたシリンダヘッドと、を備えている。シリンダ１４の内部には冠面１８を有するピストンが配置されている。シリンダ１４、頂面１６及び冠面１８で囲まれた空間には燃焼室１２が形成されている。図２は、燃焼室１２の頂面１６を燃焼室側からみた図である。また、図３は、ピストンの冠面を燃焼室側からみた図である。さらに、図４は、燃焼室１２の頂面１６及びピストンの冠面１８の形状を模式的に示す斜視図であり、図中（ｂ）は、図中（ａ）の頂面を燃焼室側からみた斜視図を示している。以下、これらの図も参照して内燃機関１０の燃焼室１２の構成について説明する。
【００２７】
燃焼室１２の頂面１６はペントルーフ形状を有し、頂面１６の略中心部に設けられたプラグ挿入孔には点火プラグ２０が配置されている。なお、以下の説明では、点火プラグ２０の点火点２０ａを含み燃焼室１２の中心軸に平行な軸を「プラグ中心軸Ｌ１」と称することとし、また、プラグ中心軸Ｌ１を含みクランク軸の軸方向に平行な面を「基準面Ｓ１」と称することとする。
【００２８】
頂面１６において基準面Ｓ１の一方の側には、吸気ポートにつながる２つの吸気口２８が形成されている。また、頂面１６において基準面Ｓ１の他方の側には、排気ポートにつながる２つの排気口３０が形成されている。なお、以下の説明では、基準面Ｓ１に対して吸気口２８の配置されている側を「吸気側」と称し、基準面Ｓ１に対して排気口３０が配置されている側を「排気側」と称することとする。
【００２９】
さらに、頂面１６の吸気側には燃料噴射弁２２が配置されている。燃料噴射弁２２は燃焼室１２内のプラグ中心軸Ｌ１に向かって直接燃料を噴射可能に構成されている。
【００３０】
内燃機関１０は、燃焼室１２内に正タンブル流を生成することのできる吸気ポートを備えている。ここで、正タンブル流とは、吸気口２８から燃焼室１２内へ吸入された空気が排気口３０の側からピストンの冠面１８へ向かう方向に旋回する気流であり、図１中では「Ｔ」と表記している。なお、正タンブル流を生成するための構造は特に限定されず、種々の公知の構造を適用することができる。
【００３１】
本発明の実施の形態１の内燃機関１０は、頂面１６の排気側に第一隆起部２４を備え、ピストンの冠面１８の吸気側に第二隆起部２６を備えている点に特徴を有している。以下、これらの構成について詳細に説明する。
【００３２】
図１に示すように、第一隆起部２４は、頂面１６からピストンの冠面１８に向かって凸形状に隆起した形状を有している。より詳しくは、第一隆起部２４は、頂面１６において基準面Ｓ１から離れるにつれて連続的に隆起する面２４１と燃焼室１２の外周側から基準面Ｓ１に近づくにつれて隆起する面２４２とにより構成されている。なお、面２４１及び面２４２の形状は特に限定されないが、例えばプラグ中心軸Ｌ１を含みクランク軸の軸方向に直交する断面において、頂面１６の接線方向から円弧状に隆起する面や頂面１６から直線上に隆起する面として構成することができる。また、面２４１と面２４２とが交わる境界には、ピストンの冠面１８に向かって突出したエッジとしての第一エッジ部２４３が形成されている。図２に示すように、第一隆起部２４は、頂面１６においてクランク軸の軸方向に一方の縁部から他方の縁部まで延在するように設けられている。このような構成によれば、第一エッジ部２４３はクランク軸の軸方向に延在するように形成される。
【００３３】
また、図２に示すように、第一隆起部２４は、第一エッジ部２４３が排気口３０よりも基準面Ｓ１に対して排気側となる位置に設けられている。換言すると、第一隆起部２４は、第一エッジ部２４３が排気口３０によって分断されない位置に設けられている。
【００３４】
一方、第二隆起部２６は、ピストンの冠面１８から頂面１６に向かって凸形状に隆起した形状を有している。より詳しくは、第二隆起部２６は、ピストンの冠面１８において基準面Ｓ１から離れるにつれて連続的に隆起する面２６１と燃焼室１２の外周側から基準面Ｓ１に近づくにつれて隆起する面２６２とにより構成されている。なお、面２６１及び面２６２の形状は特に限定されないが、例えばプラグ中心軸Ｌ１を含みクランク軸の軸方向に直交する断面において、ピストンの冠面１８の接線方向から円弧状に隆起する面やピストンの冠面１８から直線上に隆起する面として構成することができる。また、面２６１と面２６２とが交わる境界には、燃焼室１２の頂面１６に向かって突出したエッジとしての第二エッジ部２６３が形成されている。図２に示すように、第二隆起部２６は、ピストンの冠面１８においてクランク軸の軸方向に一方の縁部から他方の縁部まで延在するように設けられている。このような構成によれば、第二エッジ部２６３はクランク軸の軸方向に延在するように形成される。
【００３５】
なお、ピストンの冠面１８にはバルブリセスやキャビティ等の凹凸が形成されている場合がある。この場合には、第二隆起部２６は、第二エッジ部２６３が当該凹凸によって分断されない位置に設けられる。
【００３６】
また、プラグ中心軸Ｌ１を含みクランク軸の軸方向に直交する断面において、基準面Ｓ１から第一エッジ部２４３までの距離をｌ１とし、基準面Ｓ１から第二エッジ部２６３までの距離をｌ２とした場合に、第一隆起部２４と第二隆起部２６は、距離ｌ１と距離ｌ２とが等距離又は略等距離となる位置に設けられている。
【００３７】
＜実施の形態１の内燃機関の特徴的動作＞
次に、図５乃至図８を参照して、本発明の実施の形態１の内燃機関の特徴的動作について説明する。実施の形態１の内燃機関１０では、冷間始動後のアイドル運転においてエミッションの悪化を抑制するための制御が行われる。この始動時の制御では、より詳しくは、点火時期を大幅に遅角することが行われる。これにより、触媒の暖機を促進することができるので、排出ＨＣを抑制することができる。
【００３８】
また、上記冷間始動時の制御では、排出ＮＯｘを抑制するために成層燃焼が行われる。図５は、空燃比Ａ／Ｆに対するＮＯｘ生成量の関係を示す図である。この図に示すように、空燃比がＡ／Ｆ１６〜１８の領域ではＮＯｘ生成量が高い傾向にある。そこで、本実施の形態の内燃機関１０では、冷間始動後のアイドル運転においてＮＯｘ生成量が高い空燃比を避けた成層燃焼が行われる。図６は、成層燃焼時の燃焼室内の燃料分布を示す図である。この図に示すように、成層燃焼では、例えば点火プラグ２０の近傍の混合気の空燃比がＡ／Ｆ１２程度となり、外周部の混合気の空燃比がＡ／Ｆ１８以上となるようにされる。これにより、ＮＯｘ生成量の多いＡ／Ｆ１６付近の領域を小さくした燃焼を行うことができるので、排出ＮＯｘを抑制することができる。
【００３９】
上述した成層状態を燃焼室１２内に生成するために、実施の形態１の内燃機関１０では、燃焼室１２内に正タンブル流が生成され、生成された正タンブル流に向かって燃料噴射弁２２から燃料が噴射される。なお、成層燃焼時の燃料噴射は、燃料噴射弁２２から生成された正タンブル流の渦中心に向かって低貫徹力で噴射することが求められる。これは、噴射された燃料を正タンブル流の渦内に効率よく留めるためである。本実施の形態１の内燃機関１０では、正タンブル流に向けて低貫徹力の燃料噴射を行うために、例えば燃料噴射が吸気行程と圧縮行程に分割して行われる。より詳しくは、吸気行程では、１行程の燃料噴射量のおよそ８０〜９０％が燃料噴射弁２２又は吸気ポートに設けられたポート噴射弁から噴射され、圧縮行程の中盤（例えばクランク角１００〜９０ＢＴＤＣ）では、残りの２０〜１０％の燃料が燃料噴射弁２２から噴射される。なお、燃料噴射弁２２は、圧縮行程の燃料噴射において正タンブル流の渦中心に噴射されるようにその噴射角度（取付角度）が設定されている。このような分割噴射によれば、正タンブル流の渦中心へ向けての燃料噴射量を少量にして正タンブル流に対する貫徹力を低下させることができる。
【００４０】
なお、正タンブル流に向けて低貫徹力の燃料噴射を行う方法は上記の方法に限らず、燃圧を低下させる等の他の方法を用いてもよい。
【００４１】
但し、正タンブル流の渦中心に燃焼が噴射されたとしても、燃料は時間とともに正タンブル流の渦内を外側に向かって拡散する。このため、成層燃焼において圧縮行程の中盤（例えばクランク角１００〜９０ＢＴＤＣとなる）に正タンブル流の渦中に燃焼が噴射されると、点火時期（例えばクランク角１５ＡＴＤＣ）までの期間に燃料が拡散するおそれがある。
【００４２】
図７は、第一隆起部及び第二隆起部を備えていない内燃機関の燃焼室内に生成される気流を模式的に示す図である。この図に示す内燃機関の燃焼室構造では、燃焼室全体を旋回する正タンブル流が生成されるため、燃料噴射からの時間の経過とともに燃料が燃焼室全体に拡散し点火プラグ周りの成層度が低下してしまう。
【００４３】
そこで、本実施の形態１の内燃機関１０では、燃焼室１２内に第一隆起部２４及び第二隆起部２６を備えることとしている。図８は、本発明の実施の形態１の内燃機関において、燃焼室１２内に生成される気流を説明するための図である。この図に示すように、内燃機関１０の燃焼室１２では、正タンブル流が頂面１６に設けられた第一隆起部２４へと流動する。第一隆起部２４へと流動した気流は、第一隆起部２４の面２４１によって頂面１６から跳ね上げられてピストンの冠面１８に向けて剥離される。これにより、燃焼室１２内の正タンブル流は、シリンダ１４の排気側壁面よりも基準面Ｓ１側を旋回するため、第一エッジ部２４３よりも外周側には正タンブル流よりも気流の弱い領域が生成される。
【００４４】
同様に、内燃機関１０の燃焼室１２では、正タンブル流がピストンの冠面１８に設けられた第二隆起部２６に流動する。第二隆起部２６へと流動した気流は、第二隆起部２６の面２６１によってピストンの冠面１８から跳ね上げられて頂面１６に向けて剥離される。これにより、燃焼室１２内の正タンブル流は、シリンダ１４の吸気側壁面よりも基準面Ｓ１側を旋回するため、第二エッジ部２６３よりも外周側には正タンブル流よりも気流の弱い領域が生成される。
【００４５】
吸気行程の中盤から圧縮行程の中盤にかけての期間は、燃焼室１２内の壁面のうち頂面１６とピストンの冠面１８の占める割合が相対的に大きくはないため、上記のような気流の剥離が起きても正タンブル流は燃焼室１２内を旋回する。このため、燃焼室１２内に第一隆起部２４及び第二隆起部２６を設けた内燃機関１０では、正タンブル流を点火プラグ２０の点火点２０ａの近傍の小さな範囲において旋回させることができる。正タンブル流の渦中心に向かって噴射された燃料は、正タンブル流の中では遠心力によって拡散するが、気流の弱い領域には拡散しない。したがって、第一隆起部２４及び第二隆起部２６を設けた実施の形態１の内燃機関１０では、点火プラグ２０の点火点２０ａ近傍の燃料成層度を有効に高めることができ、これによりエンジン始動時の排出ＮＯｘを抑制することが可能となる。
【００４６】
なお、実施の形態１の内燃機関１０では、第一隆起部２４の面２４１が頂面１６において基準面Ｓ１から離れるにつれて連続的に隆起するように構成されている。このため、正タンブル流が面２４１に沿って流れる際に気流が乱れて流速が低下することを抑制することができる。また、面２４１の端部には第一エッジ部２４３が形成されているため、正タンブル流を効果的に剥離させて気流の弱い領域を外周側に形成することができる。また、第二隆起部２６についても同様の理由により、正タンブル流が面２６１に沿って流れる際に気流が乱れて流速が低下することを抑制することができ、また、第二エッジ部２６３によって正タンブル流を効果的に剥離させて気流の弱い領域を外周側に形成することができる。
【００４７】
また、実施の形態１の第一隆起部２４は、頂面１６においてクランク軸の軸方向に一方の縁部から他方の縁部まで延在するように設けられている。また、実施の形態１の第二隆起部２６は、ピストンの冠面１８においてクランク軸の軸方向に一方の縁部から他方の縁部まで延在するように設けられている。このような構成によれば、燃焼室１２内のクランク軸の軸方向に幅をもつ正タンブル流全体を効率よく剥離させることができるので、正タンブル流全体を点火プラグ２０の近傍に集めることができる。
【００４８】
また、実施の形態１の第一隆起部２４は、第一エッジ部２４３が排気口３０よりも基準面Ｓ１に対して排気側となる位置に設けられている。このような配置によれば、第一エッジ部２４３が排気口３０によって分断されないため、延在する第一エッジ部２４３により正タンブル流を効率よく剥離させることができる。また、第二隆起部２６についても同様に、第二エッジ部２６３がピストンの冠面１８の凹凸等によって分断されない位置に設けられているため、延在する第二エッジ部２６３により正タンブル流を効率よく剥離させることができる。
【００４９】
さらに、実施の形態１の第一隆起部２４と第二隆起部２６は、基準面Ｓ１から第一エッジ部２４３までの距離ｌ１と基準面Ｓ１から第二エッジ部２６３までの距離ｌ２とが等距離又は略等距離となる位置に設けられている。このような配置によれば、正タンブル流の渦中心が点火プラグ２０のプラグ中心軸近傍となるため、成層化した燃料を点火プラグ２０の近傍にバランスよく配置することができる。
【００５０】
以上説明したとおり、本実施の形態１の内燃機関１０によれば、燃焼室１２内に第一隆起部２４及び第二隆起部２６を設けることにより、成層燃焼において燃焼室１２内の燃料の拡散を有効に抑制することが可能となる。
【００５１】
ところで、上述した実施の形態１では、第一隆起部２４及び第二隆起部２６の構成について詳細に説明したが、これらの構成は記載されたものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。すなわち、第一隆起部２４は、その配置が頂面１６において基準面Ｓ１に対して排気側となる範囲であればよく、また、その形状はピストンの冠面１８に向かって凸形状に隆起した形状であればよい。また、第二隆起部２６は、その配置がピストンの冠面１８において基準面Ｓ１に対して吸気側となる範囲であればよく、また、その形状は頂面１６に向かって凸形状に隆起した形状であればよい。
【００５２】
また、上述した実施の形態１では、成層燃焼を行う運転条件としてエンジン始動後のアイドル運転を例示して説明したが、成層燃焼を行うリーン運転等であっても同様の効果を奏することができる。特に、リーン燃焼やＥＧＲ燃焼を行う場合には、本発明の構成によって燃料の成層度を高めることにより、燃焼をより安定化させることができる。これにより、リーン限界やＥＧＲ限界を高めることができるので、燃費の向上にも寄与する。
【符号の説明】
【００５３】
１０  内燃機関
１２  燃焼室
１４  シリンダ
１６  頂面
１８  冠面
２０  点火プラグ
２０ａ  点火点
２２  燃料噴射弁
２４  第一隆起部
２６  第二隆起部
２８  吸気口
３０  排気口
２４３  第一エッジ部
２６３  第二エッジ部
【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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【図８】
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