(57)【要約】【課題】燃焼室の乱流エネルギーを向上させる燃焼室構造を備える内燃機関を提供する。【解決手段】ピストン２とシリンダライナー３とシリンダヘッド４とで構成される燃焼室１０を備え、シリンダヘッド４は、吸気バルブ６ｂによって開閉される吸気孔４６、および排気バルブ７ｂによって開閉される排気孔４７を有するルーフ面４０を備える内燃機関１であって、ルーフ面４０は、吸気孔４６の側から排気孔４７の側に向って伸びる複数の突条を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンとシリンダライナーとシリンダヘッドとで構成される燃焼室を備え、前記シリンダヘッドは、吸気バルブによって開閉される吸気孔、および排気バルブによって開閉される排気孔を有するルーフ面を備える内燃機関であって、
前記ルーフ面は、前記吸気孔の側から前記排気孔の側に向って伸びる複数の突条を備える内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンとシリンダライナーとシリンダヘッドとで構成される燃焼室を備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、ピストンとシリンダライナーとシリンダヘッドとで構成される燃焼室を備える。燃焼室の天井となるシリンダヘッドのルーフ面には、吸気バルブによって開閉される吸気孔、および排気バルブによって開閉される排気孔が設けられている。吸気孔から燃焼室に導入された空気と燃料の混合気は旋回流を形成する。旋回流には、ピストンの軸芯周りに旋回するスワール渦と、軸芯に直交する軸周りに旋回するタンブル渦とがある。
【０００３】
内燃機関の燃費を向上させるには、燃焼室内の乱流エネルギー（ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ  ｅｎｅｒｇｙ）を向上させることが効果的である。乱流エネルギーを向上させるには、勢いのあるタンブル渦の生成と、燃焼室を周回したタンブル渦が燃焼室内で潰れることが重要である。これらの点に鑑み、タンブル渦が燃焼室を周回する前にタンブル渦が減衰する、即ちタンブル渦の勢いが削がれることを抑制する技術が検討されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、ピストンの頂面に凹みを設けると共に、その凹みの形状を所定の形状とすることで、吸気孔からピストンの頂面に流れるタンブル渦が円滑にシリンダヘッドのルーフ面に向ってガイドされるようにした内燃機関が開示されている。タンブル渦をガイドする凹みによって、タンブル渦が周回の途中で大きく減衰することなく燃焼室を周回できるので、燃焼室の乱流エネルギーを向上させることができる。また、ピストンの頂面の凹みにガイドされ、勢いを保ったタンブル渦はシリンダヘッドのルーフ面に衝突して潰れ、燃焼室内の乱流エネルギーがさらに向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−７４８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、環境問題に対する世界的な関心が増す中、内燃機関の更なる燃費の向上が求められている。燃費の更なる向上のために、従来の構造とは異なる視点で燃焼室における乱流エネルギーを向上させることができる燃焼室構造の検討が望まれている。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、燃焼室の乱流エネルギーを向上させる燃焼室構造を備える内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る内燃機関は、ピストンとシリンダライナーとシリンダヘッドとで構成される燃焼室を備え、前記シリンダヘッドは、吸気バルブによって開閉される吸気孔、および排気バルブによって開閉される排気孔を有するルーフ面を備える内燃機関であって、前記ルーフ面は、前記吸気孔の側から前記排気孔の側に向って伸びる複数の突条を備える。
【発明の効果】
【０００９】
燃焼室の天井部分であるルーフ面に、吸気孔側から排気孔側に向って伸びる複数の突条を設けることで、吸気工程で吸気孔から導入された気体が突条にガイドされ、燃焼室に方向性を持ったタンブル渦が形成される。方向性を持ったタンブル渦は、燃焼室内でぶつかり合って減衰する割合が低く、良好なタンブル渦を生成し、維持できる。また、圧縮工程でピストンに押されたタンブル渦がルーフ面に衝突したとき、ルーフ面の突条がタンブル渦を消散させるので、燃焼室の乱流エネルギーを向上させることができる。この乱流エネルギーの向上に伴い、内燃機関の燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係る内燃機関の燃焼室周りの概略構成図である。
【図２】実施形態１に係る燃焼室に備わるシリンダヘッドのルーフ面の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る内燃機関を図面に基づいて説明する。
【００１２】
＜実施形態１＞
≪全体構成≫
まず初めに、図１に基づいて内燃機関１の概略構成を説明する。内燃機関１は、ピストン２と、内部でピストン２を往復させるシリンダライナー３と、シリンダライナー３の上部に配置されるシリンダヘッド４と、を備える。これらピストン２とシリンダライナー３とシリンダヘッド４とで燃焼室１０が構成される。ピストン２の頂面には、太線矢印で示すタンブル渦をガイドする凹部２０が形成されている。凹部２０の形状は、例えば特許文献１に記載の形状とすることができる。
【００１３】
燃焼室１０の天井部分、即ちシリンダヘッド４のうち、燃焼室１０に対向するルーフ面４０は、その中央部が高くなった傘状の傾斜面となっている。このルーフ面４０の中央部には、一部が燃焼室１０に露出する点火プラグ５が設けられている。また、このルーフ面４０には、燃焼室１０に混合気を導入する吸気ポート６と、燃焼室１０の燃焼ガスを排気する排気ポート７が繋がっている。吸気ポート６の燃焼室１０側の開口端である吸気孔４６は吸気バルブ６ｂによって開閉され、排気ポート７の燃焼室１０側の開口端である排気孔４７は排気バルブ７ｂによって開閉される。ここで、本例の内燃機関１では、ルーフ面４０を下側（ピストン２側）から見た概略図である図２に示すように、吸気ポート６と排気ポート７が燃焼室に繋がる手前で二股に分かれており、そのためルーフ面４０には二つの吸気孔４６と二つの排気孔４７が形成される。
【００１４】
上記構成を備える本例の内燃機関１は更に、燃焼室１０の乱流エネルギーを向上させるための構成として、シリンダヘッド４のルーフ面４０に複数の突条４１を備える。以下、突条４１の構成とその効果を説明する。
【００１５】
≪突条≫
図２に示すように、本例の内燃機関１のルーフ面４０では、中央に点火プラグ５が配置され、点火プラグ５を挟んで紙面左側と紙面右側にそれぞれ二つの吸気孔４６と二つの排気孔４７が形成されている。このルーフ面４０において、吸気孔４６の側から排気孔４７の側に向って伸びる複数の突条４１が形成されている。これらの突条４１は互いにほぼ平行に並んでおり、吸気工程で吸気孔４６から燃焼室１０に導入された混合気を整流し、円滑に排気孔４７の側に導く。その結果、図１に示すように、燃焼室１０内に方向性を持った勢いのあるタンブル渦（太線矢印参照）が形成される。隣接する突条４１間を通る各タンブル渦は方向性を持っているため、各タンブル渦が燃焼室１０を周回する際に激しくぶつかることが少なく、タンブル渦が減衰し難い。
【００１６】
突条４１にガイドされ、勢いを保ったタンブル渦は、燃焼室１０を周回する。そのタンブル渦は、圧縮工程でピストン２に押されてルーフ面４０に衝突し、ルーフ面４０に沿った方向に分散する。このとき、ルーフ面４０には突条４１が設けられているため、タンブル渦は複雑に乱れ、消散する。
【００１７】
各突条４１の延伸方向の両端部の位置、および各突条４１の延伸方向の長さは特に限定されない。本例では、各突条４１の位置や長さがまちまちであるが、これはルーフ面４０における突条４１を設けることができる部分（点火プラグ５や孔４６，４７が設けられていない部分）の形状に応じて突条４１が設けられているからである。本例の構成では、ルーフ面４０における吸気孔４６寄りの部分に突条４１が形成されていないが、当該部分に突条４１を形成しても構わない。当該部分に突条４１を設けることで、燃焼室１０を周回したタンブル渦を消散させる効果の向上が期待できる。
【００１８】
各突条４１を下側から見たときの形状も、混合気を排気孔４７側に円滑に導くことができる形状であれば特に限定されない。本例では、図面上は簡略化しているが、突条４１の吸気孔４６側の部分が先端に行くほど細くなっている。そうすることで、隣接する突条４１間に円滑に混合気を導くことができる。また、図面上は簡略化しているが、本例の突条４１の排気孔４７側の部分も先端に行くほど細くなっている。そうすることで、隣接する突条４１間から混合気が出るときに、混合気の流れが乱れることを抑制できる。また、突条４１の長さ方向と直交する断面形状も特に限定されず、例えば矩形、台形、三角形などとすることができる。
【００１９】
各突条４１の突出高さ（図２の紙面手前側への突出量）は、燃焼室１０の大きさなどに応じて適宜選択することができる。突条４１の突出高さを所定値以上とすることで、混合気を整流する効果を高めることができ、タンブル渦の勢いを増すことができる。また、突条４１の突出高さを所定値以上とすることで、ルーフ面４０の位置で、燃焼室１０を周回したタンブル渦を複雑に乱すことができる。
【００２０】
≪効果≫
以上説明したように、シリンダヘッド４のルーフ面４０に複数の突条４１を設けることで、吸気工程において、方向性があり、かつ勢いのあるタンブル渦を生成することができ、しかも圧縮工程において、燃焼室１０を周回したタンブル渦をルーフ面４０の位置で消散させることができる。そのため、燃焼室１０内の乱流エネルギーが向上し、その結果、内燃機関１の燃費を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の内燃機関は、車両の燃費の向上に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１  内燃機関  １０  燃焼室
２  ピストン  ２０  凹部
３  シリンダライナー
４  シリンダヘッド  ４０  ルーフ面  ４１  突条  ４６  吸気孔  ４７  排気孔
５  点火プラグ
６  吸気ポート  ６ｂ  吸気バルブ
７  排気ポート  ７ｂ  排気バルブ
【図１】
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【図２】
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