(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に吸気ポート及び吸気バルブを少なくとも１つ以上有するシリンダヘッドと、
該吸気ポートの下側に位置し燃料噴射弁先端が燃焼室内に露出する燃料噴射弁と、
燃焼室の略中心に位置するように取り付けられた点火プラグと
を有する筒内直噴式内燃機関に於て、
前記シリンダヘッドの燃焼室形状を排気側燃焼室上部壁及び排気バルブを吸気側燃焼室上部壁及び吸気バルブに対し上方にオフセットして構成すると共に、前記シリンダヘッドの排気側燃焼室上部壁と吸気側燃焼室上部壁との間に段差部を設け、
該段差部の排気側の燃焼室中央寄りの位置に点火プラグ穴を開口して点火プラグの電極を燃焼室内に露出し、
前記燃料噴射弁の噴孔から燃料を噴霧したときに前記段差部によって燃料噴霧領域外となる位置に点火プラグを取付け、
且つピストン冠面形状は吸気側から点火プラグ取付け位置方向に湾曲した凹部を有する形状とし、ピストン冠面の排気側をシリンダヘッドの燃焼室壁面に沿って近接する凸形状とすると共に、前記湾曲した凹部と前記凸部とが交わる稜線が、点火プラグよりも排気側に位置するとともに、前記点火プラグに接する吸気側燃焼室上部壁よりも上方まで移動する
ことを特徴とする筒内直噴式内燃機関。
【請求項２】
該段差部は、シリンダ軸と略平行なる面を有し、排気側には前記シリンダ軸と略平行なる面とほぼ直交する面を有する
ことを特徴とする上記請求項１記載の筒内直噴式内燃機関。
【請求項３】
該段差部は、前記シリンダヘッドの吸気側燃焼室上部壁と前記シリンダヘッドの排気側燃焼室上部壁とを結ぶ曲面である
ことを特徴とする上記請求項１記載の筒内直噴式内燃機関。
【請求項４】
該段差部は、前記シリンダヘッドの吸気側燃焼室上部壁と前記シリンダヘッドの排気側燃焼室上部壁とを結ぶ傾斜した略平面である
ことを特徴とする上記請求項１記載の筒内直噴式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内直噴式内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の筒内直噴式内燃機関としては、例えば図６に示す特開平７−１９０５４号公報がある。
【０００３】
この従来技術は図６に示すように、点火プラグ１の点火ギャップ２１ａと燃料噴射弁５の噴孔５ａとが所定距離離間して配置される。噴孔５ａの指向線αが、点火ギャップ２１ａから若干オフセットされる。点火ギャップ２１ａと噴孔５ａとの間になめらかな湾曲面２３ａを有する突出部２３が形成される。噴孔５ａからの噴射燃料は、湾曲面２３ａに沿うような流れとなるように湾曲面２３ａから偏向作用を受けて、点火ギャップ２１ａに多くの燃料が到達される構成になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の筒内直噴式内燃機関にあっては、高出力化に伴い多弁化される機関では、湾曲面を設ける空間がなく、また偏向作用によって点火プラグに直接燃料が向かう構成となっていたため、燃焼室内に充分な偏向作用を有するような突出部を設けることが難しく、また液滴燃料を多く含む燃料噴霧による点火プラグのくすぶりが生じ、機関の性能に悪影響を及ぼす可能性が高いという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に注目してなされたもので、シリンダヘッドの燃焼室形状を、排気側燃焼室上部壁及び排気バルブを吸気側燃焼室上部壁及び吸気バルブに対し上方にオフセットさせて段差部を設け、この段差部に於て点火プラグを同電極が吸気側燃焼室上部壁越しに燃料噴霧領域外となる位置に取付け、且つピストン冠面形状は吸気側から点火プラグ取付け位置方向に湾曲した凹部を有する形状とし、同排気側をシリンダヘッド排気側燃焼室上部壁面に沿って近接する凸形状とし、前記湾曲部と前記凸部とが交わる稜線が排気側に位置する構成にすることにより、噴射された燃料噴霧を直接点火プラグに到達することを極力抑制し、且つより多くの燃料噴霧を湾曲凹部で巻き上がらせて点火プラグ付近に集められるため、くすぶりを低減させて燃焼安定性を向上した筒内直噴式内燃機関を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、気筒内に吸気ポート及び吸気バルブを少なくとも１つ以上有するシリンダヘッドと、該吸気ポートの下側に位置し燃料噴射弁先端が燃焼室内に露出する燃料噴射弁と、燃焼室の略中心に位置するように取り付けられた点火プラグとを有する筒内直噴式内燃機関に於て、前記シリンダヘッドの燃焼室形状を排気側燃焼室上部壁及び排気バルブを吸気側燃焼室上部壁及び吸気バルブに対し上方にオフセットして構成すると共に、前記シリンダヘッドの排気側燃焼室上部壁と吸気側燃焼室上部壁との間に段差部を設け、該段差部の排気側の燃焼室中央寄りの位置に点火プラグ穴を開口して点火プラグの電極を燃焼室内に露出し、前記燃料噴射弁の噴孔から燃料を噴霧したときに前記段差部によって燃料噴霧領域外となる位置に点火プラグを取付け、且つピストン冠面形状は吸気側から点火プラグ取付け位置方向に湾曲した凹部を有する形状とし、ピストン冠面の排気側をシリンダヘッドの燃焼室壁面に沿って近接する凸形状とすると共に、前記湾曲した凹部と前記凸部とが交わる稜線が、点火プラグよりも排気側に位置するとともに、前記点火プラグに接する吸気側燃焼室上部壁よりも上方まで移動する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【０００９】
まず構成を説明すると、図１に示すように燃焼室形状は、段差部７において燃焼室内に露出した点火プラグ１の電極２が吸気側燃焼室上部壁３越しに燃料噴霧１５の領域外となる位置よりも上方で、且つ排気バルブ６が最大リフト時に同フェース面６ａが段差部７と吸気側燃焼室上部壁３面との境界線８よりも下方に位置する範囲に於て排気側燃焼室上部壁４及び排気バルブ６を吸気側燃焼室上部壁３及び吸気バルブ１８に対し上方にオフセットさせ、吸気側燃焼室上部壁３と排気側燃焼室上部壁４との間に排気側燃焼室上部壁４と同様に上方にオフセットさせた、シリンダ１０の軸とほぼ直交する略水平面７ａからなる段差部７を設けてあり、この段差部７の排気側の燃焼室中央寄りの位置に於て点火プラグ１を同電極２の位置が上記範囲となるように燃焼室内に露出して取付けてあり、燃料噴射弁５は吸気ポート９下側の燃焼室側壁に於てシリンダ１０内に向かって燃料を噴射できるよう取付けてある。
【００１０】
ピストン１３の冠面形状は、吸気側から点火プラグ１取り付け位置方向に湾曲した凹部１１を有する形状とし、同排気側をシリンダヘッド１９の排気側燃焼室上部壁４面に沿って近接する凸形状とすると共に、湾曲凹部１１と凸部１２とが交わる稜線１４が点火プラグ１よりも排気側に位置するようにしてある。
【００１１】
次に作用を説明する。
【００１２】
図２に示すように点火プラグ１の電極２は、燃料噴射弁５の噴孔５ａから吸気側燃焼室上部壁３越しに燃料噴霧１５の領域外となる位置に配置してあるため燃料噴霧１５が直接点火プラグ１に到達しにくくなり、液滴燃料１５ａが点火プラグ１に付着して生じるくすぶりを極力抑制することができる。
【００１３】
圧縮行程噴射の場合には、点火プラグ１の周囲に集まる燃料噴霧１５は一旦ピストン１３の冠面上の湾曲凹部１１に当って巻上げられた燃料噴霧１５であり、噴射されてから点火プラグ１に到達するまでの時間が直接到達する場合と比較して長くなること及びピストン１３の冠面の熱を受けることにより燃料噴霧１５の気化が促進されることにより、さらにくすぶりが生じにくくなる。
【００１４】
また排気側燃焼室上部壁４が上方にオフセットすることに伴って凸部１２、さらには稜線１４の位置が高くなるため、圧縮行程噴射のみならず吸気行程噴射に於て湾曲凹部１１で受けられる燃料噴霧がより多くなり、よってより多くの燃料を点火プラグ１の周囲に集めることができるため燃料安定性が向上する。
【００１５】
また図３に示すように段差部７は、排気バルブ６の最大リフト時に於てバルブフェース面６ａが吸気側燃焼室上部壁３と段差部７の境界線８よりも下方とするため、排気流量が最も多い吸気側に対面する開口部２０での排気ガス２１の流れを妨げずに性能向上が図れる。
【００１６】
（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態を示す図である。図４に示すように段差部７をシリンダヘッド１９の吸気側燃焼室上部壁３の面とシリンダヘッド１９の排気側燃焼室上部壁４の面を結ぶ曲面７ｂとしたものであり、特に圧縮行程噴射に於て湾曲凹部１１から巻き上がってくる燃料噴霧１５の縦渦方向１６の流れを極力妨げないため点火プラグ１付近での燃料噴霧１５の淀みを低減することにより、燃料の気化促進及び均一性の向上を図ることができる。
【００１７】
（第３の実施の形態）
図５は本発明の第３の実施の形態を示す図である。図５に示すように、段差部７をシリンダヘッド１９の吸気側燃焼室上部壁３の面とシリンダヘッド１９の排気側燃焼室上部壁４の面を結ぶ段差部傾斜略平面７ｃとしたものであり、排気行程に於て排気ガスの淀みを低減しつつ性能向上が図れる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、その構成を排気側燃焼室上部壁及び排気バルブを吸気側燃焼室上部壁及び吸気バルブに対して上方にオフセットさせて吸気側燃焼室上部壁との間に段差部を設け、該段差部において点火プラグを同電極が吸気側燃焼室上部壁越しに吸気ポート下側に設置される燃料噴射弁の噴孔から燃料を噴霧したときに前記段差部によって燃料噴霧領域外となる位置に点火プラグを取付け、ピストン冠面形状を吸気側を湾曲凹形状、排気側を排気側燃焼室上部壁面に近接する凸形状とし、且つ湾曲凹部と凸部の稜線を点火プラグよりも排気側に位置する構成としたため、噴射された燃料噴霧を直接点火プラグに到達することを極力抑制し、且つより多くの燃料噴霧を湾曲凹部で巻き上がらせて点火プラグ付近に集められるため、くすぶりを低減させて燃焼安定性を向上することができるという効果が得られる。
【００１９】
各実施の形態は、それぞれ上記共通の効果に加えて、更に以下のような効果がある。
【００２０】
第１の実施の形態では段差部をシリンダ軸にほぼ直交する略平面であるため、点火プラグの突出し量を抑えることができる。
【００２１】
第２の実施の形態では段差部が曲面形状であるため、燃料噴霧の縦渦方向の流れを妨げずに燃料の気化促進及び均一性の向上が図れる。
【００２２】
第３の実施の形態では段差部が斜めに傾斜する略平面であるため、排気行程に於て排気ガスの淀みを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の作用を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の作用を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す図である。
【図６】従来の筒内直噴式内燃機関の構成を示す図である。
【符号の説明】
１    点火プラグ
２    電極
３    吸気側燃焼室上部壁
４    排気側燃焼室上部壁
５    燃料噴射弁
５ａ    噴孔
６    排気バルブ
６ａ    排気バルブフェース面
７    段差部
７ａ    段差部略水平面
７ｂ    段差部曲面
７ｃ    段差部傾斜略平面
８    境界線
９    吸気ポート
１０    シリンダ
１１    湾曲凹部
１２    凸部
１３    ピストン
１４    稜線
１５    燃料噴霧
１５ａ    液滴燃料
１６    縦渦方向
１７    排気ポート
１８    吸気バルブ
１９    シリンダヘッド
２０    開口部
２１    排気ガスの流れ
【図１】
0003861319.tif 000002
【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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