内燃機関の燃焼室冷却構造
【課題】燃焼室を形成する面に冷却用フィンを配設することで、高圧縮比化された燃焼室の温度の高い燃焼室壁面から熱を吸気に熱交換させて、その給気を燃焼室外に排出することで燃焼室内を冷却して、異常燃焼（ノッキング）を防止すると共に、燃焼室の過冷却を防止して、エンジンの最適燃焼温度条件を維持し、内燃機関の出力向上及び、省燃費効果を得る。
【解決手段】エンジン１０のシリンダライナ１４と、該シリンダライナ１４内を軸線Ｌに沿って摺動するピストン１１の頂面１１Ａと、シリンダライナ１４上部に装着されたシリンダヘッド１３とによって囲繞された燃焼室１７であって、該燃焼室１７を形成する面に冷却用のフィンを配設し、該冷却用のフィンの配設密度は燃焼室１７の温度分布に沿い、該温度の高いピストン中心域を含む排気バルブ２５よりを高く、その周辺域を低くしたことを特徴とする。
【解決手段】エンジン１０のシリンダライナ１４と、該シリンダライナ１４内を軸線Ｌに沿って摺動するピストン１１の頂面１１Ａと、シリンダライナ１４上部に装着されたシリンダヘッド１３とによって囲繞された燃焼室１７であって、該燃焼室１７を形成する面に冷却用のフィンを配設し、該冷却用のフィンの配設密度は燃焼室１７の温度分布に沿い、該温度の高いピストン中心域を含む排気バルブ２５よりを高く、その周辺域を低くしたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧縮比化される内燃機関の燃焼室を冷却して、エンジンのノッキング（異常燃焼）を防止する内燃機関の燃焼室冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式の内燃機関であるエンジンにおいては、出力向上のために圧縮比を高めることが行われている。
しかし、圧縮比を高めると、ピストンが上昇してシリンダ内周面部と、ピストン頂部と、シリンダヘッドとによって形成されるスキッシュ部の空気と燃料との混合ガスが高温になり、自己着火（ノッキング）し易くなる。
従って、高圧縮比化による内燃機関の出力向上には制限が生じてしまう問題がある。
【０００３】
そこで、特開２０１０−２０３３３４号公報（特許文献１）には、ピストン頂面の燃焼室内のノッキング発生起点となる部位に対向するシリンダヘッドの領域を、複数の微細な柱状凹部を備える表面構造、例えば陽極酸化による酸化物被覆とすることで、当該部分の熱伝達率を向上させて、燃焼ガスとピストンの熱交換を促進させ、ノッキング発生起点となる部位の温度上昇を抑制してノッキングの発生を回避させようとする技術開示が成されている。
【０００４】
更に、特開２００５−３３０８１４号公報（特許文献２）には、予混合圧縮自着火内燃機関のピストン頂部の略全面に半球状凹部又は凸部を備えた技術が開示されている。
複数の半球状凹部又は凸部を備えた燃焼室の表面積は、半球状凹部又は凸部を備えない燃焼室の表面積よりも大きい。
そして、吸気弁の開弁に伴って燃焼室に流入する空気は逆タンブル流となってピストン頂面上を通過する。このとき、吸気は半球状凹部又は、凸部により乱され、半球状凹部において効率よく冷却される。
従って、自着火に係る反応が開始する時点での混合気の温度分布を大きくすることができる。これによって、凹部又は凸部近傍の温度の低い混合気の燃焼開始時期が遅れ、混合気の燃焼時間を長くする（燃焼が緩慢となる）ことで筒内圧力上昇率が過大にならず、燃焼に伴う騒音が低減される技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２０３３３４号公報
【特許文献２】特開２００５−３３０８１４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、特許文献１によると、シリンダヘッドの該当部分に陽極酸化による酸化物被覆を施すには、シリンダヘッドを電解質溶液中で通電して当該部分に陽極酸化皮膜を生じるための工程が必要になり、製造工数、製造コストが高くなる不具合が生じる。
また、特許文献２によると、燃焼室内に発生する予混合気流によりピストン頂面近傍を流れる予混合気の一部を同ピストン頂面に形成された半円球凹部に滞留させ、且つ、混合気流に乱れを生じさせることにより、混合気と凹部との間の熱交換が効率良く行われる。
即ち、吸入空気と燃料の予混合気はピストンによって冷却され、自着火に係る反応が開始する時点での混合気の温度分布を大きくすることで、混合気の燃焼時間を長くする（燃焼が緩慢となる）ものであり、燃焼室内を温度分布に沿った冷却や、掃気による冷却は示されていない。
【０００７】
そこで、本発明はこのような不具合に鑑み成されたもので、燃焼室を形成する面に冷却用フィンを配設し、該冷却用フィンの配設密度を燃焼室の温度分布に沿い、かつ掃気作用も考慮して、ピストン中心域を含んで該中心域から排気弁寄りの領域を密に、その周辺域を疎として形成することで、エンジンの最適燃焼温度を維持して、異常燃焼（ノッキング）を防止すると共に、省燃費効果を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はかかる目的を達成するもので、シリンダブロックと吸気弁及び排気弁を備えたシリンダヘッドとで形成される内燃機関のシリンダと、該シリンダ内をシリンダの軸線に沿って摺動するピストンの頂面とによって囲繞された燃焼室の冷却構造であって、
該燃焼室を形成する面に冷却用フィンを配設し、排気側に位置する該冷却用フィンの配設密度を吸気側よりも高く形成することを特徴とする。
【０００９】
かかる発明において、冷却用フィンを設けることで燃焼室内の表面積が大きくなり、混合気の高熱化を抑制できる。特に内燃機関の駆動時、燃焼室内の温度は吸気弁側よりも排気弁側で高くなることから、排気側におけるフィンの配設密度を吸気側よりも密にすることで、燃焼室内の温度が高くなる部分でより効果的な冷却効果を期待できる。また、配設密度の高低を設けることで、全体にフィンを配置するよりも金型製造の工数やコストを削減できる。
【００１０】
また、好ましくは、前記冷却用フィンの配設密度が高く形成された排気側領域において、
前記ピストン中心側の冷却用フィンの配設密度を更に高く形成するとよい。
【００１１】
このような構成により、燃焼室内の温度分布は、燃焼室中心部から排気弁側にかけての領域で最も高くなることから、ピストン中心域に形成する冷却用フィンの配設密度をさらに高くすることで、燃焼室内の冷却効果がより高まる。
【００１２】
また、好ましくは、前記冷却用フィンは前記ピストン頂面に設けられるとよい。
【００１３】
このような構成により、シリンダヘッド側からピストン頂面に向けて導入される掃気（吸気工程初期）が冷却用フィンへ接触してピストンが効果的に冷却される。
【００１４】
また、好ましくは、前記冷却用フィンは前記シリンダヘッドの前記燃焼室に臨んだ面に配設されるとよい。
【００１５】
このような構成にすることにより、シリンダヘッドを冷却することにより、吸気工程終了前時期に排気バルブを開く際に、シリンダヘッドに曝された排気が冷却され、高圧縮比化された内燃機関においても、燃焼室に導入された吸気と燃料の混合気が部分的に冷却されて異常燃焼（ノッキング）を防止し、排ガス浄化改善と共に、内燃機関の出力向上及び、省燃費の効果が得られる。
【００１６】
また、好ましくは、前記冷却用フィン形状は、凹状又は、凸状をなし、且つ該凹状又は、凸状が連続又は非連続に配設されているとよい。
【００１７】
このような構成にすることにより、冷却用フィンの形状を凹状又は、凸状とし、且つ該凹状又は、凸状が連続又は非連続状にすることにより、フィンの製造が容易になると共に、吸気との接触面積が増加することにより、燃焼室の冷却効果が向上し、高圧縮比化による内燃機関のノッキングを防止できる。
【００１８】
また、好ましくは、前記内燃機関の出力が増大したときに、吸気バルブの開弁時期を進角させるようにするとよい。
【００１９】
このような構成にすることにより、高負荷時に吸気バルブの開弁時期を進角させることにより、排気バルブと吸気バルブとのオーバラップ期間が長くなり、冷却フィンから吸気が熱を奪い、排気バルブから排出される燃焼室内の掃気期間が長くなるので、燃焼室の冷却が促進され、異常燃焼（ノッキング）が防止される。
【発明の効果】
【００２０】
冷却用フィンを設けることで燃焼室内の表面積が大きくなり、混合気の高熱化を抑制できる。特に内燃機関の駆動時、燃焼室内の温度は吸気弁側よりも排気弁側で高くなることから、排気側におけるフィンの配設密度を吸気側よりも密にすることで、燃焼室内の温度が高くなる部分でより効果的な冷却効果を期待できる。
従って、高圧縮比化された燃焼室に導入された吸気と燃料の混合気が部分的に高熱化して異常燃焼（ノッキング）するのを防止でき、エンジンの最適燃焼温を維持することで、内燃機関の出力向上及び、省燃費効果が得られる。
また、配設密度の高低を設けることで、全体にフィンを配置するよりも金型製造の工数やコストを削減できる。
更に、出力が増大したときに、吸気バルブの開弁時期を進角させることにより、吸気バルブと排気バルブとが開いているラップ期間を長くすることにより、効果的に燃焼室の冷却を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明にかかるエンジン燃焼室を形成する概略構成断面図を示す。
【図２】本発明にかかるピストン頂面の温度分布の一例を示す。
【図３】本発明に係る第１実施形態のピストン頂部の斜視図を示す。
【図４】本発明に係る第２実施形態のピストン頂部の斜視図を示す。
【図５】本発明に係る第３実施形態のシリンダヘッド燃焼室側視の概略構成図を示す。
【図６】本発明に係る冷却用フィンの断面で、（Ａ）は矩形状、（Ｂ）は半長円形状、（Ｃ）は半円形状の凹凸の組合せを示す。
【図７】本発明に係る吸排気バルブの開閉タイミングの概略説明図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
また、本説明中で、方向性を示す場合、運転席に着座した状態を基準にして、上下左右前後を表記する。
【００２３】
（第１実施形態）
本発明を実施するエンジン燃焼室形状を図１に基づいて説明する。
図１に示すように、エンジン１０は、主に、シリンダブロック１２と、該シリンダブロック１２の上部に載置されたシリンダヘッド１３とから構成されている。
シリンダブロック１２にはシリンダライナ１４が嵌入されている。シリンダライナ１４の内部には該シリンダライナ１４の軸線に沿って、上下方向に摺動するピストン１１が配設されている。
シリンダヘッド１３にはピストン１１に対向した面に排気側斜面１５と吸気側斜面１６とを山形状に形成している。
そして排気側斜面１５と吸気側斜面１６の下縁から、シリンダブロック１２の上端縁１２Ａに亘って側壁部１３Ｂが配設されている。
尚、１２Ｂはシリンダライナ１４、該シリンダライナ１４及び、ピストンリング１１Ｂを介してピストン１１を冷却するウォタージャケットである。
【００２４】
ピストン１１と、シリンダライナ１４と、シリンダヘッド１３の排気側斜面１５、吸気側斜面１６、側壁部１３Ｂとによって囲繞された空間である燃焼室１７が形成されている。
ピストン１１には、該ピストン１１とシリンダライナ１４との隙間を塞いで、燃焼室１７の高圧ガス（圧縮された吸気又は、燃焼した排ガス）がシリンダブロック１２の下方へ漏れないようにピストンリング１１Ｂがピストンに嵌挿されていると共に、シリンダライナ１４の内周面に弾力的に摺接している。
シリンダヘッド１３の排気側斜面１５には２個の排気通路２４に連通した排気孔２２、２２が形成されている。
また、シリンダヘッド１３の吸気側斜面１６には２個の吸気通路２３に連通した吸気孔２１、２１が形成されている。
そして、排気側斜面１５と吸気側斜面１６が接合する頂部にはススパークプラグ１８が配設され、吸気側斜面１６にはピストン１１の頂面１１Ａに向け燃焼室１７内に燃料を噴射するインジェクションノズル３０が配置されている。
【００２５】
さらに、シリンダヘッド１３の排気孔２２、２２を開いて、燃焼室１７で燃焼した排ガスを排出する排気バルブ２６，２６と、吸気孔２１，２１を開いて吸気を燃焼室１７に導入する吸気バルブ２５，２５が配設されている。
吸気バルブ２５，２５及び、排気バルブ２６，２６は既に公知の可変バルブ機構２７によって開閉を制御されている。
ピストン１１の頂面１１Ａの中央部は略平面状になっており、１１Ｃ（図２参照）はピストン１１が吸気又は排気行程時に上死点（ＴＤＣ）へ到達した際に、開放している吸気バルブ２５が衝突しないように、頂面１１Ａから下方へ凹ませた凹部である。
尚、排気バルブ２６，２６のリフト量Ｌ１は吸気バルブ２５，２５のリフト量Ｌ２に比べ、リフト量がΔＬ〔ΔＬ＝Ｌ２−Ｌ１（図７参照）〕少ないため、排気バルブ２６，２６側には設けられていない。
【００２６】
図２はピストンの頂面１１Ａの高負荷時における温度分布を示す。
これは弊社におけるエンジンの一例で、概略３領域に分類できる。
温度の一番高い領域Ｔ１は該領域Ｔ１の中心Ｔ１Ｃがピストン１１の頂面１１Ａの中心Ｃから排気バルブ側（シリンダヘッド１３に配設）に寄った部分で高温領域となっている。二番目に高い領域は吸気バルブ側（シリンダヘッド１３に配設）部分を除く領域Ｔ１の周辺領域と排気バルブを含む部分（シリンダヘッド１３に配設）で中温領域となっている。三番目の領域Ｔ３は吸気バルブ２５側で冷却を必要としない領域となっている。
【００２７】
図３は図２の温度分布に基づいて、ピストン１１を冷却するために、冷却用のフィン１１Ｄの配置形状を示したものである。
フィン１１Ｄの断面形状は図６に示すように、（Ａ）は矩形状、（Ｂ）は上縁が半円形状の略矩形、（Ｃ）は半円凸部と半円凹部とが連続した形状で、いずれの形状でもよい。
フィン１１Ｄは升目状に配置され、ピストン１１の頂面１１Ａの中心Ｃから排気バルブ側に偏った位置を中心１１Ｃ（Ｔ１Ｃと同じ位置）に升目の密度が高い（密）Ｔ１領域が形成されている。Ｔ１領域の周辺領域で排気バルブ側に偏った位置に升目の密度がＴ１領域より低い（疎）のＴ２領域が形成されている。残りのＴ３領域は温度も比較的低いので、冷却フィンの配設は省略してある。
【００２８】
図６のフィン１１Ｄの断面形状について、（Ａ）の矩形状は、フィン上部が角状になっているので、斜め上方（吸気側斜面１６）から導入される吸気が淀み易く、吸気とフィン１１Ｄとの接触時間（熱交換時間）が長くなり冷却効果が増大する。
また、（Ｂ）の上縁が半円形状の略矩形は、フィン上部が半円状になっているので、斜め上方から導入される吸気の燃焼室内での流動性がよく、燃料と吸気との混合が促進され易い効果を有している。
さらに、（Ｃ）は半円凸部と半円凹部とが連続した形状は、吸気の燃焼室内での流動性がよく、燃料と吸気との混合が促進され易いと共に、吸気とフィン１１Ｄとの接触面積が大きいので、冷却効果が更に大きくなる。
フィン１１Ｄの断面形状を基本的な形状（簡単な形状）とすることで、ピストン１１を形成するダイキャスト型に容易に組入れることができるので、製造コストの上昇がなく大きな効果を得ることができる。
【００２９】
燃焼室の冷却作用について図７の吸排気バルブの開閉状態図に基づいて説明する。
エンジン１０が始動されると、ピストン１１が上昇し、シリンダライナ１４の吸気の圧縮を開始する（圧縮行程）。このとき、吸気バルブ２５は吸気孔２１，２１及び排気バルブ２６は排気孔２２，２２を閉じている。
ピストン１１が圧縮ＴＤＣ（Top Dead Center）手前Ｎ１位置でインジェクションノズルから燃焼室に燃料が噴射される。噴射された燃料が気化されながら、燃焼室１７内を拡散し、点火プラグの火花によって、燃料が燃焼し、燃焼熱によって燃焼室１７内は高温高圧になり、ピストン１１を下方に押下げる（燃焼行程）。
また、燃焼熱は燃焼室１７を形成しているピストン１１、シリンダライナ１４及びシリンダヘッド１３を熱する。
ピストン１１が下方へ押圧され（移動）てＢＤＣ（Bottom Dead Center）手前Ｎ２で排気バルブ２６，２６が排気孔２２，２２を開放する。
ピストン１１がＢＤＣに到達後、再び上昇を始め、ピストン１１はシリンダライナ１４内の燃焼ガスを押し退けながら開放されている排気孔２２，２２を介して吸気ＴＤＣ位置まで排気通路２４への排出を続ける。（排気行程）
【００３０】
一方、エンジン１０が軽負荷時（破線）、吸気バルブ２５，２５は、排気バルブ２６，２６が排気孔２２，２２を閉じる吸気ＴＤＣの手前Ｎ４位置にて吸気孔２１，２１を開放する。吸気バルブ２５，２５から導入された、吸気の温度は排ガス温度より十分に低いと共に、図１からも判断できるように、ピストン１１の頂面１１Ａに向け導入される。
従って、Ｎ４位置から吸気ＴＤＣの期間ΔＮ１（吸気ＴＤＣ−Ｎ４）は、吸気バルブ２５と排気バルブ２６が共に吸気孔２１及び排気孔２２とを開いた状態に維持されている。
新しく導入された吸気は期間ΔＮ１の間、頂面１１Ａに配設されたフィン１１Ｄに接触し、フィン１１Ｄから熱を奪い、排気バルブ２６から排気通路２４に排出され、燃焼室１７特にピストン１１を冷却する。
吸気バルブ２５は、ピストン１１が下降（吸気工程）しながらＢＤＣを超え、ピストン１１が再び上昇して圧縮工程に入るＮ５位置で、吸気孔２１，２１を閉じる。
【００３１】
このようにして、冷却用フィンを設けることで燃焼室内の表面積が大きくなり、混合気の高熱化を抑制できる。特に内燃機関の駆動時、高圧縮比化しても、高温のＴ１領域（ピストン中心域を含む排気弁寄り）はフィン１１Ｄの配設密度を高く（密）にすることにより多くの熱量を吸気に蓄熱させ、二番目に高い温度のＴ２領域（高温のＴ１領域の周辺域）はフィン１１Ｄの配設密度をＴ１領域より低く（疎）にすることにより、燃焼室１７内を冷却すると共に、過冷却にならないようにしている。燃焼室１７内に導入された吸気温度を低く抑えて、ノッキングを防止すると共に、エンジンの最適燃焼温度条件を維持することができエンジン出力向上及び省燃費化の効果が得られる。
また、配設密度が高い部分と、低い部分、フィン１１Ｄを設けない部分に区別することで、全体にフィン１１Ｄを配置するよりも金型製作の工数やコストを削減できる。
本実施形態の場合、燃焼室１７への燃料噴射時期が圧縮ＴＤＣの手前（Ｎ１位置）になっており、吸気孔２１，２１及び排気孔２２，２２共に閉じられた状態なので、燃料が燃焼室１７を冷却した冷却空気と共に排出されることがない。
【００３２】
また、エンジン１０が高負荷の場合には、燃焼室１７に導入される空気、燃料が多くなり、燃焼室１７温度圧力が共に高くなる。
この場合、図７に実線で示されるように、吸気バルブ２５の開放時期をＮ６位置に進角させることにより、吸気孔２１及び排気孔２２が共に開放されている期間Ｎ６〜吸気ＴＤＣはΔＮ１＜ΔＮ２となり、新しく導入された吸気は期間ΔＮ２の間、頂面１１Ａに配設されたフィン１１Ｄに接触し、フィン１１Ｄから熱を奪い、排気バルブ２６，２６から排気通路２４に排出される期間が長くなり、燃焼室１７はさらに冷却され、更なるエンジン１０の高圧縮比化が図られ、エンジン１０の出力向上及び、省燃費の効果が得られる。
また、吸気バルブ２５，２５はリフト量Ｌ２が排気バルブ２６，２６のリフト量Ｌ１よりΔＬ（Ｌ２−Ｌ１）大きくしてあり、シリンダライナ１４内への吸入空気量の増大を図っている。
【００３３】
（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態にかかるピストン頂部の斜視図を示す。
尚、本第２実施形態はエンジン本体側の構造は第１実施形態と同じなので、同じものは同一の符号を付して説明を省略し、ピストン頂面に配設されたフィン形状のみを図４に基づいて説明する。
図４において、ピストン２０の頂面２０Ａには、該頂面２０Ａの中心Ｃの排気バルブ側
に寄った位置を中心２０Ｃにして渦巻状に配置されている。該渦巻は渦巻の間隔Ｒが外側になるにしたがって大きくなる軌跡上に半球状のフィン２０Ｄが配設されている。
そして、前記軌跡に配置される上半球状のフィン２０Ｄの配設ピッチＰは中心２０Ｃから渦巻状の最終位置のフィン２０Ｆまで順次大きくなるように配設されている。
当然、中心２０Ｃは図２のＴ１領域の中心Ｔ１Ｃに同じくしてある。
【００３４】
このように、半球状のフィン２０Ｄを配設することにより、ピストン２０を成形するダイキャスト型が容易にでき、ピストン２０のコストを低減ができると共に、燃焼室１７を効果的に冷却できる。
尚、本実施形態では球状のフィン２０Ｄを渦巻状の軌跡に中心から最終位置まで配設ピッチＰを順次大きくなるように配設したが、断面形状を図６の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）にして渦巻状の軌跡に沿って連続又は、断続したフィン形状にしても、同様の効果を得ることができる。
また、フィン２０Ｄの渦巻の間隔Ｒを外側になるにしたがい大きく、且つ、フィン２０Ｄの配設ピッチＰを中心２０Ｃから渦巻状の最終位置のフィン２０Ｆまで順次大きくなるように配設したので、高温のＴ１領域（ピストン中心域を含む排気弁寄り）はフィン１１Ｄの配設密度を高く（密）にすることにより多くの熱量を吸気に蓄熱させ、二番目に高い温度のＴ２領域（高温のＴ１領域の周辺域）はフィン１１Ｄの配設密度をＴ１領域より低く（疎）にすることにより、燃焼室１７内が過冷却にならないようにしている。燃焼室１７内に導入された吸気温度を低く抑えて、ノッキングを防止すると共に、エンジンの最適燃焼温度条件を維持することができエンジン出力向上及び省燃費化の効果が得られる。
【００３５】
（第３実施形態）
図５は本発明の第３実施形態にかかるシリンダヘッド燃焼室側視の概略構成図を示す。
尚、本第３実施形態はエンジン本体側及びシリンダヘッドの構造は第１実施形態と同じなので、同じものは同一の符号を付して説明を省略し、ピストン頂面に配設されたフィン形状のみを図５に基づいて説明する。
【００３６】
１３はシリンダヘッドで、図５は燃焼室１７側視を示し、右側の（図５において）吸気側斜面１６には、吸気通路２３、２３（図１参照）に連通した吸気孔２１，２１と、該吸気孔２１,２１間で側壁部１３Ｂ（図１参照）寄りに燃焼室１７に燃料を噴射するインジェクションノズル３０が配設されている。
図５の左側（図５において）排気側斜面１５には、排気通路２４，２４に連通した排気孔２２，２２が配設されている。
そして、排気側斜面１５と吸気側斜面１６が接合する頂部には、燃焼室１７に導入された空気と燃料との混合気を燃焼させるスパークプラグ１８が配設されている。
【００３７】
排気側斜面１５には吸気側斜面１６よりフィン１３Ｄの配設密度を高く（密）してある（斜線の間隔がフィン１３Ｄの配設量の疎密を表わしている）。
これは、吸気側斜面１６は吸気通路２３、２３からの吸気が吸気バルブ２５の傘部２５Ａ（図１参照）に当接して、該傘部２５Ａの外周方向へ流れるため、吸気バルブ２５周辺は冷却され易い。
従って、吸気バルブ２５のフィン１３Ｄは排気側斜面１５側より配設密度を低く（疎）してある。
一方、排気側斜面１５は高温になった排ガスが排気孔２２，２２から排気通路２４，２４に流れていくので、排気孔２２，２２周辺は高温になり易くなっているので、フィン１３Ｄの配設密度は吸気側斜面１６側より高く（密）なっている。
従って、燃焼室１７の過冷却を防止でき、エンジンの最適燃焼の温度条件を維持することができ、エンジンの出力向上及び、省燃費の効果が得られる。
尚、フィン１３Ｄの形状は図６に表わしてある形状でもよいし、吸入空気との接触表面積が多くなる形状ならば、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
シリンダヘッド１３側に、燃焼室１７の冷却用のフィン１３Ｄを配設することにより、燃焼室１７を効果的に冷却でき、エンジン１０の出力向上及び、省燃費の効果向上が図れる。
また、本実施形態をピストン１１の頂面１１Ａにフィン１１Ｄを採用した第１実施形態と併用することで、さらに、高圧縮比化のエンジン１０にすることにより、エンジン出力向上及び、省燃費効果の向上が図れる。
尚、上記に実施形態を説明したが、シリンダヘッド１３側とピストン１１（２０）側との実施形態を組合せたものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
高圧縮比化される内燃機関の燃焼室を冷却して、エンジンのノッキング（異常燃焼）を防止して、高出力と省燃費化を図る内燃機関に適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１０ エンジン
１１，２０ ピストン
１２ シリンダブロック
１３ シリンダヘッド
１４ シリンダライナ
１７ 燃焼室
１８ 点火プラグ
２１ 吸気孔
２２ 排気孔
２３ 吸気通路
２４ 排気通路
２５ 吸気バルブ
２６ 排気バルブ
３０ インジェクションノズル
１１Ａ，２０Ａ 頂面
１１Ｄ、１３Ｄ、２０Ｄ フィン
１３Ｂ 側壁部
２５Ａ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧縮比化される内燃機関の燃焼室を冷却して、エンジンのノッキング（異常燃焼）を防止する内燃機関の燃焼室冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式の内燃機関であるエンジンにおいては、出力向上のために圧縮比を高めることが行われている。
しかし、圧縮比を高めると、ピストンが上昇してシリンダ内周面部と、ピストン頂部と、シリンダヘッドとによって形成されるスキッシュ部の空気と燃料との混合ガスが高温になり、自己着火（ノッキング）し易くなる。
従って、高圧縮比化による内燃機関の出力向上には制限が生じてしまう問題がある。
【０００３】
そこで、特開２０１０−２０３３３４号公報（特許文献１）には、ピストン頂面の燃焼室内のノッキング発生起点となる部位に対向するシリンダヘッドの領域を、複数の微細な柱状凹部を備える表面構造、例えば陽極酸化による酸化物被覆とすることで、当該部分の熱伝達率を向上させて、燃焼ガスとピストンの熱交換を促進させ、ノッキング発生起点となる部位の温度上昇を抑制してノッキングの発生を回避させようとする技術開示が成されている。
【０００４】
更に、特開２００５−３３０８１４号公報（特許文献２）には、予混合圧縮自着火内燃機関のピストン頂部の略全面に半球状凹部又は凸部を備えた技術が開示されている。
複数の半球状凹部又は凸部を備えた燃焼室の表面積は、半球状凹部又は凸部を備えない燃焼室の表面積よりも大きい。
そして、吸気弁の開弁に伴って燃焼室に流入する空気は逆タンブル流となってピストン頂面上を通過する。このとき、吸気は半球状凹部又は、凸部により乱され、半球状凹部において効率よく冷却される。
従って、自着火に係る反応が開始する時点での混合気の温度分布を大きくすることができる。これによって、凹部又は凸部近傍の温度の低い混合気の燃焼開始時期が遅れ、混合気の燃焼時間を長くする（燃焼が緩慢となる）ことで筒内圧力上昇率が過大にならず、燃焼に伴う騒音が低減される技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２０３３３４号公報
【特許文献２】特開２００５−３３０８１４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、特許文献１によると、シリンダヘッドの該当部分に陽極酸化による酸化物被覆を施すには、シリンダヘッドを電解質溶液中で通電して当該部分に陽極酸化皮膜を生じるための工程が必要になり、製造工数、製造コストが高くなる不具合が生じる。
また、特許文献２によると、燃焼室内に発生する予混合気流によりピストン頂面近傍を流れる予混合気の一部を同ピストン頂面に形成された半円球凹部に滞留させ、且つ、混合気流に乱れを生じさせることにより、混合気と凹部との間の熱交換が効率良く行われる。
即ち、吸入空気と燃料の予混合気はピストンによって冷却され、自着火に係る反応が開始する時点での混合気の温度分布を大きくすることで、混合気の燃焼時間を長くする（燃焼が緩慢となる）ものであり、燃焼室内を温度分布に沿った冷却や、掃気による冷却は示されていない。
【０００７】
そこで、本発明はこのような不具合に鑑み成されたもので、燃焼室を形成する面に冷却用フィンを配設し、該冷却用フィンの配設密度を燃焼室の温度分布に沿い、かつ掃気作用も考慮して、ピストン中心域を含んで該中心域から排気弁寄りの領域を密に、その周辺域を疎として形成することで、エンジンの最適燃焼温度を維持して、異常燃焼（ノッキング）を防止すると共に、省燃費効果を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はかかる目的を達成するもので、シリンダブロックと吸気弁及び排気弁を備えたシリンダヘッドとで形成される内燃機関のシリンダと、該シリンダ内をシリンダの軸線に沿って摺動するピストンの頂面とによって囲繞された燃焼室の冷却構造であって、
該燃焼室を形成する面に冷却用フィンを配設し、排気側に位置する該冷却用フィンの配設密度を吸気側よりも高く形成することを特徴とする。
【０００９】
かかる発明において、冷却用フィンを設けることで燃焼室内の表面積が大きくなり、混合気の高熱化を抑制できる。特に内燃機関の駆動時、燃焼室内の温度は吸気弁側よりも排気弁側で高くなることから、排気側におけるフィンの配設密度を吸気側よりも密にすることで、燃焼室内の温度が高くなる部分でより効果的な冷却効果を期待できる。また、配設密度の高低を設けることで、全体にフィンを配置するよりも金型製造の工数やコストを削減できる。
【００１０】
また、好ましくは、前記冷却用フィンの配設密度が高く形成された排気側領域において、
前記ピストン中心側の冷却用フィンの配設密度を更に高く形成するとよい。
【００１１】
このような構成により、燃焼室内の温度分布は、燃焼室中心部から排気弁側にかけての領域で最も高くなることから、ピストン中心域に形成する冷却用フィンの配設密度をさらに高くすることで、燃焼室内の冷却効果がより高まる。
【００１２】
また、好ましくは、前記冷却用フィンは前記ピストン頂面に設けられるとよい。
【００１３】
このような構成により、シリンダヘッド側からピストン頂面に向けて導入される掃気（吸気工程初期）が冷却用フィンへ接触してピストンが効果的に冷却される。
【００１４】
また、好ましくは、前記冷却用フィンは前記シリンダヘッドの前記燃焼室に臨んだ面に配設されるとよい。
【００１５】
このような構成にすることにより、シリンダヘッドを冷却することにより、吸気工程終了前時期に排気バルブを開く際に、シリンダヘッドに曝された排気が冷却され、高圧縮比化された内燃機関においても、燃焼室に導入された吸気と燃料の混合気が部分的に冷却されて異常燃焼（ノッキング）を防止し、排ガス浄化改善と共に、内燃機関の出力向上及び、省燃費の効果が得られる。
【００１６】
また、好ましくは、前記冷却用フィン形状は、凹状又は、凸状をなし、且つ該凹状又は、凸状が連続又は非連続に配設されているとよい。
【００１７】
このような構成にすることにより、冷却用フィンの形状を凹状又は、凸状とし、且つ該凹状又は、凸状が連続又は非連続状にすることにより、フィンの製造が容易になると共に、吸気との接触面積が増加することにより、燃焼室の冷却効果が向上し、高圧縮比化による内燃機関のノッキングを防止できる。
【００１８】
また、好ましくは、前記内燃機関の出力が増大したときに、吸気バルブの開弁時期を進角させるようにするとよい。
【００１９】
このような構成にすることにより、高負荷時に吸気バルブの開弁時期を進角させることにより、排気バルブと吸気バルブとのオーバラップ期間が長くなり、冷却フィンから吸気が熱を奪い、排気バルブから排出される燃焼室内の掃気期間が長くなるので、燃焼室の冷却が促進され、異常燃焼（ノッキング）が防止される。
【発明の効果】
【００２０】
冷却用フィンを設けることで燃焼室内の表面積が大きくなり、混合気の高熱化を抑制できる。特に内燃機関の駆動時、燃焼室内の温度は吸気弁側よりも排気弁側で高くなることから、排気側におけるフィンの配設密度を吸気側よりも密にすることで、燃焼室内の温度が高くなる部分でより効果的な冷却効果を期待できる。
従って、高圧縮比化された燃焼室に導入された吸気と燃料の混合気が部分的に高熱化して異常燃焼（ノッキング）するのを防止でき、エンジンの最適燃焼温を維持することで、内燃機関の出力向上及び、省燃費効果が得られる。
また、配設密度の高低を設けることで、全体にフィンを配置するよりも金型製造の工数やコストを削減できる。
更に、出力が増大したときに、吸気バルブの開弁時期を進角させることにより、吸気バルブと排気バルブとが開いているラップ期間を長くすることにより、効果的に燃焼室の冷却を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明にかかるエンジン燃焼室を形成する概略構成断面図を示す。
【図２】本発明にかかるピストン頂面の温度分布の一例を示す。
【図３】本発明に係る第１実施形態のピストン頂部の斜視図を示す。
【図４】本発明に係る第２実施形態のピストン頂部の斜視図を示す。
【図５】本発明に係る第３実施形態のシリンダヘッド燃焼室側視の概略構成図を示す。
【図６】本発明に係る冷却用フィンの断面で、（Ａ）は矩形状、（Ｂ）は半長円形状、（Ｃ）は半円形状の凹凸の組合せを示す。
【図７】本発明に係る吸排気バルブの開閉タイミングの概略説明図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
また、本説明中で、方向性を示す場合、運転席に着座した状態を基準にして、上下左右前後を表記する。
【００２３】
（第１実施形態）
本発明を実施するエンジン燃焼室形状を図１に基づいて説明する。
図１に示すように、エンジン１０は、主に、シリンダブロック１２と、該シリンダブロック１２の上部に載置されたシリンダヘッド１３とから構成されている。
シリンダブロック１２にはシリンダライナ１４が嵌入されている。シリンダライナ１４の内部には該シリンダライナ１４の軸線に沿って、上下方向に摺動するピストン１１が配設されている。
シリンダヘッド１３にはピストン１１に対向した面に排気側斜面１５と吸気側斜面１６とを山形状に形成している。
そして排気側斜面１５と吸気側斜面１６の下縁から、シリンダブロック１２の上端縁１２Ａに亘って側壁部１３Ｂが配設されている。
尚、１２Ｂはシリンダライナ１４、該シリンダライナ１４及び、ピストンリング１１Ｂを介してピストン１１を冷却するウォタージャケットである。
【００２４】
ピストン１１と、シリンダライナ１４と、シリンダヘッド１３の排気側斜面１５、吸気側斜面１６、側壁部１３Ｂとによって囲繞された空間である燃焼室１７が形成されている。
ピストン１１には、該ピストン１１とシリンダライナ１４との隙間を塞いで、燃焼室１７の高圧ガス（圧縮された吸気又は、燃焼した排ガス）がシリンダブロック１２の下方へ漏れないようにピストンリング１１Ｂがピストンに嵌挿されていると共に、シリンダライナ１４の内周面に弾力的に摺接している。
シリンダヘッド１３の排気側斜面１５には２個の排気通路２４に連通した排気孔２２、２２が形成されている。
また、シリンダヘッド１３の吸気側斜面１６には２個の吸気通路２３に連通した吸気孔２１、２１が形成されている。
そして、排気側斜面１５と吸気側斜面１６が接合する頂部にはススパークプラグ１８が配設され、吸気側斜面１６にはピストン１１の頂面１１Ａに向け燃焼室１７内に燃料を噴射するインジェクションノズル３０が配置されている。
【００２５】
さらに、シリンダヘッド１３の排気孔２２、２２を開いて、燃焼室１７で燃焼した排ガスを排出する排気バルブ２６，２６と、吸気孔２１，２１を開いて吸気を燃焼室１７に導入する吸気バルブ２５，２５が配設されている。
吸気バルブ２５，２５及び、排気バルブ２６，２６は既に公知の可変バルブ機構２７によって開閉を制御されている。
ピストン１１の頂面１１Ａの中央部は略平面状になっており、１１Ｃ（図２参照）はピストン１１が吸気又は排気行程時に上死点（ＴＤＣ）へ到達した際に、開放している吸気バルブ２５が衝突しないように、頂面１１Ａから下方へ凹ませた凹部である。
尚、排気バルブ２６，２６のリフト量Ｌ１は吸気バルブ２５，２５のリフト量Ｌ２に比べ、リフト量がΔＬ〔ΔＬ＝Ｌ２−Ｌ１（図７参照）〕少ないため、排気バルブ２６，２６側には設けられていない。
【００２６】
図２はピストンの頂面１１Ａの高負荷時における温度分布を示す。
これは弊社におけるエンジンの一例で、概略３領域に分類できる。
温度の一番高い領域Ｔ１は該領域Ｔ１の中心Ｔ１Ｃがピストン１１の頂面１１Ａの中心Ｃから排気バルブ側（シリンダヘッド１３に配設）に寄った部分で高温領域となっている。二番目に高い領域は吸気バルブ側（シリンダヘッド１３に配設）部分を除く領域Ｔ１の周辺領域と排気バルブを含む部分（シリンダヘッド１３に配設）で中温領域となっている。三番目の領域Ｔ３は吸気バルブ２５側で冷却を必要としない領域となっている。
【００２７】
図３は図２の温度分布に基づいて、ピストン１１を冷却するために、冷却用のフィン１１Ｄの配置形状を示したものである。
フィン１１Ｄの断面形状は図６に示すように、（Ａ）は矩形状、（Ｂ）は上縁が半円形状の略矩形、（Ｃ）は半円凸部と半円凹部とが連続した形状で、いずれの形状でもよい。
フィン１１Ｄは升目状に配置され、ピストン１１の頂面１１Ａの中心Ｃから排気バルブ側に偏った位置を中心１１Ｃ（Ｔ１Ｃと同じ位置）に升目の密度が高い（密）Ｔ１領域が形成されている。Ｔ１領域の周辺領域で排気バルブ側に偏った位置に升目の密度がＴ１領域より低い（疎）のＴ２領域が形成されている。残りのＴ３領域は温度も比較的低いので、冷却フィンの配設は省略してある。
【００２８】
図６のフィン１１Ｄの断面形状について、（Ａ）の矩形状は、フィン上部が角状になっているので、斜め上方（吸気側斜面１６）から導入される吸気が淀み易く、吸気とフィン１１Ｄとの接触時間（熱交換時間）が長くなり冷却効果が増大する。
また、（Ｂ）の上縁が半円形状の略矩形は、フィン上部が半円状になっているので、斜め上方から導入される吸気の燃焼室内での流動性がよく、燃料と吸気との混合が促進され易い効果を有している。
さらに、（Ｃ）は半円凸部と半円凹部とが連続した形状は、吸気の燃焼室内での流動性がよく、燃料と吸気との混合が促進され易いと共に、吸気とフィン１１Ｄとの接触面積が大きいので、冷却効果が更に大きくなる。
フィン１１Ｄの断面形状を基本的な形状（簡単な形状）とすることで、ピストン１１を形成するダイキャスト型に容易に組入れることができるので、製造コストの上昇がなく大きな効果を得ることができる。
【００２９】
燃焼室の冷却作用について図７の吸排気バルブの開閉状態図に基づいて説明する。
エンジン１０が始動されると、ピストン１１が上昇し、シリンダライナ１４の吸気の圧縮を開始する（圧縮行程）。このとき、吸気バルブ２５は吸気孔２１，２１及び排気バルブ２６は排気孔２２，２２を閉じている。
ピストン１１が圧縮ＴＤＣ（Top Dead Center）手前Ｎ１位置でインジェクションノズルから燃焼室に燃料が噴射される。噴射された燃料が気化されながら、燃焼室１７内を拡散し、点火プラグの火花によって、燃料が燃焼し、燃焼熱によって燃焼室１７内は高温高圧になり、ピストン１１を下方に押下げる（燃焼行程）。
また、燃焼熱は燃焼室１７を形成しているピストン１１、シリンダライナ１４及びシリンダヘッド１３を熱する。
ピストン１１が下方へ押圧され（移動）てＢＤＣ（Bottom Dead Center）手前Ｎ２で排気バルブ２６，２６が排気孔２２，２２を開放する。
ピストン１１がＢＤＣに到達後、再び上昇を始め、ピストン１１はシリンダライナ１４内の燃焼ガスを押し退けながら開放されている排気孔２２，２２を介して吸気ＴＤＣ位置まで排気通路２４への排出を続ける。（排気行程）
【００３０】
一方、エンジン１０が軽負荷時（破線）、吸気バルブ２５，２５は、排気バルブ２６，２６が排気孔２２，２２を閉じる吸気ＴＤＣの手前Ｎ４位置にて吸気孔２１，２１を開放する。吸気バルブ２５，２５から導入された、吸気の温度は排ガス温度より十分に低いと共に、図１からも判断できるように、ピストン１１の頂面１１Ａに向け導入される。
従って、Ｎ４位置から吸気ＴＤＣの期間ΔＮ１（吸気ＴＤＣ−Ｎ４）は、吸気バルブ２５と排気バルブ２６が共に吸気孔２１及び排気孔２２とを開いた状態に維持されている。
新しく導入された吸気は期間ΔＮ１の間、頂面１１Ａに配設されたフィン１１Ｄに接触し、フィン１１Ｄから熱を奪い、排気バルブ２６から排気通路２４に排出され、燃焼室１７特にピストン１１を冷却する。
吸気バルブ２５は、ピストン１１が下降（吸気工程）しながらＢＤＣを超え、ピストン１１が再び上昇して圧縮工程に入るＮ５位置で、吸気孔２１，２１を閉じる。
【００３１】
このようにして、冷却用フィンを設けることで燃焼室内の表面積が大きくなり、混合気の高熱化を抑制できる。特に内燃機関の駆動時、高圧縮比化しても、高温のＴ１領域（ピストン中心域を含む排気弁寄り）はフィン１１Ｄの配設密度を高く（密）にすることにより多くの熱量を吸気に蓄熱させ、二番目に高い温度のＴ２領域（高温のＴ１領域の周辺域）はフィン１１Ｄの配設密度をＴ１領域より低く（疎）にすることにより、燃焼室１７内を冷却すると共に、過冷却にならないようにしている。燃焼室１７内に導入された吸気温度を低く抑えて、ノッキングを防止すると共に、エンジンの最適燃焼温度条件を維持することができエンジン出力向上及び省燃費化の効果が得られる。
また、配設密度が高い部分と、低い部分、フィン１１Ｄを設けない部分に区別することで、全体にフィン１１Ｄを配置するよりも金型製作の工数やコストを削減できる。
本実施形態の場合、燃焼室１７への燃料噴射時期が圧縮ＴＤＣの手前（Ｎ１位置）になっており、吸気孔２１，２１及び排気孔２２，２２共に閉じられた状態なので、燃料が燃焼室１７を冷却した冷却空気と共に排出されることがない。
【００３２】
また、エンジン１０が高負荷の場合には、燃焼室１７に導入される空気、燃料が多くなり、燃焼室１７温度圧力が共に高くなる。
この場合、図７に実線で示されるように、吸気バルブ２５の開放時期をＮ６位置に進角させることにより、吸気孔２１及び排気孔２２が共に開放されている期間Ｎ６〜吸気ＴＤＣはΔＮ１＜ΔＮ２となり、新しく導入された吸気は期間ΔＮ２の間、頂面１１Ａに配設されたフィン１１Ｄに接触し、フィン１１Ｄから熱を奪い、排気バルブ２６，２６から排気通路２４に排出される期間が長くなり、燃焼室１７はさらに冷却され、更なるエンジン１０の高圧縮比化が図られ、エンジン１０の出力向上及び、省燃費の効果が得られる。
また、吸気バルブ２５，２５はリフト量Ｌ２が排気バルブ２６，２６のリフト量Ｌ１よりΔＬ（Ｌ２−Ｌ１）大きくしてあり、シリンダライナ１４内への吸入空気量の増大を図っている。
【００３３】
（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態にかかるピストン頂部の斜視図を示す。
尚、本第２実施形態はエンジン本体側の構造は第１実施形態と同じなので、同じものは同一の符号を付して説明を省略し、ピストン頂面に配設されたフィン形状のみを図４に基づいて説明する。
図４において、ピストン２０の頂面２０Ａには、該頂面２０Ａの中心Ｃの排気バルブ側
に寄った位置を中心２０Ｃにして渦巻状に配置されている。該渦巻は渦巻の間隔Ｒが外側になるにしたがって大きくなる軌跡上に半球状のフィン２０Ｄが配設されている。
そして、前記軌跡に配置される上半球状のフィン２０Ｄの配設ピッチＰは中心２０Ｃから渦巻状の最終位置のフィン２０Ｆまで順次大きくなるように配設されている。
当然、中心２０Ｃは図２のＴ１領域の中心Ｔ１Ｃに同じくしてある。
【００３４】
このように、半球状のフィン２０Ｄを配設することにより、ピストン２０を成形するダイキャスト型が容易にでき、ピストン２０のコストを低減ができると共に、燃焼室１７を効果的に冷却できる。
尚、本実施形態では球状のフィン２０Ｄを渦巻状の軌跡に中心から最終位置まで配設ピッチＰを順次大きくなるように配設したが、断面形状を図６の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）にして渦巻状の軌跡に沿って連続又は、断続したフィン形状にしても、同様の効果を得ることができる。
また、フィン２０Ｄの渦巻の間隔Ｒを外側になるにしたがい大きく、且つ、フィン２０Ｄの配設ピッチＰを中心２０Ｃから渦巻状の最終位置のフィン２０Ｆまで順次大きくなるように配設したので、高温のＴ１領域（ピストン中心域を含む排気弁寄り）はフィン１１Ｄの配設密度を高く（密）にすることにより多くの熱量を吸気に蓄熱させ、二番目に高い温度のＴ２領域（高温のＴ１領域の周辺域）はフィン１１Ｄの配設密度をＴ１領域より低く（疎）にすることにより、燃焼室１７内が過冷却にならないようにしている。燃焼室１７内に導入された吸気温度を低く抑えて、ノッキングを防止すると共に、エンジンの最適燃焼温度条件を維持することができエンジン出力向上及び省燃費化の効果が得られる。
【００３５】
（第３実施形態）
図５は本発明の第３実施形態にかかるシリンダヘッド燃焼室側視の概略構成図を示す。
尚、本第３実施形態はエンジン本体側及びシリンダヘッドの構造は第１実施形態と同じなので、同じものは同一の符号を付して説明を省略し、ピストン頂面に配設されたフィン形状のみを図５に基づいて説明する。
【００３６】
１３はシリンダヘッドで、図５は燃焼室１７側視を示し、右側の（図５において）吸気側斜面１６には、吸気通路２３、２３（図１参照）に連通した吸気孔２１，２１と、該吸気孔２１,２１間で側壁部１３Ｂ（図１参照）寄りに燃焼室１７に燃料を噴射するインジェクションノズル３０が配設されている。
図５の左側（図５において）排気側斜面１５には、排気通路２４，２４に連通した排気孔２２，２２が配設されている。
そして、排気側斜面１５と吸気側斜面１６が接合する頂部には、燃焼室１７に導入された空気と燃料との混合気を燃焼させるスパークプラグ１８が配設されている。
【００３７】
排気側斜面１５には吸気側斜面１６よりフィン１３Ｄの配設密度を高く（密）してある（斜線の間隔がフィン１３Ｄの配設量の疎密を表わしている）。
これは、吸気側斜面１６は吸気通路２３、２３からの吸気が吸気バルブ２５の傘部２５Ａ（図１参照）に当接して、該傘部２５Ａの外周方向へ流れるため、吸気バルブ２５周辺は冷却され易い。
従って、吸気バルブ２５のフィン１３Ｄは排気側斜面１５側より配設密度を低く（疎）してある。
一方、排気側斜面１５は高温になった排ガスが排気孔２２，２２から排気通路２４，２４に流れていくので、排気孔２２，２２周辺は高温になり易くなっているので、フィン１３Ｄの配設密度は吸気側斜面１６側より高く（密）なっている。
従って、燃焼室１７の過冷却を防止でき、エンジンの最適燃焼の温度条件を維持することができ、エンジンの出力向上及び、省燃費の効果が得られる。
尚、フィン１３Ｄの形状は図６に表わしてある形状でもよいし、吸入空気との接触表面積が多くなる形状ならば、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
シリンダヘッド１３側に、燃焼室１７の冷却用のフィン１３Ｄを配設することにより、燃焼室１７を効果的に冷却でき、エンジン１０の出力向上及び、省燃費の効果向上が図れる。
また、本実施形態をピストン１１の頂面１１Ａにフィン１１Ｄを採用した第１実施形態と併用することで、さらに、高圧縮比化のエンジン１０にすることにより、エンジン出力向上及び、省燃費効果の向上が図れる。
尚、上記に実施形態を説明したが、シリンダヘッド１３側とピストン１１（２０）側との実施形態を組合せたものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
高圧縮比化される内燃機関の燃焼室を冷却して、エンジンのノッキング（異常燃焼）を防止して、高出力と省燃費化を図る内燃機関に適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１０ エンジン
１１，２０ ピストン
１２ シリンダブロック
１３ シリンダヘッド
１４ シリンダライナ
１７ 燃焼室
１８ 点火プラグ
２１ 吸気孔
２２ 排気孔
２３ 吸気通路
２４ 排気通路
２５ 吸気バルブ
２６ 排気バルブ
３０ インジェクションノズル
１１Ａ，２０Ａ 頂面
１１Ｄ、１３Ｄ、２０Ｄ フィン
１３Ｂ 側壁部
２５Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックと吸気弁及び排気弁を備えたシリンダヘッドとで形成される内燃機関のシリンダと、該シリンダ内をシリンダの軸線に沿って摺動するピストンの頂面とによって囲繞された燃焼室の冷却構造であって、
該燃焼室を形成する面に冷却用フィンを配設し、排気側に位置する該冷却用フィンの配設密度を吸気側よりも高く形成することを特徴とする内燃機関の燃焼室冷却構造。
【請求項２】
前記冷却用フィンの配設密度が高く形成された排気側領域において、前記ピストン中心側の冷却用フィンの配設密度を更に高く形成す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冷却構造。
【請求項３】
前記冷却用フィンは前記ピストン頂面に設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃焼室冷却構造。
【請求項４】
前記冷却用フィンは前記シリンダヘッドの前記燃焼室に臨んだ面に配設されたことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃焼室冷却構造。
【請求項５】
前記冷却用フィン形状は、凹状又は、凸状をなし、且つ該凹状又は、凸状が連続又は非連続に配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の内燃機関の燃焼室冷却構造。
【請求項６】
前記内燃機関の出力が増大したときに、吸気バルブの開弁時期を進角させるようにしたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の内燃機関の燃焼室冷却構造。
【請求項１】
シリンダブロックと吸気弁及び排気弁を備えたシリンダヘッドとで形成される内燃機関のシリンダと、該シリンダ内をシリンダの軸線に沿って摺動するピストンの頂面とによって囲繞された燃焼室の冷却構造であって、
該燃焼室を形成する面に冷却用フィンを配設し、排気側に位置する該冷却用フィンの配設密度を吸気側よりも高く形成することを特徴とする内燃機関の燃焼室冷却構造。
【請求項２】
前記冷却用フィンの配設密度が高く形成された排気側領域において、前記ピストン中心側の冷却用フィンの配設密度を更に高く形成す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冷却構造。
【請求項３】
前記冷却用フィンは前記ピストン頂面に設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃焼室冷却構造。
【請求項４】
前記冷却用フィンは前記シリンダヘッドの前記燃焼室に臨んだ面に配設されたことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃焼室冷却構造。
【請求項５】
前記冷却用フィン形状は、凹状又は、凸状をなし、且つ該凹状又は、凸状が連続又は非連続に配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の内燃機関の燃焼室冷却構造。
【請求項６】
前記内燃機関の出力が増大したときに、吸気バルブの開弁時期を進角させるようにしたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の内燃機関の燃焼室冷却構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１５０２０（Ｐ２０１３−１５０２０Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６１５２（Ｐ２０１１−１４６１５２）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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