内燃機関の燃焼室構造
【課題】ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流を強化することができる内燃機関の燃焼室構造を提供する。
【解決手段】内燃機関の燃焼室構造は、燃焼室（４０）に吸気行程において正タンブル流が形成される内燃機関（５）のシリンダヘッドの燃焼室に露出した部分に、吸気側斜面（４１）および排気側斜面（４２）を有し、吸気側斜面には吸気開口部（４３）が形成され、排気側斜面には排気開口部（４４）が形成され、排気開口部は吸気行程において排気バルブ（６０）によって閉口されており、吸気通路には吸気バルブ（５０）用のバルブシート（７０）が配置され、燃焼室を吸気側斜面および排気側斜面に垂直な面で切断した断面において、バルブシートの内周面のうちバルブシートの中心軸（７１）より上方の部分は、排気側斜面をバルブシートの方向に仮想的に延長させた延長面（１００）と接触する位置または延長面より上方に位置している。
【解決手段】内燃機関の燃焼室構造は、燃焼室（４０）に吸気行程において正タンブル流が形成される内燃機関（５）のシリンダヘッドの燃焼室に露出した部分に、吸気側斜面（４１）および排気側斜面（４２）を有し、吸気側斜面には吸気開口部（４３）が形成され、排気側斜面には排気開口部（４４）が形成され、排気開口部は吸気行程において排気バルブ（６０）によって閉口されており、吸気通路には吸気バルブ（５０）用のバルブシート（７０）が配置され、燃焼室を吸気側斜面および排気側斜面に垂直な面で切断した断面において、バルブシートの内周面のうちバルブシートの中心軸（７１）より上方の部分は、排気側斜面をバルブシートの方向に仮想的に延長させた延長面（１００）と接触する位置または延長面より上方に位置している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室構造、特に燃焼室において正タンブル流が形成される内燃機関の燃焼室構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼室において、吸気開口部側から排気開口部側を経てピストン側に導かれる正タンブル流が形成される内燃機関が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１４４７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼効率向上の観点から、燃焼室に形成される正タンブル流の強度は強いことが好ましい。正タンブル流を強化する手法として、例えば吸気通路における吸気の流速を上昇させる手法が考えられる。しかしながら、吸気通路における吸気の流速を上昇させた場合、吸気の温度が上昇するおそれがある。その結果、ノッキングが発生するおそれがある。
【０００５】
本発明は、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流を強化することができる内燃機関の燃焼室構造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】
本発明に係る内燃機関の燃焼室構造は、吸気通路および排気通路を有するシリンダヘッドの下方に形成された燃焼室に吸気行程において正タンブル流が形成される内燃機関の前記シリンダヘッドの前記燃焼室に露出した部分に、前記燃焼室の中央側から前記燃焼室の内周面側に向けて斜め下方に傾斜した吸気側斜面および排気側斜面を有し、前記吸気側斜面には前記吸気通路の開口端である吸気開口部が形成され、前記排気側斜面には前記排気通路の開口端である排気開口部が形成され、前記排気開口部は前記吸気行程において排気バルブによって閉口されており、前記吸気通路には吸気バルブ用のバルブシートが配置され、前記燃焼室を前記吸気側斜面および前記排気側斜面に垂直な面で切断した断面において、前記バルブシートの内周面のうち前記バルブシートの中心軸より上方の部分は、前記排気側斜面を前記バルブシートの方向に仮想的に延長させた延長面と接触する位置または前記延長面より上方に位置している。
【０００７】
本発明に係る燃焼室構造によれば、燃焼室を吸気側斜面および排気側斜面に垂直な面で切断した断面において、バルブシートの内周面のうちバルブシートの中心軸より上方の部分は、排気側斜面をバルブシートの方向に仮想的に延長させた延長面と接触する位置または延長面より上方に位置している。この構成を備えていない燃焼室構造（以下、比較例に係る燃焼室構造と称する）の場合、吸気は、バルブシートを通過後にその一部が剥離して排気側斜面付近で淀んでしまい、正タンブル流にならない。これに対して本発明に係る燃焼室構造によれば、上記構成を備えることで、バルブシート通過後の吸気を排気側斜面および排気バルブの燃焼室側の面に沿うように流動させて正タンブル流にすることができる。したがって、本発明に係る燃焼室構造によれば、吸気通路における吸気の流速を上昇させることなく比較例に係る燃焼室構造に比較して正タンブル流になる吸気の流量を増大させることができる。それにより、吸気通路における吸気の流速を上昇させることなく正タンブル流の強度を上昇させることができる。その結果、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流の強度を上昇させることができる。
【０００８】
上記構成において、前記吸気側斜面の前記排気側斜面の側にある端部は、前記排気側斜面の前記吸気側斜面の側にある端部よりも上方に位置していてもよい。この構成によれば、吸気側斜面の排気側斜面の側にある端部が排気側斜面の吸気側斜面の側にある端部よりも上方に位置していない場合に比較してバルブシートを上方側に配置することが容易にできる。それにより、バルブシートの内周面のうちバルブシートの中心軸より上方の部分が排気側斜面をバルブシートの方向に仮想的に延長させた延長面と接触する位置または延長面より上方に位置するように、バルブシートを吸気通路に配置することが容易にできる。それにより、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流を強化することが容易にできる。
【０００９】
上記構成は、前記バルブシートが前記吸気通路の前記吸気開口部よりも吸気の流動方向上流側に配置されていることで、前記吸気開口部と前記バルブシートとの間にスペースが形成されている構成であってもよい。仮に吸気開口部とバルブシートとの間にスペースが形成されていない場合、燃焼室で形成された正タンブル流が吸気側斜面に沿って流動したときに、バルブシート内に流入して吸気通路を逆流する現象が生じるおそれがある。この現象は吸気バルブを遅閉じにしたときに顕著に生じるおそれがある。このような逆流現象が生じた場合、正タンブル流が減衰してしまう。これに対して上記構成によれば、吸気開口部とバルブシートとの間にスペースが形成されていることから、燃焼室で形成された正タンブル流が吸気側斜面に沿って流動したときに、バルブシート内に流入して吸気通路を逆流することを抑制することができる。その結果、正タンブル流の減衰を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流を強化することができる内燃機関の燃焼室構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例１に係る内燃機関を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、実施例１に係る燃焼室を拡大図示した断面図である。図２（ｂ）は、実施例１に係る燃焼室の上部の中心付近を拡大図示した断面図である。
【図３】図３（ａ）は、比較例１に係る内燃機関の燃焼室を拡大図示した断面図である。図３（ｂ）は、比較例１に係る燃焼室の上部の中心付近を拡大図示した断面図である。
【図４】図４は、比較例１に係る燃焼室における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、実施例１に係る燃焼室における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、実施例２に係る内燃機関を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）は、比較例１に係る内燃機関の燃焼室における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。図７（ｂ）は、実施例２に係る燃焼室における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１に係る内燃機関５の燃焼室４０の構造について説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関５を示す断面図である。内燃機関５は、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上方に配置されたシリンダヘッド２０と、シリンダブロック１０内に配置されたピストン３０と、を備えている。シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０とピストン３０とによって囲まれた空間として、燃焼室４０が形成されている。なお、本実施例において上方および下方は、必ずしも重力方向における上方および下方と一致している必要はない。例えば、本実施例における上方および下方は水平方向であってもよい。
【００１４】
シリンダヘッド２０は、吸気を燃焼室４０に導くための吸気通路２１と、排気を燃焼室４０から排出するための排気通路２２と、を有している。吸気通路２１には、吸気通路２１を開閉するための吸気バルブ５０が配置されている。排気通路２２には、排気通路２２を開閉するための排気バルブ６０が配置されている。吸気バルブ５０は、傘部５１およびステム５２を有している。傘部５１は、ステム５２の燃焼室４０側の先端に配置されている。排気バルブ６０は、傘部６１およびステム６２を有している。傘部６１は、ステム６２の燃焼室４０側の先端に配置されている。
【００１５】
吸気通路２１には、吸気バルブ５０用のバルブシート７０が配置されている。バルブシート７０は、傘部５１が着座または離座するためのリング形状のシートである。本実施例においてバルブシート７０の中心軸７１と吸気バルブ５０の傘部５１の中心軸とは一致している。傘部５１がバルブシート７０に着座することで、吸気通路２１は閉になる。傘部５１がバルブシート８０から離座することで、吸気通路２１は開になる。
【００１６】
排気通路２２には、排気バルブ６０用のバルブシート８０が配置されている。バルブシート８０は、排気バルブ６０の傘部６１が着座または離座するためのリング形状のシートである。本実施例においてバルブシート８０の中心軸８１と排気バルブ６０の傘部６１の中心軸とは一致している。傘部６１がバルブシート８０に着座することで、排気通路２２は閉になる。傘部６１がバルブシート８０から離座することで、排気通路２２は開になる。
【００１７】
内燃機関５の燃焼室４０には、吸気行程において正タンブル流が形成される。燃焼室４０に正タンブル流が形成されるための内燃機関５の構成は、特に限定されるものではない。例えば、内燃機関５は、吸気通路２１の吸気の流動方向上流側に燃焼室４０に流入する吸気の流動方向を制御する気流制御弁を備えた構造を有することができる。気流制御弁によって、吸気の主流がバルブシート７０の中心軸７１よりも上方側を通過するように吸気の流動方向が制御されることで、吸気行程において燃焼室４０に正タンブル流を形成することができる。すなわち本実施例に係る内燃機関５は、吸気通路２１および排気通路２２を有するシリンダヘッド２０の下方に形成された燃焼室４０に吸気行程において正タンブル流が形成される内燃機関である。
【００１８】
本実施例に係る内燃機関５は、シリンダヘッド２０における熱の移動量がシリンダブロック１０における熱の移動量に対して少なくなるようにシリンダヘッド２０が断熱化された構造を有している。このシリンダヘッド２０が断熱化された構造は、特に限定されるものではないが、一例として、内燃機関５はシリンダヘッド２０を燃焼室４０から断熱する構造を有することができる。この構造として、例えばシリンダヘッド２０の燃焼室４０に露出した部分に断熱部材を配置する構造を用いることができる。断熱部材としては、例えば、シリンダヘッド２０を構成する材料である金属よりも熱伝導率の小さい部材を用いることができる。この場合、断熱部材によって燃焼室４０からシリンダヘッド２０への熱伝導を抑制することができる。それにより、シリンダヘッド２０における熱の移動量をシリンダブロック１０における熱の移動量に対して少なくすることができる。その結果、冷却媒体によるシリンダヘッド２０の冷却量（冷却媒体の仕事量）を低く抑えることができることから、シリンダヘッド２０における冷却損失を低く抑えることができる。
【００１９】
あるいは内燃機関５は、上述したようなシリンダヘッド２０の燃焼室４０からの断熱構造に代えてまたはシリンダヘッド２０の燃焼室４０からの断熱構造とともに、シリンダヘッド２０をシリンダブロック１０から断熱する構造を有していてもよい。この構造として、例えばシリンダヘッド２０のシリンダブロック１０側の界面に断熱部材を配置する構造を用いることができる。この場合、シリンダブロック１０からシリンダヘッド２０への熱伝導が抑制されることで、シリンダヘッド２０における熱の移動量をシリンダブロック１０における熱の移動量に対して少なくすることができる。この場合においてもシリンダヘッド２０における冷却損失を低減させることができる。
【００２０】
あるいは内燃機関５は、上記断熱部材を用いた構造に代えてまたは上記断熱部材を用いた構造とともに、シリンダヘッド２０を冷却する冷却媒体の冷却能力をシリンダブロック１０を冷却する冷却媒体の冷却能力よりも小さくする構造を備えることもできる。このような構造の一例として、例えば内燃機関５は、冷却媒体が冷却媒体用ポンプとシリンダヘッド２０との間を循環する第１の冷却媒体循環通路と、冷却媒体が冷却媒体用ポンプとシリンダブロック１０との間を循環する第２の冷却媒体循環通路と、を備えるとともに、第１の冷却媒体循環通路に流量調整弁を備える構造を有することができる。この場合、流量調整弁が第１の冷却媒体循環通路の流量を第２の冷却媒体循環通路の流量よりも少なくすることで、冷却媒体とシリンダヘッド２０との間の熱の移動量は冷却媒体とシリンダブロック１０との間の熱の移動量よりも小さくなる。すなわち、シリンダヘッド２０と冷却媒体との間の断熱性がシリンダブロック１０と冷却媒体との間の断熱性よりも高くなる。この構成においても、シリンダヘッド２０における冷却損失を抑制することができる。
【００２１】
上記のように内燃機関５がシリンダヘッド２０が断熱化された構造を有する場合、シリンダヘッド２０における冷却損失の低減によって内燃機関５の燃費向上を図ることができる。またシリンダブロック１０が冷却媒体によって冷却されることで、ノッキングの発生を抑制することもできる。さらにシリンダヘッド２０における冷却損失を低減させた分、冷却媒体によるシリンダブロック１０の冷却能力を強化することもできる。この場合、ノッキングの発生をより抑制することができる。
【００２２】
図２（ａ）は、本実施例に係る燃焼室４０を拡大図示した断面図である。なお、図２（ａ）において吸気バルブ５０の図示は省略されている。シリンダヘッド２０は、シリンダヘッド２０の燃焼室４０に露出した部分に、燃焼室４０の中央側から燃焼室４０の内周面側に向けて斜め下方に傾斜した吸気側斜面４１および排気側斜面４２を有している。図２（ａ）において吸気側斜面４１および排気側斜面４２の面方向（面に平行な方向）は、紙面に垂直な方向である。すなわち、図２（ａ）は、吸気側斜面４１および排気側斜面４２に垂直な面で燃焼室４０を切断した断面を図示している。
【００２３】
吸気側斜面４１には、吸気通路２１の開口端である吸気開口部４３が形成されている。排気側斜面４２には、排気通路２２の開口端である排気開口部４４が形成されている。本実施例においてバルブシート７０は、吸気通路２１の吸気の流動方向下流側の端部に配置されている。またバルブシート８０は、排気通路２２の排気の流動方向上流側の端部に配置されている。
【００２４】
排気開口部４４は、吸気行程において、排気バルブ６０によって閉口される。具体的には排気開口部４４は、吸気行程において、排気バルブ６０の傘部６１がバルブシート８０に着座することで閉口される。一方、吸気行程において吸気バルブ５０は吸気開口部４３を開口しておく。
【００２５】
燃焼室４０を吸気側斜面４１および排気側斜面４２に垂直な面で切断した断面（すなわち図２（ａ）の断面図）において、バルブシート７０の内周面（中心軸７１に対向する面）のうち中心軸７１より上方の部分は、排気側斜面４２をバルブシート７０の方向に仮想的に延長させた仮想面である延長面１００と接触する位置または延長面１００より上方に位置している。図２（ａ）においては、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分は、延長面１００と接触している。
【００２６】
図２（ｂ）は、燃焼室４０の上部の中心付近を拡大図示した断面図である。図２（ｂ）において排気バルブ６０および吸気バルブ５０の図示は省略されている。吸気側斜面４１の排気側斜面４２の側にある端部４５は、排気側斜面４２の吸気側斜面４１の側にある端部４６よりも上方に位置している。なお、本実施例において端部４５は、吸気側斜面４１の端部のうち最も上方に位置する端部でもある。また端部４６は、排気側斜面４２の端部のうち最も上方に位置する端部でもある。
【００２７】
燃焼室４０の端部４５および端部４６がこのような構成を有することで、端部４５が端部４６よりも上方に位置していない場合に比較して、バルブシート７０を上方側に配置することが容易にできる。それにより、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分が延長面１００と接触する位置または延長面１００より上方に位置するように、バルブシート７０を吸気通路２１に配置することが容易にできる。
【００２８】
続いて本実施例に係る燃焼室４０の構造の作用効果を、比較例１に係る内燃機関２００の燃焼室２１０の構造と比較しつつ説明する。図３（ａ）は、比較例１に係る内燃機関２００の燃焼室２１０を拡大図示した断面図である。図３（ａ）において吸気バルブ５０の図示は省略されている。図３（ｂ）は、比較例１に係る燃焼室２１０の上部の中心付近を拡大図示した断面図である。図３（ｂ）において排気バルブ６０および吸気バルブ５０の図示は省略されている。
【００２９】
比較例１に係る燃焼室２１０は、吸気側斜面４１の排気側斜面４２側の端部４５と、排気側斜面４２の吸気側斜面４１側の端部４６と、が同じ高さに位置している点において、本実施例に係る燃焼室４０と異なっている。その結果、燃焼室２１０は、燃焼室２１０を吸気側斜面４１および排気側斜面４２に垂直な面で切断した断面において、バルブシート７０の内周面のうちバルブシート７０の中心軸７１より上方の部分は延長面１００と接触する位置または延長面１００より上方に位置していない。具体的には、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分は、延長面１００よりも下方に位置している（図３（ｂ））。
【００３０】
図４は、比較例１に係る燃焼室２１０における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。図４において吸気は、矢印で図示されている。燃焼室２１０において、吸気通路２１から燃焼室２１０に流入する吸気は、バルブシート７０を通過後にその一部が吸気の主流から剥離して、排気側斜面４２付近で淀んでいる。この淀んだ吸気は、正タンブル流にならない。このような燃焼室２１０において燃焼効率を向上させるために正タンブル流の強度を上昇させようとして、吸気通路２１における吸気の流速を上昇させた場合、吸気の温度が上昇するおそれがある。具体的には、吸気通路２１の径を絞る等の手法によって吸気通路２１の吸気の流速を上昇させることで正タンブル流の強度を上昇できるが、この場合、吸気通路２１における吸気がシリンダヘッド２０から受ける受熱量が多くなる結果、吸気の温度が上昇するおそれがある。吸気の温度が上昇した場合、ノッキングが発生するおそれがある。
【００３１】
図５は、本実施例に係る燃焼室４０における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。図５において吸気は、矢印で図示されている。燃焼室４０においては、前述したように、燃焼室４０を吸気側斜面４１および排気側斜面４２に垂直な面で切断した断面において、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分は、延長面１００と接触する位置に配置されている。それにより、バルブシート７０を通過後の吸気の一部が剥離して排気側斜面４２付近で淀むことが抑制されている。
【００３２】
具体的には、バルブシート７０通過後の吸気は、排気側斜面４２および排気バルブ６０の傘部６１の燃焼室４０側の面（以下、排気バルブ６０の燃焼室４０側の面と称する）に沿うように流動して正タンブル流になっている。その結果、燃焼室４０の構造によれば、吸気通路２１における吸気の流速を上昇させることなく、比較例１に比較して正タンブル流となる吸気の流量を増大させることができる。すなわち、本実施例に係る燃焼室４０の構造によれば、吸気通路２１における吸気の流速を上昇させることなく正タンブル流の強度を上昇させることができる。その結果、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流の強度を上昇させることができる。
【００３３】
なお、燃焼室４０を吸気側斜面４１および排気側斜面４２に垂直な面で切断した断面において、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分が、延長面１００よりも上方に位置している場合においても、バルブシート７０通過後の吸気を排気側斜面４２および排気バルブ６０の燃焼室４０側の面に沿うように流動させて正タンブル流にすることができる。その結果、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流の強度を上昇させることができる。
【００３４】
また、本実施例に係る燃焼室４０の構造によれば、図２（ｂ）において前述したように、吸気側斜面４１の端部４５は排気側斜面４２の端部４６よりも上方に位置している。それにより、端部４５が端部４６よりも上方に位置していない場合に比較してバルブシート７０を上方側に配置することが容易にできる。その結果、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分が延長面１００と接触する位置または延長面１００より上方に位置するように、バルブシート７０を吸気通路２１に配置することが容易にできる。それにより、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流を強化することが容易にできる。
【実施例２】
【００３５】
続いて本発明の実施例２に係る内燃機関５ａの燃焼室４０ａの構造について説明する。図６は、本実施例に係る内燃機関５ａを示す断面図である。図６において吸気バルブ５０の図示は省略されている。燃焼室４０ａは、吸気側斜面４１ａおよび排気側斜面４２ａを備えている。吸気側斜面４１ａの端部４５および排気側斜面４２ｂの端部４６は同じ高さに位置している。また、バルブシート７０が吸気通路２１の吸気開口部４３よりも吸気の流動方向上流側に配置されていることで、吸気開口部４３とバルブシート７０との間にスペース４７が形成されている。内燃機関５ａの燃焼室４０ａにおけるその他の構成は、実施例１に係る内燃機関５の燃焼室４０における構成と同様のため、説明を省略する。
【００３６】
本実施例においても、燃焼室４０ａを吸気側斜面４１ａおよび排気側斜面４２ａに垂直な面で切断した断面において、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分は、排気側斜面４２ａをバルブシート７０の方向に仮想的に延長させた延長面１００と接触する位置に配置されている。なお、燃焼室４０ａを吸気側斜面４１ａおよび排気側斜面４２ａに垂直な面で切断した断面において、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分は延長面１００よりも上方に位置していてもよい。燃焼室４０ａがこのような構成を有することで、実施例１に係る燃焼室４０と同様に、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流を強化することができる。
【００３７】
さらに燃焼室４０ａの構造によれば、以下に説明する作用効果を発揮することができる。図７（ａ）は、比較例１に係る内燃機関２００の燃焼室２１０における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。図７（ｂ）は、本実施例に係る燃焼室４０ａにおける吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。図７（ａ）および図７（ｂ）において、吸気は矢印で図示されている。
【００３８】
比較例１に係る燃焼室２１０は、バルブシート７０が吸気通路２１の吸気開口部４３よりも吸気の流動方向上流側に配置されていないため、吸気開口部４３とバルブシート７０との間にスペースが形成されていない。このような燃焼室２１０の構造では、燃焼室２１０で形成された正タンブル流が吸気側斜面４１に沿って流動したときに、バルブシート７０内に流入して吸気通路２１を逆流する現象が生じるおそれがある。この現象は吸気バルブ５０を遅閉じにしたときに顕著に生じるおそれがある。このような逆流現象が生じた場合、正タンブル流が減衰してしまう。
【００３９】
これに対して本実施例に係る燃焼室４０ａの構造によれば、図７（ｂ）に示すように、スペース４７が形成されていることから、燃焼室４０ａで形成された正タンブル流が吸気側斜面４１ａに沿って流動したときにバルブシート７０内に流入して吸気通路２１を逆流することが抑制されている。その結果、比較例１に比較して正タンブル流の減衰が抑制されている。正タンブル流の減衰が抑制されていることで、正タンブル流の強度がより上昇している。その結果、吸気通路２１における吸気の流速を上昇させることなく正タンブル流の強度をより上昇させることができることから、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流の強度をより上昇させることができる。
【００４０】
なお、本実施例において吸気側斜面４１ａの端部４５および排気側斜面４２ｂの端部４６は同じ高さに位置しているが、これに限られるものではない。吸気側斜面４１ａの端部４５は、排気側斜面４２ｂの端部４６よりも上方に位置していてもよい。この場合においても、スペース４７が形成されていれば、本実施例の作用効果を発揮することができる。
【００４１】
また実施例１および実施例２において、内燃機関５はシリンダヘッド２０が断熱化された構造を有しているが、これに限られるものではない。実施例１および実施例２に係る燃焼室の構造は、シリンダヘッド２０が断熱化された構造を有しない内燃機関に適用することもできる。
【００４２】
しかしながら内燃機関５がシリンダヘッド２０が断熱化された構造を有するにもかかわらず、実施例１および実施例２に係る燃焼室構造を有さない場合、ノッキングが生じ易くなる。具体的には、このような内燃機関の場合、シリンダヘッド２０が断熱化されていることでシリンダヘッド２０の温度は上昇し易くなる。その結果、吸気通路２１における吸気の流速を上昇させたとき、吸気の温度も上昇し易くなり、ノッキングが生じ易くなる。したがって、実施例１および実施例２に係る燃焼室の構造がシリンダヘッド２０が断熱化された内燃機関５に適用されることで、吸気通路２１における吸気の流速を上昇させることなく正タンブル流の強度を上昇させる作用効果をより効果的に発揮することができる。
【００４３】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
５ 内燃機関
１０ シリンダブロック
２０ シリンダヘッド
２１ 吸気通路
２２ 排気通路
４０ 燃焼室
４１ 吸気側斜面
４２ 排気側斜面
４３ 吸気開口部
４４ 排気開口部
４５ 端部
４６ 端部
４７ スペース
５０ 吸気バルブ
６０ 排気バルブ
７０ バルブシート
７１ 中心軸
８０ バルブシート
１００ 延長面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室構造、特に燃焼室において正タンブル流が形成される内燃機関の燃焼室構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼室において、吸気開口部側から排気開口部側を経てピストン側に導かれる正タンブル流が形成される内燃機関が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１４４７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼効率向上の観点から、燃焼室に形成される正タンブル流の強度は強いことが好ましい。正タンブル流を強化する手法として、例えば吸気通路における吸気の流速を上昇させる手法が考えられる。しかしながら、吸気通路における吸気の流速を上昇させた場合、吸気の温度が上昇するおそれがある。その結果、ノッキングが発生するおそれがある。
【０００５】
本発明は、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流を強化することができる内燃機関の燃焼室構造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】
本発明に係る内燃機関の燃焼室構造は、吸気通路および排気通路を有するシリンダヘッドの下方に形成された燃焼室に吸気行程において正タンブル流が形成される内燃機関の前記シリンダヘッドの前記燃焼室に露出した部分に、前記燃焼室の中央側から前記燃焼室の内周面側に向けて斜め下方に傾斜した吸気側斜面および排気側斜面を有し、前記吸気側斜面には前記吸気通路の開口端である吸気開口部が形成され、前記排気側斜面には前記排気通路の開口端である排気開口部が形成され、前記排気開口部は前記吸気行程において排気バルブによって閉口されており、前記吸気通路には吸気バルブ用のバルブシートが配置され、前記燃焼室を前記吸気側斜面および前記排気側斜面に垂直な面で切断した断面において、前記バルブシートの内周面のうち前記バルブシートの中心軸より上方の部分は、前記排気側斜面を前記バルブシートの方向に仮想的に延長させた延長面と接触する位置または前記延長面より上方に位置している。
【０００７】
本発明に係る燃焼室構造によれば、燃焼室を吸気側斜面および排気側斜面に垂直な面で切断した断面において、バルブシートの内周面のうちバルブシートの中心軸より上方の部分は、排気側斜面をバルブシートの方向に仮想的に延長させた延長面と接触する位置または延長面より上方に位置している。この構成を備えていない燃焼室構造（以下、比較例に係る燃焼室構造と称する）の場合、吸気は、バルブシートを通過後にその一部が剥離して排気側斜面付近で淀んでしまい、正タンブル流にならない。これに対して本発明に係る燃焼室構造によれば、上記構成を備えることで、バルブシート通過後の吸気を排気側斜面および排気バルブの燃焼室側の面に沿うように流動させて正タンブル流にすることができる。したがって、本発明に係る燃焼室構造によれば、吸気通路における吸気の流速を上昇させることなく比較例に係る燃焼室構造に比較して正タンブル流になる吸気の流量を増大させることができる。それにより、吸気通路における吸気の流速を上昇させることなく正タンブル流の強度を上昇させることができる。その結果、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流の強度を上昇させることができる。
【０００８】
上記構成において、前記吸気側斜面の前記排気側斜面の側にある端部は、前記排気側斜面の前記吸気側斜面の側にある端部よりも上方に位置していてもよい。この構成によれば、吸気側斜面の排気側斜面の側にある端部が排気側斜面の吸気側斜面の側にある端部よりも上方に位置していない場合に比較してバルブシートを上方側に配置することが容易にできる。それにより、バルブシートの内周面のうちバルブシートの中心軸より上方の部分が排気側斜面をバルブシートの方向に仮想的に延長させた延長面と接触する位置または延長面より上方に位置するように、バルブシートを吸気通路に配置することが容易にできる。それにより、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流を強化することが容易にできる。
【０００９】
上記構成は、前記バルブシートが前記吸気通路の前記吸気開口部よりも吸気の流動方向上流側に配置されていることで、前記吸気開口部と前記バルブシートとの間にスペースが形成されている構成であってもよい。仮に吸気開口部とバルブシートとの間にスペースが形成されていない場合、燃焼室で形成された正タンブル流が吸気側斜面に沿って流動したときに、バルブシート内に流入して吸気通路を逆流する現象が生じるおそれがある。この現象は吸気バルブを遅閉じにしたときに顕著に生じるおそれがある。このような逆流現象が生じた場合、正タンブル流が減衰してしまう。これに対して上記構成によれば、吸気開口部とバルブシートとの間にスペースが形成されていることから、燃焼室で形成された正タンブル流が吸気側斜面に沿って流動したときに、バルブシート内に流入して吸気通路を逆流することを抑制することができる。その結果、正タンブル流の減衰を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流を強化することができる内燃機関の燃焼室構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例１に係る内燃機関を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、実施例１に係る燃焼室を拡大図示した断面図である。図２（ｂ）は、実施例１に係る燃焼室の上部の中心付近を拡大図示した断面図である。
【図３】図３（ａ）は、比較例１に係る内燃機関の燃焼室を拡大図示した断面図である。図３（ｂ）は、比較例１に係る燃焼室の上部の中心付近を拡大図示した断面図である。
【図４】図４は、比較例１に係る燃焼室における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、実施例１に係る燃焼室における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、実施例２に係る内燃機関を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）は、比較例１に係る内燃機関の燃焼室における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。図７（ｂ）は、実施例２に係る燃焼室における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１に係る内燃機関５の燃焼室４０の構造について説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関５を示す断面図である。内燃機関５は、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上方に配置されたシリンダヘッド２０と、シリンダブロック１０内に配置されたピストン３０と、を備えている。シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０とピストン３０とによって囲まれた空間として、燃焼室４０が形成されている。なお、本実施例において上方および下方は、必ずしも重力方向における上方および下方と一致している必要はない。例えば、本実施例における上方および下方は水平方向であってもよい。
【００１４】
シリンダヘッド２０は、吸気を燃焼室４０に導くための吸気通路２１と、排気を燃焼室４０から排出するための排気通路２２と、を有している。吸気通路２１には、吸気通路２１を開閉するための吸気バルブ５０が配置されている。排気通路２２には、排気通路２２を開閉するための排気バルブ６０が配置されている。吸気バルブ５０は、傘部５１およびステム５２を有している。傘部５１は、ステム５２の燃焼室４０側の先端に配置されている。排気バルブ６０は、傘部６１およびステム６２を有している。傘部６１は、ステム６２の燃焼室４０側の先端に配置されている。
【００１５】
吸気通路２１には、吸気バルブ５０用のバルブシート７０が配置されている。バルブシート７０は、傘部５１が着座または離座するためのリング形状のシートである。本実施例においてバルブシート７０の中心軸７１と吸気バルブ５０の傘部５１の中心軸とは一致している。傘部５１がバルブシート７０に着座することで、吸気通路２１は閉になる。傘部５１がバルブシート８０から離座することで、吸気通路２１は開になる。
【００１６】
排気通路２２には、排気バルブ６０用のバルブシート８０が配置されている。バルブシート８０は、排気バルブ６０の傘部６１が着座または離座するためのリング形状のシートである。本実施例においてバルブシート８０の中心軸８１と排気バルブ６０の傘部６１の中心軸とは一致している。傘部６１がバルブシート８０に着座することで、排気通路２２は閉になる。傘部６１がバルブシート８０から離座することで、排気通路２２は開になる。
【００１７】
内燃機関５の燃焼室４０には、吸気行程において正タンブル流が形成される。燃焼室４０に正タンブル流が形成されるための内燃機関５の構成は、特に限定されるものではない。例えば、内燃機関５は、吸気通路２１の吸気の流動方向上流側に燃焼室４０に流入する吸気の流動方向を制御する気流制御弁を備えた構造を有することができる。気流制御弁によって、吸気の主流がバルブシート７０の中心軸７１よりも上方側を通過するように吸気の流動方向が制御されることで、吸気行程において燃焼室４０に正タンブル流を形成することができる。すなわち本実施例に係る内燃機関５は、吸気通路２１および排気通路２２を有するシリンダヘッド２０の下方に形成された燃焼室４０に吸気行程において正タンブル流が形成される内燃機関である。
【００１８】
本実施例に係る内燃機関５は、シリンダヘッド２０における熱の移動量がシリンダブロック１０における熱の移動量に対して少なくなるようにシリンダヘッド２０が断熱化された構造を有している。このシリンダヘッド２０が断熱化された構造は、特に限定されるものではないが、一例として、内燃機関５はシリンダヘッド２０を燃焼室４０から断熱する構造を有することができる。この構造として、例えばシリンダヘッド２０の燃焼室４０に露出した部分に断熱部材を配置する構造を用いることができる。断熱部材としては、例えば、シリンダヘッド２０を構成する材料である金属よりも熱伝導率の小さい部材を用いることができる。この場合、断熱部材によって燃焼室４０からシリンダヘッド２０への熱伝導を抑制することができる。それにより、シリンダヘッド２０における熱の移動量をシリンダブロック１０における熱の移動量に対して少なくすることができる。その結果、冷却媒体によるシリンダヘッド２０の冷却量（冷却媒体の仕事量）を低く抑えることができることから、シリンダヘッド２０における冷却損失を低く抑えることができる。
【００１９】
あるいは内燃機関５は、上述したようなシリンダヘッド２０の燃焼室４０からの断熱構造に代えてまたはシリンダヘッド２０の燃焼室４０からの断熱構造とともに、シリンダヘッド２０をシリンダブロック１０から断熱する構造を有していてもよい。この構造として、例えばシリンダヘッド２０のシリンダブロック１０側の界面に断熱部材を配置する構造を用いることができる。この場合、シリンダブロック１０からシリンダヘッド２０への熱伝導が抑制されることで、シリンダヘッド２０における熱の移動量をシリンダブロック１０における熱の移動量に対して少なくすることができる。この場合においてもシリンダヘッド２０における冷却損失を低減させることができる。
【００２０】
あるいは内燃機関５は、上記断熱部材を用いた構造に代えてまたは上記断熱部材を用いた構造とともに、シリンダヘッド２０を冷却する冷却媒体の冷却能力をシリンダブロック１０を冷却する冷却媒体の冷却能力よりも小さくする構造を備えることもできる。このような構造の一例として、例えば内燃機関５は、冷却媒体が冷却媒体用ポンプとシリンダヘッド２０との間を循環する第１の冷却媒体循環通路と、冷却媒体が冷却媒体用ポンプとシリンダブロック１０との間を循環する第２の冷却媒体循環通路と、を備えるとともに、第１の冷却媒体循環通路に流量調整弁を備える構造を有することができる。この場合、流量調整弁が第１の冷却媒体循環通路の流量を第２の冷却媒体循環通路の流量よりも少なくすることで、冷却媒体とシリンダヘッド２０との間の熱の移動量は冷却媒体とシリンダブロック１０との間の熱の移動量よりも小さくなる。すなわち、シリンダヘッド２０と冷却媒体との間の断熱性がシリンダブロック１０と冷却媒体との間の断熱性よりも高くなる。この構成においても、シリンダヘッド２０における冷却損失を抑制することができる。
【００２１】
上記のように内燃機関５がシリンダヘッド２０が断熱化された構造を有する場合、シリンダヘッド２０における冷却損失の低減によって内燃機関５の燃費向上を図ることができる。またシリンダブロック１０が冷却媒体によって冷却されることで、ノッキングの発生を抑制することもできる。さらにシリンダヘッド２０における冷却損失を低減させた分、冷却媒体によるシリンダブロック１０の冷却能力を強化することもできる。この場合、ノッキングの発生をより抑制することができる。
【００２２】
図２（ａ）は、本実施例に係る燃焼室４０を拡大図示した断面図である。なお、図２（ａ）において吸気バルブ５０の図示は省略されている。シリンダヘッド２０は、シリンダヘッド２０の燃焼室４０に露出した部分に、燃焼室４０の中央側から燃焼室４０の内周面側に向けて斜め下方に傾斜した吸気側斜面４１および排気側斜面４２を有している。図２（ａ）において吸気側斜面４１および排気側斜面４２の面方向（面に平行な方向）は、紙面に垂直な方向である。すなわち、図２（ａ）は、吸気側斜面４１および排気側斜面４２に垂直な面で燃焼室４０を切断した断面を図示している。
【００２３】
吸気側斜面４１には、吸気通路２１の開口端である吸気開口部４３が形成されている。排気側斜面４２には、排気通路２２の開口端である排気開口部４４が形成されている。本実施例においてバルブシート７０は、吸気通路２１の吸気の流動方向下流側の端部に配置されている。またバルブシート８０は、排気通路２２の排気の流動方向上流側の端部に配置されている。
【００２４】
排気開口部４４は、吸気行程において、排気バルブ６０によって閉口される。具体的には排気開口部４４は、吸気行程において、排気バルブ６０の傘部６１がバルブシート８０に着座することで閉口される。一方、吸気行程において吸気バルブ５０は吸気開口部４３を開口しておく。
【００２５】
燃焼室４０を吸気側斜面４１および排気側斜面４２に垂直な面で切断した断面（すなわち図２（ａ）の断面図）において、バルブシート７０の内周面（中心軸７１に対向する面）のうち中心軸７１より上方の部分は、排気側斜面４２をバルブシート７０の方向に仮想的に延長させた仮想面である延長面１００と接触する位置または延長面１００より上方に位置している。図２（ａ）においては、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分は、延長面１００と接触している。
【００２６】
図２（ｂ）は、燃焼室４０の上部の中心付近を拡大図示した断面図である。図２（ｂ）において排気バルブ６０および吸気バルブ５０の図示は省略されている。吸気側斜面４１の排気側斜面４２の側にある端部４５は、排気側斜面４２の吸気側斜面４１の側にある端部４６よりも上方に位置している。なお、本実施例において端部４５は、吸気側斜面４１の端部のうち最も上方に位置する端部でもある。また端部４６は、排気側斜面４２の端部のうち最も上方に位置する端部でもある。
【００２７】
燃焼室４０の端部４５および端部４６がこのような構成を有することで、端部４５が端部４６よりも上方に位置していない場合に比較して、バルブシート７０を上方側に配置することが容易にできる。それにより、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分が延長面１００と接触する位置または延長面１００より上方に位置するように、バルブシート７０を吸気通路２１に配置することが容易にできる。
【００２８】
続いて本実施例に係る燃焼室４０の構造の作用効果を、比較例１に係る内燃機関２００の燃焼室２１０の構造と比較しつつ説明する。図３（ａ）は、比較例１に係る内燃機関２００の燃焼室２１０を拡大図示した断面図である。図３（ａ）において吸気バルブ５０の図示は省略されている。図３（ｂ）は、比較例１に係る燃焼室２１０の上部の中心付近を拡大図示した断面図である。図３（ｂ）において排気バルブ６０および吸気バルブ５０の図示は省略されている。
【００２９】
比較例１に係る燃焼室２１０は、吸気側斜面４１の排気側斜面４２側の端部４５と、排気側斜面４２の吸気側斜面４１側の端部４６と、が同じ高さに位置している点において、本実施例に係る燃焼室４０と異なっている。その結果、燃焼室２１０は、燃焼室２１０を吸気側斜面４１および排気側斜面４２に垂直な面で切断した断面において、バルブシート７０の内周面のうちバルブシート７０の中心軸７１より上方の部分は延長面１００と接触する位置または延長面１００より上方に位置していない。具体的には、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分は、延長面１００よりも下方に位置している（図３（ｂ））。
【００３０】
図４は、比較例１に係る燃焼室２１０における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。図４において吸気は、矢印で図示されている。燃焼室２１０において、吸気通路２１から燃焼室２１０に流入する吸気は、バルブシート７０を通過後にその一部が吸気の主流から剥離して、排気側斜面４２付近で淀んでいる。この淀んだ吸気は、正タンブル流にならない。このような燃焼室２１０において燃焼効率を向上させるために正タンブル流の強度を上昇させようとして、吸気通路２１における吸気の流速を上昇させた場合、吸気の温度が上昇するおそれがある。具体的には、吸気通路２１の径を絞る等の手法によって吸気通路２１の吸気の流速を上昇させることで正タンブル流の強度を上昇できるが、この場合、吸気通路２１における吸気がシリンダヘッド２０から受ける受熱量が多くなる結果、吸気の温度が上昇するおそれがある。吸気の温度が上昇した場合、ノッキングが発生するおそれがある。
【００３１】
図５は、本実施例に係る燃焼室４０における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。図５において吸気は、矢印で図示されている。燃焼室４０においては、前述したように、燃焼室４０を吸気側斜面４１および排気側斜面４２に垂直な面で切断した断面において、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分は、延長面１００と接触する位置に配置されている。それにより、バルブシート７０を通過後の吸気の一部が剥離して排気側斜面４２付近で淀むことが抑制されている。
【００３２】
具体的には、バルブシート７０通過後の吸気は、排気側斜面４２および排気バルブ６０の傘部６１の燃焼室４０側の面（以下、排気バルブ６０の燃焼室４０側の面と称する）に沿うように流動して正タンブル流になっている。その結果、燃焼室４０の構造によれば、吸気通路２１における吸気の流速を上昇させることなく、比較例１に比較して正タンブル流となる吸気の流量を増大させることができる。すなわち、本実施例に係る燃焼室４０の構造によれば、吸気通路２１における吸気の流速を上昇させることなく正タンブル流の強度を上昇させることができる。その結果、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流の強度を上昇させることができる。
【００３３】
なお、燃焼室４０を吸気側斜面４１および排気側斜面４２に垂直な面で切断した断面において、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分が、延長面１００よりも上方に位置している場合においても、バルブシート７０通過後の吸気を排気側斜面４２および排気バルブ６０の燃焼室４０側の面に沿うように流動させて正タンブル流にすることができる。その結果、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流の強度を上昇させることができる。
【００３４】
また、本実施例に係る燃焼室４０の構造によれば、図２（ｂ）において前述したように、吸気側斜面４１の端部４５は排気側斜面４２の端部４６よりも上方に位置している。それにより、端部４５が端部４６よりも上方に位置していない場合に比較してバルブシート７０を上方側に配置することが容易にできる。その結果、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分が延長面１００と接触する位置または延長面１００より上方に位置するように、バルブシート７０を吸気通路２１に配置することが容易にできる。それにより、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流を強化することが容易にできる。
【実施例２】
【００３５】
続いて本発明の実施例２に係る内燃機関５ａの燃焼室４０ａの構造について説明する。図６は、本実施例に係る内燃機関５ａを示す断面図である。図６において吸気バルブ５０の図示は省略されている。燃焼室４０ａは、吸気側斜面４１ａおよび排気側斜面４２ａを備えている。吸気側斜面４１ａの端部４５および排気側斜面４２ｂの端部４６は同じ高さに位置している。また、バルブシート７０が吸気通路２１の吸気開口部４３よりも吸気の流動方向上流側に配置されていることで、吸気開口部４３とバルブシート７０との間にスペース４７が形成されている。内燃機関５ａの燃焼室４０ａにおけるその他の構成は、実施例１に係る内燃機関５の燃焼室４０における構成と同様のため、説明を省略する。
【００３６】
本実施例においても、燃焼室４０ａを吸気側斜面４１ａおよび排気側斜面４２ａに垂直な面で切断した断面において、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分は、排気側斜面４２ａをバルブシート７０の方向に仮想的に延長させた延長面１００と接触する位置に配置されている。なお、燃焼室４０ａを吸気側斜面４１ａおよび排気側斜面４２ａに垂直な面で切断した断面において、バルブシート７０の内周面のうち中心軸７１より上方の部分は延長面１００よりも上方に位置していてもよい。燃焼室４０ａがこのような構成を有することで、実施例１に係る燃焼室４０と同様に、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流を強化することができる。
【００３７】
さらに燃焼室４０ａの構造によれば、以下に説明する作用効果を発揮することができる。図７（ａ）は、比較例１に係る内燃機関２００の燃焼室２１０における吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。図７（ｂ）は、本実施例に係る燃焼室４０ａにおける吸気の流動態様を模式的に示す断面図である。図７（ａ）および図７（ｂ）において、吸気は矢印で図示されている。
【００３８】
比較例１に係る燃焼室２１０は、バルブシート７０が吸気通路２１の吸気開口部４３よりも吸気の流動方向上流側に配置されていないため、吸気開口部４３とバルブシート７０との間にスペースが形成されていない。このような燃焼室２１０の構造では、燃焼室２１０で形成された正タンブル流が吸気側斜面４１に沿って流動したときに、バルブシート７０内に流入して吸気通路２１を逆流する現象が生じるおそれがある。この現象は吸気バルブ５０を遅閉じにしたときに顕著に生じるおそれがある。このような逆流現象が生じた場合、正タンブル流が減衰してしまう。
【００３９】
これに対して本実施例に係る燃焼室４０ａの構造によれば、図７（ｂ）に示すように、スペース４７が形成されていることから、燃焼室４０ａで形成された正タンブル流が吸気側斜面４１ａに沿って流動したときにバルブシート７０内に流入して吸気通路２１を逆流することが抑制されている。その結果、比較例１に比較して正タンブル流の減衰が抑制されている。正タンブル流の減衰が抑制されていることで、正タンブル流の強度がより上昇している。その結果、吸気通路２１における吸気の流速を上昇させることなく正タンブル流の強度をより上昇させることができることから、ノッキングの発生を抑制しつつ正タンブル流の強度をより上昇させることができる。
【００４０】
なお、本実施例において吸気側斜面４１ａの端部４５および排気側斜面４２ｂの端部４６は同じ高さに位置しているが、これに限られるものではない。吸気側斜面４１ａの端部４５は、排気側斜面４２ｂの端部４６よりも上方に位置していてもよい。この場合においても、スペース４７が形成されていれば、本実施例の作用効果を発揮することができる。
【００４１】
また実施例１および実施例２において、内燃機関５はシリンダヘッド２０が断熱化された構造を有しているが、これに限られるものではない。実施例１および実施例２に係る燃焼室の構造は、シリンダヘッド２０が断熱化された構造を有しない内燃機関に適用することもできる。
【００４２】
しかしながら内燃機関５がシリンダヘッド２０が断熱化された構造を有するにもかかわらず、実施例１および実施例２に係る燃焼室構造を有さない場合、ノッキングが生じ易くなる。具体的には、このような内燃機関の場合、シリンダヘッド２０が断熱化されていることでシリンダヘッド２０の温度は上昇し易くなる。その結果、吸気通路２１における吸気の流速を上昇させたとき、吸気の温度も上昇し易くなり、ノッキングが生じ易くなる。したがって、実施例１および実施例２に係る燃焼室の構造がシリンダヘッド２０が断熱化された内燃機関５に適用されることで、吸気通路２１における吸気の流速を上昇させることなく正タンブル流の強度を上昇させる作用効果をより効果的に発揮することができる。
【００４３】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
５ 内燃機関
１０ シリンダブロック
２０ シリンダヘッド
２１ 吸気通路
２２ 排気通路
４０ 燃焼室
４１ 吸気側斜面
４２ 排気側斜面
４３ 吸気開口部
４４ 排気開口部
４５ 端部
４６ 端部
４７ スペース
５０ 吸気バルブ
６０ 排気バルブ
７０ バルブシート
７１ 中心軸
８０ バルブシート
１００ 延長面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路および排気通路を有するシリンダヘッドの下方に形成された燃焼室に吸気行程において正タンブル流が形成される内燃機関の前記シリンダヘッドの前記燃焼室に露出した部分に、前記燃焼室の中央側から前記燃焼室の内周面側に向けて斜め下方に傾斜した吸気側斜面および排気側斜面を有し、
前記吸気側斜面には前記吸気通路の開口端である吸気開口部が形成され、前記排気側斜面には前記排気通路の開口端である排気開口部が形成され、前記排気開口部は前記吸気行程において排気バルブによって閉口されており、
前記吸気通路には吸気バルブ用のバルブシートが配置され、
前記燃焼室を前記吸気側斜面および前記排気側斜面に垂直な面で切断した断面において、前記バルブシートの内周面のうち前記バルブシートの中心軸より上方の部分は、前記排気側斜面を前記バルブシートの方向に仮想的に延長させた延長面と接触する位置または前記延長面より上方に位置している内燃機関の燃焼室構造。
【請求項２】
前記吸気側斜面の前記排気側斜面の側にある端部は、前記排気側斜面の前記吸気側斜面の側にある端部よりも上方に位置している請求項１記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項３】
前記バルブシートが前記吸気通路の前記吸気開口部よりも吸気の流動方向上流側に配置されていることで、前記吸気開口部と前記バルブシートとの間にスペースが形成されている請求項１または２に記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項１】
吸気通路および排気通路を有するシリンダヘッドの下方に形成された燃焼室に吸気行程において正タンブル流が形成される内燃機関の前記シリンダヘッドの前記燃焼室に露出した部分に、前記燃焼室の中央側から前記燃焼室の内周面側に向けて斜め下方に傾斜した吸気側斜面および排気側斜面を有し、
前記吸気側斜面には前記吸気通路の開口端である吸気開口部が形成され、前記排気側斜面には前記排気通路の開口端である排気開口部が形成され、前記排気開口部は前記吸気行程において排気バルブによって閉口されており、
前記吸気通路には吸気バルブ用のバルブシートが配置され、
前記燃焼室を前記吸気側斜面および前記排気側斜面に垂直な面で切断した断面において、前記バルブシートの内周面のうち前記バルブシートの中心軸より上方の部分は、前記排気側斜面を前記バルブシートの方向に仮想的に延長させた延長面と接触する位置または前記延長面より上方に位置している内燃機関の燃焼室構造。
【請求項２】
前記吸気側斜面の前記排気側斜面の側にある端部は、前記排気側斜面の前記吸気側斜面の側にある端部よりも上方に位置している請求項１記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項３】
前記バルブシートが前記吸気通路の前記吸気開口部よりも吸気の流動方向上流側に配置されていることで、前記吸気開口部と前記バルブシートとの間にスペースが形成されている請求項１または２に記載の内燃機関の燃焼室構造。
【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２０１２−１８０８１１（Ｐ２０１２−１８０８１１Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５７１７（Ｐ２０１１−４５７１７）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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