内燃機関
【課題】ペントルーフ形状のシリンダヘッドを採用した内燃機関において、燃料噴射弁から直接燃焼室に噴射された燃料を、ピストン頂部に形成されたキャビティに適切に供給する。
【解決手段】本発明の一態様の内燃機関は、燃焼室１２に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１４、ピストン頂部に形成されたキャビティ３０、及びシリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４において該燃料噴射弁１４の周囲に設けられた突出部４４、４６を備える。キャビティ３０は、シリンダヘッド１６のペントルーフ形状の燃焼室画成壁部２４に適合するようにキャビティ３０の底部３８からの距離が互いに異なる複数の外側縁部３７、３９、４０、４２を有する。突出部４４、４６は、複数の外側縁部のうちキャビティ３０の底部３８からの距離が相対的に短い外側縁部３７、３９と燃料噴射弁１４との間の空間領域に突出するように設けられる。
【解決手段】本発明の一態様の内燃機関は、燃焼室１２に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１４、ピストン頂部に形成されたキャビティ３０、及びシリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４において該燃料噴射弁１４の周囲に設けられた突出部４４、４６を備える。キャビティ３０は、シリンダヘッド１６のペントルーフ形状の燃焼室画成壁部２４に適合するようにキャビティ３０の底部３８からの距離が互いに異なる複数の外側縁部３７、３９、４０、４２を有する。突出部４４、４６は、複数の外側縁部のうちキャビティ３０の底部３８からの距離が相対的に短い外側縁部３７、３９と燃料噴射弁１４との間の空間領域に突出するように設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に関し、特に燃焼室がペントルーフ形状を有している内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関としては、ディーゼルエンジン、直噴ガソリンエンジンがある。このような内燃機関では、運転特性の悪化や排気ガスの悪化を抑制するように燃焼室壁面への燃料の付着を抑制することが望まれている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、筒内噴射式の火花点火エンジンの一例を開示する。このエンジンの燃焼室上部はその中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなし、燃焼室の上部略中央にはこの燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁が装着され、この燃料噴射弁の近傍に隣接して点火プラグが装着されている。さらに、燃料噴射弁の周囲に、シリンダヘッドの下面から下方へ突出する突出部が設けられ、この突出部は燃料噴射弁と点火プラグおよび排気ポートとの間に設けられている。そして、特許文献１の記載によれば、燃料噴射弁から下方に噴射された燃料噴霧は、コアンダ効果により周囲の突出部の湾曲面に沿って上方に流動すると共に、微粒子だけが更に上方に巻き上げられて点火プラグに誘導され、良好な成層燃焼を実現することができ、点火プラグや燃焼室壁面への燃料付着を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８０２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、上記特許文献１に記載のエンジンなど、ペントルーフ形状の燃焼室を有する内燃機関では、燃焼室の深さが場所によって異なる。吸気弁が位置する吸気側領域と排気弁が位置する排気側領域とを結ぶ方向（吸排方向）では燃焼室の略中央から縁部に至るにしたがってシリンダヘッドの燃焼室画成壁部がシリンダブロック側に傾斜し、燃焼室深さが徐々に小さくなる。これに対して、その吸排方向と直角を成す方向において、燃焼室の略中央と縁部とで燃焼室深さは概ね変化しない。このようなガソリンエンジンにおけるペントルーフ形状のシリンダヘッドは、コスト削減の観点から、ディーゼルエンジンでも使用されることが望まれる。
【０００６】
ディーゼルエンジンでは、一般に、ピストンが上死点近くにある所定のタイミングに、ピストンの頂部のキャビティまたは燃焼室キャビティに向けて、燃焼噴射弁から、その燃料噴射弁を中心として略径方向（または放射状）に燃料が噴射される。このようなディーゼルエンジンにペントルーフ形状のシリンダヘッドを採用したとき、シリンダヘッドの燃焼室画成壁部のその形状特性に基づき、ピストンのキャビティの外側縁部の高さは場所によって異なることになる。したがって、ペントルーフ形状のシリンダヘッドを採用したディーゼルエンジンにおいて、従来のディーゼルエンジンと同様に燃料噴射弁から燃料を噴射するだけでは、そのようなキャビティに対する燃料の供給に問題が生じる可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ペントルーフ形状のシリンダヘッドを採用した内燃機関において、燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁から噴射された燃料を、ピストン頂部に形成されたキャビティに適切に供給することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の態様によれば、燃焼室に直接燃料を噴射するようにシリンダヘッドに設けられた燃料噴射弁と、ピストン頂部に形成されたキャビティであって、該シリンダヘッドのペントルーフ形状の燃焼室画成壁部に適合するように該キャビティの底部からの距離が互いに異なる複数の外側縁部を有して形成されたキャビティと、該シリンダヘッドの該燃焼室画成壁部において該燃料噴射弁の周囲に設けられた突出部であって、複数の外側縁部のうち該キャビティの該底部からの距離が相対的に短い外側縁部と該燃料噴射弁との間の空間領域に突出するように設けられた突出部とを備えた、内燃機関が提供される。
【０００９】
好ましくは、突出部は、キャビティ内へ該燃料噴射弁から噴射された燃料を方向付けるように設計されている。
【００１０】
好ましくは、シリンダヘッドの燃焼室画成壁部は、吸気側に傾斜する吸気側傾斜部、排気側に傾斜する排気側傾斜部、および、該吸気側傾斜部と該排気側傾斜部との間に延在する頂稜部を備え、キャビティにおいて、吸気側に位置する吸気側外側縁部および排気側に位置する排気側外側縁部は、該吸気側外側縁部と該排気側外側縁部との間に延在する中間外側縁部に比べて、該キャビティの該底部からの距離の点で短いように形成されている場合、該吸気側外側縁部と前記燃料噴射弁との間の空間領域に突出するように吸気側突出部が設けられ、該排気側外側縁部と該燃料噴射弁との間の空間領域に突出するように排気側突出部が設けられているとよい。
【００１１】
例えば、シリンダヘッドの燃焼室画成壁部の頂稜部がシリンダ中心軸線から排気側に偏っている場合、排気側突出部の突出量は、吸気側突出部の突出量よりも多いとよい。
【００１２】
中間外側縁部と燃料噴射弁との間の空間領域に突出するようにさらに中間突出部が設けられることができる。この場合、中間突出部は、吸気側突出部の突出量および排気側突出部の突出量よりも、少ない突出量を有するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の一部の断面模式図である。
【図２】図１の断面と直角をなす方向における、図１の内燃機関の一部の断面模式図である。
【図３】図１の内燃機関における模式図であり、吸気バルブ、排気バルブ、燃料噴射弁および突出部の位置関係を説明するための図である。
【図４】図１の内燃機関におけるシリンダヘッドの燃焼室側の部分の模式図であり、シリンダヘッドのペントルーフ形状の燃焼室画成壁部に対する、吸気バルブ、排気バルブおよび燃料噴射弁の位置関係を説明するための図である。
【図５】図１の内燃機関とは異なる内燃機関に関する図である。
【図６】図１の内燃機関のシリンダヘッド形状およびピストン頂部形状を説明するための図である。
【図７】図１の内燃機関における突出部を説明するための図である。
【図８】突出部がない燃焼室に燃料を噴射したときの、コンピュータシュミレーション結果を表す図である。
【図９】突出部が設けられた燃焼室に燃料を噴射したときの、コンピュータシュミレーション結果を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
【００１５】
図１、図２に実施形態に係る内燃機関１０の一部の、特に燃焼室１２周囲の断面模式図を示す。図示される内燃機関（エンジン）１０は、ディーゼルエンジンであり、燃焼室１２に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１４を有する。燃焼室１２は、シリンダヘッド１６と、シリンダブロック１８に設けられたシリンダ２０と、ピストン２２とで区画形成されているので、シリンダヘッド１６、シリンダブロック１８、およびピストン２２はそれぞれ燃焼室を区画形成する壁部つまり燃焼室画成壁部を有する。なお、燃料噴射弁１４はシリンダヘッド１６に設けられている。
【００１６】
エンジン１０では、燃焼室１２の形状として、ペントルーフ形状が採用されていて、シリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４はペントルーフ形状をなしている。したがって、図１および図２から理解できるように、シリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４は、頂稜部２４ａと、２つの傾斜部２４ｂ、２４ｃとを有する。
【００１７】
また、エンジン１０では、１つの燃焼室１２つまり１つのシリンダ２０当たり、２つの吸気バルブ２６と、２つの排気バルブ２８とが用いられている。したがって、２つの傾斜部２４ｂ、２４ｃのうちの一方の傾斜部２４ｂつまり吸気側傾斜部に２つの吸気バルブが位置し、２つの傾斜部２４ｂ、２４ｃのうちの他方の傾斜部２４ｃつまり排気側傾斜部に２つの排気バルブが位置する。
【００１８】
特に、エンジン１０では、一般的なガソリンエンジンと同様に、吸気バルブ２６が排気バルブ２８よりも大きいために（図３参照）、頂稜部２４ａがシリンダ中心軸線Ａまたはピストン中心軸線から排気側にずれている。ここで、図３、図４における線Ｌ１、Ｌ２は、シリンダ中心軸線Ａを含みかつ吸気側と排気側との中間に延びるように定義される面に含まれ、吸気側から排気側へと延びる方向を吸排方向とすると、この吸排方向と直角をなす中間方向に延びる。なお、図３の線Ｌ３は、シリンダ中心軸線Ａを含みかつ吸排方向に延びるように定義される面に含まれる。したがって、頂稜部２４ａは、図３、４において、中間方向に延びる線Ｌ１、Ｌ２の排気側に実質的に延在する。なお、図１は吸排方向におけるエンジン１０の断面模式図であり、図２は中間方向におけるエンジン１０の断面模式図である。
【００１９】
ピストン２２は、シリンダブロック１８に設けられたシリンダ２０内を往復移動可能に設けられ、図示しないクランクシャフトに連結されている。ピストン２２の頂部には、キャビティ３０が設けられている。キャビティ３０は略ドーナツ形状の凹部として構成されている。ディーゼルエンジンであるエンジン１０では、例えばピストン２２が上死点近くにあるときに、燃料噴射弁１４から燃焼室１２に燃料を噴射するように、燃料噴射弁１４は制御される。特に、このような燃料噴射弁１４から噴射された燃料がキャビティ３０内に供給されるように、その燃料噴射時期などは制御される。
【００２０】
ピストン２２のキャビティ３０は、シリンダヘッド１６のペントルーフ形状の燃焼室画成壁部２４に適合するように形成されている。ここでキャビティ３０などの形状を図５、図６に基づいて説明する。図５はエンジン１０とは異なるエンジン１０´の模式図であり、図６はエンジン１０の模式図であるが、図６では後述される突出部（図１参照）は省略されている。なお、図５および６では、シリンダヘッドの略中央の領域に設けられた燃料噴射弁は省略されている。
【００２１】
まず、エンジン１０の比較例としてのエンジン１０´に関して、図５に基づいて説明する。図５のエンジンでは、シリンダヘッド１６´がペントルーフ形状にされていて、燃焼室画成壁部２４´は、頂稜部２４ａ´と、２つの傾斜部２４ｂ´、２４ｃ´とを有する。頂稜部２４ａ´はシリンダ２０´の軸線Ａ´上に位置し、中間方向に延在する。燃焼室画成壁部２４´はドリルでテーパ加工されるので、吸気側傾斜部２４ｂ´のスキッシュ部２５ｂ´および排気側傾斜部２４ｃ´のスキッシュ部２５ｃ´の傾斜角度は略同じ角度θである。これに対して、キャビティ３０´の周囲に延在するピストン２２´の頂部の斜めスキッシュ部３２ｂ´、３２ｃ´も同様の傾斜角度で形づくられている。キャビティ３０´は、それの中心軸線Ｂ´がシリンダ中心軸線Ａ´に一致するように、形成され、図５において排気側と吸気側とで略対称になっている。
【００２２】
次に、エンジン１０に関して主に図６に基づいて説明する。
【００２３】
エンジン１０では、上記したように、シリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４の頂稜部２４ａはシリンダ２０の中心から排気側に偏っている。しかし、エンジン１０では、回転軸線がシリンダ軸線Ａと一致するように動かされるドリルで燃焼室画成壁部２４がテーパ加工されるので、吸気側傾斜部２４ｂのスキッシュ部２５ｂの傾斜角度および排気側傾斜部２４ｃのスキッシュ部２５ｃの傾斜角度は略同じ角度θである。
【００２４】
このようなペントルーフ形状のシリンダヘッド１６に適合するようにピストン２２が形づくられている。ピストン２２の頂部の斜めスキッシュ部３２ｂ、３２ｃは、シリンダヘッド１６との間の隙間を適正化するように、スキッシュ部２５ｂ、２５ｃの傾斜角度と同様の傾斜角度で形成されている。そして、斜めスキッシュ部３２ｂ、３２ｃは、上記スキッシュ部３２ｂ´、３２ｃ´と同様に、中心軸線Ａ上に頂点を有する円錐面の一部であるように形成されている。このようなピストン中心軸線Ａを中心とした形状を有する斜めスキッシュ部３２ｂ、３２ｃに対して、キャビティ３０は、シリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４の頂稜部２４ａと同様に排気側に偏っている。つまり、キャビティ３０の中心軸線Ｂはシリンダ２０の中心軸線Ａと重ならない。そして、中心軸線Ｂの方向から見た場合、キャビティ３０の内側周縁部３４および外側周縁部（リップ）３６はそれぞれ中心軸線Ｂを中心とした略真円に沿って実質的に延在している。したがって、図６に表され、また図６から理解できるように、排気側に位置する排気側外側縁部３７とキャビティ３０の底部（最も深い部分または最もクランクシャフトに近い部分）３８との間の距離Ｈ１は、吸気側に位置する吸気側外側縁部３９とキャビティ３０の底部３８との間の距離Ｈ２に比べて、短い。なお、外側周縁部３６にそれぞれが含まれる各外側縁部（リップ部分）と、キャビティ３０の底部３８との間の距離は、シリンダ中心軸線Ａ方向のそれらの間の長さである。そして、キャビティ３０の底部３８は、中心軸線Ａに直交する１つの平面上に実質的に延在する。ただし、排気側外側縁部３７および吸気側外側縁部３９は、図１、図２から明らかなように、これらの間にこれらに挟まれるように延在する中間外側縁部４０、４２に比べて、キャビティ３０の底部３８からの距離の点で短いように形成されている。
【００２５】
このようにキャビティ３０は、底部３８からの距離が互いに異なる複数の外側縁部を有している。そして、このキャビティ３０の外側縁部のうち、底部３８からの距離が相対的に長い外側縁部、本実施形態では中間外側縁部４０、４２を基準に、燃料噴射弁１４は設けられると共に、燃料噴射弁１４からの燃料噴射は制御される。したがって、上記構成のみでは、キャビティ３０の中心軸線Ｂ上に設置された燃料噴射弁１４から噴射された燃料は、吸気側および排気側で直進して、シリンダ壁面などに付着する可能性がある。
【００２６】
そこで、このようなエンジン１０では、さらにシリンダヘッド１６に、燃焼室１２に向けて突出する突出部４４、４６が設けられている。突出部４４、４６は、吸気側に位置する吸気側突出部と、排気側に位置する排気側突出部であり、分離独立している。吸気側突出部４４は吸気側外側縁部３９と燃料噴射弁１４との間の（燃焼室の）空間領域に突出するように設けられ、排気側突出部４６は排気側外側縁部３７と燃料噴射弁１４との間の空間領域に突出するように設けられている。
【００２７】
そして、これら突出部４４、４６は、キャビティ３０内へ燃料噴射弁１４から噴射された燃料を方向付けるように設計されて設けられている。具体的には、突出部４４、４６は、キャビティ３０内へ燃料噴射弁１４から噴射された燃料を方向付けるように設定された、形状、突出量（突出高さ）および突出位置を有する。突出部４４、４６のそれぞれの形状、突出位置および突出量は、任意に設定できるが、好ましくは、実験により最適化される。
【００２８】
突出部４４、４６はそれぞれ、燃料噴射弁１４（の噴孔）の方向を向いた内側面４４ａ、４６ａを有する。図１では内側面４４ａ、４６ａは直線的に表されているが、種々の形状を有するように形成されることができ、図１のような断面において凹状にまたは凸状を有するように、さらには曲面形状に内側面４４ａ、４６ａは形成されることができる。また、図３に表されるように、突出部４４、４６はそれぞれ燃料噴射弁１４を中心にそこから略等距離に延在する内側面４４ａ、４６ａを有し、略三日月形状を有する。これら突出部４４、４６は、本実施形態では、シリンダ中心軸線Ａを含み吸排方向に延びる面上に位置する部分でつまり図３の線Ｌ３上に位置する部分で、突出量および突出幅が最も多くなり、それらの端部に至るにしたがってその突出量および突出幅が少なくなるように形成されている。本実施形態では、図７に示すように、シリンダ中心軸線Ａを含み吸排方向に延びる面上で、突出部４４、４６の各突出量は、突出部４４、４６の先端部４４ｂ、４６ｂが燃料噴射弁１４の噴孔位置よりも、ピストン２２側に位置するように設定されている。それ故、ここでは、シリンダ中心軸線Ａに直交する方向において吸気側から吸気側突出部４４をみることができる場合、燃料噴射弁１４は吸気側突出部４４の陰に隠れて見えない。排気側から排気側突出部４６を見る場合も、同様である。
【００２９】
そして、排気側突出部４６の内側面４６ａのシリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４からの突出量ｐ１は、吸気側突出部４４の内側面４４ａのシリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４からの突出量ｐ２よりも多い（図７参照）。これは、排気側外側縁部３７が吸気側外側縁部３９に対して底部３８からの距離の点で短いように形成されていることに対応する。そして、本実施形態では、排気側突出部４６の先端部４６ｂが、吸気側突出部４４の先端部４４ｂよりも、ピストン側に位置付けられている。
【００３０】
なお、中間外側縁部４０、４２と燃料噴射弁１４との間の空間領域には突出部が設けられていない。これは、排気側外側縁部３７の底部３８からの距離および吸気側外側縁部３９の底部３８からの距離よりも、中間外側縁部４０、４２の底部３８からの距離が長いので、中間外側縁部と燃料噴射弁１４との間の空間領域に突出量がゼロ（＜ｐ１またはｐ２）の突出部が設けられていると理解されることができる。
【００３１】
そして、本実施形態では、突出部４４、４６は、それぞれ、図７に示されるように、シリンダ中心軸線Ａの方向に内側周縁部３４および外側周縁部３６をそれぞれ延ばすことで形成される、中心に孔の開いた円筒状の領域（中空円筒状領域）Ｃに、それぞれの内側面４４ａ、４６ａが位置するように、位置決めされる。これは、上記したように、燃料噴射弁１４から噴射された燃料をより適切にキャビティ３０に方向付けるためである。なお、本実施形態では、吸気側突出部４４および排気側突出部４６の各突出位置、好ましくは内側面４４ａ、４６aの各突出位置は、シリンダ中心軸線Ａから略等距離である。ただし、突出部４４、４６の内側面４４ａ、４６ａは燃料噴射弁から異なる距離に配されてもよい。また、内側面４４ａ、４６ａが中空円筒状領域Ｃ外に、例えば領域Ｃよりも燃料噴射弁１４側の領域に配されることを本発明は排除しない。
【００３２】
ここで、このような突出部の効果を調べるべく、コンピュータシュミレーションを行ったので、その結果が説明される。
【００３３】
図８は、上記したような突出部が突出しない燃焼室に所定のタイミングで燃料噴射弁から燃料を噴射したときの結果である。図８に表されるように、突出部を設けなかった場合、燃料は直進し、ピストンのキャビティに適切に到達しなかった。
【００３４】
図９は突出部が突出する燃焼室に燃料噴射弁から燃料を噴射したときの結果である。図９に表されるように、上記突出部４４、４６のような突出部を設けた場合、燃料噴射弁からの燃料噴霧による気流や燃焼室内の２次流れ（反射等により方向が変えられた流体の流れ）の干渉により、燃料噴射弁から噴射された燃料の進行方向は曲がり、該燃料はピストンのキャビティに適切に方向付けられた。
【００３５】
このように、燃料噴射弁の周囲に上記したような突出部を設けることで、燃料噴射弁から噴射された燃料の方向を曲げ、燃料または火炎をピストンのキャビティに導くことができる。また、このように燃料の流れ方向が変えられることで、燃焼室における燃料の貫通力は（例えば３０％）低減され得る。したがって、そのような突出部を設けることで、燃料の微粒化などのために燃料の噴射圧力を高めた場合であっても、キャビティ壁面への燃料の付着も適切に抑制され、スモークの発生をさらに抑制することができる。なお、上記したような燃料噴霧による気流や燃焼室内の２次流れの干渉作用により、さらに燃料噴霧の微粒化および燃料への空気の巻き込みも促進されるので、燃料の燃焼性も高められ得る。
【００３６】
つまり、上記したように、エンジン１０では中間外側縁部４０、４２を基準に燃料噴射弁１４から燃料が噴射される。したがって、突出部４４、４６がない場合には燃料が直進して吸気側および排気側で燃料がシリンダ壁面などに付着する可能性があった。しかし、吸気側および排気側突出部４４、４６があるので、キャビティ３０のリップ部分が低い吸気側および排気側でも、適切に燃料をキャビティ３０に導いて燃焼させることができる。
【００３７】
また、このように燃料または火炎をキャビティに適切に導くことができるので、燃料噴射弁からの燃料の噴射角を、燃料噴射弁を中心に広角にすることができる。したがって、フラットヘッドの従来のディーゼルエンジンと同様に、上記エンジン１０では、噴射燃料への十分な空気の巻き込みを実現することができ、よって燃料の燃焼性を確保し、スモーク発生を抑制できる。
【００３８】
上記実施形態では、吸気側突出部４４の突出量と排気側突出部４６の突出量とを異ならせたが、同じであってもよい。例えば、燃焼室画成壁部の頂稜部がシリンダ軸線上に位置するシリンダヘッド（図５に表したようなシリンダヘッド）が用いられる場合、シリンダ中心軸線とキャビティの中心軸線とは概ね重なるので、吸気側突出部と排気側突出部とは実質的に同じように形成され得る。また、吸気側突出部と排気側突出部との間に、中間突出部が設けられてもよい。そして、中間突出部が設けられる場合、中間突出部は吸気側突出部および排気側突出部のいずれか一方または両方と一体的に設けられてもよい。つまりこれら突出部は燃料噴射弁の周囲に連続してもよい。ただし、中間突出部の突出量は、吸気側突出部の突出量および排気側突出部の突出量よりも、少ないとよい。これは、上記したように、中間外側縁部のキャビティ底部からの距離よりも、吸気側外側縁部の同底部からの距離および排気側外側縁部の同底部からの距離が短いからである。
【００３９】
なお、上記実施形態は本発明をディーゼルエンジンに適用したものであったが、本発明は、他の形式のエンジンに適用されてもよい。例えば、本発明は、筒内噴射用の燃料噴射弁を備えたガソリンエンジンに適用されてもよい。
【００４０】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限られない。特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１０ エンジン
１２ 燃焼室
１４ 燃料噴射弁
２２ ピストン
３０ キャビティ
３７ 排気側外側縁部
３８ 底部
３９ 吸気側外側縁部
４４、４６ 突出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に関し、特に燃焼室がペントルーフ形状を有している内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関としては、ディーゼルエンジン、直噴ガソリンエンジンがある。このような内燃機関では、運転特性の悪化や排気ガスの悪化を抑制するように燃焼室壁面への燃料の付着を抑制することが望まれている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、筒内噴射式の火花点火エンジンの一例を開示する。このエンジンの燃焼室上部はその中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなし、燃焼室の上部略中央にはこの燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁が装着され、この燃料噴射弁の近傍に隣接して点火プラグが装着されている。さらに、燃料噴射弁の周囲に、シリンダヘッドの下面から下方へ突出する突出部が設けられ、この突出部は燃料噴射弁と点火プラグおよび排気ポートとの間に設けられている。そして、特許文献１の記載によれば、燃料噴射弁から下方に噴射された燃料噴霧は、コアンダ効果により周囲の突出部の湾曲面に沿って上方に流動すると共に、微粒子だけが更に上方に巻き上げられて点火プラグに誘導され、良好な成層燃焼を実現することができ、点火プラグや燃焼室壁面への燃料付着を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８０２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、上記特許文献１に記載のエンジンなど、ペントルーフ形状の燃焼室を有する内燃機関では、燃焼室の深さが場所によって異なる。吸気弁が位置する吸気側領域と排気弁が位置する排気側領域とを結ぶ方向（吸排方向）では燃焼室の略中央から縁部に至るにしたがってシリンダヘッドの燃焼室画成壁部がシリンダブロック側に傾斜し、燃焼室深さが徐々に小さくなる。これに対して、その吸排方向と直角を成す方向において、燃焼室の略中央と縁部とで燃焼室深さは概ね変化しない。このようなガソリンエンジンにおけるペントルーフ形状のシリンダヘッドは、コスト削減の観点から、ディーゼルエンジンでも使用されることが望まれる。
【０００６】
ディーゼルエンジンでは、一般に、ピストンが上死点近くにある所定のタイミングに、ピストンの頂部のキャビティまたは燃焼室キャビティに向けて、燃焼噴射弁から、その燃料噴射弁を中心として略径方向（または放射状）に燃料が噴射される。このようなディーゼルエンジンにペントルーフ形状のシリンダヘッドを採用したとき、シリンダヘッドの燃焼室画成壁部のその形状特性に基づき、ピストンのキャビティの外側縁部の高さは場所によって異なることになる。したがって、ペントルーフ形状のシリンダヘッドを採用したディーゼルエンジンにおいて、従来のディーゼルエンジンと同様に燃料噴射弁から燃料を噴射するだけでは、そのようなキャビティに対する燃料の供給に問題が生じる可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ペントルーフ形状のシリンダヘッドを採用した内燃機関において、燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁から噴射された燃料を、ピストン頂部に形成されたキャビティに適切に供給することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の態様によれば、燃焼室に直接燃料を噴射するようにシリンダヘッドに設けられた燃料噴射弁と、ピストン頂部に形成されたキャビティであって、該シリンダヘッドのペントルーフ形状の燃焼室画成壁部に適合するように該キャビティの底部からの距離が互いに異なる複数の外側縁部を有して形成されたキャビティと、該シリンダヘッドの該燃焼室画成壁部において該燃料噴射弁の周囲に設けられた突出部であって、複数の外側縁部のうち該キャビティの該底部からの距離が相対的に短い外側縁部と該燃料噴射弁との間の空間領域に突出するように設けられた突出部とを備えた、内燃機関が提供される。
【０００９】
好ましくは、突出部は、キャビティ内へ該燃料噴射弁から噴射された燃料を方向付けるように設計されている。
【００１０】
好ましくは、シリンダヘッドの燃焼室画成壁部は、吸気側に傾斜する吸気側傾斜部、排気側に傾斜する排気側傾斜部、および、該吸気側傾斜部と該排気側傾斜部との間に延在する頂稜部を備え、キャビティにおいて、吸気側に位置する吸気側外側縁部および排気側に位置する排気側外側縁部は、該吸気側外側縁部と該排気側外側縁部との間に延在する中間外側縁部に比べて、該キャビティの該底部からの距離の点で短いように形成されている場合、該吸気側外側縁部と前記燃料噴射弁との間の空間領域に突出するように吸気側突出部が設けられ、該排気側外側縁部と該燃料噴射弁との間の空間領域に突出するように排気側突出部が設けられているとよい。
【００１１】
例えば、シリンダヘッドの燃焼室画成壁部の頂稜部がシリンダ中心軸線から排気側に偏っている場合、排気側突出部の突出量は、吸気側突出部の突出量よりも多いとよい。
【００１２】
中間外側縁部と燃料噴射弁との間の空間領域に突出するようにさらに中間突出部が設けられることができる。この場合、中間突出部は、吸気側突出部の突出量および排気側突出部の突出量よりも、少ない突出量を有するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の一部の断面模式図である。
【図２】図１の断面と直角をなす方向における、図１の内燃機関の一部の断面模式図である。
【図３】図１の内燃機関における模式図であり、吸気バルブ、排気バルブ、燃料噴射弁および突出部の位置関係を説明するための図である。
【図４】図１の内燃機関におけるシリンダヘッドの燃焼室側の部分の模式図であり、シリンダヘッドのペントルーフ形状の燃焼室画成壁部に対する、吸気バルブ、排気バルブおよび燃料噴射弁の位置関係を説明するための図である。
【図５】図１の内燃機関とは異なる内燃機関に関する図である。
【図６】図１の内燃機関のシリンダヘッド形状およびピストン頂部形状を説明するための図である。
【図７】図１の内燃機関における突出部を説明するための図である。
【図８】突出部がない燃焼室に燃料を噴射したときの、コンピュータシュミレーション結果を表す図である。
【図９】突出部が設けられた燃焼室に燃料を噴射したときの、コンピュータシュミレーション結果を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
【００１５】
図１、図２に実施形態に係る内燃機関１０の一部の、特に燃焼室１２周囲の断面模式図を示す。図示される内燃機関（エンジン）１０は、ディーゼルエンジンであり、燃焼室１２に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１４を有する。燃焼室１２は、シリンダヘッド１６と、シリンダブロック１８に設けられたシリンダ２０と、ピストン２２とで区画形成されているので、シリンダヘッド１６、シリンダブロック１８、およびピストン２２はそれぞれ燃焼室を区画形成する壁部つまり燃焼室画成壁部を有する。なお、燃料噴射弁１４はシリンダヘッド１６に設けられている。
【００１６】
エンジン１０では、燃焼室１２の形状として、ペントルーフ形状が採用されていて、シリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４はペントルーフ形状をなしている。したがって、図１および図２から理解できるように、シリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４は、頂稜部２４ａと、２つの傾斜部２４ｂ、２４ｃとを有する。
【００１７】
また、エンジン１０では、１つの燃焼室１２つまり１つのシリンダ２０当たり、２つの吸気バルブ２６と、２つの排気バルブ２８とが用いられている。したがって、２つの傾斜部２４ｂ、２４ｃのうちの一方の傾斜部２４ｂつまり吸気側傾斜部に２つの吸気バルブが位置し、２つの傾斜部２４ｂ、２４ｃのうちの他方の傾斜部２４ｃつまり排気側傾斜部に２つの排気バルブが位置する。
【００１８】
特に、エンジン１０では、一般的なガソリンエンジンと同様に、吸気バルブ２６が排気バルブ２８よりも大きいために（図３参照）、頂稜部２４ａがシリンダ中心軸線Ａまたはピストン中心軸線から排気側にずれている。ここで、図３、図４における線Ｌ１、Ｌ２は、シリンダ中心軸線Ａを含みかつ吸気側と排気側との中間に延びるように定義される面に含まれ、吸気側から排気側へと延びる方向を吸排方向とすると、この吸排方向と直角をなす中間方向に延びる。なお、図３の線Ｌ３は、シリンダ中心軸線Ａを含みかつ吸排方向に延びるように定義される面に含まれる。したがって、頂稜部２４ａは、図３、４において、中間方向に延びる線Ｌ１、Ｌ２の排気側に実質的に延在する。なお、図１は吸排方向におけるエンジン１０の断面模式図であり、図２は中間方向におけるエンジン１０の断面模式図である。
【００１９】
ピストン２２は、シリンダブロック１８に設けられたシリンダ２０内を往復移動可能に設けられ、図示しないクランクシャフトに連結されている。ピストン２２の頂部には、キャビティ３０が設けられている。キャビティ３０は略ドーナツ形状の凹部として構成されている。ディーゼルエンジンであるエンジン１０では、例えばピストン２２が上死点近くにあるときに、燃料噴射弁１４から燃焼室１２に燃料を噴射するように、燃料噴射弁１４は制御される。特に、このような燃料噴射弁１４から噴射された燃料がキャビティ３０内に供給されるように、その燃料噴射時期などは制御される。
【００２０】
ピストン２２のキャビティ３０は、シリンダヘッド１６のペントルーフ形状の燃焼室画成壁部２４に適合するように形成されている。ここでキャビティ３０などの形状を図５、図６に基づいて説明する。図５はエンジン１０とは異なるエンジン１０´の模式図であり、図６はエンジン１０の模式図であるが、図６では後述される突出部（図１参照）は省略されている。なお、図５および６では、シリンダヘッドの略中央の領域に設けられた燃料噴射弁は省略されている。
【００２１】
まず、エンジン１０の比較例としてのエンジン１０´に関して、図５に基づいて説明する。図５のエンジンでは、シリンダヘッド１６´がペントルーフ形状にされていて、燃焼室画成壁部２４´は、頂稜部２４ａ´と、２つの傾斜部２４ｂ´、２４ｃ´とを有する。頂稜部２４ａ´はシリンダ２０´の軸線Ａ´上に位置し、中間方向に延在する。燃焼室画成壁部２４´はドリルでテーパ加工されるので、吸気側傾斜部２４ｂ´のスキッシュ部２５ｂ´および排気側傾斜部２４ｃ´のスキッシュ部２５ｃ´の傾斜角度は略同じ角度θである。これに対して、キャビティ３０´の周囲に延在するピストン２２´の頂部の斜めスキッシュ部３２ｂ´、３２ｃ´も同様の傾斜角度で形づくられている。キャビティ３０´は、それの中心軸線Ｂ´がシリンダ中心軸線Ａ´に一致するように、形成され、図５において排気側と吸気側とで略対称になっている。
【００２２】
次に、エンジン１０に関して主に図６に基づいて説明する。
【００２３】
エンジン１０では、上記したように、シリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４の頂稜部２４ａはシリンダ２０の中心から排気側に偏っている。しかし、エンジン１０では、回転軸線がシリンダ軸線Ａと一致するように動かされるドリルで燃焼室画成壁部２４がテーパ加工されるので、吸気側傾斜部２４ｂのスキッシュ部２５ｂの傾斜角度および排気側傾斜部２４ｃのスキッシュ部２５ｃの傾斜角度は略同じ角度θである。
【００２４】
このようなペントルーフ形状のシリンダヘッド１６に適合するようにピストン２２が形づくられている。ピストン２２の頂部の斜めスキッシュ部３２ｂ、３２ｃは、シリンダヘッド１６との間の隙間を適正化するように、スキッシュ部２５ｂ、２５ｃの傾斜角度と同様の傾斜角度で形成されている。そして、斜めスキッシュ部３２ｂ、３２ｃは、上記スキッシュ部３２ｂ´、３２ｃ´と同様に、中心軸線Ａ上に頂点を有する円錐面の一部であるように形成されている。このようなピストン中心軸線Ａを中心とした形状を有する斜めスキッシュ部３２ｂ、３２ｃに対して、キャビティ３０は、シリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４の頂稜部２４ａと同様に排気側に偏っている。つまり、キャビティ３０の中心軸線Ｂはシリンダ２０の中心軸線Ａと重ならない。そして、中心軸線Ｂの方向から見た場合、キャビティ３０の内側周縁部３４および外側周縁部（リップ）３６はそれぞれ中心軸線Ｂを中心とした略真円に沿って実質的に延在している。したがって、図６に表され、また図６から理解できるように、排気側に位置する排気側外側縁部３７とキャビティ３０の底部（最も深い部分または最もクランクシャフトに近い部分）３８との間の距離Ｈ１は、吸気側に位置する吸気側外側縁部３９とキャビティ３０の底部３８との間の距離Ｈ２に比べて、短い。なお、外側周縁部３６にそれぞれが含まれる各外側縁部（リップ部分）と、キャビティ３０の底部３８との間の距離は、シリンダ中心軸線Ａ方向のそれらの間の長さである。そして、キャビティ３０の底部３８は、中心軸線Ａに直交する１つの平面上に実質的に延在する。ただし、排気側外側縁部３７および吸気側外側縁部３９は、図１、図２から明らかなように、これらの間にこれらに挟まれるように延在する中間外側縁部４０、４２に比べて、キャビティ３０の底部３８からの距離の点で短いように形成されている。
【００２５】
このようにキャビティ３０は、底部３８からの距離が互いに異なる複数の外側縁部を有している。そして、このキャビティ３０の外側縁部のうち、底部３８からの距離が相対的に長い外側縁部、本実施形態では中間外側縁部４０、４２を基準に、燃料噴射弁１４は設けられると共に、燃料噴射弁１４からの燃料噴射は制御される。したがって、上記構成のみでは、キャビティ３０の中心軸線Ｂ上に設置された燃料噴射弁１４から噴射された燃料は、吸気側および排気側で直進して、シリンダ壁面などに付着する可能性がある。
【００２６】
そこで、このようなエンジン１０では、さらにシリンダヘッド１６に、燃焼室１２に向けて突出する突出部４４、４６が設けられている。突出部４４、４６は、吸気側に位置する吸気側突出部と、排気側に位置する排気側突出部であり、分離独立している。吸気側突出部４４は吸気側外側縁部３９と燃料噴射弁１４との間の（燃焼室の）空間領域に突出するように設けられ、排気側突出部４６は排気側外側縁部３７と燃料噴射弁１４との間の空間領域に突出するように設けられている。
【００２７】
そして、これら突出部４４、４６は、キャビティ３０内へ燃料噴射弁１４から噴射された燃料を方向付けるように設計されて設けられている。具体的には、突出部４４、４６は、キャビティ３０内へ燃料噴射弁１４から噴射された燃料を方向付けるように設定された、形状、突出量（突出高さ）および突出位置を有する。突出部４４、４６のそれぞれの形状、突出位置および突出量は、任意に設定できるが、好ましくは、実験により最適化される。
【００２８】
突出部４４、４６はそれぞれ、燃料噴射弁１４（の噴孔）の方向を向いた内側面４４ａ、４６ａを有する。図１では内側面４４ａ、４６ａは直線的に表されているが、種々の形状を有するように形成されることができ、図１のような断面において凹状にまたは凸状を有するように、さらには曲面形状に内側面４４ａ、４６ａは形成されることができる。また、図３に表されるように、突出部４４、４６はそれぞれ燃料噴射弁１４を中心にそこから略等距離に延在する内側面４４ａ、４６ａを有し、略三日月形状を有する。これら突出部４４、４６は、本実施形態では、シリンダ中心軸線Ａを含み吸排方向に延びる面上に位置する部分でつまり図３の線Ｌ３上に位置する部分で、突出量および突出幅が最も多くなり、それらの端部に至るにしたがってその突出量および突出幅が少なくなるように形成されている。本実施形態では、図７に示すように、シリンダ中心軸線Ａを含み吸排方向に延びる面上で、突出部４４、４６の各突出量は、突出部４４、４６の先端部４４ｂ、４６ｂが燃料噴射弁１４の噴孔位置よりも、ピストン２２側に位置するように設定されている。それ故、ここでは、シリンダ中心軸線Ａに直交する方向において吸気側から吸気側突出部４４をみることができる場合、燃料噴射弁１４は吸気側突出部４４の陰に隠れて見えない。排気側から排気側突出部４６を見る場合も、同様である。
【００２９】
そして、排気側突出部４６の内側面４６ａのシリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４からの突出量ｐ１は、吸気側突出部４４の内側面４４ａのシリンダヘッド１６の燃焼室画成壁部２４からの突出量ｐ２よりも多い（図７参照）。これは、排気側外側縁部３７が吸気側外側縁部３９に対して底部３８からの距離の点で短いように形成されていることに対応する。そして、本実施形態では、排気側突出部４６の先端部４６ｂが、吸気側突出部４４の先端部４４ｂよりも、ピストン側に位置付けられている。
【００３０】
なお、中間外側縁部４０、４２と燃料噴射弁１４との間の空間領域には突出部が設けられていない。これは、排気側外側縁部３７の底部３８からの距離および吸気側外側縁部３９の底部３８からの距離よりも、中間外側縁部４０、４２の底部３８からの距離が長いので、中間外側縁部と燃料噴射弁１４との間の空間領域に突出量がゼロ（＜ｐ１またはｐ２）の突出部が設けられていると理解されることができる。
【００３１】
そして、本実施形態では、突出部４４、４６は、それぞれ、図７に示されるように、シリンダ中心軸線Ａの方向に内側周縁部３４および外側周縁部３６をそれぞれ延ばすことで形成される、中心に孔の開いた円筒状の領域（中空円筒状領域）Ｃに、それぞれの内側面４４ａ、４６ａが位置するように、位置決めされる。これは、上記したように、燃料噴射弁１４から噴射された燃料をより適切にキャビティ３０に方向付けるためである。なお、本実施形態では、吸気側突出部４４および排気側突出部４６の各突出位置、好ましくは内側面４４ａ、４６aの各突出位置は、シリンダ中心軸線Ａから略等距離である。ただし、突出部４４、４６の内側面４４ａ、４６ａは燃料噴射弁から異なる距離に配されてもよい。また、内側面４４ａ、４６ａが中空円筒状領域Ｃ外に、例えば領域Ｃよりも燃料噴射弁１４側の領域に配されることを本発明は排除しない。
【００３２】
ここで、このような突出部の効果を調べるべく、コンピュータシュミレーションを行ったので、その結果が説明される。
【００３３】
図８は、上記したような突出部が突出しない燃焼室に所定のタイミングで燃料噴射弁から燃料を噴射したときの結果である。図８に表されるように、突出部を設けなかった場合、燃料は直進し、ピストンのキャビティに適切に到達しなかった。
【００３４】
図９は突出部が突出する燃焼室に燃料噴射弁から燃料を噴射したときの結果である。図９に表されるように、上記突出部４４、４６のような突出部を設けた場合、燃料噴射弁からの燃料噴霧による気流や燃焼室内の２次流れ（反射等により方向が変えられた流体の流れ）の干渉により、燃料噴射弁から噴射された燃料の進行方向は曲がり、該燃料はピストンのキャビティに適切に方向付けられた。
【００３５】
このように、燃料噴射弁の周囲に上記したような突出部を設けることで、燃料噴射弁から噴射された燃料の方向を曲げ、燃料または火炎をピストンのキャビティに導くことができる。また、このように燃料の流れ方向が変えられることで、燃焼室における燃料の貫通力は（例えば３０％）低減され得る。したがって、そのような突出部を設けることで、燃料の微粒化などのために燃料の噴射圧力を高めた場合であっても、キャビティ壁面への燃料の付着も適切に抑制され、スモークの発生をさらに抑制することができる。なお、上記したような燃料噴霧による気流や燃焼室内の２次流れの干渉作用により、さらに燃料噴霧の微粒化および燃料への空気の巻き込みも促進されるので、燃料の燃焼性も高められ得る。
【００３６】
つまり、上記したように、エンジン１０では中間外側縁部４０、４２を基準に燃料噴射弁１４から燃料が噴射される。したがって、突出部４４、４６がない場合には燃料が直進して吸気側および排気側で燃料がシリンダ壁面などに付着する可能性があった。しかし、吸気側および排気側突出部４４、４６があるので、キャビティ３０のリップ部分が低い吸気側および排気側でも、適切に燃料をキャビティ３０に導いて燃焼させることができる。
【００３７】
また、このように燃料または火炎をキャビティに適切に導くことができるので、燃料噴射弁からの燃料の噴射角を、燃料噴射弁を中心に広角にすることができる。したがって、フラットヘッドの従来のディーゼルエンジンと同様に、上記エンジン１０では、噴射燃料への十分な空気の巻き込みを実現することができ、よって燃料の燃焼性を確保し、スモーク発生を抑制できる。
【００３８】
上記実施形態では、吸気側突出部４４の突出量と排気側突出部４６の突出量とを異ならせたが、同じであってもよい。例えば、燃焼室画成壁部の頂稜部がシリンダ軸線上に位置するシリンダヘッド（図５に表したようなシリンダヘッド）が用いられる場合、シリンダ中心軸線とキャビティの中心軸線とは概ね重なるので、吸気側突出部と排気側突出部とは実質的に同じように形成され得る。また、吸気側突出部と排気側突出部との間に、中間突出部が設けられてもよい。そして、中間突出部が設けられる場合、中間突出部は吸気側突出部および排気側突出部のいずれか一方または両方と一体的に設けられてもよい。つまりこれら突出部は燃料噴射弁の周囲に連続してもよい。ただし、中間突出部の突出量は、吸気側突出部の突出量および排気側突出部の突出量よりも、少ないとよい。これは、上記したように、中間外側縁部のキャビティ底部からの距離よりも、吸気側外側縁部の同底部からの距離および排気側外側縁部の同底部からの距離が短いからである。
【００３９】
なお、上記実施形態は本発明をディーゼルエンジンに適用したものであったが、本発明は、他の形式のエンジンに適用されてもよい。例えば、本発明は、筒内噴射用の燃料噴射弁を備えたガソリンエンジンに適用されてもよい。
【００４０】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限られない。特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１０ エンジン
１２ 燃焼室
１４ 燃料噴射弁
２２ ピストン
３０ キャビティ
３７ 排気側外側縁部
３８ 底部
３９ 吸気側外側縁部
４４、４６ 突出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に直接燃料を噴射するようにシリンダヘッドに設けられた燃料噴射弁と、
ピストン頂部に形成されたキャビティであって、該シリンダヘッドのペントルーフ形状の燃焼室画成壁部に適合するように該キャビティの底部からの距離が互いに異なる複数の外側縁部を有して形成されたキャビティと、
該シリンダヘッドの該燃焼室画成壁部において該燃料噴射弁の周囲に設けられた突出部であって、前記複数の外側縁部のうち該キャビティの該底部からの距離が相対的に短い外側縁部と該燃料噴射弁との間の空間領域に突出するように設けられた突出部と
を備えた、内燃機関。
【請求項２】
前記突出部は、前記キャビティ内へ該燃料噴射弁から噴射された燃料を方向付けるように設計されている、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記シリンダヘッドの前記燃焼室画成壁部は、吸気側に傾斜する吸気側傾斜部、排気側に傾斜する排気側傾斜部、および、該吸気側傾斜部と該排気側傾斜部との間に延在する頂稜部を備え、
前記キャビティにおいて、吸気側に位置する吸気側外側縁部および排気側に位置する排気側外側縁部は、該吸気側外側縁部と該排気側外側縁部との間に延在する中間外側縁部に比べて、該キャビティの該底部からの距離の点で短いように形成され、
該吸気側外側縁部と前記燃料噴射弁との間の空間領域に突出するように吸気側突出部が設けられ、該排気側外側縁部と該燃料噴射弁との間の空間領域に突出するように排気側突出部が設けられている、
請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記シリンダヘッドの前記燃焼室画成壁部の前記頂稜部はシリンダ中心軸線から排気側に偏っていて、
前記排気側突出部の突出量は、前記吸気側突出部の突出量よりも多い、
請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記中間外側縁部と前記燃料噴射弁との間の空間領域に突出するようにさらに中間突出部が設けられ、
該中間突出部は、前記吸気側突出部の突出量および前記排気側突出部の突出量よりも、少ない突出量を有する、
請求項３または４に記載の内燃機関。
【請求項１】
燃焼室に直接燃料を噴射するようにシリンダヘッドに設けられた燃料噴射弁と、
ピストン頂部に形成されたキャビティであって、該シリンダヘッドのペントルーフ形状の燃焼室画成壁部に適合するように該キャビティの底部からの距離が互いに異なる複数の外側縁部を有して形成されたキャビティと、
該シリンダヘッドの該燃焼室画成壁部において該燃料噴射弁の周囲に設けられた突出部であって、前記複数の外側縁部のうち該キャビティの該底部からの距離が相対的に短い外側縁部と該燃料噴射弁との間の空間領域に突出するように設けられた突出部と
を備えた、内燃機関。
【請求項２】
前記突出部は、前記キャビティ内へ該燃料噴射弁から噴射された燃料を方向付けるように設計されている、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記シリンダヘッドの前記燃焼室画成壁部は、吸気側に傾斜する吸気側傾斜部、排気側に傾斜する排気側傾斜部、および、該吸気側傾斜部と該排気側傾斜部との間に延在する頂稜部を備え、
前記キャビティにおいて、吸気側に位置する吸気側外側縁部および排気側に位置する排気側外側縁部は、該吸気側外側縁部と該排気側外側縁部との間に延在する中間外側縁部に比べて、該キャビティの該底部からの距離の点で短いように形成され、
該吸気側外側縁部と前記燃料噴射弁との間の空間領域に突出するように吸気側突出部が設けられ、該排気側外側縁部と該燃料噴射弁との間の空間領域に突出するように排気側突出部が設けられている、
請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記シリンダヘッドの前記燃焼室画成壁部の前記頂稜部はシリンダ中心軸線から排気側に偏っていて、
前記排気側突出部の突出量は、前記吸気側突出部の突出量よりも多い、
請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記中間外側縁部と前記燃料噴射弁との間の空間領域に突出するようにさらに中間突出部が設けられ、
該中間突出部は、前記吸気側突出部の突出量および前記排気側突出部の突出量よりも、少ない突出量を有する、
請求項３または４に記載の内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７２３２１（Ｐ２０１３−７２３２１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０８４４（Ｐ２０１１−２１０８４４）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【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２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【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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