JP3158443B2 - 筒内噴射型内燃機関 - Google Patents

筒内噴射型内燃機関

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、燃料を直接燃焼室に噴射する筒内噴射型内
燃機関に関し、特に、全体的に希薄な混合気を安定した
状態で燃焼させると共に、希薄な混合気よりもリッチな
混合気（例えば、理論空燃比相当）を燃焼したときの出
力向上を図るようにした内燃機関の燃焼室構造に関す
る。
背景技術 周知のように、内燃機関のうち、ガソリンエンジンで
は、吸入行程でシリンダ内に流入した吸気量に見合った
量の燃料を、インジェクタから吸気ポート内に供給し
て、燃焼室内で混合気を形成している。
上記燃焼室に供給された混合気は圧縮行程の後期で点
火栓により着火燃焼されて燃焼エネルギーを発生させ、
このエネルギーをピストン、コネクティングロッド及び
クランクシャフトを介して回転エネルギーに変換して出
力を取り出している。
又、上記内燃機関のうち、主に軽油等を燃料とするデ
ィーゼルエンジンでは、該燃焼室に臨んで設けられた噴
射弁からアクセルペダルの踏み込み量に見合う燃料量
を、燃焼室内の高圧縮された空気に直接噴射して、この
燃料噴射を燃焼室内で自然発火により燃焼させて燃焼エ
ネルギーを発生させ、ガソリンエンジンと同様に回転エ
ネルギーに変換して出力を取り出している。
又、上述のようなガソリンエンジンにおいても、上記
燃焼室内に流入する吸気流を燃料と空気の層状の縦渦流
を形成して、全体として理論空燃比よりも希薄な混合気
で希薄燃焼を行ない、エンジンの燃費を改善すると共
に、NOx,HC,CO等の排ガスの発生を抑制するものが提案
されている。
このような縦渦流の一つであるタンブル流を形成する
には、例えば特開平５−240045号公報がある。
該公報記載の技術は、上記エンジンのシリンダヘッド
の吸気ボートからの吸気流をなるべく該シリンダヘッド
下面と平行に取り入れて、その後この吸気流を上記燃焼
室の排気弁側のシリンダ内壁部に沿って吸気流を下向き
に導入して、更にこの吸気流を該シリンダ内を摺動する
ピストン頂面の凹部で向きを反転させ、その後に上記ピ
ストン上面から吸気弁側のシリンダ内壁に沿って上向き
に流す吸気の流れ（以下、この流れを順タンブル流とい
う）を発生させるような構造が提案されている。
尚、上記順タンブル流に対して、上記の吸気ポートか
らの吸気流を吸気弁側のシリンダ内壁部に沿って吸気流
を下向きに導入し、さらにこの吸気流を上記のピストン
頂面の凹部で向きを反転させ、その後に上記のピストン
上面から排気弁側のシリンダ内壁面に沿って上向きに流
す吸気の流れを発生させるものを逆タンブル流という。
ところで、上述のようなガソリンエンジンにおいて
も、上記燃焼室に直接燃料噴射を行なって希薄燃焼によ
って燃費を改善するような筒内噴射型の内燃機関が提案
されている。
しかし、このような特開平５−240045号公報に記載の
構造を用いて上記順タンブル流を発生させるには、上記
の吸気ポートをシリンダヘッドの下面となるべく平行に
配設する必要があり、筒内噴射型の内燃機関では、イン
ジェクタの配設位置が十分に確保できない。
又、上記の逆タンブル流を発生させながら、インジェ
クタの配設を一応可能とする吸気導通路の構造として、
例えば特開平４−166612号公報記載の技術がある。
該公報記載の技術は、FIG.14に示したように、一方の
上記シリンダヘッド内壁部分に一対の吸気弁６を配設す
ると共に、他方のシリンダヘッド内壁部分に一対の排気
弁７を配設し、さらに一端がシリンダ側壁に開口し他端
が吸気開口に対してやや上下方向から接続された吸気ポ
ートが形成されている。
しかしながら、吸気開口から延びた吸気ポートがシリ
ンダ側壁に開口する該公報記載の技術の構造では、イン
ジェクタ本体14の冷却性や、このインジェクタにより供
給される燃料の冷却性を考慮すると、インジェクタの配
置スペースを十分確保するものではなかった。
一方、該公報記載の技術では、FIG.14,FIG.15に示し
たように、ピストン２の頂面には、点火栓10の下方から
燃料噴射弁14の先端部の下方まで延びる凹溝15が形成さ
れている。
この凹溝15は、凹部15に対する点火栓10と燃料噴射弁
14とを含む垂直平面に関して対称な略球面状に形成さ
れ、点火栓10下方の凹溝15の内壁面上には、凹溝15の底
部から点火栓10に向けて弧状をなして延びる燃料案内溝
16が形成されている。
これにより燃料噴射弁14から噴射された噴射燃料が凹
溝15の底部に衝突し、凹溝15の底部から燃料案内溝16に
より点火栓10の周りに導かれるようにして、点火栓10の
廻りに濃混合気を形成可能とし、着火性を改善する。
又、その他の筒内噴射型内燃機関としては、希薄燃焼
を安定させるために、FIG.16,FIG.17に示すように、同
ピストンａの頂面ｂに、例えばボール型の凹部ｃを設
け、リッチな混合気と超希薄な混合気とからなる層状タ
ンブル流を燃焼させることにより全体の空燃比をリーン
として希薄燃焼させるようにしたものが提案されてい
る。
そして、希薄燃焼時の着火性の確保する上で、例えFI
G.14,FIG.15に示すように凹溝15,燃料案内溝16を形成し
混合気を点火プラグ廻りに案内したり、FIG.16,FIG.17
に示すように、ボール型の凹部ｃを形成し点火プラグ近
傍にリッチな混合気のタンブル流を形成することが、従
来より知られている。
しかしながら、FIG.14,FIG.15に示す凹溝15,燃料案内
溝16や、FIG.16,FIG.17に示す凹部ｃをピストン頂面に
形成すると開口周辺縁にエッジが発生することとなる。
尚、例えば特開平６−146886号公報に記載されている
ように、例えば低負荷低回転域で点火プラグ周辺に混合
気を集中すべく圧縮行程後期に燃料を噴射し、高負荷高
回転域で燃焼室内に均一な混合気を生成すべき吸気行程
の早期から燃料を噴射する技術が知られている。
そして、本発明の発明者らの研究によって、圧縮行程
後期に亘って点火プラグ付近に燃料を噴射して、点火プ
ラグ廻りにリッチな混合気からなるタンブル流を形成
し、点火プラグから離れた領域では超希薄な混合気から
なるタンブル流を形成することにより層状タンブル流を
形成し希薄燃焼時の着火性を確保する上で、ピストン頂
面に必要とされている凹溝には、以下に示すような問題
点が含まれていることを見出した。
即ち、これを上記のFIG.16,FIG.17を用いて説明する
と、層状タンブル流を用いた希薄燃焼時の着火性を確保
するためには、ピストン帳面に凹部ｃを形成し、そのボ
ール型の凹部ｃの内面とピストン頂面とが交差する開口
周縁の角部に、実線で示すようなシャープなエッジｄが
必要となる。
このエッジｄは、低負荷低回転域で圧縮行程の後期に
燃料を噴射する際には、上記逆タンブル流が、凹部ｃの
内面から燃焼室に出る時に、凹部ｃとの剥離を良くし、
逆タンブル流を極力保存し上記層状タンブル流による層
状燃焼を安定させることができる。
一方で、高負荷域、或いは高回転域では高出力化を図
るべく希薄燃焼時よりもリッチな混合気（例えば、理論
空燃比相当の混合気）を燃焼室内に均一に生成するよう
に吸気行程から圧縮行程の前期に亘って燃料を噴射す
る。
この場合には、この凹部ｃの存在により、ピストン頂
面の表面積が増えることとなり、その上に、この開口周
縁のエッジｄが燃焼熱によってエッジｄの全周が特に高
温となり、熱損失が大きくなることで出力損失を招くこ
とが判明した。
そこで、特に高温となる凹部ｃの全周のエッジｄを削
除して、希薄燃焼時よりもリッチな混合気を燃焼した際
にも、ピストン頂面に熱損失が発生しないように、例え
ばFIG.16、及びFIG.17の凹部ｃに二点鎖線で示すよう
に、エッジｄの全周に丸みｆを形成することが考えられ
る。
その結果、FIG.16に示したようにエッジｄに対して高
さが低くなるので、同時にピストン表面積を減少するこ
ととなり、上記熱損失を低減することができ上記エンジ
ン出力は向上するが、この場合には、低負荷低回転域に
おける層状燃焼の際に、凹部ｃの全周縁に丸みｆが形成
されているため、逆タンブル流が凹部ｃ内の圧縮された
流体が凹部ｃ外に逃げ、逆タンブル流の維持が阻害され
て上記希薄燃焼の安定化を図ることができないことも判
明した。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、
筒内噴射型内燃機関において、凹部を上記ピストン上面
に形成し、エンジンの燃焼室内に導入された吸気流をシ
リンダヘッド下面から同ピストン上面方向へ向かい、そ
して再びピストンの上面から同シリンダヘッドの下面方
向へ向かう上記縦渦流を生成助長すると共に、同凹部の
上記縦渦流の入口側の角部を、上記凹部の縦渦流の出口
側の角部よりも鈍く形成して、燃焼室内に強い縦渦流を
形成して、リッチな混合気と超希薄な混合気とからなる
層状タンブル流による希薄燃焼でも安定して機関を運転
できるようにして低燃費化を図ると共に、希薄燃焼時よ
りもリッチな混合気（例えば、理論空燃比相当）を燃焼
した際にも、熱損失を低減して高出力化を図るような、
高効率の内燃機関を提供することを目的とする。
発明の開示 この発明は、内燃機関のシリンダヘッド下面とシリン
ダ内に嵌挿されたピストン上面とで形成された燃焼室
と、上記燃焼室のシリンダヘッド下面に配設された吸気
弁と、上記燃焼室のシリンダヘッド下面に配設された排
気弁と、下端が上記吸気弁を介して上記燃焼室に連通さ
れ、上記燃焼室内に吸気の縦渦流を生成する吸気ポート
と、下端が上記排気弁を介して上記燃焼室に連通され、
上記燃焼室内の燃焼ガスを排出する排気ポートと、上記
燃焼室のシリンダヘッド下面に配設された点火プラグと
上記燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射手段とを備
え、上記ピストンは、該ピストン上面に設けられ、上記
吸気弁を介して上記燃焼室に導入される吸気による上記
縦渦流の生成を助長する凹部を有し、上記凹部は、上記
凹部の内面と上記ピストンの上面とが交わり構成される
凹部周縁を有し、更に、上記凹部周縁の上記縦渦流の入
口側の角部が上記ピストンの上面から上記凹部の内面側
に傾斜し且つ上記ピストンの上面と上記凹部の内面とを
接続する傾斜部となるように形成されていることを特徴
としている。
かかる構成により、上記の内燃機関の吸気行程におい
ては、吸気流は各吸気ポートから吸気開口を通じて燃焼
室内に流入する。
そして、インジェクタは、噴射孔が燃焼室に臨んで設
けられた上記燃焼噴射手段により燃料が適切なタイミン
グで噴射され、噴射されるタイミングに応じて、それぞ
れ吸気された空気と混合して層状の混合気、又は均質な
混合気が生成される。
そして、燃焼室の上方から下方に向かって流入した縦
渦流は、上記凹部周縁の入口側より凹部の内面に進入
し、上記凹部の内面の湾曲面に沿って流れ、上記凹部周
縁の出口側の角部によって効果的に剥離し燃焼室の上方
に向きを変えた縦渦流となり、上記混合気を安定した状
態で層状燃焼させ低燃費化をはかると共に、希薄燃焼時
よりもリッチな混合気で運転する場合にも、ピストン頂
面の熱損失を減少でき出力の向上を図ることができる高
効率の内燃機関を得ることができる。
上記凹部周縁の上記縦渦流の入口側は、上記ピストン
の上面と上記凹部の内面とで構成される角部が上記ピス
トン上面から上記凹部側へ傾斜するような傾斜部に形成
してもよい。
又、上記傾斜部は、上記ピストンの上面側から上記凹
部の内面側へ向かって緩やかな丸み形状に形成すること
もできる。
又、上記傾斜部は、上記ピストンの上面側から上記凹
部の内面側へ向かって直線状に傾斜する傾斜面として形
成することもできる。
かかる構成において、低負荷低回転時、凹部の出口側
の角部によって、縦渦流が効果的に剥離し、層状燃焼に
よる希薄燃焼を可能としながら、高負荷、又は高回転時
凹部の出口側のゆるやかな丸み、或いは直線状の傾斜面
等の傾斜部によって、熱損失を減少させて出力の向上を
図ることができる。
また、上記傾斜部は、上記凹部周縁の入口側の上記内
燃機関のクランクシャフト軸線方向の両端部が、上記縦
渦流の出口側に向かって延びるように形成してもよい。
かかる構成において、上記傾斜部の両端部を上記縦渦
流の出口側に向かって延びるように形成したので、でき
るだけ表面積を減少することができると共に、高負荷
域、高回転域では熱損失を減少させ、出力の向上を図り
ながら、低負荷回転域では上記凹部周縁の出口側の角部
によって上記混合気を効果的に剥離せしめて上記混合気
を安定した状態で層状燃焼させ低燃費化を図るとことが
できる。
又、上記傾斜部は、上記凹部周縁の入口側中央部から
上記両端部側に向かって大きさが漸減するように形成す
ることもできる。
かかる構成において、上記漸減部は縦渦流の入口側か
ら縦渦流の出口側に向かって上記傾斜部の大きさが漸減
するように形成されているので、凹部の周縁角部に発生
するヒートポイントとなる部分が大幅に減少できるた
め、熱損失を改善して出力向上が図れる。
更に、上記凹部周縁の上記縦渦流の出口側は、上記ピ
ストンの上面と上記凹部の内面とで構成される角部がエ
ッジ状に形成してもよい。
かかる構成において、上記凹部の縦渦流の出口側は、
エッジ形状を成すように形成されているため、縦渦流の
剥離作用が確保でき、層状燃焼による安定した希薄燃焼
が得られる。
又、上記凹部周縁の上記出口側の角部が、鋭く尖った
エッジ形状に形成することもできる。
かかる構成において、上記凹部の縦渦流の出口側は、
鋭く尖ったエッジ形状を成すように形成されているた
め、縦渦流の効果的な剥離作用が確保でき、層状燃焼に
よる安定した希薄燃焼が得られる。
又、上記凹部周縁の上記縦渦流の出口側が、上記内燃
機関のクランクシャフト軸線およびシリンダ軸線を含む
仮想平面と平行に形成することもできる。
かかる構成において、上記凹部の縦渦流の出口側は、
上記仮想平面と略平行に且つエッジ形状に形成されてい
るため、上記縦渦流の剥離作用が確保され、上記縦渦流
が排気側に逃げるのを防止して、層状燃焼による安定し
た希薄燃焼が得られる。
更に、上記吸気弁が、上記燃焼室の一側に設けられる
と共に、上記凹部は少なくとも上記吸気弁と対向するよ
うに、上記ピストン頂面の中央から上記一側に偏心して
配置してもよい。
かかる構成において、上記燃焼室の上方から下方に向
かって流入した縦渦流は、上記ピストンの頂面及び凹部
の入口側から容易に進入し、上記の凹部の内面の湾曲面
に沿って流れ反転して、上記凹部周縁の出口側の角部に
よって効果的に剥離し燃焼室の上方に向きを変えた縦渦
流となり、上記混合気を安定した状態で層状燃焼させ低
燃費化を図ることができる。
又、上記凹部は、上記縦渦流の流れ方向に向かう断面
形状が、円弧状に形成することもできる。
かかる構成において、上記燃焼室の上方から下方に向
かって流入した縦渦流は、上記円弧状の凹部の内周面で
円滑な反転ができるため、上記凹部周縁の出口側の角部
によって効果的に剥離し燃焼室の上方に向きを変えた縦
渦流となり、上記混合気を安定した状態で層状燃焼させ
低燃費化を図ることができる。
又、上記凹部は、球面状に形成することもできる。
かかる構成において、上記燃焼室の上方から下方に向
かって流入した縦渦流は、上記球面状の凹部の内周面で
円滑な反転ができるため、上記凹部周縁の出口側の角部
によって効果的に剥離し燃焼室の上方に向きを変えた縦
渦流となり、上記混合気を安定した状態で層状燃焼させ
低燃費化を図ることができる。
更に、上記シリンダヘッド下面が、上記一側に形成さ
れた吸気弁側傾斜下面と上記他側に形成された排気弁側
傾斜下面とからなるペントルーフ形状に形成され、上記
ピストンの頂面が、上記吸気弁側傾斜下面及び排気弁側
傾斜下面はそれぞれに対応するように形成された吸気弁
側傾斜上面及び排気弁側傾斜上面を有する上記ペントル
ーフ形状に形成してもよい。
かかる構成において、上記燃焼室の上方から下方に向
かって流入した縦渦流は凹部周縁の入口側の傾斜部に誘
導され上記凹部の内面に進入し、上記の凹部の内面の湾
曲面に沿って流れ、上記凹部周縁の出口側の角部によっ
て効果的に剥離し燃焼室の上方に向きを変えた縦渦流と
なり、上記ペントルーフ形状により上記縦渦流を安定し
た状態で層状燃焼させ低燃費化を図ることができる。
更に、上記凹部は、上記吸気弁側傾斜上面に形成さ
れ、更にその上記縦渦流の出口側が、上記凹部の上記縦
渦流の入口側よりも高く形成されている。
かかる構成において、上記の燃焼室の上方から下方に
向かって流入した縦渦流は、上記凹部の入口側から進入
し反転して、上記燃焼室の上方に向きを変えた縦渦流を
生成することを効果的に行うことができ、上記混合気を
安定した状態で層状燃焼させ低燃費化を図ることができ
る。
又、上記凹部が、上記吸気弁側傾斜上面及び排気弁側
傾斜上面に跨って形成してもよい。
かかる構成において、上記燃焼室の上方から下方に向
かって流入した縦渦流は凹部周縁の入口側の傾斜部に誘
導され上記凹部の内面に進入し、上記の凹部の内面の湾
曲面に沿って流れ、上記凹部周縁の出口側の角部によっ
て効果的に剥離し燃焼室の上方に向きを変えた縦渦流と
なり、上記縦渦流を安定した状態で層状燃焼させ低燃費
化を図ることができる。
更に、上記排気弁側傾斜上面と上記凹部の内面とで構
成される角部が、上記凹部周縁の上記縦渦流の出口側と
してエッジ状に形成することもできる。
かかる構成において、上記凹部の縦渦流の出口側は、
鋭く尖ったエッジ形状を成すように形成されているた
め、縦渦流の効果的な剥離作用が確保でき、層状燃焼に
よる安定した希薄燃焼が得られる。
上記吸気ポートは、上記内燃機関のクランクシャフト
軸線およびシリンダ軸線を含む仮想平面の一側に設けら
れ、且つ、上記仮想平面に沿って上記シリンダヘッド内
を上下方向に延びるように形成してもよい。
かかる構成において、吸気ポートから燃焼室内に導入
される吸気流がシリンダ軸線に沿って下方に流入し、且
つピストン頂面の凹部で反転されてシリンダ軸線に沿っ
て上方に流れる縦渦流を生起することができるので、上
記混合気を安定した状態で層状燃焼させ低燃費化を図る
ことができる。
図面の簡単な説明 FIG.1は、本発明の第１実施例としての筒内噴射型内
燃機関における内部を模式的に示す縦断面図である。
FIG.2は、本発明の第１実施例としての筒内噴射型内
燃機関における内部の全体構成を示す模式的な斜視図で
ある。
FIG.3は、本発明の第１実施例としての筒内噴射型内
燃機関におけるFIG.2のIII−III線に沿う平面によって
切断した断面を示す横断面図である。
FIG.4は、本発明の第１実施例としての筒内噴射型内
燃機関におけるFIG.1のＡ矢視図である。
FIG.5は、本発明の第１実施例としての筒内噴射型内
燃機関におけるFIG.1の吸入作用を示す説明図である。
FIG.6は、本発明の第１実施例としての筒内噴射型内
燃機関における４サイクル機関の駆動サイクルを示す説
明図である。
FIG.7は、本発明の第１実施例としての筒内噴射型内
燃機関をさらに２サイクル機関に適用した駆動サイクル
を示す説明図である。
FIG.8（Ａ）は、FIG.3のVII−VIII線に沿う拡大断面
図であり、凹部の入口側が丸み形状M1の場合を示す断面
図である。
FIG.8（Ｂ）は、FIG.3のVII−VIII線に沿う拡大断面
図であり、凹部の入口側が面取り形状M1の場合を示す断
面図である。
FIG.9は、本発明の第１実施例としての筒内噴射型内
燃機関における構造変形例を示すFIG.3に相当する横断
面図である。
FIG.10は、本発明の第２実施例としての筒内噴射型内
燃機関におけるFIG.3に相当する横断面図である。
FIG.11は、本発明の第２実施例としての筒内噴射型内
燃機関における構造変形例を示すFIG.3に相当する横断
面図である。
FIG.12は、本発明の筒内噴射型内燃機関における効果
としてピストン（ａ），（ｂ），（ｃ）のエッジ削除に
よるスロットル弁全開特性を示すグラフである。
FIG.13（Ａ）は、圧縮行程噴射時の燃費特性を示すも
のであり、上記ピストン（ａ）の試験結果である。
FIG.13（Ｂ）は、圧縮行程噴射時の燃費特性を示すも
のであり、上記ピストン（ｂ）の試験結果である。
FIG.13（Ｃ）は、圧縮行程噴射時の燃費特性を示すも
のであり、上記ピストン（ｃ）の試験結果である。
FIG.14は、従来例の筒内噴射型内燃機関の内部構造を
示す概略縦断面図である。
FIG.15は、FIG.14のピストン上面を示す概略平面図で
ある。
FIG.16は、本発明に至る過程で考えられた筒内噴射型
内燃機関における内部を模式的に示す縦断面図である。
FIG.17は、FIG.16のピストン上面を示す概略平面図で
ある。
発明を実施するための最良の実施形態 以下、本発明の実施例について説明する。
先ず、FIG.1〜FIG.8を参照して、本発明の第１実施例
としての筒内噴射型内燃機関について説明する。
FIG.1に示すように、この筒内噴射型内燃機関の燃焼
室構造は、シリンダヘッド21とシリンダブロック23とに
よりエンジン本体が構成されており、シリンダブロック
23のシリンダ23Aにはピストン22が嵌挿されている。
又、この内燃機関のシリンダヘッド21は、各気筒とも
その下面の一側に吸気２弁，他側に排気２弁を備えた４
弁式内燃機関として構成されている。
そして、このピストン22の頂面とシリンダヘッド21の
シリンダヘッド下面21Aとの間には、燃焼室27が形成さ
れている。
このシリンダヘッド下面21Aには吸気ポート23が吸気
開口24Aを介して、また排気ポート25が排気開口25Aを介
して、燃焼室27に連通接続されている。
又、これら吸気ポート24、排気ポート25の吸排気開口
24A,25Aには、それぞれ図示しない吸排気弁が配設され
ており、これらの吸排気弁により吸排気開口24A,25Aが
開閉されるようになっている。
そして、FIG.1,FIG.2,FIG.4に示すように、この燃焼
室27は、シリンダ23Aの中心軸線42と図示しないクラン
クシャフトの軸線とを含むような仮想平面40を中心とし
て、シリンダヘッド下面21Aが、仮想平面40の一側に形
成された吸気弁側傾斜下面と、仮想平面40の他側に形成
された排気弁側傾斜下面とからなるペントルーフ形状に
形成されると共に、ピストンの頂面が、上記の吸気弁側
傾斜下面及び排気弁側傾斜下面にそれぞれ対応するよう
に、仮想平面40の一側に形成された吸気弁側傾斜上面
と、仮想平面40の他側に形成された排気弁側傾斜上面を
有するペントルーフ形状に形成されている。
そしてシリンダヘッド21内の仮想平面40の一方の側に
２つの吸気ポート24が配設され、この仮想平面40の他方
の側に２つの排気ポート25が配設されている。
又、FIG.1,FIG.4に示すように、燃焼室27の頂部中
央、即ち仮想平面40上、又はこの近傍に点火プラグ30が
配設されている。
又、上記の２つの吸気ポート24は、シリンダヘッド21
内を略鉛直上方に向かって設けられており、吸気ポート
24の吸気開口24Aは仮想平面40の近傍で、下方に向くよ
うに配設されている。
そして、シリンダヘッド21の吸気ポート24側のシリン
ダヘッド側面には、燃料を燃焼室27に供給するための、
燃料噴射手段Ｈであるインジェクタ28が配設されてい
る。
このインジェクタ28は、シリンダヘッド21の側面から
その先端部の噴射孔28Aが燃焼室27内に臨むように設け
られており、燃料を直接燃焼室27内に噴射するようにな
っている。
又、このインジェクタ28は、例えば図示しないコント
ローラにより制御されるようになっており、これにより
所定の噴射タイミングにおいて、所定量の燃料が噴射さ
れるようになっている。
そして、後に詳細に説明するように、コントローラ
は、少なくとも低負荷低回転域では点火プラグ周辺にリ
ッチな混合気の逆タンブル流を形成すべく圧縮行程の後
期に燃料を噴射し、また高負荷域、及び高回転域では燃
料室内に均一な混合気を生成すべく吸気行程の早期から
燃料を噴射するように制御する。
ここで、このインジェクタ28の取付け部について説明
すると、２本の吸気ポート24は、上述したようにシリン
ダヘッド21より略鉛直上方に向かって設けられているの
で、この吸気ポート24の吸気開口24Aの周囲にインジェ
クタ28を取り付けるのに十分なスペースを確保すること
ができる。
その上、仮想平面40上、又はその近傍に点火プラグ30
を配設することにより、インジェクタ28の配置位置を設
定する上でも自由度が大きく、インジェクタ28を燃料噴
射に最適な配設位置に設置することができるようになっ
ている。
また、図示はされていないが、シリンダヘッド内に装
着されたインジェクタ28の廻りに冷却水通路を設けるこ
とにより、インジェクタ28及び燃焼室27内に噴射される
燃料を効果的に冷却することができる。
ところで、上述したように、このシリンダ23Aには、
ピストン22が嵌挿されているが、このピストン22は、FI
G.1,FIG.2に示すように、その頂部の上記吸気弁側傾斜
上面と、排気弁側傾斜上面とからなるペントルーフ形状
の***部22Bに、凹部22Aが形成されている。
この凹部22Aは、ピストン22の頂部のうちの吸気開口2
4Aの下方に位置した部分に設けられており、***部22B
の斜面を下側に向かって削り取るように、下に凸状の湾
曲面で形成されている。
即ち、この凹部22Aは、仮想平面40よりも吸気開口24A
側に偏心した位置に設けられ、例えばFIG.2に示すよう
に、下に凸状に灣曲した球面状に形成されたものであ
る。
これにより、ピストン22が圧縮行程終了時に達した時
に、FIG.5に示すように、ピストン22の凹部22Aとシリン
ダ23Aの内壁とシリンダヘッド21の下面とにより囲まれ
た形成されコンパクト燃焼室27Aが形成される。
上記の凹部22Aの凹部周縁の縦渦流の入口側がFIG.1〜
FIG.3に示したように、矢印で示した範囲において傾斜
部としての緩やかな丸み形状M1に形成され、又上記凹部
周縁の縦渦流の出口側になる***部22Bの排気開口25A側
の斜面と凹部22Aの内面とが交わる角部が鋭く尖った矢
印で示した範囲のエッジ形状M2に形成されている。
これにより、凹部22Aの縦渦流の入口側の角部は、縦
渦流の出口側の角部よりも鋭く形成されることとなる。
また、FIG.5に示すように、ピストン22の頂面の***
部22Bと燃焼室27の上部の排気開口25A側との間には、ス
キッシュエリア22Cが形成されている。
これにより、FIG.1,FIG.2及びFIG.5に示すように、吸
気ポート24から流入した吸気流はシリンダ23Aの下方に
位置するピストン22に向かって流れた後、ピストン22の
凹部22Aで、凹部22Aの縦渦流の入口側の丸み形状M1側か
ら進入し凹部22Aの内面に沿って案内されて、縦渦流の
出口側の鋭く尖ったエッジ形状M2により、縦渦流が効果
的に剥離され上向きに流れていき、縦渦流である逆タン
ブル流TFを形成する。
従って、燃焼室27内では、吸気流は、この凹部22Aに
沿って逆タンブル流TFの形成を促進するようになってい
る。
そしてインジェクタ28は、所定の噴射タイミングにお
いて、所定量の燃料が噴射されるように、図示しないコ
ントローラにより制御される。
尚、このような内燃機関は、例えば、４サイクルエン
ジンの場合には、FIG.6に示すように、TDC（Top Dead
Centerの量）の０゜前より吸気弁を開き、吸気行程に
入るとともにTDCの０゜経過後に排気弁を閉じ、前回よ
りの排気行程を完了させる。この後、クランク角で180
゜までピストン22は降下し、この間、FIG.1,FIG.5に示
すように、逆タンブル流TFが生成され、この逆タンブル
流TF中にインジェクタ28より、吸気行程、或いは圧縮行
程後期のような所定の噴射タイミングで燃料が噴射され
る。
この後、TDC360゜前の所定点火時期に達すると図示し
ない点火回路が駆動され点火プラグ30の点火処理（FIG.
6中に△印で示した）に入る。この点火処理によって、
燃料噴霧が着火燃焼されて燃焼室27内の筒内圧が上昇
し、ピストン22を押し下げ出力を発生し、燃焼行程をク
ランク角で540゜、即ち、BDC（Bottom Dead Centerの
略）近くまで行なう。
またクランク角480゜近傍では排気弁を開き、クラン
ク角が720゜経過するまで排気行程を継続し、次回の吸
気行程のための吸気弁の開弁処理を行ない、４サイクル
を完了する。
この４サイクルエンジンのインジェクタ28の噴射タイ
ミングは、その一例をFIG.6に示すように、機関が高負
荷域、及び高回転域では、吸入行程の早期の所定噴射時
期PHに噴射駆動し、低負荷低回転域では、圧縮行程後期
の所定噴射時期PLに噴射駆動するように制御される。
この際に、高負荷域及び高回転時には、燃料と逆タン
ブル流TFとをなす空気との混合を早期に開始すること、
および圧縮行程の後期にタンブル流の崩壊により混合気
の攪拌が強化されることによって、燃料混合の均質化を
促進し、なめらかな急速燃焼の実現を図ることができ
る。
他方、低負荷低回転時には圧縮行程の後期のように燃
料噴射を遅らせて、コンパクト燃焼室27Aの生成を待
ち、ここで点火プラグ30廻りに案内されるように凹部22
Aに向けて燃焼噴射を行なうため、点火プラグ30廻りに
リッチな混合気の逆タンブル流が形成され層状燃焼によ
る安定した着火性を十分確保することができる。
以上、４サイクルのガソリンエンジンについて説明し
たが、これに代えて、２サイクルのガソリンエンジンに
本発明を適用してもよい。
この場合、そのエンジンの本体の構成としては、上述
と同様のものが使用可能である。
そして、２サイクルエンジンの場合には、FIG.7に示
すように、TDCの０゜より前回の燃焼行程を行ない、ク
ランク角で90゜近傍で、図示しない排気弁を開き、排気
行程に入り、更に、クランク角120゜近くに達すると図
示しない吸気弁を開き、吸気（排気）行程にも入る。
そして、BDC経過後、クランク角230゜手前近傍で排気
弁を閉じ、さらにクランク角270゜手前近傍で吸気弁を
閉じ、圧縮行程に入る。そして、吸気行程、或いは圧縮
行程の所定の噴射タイミングで燃料を噴射すべく、イン
ジェクタ28が駆動される。
そして、TDC前の所定点火時期に達すると、図示しな
い点火回路が駆動され点火プラグ30の点火処理（FIG.7
中、△印で示した）に入る。この点火処理によって燃料
噴霧が着火燃焼されて燃焼室27の筒内圧が上昇し、ピス
トン22を押し下げ、出力を発生する。
ここで、インジェクタ28は、例えば、機関が高負荷
時、及び高回転時には所定噴射時間PHだけ噴射駆動し、
低負荷低回転時には所定噴射時間PHだけ噴射駆動するよ
うに制御される。
これによって、高負荷時、及び高回転時には、燃料と
縦渦流である逆タンブル流TFをなす空気との混合を開始
すること、および圧縮行程の後期にタンブル流の崩壊に
より混合気の攪拌が強化されることによって、燃料混合
の均質化を促進し、なめらかな急速燃焼の実現を図るこ
とができる。
他方、低負荷低回転時には燃料噴射を遅らせて、コン
パクト燃焼室27Aの生成を待ち、ここで点火プラグ30廻
りに案内されるように凹部22Aに向けて燃料噴射を行な
う。これにより、点火プラグ30廻りにリッチな混合気の
逆タンブル流が形成され層状燃焼により着火性を十分に
確保することができる。
本発明の第１実施例としての筒内噴射型内燃機関の燃
焼室構造は、上述のように構成されているので、エンジ
ンの吸気行程においては、吸気流は各吸気ポート24から
吸気開口24Aを通じて燃焼室27内に流入する。
そして、インジェクタ28は、噴射孔28Aが燃焼室27に
臨んで設けられ、又、図示しないコントローラにより制
御されているので、燃料が適切なタイミングで噴射さ
れ、噴射されるタイミングに応じて、それぞれ吸気され
た空気と混合して層状の混合気、又は均質な混合気が生
成される。
そして、燃焼室27の上方から下方に向かって流入した
縦渦流は、ピストン22の頂面及びこの凹部22Aの入口側
の緩やかな丸み形状M1より凹部22Aの内面に進入し、凹
部22A部の内面の湾曲面に沿って流れ、***部22Bの斜面
の角部が鋭く尖ったエッジ形状M2によって***部22Bよ
り効果的に剥離し燃焼室27の上方に向きを変えた縦渦流
となる。
つまり、吸気開口24Aは仮想平面40によって仕切られ
たシリンダヘッド21の一方の側に設けられて、凹部22A
は、この吸気開口24Aの下方に吸気開口24Aと対向するよ
うに設けられているので、吸気流は、凹部22Aの吸気開
口24A側のシリンダ23Aの壁面側に流れ込みながら、凹部
22Aの曲面に案内されて、凹部22Aの湾曲面に沿ってシリ
ンダヘッド下面21Aの中央部付近へ向かう上向きの流れ
となる。
更に、この吸気の縦渦流は、シリンダヘッド下面21A
がペントルーフ形状となっているため、再度吸気開口24
A側のシリンダ23Aの壁面側に流れ込みながら凹部22Aに
向かい強い逆タンブル流TFが形成される。
又、この時、吸気ポート24が仮想平面40の一側のシリ
ンダヘッド21内に、この仮想平面40に沿って上下方向に
延びているため、吸気ポート24から燃焼室27内に流入す
る吸気流が、吸気開口24A側のシリンダ壁面23Aに沿って
下方に流入し易くなると共に、下方（ピストン22の方
向）に向かう強い吸気流として導入し、強い縦渦流の形
成を容易にしている。
そして、凹部22Aの少なくとも縦渦流の入口側が緩や
かな丸み形状M1をなすと共に、少なくとも縦渦流の出口
側が鋭く尖ったエッジ形状M2に形成されている。
この結果、この縦渦流の出口側がエッジ形状M2に形成
されていることにより、同吸気流を凹部22Aから容易に
剥離させ凹部22A内の湾曲面に沿って吸気流を反転させ
ることで流速を強化せしめて圧縮行程後期まで逆タンブ
ル流を維持することができる。
このため、例えば低負荷低回転時に、圧縮行程の後期
に形成されるコンパクト燃焼室27A内に燃料が点火プラ
グ30に向かうように凹部22A内に供給されると、スキッ
シュエリア22C内への燃料の流れ混みを極力抑えなが
ら、燃料噴霧が凹部22A内の点火プラグ30廻りに比較的
リッチな混合気の逆タンブル流として滞留するととも
に、点火プラグ30から離れた超希薄混合気の逆タンブル
流による層状逆タンブル流を形成し層状燃焼を行うこと
により全体として希薄な混合気であるにもかかわらず、
安定した燃焼が得られ、燃費率を向上することができ
る。
従って、燃料噴霧がスキッシュエリア22C側に流れて
未燃ガスとして排出され、そのために燃費率が低下した
り、又排ガスが悪化する等の不具合を未然に防止でき
る。
又、縦渦流の入口側が、緩やかな丸み形状M1に形成さ
れていることにより、少なくとも縦渦流の入口側の開口
縁部の角部に対して燃焼熱が集中的に作用せずヒートポ
イントが発生せず、さらに角部を緩やかな丸み形状とす
ることでピストン頂面の表面積も減少できるため、上記
不具合となっていた熱損失を減少させて、エンジンの高
出力化を図ることが可能となる。
又、上記実施例において、FIG.8（Ａ）に示したよう
に傾斜部として緩やかな丸み形状M1に形成した構成につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、例え
ば、ピストン22の頂面と凹部22Aの内面とが交わる角部
を直線状に傾斜する傾斜面となるように、FIG.8（Ｂ）
に示したように平面状に切り取って面取りを行い単一の
傾斜面としたり、この傾斜部を縦渦流の流入方向に複数
の傾斜面としたり、また傾斜面と丸み形状を組み合わせ
る等、ヒートポイントとなる凹部22Aの縦渦流の入口側
の角部を取り除きピストン22の頂面の表面積を減少させ
る形状であれば、上記実施例と同様の作用効果を奏する
ものである。
又、上記実施例の図面においては、傾斜部として緩や
かな丸み形状M1の上記凹部周縁の入口側の上記内燃機関
のクランクシャフト軸線方向の両端部に向かうに従っ
て、その大きさが漸減するように形成したが、緩やかな
丸み形状M1の全体を同一の形状としても良く、この場合
にも、上記実施例と同様の作用効果を奏するものであ
る。
FIG.9は、本発明の第１実施例の凹部22Aの構造の変形
例を示すもので、縦渦流の出口側の形状が仮想平面40と
略平行になるように形成されている。
この場合には、凹部22Aの内面が平面と曲面とからな
るとともに、その接合部が滑らかに連続するような複合
曲率面として構成されている。
そして第１実施例と同様に凹部22Aの周縁角部を、縦
渦流の入口側において緩やかな丸み形状M1として形成す
ると共に、縦渦流の出口側において、ペントルーフ形状
***部22Bの稜線を越えた排気側斜面上面と凹部22Aの内
面とが交わる角部が鋭く尖ったエッジ形状M2に形成され
ていることによって、第１実施例と同様の作用効果を奏
する。
次に、本発明の第２実施例についてFIG.10,FIG.11を
用いて説明する。
上記第１実施例と実質的に同一部位には同一符号を付
して説明する。
FIG.10はピストン上部の凹部形状を示す説明図であ
り、凹部22Aに設けられた緩やかな丸み形状M1は、その
両端が縦渦流の出口側のエッジ形状M2まで延びると共
に、同丸み形状M1から縦渦流の出口側のエッジ形状M2に
向かって丸み形状の大きさが漸減する漸減部M3,M4を有
するように、形成されているものである。
この漸減部M3,M4は縦渦流の入口側から縦渦流の出口
側に向かって丸み形状の大きさが漸減するように形成さ
れているので、凹部22Aの周縁角部に発生するヒートポ
イントとなる部分が大幅に減少できるため、熱損失を改
善して出力向上が図れる。
また、凹部22Aの縦渦流の出口側には、第１実施例同
様の鋭く尖ったエッジ形状M2を成すように形成されてい
るため、縦渦流の剥離作用が確保でき、コンパクト燃焼
室27Aで逆タンブル流が維持され層状燃焼による安定し
た希薄燃焼が得られる。
FIG.11は、本発明の第２実施例の凹部22Aの構造変形
例を示すもので、縦渦流の出口側の形状が仮想平面40と
略平行になるように凹部22Aの内面が複合曲率面として
構成されている。そして***部22Bの稜線と略平行の縦
渦流の出口側である排気開口25A側の排気弁側傾斜上面
に鋭く尖ったエッジ形状M2に形成されると共に、縦渦流
の入口側に設けられた緩やかな丸み形状M1が、同丸み形
状M1から***部22Bの稜線を越えてエッジ形状M2の上記
両端に向かって漸減する漸減部M3,M4を有するように、
形成されているものである。
又、凹部22Aの周縁角部を、縦渦流の入口側におい
て、緩やかな丸み形状M1として形成し、且つエッジ形状
M2に向かって丸み形状が漸減する漸減部M3,M4を有する
ように形成すると共に、縦渦流の出口側において、仮想
平面40と略平行な角部が鋭く尖ったエッジ形状M2に形成
されていることによって、第２実施例と同様の作用効果
を奏する。
そして、第２実施例においても、第１実施例と同様
に、傾斜部として緩やかな丸み形状M1に形成した構成に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、単
一の傾斜面としたり、この傾斜部を縦渦流の流入方向に
複数の傾斜面としたり、また傾斜面と丸み形状を組み合
わせる等、ヒートポイントとなる凹部22Aの縦渦流の入
口側の角部を取り除きピストン22の頂面の表面積を減少
させる形状としても良い。
又、傾斜部として緩やかな丸み形状M1の両端部に向か
うに従ってその大きさが漸減するように形成したが、緩
やかな丸み形状M1の全体を同一形状としてもよく、これ
らの場合にも、上記第２実施例と同様の作用効果を奏す
るものである。
又、FIG.12,FIG.13（Ａ）,FIG.13（Ｂ）,FIG.13
（Ｃ）は、本発明の内燃機関、及び本発明の研究段階で
提案された構造について、以下に示すような条件で運転
した場合の比較した試験結果を示すものである。
FIG.12は、エッジ削除によるスロットル弁全開特性を
示すものであり、内燃機関をスロットル弁の全開状態で
理論空燃比よりもややリッチな所定の空燃比となるよう
に吸入空気の増加に伴い燃料量を調整すると共に、吸気
行程中に燃料噴射を行うような条件で運転した場合のそ
れぞれのトルクを示すものである。
即ち、FIG.12の□印は、本発明の一実施例としての構
造を示すピストン（ｂ）のものであり、ピストン頂面の
凹部の縦渦流の入口側に緩やかな丸み形状M1、入口側と
出口側の間の縦渦流に沿う側に丸み形状が漸減する上記
漸減部M3,M4、及び縦渦の出口側に上記エッジ形状M2を
有するものである。
又、FIG.12の○印は、ピストン（ａ）のものであり、
ピストン頂部の凹部の開口周縁に上記全周エッジを有す
るものである。
又、FIG.12の△印は、ピストン（ｃ）のものであり、
ピストン頂部の凹部の開口周縁のエッジを全周削除し丸
み形状としたものである。
この試験結果から、吸気行程に燃料を噴射するような
高負荷時には、上記凹部の角の丸み形状を有するピスト
ン（ｂ），（ｃ）は、殆ど同様のトルクが得られると共
に、上記凹部の角にエッジを有するピストン（ａ）に比
べてほぼ低回転から高回転に至る略全体的にトルクが向
上していることがわかる。
即ち、高負荷時において本発明の縦渦の出口側にエッ
ジ形状M2を有するピストンでも、周縁のエッジを全周削
除し丸み形状としたピストンと同等の出力トルク向上効
果が得られることがわかる。
又、FIG.13（Ａ）は圧縮行程噴射時の燃費特性を示す
ものであり、上記ピストン（ａ）の試験結果であり、FI
G.13（Ｂ）は本発明の一実施例に関わる上記ピストン
（ｂ）の試験結果であり、FIG.13（Ｃ）は上記ピストン
（ｃ）の試験結果である。
又、内燃機関に供給する燃料量を固定し、全体として
希薄な混合気となる領域でスロットル弁開度（供給する
空気量）を段階的に増減させて空燃比を変化させ、その
各々の空燃比において燃料噴射時期を変化させると共に
圧縮行程後期に燃料噴射を行うような条件で運転した場
合の燃費率の変化及び失火域（失火が発生する運転領
域）を示すものである。
この試験結果から、圧縮行程後期に燃料を噴射するよ
うな低負荷低回転時には、上記ピストン（ａ），（ｂ）
に示す凹部の少なくとも縦渦流の出口側にエッジ形状を
有するピストンは、殆ど同様の燃費率が得られると共
に、上記ピストン（ｃ）に示す凹部の縦渦流の出口側を
含めて全周に丸み形状を有するピストンに比べて全体に
燃費率が向上し、且つ失火域も狭い（運転条件が変化し
ても失火しにくい）ことがわかる。
即ち、低負荷低回転時において本発明の縦渦流の出口
側にエッジ形状M2を有するピストンでは、逆タンブル流
の剥離を良好とすることによりコンパクトな燃焼室内に
逆タンブル流を維持して燃料のスキッシュエリアへの流
出を防止して凹部の開口周縁に全周エッジを有するピス
トンと殆ど同等の燃費率が得られることがわかる。尚、
失火域に関しては、上記のピストン（ｂ）はピストン
（ａ）に比べ若干失火域が広い。
以上、FIG.12,FIG.13（Ａ）,FIG.13（Ｂ）,FIG.13
（Ｃ）の試験結果から、本発明のピストン構造により、
全体として希薄な混合気を層状燃焼する際に縦渦流の剥
離を良好とし安定した状態で燃焼させ低燃費化を図ると
共に、希薄燃焼時よりもリッチな混合気（理論空燃比相
当の混合気）を燃焼した際にも、熱損失を防止して高出
力化を図ることができる。
そして、上記両実施例では、吸気通路24からの吸気流
が上記仮想平面40の一側のシリンダ壁面から他側のシリ
ンダ壁面にピストン頂部の凹部22Aで反転されて流れ
る、所謂逆タンプル流を生成する場合について説明した
が、上記吸気流がシリンダ軸線に対して角度をなして流
入し、且つ仮想平面40の一側から進入して上記他側のシ
リンダヘッド21の下面に沿って流れ、上記他側のシリン
ダ壁面から一側のシリンダ壁面にピストン頂部の凹部22
Aで反転されて流れる、所謂順タンブル流に適用して
も、上記両実施例と同様の作用効果を得ることができ
る。
言い換えれば、吸気ポートから燃焼室内に導入される
吸気流がシリンダ軸線に沿って下方に流入し、且つピス
トン頂面の凹部で反転されてシリンダ軸線に沿って上方
に流れる縦渦流を生起する、ピストン頂面の凹部に適用
しても上記両実施例と同様の作用効果を得ることができ
る。
本実施例では吸気２弁，排気２弁の４弁式内燃機関に
用いて説明しているが、本発明は４弁式内燃機関に限ら
れるものではなく、例えば、吸気２弁，排気１弁の３弁
式内燃機関やその他の種々の内燃機関にも適用すること
ができる。
産業上の利用可能性 以上のように、本発明の筒内噴射型内燃機関では、凹
部を上記ピストン上面に形成し、エンジンの燃焼室内に
導入された吸気流をシリンダヘッド下面から同ピストン
上面方向へ向かい、そして再びピストンの上面から同シ
リンダヘッドの下面方向へ向かう上記縦渦流を生成助長
すると共に、該凹部の上記縦渦流の入口側の角部が、上
記凹部の縦渦流の出口側の角部よりも鈍く形成して、燃
焼室内に強い縦渦流を形成して、リッチな混合気と超希
薄な混合気とからなる層状タンブル流による希薄燃焼で
も安定して機関を運転できるようにして低燃費化を図る
と共に、希薄燃焼時よりもリッチな混合気を燃焼した際
にも、熱損失を低減できるようになり内燃機関の高効率
及び高出力化の向上に大きく寄与しうるようになる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−10135（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−10137（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−18244（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−237822（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−224231（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−179957（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−228850（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−240047（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 23/10 F02B 23/06 F02B 17/00 F02F 3/26 F02B 31/00

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関のシリンダヘッド下面（21A）と
    シリンダ内に嵌挿されたピストン上面とで形成された燃
    焼室（27）と、 上記燃焼室（27）のシリンダヘッド下面（21A）に配設
    され吸気弁により開閉される吸気開口（24A）と、 上記燃焼室（27）のシリンダヘッド下面（21A）に配設
    され排気弁により開閉される排気開口（25A）と、 下端が上記吸気開口（24A）を介して上記燃焼室（27）
    に連通され、上記燃焼室（27）内に吸気の縦渦流を生成
    する吸気ポート（24）と、 下端が上記排気開口（25A）を介して上記燃焼室（27）
    に連通され、上記燃焼室（27）内の燃焼ガスを排出する
    排気ポート（25）と、 上記燃焼室（27）のシリンダヘッド下面（21A）に配設
    された点火プラグ（30）と、 上記燃焼室（27）内に直接燃料を噴射する燃料噴射手段
    （Ｈ）とを備え、 上記ピストン（22）は、ピストン上面に設けられ、上記
    吸気開口（24A）を介して上記燃焼室（27）に導入され
    る吸気による上記縦渦流の生成を助長する凹部（22A）
    を有し、 上記凹部（22A）は、上記凹部（22A）の内面と上記ピス
    トン（22）の上面とが交わり構成される凹部周縁を有
    し、さらに上記凹部周縁の上記縦渦流の入口側の角部
    （M1）が上記ピストン（22）の上面から上記凹部（22
    A）の内面側に傾斜し且つ上記ピストン（22）の上面と
    上記凹部（22A）の内面とを接続する傾斜部となるよう
    に形成されていることを特徴とする、筒内噴射型内燃機
    関。
  2. 【請求項２】上記凹部周縁の上記縦渦流の入口側の角部
    （M1）は、上記凹部周縁の上記縦渦流の出口側の角部
    （M2）よりも鈍く形成されていることを特徴とする、請
    求の範囲第１項記載の筒内噴射型内燃機関。
  3. 【請求項３】上記傾斜部（M1）は、上記ピストン（22）
    の上面側から上記凹部（22A）の内面側に向かって緩や
    かな丸み形状に形成されていることを特徴とする、請求
    の範囲第１項記載の筒内噴射型内燃機関。
  4. 【請求項４】上記凹部周縁の上記縦渦流の出口側は、上
    記ピストン（22）の上面と上記凹部（22A）の内面とで
    構成される角部がエッジ状（M2）に形成されていること
    を特徴とする、請求の範囲第１項記載の筒内噴射型内燃
    機関。
  5. 【請求項５】上記吸気弁が、上記燃焼室（27）の一側に
    設けられるとともに、上記凹部（22A）は少なくとも上
    記吸気弁と対向するように、上記ピストン（22）頂面の
    中央から上記一側に偏心して配置されていることを特徴
    とする、請求の範囲第１項記載の筒内噴射型内燃機関。
  6. 【請求項６】上記シリンダヘッド下面（21A）が、上記
    一側に形成された吸気弁側傾斜下面と上記他側に形成さ
    れた排気弁側傾斜下面とからなるペントルーフ形状に形
    成され、上記ピストン（22）の頂面が、上記の吸気弁側
    傾斜下面及び排気弁側傾斜下面にそれぞれ対応するよう
    に形成された吸気弁側傾斜上面及び排気弁側傾斜上面を
    有する上記ペントルーフ形状に形成されていることを特
    徴とする、請求の範囲第１項記載の筒内噴射型内燃機
    関。
  7. 【請求項７】上記凹部（22A）は、上記吸気弁側傾斜上
    面に形成され、さらにその上記縦渦流の出口側が、上記
    凹部（22）の上記縦渦流の入口側よりも高く形成される
    ことを特徴とする、請求の範囲第６項記載の筒内噴射型
    内燃機関。
  8. 【請求項８】上記凹部（22A）が、上記吸気弁側傾斜上
    面及び排気弁側傾斜上面に跨って形成されていることを
    特徴とする、請求の範囲第６項記載の筒内噴射型内燃機
    関。
  9. 【請求項９】上記吸気ポート（24）は、上記内燃機関の
    クランクシャフト軸線およびシリンダ軸線を含む仮想平
    面（40）の一側に設けられ、且つ、上記仮想平面（40）
    に沿って上記シリンダヘッド（21）内を上下方向に延び
    ることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の筒内噴射
    型内燃機関。
  10. 【請求項１０】低負荷低回転域では圧縮行程の後期に燃
    焼を噴射し、高負荷及び高回転域では吸気行程の早期か
    ら燃焼を噴射するように構成されていることを特徴とす
    る、請求項1,3,4,6,9のいずれか１項に記載の筒内噴射
    型内燃機関。
  11. 【請求項１１】上記縦渦流の出口側のエッジ形状の角部
    M2は、上記縦渦流の剥離を促進するように構成されてい
    ることを特徴とする、請求項10記載の筒内型内燃機関。
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