JP2804172B2 - 噴射した燃料の分散制御 - Google Patents

噴射した燃料の分散制御

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃エンジン、特に2ストロークエンジン
の燃焼工程に関し、更に詳細には、エンジン内での空気
/燃料調製及び燃焼室内での混合気の分散に関する。
内燃エンジンの排気ガス中の汚染物を制御する上で、
シリンダ内の希薄装入物中で燃料を有効に分散すること
が望ましい。希薄装入物は、空気、又は空気及び残留排
気ガスの混合物から成る。しかしながら、燃料を希薄装
入物中に導入することによって燃焼性装入物を調製する
際、燃料を燃焼室の点火点から遠方の部分に分配されな
いようにするのが望ましい。希薄装入物中に燃料を広く
分配すると、希薄であり従って点火及び/又は燃焼の維
持が困難な局部的な燃料装入物混合物が形成される。燃
焼性のある薄い混合物は、酸化体の濃い混合物中で燃焼
が起こる際にNOXの生成を促し、燃焼性のない薄い混合
物は、未燃焼燃料の形態の炭化水素でできたエミッショ
ンを排気ガス中に排出する。
燃焼室中での燃料の分配は、サイクル毎に送出される
燃料の量が比較的少ない、エンジンに加わる負荷が小さ
い状態では特に重要であり、従って有効に点火できる燃
焼性混合物をつくるために燃料の分配が含まれなければ
ならない。しかしながら、エンジンに加わる負荷が大き
い状態では、希薄装入物中のほぼ全ての酸化体を燃やし
尽すのが望ましい。これは、燃料を十分を酸化体に露呈
して燃焼性のある燃料装入物混合物を形成し、空気の使
用を最大にし且つエンジンに加わる負荷が大きい状態で
サイクル毎にエンジンに送出される比較的大量の燃料の
効率的な燃焼を達成するように、希薄装入物内での燃料
の分配の程度を大きくすることによって達成できる。
従来、燃料の或る程度の層状化が燃焼室中で行われる
ように、燃焼室内への進入時に装入物の運動を制御する
ことによって、予め混合された装入済のエンジン中での
燃料の分配を制御する努力を行うことが提案されてい
た。予混合装入物のこの制御は、2ストロークエンジン
では困難であった。これは、燃焼室中でのガスの運動が
複雑であるため、及びエンジンサイクルのこの部分で多
くの装入が行われ、この間に混合気が燃焼室に進入し、
この際、この装入と同時に排気ガスが燃焼室を離れるた
めである。
燃料をエンジンの燃焼室内に直接噴射すること、及び
シリンダヘッドにキャビティを設け、燃料をこのキャビ
ティ内に噴射することが、本出願人の従来の米国特許第
4,719,880号で提案されている。この従来の提案では、
燃料噴射システムは低侵入型のシステムであり、そのた
め、燃料はシリンダヘッドのキャビティ内に実質的に包
含される。
更に、シリンダヘッドのキャビティは、シリンダ内で
装入物の円運動をつくりだすように形成され、そのた
め、燃料はキャビティに侵入したとき噴射器から点火点
までの空気の運動によって運ばれる。この燃焼システム
は、点火点に供給される混合気がが容易に点火でき且つ
燃焼性のある特性を有する混合気であるように、エンジ
ンの燃焼室内での燃料の分配を制限する。
上文中で言及した米国特許で提案された燃焼システム
は、燃料供給量は比較的低い、エンジンに加わる負荷が
軽程度から中程度までの状態では、有効である。しかし
ながら、より高いエンジン負荷と合致するように燃料供
給量を増大する際には、燃料を燃焼室に亘って実質的に
全ての酸化体に或いは、少なくとも十分な酸化体に露呈
し、燃焼性の燃料装入物混合物をつくって燃料の完全燃
焼を行うように、燃焼室内での燃料の分配の程度を更に
大きくすることが必要である。この際、更に大量の燃料
を包含した容易に点火でき且つ燃焼性装入物を点火点の
周りにつくる。エンジンに大きな負荷が加わった状態で
燃料の部分を増大しないと、エンジンの実際の出力動力
が制限され、燃焼室に供給された全ての燃料の不完全燃
焼及び/又は燃焼室に亘る希薄装入物中の全ての酸化体
の不完全使用により排気ガス中の炭化水素含有率が上昇
する。
従って、本発明の目的は、排気ガスのエミッションの
レベルの制御及びエンジンの動力出力を高めるように混
合気の改善された調製及び燃焼室内での混合気の分配を
改善でき且つ制御できる内燃エンジンを提供することで
ある。
この目的に関し、シリンダの一端のシリンダヘッド
と、シリンダ内で往復動するように取付けられたピスト
ンと、シリンダヘッドのキャビティと、燃料をピストン
に向かう方向でキャビティ内に送出するためシリンダヘ
ッドのキャビティ内に配置された燃料噴射ノズルと、ノ
ズルからの燃料の送出路の線と交差するように配置され
たピストン頂部のボウルと、を有し、これによってシリ
ンダ内に噴射された燃料の少なくとも一部が大きな燃料
供給量でボウルに進入し、更に、ピストンの頂面から直
立した、ボウルの周囲の周りのリムを有する、内燃エン
ジンが提供される。
ピストンの頂部のボウルは、ボウルに進入する燃料の
少なくとも一部がボウルの底に当たって、シリンダヘッ
ドのキャビティに向かって差し向けられた路上に跳ね返
るように位置決めされ且つ形成されている。好ましく
は、ピストンのボウルはシリンダヘッドのキャビティと
全体に整合しており、更に詳細には、ボウルの軸線方向
中央線がシリンダヘッドの器に配置された噴射器から送
出された燃料の路と全体に整合する。噴射器は、好まし
くは、反射器から出た燃料が十分な距離移動して噴射時
にシリンダ内のピストンの位置と関連したボウルに進入
するように、侵入燃料スプレーをつくるような種類であ
る。
勿論、ピストンの上面にボウルを形成し、燃料を燃料
噴射器から前記ボウルに侵入する方向に差し向けること
は周知である。これは、特にディーゼルエンジン即ち圧
縮点火式エンジンで一般的に行われている。ディーゼル
エンジンよりも構造が基本的に軽量の火花点火式エンジ
ンのピストンにボウルを使用することの欠点は、ボウル
を形成するのにピストンのヘッドの厚味を大きく増加し
なければならないということである。その結果、ピスト
ンの重量が増大し、ピストンの金属の容積が増大し、こ
こに熱の形成が起こることがある。ピストンにボウルを
設けると、燃焼ガスに露呈される表面積が増加し、ボウ
ルを深くすればするほどピストン頂部の表面積及び厚み
が増大し、従って質量及び形成される熱が大きくなると
いうこともまた理解されよう。
しかしながら、ボウルが比較的薄く、かくしてピスト
ンの頂部の必要な厚味を減少する場合には、燃料の分配
を制御する上でのボウルの有効性が大きく減少してしま
う。
直立周囲リムを薄いボウルの周りに形成することによ
って、圧縮行程でピストンがシリンダヘッドに向かって
移動するとき、シリンダ内でのボウルの周囲の周りの装
入ガスの集中された上方への運動がつくられる。ボウル
の周囲の周りのこの上方への空気流により、ボウルの真
上のガス装入物内の燃料の含有が増大される。このよう
にして、燃料の分散の制御が、更に深いボウルで得られ
るのと同様に増大され、この際、ピストンの頂部に深い
ボウルを使用することによって生じる上述の欠点が回避
される。
リムの外面は、好ましくは、上方に傾いているか或い
はピストンの頂部の表面から上方に滑らかに延在するよ
うに断面が窪んでいる。リムノ外面はボウルの軸線に対
して30゜乃至50゜の角度で傾いているのがよい。便利に
は、周囲リムはボウルの全深さの大きな部分、50%また
はそれ以上、好ましくは75%以上を形成する。
ボウルは、好ましくは、シリンダの直径の0.5を越え
ない、更に詳細には、好ましくは、シリンダ直径の0.25
乃至0.35の直径を持つほぼ円形断面のボウルである。ボ
ウルの全深さはピストンの頂面から最大約6mmであり、
好ましくは、約3mmである。
ピストンの頂部のボウルは、好ましくは、ノズルから
出た燃料がボウルのベースに衝突し、シリンダヘッドの
キャビティに向かってここで跳ね返るように、ノズルが
送出する燃料の路とほぼ整合している。
シリンダヘッドのキャビティは、便利には、排気ポー
トの反対側の位置でシリンダ壁と隣接したところから全
体に直径方向に延びる形状を持っており、このキャビテ
ィは直径方向にほぼ真っ直ぐな側縁を有し、この方向で
のキャビティの長さ方向長さはシリンダの直径以下であ
り且つ好ましくは、シリンダの直径の約0.5乃至0.8であ
る。
好ましくは、シリンダヘッドのキャビティのベース
は、シリンダの直径の約0.25乃至0.55、好ましくは、0.
35以上で0.45以下の最大深さを有するキャビティを備え
た連続して滑らかな表面である。従来、キャビティの延
長方向でのキャビティの長さのキャビティの最大深さに
対する比は約1乃至3の範囲内にあり、好ましくは、2.
5以下であり且つ好ましくは約1.5である。
好ましい形態では、キャビティは、キャビティの側壁
間を延びる底面を有し、この底面はキャビティの延長方
向でほぼ連続した湾曲であり、最深部は大きく弧状にな
っており、各端の隣接した真っ直ぐな部分と滑らかに合
一しており、これらの真っ直ぐな部分はシリンダヘッド
の面まで延びている。排気ポート端のキャビティの底面
は、シリンダヘッドの面に対して急に傾いており、好ま
しくは、底面がシリンダヘッドの面と出会うシリンダの
直径方向平面とほぼ直角である。キャビティ底面の他の
ほぼ真っ直ぐな部分の傾きは急でなく、この傾きは、底
面の他端が吸気ポート上のシリンダの壁の上端の近傍で
シリンダヘッドの面と出会うことによって形成される。
キャビティの底の形状、及び特にキャビティの吸気ポ
ート端の部分と反対側のキャビティの端部のほぼ弧状の
部分が、キャビティの長さ方向に横方向の軸線を中心と
した装入物の回転即ち渦運動の形成を促す。装入物のこ
の回転即ち渦運動は、燃料供給量が低い場合に特に有利
である。これは、燃料をキャビティ内に留めて混合気の
有効な点火可能性及び燃焼性を提供するからである。
これに関し、燃料供給量が低い場合、即ちエンジンに
加わる負荷が小さい場合、燃料噴射のタイミングは通常
圧縮行程に遅れ、噴射期間の終了時近くに点火が行われ
る。更に、圧縮行程でのこの遅延期間に比較的高度の渦
がシリンダヘッドのキャビティ内につくられ、これは軽
い負荷の下で渦をなした空気内に噴射された燃料の保持
を促す。
燃料供給量が大きい、エンジンに加わる負荷が中程度
乃至高度の場合には、燃料の噴射を、低負荷で燃料供給
量が小さい場合の噴射タイミングと比べて、圧縮行程中
早期に開始するのが一般的である。かくして、シリンダ
ヘッドのキャビティが発生する渦の速度が低く、かくし
て燃料がガス装入物内に更に深く侵入し、そしてガス装
入物内に更に広範に分配される場合に燃料の噴射が行わ
れる。この燃料の広範な分配は、一般に「ノック」と呼
ぶ爆発を起こし易く及び/又は不十分なエミッション制
御を生じ易い。
頂部が平らな、又はドーム状になったピストンを使用
するエンジンでは、比較的高度の侵入スプレーについ
て、ピストンにぶつかる噴射器からの燃料はピストンの
上面を越えてシリンダ壁に向かって外方に流れる傾向を
持つ。
燃料が、点火点から遠方の領域に配置された空気と混
合しないようにするため、ピストンの頂部のボウルが燃
料の包含を補助するために設けられる。
圧縮行程中、ピストンがシリンダヘッドに向かって移
動するとき、シリンダの外側領域即ち周囲領域からシリ
ンダヘッドのギャビティに向かう空気流がつくられる。
更に、中程度乃至高度の負荷が加わった状態での燃料の
燃焼室内への噴射中、燃料はシリンダを所定距離下方に
侵入し、ピストンのボウルのベースに衝突する。ボウル
のベース上の燃料の衝突によりシリンダヘッドのキャビ
ティに向かうほぼ上方方向に燃料が跳ね返る。
燃料及び空気装入物の跳ね返り運動は、シリンダのキ
ャビティに向かうシリンダ内の装入物の全体運動と組み
合わさって、燃料の半径方向分配を減少するのを補助す
る。更に、ボウルの周囲の周りの直立リムは、ピストン
がシリンダヘッドに向かって移動するとき、リムの窪ん
だ外面が上方に差し向けられた空気流をボウルの周囲の
周りに促すため、上述の効果を高め、更に燃料の包含に
も寄与する。かくして、爆発が起こり易いシリンダの周
囲領域内への燃料の移動がほとんど無くされ、炭化水素
エミッションの大きな増大を引き起こすことのある、装
入物の嵩急冷がほとんど無くされる。
特に、ピストンのボウル及びピストンの頂部から直立
したボウルのリムは、燃料がピストンから跳ね返る領域
で空気装入物の上方への運動を強める。そのため、燃料
は高いエミッションレベルに寄与でき且つ爆発が起こる
ことのあるピストンとシリンダヘッドとの間の高圧縮領
域内に運ばれない。
添付図面に示す、本発明を組み込んだ内燃エンジンの
一つの実際の構成を参照して本発明を更に詳細に説明す
る。
図面の簡単な説明 第1図は、エンジン及びシリンダヘッドの軸線方向断
面図であり、 第2図は、シリンダヘットの下側の斜視図であり、 第3A図及び第3B図は、夫々、ピストンの平面図及び断
面図である。
実施例 添付図面を参照すると、シリンタ5は、シリンダの軸
線方向に往復動するようにシリンダ内に配置されたピス
トン6を有し、このピストンはクラックシャフト(図示
せず)に連結されている。シリンダの周壁7は、排気ポ
ート8及び二つの部分に分けられる直径方向反対側の吸
気ポート即ち移送ポート9を有する。一対の追加の移送
ポート10及び11が移送ポート9のいずれかの側にほぼ対
称に配置されている。
シリンダ5の上端は、キャヒティを有する、又はシリ
ンダ軸線20に関して偏心して配置されたキャビティ13が
形成された取外し自在のシリンダヘッド12で閉鎖されて
いる。キャビティの頂部には開口が形成され、この開口
には燃料噴射装置14が取付けられ、従来の点火プラグを
受け入れるため、孔15がキャビティの内端に設けられて
いる。ピストン6のヘッド17は僅かにドームをなしてお
り、これと向き合ったシリンダヘッド12の下面はキャビ
ティ13が設けてあることを除き、相補的な湾曲形状を備
えている。
キャヒティ13は、移送ポート9及び排気ポート8の中
心を通って延びるシリンダの軸線方向平面に関してほぼ
対称に構成されている。キャビティ13は、移送ポート9
の真上のシリンダ壁からシリンダの中心線20を所定距離
越えたところまでシリンダを横切って延びる。
上述のように、シリンダの軸線方向平面に沿ったキャ
ビティの横断面形状は、ベース24で大きく弧をなしてお
り、弧の中心線21は、移送ポート9の上のシリンダ壁よ
りもシリンダの中心線20に幾分近い。弧をなしたベース
24のシリンダ壁に近い端部は、シリンダヘッド12の下面
16まで延びるほぼ真っ直ぐな面25とシリンダ壁7のとこ
ろで合一する。面25は、シリンダ壁7からキャビティの
弧状のベース24まで上方に傾斜している。
弧状のベース24の反対端部即ち内端部は、シリンダヘ
ッド12の下面16まで延びる比較的短いほぼ垂直な面26と
合一している。面26は、シリンダ軸線に対してほぼ平行
であるため、比較的急勾配の角度で下面と出会う。キャ
ビティの向き合った側壁27及び28はほぼ平坦でシリンダ
の軸線方向平面に平行であり、これらの側壁もまたシリ
ンダヘッドの下面16と急勾配の角度で出会う。
ピストン6は、第1図でわかるように、僅かにドーム
をなした、即ち凸形状の上面即ちクラウン30を周囲に有
する。ピストンのボウル31の部分が、ピストンクラウン
30の凹みと、この凹みを包囲するリム32と、ピストンク
ラウンの直立部で形成される。ボウル31は、シリンダ及
びピストン軸線20に垂直な方向で円形の断面を有し、シ
リンダの吸気ポート即ち移送ポート9側にピストン軸線
からずれている。ボウル31をこのようにずらし配置する
ことによって、ボウルは、燃料噴射装置14が送出したと
きの燃料の通路の方向と全体に整合して配置される。
ボウルの内面33はほぼ円筒形であり、リム32の内面と
隣接している。リムの外面34は、ほぼ直角に関連したピ
ストンのクラウン30とリム32との間が滑らかに続くよう
に、ボウル31の軸線に対して内方及び上方に30゜傾いて
いる。更に、外面34の凸形状は、ピストンの圧縮行程中
のキャビティ13に向かう装入流に大きく寄与する。
従来の頂部の平らな即ち低クラウンピストンでは、ピ
ストンがシリンダヘッドに向かって移動するとき、及び
入口ポート及び排気ポートが閉まった後、装入物、主に
シリンダ内に捕捉された空気の圧縮が行われる。これに
よって、装入物はシリンダの周囲領域から内方に幾分移
動してピストンがシリンダ内で上昇するときキャビティ
13に入る。しかしながら、ピストンの頂面が連続してい
るため、或る程度の乱流がシリンダの中心部近くの空気
流中に生じる。
燃料噴射装置によりこの乱流空気内に送出される燃料
及び/又はピストンクラウンに当たって乱流空気中に跳
ね返される燃料は、乱流によりシリンダの周囲領域に向
かって搬送することができる。シリンダの周囲領域に加
わる大きな圧縮効果は、燃料/空気装入物の爆発を招き
易い。爆発は、特に、燃料の供給量が大きく、従って乱
流による周囲領域への燃料の移動の可能性が高い、エン
ジンに大きな負荷が加わっている場合に起こり易い。
ピストンにボウル31を設け、ボウルのリム32の外面を
上方に延在させることにより、ピストンがシリンダヘッ
ドに向かって移動するとき、更に整った装入空気の流れ
をつくる。シリンダの周囲領域から内方に移動する空気
は、更に滑らかで制御された方法で上向きの流れに変え
られ、これによって乱流の程度を減少させる。その結
果、上方へ移動する空気に更に大量の燃料が含まれ、そ
のためシリンダの周囲領域への燃料の移動が減少され
る。特に、燃料を大量に供給しているときには、燃料噴
射装置14がボウル31内に差し向ける燃料はボウルの底に
当たってほぼ上方に跳ね返る。この跳ね返った燃料は、
ボウルのリム32の外面からやってくる上方に移動する空
気流に同伴されてこれとともに上方へ運ばれるようにな
る。
ピストンの圧縮行程中の空気−燃料流の上述の制御
は、特に燃料の供給量が大きい場合に、爆発を減少させ
る又は無くす、及び/又はエミッションを制御するのに
大きく寄与する。
本発明を組み込んだ2ストロークエンジンの一つの特
定の実施例では、シリンダのボアは85mmであり、キャビ
ティはシリンダの中心を通る方向で52mmの長さを有し、
43mmの幅を有する。弧をなしたベース24の中心線21はシ
リンダの中心線20から12mm食い違っており、ヘッド12の
下面の平面から28mm食い違っている。弧状のベースの半
径は23mmである。
ピストン6は、シリンダの中心を通る方向で84mmの直
径又は長さを有し、ボウル31は32mmの直径又は長さを有
する。ボウルの中心線22は、ピストンの中心線から11.1
5mm食い違っている。ボウルはピストンの頂面から3mmの
深さを有し、ボウルの直立したリムはピストンの頂面か
ら3mmの高さを有し、リムの外面はピストンの頂面に対
して30゜傾いている。
第1図でわかるように、移送ポート9に続く通路30の
形体は、シリンダヘッド12に向かって上方に傾いてお
り、そのため、移送ポート9を通してシリンダに進入す
る装入物はキャビティ13内に向かって同様に上方に差し
向けられる。移送ポート10及び11は、装入物をキャビテ
ィ13に向かって上方に差し向けるように同様に形成さ
れ、装入物の流れをこれらのポート10及び11を通してキ
ャビティ13に向かって内方に差し向けるように中央移送
ポート9に向かって傾いている。
来入する装入空気の全体方向は、シリンダ壁7に隣接
した領域に進入するため、シリンダヘッドのキャビティ
13に向かって上向きである。キャビティに進入する装入
物の一部は、キャビティのベースの弧状形状によって回
転する即ち渦をなす運動に形成される。第1図でわかる
ように、シリンダの左側の側部での来入装入物の上方へ
の運動により、前の行程からの排気ガスがシリンダの右
側の側部に向かって、従って排気ポート8に向かって移
動される。更に、キャビティ13に進入する来入装入物の
円運動が排気ガスをキャビティから掃気し、排気ポート
8に向かう流れをつくりだす。
ピストンがシリンダ内でかなりの距離下方に移動して
いるときに移送ポートを通ってシリンダに入る装入物の
最初の流れがキャビティ13及びシリンダの隣接した領域
内での装入物の最初の回転運動即ち渦運動をつくりだ
す。ピストンがシリンダ内を上方に移動するに従って、
シリンダ内の空気がキャビティに向かって移動され、渦
をなす装入物中に同伴される。これは、装入物を更に小
さな容積に収縮させ、これによってキャビティ内での装
入物の回転速度を上昇させる。
内端壁の面26及びキャビティ13の向き合った側壁27及
び28の急な傾きは、回転する装入物の雲をキャビティ内
に保持するのを助ける。更に、ピストンがシリンダ内で
上昇するに従って、ピストンクラウンとシリンダヘッド
との間に捕捉された装入物は、これらの急な壁上をキャ
ビティ13に向かって及びこのキャビティ内に移動する。
装入物のこの運動は、酸化体の濃厚な雲をキャビティ内
に維持してキャビティ内での燃料の燃焼を支持するのに
寄与する。
燃料供給量が小さい場合のシリンダヘッドのキャビテ
ィ13の性質、及びその性能についての更に詳しい情報
は、米国特許第4,719,880号に記載されており、これを
参考のため本願に組み込む。
燃料軽量−噴射方法、及び燃料を計量して本明細書中
に記載してあるように作動するエンジンに噴射するのに
適した装置は、米国特許第4,693,224号に詳細に記載さ
れており、燃料計量−噴射方法及び装置についての教示
について、その開示を参考のため本願に組み込む。
本明細書中に記載した内燃のエンジンの作動及び構造
は、自動車、ボート又は飛行機のエンジンを含む、陸
上、海上又は空中で使用する乗物に含まれる、又はこれ
らの乗物用の多くの形態の2ストロークエンジンで使用
できる。特に、本明細書中に記載したエンジンは、ボー
ト、車輛又は飛行機を推進するため、これらに据付ける
のがよく、船外エンジンを含む。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダシルバ,ジョージ、マヌエル、ペレイ ラ オーストラリア連邦ウェスターンオース トラリア州、ウェスト、リーダービル、 セント、レオナーズ、アベニュ、47 (56)参考文献 特開 昭62−255520(JP,A) 実開 昭55−15393(JP,U) 実開 昭53−146804(JP,U) 実開 昭58−57528(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02F 3/26 F02F 3/24 F02F 3/28 F02B 23/08

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダと、シリンダの一端のシリンダヘ
    ッドと、シリンダ内に往復動するように取付けられたピ
    ストンと、シリンダヘッドのキャビティと、燃料をピス
    トンに向かう方向で送出するためシリンダヘッドのキャ
    ビティ内に配置された燃料噴射ノズルと、を備え、 前記ピストンはシリンダヘッドに向かって差し向けられ
    た頂面と、ピストンの頂面に設けられたボウルであって
    少なくともピストンの圧縮行程の最後の半分に亘ってノ
    ズルからの燃料の送出路に配置され、そのため燃料が流
    入するよう位置決めされたボウルと、ピストンの頂面か
    ら直立しボウルの周囲に延びるとともに、燃料噴射ノズ
    ルからの燃料流に対して対向する空気流をボウルの周囲
    に形成し、この空気流によって圧縮行程の最後の半分に
    亘って燃料を十分に囲みかつ含むよう構成されたリムと
    を有する、火花点火式内燃エンジン。
  2. 【請求項2】前記ボウルは、ピストンの圧縮行程のほぼ
    全てに亘ってボウルがノズルからの燃料の送出路に配置
    されるようにピストンに位置決めされている、請求項1
    に記載の火花点火式内燃エンジン。
  3. 【請求項3】リムの外面はピストンの頂面からリムの頂
    縁に向かって上方に延在するように形成されている、請
    求項1又は2のいずれかに記載の火花点火式内燃エンジ
    ン。
  4. 【請求項4】ボウルがほぼ円形の断面を有し、ボウルの
    軸線が燃料噴射器の軸線と実質的に整合している、請求
    項1、2、又は3のうちのいずれか1項に記載の火花点
    火式内燃エンジン。
  5. 【請求項5】前記ボウル及びリムは、連続する内周面を
    夫々有する、請求項1乃至4のうちのいずれか1項に記
    載の火花点火式内燃エンジン。
  6. 【請求項6】リムの外周面は中窪の外形を有する、請求
    項1乃至5のうちのいずれか1項に記載の火花点火式内
    燃エンジン。
  7. 【請求項7】リムの外周面はボウルの軸線に対して約45
    ゜の角度で上方及び内方に傾斜している、請求項1乃至
    5のうちのいずれか1項に記載の火花点火式内燃エンジ
    ン。
  8. 【請求項8】リムの外周面はボウルの軸線に対して30゜
    乃至50゜の角度で上方及び内方に傾斜している、請求項
    1乃至5のうちのいずれか1項に記載の火花点火式内燃
    エンジン。
  9. 【請求項9】ボウル及びリムは約5mm乃至8mmの全深さを
    有する、請求項1乃至8のうちのいずれか1項に記載の
    火花点火式内燃エンジン。
  10. 【請求項10】ピストンのボウルの深さはボウル及びリ
    ムの全深さの約半分である、請求項1乃至9のうちのい
    ずれか1項に記載の火花点火式内燃エンジン。
  11. 【請求項11】シリンダ壁に吸気ポート及び排気ポート
    を有する2行程サイクルを構成し、少なくとも一つの吸
    気ポートが排気ポートに対してシリンダのほぼ反対側の
    位置にあり、シリンダヘッドのキャビティが排気ポート
    と反対側の位置においてシリンダ壁に隣接して全体に直
    径方向に延び、前記キャビティは前記直径方向にほぼ真
    っ直ぐな側縁を有し、キャビティの前記方向の長さはシ
    リンダの直径以下である、請求項1乃至10のうちのいず
    れか1項に記載の火花点火式内燃エンジン。
  12. 【請求項12】ピストンのボウルはシリンダヘッドのキ
    ャビティの直径方向でシリンダの軸線に関してずれてお
    り、ボウルがキャビティに対して全体に整合している、
    請求項11に記載の火花点火式内燃エンジン。
  13. 【請求項13】キャビティの長さ方向長さはシリンダの
    直径の0.5乃至0.8である、請求項11又は12のいずれかに
    記載の火花点火式内燃エンジン。
  14. 【請求項14】キャビティのほぼ真っ直ぐな側縁は、シ
    リンダの直径の0.35乃至0.65の距離間隔だけ隔てられて
    いる、請求項11、12、又は13のうちのいずれか1項に記
    載の火花点火式内燃エンジン。
  15. 【請求項15】キャビティは、前記ほぼ真っ直ぐな側縁
    を形成して伸びるほぼ平行な対向する側壁を有する、請
    求項11乃至14のうちのいずれか1項に記載の火花点火式
    内燃エンジン。
  16. 【請求項16】長手方向でのキャビティ長さのキャビテ
    ィの最大深さに対する比は、1乃至3である、請求項11
    乃至15のうちのいずれか1項に記載の火花点火式内燃エ
    ンジン。
  17. 【請求項17】キャビティの最大深さはシリンダの直径
    の0.35乃至0.45である、請求項11乃至16のうちのいずれ
    か1項に記載の火花点火式内燃エンジン。
  18. 【請求項18】シリンダヘッドのキャビティがシリンダ
    壁に隣接した一端から最大深さの箇所まで深さを漸次増
    大し、その後、キャビティの他端に向かって深さを漸次
    減少し、これによって、キャビティの外面がピストンに
    対して全体に中窪の表面を提供し、これがキャビティに
    進入するガスを前記一端で誘導し、ガスがキャビティに
    入る際にキャビティの長さ方向に対して横方向の軸線を
    中心とした回転運動をつくり、これによって、ガスは、
    キャビティを離れる際にキャビティの前記一端に向かっ
    て移動することを誘導される、請求項1乃至17のうちの
    いずれか1項に記載の火花点火式内燃エンジン。
  19. 【請求項19】キャビティの最大深さの位置は前記シリ
    ンダ壁からシリンダ直径の0.25乃至0.5の距離だけ間隔
    を隔てられ、前記最大深さは、ピストンに向かうシリン
    ダヘッドの面の直径方向平面から計測して0.25乃至位0.
    55である、請求項18に記載の火花点火式内燃エンジン。
  20. 【請求項20】前記ボウルは噴射燃料の方向と略反対方
    向に沿って燃料を分散させるための平坦底面を有し、ピ
    ストンの頂面を形成する直立リムは燃料流に対して対向
    する空気流をボウルの周囲に形成し、これによって圧縮
    行程の最後の半分に亘って反対方向に流れる燃料を十分
    に囲みかつ含む、請求項1乃至19のうちいずれか1項に
    記載の火花点火式内燃エンジン。
  21. 【請求項21】ボウルは部分的にピストンの頂面によっ
    て形成され、かつ部分的にリムによって形成される、請
    求項1記載の火花点火式内燃エンジン。
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