发动机燃烧室结构

申请号 CN201610001690.1 申请日 2016-01-05 公开(公告)号 CN105781712A 公开(公告)日 2016-07-20
申请人 马自达汽车株式会社; 发明人 内田健儿; 藤川龙也; 山川正尚; 浅地大介; 长津和弘; 神长隆史; 宫本亨; 养祖隆; 阿部博听;
摘要 本 发明 提供通过形成为确保 燃烧室 内的挤流区域的平衡的结构,能够使燃烧室内的混合气适当地均匀化的 发动机 的燃烧室结构。根据本发明的发动机的燃烧室结构,具有:形成有腔室(11)的 活塞 (10);和形成为能够形成 屋脊 形状的燃烧室的结构的 汽缸盖 (30);在活塞(10)的上部具有围绕腔室(11)的外侧的环状部(13);该环状部(13)具有位于屋脊棱线(Y)的下方的第一活塞上表面部(10A)、和位于与屋脊棱线(Y) 正交 的线(X)的下方的 第二活塞 上表面部(10B);并且形成为由第一活塞上表面部(10A)形成的挤流区域(SA1)与由第二活塞上表面部(10B)形成的挤流区域(SA3)的容积比为规定值以下的结构。
权利要求

1.一种发动机燃烧室结构,其特征在于,
是在规定的运行区域,在从压缩行程后半期至膨胀行程前半期的期间向汽缸内喷射燃料,并且在压缩上死点后执行点火的发动机的燃烧室结构,具有:
在上表面的中央部形成有向下方凹入的腔室的活塞;和
形成为能够形成屋脊形状的燃烧室的结构,并在与所述活塞的中央部相对应的位置上配置有燃料喷射,且在夹着所述屋脊形状的棱线的两侧分别配置有两个进气和两个排气门的汽缸盖
在所述活塞的上部具有从所述腔室的外缘延伸至该活塞的上表面的外缘、且围绕所述腔室的外侧的环状部;
所述活塞的环状部具有位于所述屋脊形状的棱线的下方的部分、即第一活塞上表面部、和位于与所述屋脊形状的棱线正交且通过燃烧室的中心轴线的线的下方的部分、即第二活塞上表面部;
并且形成为如下结构:在所述活塞位于上死点时,形成于所述第一活塞上表面部和所述汽缸盖的下表面之间的空间的容积和形成于所述第二活塞上表面部和所述汽缸盖的下表面之间的空间的容积的比值为规定值以下。
2.根据权利要求1所述的发动机的燃烧室结构,其特征在于,
所述第二活塞上表面部形成为位于比所述第一活塞上表面部靠近下方的位置的结构。
3.根据权利要求2所述的发动机的燃烧室结构,其特征在于,
所述第二活塞上表面部随着所述屋脊形状的倾斜,朝着所述活塞的上表面的外缘向下倾斜。
4.根据权利要求1所述的发动机的燃烧室结构,其特征在于,
形成为如下结构:
在所述活塞位于上死点时,形成于所述第一活塞上表面部和所述汽缸盖的下表面之间的空间的容积和形成于所述第二活塞上表面部和所述汽缸盖的下表面之间的空间的容积的比值大致为1。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的发动机的燃烧室结构,其特征在于,所述第一活塞上表面部包括:
位于所述两个进气门中的一方和相邻于该进气门的排气门之间所对应的位置上的所述环状部的一部分;和
位于所述两个进气门中的另一方和相邻于该进气门的排气门之间所对应的位置上的所述环状部的一部分;
所述第二活塞上表面部包括:
位于所述两个进气门之间所对应的位置上的所述环状部的一部分;和
位于所述两个排气门之间所对应的位置上的所述环状部的一部分。
6.一种发动机的燃烧室结构,其特征在于,
是在从压缩行程后半期至膨胀行程前半期的期间向汽缸内喷射燃料,且在压缩上死点后执行点火的发动机的燃烧室结构,具有:
在上表面的中央部形成有向下方凹入的腔室的活塞;和
形成为能够形成屋脊形状的燃烧室的结构,并在与所述活塞的中央部相对应的位置上配置有燃料喷射阀,且在夹着所述屋脊形状的棱线的两侧分别配置有两个进气门和两个排气门的所述汽缸盖;
在所述活塞的上部具有从所述腔室的外缘延伸至该活塞的上表面的外缘、且围绕所述腔室的外侧的环状部;
所述活塞的环状部具有位于所述屋脊形状的棱线的下方的部分、即第一活塞上表面部、和位于与所述屋脊形状的棱线正交且通过燃烧室的中心轴线的线的下方的部分、即第二活塞上表面部;
所述第二活塞上表面部形成为位于比所述第一活塞上表面部靠近下方的位置的结构。

说明书全文

发动机燃烧室结构

技术领域

[0001] 本发明涉及发动机的燃烧室结构,尤其涉及在规定的运行区域,在从压缩行程后半期至膨胀行程前半期的期间向汽缸内喷射燃料,并且在压缩上死点后执行点火的发动机的燃烧室结构。

背景技术

[0002] 一般而言,在使用汽油或者以汽油为主成分的燃料的发动机中,广泛采用通过火花塞进行点火的火花点火方式。另一方面,最近,从谋求燃料消耗量的改善的观点等考虑,正在开发将高压缩比(例如17以上)作为发动机的几何压缩比而进行应用,在使用汽油或以汽油为主成分的燃料的同时,在规定的运行区域执行压缩自动点火(具体而言是被称为HCCI(homogeneous-charge compression ignition;均质充量压缩点火燃烧)的预混合压缩自动点火)的技术。
[0003] 执行这样的压缩自动点火的发动机的燃烧室结构例如被专利文献1公开。专利文献1公开了使应用于高压比发动机中的燃烧室结构形成为对形成于活塞上表面的中央部的腔室内部充分进行扫气的结构,从而谋求填充效率的改善的技术。
[0004] 现有技术文献:专利文献:
专利文献1:日本特开2014-43782号公报

发明内容

[0005] 在执行压缩自动点火的发动机中,在规定的运行区域(例如低旋转·高负荷域)中,在从压缩行程后半期至膨胀行程前半期的期间喷射燃料并执行点火,但是在该情况下,从燃料喷射至点火的时间较短,因此难以使混合气在燃烧室内均匀地扩散。因此,在燃烧室内产生混合气较浓的部分和较稀的部分,从而含有燃料的混合气在未燃烧的情况下被排出,或者在应燃烧的正时之后发生燃烧(后燃烧),导致燃料消耗量恶化。又,产生烟气,从而还使排放性恶化。
[0006] 因此,在如上所述的执行压缩自动点火的发动机中,优选的是在执行燃料喷射后,使燃烧室内的混合气迅速形成均匀的状态,换言之,优选的是能够迅速确保燃烧室内的混合气的均匀性。
[0007] 然而,以往,从进气以及排气门的配置便利性的观点等考虑,采用了汽缸盖侧的燃烧室顶部形成为人字屋顶形状(屋脊(Pent-roof)形状)的燃烧室,但是在如上所述的执行压缩自动点火的发动机中应用这样的燃烧室时,燃烧室内的混合气具有变得不均匀的倾向。其原因如下。
[0008] 在使用屋脊形状的燃烧室的发动机中,沿着构成屋脊形状的棱线(相当于位于屋脊的顶上部,且两个顶面(倾斜面)相交的线,以下适当地称为“屋脊棱线”)剖切的燃烧室的截面、与沿着和该屋脊棱线正交的线剖切的燃烧室的截面形成为不同的形状。因此,在活塞位于上死点时,在位于屋脊棱线下方的活塞上部的外缘部(表示腔室的外侧部分。以下同样如此。)和汽缸盖下表面(表示燃烧室的顶部。以下同样如此。)之间形成的空间的容积、与在位于和屋脊棱线正交的线的下方的活塞上部的外缘部和汽缸盖下表面之间形成的空间的容积不相同。另外,形成在活塞上部的外缘部和汽缸盖的下表面之间的空间通常称为“挤流区域(squish area)”。
[0009] 因此,在压缩上死点后产生、且在活塞上部的外缘部和汽缸盖的下表面之间的间隙内流入气体的逆挤流的强度根据燃烧室内的位置的不同而改变,从而在燃烧室内产生不均匀的流动。因此,在应用屋脊形状的燃烧室的发动机中,因上述产生于燃烧室内的不均匀的流动,燃烧室内的混合气具有变得不均匀的倾向。其结果是,如上所述,因未燃烧或后燃烧而导致燃料消耗量恶化,或者因烟气而导致排放性恶化。
[0010] 本发明是为了解决上述现有技术的问题而形成,其目的是通过形成为确保燃烧室内挤流区域的平衡的结构,能够使燃烧室内的混合气适当地均一化的发动机的燃烧室结构。
[0011] 为了实现上述目的,本发明是在规定的运行区域,在从压缩行程后半期至膨胀行程前半期的期间向汽缸内喷射燃料,并且在压缩上死点后执行点火的发动机的燃烧室结构,具有:在上表面的中央部形成有向下方凹入的腔室的活塞;和形成为能够形成屋脊形状的燃烧室的结构,并在与活塞的中央部相对应的位置上配置有燃料喷射,且在夹着屋脊形状的棱线的两侧分别配置有两个进气门和两个排气门的汽缸盖;在活塞的上部具有从腔室的外缘延伸至该活塞的上表面的外缘,且围绕该腔室的外侧的环状部;活塞的环状部具有位于屋脊形状的棱线的下方的部分、即第一活塞上表面部、和位于与屋脊形状的棱线正交且通过燃烧室的中心轴线的线的下方的部分、即第二活塞上表面部;并且形成为如下结构:在活塞位于上死点时,形成于第一活塞上表面部和汽缸盖的下表面之间的空间的容积和形成于第二活塞上表面部和汽缸盖的下表面之间的空间的容积的比值为规定值以下;在形成为这样的结构的本发明中,形成有如下结构:在活塞位于上死点时,形成于第一活塞上表面部和汽缸盖的下表面之间的空间的容积和形成于第二活塞上表面部和汽缸盖的下表面之间的空间的容积的比值为规定值以下,其中,该第一活塞上表面部位于屋脊形状的棱线的下方,该第二活塞上表面部位于与屋脊形状的棱线正交且通过燃烧室的中心轴线(对应于汽缸的中心轴线)的线的下方,因此能够确保燃烧室整体内的挤流区域的大小的平衡,能够对发生于燃烧室内的逆挤流的强弱适当地进行缓和。其结果是,在执行燃料喷射后,能够迅速地制造出燃烧室内的混合气大致均匀的状态,换言之能够迅速地确保燃烧室内的混合气的均匀性。因此,能够改善因未燃烧或后燃烧等而引起的燃料消耗量的恶化、或者烟气引起的排放性的恶化。
[0012] 在本发明中,优选的是第二活塞上表面部形成为位于比第一活塞上表面部靠近下方的位置的结构;根据形成为这样的结构的本发明,在使第二活塞上表面部形成为位于比第一活塞上表面部靠近下方的位置的结构时,能够增大由第二活塞上表面部形成的挤流区域的容积,使其接近由第一活塞上表面部形成的挤流区域的容积。或者,在使第一活塞上表面部形成为位于比第二活塞上表面部靠近上方的位置的结构时,能够减小由第一活塞上表面部形成的挤流区域的容积,使其接近由第二活塞上表面部形成的挤流区域的容积。由上所述,能够使由第一活塞上表面部形成的挤流区域的容积和由第二活塞上表面部形成的挤流区域的容积的比值适当地达到规定值以下。
[0013] 在本发明中,优选的是第二活塞上表面部随着屋脊形状的倾斜,朝着活塞的上表面的外缘向下倾斜;根据形成为这样的结构的本发明,第二活塞上表面部随着屋脊形状的倾斜,朝着活塞上表面的外缘向下倾斜,因此能够适当地维持腔室的形状等,且能够适当地增大由第二活塞上表面部形成的挤流区域的容积,使其接近由第一活塞上表面部形成的挤流区域的容积。
[0014] 在本发明中,优选的是形成为如下结构:在活塞位于上死点时,形成于第一活塞上表面部和汽缸盖的下表面之间的空间的容积和形成于第二活塞上表面部和汽缸盖的下表面之间的空间的容积的比值大致为1;根据形成为这样的结构的本发明,通过形成为由第一活塞上表面部形成的挤流区域的容积和由第二活塞上表面部形成的挤流区域的容积的比值大致为1的结构,即、使由第二活塞上表面部形成的挤流区域的容积和由第一活塞上表面部形成的挤流区域的容积大致相等,因此能够在燃烧室内可靠地发生均匀的逆挤流。
[0015] 在本发明的优选的示例中,也可以是第一活塞上表面部包括位于两个进气门中的一方和相邻于该进气门的排气门之间所对应的位置上的环状部的一部分、和位于两个进气门中的另一方和相邻于该进气门的排气门之间所对应的位置上的环状部的一部分;第二活塞上表面部包括位于两个进气门之间所对应的位置上的环状部的一部分、和位于两个排气门之间所对应的位置上的环状部的一部分。
[0016] 从另一观点考虑,本发明是在从压缩行程后半期至膨胀行程前半期的期间向汽缸内喷射燃料,且在压缩上死点后执行点火的发动机的燃烧室结构,具有:在上表面的中央部形成有向下方凹入的腔室的活塞;和形成为能够形成屋脊形状的燃烧室的结构,并在与活塞的中央部相对应的位置上配置有燃料喷射阀,且在夹着屋脊形状的棱线的两侧分别配置有两个进气门和两个排气门的汽缸盖;在活塞的上部具有从腔室的外缘延伸至该活塞的上表面的外缘、且围绕该腔室的外侧的环状部;活塞的环状部具有位于屋脊形状的棱线的下方的部分、即第一活塞上表面部、和位于与屋脊形状的棱线正交且通过燃烧室的中心轴线的线的下方的部分、即第二活塞上表面部;第二活塞上表面部形成为位于比第一活塞上表面部靠近下方的位置的结构;根据形成为这样的结构的本发明,也能够确保在燃烧室整体内的挤流区域的大小的平衡,且能够在燃烧室内发生大致均匀的逆挤流。
[0017] 根据本发明的发动机的燃烧室结构,通过形成为确保燃烧室内的挤流区域的平衡的结构,可以使燃烧室内的混合气适当地均匀化,可以改善燃料消耗量或排放性的恶化等。附图说明
[0018] 图1是从汽缸轴线方向的上方观察应用了根据本发明实施形态的发动机的燃烧室结构的一个汽缸的概略俯视图;图2是从汽缸轴线方向的上方观察根据本发明实施形态的活塞的俯视图;
图3是沿着图1中的III-III观察的根据本发明实施形态的活塞以及汽缸盖等的局部剖视图;
图4是沿着图1中的IV-IV观察的根据比较例的活塞以及汽缸盖等的局部剖视图;
图5是与图2相同的图,且是关于比较例中的问题的说明图;
图6是沿着图1中的VI-VI观察的根据本发明实施形态的活塞以及汽缸盖等的局部剖视图;
符号说明:
1A、1B      进气门;
2A、2B      排气门;
3           燃料喷射阀;
4A          第一火花塞;
4B          第二火花塞;
10          活塞;
10A1、10A2   第一活塞上表面部;
10B1、10B2   第二活塞上表面部;
11            腔室;
13            环状部;
15A、15B、16A、16B   气门座;
30             汽缸盖;
Y            屋脊棱线;
SA1          挤流区域。

具体实施方式

[0019] 以下,参照附图说明根据本发明的实施形态的发动机的燃烧室结构。
[0020] 在这里,在说明本发明的实施形态的内容之前,简单说明根据本发明的实施形态的发动机的基本结构。根据本发明的实施形态的发动机例如以几何压缩比14以上(优选的是17~18)这样的高压缩比运行,且在规定的运行区域(例如低旋转·高负荷域),在从压缩行程后半期至膨胀行程前半期的期间喷射(延迟喷射)燃料,并且在压缩上死点后执行点火。又,根据本发明的实施形态的发动机在规定的低负荷区域,执行被称为HCCI的预混合压缩自动点火。又,在根据本发明的实施形态的发动机中应用汽缸盖侧的燃烧室顶部形成为人字屋顶形状(屋脊(pent-roof)形状)的燃烧室。
[0021] 图1是从汽缸轴线方向的上方观察应用了根据本发明实施形态的发动机的燃烧室结构的一个汽缸的概略俯视图。在图1中,符号Z表示在垂直于纸面的方向上延伸的汽缸轴线,符号Y表示在纸面上下方向上延伸且构成燃烧室的屋脊形状的棱线(屋脊棱线)。该屋脊棱线Y对应于曲轴轴线。又,符号X表示通过燃烧室的中心、即通过汽缸的中心轴线且与屋脊棱线Y正交的线。
[0022] 如图1所示,在一个汽缸(cylinder)中,在隔着屋脊棱线Y的一方侧(图中左侧)的区域配设有两个进气门1A、1B。该两个进气门1A、1B在屋脊棱线Y方向上排列配设。图1中的符号5表示由进气门1A、1B进行开闭的进气道。另外,以下,在无区别使用两个进气门1A、1B的情况下,简单记载为“进气门1”。
[0023] 又,在一个汽缸(cylinder)中,在隔着屋脊棱线Y的另一方侧(图中右侧)的区域配设有两个排气门2A、2B。两个排气门2A、2B在屋脊棱线Y方向上排列配设。图1中的符号6表示由排气门2A、2B进行开闭的排气道。另外,以下,在无区别使用两个排气门2A、2B的情况下,简单记载为“排气门2”。
[0024] 又,在汽缸轴线Z上配设有一个燃料喷射阀3。除此以外,在进气门1A和进气门1B之间配设有第一火花塞4A,在排气门2A和排气门2B之间配设有第二火花塞4B。另外,以下,在第一火花塞4A以及第二火花塞4B这两者无区别使用的情况下,简单记载为“火花塞4”。
[0025] 图2是从汽缸轴线方向的上方观察根据本发明实施形态的活塞的俯视图。
[0026] 如图2所示,在活塞10的上表面的中央部形成有向下方凹入的腔室11。腔室11在从汽缸轴线Z方向上观察时形成为圆形,在其中央部形成有山形的突起部11a。又,在腔室11的两端连接有两个凹部12A、12B。在腔室11的突起部11a的正上方配置有燃料喷射阀3,在凹部12A内配置有第一火花塞4A,在凹部12B内配置有第二火花塞4B。
[0027] 又,在活塞10的上部具有从腔室11(包括凹部12A、12B)的外缘延伸至活塞10的上表面的外缘、且包围腔室11(包括凹部12A、12B)的外侧的环状部13。在该环状部13上设置有向下方凹入例如1mm左右的四个气门座15A、15B、16A、16B。气门座15A设置在与进气门1A相对应的位置,气门座15B设置在与进气门1B相对应的位置,气门座16A设置在与排气门2A相对应的位置,气门座16B设置在与排气门2B相对应的位置上。
[0028] 此外,在环状部13上,在气门座15A和气门座16A之间以及气门座15B和气门座16B之间分别设置有第一活塞上表面部10A1、10A2,在气门座15A和气门座15B之间以及气门座16A和气门座16B之间分别设置有第二活塞上表面部10B1、10B2。具体而言,第一活塞上表面部10A1、10A2设置于与上述屋脊棱线Y(参照图1)的下方相对应的位置上,换言之,分别设置在与进气门1A、1B和排气门2A、2B之间的部分相对应的位置上。又,第二活塞上表面部10B1、
10B2设置在与正交于屋脊棱线Y且通过燃烧室的中心的线X(参照图1)的下方相对应的位置上,换言之分别设置在与两个进气门1A、1B之间以及两个排气门2A、2B之间的部分相对应的位置上。
[0029] 尽管在后文详述,但是在本实施形态中,第二活塞上表面部10B1、10B2形成为位于比第一活塞上表面部10A1、10A2靠近下方的位置的结构。具体而言,第一活塞上表面部10A1、10A2形成为平坦面的结构(参照图3),而第二活塞上表面部10B1、10B2形成为倾斜面的结构(参照图6)。
[0030] 另外,以下,在不区分第一活塞上表面部10A1、10A2时,简单记载为“第一活塞上表面部10A”,在不区分第二活塞上表面部10B1、10B2时,简单记载为“第二活塞上表面部10B”。
[0031] 图3是沿着图1中的III-III观察的根据本发明实施形态的活塞10以及汽缸盖30等的局部剖视图。换言之,是以沿着屋脊棱线Y的平面进行剖切的、活塞10以及汽缸盖30等的局部剖视图。另外,图3示出活塞10位于压缩上死点时的图。又,在图3中,对于燃料喷射阀3,示出侧面而不是截面。
[0032] 如图3所示,在本实施形态中,燃料喷射阀3使用10~12个左右的喷孔(未图示)相对于汽缸轴线Z轴对称地将燃料以扇状进行喷雾。如此一来,能够向燃烧室内均匀地喷射燃料。
[0033] 又,在图3中,标以符号SA1的区域表示形成于第一活塞上表面部10A1、10A2和燃烧室顶部、即汽缸盖30的下表面30a之间的间隙内的空间,即挤流区域。在压缩行程中活塞10上升时,发生气体从挤流区域SA1向中央流出的挤流。另一方面,在膨胀行程中活塞10下降时,发生气体流入挤流区域SA1的逆挤流。这样的挤流以及逆挤流的大小,由挤流区域SA1的容积决定。
[0034] 在图3所示的挤流区域SA1中,构成其上部的汽缸盖30的下表面30a,由大致平的屋脊棱线Y构成,因此位于比较高的位置,所以挤流区域SA1变成比较宽阔的空间。因此,在挤流区域SA1中,发生较小的挤流以及逆挤流。
[0035] 接着,参照图4说明根据比较例的由第二活塞上表面部形成的挤流区域。以下,为了方便说明,将根据比较例的活塞记载为“活塞10’”,将根据该比较例的活塞10’所具有的第二活塞上表面部记载为“第二活塞上表面部10B1’、10B2’”或者“第二活塞上表面部10B’”。根据比较例的活塞10’相当于以往使用的活塞的一种,并且除了具有第二活塞上表面部10B1’、10B2’以代替第二活塞上表面10B1、10B2以外,与根据本实施形态的活塞10相同。又,根据比较例的第二活塞上表面部10B1’、10B2’具有与第一活塞上表面部10A1、10A2相同的高度。
[0036] 图4是沿着图1中的IV-IV观察的根据比较例的活塞10’以及汽缸盖30等的局部剖视图。换言之是以沿着正交于屋脊棱线Y的线X的平面剖切的、根据比较例的活塞10’以及汽缸盖30等的局部剖视图。另外,图4示出活塞10’位于压缩上死点时的图。又,在图4中,对于燃料喷射阀3以及火花塞4,示出侧面而不是截面。
[0037] 在图4中,标以符号SA2的区域表示形成在根据比较例的第二活塞上表面部10B1’、10B2’、和汽缸盖30的下表面30a之间的间隙内的挤流区域。在图4所示的挤流区域SA2中,构成其上部的汽缸盖30的下表面30a,由屋脊形状的倾斜面(即,朝着活塞上表面的外缘向下倾斜的面)的一部分以及与该倾斜面的下端连接的大致平坦面构成,因此位于较低的位置,所以挤流区域SA2变成比较狭窄的空间。因此,在根据比较例的挤流区域SA2中,会发生比较大的挤流以及逆挤流。具体而言,发生比图3所示的挤流区域SA1大的挤流以及逆挤流。
[0038] 接着,参照图5说明上述比较例的问题点。图5是按照时间序列示出根据比较例的结构中在汽缸内发生的燃烧的形态的图,在与图2相同的图中示出从汽缸轴线方向的上方观察根据比较例的活塞10’的俯视图。另外,在根据比较例的结构中,代替第二活塞上表面部10B1、10B2而应用与第一活塞上表面部10A1、10A2相同的高度的第二活塞上表面部10B1’、10B2’。
[0039] 如图5(a)所示,首先,来自于燃料喷射阀3的喷雾沿着腔室11输送至外侧(参照箭头A11)。接着,如图5(b)所示,在进排气侧(图5(b)的左侧以及右侧)中挤流较强,因此喷雾以及混合气难以流向中心,因此在进排气侧中形成较浓部分(参照箭头A12、区域B12)。与此同时,在图5(b)的前侧以及后侧中,因屋脊形状而挤流较弱,因此与汽缸盖3碰撞的喷雾以及混合气被箭头A12所示的气流牵引,从而流向中心部B13侧(参照箭头A13)。此时,因屋脊形状而空间也较宽阔,且还能够利用中心部B13的空气,因此促进燃料与空气的均匀化。接着,如图5(c)所示,因上述箭头A12以及A13所示的气流而残留于中心部B13的空气在进排气方向上伸展(参照箭头A15、区域B15),从而形成较稀部分。其结果是,形成为较浓部分存在于四个落的混合气分布(参照区域B16)。在形成这样的混合气分布时,因未燃烧或后燃烧等而导致燃料消耗量的恶化,或者因烟气而导致排放性的恶化。
[0040] 因此,在本实施形态中,为了在燃料喷射后在燃烧室内发生均匀的逆挤流,即为了对燃烧室内发生的逆挤流的强弱进行缓和,而采用确保燃烧室内的挤流区域的平衡的结构。具体而言,在本实施形态中形成为如下结构:形成在第一活塞上表面部10A和汽缸盖30的下表面30a之间的挤流区域SA1的容积和形成在第二活塞上表面部10B和汽缸盖30的下表面30a之间的挤流区域(以下记载为“挤流区域SA3”。)的容积的比值为规定值以下。更详细而言,在本实施形态中,通过形成为使第二活塞上表面部10B位于比第一活塞上表面部10A靠近下方的位置的结构,能够增大由第二活塞上表面部10B形成的挤流区域SA3的容积,从而能够使其接近由第一活塞上表面部10A形成的挤流区域SA1的容积。如此一来,能够确保燃烧室整体中的挤流区域的大小的平衡,使得在燃烧室内发生均匀的逆挤流。
[0041] 参照图6说明根据本实施形态的由第二活塞上表面部10B形成的挤流区域SA3。图6是沿着图1中的VI-VI观察的根据本实施形态的活塞10以及汽缸盖30等的局部剖视图。换言之是以沿着正交于屋脊棱线Y的线X的平面进行剖切的、根据本实施形态的活塞10以及汽缸盖30等的局部剖视图。另外,图6示出活塞10位于压缩上死点时的图。又,在图6中,关于燃料喷射阀3以及火花塞4,图示出侧面而不是截面。
[0042] 如图6所示,在本实施形态中,第二活塞上表面部10B1、10B2朝着活塞10的上表面的外缘向下倾斜。具体而言,第二活塞上表面部10B从腔室11的外缘端朝外地向下倾斜。因此,第二活塞上表面部10B整体上位于比第一活塞上表面部10A靠近下方的位置。在一个示例中,第二活塞上表面部10B是对处于与第一活塞上表面部10A相同高度的状态的结构进行切削加工而制成的。
[0043] 又,如图6所示,通过这样的第二活塞上表面部10B,在与汽缸盖30的下表面30a之间的间隙内形成挤流区域SA3。已知该挤流区域SA3大于图4所示的挤流区域SA2。在本实施形态中,根据屋脊形状的倾斜面等构成第二活塞上表面部10B的形态(倾斜角等),使得由第一活塞上表面部10A形成的挤流区域SA1的容积和由第二活塞上表面部10B形成的挤流区域SA3的容积的比值在规定值以下。该规定值基于如下比值设定:该比值为能够适当地抑制燃料消耗量的恶化以及排放性的恶化、换言之能够得到允许的燃料消耗量以及排放性、且在燃烧室内发生因逆挤流而引起的混合气的流动的、挤流区域SA1的容积和挤流区域SA3的容积的比值。优选的是,以挤流区域SA1的容积和挤流区域SA3的容积的比值大致达到1的形式、即以挤流区域SA3的容积与挤流区域SA1的容积大致相等的形式,应用第二活塞上表面部10B的倾斜角等。
[0044] 接着,说明根据本发明的实施形态的发动机的燃烧室结构的作用效果。
[0045] 如上所述,根据本实施形态,通过形成为第二活塞上表面部10B位于比第一活塞上表面部10A靠近下方的位置的结构,以此使由第一活塞上表面部10A形成的挤流区域SA1的容积和由第二活塞上表面部10B形成的挤流区域SA3的容积的比值为规定值以下,因此能够确保燃烧室整体中的挤流区域的大小的平衡,能够对发生于燃烧室内的逆挤流的强弱适当地缓和。其结果是,在进行燃料喷射后,能够迅速地制造出燃烧室内的混合气大致均匀的状态,换言之能够迅速地确保燃烧室内的混合气的均匀性。因此,能够改善由未燃烧或后燃烧等导致的燃料消耗量的恶化、或由烟气导致排放性的恶化等。
[0046] 又,根据本实施形态,使第二活塞上表面部10B随着屋脊形状的倾斜面朝着活塞10的上表面的外缘向下倾斜,因此能够适当地确保燃烧室整体中的挤流区域的大小的平衡。
[0047] 又,根据本实施形态,如果以如下形式构成第二活塞上表面部10B:以由第一活塞上表面部10A形成的挤流区域SA1的容积和由第二活塞上表面部10B形成的挤流区域SA3的容积的比值大致达到1、即挤流区域SA3的容积与挤流区域SA1的容积大致相等的形式,则能够使均匀的逆挤流在燃烧室内可靠地发生。
[0048] 接着,说明根据本发明的实施形态的发动机的燃烧室结构的变形例。
[0049] 在上述实施形态中,使第二活塞上表面部10B形成为位于比第一活塞上表面部10A靠近下方的位置的结构,但是在其他示例中,取而代之,也可以使第一活塞上表面部10A形成为位于比第二活塞上表面部10B靠近上方的结构,换言之,也可以使第一活塞上表面部10A形成在高于第二活塞上表面部10B的位置。在该情况下,由第一活塞上表面部10A形成的挤流区域SA1的容积减小,并且接近由第二活塞上表面部10B形成的挤流区域SA3的容积,从而可以使挤流区域SA1的容积和挤流区域SA3的容积的比值为规定值以下。
[0050] 此外在其他示例中,不使第二活塞上表面部10B形成为位于比第一活塞上表面部10A靠近下方的位置的结构、或者不使第一活塞上表面部10A形成为位于比第二活塞上表面部10B靠近上方的位置的结构,取而代之可以使与第二活塞上表面部10B或第一活塞上表面部10A相对的汽缸盖30的下表面30a形成为挤流区域SA1的容积和挤流区域SA3的容积的比值为规定值以下的结构。在一个示例中,通过形成为将与第二活塞上表面部10B相对的汽缸盖30的下表面30a设置于更高的位置的结构,可以增大由第二活塞上表面部10B形成的挤流区域SA3的容积,从而可以使其接近由第一活塞上表面部10A形成的挤流区域SA1的容积。在其他示例中,通过形成为将与第一活塞上表面部10A相对的汽缸盖30的下表面30a设置于更低的位置的结构,可以减小由第一活塞上表面部10A形成的挤流区域SA1的容积,可以使其接近由第二活塞上表面部10B形成的挤流区域SA3的容积。
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