内燃机的燃烧室构造

技术领域

本发明涉及向缸内直接喷射燃料的内燃机中的燃烧室的构造，尤其涉及进行从横向喷射燃料的所谓侧喷射的燃烧室的构造。

背景技术

进行上述所谓侧喷射的内燃机的例子在专利文献1、专利文献2中有所记载。专利文献1所记载的内燃机构成为，选择性地进行：利用燃料的喷雾被吸引到燃烧室的顶壁侧的附壁效应的燃烧、和不利用附壁效应的燃烧。在专利文献1所记载的内燃机中，燃料喷射阀以其前端部与燃烧室的内壁面大致一致的状态或喷口面向燃烧室的状态配置于燃烧室的侧方，在该燃烧室的顶壁，在燃料喷射阀的前端侧，设置有朝向燃烧室的内部突出的凸部。因此，例如当以高压喷射燃料时，燃料的喷雾通过附壁效应被该凸部吸引到顶壁侧而被朝向火花塞引导，与此相反，当以低压喷射燃料时，由于不产生附壁效应，燃烧室内的混合气变得更均匀。

另外，专利文献2所记载的内燃机是构成为通过具有多个喷口的多孔喷射器来喷射燃料的内燃机，其喷射器在两个进气口之间，以使其前端部在燃烧室的内部露出的状态配置。即，根据专利文献2的附图的记载，燃烧室的顶壁面的一部分以使喷射器的前端部在燃烧室的内部露出的方式，向喷射器侧及上侧后退。并且，在专利文献2所记载的内燃机中设为，来自最向下的喷射口的喷射方向与气缸的中心轴线所成的角度为35°以下，由此，能够进一步强化翻滚流，促进混合气的均一分散。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-356151号公报

专利文献2：日本特开2009-228582号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如专利文献1所记载的那样，燃料的喷雾与燃烧室的壁面的间隔对燃料的喷射状态造成影响。在专利文献1所记载的内燃机中，利用由燃烧室的壁面产生的影响，并且避免该影响，进行适合于内燃机的运转状态的燃料喷射。然而，用于此的控制是将喷射压力设定为高低中的任一方的控制，所以，喷雾的细微化有可能受到制约，在燃烧的稳定化、排气的净化等方面仍存在改善的余地。

另一方面，专利文献2所记载的内燃机是着眼于最向下喷射的喷雾来实现混合气的均一分散的内燃机，对于比该喷雾向上的喷雾并没有特别考虑。当特意研究专利文献2所图示的构成时，喷射器的前端部处的顶壁面从使喷射器的外周面沿轴线方向延长了的部位向上侧稍微位移，但关于其位移量、朝向、进而对喷雾的影响等，在专利文献2中没有任何记载。从喷射器喷射出的燃料在前方侧扩散，所以有可能产生与燃烧室的顶壁面的干涉或来自顶壁面的影响等，专利文献2所记载的内燃机没有考虑或着眼于这些方面，因此，在能够进行更迅速的燃烧、并且减少未燃HC等方面仍存在改良的余地。

本发明是着眼于上述的技术课题而做出的，其目的在于：对进行所谓侧喷射的喷射器的前端侧的构造、尤其是喷射器的安装孔的构造进行改良，提供能够实现迅速的燃烧及未燃HC的减少等的燃烧室构造。

用于解决课题的技术方案

为了达成上述目的，本发明是一种内燃机的燃烧室构造，其中，在安装于气缸体的气缸盖的内部形成有燃烧室，在所述燃烧室的上部设置有点火电极，并且，向所述燃烧室的内部喷射燃料的喷射器安装于所述气缸盖，所述内燃机的燃烧室构造的特征在于，在所述气缸盖形成有安装孔，所述安装孔在成为所述燃烧室的内表面的顶壁面的周缘部的预定部位开口且中心轴线朝向所述点火电极的下侧倾斜，插入于所述安装孔而与所述安装孔的内表面接触的所述喷射器的前端部中的、在所述安装孔的上侧与所述安装孔接触的部分位于从所述安装孔的开口端沿所述中心轴线的方向后退的位置，所述安装孔的上侧的内表面中的、从所述喷射器的前端部到所述安装孔的开口部为止的部分成为剩余内周壁面，垂直于所述气缸体与所述气缸盖的接合面且沿着所述中心轴线的平面内的、所述剩余内周壁面与所述接合面所成的倾斜角度比所述中心轴线与所述接合面所成的倾斜角度小。

在本发明中，可以是：所述喷射器具备多个喷射所述燃料的喷口，在所述剩余内周壁面中，在接近从所述喷口向多个方向喷射的喷雾中的最上侧的喷雾的部位，还设置有避让面部，所述避让面部比相邻的所述剩余内周壁面向上侧凹陷且在沿着所述最上侧的喷雾的方向上延伸，所述避让面部与所述接合面所成的倾斜角度比相邻的所述剩余内周壁面与所述接合面所成的倾斜角度小。

在本发明中，可以是：在所述顶壁面设置有两个进气通道，所述喷射器配置于两个所述进气通道之间。

在本发明中，可以是：相对于两个所述进气通道隔着所述点火电极在相反侧设置有排气通道，在所述燃烧室的内部形成有在所述燃烧室的上侧从所述进气通道侧朝向所述排气通道侧流动、且在所述燃烧室的下侧从所述排气通道侧朝向所述进气通道侧流动的翻滚流，所述翻滚流是进入所述安装孔的开口部的方向的流动。

发明效果

根据本发明，喷射器的安装孔中的、从喷射器所接触的部分的最前端部延续到燃烧室的顶壁面的所谓的剩余内周壁面，为在顶壁面侧逐渐从喷射器的中心轴线沿半径方向离开的形状(所谓的避让形状)，因此在喷射前方侧扩散的喷雾与该剩余内周壁面发生干涉的情况被防止或被抑制。因此，能够使向燃烧室内的燃料的喷雾均匀化，尤其是在使用具有多个喷口的喷射器的情况下，能够防止或抑制来自上侧的喷口的喷雾的紊乱，能够使作为燃料的整体的喷雾均匀化。另外，上述的剩余内周壁面为在其前端侧(燃烧室的顶壁面侧)在半径方向上向外侧扩展的形状，由此，因混合气的点火而产生的火焰或高温气体容易进入喷射器侧。即，促进了火焰向剩余内周壁面的内侧的传播，其结果，能够使燃烧迅速化，另外能够实现未燃HC的减少等。

另外，通过进一步设置避让面部，剩余内周壁面中的、靠近(接近)多个喷口喷射器中的最上侧的喷雾的部位的形状成为从所述中心轴线沿半径方向离开的量比其他部位大的形状，所以，避免或抑制了该最上侧的喷雾与剩余内周壁面发生干涉而被吸引的情况，能够使作为燃料的整体的喷雾均匀化。

附图说明

图1是用于说明本发明的实施方式的燃烧室的形状及喷射器的位置的示意性的剖视图，是沿着图2的I-I线的剖视图。

图2是从活塞侧观察该燃烧室的概略图。

图3是将剩余内周壁面的部分放大示出的局部剖视图。

图4是示意性地示出从多个喷口喷射出的喷雾的状态的说明图。

附图标记说明

1 气缸体

2 孔

3 活塞

4 气缸盖

5 燃烧室

6 火花塞

7 点火电极

8 进气通道

9 排气通道

10 顶壁面

11 喷射器

12 安装孔

13 剩余内周壁面

13a 避让面部

θf、θf’、θi 倾斜角度

Ci (安装孔及喷射器的)中心轴线

F (气缸体与气缸盖的)接合面(与接合面平行的面)

Tb 翻滚流

具体实施方式

以下，基于附图所示的实施方式对本发明进行说明。此外，以下说明的实施方式只不过是将本发明具体化的情况的一例，并非限定本发明。

图1示意性地示出本发明的一实施方式，图2示出了从活塞侧观察该燃烧室的图。如图1所示那样，在气缸体1形成有孔2，在其内部，活塞3以维持气密状态的状态上下运动地被收容。此外，在以下的说明中，将孔2的轴线方向(活塞3往复运动的方向)设为上下方向，将沿着与其垂直的面的方向设为横向。在气缸体1的上侧安装有气缸盖4，该气缸盖4的与所述孔2对应的部位向上侧凹陷，此处设为燃烧室5。

在燃烧室5的上部的大致中央部配置有火花塞6，其点火电极7向燃烧室5的内部突出。在夹着火花塞6的左右两侧(图1和图2的左右两侧)设置有进气通道8和排气通道9。在图1和图2所示的例子中，在这些图的右侧，两个进气通道8沿未图示的曲轴的轴线方向(在图1中为与纸面垂直的方向，在图2中为上下方向)排列配置。另外，两个排气通道9在图1和图2的左侧，沿曲轴的轴线方向排列配置。因此，燃烧室5成为其顶壁面10从左右两侧逐渐变高的屋脊型。此外，虽然在附图中省略了，但在各通道8、9分别设置有气门。并且，进气通道8或对进气通道8进行开闭的气门构成为，在活塞3朝向下止点下降的进气行程中，使得在燃烧室5的内部产生翻滚流Tb。图1中带有箭头的曲线示出了翻滚流Tb。

喷射燃料的喷射器11在两个进气通道8之间设置于顶壁面10(燃烧室5)的最外周部(周缘部)。喷射器11既可以是以往已知的构造的喷射器，也可以是单一喷口的喷射器和多个喷口的喷射器中的任一方。在燃烧室5的外周部开口的安装孔12形成于气缸盖4，喷射器11插入并固定于该安装孔12的内部。喷射器11进行所谓的侧喷射，以从气缸盖4中的靠近与气缸体1的接合面F的部位朝向火花塞6的下方喷射燃料的方式配置。更具体进行说明，该安装孔12在燃烧室5的顶壁面10中的各进气通道8之间且在气缸盖4中的靠近与气缸体1的接合面F的部位乃至气缸盖4的下表面(与成为挤压区域的面相同的面)开口。该安装孔12及插入并固定于此的喷射器11设置为，其中心轴线Ci从与上述的接合面F平行的面(以下，将这些面统一记为接合面F)立起(倾斜)预定角度(比直角小得多的角度)θi的状态，以其前端部朝向活塞头的中心部的方式斜向下。

安装孔12开口的部位的顶壁面10是在孔2的中心侧高的圆顶状或截面圆弧状的曲面，所以，距上述的接合面F的角度(考虑与上述的中心轴线Ci相同方向的角度)成为超过直角的大的角度。换言之，安装孔12开口的部位处的顶壁面10的倾斜方向与安装孔12、插入于此的喷射器11的倾斜方向为相反方向。因此，安装孔12的开口部如图3示意性所示那样，图3中的上端部最向燃烧室5的中心部侧延伸出，图3中的下端部(燃烧室5中的下侧的端部)向燃烧室5的外周侧后退。

喷射器11以其前端部不会大幅突出到燃烧室5的内部的方式插入于上述的安装孔12的内部。因此，喷射器11的前端部(与安装孔12的内周面接触的部分的最前端部)，在图3的下侧的部分与安装孔12的开口端大致一致，在图3的上侧的部分从安装孔12的开口端沿中心轴线Ci的方向后退预定尺寸。即，通过使安装孔12相对于上述的顶壁面10不垂直，从而当相对于安装孔12的中心轴线Ci垂直的喷射器11的前端面使其一部分与安装孔12的开口端大致一致时，其他部分后退并位于安装孔12的内部。通过喷射器11的前端面的一部分后退到安装孔12的内部，从该前端面到安装孔12的开口端之间的部分为本发明的实施方式中的剩余内周壁面13。

这样的剩余内周壁面13通过利用未图示的钻头等对安装孔12进行穿孔而产生，但在本发明的实施方式中进一步施行加工，与上述的接合面F所成的角度(倾斜角度)θf比安装孔12、喷射器11的中心轴线Ci的倾斜角度θi小(θf＜θi)。即，剩余内周壁面13成为：来自喷射器11的燃料的喷射方向上的前方侧比上述的中心轴线Ci向上、可以称为所谓的避让面的面。此外，本发明的实施方式中的倾斜角度是指，相对于上述的接合面F垂直且沿着燃料的喷射方向的平面(例如，包括图1的I-I线的平面)内的角度(在该平面内测得的角度)。

在此，对剩余内周壁面13的倾斜角度θf进一步进行说明，该倾斜角度θf是剩余内周壁面13中的沿着来自喷射器11的燃料的喷射方向的(与喷射方向平行的)母线与上述的接合面F所成的角度。因此，若为一个喷口的喷射器11，则剩余内周壁面13为预定的倾斜角度θf的单一的圆弧面状或圆筒面状的面，在具备多个喷口的喷射器11的情况下燃料的喷雾的方向为多个，这些喷雾与剩余内周壁面13的距离(间隔)根据喷雾而不同。

在具备多个喷口的喷射器11中，这些喷口在喷射器11的前端部，在以中心轴线Ci为中心的圆周上大致等间隔地配置。图4示意性地示出了这些喷口的喷雾，此处所示的例子是喷口为六个的例子，对各喷雾标注用○围起的数字。

如图4所示，标注了用○围起的“1”的喷雾位于最上部，靠近顶壁面10。除此以外的喷雾成为所谓的向下，向远离顶壁面10的方向喷射燃料。即，由于标注了用○围起的“1”的喷雾接近顶壁面10，虽然不确定是否是由附壁效应造成的影响，但容易产生被向顶壁面10侧吸引等现象，容易产生与所期望的喷射状态不同的所谓的紊乱。因此，在本发明的实施方式中，考虑对最上侧的喷雾的影响，能够进一步设置避让面部13a。图1至图3所示的例子是设置了避让面部13a的例子。避让面部13a是在所述剩余内周壁面13中的、靠近最上侧的喷雾的部位比相邻的剩余内周壁面13向上侧凹陷的部分，是在沿着最上侧的喷雾的方向延伸形成的圆筒状截面的凹陷或槽状的部分。该避让面部13a的倾斜角度θf’设定为比喷射器11的中心轴线Ci的倾斜角度θi小(θf’＜θi)，或者设定为比剩余内周壁面13的倾斜角度θf小(θf’＜θf＜θi)。此外，为了将上述的剩余内周壁面13、避让面部13a设为与安装孔12不同的倾斜角度θf、θf’的面，在安装孔12的穿孔后适当地进行钻孔或铣削等二次加工即可。

在上述的内燃机中，在活塞3的压缩上止点的附近或其紧接之后的点火正时从喷射器11喷射燃料。在该情况下，在燃烧室5的内部产生翻滚流Tb，在燃烧室5的顶壁面10侧从进气通道8侧朝向排气通道9侧流动，在燃烧室5的下侧在排气通道9侧折回了的气流沿着活塞头向喷射器11侧乃至进气通道8侧流动。从喷射器11朝向该翻滚流Tb中的点火电极7的下侧的部分喷射燃料。

喷射燃料的喷射器11的前端部(喷口或喷嘴)如前述那样，固定并位于安装孔12的内部，所以，从喷射器11喷射而微粒化的燃料即喷雾，首先经过剩余内周壁面13的内侧，而进入燃烧室5。喷雾在该过程中在喷射方向的前方侧扩散。相对于这样的喷雾，剩余内周壁面13以前方侧(开口端侧)从中心轴线Ci在半径方向上向外侧离开的方式、即以从使安装孔12的内表面沿中心轴线Ci的方向延长而得的面向外侧远离的方式倾斜，相对于喷雾成为所谓的避让面。因此，即使将喷射压力或喷射速度增大某种程度，喷雾也不会被吸引到剩余内周壁面13侧或顶壁面10侧，或者喷雾被吸引到剩余内周壁面13侧或顶壁面10侧这一情况被抑制，能够进行如设计上所设想的那样的燃料喷射。另外，剩余内周壁面13不会成为喷射压力的制约条件，因此，能够提高喷射压力而使燃料进一步微粒化。

这样的喷射状况在使用具备多个喷口的多孔喷射器的情况下也同样。即，在上述的实施方式中，最上侧的喷雾(在图4中标注了用○围起的“1”的喷雾)经过最靠近(接近)上述的避让面部13a的部位，但通过设置避让面部13a，使得该部位的倾斜角度θf’成为比其他部位小的角度，相对于喷雾成为在前方侧进一步大地扩散的形状。因此，最上侧的喷雾不会受到剩余内周壁面13或避让面部13a的影响，不会因此导致其流动方向或扩散状态发生大的紊乱。即，来自多个喷口的喷雾的偏差变小，能够使混合气的点火、火焰的传播等稳定。

另外，根据图3可知，通过使剩余内周壁面13、避让面部13a的倾斜角度θf、θf’比喷射器11、安装孔12的中心轴线Ci的倾斜角度θi小，安装孔12成为在燃烧室5侧开口面积增大的形状，换言之，成为朝向燃烧室5而开口直径逐渐扩大了的形状。即，在使翻滚流Tb进入的方向开口。因此，通过基于点火电极7的点火而产生的火焰容易进入直至剩余内周壁面13的内侧。这也可以说是由于剩余内周壁面13与顶壁面10相交的角部部分的角度变小而成为接近平面的形状。另外，在上述的实施方式中，安装孔12在翻滚流Tb的下游侧面向翻滚流Tb开口，即向火焰的伸长或传播方向开口，因此，即使在剩余内周壁面13的内侧，也能够使混合气无遗留地燃烧。其结果，根据上述的燃烧室5的构造，能够更可靠地使混合气燃烧而抑制未燃HC的产生，能够实现燃料经济性的提高以及排气的减少。

此外，本发明并不限定于上述的实施方式，可以是在权利要求书所记载的构成的范围内适当地进行变更的构成。例如，只要是进行所谓的侧喷射的位置即可，喷射器可以根据需要设置于适当的位置。另外，进气、排气的通道或气门的数量也可以根据内燃机的容量、构造而适当地变更。