内燃机的制作方法
内燃机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种内燃机。
【背景技术】
[0002]在具备设置有腔室的活塞的压缩点火式内燃机(例如柴油发动机)中，气缸盖的底壁面具有屋脊形状并且腔室的底壁面具有配合于屋脊形状而隆起的形状。在专利文献I中公开了一种屋脊形活塞。在专利文献I中记载了如下内容，即，在现有的屋脊形活塞中，当燃料喷雾被涡流带动而在腔室内进行旋转时，会在腔室内生成局部不均匀的混合气体。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平11-257089号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]例如，内燃机在如下这种情况下能够被构成为，气缸盖的底壁面具有屋脊形状并且腔室的底壁面具有配合于屋脊形状而隆起的形状。即，在压缩点火式内燃机与火花点火式内燃机(例如汽油发动机)之间实现气缸盖的共通化或共通性提高情况下，能够采用上述结构。
[0008]在所述结构的各内燃机中于燃烧室内生成了涡流的情况下，例如能够以如下方式设置腔室的底壁面。即，在将活塞的位置固定了的状态下，能够以使腔室内的包含涡流的旋转中心轴线的燃烧室的截面积在沿着涡流的流动的方向上成为大致固定的方式，来设置腔室的底壁面。
[0009]但是在该情况下，为了在上述燃烧室中生成涡流，上述腔室的底壁面在沿着涡流的流动方向上具有高度发生变化的形状。其结果为，在腔室内流通的涡流将在进行旋转的同时朝向上方流通或朝向下方流通。而且，这种情况会对喷射到上述燃烧室中的燃料喷雾造成影响。
[0010]因此，在上述各内燃机的燃烧室内生成涡流的情况等的、在腔室内流通的涡流进行旋转的同时朝向上方流通或朝向下方流通的情况下，期望实施考虑了涡流的流动形态的燃料喷射。
[0011]本发明鉴于上述课题，其目的在于，提供一种能够通过实施考虑到涡流的流动形态的燃料喷射从而向燃烧室适当地喷射燃料的内燃机。
[0012]用于解決课题的方法
[0013]本发明提供一种内燃机，其具备燃料喷射阀，所述燃料喷射阀向生成涡流的燃烧室中喷射燃料，关于所述燃料喷射阀所具备的多个喷孔中的任意一个喷孔，向所述燃烧室中涡流进行旋转的同时朝向上方流通的区域喷射燃料的喷孔的喷射方向被设定为，与基准方向相比靠下侧的方向，关于所述燃料喷射阀所具备的多个喷孔中的任意一个喷孔，向所述燃烧室中涡流进行旋转的同时朝向下方流通的区域喷射燃料的喷孔的喷射方向被设定为，与基准方向相比靠上侧的方向。
[0014]本发明能够还能够采用如下结构，S卩，具备:活塞，其设置有暴露于所述燃烧室中的腔室；气缸盖，其具有形成所述燃烧室的部分、即中央部，所述腔室具备腔室底壁面并且所述中央部具备盖底壁面，所述腔室底壁面具有在沿着涡流的流动的方向上高度发生变化的形状，所述盖底壁面具有在沿着涡流的流动的方向上高度发生变化的形状，所述多个喷孔各自的喷射方向被设定为，关于沿着所述燃烧室的中心轴线的方向上的距离，所述多个喷孔中的任意一个所喷射的燃料喷雾的到达点与所述腔室底壁面以及所述盖底壁面中的至少任意一方之间的距离，在所述多个喷孔中的各个喷孔之间成为均等。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明，能够通过实施考虑到涡流的流动形态的燃料喷射从而向燃烧室适当地喷射燃料。
【附图说明】
[0017]图1为内燃机的概要结构图。
[0018]图2为通过图1所示的A-A截面而对内燃机进行观察的图。
[0019]图3为表示喷孔部的图。
[0020]图4为活塞的外观图。
[0021]图5活塞的俯视图。
[0022]图6为通过图5所示的B-B截面而对活塞进行观察的图。
[0023]图7为通过图5所示的C-C截面而对活塞进行观察的图。
[0024]图8为表示各种参数的变化的图。
[0025]图9为对应于图8的底壁面的说明图。
[0026]图10为对应于图8、图9的燃烧室的说明图。
[0027]图11为多个喷孔的配置说明图。
[0028]图12为喷射角的说明图。
[0029]图13为到达点的第一说明图。
[0030]图14为到达点的第二说明图。
【具体实施方式】
[0031]使用附图，对本发明的实施例进行说明。
[0032]图1为内燃机I的概要结构图。图2为表示通过图1所示的A-A截面而对内燃机I进行观察的图。在图1中，通过包含燃烧室E的中心轴线即中心轴线Pl的截面而图示了内燃机I中的气缸体2以及气缸盖3。关于内燃机I中的上下方向，如图1所示而将沿着中心轴线Pl的方向设为上下方向，气缸盖3位于与气缸体2相比靠上的位置。图1、图2所示的方向X表示内燃机I的进气排气方向。图2所示的方向Y表示内燃机I的前、后方向。在图1、图2中，简化图示了各结构。
[0033]内燃机I为压缩点火式内燃机，且为在燃烧室E中生成涡流的内燃机。内燃机I具备:气缸体2、气缸盖3、进气门4、排气门5、燃料喷射阀6、活塞7。在气缸体2中形成有气缸21。气缸21具有中心轴线P1。换言之，气缸21决定了中心轴线P1。在气缸21内收纳有活塞7。在气缸体2的上部固定有气缸盖3。
[0034]气缸盖3与气缸体2以及活塞7 —起形成了燃烧室E。气缸盖3的底壁部中形成燃烧室E的部分即中央部31具有屋脊形状。具体而言，该屋脊形状具有中央部31所具备的底壁面311。底壁面311相当于盖底壁面。
[0035]具体而言，上述屋脊形状被构成为，在方向X上于从中心轴线Pl向排气侧偏移了的位置处具有顶部。中央部31 (具体而言为底壁面311)也可以为具有顶部的屋脊形状，所述顶部被设置在于方向X上与中心轴线Pl对齐或者从中心轴线Pl向进气侧偏移了的位置处。
[0036]在气缸盖3上形成有进气口 32以及排气口 33。此外，设置有进气门4以及排气门5。进气口 32与排气口 33均在燃烧室E中开口。进气口 32向燃烧室E引导进气，排气口33将燃烧室E的气体排出。进气门4对进气口 32进行开闭，排气门5对排气口 33进行开闭。
[0037]具体而言，进气口 32与进气门4相对于燃烧室E而设置有多个(在此为两个)。排气口 33也与排气门5 —起相对于燃烧室E而设置有多个(在此为两个)。各进气口 32既可以为相互独立的独立口，也可以为相对于燃烧室E而在中途分支成多个而开口的连体口的一部分。各进气口 32的具体形状可以互不相同。这些设定对于各排气口 33也为相同情况。
[0038]在气缸盖3上还设置有燃料喷射阀6。燃料喷射阀6向燃烧室E喷射燃料。燃料喷射阀6具备喷孔部61。喷孔部61在燃烧室E上部中央的部分处露出。燃料喷射阀6的沿着方向X的位置以对齐中央部31所具有的屋脊形状的顶部的方式而设定。因此，具体而言，燃料喷射阀6被设置在方向X上从中心轴线Pl起朝向排气侧偏移了的位置处。
[0039]图3为表不喷孔部61的图。在喷孔部61上设置有喷孔611。喷孔部61为燃料喷射阀6中设置有喷孔611的部分，且具有中心轴线P2。具体而言，喷孔部61成为燃料喷射阀6所具备的喷嘴主体的顶端部。喷孔611沿着喷孔部61的圆周方向而设置有多个(在此为8个)。多个喷孔611的数量可以设为偶数。
[0040]图4为活塞7的外观图。图5为活塞7的俯视图。图6为通过图5所示的B-B截面而对活塞7进行观察的图。图7为通过图5所示的CC截面而对活塞7进行观察的图。在从图4至图7中，除了表示有前述内燃机I的上下方向、方向X、方向Y，还通过吸气侧、排气侦U、前侧以及 后侧的图示而示出了内燃机I中的活塞7的朝向。在以下所示的说明中，在还考虑内燃机I的状态的同时对活塞7进行说明。因此，在以下所示的说明中，根据需要而依据这些图示对活塞7进行说明。
[0041]活塞7具备腔室71。腔室71被设置在活塞7的顶部。因此，腔室71暴露于内燃机I中的燃烧室E中。腔室71的沿着方向X的位置以对齐燃料喷射阀6的方式而设定。因此，腔室71被设置在从活塞7的中心轴线即中心轴线P3朝向方向X上的排气侧偏移了的位置处。活塞7在内燃机I中以中心轴线P3被配置在与中心轴线Pl相同的位置处的方式而设置。所谓相同包括在制造误差的范围内相互不同的情况。所谓相同包括在能够发挥本发明的作用效果的范围内有所不同的情况。此设定在以下也为相同情况。
[0042]腔室71具备圆周部711、底壁面712、中间部713。圆周部711具有圆筒状的形状。圆周部711并非必须限定为圆筒状的形状，例如也可以具有基于楕圆而形成的筒状的形状。圆周部711具有作为腔室71的中心轴线的中心轴线P4。换言之，圆周部711决定了中心轴线P4。
[0043]中心轴线P4沿着中心轴线P3延伸。中心轴线P4相当于腔室71内的涡流的旋转中心轴线。中心轴线P4在方向X上被设定在与中心轴线P3相比朝向排气侧偏移了的位置处。具体而言，中心轴线P4被设定为，在内燃机I中被配置在与中心轴线P2相同的位置处。
[0044]底壁面712具有隆起的形状。该形状为相对于中心轴线P3非轴对称并且相对中心轴线P4轴对称的形状。底壁面712与圆周部711共有中心轴线P4。底壁面712并非必须与圆周部711共有中心轴线P4。底壁面712相当于腔室底壁面。中间部713被设置在圆周部711、底壁面712之间，并连接圆周部711和底壁面712。中间部713具备与底壁面712邻接的邻接部A。
[0045]具体而言，底壁面712被设置为，在包含中心轴线P4的活塞7的各截面(例如图6或图7所示的截面)上，分别在将中心轴线P4夹在中间的一侧以及另一侧，从邻接部A被设置的高度起而隆起。具体而言，在包含中心轴线P4的活塞7的各截面上，将中心轴线P4夹在中间的邻接部A各自的高度相同。
[0046]更具体而言，在该各截面上，将中心轴线P4夹在中间的各个邻接部A为腔室71的表面上位置最低的部分。与图6所示的截面的情况相比，在图7所示的截面的情况下，该各截面中将中心轴线P4夹在中间的邻接部A各自的高度较高。在包含中心轴线P4的活塞7的各截面上，将中心轴线P4夹在中间的邻接部A各自的高度并非必须相同。
[0047]接下来，进一步使用图8、图9、图10而对底壁面712进行说明。图8为表示各种参数的变化的图。图9为对应于图8的底壁面712的说明图。图10为对应于图8、图9的燃烧室E的说明图。图8所示的纵轴表示沿着中心轴线Pl的方向上的位置。图8所示的横轴表示将中心轴线P4作为旋转中心的相位(角度位置)。图9、图10所示的方向R表示涡流的旋转方向。
[0048]在图8中，作为各种参数而图示了高度Hl以及高度H2。高度Hl为底壁面712的高度，具体而言为，以与中心轴线P4正交并且与底壁面712相比而位于下方的假想平面L (图6，图7参照)为基准的高度。高度H2为底壁面311的高度，具体而言为，以与中心轴线Pl正交并且与底壁面311相比而位于下方的假想平面(在此为假想平面L)为基准的高度。在图8中一并图示了后述的减少部D1、增大部D2以及中间部D3和后述的区域El至E8。
[0049]图8所示的各种参数的变化为沿着涡流的流动的方向上的变化。相位Ml表示将中心轴线P4设为旋转中心的相位中的前侧的相位中心。相位M2表示该相位中的排气侧的相位中心，相位M3表示该相位中的后侧的相位中心，相位M4表示该相位中的进气侧的相位中心。沿着涡流的流动的方向上的变化具体而言是指如下的变化。即，在此，腔室71内涡流的轨迹为对应于圆周部711的形状的轨迹。
[0050]因此，沿着涡流的流动的方向上的变化是指，沿着圆周部711的轮廓的方向上的变化。具体而言，所述变化含义为，与将中心轴线P4作为旋转中心的相位相对应的变化，即沿着与圆周部711的形状相对应的涡流的假想轨迹C(参照图10)而确认到的变化。具体而言，假想轨迹C成为与圆周部711共有中心轴线P4、并且与沿着中心轴线P4而观察到的圆周部711的轮廓相似的环状的轨迹。
[0051]底壁面712具有在沿着涡流的流动的方向上高度Hl发生变化的形状。具体而言，所述底壁面712成为具有如下的减少部Dl、增大部D2、中间部D3的底壁面。
[0052]减少部Dl被设置在沿着方向R从相位Ml至相位M2的区间内、和沿着方向R从相位M3至相位M4的区间内。减少部Dll表示被设置在前者区间内的减少部Dl，减少部D12表示被设置在后者区间内的减少部D1。减少部Dl为沿着方向R而高度Hl减少的部分。
[0053]增大部D2被设置在沿着方向R从相位M2起至相位M3的区间内、和沿着方向R从相位M4至相位Ml的区间内。增大部D21表示被设置在前者区间内的增大部D2，增大部D22表示被设置在后者区间内的增大部D2。增大部D2为沿着方向R而高度Hl增大的部分。
[0054]中间部D3以分别对应于相位M1、相位M2、相位M3以及相位M4的方式而设置。中间部D31表示与相位Ml对应设置的中间部D3。中间部D32表示与相位M2对应设置的中间部D3，中间部D33表示与相位M3对应设置的中间部D3，中间部D34表示与相位M4对应设置的中间部D3。中间部D3在沿着方向R的方向上与减少部Dl和增大部D2邻接，并对邻接的减少部Dl和增大部D2进行连接。中间部D3为在沿着涡流的流动的方向上高度Hl为均等的部分。
[0055]中间部D3也可以为，在邻接的减少部Dl和增大部D2之间使高度Hl的变化趋势产生变化的变曲部。底壁面712也可以取代具备中间部D3而例如具有由相互邻接的减少部Dl以及增大部D2形成的边缘部。
[0056]底壁面712的顶部为平坦。因此，具体而言，底壁面712的顶部以外的部分具有在沿着涡流的流动方向上高度Hl发生变化的形状。中间部713的表面也与底壁面712相同而具备减少部D1、增大部D2以及中间部D3。底壁面712能够被设为进一步包括中间部713的表面的部分。即，也能够将底壁面712和中间部713的表面设为腔室底壁面。
[0057]底壁面311也具有在沿着涡流的流动的方向上高度H2发生变化的形状。相对于此，高度Hl也在沿着涡流的流动的方向上与高度H2同样地发生变化。这是为了在将活塞7的位置固定了的状态下，以使包含中心轴线P4的燃烧室E的截面积在沿着涡流的流动的方向上大致为均等的方式而设置底壁面712。换言之，是为了以抑制上述截面积在沿着涡流的流动的方向上产生变化的方式而设置底壁面712。
[0058]燃烧室E具有多个区域、即区域El至区域ES。区域El至区域ES存在于腔室71上。区域El为与中间部D31邻接的区域。区域E2为与减少部Dll邻接的区域，区域E3为与中间部D32邻接的区域，区域E4为与增大部D21邻接的区域，区域E5为与中间部D33邻接的区域，区域E6为与减少部D12邻接的区域，区域E7为与中间部D34邻接的区域，区域E8为与增大部D22邻接的区域。
[0059]区域E4和区域ES为，涡流在受到增大部D2的影响的同时进行流通，结果使得涡流在旋转的同时朝向上方流通的区域。区域E4和区域ES为，由于涡流在进行旋转的同时朝向上方流通从而使得燃料喷雾易于向底壁面311以及底壁面712中的底壁面311侧输送的区域。
[0060]区域E2和区域E6为，涡流在受到减少部Dl的影响的同时进行流通，结果使得涡流在 旋转的同时朝向下方流通的区域。区域E2和区域E6为，由于涡流在进行旋转的同时朝向下方流通从而使得燃料喷雾易于向底壁面311以及底壁面712中的底壁面712侧输送的区域。
[0061]图11为多个喷孔611的配置说明图。图12为喷射角α的说明图。在图11、图12中通过其中心轴线而图示了喷孔611。在图12中，使用与图11所示的D-D截面相同的截面所图示的内燃机I的主要部分，而对喷射角α进行说明。在图12中一并图示了基准喷射角a s以及基准到达点Ns。
[0062]多个喷孔611以与区域Ε2、区域Ε4、区域Ε6以及区域Ε8对应的方式而设置。喷孔611A和喷孔61IB表示向区域Ε2喷射燃料的喷孔611。喷孔611C和喷孔61ID表示向区域Ε4喷射燃料的喷孔611，喷孔61IE和喷孔61IF表示向区域Ε6喷射燃料的喷孔611，喷孔61IG和喷孔61IH表示向区域Ε8喷射燃料的喷孔611。
[0063]喷孔61IA表示与喷孔61IB相比沿着方向R而位于近前侧的喷孔611。喷孔61IC表示与喷孔61ID相比沿着方向R而位于近前侧的喷孔611、喷孔61IE表示与喷孔61IF相比沿着方向R而位于近前侧的喷孔611、喷孔611G表示与喷孔611Η相比沿着方向R而位于近前侧的喷孔611。
[0064]喷射角α为多个喷孔611中的任意一个的喷射角，具体而言为，多个喷孔611中的任意一个的喷射方向与中心轴线Ρ2或者和中心轴线Ρ2平行的直线所成的锐角。喷射角α5和喷射角α 8分别表示与喷孔611Ε和喷孔611Η对应的喷射角α。此外，虽然未图示，但是喷孔611Α具有喷射角α 1，喷孔611Β具有喷射角α 2，喷孔611C具有喷射角α3，喷孔611D具有喷射角α4，喷孔611F具有喷射角α 6，喷孔611G具有喷射角α 7。
[0065]基准喷射角a s为在燃烧室E中不生成涡流的情况下的喷射角，具体而言以如下方式设定。即，在将活塞7固定于基准位置上的状态下，基准喷射角as以使多个喷孔611中的任意一个的中心轴线位于底壁面311与底壁面712之间的中央处的方式而设定。在以此方式对基准喷射角as进行设定时，基准喷射角as更具体而言能够以如下方式进行设定。
[0066]S卩，基准喷射角a s能够在沿着中心轴线Pl的方向(因此，换言之为沿着内燃机I中的上下方向的方向)上，以使上述中心轴线中所包含的点位于底壁面311与底壁面712之间的中心处的方式而进行设定。或者，基准喷射角as能够在与包含上述中心轴线的中心轴线Pl平行的平面中，在与上述中心轴线正交的方向上，以使上述中心轴线所包含的点位于底壁面311与底壁面712之间的中心处的方式而进行设定。
[0067]在上述的各种设定中，后者的设定与前者的设定相比而较为严密，前者的设定为与后者的设定相比较为简便。即，基准喷射角as既可以通过前者的设定这种简便的设定而进行设定，也可以通过后者的设定这种严密的设定而进行设定。
[0068]上述基准位置能够设为，内燃机I的运转状态(例如转速以及负载)在预定的运转区域中的情况下的燃料喷射时的活塞7的位置。基准喷射角a s针对多个喷孔611中的每个喷孔而个别地设定。在多个喷孔611中的各个喷孔之间，基准喷射角a s的具体的大小可以不同。
[0069]基准到达点Ns为在燃烧室E中不生成涡流的情况下的燃料喷雾的到达点，具体而言为如下所示的到达点。即，基准到达点Ns为，在将活塞7固定于基准位置上的状态下，设定了基准喷射角a s的喷孔611所喷射的燃料喷雾的到达点。具体而言，基准到达点Ns为该喷孔611的中心轴线中所包含的点。此外，基准到达点Ns为，将包含假想轨迹C并且沿着中心轴线Pl延伸的假想筒状体C作为燃料喷雾的到达目的地的点。基准到达点Ns也可以为将圆周部711作为燃料喷雾的到达目的地的点。
[0070]多个喷孔611中的任意一个的喷射方向(具体而言为上下方向上的喷射方向)为，由喷射角α所表示的喷射方向。此外，与多个喷孔611中的任意一个的喷射方向对应的基准方向为，由基准喷射角a s所表示的喷射方向。
[0071]如前文所述，喷孔61IH向区域Ε8喷射燃料。如前文所述，区域Ε8为在燃烧室E中涡流进行旋转的同时朝向上方流通的区域。对此，喷射角α8被设定为小于基准喷射角a So因此，喷孔611Η的喷射方向被设定为与基准方向相比靠下侧的方向。关于喷孔611C，喷孔611D以及喷孔611G的喷射方向也为相同设定。
[0072]如前文所述，喷孔61IE向区域Ε6喷射燃料。如前文所述，区域Ε6为在燃烧室E中涡流进行旋转的同时朝向下方流通的区域。对此，喷射角α5被设定为大于基准喷射角a So因此，喷孔611Ε的喷射方向被设定为与基准方向相比靠上侧的方向。关于喷孔611Α，喷孔611Β以及喷孔611F的喷射方向也为相同设定。
[0073]图13为到达点N的第一说明图。在图13中，使用与图11所示的DD截面相同的截面所表示的内燃机I的主要部分而对到达点N进行说明。在图13中一并图示了到达点
N' ο
[0074]到达点N为，多个喷孔611中的任意一个所喷射的燃料喷雾所到达的点。具体而言，到达点N为，在内燃机I的运转状态为前文所述的预定的运转区域中所包含的各个运转状态中的预定的运转状态(任一运转状态)的情况下，多个喷孔611中的任意一个所喷射的燃料喷雾所到达的点。到达点Ν5和到达点Ν8分别为与喷孔61IE和喷孔61IH相对应的到达点N。到达点K为多个喷孔611中任意一个的中心轴线所包含的点。到达点Ν5'和到达点NV分别表示与喷孔611Ε和喷孔611Η对应的到达点K。
[0075]关于多个各喷孔611，具体而言，到达点N为在燃烧室E中不生成涡流的情况下应该到达到达点N'的燃料喷雾在受到涡流的影响的情况下实际所到达的点。因此，到达点N实际存在于，与从图13所示的截面起沿着方向R而相差被涡流带动的量的相位处。到达点N和到达点K为，将假想筒状体C设为燃料喷雾的到达目的地的点。到达点N和到达点N'也可以为，将圆周部711设为燃料喷雾的到达目的地的点。
[0076]图14为到达点N的第二说明图。纵轴表示沿着中心轴线Pl的方向上的位置。横轴表示将中心轴线Ρ4作为旋转中心的相位。在图14中一并图示了高度Η1、高度Η2、曲线CN、到达点N'、距离Fl以及距离F2。与图8同样地，在图14中图示了对应于相位而在沿着涡流的流动的方向上的变化。
[0077]到达点NI表示与喷孔61IA对应的到达点N，到达点Ν2表示与喷孔61IB对应的到达点N，到达点Ν3表示与喷孔611C对应的到达点N，到达点Ν4表示与喷孔611D对应的到达点N，到达点Ν6表示与喷孔611F对应的到达点N，到达点Ν7表示与喷孔611G对应的到达点No
[0078]到达点NP表示与喷孔611Α对应的到达点K，到达点Ν2'表示与喷孔611Β对应的到达点K，到达点Ν3'表示与喷孔611C对应的到达点K，到达点Nf表示与喷孔611D对应的到达点K，到达点Ν6'表示与喷孔611F对应的到达点K，到达点Ν7'表示与喷孔61IG对应的到达点K。
[0079]距离Fl为沿着中心轴线Pl的方向上的距离、即到达点N与底壁面712之间的距离。距离Fll表示与到达点NI对应的距离F1，距离F12表示与到达点N2对应的距离Fl，距离F13表示与到达点N3对应的距离F1，距离F14表示与到达点N4对应的距离F1，距离F15表示与到达点N5对应的距离F1，距离F16表示与到达点N6对应的距离F1，距离F17表示与到达点N7对应的距离F1，距离F18表示与到达点N8对应的距离Fl。
[0080]距离F2为沿着中心轴线Pl的方向上的距离、即到达点N与底壁面31 1之间的距离。距离F21表示与到达点NI对应的距离F2，距离F22表示与到达点N2对应的距离F2，距离F23表示与到达点N3对应的距离F2，距离F24表示与到达点N4对应的距离F2，距离F25表示与到达点N5对应的距离F2，距离F26表示与到达点N6对应的距离F2，距离F27表示与到达点N7对应的距离F2，距离F28表示与到达点N8对应的距离F2。
[0081]虚线所表示的曲线CN为如下的假想曲线，所述假想曲线表示沿着中心轴线Pl的方向上的各位置，且表示沿着底壁面712以及底壁面311中的至少任一个(在此为底壁面712)的涡流的流动方向上的部分形状的位置。具体而言，该部分形状具有环状的形状。
[0082]各喷射角α (换言之，多个喷孔611各自的喷射方向)各自被设定为，使各个到达点N在沿着涡流的流动的方向上，沿着底壁面712的沿涡流的流动方向上的部分形状、即在沿着中心轴线Pl的方向上对置的部分的形状而配置。因此，各个到达点N能够被包含在曲线CN中。具体而言，以此方式设定的各喷射角α以距离Fl在多个喷孔611中的各个喷孔间成为均等的方式而设定。
[0083]各喷射角α能够以如下方式设定，即，使各到达点N在沿着涡流的流动的方向上，沿着底壁面712以及底壁面311中的至少任意一方的沿涡流的流动的方向上的部分的形状、即在沿着中心轴线Pl的方向上对置的部分的形状而配置。具体而言，各喷射角α能够以距离Fl以及距离F2中的至少任意一方在多个喷孔611中的各个喷孔之间成为均等的方式而设定。对于多个喷孔611中的各个喷孔，喷射角α也可以以距离Fl与距离F2相等的方式而设定。
[0084]接下来，对内燃机I的主要作用效果进行说明。在内燃机I中，将喷孔611C、喷孔611D、喷孔611G以及喷孔611Η的喷射方向设定为与基准方向相比靠下侧的方向。此外，在内燃机I中，将喷孔611Α、喷孔611Β、喷孔61IE以及喷孔61IF的喷射方向设定为与基准方向相比靠上侧的方向。
[0085]因此，内燃机I能够防止或者抑制多个喷孔611各自所喷射的燃料喷雾被较容易地输送至底壁面311以及底壁面712中任意一侧的情况。其结果为，能够防止或者抑制由于燃料喷雾碰撞底壁面311或底壁面712而妨碍燃料的雾化的情况。
[0086]S卩，内燃机I通过对考虑到涡流的流动形态的各喷射方向进行设定，从而能够实施考虑到涡流的流动方式的燃料喷射。而且，能够通过实施所述的燃料喷射从而能够针对于可能妨碍燃料的雾化的情况而向燃烧室E恰当地喷射燃料。具体而言，内燃机I能够通过防止或者抑制妨碍燃料的雾化的情况，从而降低燃料的未燃烧成分或烟雾的产生量。
[0087]内燃机I能够以如下方式构成，S卩，以使各到达点N在沿涡流的流动的方向上，沿着底壁面712以及底壁面311中至少任意一方的沿涡流的流动方向上的部分形状、即在沿着中心轴线Pl的方向上对置的部分形状而配置的方式，O对各喷射角α进行设定。具体而言，内燃机I能够以如下方式而构成，即，以使距离Fl以及距离F2中的至少任意一方在多个喷孔611中的各个喷孔之间成为均等的方式而对各喷射角α进行设定。
[0088]S卩，具体而言，通过使内燃机I成为例示所涉及的结构从而能够恰当地防止或者抑制燃料喷雾碰撞底壁面311或底壁面712的情况。其结果为，能够恰当地防止或者抑制燃料的雾化被阻碍的情况。内燃机I还能够被构成为，针对多个喷孔611而以使距离Fl和距离F2相等的方式而对喷射角α进行设定。
[0089]内燃机I能够的如下方式构成，即，以使各到达点K在涡流的流动方向上，沿着底壁面712以及底壁面311中的至少任意一方的沿涡流的流动方向上的部分形状、即在沿中心轴线Pl的方向上对置的部分形状而配置的方式，对各喷射角α进行设定。具体而言，内燃机I能够以如下方式构成，即，关于沿着中心轴线Pl的方向上的距离，以到达点K与底壁面712以及底壁面311中的至少一个之间的距离在多个喷孔611中的各个喷孔之间成为均等的方式而对各喷射角α进行设定。
[0090]在该情况下，内燃机I通过实施考虑到底壁面712以及底壁面311的形状的燃料喷射，从而也能够防止或者抑制燃料喷雾碰撞底壁面311或底壁面712的情况。但是，在该情况下，与未考虑涡流的流动形态相对应地，存在燃料喷雾较容易碰撞底壁面311或底壁面712的情况。内燃机I能够以如下方式构成，即，针对各多个喷孔611，以使沿着中心轴线Pl的方向上的距离、即到达点N'各自与各底壁面712以及底壁面311之间的距离相等的方式，而对喷射角α进行设定。
[0091]以上，虽然对本发明的实施例进行了详细叙述，但是本发明并不限定于所述特定的实施例，其能够在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形及变更。
[0092]例如，腔室底壁面也可以如下方式设置，S卩，在将活塞的位置固定了的状态下，包含腔室内的涡流的旋转中心轴线的燃烧室的截面积并非必须在沿着涡流的流动方向上成为大致均等。
[0093]符号说明
[0094]内燃机I
[0095]气缸盖3
[0096]中央部31
[0097]底壁面(盖底壁面)311
[0098]燃料喷射阀6
[0099]喷孔部61
[0100]活塞7
[0101]腔室71
[0102]底壁面(腔室底壁面)712
【主权项】
1.一种内燃机，具备燃料喷射阀，所述燃料喷射阀向生成涡流的燃烧室中喷射燃料， 关于所述燃料喷射阀所具备的多个喷孔中的任意一个喷孔，向所述燃烧室中涡流进行旋转的同时朝向上方流通的区域喷射燃料的喷孔的喷射方向被设定为，与基准方向相比靠下侧的方向， 关于所述燃料喷射阀所具备的多个喷孔中的任意一个喷孔，向所述燃烧室中涡流进行旋转的同时朝向下方流通的区域喷射燃料的喷孔的喷射方向被设定为，与基准方向相比靠上侧的方向。2.如权利要求1所述的内燃机，具备， 活塞，其设置有暴露于所述燃烧室中的腔室； 气缸盖，其具有形成所述燃烧室的部分、即中央部， 所述腔室具备腔室底壁面并且所述中央部具备盖底壁面，所述腔室底壁面具有在沿着涡流的流动的方向上高度发生变化的形状，所述盖底壁面具有在沿着涡流的流动的方向上高度发生变化的形状， 所述多个喷孔各自的喷射方向被设定为，关于沿着所述燃烧室的中心轴线的方向上的距离，所述多个喷孔中的任意一个所喷射的燃料喷雾的到达点与所述腔室底壁面以及所述盖底壁面中的至少任意一方之间的距离，在所述多个喷孔中的各个喷孔之间成为均等。
【专利摘要】一种内燃机(1)，其具备燃料喷射阀(6)，所述燃料喷射阀(6)向生成涡流的燃烧室(E)中喷射燃料。向燃烧室(E)中涡流进行旋转的同时朝向上方流动的区域(E8)喷射燃料的喷孔(611H)的喷射方向被设定为，与基准方向相比靠下侧的方向。关于喷孔(611C)、喷孔(611D)以及喷孔(611G)的喷射方向也为同样设定。向燃烧室(E)中涡流进行旋转的同时朝向下方流动的区域(E6)喷射燃料的喷孔(611E)的喷射方向被设定为，与基准方向相比靠下侧的方向。关于喷孔(611A)、喷孔(611B)以及喷孔(611F)的喷射方向也为同样设定。
【IPC分类】F02B23/10, F02B23/02, F02M61/18
【公开号】CN104903558
【申请号】CN201380069738
【发明人】道川内亮
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年1月7日
【公告号】EP2942507A1, US20150330291, WO2014106903A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种内燃机。
【背景技术】
[0002]在具备设置有腔室的活塞的压缩点火式内燃机(例如柴油发动机)中，气缸盖的底壁面具有屋脊形状并且腔室的底壁面具有配合于屋脊形状而隆起的形状。在专利文献I中公开了一种屋脊形活塞。在专利文献I中记载了如下内容，即，在现有的屋脊形活塞中，当燃料喷雾被涡流带动而在腔室内进行旋转时，会在腔室内生成局部不均匀的混合气体。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平11-257089号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]例如，内燃机在如下这种情况下能够被构成为，气缸盖的底壁面具有屋脊形状并且腔室的底壁面具有配合于屋脊形状而隆起的形状。即，在压缩点火式内燃机与火花点火式内燃机(例如汽油发动机)之间实现气缸盖的共通化或共通性提高情况下，能够采用上述结构。
[0008]在所述结构的各内燃机中于燃烧室内生成了涡流的情况下，例如能够以如下方式设置腔室的底壁面。即，在将活塞的位置固定了的状态下，能够以使腔室内的包含涡流的旋转中心轴线的燃烧室的截面积在沿着涡流的流动的方向上成为大致固定的方式，来设置腔室的底壁面。
[0009]但是在该情况下，为了在上述燃烧室中生成涡流，上述腔室的底壁面在沿着涡流的流动方向上具有高度发生变化的形状。其结果为，在腔室内流通的涡流将在进行旋转的同时朝向上方流通或朝向下方流通。而且，这种情况会对喷射到上述燃烧室中的燃料喷雾造成影响。
[0010]因此，在上述各内燃机的燃烧室内生成涡流的情况等的、在腔室内流通的涡流进行旋转的同时朝向上方流通或朝向下方流通的情况下，期望实施考虑了涡流的流动形态的燃料喷射。
[0011]本发明鉴于上述课题，其目的在于，提供一种能够通过实施考虑到涡流的流动形态的燃料喷射从而向燃烧室适当地喷射燃料的内燃机。
[0012]用于解決课题的方法
[0013]本发明提供一种内燃机，其具备燃料喷射阀，所述燃料喷射阀向生成涡流的燃烧室中喷射燃料，关于所述燃料喷射阀所具备的多个喷孔中的任意一个喷孔，向所述燃烧室中涡流进行旋转的同时朝向上方流通的区域喷射燃料的喷孔的喷射方向被设定为，与基准方向相比靠下侧的方向，关于所述燃料喷射阀所具备的多个喷孔中的任意一个喷孔，向所述燃烧室中涡流进行旋转的同时朝向下方流通的区域喷射燃料的喷孔的喷射方向被设定为，与基准方向相比靠上侧的方向。
[0014]本发明能够还能够采用如下结构，S卩，具备:活塞，其设置有暴露于所述燃烧室中的腔室；气缸盖，其具有形成所述燃烧室的部分、即中央部，所述腔室具备腔室底壁面并且所述中央部具备盖底壁面，所述腔室底壁面具有在沿着涡流的流动的方向上高度发生变化的形状，所述盖底壁面具有在沿着涡流的流动的方向上高度发生变化的形状，所述多个喷孔各自的喷射方向被设定为，关于沿着所述燃烧室的中心轴线的方向上的距离，所述多个喷孔中的任意一个所喷射的燃料喷雾的到达点与所述腔室底壁面以及所述盖底壁面中的至少任意一方之间的距离，在所述多个喷孔中的各个喷孔之间成为均等。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明，能够通过实施考虑到涡流的流动形态的燃料喷射从而向燃烧室适当地喷射燃料。
【附图说明】
[0017]图1为内燃机的概要结构图。
[0018]图2为通过图1所示的A-A截面而对内燃机进行观察的图。
[0019]图3为表示喷孔部的图。
[0020]图4为活塞的外观图。
[0021]图5活塞的俯视图。
[0022]图6为通过图5所示的B-B截面而对活塞进行观察的图。
[0023]图7为通过图5所示的C-C截面而对活塞进行观察的图。
[0024]图8为表示各种参数的变化的图。
[0025]图9为对应于图8的底壁面的说明图。
[0026]图10为对应于图8、图9的燃烧室的说明图。
[0027]图11为多个喷孔的配置说明图。
[0028]图12为喷射角的说明图。
[0029]图13为到达点的第一说明图。
[0030]图14为到达点的第二说明图。
【具体实施方式】
[0031]使用附图，对本发明的实施例进行说明。
[0032]图1为内燃机I的概要结构图。图2为表示通过图1所示的A-A截面而对内燃机I进行观察的图。在图1中，通过包含燃烧室E的中心轴线即中心轴线Pl的截面而图示了内燃机I中的气缸体2以及气缸盖3。关于内燃机I中的上下方向，如图1所示而将沿着中心轴线Pl的方向设为上下方向，气缸盖3位于与气缸体2相比靠上的位置。图1、图2所示的方向X表示内燃机I的进气排气方向。图2所示的方向Y表示内燃机I的前、后方向。在图1、图2中，简化图示了各结构。
[0033]内燃机I为压缩点火式内燃机，且为在燃烧室E中生成涡流的内燃机。内燃机I具备:气缸体2、气缸盖3、进气门4、排气门5、燃料喷射阀6、活塞7。在气缸体2中形成有气缸21。气缸21具有中心轴线P1。换言之，气缸21决定了中心轴线P1。在气缸21内收纳有活塞7。在气缸体2的上部固定有气缸盖3。
[0034]气缸盖3与气缸体2以及活塞7 —起形成了燃烧室E。气缸盖3的底壁部中形成燃烧室E的部分即中央部31具有屋脊形状。具体而言，该屋脊形状具有中央部31所具备的底壁面311。底壁面311相当于盖底壁面。
[0035]具体而言，上述屋脊形状被构成为，在方向X上于从中心轴线Pl向排气侧偏移了的位置处具有顶部。中央部31 (具体而言为底壁面311)也可以为具有顶部的屋脊形状，所述顶部被设置在于方向X上与中心轴线Pl对齐或者从中心轴线Pl向进气侧偏移了的位置处。
[0036]在气缸盖3上形成有进气口 32以及排气口 33。此外，设置有进气门4以及排气门5。进气口 32与排气口 33均在燃烧室E中开口。进气口 32向燃烧室E引导进气，排气口33将燃烧室E的气体排出。进气门4对进气口 32进行开闭，排气门5对排气口 33进行开闭。
[0037]具体而言，进气口 32与进气门4相对于燃烧室E而设置有多个(在此为两个)。排气口 33也与排气门5 —起相对于燃烧室E而设置有多个(在此为两个)。各进气口 32既可以为相互独立的独立口，也可以为相对于燃烧室E而在中途分支成多个而开口的连体口的一部分。各进气口 32的具体形状可以互不相同。这些设定对于各排气口 33也为相同情况。
[0038]在气缸盖3上还设置有燃料喷射阀6。燃料喷射阀6向燃烧室E喷射燃料。燃料喷射阀6具备喷孔部61。喷孔部61在燃烧室E上部中央的部分处露出。燃料喷射阀6的沿着方向X的位置以对齐中央部31所具有的屋脊形状的顶部的方式而设定。因此，具体而言，燃料喷射阀6被设置在方向X上从中心轴线Pl起朝向排气侧偏移了的位置处。
[0039]图3为表不喷孔部61的图。在喷孔部61上设置有喷孔611。喷孔部61为燃料喷射阀6中设置有喷孔611的部分，且具有中心轴线P2。具体而言，喷孔部61成为燃料喷射阀6所具备的喷嘴主体的顶端部。喷孔611沿着喷孔部61的圆周方向而设置有多个(在此为8个)。多个喷孔611的数量可以设为偶数。
[0040]图4为活塞7的外观图。图5为活塞7的俯视图。图6为通过图5所示的B-B截面而对活塞7进行观察的图。图7为通过图5所示的CC截面而对活塞7进行观察的图。在从图4至图7中，除了表示有前述内燃机I的上下方向、方向X、方向Y，还通过吸气侧、排气侦U、前侧以及 后侧的图示而示出了内燃机I中的活塞7的朝向。在以下所示的说明中，在还考虑内燃机I的状态的同时对活塞7进行说明。因此，在以下所示的说明中，根据需要而依据这些图示对活塞7进行说明。
[0041]活塞7具备腔室71。腔室71被设置在活塞7的顶部。因此，腔室71暴露于内燃机I中的燃烧室E中。腔室71的沿着方向X的位置以对齐燃料喷射阀6的方式而设定。因此，腔室71被设置在从活塞7的中心轴线即中心轴线P3朝向方向X上的排气侧偏移了的位置处。活塞7在内燃机I中以中心轴线P3被配置在与中心轴线Pl相同的位置处的方式而设置。所谓相同包括在制造误差的范围内相互不同的情况。所谓相同包括在能够发挥本发明的作用效果的范围内有所不同的情况。此设定在以下也为相同情况。
[0042]腔室71具备圆周部711、底壁面712、中间部713。圆周部711具有圆筒状的形状。圆周部711并非必须限定为圆筒状的形状，例如也可以具有基于楕圆而形成的筒状的形状。圆周部711具有作为腔室71的中心轴线的中心轴线P4。换言之，圆周部711决定了中心轴线P4。
[0043]中心轴线P4沿着中心轴线P3延伸。中心轴线P4相当于腔室71内的涡流的旋转中心轴线。中心轴线P4在方向X上被设定在与中心轴线P3相比朝向排气侧偏移了的位置处。具体而言，中心轴线P4被设定为，在内燃机I中被配置在与中心轴线P2相同的位置处。
[0044]底壁面712具有隆起的形状。该形状为相对于中心轴线P3非轴对称并且相对中心轴线P4轴对称的形状。底壁面712与圆周部711共有中心轴线P4。底壁面712并非必须与圆周部711共有中心轴线P4。底壁面712相当于腔室底壁面。中间部713被设置在圆周部711、底壁面712之间，并连接圆周部711和底壁面712。中间部713具备与底壁面712邻接的邻接部A。
[0045]具体而言，底壁面712被设置为，在包含中心轴线P4的活塞7的各截面(例如图6或图7所示的截面)上，分别在将中心轴线P4夹在中间的一侧以及另一侧，从邻接部A被设置的高度起而隆起。具体而言，在包含中心轴线P4的活塞7的各截面上，将中心轴线P4夹在中间的邻接部A各自的高度相同。
[0046]更具体而言，在该各截面上，将中心轴线P4夹在中间的各个邻接部A为腔室71的表面上位置最低的部分。与图6所示的截面的情况相比，在图7所示的截面的情况下，该各截面中将中心轴线P4夹在中间的邻接部A各自的高度较高。在包含中心轴线P4的活塞7的各截面上，将中心轴线P4夹在中间的邻接部A各自的高度并非必须相同。
[0047]接下来，进一步使用图8、图9、图10而对底壁面712进行说明。图8为表示各种参数的变化的图。图9为对应于图8的底壁面712的说明图。图10为对应于图8、图9的燃烧室E的说明图。图8所示的纵轴表示沿着中心轴线Pl的方向上的位置。图8所示的横轴表示将中心轴线P4作为旋转中心的相位(角度位置)。图9、图10所示的方向R表示涡流的旋转方向。
[0048]在图8中，作为各种参数而图示了高度Hl以及高度H2。高度Hl为底壁面712的高度，具体而言为，以与中心轴线P4正交并且与底壁面712相比而位于下方的假想平面L (图6，图7参照)为基准的高度。高度H2为底壁面311的高度，具体而言为，以与中心轴线Pl正交并且与底壁面311相比而位于下方的假想平面(在此为假想平面L)为基准的高度。在图8中一并图示了后述的减少部D1、增大部D2以及中间部D3和后述的区域El至E8。
[0049]图8所示的各种参数的变化为沿着涡流的流动的方向上的变化。相位Ml表示将中心轴线P4设为旋转中心的相位中的前侧的相位中心。相位M2表示该相位中的排气侧的相位中心，相位M3表示该相位中的后侧的相位中心，相位M4表示该相位中的进气侧的相位中心。沿着涡流的流动的方向上的变化具体而言是指如下的变化。即，在此，腔室71内涡流的轨迹为对应于圆周部711的形状的轨迹。
[0050]因此，沿着涡流的流动的方向上的变化是指，沿着圆周部711的轮廓的方向上的变化。具体而言，所述变化含义为，与将中心轴线P4作为旋转中心的相位相对应的变化，即沿着与圆周部711的形状相对应的涡流的假想轨迹C(参照图10)而确认到的变化。具体而言，假想轨迹C成为与圆周部711共有中心轴线P4、并且与沿着中心轴线P4而观察到的圆周部711的轮廓相似的环状的轨迹。
[0051]底壁面712具有在沿着涡流的流动的方向上高度Hl发生变化的形状。具体而言，所述底壁面712成为具有如下的减少部Dl、增大部D2、中间部D3的底壁面。
[0052]减少部Dl被设置在沿着方向R从相位Ml至相位M2的区间内、和沿着方向R从相位M3至相位M4的区间内。减少部Dll表示被设置在前者区间内的减少部Dl，减少部D12表示被设置在后者区间内的减少部D1。减少部Dl为沿着方向R而高度Hl减少的部分。
[0053]增大部D2被设置在沿着方向R从相位M2起至相位M3的区间内、和沿着方向R从相位M4至相位Ml的区间内。增大部D21表示被设置在前者区间内的增大部D2，增大部D22表示被设置在后者区间内的增大部D2。增大部D2为沿着方向R而高度Hl增大的部分。
[0054]中间部D3以分别对应于相位M1、相位M2、相位M3以及相位M4的方式而设置。中间部D31表示与相位Ml对应设置的中间部D3。中间部D32表示与相位M2对应设置的中间部D3，中间部D33表示与相位M3对应设置的中间部D3，中间部D34表示与相位M4对应设置的中间部D3。中间部D3在沿着方向R的方向上与减少部Dl和增大部D2邻接，并对邻接的减少部Dl和增大部D2进行连接。中间部D3为在沿着涡流的流动的方向上高度Hl为均等的部分。
[0055]中间部D3也可以为，在邻接的减少部Dl和增大部D2之间使高度Hl的变化趋势产生变化的变曲部。底壁面712也可以取代具备中间部D3而例如具有由相互邻接的减少部Dl以及增大部D2形成的边缘部。
[0056]底壁面712的顶部为平坦。因此，具体而言，底壁面712的顶部以外的部分具有在沿着涡流的流动方向上高度Hl发生变化的形状。中间部713的表面也与底壁面712相同而具备减少部D1、增大部D2以及中间部D3。底壁面712能够被设为进一步包括中间部713的表面的部分。即，也能够将底壁面712和中间部713的表面设为腔室底壁面。
[0057]底壁面311也具有在沿着涡流的流动的方向上高度H2发生变化的形状。相对于此，高度Hl也在沿着涡流的流动的方向上与高度H2同样地发生变化。这是为了在将活塞7的位置固定了的状态下，以使包含中心轴线P4的燃烧室E的截面积在沿着涡流的流动的方向上大致为均等的方式而设置底壁面712。换言之，是为了以抑制上述截面积在沿着涡流的流动的方向上产生变化的方式而设置底壁面712。
[0058]燃烧室E具有多个区域、即区域El至区域ES。区域El至区域ES存在于腔室71上。区域El为与中间部D31邻接的区域。区域E2为与减少部Dll邻接的区域，区域E3为与中间部D32邻接的区域，区域E4为与增大部D21邻接的区域，区域E5为与中间部D33邻接的区域，区域E6为与减少部D12邻接的区域，区域E7为与中间部D34邻接的区域，区域E8为与增大部D22邻接的区域。
[0059]区域E4和区域ES为，涡流在受到增大部D2的影响的同时进行流通，结果使得涡流在旋转的同时朝向上方流通的区域。区域E4和区域ES为，由于涡流在进行旋转的同时朝向上方流通从而使得燃料喷雾易于向底壁面311以及底壁面712中的底壁面311侧输送的区域。
[0060]区域E2和区域E6为，涡流在受到减少部Dl的影响的同时进行流通，结果使得涡流在 旋转的同时朝向下方流通的区域。区域E2和区域E6为，由于涡流在进行旋转的同时朝向下方流通从而使得燃料喷雾易于向底壁面311以及底壁面712中的底壁面712侧输送的区域。
[0061]图11为多个喷孔611的配置说明图。图12为喷射角α的说明图。在图11、图12中通过其中心轴线而图示了喷孔611。在图12中，使用与图11所示的D-D截面相同的截面所图示的内燃机I的主要部分，而对喷射角α进行说明。在图12中一并图示了基准喷射角a s以及基准到达点Ns。
[0062]多个喷孔611以与区域Ε2、区域Ε4、区域Ε6以及区域Ε8对应的方式而设置。喷孔611A和喷孔61IB表示向区域Ε2喷射燃料的喷孔611。喷孔611C和喷孔61ID表示向区域Ε4喷射燃料的喷孔611，喷孔61IE和喷孔61IF表示向区域Ε6喷射燃料的喷孔611，喷孔61IG和喷孔61IH表示向区域Ε8喷射燃料的喷孔611。
[0063]喷孔61IA表示与喷孔61IB相比沿着方向R而位于近前侧的喷孔611。喷孔61IC表示与喷孔61ID相比沿着方向R而位于近前侧的喷孔611、喷孔61IE表示与喷孔61IF相比沿着方向R而位于近前侧的喷孔611、喷孔611G表示与喷孔611Η相比沿着方向R而位于近前侧的喷孔611。
[0064]喷射角α为多个喷孔611中的任意一个的喷射角，具体而言为，多个喷孔611中的任意一个的喷射方向与中心轴线Ρ2或者和中心轴线Ρ2平行的直线所成的锐角。喷射角α5和喷射角α 8分别表示与喷孔611Ε和喷孔611Η对应的喷射角α。此外，虽然未图示，但是喷孔611Α具有喷射角α 1，喷孔611Β具有喷射角α 2，喷孔611C具有喷射角α3，喷孔611D具有喷射角α4，喷孔611F具有喷射角α 6，喷孔611G具有喷射角α 7。
[0065]基准喷射角a s为在燃烧室E中不生成涡流的情况下的喷射角，具体而言以如下方式设定。即，在将活塞7固定于基准位置上的状态下，基准喷射角as以使多个喷孔611中的任意一个的中心轴线位于底壁面311与底壁面712之间的中央处的方式而设定。在以此方式对基准喷射角as进行设定时，基准喷射角as更具体而言能够以如下方式进行设定。
[0066]S卩，基准喷射角a s能够在沿着中心轴线Pl的方向(因此，换言之为沿着内燃机I中的上下方向的方向)上，以使上述中心轴线中所包含的点位于底壁面311与底壁面712之间的中心处的方式而进行设定。或者，基准喷射角as能够在与包含上述中心轴线的中心轴线Pl平行的平面中，在与上述中心轴线正交的方向上，以使上述中心轴线所包含的点位于底壁面311与底壁面712之间的中心处的方式而进行设定。
[0067]在上述的各种设定中，后者的设定与前者的设定相比而较为严密，前者的设定为与后者的设定相比较为简便。即，基准喷射角as既可以通过前者的设定这种简便的设定而进行设定，也可以通过后者的设定这种严密的设定而进行设定。
[0068]上述基准位置能够设为，内燃机I的运转状态(例如转速以及负载)在预定的运转区域中的情况下的燃料喷射时的活塞7的位置。基准喷射角a s针对多个喷孔611中的每个喷孔而个别地设定。在多个喷孔611中的各个喷孔之间，基准喷射角a s的具体的大小可以不同。
[0069]基准到达点Ns为在燃烧室E中不生成涡流的情况下的燃料喷雾的到达点，具体而言为如下所示的到达点。即，基准到达点Ns为，在将活塞7固定于基准位置上的状态下，设定了基准喷射角a s的喷孔611所喷射的燃料喷雾的到达点。具体而言，基准到达点Ns为该喷孔611的中心轴线中所包含的点。此外，基准到达点Ns为，将包含假想轨迹C并且沿着中心轴线Pl延伸的假想筒状体C作为燃料喷雾的到达目的地的点。基准到达点Ns也可以为将圆周部711作为燃料喷雾的到达目的地的点。
[0070]多个喷孔611中的任意一个的喷射方向(具体而言为上下方向上的喷射方向)为，由喷射角α所表示的喷射方向。此外，与多个喷孔611中的任意一个的喷射方向对应的基准方向为，由基准喷射角a s所表示的喷射方向。
[0071]如前文所述，喷孔61IH向区域Ε8喷射燃料。如前文所述，区域Ε8为在燃烧室E中涡流进行旋转的同时朝向上方流通的区域。对此，喷射角α8被设定为小于基准喷射角a So因此，喷孔611Η的喷射方向被设定为与基准方向相比靠下侧的方向。关于喷孔611C，喷孔611D以及喷孔611G的喷射方向也为相同设定。
[0072]如前文所述，喷孔61IE向区域Ε6喷射燃料。如前文所述，区域Ε6为在燃烧室E中涡流进行旋转的同时朝向下方流通的区域。对此，喷射角α5被设定为大于基准喷射角a So因此，喷孔611Ε的喷射方向被设定为与基准方向相比靠上侧的方向。关于喷孔611Α，喷孔611Β以及喷孔611F的喷射方向也为相同设定。
[0073]图13为到达点N的第一说明图。在图13中，使用与图11所示的DD截面相同的截面所表示的内燃机I的主要部分而对到达点N进行说明。在图13中一并图示了到达点
N' ο
[0074]到达点N为，多个喷孔611中的任意一个所喷射的燃料喷雾所到达的点。具体而言，到达点N为，在内燃机I的运转状态为前文所述的预定的运转区域中所包含的各个运转状态中的预定的运转状态(任一运转状态)的情况下，多个喷孔611中的任意一个所喷射的燃料喷雾所到达的点。到达点Ν5和到达点Ν8分别为与喷孔61IE和喷孔61IH相对应的到达点N。到达点K为多个喷孔611中任意一个的中心轴线所包含的点。到达点Ν5'和到达点NV分别表示与喷孔611Ε和喷孔611Η对应的到达点K。
[0075]关于多个各喷孔611，具体而言，到达点N为在燃烧室E中不生成涡流的情况下应该到达到达点N'的燃料喷雾在受到涡流的影响的情况下实际所到达的点。因此，到达点N实际存在于，与从图13所示的截面起沿着方向R而相差被涡流带动的量的相位处。到达点N和到达点K为，将假想筒状体C设为燃料喷雾的到达目的地的点。到达点N和到达点N'也可以为，将圆周部711设为燃料喷雾的到达目的地的点。
[0076]图14为到达点N的第二说明图。纵轴表示沿着中心轴线Pl的方向上的位置。横轴表示将中心轴线Ρ4作为旋转中心的相位。在图14中一并图示了高度Η1、高度Η2、曲线CN、到达点N'、距离Fl以及距离F2。与图8同样地，在图14中图示了对应于相位而在沿着涡流的流动的方向上的变化。
[0077]到达点NI表示与喷孔61IA对应的到达点N，到达点Ν2表示与喷孔61IB对应的到达点N，到达点Ν3表示与喷孔611C对应的到达点N，到达点Ν4表示与喷孔611D对应的到达点N，到达点Ν6表示与喷孔611F对应的到达点N，到达点Ν7表示与喷孔611G对应的到达点No
[0078]到达点NP表示与喷孔611Α对应的到达点K，到达点Ν2'表示与喷孔611Β对应的到达点K，到达点Ν3'表示与喷孔611C对应的到达点K，到达点Nf表示与喷孔611D对应的到达点K，到达点Ν6'表示与喷孔611F对应的到达点K，到达点Ν7'表示与喷孔61IG对应的到达点K。
[0079]距离Fl为沿着中心轴线Pl的方向上的距离、即到达点N与底壁面712之间的距离。距离Fll表示与到达点NI对应的距离F1，距离F12表示与到达点N2对应的距离Fl，距离F13表示与到达点N3对应的距离F1，距离F14表示与到达点N4对应的距离F1，距离F15表示与到达点N5对应的距离F1，距离F16表示与到达点N6对应的距离F1，距离F17表示与到达点N7对应的距离F1，距离F18表示与到达点N8对应的距离Fl。
[0080]距离F2为沿着中心轴线Pl的方向上的距离、即到达点N与底壁面31 1之间的距离。距离F21表示与到达点NI对应的距离F2，距离F22表示与到达点N2对应的距离F2，距离F23表示与到达点N3对应的距离F2，距离F24表示与到达点N4对应的距离F2，距离F25表示与到达点N5对应的距离F2，距离F26表示与到达点N6对应的距离F2，距离F27表示与到达点N7对应的距离F2，距离F28表示与到达点N8对应的距离F2。
[0081]虚线所表示的曲线CN为如下的假想曲线，所述假想曲线表示沿着中心轴线Pl的方向上的各位置，且表示沿着底壁面712以及底壁面311中的至少任一个(在此为底壁面712)的涡流的流动方向上的部分形状的位置。具体而言，该部分形状具有环状的形状。
[0082]各喷射角α (换言之，多个喷孔611各自的喷射方向)各自被设定为，使各个到达点N在沿着涡流的流动的方向上，沿着底壁面712的沿涡流的流动方向上的部分形状、即在沿着中心轴线Pl的方向上对置的部分的形状而配置。因此，各个到达点N能够被包含在曲线CN中。具体而言，以此方式设定的各喷射角α以距离Fl在多个喷孔611中的各个喷孔间成为均等的方式而设定。
[0083]各喷射角α能够以如下方式设定，即，使各到达点N在沿着涡流的流动的方向上，沿着底壁面712以及底壁面311中的至少任意一方的沿涡流的流动的方向上的部分的形状、即在沿着中心轴线Pl的方向上对置的部分的形状而配置。具体而言，各喷射角α能够以距离Fl以及距离F2中的至少任意一方在多个喷孔611中的各个喷孔之间成为均等的方式而设定。对于多个喷孔611中的各个喷孔，喷射角α也可以以距离Fl与距离F2相等的方式而设定。
[0084]接下来，对内燃机I的主要作用效果进行说明。在内燃机I中，将喷孔611C、喷孔611D、喷孔611G以及喷孔611Η的喷射方向设定为与基准方向相比靠下侧的方向。此外，在内燃机I中，将喷孔611Α、喷孔611Β、喷孔61IE以及喷孔61IF的喷射方向设定为与基准方向相比靠上侧的方向。
[0085]因此，内燃机I能够防止或者抑制多个喷孔611各自所喷射的燃料喷雾被较容易地输送至底壁面311以及底壁面712中任意一侧的情况。其结果为，能够防止或者抑制由于燃料喷雾碰撞底壁面311或底壁面712而妨碍燃料的雾化的情况。
[0086]S卩，内燃机I通过对考虑到涡流的流动形态的各喷射方向进行设定，从而能够实施考虑到涡流的流动方式的燃料喷射。而且，能够通过实施所述的燃料喷射从而能够针对于可能妨碍燃料的雾化的情况而向燃烧室E恰当地喷射燃料。具体而言，内燃机I能够通过防止或者抑制妨碍燃料的雾化的情况，从而降低燃料的未燃烧成分或烟雾的产生量。
[0087]内燃机I能够以如下方式构成，S卩，以使各到达点N在沿涡流的流动的方向上，沿着底壁面712以及底壁面311中至少任意一方的沿涡流的流动方向上的部分形状、即在沿着中心轴线Pl的方向上对置的部分形状而配置的方式，O对各喷射角α进行设定。具体而言，内燃机I能够以如下方式而构成，即，以使距离Fl以及距离F2中的至少任意一方在多个喷孔611中的各个喷孔之间成为均等的方式而对各喷射角α进行设定。
[0088]S卩，具体而言，通过使内燃机I成为例示所涉及的结构从而能够恰当地防止或者抑制燃料喷雾碰撞底壁面311或底壁面712的情况。其结果为，能够恰当地防止或者抑制燃料的雾化被阻碍的情况。内燃机I还能够被构成为，针对多个喷孔611而以使距离Fl和距离F2相等的方式而对喷射角α进行设定。
[0089]内燃机I能够的如下方式构成，即，以使各到达点K在涡流的流动方向上，沿着底壁面712以及底壁面311中的至少任意一方的沿涡流的流动方向上的部分形状、即在沿中心轴线Pl的方向上对置的部分形状而配置的方式，对各喷射角α进行设定。具体而言，内燃机I能够以如下方式构成，即，关于沿着中心轴线Pl的方向上的距离，以到达点K与底壁面712以及底壁面311中的至少一个之间的距离在多个喷孔611中的各个喷孔之间成为均等的方式而对各喷射角α进行设定。
[0090]在该情况下，内燃机I通过实施考虑到底壁面712以及底壁面311的形状的燃料喷射，从而也能够防止或者抑制燃料喷雾碰撞底壁面311或底壁面712的情况。但是，在该情况下，与未考虑涡流的流动形态相对应地，存在燃料喷雾较容易碰撞底壁面311或底壁面712的情况。内燃机I能够以如下方式构成，即，针对各多个喷孔611，以使沿着中心轴线Pl的方向上的距离、即到达点N'各自与各底壁面712以及底壁面311之间的距离相等的方式，而对喷射角α进行设定。
[0091]以上，虽然对本发明的实施例进行了详细叙述，但是本发明并不限定于所述特定的实施例，其能够在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形及变更。
[0092]例如，腔室底壁面也可以如下方式设置，S卩，在将活塞的位置固定了的状态下，包含腔室内的涡流的旋转中心轴线的燃烧室的截面积并非必须在沿着涡流的流动方向上成为大致均等。
[0093]符号说明
[0094]内燃机I
[0095]气缸盖3
[0096]中央部31
[0097]底壁面(盖底壁面)311
[0098]燃料喷射阀6
[0099]喷孔部61
[0100]活塞7
[0101]腔室71
[0102]底壁面(腔室底壁面)712
【主权项】
1.一种内燃机，具备燃料喷射阀，所述燃料喷射阀向生成涡流的燃烧室中喷射燃料， 关于所述燃料喷射阀所具备的多个喷孔中的任意一个喷孔，向所述燃烧室中涡流进行旋转的同时朝向上方流通的区域喷射燃料的喷孔的喷射方向被设定为，与基准方向相比靠下侧的方向， 关于所述燃料喷射阀所具备的多个喷孔中的任意一个喷孔，向所述燃烧室中涡流进行旋转的同时朝向下方流通的区域喷射燃料的喷孔的喷射方向被设定为，与基准方向相比靠上侧的方向。2.如权利要求1所述的内燃机，具备， 活塞，其设置有暴露于所述燃烧室中的腔室； 气缸盖，其具有形成所述燃烧室的部分、即中央部， 所述腔室具备腔室底壁面并且所述中央部具备盖底壁面，所述腔室底壁面具有在沿着涡流的流动的方向上高度发生变化的形状，所述盖底壁面具有在沿着涡流的流动的方向上高度发生变化的形状， 所述多个喷孔各自的喷射方向被设定为，关于沿着所述燃烧室的中心轴线的方向上的距离，所述多个喷孔中的任意一个所喷射的燃料喷雾的到达点与所述腔室底壁面以及所述盖底壁面中的至少任意一方之间的距离，在所述多个喷孔中的各个喷孔之间成为均等。
【专利摘要】一种内燃机(1)，其具备燃料喷射阀(6)，所述燃料喷射阀(6)向生成涡流的燃烧室(E)中喷射燃料。向燃烧室(E)中涡流进行旋转的同时朝向上方流动的区域(E8)喷射燃料的喷孔(611H)的喷射方向被设定为，与基准方向相比靠下侧的方向。关于喷孔(611C)、喷孔(611D)以及喷孔(611G)的喷射方向也为同样设定。向燃烧室(E)中涡流进行旋转的同时朝向下方流动的区域(E6)喷射燃料的喷孔(611E)的喷射方向被设定为，与基准方向相比靠下侧的方向。关于喷孔(611A)、喷孔(611B)以及喷孔(611F)的喷射方向也为同样设定。
【IPC分类】F02B23/10, F02B23/02, F02M61/18
【公开号】CN104903558
【申请号】CN201380069738
【发明人】道川内亮
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年1月7日
【公告号】EP2942507A1, US20150330291, WO2014106903A1
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