CN105781713A - 发动机的燃烧室结构 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是通过以适当的喷射角喷射燃料，能够将燃料可靠地喷射至腔室内，且能够以分裂长度以上的距离使燃料与腔室表面碰撞。根据本发明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凹入的腔室（11）的活塞（10）；和设置于活塞（10）的上方且中心轴线上的燃料喷射阀（3）；以在压缩行程中喷射燃料的所有的正时都要使第一条件（i）和第二条件（ii）这两者成立的形式设定来自于燃料喷射阀（3）的燃料的喷射角（α），第一条件（i）是指燃料喷射至活塞（10）的腔室（11）内，第二条件（ii）是指从燃料喷射位置至燃料与腔室（11）碰撞的位置为止的喷雾碰撞距离大于从燃料喷射位置至发生燃料的初期分裂的位置为止的分裂长度。

Description

发动机的燃烧室结构

技术领域

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，在压缩行程中喷射燃料的发动机的燃烧室结构。

背景技术

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，并且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-chargecompressionignition；均质充量压缩点火燃烧）的预混合压缩自动点火）的技术。

例如专利文献1公开了执行如上所述的压缩自动点火的发动机相关的技术。专利文献1中公开了如下技术：在低负荷区域执行压缩自动点火而在高负荷区域通过火花点火执行点火的发动机中，在高负荷区域向活塞的腔室内喷射燃料，并且在将包含该燃料的混合气输送至火花塞周围的正时实施点火。

专利文献1：日本特开2012-172662号公报。

发明内容

在如上所述的发动机中，在高负荷区域（尤其是高负荷低旋转域），在压缩行程中喷射燃料，具体而言将燃料喷射开始时期设定于延迟侧并实施燃料喷射（所谓延迟喷射）。在这样的发动机中，在压缩上死点附近的正时喷射燃料时，活塞离燃料喷射阀非常近，因此能够将燃料向腔室内喷射的喷射角的范围较宽，因此不必严格地设定燃料喷射阀的喷射角也能够将燃料适当地喷射至腔室内。然而，在压缩行程中较早的正时喷射燃料时（即，压缩行程中喷射正时的提前程度较大时），活塞离燃料喷射阀较远，因此能够将燃料喷射至腔室内的喷射角的范围较窄，因此难以向腔室内适当地喷射燃料。像这样，即便是在压缩行程中在较早的正时喷射燃料的情况下，也需要严格地设定喷射角以将燃料适当地喷射至腔室内。

在这里，在燃料未喷射至腔室内而被喷射至汽缸侧壁（例如汽缸套等）的情况下，燃料附着于汽缸侧壁而未燃烧（即发生未燃），或者附着于汽缸侧壁的燃料被活塞环刮出并与发动机油混合而发生油的稀释等。又，在燃料没有喷射至汽缸侧壁但是喷射至腔室的外侧的活塞上表面的情况下，燃料向活塞径向外侧移动而附着于汽缸侧壁，从而可能引起与上述相同的问题。相对于此，在将燃料喷射至腔室内时，燃料停留在腔室内，从而能够抑制移动至汽缸侧壁侧。

然而，已知从燃料喷射阀喷射的燃料在前进一定程度的距离时，会发生初期分裂而变成颗粒状。可认为在从燃料喷射阀喷射的燃料与燃烧室壁面（活塞上表面等）发生碰撞时，如果该燃料为发生初期分裂之后的状态的燃料，则相较于发生初期分裂之前的燃料与燃烧室壁面发生碰撞的情况，更能够改善燃料的蒸发性且改善燃烧稳定性。因此可以说在如上所述的将燃料喷射至腔室内的发动机中，优选的是形成为使如上述发生初期分裂之后的燃料与腔室表面碰撞的结构。

本发明是为了解决上述现有技术问题而形成的，其目的是提供通过以适当的喷射角喷射燃料，从而能够可靠地向腔室内喷射燃料，并且能够以分裂长度以上的距离使燃料与腔室表面碰撞的发动机的燃烧室结构。

为了实现上述目的，本发明是在规定的运行区域在压缩行程中喷射燃料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凹入的腔室的活塞；和设置于活塞的上方且活塞的中心轴线上，根据发动机的运行状态改变压缩行程中喷射燃料的正时的燃料喷射阀；以在压缩行程中喷射燃料的所有的正时都要使第一条件（1）和第二条件（2）这两者成立的形式设定来自于燃料喷射阀的燃料的喷射角，所述第一条件（1）是指燃料喷射至活塞的腔室内，所述第二条件（2）是指从燃料喷射阀的燃料喷射位置至燃料与活塞的腔室碰撞的位置为止的喷雾碰撞距离大于从燃料喷射阀的燃料喷射位置至发生燃料的初期分裂的位置为止的长度、即分裂长度；

在形成为这样的结构的本发明中，通过适当地设定燃料喷射阀的喷射角，可以在压缩行程中喷射燃料的所有的正时都能使喷雾碰撞距离大于分裂长度，并且将燃料可靠地喷射至活塞的腔室内。因此，通过将燃料可靠地喷射至活塞的腔室内，能够抑制燃料附着于汽缸侧壁。又，通过使喷雾碰撞距离大于分裂长度并使燃料与腔室的表面碰撞，从而减少向腔室的表面的燃料附着量，能够改善燃料的蒸发性，能够改善燃烧稳定性而抑制烟气。

在本发明中，优选的是第一条件为如下条件：在压缩行程中最早的正时从燃料喷射阀喷射燃料时，将燃料喷射至活塞的腔室内；

根据形成为这样的结构的本发明，使用由压缩行程中执行燃料喷射的最早的正时限定的第一条件，以此能够高效地确保向活塞的腔室内的燃料喷射。

在优选的示例中，如果将腔室径作为“Rc”，将在压缩行程中最早的正时由燃料喷射阀喷射燃料时的活塞的上表面位置至燃料喷射阀为止的距离作为“Lp”，并且将来自于燃料喷射阀的燃料的喷射角作为“α”，则第一条件可以由下式（1）表示：

Rc＞Lp·tanα式（1）。

在本发明中，优选的是第二条件为如下条件：在压缩上死点从燃料喷射阀喷射出燃料时，使喷雾碰撞距离大于分裂长度；

根据形成为这样的结构，使用压缩上死点中限定的第二条件，可以高效地确保大于分裂长度的喷雾碰撞距离。

在优选的示例中，如果将腔室深度作为“Dc”，将燃料喷射阀喷射的燃料的燃料压作为“Pf”，将燃烧室内的压力作为“Pa”，将来自于燃料喷射阀的燃料的喷射角作为“α”，将规定的系数作为“k”，则第二条件能够由下式（2）进行表示；

Dc＞k·Pa·cosα/{2(Pf－Pa)}式（2）。

根据本发明的发动机的燃烧室结构，通过以适当的喷射角喷射燃料，能够将燃料可靠地喷射至腔室内，并且能够以分裂长度以上的距离使燃料与腔室表面碰撞。

附图说明

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是示出与燃料压相对应的喷雾碰撞距离和蒸汽量改善率之间的关系的图，是关于燃料的分裂长度的说明图；

图5是与图3相同的、根据本发明实施形态的活塞以及汽缸盖等的局部剖视图，是关于在对喷射角进行各种变化的情况下的燃料碰撞位置的说明图；

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；

11腔室；

30汽缸盖；

40汽缸套。

具体实施方式

以下，参照附图说明根据本发明实施形态的发动机的燃烧室结构。

在这里，在说明本发明实施形态的内容之前，简单说明根据本发明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），在压缩行程中喷射燃料，具体而言将燃料喷射开始时期设定于延迟侧并实施燃料喷射（延迟喷射），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。

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的曲轴轴线。又，符号X表示通过汽缸的中心轴线且与曲轴轴线Y正交的线。

如图1所示，在一个汽缸（cylinder）中，在隔着曲轴轴线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在曲轴轴线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，简单标记为“进气门1”。

又，在一个汽缸（cylinder）中，在隔着曲轴轴线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在曲轴轴线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，简单标记为“排气门2”。

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，简单标记为“火花塞4”。

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。

如图2所示，在活塞10的上表面（换言之冠面/顶面）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，腔室11形成为在其两端连接有两个凹部12A、12B的结构。在腔室11的突起部11a的正上方配置有燃料喷射阀3，在腔室11的凹部12A内配置有第一火花塞4A，在腔室11的凹部12B内配置有第二火花塞4B。

又，在活塞10的上表面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。此外，在活塞10的上表面中，除去腔室11以及气门座15A、15B、16A、16B的部分形成为在正交于汽缸轴线Z的方向上延伸的大致平坦面，在图2中将该平坦面部分以符号10A表示（以下，将平坦面部分适当标记为“活塞上表面部10A”）。

图3是沿着图1中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。尤其是，图3示出活塞10位于压缩上死点时的图。又，在图3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。另外，在图3中，为了便于说明，而仅图示向右侧方向流动的包含从燃料喷射阀3喷射出的燃料的混合气。实际上，燃料以均匀地喷射至燃烧室内的形式从燃料喷射阀3轴对称地以伞状进行喷雾。

在图3中，符号Rc表示作为腔室11半径的腔室径，符号Dc表示在活塞10位于上死点（压缩上死点）时燃料喷射阀3与腔室11的最深部在汽缸轴线方向上的距离、即腔室深度，符号α表示以汽缸轴线（即燃料喷射阀3的中心轴线）为基准规定的来自于燃料喷射阀3的燃料的喷射角。又，符号L1表示在压缩上死点从燃料喷射阀3喷射燃料时，从燃料喷射阀3的燃料喷射位置起，至燃料与腔室11碰撞为止的距离（喷雾碰撞距离）。

如图3所示，在本实施形态中，由燃料喷射阀3向腔室11喷射燃料，即向腔室11内喷射燃料。又，在本实施形态中，在压缩上死点从燃料喷射阀3喷射燃料时的喷雾碰撞距离L1大于燃料喷射阀3的燃料喷射位置至发生燃料的初期分裂的位置为止的长度（分裂长度）。具体而言，在本实施形态中，以来自于燃料喷射阀3的燃料可靠地喷射至腔室11内、且喷雾碰撞距离L1大于分裂长度的形式，根据腔室径Rc或腔室深度Dc等设定燃料喷射阀3的喷射角α。

在这里，参照图4具体地说明上述燃料的分裂长度。图4中，横轴表示燃料喷射阀3喷射的燃料与燃烧室壁面（例如活塞10的上表面）碰撞为止的喷雾碰撞距离，纵轴表示相当于燃料喷射阀3喷射的燃料在燃烧室内的蒸发程度的蒸汽量改善率。基本上，蒸汽量改善率越高，则燃料的蒸发程度就越高，燃烧稳定性得以改善。又，图表G1示出在使用较高燃料压（例如120MPa）的燃料时喷雾碰撞距离与蒸汽量改善率之间的关系，图表G2示出在使用比图表G1低的燃料压（例如80MPa）的燃料时喷雾碰撞距离与蒸汽量改善率之间的关系。从图表G1、G2可知燃料压越高，则蒸汽量改善率就越高。这是因为燃料压越高，燃料喷雾的微粒化就越容易进行。

此外，根据图表G1可知在喷雾碰撞距离小于BL1时，蒸汽量改善率不会随喷雾碰撞距离变化而大致保持一定，但是在喷雾碰撞距离为距离BL1以上时，喷雾碰撞距离越大，蒸汽量改善率就越高。同样如此，根据图表2可知在喷雾碰撞距离小于距离BL2时，蒸汽量改善率不会随喷雾碰撞距离变化而大致保持一定，但是在喷雾碰撞距离为距离BL2以上时，喷雾碰撞距离越大，蒸汽改善率就越高。

在这里，已知从燃料喷射阀喷射的燃料在前进一定程度的距离（即分裂长度）时，会发生初期分裂而变成颗粒状。可认为像这样发生初期分裂后的燃料与燃烧室壁面碰撞的情况，相较于发生初期分裂前的燃料与燃烧室壁面碰撞的情况，更能够改善燃料的蒸发性。即，可认为燃料在发生初期分裂的位置的下游侧与燃烧室壁面碰撞的情况，相较于燃料在发生初期分裂的位置的上游侧与燃烧室壁面碰撞的情况，更能够减少燃料的壁面附着，从而使燃料的蒸发量增大。因此，可认为如上所述的蒸汽量改善率开始上升的距离BL1、BL2相当于发生燃料的初期分裂的分裂长度。又，可认为在燃料压增高时，燃料喷雾的微粒化容易进行，因此图表G1所示的比较高的燃料压相比于图表G2所示的比较低的燃料压而言，分裂长度短。

另外，通过实验或模拟，得到如下结果：在使用120MPa的燃料压的燃料的情况下，分裂长度（对应于距离BL1）达到15mm左右，在使用80MPa的燃料压的燃料的情况下，分裂长度（对应于距离BL2）达到20mm左右。

返回至图3，在压缩上死点燃料喷射阀3喷射燃料时的喷雾碰撞距离L1，可以使用腔室深度Dc以及喷射角α并大概由下式（3）进行表示：

L1=Dc/cosα式（3）。

另一方面，在将从燃料喷射阀3的燃料喷射位置至发生燃料初期分裂的位置为止的分裂长度标记为“BL”时，该分裂长度BL，可以使用表示从燃料喷射阀3喷射的燃料的燃料压的“Pf”、表示燃烧室内的压力的“Pa”和表示规定系数的“k”并由下式（4）进行表示：

BL=k·Pa/{2（Pf－Pa）}式（4）；

该式（4）是基于在使用120MPa的燃料压的情况下分裂长度达到15mm左右、且在使用80MPa的燃料压的情况下分裂长度达到20mm左右的实验结果或模拟结果，以伯努利定律为基础导出的。在该情况下，燃烧室内的压力Pa例如为4MPa。又，规定系数k是根据燃料喷射阀3的喷雾孔的孔径等得到的值，例如为0.8～0.9。

在本实施形态中，为了使发生初期分裂后的燃料与腔室11的表面碰撞，即在发生初期分裂的位置的下游侧使燃料与腔室11的表面碰撞，以减少燃料向腔室11的表面的附着量，从而改善燃料的蒸发性，进而如上所述，使在压缩上死点从燃料喷射阀3喷射燃料时的喷雾碰撞距离L1大于分裂长度BL。具体而言，以使“L1＞BL”条件式成立的形式基于应用了式（3）以及式（4）的如下式（5），设定燃料喷射阀3的喷射角α；

Dc＞k·Pa·cosα/{2(Pf－Pa)}式（5）。

另外，如上所述，如果在压缩上死点喷射燃料时的喷雾碰撞距离L1大于分裂长度BL，则在比压缩上死点提前的正时（即，提前侧的正时）喷射燃料也必然是喷雾碰撞距离大于分裂长度BL。这是因为与压缩上死点时的活塞10的位置相比，比压缩上死点提前的正时时的活塞10的位置离燃料喷射阀3更远。

此外，在本实施形态中，根据发动机的运行状态（例如发动机转速、发动机负荷、有效压缩比等。又，还包括所应用的燃料的燃料压）对压缩行程中喷射燃料的正时进行各种变化，但是在如上述压缩行程中喷射燃料的所有的正时，都会使燃料适当地喷射至活塞10的腔室11内。在这里，为了满足上述喷雾碰撞距离L1大于分裂长度BL这样的条件（第一条件），只要增大燃料喷射阀3的喷射角α即可（由于当增大喷射角α时，喷雾碰撞距离L1增大），但是如果过度增大喷射角α，则无法将燃料适当地喷射至腔室11内。尤其是，在压缩行程中较早的正时喷射燃料时（即，压缩行程中喷射正时的提前程度较大时），活塞10离燃料喷射阀3较远，因此在喷射角α较大时，燃料无法适当地喷射至腔室11内。在该情况下，为了向腔室11内适当地喷射燃料，而优选的是减小燃料喷射阀3的喷射角α。因此，在本实施形态中，在压缩行程中喷射燃料的所有的正时，都会以满足喷雾碰撞距离L1大于分裂长度BL的条件（第一条件）、和燃料适当地喷射至活塞10的腔室11内的条件（第二条件）这两者的形式设定燃料喷射阀3的喷射角α。

具体而言，在本实施形态中，使用在压缩行程中在最早的正时喷射出燃料时（即压缩行程中喷射正时的提前程度最大时）燃料适当地被喷射至活塞10的腔室11内这样的条件作为第二条件，设定燃料喷射阀3的喷射角α。这是因为，如果以在压缩行程中最早的正时喷射出燃料时使燃料适当地喷射至腔室11内的形式设定喷射角α，则在压缩行程中喷射燃料的其他正时，活塞10更靠近燃料喷射阀3，因此燃料必然适当地喷射至腔室11内；

另外，从抑制混合气比火花点火引起的正常燃烧开始时期被提前地自动点火的预燃烧（pre-ignition）的观点考虑，在压缩行程中执行燃料喷射的最早的正时是基于发动机转速、发动机负荷、有效压缩比和燃料的燃料压等进行设定的。

参照图5具体地说明以向腔室11内适当地喷射燃料的形式设定燃料喷射阀3的喷射角α的方法。

图5示出在对燃料喷射阀3的喷射角α进行各种变化的情况下的燃料碰撞位置的具体示例。图5也是与图3相同地沿着图1中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。尤其是，图5示出在压缩行程中最早的正时喷射燃料时（压缩行程中喷射正时的提前程度最大时，例如上死点前45°）的活塞10的位置。在该情况下，图5中的符号Lp表示处于这样的状态下的活塞10的上表面位置与燃料喷射阀3的位置在汽缸轴线方向上的距离。又，在图5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。另外，在图5中，为了便于说明，而仅图示向右侧方向流动的包含从燃料喷射阀3喷射出的燃料的混合气。

图5（A）示出以比较大的喷射角α1喷射出燃料的情况。可知在该情况下燃料与汽缸套40（与活塞10的侧表面滑动接触的构件）碰撞。在燃料与汽缸套40碰撞的情况下，即在发生所谓的汽缸套淋湿（linerwet）的情况下，燃料附着于汽缸套40而未被燃烧，或者附着于汽缸套40的燃料被活塞环刮出，从而与发动机油混合而发生油稀释。

另一方面，图5（B）示出以小于图5（A）所示喷射角α1的喷射角α2喷射燃料的情况。可知在该情况下燃料不与汽缸套40碰撞，但是燃料与腔室11外侧的活塞上表面部10A碰撞。在燃料与活塞上表面部10A碰撞的情况下，也同样由于燃料向活塞径向外侧移动而附着于汽缸套40，从而有可能发生如上所述的汽缸套淋湿。

另一方面，图5（C）示出以更小于图5（B）所示的喷射角α2的喷射角α3喷射燃料的情况。可知在该情况下燃料适当地喷射至活塞10的腔室11内。在燃料喷射至腔室11内的情况下，燃料停留在腔室11内，而能够抑制移动至汽缸套40侧，即能够抑制上述的汽缸套淋湿的发生。像这样喷射至腔室11内的燃料停留在腔室11内，并且缓慢地蒸发，并且向上方流动。

在本实施形态中，从抑制汽缸套淋湿的观点等考虑，采用图5（C）所示的喷射角α3，从而在压缩行程中喷射燃料的所有的正时都会将燃料适当地喷射至腔室11内。在这里，使在压缩行程中最早的正时喷射的燃料能够适当地喷射至腔室11内的喷射角α可以通过如下方式进行一般化并表示。

为了使在压缩行程中最早的正时喷射的燃料适当地喷射至腔室11内，而只要使对应于燃料喷射阀3的喷射角α的直线（在截面上观察时的直线，换言之是对应于燃料喷射方向的直线）与沿着活塞10上表面的平面（不仅是活塞10的上表面，还包括活塞10的上表面的延长面）交叉的位置、和活塞10上表面的中心点之间的距离（以下标记为“距离L2”）小于腔室径Rc即可。即，只要“Rc＞L2”成立即可。该距离L2，可以使用图5所示的距离Lp以下式（6）进行表示，所述距离Lp是指在压缩行程中最早的正时喷射燃料时的活塞10上表面的位置和燃料喷射阀3的位置之间的距离；

L2=Lp·tanα式（6）。

因此，根据式（6），为了使在压缩行程中最早的正时喷射的燃料适当地喷射至腔室11内，而只要以满足下式（7）的形式设定燃料喷射阀3的喷射角α即可；

Rc＞Lp·tanα式（7）。

综上所述，在本实施形态中，以在压缩行程中喷射燃料的所有的正时都能够满足喷雾碰撞距离L1大于分裂长度BL这样的第一条件、以及燃料适当地喷射至活塞10的腔室11内这样的第二条件的形式，设定使上述式（5）以及式（7）这两者成立那样的燃料喷射阀3的喷射角α。

另外，在将连杆长度作为“c”，将曲轴的半径作为“r”（r是行程长度一半的长度）时，在某一曲轴角θ处从曲轴的中心至活塞10的距离x以下式（8）进行表示：

x=rcosθ＋{c²－（rsinθ）²}^1/2　式（8）；

因此，如果将与压缩行程中执行燃料喷射的最早的正时相对应的曲轴角作为“θ1”，则上述距离Lp通过式（8）可以由下式（9）进行表示：

Lp=r（1－cosθ1）＋c－{c²－（rsinθ1）²}^1/2式（9）；

在这里，在上述式中，使用了从曲轴的中心至活塞10的距离x，但是取而代之也可以使用行程量。在该情况下，如果将行程量作为“S”，并且将曲轴的半径r和连杆长度c使用“ρ”表示为“ρ=r/c”，则行程量S可以由下式（10）表示：

S=r{（1－cosθ）＋ρ/4（1－cos2θ）}式（10）；

也可以使用这样的式（10）定义距离Lp。

接着，说明根据本发明实施形态发动机的燃烧室结构的作用效果。根据本实施形态，通过将燃料喷射阀3的喷射角α适当地进行设定，可以在压缩行程中喷射燃料的所有的正时都能使喷雾碰撞距离L1大于分裂长度BL，并且能够将燃料可靠地喷射至活塞10的腔室11内。因此，通过将燃料可靠地喷射至活塞10的腔室11内，可以抑制燃料附着于汽缸套40的汽缸套淋湿。又，使喷雾碰撞距离L1大于分裂长度BL，以此能够减少燃料向腔室11表面的附着量，能够改善燃料的蒸发性，能够改善燃烧稳定性而抑制烟气。

Claims (6)

1.一种发动机的燃烧室结构，其特征在于，

是在规定的运行区域在压缩行程中喷射燃料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凹入的腔室的活塞；和

设置于所述活塞的上方且所述活塞的中心轴线上，根据所述发动机的运行状态改变压缩行程中喷射燃料的正时的燃料喷射阀；

以在压缩行程中喷射燃料的所有的正时都要使第一条件（1）和第二条件（2）这两者成立的形式设定来自于所述燃料喷射阀的燃料的喷射角，所述第一条件（1）是指燃料喷射至所述活塞的腔室内，所述第二条件（2）是指从所述燃料喷射阀的燃料喷射位置至燃料与所述活塞的腔室碰撞的位置为止的喷雾碰撞距离大于从所述燃料喷射阀的燃料喷射位置至发生燃料的初期分裂的位置为止的长度、即分裂长度。

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，

所述第一条件为如下条件：

在压缩行程中最早的正时从所述燃料喷射阀喷射燃料时，将燃料喷射至所述活塞的腔室内。

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，

如果将腔室径作为“Rc”，将从在压缩行程中最早的正时由所述燃料喷射阀喷射燃料时的所述活塞的上表面位置至所述燃料喷射阀为止的距离作为“Lp”，并且将来自于所述燃料喷射阀的燃料的喷射角作为“α”，则所述第一条件由下式（1）表示：

Rc＞Lp·tanα式（1）。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于，

所述第二条件为如下条件：

在压缩上死点从所述燃料喷射阀喷射出燃料时，使所述喷雾碰撞距离大于所述分裂长度。

5.根据权利要求4所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于，

如果将腔室深度作为“Dc”，将从所述燃料喷射阀喷射的燃料的燃料压作为“Pf”，将燃烧室内的压力作为“Pa”，将来自于所述燃料喷射阀的燃料的喷射角作为“α”，将规定的系数作为“k”，则所述第二条件能够由如下式（2）进行表示；

Dc＞k·Pa·cosα/{2(Pf－Pa)}式（2）。

6.一种发动机的燃烧室结构，其特征在于，

是在规定的运行区域在压缩行程中喷射燃料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凹入的腔室的活塞；和

设置于所述活塞的上方且所述活塞的中心轴线上，根据所述发动机的运行状态改变压缩行程中喷射燃料的正时的燃料喷射阀；

如果将腔室径作为“Rc”，将在压缩行程中最早的正时由所述燃料喷射阀喷射燃料时的所述活塞的上表面位置至所述燃料喷射阀为止的距离作为“Lp”，并且将来自于所述燃料喷射阀的燃料的喷射角作为“α”，将腔室深度作为“Dc”，将所述燃料喷射阀喷射的燃料的燃料压作为“Pf”，将燃烧室内的压力作为“Pa”，将规定的系数作为“k”，则以下式（1）以及式（2）成立的形式设定来自于所述燃料喷射阀的燃料的喷射角；

Rc＞Lp·tanα式（1）；

Dc＞k·Pa·cosα/{2(Pf－Pa)}式（2）。