CN110719989A - 发动机的燃烧室结构 - Google Patents

Abstract

一种发动机的燃烧室结构，其包括：活塞的顶面；燃烧室顶面；喷射器及火花塞，设置于所述燃烧室顶面；以及进气口及排气口，在所述燃烧室顶面上开口。在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，以燃烧室的中心部分作为基准而将所述进气口开口的一侧作为进气口侧并且将所述排气口开口的一侧作为排气口侧时，火花塞的点火部设置在所述进气口侧，火花塞在活塞通过压缩上止点后的时期进行点火，喷射器设置在所述中心部分，并且以能够朝着所述排气口侧喷射燃料的方式而被构成。活塞的顶面包含在所述排气口侧的相对于所述点火部而位于下方的区域沿气缸轴向凹设而成的腔室。燃烧室中设有随着膨胀冲程中的活塞的移动而将混合气引向所述进气口侧的逆挤压流生成部。

Description

发动机的燃烧室结构

技术领域

本发明涉及火花点火式发动机的燃烧室结构。

背景技术

汽车等车辆的火花点火式发动机中采用如下的结构：从喷射器将燃料喷射到燃烧室内，利用火花塞点燃由该喷射燃料雾化而成的混合气。专利文献1中公开了在活塞的顶面配置腔室而成的燃烧室结构。

然而，发动机在高负荷运转区域运转时，燃烧室会成为高温。因此，在高负荷运转区域中，会在活塞处于压缩上止点近傍的时期进行燃料喷射，以抑制早燃的发生。

在为了抑制早燃的发生而以上述那样的时期进行燃料喷射的情况下，存在着从燃料喷射至着火为止的时间较短的问题。即使在从燃料喷射至着火为止的时间如此短的情况下，为了实现充分的雾化，可考虑采用如下的方案：朝着内壁温度相对较高的排气口侧喷射燃料。

然而，对于火花塞而言，由于必须确保其冷却性能，因此较为理想的是将其配置在比较容易冷却的部位，具体而言为进气侧的部位。因此，在如上述那样朝着排气侧喷射燃料的情况下，雾化后的燃料所分布的排气侧与配置在进气侧的火花塞的点火部之间的距离便变得较长，有可能产生对可点燃性带来影响的问题。在某些情况下，还有可能发生点火不良而导致发动机转矩下降。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2016-121630号

发明内容

本发明为解决上述问题而作，其目的在于提供一种如下的发动机的燃烧室结构：即使在高负荷运转区域中运转也能够抑制早燃的发生，并且能够实现高速的燃烧及燃烧室整体的均质燃烧。

本发明是一种火花点火式发动机的燃烧室结构，其包括：活塞的顶面；燃烧室顶面，形成于气缸盖；喷射器，设置于所述燃烧室顶面；火花塞，设置于所述燃烧室顶面，具有以面临所述燃烧室的方式设置的点火部；以及进气口及排气口，在所述燃烧室顶面上开口；其中，在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，以所述燃烧室的中心部分作为基准而将所述进气口开口的一侧作为所述燃烧室的进气口侧并且将所述排气口开口的一侧作为所述燃烧室的排气口侧时，所述火花塞以如下的方式而被构成：所述点火部设置在所述进气口侧，并且在所述活塞通过压缩上止点后的时期进行点火，所述喷射器设置在所述中心部分，并且以至少能够朝着所述排气口侧喷射燃料的方式而被构成，所述活塞的顶面包含至少在所述排气口侧的相对于所述点火部而位于下方的区域沿气缸轴向凹设而成的腔室，所述燃烧室中设有随着膨胀冲程中的所述活塞的移动而将混合气引向所述进气口侧的逆挤压流生成部。

附图说明

图1是在表示应用了第一实施方式所涉及的发动机的燃烧室结构的发动机的气缸轴向下的简略剖视图。

图2是图1中的气缸盖要部的剖视图。

图3是图1中的发动机活塞的立体图。

图4是表示相对于活塞的火花塞及喷射器的配置的立体图。

图5是活塞的顶面的俯视图。

图6是图5的VI-VI线剖视图。

图7是图5的VII-VII线剖视图。

图8是表示燃料喷射期间及点火时期与曲柄角之间的关系的时间图。

图9是表示在活塞处于压缩上止点附近的状态下的燃烧室的剖视图。

图10A是表示在活塞处于压缩上止点附近的状态下的燃烧室的剖视图。

图10B是表示在活塞下降到压缩上止点之后的状态下的燃烧室的剖视图。

图11是表示燃烧室内所产生的涡流和火花塞的点火部的配置的剖视图。

图12是表示喷射到燃烧室的燃料和燃烧室内所产生的涡流的俯视图。

图13是应用了第二实施方式所涉及的发动机的燃烧室结构的发动机的气缸盖要部的剖视图。

图14是燃烧室顶面的平面图。

图15是表示相对于活塞的火花塞及喷射器的配置的立体图。

图16是表示相对于活塞的火花塞及喷射器的配置的俯视图。

图17是活塞的顶面的俯视图。

图18是活塞的主视图(从进气侧观察时的图)。

图19是活塞的背视图(从排气侧观察时的图)。

图20是活塞的侧视图。

图21是图17的XXI-XXI线剖视图。

图22是图17的XXII-XXII线剖视图。

图23是活塞的立体图(从排气侧观察时的立体图)。

图24是活塞的立体图(从进气侧观察时的立体图)。

图25是表示活塞处于上止点时的燃烧室的剖视图。

图26是表示压缩冲程的燃烧室的剖视图。

图27是用于说明进气的流动和喷射器(喷嘴头)的关系的剖视图。

图28是应用了第三实施方式所涉及的发动机的燃烧室结构的发动机的要部剖视图。

图29是活塞的立体图。

图30是活塞的顶面的俯视图。

图31是图30的XXXI-XXXI线剖视图。

图32是图30的XXXII-XXXII线剖视图。

图33是表示模式III所涉及的燃料喷射期间及点火时期与曲柄角之间的关系的时间图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。以下所说明的实施方式只不过是本发明的一实施方式，本发明除了其本质性的结构之外丝毫不受以下的实施方式所限定。

〈第一实施方式>

[发动机的整体结构]

根据附图详细说明第一实施方式所涉及的火花点火式发动机的燃烧室结构。图1是表示应用了第一实施方式所涉及的发动机的燃烧室结构的发动机的简略剖视图，图2是图1所示的气缸盖的要部的剖视图。在图1及图2以及图3后的图中，表示了XYZ的方向。Z方向为气缸轴向，Y方向为曲轴的延伸方向，X方向为与Z方向及Y方向这两方向正交的方向。

本实施方式所涉及的发动机是包含气缸及活塞并且作为汽车等车辆的行驶驱动用的动力源而被搭载在车辆上的多缸发动机。发动机包含发动机主体1和组装于该发动机主体1的图外的进排气歧管及各种泵等附属机件。供应给该发动机主体1的燃料以汽油为主成分。

本实施方式所涉及的发动机主体1能够执行如下燃烧：通常的SI(Spark Ignition(火花点火))燃烧，通过火花塞对燃烧室内的混合气进行强制点火；迟延SI燃烧，在SI燃烧中，燃料喷射时期被设定在压缩上止点(TDC)附近；SICI燃烧，由SI燃烧和CI(CompressionIgnition(压缩点火))燃烧组合而成。在SI燃烧中，在进气冲程的中期喷射燃料，在压缩冲程的TDC附近对混合气进行强制点火。在迟延SI燃烧中，在压缩冲程的TDC前后喷射燃料，在此后的膨胀冲程初期对混合气进行强制点火。在SICI燃烧中，对燃烧室的混合气进行强制点火且通过火焰传播来进行燃烧，并且使燃烧室内的未燃烧混合气通过自点火来进行燃烧。

此外，在SICI燃烧中，有时还存在如下的情况：不发生自点火而通过火焰传播来完成燃烧。上述那样的燃烧方式根据运转区域而被选择。例如，SI燃烧在发动机的高转速高负荷区域中被选择，迟延SI燃烧在低转速高负荷区域中被选择，SICI燃烧不论转速如何而在低负荷区域中被选择。

发动机主体1具备气缸体3、气缸盖4及活塞5。气缸体3具有多个沿与图1的纸面垂直的方向排列的气缸2(图中仅表示了其中之一)。气缸盖4被安装在气缸体3上，封盖气缸2的上部开口。活塞5可往返滑动地收容在各气缸2中，经由连杆8而与曲轴7连结。随着活塞5的往返滑动，曲轴7绕轴心转动。活塞5的结构后述。

在活塞5的上方形成有燃烧室6。气缸盖4中形成有与燃烧室6连通的进气道9及排气道10。气缸盖4的底面4a为燃烧室顶面6U，该燃烧室顶面6U具有朝上稍为凸起的屋脊型的形状(扁平屋脊型形状)。燃烧室顶面6U中形成有作为进气道9的下游端的进气侧开口部(进气口)41和作为排气道10的上游端的排气侧开口部(排气口)42。气缸盖4上组装有开闭进气侧开口部41的进气门和开闭排气侧开口部42的排气门12。

此外，本实施方式所涉及的发动机主体1为双顶置凸轮轴式(DOHC)发动机，进气侧开口部41和排气侧开口部42在各个气缸2中各设置有两个，并且进气门11及排气门12也各设置有两个。

如图2所示，进气门11及排气门12是所谓的菌状气门。进气门11包含开闭进气侧开口部41的菌状的阀体11a和从该阀体11a垂直地延伸的气门杆11b。同样地，排气门12包含开闭排气侧开口部42的菌状的阀体12a和从该阀体12a垂直地延伸的气门杆12b。进气门11的阀体11a具有面临燃烧室6的阀面11c。排气门12的阀体12a具有面临燃烧室6的阀面12c。

本实施方式中，划分燃烧室6的燃烧室壁面由气缸2的内壁面、活塞5的上表面(+Z侧的面)亦即顶面50、气缸盖4的底面4a、进气门11的阀面11c及排气门12的阀面12c构成。即，可以说气缸体3、气缸盖4、活塞5及气门11、12是构成燃烧室6的燃烧室构成件。

气缸盖4上设置有分别驱动进气门11和排气门12的进气侧气门传动机构13和排气侧气门传动机构14。进气门11和排气门12基于这些气门传动机构13、14的与曲轴7的转动的联动而被驱动。基于这些进气门11及排气门12被驱动，进气门11的阀体11a开闭进气侧开口部41，排气门12的阀体12a开闭排气侧开口部42。

进气侧气门传动机构13中组装有进气侧可变气门正时机构(进气侧VVT)15。此外，排气侧气门传动机构14中组装有排气侧可变气门正时机构(排气侧VVT)16。进气侧VVT15是设置于进气凸轮轴的电动式VVT，排气侧VVT16是设置于排气凸轮轴的电动式VVT。而且，通过进气侧VVT15将进气凸轮轴相对于曲轴7的转动相位在指定的角度范围内连续地进行变更来变更进气门11的开闭时期，通过排气侧VVT16将排气凸轮轴相对于曲轴7的转动相位在指定的角度范围内连续地进行变更来变更排气门12的开闭时期。

气缸盖4上针对每一气缸2而安装有一个对燃烧室6内的混合气供应点火能的火花塞17。火花塞17在远端具备点火部17A，并且以该点火部17A面临燃烧室6内的姿势而被安装于气缸盖4。火花塞17对应于来自图外的点火电路的馈电而从远端释放火花，以点燃燃烧室6内的混合气。此外，本实施方式中，火花塞17以点火部17A相对于燃烧室6的X方向中心部分而配置在-X侧(进气口侧)的方式安装于气缸盖4。

气缸盖4(燃烧室顶面6U)上针对每一气缸2而安装有一个从远端部对燃烧室6内喷射以汽油作为主成分的燃料的喷射器18(燃料喷射阀)。此外，本实施方式中，喷射器18相对于火花塞17的点火部17A而位于+X侧，且被配置在燃烧室6中X方向的中心部分。

喷射器18连接于燃料供应管19，并且将通过该燃料供应管19供应来的燃料喷射到燃烧室6(喷射燃料18E)。如图2所示，本实施方式中，能够从喷射器18向燃烧室6内的至少排气口侧(+X侧)喷射燃料。

此外，虽省略了图示，但在燃料供应管19的上游侧连接有由柱塞式泵等构成的高压燃料泵，该高压燃料泵与曲轴7联动地连结。而且，在高压燃料泵与燃料供应管19之间设置有被所有的气缸2共用的蓄压用共轨。基于这样的结构，高压燃料从喷射器18被喷射到燃烧室6内。

[活塞的详细结构]

参照图3至图7对活塞5的结构尤其是顶面50的结构进行详细说明。图3是活塞5的立体图，图4是表示活塞5的顶面50与火花塞17及喷射器18之间的配置关系的立体图，图5是顶面50的俯视图。另外，图6是图5的VI-VI线剖视图，图7是图5的VII-VII线剖视图。

活塞5包含活塞头5A和在其下侧(-Z侧)与其连接的裙部5S。活塞头5A由圆柱体构成，且在上侧面具备构成燃烧室6的局部壁面(底面)的顶面50，并且具备与气缸2的内壁面滑接的侧周面。此外，裙部5S配置在活塞头5A的+X侧及-X侧，以抑制活塞5往返运动时的头部摆动。如图7所示，在活塞头5A的下侧设有划分沿Y方向延伸的销孔的销孔凸台5B。活塞销81穿通于销孔凸台5B的销孔。活塞销81是将连杆8的小头部8S与活塞5连结的销。

顶面50是与燃烧室顶面6U在Z方向上相向的面，包含位于其径向(X方向及Y方向)的大致中央部分的呈环状的腔室5C。腔室5C是向-Z侧凹入的部分，也是接受来自喷射器18的燃料喷射的部分。在顶面50的腔室5C的外周配置有进气侧平面部55、排气侧平面部56及一对侧方上表面57。进气侧平面部55是设于与腔室5C的-X侧相邻的区域的平面，排气侧平面部56是设于与腔室5C的+X侧相邻的区域的平面，一对侧方上表面57是与腔室5C的+Y侧及-Y侧分别相邻的大致平坦的面。此外，腔室5C的内侧部分中设有相对于腔室5C的底部向+Z侧隆起的凸部53。

进气侧平面部55以如下的方式设置：在活塞5处于上止点(TDC)附近时，与图2所示的气缸盖4的进气侧顶面43隔开些微的间隙而相随。排气侧平面部56也同样地以如下的方式设置：在活塞5处于上止点(TDC)附近时，与图2所示的气缸盖4的排气侧顶面44相随。此处，在发动机主体1中，基于进气侧平面部55和进气侧顶面43的组合而构成逆挤压流生成部。具体而言，逆挤压流生成部是在活塞5从处于上止点(TDC)附近的状态往-Z侧下降时，生成从燃烧室6的径向中央区域往径向外缘区域的混合气流的部分。

腔室5C包含小腔室51(第一腔室)和大腔室52(第二腔室)。如图4所示，小腔室51凹设于与火花塞17的点火部17A对应的位置亦即点火部17A正下方的位置。大腔室52凹设于与小腔室51相邻的位置，在从+Z侧的俯视下，其具有比小腔室51更大的投影面积。例如，大腔室52的投影面积比小腔室51的投影面积大8倍左右。凸部53配置在顶面50的XY方向的中央附近。凸部53在XY方向上设置在燃烧室6的大致中央部分，且凸设于喷射器18的喷嘴头18N(参照图4)正下方的位置。

小腔室51包含划分该小腔室51的作为外周缘的第一周缘511。大腔室52包含划分该大腔室52的作为外周缘的第二周缘521。第一周缘511在从+Z侧的俯视下，呈大致扇形的形状，成为与凸部53、进气侧平面部55及大腔室52之间的交界线。第二周缘521在从+Z侧的俯视下，具有大致C字形的形状。即，在从+Z侧观察顶面50的俯视下，大腔室52呈大致C字形状。第二周缘521成为与凸部53、进气侧平面部55、排气侧平面部56及小腔室51之间的交界线。

第一周缘511的一部分是兼作第二周缘521的一部分的共同周缘部。换言之，小腔室51的第一周缘511的一部分与大腔室52的第二周缘521的一部分交界相接。更具体而言，第一周缘511中除去了与凸部53及进气侧平面部55分别形成交界的圆弧状部分的部分是与第二周缘521的一部分共同的部分。该第二周缘521的一部分相当于C字形状的开放部分(开放端缘)。如图4等所示，共同周缘部是向上方突出的棱线54。即，本实施方式中，小腔室51和大腔室52以棱线54为界而彼此邻接。

如图5等所示，大腔室52在从+Z侧的俯视下，具有包围大致圆形的凸部53的C字形状。小腔室51形成在被这样的大腔室52的C字形状的开放部分相夹的位置上。由此，虽然被棱线54划分，但是基于小腔室51及大腔室52，在顶面50上形成包围凸部53周围的大致环状的腔室5C。

此外，在从+Z侧观察的俯视下，火花塞17的点火部17A被配置在大腔室52中被C字形状的开放部分相夹的位置的上方(+Z侧)。

此外，凸部53的外周的周缘部531与小腔室51的第一周缘511的一部分及大腔室52的第二周缘521的一部分通过交界相接。

喷射器18的喷嘴头18N中呈放射状地设有多个喷射孔181，燃料从喷嘴头18N的各喷射孔朝小腔室51及大腔室52被喷射出。此时，喷射燃料18E沿着为斜面的第一周缘511及第二周缘521而圆滑地被导入到各腔室51、52内。

此外，从喷射器18的喷嘴头18N的各喷射孔喷射的燃料朝大腔室52喷射相对较多量，朝小腔室51喷射相对较少量。

如图7所示，以进气侧平面部55和排气侧平面部56为基准时的大腔室52的深度h2比小腔室51的深度h1深。由此，腔室5C以随着从排气口侧(+X侧)往进气口侧(-X侧)而底面往+Z侧被提升的方式形成。更具体而言，腔室5C的底面从+X侧越往火花塞17的点火部17A正下方而越逐渐往上方(+Z侧)上升。

此外，如上所述，由于大腔室52的投影面积大于小腔室51的投影面积，因此，在相应地考虑各腔室51、52的深度(凹入深度)h1、h2时，大腔室52便以比小腔室51大的容积而被形成。

[燃料喷射期间及点火时期与曲柄角]

参照图8来说明燃料喷射期间及点火时期与曲柄角的关系。图8是表示燃料喷射期间及点火时期与曲柄角的关系的时间图。

如图8所示，本实施方式所涉及的发动机主体1至少在模式I及模式II的燃料喷射期间及点火时期能够实现运转。

模式I是在执行上述的迟延SI燃烧时所采用的模式，燃料喷射期间PF1在压缩冲程的TDC前后，点火时期在膨胀冲程初期。即，从TDC之前的压缩冲程结束阶段的曲柄角为-CA11的时期T11开始由喷射器18执行燃料喷射，并且至TDC后的膨胀冲程开始初期的曲柄角为+CA12的时期T12为止执行燃料喷射。此后，在膨胀冲程初期的指定的曲柄角为+CA13的时期T13，由火花塞17对混合气进行点火。上述的各曲柄角中，-CA11例如为TDC前15°(更为理想的是TDC前10°)，+CA12例如为TDC后5°(更为理想的是TDC后2°)，+CA13例如为压缩TDC后8至10°(更为理想的是TDC后9°)。根据该模式I，由于在TDC前后喷射燃料，因此能够防止爆震。

模式II是在执行上述的SI燃烧及SICI燃烧时所采用的模式，燃料喷射期间PF2为进气冲程的中期，点火时期为压缩冲程的TDC附近。即，活塞5从排气冲程的TDC下降了冲程的一半左右时的曲柄角为CA2，该曲柄角CA2前后的时期T21至T22为燃料喷射期间PF2。点火时期是至TDC的时期T23。CA2例如为TDC后70°。

此外，为了防止爆震，除了在CA2处进行燃料喷射之外，还可以在TDC前的曲柄角CA3处追加地进行燃料喷射。

[逆挤压流]

利用图9及图10A、图10B对燃烧室6内所产生的逆挤压流进行说明。图9及图10A是表示活塞5处于TDC附近时的燃烧室6的剖视图，图10B是表示活塞5下降到TDC之后的状态下的燃烧室6的剖视图。

首先，如图9所示，划出一条通过火花塞17的点火部17A且沿Z方向延伸的假设线LSP。

如图9所示，对活塞5处于TDC附近时的、相对于上述假设线LSP而位于+X侧的部分(A部分，以箭头A所示的部分)和相对于上述假设线LSP而位于-X侧的部分(B部分；以箭头B所示的部分)进行比较。从图9可明确到，本实施方式所涉及的燃烧室6的结构中，B部分的容积相对于A部分的容积较小。

在燃烧室6中，基于上述那样的燃烧室容积的差异，随着膨胀冲程中的活塞5的下降而生成将混合气从+X侧引向-X侧的逆挤压流。即，燃烧室6中，基于上述燃烧室容积的差异而形成逆挤压流生成部。

如图10A所示，在活塞5处于TDC附近时，成为活塞5的顶面50与燃烧室顶面6U最接近的状态。因此，进气侧平面部55以与进气侧顶面43隔开些微的间隙的状态相向(参照箭头C所示的部分)，排气侧平面部56也以与排气侧顶面44隔开狭窄的间隙的状态相向。

如图10B所示，在TDC后的膨胀冲程中，随着活塞5下降，进气侧平面部55相对于进气侧顶面43而离去(参照箭头D所示的部分)，排气侧平面部56也相对于排气侧顶面44而离去。此时，如所标示的影线箭头所示，生成朝向-X侧的逆挤压流(将混合气引向-X侧的区域的气流)。因此，可以说在本实施方式中，由进气侧平面部55和进气侧顶面43构成逆挤压流生成部。

此外，虽然排气侧平面部56和排气侧顶面44也处于彼此相随的状态，但是，活塞5及燃烧室顶面6U中，进气侧平面部55与进气侧顶面43的相向面积大于排气侧平面部56与排气侧顶面44的相向面积，因此生成箭头所示那样的逆挤压流。

此处，通过设置在图10A所示的状态下互相接近地相向的排气侧平面部56和排气侧顶面44，能够防止在TDC附近进行燃料喷射时的喷射燃料直接附着于气缸2的内壁面(缸套)的情况。

[涡流]

利用图11及图12对燃烧室6内所产生的涡流进行说明。图11是表示在燃烧室6内所产生的涡流FS的剖视图，图12是表示在燃烧室6内所产生的涡流FS的俯视图。

如图12所示，燃料呈放射状地从设置在燃烧室6的径向中心部分的喷射器18的喷嘴头18N被喷射出(喷射燃料18E)。即，燃料从喷射器18朝着位于排气口侧亦即+X侧的大腔室52内而被喷射出，并且朝着位于进气口侧亦即-X侧的小腔室51而被喷射出。如上所述，对大腔室52喷射相对多量的燃料，对小腔室51喷射相对少量的燃料。

此处，朝向小腔室51的燃料喷射的指向轴并不指向火花塞17的点火部17A。即，朝向小腔室51的燃料喷射的指向轴通过火花塞17的点火部17A的两旁。由此，能够抑制火花塞润湿的发生。此外，本实施方式中，火花塞17的接地电极172的背部(基部174)朝向-X侧(燃烧室6的径向外侧)。由该，也能够抑制火花塞润湿的发生。

如图12的空心箭头所示，在燃烧室6内产生绕环状的腔室5C(小腔室51与大腔室52的组合)的外缘部分回转的涡流FS。而且，新鲜空气和燃料的混合气基于涡流FS而被引向火花塞17的点火部17A的近傍。

此处，在环状的腔室5C的底面上划出假设线L52B时，该底面随着从部位P1经由部位P2而往部位P3延伸而向上方(向图12的纸面跟前侧)升高。因此，如图11所示，被涡流FS引导的混合气随着从+X侧往火花塞17的点火部17A附近流动而逐渐向+Z侧升高。由此，在燃烧室6中，能够扫走点火部17A近傍的残留气体。

[效果]

本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图2等所说明的那样，由于喷射器18中的喷嘴头18N以能够朝着比较高温的排气口侧(+X侧)喷射燃料的方式而被构成，因此，即使在为了抑制早燃的发生而在压缩上止点近傍进行燃料喷射的情况下，也能够在短时间内实现充分的燃料雾化。

此外，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图4及图12所说明的那样，由于在活塞5的顶面50中包含排气口侧(+X侧)的区域设置大腔室52，因此，燃料在被喷射到该大腔室52内之后便沿着大腔室52的底面形状而行进。因此，与没有腔室的情形相比，能够确保使燃料雾化所需的燃料的移动距离。而且，如利用图2等所说明的那样，在发动机主体1的燃烧室6中，在从+Z侧观察的俯视下，喷射器18被配置在燃烧室顶面6U的中心部分，因此，从喷射器18的喷嘴头18N至大腔室52的距离近，能够快速地将燃料喷射到大腔室52内。

此外，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图9及图10A、图10B所说明的那样，由于设有逆挤压流生成部，因此，在膨胀冲程时随着活塞5下降，能够将在排气口侧(+X侧)雾化的混合气引向火花塞17的点火部17A侧。由此，在本实施方式中，能够利用燃烧室6整体的氧来进行燃烧，能够抑制未燃烧燃料留存在燃烧室6内的情况，能够抑制排放性能的下降。

此外，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图2等所说明的那样，由于火花塞17的点火部17A相对于燃烧室顶面6U的中心部分而配置在进气口侧(-X侧)，因此，能够确保其冷却性能。

因此，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，即使在高负荷运转区域进行运转时，也能够抑制早燃的发生，并且能够实现高速的燃烧及燃烧室6整体的均质燃烧。

此外，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图9所说明的那样，由于以进气口侧的B部分与排气口侧的A部分之间的燃烧室容积的差异来形成逆挤压流生成部，因此，在膨胀冲程时随着活塞5下降，能够生成从排气口侧或中心部分往进气口侧(-X侧)的气流(逆挤压流)，能够使在排气口侧雾化的混合气朝着进气口侧的火花塞17的点火部17A进行引导。由此，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，能够利用燃烧室6内的氧而实现整体的均质燃烧，能够抑制排放性能的下降。

此外，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图10A、图10B所说明的那样，基于彼此相随且彼此接近的燃烧室顶面6U的局部区域(进气侧顶面43)和活塞5的顶面50的局部区域(进气侧平面部55)而构成逆挤压流生成部。因此，利用活塞5通过TDC后所产生的上述区域之间(图10B中以箭头D所指示的部分)的负压，能够在燃烧室6内生成逆挤压流。

由此，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，能够利用燃烧室6整体的氧来进行燃烧，能够抑制排放性能的下降。

本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图11及图12所说明的那样，腔室5C的底面以随着从排气口侧往火花塞17的点火部17A侧而深度逐渐变浅的方式而被形成。因此，在活塞5上升时，腔室5C内的涡流FS便朝着火花塞17的点火部17A而被提升。由此，新鲜空气和燃料的混合气便被引导到火花塞17的点火部17A近傍，从而能够将点火部17A及其近傍的残留气体扫走。

此外，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，即使在利用活塞5下降时所产生的逆挤压流的情况下，也能够朝着火花塞17的点火部17A顺畅引导混合气。

本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图5等所说明的那样，凸部53的周缘部与小腔室51及大腔室52的各周缘部(第一周缘部511、第二周缘部521)以彼此交界相接的方式而被设置，因此，从喷射器18被喷射出的燃料便沿着山形形状的凸部53的周缘部(山脚部)而顺畅地往腔室51、52内被引导。由此，在燃烧室6中，能够高效率地对小腔室51及大腔室52供应燃料，能够缩短从喷射器18喷射燃料起至雾化为止的时间。

本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如图5等所示，大腔室52在俯视下呈大致C字形状，而且，火花塞17的点火部17A配置在被该C字形状的开放部分相夹的位置(小腔室51所被配置的位置)的上方(+Z侧)，因此，能够在燃烧室6内能动地利用涡流FS而将混合气引导到点火部17A近傍(参照图12等)。由此，能够在燃烧室6中确保高可点燃性。

本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，采用了在火花塞17的点火前的时期能够对小腔室51喷射少量的燃料的结构。因此，在燃烧室6中，基于供应给小腔室51的燃料被点燃而能够形成火种。此外，在被喷射相对较多量的燃料的大腔室52中，能够促进雾化。因此，在发动机主体1的燃烧室6中，即使在往火花塞17的点火部17A的混合气的传送速度下降的情况下，也能够切实地确保高可点燃性。

本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，小腔室51和大腔室52相邻配置，因此，能够使在小腔室51内被点燃后的火焰还传播到大腔室52内。由此，在燃烧室6中，不会在燃烧室6内残留未燃烧燃料，能够进行燃烧室6整体的均质燃烧。

本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，以小腔室51和大腔室52的组合而被构成的腔室5C在从+Z侧观察的俯视下呈大致环状。因此，随着活塞5接近TDC，混合气从相对高温的排气口侧(+X侧)顺畅地流往相对低温的进气口侧(-X侧)而被引导到火花塞17的点火部17A近傍。由此，在燃烧室6中，能够确保高的可点燃性。

<第二实施方式>

下面，详细地说明本发明的第二实施方式所涉及的火花点火式发动机的燃烧室结构。由于第二实施方式的基本结构与第一实施方式通用，因此，在以下的说明中，对于与第一实施方式通用的结构要素附上相同的符号而省略或简化其说明，主要对与第一实施方式所涉及的燃烧室结构的不同点进行详细说明。

图13是应用了第二实施方式所涉及的发动机的燃烧室结构的发动机的气缸盖的要部的剖视图，图14是燃烧室顶面的平面图。

燃烧室顶面6U与第一实施方式同样地为屋脊型的形状。第一实施方式的燃烧室顶面6U是图2所示那样的浅型的(坡度小的)屋脊型，对此，第二实施方式的燃烧室顶面6U是深型的(坡度大的)屋脊型。即，第二实施方式的燃烧室6采用了燃烧室6的容积大于第一实施方式从而降低了压缩比的结构。

在这样的深型的屋脊型的燃烧室顶面6U中，在两个进气侧开口部41之间设置喷射器18的情况下而确保必要的各进气侧开口部41的开口面积时，有必要在X方向上将两个进气侧开口部41设置在更靠气缸2中心的位置。因此，在第二实施方式中，如图14所示，两个进气侧开口部41以它们的局部相对于气缸2的中心2a而位于排气口侧的方式设置。

随此，喷射器18(喷嘴头18N)也被设置为相对于气缸2的中心2a而偏置到排气口侧。喷射器18的偏置量被设定在如下的位置：主要在模式II的燃料喷射时，亦即在进气冲程中期，从喷嘴头18N喷射的燃料搭乘从进气侧开口部41导入到燃烧室6的进气的主流而易于扩散的位置。本例中，喷射器18相对于气缸2的中心2a向排气口侧偏置大约2mm。

图27是用于说明进气冲程中期的进气的气流与喷射器18之间的关系的剖视图。如该图所示，经由进气道9而导入燃烧室6的进气的主流Ms沿着进气道9的上侧壁面一边被导入到燃烧室6一边形成滚流。在这样的状态下，若喷射器18的中心位于气缸2的中心2a，则燃料的一部分便在进气的主流Ms的下方从喷嘴头18N被喷射出，从而难以搭乘进气的主流Ms。对此，根据使喷射器18相对于气缸2的中心2a而向排气口侧偏置的结构，燃料在进气的主流Ms的上方或其近傍位置从喷嘴头18N被喷射出，因此，燃料搭乘进气的主流Ms而易于扩散。

此外，该实施方式中，虽然喷射器18(喷嘴头18N)的中心相对于气缸2的中心2a而向排气口侧偏置大约2mm，但是，这样的偏置量只要被设定成能够使从喷射器18被喷射出的燃料搭乘进气的主流Ms而良好地扩散便可。例如，喷射器18(喷嘴头18N)的中心相对于气缸2的中心2a而向排气口侧偏置的偏置量在该气缸2的直径(缸径)的2至5％的范围内较为理想。

第二实施方式的活塞5的顶面50在包含腔室5C、进气侧平面部55、排气侧平面部56及一对侧方上表面57这一方面与第一实施方式的结构共通。然而，在以下的方面却具有与第一实施方式不同的具体结构。

图15是表示相对于活塞5的火花塞17及喷射器18的配置关系的立体图，图16是表示该配置关系的俯视图。图17是活塞5的顶面50的俯视图，图18至图20分别是活塞5的主视图(从进气口侧观察时的图)、背视图(从排气口侧观察时的图)、以及侧视图，图21、图22分别是图17的XXI-XXI线及XXII-XXII线的剖视图。此外，图23是从排气侧观察时的活塞5的立体图，图24是从进气口侧观察时的活塞5的立体图。

第二实施方式的腔室5C不被棱线54区分为小腔室51和大腔室52(换言之不经由棱线54地)而具有圆滑地连续的形状。即，如图17所示，腔室5C包含凸部53和以包围该凸部53的方式圆滑地与其连续的一个环状的腔室(以下称作环状腔室58)。环状腔室58虽然没有被棱线54区分，但与第一实施方式同样地，环状腔室58(腔室5C)的底面从排气侧越往火花塞17的点火部17A的正下方而越逐渐往上方(+Z侧)升高。

如图17至图20所示，顶面50中，在进气侧平面部55和环状腔室58之间且在一对侧方上表面57之间设有进气侧斜面部61，在排气侧平面部56和环状腔室58之间且在一对侧方上表面57之间设有排气侧斜面部62。

进气侧斜面部61是从进气侧平面部55的末端部分朝着排气口侧而远高近低地倾斜的平坦斜面，排气侧斜面部62是从排气侧平面部56的末端部分朝着进气侧而远高近低地倾斜的平坦斜面。如图25所示，各斜面部61、62是在活塞5处于上止点位置时与燃烧室顶面6U的屋脊部分近接地相向且与该屋脊部分大致并行地延伸的面。此外，由于燃烧室顶面6U为深型的屋脊型，因此，顶面50中与各侧方上表面57对应的部分朝着该燃烧室顶面6U而呈锥台状突出。在以下的说明中，有时会将该锥台状的突出部分称作侧方上面部57。

环状腔室58在顶面50上以偏向于排气口侧的方式形成。如图17所示，凸部53在沿气缸轴向观察时具有X方向的尺寸53X大于Y方向的尺寸53Y亦即具有在X方向上细长的卯形形状(长圆形)。凸部53的中心53a与喷射器18相对应地相对于顶面50的中心5a(气缸2的中心2a)向排气口侧偏置。由此，凸部53的中心位于喷射器18(喷嘴头18N)的正下方。

环状腔室58包含划分该环状腔室58的周缘亦即内周缘581和外周缘582。内周缘581成为与凸部53之间的交界线，外周缘582成为与进气侧斜面部61、排气侧斜面部62及侧方上表面57之间的交界线。

外周缘582中相对于顶面50的中心5a(图17中的XXII-XXII线)而位于排气侧的部分(排气侧外周缘582b)亦即成为与侧方上表面57相交的交界线的部分为沿着以该中心5a为中心的大致正圆的圆弧状。另一方面，相对于顶面50的中心5a而位于进气口侧的部分(进气侧外周缘582a)亦即成为与侧方上表面57相交的交界线的部分为沿着以该中心5a为中心的椭圆的圆弧状或沿着在Y方向上细长的长圆的圆弧状。这样，基于形成有环状腔室58及凸部53，其结果，该环状腔室58在顶面50上偏向于排气口侧。

第二实施方式中，如图13及图15所示，火花塞17以与第一实施方式相反的朝向而被设置于燃烧室顶面6U。具体而言，火花塞17以接地电极172的远端亦即相向部173的反基部侧的末端在沿气缸轴向观察时朝向燃烧室6的径向内侧的方式配置在形成于燃烧室顶面6U的火花塞凹部45内。在燃烧室顶面6U为深型的屋脊型且在顶面50上设有进气侧斜面部61的第二实施方式中，通过如此配置火花塞17，在压缩冲程时能够提高点火部17A周围的扫气效果。亦即，在活塞5的顶面50上设有与燃烧室顶面6U的屋脊部分对应的进气侧斜面部61的第二实施方式中，在压缩冲程时，如图26中的箭头所示，随着进气或混合气在燃烧室顶面6U的进气侧顶面43与活塞5的进气侧平面部55之间被压缩而生成沿着进气侧斜面部61流往燃烧室顶面6U的挤压流。此时，由于火花塞17以接地电极172的远端朝向燃烧室6的径向内侧的方式设置，因此，基于该挤压流而容易地将火花塞凹部45内的残留气体扫走。即，能够提高点火部17A周围的扫气效果。

环状腔室58的腔室形状被设定为如下的形状：在模式I中，在活塞5处于压缩上止点位置或其近傍时，能够使从喷射器18喷射出的燃料沿着燃烧室顶面6U圆滑地卷起。详细而言，如图25所示，环状腔室58包括：助跑部59a，位于该环状腔室58的内周侧，在活塞5处于压缩上止点位置或其近傍时使从喷射器18喷射出的燃料53沿着凸部朝外地进行引导；卷起部59b，位于助跑部59a的外周，使沿着助跑部59a而被引导的燃料向燃烧室顶面6U被卷起。助跑部59a为与凸部53圆滑地连续的剖面圆弧状，卷起部59b为曲率半径小于助跑部59a的剖面圆弧状。在与进气侧斜面部61及排气侧斜面部62相对应的部分，基于设有这些斜面部61、62，从而相应地使卷起部59b延伸至更上方。由此，如图25中的虚线箭头所示，从喷嘴头18N喷射出的燃料沿着燃烧室顶面6U的屋脊部分而有效地被卷起，从而促进燃料的雾化。

此外，环状腔室58的进气侧外周缘582a中与一对侧方上表面57的末端相对应的部分(图16的虚线圆圈的部分；相当于本发明的火花塞指向部)在沿气缸轴向观察时弯曲地指向火花塞17的点火部17A。即，若从与一对侧方上表面57的末端相对应的部分使进气侧外周缘582a延长后，便以进气侧外周缘582a通过点火部17A的状态，形成该进气侧外周缘582a中与一对侧方上表面57末端相对应的部分。由此，如图16中的箭头所示那样，沿着环状腔室58从排气口侧流到进气口侧的混合气便被引向点火部17A。

如图18至图20所示，第二实施方式的活塞5中，在该活塞5的活塞头5A的上端部外周形成有台阶部63。该台阶部63是为了形成用于在膨胀冲程中使未燃烧气体逃逸到该活塞头5A的上端部外周面与气缸2的内周面之间的间隙的部分，由此来抑制爆燃声的发生。

以上是第二实施方式的燃烧室结构。第二实施方式的燃烧室结构是为了通过加大燃烧室6的容积来降低压缩比而将燃烧室顶面6U设定为深型的屋脊型的结构，但是其的基本结构与第一实施方式通用。因此，第二实施方式的燃烧室结构也能够获得与第一实施方式的燃烧室结构大致等同的作用效果。即，由于喷嘴头18N以能够朝着较高温的排气口侧(+X侧)喷射燃料的方式而被构成，因此，即使在为了抑制早燃的发生而在压缩上止点近傍喷射燃料的情况下，也能够在短时间内实现充分的燃料雾化。此外，由于燃料在被喷射到环状腔室58内之后沿着该环状腔室58的底面形状而行进，因此，与没有腔室的情形相比，能够确保使燃料雾化所需要的燃料移动距离。而且，在膨胀冲程中，在活塞5往-Z侧下降时，生成将混合气引向进气口侧的逆挤压流，从而能够利用燃烧室6整体的氧来进行燃烧，能够抑制排放性能的下降。

<第三实施方式>

下面，详细地说明本发明的第三实施方式所涉及的火花点火式发动机的燃烧室结构。由于第三实施方式的基本结构与第二实施方式通用，因此，在以下的说明中，主要对与第二实施方式所涉及的燃烧室结构的不同点进行详细说明。

图28是应用了第三实施方式所涉及的发动机的燃烧室结构的发动机的要部剖视图。此外，图29至图32表示活塞5，具体而言，图29以立体图来表示活塞5，图30以俯视图来表示活塞5，图31及图32以剖视图来表示活塞5。

第三实施方式的活塞5的顶面50在包含腔室5C(在沿气缸轴向观察时具有大致圆形的外缘的腔室)、进气侧平面部55、排气侧平面部56、一对侧方上表面57(侧方上面部57)、进气侧斜面部61及排气侧斜面部62这一方面与第二实施方式的结构共通。然而，在以下的方面却具有与第二实施方式不同的具体结构。

第二实施方式中，在顶面50上设有包含凸部53和包围该凸部53的环状腔室58的腔室5C，然而，第三实施方式中，在顶面50上设有一个向下方(-Z侧)凹入的碗状的腔室5C。

该腔室5C具有侧方立面部512、排气侧立面部513、进气侧立面部514、底面部511。其中的侧方立面部512、排气侧立面部513及进气侧立面部514在对活塞5的顶面50俯视的情况下配置在腔室5C的周缘部。对此，底面部511配置在腔室5C的内侧的区域。

如图31所示，在腔室5C中，底面部511以曲率半径R511的弯曲面而被构成，侧方立面部512以曲率半径R512的弯曲面而被构成。曲率半径R512相比于曲率半径R511较小。即，侧方立面部512以弯曲面向Z方向立起的程度大于底面部511的方式而被构成。此外，侧方立面部512和底面部511通过彼此的交界部分P51而使彼此的弯曲面相接。

如图30所示，侧方立面部512是对应于侧方上面部57的腔室5C的侧面，从该图30及图28可确认到，在活塞5处于压缩上止点(TDC)时，各侧方立面部512立起在能够使火花塞17的点火部17A处于彼此之间的位置(参照图28的双点划线)。由此，随着压缩冲程中的活塞5的上升，燃烧室6内的缸内流动汇集到腔室5C内时，侧方立面部512作为将混合气的气流引导向火花塞17的点火部17A的引导部而发挥作用。此外，虽未详细图示，但是在第三实施方式中，与第一实施方式同样地，火花塞17以接地电极172的远端亦即相向部173的反基部侧的末端在沿气缸轴向观察时朝向燃烧室6的径向外侧的方式而被配置。

与侧方立面部512同样地，排气侧立面部513及进气侧立面部514也以弯曲面向Z方向立起的程度大于底面部511的方式而被构成，并且在交界部分与底面部511相接。而且，如图30所示，排气侧立面部513经由棱线而与排气侧斜面部62相连续，进气侧立面部514经由棱线而与进气侧斜面部61相连续。

此外，该第三实施方式所涉及的发动机主体1在上述那样的模式II和图33所示的模式III的燃烧喷射时期及点火时期能够实现运转。模式II在SI燃烧时被采用，模式III主要在SICI燃烧时被采用。因此，在发动机的高转速区域中主要选择模式II，在从高负荷低转速区域至高负荷中转速区域中主要选择模式III。

模式III的燃料喷射期间PF3、PF4分别为进气冲程的中期、及压缩冲程的后期，点火时期为膨胀冲程的初期。即，活塞5从排气冲程的TDC下降了冲程的一半左右时的曲柄角为CA4，该曲柄角CA4前后的时期T31至T32为前阶段的燃料喷射期间PF3，从压缩冲程的后期的时期T33至压缩冲程的TDC紧前的时期T34为后阶段的燃料喷射期间PF4。此外，点火时期为膨胀冲程初期的指定的曲柄角+CA5的时期T35。CA4为TDC后70°。后阶段的燃料喷射期间PF4的始期例如为压缩冲程的TDC前10°。在如此通过模式II和模式III来实现运转时，图8所示的模式II的燃料喷射期间PF2的终期(时期T22)也可以例如为压缩冲程中期，以便在从进气冲程至压缩冲程的范围一次性地进行燃料喷射。

在采用上述那样的第三实施方式的燃烧室结构的情况下，由于喷嘴头18N以能够朝着较高温的排气口侧(+X侧)喷射燃料的方式而被构成，因此，在短时间内便能够实现充分的燃料雾化。此外，由于燃料在被喷射到腔室5C之后便沿着该腔室5C的底面部511行进，因此，与没有腔室5C的情形相比，能够确保使燃料雾化所需要的燃料的移动距离。而且，在膨胀冲程中活塞5往-Z侧下降时，能够生成将混合气引向进气口侧的逆挤压流，能够利用燃烧室6整体的氧来进行燃烧，从而能够抑制排放性能的下降。

尤其是在第三实施方式中，腔室5C呈朝下(向离开燃烧室顶面6U的方向)凹入的碗状，在内侧不存在着障碍物亦即在底面部511不存在着障碍物，因此，能够使腔室5C内的混合气畅顺地引导到火花塞17的点火部17A，并且能够使点火后的火焰传播畅顺地进行。

此外，由于腔室5C具备在活塞5处于压缩上止点(TDC)时使火花塞17的点火部17A位于彼此之间的侧方立面部512，因此，随着活塞5的上升而燃烧室6内的缸内流动汇集到腔室5C内时，通过该侧方立面部512能够使混合气顺畅地引导到火花塞17的点火部17A及其周边。因此，能够实现高可点燃性。

尤其是腔室5C的侧方立面部512以弯曲面而被构成，并且该侧方立面部512的曲率半径R512小于底面部511的曲率半径R511，因此，能够使腔室5C内的混合气更顺畅地引导到火花塞17的点火部17A，并且能够使基于点燃而形成的火焰在燃烧室6内顺畅地在Y方向(发动机输出轴方向)上扩展。

此外，第三实施方式中，发动机主体1以在缸内流动比较弱的进气冲程的中阶段从喷射器18往腔室5C进行燃料喷射的方式而被构成，因此，能够使喷雾汇集到腔室5C内，能够抑制燃料附着于气缸2的内壁面的情况。因此，在点火时能够使混合气良好地存在于火花塞17的点火部17A及其周边，由此能够确保混合气的高可点燃性。

[变形例]

以上，对作为本发明的技术方案的实施方式进行了说明，但是本发明并不仅限于此，其还可以采用例如如下的变形例。

(1)上述第一实施方式中，表示了小腔室51和大腔室52经由棱线54而彼此相接地设置的例子，但是本发明并不仅限于此。例如，基于混合气的流动(涡流FS)及火焰传播的观点，第一腔室亦即小腔室和第二腔室亦即大腔室实质上彼此相邻地配置便可，在结构上它们也可以相互离开。

此外，上述第一实施方式中，利用小腔室51与大腔室52的组合来构成腔室5C，但是，也可以采用成一体的环状腔室的结构，或者也可以由三个以上的腔室的组合来构成环状腔室。

另外也可以采用如下结构：第一腔室并不一定要设置，第二腔室至少设置在排气口侧的区域。

(2)上述第一至第三实施方式中，将进气侧平面部55及进气侧顶面43以分别为平面来设置，但是本发明并不仅限于此。其还可以例如以彼此相向的曲面来构成。

(3)上述第一实施方式中，表示了具有如下结构的例子：活塞5的顶面50上所设的小腔室51和大腔室52中，大腔室52的投影面积大于小腔室51的投影面积，而且大腔室52的深度h2大于小腔室51的深度h1。但是本发明并不仅限于此。其也可以将大腔室和小腔室的深度设为相同，而仅通过投影面积的差异来将大腔室的容积设定为大于小腔室的容积。

(4)上述第一至第三实施方式中，表示了在燃烧室顶面6U上设有两个进气侧开口部41而成的例子，但是，本发明还可以采用如下的结构：在与其中之一的进气侧开口部41连通的进气道9上设置涡流控制阀，从而能够能动地在燃烧室6内产生涡流FS。

在能动地活用涡流FS的状况下，通过涡流控制阀关闭一方的进气侧开口部41，能够容易地产生绕气缸轴心的旋涡亦即涡流。因此，在例如上述的SI燃烧或SICI燃烧(模式II、III)的燃烧中，较为理想的是让涡流控制阀工作。

(5)上述第一至第三实施方式中，使进气侧开口部41及排气侧开口部42在燃烧室顶面6U上开口，但是本发明并不仅限于此。例如也可以在燃烧室6的上部中的气缸2的侧周面上开口。

(6)上述第一至第三实施方式中，将燃烧室6的顶面(燃烧室顶面6U)构成为比较扁平的屋脊形状，但是本发明并不仅限于此。其还可以例如采用更高比率的屋脊形状等。由此，在生成更强的滚流这一方面更为出色。

(7)上述第一实施方式中，以图9所示那样的A部分和B部分的燃烧室容积的差异、以及图10所示那样的进气侧平面部55和进气侧顶面43的组合来构成逆挤压流生成部，但是本发明并不仅限于此。其还可以例如仅以A部分和B部分的燃烧室容积的差异来构成逆挤压流生成部，相反，也可以仅以进气侧平面部55和进气侧顶面43的组合来构成逆挤压流生成部。

(8)上述第三实施方式中，对于活塞5的腔室5C(图30的XXXI-XXXI剖面中)，以一个底面部511和两个侧方立面部512的组合来构成剖面，但是本发明并不仅限于此。其还可以采用例如在底面部511和侧方立面部512之间设有弯曲面或平面的剖面结构。

以上所说明的本发明总结如下。

本发明的一个方面所涉及的火花点火式发动机的燃烧室结构，包括：活塞的顶面；燃烧室顶面，形成于气缸盖；喷射器，设置于所述燃烧室顶面；火花塞，设置于所述燃烧室顶面，具有以面临所述燃烧室的方式设置的点火部；以及进气口及排气口，在所述燃烧室顶面上开口。

该一个方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，以所述燃烧室的中心部分作为基准而将所述进气口开口的一侧作为所述燃烧室的进气口侧并且将所述排气口开口的一侧作为所述燃烧室的排气口侧时，所述火花塞以如下的方式而被构成：所述点火部设置在所述进气口侧，并且在所述活塞通过压缩上止点后的时期进行点火，所述喷射器设置在所述中心部分，并且以至少能够朝着所述排气口侧喷射燃料的方式而被构成，所述活塞的顶面包含至少在所述排气口侧的相对于所述点火部而位于下方的区域沿气缸轴向凹设而成的腔室，所述燃烧室中设有随着膨胀冲程中的所述活塞的移动而将混合气引向所述进气口侧的逆挤压流生成部。

上述一个方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，由于喷射器以能够朝着比较高温的排气口侧喷射燃料的方式而被构成，因此，即使在为了抑制早燃的发生而在压缩上止点近傍进行燃料喷射的情况下，也能够在短时间内实现充分的燃料雾化。

此外，上述一个方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，由于在活塞的顶面中排气口侧的区域设置腔室，因此，燃料在被喷射到该腔室内之后便沿着腔室的底面形状而行进。因此，与没有腔室的情形相比，能够确保使燃料雾化所需的燃料的移动距离。而且，上述一个方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，喷射器设置在俯视下的中心部分处，因此，从喷射器到达腔室的距离近，能够快速地将燃料喷射到腔室内。

在上述结构中，“中心部分”表示着不仅包含正中心的区域而且还包含其周围的区域。

此外，上述一个方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，设有逆挤压流生成部，因此，在膨胀冲程时随着活塞下降而能够将在排气口侧被雾化的混合气引向火花塞侧。因此，采用上述一个方面的结构，能够利用燃烧室整体的氧来进行燃烧，能够抑制在燃烧室内残留有未燃燃料的情况，能够抑制排放性能下降。

此外，上述一个方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，火花塞的点火部设置在进气口侧，因此能够确保其的冷却性能。

因此，上述一个方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，即使在高负荷运转区域中运转也能够控制早燃的发生，并且能够实现高速的燃烧及燃烧室整体的均质燃烧。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，所述燃烧室以如下的方式而被构成：在所述活塞处于压缩上止点位置的情况下，所述进气口侧的燃烧室容积小于所述排气口侧的燃烧室容积，所述逆挤压流生成部以所述进气口侧与所述排气口侧之间的所述燃烧室容积的差异而被构成。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，由于以进气口侧和排气口侧的燃烧室容积的差异来形成逆挤压流生成部，因此，在膨胀冲程时随着活塞下降而能够生成从排气口侧往进气口侧流动的气流(逆挤压流)，能够将在排气口侧雾化的混合气引导到进气口侧的火花塞(的点火部)。因此，上述别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，能够利用燃烧室内的氧实现整体的均质燃烧，能够抑制排放性能的下降。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，在所述燃烧室的所述进气口侧形成有所述燃烧室顶面的局部区域和所述活塞的顶面的局部区域以彼此相随的状态相向的区域，该区域与所述中心部分相比，所述燃烧室顶面的局部区域和所述活塞的顶面的局部区域彼此接近，所述逆挤压流生成部以所述彼此接近的所述燃烧室顶面的局部区域和所述活塞的顶面的局部区域的组合而被构成。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，通过彼此相随且彼此接近的燃烧室顶面的局部区域和活塞的顶面的局部区域来构成逆挤压流生成部，因此，利用活塞通过压缩上止点之后所产生的上述区域间的负压，能够在燃烧室内生成逆挤压流。

由此，在上述别的方面的结构中，能够利用燃烧室整体的氧来进行燃烧，能够抑制排放性能的下降。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，所述燃烧室顶面的局部区域以及所述活塞的顶面的局部区域分别为平面。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，由于燃烧室顶面的上述局部区域和活塞的顶面的上述局部区域分别以平面来构成，因此，与这些区域以曲面来构成的情形相比，易于进行制造，既能够抑制制造成本的上升，又能够设置逆挤压流生成部。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，所述腔室以随着从所述排气口侧往所述火花塞的点火部侧而深度逐渐变浅的方式来形成底面。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，由于以随着从排气口侧往火花塞的点火部侧而深度逐渐变浅的方式来形成腔室的底面，因此，在活塞上升时，腔室内的涡流成分便朝着火花塞的点火部而被提升。由此，新鲜空气与燃料的混合气被引导到火花塞的点火部近傍，能够扫走点火部及其近傍的残留气体。

此外，上述别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，即使在利用活塞下降时所产生的逆挤压流的情况下，也能够顺畅地将混合气引导向火花塞的点火部。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，所述活塞的顶面包含在与设置所述喷射器的部位至少局部重叠的部位沿气缸轴向隆起而成的凸部，所述凸部的周缘部与所述腔室的周缘部的局部以交界相接。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，由于凸部的周缘部与腔室的周缘部的局部以交界相接的方式而被设置，因此，从喷射器喷射出的燃料便沿着凸部的周缘部而顺畅地被引导到腔室内。由此，在该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，能够对腔室高效率地供应燃料，能够缩短从喷射器喷射燃料至雾化为止的时间。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，所述腔室具有大致C字形状，所述火花塞的点火部被配置在被所述C字形状的开放部分相夹的位置。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，由于腔室俯视下呈大致C字形状，而且火花塞的点火部被配置在被该C字形状的开放部分相夹的位置，因此，能够在燃烧室内能动地利用涡流来将混合气引导到点火部近傍。由此，在该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，能够确保高可点燃性。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，所述活塞的顶面包含在与所述火花塞的点火部至少局部重叠的区域沿气缸轴向凹设而成的腔室，凹设在与所述火花塞的点火部至少局部重叠的区域的腔室作为第一腔室，并且凹设在所述排气口侧的区域的腔室作为第二腔室时，所述喷射器以能够在所述火花塞点火前的时期对所述第一腔室供应少于对所述第二腔室的供应量的燃料的方式而被构成。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，能够在点火前的时期对第一腔室喷射少量的燃料。因此，在该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，能够通过使供应给第一腔室的燃料着火来形成火种。此外，在被喷射相对较多量的燃料的第二腔室中，能够促进雾化。因此，该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，即使在往火花塞的点火部的混合气的传送速度下降的情况下，也能够切实地确保高可点燃性。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，所述第一腔室和所述第二腔室相邻配置。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，由于第一腔室和第二腔室相邻配置，因此，能够使在第一腔室内着火后的火焰传播到第二腔室内。由此，在该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，能够在燃烧室内不残留未燃燃料地在燃烧室整体进行均质燃烧。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，所述第一腔室和所述第二腔室以作为一个整体而构成环状的腔室的方式而被设置。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，由于第一腔室和第二腔室以作为一个整体而构成环状的腔室的方式而被设置，因此，随着活塞接近压缩上止点，混合气从相对高温的排气口侧顺畅地流动到相对低温的进气口侧，被引导到火花塞的点火部近傍。由此，在该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，能够确保高可点燃性。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，所述环状的腔室的外缘具有在沿气缸轴向观察下指向所述火花塞的点火部且弯曲的火花塞指向部。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，沿着环状的腔室而被引导的混合气被良好地引导到火花塞的点火部近傍。因此，能够确保优异的可点燃性。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，作为所述活塞的顶面的局部区域而形成有：进气侧平面部，相对于与所述火花塞对应的区域而位于进气口侧；以及进气侧斜面部，位于所述进气侧平面部和与所述火花塞对应的区域之间，并且随着从进气口侧往排气口侧延伸而远高近低地倾斜，所述火花塞的所述点火部具有侧视下呈L字形的接地电极，在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，所述接地电极的远端朝向气缸的径向内侧。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，压缩冲程中活塞移动(上升)时，混合气(进气)在燃烧室顶面和活塞的进气侧平面部之间被压缩，生成沿着进气侧斜面部而流往燃烧室顶面的挤压流。此时，由于火花塞以接地电极的远端朝向气缸的径向内侧的方式而设置，因此，通过该挤压流而容易地将残留气体扫走，能够提高点火部周围的扫气效果。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，所述喷射器以在所述活塞到达压缩上止点之前开始喷射燃料的方式而被构成，所述腔室是碗状的腔室，该碗状的腔室具有在气缸轴向下大致圆形的外缘。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，由于在腔室的内侧不存在障碍物，因此，既能够在腔室内促进燃料的雾化又能够顺畅地将混合气引导到火花塞，并且还能够顺畅地进行点火后的火焰传播。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，所述喷射器以在进气冲程中朝着所述腔室内喷射燃料的方式而被构成。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，既能够在腔室内汇集喷雾又能够促进腔室内的雾化，由此，能够确保混合气的高可点燃性。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，所述腔室以向气缸轴向弯曲的弯曲面而被构成，在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，所述腔室的周缘部中发动机输出轴方向的两侧部分以曲率半径小于该周缘部的内侧区域的曲率半径的弯曲面而被构成。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，腔室的周缘部中发动机输出轴方向的两侧部分形成为与其内侧的区域相比而立起程度更显著的形状，因此，能够使腔室内的混合气更顺畅地引导到火花塞，而且，基于点燃而形成的火焰便在燃烧室内沿发动机输出轴方向顺畅地扩展。

本发明的别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，所述腔室的周缘部中发动机输出轴方向的两侧部分在所述活塞处于压缩上止点位置时位于能够使所述点火部处于该两侧部分之间的位置。

该别的方面所涉及的发动机的燃烧室结构中，随着压缩冲程中的活塞上升，在燃烧室内的缸内流动汇集到腔室内时，混合气良好地被引导到火花塞及其周边。因此，能够确保更高的可点燃性。

Claims (16)

1.一种发动机的燃烧室结构，是火花点火式发动机的燃烧室结构，其特征在于包括：

活塞的顶面；

燃烧室顶面，形成于气缸盖；

喷射器，设置于所述燃烧室顶面；

火花塞，设置于所述燃烧室顶面，具有以面临所述燃烧室的方式设置的点火部；以及

进气口及排气口，在所述燃烧室顶面上开口；其中，

在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，以所述燃烧室的中心部分作为基准而将所述进气口开口的一侧作为所述燃烧室的进气口侧并且将所述排气口开口的一侧作为所述燃烧室的排气口侧时，

所述火花塞以如下的方式而被构成：所述点火部设置在所述进气口侧，并且在所述活塞通过压缩上止点后的时期进行点火，

所述喷射器设置在所述中心部分，并且以至少能够朝着所述排气口侧喷射燃料的方式而被构成，

所述活塞的顶面包含至少在所述排气口侧的相对于所述点火部而位于下方的区域沿气缸轴向凹设而成的腔室，

所述燃烧室中设有随着膨胀冲程中的所述活塞的移动而将混合气引向所述进气口侧的逆挤压流生成部。

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：

所述燃烧室以如下的方式而被构成：在所述活塞处于压缩上止点位置的情况下，所述进气口侧的燃烧室容积小于所述排气口侧的燃烧室容积，

所述逆挤压流生成部以所述进气口侧与所述排气口侧之间的所述燃烧室容积的差异而被构成。

3.根据权利要求1所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

在所述燃烧室的所述进气口侧形成有所述燃烧室顶面的局部区域和所述活塞的顶面的局部区域以彼此相随的状态相向的区域，该区域与所述中心部分相比，所述燃烧室顶面的局部区域和所述活塞的顶面的局部区域彼此接近，

所述逆挤压流生成部以所述彼此接近的所述燃烧室顶面的局部区域和所述活塞的顶面的局部区域的组合而被构成。

4.根据权利要求3所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

所述燃烧室顶面的局部区域以及所述活塞的顶面的局部区域分别为平面。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

所述腔室以随着从所述排气口侧往所述火花塞的点火部侧而深度逐渐变浅的方式来形成底面。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，所述活塞的顶面包含在与设置所述喷射器的部位至少局部重叠的部位沿气缸轴向隆起而成的凸部，

所述凸部的周缘部与所述腔室的周缘部的局部以交界相接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，

所述腔室具有大致C字形状，

所述火花塞的点火部被配置在被所述C字形状的开放部分相夹的位置。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，所述活塞的顶面包含在与所述火花塞的点火部至少局部重叠的区域沿气缸轴向凹设而成的腔室，

凹设在与所述火花塞的点火部至少局部重叠的区域的腔室作为第一腔室，并且凹设在所述排气口侧的区域的腔室作为第二腔室时，

所述喷射器以能够在所述火花塞点火前的时期对所述第一腔室供应少于对所述第二腔室的供应量的燃料的方式而被构成。

9.根据权利要求8所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

所述第一腔室和所述第二腔室相邻配置。

10.根据权利要求8或9所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，所述第一腔室和所述第二腔室以作为一个整体而构成环状的腔室的方式而被设置。

11.根据权利要求10所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

所述环状的腔室的外缘具有在沿气缸轴向观察下指向所述火花塞的点火部且弯曲的火花塞指向部。

12.根据权利要求3所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

作为所述活塞的顶面的局部区域而形成有：进气侧平面部，相对于与所述火花塞对应的区域而位于进气口侧；以及进气侧斜面部，位于所述进气侧平面部和与所述火花塞对应的区域之间，并且随着从进气口侧往排气口侧延伸而远高近低地倾斜，

所述火花塞的所述点火部具有侧视下呈L字形的接地电极，在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，所述接地电极的远端朝向气缸的径向内侧。

13.根据权利要求1所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

所述喷射器以在所述活塞到达压缩上止点之前开始喷射燃料的方式而被构成，

所述腔室是碗状的腔室，该碗状的腔室具有在气缸轴向下大致圆形的外缘。

14.根据权利要求13所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

所述喷射器以在进气冲程中朝着所述腔室内喷射燃料的方式而被构成。

15.根据权利要求13或14所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

所述腔室以向气缸轴向弯曲的弯曲面而被构成，

在从气缸轴向的一侧观察的俯视下，所述腔室的周缘部中发动机输出轴方向的两侧部分以曲率半径小于该周缘部的内侧区域的曲率半径的弯曲面而被构成。

16.根据权利要求15所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：

所述腔室的周缘部中发动机输出轴方向的两侧部分在所述活塞处于压缩上止点位置时位于能够使所述点火部处于该两侧部分之间的位置。

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