CN110719990A - 发动机的燃烧室结构 - Google Patents

发动机的燃烧室结构 Download PDF

Info

Publication number
CN110719990A
CN110719990A CN201880036117.1A CN201880036117A CN110719990A CN 110719990 A CN110719990 A CN 110719990A CN 201880036117 A CN201880036117 A CN 201880036117A CN 110719990 A CN110719990 A CN 110719990A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion chamber
ignition
piston
chamber
intake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880036117.1A
Other languages
English (en)
Inventor
今村悟志
福马真生
中原康志
井上淳
松本浩太
植木义治
河野通治
本田雄哉
大西谦斗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Automobile Co
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Automobile Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2017205150A external-priority patent/JP6627843B2/ja
Application filed by Mazda Automobile Co filed Critical Mazda Automobile Co
Publication of CN110719990A publication Critical patent/CN110719990A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/101—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/242—Arrangement of spark plugs or injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/24—Pistons  having means for guiding gases in cylinders, e.g. for guiding scavenging charge in two-stroke engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/26—Pistons  having combustion chamber in piston head
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B11/00—Engines characterised by both fuel-air mixture compression and air compression, or characterised by both positive ignition and compression ignition, e.g. in different cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B2023/102—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the spark plug being placed offset the cylinder centre axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B2023/103—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector having a multi-hole nozzle for generating multiple sprays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B2023/106—Tumble flow, i.e. the axis of rotation of the main charge flow motion is horizontal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B2023/106—Tumble flow, i.e. the axis of rotation of the main charge flow motion is horizontal
    • F02B2023/107—Reverse tumble flow, e.g. having substantially vertical intake ports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B2023/108—Swirl flow, i.e. the axis of rotation of the main charge flow motion is vertical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

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，形成于气缸盖；以及火花塞，安装于所述燃烧室顶面，具有以面临所述燃烧室的方式配置的点火部。所述活塞的顶面具有腔室，该腔室在从气缸轴向观察的俯视下在包含所述火花塞的所述点火部的下方区域的区域沿所述气缸轴向凹设而成。所述腔室的周缘部具有引导部，该引导部在所述气缸轴向上相对于所述周缘部的内侧的区域而立起，而且在所述活塞处于压缩上止点时使所述点火部位于该引导部之间，将所述燃烧室内的混合气引导到所述点火部。

Description

发动机的燃烧室结构
技术领域
本发明是涉及火花点火式发动机的燃烧室结构的发明。
背景技术
汽车等车辆中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，且通过从进气口导入空气等来形成包含雾化燃料的混合气，并且利用火花塞点燃该混合气。
专利文献1中公开了一种在压缩上止点附近喷射燃料并且利用火花塞进行点火(火花点火)的发动机。此外，专利文献1的发动机中，在活塞的顶面上设置腔室。
通过如此在火花点火式发动机中在活塞的顶面上设置腔室，能够容易确保为了使从喷射器喷射出的燃料雾化的移动距离，即使在压缩上止点附近进行燃料喷射也能够在短时间内实现充分的雾化。
另外，在车辆等的发动机中，为了确保较长的燃料与空气的混合时间，有时会将燃料喷射期间设定在进气冲程中。在这样的情况下，为了确保混合气中的燃料与空气的均质混合，较为理想的是，在尽可能较大地确保活塞的腔室直径的情况下，在点火时使混合气存在于火花塞的点火部周边来点燃混合气。
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2017-61907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：在点火时使混合气存在于火花塞的点火部及其周边，从而能够确保混合气的高可点燃性。
本发明的发动机的燃烧室结构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；以及火花塞，安装于所述燃烧室顶面，具有以面临所述燃烧室的方式配置的点火部；其中，所述活塞的顶面具有腔室，该腔室在从气缸轴向观察的俯视下在包含所述火花塞的所述点火部的下方区域的区域沿所述气缸轴向凹设而成，所述腔室的周缘部具有引导部，该引导部在所述气缸轴向上相对于所述周缘部的内侧的区域而立起，而且在所述活塞处于压缩上止点时使所述点火部位于该引导部之间，将所述燃烧室内的混合气引导到所述点火部。
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是表示发动机的燃烧室结构的要部模式剖视图。
图3是发动机的活塞的模式立体图。
图4是活塞的顶面的模式俯视图。
图5是活塞的模式剖视图(图4的V-V线剖视图)。
图6是活塞的模式剖视图(图4的VI-VI线剖视图)。
图7是活塞的模式剖视图(图4的VII-VII线剖视图)。
图8是表示活塞的腔室、火花塞的点火部、喷射器之间的位置关系的模式俯视图。
图9是表示活塞的顶面上的进气侧平面部及进气侧斜面部与气缸盖上的进气侧顶面部之间的关系的模式剖视图。
图10是表示燃料喷射期间及点火时期的时间图。
图11是表示喷射到燃烧室的燃料和燃烧室内所产生的涡流的模式俯视图。
图12A是表示在压缩冲程的前半期活塞上升时的燃烧室的模式剖视图。
图12B是表示活塞在压缩上止点附近时的燃烧室的模式剖视图。
图13是表示在活塞的进气侧平面部及进气侧斜面部与气缸盖的进气侧顶面部之间所产生的挤压流的模式剖视图。
图14是表示第二实施方式所涉及的燃料喷射期间及点火时期的时间图。
图15是在表示应用了参考例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16是图15中的气缸盖要部的剖视图。
图17是图15中的发动机的活塞的立体图。
图18是表示相对于活塞的火花塞及喷射器的配置的立体图。
图19是活塞的顶面的俯视图。
图20是图19的XX-XX线剖视图。
图21是图19的XXI-XXI线剖视图。
图22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23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24A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24B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25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26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27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气缸盖要部剖视图。
图28是燃烧室顶面的平面图。
图29是表示相对于活塞的火花塞及喷射器的配置的立体图。
图30是表示相对于活塞的火花塞及喷射器的配置的俯视图。
图31是活塞的顶面的俯视图。
图32是活塞的主视图(从进气侧观察时的图)。
图33是活塞的背视图(从排气侧观察时的图)。
图34是活塞的侧视图。
图35是图31的XXXV-XXXV线剖视图。
图36是图31的XXXVI-XXVI线剖视图。
图37是活塞的立体图(从排气侧观察时的立体图)。
图38是活塞的立体图(从进气侧观察时的立体图)。
图39是表示活塞处于上止点时的燃烧室的剖视图。
图40是表示压缩冲程的燃烧室的剖视图。
图41是用于说明进气的流动和喷射器(喷嘴头)的关系的剖视图。
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]
1.发动机的整体结构
利用图1及图2来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是表示图1所示的发动机的燃烧室结构的要部模式剖视图。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，X方向为曲轴的延伸方向(发动机输出轴方向)，Y方向为与Z方向及X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的进排气歧管及各种泵等附属机件(对进排气歧管及各种泵等附属机件省略图示)。供应给该发动机主体1的燃料以汽油为主成分。
如图1所示，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X方向排列的气缸2(图1中仅表示了一个气缸)。本实施方式所涉及的发动机主体1中，气缸壁面亦即气缸2的内壁面由被嵌入在内侧的缸套20构成。在以下的说明中，有时会将气缸2的内壁面称作气缸壁面2。
气缸盖4被安装在气缸体3上，封盖气缸的上部开口。活塞5可往返滑动地收容在各气缸中，经由连杆8而与曲轴7连结。
在活塞5的+Z侧的顶面50的上方形成有燃烧室6。进气口41和排气口42在燃烧室6的燃烧室顶面6U上开口。
进气道9与进气口41连通，排气道10与排气口42连通。气缸盖4上组装有开闭进气口41的进气门11和开闭排气口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，进气口41和排气口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。
进气门11及排气门12是所谓的菌状气门。进气门11包含开闭进气口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包含开闭排气口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。
燃烧室顶面6U为气缸盖4的底面(-Z侧的面)，其具有朝上(朝+Z侧)稍为凸起的屋脊型的形状(扁平屋脊型形状)。
本实施方式中，划分燃烧室6的燃烧室壁面由气缸壁面2、活塞5的顶面50、气缸盖4的底面亦即燃烧室顶面6U、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、进气门11及排气门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开闭进气口41，排气门12的阀体12a开闭排气口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上安装有火花塞17，该火花塞17以点火部170从燃烧室顶面6U面临燃烧室6的方式而被配置。火花塞17对应于来自点火电路(省略图示)的馈电而从点火部170释放火花，以点燃燃烧室6内的混合气。
此外，气缸盖4上安装有喷射器(燃料喷射阀)18，该喷射器18以喷射孔181从燃烧室顶面6U面临燃烧室6的方式而被配置。喷射器18上连接有与高压燃料泵相连的燃料供应管19(对高压燃料泵省略图示)。而且，在高压燃料泵与燃料供应管19之间设置有被发动机主体1的所有气缸共用的蓄压用共轨(省略图示)。基于这样的结构，高压燃料从喷射器18的喷射孔181被喷射到燃烧室6内。
2.活塞5的结构
参照图3至图7对活塞5的结构进行说明。图3是表示活塞5的结构的模式立体图，图4是表示活塞5的顶面50的结构的模式俯视图，图5至图7是表示活塞5的顶面50的结构的模式剖视图。
如图3所示，活塞5包含活塞头部5A和在其下侧(-Z侧)与其连接的活塞裙部5S。活塞头部5A具有圆柱形状，且在上侧面具备构成燃烧室6的局部壁面(底面)的顶面50，并且具备与气缸壁面2滑接的侧周面。
活塞裙部5S配置在活塞部头5A的+Y侧及-Y侧，是抑制活塞5往返运动时的头部摆动的部分。
在活塞头部5A的下侧(-Z侧)设有划分沿X方向延伸的销孔的销孔凸台部5B。活塞销穿通于销孔凸台部5B的销孔。
活塞5的顶面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碗状的腔室51。腔室51是向-Z侧凹入(凹设)的部分，是接受来自喷射器18的燃料喷射的部分。
在从+Z侧观察的俯视下，在包围顶面50的腔室51的外周部分上设有上凸部57、进气侧平面部55、排气侧平面部56、进气侧斜面部61以及排气侧斜面部62。上凸部57相对于腔室51而设置在-X侧及+X侧的外周部分上，是向+Z侧呈锥台状突出地设置而成的部分。
进气侧平面部55相对于腔室51而设置在+Y侧的外周部分上，排气侧平面部56相对于腔室51而设置在-Y侧的外周部分上。本实施方式所涉及的活塞5中，以进气侧平面部55的面积大于排气侧平面部56的面积的方式构成。
进气侧斜面部61设置在腔室51与进气侧平面部55之间的区域，随着从+Y侧往-Y侧延伸而向+Z侧升高。排气侧斜面部62设置在腔室51与排气侧平面部56之间的区域，随着从-Y侧往+Y侧延伸而向+Z侧升高。
如图4所示，腔室51具有侧方立面部512、排气侧立面部513、进气侧立面部514以及底面部511。其中，侧方立面部512、排气侧立面部513以及进气侧立面部514在俯视活塞5的顶面50的情况下设置在腔室51的周缘部。对此，底面部511设置在腔室51的内侧区域。
如图5所示，在腔室51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。底面部511及侧方立面部512的各自的曲率中心存在于+Z侧。
本实施方式所涉及的活塞5中，曲率半径R511和曲率半径R512满足下面的关系。
[数式1]R511＞R512
[数式1]的关系换言之：侧方立面部512以在Z方向上相对于底面部511立起的弯曲面而被构成。
此外，如图5的放大部分所示，侧方立面部512和底面部511以彼此的交界部分P51来将彼此的弯曲面相接。
此外，在将图2和图5综合地进行观察的情况下，两处的侧方立面部512在活塞5处于压缩上止点(TDC)时呈将火花塞17的点火部170夹在彼此之间的状态。由此，如图6所示，侧方立面部512在随着压缩冲程中的活塞5上升而燃烧室6内的缸内气流汇集到腔室51内时作为向火花塞17的点火部170引导混合气的气流1的引导部而发挥作用。
如图7所示，排气侧立面部513及进气侧立面部514也以在Z方向上相对于底面部511立起的弯曲面而被构成，在交界部分与底面部511相接。
此外，如图7所示，排气侧立面部513隔着棱线而与排气侧斜面部62相连续，进气侧立面部514隔着棱线而与进气侧斜面部61相连续。
3.活塞5的腔室51与火花塞17的点火部170及喷射器18之间的位置关系
利用图8来说明活塞5的腔室51与火花塞17的点火部170及喷射器18之间的位置关系。图8是表示活塞5的腔室51与火花塞17的点火部170及喷射器18之间的位置关系的模式俯视图。
如图8所示，活塞5的顶面50上的腔室51设置在包含火花塞17的点火部170的下方(与纸面垂直的方向)区域的区域。此外，燃烧室顶面6U(参照图2)上设有两个进气口41和两个排气口42。而且，进气口41及排气口42在从Z方向观察的俯视下，各者的局部与腔室51重叠。
两个进气口41以在X方向上彼此隔开间隔的状态而设置，并且以使火花塞17的点火部170位于两者之间的方式而设置。
此外，如果划出一条通过进气侧立面部514中的+Y侧的端部并且沿X方向的假设线LN1和一条通过进气口41的-Y侧的端部并且沿X方向的假设线LN2时，在位于假设线LN1和假设线LN2之间的区域中，侧方立面部512配置在火花塞17的点火部170的两旁(+X侧及-X侧)。
此处，如图8的双点划线所包围的部分所示，火花塞17的点火部170由中心电极171和接地电极172构成。中心电极171和接地电极172彼此隔开放电隙G而被设置。接地电极172是与相向部173相连续的远端部分，相向部173和接地电极172在侧视下，整体呈L字形状。
喷射器18被设置在活塞5的顶面50上腔室51的大致中央部分的上方，能够执行从喷射孔181(参照图2)向腔室51内的燃料喷射。
此外，如图8所示，在从Z方向观察的俯视下，在发动机主体1中，火花塞17的点火部170被配置在设置喷射器18的部分与进气侧平面部55之间的部分。此外，火花塞17以相向部173背对喷射器18的状态而被配置。
4.活塞5的顶面50中的进气侧平面部55及进气侧斜面部61与气缸盖4中的进气侧顶面部43的关系
利用图9来说明活塞5的顶面50中的进气侧平面部55及进气侧斜面部61与气缸盖4中的进气侧顶面部43的关系。图9是表示活塞5的顶面50中的进气侧平面部55及进气侧斜面部61与气缸盖4中的进气侧顶面部43的关系的模式剖视图。
如图9所示，气缸盖4中的进气侧顶面部43以与活塞5的顶面50中的进气侧平面部55及进气侧斜面部61相随的方式而被构成。而且，如图9所示，在活塞5处于压缩上止点(TDC)附近时，气缸盖4中的进气侧顶面部43和活塞5的顶面50中的进气侧平面部55及进气侧斜面部61隔开些微的间隙而相向。
此外，如箭头A所示那样，进气侧斜面部61以在活塞5处于压缩上止点(TDC)的情况下指向火花塞17的点火部170的方式而被设置。
本实施方式所涉及的发动机主体1中，如上所述，以气缸盖4中的进气侧顶面部43和活塞5的顶面50中的进气侧平面部55及进气侧斜面部61的组合来构成挤压流生成部。有关此情况，在后面叙述。
此外，气缸盖4中的排气侧顶面部44也以与活塞5的顶面50中的排气侧平面部56及排气侧斜面部62相随的方式而被构成。而且与上述同样地，在活塞5处于压缩上止点(TDC)附近时，气缸盖4中的排气侧顶面部44和活塞5的顶面50中的排气侧平面部56及排气侧斜面部62电隔开些微的间隙而相向。
5.燃料喷射期间及点火时期的关系
利用图10来说明本实施方式所涉及的燃料喷射期间及点火时期。图10是表示燃料喷射期间及点火时期的时间图。
如图10所示，本实施方式所涉及的发动机中，至少在模式I及模式II的燃料喷射期间及点火时期能够进行运转。
(1)模式I
模式I是在发动机主体1处于从高负荷低转速区域至高负荷中转速区域的运转状态时被采用的模式。
如图10所示，在模式I中，执行在进气冲程的中期的前阶段喷射PF1和在压缩上止点(TDC)紧前的后阶段喷射PF2。前阶段喷射PF1例如在进气冲程的前半期的时期T1开始，在进气冲程的后半期的时期T2结束。时期T1及时期T2被设定在位于活塞5从排气冲程的TDC下降了行程的一半左右的曲柄角(例如TDC后70°CA)前后的时期。这样，通过在进气冲程的中期进行前阶段喷射PF1，能够充分地确保燃烧室6内的混合气的形成时间。
后阶段喷射PF2例如在压缩冲程的后期的时期T3开始，在压缩上止点(TDC)紧前的时期T4结束。时期T3例如可以被设定在压缩上止点(TDC)前10°CA。这样，通过在压缩上止点(TDC)前执行后阶段喷射PF2，能够防止爆震。
火花塞17进行的点火IG1在压缩上止点(TDC)附近的时期T5被执行。
此外，在模式I中，通过执行后阶段喷射PF2，在即将点火之前能够加强燃烧室6内的气体流动(缸内流动)。而且，燃料压力例如被设定在30MPa以上的高压力，由此，能够缩短燃料的喷射期间及混合气的形成期间(混合期间)，并且能够进一步增强燃烧室6内的气体流动。关于燃料压力，还可以将例如120MPa作为上限值。
(2)模式II
模式II是在发动机主体1处于高转速区域的运转状态时被采用的进行SI燃烧的模式。
如图10所示，在模式II中，从进气冲程的前半期的时期T11开始燃料喷射PF11，在压缩冲程的前半期的时期T12结束。在模式II中，在从进气冲程至压缩冲程的期间，集中地执行燃料喷射PF11。
火花塞17进行的点火IG11在压缩上止点(TDC)前的时期T15被执行。
有关模式II的燃料喷射PF11，如上所述，由于在从进气冲程至压缩冲程的期间集中地被执行，因此，能够在燃烧室6内形成均质或大致均质的混合气。此外，在模式II中，在发动机主体1的转速高的状态下，能够尽可能较长地确保燃料的气化时间，能够降低未燃烧损失。
这样，在以模式II执行高转速区域的运转的发动机主体1中，通过使混合气的空燃比设为大致理论空燃比，利用三效催化剂能够净化从燃烧室6排出的排气气体，并且通过执行SI燃烧，能够避免异常燃烧。
6.燃烧室6内所产生的涡流
利用图11来说明燃烧室6内所产生的涡流。图11是表示被喷射到燃烧室6内的燃料和在燃烧室6内所产生的涡流的模式俯视图。
如图11所示，在从Z轴方向(垂直于附图纸面的方向)观察的俯视下，燃料从配置在燃烧室6的大致中央部分的喷射器18呈放射状被喷射出(喷射燃料18E)。具体而言，以从喷射器18朝着活塞5的顶面50上所设的腔室51内喷射燃料的方式而被构成。
此外，本实施方式所涉及的发动机主体1中，从喷射器18的燃料喷射的指向轴并不朝向火花塞17的点火部170。即，从喷射器18的喷射燃料18E的指向轴通过火花塞17的点火部170的两旁。由此，能够抑制火花塞润湿的发生。
此外，本实施方式所涉及的发动机主体1中，如上所述，火花塞17上的相向部173朝向-Y侧，点火部170背向喷射器18的喷射孔181。根据该结构，也能够抑制火花塞润湿的发生。
在燃烧室6内，如箭头所示那样，产生绕腔室51的周缘部回转的涡流气流2。基于如此产生在腔室51的周缘部的涡流的气流2，空气和燃料的混合被充分地进行，并被引导到火花塞17的点火部170及其近傍。
此外，如利用图6所说明的那样，基于腔室51的周缘部上所设的侧方立面部(引导部)512，在涡流的气流2回转期间，混合气朝向火花塞17的点火部170及其近傍而向+Z侧(纸面跟前侧)被提升。
此外，如上所述，基于混合气被引导向火花塞17的点火部170及其近傍，还能够将点火部170近傍的残留气体扫走。
7.燃烧室6内所产生的挤压流
利用图12A、12B及图13来说明燃烧室6内所产生的挤压流。图12A是表示在压缩冲程前半期活塞5上升时的燃烧室6的状态的模式剖视图，图12B是表示活塞5在压缩上止点(TDC)附近时的燃烧室6的状态的模式剖视图。图13是表示在活塞5的进气侧平面部55及进气侧斜面部61与气缸盖4的进气侧顶面部43之间所产生的挤压流的模式剖视图。
如图12A所示，在压缩冲程中在活塞5往+Z侧上升中的状态下，随着活塞5的进气侧平面部55及进气侧斜面部61与燃烧室顶面6U之间的间隔缩窄，存在于箭头B所示的部分的混合气被压缩。
如图12B所示，在活塞5到达压缩上止点(TDC)附近的状态下，如箭头C所示，活塞5的进气侧平面部55及进气侧斜面部61和燃烧室顶面6U仅留下些微的间隙而相向。
如图3所示，在本实施方式所涉及的发动机主体1中，活塞5中的进气侧平面部55及进气侧斜面部61和气缸盖4中的进气侧顶面部43以彼此相随的状态而被形成。而且，在Y方向上，进气侧斜面部61相对于火花塞17的点火部170而设置在靠气缸壁面2(图13中省略了图示)的区域(+Y侧的区域)。
活塞5的进气侧斜面部61以在活塞5处于TDC的状态下其的指向轴DR指向火花塞17的点火部170的方式而被设置。
如上所述，由于在活塞5上设置了进气侧平面部55及进气侧斜面部61，因此，在它们和气缸盖4中的进气侧顶面部43之间被压缩的混合气便从进气侧斜面部61和进气侧顶面部43之间的间隙作为朝向火花塞17的点火部170的挤压流的气流3而被喷出。即，活塞5中的进气侧斜面部61和气缸盖4中的进气侧顶面部43的组合在活塞5上升时作为挤压流生成部而发挥作用。
由此，本实施方式所涉及的发动机主体1中，利用活塞5上升时所生成的挤压流的气流3，能够对火花塞17的点火部170及其周边的残留气体进行扫气。
此外，如图12A所示，活塞5中的排气侧平面部56及排气侧斜面部62和气缸盖4中的排气侧顶面部44(参照图9)也在活塞5处于TDC的状态下仅留下些微的间隙而相向。因此，随着活塞5上升，从燃烧室6内的排气侧的区域生成沿着燃烧室顶面6U的混合气的气流。由此，还能够对燃烧室6内的喷射器18的喷射孔181及其周边的残留气体进行扫气。
8.效果
本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，由于设置有侧方立面部(引导部)512，该侧方立面部512在活塞5处于压缩上止点(TDC)时使火花塞17的点火部170位于该侧方立面部512之间，因此，随着压缩冲程中的活塞5上升，燃烧室6内的缸内气流汇集到腔室51内时，通过侧方立面部512能够将混合气引导到火花塞17的点火部170及其周边。
因此，本实施方式所涉及的发动机主体1中，在点火时使混合气存在于火花塞17的点火部170及其周边，从而能够确保混合气的高可点燃性。
此外，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，腔室51为向相对于燃烧室顶面6U而离开的方向凸起(下凸)的碗状，换言之采用了在底面部511上不存在上凸的障碍物的碗状的腔室51，因此，点火后的火焰传播能够顺畅地在燃烧室6整体上进行。
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5所说明的那样，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，能够使基于火花塞17的点火部170的点火而形成的火焰顺畅地在燃烧室6内沿X方向(发动机输出轴方向)扩展。
此外，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，活塞5的侧方立面部(引导部)512和底面部511的彼此的弯曲面以交界部分P51相接，因此，在该交界部分P51，侧方立面部512和底面部511圆滑地相接。由此，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，能够使基于火花塞17的点火部170的点火而形成的火焰更加能顺畅地在燃烧室6内沿X方向(发动机输出轴方向)扩展。
此外，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，活塞5的顶面50上设有进气侧斜面部61，以其与气缸盖4的进气侧顶面部43的组合而构成挤压流生成部。因此，在压缩冲程中活塞5上升时，能够生成朝向火花塞17的点火部170的挤压流的气流3。由此，在本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，利用活塞5上升时所生成的挤压流的气流3，能够对火花塞17的点火部170及其周边的残留气体进行扫气。
此外，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，由于在进气冲程的中期执行从喷射器18的燃料喷射，因此，能够在缸内流动比较弱的阶段(进气冲程的中期)喷射燃料。本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，在采用上述那样的燃料喷射时期的情况下，通过使喷雾汇集到腔室51内，能够抑制燃料在气缸壁面2上的附着。
因此，本实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，在点火时能够使混合气存在于火花塞17的点火部170及其周边，从而能够确保混合气的高可点燃性。
[第二实施方式]
利用图14来说明第二实施方式所涉及的火花点火式的发动机。图14是表示本实施方式所涉及的燃料喷射期间及点火时期的时间图。
本实施方式所涉及的发动机中，采用了除了燃料喷射期间相对于上述第一实施方式一部分不相同而其余部分相同的结构，因此，仅对燃料喷射期间及点火时期进行说明。
如图14所示，本实施方式所涉及的发动机也至少在模式I和模式II的燃料喷射期间及点火时期能够进行运转。有关模式II，由于其与上述第一实施方式的相同，因此，以下仅对模式I进行说明。
本实施方式所涉及的模式I中，执行从进气冲程中期至压缩冲程前半期的燃料喷射PF21，但是与上述第一实施方式不同的是不执行在压缩上止点(TDC)紧前的燃料喷射。即，本实施方式所涉及的模式I中，燃料喷射PF21在进气冲程的中期的时期T21开始燃料喷射，在压缩冲程的前半期的时期T22结束。
此处，燃料喷射PF21的开始时期T21例如可以设为压缩上止点(TDC)前280°CA。
此外，火花塞17的点火IG21与上述第一实施方式的模式I同样地在压缩上止点(TDC)附近的时期T25被执行。
本实施方式所涉及的模式I中，通过设定图14那样的燃料喷射PF21的期间，能够在燃烧室6的外周部形成为了实现CI(Compression Ignition)燃烧的混合气，并且在燃烧室6的中央部能够形成为了实现SI(Spark Ignition)燃烧的混合气。
此外，燃烧室6的中央部处的混合气较为理想的是过量空气系数λ为1以下，外周部的混合气的过量空气系数λ为1以下(较为理想的是小于1)。而且，可以将燃烧室6的中央部的混合气的空燃比(A/F)设为例如13以上，理论空燃比例如为14.7以下。
此外，还可以将燃烧室6的外周部的混合气的空燃比设为例如11以上，理论空燃比例如为14.7以下，或者为11以上，或者为12.5以上，13以下。
即，本实施方式中，在发动机主体1的转速高的状态下，由于基于燃料喷射PF21而喷射的燃料的反应时间变短，因而能够省略为了抑制混合气的反应的后阶段喷射(上述第一实施方式的后阶段喷射PF2)。
本实施方式中，由于采用了与上述第一实施方式所涉及的发动机主体1的燃烧室6相同的结构，因此，与上述第一实施方式同样地，在点火时使混合气存在于火花塞17的点火部170及其周边，从而能够确保混合气的高可点燃性。
[变形例]
上述第一实施方式及上述第二实施方式中，关于活塞5的腔室51，在图4的V-V线剖面(图5所示的剖面)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，本发明并不受此限制。其还可以采用例如在底面部511和侧方立面部512之间插入有弯曲面或平面的剖面结构。
此外，上述第一实施方式及上述第二实施方式中，底面部511和侧方立面部512以交界部分P51相接，但是，本发明并不一定受此限制。其还可以采用以微小的角度相交的结构。即使如此，也几乎不会对缸内气流产生影响。
此外，上述第一实施方式及上述第二实施方式中，活塞5中的进气侧平面部55、排气侧平面部56、进气侧斜面部61以及排气侧斜面部62分别以平面而被构成，但是，本发明并不受此限制。其还可以例如以凹曲面或凸曲面而被构成。
此外，上述第一实施方式及上述第二实施方式中，采用了活塞5中的进气侧平面部55的面积大于排气侧平面部56的面积的结构，但是，本发明并不受此限制。其还可以采用例如面积相同的进气侧平面部和排气侧平面部。
但是，在考虑到使来自进气侧的挤压流的气流3的流动强于来自排气侧的气流的流动从而对火花塞17的点火部170及其周边的残留气体进行扫气这一功能的情况下，采用与上述第一实施方式及上述第二实施方式同样的结构较为理想。
此外，上述第一实施方式及上述第二实施方式中，燃烧室顶面6U被构成为扁平的屋脊形状，但是，本发明并不受此限制。其还可以采用更高比率的屋脊形状。在采用如此高比率的屋脊形状的燃烧室顶面时，在生成强的滚流这一方面具有优势。
此外，上述第一实施方式及上述第二实施方式中，对于与进气口41相连的进气道等没有特别地提及，但是，在本发明中还可以采用各种变更结构。例如也可以在与两个进气口相连的进气道中的一者上设置涡流控制阀。在采用这样的结构的情况下，通过涡流控制阀的开闭控制，能够更能动地在燃烧室6内产生涡流的气流2。
具体而言，通过关闭涡流控制阀，能够容易地产生绕气缸轴的旋涡亦即涡流。
下面，对第三实施方式所涉及的发动机的燃烧室结构进行说明，但是，在此之前，先对作为该第三实施方式的基础的别的发动机的燃烧室结构(参考例)进行说明。
[参考例]
1.发动机的整体结构
图15是表示应用了参考例所涉及的发动机的燃烧室结构的发动机的简略剖视图，图16是图15所示的气缸盖的要部剖视图。
如图15所示，应用了参考例所涉及的发动机的燃烧室结构的发动机的基本结构与上述的第一、第二实施方式所涉及的发动机通用。因此，有关发动机的基本的结构，对于与第一、第二实施方式相对应的部分附上相同的符号而有时会省略或简化其说明。
参考例所涉及的发动机主体1能够执行如下燃烧：通常的SI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，而在迟延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。
在参考例中，燃烧室顶面6U具有浅于第一、第二实施方式的屋脊型的形状，火花塞17以点火部170相对于燃烧室6的Y方向中心部分而配置在+Y侧(进气口侧)的方式安装于气缸盖4。
此外，喷射器18相对于火花塞17的点火部170而位于-Y侧，且被配置在燃烧室6中X方向的中心部分。
此外，如图16所示，能够从喷射器18向燃烧室6内的至少排气口侧(-Y侧)喷射燃料。
2.活塞的详细结构
参照图17至图21对活塞5的结构尤其是顶面50的结构进行详细说明。图17是活塞5的立体图，图18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19是顶面50的俯视图。另外，图20是图19的XX-XX线剖视图，图21是图19的XXI-XXI线剖视图。
活塞5包含活塞头部5A和在其下侧(-Z侧)与其连接的活塞裙部5S。活塞头部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，活塞裙部5S配置在活塞头部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21所示，在活塞头部5A的下侧设有划分沿X方向延伸的销孔的销孔凸台部5B。活塞销81穿通于销孔凸台部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大致环状的腔室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+Y侧相邻的区域的平面，排气侧平面部56是设于与腔室5C的-Y侧相邻的区域的平面，一对侧方上表面57是与腔室5C的+X侧及-X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16所示的气缸盖4的进气侧顶面部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16所示的气缸盖4的排气侧顶面部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和大腔室52。如图18所示，小腔室51凹设于与火花塞17的点火部170对应的位置亦即点火部170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18)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510。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510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510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510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18等所示，共同周缘部是向上方突出的棱线54。即，参考例中，小腔室51和大腔室52以棱线54为界而彼此邻接。
如图19等所示，大腔室52在从+Z侧观察的俯视下，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170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510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。此外，本参考例中，凸部53形成为山形形状，周缘部531成为该山的山脚。
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510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21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-Y侧越往火花塞17的点火部170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。
3.燃料喷射期间及点火时期与曲柄角
参照图22来说明燃料喷射期间及点火时期与曲柄角的关系。图22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22所示，参考例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。
4.逆挤压流
利用图23及图24A、图24B对燃烧室6内所产生的逆挤压流进行说明。图23及图24A是表示活塞5处于TDC附近时的燃烧室6的剖视图，图24B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23所示，划出一条通过火花塞17的点火部170且沿Z方向延伸的假设线LSP。
如图23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-Y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+Y侧的部分(B部分；以箭头B所示的部分)进行比较。从图23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-Y侧引向+Y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24A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以与进气侧顶面部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也以与排气侧顶面部44隔开狭窄的间隙的状态相向。
如图24B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相对于进气侧顶面部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部44而离去。此时，如所标示的影线箭头所示，生成朝向+Y侧的逆挤压流(将混合气引向+Y侧的区域的气流)。因此，可以说在参考例中，由进气侧平面部55和进气侧顶面部43构成逆挤压流生成部。
此外，虽然排气侧平面部56和排气侧顶面部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与进气侧顶面部43的相向面积大于排气侧平面部56与排气侧顶面部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24A所示的状态下互相接近地相向的排气侧平面部56和排气侧顶面部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。
5.涡流
利用图25及图26对燃烧室6内所产生的涡流进行说明。图25是表示在燃烧室6内所产生的涡流FS的剖视图，图26是表示在燃烧室6内所产生的涡流FS的俯视图。
如图26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-Y侧的大腔室52内而被喷射出，并且朝着位于进气口侧亦即+Y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170。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170的两旁。由此，能够抑制火花塞润湿的发生。此外，参考例中，火花塞17的接地电极172的背部(基部174)朝向-Y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26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170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26的纸面跟前侧)升高。因此，如图25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170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170近傍的残留气体。
6.效果
参考例所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图16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(-Y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，参考例所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图16及图26所说明的那样，由于在活塞5的顶面50中包含排气口侧(-Y例)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16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，参考例所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图23及图24A、图24B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(-Y侧)雾化的混合气引向火花塞17的点火部170侧。由此，在参考例中，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残留在燃烧室6内的情况，能够抑制排放性能的下降。
此外，参考例所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图16等所说明的那样，由于火花塞17的点火部170相对于燃烧室顶面6U的中心部分而配置在进气口侧(+Y侧)，因此，能够确保其冷却性能。
因此，参考例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，参考例所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图23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(+Y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170进行引导。由此，参考例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，参考例所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图24A、图24B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(进气侧顶面部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24B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，参考例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。
此外，参考例中，进气侧顶面部43和进气侧平面部55分别以平面而被构成，因此，与这些区域以曲面而被构成的情形相比，制造便变得容易，既能够抑制制造成本上升，又能够设置逆挤压流生成部。
此外，参考例所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，在排气口侧，排气侧顶面部44和排气侧平面部56也彼此相向，如图24A所示那样，在活塞5处于TDC附近时，能够使排气侧顶面部44和排气侧平面部56彼此接近，因此，在燃料喷射时，能够抑制燃料附着于缸套的排气口侧的情况。由此，在本实施方式中，能够抑制沉积物的发生。
此外，参考例所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，在从+Z侧观察的俯视下，排气侧顶面部44和排气侧平面部56的相向面积为小于进气侧顶面部43和进气侧平面部55的相向面积的小面积，因此，在活塞5朝-Z侧下降时难以妨碍逆挤压流的生成。
参考例所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图25及图26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170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170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170近傍，从而能够将点火部170及其近傍的残留气体扫走。
此外，参考例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170顺畅引导混合气。
参考例所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如利用图19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510、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(由脚部)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。
参考例所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，如图19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170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170近傍(参照图26等)。由此，能够在燃烧室6中确保高可点燃性。
参考例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170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。
参考例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。
参考例所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，由小腔室51和大腔室52的组合而成的腔室5C在俯视下形成为环状，因此，如利用图26所说明的那样，随着活塞5接近TDC，混合气从相对高温的排气口侧流往相对低温的进气口侧而被引导到火花塞17的点火部170近傍。而且，如图16及图24所示，在从+Z侧观察的俯视下，火花塞17的点火部170以与腔室5C的局部为重叠的方式而被设置，因此，能够确保优异的可点燃性。
此外，参考例所涉及的发动机主体1的燃烧室6中，燃烧室6的顶面(燃烧室顶面6U)形成为屋脊形状，因此，能够在燃烧室6内形成滚流，能够实现燃烧室6整体的均质燃烧。
[第三实施方式]
下面，详细地说明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参考例通用，因此，在以下的说明中，对于与参考例通用的结构要素附上相同的符号而省略或简化其说明，主要对与参考例所涉及的燃烧室结构的不同点进行详细说明。
图27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气缸盖的要部的剖视图，图28是燃烧室顶面的平面图。
燃烧室顶面6U与参考例同样地为屋脊型的形状。参考例的燃烧室顶面6U是图16所示那样的浅型的(坡度小的)屋脊型，对此，第三实施方式的燃烧室顶面6U是深型的(坡度大的)屋脊型。即，第三实施方式的燃烧室6采用了燃烧室6的容积大于参考例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，在两个进气口41之间设置喷射器18的情况下而确保必要的各进气口41的开口面积时，有必要在X方向上将两个进气口41设置在更靠气缸2中心的位置。因此，在第三实施方式中，如图28所示，两个进气口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口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41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，由于在进气的主流Ms的上方或其近傍位置从喷嘴头18N进行喷射，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。
第三实施方式的活塞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这一方面与参考例的结构共通。然而，在以下的方面却具有与参考例不同的具体结构。
图29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30是表示该配置关系的俯视图。图31是活塞5的顶面50的俯视图，图32至图34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35、图36分别是图31的XXXV-XXXV线及XXXVI-XXXVI线的剖视图。此外，图27是从排气侧观察时的活塞5的立体图，图28是从进气口侧观察时的活塞5的立体图。
第三实施方式的腔室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31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，但与参考例同样地，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170的正下方而越逐渐往上方(+Z侧)升高。此外，一对侧方上表面57形成为对应于第三实施方式的燃烧室顶面6U地向上方(+Z侧)突出的山形形状。
如图31至图34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39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。
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31所示，凸部53在沿气缸轴向观察时具有Y方向的尺寸53Y大于X方向的尺寸53X亦即具有在Y方向上细长的卵形形状(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31中的XXXV-XXXV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X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。
第三实施方式中，如图27及图29所示，火花塞17以与参考例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的第三实施方式中，通过如此配置火花塞17，在压缩冲程时能够提高点火部170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的第三实施方式中，在压缩冲程时，如图40中的箭头所示，随着进气或混合气在燃烧室顶面6U的进气侧顶面部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170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39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39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30的虚线圆圈的部分)在沿气缸轴向观察时弯曲地指向火花塞17的点火部170。即，若从与一对侧方上表面57的末端相对应的部分使进气例外周缘582a延长后，便以进气侧外周缘582a通过点火部170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30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170。
如图32至图34所示，第三实施方式的活塞5中，在该活塞5的活塞头部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部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。
以上是第三实施方式的燃烧室结构。第三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及参考例通用。因此，第三实施方式的燃烧室结构也能够获得与第一实施方式及参考例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(-Y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。
此外，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51内时，混合气基于环状腔室58的+X及-Y方向的内壁面(与第一实施方式的侧方立面部512相当)而被引导到火花塞17的点火部170及其周边。因此，在本实施方式所涉及的发动机主体1中，在点火时能够使混合气存在于火花塞17的点火部170及其周边，由此能够确保混合气的高可点燃性。
此外，在压缩冲程中活塞5朝着+Z侧上升时，环状腔室58内的涡流成分(涡流FS)便朝着火花塞17的点火部17A而被提升。由此，能够将火花塞17的点火部17A近傍的残留气体扫走，能够提高点火稳定性。
7.变形例
以上，对参考例及第三实施方式进行了说明，但是本发明的具体结构并不仅限于此，其还可以采用例如如下的变形例。
(1)上述第一参考例中，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，上述第一参考例中，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)上述参考例及第三实施方式中，将进气侧平面部55及进气侧顶面部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)上述参考例中，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发定为大于小腔室的容积。
(4)上述参考例及第三实施方式中，表示了在燃烧室顶面6U上设有两个进气口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口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口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)的燃烧中，较为理想的是让涡流控制阀工作。
(5)上述参考例及第三实施方式中，使进气口41及排气口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)上述参考例及第三实施方式中，将燃烧室6的顶面(燃烧室顶面6U)构成为扁平的屋脊形状，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)上述参考例中，以图23所示那样的A部分和B部分的燃烧室容积的差异、以及图24A、24B所示那样的进气侧平面部55和进气侧顶面部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和进气侧顶面部43的组合来构成逆挤压流生成部。
根据以上所说明的第一至第三实施方式将本发明总结如下。
本发明的一个技术方案涉及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；以及火花塞，安装于所述燃烧室顶面，具有以面临所述燃烧室的方式配置的点火部；其中，所述活塞的顶面具有腔室，该腔室在从气缸轴向观察的俯视下在包含所述火花塞的所述点火部的下方区域的区域沿所述气缸轴向凹设而成，所述腔室的周缘部具有引导部，该引导部在所述气缸轴向上相对于所述周缘部的内侧的区域而立起，而且在所述活塞处于压缩上止点时使所述点火部位于该引导部之间，将所述燃烧室内的混合气引导到所述点火部。
上述技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，由于设置有引导部，该引导部在活塞处于压缩上止点时使火花塞的点火部位于该引导部之间，因此，随着压缩冲程中的活塞上升，燃烧室内的缸内气流汇集到腔室内时，通过引导部能够将混合气引导到火花塞的点火部及其周边。
因此，上述技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，在点火时使混合气存在于火花塞的点火部及其周边，从而能够确保混合气的高可点燃性。
本发明的别的技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，所述腔室被构成为在所述气缸轴向上向相对于所述燃烧室顶面而离开的方向凸起的碗状。
该别的技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，由于腔室为向相对于燃烧室顶面而离开的方向凸起(下凸)的碗状，换言之采用了在底面部上不存在上凸的障碍物的呈碗状的腔室，因此，点火后的火焰传播能够顺畅地在燃烧室整体上进行。
本发明的别的技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，还包括：两个进气口，在所述燃烧室顶面上开口，彼此沿着发动机输出轴方向而被配置；其中，所述火花塞的所述点火部配置在所述两个进气口之间，在从所述气缸轴向观察所述腔室的俯视下，所述引导部形成在所述腔室中所述发动机输出轴方向的两侧部分，所述引导部和所述内侧的区域均以向所述气缸轴向弯曲的弯曲面而被构成，所述引导部的曲率半径小于所述内侧的区域的曲率半径。
该别的技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，引导部以弯曲面而被构成，并且该引导部的曲率半径小于所述内侧的区域的曲率半径，因此，能够使基于火花塞的点火部的点火而形成的火焰顺畅地在燃烧室内沿发动机输出轴方向扩展。
本发明的别的技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，所述引导部的所述弯曲面和所述内侧的区域的所述弯曲面在彼此的交界部分相接。
该别的技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，引导部和所述内侧的区域的彼此的弯曲面以交界部分相接，因此，该交界部分被构成为圆滑的部分。由此，上述技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，能够使基于火花塞的点火部的点火而形成的火焰更加顺畅地在燃烧室内沿发动机输出轴方向扩展。
本发明的别的技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，在从所述发动机输出轴方向观察的侧视下，所述活塞的顶面在相对于所述火花塞的所述点火部而靠近进气侧的气缸壁面的部分具有倾斜面部，该倾斜面部以如下的方式而被形成：在所述活塞处于压缩上止点时，该倾斜面部相对于所述燃烧室顶面中位于该倾斜面部的气缸轴向上方的对应区域隔开间隙而相随，并且指向所述火花塞的所述点火部，所述倾斜面部和所述对应区域彼此组合而构成在所述活塞上升时生成挤压流的挤压流生成部。
该别的技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，在活塞的顶面上设有倾斜面部，以其与燃烧室顶面的对应区域的组合而构成挤压流生成部。而且，由于倾斜面部以活塞处于压缩上止点时该倾斜面部指向火花塞的点火部的方式而被设置，因此，在压缩冲程中活塞上升时，能够生成朝向火花塞的点火部的挤压流。由此，上述技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，利用活塞上升时所生成的挤压流，能够对火花塞的点火部及其周边的残留气体进行扫气。
本发明的别的技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，还包括：喷射器，设置于所述燃烧室顶面；其中，所述喷射器在进气冲程中的中期执行向所述腔室的燃料喷射。
该别的技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，由于在进气冲程的中期执行从喷射器的燃料喷射，因此，能够在缸内流动比较弱的阶段(进气冲程的中期)喷射燃料。上述技术方案所涉及的发动机的燃烧室结构中，在采用上述那样的燃料喷射时期的情况下，通过使喷雾汇集到腔室内，能够抑制燃料在气缸壁面上的附着。

Claims (6)

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；以及
火花塞，安装于所述燃烧室顶面，具有以面临所述燃烧室的方式配置的点火部；其中，
所述活塞的顶面具有腔室，该腔室在从气缸轴向观察的俯视下在包含所述火花塞的所述点火部的下方区域的区域沿所述气缸轴向凹设而成，
所述腔室的周缘部具有引导部，该引导部在所述气缸轴向上相对于所述周缘部的内侧的区域而立起，而且在所述活塞处于压缩上止点时使所述点火部位于该引导部之间，将所述燃烧室内的混合气引导到所述点火部。
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：
所述腔室被构成为在所述气缸轴向上向相对于所述燃烧室顶面而离开的方向凸起的碗状。
3.根据权利要求1或2所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于还包括：
两个进气口，在所述燃烧室顶面上开口，彼此沿着发动机输出轴方向而被配置；其中，
所述火花塞的所述点火部配置在所述两个进气口之间，
在从所述气缸轴向观察所述腔室的俯视下，所述引导部形成在所述腔室中所述发动机输出轴方向的两侧部分，
所述引导部和所述内侧的区域均以向所述气缸轴向弯曲的弯曲面而被构成，
所述引导部的曲率半径小于所述内侧的区域的曲率半径。
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：
所述引导部的所述弯曲面和所述内侧的区域的所述弯曲面在彼此的交界部分相接。
5.根据权利要求3或4所述的发动机的燃烧室结构，其特征在于：
在从所述发动机输出轴方向观察的侧视下，所述活塞的顶面在相对于所述火花塞的所述点火部而靠近进气侧的气缸壁面的部分具有倾斜面部，该倾斜面部以如下的方式而被形成：在所述活塞处于压缩上止点时，该倾斜面部相对于所述燃烧室顶面中位于该倾斜面部的气缸轴向上方的对应区域隔开间隙而相随，并且指向所述火花塞的所述点火部，
所述倾斜面部和所述对应区域彼此组合而构成在所述活塞上升时生成挤压流的挤压流生成部。
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，其特征在于还包括：
喷射器，设置于所述燃烧室顶面；其中，
所述喷射器在进气冲程中的中期执行向所述腔室的燃料喷射。
CN201880036117.1A 2017-06-02 2018-05-31 发动机的燃烧室结构 Pending CN110719990A (zh)

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017109601 2017-06-02
JP2017-109599 2017-06-02
JP2017-109601 2017-06-02
JP2017109599 2017-06-02
JP2017162680 2017-08-25
JP2017-162679 2017-08-25
JP2017-162680 2017-08-25
JP2017162679 2017-08-25
JP2017205150A JP6627843B2 (ja) 2017-10-24 2017-10-24 エンジンの燃焼室構造
JP2017-205150 2017-10-24
PCT/JP2018/020911 WO2018221638A1 (ja) 2017-06-02 2018-05-31 エンジンの燃焼室構造

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110719990A true CN110719990A (zh) 2020-01-21

Family

ID=64455474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880036117.1A Pending CN110719990A (zh) 2017-06-02 2018-05-31 发动机的燃烧室结构

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11041457B2 (zh)
EP (1) EP3617471A4 (zh)
CN (1) CN110719990A (zh)
WO (1) WO2018221638A1 (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5115774A (en) * 1990-12-26 1992-05-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
JPH10131756A (ja) * 1996-10-31 1998-05-19 Fuji Heavy Ind Ltd 筒内噴射式エンジン
JPH10131757A (ja) * 1996-10-31 1998-05-19 Fuji Heavy Ind Ltd 筒内噴射式エンジン
US5813385A (en) * 1996-10-08 1998-09-29 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Combustion chamber structure having piston cavity
CN1312885A (zh) * 1998-08-11 2001-09-12 法国马涅蒂·马雷利公司 具有主动引导头部的活塞及相应的燃烧室
US6460509B1 (en) * 1999-02-05 2002-10-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Direct-fuel-injection-type spark-ignition internal combustion engine
US20170082058A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-23 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Fuel injection apparatus
CN106640338A (zh) * 2016-12-28 2017-05-10 天津大学 一种顶置气门二冲程缸内直喷汽油机燃烧室

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4709672A (en) 1985-05-21 1987-12-01 Isuzu Motors Limited Combustion chamber for an internal-combustion engine
JPH0826772B2 (ja) 1988-02-26 1996-03-21 トヨタ自動車株式会社 火花点火筒内噴射エンジン
US5271362A (en) 1990-06-27 1993-12-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Two-stroke engine
JPH0552145A (ja) 1990-12-19 1993-03-02 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JPH04107485U (ja) 1991-02-28 1992-09-17 富士重工業株式会社 筒内直噴式エンジンの点火装置
US5305720A (en) 1992-02-28 1994-04-26 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
US5711269A (en) 1995-03-28 1998-01-27 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha In-cylinder injection internal combustion engine
US5960767A (en) 1996-02-09 1999-10-05 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Combustion chamber of in-cylinder direct fuel injection engine
DE19713028C2 (de) 1996-04-01 2000-02-24 Avl List Gmbh Viertakt-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung
JP3896605B2 (ja) 1996-04-15 2007-03-22 日産自動車株式会社 直接筒内噴射式火花点火エンジン
US6009849A (en) 1996-08-12 2000-01-04 Mazda Motor Corporation Direct fuel injection engine
DE19635813A1 (de) 1996-09-04 1998-03-05 Johannes Prof Dr Ing Huber Verfahren zur Reduktion des Spitzenwertfaktors bei digitalen Übertragungsverfahren
JP3743896B2 (ja) 1996-10-31 2006-02-08 富士重工業株式会社 筒内噴射式エンジン
JP3747351B2 (ja) 1997-10-02 2006-02-22 富士重工業株式会社 筒内噴射式エンジン
KR19990042831A (ko) 1997-11-28 1999-06-15 정몽규 텀블용 직접 분사 엔진
JP3781537B2 (ja) 1997-12-17 2006-05-31 富士重工業株式会社 筒内噴射式エンジンの燃焼室構造
DE19836707A1 (de) 1998-03-04 2000-02-17 Audi Ag Direkteinspritzende Brennkraftmaschine
JP3598880B2 (ja) 1999-06-07 2004-12-08 日産自動車株式会社 直噴火花点火式内燃機関
JP2001159315A (ja) 1999-12-03 2001-06-12 Mazda Motor Corp 火花点火式エンジン
JP2002188448A (ja) 2000-12-19 2002-07-05 Yamaha Motor Co Ltd 筒内噴射ガソリンエンジン
JP2003214167A (ja) 2002-01-23 2003-07-30 Yamaha Motor Co Ltd エンジン
JP2003322021A (ja) 2002-05-01 2003-11-14 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関
JP4069750B2 (ja) 2003-01-31 2008-04-02 日産自動車株式会社 筒内直噴火花点火式内燃機関
JP2004324532A (ja) 2003-04-24 2004-11-18 Mitsubishi Motors Corp 筒内噴射型内燃機関
US6725828B1 (en) * 2003-06-17 2004-04-27 Ford Global Technologies, Llc Vortex-induced stratification combustion for direct injection spark ignition engines
TWI290191B (en) 2003-10-24 2007-11-21 Mitsubishi Motors Corp Combustion chamber structure in an internal combustion engine
DE10354827A1 (de) 2003-11-24 2005-06-23 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzsystem
JP4155184B2 (ja) 2003-12-11 2008-09-24 日産自動車株式会社 筒内噴射式内燃機関
DE102005002389B4 (de) 2005-01-19 2009-04-23 Fev Motorentechnik Gmbh Fahrzeug-Kolben-Brennkraftmaschine mit angepasster Mulde
JP2006322334A (ja) 2005-05-17 2006-11-30 Nissan Motor Co Ltd 直接噴射式内燃機関およびその燃焼方法
JP4851864B2 (ja) 2006-06-23 2012-01-11 本田技研工業株式会社 燃料直噴ディーゼルエンジン
US7954471B2 (en) 2008-07-07 2011-06-07 Mazda Motor Corporation Spark ignited internal combustion engine and manufacturing the same
JP4582217B2 (ja) * 2008-07-17 2010-11-17 マツダ株式会社 火花点火式直噴エンジン
JP5575926B2 (ja) * 2010-06-29 2014-08-20 コルベンシュミット株式会社 火花点火式エンジンのピストン
WO2012125961A1 (en) * 2011-03-17 2012-09-20 Cummins Intellectual Property, Inc. Piston for internal combustion engine
JP5891059B2 (ja) 2012-02-10 2016-03-22 株式会社マキタ ２ストロークエンジン
JP6019936B2 (ja) 2012-08-29 2016-11-02 マツダ株式会社 火花点火式直噴エンジン
JP6100916B2 (ja) * 2012-12-18 2017-03-22 ボルボ トラック コーポレイション 内燃機関のシリンダのためのピストン
JP5652466B2 (ja) 2012-12-21 2015-01-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のピストン及び内燃機関
JP6232767B2 (ja) 2013-06-13 2017-11-22 三菱自動車工業株式会社 排気ガス再循環装置を備えた内燃機関
JP2015124659A (ja) 2013-12-26 2015-07-06 トヨタ自動車株式会社 火花点火式内燃機関の燃焼室構造
JP2016094925A (ja) 2014-11-17 2016-05-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP6056840B2 (ja) 2014-12-25 2017-01-11 マツダ株式会社 直噴エンジンの燃焼室構造
JP2016128669A (ja) 2015-01-09 2016-07-14 マツダ株式会社 エンジンの燃焼室構造
JP6260795B2 (ja) 2015-03-27 2018-01-17 マツダ株式会社 エンジンの燃料制御装置
JP6323686B2 (ja) * 2015-07-07 2018-05-16 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP6583853B2 (ja) 2015-09-25 2019-10-02 マツダ株式会社 エンジン
JP6485489B2 (ja) * 2017-05-23 2019-03-20 マツダ株式会社 エンジンの制御装置及びエンジンの制御方法
JP6566000B2 (ja) * 2017-06-02 2019-08-28 マツダ株式会社 エンジン
JP6565999B2 (ja) 2017-06-02 2019-08-28 マツダ株式会社 エンジン
JP7047785B2 (ja) * 2019-01-18 2022-04-05 マツダ株式会社 圧縮着火エンジン

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5115774A (en) * 1990-12-26 1992-05-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
US5813385A (en) * 1996-10-08 1998-09-29 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Combustion chamber structure having piston cavity
JPH10131756A (ja) * 1996-10-31 1998-05-19 Fuji Heavy Ind Ltd 筒内噴射式エンジン
JPH10131757A (ja) * 1996-10-31 1998-05-19 Fuji Heavy Ind Ltd 筒内噴射式エンジン
CN1312885A (zh) * 1998-08-11 2001-09-12 法国马涅蒂·马雷利公司 具有主动引导头部的活塞及相应的燃烧室
US6460509B1 (en) * 1999-02-05 2002-10-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Direct-fuel-injection-type spark-ignition internal combustion engine
US20170082058A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-23 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Fuel injection apparatus
CN106640338A (zh) * 2016-12-28 2017-05-10 天津大学 一种顶置气门二冲程缸内直喷汽油机燃烧室

Also Published As

Publication number Publication date
EP3617471A1 (en) 2020-03-04
US20200378334A1 (en) 2020-12-03
US11041457B2 (en) 2021-06-22
WO2018221638A1 (ja) 2018-12-06
EP3617471A4 (en) 2020-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110719989B (zh) 发动机
CN110709594B (zh) 发动机的燃烧室结构
JP6565987B2 (ja) エンジン
CN111051663B (zh) 发动机的燃烧室结构
JP6519633B2 (ja) エンジンの燃焼室構造
US11073102B2 (en) Combustion chamber structure for engines
CN110719990A (zh) 发动机的燃烧室结构
WO2018221306A1 (ja) エンジンの燃焼室構造
JP6627844B2 (ja) エンジン
JP6610631B2 (ja) エンジンの燃焼室構造
WO2018221308A1 (ja) エンジンの燃焼室構造
JP6627843B2 (ja) エンジンの燃焼室構造
JP6565968B2 (ja) エンジン
JP6620783B2 (ja) エンジンの燃焼室構造
JP6489157B2 (ja) エンジンの燃焼室構造
JP6620784B2 (ja) エンジンの燃焼室構造

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200121

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication