CN115151719A

CN115151719A - 柴油发动机用的活塞以及柴油发动机

Info

Publication number: CN115151719A
Application number: CN202180016654.1A
Authority: CN
Inventors: 小野田直树; 伊藤章; 岛津有宏; 三村智�; 栗原崇至
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2021-05-07
Publication date: 2022-10-04
Also published as: WO2021235241A1; US20230061825A1; JP2021181765A; US11795868B2; DE112021000633T5

Abstract

本发明的柴油发动机用的活塞具备：底部，其具有燃烧室中最深的燃烧室底；周围凸部，其在从底部至活塞的顶面之间的周壁的整周上设置，且在包含活塞的中心线的剖视下朝向中心线与顶面的交点(P0)突出；倾斜部，其以随着从周围凸部朝向径向外侧而接近顶面的方式倾斜；以及立起部，其从倾斜部朝向顶面立起。在剖视下，在将中心线与立起部的最短距离设为(L0)、将倾斜部的延长线和立起部的延长线相交的交点与顶面的距离设为(H1)、将交点(P0)与周围凸部的最短距离设为(L1)，将正交于中心线的直线与倾斜部的延长线所成的角度设为(A1)时，满足下述的条件(1)以及(2)。(1)在将L0设为100时，L0∶H1∶L1＝100∶9±5∶83±5；(2)20度≤A1≤40度。

Description

柴油发动机用的活塞以及柴油发动机

技术领域

本发明涉及柴油发动机用的活塞以及柴油发动机。

本发明基于2020年05月19日在日本提出申请的特愿2020-087389号而主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

作为柴油发动机，具有为了适应废气限制而装配有捕集废气中的颗粒状物质的柴油微粒捕集过滤器(DPF：Diesel Particulate Filter)的结构。在这样的结构中，为了避免由从发动机排出的黑烟引起的DPF的堵塞，需要减少从发动机排出的黑烟。

另一方面，为了防止全球变暖而减少CO₂的社会要求逐年增加，要求通过降低柴油发动机的燃料消耗率来减少CO₂排放。

例如，在下述专利文献1中公开了如下一种结构，其具备：中央突起部，其形成燃烧室的底壁并朝向燃料喷射喷嘴突出；周围突起部，其在从底壁至顶部之间的周壁的整周上形成为朝向燃料喷射喷嘴的凸状；以及缘部，其在比周围突起部靠顶部侧的位置，在从直径比周围突起部大的部分至顶部的范围的周壁设置凹角而成。

例如，在下述专利文献2中公开了如下一种柴油发动机，其具备：活塞，其在冠面具有凹型空腔；以及燃料喷射喷嘴，其配置于空腔的中心线上，该柴油发动机构成为，在空腔的入口部中成为最小直径的唇部位于比开口缘靠下方的位置，在唇部的上方形成有有向活塞的外周侧扩大的空间构成的袋部。

例如，在下述专利文献3中公开了如下一种结构，形成于活塞的冠面的空腔成为冠面的径向中心区域的第一空腔部、和与第一空腔部相比工作缸轴向的深度较浅且配置于径向外周侧的第二空腔部的两段构造。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2010-101244号公报

专利文献2：日本国专利第6241479号公报

专利文献3：日本国专利第6519633号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1的情况下，若缘部的凹角过大，则燃料喷雾向燃烧室的中央部大幅折返。在该情况下，燃料喷雾与液柱(直接喷雾)干涉，有可能导致由于空气不足引起的黑烟的增大、燃料消耗率的恶化。

在专利文献2的情况下，若活塞冠面中的袋部的开口缘的直径过于比唇部的直径大，则大量的喷雾向工作缸方向(工作缸的径向外方向)行进。

在该情况下，有可能引起燃料的未燃烧、热能的损失，导致燃料消耗率的恶化。

在专利文献3的情况下，若第二空腔部的深度过浅，在沿着第二空腔部的面形状流动的混合气彼此相互干涉，有可能导致由于空气不足引起的黑烟的增大、燃料消耗率的恶化。

为此，本发明的目的在于，提供能够减少黑烟的产生且降低燃料消耗率的柴油发动机用的活塞以及柴油发动机。

用于解决课题的手段

本发明的一方式的柴油发动机用的活塞是具有被从燃料喷射喷嘴直接喷射燃料的燃烧室的柴油发动机用的活塞，其中，所述柴油发动机用的活塞具备：底部，其具有所述燃烧室中最深的燃烧室底；周围凸部，其在从所述底部至所述活塞的顶面之间的周壁的整周上设置，在包含所述活塞的中心线的剖视下朝向所述中心线与所述顶面的交点P0突出；倾斜部，其以随着从所述周围凸部朝向径向外侧而接近所述顶面的方式倾斜；以及立起部，其从所述倾斜部朝向所述顶面立起，来自所述燃料喷射喷嘴的燃料喷射通过所述活塞的下降而向所述倾斜部的靠近所述周围凸部的部位进行，在所述剖视下，在将所述中心线与所述立起部的最短距离设为L0、将所述倾斜部的延长线和所述立起部的延长线相交的交点与所述顶面的距离设为H1、将所述交点P0与所述周围凸部的最短距离设为L1、将正交于所述中心线的直线与所述倾斜部的延长线所成的角度设为A1时，满足下述的条件(1)以及(2)。

(1)在将L0设为100时，L0∶H1∶L1＝100∶9±5∶83±5

(2)20度≤A1≤40度

发明效果

根据上述方式，能够减少黑烟的产生，并且降低燃料消耗率。

附图说明

图1是实施方式的柴油发动机的局部剖视图。

图2是包含实施方式的活塞的中心线的剖视图。

图3是实施方式的燃烧室的说明图。

图4是实施方式的活塞的说明图。

图5是实施方式的活塞的顶面的说明图。

图6是实施方式的燃料喷射喷嘴的喷射角度的说明图。

图7是实施方式的燃料喷射喷嘴的喷孔数量的说明图。

图8是来自实施方式的燃料喷射喷嘴的燃料喷射控制(上止点后-15度～5度时的燃料喷射)的说明图。

图9是接着图8的来自燃料喷射喷嘴的燃料喷射控制(上止点后0度～15度时的燃料喷射)的说明图。

图10是接着图9的来自燃料喷射喷嘴的燃料喷射控制(上止点后5度～30度时的燃料喷射)的说明图。

图11是基于实施方式的活塞的周围凸部、倾斜部以及立起部的作用说明图。

图12是基于实施方式的活塞的倾斜部的长度的作用说明图。

图13是基于实施方式的活塞的外底弯曲部的作用说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在实施方式中，作为发动机的一例，列举燃料直线喷射式的柴油发动机进行说明。例如，柴油发动机用于自卸车、推土机、液压挖掘机、轮式装载机等各种建筑机械、大型发电机的驱动装置。

<柴油发动机>

如图1所示，柴油发动机1具备发动机主体2、以及向发动机主体2供给燃料的燃料喷射装置3。包括燃料喷射装置3在内的柴油发动机1的各要素由控制装置4控制。

发动机主体2具备工作缸体10、工作缸盖11、活塞12以及曲柄轴13。

在工作缸体10的内部设置有多个工作缸14。

工作缸盖11通过螺栓等紧固构件固定于工作缸体10的上部。

活塞12承受在工作缸14的内部燃烧了的燃烧气体的压力而在工作缸14内往复运动。活塞12对应于各工作缸14而设置多个。

曲柄轴13将活塞12的往复运动转换为旋转运动。

燃料喷射装置3具备泵20、共轨21以及燃料喷射喷嘴22。

泵20以及共轨21安装于工作缸体10的外壁。

泵20以高压送出向柴油发动机1的燃烧室31内喷射的燃料。在泵20设置有对来自泵20的燃料的排出量进行控制的排出量控制阀23。

共轨21利用由泵20产生的压力(燃压)蓄积燃料。在共轨21设置有检测蓄积于共轨21的燃料的压力的压力传感器24。压力传感器24的检测信号发送给控制装置4。

燃料喷射喷嘴22配置于工作缸盖11内。燃料喷射喷嘴22将来自共轨21的燃料向各工作缸内喷射。在燃料喷射喷嘴22设置有控制来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射的燃料喷射控制阀25。

燃料喷射喷嘴22配置于活塞12的中心线O上。在本实施方式中，如图6所示，来自燃料喷射喷嘴22的燃料的喷射角度B设定在139度≤B≤154度的范围内。喷射角度B相当于从与活塞12的中心线O正交的方向观察时，从燃料喷射喷嘴22向一侧方喷射的燃料的喷雾宽度中心(一方的燃料喷雾的中心线)与从燃料喷射喷嘴22向另一侧方喷射的燃料的喷雾宽度中心(另一方的燃料喷雾的中心线)所成的角度。

在燃料喷射喷嘴22的端部设置有多个喷射燃料的喷孔。例如，如图7所示，喷孔的数量设定在8个～12个的范围内。在本实施方式中，喷孔的数量是10个。燃料喷射喷嘴22从10个喷孔呈放射状地喷射燃料。

需要说明的是，喷孔的数量并不局限于上述方式，也可以根据工作缸14以及活塞12的口径、喷射的燃料的扩散角等来变更。

控制装置4例如具备微处理器(MPU：Micro-processing unit)等。如图1所示，为了检测柴油发动机1的旋转速度，向控制装置4输入来自旋转传感器26的旋转速度信号N1。另外，为了检测柴油发动机1的负荷，向控制装置4输出来自油门踏板、燃料喷射量设定拨盘等的开度信号N2。

控制装置4以压力传感器24的检知信号(蓄积于共轨21的燃料的实际压力Pa)成为根据柴油发动机1的旋转速度和负荷设定的最佳的轨压的方式，向排出量控制阀23输出开闭信号S1以控制排出量控制阀23的开闭时期。

另外，控制装置4基于根据柴油发动机1的旋转速度和负荷设定的燃料喷射时期(喷射开始的时机)以及燃料喷射期间(燃料喷射量)，向燃料喷射控制阀25输出控制脉冲S2以控制来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射。

<活塞>

如图2所示，活塞12在活塞12的顶面30具有朝向工作缸盖11(参照图3)开口的燃烧室31。活塞12的顶面30是指不具有用于防止吸气阀与排气阀(未图示)干涉的锪孔32的面。如图5所示，锪孔32在活塞12中的与工作缸盖11(参照图3)对置的面设置有多个(例如4个)。

如图2所示，燃烧室31从活塞12的顶面30侧朝向销座33侧凹陷。燃烧室31具有以活塞12的中心线O为中心的旋转体形状。

图4示出实施方式的活塞12的一部分的、包含活塞12的中心线O的剖视图。在图4中，省略了剖面阴影。

活塞12具备底部40、周围凸部42、倾斜部43、立起部44、外底弯曲部45、中央凸部46以及内底弯曲部47。

以下，将沿着活塞12的中心线O的方向作为“轴向”，将与中心线O正交的方向作为“径向”，将绕着中心线O的方向作为“周向”。如图3所示，轴向与工作缸14的轴向相当。

如图4所示，底部40具有在燃烧室31中最深的燃烧室底40a。换言之，燃烧室底40a是底部40中的在轴向上最远离活塞12的顶面30的部位。

周围凸部42在从底部40至活塞12的顶面30之间的周壁41的整周上设置。周围凸部42在包含活塞12的中心线O的剖视(以下简称为“剖视”。)下朝向中心线O与顶面30的交点P0突出。周围凸部42在剖视下朝向交点P0呈弧状地弯曲。

周围凸部42的顶点42a在轴向上配置于中央凸部46的顶点46a与燃烧室底40a之间。在此，周围凸部42的顶点42a是指在剖视下周围凸部42中的最接近交点P0的部位(突出端)。周围凸部42的顶点42a在轴向(图4的上下方向)上配置于比燃烧室底40a更靠近中央凸部46的顶点46a的位置。

倾斜部43在剖视下以随着从周围凸部42的顶面30侧的部位朝向径向外侧而接近顶面30的方式呈直线状地倾斜。

立起部44从倾斜部43的径向外侧部朝向顶面30立起。立起部44具有在剖视下比倾斜部43更陡峭地倾斜延伸的延伸部44a、以及将延伸部44a与顶面30相连且在剖视下朝向交点P0呈弧状地弯曲的缘部44b。

图中的附图标记48表示将延伸部44a与倾斜部43相连的连结部。连结部48在剖视下相对于交点P0朝向燃烧室31的外侧呈弧状地弯曲。

外底弯曲部45是将底部40的径向外侧部与周围凸部42的底部40侧的部位相连的部分。外底弯曲部45在剖视下相对于交点P0朝向燃烧室31的外侧呈弧状地弯曲。

中央凸部46设置于活塞12的径向中央。中央凸部46从底部40侧朝向燃料喷射喷嘴22突出。中央凸部46在剖视下朝向交点P0呈弧状地弯曲。中央凸部46的顶点46a配置于中心线O上。

内底弯曲部47是将底部40的径向内侧部与中央凸部46的径向外侧部相连的部分。内底弯曲部47在剖视下朝向在轴向上与顶面30相反的一侧(图4的下侧)且在径向上与外底弯曲部45相反的一侧(图4的中心线O侧)呈弧状地弯曲。在剖视下，内底弯曲部47的曲率半径R1比外底弯曲部45的曲率半径R2大(R1＞R2)。

<活塞的尺寸等>

如图2所示，例如，活塞12的外径D为90mm以上。在本实施方式中，活塞12的外径D设定在120mm以上且130mm以下的范围(例如125mm左右)内。

在剖视下，由连结交点P0与周围凸部42的顶点42a的线将燃烧室31分割，将分割后的燃烧室31中的顶面30侧设为第一燃烧室31A，将底部40侧设为第二燃烧室31B。

将第一燃烧室31A的容积设为第一容积V1，将第二燃烧室31B的容积设为第二容积V2。第二容积V2相对于第一容积V1的比满足45/55≤V2/V1≤55/45。需要说明的是，V2/V1更优选满足48/52≤V2/V1≤52/48。

如图4所示，在剖视下，将正交于中心线O的直线与倾斜部43的延长线所成的角度设为A1(倾斜部43的角度)。此时，角度A1满足20度≤A1≤40度。需要说明的是，角度A1更优选满足25度≤A1≤35度。

在剖视下，将正交于中心线O的直线与延伸部44a(立起部44)的延长线所成的角度设为A2(立起部44的角度)。在剖视下，在相对于与中心线O平行的直线将顺时针(右旋)设为正的角度、将逆时针(左旋)设为负的角度时，角度A2满足-10度≤A2≤10度。需要说明的是，角度A2更优选满足-5度≤A2≤5度。在本实施方式中，角度A2满足0度≤A2≤5度。

在剖视下，将中心线O与立起部44的最短距离设为L0。在本实施方式中，由于角度A2为0度≤A2≤5度，因此距离L0相当于连结立起部44的靠近倾斜部43的部位与中心线O的直线的长度。换言之，距离L0是指径向上的中心线O与立起部44的最短距离。

在剖视下，将顶面30与燃烧室底40a的距离设为H0。距离H0相当于燃烧室31中最深的部位的深度。距离L0、H0的比满足L0∶H0＝100∶48±5。需要说明的是，距离L0、H0的比更优选满足L0∶H0＝48±2。

在剖视下，将倾斜部43的延长线和延伸部44a的延长线相交的交点P1与顶面30的距离设为H1。距离H1是指轴向上的交点P1与顶面30之间的长度。距离L0、H1的比满足L0∶H1＝100∶9±5。需要说明的是，距离L0、H1的比更优选满足L0∶H1＝100∶9±2。

在剖视下，将交点P0与周围凸部42的最短距离设为L1。距离L1是指在剖视下连结周围凸部42的顶点42a与交点P0的直线的长度。距离L0、L1的比满足L0∶L1=100∶83±5。需要说明的是，距离L0、L1的比更优选满足L0∶L1＝100∶83±2。

在剖视下，将顶面30与中央凸部46的最短距离设为H2。距离H2是指在剖视下在中心线O上连结中央凸部46的顶点46a与顶面30的直线的长度。距离L0、H2的比满足L0∶H2=100∶10±8。需要说明的是，距离L0、H2的比更优选满足L0∶H2＝100∶10±2。

在剖视下，将交点P0与外底弯曲部45的最长距离设为L2。距离L2是指在剖视下连结外底弯曲部45中的最远离交点P0的部位(外底弯曲部45的顶点45a)与交点P0的直线的长度。距离L0、L2的比满足L0∶L2＝100∶90±5。需要说明的是，距离L0、L2的比更优选满足L0∶L2＝100∶90±2。

在剖视下，将交点P0与倾斜部43的延长线和立起部44的延长线相交的交点P1的距离设为L3。距离L1、L2、L3的关系满足L1＜L2＜L3。

<来自燃料喷射喷嘴的燃料喷射>

来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射在活塞压缩工序的末期开始。来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射在活塞12处于上止点时向外底弯曲部45的靠近周围凸部42的部位进行。来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射通过活塞12的下降而向倾斜部43的靠近周围凸部42的部位进行。

如图8所示，来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射在上止点后-15度～5度时朝向第二燃烧室31B进行。

如图9所示，来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射在上止点后0度～15度时朝向周围凸部42进行。在本实施方式中，来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射在上止点后8度时朝向周围凸部42的顶点42a进行。

如图10所示，来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射在上止点后5度～30度时朝向第一燃烧室31A进行。

在此，将从最初向第二燃烧室31B开始喷射起至燃料喷雾的中心到达周围凸部42的顶点42a为止设为“燃料喷射前期”，将从燃料喷雾的中心到达周围凸部42的顶点42a起至喷射结束为止设为“燃料喷射后期”。

如图8所示，在燃料喷射前期，从燃料喷射喷嘴22喷射的燃料的喷雾朝向外底弯曲部45的靠近周围凸部42的部位喷射。这样，燃料的喷雾沿着外底弯曲部45以及底部40向箭头方向流动。因此，在燃料喷射前期，绝大部分的燃料被供给至第二燃烧室31B内并燃烧。

如图10所示，在燃料喷射后期，从燃料喷射喷嘴22喷射的燃料的喷雾朝向倾斜部43的靠近周围凸部42的部位喷射。这样，燃料的喷雾沿着倾斜部43以及立起部44向箭头方向流动。因此，在燃料喷射后期，绝大部分的燃料被供给至第一燃烧室31A内并燃烧。

需要说明的是，此时的喷雾从向第二燃烧室31B的供给阶段起连续喷出。

<作用效果>

如以上说明的那样，本实施方式的活塞12是具有被从燃料喷射喷嘴22直接喷射燃料的燃烧室31的柴油发动机1用的活塞12，其中，该活塞12具备：底部40，其具有燃烧室31中最深的燃烧室底40a；周围凸部42，其在从底部40至活塞12的顶面30之间的周壁41的整周上设置，在包含活塞12的中心线O的剖视下朝向中心线O与顶面30的交点P0突出；倾斜部43，其以随着从周围凸部42朝向径向外侧而接近顶面30的方式倾斜；以及立起部44，其从倾斜部43朝向顶面30立起。来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射通过活塞12的下降而向倾斜部43的靠近周围凸部42的部位进行。在剖视下，在将中心线O与立起部44的最短距离设为L0、将倾斜部43的延长线和立起部44的延长线相交的交点P1与顶面30的距离设为H1、将交点P0与周围凸部42的最短距离设为L1、将正交于中心线O的直线与倾斜部43的延长线所成的角度设为A1时，满足下述的条件(1)以及(2)。

(1)在将L0设为100时，L0∶H1∶L1＝100∶9±5∶83±5

(2)20度≤A1≤40度

如图11所示，在本实施方式中，来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射通过活塞12的下降而向倾斜部43的靠近周围凸部42的部位进行，由此在燃烧室31内形成朝向倾斜部43的靠近周围凸部42的部位的直接喷雾E1、以及沿着倾斜部43及立起部44卷起的卷起喷雾E2。通过满足上述的条件(1)以及(2)，从而在直接喷雾E1与卷起喷雾E2之间设置适当的距离。即，可抑制直接喷雾E1与卷起喷雾E2的干涉。由此，能够适当地获取空气，因此能够提高燃烧速度。因此，能够减少黑烟的产生，并且能够降低燃料消耗率。

而且，在本实施方式中，柴油发动机1具备工作缸14、以及以能够沿工作缸14的轴向移动的方式设置的上述的活塞12。活塞12具有与工作缸盖11下表面对置的顶面30。在该情况下，卷起喷雾E2沿着工作缸14的工作缸盖11下表面向径向内方向和工作缸方向(径向外方向)分开行进。即，通过立起部44，能够使卷起喷雾E2以大范围行进。因此，能够有效地利用空气，能够更进一步减少黑烟的产生，并且能够更进一步降低燃料消耗率。

另外，在本实施方式中，通过满足L0∶L1＝100∶83±5，得到适当的长度的倾斜部43。由此，如图12所示，由于活塞12的下降而向倾斜部43的靠近周围凸部42的部位喷射的喷雾E1维持向朝向顶面30的方向(上方)的方向转换。即，能够抑制喷雾向朝向底部40的方向(下方)转换方向，能够抑制燃料被向原本氧的残存量就少的空间引导。因此，能够提高燃烧效率，更进一步减少黑烟的产生。

在本实施方式中，在剖视下，在将平行于中心线O的直线与立起部44的延长线所成的角度设为A2、将相对于与中心线O平行的直线而顺时针设为正的角度、将逆时针设为负的角度时，满足-10度≤A2≤10度。

因此，如图11所示，与A2＜-10度的情况相比，能够抑制燃料喷雾向径向中央方向K1大幅折返的情况。由此，能够抑制因由于燃料喷雾与折返喷雾的干涉引起的空气不足所导致的黑烟的增大、燃料消耗率的恶化。

此外，与A2＞10度的情况相比，能够抑制大量的喷雾向工作缸方向K2(工作缸14的径向外方向)行进的情况。由此，能够抑制燃料的未燃烧、热能的损失，能够抑制燃料消耗率的恶化。

在本实施方式中，还具备将底部40与周围凸部42相连、且在剖视下相对于交点P0朝向燃烧室31的外侧弯曲的外底弯曲部45。来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射在活塞12处于上止点时，向外底弯曲部45的靠近周围凸部42的部位进行。在剖视下，在将交点P0与外底弯曲部45的最长距离设为L2、将顶面30与燃烧室底40a的距离设为H0时，满足L0∶L2∶H0＝100∶90±5∶48±5。

因此，如图13所示，在燃烧室31内形成朝向外底弯曲部45的靠近周围凸部42的部位的直接喷雾E1、以及沿着外底弯曲部45及底部40折返的折返喷雾E3。在本实施方式的情况下，通过满足L0∶L2∶H0＝100∶90±5∶48±5，从而在直接喷雾E1与折返喷雾E3之间设置适当的距离。即，可抑制直接喷雾E1与折返喷雾E3的干涉。由此，能够适当地获取空气，因此燃烧速度提高。因此，能够更进一步减少黑烟的产生，并且能够进一步降低燃料消耗率。

在本实施方式中，还具备：中央凸部46，其设置于活塞12的径向中央，从底部40侧朝向燃料喷射喷嘴22突出；以及内底弯曲部47，其将底部40与中央凸部46相连，在剖视下弯曲。在剖视下，内底弯曲部47的曲率半径R1比外底弯曲部45的曲率半径R2大(R1＞R2)。

因此，如图13所示，与内底弯曲部47的曲率半径R1为外底弯曲部45的曲率半径R2以下的情况(R1≤R2)相比，能够更有效地抑制直接喷雾E1与折返喷雾E3的干涉。由此，能够更适当地获取空气，因此燃烧速度进一步提高。因此，能够更进一步减少黑烟的产生，并且能够进一步降低燃料消耗率。

在本实施方式中，在剖视下，在将顶面30与中央凸部46的最短距离设为H2时，满足L0∶H2=100∶10±8。

因此，能够适度地减少不怎么参与燃烧的区域。因此，有助于燃烧效率的提高。

在本实施方式中，在剖视下，在将交点P0与倾斜部43的延长线和立起部44的延长线相交的交点P1的距离设为L3时，满足L1＜L2＜L3。

因此，如图11所示，与L1＜L3＜L2的情况相比，能够抑制燃料喷雾向径向中央方向K1大幅折返。由此，能够抑制因由于燃料喷雾与折返喷雾的干涉引起的空气不足所导致的黑烟的增大、燃料消耗率的恶化。

在本实施方式中，在剖视下由连结交点P0与周围凸部42的顶点42a的线将燃烧室31分割，将分割后的燃烧室31中的顶面30侧设为第一燃烧室31A，将底部40侧设为第二燃烧室31B。来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射在上止点后-15度～5度时朝向第二燃烧室31B进行，在上止点后0度～15度时朝向周围凸部42进行，在上止点后5度～30度时朝向第一燃烧室31A进行。

根据该结构，向第二燃烧室31B和第一燃烧室31A分开喷射燃料喷雾，从而能够向不存在已燃气体的空间喷射燃料。因此，能够增加燃料与空气的接触机会，缩短燃烧期间。因此，能够更进一步减少黑烟的产生，并且能够进一步降低燃料消耗率。

在本实施方式中，在将第一燃烧室31A的容积设为第一容积V1、将第二燃烧室31B的容积设为第二容积V2时，满足45/55≤V2/V1≤55/45。

因此，能够如图13所示那样抑制直接喷雾E1与折返喷雾E3的干涉，并且能够如图11所示那样抑制直接喷雾E1与卷起喷雾E2的干涉。由此，能够更有效地利用空气，能够更进一步减少黑烟的产生，并且能够进一步降低燃料消耗率。

在本实施方式中，活塞12的外径D为90mm以上。

因此，与活塞12的外径D小于90mm的情况相比，能够高精度地形成周围凸部42。因此，能够适当地进行向以周围凸部42的顶点42a为分界的各燃烧室31A、31B的燃料喷雾。

<其他实施方式>

在上述的实施方式中，列举角度A2满足-10度≤A2≤10度的例子进行了说明，但并不局限于此。例如，角度A2也可以小于一10度。例如，角度A2也可以超过10度。

在上述的实施方式中，列举距离L0、L2、H0的比满足L0∶L2∶H0＝100∶90±5∶48±5的例子进行了说明，但并不局限于此。例如，距离L0、L2、H0的比也可以设定在上述范围外。

在上述的实施方式中，列举在剖视下内底弯曲部47的曲率半径R1比外底弯曲部45的曲率半径R2大的例子(R1＞R2)进行了说明，但并不局限于此。例如，内底弯曲部47的曲率半径R1也可以为外底弯曲部45的曲率半径R2以下(R1≤R2)。

在上述的实施方式中，列举距离L0、H2的比满足L0∶H2=100∶10±8的例子进行了说明，但并不局限于此。例如，距离L0、H2的比也可以设定在上述范围外。

在上述的实施方式中，列举距离L1、L2、L3的关系满足L1＜L2＜L3的例子进行了说明，但并不局限于此。例如，距离L1、L2、L3的关系也可以满足L1＜L3＜L2。

在上述的实施方式中，列举来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射在上止点后-15度～5度时朝向第二燃烧室31B进行、在上止点后0度～15度时朝向周围凸部42进行、在上止点后5度～30度时朝向第一燃烧室31A进行的例子进行了说明，但并不局限于此。例如，来自燃料喷射喷嘴22的燃料喷射的时机能够根据需求规格而变更。

在上述的实施方式中，列举第一容积V1以及第二容积V2的关系满足45/55≤V2/V1≤55/45的例子进行了说明，但并不局限于此。例如，第一容积V1以及第二容积V2的关系也可以设定在上述范围外。

在上述的实施方式中，列举活塞12的外径D为90mm以上的例子进行了说明，但并不局限于此。例如，活塞12的外径D也可以小于90mm。

在上述的实施方式中，列举以周围凸部42的顶点42a为分界而进行的燃料喷射前期和燃料喷射后期中的燃料喷射连续的例子进行了说明，但并不局限于此。例如，也可以进行将燃料喷射前期设为第一次的燃料喷射、将燃料喷射后期设为与第一次的燃料喷射断续的进行的第二次的燃料喷射的、所谓的引燃喷射、后喷射。

在上述的实施方式中，列举活塞12的中心、燃烧室31的中心以及燃料喷射喷嘴22的喷射位置一致的例子进行了说明，但并不局限于此。例如，也可以使燃烧室31的中心以及燃料喷射喷嘴22的喷射位置分别相对于活塞12的中心偏移(偏心)。

在上述的实施方式中，列举根据发动机旋转速度以及发动机负荷来控制燃料喷射时期的例子进行了说明，但并不局限于此。例如，也可以仅基于发动机旋转速度、或仅基于发动机负荷来控制燃料喷射时期。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于这些实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构的附加、省略、置换、以及其他变更，也能够将上述的实施方式适当组合。

附图标记说明：

1…柴油发动机；12…活塞；14…工作缸；22…燃料喷射喷嘴；30…顶面；31…燃烧室；31A…第一燃烧室；31B…第二燃烧室；40…底部；40a…燃烧室底；41…周壁；42…周围凸部；42a…周围凸部的顶点；43…倾斜部；44…立起部；45…外底弯曲部；46…中央凸部；47…内底弯曲部；A1…倾斜部的角度(在剖视下正交于中心线的直线与倾斜部的延长线所成的角度)；A2…立起部的角度(在剖视下平行于中心线的直线与立起部的延长线所成的角度)；D…活塞的外径；H0…在剖视下顶面与燃烧室底的距离；H1…在剖视下交点P1与顶面的距离(在剖视下倾斜部的延长线和立起部的延长线相交的交点与顶面的距离)；H2…在剖视下顶面与中央凸部的最短距离；L0…在剖视下中心线与立起部的最短距离；L1…在剖视下交点P0与周围凸部的最短距离；L2…在剖视下交点P0与外底弯曲部的最长距离；L3…在剖视下交点P0与交点P1的距离；O…活塞的中心线；P0…在剖视下中心线与顶面的交点；P1…在剖视下倾斜部的延长线与立起部的延长线的交点；R1…在剖视下内底弯曲部的曲率半径；R2…在剖视下外底弯曲部的曲率半径；V1…第一容积；V2…第二容积。

Claims

1.一种柴油发动机用的活塞，所述柴油发动机具有被从燃料喷射喷嘴直接喷射燃料的燃烧室，其中，

所述柴油发动机用的活塞具备：

底部，其具有所述燃烧室中最深的燃烧室底；

周围凸部，其在从所述底部至所述活塞的顶面之间的周壁的整周上设置，在包含所述活塞的中心线的剖视下朝向所述中心线与所述顶面的交点P0突出；

倾斜部，其以随着从所述周围凸部朝向径向外侧而接近所述顶面的方式倾斜；以及

立起部，其从所述倾斜部朝向所述顶面立起，

来自所述燃料喷射喷嘴的燃料喷射通过所述活塞的下降而向所述倾斜部的靠近所述周围凸部的部位进行，

在所述剖视下，在将所述中心线与所述立起部的最短距离设为L0、将所述倾斜部的延长线和所述立起部的延长线相交的交点与所述顶面的距离设为H1、将所述交点P0与所述周围凸部的最短距离设为L1、将正交于所述中心线的直线与所述倾斜部的延长线所成的角度设为A1时，满足下述的条件(1)以及(2)，

(1)在将L0设为100时，L0∶H1∶L1＝100∶9±5∶83±5

(2)20度≤A1≤40度。

2.根据权利要求1所述的柴油发动机用的活塞，其中，

在所述剖视下，在将平行于所述中心线的直线与所述立起部的延长线所成的角度设为A2、相对于与所述中心线平行的直线将顺时针设为正的角度、将逆时针设为负的角度时，

满足-10度≤A2≤10度。

3.根据权利要求1或2所述的柴油发动机用的活塞，其中，

所述柴油发动机用的活塞还具备外底弯曲部，所述外底弯曲部将所述底部与所述周围凸部相连，且在所述剖视下相对于所述交点P0朝向所述燃烧室的外侧弯曲，

来自所述燃料喷射喷嘴的燃料喷射在所述活塞处于上止点时，向所述外底弯曲部的靠近所述周围凸部的部位进行，

在所述剖视下，在将所述交点P0与所述外底弯曲部的最长距离设为L2、将所述顶面与所述燃烧室底的距离设为H0时，

满足L0∶L2∶H0＝100∶90±5∶48±5。

4.根据权利要求3所述的柴油发动机用的活塞，其中，

所述柴油发动机用的活塞还具备：

中央凸部，其设置于所述活塞的径向中央，从所述底部侧朝向所述燃料喷射喷嘴突出；以及

内底弯曲部，其将所述底部与所述中央凸部相连，在剖视下弯曲，

在所述剖视下，所述内底弯曲部的曲率半径比所述外底弯曲部的曲率半径大。

5.根据权利要求4所述的柴油发动机用的活塞，其中，

在所述剖视下，在将所述顶面与所述中央凸部的最短距离设为H2时，

满足L0∶H2＝100∶10±8。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的柴油发动机用的活塞，其中，

在所述剖视下，在将所述交点P0与所述倾斜部的延长线和所述立起部的延长线相交的交点的距离设为L3时，

满足L1＜L2＜L3。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的柴油发动机用的活塞，其中，

在所述剖视下通过连结所述交点P0与所述周围凸部的顶点的线将所述燃烧室分割，在将分割后的所述燃烧室中的所述顶面侧设为第一燃烧室、将所述底部侧设为第二燃烧室时，

来自所述燃料喷射喷嘴的燃料喷射在上止点后-15度～5度时朝向所述第二燃烧室进行，在上止点后0度～15度时朝向所述周围凸部进行，在上止点后5度～30度时朝向所述第一燃烧室进行。

8.根据权利要求7所述的柴油发动机用的活塞，其中，

在将所述第一燃烧室的容积设为第一容积V1、将所述第二燃烧室的容积设为第二容积V2时，

满足45/55≤V2/V1≤55/45。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的柴油发动机用的活塞，其中，

所述活塞的外径为90mm以上。

10.一种柴油发动机，其中，

所述柴油发动机具备：

工作缸；以及

权利要求1至7中任一项所述的柴油发动机用的活塞，其设置为能够沿所述工作缸的轴向移动。