JP2009222000A - Fuel direct injection engine - Google Patents

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Nobuhiko Sasaki
信彦 佐々木
Hiroshi Tajima
寛 但馬
Kenichiro Iketani
健一郎 池谷
Goichi Katayama
吾一 片山
Hiroshi Sono
比呂志 園
Yoshimasa Kaneko
宜正 金子
Yukihisa Yamatani
幸久 山谷
Akihiro Yamaguchi
晃弘 山口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel direct injection engine provided with a pentroof piston in which strengths of squish flow and reverse squish flow are made uniform as much as possible in the circumferential direction of the squish area. <P>SOLUTION: In the fuel direct injection engine provided with the pentroof piston 13, because a width W of the squish area 26 varies in the circumferential direction, the strengths of squish flow and reverse squish flow vary in the circumferential direction. Recessed parts 13e and 13f for expanding the squish capacity are formed on a top face of the piston 13 facing the squish area 26 in a direction perpendicular to a piston pin axial center L2. The squish flow and reverse squish flow are weakened, therefore, and the squish capacity in the piston pin axial center L2 direction and the squish capacity in the direction perpendicular to the direction are made substantially equal. Strengths of the squish flow and reverse squish flow are thereby made uniform in the circumferential direction to improve combusting state of air-fuel mixture, and, it contributes to improvement of the engine output and reduction in hazardous substances in the emission. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ピストンピン軸線と平行な方向に延びる頂部を挟んで傾斜する二つの傾斜面を含み、ピストン中心軸方向の高さが円周方向に変化するペントルーフ型の頂面を有するピストンと、前記ピストンの頂面に対向するペントルーフ型の下面を有するシリンダヘッドと、前記ピストンの頂面の中央部に凹設されたキャビティと、前記ピストンの前記キャビティよりも径方向外側部分と前記シリンダヘッドの下面との間に形成された環状のスキッシュエリアとを備えた燃料直噴エンジンに関する。   The present invention includes a piston having a pent roof-type top surface that includes two inclined surfaces that are inclined with a top portion extending in a direction parallel to the piston pin axis, the height of the piston central axis direction changing in the circumferential direction; A cylinder head having a pent roof-type lower surface facing the top surface of the piston, a cavity recessed in the center of the top surface of the piston, a radially outer portion of the piston, and the cylinder head The present invention relates to a direct fuel injection engine including an annular squish area formed between the lower surface and the lower surface.

一般的に燃料直噴エンジンのピストンの頂面は平坦に形成されているが、ピストンの頂面をペントルーフ状に突出させた燃料直噴エンジンが知られている。   In general, the top surface of a piston of a fuel direct injection engine is formed flat, but a fuel direct injection engine in which the top surface of the piston protrudes like a pent roof is known.

ペントルーフ状の頂面を有するピストンにより発生するスキッシュ流の強さはキャビティ入口径とシリンダボア径との比、つまりスキッシュエリアの径方向の幅に依存することが知られている。ペントルーフ状の頂面を有するピストンでは、フュエルインジェクタの各噴孔からキャビティ内に噴射される燃料の到達距離を等しく設定すると、キャビティ入口が楕円状になってスキッシュエリアの径方向の幅が円周方向に変化してしまう。具体的には、スキッシュエリアの幅が広い部分(ピストンの頂面が低い部分)ではスキッシュ流が強くなり、スキッシュエリアの幅が狭い部分(ピストンの頂面が高い部分)ではスキッシュ流が弱くなる問題がある。   It is known that the strength of the squish flow generated by a piston having a pent roof-like top surface depends on the ratio between the cavity inlet diameter and the cylinder bore diameter, that is, the radial width of the squish area. For pistons with a pent roof-like top surface, if the reach of fuel injected into the cavity from each injection hole of the fuel injector is set equal, the cavity inlet becomes elliptical and the radial width of the squish area becomes the circumference. Will change direction. Specifically, the squish flow becomes stronger in the portion where the width of the squish area is wide (the portion where the top surface of the piston is low), and the squish flow becomes weak in the portion where the width of the squish area is narrow (the portion where the top surface of the piston is high). There's a problem.

そこで本出願人は、下記特許文献1により、ピストン中心軸と直交する平面におけるキャビティ入口径Dとシリンダボア径Bとの比D/Bが円周方向に変化する燃料直噴ディーゼルエンジンにおいて、前記キャビティの径方向外側のピストンの頂面とシリンダヘッドの下面との間に形成されるスキッシュクリアランスが、前記比D/Bの減少に応じて増加し、前記比D/Bの増加に応じて減少するように設定した燃料直噴エンジンを提案している。   Therefore, according to Patent Document 1 below, the applicant of the present invention is directed to a direct fuel injection diesel engine in which a ratio D / B between a cavity inlet diameter D and a cylinder bore diameter B in a plane orthogonal to the piston central axis changes in the circumferential direction. The squish clearance formed between the top surface of the radially outer piston and the lower surface of the cylinder head increases as the ratio D / B decreases, and decreases as the ratio D / B increases. A direct fuel injection engine set up in this way is proposed.

この燃料直噴エンジンによれば、ピストンの頂面とシリンダヘッドの下面との間に形成されるスキッシュクリアランスを、比D/Bが小さいところで、つまりスキッシュクリエリアの径方向の幅が大きいところで大きく設定し、また比D/Bが大きいところで、つまりスキッシュクリエリアの径方向の幅が小さいところで小さく設定することで、スキッシュ流および逆スキッシュ流の強さをピストンの円周方向に均一化し、空気および燃料の均一な混合を促進して排気有害物を低減することができる。
特開2008−002399号公報
According to this direct fuel injection engine, the squish clearance formed between the top surface of the piston and the bottom surface of the cylinder head is increased where the ratio D / B is small, that is, where the radial width of the squish chestnut area is large. By setting and decreasing the ratio D / B where the radial width of the squish chest area is small, the strength of the squish flow and the reverse squish flow is made uniform in the circumferential direction of the piston. In addition, the uniform mixing of the fuel can be promoted to reduce exhaust harmful substances.
JP 2008-002399 A

ところで上記従来のものは、スキッシュクリアランスに着目してスキッシュ流および逆スキッシュ流の強さをピストンの円周方向に均一化することを狙ったものであるが、スキッシュ流および逆スキッシュ流の強さを決める主要なパラメータはスキッシュクリアランスだけではないため、スキッシュ流および逆スキッシュ流の強さをピストンの円周方向に均一化する上で必ずしも充分なものではなかった。   By the way, the above conventional ones aim to equalize the strength of the squish flow and the reverse squish flow in the circumferential direction of the piston by paying attention to the squish clearance, but the strength of the squish flow and the reverse squish flow Since the squish clearance is not the only major parameter for determining the squish clearance, it is not always sufficient to equalize the strength of the squish flow and the reverse squish flow in the circumferential direction of the piston.

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ペントルーフ型のピストンを備えた燃料直噴エンジンにおいて、スキッシュ流および逆スキッシュ流の強さをスキッシュエリアの円周方向で可及的に均一化することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a fuel direct injection engine having a pent roof type piston, the strength of the squish flow and the reverse squish flow is made as uniform as possible in the circumferential direction of the squish area. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、ピストンピン軸線と平行な方向に延びる頂部を挟んで傾斜する二つの傾斜面を含み、ピストン中心軸方向の高さが円周方向に変化するペントルーフ型の頂面を有するピストンと、前記ピストンの頂面に対向するペントルーフ型の下面を有するシリンダヘッドと、前記ピストンの頂面の中央部に凹設されたキャビティと、前記ピストンの前記キャビティよりも径方向外側部分と前記シリンダヘッドの下面との間に形成された環状のスキッシュエリアとを備えた燃料直噴エンジンにおいて、ピストンピン軸線に対して直交する方向の前記スキッシュエリアに臨む前記ピストンの頂面および前記シリンダヘッドの少なくとも一方に前記スキッシュ容積を拡大する凹部を形成することで、ピストンピン軸線方向のスキッシュ容積とピストンピン軸線に対して直交する方向のスキッシュ容積とを略等しくしたことを特徴とする燃料直噴エンジンが提案される。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the apparatus includes two inclined surfaces that are inclined with a top portion extending in a direction parallel to the piston pin axis, and the height in the piston central axis direction is high. A piston having a pent roof type top surface changing in the circumferential direction, a cylinder head having a pent roof type bottom surface facing the top surface of the piston, and a cavity recessed in the center of the top surface of the piston; In the fuel direct injection engine having an annular squish area formed between a radially outer portion of the piston and a lower surface of the cylinder head, the squish in a direction perpendicular to the piston pin axis Forming a recess for enlarging the squish volume on at least one of the top surface of the piston facing the area and the cylinder head; , Direct fuel injection engine, characterized in that it has substantially equal to the direction of the squish volume perpendicular to the piston pin axis direction of the squish volume and piston pin axis is proposed.

また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記ピストンの二つの傾斜面の一方に対向する吸気バルブ孔と、前記二つの傾斜面の他方に対向する前記吸気バルブ孔よりも小径の排気バルブ孔と、前記吸気バルブ孔を開閉するとともに、閉弁状態で傘部の下面が前記シリンダヘッドの下面に対して上方に沈み込む吸気バルブと、前記排気バルブ孔を開閉するとともに、閉弁状態で傘部の下面が前記シリンダヘッドの下面に対して上方に沈み込む排気バルブとを備え、前記吸気バルブの沈み込み容積は前記排気バルブの沈み込み容積よりも大きく、前記吸気側の凹部の容積は前記排気側の凹部の容積よりも小さいことを特徴とする燃料直噴エンジンが提案される。   According to the invention described in claim 2, in addition to the configuration of claim 1, the intake valve hole facing one of the two inclined surfaces of the piston and the opposite one of the two inclined surfaces. An exhaust valve hole having a smaller diameter than the intake valve hole; an intake valve that opens and closes the intake valve hole; and a lower surface of the umbrella portion sinks upward with respect to a lower surface of the cylinder head in the closed state; and the exhaust valve hole And an exhaust valve in which the lower surface of the umbrella portion sinks upward with respect to the lower surface of the cylinder head when the valve is closed, and the sink volume of the intake valve is larger than the sink volume of the exhaust valve A direct fuel injection engine is proposed in which the volume of the recess on the intake side is smaller than the volume of the recess on the exhaust side.

また請求項3に記載された発明によれば、請求項2の構成に加えて、前記吸気バルブ孔および前記排気バルブ孔は各々2個ずつ形成され、ピストン中心軸方向に見て、前記吸気側の凹部は前記2個の吸気バルブ孔の間に該吸気バルブ孔と重ならないように形成され、前記排気側の凹部は前記2個の排気バルブ孔の間に該排気バルブ孔と重ならないように形成されることを特徴とする燃料直噴エンジンが提案される。   According to the invention described in claim 3, in addition to the structure of claim 2, two each of the intake valve hole and the exhaust valve hole are formed, and the intake side is seen in the piston central axis direction. The recess is formed so as not to overlap the intake valve hole between the two intake valve holes, and the recess on the exhaust side is not overlapped with the exhaust valve hole between the two exhaust valve holes. A fuel direct injection engine characterized by being formed is proposed.

また請求項4に記載された発明によれば、請求項3の構成に加えて、前記吸気側の凹部の深さは前記吸気バルブの沈み込み量と略等しく、前記排気側の凹部の深さは前記排気バルブの沈み込み量と略等しいことを特徴とする燃料直噴エンジンが提案される。   According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the third aspect, the depth of the recess on the intake side is substantially equal to the sinking amount of the intake valve, and the depth of the recess on the exhaust side. Is proposed, which is substantially equal to the amount of subsidence of the exhaust valve.

また請求項5に記載された発明によれば、ピストンピン軸線と平行な方向に延びる頂部を挟んで傾斜する二つの傾斜面を含み、ピストン中心軸方向の高さが円周方向に変化するペントルーフ型の頂面を有するピストンと、前記ピストンの頂面に対向するペントルーフ型の下面を有するシリンダヘッドと、前記ピストンの頂面の中央部に凹設されたキャビティと、前記ピストンの前記キャビティよりも径方向外側部分と前記シリンダヘッドの下面との間に形成された環状のスキッシュエリアとを備えた燃料直噴エンジンにおいて、Nを2以上の自然数とし、前記キャビティの内壁面と、ピストン中心軸から放射方向に延びて互いに均等な挟み角を有するN個の半平面とで、前記スキッシュ容積をN個の仮想的なスキッシュ容積区分に区画したとき、前記各々の仮想的なスキッシュ容積区分が略等しくなるように、ピストンピン軸線に対して直交する方向を含む前記スキッシュエリアに臨む前記ピストンの頂面および前記シリンダヘッドの下面の少なくとも一方に凹部を形成することを特徴とする燃料直噴エンジンが提案される。   According to the fifth aspect of the present invention, the pent roof includes two inclined surfaces that are inclined with a top portion extending in a direction parallel to the piston pin axis, and the height in the piston central axis direction changes in the circumferential direction. A piston having a top surface of the mold, a cylinder head having a bottom surface of a pent roof mold facing the top surface of the piston, a cavity recessed in the center of the top surface of the piston, and more than the cavity of the piston In a direct fuel injection engine including an annular squish area formed between a radially outer portion and a lower surface of the cylinder head, N is a natural number of 2 or more, and the inner wall surface of the cavity and a piston central axis The squish volume is divided into N virtual squish volume sections with N half-planes extending in the radial direction and having equal sandwich angles with each other. A recess is formed in at least one of the top surface of the piston and the lower surface of the cylinder head facing the squish area including a direction orthogonal to the piston pin axis so that the respective virtual squish volume sections are substantially equal. A fuel direct injection engine characterized by forming is proposed.

請求項1の構成によれば、ピストンのペントルーフ型の頂面の中心にキャビティを形成すると、ピストンピン軸線方向のスキッシュエリアの径方向幅が小さくなってスキッシュ流および逆スキッシュ流が小さくなり、ピストンピン軸線に直交する方向のスキッシュエリアの径方向幅が大きくなってスキッシュ流および逆スキッシュ流が大きくなるが、ピストンピン軸線に対して直交する方向のスキッシュエリアに臨むピストンの頂面およびシリンダヘッドの下面の少なくとも一方に、スキッシュ容積を拡大する凹部を形成することでスキッシュ流および逆スキッシュ流を弱め、ピストンピン軸線方向およびピストンピン軸線に対して直交する方向のスキッシュ流および逆スキッシュ流を略等しくすることができる。これにより、スキッシュ流および逆スキッシュ流を円周方向に均一化して混合気の燃焼状態を改善し、出力の向上や排気有害物質の削減に寄与することができる。   According to the structure of claim 1, when the cavity is formed at the center of the top surface of the pent roof type of the piston, the radial width of the squish area in the piston pin axial direction is reduced, and the squish flow and the reverse squish flow are reduced. The radial width of the squish area in the direction orthogonal to the pin axis increases and the squish flow and the reverse squish flow increase, but the top surface of the piston and the cylinder head facing the squish area in the direction orthogonal to the piston pin axis A squish flow and a reverse squish flow are weakened by forming a recess that enlarges the squish volume on at least one of the lower surfaces, and the squish flow and the reverse squish flow in the direction perpendicular to the piston pin axis direction and the piston pin axis direction are substantially equal. can do. As a result, the squish flow and the reverse squish flow can be made uniform in the circumferential direction to improve the combustion state of the air-fuel mixture, contributing to an increase in output and a reduction in exhaust harmful substances.

また請求項2の構成によれば、吸気バルブの沈み込み容積が排気バルブの沈み込み容積よりも大きく、吸気側の凹部の容積が排気側の凹部の容積よりも小さいので、吸気バルブの沈み込み容積が大きい分だけ大きく減少した吸気側のスキッシュ流および逆スキッシュ流を、吸気側の凹部の容積を小さくしてスキッシュ流および逆スキッシュ流を小さく減少させることで補償し、かつ排気バルブの沈み込み容積が小さい分だけ小さく減少した排気側のスキッシュ流および逆スキッシュ流を、排気側の凹部の容積を大きくしてスキッシュ流および逆スキッシュ流を大きく減少させることで補償し、吸気バルブおよび排気バルブの沈み込み容積に関わらずにスキッシュ流および逆スキッシュ流の大きさを円周方向に均一化することができる。   According to the second aspect of the present invention, since the sinking volume of the intake valve is larger than the sinking volume of the exhaust valve and the volume of the recess on the intake side is smaller than the volume of the recess on the exhaust side, the sinking of the intake valve The intake side squish flow and reverse squish flow, which are greatly reduced by a large volume, are compensated by reducing the volume of the recess on the intake side to reduce the squish flow and reverse squish flow, and the exhaust valve sinks. The exhaust side squish flow and reverse squish flow, which are reduced by a small volume, are compensated by increasing the volume of the recess on the exhaust side to greatly reduce the squish flow and reverse squish flow. Regardless of the subduction volume, the size of the squish flow and the reverse squish flow can be made uniform in the circumferential direction.

また請求項3の構成によれば、吸気バルブ孔および排気バルブ孔は各々2個ずつ形成され、ピストン中心軸方向に見て、吸気側の凹部は2個の吸気バルブ孔の間に該吸気バルブ孔と重ならないように形成され、排気側の凹部は2個の排気バルブ孔の間に該排気バルブ孔と重ならないように形成されるので、ピストンの頂面に形成した凹部が吸気バルブ孔あるいは排気バルブ孔と重なり、その部分でスキッシュエリアの厚さが局部的に増加するのを防止することができる。   According to the third aspect of the present invention, two intake valve holes and two exhaust valve holes are formed, and the intake-side recess is located between the two intake valve holes when viewed in the piston central axis direction. The exhaust side recess is formed so as not to overlap the exhaust valve hole between the two exhaust valve holes, so that the recess formed on the top surface of the piston is the intake valve hole or It is possible to prevent the thickness of the squish area from locally increasing at the portion overlapping the exhaust valve hole.

また請求項4の構成によれば、吸気側の凹部の深さは吸気バルブの沈み込み量と略等しく、排気側の凹部の深さは排気バルブの沈み込み量と略等しいので、閉弁した吸気バルブおよび排気バルブの傘部の下面におけるスキッシュエリアの厚さと、吸気側および排気側の凹部の上面におけるスキッシュエリアの厚さとが不連続に変化するのを防止することで、より一層均一なスキッシュ流および逆スキッシュ流の生成に寄与することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the depth of the recess on the intake side is substantially equal to the sinking amount of the intake valve, and the depth of the recess on the exhaust side is approximately equal to the sinking amount of the exhaust valve. A more uniform squish by preventing the thickness of the squish area on the lower surface of the umbrella portion of the intake and exhaust valves and the thickness of the squish area on the upper surface of the recesses on the intake and exhaust sides from changing discontinuously. It can contribute to the generation of flow and reverse squish flow.

また請求項5の構成によれば、ピストンのペントルーフ型の頂面の中心にキャビティを形成すると、ピストンピン軸線方向のスキッシュエリアの径方向幅が小さくなってスキッシュ流および逆スキッシュ流が小さくなり、ピストンピン軸線に直交する方向のスキッシュエリアの径方向幅が大きくなってスキッシュ流および逆スキッシュ流が大きくなるが、スキッシュ容積をN個の仮想的なスキッシュ容積区分に区画したとき、各々の仮想的なスキッシュ容積区分が略等しくなるように、ピストンピン軸線に対して直交する方向のスキッシュエリアに臨むピストンの頂面およびシリンダヘッドの下面の少なくとも一方に凹部を形成したので、スキッシュ流および逆スキッシュ流を円周方向に均一化して混合気の燃焼状態を改善し、出力の向上や排気有害物質の削減に寄与することができる。   According to the configuration of claim 5, when the cavity is formed in the center of the top surface of the pent roof type of the piston, the radial width of the squish area in the piston pin axial direction is reduced, and the squish flow and the reverse squish flow are reduced. The radial width of the squish area in the direction perpendicular to the piston pin axis increases, and the squish flow and the reverse squish flow increase. However, when the squish volume is divided into N virtual squish volume sections, Since the concave portion is formed on at least one of the top surface of the piston and the bottom surface of the cylinder head facing the squish area in the direction orthogonal to the piston pin axis so that the squish volume sections are substantially equal, the squish flow and the reverse squish flow To improve the combustion state of the air-fuel mixture, It can contribute to the reduction of the gas hazardous substances.

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1〜図12は本発明の実施の形態を示すもので、図1はディーゼルエンジンの要部縦断面図、図2は図1の2−2線矢視図、図3は図1の3−3線矢視図、図4はピストンの上部斜視図、図5は図3の5−5線断面図、図6は図3の6−6線断面図、図7は図3の7−7線断面図、図8は補正後のキャビティの断面形状を示す、前記図5に対応する図、図9は補正後のキャビティの断面形状を示す、前記図6に対応する図、図10は仮想的なキャビティ区分の説明図、図11はキャビティ区分の方向を円周方向に変化させたときの、該キャビティ区分の容積の変化率を示すグラフ、図12はスキッシュ容積の円周方向の変化を示すグラフである。   1 to 12 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a diesel engine, FIG. 2 is a view taken along line 2-2 in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a top perspective view of the piston, FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 in FIG. 3, FIG. 6 is a sectional view taken along line 6-6 in FIG. 3, and FIG. FIG. 8 shows a sectional shape of the cavity after correction, corresponding to FIG. 5, FIG. 9 shows a sectional shape of the cavity after correction, FIG. 10 corresponds to FIG. 6, and FIG. FIG. 11 is a graph showing the change rate of the volume of the cavity section when the direction of the cavity section is changed in the circumferential direction, and FIG. 12 is a change in the circumferential direction of the squish volume. It is a graph which shows.

図1〜図3に示すように、燃料直噴型のディーゼルエンジンは、シリンダブロック11に形成されたシリンダ12に摺動自在に嵌合するピストン13を備えており、ピストン13はピストンピン14およびコネクティングロッド15を介して図示せぬクランクシャフトに接続される。シリンダブロック11の上面に結合されるシリンダヘッド16の下面に、ピストン13の頂面に対向する2個の吸気バルブ孔17,17と、2個の排気バルブ孔18,18とが開口しており、吸気バルブ孔17,17に吸気ポ−ト19が連通し、排気バルブ孔18,18に排気ポート20が連通する。吸気バルブ孔17,17は吸気バルブ21,21で開閉され、排気バルブ孔18,18は排気バルブ22,22で開閉される。ピストン中心軸Lp上に位置するようにフュエルインジェクタ23が設けられるとともに、フュエルインジェクタ23に隣接するようにグロープラグ24が設けられる。   As shown in FIGS. 1 to 3, the direct fuel injection type diesel engine includes a piston 13 slidably fitted into a cylinder 12 formed in a cylinder block 11, and the piston 13 includes a piston pin 14 and a piston 13. It is connected to a crankshaft (not shown) via a connecting rod 15. Two intake valve holes 17, 17 facing the top surface of the piston 13 and two exhaust valve holes 18, 18 are opened on the lower surface of the cylinder head 16 coupled to the upper surface of the cylinder block 11. The intake port 19 communicates with the intake valve holes 17, 17, and the exhaust port 20 communicates with the exhaust valve holes 18, 18. The intake valve holes 17 and 17 are opened and closed by intake valves 21 and 21, and the exhaust valve holes 18 and 18 are opened and closed by exhaust valves 22 and 22. A fuel injector 23 is provided so as to be positioned on the piston central axis Lp, and a glow plug 24 is provided adjacent to the fuel injector 23.

図1および図4から明らかなように、ピストン13の頂面と、そこに対向するシリンダヘッド16の下面とは平坦ではなく断面三角形のペントルーフ状に傾斜しており、この形状により、吸気ポ−ト19および排気ポート20の湾曲度を小さくするとともに吸気バルブ孔17,17および排気バルブ孔18,18の直径を確保し、吸気効率および排気効率を高めることができる。   As apparent from FIGS. 1 and 4, the top surface of the piston 13 and the lower surface of the cylinder head 16 facing the piston 13 are not flat but inclined in a pent roof shape having a triangular cross section. As a result, the intake valve holes 17 and 17 and the exhaust valve holes 18 and 18 can be ensured in diameter and the intake efficiency and exhaust efficiency can be increased.

ピストン13の頂面には、ピストン中心軸Lpを中心とするキャビティ25が凹設される。キャビティ25の径方向外側には、ピストンピン14と平行に直線状に延びる頂部13a,13aから吸気側および排気側に向かって下向きに傾斜する一対の傾斜面13b,13bと、傾斜面13b,13bの下端近傍に形成されてピストン中心軸Lpに直交する一対の平坦面13c,13cと、頂部13a,13aの両端を平坦に切り欠いた一対の切欠き部13d,13dとが形成される。   A cavity 25 centered on the piston center axis Lp is recessed in the top surface of the piston 13. On the radially outer side of the cavity 25, a pair of inclined surfaces 13 b, 13 b that incline downward from the top portions 13 a, 13 a extending linearly in parallel with the piston pin 14 toward the intake side and the exhaust side, and inclined surfaces 13 b, 13 b A pair of flat surfaces 13c, 13c that are formed in the vicinity of the lower end of the cylinder and orthogonal to the piston center axis Lp, and a pair of cutout portions 13d, 13d in which both ends of the top portions 13a, 13a are cut out flat are formed.

ピストン中心軸Lpに沿って配置されたフュエルインジェクタ23は、ピストン中心軸Lp上の仮想的な点である燃料噴射点Oinjを中心として円周方向に60°間隔で離間する6つの方向に燃料を噴射する。6本の燃料噴射軸のうちの2本の第1燃料噴射軸Li1は、ピストン中心軸Lp方向に見てピストンピン14と重なっており、他の4本の第2燃料噴射軸Li2は、ピストンピン14の方向に対して60°の角度で交差している。またピストン中心軸Lpに直交する方向に見て、6本の第1、第2燃料噴射軸Li1,Li2は斜め下向きに傾斜しており、その下向きの度合いは第1燃料噴射軸Li1については小さく、第2燃料噴射軸Li1については大きくなっている(図6および図7参照)。   The fuel injectors 23 arranged along the piston center axis Lp send fuel in six directions spaced at 60 ° intervals in the circumferential direction around a fuel injection point Oinj, which is a virtual point on the piston center axis Lp. Spray. Of the six fuel injection shafts, two first fuel injection shafts Li1 overlap with the piston pin 14 when viewed in the direction of the piston center axis Lp, and the other four second fuel injection shafts Li2 It intersects with the direction of the pin 14 at an angle of 60 °. Further, the six first and second fuel injection shafts Li1 and Li2 are inclined obliquely downward as viewed in a direction perpendicular to the piston center axis Lp, and the downward degree is small for the first fuel injection shaft Li1. The second fuel injection shaft Li1 is large (see FIGS. 6 and 7).

尚、フュエルインジェクタ23が実際に燃料を噴射する噴射点はピストン中心軸Lpから径方向外側に僅かにずれているが、前記燃料噴射点Oinjは前記第1、第2燃料噴射軸Li1,Li2がピストン中心軸Lpと交差する点として定義される。   The fuel injection point at which the fuel injector 23 actually injects fuel is slightly shifted radially outward from the piston center axis Lp, but the fuel injection point Oinj is determined by the first and second fuel injection shafts Li1 and Li2. It is defined as a point that intersects the piston center axis Lp.

次に、図5〜図7を参照して先願発明(特開2008−002399号公報参照)のキャビティ25の断面形状を詳述する。先願発明のキャビティ25の断面形状を説明する理由は、先願発明のキャビティ25の断面形状を補正して本願発明のキャビティ25の断面形状を得るからである。図5はピストンピン14に対して直交する方向の断面であり、図6はピストンピン14に対して60°で交差する方向の断面(第2燃料噴射軸Li2を含む断面)であり、図7はピストンピン14に沿う方向の断面(第1燃料噴射軸Li1を含む断面)である。   Next, the cross-sectional shape of the cavity 25 of the prior application invention (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-002399) will be described in detail with reference to FIGS. The reason for explaining the cross-sectional shape of the cavity 25 of the prior invention is that the cross-sectional shape of the cavity 25 of the present invention is obtained by correcting the cross-sectional shape of the cavity 25 of the prior invention. 5 is a cross section in a direction orthogonal to the piston pin 14, and FIG. 6 is a cross section in a direction crossing the piston pin 14 at 60 ° (cross section including the second fuel injection axis Li2). Is a cross section in the direction along the piston pin 14 (cross section including the first fuel injection axis Li1).

先願発明は、ピストン中心軸Lpを通る任意の断面において、キャビティ25の形状を可及的に一致させることを狙ったものである。キャビティ25の断面形状はピストン中心軸Lpを挟んで左右二つの部分に分かれており、その二つの部分は図7のピストンピン14方向の断面では概ね直線状に繋がっているが、図5のピストンピン14直交方向の断面と、図6のピストンピン14に対して60°で交差する方向の断面とでは、ピストン13のペントルーフ形状に応じて山型に繋がっている。但し、キャビティ25の断面形状の主要部、つまり図5〜図7に網かけをして示す部分の形状は完全に一致している。   The invention of the prior application aims at matching the shape of the cavity 25 as much as possible in an arbitrary cross section passing through the piston central axis Lp. The cross-sectional shape of the cavity 25 is divided into two left and right parts with the piston central axis Lp in between, and the two parts are connected in a straight line in the cross section in the direction of the piston pin 14 in FIG. The cross section in the direction orthogonal to the pin 14 and the cross section in the direction intersecting with the piston pin 14 of FIG. 6 at 60 ° are connected in a mountain shape according to the pent roof shape of the piston 13. However, the shape of the main portion of the cross-sectional shape of the cavity 25, that is, the shape shown by hatching in FIGS.

図5〜図7から明らかなように、ピストン中心軸Lpを中心として形成されたキャビティ25は、ピストン13の頂面から下向きに直線状に延びる周壁部25aと、周壁部25aの下端からピストン中心軸Lpに向かってコンケーブ状に湾曲する曲壁部25bと、曲壁部25bの径方向内端からピストン中心軸Lpに向かって斜め上方に直線状に延びる底壁部25cと、ピストン中心軸Lp上で底壁部25cの径方向内端に連なる頂部25dとで構成される。   As is apparent from FIGS. 5 to 7, the cavity 25 formed around the piston center axis Lp has a circumferential wall portion 25 a extending linearly downward from the top surface of the piston 13, and a piston center from the lower end of the circumferential wall portion 25 a. A curved wall portion 25b that curves in a concave shape toward the axis Lp, a bottom wall portion 25c that linearly extends obliquely upward from the radial inner end of the curved wall portion 25b toward the piston central axis Lp, and a piston central axis Lp The top portion 25d is continuous with the radially inner end of the bottom wall portion 25c.

キャビティ25に対向するシリンダヘッド16の下面を示す線L−R1,L−R2から下方に距離Haだけ離れて平行に延びるラインをピストン頂面基本線L−a1,L−a2とする。同様にシリンダヘッド16の下面を示す線L−R1,L−R2から下方に距離Hbcだけ離れて平行に延びる線をキャビティ底面基本線L−bc1,L−bc2とし、シリンダヘッド16の下面を示す線L−R1,L−R2から下方に距離Hdだけ離れて平行に延びる線をキャビティ頂部基本線L−d1,L−d2とする。   Lines extending downward and parallel to a distance Ha from lines L-R1 and L-R2 indicating the lower surface of the cylinder head 16 facing the cavity 25 are defined as piston top surface basic lines L-a1 and L-a2. Similarly, lines extending downward in parallel by a distance Hbc from the lines L-R1 and L-R2 indicating the lower surface of the cylinder head 16 are defined as cavity bottom surface basic lines L-bc1 and L-bc2, and the lower surface of the cylinder head 16 is illustrated. The lines extending downward in parallel from the lines L-R1 and L-R2 by a distance Hd are defined as cavity top basic lines L-d1 and L-d2.

燃料噴射点Oinjを中心とする半径Raの円弧と前記ピストン頂面基本線L−a1,L−a2との交点をa1,a2とする。同様に燃料噴射点Oinjを中心とする半径Rbの円弧と前記キャビティ底面基本線L−bc1,L−bc2との交点をb1,b2とし、燃料噴射点Oinjを中心とする半径Rcの円弧と前記キャビティ底面基本線L−bc1,L−bc2との交点をc1,c2とし、燃料噴射点Oinjを中心とする半径Rdの円弧と前記キャビティ頂部基本線L−d1,L−d2との交点をd1,d2とする。交点e1,e2は、前記交点d1,d2からピストン頂面基本線L−a1,L−a2に下ろした垂線が該ピストン頂面基本線L−a1,L−a2に交差する点である。   Intersections between an arc having a radius Ra centered on the fuel injection point Oinj and the piston top surface basic lines L-a1, L-a2 are defined as a1, a2. Similarly, the intersections of the arc of radius Rb centered on the fuel injection point Oinj and the cavity bottom surface basic lines L-bc1, L-bc2 are b1, b2, and the arc of radius Rc centered on the fuel injection point Oinj The intersections of the cavity bottom basic lines L-bc1 and L-bc2 are c1 and c2, and the intersection of the arc having a radius Rd centered on the fuel injection point Oinj and the cavity top basic lines Ld1 and Ld2 is d1. , D2. The intersections e1 and e2 are points where perpendiculars drawn from the intersections d1 and d2 to the piston top surface basic lines L-a1 and L-a2 intersect the piston top surface basic lines L-a1 and L-a2.

キャビティ25の周壁部25aは直線a1b1,a2b2の上にあり、キャビティ25の底壁部25cは直線c1d1,c2d2に一致し、キャビティ25の曲壁部25bは直線a1b1,a2b2および直線c1d1,c2d2を滑らかに接続する。   The peripheral wall portion 25a of the cavity 25 is above the straight lines a1b1 and a2b2, the bottom wall portion 25c of the cavity 25 coincides with the straight lines c1d1 and c2d2, and the curved wall portion 25b of the cavity 25 has the straight lines a1b1 and a2b2 and the straight lines c1d1 and c2d2. Connect smoothly.

しかして、交点a1,c1,d1,e1あるいは交点a2,c2,d2,e2によって決まる網かけした断面形状が,ピストン中心軸Lpを通る任意の断面において等しくなるように、キャビティ25の形状が設定される。   Thus, the shape of the cavity 25 is set so that the shaded cross-sectional shape determined by the intersection points a1, c1, d1, e1 or the intersection points a2, c2, d2, e2 is equal in any cross-section passing through the piston central axis Lp. Is done.

前記交点a1,a2は本発明の第1特定点Anに対応し、前記交点e1,e2は本発明の第2特定点Bnに対応し、前記交点d1,d2は本発明の第3特定点Cnに対応するものである。   The intersection points a1 and a2 correspond to the first specific point An of the present invention, the intersection points e1 and e2 correspond to the second specific point Bn of the present invention, and the intersection points d1 and d2 correspond to the third specific point Cn of the present invention. It corresponds to.

図6および図7に示す第1、第2燃料噴射軸Li1,Li2を通る断面については、図7に示すピストンピン14方向の断面(燃料噴射断面S1)における網かけ部分と、図6に示すピストンピン14に対して60°で交差する方向の断面(燃料噴射断面S2)における網かけ部分とは同形になる。   6 and FIG. 7, the cross section passing through the first and second fuel injection shafts Li1 and Li2 is shown in FIG. 6 as a shaded portion in the cross section in the direction of the piston pin 14 (fuel injection cross section S1). The shaded portion in the cross section (fuel injection cross section S2) in the direction intersecting with the piston pin 14 at 60 ° has the same shape.

図7に示すピストンピン14方向の断面において、第1燃料噴射軸Li1がキャビティ25と交差する点を燃料衝突点P1とし、図6に示すピストンピン14に対して60°で交差する方向の断面において、第2燃料噴射軸Li2がキャビティ25と交差する点を燃料衝突点P2とする。二つの燃料衝突点P1,P2は、網かけした同一形状の断面上の同じ位置に存在している。従って、燃料衝突点P2の位置は燃料衝突点P1の位置よりも低くなり、燃料噴射点Oinjから延びる第2燃料噴射軸Li2は第1燃料噴射軸Li1よりも更に下向きに燃料を噴射することになる。   In the cross section in the direction of the piston pin 14 shown in FIG. 7, the point where the first fuel injection axis Li1 intersects the cavity 25 is defined as the fuel collision point P1, and the cross section in the direction intersecting the piston pin 14 shown in FIG. , A point where the second fuel injection axis Li2 intersects the cavity 25 is defined as a fuel collision point P2. The two fuel collision points P1 and P2 exist at the same position on the cross-section of the same shape shaded. Accordingly, the position of the fuel collision point P2 is lower than the position of the fuel collision point P1, and the second fuel injection shaft Li2 extending from the fuel injection point Oinj injects fuel further downward than the first fuel injection shaft Li1. Become.

燃料噴射点Oinjから燃料衝突点P1までの距離D1は、燃料噴射点Oinjから燃料衝突点P2までの距離D2に略一致する。また燃料衝突点P1におけるキャビティ25の接線と第1燃料噴射軸Li1とが成す燃料衝突角α1は、燃料衝突点P2におけるキャビティ25の接線と第2燃料噴射軸Li2とが成す燃料衝突角α2に略一致する。   A distance D1 from the fuel injection point Oinj to the fuel collision point P1 is substantially equal to a distance D2 from the fuel injection point Oinj to the fuel collision point P2. The fuel collision angle α1 formed by the tangent line of the cavity 25 at the fuel collision point P1 and the first fuel injection axis Li1 is the fuel collision angle α2 formed by the tangent line of the cavity 25 at the fuel collision point P2 and the second fuel injection axis Li2. It almost agrees.

以上のように先願発明によれば、ピストン中心軸Lpを通る任意の断面において、燃料噴射点Oinjの近傍のごく一部(交点e1,d1,d2,e2で囲まれた領域)を除いて、キャビティ25の断面形状が同一に形成されている。特に、第1、第2燃料噴射軸Li1,Li2を含む二つの断面(図6および図7参照)においてもキャビティ25の断面形状が同一に形成されており、しかも前記二つの断面において燃料噴射点Oinjから燃料衝突点P1,P2までの距離D1,D2が略等しく設定され、かつ燃料衝突点P1,P2における燃料衝突角α1,α2が略等しく設定されるので、キャビティ25の各部における空気および燃料の混合状態を円周方向に均一化し、混合気の燃焼状態を改善してエンジン出力の増加および排気有害物質の低減を図ることができる。   As described above, according to the invention of the prior application, in an arbitrary cross section passing through the piston center axis Lp, except for a very small part in the vicinity of the fuel injection point Oinj (a region surrounded by the intersections e1, d1, d2, and e2). The cross-sectional shapes of the cavities 25 are the same. In particular, the two cross sections including the first and second fuel injection axes Li1 and Li2 (see FIGS. 6 and 7) have the same cross-sectional shape of the cavity 25, and the fuel injection point in the two cross sections. Since the distances D1, D2 from Oinj to the fuel collision points P1, P2 are set to be approximately equal, and the fuel collision angles α1, α2 at the fuel collision points P1, P2 are set to be approximately equal, air and fuel in each part of the cavity 25 It is possible to make the mixed state uniform in the circumferential direction and improve the combustion state of the air-fuel mixture to increase the engine output and reduce harmful exhaust substances.

また図5および図6に示すピストン13の頂面が傾斜する断面においても、キャビティ25の開口のエッジ(交点a2の部分)が成す角度が、図7に示すピストン13の頂面が平坦な場合に比べて鋭角化することがないため、その部分の熱負荷を軽減して耐熱性を高めることができる。   Also, in the cross section where the top surface of the piston 13 shown in FIGS. 5 and 6 is inclined, the angle formed by the edge of the opening of the cavity 25 (intersection point a2) is flat when the top surface of the piston 13 shown in FIG. 7 is flat. Therefore, the heat load of the portion can be reduced and the heat resistance can be improved.

ところで先願発明は、図5〜図7におけるキャビティ25の断面形状が、網かけをして示す部分では完全に一致しているものの、燃料噴射点Oinjの近傍の交点e1,d1,d2,e2で囲まれた白抜きの領域で不一致になっている。その理由は、キャビティ25の断面形状のピストン中心軸Lpを挟む二つの部分が、図7のピストンピン14方向の断面では概ね直線状に繋がっているが、図5のピストンピン14直交方向の断面と、図6のピストンピン14に対して60°で交差する方向の断面とでは、ピストン13のペントルーフ形状に応じて山型に繋がっているため、交点e1,d1,d2,e2で囲まれた白抜きの領域の面積が、図7のピストンピン14方向の断面で最も大きく、図6のピストンピン14に対して60°で交差する方向の断面で減少し、図5のピストンピン14直交方向の断面で更に減少するためである。   In the prior invention, the cross-sectional shape of the cavity 25 in FIGS. 5 to 7 is completely the same in the shaded portion, but the intersection points e1, d1, d2, e2 near the fuel injection point Oinj. There is a mismatch in the white area surrounded by. The reason is that the two portions sandwiching the piston central axis Lp of the cross-sectional shape of the cavity 25 are connected in a straight line in the cross section in the direction of the piston pin 14 in FIG. 7, but the cross section in the direction orthogonal to the piston pin 14 in FIG. 6 and the cross section in the direction intersecting with the piston pin 14 at 60 ° in FIG. 6 are connected in a mountain shape according to the pent roof shape of the piston 13, and thus are surrounded by intersection points e 1, d 1, d 2, e 2. The area of the white area is the largest in the cross section in the direction of the piston pin 14 in FIG. 7, decreases in the cross section in a direction intersecting with the piston pin 14 in FIG. 6 at 60 °, and is orthogonal to the piston pin 14 in FIG. This is because it further decreases in the cross section.

本実施の形態は、交点e1,d1,d2,e2で囲まれた白抜きの領域の面積が最大になるピストンピン14方向のキャビティ25の断面形状(図7参照)を基準とし、その他の方向の断面形状を拡大する方向(つまり、キャビティ25の深さを増加させる方向)に補正することで、前記交点e1,d1,d2,e2で囲まれた白抜きの領域の面積の差異を補償し、キャビティ25の全ての方向の断面で空気および燃料の混合状態の一層の均一化を図るものである。   This embodiment is based on the cross-sectional shape of the cavity 25 in the direction of the piston pin 14 (see FIG. 7) where the area of the white area surrounded by the intersections e1, d1, d2, and e2 is maximized, and other directions. Is corrected in the direction of expanding the cross-sectional shape (that is, the direction in which the depth of the cavity 25 is increased) to compensate for the difference in the area of the white area surrounded by the intersections e1, d1, d2, and e2. In this way, the air and fuel are mixed more uniformly in the cross section of the cavity 25 in all directions.

図8は、図5のピストンピン14直交方向におけるキャビティ25の断面形状の補正手法を説明するものであり、鎖線の形状は先願発明のものを示し、実線の形状は本実施の形態のものを示している。   FIG. 8 illustrates a method for correcting the cross-sectional shape of the cavity 25 in the direction orthogonal to the piston pin 14 of FIG. 5, the shape of the chain line indicates that of the prior invention, and the shape of the solid line indicates that of the present embodiment. Is shown.

本実施の形態によるキャビティ25の断面形状の補正は、交点b1および交点c1の位置を、それぞれ交点b1′および交点c1′となるように下方に移動させることで、網かけ部分の面積を増加させることにより行われる。   The correction of the cross-sectional shape of the cavity 25 according to the present embodiment increases the area of the shaded portion by moving the positions of the intersection b1 and the intersection c1 downward so as to become the intersection b1 ′ and the intersection c1 ′, respectively. Is done.

先ずキャビティ底面基本線L−bc1と、直線e1d1の下方への延長線との交点をf1として決定する。続いて交点f1を通るキャビティ底面基本線L−bc1を、交点f1を中心として所定角度βだけ下方に回転させ、新たなキャビティ底面基本線L−bc1′を設定する。続いて燃料噴射点Oinjを中心とする半径Rbの円弧と新たなキャビティ底面基本線L−bc1′との交点を前記b1′として決定し、燃料噴射点Oinjを中心とする半径Rcの円弧と新たなキャビティ底面基本線L−bc1′との交点を前記c1′として決定する。   First, the intersection point between the cavity bottom surface basic line L-bc1 and the line extending downward from the straight line e1d1 is determined as f1. Subsequently, the cavity bottom surface basic line L-bc1 passing through the intersection point f1 is rotated downward by a predetermined angle β around the intersection point f1 to set a new cavity bottom surface basic line L-bc1 ′. Subsequently, an intersection point between the arc having the radius Rb centered on the fuel injection point Oinj and the new cavity bottom basic line L-bc1 ′ is determined as the b1 ′, and the arc having the radius Rc centered on the fuel injection point Oinj is newly determined. The intersection point with the cavity bottom surface basic line L-bc1 'is determined as c1'.

しかして、補正後のキャビティ25の断面形状では、キャビティ25の周壁部25aは直線a1b1′の上にあり、キャビティ25の底壁部25cは直線c1′d1に一致し、キャビティ25の曲壁部25bは直線a1b1′および直線c1′d1を滑らかに接続している。   Thus, in the cross-sectional shape of the cavity 25 after the correction, the peripheral wall portion 25a of the cavity 25 is on the straight line a1b1 ′, the bottom wall portion 25c of the cavity 25 coincides with the straight line c1′d1, and the curved wall portion of the cavity 25 is obtained. 25b smoothly connects the straight line a1b1 'and the straight line c1'd1.

尚、キャビティ底面基本線L−bc1とピストン中心軸Lpとの交点をfとし、この交点fを中心としてキャビティ底面基本線L−bc1を所定角度βだけ下方に回転させることで、新たなキャビティ底面基本線L−bc1′を設定しても良い。   An intersection between the cavity bottom surface basic line L-bc1 and the piston center axis Lp is defined as f, and the cavity bottom surface basic line L-bc1 is rotated downward by a predetermined angle β about the intersection point f to obtain a new cavity bottom surface. The basic line L-bc1 ′ may be set.

このように、キャビティ25の内壁面における経路AnCnのうち、経路AnCnの最下部から第3特定点Cnまでの区間は第2燃料噴射軸Li2と近接するが、その区間の形状を変化させることでキャビティ25の内壁面への燃料の付着を抑制して燃焼悪化を防止することができる。   Thus, of the path AnCn on the inner wall surface of the cavity 25, the section from the lowest part of the path AnCn to the third specific point Cn is close to the second fuel injection axis Li2, but by changing the shape of the section Combustion deterioration can be prevented by suppressing the adhesion of fuel to the inner wall surface of the cavity 25.

本実施の形態では、正味平均有効圧力NMEPが、煤が発生しない状態で、先願発明に対して2%程度向上した。   In the present embodiment, the net average effective pressure NMEP is improved by about 2% with respect to the prior application invention in a state where no soot is generated.

図9は、図6のピストンピン14に対して60°で交差する方向におけるキャビティ25の断面形状の補正手法を説明するものであり、鎖線の形状は先願発明のものを示し、実線の形状は本実施の形態のものを示している。   FIG. 9 illustrates a method for correcting the cross-sectional shape of the cavity 25 in the direction intersecting with the piston pin 14 of FIG. 6 at 60 °. The shape of the chain line indicates that of the prior invention, and the shape of the solid line. Indicates the present embodiment.

図7(ピストンピン14方向)および図5(ピストンピン14直交方向)における交点e1,d1,d2,e2で囲まれた白抜きの領域の面積の差異に比べ、図7(ピストンピン14方向)および図6(ピストンピン14に対して60°で交差する方向)の前記面積の差異は小さいため、図9(ピストンピン14に対して60°で交差する方向)におけるキャビティ25の断面形状の拡大量は、図8(ピストンピン14直交方向)におけるキャビティ25の断面形状の拡大量よりも小さなものとなる。   FIG. 7 (in the direction of the piston pin 14) compared to the difference in the area of the white area surrounded by the intersections e1, d1, d2, e2 in FIG. 7 (in the direction of the piston pin 14) and FIG. 5 (in the direction orthogonal to the piston pin 14). 6 and FIG. 6 (direction intersecting with the piston pin 14 at 60 °) are small, the sectional shape of the cavity 25 is enlarged in FIG. 9 (direction intersecting with the piston pin 14 at 60 °). The amount is smaller than the amount of expansion of the cross-sectional shape of the cavity 25 in FIG. 8 (the direction orthogonal to the piston pin 14).

以上、ピストン中心軸Lpの一側のキャビティ25の断面形状の補正について説明したが、ピストン中心軸Lpの他側のキャビティ25の断面形状の補正も全く同様にして行われる。   Although the correction of the cross-sectional shape of the cavity 25 on one side of the piston central axis Lp has been described above, the correction of the cross-sectional shape of the cavity 25 on the other side of the piston central axis Lp is performed in exactly the same manner.

以上のように、本実施の形態によれば、先願発明が有する問題点、つまり燃料噴射点Oinjの近傍の交点e1,d1,d2,e2で囲まれた領域におけるキャビティ25の各断面形状の不一致が補償されるので、キャビティ25の各部における空気および燃料の混合状態を円周方向に一層均一化し、混合気の燃焼状態を改善してエンジン出力の更なる増加および排気有害物質の更なる低減を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the problems of the prior invention, that is, the cross-sectional shapes of the cavities 25 in the region surrounded by the intersections e1, d1, d2, e2 in the vicinity of the fuel injection point Oinj. Since the mismatch is compensated, the air and fuel mixing state in each part of the cavity 25 is made more uniform in the circumferential direction, and the combustion state of the air-fuel mixture is improved to further increase the engine output and further reduce exhaust harmful substances. Can be achieved.

図10は、本実施の形態によるキャビティ25の断面形状の補正を、別の視点で捕らえる説明図である。   FIG. 10 is an explanatory diagram that captures correction of the cross-sectional shape of the cavity 25 according to the present embodiment from another viewpoint.

同図において、キャビティ25の中心を通るピストン中心軸Lpから、6個の半平面X1〜X6が放射状に延びている。隣接する2個の半平面X1〜X6が成す角度(挟み角)は全て60°であり、各半平面X1〜X6の間を2等分する6本の2等分線は、ピストン中心軸Lpの方向に見て第1、第2燃料噴射軸Li1,Li2と重なっている。キャビティ25は6個の半平面X1〜X6によって6個の仮想的なキャビティ区分25A〜25Fに分割されており、本実施の形態によれば、上述したキャビティ25の断面形状の補正により、6個のキャビティ区分25A〜25Fの容積を理論的には同一に設定することが可能である。   In the figure, six half planes X1 to X6 extend radially from a piston central axis Lp passing through the center of the cavity 25. The angles (sandwich angles) formed by two adjacent half-planes X1 to X6 are all 60 °, and the six bisectors that bisect each half-plane X1 to X6 are the piston center axis Lp. , The first and second fuel injection shafts Li1 and Li2 overlap. The cavity 25 is divided into six virtual cavity sections 25A to 25F by six half planes X1 to X6. According to this embodiment, six cavities 25 are corrected by correcting the cross-sectional shape of the cavity 25 described above. It is possible to theoretically set the volumes of the cavity sections 25A to 25F to be the same.

しかしながら、6個のキャビティ区分25A〜25Fの容積を完全に同一に設定する必要はなく、それを略同一に設定するだけでも、特許文献1の発明あるいは先願発明に比べて燃料の混合状態を円周方向により均一化することができる。具体的には、6個のキャビティ区分25A〜25Fの容積のばらつき、つまり最大容積のキャビティ区分と最小容積のキャビティ区分の容積との差分を特許文献1の発明あるいは先願発明に比べて小さくすれば、燃料の混合状態を円周方向により均一化することができる。   However, it is not necessary to set the volumes of the six cavity sections 25A to 25F to be completely the same, and even if they are set to be substantially the same, the mixed state of the fuel can be improved as compared with the invention of Patent Document 1 or the prior invention. It can be made more uniform in the circumferential direction. Specifically, the volume variation of the six cavity sections 25A to 25F, that is, the difference between the maximum volume cavity section and the minimum volume cavity section should be made smaller than that of the invention of Patent Document 1 or the prior application invention. In this case, the mixed state of the fuel can be made uniform in the circumferential direction.

図11は、キャビティ区分の方向(つまり、キャビティ区分の挟み角の2等分線の方向)をピストンピン14の方向を基準(0°)としてピストン中心軸Lpまわりに左右に各60°の範囲で移動させたとき、そのキャビティ区分の容積の変化率を示すものである。破線は従来例に対応し、実線は本実施の形態に対応する。   FIG. 11 shows a range of 60 ° to the left and right around the piston center axis Lp, with the direction of the cavity section (that is, the direction of the bisector of the sandwich angle of the cavity section) as the direction of the piston pin 14 (0 °). It shows the rate of change of the volume of the cavity section when moved by. A broken line corresponds to the conventional example, and a solid line corresponds to the present embodiment.

何れのものも、キャビティ区分の挟み角の2等分線の方向がピストンピン14の方向に対して60°で交差するとき(図10のキャビティ区分25B,25C,25E,25F参照)を基準とし、そのときの変化率を0%としている。破線で示す従来例では、キャビティ区分の挟み角の2等分線の方向がピストンピン14の方向に一致するとき(図10のキャビティ区分25A,25D参照)、変化率は最大になって7%程度であるが、実線で示す実施の形態では、同じ位置で変化率は最大になるが、その値は大幅に減少して僅か0.5%に抑えられている。   In either case, the direction of the bisector of the sandwich angle of the cavity section intersects with the direction of the piston pin 14 at 60 ° (see the cavity sections 25B, 25C, 25E, and 25F in FIG. 10). The rate of change at that time is 0%. In the conventional example indicated by the broken line, when the direction of the bisector of the sandwich angle of the cavity section coincides with the direction of the piston pin 14 (see the cavity sections 25A and 25D in FIG. 10), the rate of change is 7% at the maximum. However, in the embodiment indicated by the solid line, the rate of change is maximized at the same position, but the value is greatly reduced to a value of only 0.5%.

次に、スキッシュ流および逆スキッシュ流の均一化について説明する。   Next, the homogenization of the squish flow and the reverse squish flow will be described.

ピストン13が上死点にあるとき、ピストン13の頂面の頂部13a,13a、傾斜面13b,13b、平坦面13c,13cおよび切欠き部13d,13dとシリンダヘッド16の下面との間に環状のスキッシュエリア26(図8および図9参照)が形成される。ピストン中心軸Lp方向に見たキャビティ25の形状はピストンピン軸線L2方向に長径が一致する楕円形状になる。その理由は、ピストン13の頂面が平坦でなく、ペントルーフ状に形成されているからである(図3参照)。   When the piston 13 is at the top dead center, the top portions 13 a and 13 a of the top surface of the piston 13, the inclined surfaces 13 b and 13 b, the flat surfaces 13 c and 13 c, and the notches 13 d and 13 d are annularly formed between the bottom surface of the cylinder head 16. The squish area 26 (see FIGS. 8 and 9) is formed. The shape of the cavity 25 as viewed in the direction of the piston center axis Lp is an elliptical shape whose major axis coincides with the direction of the piston pin axis L2. The reason is that the top surface of the piston 13 is not flat but formed in a pent roof shape (see FIG. 3).

前記スキッシュエリア26の径方向の幅、つまり傾斜面13b,13b、平坦面13c,13cおよび切欠き部13d,13dの部分での幅は一定ではなく、ピストン13の円周方向に異なっている。その理由は、上述したようにピストン中心軸Lp方向に見たキャビティ25の形状がピストンピン軸線L2方向に長径が一致する楕円形状になるからであり、その結果、ピストンピン軸線L2方向のスキッシュエリア26の幅Wが小さくなってスキッシュ流および逆スキッシュ流が小さくなり、ピストンピン軸線L2に直交する方向のスキッシュエリア26の幅Wが大きくなってスキッシュ流および逆スキッシュ流が大きくなる(図3参照)。   The width in the radial direction of the squish area 26, that is, the widths of the inclined surfaces 13b and 13b, the flat surfaces 13c and 13c, and the notches 13d and 13d are not constant, but differ in the circumferential direction of the piston 13. The reason is that, as described above, the shape of the cavity 25 as viewed in the direction of the piston center axis Lp is an elliptical shape whose major axis coincides with the direction of the piston pin axis L2, and as a result, the squish area in the direction of the piston pin axis L2 The width W of the squish 26 and the squish flow and the reverse squish flow are reduced, and the width W of the squish area 26 in the direction perpendicular to the piston pin axis L2 is increased and the squish flow and the reverse squish flow are increased (see FIG. 3). ).

図7はピストンピン14の方向に沿うピストン13の縦断面である。この断面位置ではピストン13が直線状の頂部13a,13aに沿って切断されており、頂部13a,13aの両端には下向きに傾斜した切欠き部13d,13dが形成されている。切欠き部13d,13dの位置におけるスキッシュエリア26の幅Wはピストン13の円周方向において最小である。   FIG. 7 is a longitudinal section of the piston 13 along the direction of the piston pin 14. In this cross-sectional position, the piston 13 is cut along the linear top portions 13a and 13a, and notches 13d and 13d that are inclined downward are formed at both ends of the top portions 13a and 13a. The width W of the squish area 26 at the positions of the notches 13d and 13d is the smallest in the circumferential direction of the piston 13.

図5はピストンピン14に直交する方向に沿うピストン13の縦断面であり、この断面位置ではピストン13が平坦面13c,13cを含む部分において切断されている。平坦面13c,13cを含む部分におけるスキッシュエリア26の幅Wはピストン13の円周方向において最大であるが、その部分におけるピストン13の頂面に2個の凹部13e,13fが形成される。   FIG. 5 is a longitudinal section of the piston 13 along a direction orthogonal to the piston pin 14, and the piston 13 is cut at a portion including the flat surfaces 13 c and 13 c at this sectional position. The width W of the squish area 26 in the portion including the flat surfaces 13c and 13c is the largest in the circumferential direction of the piston 13, but two concave portions 13e and 13f are formed on the top surface of the piston 13 in that portion.

図3および図4から明らかなように、吸気側の凹部13eは2個の吸気バルブ孔18,18の間に挟まれたピストン13の頂面に形成されており、排気側の凹部13fは2個の排気バルブ孔18,18の間に挟まれたピストン13の頂面に形成されておいる。吸気側の凹部13eの面積(あるいはピストンピン軸線L2方向の幅Ai)は排気側の凹部13fの面積(あるいはピストンピン軸線L2方向の幅Ae)よりも大きいが、吸気側の凹部13eの深さBiは排気側の凹部13fの深さBeよりも小さく設定されており、かつ吸気側の凹部13eの容積Ciよりも排気側の凹部13fの容積Ceの方が大きくなっている。   As apparent from FIGS. 3 and 4, the intake-side recess 13e is formed on the top surface of the piston 13 sandwiched between the two intake valve holes 18, 18, and the exhaust-side recess 13f is 2 It is formed on the top surface of the piston 13 sandwiched between the individual exhaust valve holes 18, 18. The area of the recess 13e on the intake side (or the width Ai in the direction of the piston pin axis L2) is larger than the area of the recess 13f on the exhaust side (or the width Ae in the direction of the piston pin axis L2), but the depth of the recess 13e on the intake side Bi is set smaller than the depth Be of the recess 13f on the exhaust side, and the volume Ce of the recess 13f on the exhaust side is larger than the volume Ci of the recess 13e on the intake side.

この実施の形態では、吸気側の凹部13eの幅Aiを基準にすると、排気側の凹部13fの幅Aeは、Ae=0.67Aiとなり、吸気側の凹部13eの深さBiを基準にすると、排気側の凹部13fの深さBeは、Be=1.86Biとなり、吸気側の凹部13eの容積Ciを基準にすると、排気側の凹部13fの容積Ceは、Ce=1.21Ciとなる。   In this embodiment, when the width Ai of the recess 13e on the intake side is used as a reference, the width Ae of the recess 13f on the exhaust side is Ae = 0.67Ai, and the depth Bi of the recess 13e on the intake side is used as a reference. The depth Be of the exhaust-side recess 13f is Be = 1.86Bi, and the volume Ce of the exhaust-side recess 13f is Ce = 1.21Ci based on the volume Ci of the intake-side recess 13e.

図9から明らかなように、吸気バルブ孔17の弁座に着座した吸気バルブ21の傘部21aの下面は、ピストン13の頂面との干渉を回避すべくシリンダヘッド16の下面よりも上方に沈み込んでおり、排気バルブ孔18の弁座に着座した排気バルブ22の傘部22aの下面は、ピストン13の頂面との干渉を回避すべくシリンダヘッド16の下面よりも上方に沈み込んでいる。2個の吸気バルブ孔17,17と吸気側の凹部13eとは、ピストン中心軸Lp方向に見てオーバーラップしておらず、かつ2個の排気バルブ孔18,18と排気側の凹部13fとは、ピストン中心軸Lp方向に見てオーバーラップしていない。よって、仮にオーバーラップさせた場合に発生する、吸気バルブ21,21の傘部21a,21aの下面と吸気側の凹部13eの上面との間のスキッシュクリアランスhの急増を防止し、かつ排気バルブ22,22の傘部22a,22aの下面と排気側の凹部13fの上面との間のスキッシュクリアランスhの急増を防止することができる。   As is clear from FIG. 9, the lower surface of the umbrella portion 21 a of the intake valve 21 seated on the valve seat of the intake valve hole 17 is above the lower surface of the cylinder head 16 to avoid interference with the top surface of the piston 13. The lower surface of the umbrella portion 22a of the exhaust valve 22 seated on the valve seat of the exhaust valve hole 18 sinks above the lower surface of the cylinder head 16 so as to avoid interference with the top surface of the piston 13. Yes. The two intake valve holes 17 and 17 and the intake-side recess 13e do not overlap when viewed in the piston central axis Lp direction, and the two exhaust valve holes 18 and 18 and the exhaust-side recess 13f Does not overlap when viewed in the direction of the piston center axis Lp. Therefore, a sudden increase in the squish clearance h between the lower surfaces of the umbrella portions 21a and 21a of the intake valves 21 and 21 and the upper surface of the recess 13e on the intake side, which occurs when they are overlapped, is prevented, and the exhaust valve 22 , 22 can be prevented from increasing rapidly between the lower surfaces of the umbrella portions 22a, 22a and the upper surface of the exhaust-side recess 13f.

吸気バルブ21の傘部21aの沈み込み量Diは吸気側の凹部13eの深さBi(図4参照)に略一致しており、これにより図3の領域aで吸気バルブ21の傘部21aの下面のスキッシュクリアランスhと、吸気側の凹部13eの上面のスキッシュクリアランスhとが急変するのが防止される。また排気バルブ22の沈み込み量Deは排気側の凹部13fの深さBe(図4参照)に略一致しており、これにより図4の領域bで排気バルブ22の傘部22aの下面のスキッシュクリアランスhと、排気側の凹部13fの上面のスキッシュクリアランスhとが急変するのが防止される。   The sinking amount Di of the umbrella portion 21a of the intake valve 21 is substantially equal to the depth Bi (see FIG. 4) of the recess 13e on the intake side, whereby the umbrella portion 21a of the intake valve 21 in the region a of FIG. The squish clearance h on the lower surface and the squish clearance h on the upper surface of the recess 13e on the intake side are prevented from changing suddenly. Further, the sinking amount De of the exhaust valve 22 substantially coincides with the depth Be (see FIG. 4) of the recess 13f on the exhaust side, whereby the squish on the lower surface of the umbrella portion 22a of the exhaust valve 22 in the region b of FIG. It is prevented that the clearance h and the squish clearance h on the upper surface of the exhaust-side recess 13f are suddenly changed.

以上のように、スキッシュエリア26の幅Wが大きくなるピストンピン軸線L2に対して直交する方向に凹部13e,13fを形成したので、スキッシュエリア26の幅Wが大きいことで強くなるスキッシュ流あるいは逆スキッシュ流を、凹部13e,13fの容積Ci,Ceにより弱め、ピストン13の円周方向の全域でスキッシュ流あるいは逆スキッシュ流を均一化することができる。特に、凹部13e,13fは第1、第2燃料噴射軸Li1,Li2から外れた位置に形成されているため、フュエルインジェクタ23からキャビティ25内に噴射された燃料が、凹部13e,13fの部分からキャビティ25の外部に吹き零れることが防止される。   As described above, since the recesses 13e and 13f are formed in the direction orthogonal to the piston pin axis L2 in which the width W of the squish area 26 becomes large, the squish flow or the reverse that becomes strong when the width W of the squish area 26 is large. The squish flow can be weakened by the volumes Ci and Ce of the recesses 13e and 13f, and the squish flow or the reverse squish flow can be made uniform throughout the circumferential direction of the piston 13. In particular, since the recesses 13e and 13f are formed at positions away from the first and second fuel injection shafts Li1 and Li2, the fuel injected from the fuel injector 23 into the cavity 25 is discharged from the recesses 13e and 13f. Blowing outside the cavity 25 is prevented.

また吸気バルブ21,21の沈み込み容積Ei(吸気バルブ孔17の面積×吸気バルブ21の沈み込み量)は排気バルブ22,22の沈み込み容積Ee(排気バルブ孔18の面積×排気バルブ22の沈み込み量)よりも大きく、吸気側の凹部13eの容積Ciは排気側の凹部13fの容積Ceよりも小さいので、吸気バルブ21,21の沈み込み容積Eiが大きい分だけ大きく減少した吸気側のスキッシュ流および逆スキッシュ流を、吸気側の凹部13eの容積Ciを小さくしてスキッシュ流および逆スキッシュ流を小さく減少させることで補償し、かつ排気バルブ22,22の沈み込み容積Eeが小さい分だけ小さく減少した排気側のスキッシュ流および逆スキッシュ流を、排気側の凹部13fの容積Ceを大きくしてスキッシュ流および逆スキッシュ流を大きく減少させることで補償し、吸気バルブ21,21および排気バルブ22,22の沈み込み容積Ei,Eeに関わらずにスキッシュ流および逆スキッシュ流の大きさを円周方向に均一化することができる。   Further, the sink volume Ei of the intake valves 21 and 21 (the area of the intake valve hole 17 × the sink amount of the intake valve 21) is the sink volume Ee of the exhaust valves 22 and 22 (the area of the exhaust valve hole 18 × the exhaust valve 22). Since the volume Ci of the intake-side recess 13e is smaller than the volume Ce of the exhaust-side recess 13f, the intake-side recess 21e is greatly reduced by the larger sink volume Ei. The squish flow and the reverse squish flow are compensated by reducing the volume Ci of the recess 13e on the intake side to reduce the squish flow and the reverse squish flow, and the subsidence volume Ee of the exhaust valves 22 and 22 is small. The exhaust side squish flow and the reverse squish flow are reduced and the volume Ce of the recess 13f on the exhaust side is increased to reverse the squish flow and reverse Compensating by greatly reducing the squish flow, the sizes of the squish flow and the reverse squish flow are made uniform in the circumferential direction regardless of the subduction volumes Ei, Ee of the intake valves 21, 21 and the exhaust valves 22, 22. be able to.

図12は、ピストン中心軸Lpを中心とする挟み角が10°の領域毎のスキッシュ容積の変化を示すもので、ピストン13の頂面に凹部13e,13fを形成した本実施の形態のものが、従来例に比べてスキッシュ容積の円周方向の変化が小さくなっていることが分かる。   FIG. 12 shows changes in the squish volume for each region having a sandwich angle of 10 ° centered on the piston center axis Lp. The embodiment in which the recesses 13e and 13f are formed on the top surface of the piston 13 is shown in FIG. It can be seen that the change in the circumferential direction of the squish volume is smaller than in the conventional example.

また本願発明を別の観点から捕らえると、以下のように表現することができる。   Moreover, when this invention is caught from another viewpoint, it can be expressed as follows.

キャビティ25を6個の仮想的なキャビティ区分25A〜25Fに分割する6個の半平面X1〜X6により、スキッシュ容積(スキッシュエリア26の容積)を6個の仮想的なスキッシュ容積区分に区画したとき、各々の仮想的なスキッシュ容積区分が略等しくなるように前記凹部13e,13fを形成することで、スキッシュ流および逆スキッシュ流を円周方向に均一化して混合気の燃焼状態を改善し、出力の向上や排気有害物質の削減に寄与することができる。   When the squish volume (volume of the squish area 26) is divided into six virtual squish volume sections by six half planes X1 to X6 that divide the cavity 25 into six virtual cavity sections 25A to 25F. By forming the recesses 13e and 13f so that the virtual squish volume sections are substantially equal, the squish flow and the reverse squish flow are made uniform in the circumferential direction to improve the combustion state of the air-fuel mixture and output. Can contribute to the improvement of emissions and the reduction of hazardous substances.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。   The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、実施の形態ではピストン13の頂面側に凹部13e,13fを形成しているが、その凹部をシリンダヘッド16の下面側に形成しても良く、ピストン13の頂面側およびシリンダヘッド16の下面側の両方に形成しても良い。   For example, in the embodiment, the recesses 13e and 13f are formed on the top surface side of the piston 13, but the recesses may be formed on the lower surface side of the cylinder head 16, and the top surface side of the piston 13 and the cylinder head 16 may be formed. You may form in both of the lower surface side of.

また実施の形態ではピストン13の頂部13a,13aがピストンピン軸線L2と平行に配置されているが、その頂部13a,13aは必ずしもピストンピン軸線L2と平行である必要はなく、ピストンピン軸線L2およびピストン中心軸Lpを通る平面内に配置されていれば良い。   In the embodiment, the top portions 13a, 13a of the piston 13 are arranged in parallel with the piston pin axis L2, but the top portions 13a, 13a are not necessarily parallel to the piston pin axis L2, and the piston pin axis L2 and What is necessary is just to arrange | position in the plane which passes piston central axis Lp.

また実施の形態では、仮想的なキャビティ区分25A〜25Fの数およびスキッシュ容積区分の数を6個に設定しているが(N=6)、前記キャビティ区分25A〜25Fの数およびスキッシュ容積区分の数は2個以上であれば良い(Nは2以上の自然数)。   In the embodiment, the number of virtual cavity sections 25A to 25F and the number of squish volume sections are set to 6 (N = 6), but the number of cavity sections 25A to 25F and the number of squish volume sections are set. The number may be two or more (N is a natural number of 2 or more).

このとき、キャビティ区分25A〜25Fの数およびスキッシュ容積区分の数と燃料噴射軸の数とは、必ずしも一致させる必要はないが、それを一致させることで、一つのキャビティ区分25A〜25Fおよびスキッシュ容積区分に一つの燃料噴射軸が対応することになり、燃料の混合状態を円周方向により均一化することができる。尚、キャビティ区分25A〜25Fおよびスキッシュ容積区分の挟み角の2等分線を燃料噴射軸に一致させれば、一つのキャビティ区分25A〜25Fおよびスキッシュ容積区分の中心に燃料噴射軸が位置することになり、燃料の混合状態を更に均一化することができる。   At this time, the number of the cavity sections 25A to 25F, the number of the squish volume sections, and the number of the fuel injection shafts are not necessarily matched, but by matching them, one cavity section 25A to 25F and the squish volume One fuel injection shaft corresponds to the section, and the fuel mixing state can be made uniform in the circumferential direction. In addition, if the bisector of the angle between the cavity sections 25A to 25F and the squish volume section coincides with the fuel injection axis, the fuel injection shaft is positioned at the center of one cavity section 25A to 25F and squish volume section. Thus, the fuel mixing state can be made more uniform.

また実施の形態では、仮想的なキャビティ区分25A〜25Fの容積には、上死点にあるピストン13の頂面とシリンダヘッド16の下面とに挟まれた部分の容積を含めず、キャビティ25の開口端縁までの容積(即ち、ピストン頂面基本線L−a1,L−a2より下の容積)としたが、それを含めたものを仮想的なキャビティ区分25A〜25Fの容積として定義しても、同様の作用効果を奏することができる。   In the embodiment, the volume of the virtual cavity sections 25 </ b> A to 25 </ b> F does not include the volume of the portion sandwiched between the top surface of the piston 13 at the top dead center and the bottom surface of the cylinder head 16. The volume up to the opening edge (that is, the volume below the piston top surface basic line L-a1, L-a2) is defined as the volume of the virtual cavity sections 25A to 25F. The same operational effects can be achieved.

また実施の形態ではディーゼルエンジンについて説明したが、本願発明はディーゼルエンジンに限定されず、燃焼室内に燃料を直接噴射する任意の形式のエンジンに対して適用することができる。   Although the diesel engine has been described in the embodiment, the present invention is not limited to the diesel engine, and can be applied to any type of engine that directly injects fuel into the combustion chamber.

ディーゼルエンジンの要部縦断面図Diesel engine longitudinal section 図1の2−2線矢視図2-2 line view of FIG. 図1の3−3線矢視図3-3 line view of FIG. ピストンの上部斜視図Top perspective view of piston 図3の5−5線断面図Sectional view along line 5-5 in FIG. 図3の6−6線断面図6-6 sectional view of FIG. 図3の7−7線断面図Sectional view along line 7-7 in FIG. 補正後のキャビティの断面形状を示す、前記図5に対応する図The figure corresponding to FIG. 5 showing the cross-sectional shape of the cavity after correction 補正後のキャビティの断面形状を示す、前記図6に対応する図The figure corresponding to the above-mentioned Drawing 6 showing the section shape of the cavity after amendment 仮想的なキャビティ区分の説明図Illustration of virtual cavity division キャビティ区分の方向を円周方向に変化させたときの、該キャビティ区分の容積の変化率を示すグラフA graph showing the rate of change in volume of the cavity section when the direction of the cavity section is changed in the circumferential direction スキッシュ容積の円周方向の変化を示すグラフGraph showing change in squish volume in circumferential direction

符号の説明Explanation of symbols

13 ピストン
13a 頂部
13b 傾斜面
13e 凹部
13f 凹部
16 シリンダヘッド
17 吸気バルブ孔
18 排気バルブ孔
21 吸気バルブ
21a 傘部
22 排気バルブ
22a 傘部
25 キャビティ
25A〜25F キャビティ区分
26 スキッシュエリア
Bi 吸気側の凹部の深さ
Be 排気側の凹部の深さ
Ci 吸気側の凹部の容積
Ce 排気側の凹部の容積
Di 吸気バルブの沈み込み量
De 排気バルブの沈み込み量
Ei 吸気バルブの沈み込み容積
Ee 排気バルブの沈み込み容積
L2 ピストンピン軸線
Lp ピストン中心軸
X1〜X6 半平面
13 Piston 13a Top 13b Inclined surface 13e Recess 13f Recess 16 Cylinder head 17 Intake valve hole 18 Exhaust valve hole 21 Intake valve 21a Umbrella part 22 Exhaust valve 22a Umbrella part 25 Cavity 25A-25F Cavity section 26 Squish area Bi Intake side recess Depth Be Exhaust-side recess depth Ci Inlet-side recess volume Ce Exhaust-side recess volume Di Intake valve sink amount De Exhaust valve sink amount Ei Intake valve sink volume Ee Exhaust valve sink Insertion volume L2 Piston pin axis Lp Piston center axis X1 to X6 Half plane

Claims (5)

ピストンピン軸線(L2)と平行な方向に延びる頂部(13a)を挟んで傾斜する二つの傾斜面(13b)を含み、ピストン中心軸(Lp)方向の高さが円周方向に変化するペントルーフ型の頂面を有するピストン(13)と、前記ピストン(13)の頂面に対向するペントルーフ型の下面を有するシリンダヘッド(16)と、前記ピストン(13)の頂面の中央部に凹設されたキャビティ(25)と、上死点にある前記ピストン(13)の前記キャビティ(25)よりも径方向外側部分と前記シリンダヘッド(16)の下面との間にスキッシュ容積を画定する環状のスキッシュエリア(26)とを備えた燃料直噴エンジンにおいて、
ピストンピン軸線(L2)に対して直交する方向の前記スキッシュエリア(26)に臨む前記ピストン(13)の頂面および前記シリンダヘッド(16)の下面の少なくとも一方に前記スキッシュ容積を拡大する凹部(13e,13f)を形成することで、ピストンピン軸線(L2)方向のスキッシュ容積とピストンピン軸線(L2)に対して直交する方向のスキッシュ容積とを略等しくしたことを特徴とする燃料直噴エンジン。
A pent roof type that includes two inclined surfaces (13b) that are inclined with a top portion (13a) extending in a direction parallel to the piston pin axis (L2) interposed therebetween, and whose height in the direction of the piston central axis (Lp) changes in the circumferential direction. A piston head (13) having a top surface, a cylinder head (16) having a pent roof type lower surface facing the top surface of the piston (13), and a concave portion at the center of the top surface of the piston (13). An annular squish defining a squish volume between the cavity (25) and a radially outer portion of the piston (13) at top dead center than the cavity (25) and the lower surface of the cylinder head (16) In a direct fuel injection engine comprising an area (26),
A recess for expanding the squish volume on at least one of the top surface of the piston (13) and the bottom surface of the cylinder head (16) facing the squish area (26) in a direction perpendicular to the piston pin axis (L2). 13e, 13f), and the squish volume in the direction perpendicular to the piston pin axis (L2) and the squish volume in the direction perpendicular to the piston pin axis (L2) are made substantially equal. .
前記ピストン(13)の二つの傾斜面(13b)の一方に対向する吸気バルブ孔(17)と、前記二つの傾斜面(13b)の他方に対向する前記吸気バルブ孔(17)よりも小径の排気バルブ孔(18)と、前記吸気バルブ孔(17)を開閉するとともに、閉弁状態で傘部(21a)の下面が前記シリンダヘッド(16)の下面に対して上方に沈み込む吸気バルブ(21)と、前記排気バルブ孔(18)を開閉するとともに、閉弁状態で傘部(22a)の下面が前記シリンダヘッド(16)の下面に対して上方に沈み込む排気バルブ(22)とを備え、
前記吸気バルブ(21)の沈み込み容積(Ei)は前記排気バルブ(18)の沈み込み容積(Ee)よりも大きく、前記吸気側の凹部(13e)の容積(Ci)は前記排気側の凹部(13f)の容積(Ce)よりも小さいことを特徴とする、請求項1に記載の燃料直噴エンジン。
The intake valve hole (17) facing one of the two inclined surfaces (13b) of the piston (13) and the intake valve hole (17) facing the other of the two inclined surfaces (13b) are smaller in diameter. The intake valve hole (18) and the intake valve hole (17) are opened and closed, and the lower surface of the umbrella portion (21a) sinks upward with respect to the lower surface of the cylinder head (16) in the closed state. 21) and an exhaust valve (22) that opens and closes the exhaust valve hole (18) and in which the lower surface of the umbrella (22a) sinks upward with respect to the lower surface of the cylinder head (16) in the closed state. Prepared,
The sink volume (Ei) of the intake valve (21) is larger than the sink volume (Ee) of the exhaust valve (18), and the volume (Ci) of the recess (13e) on the intake side is the recess on the exhaust side. The direct fuel injection engine according to claim 1, wherein the direct fuel injection engine is smaller than a volume (Ce) of (13f).
前記吸気バルブ孔(17)および前記排気バルブ孔(18)は各々2個ずつ形成され、ピストン中心軸(Lp)方向に見て、前記吸気側の凹部(13e)は前記2個の吸気バルブ孔(17)の間に該吸気バルブ孔(17)と重ならないように形成され、前記排気側の凹部(13f)は前記2個の排気バルブ孔(18)の間に該排気バルブ孔(18)と重ならないように形成されることを特徴とする、請求項2に記載の燃料直噴エンジン。   Two intake valve holes (17) and two exhaust valve holes (18) are formed, and when viewed in the piston central axis (Lp) direction, the recess (13e) on the intake side is the two intake valve holes. The exhaust-side recess (13f) is formed so as not to overlap the intake valve hole (17) during (17), and the exhaust-side recess (13f) is located between the two exhaust valve holes (18). The direct fuel injection engine according to claim 2, wherein the direct fuel injection engine is formed so as not to overlap with the fuel direct injection engine. 前記吸気側の凹部(13e)の深さ(Bi)は前記吸気バルブ(21)の沈み込み量(Di)と略等しく、前記排気側の凹部(13f)の深さ(Be)は前記排気バルブ(22)の沈み込み量(De)と略等しいことを特徴とする、請求項3に記載の燃料直噴エンジン。   The depth (Bi) of the intake side recess (13e) is substantially equal to the sinking amount (Di) of the intake valve (21), and the depth (Be) of the exhaust side recess (13f) is the exhaust valve. The direct fuel injection engine according to claim 3, wherein the direct fuel injection engine is substantially equal to a sinking amount (De) of (22). ピストンピン軸線(L2)と平行な方向に延びる頂部(13a)を挟んで傾斜する二つの傾斜面(13b)を含み、ピストン中心軸(Lp)方向の高さが円周方向に変化するペントルーフ型の頂面を有するピストン(13)と、前記ピストン(13)の頂面に対向するペントルーフ型の下面を有するシリンダヘッド(16)と、前記ピストン(13)の頂面の中央部に凹設されたキャビティ(25)と、上死点にある前記ピストン(13)の前記キャビティ(25)よりも径方向外側部分と前記シリンダヘッド(16)の下面との間にスキッシュ容積を画定する環状のスキッシュエリア(26)とを備えた燃料直噴エンジンにおいて、 Nを2以上の自然数とし、前記キャビティ(25)の内壁面と、ピストン中心軸(Lp)から放射方向に延びて互いに均等な挟み角を有するN個の半平面(X1〜X6)とで、前記スキッシュ容積をN個の仮想的なスキッシュ容積区分に区画したとき、前記各々の仮想的なスキッシュ容積区分が略等しくなるように、ピストンピン軸線(L2)に対して直交する方向を含む前記スキッシュエリア(26)に臨む前記ピストン(13)の頂面および前記シリンダヘッド(16)の下面の少なくとも一方に凹部(13e,13f)を形成することを特徴とする燃料直噴エンジン。   A pent roof type that includes two inclined surfaces (13b) that are inclined with a top portion (13a) extending in a direction parallel to the piston pin axis (L2) interposed therebetween, and whose height in the direction of the piston central axis (Lp) changes in the circumferential direction. A piston head (13) having a top surface, a cylinder head (16) having a pent roof type lower surface facing the top surface of the piston (13), and a concave portion at the center of the top surface of the piston (13). An annular squish defining a squish volume between the cavity (25) and a radially outer portion of the piston (13) at the top dead center than the cavity (25) and the lower surface of the cylinder head (16) In a direct fuel injection engine having an area (26), N is a natural number of 2 or more, and the inside of the cavity (25) The squish volume is divided into N virtual squish volume sections by a wall surface and N half planes (X1 to X6) extending radially from the piston central axis (Lp) and having an equal sandwich angle with each other. The top surface of the piston (13) facing the squish area (26) including a direction orthogonal to the piston pin axis (L2), and so that each of the virtual squish volume sections is substantially equal, A direct fuel injection engine, wherein a recess (13e, 13f) is formed in at least one of the lower surfaces of the cylinder head (16).
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