JP2014132167A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】スワール流の角速度を考慮した燃料噴射を行うことで、燃焼室に燃料を適切に噴射できる内燃機関を提供する。
【解決手段】内燃機関１はスワール流が生成される燃焼室Ｅに燃料を噴射する燃料噴射弁６を備える。燃焼室Ｅのうちスワール流が旋回しながらスワール流の回転方向に沿って順に上方に向かって流通する領域Ｅ８と下方に向かって流通する領域Ｅ２とに燃料を噴射する２つの噴孔６１１Ｈ、６１１Ａ同士の噴孔間隔Ｆ１は基準間隔Ｆｓよりも狭く設定されている。噴孔間隔Ｆ３についても同様である。領域Ｅ２と領域Ｅ４とに燃料を噴射する２つの噴孔６１１Ｂ、６１１Ｃ同士の噴孔間隔Ｆ２は基準間隔Ｆｓよりも広く設定されている。噴孔間隔Ｆ４についても同様である。
【選択図】図１１

Description

本発明は内燃機関に関する。

圧縮着火式内燃機関（例えばディーゼルエンジン）と火花点火式内燃機関（例えばガソリンエンジン）との間で部品の共通化を図ったり、部品の共通性を高めたりすることがある。特許文献１ではシリンダヘッドをガソリン機関用のシリンダヘッドと共通のシリンダヘッドとした直噴式ディーゼル機関が開示されている。

特開平１１−２５７０８９号公報

火花点火式内燃機関と圧縮着火式内燃機関との間でシリンダヘッドの共通化や共通性向上を図るにあたり、各内燃機関はシリンダヘッドの底壁部のうち燃焼室を形成する部分がペントルーフ形状を有する構成とすることができる。この場合に各内燃機関はさらに上記燃焼室に曝されるキャビティが設けられているピストンを備えることができる。かかる各内燃機関では、例えば上記キャビティ内におけるスワール流の回転中心軸線を含む上記燃焼室の断面積が、スワール流の流れに沿った方向において概ね一定になるように上記キャビティの底壁面を設けることができる。

ところが、この場合には上記燃焼室にスワール流を生成するにあたり、上記キャビティの底壁面がスワール流の流れに沿った方向において高さが変化する形状を有することになる。結果、キャビティ内を流通するスワール流が旋回しながら上方に向かって流通したり、下方に向かって流通したりすることになる。そして、このことが燃料噴射時におけるスワール流の角速度に影響を及ぼすことになる。

このため、かかる各内燃機関で燃焼室にスワール流を生成する場合には、スワール流の角速度を考慮した燃料噴射を行うことが望まれる。さもなければ、燃焼室において周方向に沿って隣り合うように噴射される燃料噴霧同士の間隔が不適切になる結果、混合気の燃焼性が低下する虞があるためである。

本発明は上記課題に鑑み、スワール流の角速度を考慮した燃料噴射を行うことで、燃焼室に燃料を適切に噴射できる内燃機関を提供することを目的とする。

本発明はスワール流が生成される燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、前記燃料噴射弁が備える複数の噴孔のうち隣り合う２つの噴孔同士の噴孔間隔であって、前記燃焼室のうちスワール流が旋回しながらスワール流の回転方向に沿って順に上方に向かって流通する領域と下方に向かって流通する領域とに燃料を噴射する２つの噴孔同士の噴孔間隔が基準間隔よりも狭く設定されており、前記燃料噴射弁が備える複数の噴孔のうち隣り合う２つの噴孔同士の噴孔間隔であって、前記燃焼室のうちスワール流が旋回しながらスワール流の回転方向に沿って順に下方に向かって流通する領域と上方に向かって流通する領域とに燃料を噴射する２つの噴孔同士の噴孔間隔が基準間隔よりも広く設定されている内燃機関である。

本発明は前記燃焼室に曝されるキャビティが設けられているピストンを備え、前記キャビティがスワール流の流れに沿った方向において高さが変化する形状を有する底壁面を備えており、前記領域それぞれのうちスワール流が旋回しながら上方に向かって流通する領域が、前記底壁面のうちスワール流の流れに沿った方向において変化する勾配の符号が正となる部分に隣接しており、前記領域それぞれのうちスワール流が旋回しながら下方に向かって流通する領域が、前記底壁面のうち前記勾配の符号が負となる部分に隣接している構成とすることができる。

本発明は前記燃焼室に曝されるキャビティが設けられているピストンを備え、前記キャビティがスワール流の流れに沿った方向において前記燃焼室の断面積を変化させる形状を有する底壁面を備えており、前記断面積が前記ピストンの位置を固定した状態において、前記キャビティ内におけるスワール流の回転中心軸線を含む前記燃焼室の断面のうち当該回転中心軸線から径方向に沿っていずれか一方の側に位置する部分の面積であり、前記領域それぞれのうちスワール流が旋回しながら上方に向かって流通する領域が、前記断面積がスワール流の回転方向に沿って増大する領域であり、前記領域それぞれのうちスワール流が旋回しながら下方に向かって流通する領域が、前記断面積がスワール流の回転方向に沿って減少する領域である構成とすることができる。

本発明によれば、スワール流の角速度を考慮した燃料噴射を行うことで、燃焼室に燃料を適切に噴射できる。

内燃機関の概略構成図である。 図１に示すＡ−Ａ断面で内燃機関を見た図である。 噴孔部を示す図である。 ピストンの外観図である。 ピストンの上面図である。 図５に示すＢ−Ｂ断面でピストンを見た図である。 図５に示すＣ−Ｃ断面でピストンを見た図である。 各種パラメータの変化を示す図である。 図８に応じた底壁面の説明図である。 図８、図９に応じた燃焼室の説明図である。 噴孔間隔の説明図である。 燃焼室の断面積の説明図である。

図面を用いて本発明の実施例について説明する。

図１は内燃機関１の概略構成図である。図２は図１に示すＡ−Ａ断面で内燃機関１を見た図である。図１では内燃機関１のうちシリンダブロック２およびシリンダヘッド３を燃焼室Ｅの中心軸線である中心軸線Ｐ１を含む断面で示す。内燃機関１における上下方向については図１に示す通り、中心軸線Ｐ１に沿った方向を上下方向とし、シリンダヘッド３がシリンダブロック２よりも上に位置しているものとする。図１、図２に示す方向Ｘは内燃機関１の吸排気方向を示す。図２に示す方向Ｙは内燃機関１のフロント、リア方向を示す。図１、図２では各構成を簡略化して示している。

内燃機関１は圧縮着火式内燃機関であり、燃焼室Ｅにスワール流が生成される内燃機関となっている。内燃機関１はシリンダブロック２とシリンダヘッド３と吸気弁４と排気弁５と燃料噴射弁６とピストン７とを備えている。シリンダブロック２にはシリンダ２１が形成されている。シリンダ２１は中心軸線Ｐ１を有している。換言すれば、シリンダ２１が中心軸線Ｐ１を決定している。シリンダ２１内にはピストン７が収容されている。シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド３が固定されている。

シリンダヘッド３はシリンダブロック２およびピストン７とともに燃焼室Ｅを形成している。シリンダヘッド３の底壁部のうち燃焼室Ｅを形成する部分である中央部３１はペントルーフ形状を有している。当該ペントルーフ形状は具体的には方向Ｘにおいて中心軸線Ｐ１から排気側にオフセットした位置に頂部を有する構成となっている。中央部３１は方向Ｘにおいて中心軸線Ｐ１に合わせて、或いは中心軸線Ｐ１から吸気側にオフセットした位置に頂部が設けられたペントルーフ形状を有していてもよい。

シリンダヘッド３には吸気ポート３２および排気ポート３３が形成されている。また、吸気弁４および排気弁５が設けられている。吸気ポート３２と排気ポート３３とはともに燃焼室Ｅに開口している。吸気ポート３２は燃焼室Ｅに吸気を導き、排気ポート３３は燃焼室Ｅのガスを排気する。吸気弁４は吸気ポート３２を開閉し、排気弁５は排気ポート３３を開閉する。

吸気ポート３２は具体的には吸気弁４とともに燃焼室Ｅに対して複数（ここでは２つ）設けられている。排気ポート３３も排気弁５とともに燃焼室Ｅに対して複数（ここでは２つ）設けられている。各吸気ポート３２は互いに独立した独立ポートであってもよく、燃焼室Ｅに対して途中で複数に分岐して開口するサイアミーズポートの一部であってもよい。各吸気ポート３２の具体的な形状は互いに異なっていてよい。これらのことは各排気ポート３３についても同様である。

シリンダヘッド３にはさらに燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は燃焼室Ｅに燃料を噴射する。燃料噴射弁６は噴孔部６１を備えている。噴孔部６１は燃焼室Ｅ上部のうち中央の部分に露出している。燃料噴射弁６の方向Ｘに沿った位置は中央部３１が有するペントルーフ形状の頂部に合わせて設定されている。このため、燃料噴射弁６は具体的には方向Ｘにおいて中心軸線Ｐ１から排気側にオフセットした位置に設けられている。

図３は噴孔部６１を示す図である。噴孔部６１には噴孔６１１が設けられている。噴孔部６１は燃料噴射弁６のうち噴孔６１１が設けられている部分であり、中心軸線Ｐ２を有している。噴孔部６１は具体的には燃料噴射弁６が備えるノズルボディの先端部となっている。噴孔６１１は噴孔部６１の周方向に沿って複数（ここでは８つ）設けられている。複数の噴孔６１１の数は偶数とすることができる。

図４はピストン７の外観図である。図５はピストン７の上面図である。図６は図５に示すＢ−Ｂ断面でピストン７を見た図である。図７は図５に示すＣ−Ｃ断面でピストン７を見た図である。図４から図７では前述した内燃機関１における上下方向や方向Ｘや方向Ｙのほか、吸気側、排気側、フロント側およびリア側の表示によって内燃機関１におけるピストン７の向きを示す。以下に示す説明においては、内燃機関１における状態についても考慮しながらピストン７について説明する。このため、以下に示す説明においても必要に応じてこれらの表示に従ってピストン７について説明する。

ピストン７はキャビティ７１を備えている。キャビティ７１はピストン７の頂部に設けられている。このため、キャビティ７１は内燃機関１において燃焼室Ｅに曝される。キャビティ７１の方向Ｘに沿った位置は燃料噴射弁６に合わせて設定されている。このため、キャビティ７１はピストン７の中心軸線である中心軸線Ｐ３から方向Ｘにおいて排気側にオフセットした位置に設けられている。ピストン７は内燃機関１において中心軸線Ｐ３が中心軸線Ｐ１と同一の位置に配置されるように設けられる。同一であることは製造誤差の範囲内で互いに異なる場合を含む。同一であることはさらに本発明の作用効果を奏することが可能な範囲内で異なる場合を含むことができる。これは以下でも同様である。

キャビティ７１は周縁部７１１と底壁面７１２と中間部７１３とを備えている。周縁部７１１は円筒状の形状を有している。周縁部７１１は必ずしも円筒状の形状に限られず、例えば楕円による筒状の形状を有していてもよい。周縁部７１１はキャビティ７１の中心軸線である中心軸線Ｐ４を有している。換言すれば、周縁部７１１が中心軸線Ｐ４を決定している。

中心軸線Ｐ４は中心軸線Ｐ３に沿って延伸している。中心軸線Ｐ４はキャビティ７１内におけるスワール流の回転中心軸線にも相当する。中心軸線Ｐ４は方向Ｘにおいて中心軸線Ｐ３よりも排気側にオフセットした位置に設定されている。中心軸線Ｐ４は具体的には内燃機関１において中心軸線Ｐ２と同一の位置に配置されるよう設定されている。

底壁面７１２は隆起した形状を有している。当該形状は中心軸線Ｐ３に対して非軸対称で、且つ中心軸線Ｐ４に対して軸対称な形状となっている。底壁面７１２は周縁部７１１と中心軸線Ｐ４を共有している。底壁面７１２は必ずしも周縁部７１１と中心軸線Ｐ４を共有していなくてもよい。中間部７１３は周縁部７１１、底壁面７１２間に設けられ、周縁部７１１と底壁面７１２とを接続している。中間部７１３は底壁面７１２に隣接する隣接部Ａを備えている。

底壁面７１２は具体的には中心軸線Ｐ４を含むピストン７の各断面（例えば図６または図７に示す断面）において、中心軸線Ｐ４を間に挟んだ一方の側および他方の側それぞれで、隣接部Ａが設けられている高さから隆起するように設けられている。中心軸線Ｐ４を含むピストン７の各断面において、中心軸線Ｐ４を間に挟んだ隣接部Ａそれぞれの高さは具体的には同一になっている。

当該各断面において、中心軸線Ｐ４を間に挟んだ隣接部Ａそれぞれはさらに具体的にはキャビティ７１の表面のうち最も位置が低い部分となっている。当該各断面のうち図６に示す断面の場合よりも図７に示す断面の場合のほうが、中心軸線Ｐ４を間に挟んだ隣接部Ａそれぞれの高さは高くなっている。中心軸線Ｐ４を含むピストン７の各断面において、中心軸線Ｐ４を間に挟んだ隣接部Ａそれぞれの高さは必ずしも同一でなくてもよい。

次に底壁面７１２についてさらに図８、図９、図１０を用いて説明する。図８は各種パラメータの変化を示す図である。図９は図８に応じた底壁面７１２の説明図である。図１０は図８、図９に応じた燃焼室Ｅの説明図である。

図８では各種パラメータとして高さＨおよび勾配Ｇを示す。高さＨは底壁面７１２の高さであり、具体的には中心軸線Ｐ４に直交し、且つ底壁面７１２よりも下方に位置する仮想平面Ｌ（図６、図７参照）を基準とした高さである。勾配Ｇは底壁面７１２の勾配であり、具体的にはスワール流の流れに沿った方向における底壁面７１２の勾配である。図８に示す横軸は中心軸線Ｐ４を回転中心とした位相（角度位置）を示す。図８では後述する増大部Ｄ１、減少部Ｄ２および中間部Ｄ３と、後述する領域Ｅ１からＥ８とを併せて示す。図９、図１０に示す方向Ｒはスワール流の回転方向を示す。

図８に示す各種パラメータの変化はスワール流の流れに沿った方向における変化となっている。位相Ｍ１は中心軸線Ｐ４を回転中心とした位相におけるフロント側の位相中心を示す。位相Ｍ２は当該位相における排気側の、位相Ｍ３は当該位相におけるリア側の、位相Ｍ４は当該位相における吸気側の位相中心をそれぞれ示す。スワール流の流れに沿った方向における変化とは具体的には次のような変化であることを意味する。すなわち、ここでキャビティ７１内においてスワール流の軌跡は周縁部７１１の形状に応じたものとなる。

このため、スワール流の流れに沿った方向における変化とは、周縁部７１１の輪郭に沿った方向における変化であることを意味する。かかる変化は具体的には中心軸線Ｐ４を回転中心とする位相に応じた変化であって、且つ周縁部７１１の形状に応じたスワール流の仮想軌跡Ｃ（図１０参照）に沿って認められる変化であることを意味する。仮想軌跡Ｃは具体的には周縁部７１１と中心軸線Ｐ４を共有し、且つ中心軸線Ｐ４に沿って見た周縁部７１１の輪郭と相似となるリング状の軌跡となる。

底壁面７１２はスワール流の流れに沿った方向において高さＨが変化する形状を有している。かかる底壁面７１２は具体的には次に示す減少部Ｄ１と増大部Ｄ２と中間部Ｄ３とを有する底壁面となっている。

減少部Ｄ１は方向Ｒに沿って位相Ｍ１から位相Ｍ２に至る区間内と、方向Ｒに沿って位相Ｍ３から位相Ｍ４に至る区間内とに設けられている。減少部Ｄ１１は前者の区間内に設けられた減少部Ｄ１であることを示し、減少部Ｄ１２は後者の区間内に設けられた減少部Ｄ１であることを示す。減少部Ｄ１は方向Ｒに沿って高さＨが減少する部分となっている。

増大部Ｄ２は方向Ｒに沿って位相Ｍ２から位相Ｍ３に至る区間内と、方向Ｒに沿って位相Ｍ４から位相Ｍ１に至る区間内とに設けられている。増大部Ｄ２１は前者の区間内に設けられた増大部Ｄ２であることを示し、増大部Ｄ２２は後者の区間内に設けられた増大部Ｄ２であることを示す。増大部Ｄ２は方向Ｒに沿って高さＨが増大する部分となっている。

中間部Ｄ３は位相Ｍ１、位相Ｍ２、位相Ｍ３および位相Ｍ４それぞれに対応させて設けられている。中間部Ｄ３１は位相Ｍ１に対応させて設けられた中間部Ｄ３であることを示す。中間部Ｄ３２は位相Ｍ２に、中間部Ｄ３３は位相Ｍ３に、中間部Ｄ３４は位相Ｍ４にそれぞれ対応させて設けられた中間部Ｄ３であることを示す。中間部Ｄ３は方向Ｒに沿った方向において減少部Ｄ１と増大部Ｄ２に隣接し、隣接する減少部Ｄ１と増大部Ｄ２を接続している。中間部Ｄ３はスワール流の流れに沿った方向において高さＨが一定となる部分となっている。

中間部Ｄ３は隣接する減少部Ｄ１と増大部Ｄ２との間において高さＨの変化傾向を変化させる変曲部であってもよい。底壁面７１２は中間部Ｄ３を備える代わりに例えば互いに隣接する減少部Ｄ１および増大部Ｄ２によって形成されるエッジ部を有していてもよい。この場合、当該エッジ部の勾配Ｇはゼロとみなすことができる。

底壁面７１２の頂部は平坦になっている。したがって、底壁面７１２は具体的には頂部以外の部分でスワール流の流れに沿った方向において高さＨが変化する形状を有している。中間部７１３の表面も底壁面７１２と同様に減少部Ｄ１、増大部Ｄ２および中間部Ｄ３を備えている。底壁面７１２はさらに中間部７１３の表面を含む部分とすることができる。

燃焼室Ｅは複数の領域である領域Ｅ１から領域Ｅ８を有している。領域Ｅ１から領域Ｅ８はキャビティ７１上に存在している。領域Ｅ１は中間部Ｄ３１に隣接する領域となっている。領域Ｅ２は減少部Ｄ１１に、領域Ｅ３は中間部Ｄ３２に、領域Ｅ４は増大部Ｄ２１に、領域Ｅ５は中間部Ｄ３３に、領域Ｅ６は減少部Ｄ１２に、領域Ｅ７は中間部Ｄ３４に、領域Ｅ８は増大部Ｄ２２にそれぞれ隣接する領域となっている。

領域Ｅ４と領域Ｅ８とは、スワール流が増大部Ｄ２の影響を受けながら流通する結果、スワール流が旋回しながら上方に向かって流通する領域となっている。領域Ｅ４と領域Ｅ８とは、スワール流が旋回しながら上方に向かって流通する結果、スワール流の角速度が燃料噴射によって減速される領域となっている。領域Ｅ４と領域Ｅ８とは、底壁面７１２のうちスワール流の流れに沿った方向において変化する勾配の符号が正となる部分に隣接している。

領域Ｅ２と領域Ｅ６とは、スワール流が減少部Ｄ１の影響を受けながら流通する結果、スワール流が旋回しながら下方に向かって流通する領域となっている。領域Ｅ２と領域Ｅ６とは、スワール流が旋回しながら下方に向かって流通する結果、スワール流の角速度が燃料噴射によって加速される領域となっている。領域Ｅ２と領域Ｅ６とは、底壁面７１２のうちスワール流の流れに沿った方向において変化する勾配の符号が負となる部分に隣接している。

領域Ｅ８および領域Ｅ２と、領域Ｅ４および領域Ｅ６とは、スワール流が旋回しながら方向Ｒに沿って順に上方に向かって流通する領域と下方に向かって流通する領域と構成している。また、領域Ｅ２および領域Ｅ４と、領域Ｅ６および領域Ｅ８とは、スワール流が旋回しながら方向Ｒに沿って順に下方に向かって流通する領域と上方に向かって流通する領域と構成している。

図１１は間隔Ｆの説明図である。図１１では複数の噴孔６１１それぞれをその中心軸線によって示す。複数の噴孔６１１は領域Ｅ２、領域Ｅ４、領域Ｅ６および領域Ｅ８に対応させて設けられている。噴孔６１１Ａと噴孔６１１Ｂとは領域Ｅ２に燃料を噴射する噴孔６１１を示す。噴孔６１１Ｃと噴孔６１１Ｄとは領域Ｅ４に、噴孔６１１Ｅと噴孔６１１Ｆとは領域Ｅ６に、噴孔６１１Ｇと噴孔６１１Ｈとは領域Ｅ８に燃料を噴射する噴孔６１１をそれぞれ示す。

噴孔６１１Ａは噴孔６１１Ｂよりも方向Ｒに沿って手前側に位置する噴孔６１１を示す。噴孔６１１Ｃは噴孔６１１Ｄよりも、噴孔６１１Ｅは噴孔６１１Ｆよりも、噴孔６１１Ｇは噴孔６１１Ｈよりも方向Ｒに沿って手前側に位置する噴孔６１１をそれぞれ示す。

間隔Ｆは複数の噴孔６１１のうち隣り合う２つの噴孔同士の噴孔間隔である。間隔Ｆは具体的には中心軸線Ｐ２を回転中心とした位相の間隔となっている。間隔Ｆ１は噴孔６１１Ｈ、６１１Ａ同士の間隔Ｆを示す。間隔Ｆ２は噴孔６１１Ｂ、６１１Ｃ同士の、間隔Ｆ３は噴孔６１１Ｄ、６１１Ｅ同士の、間隔Ｆ４は噴孔６１１Ｆ、６１１Ｇ同士の間隔Ｆをそれぞれ示す。

基準間隔Ｆｓは燃焼室Ｅにスワール流を生成しない場合の噴孔間隔であり、当該噴孔間隔は具体的には複数の噴孔６１１から噴射される燃料噴霧それぞれをスワール流の流れに沿った方向において均等に配置するように設定される噴孔間隔となっている。このため、基準間隔Ｆｓそれぞれは具体的には互いに等しくなっている。

間隔Ｆそれぞれのうちいずれか２つの間隔に対応する基準間隔Ｆｓ同士（例えば間隔Ｆ１に対応する基準間隔Ｆｓと、間隔Ｆ２に対応する基準間隔Ｆｓ）は互いに異なっていてもよい。基準間隔Ｆｓそれぞれが同じではない場合に、基準間隔Ｆｓそれぞれと間隔Ｆそれぞれとの対応関係は次のようにして把握することができる。

すなわち、この場合には基準間隔Ｆｓを設定するにあたり、中心軸線Ｐ２に沿って見て、位相Ｍ１と位相Ｍ３とを結ぶ直線および中心軸線Ｐ２を含む平面と、位相Ｍ２と位相Ｍ４とを結ぶ直線および中心軸線Ｐ２を含む平面それぞれに対して対称な配置となるように複数の噴孔６１１を配置する。また、この場合に複数の噴孔６１１それぞれの中心軸線の位相を位相Ｍ１、位相Ｍ２、位相Ｍ３および位相Ｍ４以外の位相に設定する。

基準間隔Ｆｓそれぞれが同じではない場合に、基準間隔Ｆｓそれぞれと間隔Ｆそれぞれとの対応関係は、かかる複数の噴孔６１１の配置に応じた基準間隔Ｆｓそれぞれと間隔Ｆそれぞれとを対比することで把握することができる。

噴孔６１１Ｈ、６１１Ａは複数の噴孔６１１のうち隣り合う２つの噴孔であって、領域Ｅ８と領域Ｅ２とに燃料を噴射する２つの噴孔となっている。領域Ｅ８と領域Ｅ２とは前述の通り、スワール流が旋回しながら方向Ｒに沿って順に上方に向かって流通する領域と下方に向かって流通する領域とを構成している。これに対し、間隔Ｆ１は基準間隔Ｆｓよりも狭く設定されている。間隔Ｆ３についても同様である。

噴孔６１１Ｂ、６１１Ｃは複数の噴孔６１１のうち隣り合う２つの噴孔であって、領域Ｅ２と領域Ｅ４とに燃料を噴射する２つの噴孔となっている。領域Ｅ２と領域Ｅ４とは前述の通り、スワール流が旋回しながら方向Ｒに沿って順に下方に向かって流通する領域と上方に向かって流通する領域とを構成している。これに対し、間隔Ｆ２は基準間隔Ｆｓよりも広く設定されている。間隔Ｆ４についても同様である。間隔Ｆそれぞれは勾配Ｇに基づき設定されている。

図１２は燃焼室Ｅの断面積Ｓの説明図である。図１２では図６と同様にピストン７を示す。図１２ではさらに中央部３１および燃料噴射弁６を併せて示す。断面積Ｓはピストン７の位置を固定した状態において、中心軸線Ｐ４を含む燃焼室Ｅの断面のうち中心軸線Ｐ４から径方向に沿っていずれか一方の側に位置する部分の面積である。底壁面７１２はスワール流の流れに沿った方向において高さＨが変化する形状を有することで、具体的にはスワール流の流れに沿った方向において断面積Ｓを概ね一定にする形状を有している。換言すれば、底壁面７１２はスワール流の流れに沿った方向における断面積Ｓの変化を抑制する形状を有している。

次に内燃機関１の主な作用効果について説明する。内燃機関１では間隔Ｆ１および間隔Ｆ３を基準間隔Ｆｓよりも狭く設定している。また、内燃機関１では間隔Ｆ２および間隔Ｆ４を基準間隔Ｆｓよりも広く設定している。このため、内燃機関１は燃料噴射によって加減速されるスワール流が輸送する燃料噴霧の位置を適切な位置に補正できる。すなわち、内燃機関１は燃料噴射時におけるスワール流の角速度を考慮した間隔Ｆそれぞれを設定することで、燃料噴射時におけるスワール流の角速度を考慮した燃料噴射を行うことができる。結果、燃焼室Ｅに燃料を適切に噴射できる。

内燃機関１は具体的にはキャビティ７１が設けられているピストン７を備えるとともに、キャビティ７１が底壁面７１２を備える構成とすることができる。そしてこの場合に、内燃機関１は領域Ｅ４および領域Ｅ８が、底壁面７１２のうちスワール流の流れに沿った方向において変化する勾配の符号が正となる部分に隣接し、領域Ｅ２および領域Ｅ６が、底壁面７１２のうちスワール流の流れに沿った方向において変化する勾配の符号が負となる部分に隣接する構成とすることができる。

底壁面７１２はスワール流の流れに沿った方向において燃焼室Ｅの断面積Ｓを変化させる形状を有していてよい。この場合には、断面積Ｓが方向Ｒに沿って増大するように増大部Ｄ２を設けることができる。またこの場合には、断面積Ｓが方向Ｒに沿って減少するように減少部Ｄ１を設けることができる。

したがって、内燃機関１は増大部Ｄ２に対応する領域Ｅ４および領域Ｅ８が、断面積Ｓが方向Ｒに沿って増大する領域であり、減少部Ｄ１に対応する領域Ｅ２および領域Ｅ６が、断面積Ｓが方向Ｒに沿って減少する領域である構成とすることもできる。また、間隔Ｆそれぞれは具体的には勾配Ｇおよび断面積Ｓのうち少なくともいずれかに基づき設定することができる。なお、スワール流の角速度は断面積Ｓに応じて次のように変化する。すなわち、スワール流の角速度は断面積Ｓが相対的に小さい位相では断面積Ｓが相対的に大きい位相よりも速くなるように変化する。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

内燃機関 １
燃料噴射弁 ６
噴孔部 ６１
ピストン ７
キャビティ ７１
底壁面 ７１２

Claims (3)

1. スワール流が生成される燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、
   前記燃料噴射弁が備える複数の噴孔のうち隣り合う２つの噴孔同士の噴孔間隔であって、前記燃焼室のうちスワール流が旋回しながらスワール流の回転方向に沿って順に上方に向かって流通する領域と下方に向かって流通する領域とに燃料を噴射する２つの噴孔同士の噴孔間隔が基準間隔よりも狭く設定されており、
   前記燃料噴射弁が備える複数の噴孔のうち隣り合う２つの噴孔同士の噴孔間隔であって、前記燃焼室のうちスワール流が旋回しながらスワール流の回転方向に沿って順に下方に向かって流通する領域と上方に向かって流通する領域とに燃料を噴射する２つの噴孔同士の噴孔間隔が基準間隔よりも広く設定されている内燃機関。
2. 請求項１記載の内燃機関であって、
   前記燃焼室に曝されるキャビティが設けられているピストンを備え、
   前記キャビティがスワール流の流れに沿った方向において高さが変化する形状を有する底壁面を備えており、
   前記領域それぞれのうちスワール流が旋回しながら上方に向かって流通する領域が、前記底壁面のうちスワール流の流れに沿った方向において変化する勾配の符号が正となる部分に隣接しており、
   前記領域それぞれのうちスワール流が旋回しながら下方に向かって流通する領域が、前記底壁面のうち前記勾配の符号が負となる部分に隣接している内燃機関。
3. 請求項１記載の内燃機関であって、
   前記燃焼室に曝されるキャビティが設けられているピストンを備え、
   前記キャビティがスワール流の流れに沿った方向において前記燃焼室の断面積を変化させる形状を有する底壁面を備えており、
   前記断面積が前記ピストンの位置を固定した状態において、前記キャビティ内におけるスワール流の回転中心軸線を含む前記燃焼室の断面のうち当該回転中心軸線から径方向に沿っていずれか一方の側に位置する部分の面積であり、
   前記領域それぞれのうちスワール流が旋回しながら上方に向かって流通する領域が、前記断面積がスワール流の回転方向に沿って増大する領域であり、
   前記領域それぞれのうちスワール流が旋回しながら下方に向かって流通する領域が、前記断面積がスワール流の回転方向に沿って減少する領域である内燃機関。
   

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