JP4801826B2 - Direct fuel injection engine - Google Patents

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Description

本発明は、ペントルーフ型ピストンのような頂面の高さが円周方向に変化するピストンと、前記ピストンの中央部に凹設されたキャビティと、前記キャビティ内の円周方向に離間する複数方向を指向する複数の燃料噴射軸に沿って燃料を噴射するフュエルインジェクタとを備える燃料直噴エンジンに関する。   The present invention provides a piston whose top surface varies in the circumferential direction, such as a pent roof type piston, a cavity recessed in the center of the piston, and a plurality of directions spaced in the circumferential direction within the cavity. The present invention relates to a fuel direct injection engine including a fuel injector that injects fuel along a plurality of fuel injection shafts that are directed toward the fuel cell.

ペントルーフ型のピストンを備えたエンジンでは、ピストンが上死点から下降を開始したときにキャビティからピストンの外周部に向かって流れる逆スキッシュ流の大きさが円周方向に不均一になり易いため、逆スキッシュ流の小さい部分で燃料がキャビティの底部に滞留したり、逆スキッシュ流の大きい部分で燃料がキャビティの外部に流出したりし、混合気の燃焼状態が悪化する可能性があった。   In an engine equipped with a pent roof type piston, the magnitude of the reverse squish flow that flows from the cavity toward the outer periphery of the piston when the piston starts to descend from top dead center tends to be uneven in the circumferential direction. There is a possibility that the fuel stays at the bottom of the cavity at a portion where the reverse squish flow is small, or the fuel flows out of the cavity at a portion where the reverse squish flow is large.

この問題を解決するために、逆スキッシュ流が小さい領域ではキャビティの開口端の方向から下向きに測った燃料噴射角を小さくして燃料をキャビティの浅い位置に噴射し、逆スキッシュ流が大きい領域では前記燃料噴射角を大きくして燃料をキャビティの深い位置に噴射することで、逆スキッシュ流の大小に関わらずにキャビティの全域に亘って燃料および空気の混合状態を均一化するものが、下記特許文献1により提案されている。
特開2008−255935号公報
In order to solve this problem, in the region where the reverse squish flow is small, the fuel injection angle measured downward from the direction of the opening end of the cavity is decreased to inject fuel into a shallow position of the cavity, and in the region where the reverse squish flow is large. A fuel and air mixing state is made uniform over the entire cavity regardless of the size of the reverse squish flow by increasing the fuel injection angle and injecting the fuel into a deep position of the cavity. Proposed by reference 1.
JP 2008-255935 A

ところで上記従来のものは、フュエルインジェクタの6本の燃料噴射軸のうちの2本がペントルーフ型のピストンの頂面の頂部(稜線)に沿う方向を指向しているが、ピストンの頂部に沿う方向はスキッシュ流が際立って小さくなる方向であるため、上記燃料噴射角の変更だけでは補償しきれず、ピストンの頂部に沿う方向を指向する燃料噴射軸に沿って噴射された燃料がキャビティ内で上方に巻き上がりにくくなり、前記燃料噴射軸の上方に未利用空気が発生する可能性があった。   By the way, in the above conventional one, two of the six fuel injection shafts of the fuel injector are oriented along the top (ridge line) of the top surface of the pent roof type piston, but the direction along the top of the piston. Is a direction in which the squish flow becomes remarkably small, so it cannot be compensated only by the change in the fuel injection angle, and the fuel injected along the fuel injection axis directed in the direction along the top of the piston moves upward in the cavity. It becomes difficult to wind up, and there is a possibility that unused air is generated above the fuel injection shaft.

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、燃料直噴エンジンにおいて、逆スキッシュ流の大きさが円周方向に不均一であっても、キャビティ内の燃料および空気の混合状態をより一層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 direct fuel injection engine, even if the size of the reverse squish flow is uneven in the circumferential direction, the mixed state of fuel and air in the cavity is further improved. The purpose is to make it uniform.

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、頂面の高さが円周方向に変化するピストンと、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、前記キャビティ内の円周方向に離間する複数方向を指向する複数の燃料噴射軸に沿って燃料を噴射するフュエルインジェクタとを備え、相互に隣接する二つの燃料噴射軸が成す噴射軸間角が、各噴射軸間角間で略均一になるように前記複数の燃料噴射軸の方向が設定された燃料直噴エンジンにおいて、前記ピストンが上死点から下降するときに発生する逆スキッシュ流の大きさが円周方向に変化し、前記複数の燃料噴射軸の方向を、逆スキッシュ流が最小になる方向および最大になる方向を外して設定し、逆スキッシュ流が最小になる方向に対して前記複数の燃料噴射軸が成す角度を第1離間角とし、逆スキッシュ流が最大になる方向に対して前記複数の燃料噴射軸が成す角度を第2離間角としたとき、前記第1、第2離間角のうちの最小の離間角が最大化するように前記複数の燃料噴射軸の方向を設定し、スキッシュエリアが円周方向に変化し、前記スキッシュエリアが最小になる方向と逆スキッシュ流が最小になる方向とが一致し、前記スキッシュエリアが小さい方向を指向する前記燃料噴射軸が前記キャビティの開口端の方向に対して成す燃料噴射角よりも、前記スキッシュエリアが大きい方向を指向する前記燃料噴射軸が前記キャビティの開口端の方向に対して成す燃料噴射角が大きくなるように設定し、前記複数の燃料噴射軸の数nは4の倍数でない偶数あるいは3以上の奇数であり、前記数nが4の倍数でない偶数であるときには、前記最小の離間角が360°÷4nとなるように前記複数の燃料噴射軸の方向を設定し、前記数nが3以上の奇数であるときには、前記最小の離間角が360°÷8nとなるように前記複数の燃料噴射軸の方向を設定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 invention described in claim 1, a piston in which the height of the top surface changes in the circumferential direction, and a cavity recessed in the center of the top surface of the piston, A fuel injector for injecting fuel along a plurality of fuel injection shafts oriented in a plurality of directions spaced apart in the circumferential direction in the cavity, and an angle between the injection shafts formed by two fuel injection shafts adjacent to each other. In the direct fuel injection engine in which the directions of the plurality of fuel injection shafts are set to be substantially uniform between the angles between the injection shafts, the magnitude of the reverse squish flow generated when the piston descends from the top dead center There were changes in the circumferential direction, wherein a direction of the plurality of fuel injection axes, and set off the direction in which the direction and the maximum reverse squish flow is minimized, the plurality with respect to a direction reverse squish flow is minimized Fuel injection shaft When the angle formed is the first separation angle and the angle formed by the plurality of fuel injection shafts with respect to the direction in which the reverse squish flow is maximum is the second separation angle, the minimum of the first and second separation angles The direction of the plurality of fuel injection shafts is set so as to maximize the separation angle, and the squish area changes in the circumferential direction so that the squish area is minimized and the reverse squish flow is minimized. The fuel injection shafts that are oriented in the direction in which the squish area is larger than the fuel injection angle that the fuel injection shafts that coincide and direct in the direction in which the squish area is small with respect to the direction of the opening end of the cavity And the number n of the plurality of fuel injection shafts is an even number not a multiple of 4 or an odd number of 3 or more, and the number n is 4 When the number is an even number that is not a multiple, the direction of the plurality of fuel injection shafts is set so that the minimum separation angle is 360 ° / 4n, and when the number n is an odd number of 3 or more, the minimum separation angle A fuel direct injection engine is proposed in which the directions of the plurality of fuel injection shafts are set so that the angle becomes 360 ° ÷ 8n .

請求項1の構成によれば、キャビティからピストンの外周部に向かって流れる逆スキッシュ流の大きさが円周方向に変化するエンジンにおいて、フュエルインジェクタからキャビティ内に均等な噴射軸間角で燃料を噴射する複数の燃料噴射軸の方向を、逆スキッシュ流が最小になる方向および逆スキッシュ流が最大になる方向から外れるように設定したので、逆スキッシュ流が最小になる方向を指向する燃料噴射軸から噴射された燃料がキャビティの外部に巻き上がり難くなって該燃料噴射軸の上方に未利用空気が発生するのを防止し、キャビティにおける燃料および空気の混合状態が部分的に不均一になるのを防止することができ、かつ逆スキッシュ流が最大になる方向を外して設定したので、逆スキッシュ流が最大になる方向を指向する燃料噴射軸から噴射された燃料がキャビティの外部に強く巻き上げられ、キャビティにおける燃料および空気の混合状態が部分的に不均一になるのを防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, in the engine in which the magnitude of the reverse squish flow that flows from the cavity toward the outer periphery of the piston changes in the circumferential direction, the fuel is injected from the fuel injector into the cavity at a uniform angle between the injection axes. The direction of the plurality of fuel injection shafts to be injected is set so as to deviate from the direction in which the reverse squish flow is minimized and the direction in which the reverse squish flow is maximized. It is difficult for the fuel injected from the outside of the cavity to roll up outside the cavity, and the generation of unused air above the fuel injection shaft is prevented, and the mixed state of fuel and air in the cavity becomes partially uneven. It can be prevented, and since the reverse squish flow is set by removing the direction that maximizes directed to a direction in which the reverse squish flow is maximized Charge fuel injected from the injection shaft is rolled up strongly to the outside of the cavity can be mixed state of the fuel and air in the cavity is prevented from being partially uneven.

また逆スキッシュ流が最小になる方向に対して複数の燃料噴射軸が成す角度を第1離間角とし、逆スキッシュ流が最大になる方向に対して複数の燃料噴射軸が成す角度を第2離間角としたとき、第1、第2離間角のうちの最小の離間角が最大化するように複数の燃料噴射軸の方向を設定したので、燃料噴射軸の方向を逆スキッシュ流が最小になる方向および最大になる方向の何れからもできるだけ遠ざけ、キャビティにおける燃料および空気の混合状態の均一化を図ることができる。The angle formed by the plurality of fuel injection shafts with respect to the direction in which the reverse squish flow is minimized is defined as the first separation angle, and the angle formed by the plurality of fuel injection shafts with respect to the direction in which the reverse squish flow is maximized is defined as the second separation angle. Since the direction of the plurality of fuel injection shafts is set so as to maximize the minimum separation angle between the first and second separation angles, the reverse squish flow is minimized in the direction of the fuel injection shaft. It is possible to make the mixed state of the fuel and air in the cavity uniform by moving as far as possible from both the direction and the maximum direction.

また逆スキッシュ流が小さい方向(即ちスキッシュエリアが小さい方向)で燃料噴射角が小さくなって燃料がキャビティの浅い位置に噴射され、逆スキッシュ流が大きい方向(即ちスキッシュエリアが大きい方向)で燃料噴射角が大きくなって燃料がキャビティの深い位置に噴射されるため、逆スキッシュ流の大小に関わらずにキャビティの全域に亘って燃料および空気の混合状態を均一化することができる。In addition, the fuel injection angle decreases in the direction where the reverse squish flow is small (ie, the direction where the squish area is small) and the fuel is injected into a shallow position of the cavity, and the fuel is injected in the direction where the reverse squish flow is large (ie where the squish area is large) Since the angle is increased and the fuel is injected deep into the cavity, the mixed state of fuel and air can be made uniform over the entire cavity regardless of the magnitude of the reverse squish flow.

特に、複数の燃料噴射軸の数nは4の倍数でない偶数あるいは3以上の奇数であり、前記数nが4の倍数でない偶数であるときには、最小の離間角が360°÷4nとなるように複数の燃料噴射軸の方向を設定し、前記数nが3以上の奇数であるときには、最小の離間角が360°÷8nとなるように複数の燃料噴射軸の方向を設定したので、最小の離間角を簡単に算出することができる。In particular, when the number n of the plurality of fuel injection shafts is an even number that is not a multiple of 4 or an odd number that is 3 or more, and the number n is an even number that is not a multiple of 4, the minimum separation angle is 360 ° / 4n. When the direction of a plurality of fuel injection shafts is set and the number n is an odd number of 3 or more, the direction of the plurality of fuel injection shafts is set so that the minimum separation angle is 360 ° ÷ 8n. The separation angle can be easily calculated.

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9は本発明の第1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はキャビティの第1〜第3燃料噴射断面を示す図、図9は燃料噴射軸の方向を円周方向に変化させたときの、燃料噴射軸の左右各30°の範囲のキャビティ容積の変化率を示すグラフである。   1 to 9 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an essential part of a diesel engine, FIG. 2 is a view taken along line 2-2 in FIG. 1, and 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. 7 is a cross-sectional view taken along line 7-7, FIG. 8 is a view showing first to third fuel injection cross sections of the cavity, and FIG. 9 is a left-right view of the fuel injection shaft when the direction of the fuel injection shaft is changed in the circumferential direction. It is a graph which shows the change rate of the cavity volume of the range of 30 degrees.

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.

図3および図4から明らかなように、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°の燃料噴射軸間隔β(図3参照)で配置された6つの方向に燃料を噴射する。第1〜第6燃料噴射軸Li1〜Li6の方向は、ピストンピン14の方向(ピストン14の頂部13a,13aの方向)にも、ピストンピン14の方向に直交する方向にも一致していない。またピストン中心軸Lpに直交する方向に見て、第1〜第6燃料噴射軸Li1〜Li6は斜め下向きに傾斜しており、その下向きの度合いはピストンピン14の方向に近い燃料噴射軸ほど小さく、ピストンピン14の方向に直交する方向に近い燃料噴射軸ほど大きくなっている。   As apparent from FIGS. 3 and 4, the fuel injector 23 arranged along the piston central axis Lp has a circumferential direction around the fuel injection point Oinj that is a virtual point on the piston central axis Lp. Fuel is injected in six directions arranged at a fuel injection shaft interval β (see FIG. 3). The directions of the first to sixth fuel injection axes Li <b> 1 to Li <b> 6 do not coincide with the direction of the piston pin 14 (the direction of the top portions 13 a and 13 a of the piston 14) nor the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14. Further, the first to sixth fuel injection axes Li1 to Li6 are inclined obliquely downward as viewed in the direction perpendicular to the piston center axis Lp, and the downward degree is smaller as the fuel injection axis is closer to the direction of the piston pin 14. The fuel injection axis that is closer to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 is larger.

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を参照してキャビティ25の断面形状を詳述する。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であり、図7はピストンピン14に沿う方向の断面である。   Next, the cross-sectional shape of the cavity 25 will be described in detail with reference to FIGS. 5 is a cross section in a direction orthogonal to the piston pin 14, FIG. 6 is a cross section in a direction intersecting the piston pin 14 at 60 °, and FIG. 7 is a cross section in a direction along the piston pin 14. .

ここで重要なことは、図5〜図7の断面は、何れも燃料噴射点Oinjを通ってピストン13の頂面(つまり傾斜面13b,13b)に直交する方向の断面であるということである。図5のピストンピン14直角方向の断面と、図7のピストンピン14方向の断面とは、その切断面がピストン13の頂面と直交し、かつピストン中心軸Lpを含んでいる。それに対し、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は、ピストン13の頂面に直交しており、ピストン中心軸Lpを含まない断面となっている。即ち、図3において、5−5線に沿う切断面と7−7線に沿う切断面とは紙面に直交しているが、6−6線に沿う切断面は紙面に直交しておらず、ピストン13の傾斜面13b,13bに直交している。   What is important here is that the cross sections in FIGS. 5 to 7 are cross sections in the direction perpendicular to the top surface (that is, the inclined surfaces 13b and 13b) of the piston 13 through the fuel injection point Oinj. . The cross section in the direction perpendicular to the piston pin 14 in FIG. 5 and the cross section in the direction of the piston pin 14 in FIG. 7 have their cut surfaces orthogonal to the top surface of the piston 13 and include the piston central axis Lp. On the other hand, the cross section in the direction intersecting with the piston pin 14 in FIG. 6 at 60 ° is orthogonal to the top surface of the piston 13 and does not include the piston central axis Lp. That is, in FIG. 3, the cut surface along line 5-5 and the cut surface along line 7-7 are orthogonal to the paper surface, but the cut surface along line 6-6 is not orthogonal to the paper surface, The piston 13 is orthogonal to the inclined surfaces 13b and 13b.

本実施の形態の一つの特徴は、燃料噴射点Oinjを通ってピストン13の頂面に直交する任意の断面において、キャビティ25の形状が略一致していることである。キャビティ25の断面形状は燃料噴射点Oinj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直角方向の断面と、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。しかしながら、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。   One feature of the present embodiment is that the shape of the cavity 25 substantially matches in any cross section that passes through the fuel injection point Oinj and is orthogonal to the top surface of the piston 13. The cross-sectional shape of the cavity 25 is divided into two parts on the left and right with the fuel injection point Oinj in between. The two parts are connected in a straight line in the cross section in the direction of the piston pin 14 in FIG. A cross section in a direction perpendicular to the pin 14 and a cross section in a 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 main portion of the cross-sectional shape of the cavity 25, that is, the shape of the portion shown by shading 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,燃料噴射点Oinjを通ってピストン13の頂面に直交す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 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 that is orthogonal to the top surface of the piston 13 through the fuel injection point Oinj. Thus, the shape of the cavity 25 is set.

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8(A)は、ピストンピン14の方向に最も近い第1、第4燃料噴射軸Li1,Li4を含むキャビティ25の断面(第1燃料噴射断面S1)を示し、図8(B)は、ピストンピン14の方向に2番目に近い第3、第6燃料噴射軸Li3,Li6を含むキャビティ25の断面(第2燃料噴射断面S2)を示し、図8(C)は、ピストンピン14の方向から最も遠い(ピストンピン14の方向に直交する方向に最も近い)第2、第5燃料噴射軸Li2,Li5を含むキャビティ25の断面(第3燃料噴射断面S3)を模式的に示している。   FIG. 8A shows a cross section (first fuel injection cross section S1) of the cavity 25 including the first and fourth fuel injection shafts Li1 and Li4 closest to the direction of the piston pin 14, and FIG. FIG. 8C shows the cross section of the cavity 25 (second fuel injection cross section S2) including the third and sixth fuel injection shafts Li3 and Li6 that are second closest to the direction of the piston pin 14, and FIG. 6 schematically shows a cross section (third fuel injection cross section S3) of the cavity 25 including the second and fifth fuel injection shafts Li2 and Li5 farthest from (closest to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14).

図8(A)の第1燃料噴射断面S1において、第1、第4燃料噴射軸Li1,Li4がキャビティ25の壁面と交差する点を燃料衝突点P1とし、図8(B)の第2燃料噴射断面S2において、第3、第6燃料噴射軸Li3,Li6がキャビティ25の壁面と交差する点を燃料衝突点P2とし、図8(C)の第3燃料噴射断面S3において、第2、第5燃料噴射軸Li2,Li5がキャビティ25の壁面と交差する点を燃料衝突点P3とする。三つの燃料衝突点P1,P2,P3は、網かけした同一形状の第1〜第3燃料噴射断面S1〜S3上の異なる位置に存在している。   In the first fuel injection cross section S1 of FIG. 8A, the point where the first and fourth fuel injection axes Li1 and Li4 intersect the wall surface of the cavity 25 is defined as a fuel collision point P1, and the second fuel of FIG. In the injection section S2, the point where the third and sixth fuel injection axes Li3 and Li6 intersect the wall surface of the cavity 25 is defined as a fuel collision point P2, and in the third fuel injection section S3 in FIG. A point where the five fuel injection axes Li2 and Li5 intersect with the wall surface of the cavity 25 is defined as a fuel collision point P3. The three fuel collision points P1, P2, and P3 are present at different positions on the shaded first to third fuel injection sections S1 to S3 having the same shape.

即ち、第2燃料噴射断面S2において、第1燃料噴射断面S1の燃料衝突点P1に対応する位置はP2′であるが、実際の燃料衝突点P2はP2′よりも低い位置(キャビティ25の深い位置)に存在する。従って、燃料噴射点Oinjとキャビティ25の開口端を規定する第1特定点Anとを結ぶ直線に対して、第1、第4燃料噴射軸Li1,Li4が成す第1燃料噴射角α1に比べて、第3、第6燃料噴射軸Li3,Li6が成す第2燃料噴射角α2は大きくなる。   That is, in the second fuel injection cross section S2, the position corresponding to the fuel collision point P1 in the first fuel injection cross section S1 is P2 ', but the actual fuel collision point P2 is lower than P2' (deep in the cavity 25). Position). Therefore, compared with the first fuel injection angle α1 formed by the first and fourth fuel injection axes Li1 and Li4 with respect to the straight line connecting the fuel injection point Oinj and the first specific point An that defines the opening end of the cavity 25. The second fuel injection angle α2 formed by the third and sixth fuel injection axes Li3 and Li6 increases.

また第3燃料噴射断面S3において、第2燃料噴射断面S2の燃料衝突点P2に対応する位置はP3′であるが、実際の燃料衝突点P3はP3′よりも低い位置(キャビティ25の深い位置)に存在する。従って、燃料噴射点Oinjとキャビティ25の開口端を規定する第1特定点Anとを結ぶ直線に対して、第3、第6燃料噴射軸Li3,Li6が成す第2燃料噴射角α2に比べて、第2、第5燃料噴射軸Li2,Li5が成す第3燃料噴射角α3は大きくなる。   In the third fuel injection section S3, the position corresponding to the fuel collision point P2 in the second fuel injection section S2 is P3 ′, but the actual fuel collision point P3 is lower than P3 ′ (a position where the cavity 25 is deep). ). Therefore, compared to the second fuel injection angle α2 formed by the third and sixth fuel injection axes Li3 and Li6 with respect to the straight line connecting the fuel injection point Oinj and the first specific point An that defines the opening end of the cavity 25. The third fuel injection angle α3 formed by the second and fifth fuel injection axes Li2 and Li5 increases.

換言すると、図8(A)の第1燃料噴射面S1では第1、第4燃料噴射軸Li1,Li4はキャビティ25の浅い位置(開口端に近い位置)を指向し、図8(C)の第3燃料噴射面S3では第2、第5燃料噴射軸Li2,Li5はキャビティ25の深い位置(底壁に近い位置)を指向し、図8(B)の第2燃料噴射面S2では第3、第6燃料噴射軸Li3,Li6はキャビティ25の中程度に深い位置を指向することになる。   In other words, on the first fuel injection surface S1 in FIG. 8A, the first and fourth fuel injection shafts Li1 and Li4 are directed to the shallow position of the cavity 25 (position close to the opening end), and in FIG. In the third fuel injection surface S3, the second and fifth fuel injection shafts Li2 and Li5 are directed to a deep position of the cavity 25 (position close to the bottom wall), and in the second fuel injection surface S2 of FIG. The sixth fuel injection shafts Li3 and Li6 are directed to a middle deep position of the cavity 25.

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。   Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.

本実施の形態によれば、燃料噴射点Oinjを通ってピストン13の頂面に直交す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ことにより、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。   According to the present embodiment, in an arbitrary cross section passing through the fuel injection point Oinj and orthogonal to the top surface of the piston 13, only a part of the vicinity of the fuel injection point Oinj (intersection points e1, d1, d2, e2 are surrounded). The cavity 25 is formed to have the same cross-sectional shape except for the region), so that the air and fuel mixing state in each part of the cavity 25 is made uniform in the circumferential direction, and the combustion state of the mixture is improved. It is possible to increase engine output and reduce exhaust harmful 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.

また燃料噴射点Oinjを通るキャビティ25の断面のうち、燃料および空気の混合に大きな影響を与える断面は、ピストン中心軸Lpを含む断面ではなく、ピストン13の頂面に直交する断面である。なぜならば、キャビティ25内における燃料微粒子の円周方向の拡散はピストン13の頂面に沿う方向に発生し、その拡散方向に直交する断面がピストン13の頂面に直交する断面だからである。本実施の形態では、燃料噴射点Oinjを通ってピストン13の頂面に直交する任意の断面において、キャビティ25の形状を略一致させたことで、キャビティ25の各部における燃料および空気の混合状態をより一層均一化することができる。   Of the cross section of the cavity 25 passing through the fuel injection point Oinj, the cross section that greatly affects the mixing of fuel and air is not a cross section including the piston central axis Lp but a cross section orthogonal to the top surface of the piston 13. This is because the circumferential diffusion of the fuel fine particles in the cavity 25 occurs in the direction along the top surface of the piston 13, and the cross section orthogonal to the diffusion direction is a cross section orthogonal to the top surface of the piston 13. In the present embodiment, the shape of the cavity 25 is substantially matched in an arbitrary cross section passing through the fuel injection point Oinj and orthogonal to the top surface of the piston 13, so that the mixed state of the fuel and air in each part of the cavity 25 is changed. It can be made more uniform.

また交点d1,d2はキャビティ25の底壁部25cと頂部25dとの境界に位置するので、交点d1,d2および交点e1,e2をできるだけピストン中心軸Lpに接近させ、網かけした断面形状が各燃料噴射断面Snにおいて占める比率を高くし、キャビティ25の円周方向の各断面における燃料および空気の混合状態のばらつきを最小限に抑えることができる。   Since the intersection points d1 and d2 are located at the boundary between the bottom wall portion 25c and the top portion 25d of the cavity 25, the intersection points d1 and d2 and the intersection points e1 and e2 are made as close as possible to the piston center axis Lp. The ratio occupied in the fuel injection cross section Sn can be increased, and the variation in the mixed state of the fuel and air in each cross section in the circumferential direction of the cavity 25 can be minimized.

図9は、燃料噴射軸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、前記燃料噴射軸の左右各30°の範囲におけるキャビティ25の容積の変化率を示すものである。実線は燃料噴射点Oinjを通ってピストン13の頂面に直交する任意の断面におけるキャビティ25の断面形状を一致させた本実施の形態に対応し、破線はその構成を備えていない比較例に対応する。同図から明らかなように、従来例では容積の変化率が20%を越えているのに対し、本実施の形態では容積の変化率が10%未満に抑えられていることが分かる。   FIG. 9 shows that when the direction of the fuel injection shaft is moved to the left and right within the range of 60 ° around the piston central axis Lp with the direction of the piston pin 14 as a reference (0 °), each 30 ° left and right of the fuel injection shaft. The rate of change of the volume of the cavity 25 in the range is shown. The solid line corresponds to the present embodiment in which the cross-sectional shape of the cavity 25 in an arbitrary cross section orthogonal to the top surface of the piston 13 passes through the fuel injection point Oinj, and the broken line corresponds to a comparative example that does not have the configuration. To do. As can be seen from the figure, the volume change rate exceeds 20% in the conventional example, whereas the volume change rate is suppressed to less than 10% in the present embodiment.

尚、本願発明では燃料噴射点Oinjを通ってピストン13の頂面に直交する任意の断面においてキャビティ25の形状を略一致させているが、キャビティ25の形状が略一致するとは、上述した容積の変化率が10%未満となるような僅かな形状の変化、例えば燃料噴射断面Snがピストン中心軸Lpを通る場合や、燃料噴射断面Snがピストン13の頂面と直交した状態から僅かに傾く場合を許容するものとして定義される。   In the present invention, the shape of the cavity 25 is substantially the same in an arbitrary cross section that passes through the fuel injection point Oinj and is orthogonal to the top surface of the piston 13. A slight change in shape such that the rate of change is less than 10%, for example, when the fuel injection cross section Sn passes through the piston center axis Lp, or when the fuel injection cross section Sn is slightly inclined from the state perpendicular to the top surface of the piston 13 Is defined as allowing.

ところで、圧縮行程でピストン13が上死点に接近すると、ピストン13のキャビティ25を囲む頂面とシリンダヘッド16の下面との間に形成される環状のスキッシュエリアSA(図5〜図7参照)の容積が減少することで、スキッシュエリアSAからキャビティ25に向かって径方向内向きに流れるスキッシュ流が発生する。またピストン13が上死点から下降を開始するとスキッシュエリアSAの容積が増加することで、キャビティ25からスキッシュエリアSAに向かって径方向外向きに流れる逆スキッシュ流が発生する。ピストン13の円周方向の各位置において、スキッシュ流と逆スキッシュ流とは方向が逆で略同じ大きさになるが、本実施の形態では、ピストン13がペントルーフ状の頂面を備えていることで、スキッシュ流および逆スキッシュ流の大きさは円周方向に不均一になる。   By the way, when the piston 13 approaches the top dead center in the compression stroke, an annular squish area SA formed between the top surface surrounding the cavity 25 of the piston 13 and the lower surface of the cylinder head 16 (see FIGS. 5 to 7). As a result, the squish flow that flows radially inward from the squish area SA toward the cavity 25 is generated. Further, when the piston 13 starts to descend from the top dead center, the volume of the squish area SA increases, and a reverse squish flow that flows radially outward from the cavity 25 toward the squish area SA is generated. At each position in the circumferential direction of the piston 13, the squish flow and the reverse squish flow are in opposite directions and have substantially the same size, but in this embodiment, the piston 13 has a pent roof-like top surface. Thus, the size of the squish flow and the reverse squish flow becomes uneven in the circumferential direction.

逆スキッシュ流の大きさはスキッシュエリアSAの形状に左右され、本実施の形態ではピストンピン14に沿う方向の断面(図7参照)で逆スキッシュ流が最も小さくなり、ピストンピン14に直交する方向の断面(図5参照)で逆スキッシュ流が最も大きくなる。よってピストンピン14の方向に近い第1、第4燃料噴射軸Li1,Li4を含む第1燃料噴射断面S1(図8(A)参照)での逆スキッシュ流は小さく、ピストンピン14の方向に直交する方向に近い第2、第5燃料噴射軸Li2,Li5を含む第3燃料噴射断面S3(図8(C)参照)での逆スキッシュ流は大きく、第3、第6燃料噴射軸Li3,Li6を含む第2燃料噴射断面S2(図8(B)参照)での逆スキッシュ流はその中間の大きさになる。   The size of the reverse squish flow depends on the shape of the squish area SA, and in the present embodiment, the reverse squish flow is the smallest in the cross section in the direction along the piston pin 14 (see FIG. 7), and the direction orthogonal to the piston pin 14 The reverse squish flow becomes the largest in the cross section (see FIG. 5). Therefore, the reverse squish flow in the first fuel injection cross section S1 (see FIG. 8A) including the first and fourth fuel injection shafts Li1 and Li4 close to the direction of the piston pin 14 is small and orthogonal to the direction of the piston pin 14. The reverse squish flow in the third fuel injection cross section S3 (see FIG. 8C) including the second and fifth fuel injection shafts Li2 and Li5 close to the direction of travel is large, and the third and sixth fuel injection shafts Li3 and Li6 The reverse squish flow in the second fuel injection cross section S2 including (see FIG. 8B) has an intermediate size.

その理由は、図3から明らかなように、ピストン中心線Lp方向に見たキャビティ25の形状がピストンピン14の方向に長軸を一致させた楕円形状となるため、ピストンピン14に沿う方向の断面ではスキッシュエリアSAの幅WがW1と小さくなり、ピストンピン14に対して直交する方向の断面ではスキッシュエリアSAの幅WがW2と大きくなるからである。   As apparent from FIG. 3, the reason is that the shape of the cavity 25 seen in the direction of the piston center line Lp is an elliptical shape with the major axis aligned with the direction of the piston pin 14. This is because the width W of the squish area SA is reduced to W1 in the cross section, and the width W of the squish area SA is increased to W2 in the cross section perpendicular to the piston pin 14.

このように、逆スキッシュ流の大きさは基本的にスキッシュエリアSAの径方向の幅Wに依存するが、スキッシュエリアSAの径方向の稜線長さに依存するとも言える。スキッシュエリアSAの径方向の稜線長さとは、断面となって示されるスキッシュエリアSAに沿う屈曲した折れ線の長さであり、その稜線長さが小さいほど逆スキッシュ流が小さくなり、その稜線長さが大きいほど逆スキッシュ流が大きくなる。   Thus, the magnitude of the reverse squish flow basically depends on the radial width W of the squish area SA, but it can also be said that it depends on the radial ridgeline length of the squish area SA. The ridge line length in the radial direction of the squish area SA is the length of a bent broken line along the squish area SA shown as a cross section, and the smaller the ridge line length, the smaller the reverse squish flow, and the ridge line length. The larger the is, the larger the reverse squish flow becomes.

更に、逆スキッシュ流の大きさは、ピストン13の上死点におけるスキッシュエリアSAの厚さであるスキッシュクリアランスCにも依存し、スキッシュクリアランスCが小さいと逆スキッシュ流が大きくなり、スキッシュクリアランスCが大きいと逆スキッシュ流が小さくなる。本実施の形態ではピストンピン14に沿う方向の断面(図7参照)ではスキッシュクリアランスCがC1と大きくなって逆スキッシュ流が小さくなり、ピストンピン14に対して直交する方向の断面(図5参照)ではスキッシュクリアランスCがC2と小さくなって逆スキッシュ流が大きくなる。   Further, the magnitude of the reverse squish flow also depends on the squish clearance C, which is the thickness of the squish area SA at the top dead center of the piston 13. When the squish clearance C is small, the reverse squish flow becomes large and the squish clearance C is If it is large, the reverse squish flow becomes small. In the present embodiment, in the cross section in the direction along the piston pin 14 (see FIG. 7), the squish clearance C becomes larger as C1 and the reverse squish flow becomes small, and the cross section in the direction perpendicular to the piston pin 14 (see FIG. 5). ), The squish clearance C is reduced to C2, and the reverse squish flow is increased.

以上説明したように、スキッシュエリアSAの形状に応じて逆スキッシュ流の大きさが円周方向に不均一になると、フュエルインジェクタ23がキャビティ25の内部に均一に燃料を噴射しても、逆スキッシュ流が大きい部分では燃料がキャビティ25の開口端から吸い出されてしまい、逆に逆スキッシュ流が小さい部分では燃料がキャビティ25の底部に滞留してしまい、せっかく燃料噴射点Oinjを通ってピストン13の頂面に直交する任意の断面においてキャビティ25の断面形状を同一に形成しても、その利点を充分に活かしきれず、混合気の燃焼状態が悪化したり、排気有害物質が増加したり、煤が発生したりする可能性がある。   As described above, if the size of the reverse squish flow becomes non-uniform in the circumferential direction according to the shape of the squish area SA, the reverse squish will be applied even if the fuel injector 23 uniformly injects fuel into the cavity 25. In the portion where the flow is large, the fuel is sucked out from the opening end of the cavity 25, and conversely, in the portion where the reverse squish flow is small, the fuel stays at the bottom of the cavity 25 and passes through the fuel injection point Oinj. Even if the cross-sectional shape of the cavity 25 is the same in any cross section orthogonal to the top surface of the gas, the advantage cannot be fully utilized, the combustion state of the air-fuel mixture deteriorates, the exhaust harmful substances increase, There is a possibility of wrinkles.

しかしながら、本実施の形態によれば、逆スキッシュ流が小さい側の第1、第4燃料噴射軸Li1,Li4を含む第1燃料噴射断面S1を、逆スキッシュ流が最も小さくなるピストンピン14の方向からずらすとともに、その第1燃料噴射断面S1における第1燃料噴射角α1を小さくして燃料をキャビティ25の浅い位置に噴射することで、逆スキッシュ流が小さくても燃料がキャビティ25の底部に滞留するのを抑制し、燃料をキャビティ25の内部で一層均一に拡散させることができる。   However, according to the present embodiment, the direction of the piston pin 14 in which the reverse squish flow becomes the smallest in the first fuel injection cross section S1 including the first and fourth fuel injection shafts Li1 and Li4 on the side where the reverse squish flow is small. The first fuel injection angle α1 in the first fuel injection cross section S1 is decreased and the fuel is injected into a shallow position of the cavity 25, so that the fuel stays at the bottom of the cavity 25 even if the reverse squish flow is small. And the fuel can be more evenly diffused inside the cavity 25.

また逆スキッシュ流が大きい側の第2、第5燃料噴射軸Li2,Li5を含む第3燃料噴射断面S3を、逆スキッシュ流が最も大きくなるピストンピン14の方向に直交する方向からずらすとともに、その第3燃料噴射断面S3における第3燃料噴射角α3を大きくして燃料をキャビティ25の深い位置に噴射することで、逆スキッシュ流が大きくても燃料がキャビティ25から流出するのを抑制し、燃料をキャビティ25の内部で均一に拡散させることができる。   Further, the third fuel injection cross section S3 including the second and fifth fuel injection shafts Li2 and Li5 on the side where the reverse squish flow is large is shifted from the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 where the reverse squish flow is the largest, By increasing the third fuel injection angle α3 in the third fuel injection cross section S3 and injecting the fuel into a deep position of the cavity 25, the fuel is prevented from flowing out of the cavity 25 even if the reverse squish flow is large. Can be uniformly diffused inside the cavity 25.

以上のように、第1、第6燃料噴射軸Li1〜Li6を時計回りに回転角15°だけ回転させ、かつ第1〜第3燃料噴射角α1〜α3を異ならせることで、噴射された燃料がキャビティ25の底部に滞留する傾向と、逆スキッシュ流が燃料をキャビティ25から吸い出す傾向とを相殺させ、キャビティ25内の全域で燃料を均一に拡散させて外部への流出を防止し、混合気の燃焼状態を改善して排気有害物質や煤の発生を抑制することができる。   As described above, the injected fuel is obtained by rotating the first and sixth fuel injection shafts Li1 to Li6 clockwise by a rotation angle of 15 ° and making the first to third fuel injection angles α1 to α3 different. In the bottom of the cavity 25 and the tendency of the reverse squish flow to suck out the fuel from the cavity 25, the fuel is uniformly diffused throughout the cavity 25 to prevent outflow to the outside, and the air-fuel mixture This can improve the combustion state of the exhaust gas and suppress the generation of exhaust harmful substances and soot.

ところで、本実施の形態では、第1〜第6燃料噴射軸Li1〜Li6の方向は、ピストンピン14の方向(逆スキッシュ流が最小になる方向)と、ピストンピン14の方向の直交する方向(逆スキッシュ流が最大になる方向)とに一致せず、かつ最大限に離間する方向に設定される。即ち、図10(B)において、燃料噴射軸の数nがn=6の場合、基準となるピストンピン14の方向の一方に対して第1燃料噴射軸Li1の方向は時計回りに15°ずれるように、6本の第1燃料噴射軸Li1〜Li6が15°回転している。   By the way, in this Embodiment, the direction of the 1st-6th fuel-injection axis | shaft Li1-Li6 is the direction (direction where a reverse squish flow becomes the minimum) of the piston pin 14, and the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 ( In the direction in which the reverse squish flow is maximized) and in a direction away from the maximum. That is, in FIG. 10B, when the number n of fuel injection shafts is n = 6, the direction of the first fuel injection shaft Li1 is shifted by 15 ° clockwise relative to one of the directions of the piston pin 14 serving as a reference. As described above, the six first fuel injection shafts Li1 to Li6 are rotated by 15 °.

その結果、ピストンピン14の方向に対して第1、第4燃料噴射軸Li1,Li4の方向が成す第1離間角γ1はγ1=15°となり、かつピストンピン14の方向に直交する方向に対して第2、第5燃料噴射軸Li2,Li5の方向が成す第2離間角γ2はγ2=15°となり、第1〜第6燃料噴射軸Li1〜Li6の方向を、逆スキッシュ流が最小になるピストンピン14の方向と、逆スキッシュ流が最大になるピストンピン14の方向の直交する方向とに対し、最大限に離間させることができる。   As a result, the first separation angle γ1 formed by the directions of the first and fourth fuel injection axes Li1 and Li4 with respect to the direction of the piston pin 14 is γ1 = 15 °, and with respect to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 The second separation angle γ2 formed by the directions of the second and fifth fuel injection axes Li2 and Li5 is γ2 = 15 °, and the reverse squish flow is minimized in the directions of the first to sixth fuel injection axes Li1 to Li6. The direction of the piston pin 14 and the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 where the reverse squish flow is maximized can be separated to the maximum.

このように、n=6の場合には基準となるピストンピン14の方向の一方に対して第1燃料噴射軸Li1の方向を時計回りに回転角=15°回転させることで、第1〜第6燃料噴射軸Li1〜Li6の方向を、逆スキッシュ流が最小になる方向と、逆スキッシュ流が最大になる方向から最大限に離間させることができるので、逆スキッシュ流が過小であるために燃料がキャビティ25内に保持されて該キャビティ25の上方の未利用空気が増加するのを防止するとともに、逆スキッシュ流が過大であるためにキャビティ25内の方に燃料が上方に巻き上がって外部に流出するのを防止し、キャビティ25内の全域で燃料をより一層均一に拡散させることができる。   Thus, in the case of n = 6, the first fuel injection shaft Li1 is rotated in the clockwise direction by the rotation angle = 15 ° with respect to one of the reference piston pin 14 directions. Since the direction of the six fuel injection shafts Li1 to Li6 can be maximally separated from the direction in which the reverse squish flow becomes the minimum and the direction in which the reverse squish flow becomes the maximum, the reverse squish flow is excessively small. Is retained in the cavity 25 to prevent the amount of unused air above the cavity 25 from increasing, and the reverse squish flow is excessive, so that the fuel is rolled up toward the inside of the cavity 25 to the outside. The fuel can be prevented from flowing out, and the fuel can be diffused more uniformly throughout the cavity 25.

一つの燃料噴射軸の第1離間角γ1を増加させると他の燃料噴射軸の第1離間角γ1が減少し、一つの燃料噴射軸の第2離間角γ2を増加させると他の燃料噴射軸の第2離間角γ2が減少し、一つの燃料噴射軸の第1離間角γ1を増加させると他の燃料噴射軸の第2離間角γ2が減少し、一つの燃料噴射軸の第2離間角γ2を増加させると他の燃料噴射軸の第1離間角γ1が減少することがある。よって、全ての燃料噴射軸の第1、第2離間角γ1,γ2のうちの最小の離間角を最大にするには、つまり、第1〜第6燃料噴射軸Li1〜Li6が逆スキッシュ流が最小になる方向および最大になる方向からできるだけ離れるようにするには、燃料噴射軸の数n=6の場合には第1燃料噴射軸Li1の方向をピストンピン14の方向から時計回りに15°回転させれば良い。   Increasing the first separation angle γ1 of one fuel injection shaft decreases the first separation angle γ1 of the other fuel injection shaft, and increasing the second separation angle γ2 of one fuel injection shaft increases the other fuel injection shaft. When the second separation angle γ2 of the fuel injection shaft decreases and the first separation angle γ1 of one fuel injection shaft increases, the second separation angle γ2 of the other fuel injection shaft decreases, and the second separation angle of one fuel injection shaft Increasing γ2 may decrease the first separation angle γ1 of the other fuel injection shaft. Therefore, in order to maximize the minimum separation angle among the first and second separation angles γ1 and γ2 of all the fuel injection shafts, that is, the first to sixth fuel injection shafts Li1 to Li6 generate a reverse squish flow. In order to be as far as possible from the minimum and maximum directions, when the number of fuel injection shafts n = 6, the direction of the first fuel injection shaft Li1 is 15 ° clockwise from the direction of the piston pin 14. Rotate.

次に、燃料噴射軸の数nと燃料噴射軸の回転角との関係を考察する。   Next, the relationship between the number n of fuel injection shafts and the rotation angle of the fuel injection shaft will be considered.

図10に示すように、燃料噴射軸の数nが4の倍数でない偶数の場合、つまりn=2、n=6、n=10…の場合、回転角は360°/4nで算出される。   As shown in FIG. 10, when the number n of fuel injection axes is an even number that is not a multiple of 4, that is, n = 2, n = 6, n = 10,..., The rotation angle is calculated at 360 ° / 4n.

図10(A)はn=2の場合を示すもので、この場合の回転角=360°/8=45°となる。よって、ピストンピン14の方向に対して第1、第2燃料噴射軸Li1,Li2の方向が成す第1離間角γ1は45°となり、かつピストンピン14の方向に直交する方向に対して第1、第2燃料噴射軸Li1,Li2の方向が成す第2離間角γ2は45°となり、第1、第2燃料噴射軸Li1,Li2の方向を、逆スキッシュ流が最小になるピストンピン14の方向と、逆スキッシュ流が最大になるピストンピン14の方向に直交する方向とに対し、最大限に離間させることができる。   FIG. 10A shows the case of n = 2, and in this case, the rotation angle = 360 ° / 8 = 45 °. Therefore, the first separation angle γ1 formed by the directions of the first and second fuel injection axes Li1 and Li2 with respect to the direction of the piston pin 14 is 45 °, and is the first with respect to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14. The second separation angle γ2 formed by the directions of the second fuel injection axes Li1 and Li2 is 45 °, and the direction of the first and second fuel injection axes Li1 and Li2 is the direction of the piston pin 14 that minimizes the reverse squish flow. And the direction perpendicular to the direction of the piston pin 14 where the reverse squish flow is maximized.

図10(B)はn=6の場合を示すもので、この場合の回転角=360°/24=15°となり、ピストンピン14の方向に対して第1、第4燃料噴射軸Li1,Li4の方向が成す第1離間角γ1は15°となり、かつピストンピン14の方向に直交する方向に対して第2、第5燃料噴射軸Li2,Li5の方向が成す第2離間角γ2は15°となり、第1〜第6燃料噴射軸Li1〜Li6の方向を、逆スキッシュ流が最小になるピストンピン14の方向と、逆スキッシュ流が最大になるピストンピン14の方向に直交する方向とに対し、最大限に離間させることができる。   FIG. 10B shows a case where n = 6. In this case, the rotation angle = 360 ° / 24 = 15 °, and the first and fourth fuel injection shafts Li 1, Li 4 with respect to the direction of the piston pin 14. The first separation angle γ1 formed by the direction of is 15 °, and the second separation angle γ2 formed by the directions of the second and fifth fuel injection axes Li2 and Li5 with respect to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 is 15 °. And the directions of the first to sixth fuel injection axes Li1 to Li6 with respect to the direction of the piston pin 14 that minimizes the reverse squish flow and the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 that maximizes the reverse squish flow Can be separated as much as possible.

図10(C)はn=10の場合を示すもので、この場合の回転角=360°/40=9°となり、ピストンピン14の方向に対して第1、第6燃料噴射軸Li1,Li6の方向が成す第1離間角γ1は9°となり、かつピストンピン14の方向に直交する方向に対して第3、第8燃料噴射軸Li3,Li8の方向が成す第2離間角γ2は9°となり、第1〜第10燃料噴射軸Li1〜Li10の方向を、逆スキッシュ流が最小になるピストンピン14の方向と、逆スキッシュ流が最大になるピストンピン14の方向に直交する方向とに対し、最大限に離間させることができる。   FIG. 10C shows a case where n = 10. In this case, the rotation angle = 360 ° / 40 = 9 °, and the first and sixth fuel injection shafts Li1, Li6 with respect to the direction of the piston pin 14 are shown. The first separation angle γ1 formed by the direction of is 9 °, and the second separation angle γ2 formed by the directions of the third and eighth fuel injection axes Li3 and Li8 with respect to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 is 9 °. And the directions of the first to tenth fuel injection axes Li1 to Li10 with respect to the direction of the piston pin 14 that minimizes the reverse squish flow and the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 that maximizes the reverse squish flow Can be separated as much as possible.

図11に示すように、燃料噴射軸の数nが4の倍数の場合、つまりn=4、n=8、n=12…の場合、回転角は360°/2nで算出される。   As shown in FIG. 11, when the number n of fuel injection shafts is a multiple of 4, that is, when n = 4, n = 8, n = 12,..., The rotation angle is calculated at 360 ° / 2n.

図11(A)はn=4の場合を示すもので、この場合の回転角=360°/8=45°となる。よって、ピストンピン14の方向に対して第1〜第4燃料噴射軸Li1〜Li4の方向が成す第1離間角γ1は45°となり、かつピストンピン14の方向に直交する方向に対して第1〜第4燃料噴射軸Li1〜Li4の方向が成す第2離間角γ2は45°となり、第1〜第4燃料噴射軸Li1〜Li6の方向を、逆スキッシュ流が最小になるピストンピン14の方向と、逆スキッシュ流が最大になるピストンピン14の方向に直交する方向とに対し、最大限に離間させることができる。   FIG. 11A shows a case where n = 4. In this case, the rotation angle = 360 ° / 8 = 45 °. Therefore, the first separation angle γ1 formed by the directions of the first to fourth fuel injection axes Li1 to Li4 with respect to the direction of the piston pin 14 is 45 °, and is the first with respect to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14. The second separation angle γ2 formed by the directions of the fourth fuel injection axes Li1 to Li4 is 45 °, and the direction of the first to fourth fuel injection axes Li1 to Li6 is the direction of the piston pin 14 that minimizes the reverse squish flow. And the direction perpendicular to the direction of the piston pin 14 where the reverse squish flow is maximized.

図11(B)はn=8の場合を示すもので、この場合の回転角=360°/16=22.5°となり、ピストンピン14の方向に対して第1、第4、第5、第8燃料噴射軸Li1,Li4,Li5,Li8の方向が成す第1離間角γ1は22.5°となり、かつピストンピン14の方向に直交する方向に対して第2、第3、第6、第7燃料噴射軸Li2,Li3,Li6,Li7の方向が成す第2離間角γ2は22.5°となり、第1〜第8燃料噴射軸Li1〜Li8の方向を、逆スキッシュ流が最小になるピストンピン14の方向と、逆スキッシュ流が最大になるピストンピン14の方向に直交する方向とに対し、最大限に離間させることができる。   FIG. 11B shows a case where n = 8, and in this case, the rotation angle = 360 ° / 16 = 22.5 °, and the first, fourth, fifth, The first separation angle γ1 formed by the directions of the eighth fuel injection axes Li1, Li4, Li5, and Li8 is 22.5 °, and the second, third, sixth, and second directions are perpendicular to the direction of the piston pin 14. The second separation angle γ2 formed by the directions of the seventh fuel injection axes Li2, Li3, Li6, and Li7 is 22.5 °, and the reverse squish flow is minimized in the directions of the first to eighth fuel injection axes Li1 to Li8. The direction of the piston pin 14 and the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 where the reverse squish flow is maximized can be separated as much as possible.

図11(C)はn=12の場合を示すもので、この場合の回転角=360°/24=15°となり、ピストンピン14の方向に対して第1、第6、第7、第12燃料噴射軸Li1,Li6,Li7,Li12の方向が成す第1離間角γ1は15°となり、かつピストンピン14の方向に直交する方向に対して第3、第4、第9、第10燃料噴射軸Li3,Li4,Li9,Li10の方向が成す第2離間角γ2は15°となり、第1〜第12燃料噴射軸Li1〜Li12の方向を、逆スキッシュ流が最小になるピストンピン14の方向と、逆スキッシュ流が最大になるピストンピン14の方向に直交する方向とに対し、最大限に離間させることができる。   FIG. 11C shows a case where n = 12, and in this case, the rotation angle = 360 ° / 24 = 15 °, and the first, sixth, seventh and twelfth directions with respect to the direction of the piston pin 14. The first separation angle γ1 formed by the directions of the fuel injection axes Li1, Li6, Li7, Li12 is 15 °, and the third, fourth, ninth, and tenth fuel injections with respect to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 The second separation angle γ2 formed by the directions of the axes Li3, Li4, Li9, and Li10 is 15 °, and the directions of the first to twelfth fuel injection axes Li1 to Li12 are the direction of the piston pin 14 that minimizes the reverse squish flow. , It can be separated to the maximum with respect to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 where the reverse squish flow is maximized.

図12に示すように、燃料噴射軸の数nが3以上の奇数の場合、つまりn=3、n=5、n=7、n=9、n=11…の場合、回転角は360°/8nで算出される。尚、n=1の場合(燃料噴射軸が1本の場合)には、キャビティ25内の燃料の拡散が極端に不均一になるために除外される。   As shown in FIG. 12, when the number n of fuel injection shafts is an odd number of 3 or more, that is, when n = 3, n = 5, n = 7, n = 9, n = 11..., The rotation angle is 360 °. It is calculated by / 8n. Note that when n = 1 (when there is one fuel injection shaft), the diffusion of fuel in the cavity 25 becomes extremely non-uniform and is excluded.

図12(A)はn=3の場合を示すもので、この場合の回転角=360°/24=15°となる。よって、ピストンピン14の方向に対して第1燃料噴射軸Li1の方向が成す第1離間角γ1は15°となり、かつピストンピン14の方向に直交する方向に対して第3燃料噴射軸Li3の方向が成す第2離間角γ2は15°となり、第1〜第3燃料噴射軸Li1〜Li3の方向を、逆スキッシュ流が最小になるピストンピン14の方向と、逆スキッシュ流が最大になるピストンピン14の方向に直交する方向とに対し、最大限に離間させることができる。   FIG. 12A shows a case where n = 3. In this case, the rotation angle = 360 ° / 24 = 15 °. Therefore, the first separation angle γ1 formed by the direction of the first fuel injection axis Li1 with respect to the direction of the piston pin 14 is 15 °, and the direction of the third fuel injection axis Li3 with respect to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 The second separation angle γ2 formed by the direction is 15 °, the direction of the first to third fuel injection axes Li1 to Li3 is the direction of the piston pin 14 that minimizes the reverse squish flow, and the piston that maximizes the reverse squish flow. The distance from the direction perpendicular to the direction of the pin 14 can be maximized.

図12(B)はn=5の場合を示すもので、この場合の回転角=360°/40=9°となり、ピストンピン14の方向に対して第1燃料噴射軸Li1の方向が成す第1離間角γ1は9°となり、かつピストンピン14の方向に直交する方向に対して第2燃料噴射軸Li2の方向が成す第2離間角γ2は9°となり、第1〜第5燃料噴射軸Li1〜Li5の方向を、逆スキッシュ流が最小になるピストンピン14の方向と、逆スキッシュ流が最大になるピストンピン14の方向に直交する方向とに対し、最大限に離間させることができる。   FIG. 12B shows a case where n = 5. In this case, the rotation angle = 360 ° / 40 = 9 °, and the direction of the first fuel injection axis Li1 is formed with respect to the direction of the piston pin 14. The first separation angle γ1 is 9 °, and the second separation angle γ2 formed by the direction of the second fuel injection shaft Li2 with respect to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 is 9 °, and the first to fifth fuel injection shafts. The directions of Li1 to Li5 can be maximally separated from the direction of the piston pin 14 in which the reverse squish flow is minimized and the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 in which the reverse squish flow is maximized.

図12(C)はn=7の場合を示すもので、この場合の回転角=360°/56=6.43°となり、ピストンピン14の方向に対して第1燃料噴射軸Li1の方向が成す第1離間角γ1は6.43°となり、かつピストンピン14の方向に直交する方向に対して第6燃料噴射軸Li6の方向が成す第2離間角γ2は6.43°となり、第1〜第7燃料噴射軸Li1〜Li7の方向を、逆スキッシュ流が最小になるピストンピン14の方向と、逆スキッシュ流が最大になるピストンピン14の方向に直交する方向とに対し、最大限に離間させることができる。   FIG. 12C shows a case where n = 7. In this case, the rotation angle = 360 ° / 56 = 6.43 °, and the direction of the first fuel injection axis Li1 is relative to the direction of the piston pin 14. The first separation angle γ1 formed is 6.43 °, and the second separation angle γ2 formed by the direction of the sixth fuel injection axis Li6 with respect to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 is 6.43 °. The direction of the seventh fuel injection shafts Li1 to Li7 is maximized with respect to the direction of the piston pin 14 at which the reverse squish flow is minimized and the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 at which the reverse squish flow is maximized. Can be separated.

図12(D)はn=9の場合を示すもので、この場合の回転角=360°/72=5°となり、ピストンピン14の方向に対して第1燃料噴射軸Li1の方向が成す第1離間角γ1は5°となり、かつピストンピン14の方向に直交する方向に対して第3燃料噴射軸Li3の方向が成す第2離間角γ2は5°となり、第1〜第9燃料噴射軸Li1〜Li9の方向を、逆スキッシュ流が最小になるピストンピン14の方向と、逆スキッシュ流が最大になるピストンピン14の方向に直交する方向とに対し、最大限に離間させることができる。   FIG. 12D shows the case of n = 9. In this case, the rotation angle = 360 ° / 72 = 5 °, and the direction of the first fuel injection axis Li1 is formed with respect to the direction of the piston pin 14. The first separation angle γ1 is 5 °, and the second separation angle γ2 formed by the direction of the third fuel injection shaft Li3 with respect to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 is 5 °, and the first to ninth fuel injection shafts. The directions of Li1 to Li9 can be maximally separated from the direction of the piston pin 14 in which the reverse squish flow is minimized and the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 in which the reverse squish flow is maximized.

図12(E)はn=11の場合を示すもので、この場合の回転角=360°/88=4.09°となり、ピストンピン14の方向に対して第1燃料噴射軸Li1の方向が成す第1離間角γ1は4.09°となり、かつピストンピン14の方向に直交する方向に対して第9燃料噴射軸Li9の方向が成す第2離間角γ2は4.09°となり、第1〜第11燃料噴射軸Li1〜Li11の方向を、逆スキッシュ流が最小になるピストンピン14の方向と、逆スキッシュ流が最大になるピストンピン14の方向に直交する方向とに対し、最大限に離間させることができる。   FIG. 12E shows a case where n = 11. In this case, the rotation angle = 360 ° / 88 = 4.09 °, and the direction of the first fuel injection shaft Li1 is relative to the direction of the piston pin 14. The first separation angle γ1 formed is 4.09 °, and the second separation angle γ2 formed by the direction of the ninth fuel injection axis Li9 with respect to the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 is 4.09 °, The direction of the eleventh fuel injection axes Li1 to Li11 is maximized with respect to the direction of the piston pin 14 at which the reverse squish flow is minimized and the direction orthogonal to the direction of the piston pin 14 at which the reverse squish flow is maximized. Can be separated.

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、実施の形態のキャビティ25は燃料噴射点Oinjを通ってピストン13の頂面に直交する任意の断面において断面形状が同一に形成されているが、本発明は前記断面形状が同一に形成されていないものに対しても適用することができる。   For example, the cavity 25 of the embodiment has the same cross-sectional shape in an arbitrary cross section orthogonal to the top surface of the piston 13 through the fuel injection point Oinj, but the present invention has the same cross-sectional shape. It can also be applied to those that do not.

また実施の形態では燃料直噴ディーゼルエンジンについて説明したが、本発明はディーゼルエンジン以外の燃料直噴エンジンに対して適用することができる。   Moreover, although embodiment demonstrated the fuel direct injection diesel engine, this invention is applicable with respect to fuel direct injection engines other than a diesel engine.

また実施の形態では傘状に配置された複数の燃料噴射軸のうちの隣接する2本の燃料噴射軸の間隔である燃料噴射軸間隔βを、ピストン中心線Lp方向に見たときの角度として定義したが、前記燃料噴射軸間隔βを隣接する2本の燃料噴射軸が実際に成す角度として定義しても良い。   In the embodiment, the fuel injection shaft interval β, which is the interval between two adjacent fuel injection shafts among the plurality of fuel injection shafts arranged in an umbrella shape, is an angle when viewed in the piston center line Lp direction. Although defined, the fuel injection shaft interval β may be defined as an angle actually formed by two adjacent fuel injection shafts.

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. キャビティの第1〜第3燃料噴射断面を示す図The figure which shows the 1st-3rd fuel injection cross section of a cavity. 燃料噴射軸の方向を円周方向に変化させたときの、燃料噴射軸の左右各30°の範囲のキャビティ容積の変化率を示すグラフA graph showing the rate of change of cavity volume in the range of 30 ° to the left and right of the fuel injection shaft when the direction of the fuel injection shaft is changed in the circumferential direction. 燃料噴射軸の数が2の倍数で4の倍数でないときの燃料噴射軸の回転角および第1、第2離間角γ1,γ2を示す図The figure which shows the rotation angle of the fuel injection shaft and the first and second separation angles γ1, γ2 when the number of fuel injection shafts is a multiple of 2 and not a multiple of 4. 燃料噴射軸の数が4の倍数であるときの燃料噴射軸の回転角および第1、第2離間角γ1,γ2を示す図The figure which shows the rotation angle of a fuel-injection axis when the number of fuel-injection axes is a multiple of 4, and 1st, 2nd separation angles (gamma) 1, (gamma) 2. 燃料噴射軸の数が3以上の奇数であるときの燃料噴射軸の回転角および第1、第2離間角γ1,γ2を示す図The figure which shows the rotation angle of the fuel injection shaft when the number of fuel injection shafts is an odd number of 3 or more, and the first and second separation angles γ1, γ2.

13 ピストン
13a 頂部
13b 傾斜面
23 フュエルインジェクタ
25 キャビティ
C スキッシュクリアランス
Li1,Li2… 燃料噴射軸
SA スキッシュエリア
W スキッシュエリアの幅
α 燃料噴射角
β 噴射軸間角
γ1 第1離間角(離間角)
γ2 第2離間角
13 Piston 13a Top 13b Slope 23 Fuel injector 25 Cavity C Squish clearance Li1, Li2 ... Fuel injection axis SA Squish area W Squish area width α Fuel injection angle β Injection axis angle γ1 First separation angle (separation angle)
γ2 Second separation angle

Claims (1)

頂面の高さが円周方向に変化するピストン(13)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、前記キャビティ(25)内の円周方向に離間する複数方向を指向する複数の燃料噴射軸(Li1,Li2…)に沿って燃料を噴射するフュエルインジェクタ(23)とを備え、
相互に隣接する二つの燃料噴射軸(Li1,Li2…)が成す噴射軸間角(β)が、各噴射軸間角(β)間で略均一になるように前記複数の燃料噴射軸(Li1,Li2…)の方向が設定された燃料直噴エンジンにおいて、
前記ピストン(13)が上死点から下降するときに発生する逆スキッシュ流の大きさが円周方向に変化し、前記複数の燃料噴射軸(Li1,Li2…)の方向を、逆スキッシュ流が最小になる方向および最大になる方向を外して設定し
逆スキッシュ流が最小になる方向に対して前記複数の燃料噴射軸(Li1,Li2…)が成す角度を第1離間角(γ1)とし、逆スキッシュ流が最大になる方向に対して前記複数の燃料噴射軸(Li1,Li2…)が成す角度を第2離間角(γ2)としたとき、前記第1、第2離間角(γ1,γ2)のうちの最小の離間角(γ1,γ2)が最大化するように前記複数の燃料噴射軸(Li1,Li2…)の方向を設定し、
スキッシュエリア(SA)が円周方向に変化し、前記スキッシュエリア(SA)が最小になる方向と逆スキッシュ流が最小になる方向とが一致し、
前記スキッシュエリア(SA)が小さい方向を指向する前記燃料噴射軸(Li1,Li2…)が前記キャビティ(25)の開口端の方向に対して成す燃料噴射角(α)よりも、前記スキッシュエリア(SA)が大きい方向を指向する前記燃料噴射軸(Li1,Li2…)が前記キャビティ(25)の開口端の方向に対して成す燃料噴射角(α)が大きくなるように設定し、
前記複数の燃料噴射軸(Li1,Li2…)の数nは4の倍数でない偶数あるいは3以上の奇数であり、前記数nが4の倍数でない偶数であるときには、前記最小の離間角が360°÷4nとなるように前記複数の燃料噴射軸(Li1,Li2…)の方向を設定し、前記数nが3以上の奇数であるときには、前記最小の離間角が360°÷8nとなるように前記複数の燃料噴射軸(Li1,Li2…)の方向を設定したことを特徴とする燃料直噴エンジン。
Piston (13) in which the height of the top surface changes in the circumferential direction, cavity (25) recessed in the center of the top surface of the piston (13), and circumferential direction in the cavity (25) A fuel injector (23) for injecting fuel along a plurality of fuel injection shafts (Li1, Li2...) Directed in a plurality of directions spaced apart from each other.
The plurality of fuel injection shafts (Li1) so that an injection shaft angle (β) formed by two fuel injection shafts (Li1, Li2...) Adjacent to each other is substantially uniform between the injection shaft angles (β). , Li2 ...) in the direct fuel injection engine in which the direction is set,
The magnitude of the reverse squish flow generated when the piston (13) descends from the top dead center changes in the circumferential direction, and the reverse squish flow flows in the direction of the plurality of fuel injection shafts (Li1, Li2,...). set Remove the direction in which the direction and the maximum becomes the minimum,
An angle formed by the plurality of fuel injection shafts (Li1, Li2,...) With respect to the direction in which the reverse squish flow is minimized is defined as a first separation angle (γ1), and the plurality of the plurality of fuel injection shafts (Li1, Li2. When the angle formed by the fuel injection axes (Li1, Li2,...) Is the second separation angle (γ2), the smallest separation angle (γ1, γ2) of the first and second separation angles (γ1, γ2) is Set the direction of the plurality of fuel injection shafts (Li1, Li2...) To maximize,
The squish area (SA) changes in the circumferential direction, and the direction in which the squish area (SA) is minimized coincides with the direction in which the reverse squish flow is minimized.
The fuel injection shaft (Li1, Li2,...) Oriented in the direction in which the squish area (SA) is smaller than the fuel injection angle (α) formed with respect to the direction of the opening end of the cavity (25). SA) is set so that the fuel injection angle (α) formed by the fuel injection shafts (Li1, Li2,...) Oriented in the direction in which SA) is large with respect to the direction of the opening end of the cavity (25) is large;
The number n of the plurality of fuel injection shafts (Li1, Li2,...) Is an even number that is not a multiple of 4 or an odd number that is not less than 3, and when the number n is an even number that is not a multiple of 4, the minimum separation angle is 360 °. The direction of the plurality of fuel injection shafts (Li1, Li2,...) Is set to be ÷ 4n, and when the number n is an odd number of 3 or more, the minimum separation angle is 360 ° ÷ 8n. A direct fuel injection engine characterized in that the directions of the plurality of fuel injection shafts (Li1, Li2,...) Are set .
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