JP6020856B2 - エンジンの燃焼室構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの燃焼室構造に係わり、特に、所定の運転領域において、圧縮行程の後半以降に燃料を噴射して、圧縮上死点後に点火を行うエンジンの燃焼室構造に関する。

一般的には、ガソリン又はガソリンを主成分とする燃料を用いるエンジンでは、点火プラグによって着火する火花点火方式が広く採用されている。一方、最近では、燃費の向上を図る観点などから、エンジンの幾何学的圧縮比として高圧縮比（例えば１７以上）を適用して、ガソリン又はガソリンを主成分とする燃料を用いつつ、所定の運転領域において、圧縮自己着火（具体的にはＨＣＣＩ（Homogeneous-Charge Compression Ignition）と呼ばれる予混合圧縮自己着火）を行う技術が開発されている。

このような圧縮自己着火を行うようにしたエンジンに関する技術が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１には、低負荷領域では圧縮自己着火を行い、高負荷領域では火花点火によって着火するエンジンにおいて、高負荷領域では、ピストンのキャビティ内に燃料を噴射して、この燃料を含む混合気が点火プラグ周りに輸送されたタイミングで点火を実施するようにした技術が開示されている。

特開２０１２−１７２６６２号公報

上記したようなエンジンにおいては、高負荷領域（詳しくは低回転高負荷領域）では、火花点火をきっかけにした正常な燃焼開始時期よりも前に混合気が自着火するプリイグニッションやスモークなどを抑制する観点から、有効圧縮比や燃圧などに応じて、目標噴射開始時期が圧縮行程の後半以降のタイミングに定められ、目標点火時期が圧縮上死点後のタイミングに定められる。この場合、目標噴射開始時期で燃料噴射を開始して、目標点火時期で混合気を確実に着火させるためには、そのような目標噴射開始時期から目標点火時期までの間に燃料が輸送される距離（噴霧輸送距離）が、燃料噴射弁から噴射された燃料を含む混合気が点火プラグに到達するまでに通過する経路の長さ（噴霧輸送経路長）よりも少なくとも長いことが望ましい。つまり、「噴霧輸送距離≧噴霧輸送経路長」といった関係が成立することが望ましい。したがって、このような関係が適切に実現されるように、ピストンのキャビティの形態などを設定すると良いと言える。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ピストンのキャビティの形態などを適切に設定することで、所定の燃料噴射開始時期で噴射された燃料を所定の点火時期で確実に着火させることができ、燃焼安定性を向上させることが可能なエンジンの燃焼室構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、圧縮行程の後半以降に燃料を噴射して、圧縮上死点後に点火を行うエンジンの燃焼室構造であって、下方に凹んだキャビティが上面の中央部に形成されたピストンと、ピストンの上方で、且つピストンの中心軸線上に設けられた燃料噴射弁であって、ピストンのキャビティに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁と、ピストンのキャビティの上方に設けられ、燃料噴射弁に対してピストン径方向に離間された点火プラグと、を有し、燃料噴射弁による燃料噴射開始時期から点火プラグによる点火時期までの間に燃料を含む混合気が輸送される距離である噴霧輸送距離が、燃料噴射弁から噴射された燃料がキャビティを介して点火プラグに到達するまでの経路の長さである噴霧輸送経路長と等しいか又はそれよりも大きくなるように、キャビティ径、キャビティ深さ、及び点火プラグの位置が設定され、ピストンが圧縮上死点に位置するときに、燃焼室側の点火プラグの先端部が、キャビティにより形成される空間に対して上方に離間した位置に配置され、噴霧輸送経路長は、（１）燃料噴射弁が設けられた位置から、燃料噴射弁から所定の噴射角で噴射された燃料がキャビティの表面に衝突する位置までの距離と、（２）燃料がキャビティの表面に衝突する位置からキャビティの外縁部までの距離と、（３）キャビティの外縁部から点火プラグが設けられた位置までの距離と、を加算した長さである、ことを特徴とする。
このように構成された本発明においては、所定の燃料噴射開始時期から所定の点火時期までの間に燃料を含む混合気が輸送される噴霧輸送距離が、燃料噴射弁から噴射された燃料を含む混合気がキャビティを介して点火プラグに到達するまでの噴霧輸送経路長以上となるように、キャビティ径やキャビティ深さや点火プラグの位置を設定するので、所定の燃料噴射開始時期で噴射された燃料を所定の点火時期で確実に着火させることができる。よって、燃焼安定性を確保しつつ、所定の燃料噴射開始時期及び所定の点火時期を適切に実現することが可能となる。
また、適切に規定された噴霧輸送経路長を用いることで、噴霧輸送距離が噴霧輸送経路長以上となるようなキャビティ径やキャビティ深さや点火プラグの位置を、より正確に設定することができる。

好適な例では、噴霧輸送経路長を「Ｌ１」とし、キャビティ径を「Ｒｃ」とし、キャビティ深さを「Ｄｃ」とし、燃料噴射弁と点火プラグとの距離を「Ｒｓ」とし、燃料噴射弁からの燃料の噴射角を「α」とすると、噴霧輸送経路長Ｌ１は、以下の式（１）によって表すことができる。
Ｌ１＝Ｄｃ（１−ｓｉｎα）／ｃｏｓα＋２Ｒｃ−Ｒｓ 式（１）

本発明において、好ましくは、噴霧輸送距離は、燃料噴射弁から噴射させる燃料の燃圧と、事前に定められた、燃料噴射弁による目標燃料噴射開始時期及び点火プラグによる目標点火時期と、に基づいて定められる。
このように構成された本発明によれば、所定の条件を満たすべく設定された目標燃料噴射開始時期及び目標点火時期に基づき規定された噴霧輸送距離を用いることで、そのような所定の条件を適切に満たしつつ、目標燃料噴射開始時期で噴射された燃料を目標点火時期で確実に着火させることが可能となる。

好適な例では、噴霧輸送距離を「Ｌ２」とし、燃料噴射弁から噴射させる燃料の燃圧を「Ｐ」とし、目標燃料噴射開始時期から目標点火時期までの時間を「ｔ」とし、所定の係数を「ｋ」とすると、噴霧輸送距離Ｌ２は、以下の式（２）によって表すことができる。
Ｌ２＝ｋ・Ｐ^0.5・ｔ² 式（２）

本発明のエンジンの燃焼室構造によれば、ピストンのキャビティの形態などを適切に設定することで、所定の燃料噴射開始時期で噴射された燃料を所定の点火時期で確実に着火させることができ、燃焼安定性を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態によるエンジンの燃焼室構造が適用された１つの気筒をシリンダ軸線方向の上方から見た概略平面図である。 本発明の実施形態によるピストンをシリンダ軸線方向の上方から見た平面図である。 図１中のIII−IIIに沿って見た、本発明の実施形態によるピストン及びシリンダヘッドなどの一部分の断面図である。 図３と同様の、本発明の実施形態によるピストン及びシリンダヘッドなどの一部分の断面図であり、本発明の実施形態による噴霧輸送経路長の説明図である。 本発明の実施形態において適用するキャビティ径の具体例についての説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの燃焼室構造について説明する。

ここで、本発明の実施形態の内容を説明する前に、本発明の実施形態によるエンジンの前提としている構成について簡単に説明する。本発明の実施形態によるエンジンは、例えば幾何学的圧縮比が１４以上（好適には１７〜１８）である高圧縮比で運転すると共に、所定の運転領域（例えば低回転・高負荷域）において、圧縮行程の後半以降に燃料を噴射（リタード噴射）して、圧縮上死点後に点火を行うものである。また、本発明の実施形態によるエンジンは、所定の低負荷領域において、ＨＣＣＩと呼ばれる予混合圧縮自己着火を行うものである。

図１は、本発明の実施形態によるエンジンの燃焼室構造が適用された１つの気筒をシリンダ軸線方向の上方から見た概略平面図である。図１において、符合Ｚは紙面直角方向に伸びるシリンダ軸線を示し、符合Ｙは、紙面上下方向に伸びるクランク軸線を示す。また、符号Ｘは、シリンダの中心軸線を通り、クランク軸線Ｙに直交する線分を示す。

図１に示すように、１つの気筒（シリンダ）には、クランク軸線Ｙを挟んで一方側（図中左側）の領域に、２つの吸気バルブ１Ａ、１Ｂが配設されている。この２つの吸気バルブ１Ａ、１Ｂは、クランク軸線Ｙ方向に並んで配設されている。図１中の符号５は、吸気バルブ１Ａ、１Ｂにより開閉される吸気ポートを示している。なお、以下では、２つの吸気バルブ１Ａ、１Ｂを区別しないで用いる場合には、単に「吸気バルブ１」と表記する。

また、１つの気筒（シリンダ）には、クランク軸線Ｙを挟んで他方側（図中右側）の領域において、２つの排気バルブ２Ａ、２Ｂが配設されている。２つの排気バルブ２Ａ、２Ｂは、クランク軸線Ｙ方向に並んで配設されている。図１中の符号６は、排気バルブ２Ａ、２Ｂにより開閉される排気ポートを示している。なお、以下では、２つの排気バルブ２Ａ、２Ｂを区別しないで用いる場合には、単に「排気バルブ２」と表記する。

また、シリンダ軸線Ｚ上に、１つの燃料噴射弁３が配設されている。加えて、吸気バルブ１Ａと吸気バルブ１Ｂとの間には、第１点火プラグ４Ａが配設され、排気バルブ２Ａと排気バルブ２Ｂとの間には、第２点火プラグ４Ｂが配設されている。なお、以下では、２つの第１点火プラグ４Ａ及び第２点火プラグ４Ｂを区別しないで用いる場合には、単に「点火プラグ４」と表記する。

図２は、本発明の実施形態によるピストンをシリンダ軸線方向の上方から見た平面図である。

図２に示すように、ピストン１０の上面（言い換えると冠面／頂面）の中央部には、下方に凹んだキャビティ１１が形成されている。キャビティ１１は、シリンダ軸線Ｚ方向から見たとき円形とされており、その中央部には、山形の突起部１１ａが形成されている。また、キャビティ１１は、その両端に２つの凹部１２Ａ、１２Ｂが連なって構成されている。キャビティ１１の突起部１１ａの真上に燃料噴射弁３が配置され、キャビティ１１の凹部１２Ａ内に第１点火プラグ４Ａが配置され、キャビティ１１の凹部１２Ｂ内に第２点火プラグ４Ｂが配置される。

また、ピストン１０の上面には、例えば１ｍｍ程度、下方に凹んだ４つのバルブリセス１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂが設けられている。バルブリセス１５Ａは吸気バルブ１Ａに対応する位置に設けられ、バルブリセス１５Ｂは吸気バルブ１Ｂに対応する位置に設けられ、バルブリセス１６Ａは排気バルブ２Ａに対応する位置に設けられ、バルブリセス１６Ｂは排気バルブ２Ｂに対応する位置に設けられている。更に、ピストン１０の上面には、キャビティ１１及びバルブリセス１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂを除いた部分が、シリンダ軸線Ｚと直交する方向に伸びるほぼ平坦面とされており、図２では、この平坦面部分を符合１０Ａで示してある（以下では、平坦面部分を適宜「ピストン上面部１０Ａ」と表記する）。

図３は、図１中のIII−IIIに沿って見た、本発明の実施形態によるピストン１０及びシリンダヘッド３０などの一部分の断面図である。なお、図３は、ピストン１０が圧縮上死点に位置するときの図を示している。また、図３では、燃料噴射弁３及び点火プラグ４については、断面ではなく側面を図示している。

本実施形態では、図３の矢印Ａ１１に示すように、燃料噴射弁３からキャビティ１１に向けて燃料を噴射する、つまりキャビティ１１内に燃料を噴射するようにする。こうしてキャビティ１１に向けて噴射された燃料を含む混合気は、矢印Ａ１２に示すように、キャビティ１１の表面に衝突した後、キャビティ１１の表面（詳しくは曲面）に沿って半径方向外方へと流れて、キャビティ１１の外縁部に達する。そして、キャビティ１１の外縁部に達した混合気は、ピストン上面部１０Ａとシリンダヘッド３０の下面３０ａとの隙間に形成されるスキッシュエリアＳＡから半径方向内方に向けてガスが流れるスキッシュ流（白抜き矢印Ａ２参照）と、燃料の噴射により燃料噴射弁３下部に発生した負圧の影響を受け、矢印Ａ１３に示すように点火プラグ４に向かって流れていく。こうして混合気が点火プラグ４に到達したタイミングで、点火プラグ４による点火を実施すると、混合気を確実に着火させることができる。

ここで、本実施形態では、プリイグニッションやスモークなどを抑制する観点から、有効圧縮比や燃圧などに応じて、圧縮行程の後半以降の所定のタイミングを目標噴射開始時期として適用すると共に、圧縮上死点後の所定のタイミングを目標点火時期として適用する。そして、この目標噴射開始時期で燃料噴射を開始してから、この目標点火時期で点火プラグ４にて確実に点火（着火）できるような構成を採用する。具体的には、本実施形態では、目標燃料噴射開始時期から目標点火時期までの間に燃料を含む混合気が輸送される距離（噴霧輸送距離）が、燃料噴射弁３から噴射された燃料を含む混合気が点火プラグ４に到達するまでに通過する、図３の矢印Ａ１、Ａ２、Ａ３でそれぞれ示すような経路の合計の長さ（噴霧輸送経路長）以上となるようにする。より詳しくは、本実施形態では、噴霧輸送距離が噴霧輸送経路長以上となるように、噴霧輸送経路長を規定するパラメータである、キャビティ径、キャビティ深さ、及び点火プラグ４の位置などを設定する。

次に、図４を参照して、本発明の実施形態による噴霧輸送経路長について具体的に説明する。図４は、図３と同様の図であり、説明の便宜上、燃料噴射弁３から噴射された燃料を含む混合気が右側の点火プラグ４（第２点火プラグ４Ｂ）に到達するまでの経路のみを示している。

図４において、符号Ｒｃは、キャビティ１１の半径であるキャビティ径を示し、符号Ｒｓは、燃料噴射弁３と点火プラグ４との径方向に沿った距離を示し、符号Ｄｃは、ピストン１０が上死点（圧縮上死点）に位置するときの、燃料噴射弁３とキャビティ１１の最深部とのシリンダ軸線方向に沿った距離に相当するキャビティ深さを示し、符号αは、シリンダ軸線（つまり燃料噴射弁３の中心軸線）を基準にして規定された、燃料噴射弁３からの燃料の噴射角を示している。

また、図４において、符号Ｌ１１は、燃料噴射弁３が設けられた位置から、燃料噴射弁３から噴射角αで噴射された燃料がキャビティ１１の表面に衝突する位置までの距離を示している、つまり、図３に示した矢印Ａ１１に対応する経路の長さに相当する。この距離Ｌ１１は、キャビティ深さＤｃ及び噴射角αを用いて、以下の式（３）によって表すことができる。
Ｌ１１＝Ｄｃ／ｃｏｓα 式（３）

また、図４において、符号Ｌ１２は、燃料噴射弁３から噴射された燃料がキャビティ１１の表面に衝突する位置からキャビティ１１の外縁部までの距離を示している、つまり、図３に示した矢印Ａ１２に対応する経路の長さに相当する。この距離Ｌ１２は、キャビティ径Ｒｃ、キャビティ深さＤｃ及び噴射角αを用いて、以下の式（４）によって表すことができる。
Ｌ１２＝Ｒｃ−Ｄｃ・ｓｉｎα／ｃｏｓα 式（４）

また、図４において、符号Ｌ１３は、キャビティ１１の外縁部から点火プラグ４が設けられた位置までの距離を示している、つまり、図３に示した矢印Ａ１３に対応する経路の長さに相当する。この距離Ｌ１３は、キャビティ径Ｒｃ及び燃料噴射弁３と点火プラグ４との距離Ｒｓを用いて、以下の式（５）によって表すことができる。
Ｌ１３＝Ｒｃ−Ｒｓ 式（５）

ここで、噴霧輸送経路長を「Ｌ１」とすると、噴霧輸送経路長Ｌ１は、上記したＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３を用いて、「Ｌ１＝Ｌ１１＋Ｌ１２＋Ｌ１３」と表される。そのため、噴霧輸送経路長Ｌ１は、この式に上記した式（３）〜（５）を代入することで、以下の式（６）によって表すことができる。
Ｌ１＝Ｄｃ（１−ｓｉｎα）／ｃｏｓα＋２Ｒｃ−Ｒｓ 式（６）

他方で、噴霧輸送距離を「Ｌ２」とし、燃料噴射弁３から噴射させる燃料の燃圧を「Ｐ」とし、上記した目標燃料噴射開始時期から目標点火時期までの時間を「ｔ」とし、所定の係数を「ｋ」とすると、噴霧輸送距離Ｌ２は、以下の式（７）によって表すことができる。
Ｌ２＝ｋ・Ｐ^0.5・ｔ² 式（７）

なお、目標燃料噴射開始時期には、高圧縮比においてプリイグニッションを適切に抑制可能な燃料噴射開始時期として、圧縮行程後半における、例えば「−９°」に相当するタイミングが適用される。また、目標点火時期には、エンジントルクが最大となる点火時期である「ＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque）」に近く、スモーク（ノッキングを含めてもよい）を適切に抑制可能な点火時期として、圧縮行程直後（つまり膨張行程前半）における、例えば「３°」に相当するタイミングが適用される。このような例では、目標燃料噴射開始時期から目標点火時期までの時間ｔは、エンジン回転数が２０００ｒｐｍである場合、「ｔ（ｓｅｃ）＝｛（３°＋９°）／３６０°｝／（２０００／６０）」となる。
また、燃圧Ｐとしては、プリイグニッションなどの異常燃焼を抑制すべく、燃料噴射開始時期から点火時期までの時間を短くするように、つまり燃料噴射開始時期を遅角して点火までの反応時間を短くするように、比較的大きな燃圧を適用するとよい。例えば、最大の燃圧を適用するとよい。１つの例では、燃圧Ｐには、「１２０Ｍｐａ」が適用される。
また、所定の係数ｋには、実験やシミュレーションや所定の演算式などから事前に求められた値が適用される。

以上をまとめると、本実施形態では、噴霧輸送距離Ｌ２が噴霧輸送経路長Ｌ１以上となるように、つまり「Ｌ２≧Ｌ１」という条件式が成立するように、上記した式（６）及び式（７）を適用した以下の式（８）に基づいて、キャビティ径Ｒｃ、燃料噴射弁３と点火プラグ４との距離Ｒｓ、及びキャビティ深さＤｃを設定するようにする。
ｋ・Ｐ^0.5・ｔ²≧Ｄｃ（１−ｓｉｎα）／ｃｏｓα＋２Ｒｃ−Ｒｓ 式（８）

次に、図５を参照して、本発明の実施形態において適用するキャビティ径の具体例について説明する。図５は、横軸に、噴霧輸送経路長を示し（この噴霧輸送経路長を構成するキャビティ径を上に合わせて示している）、縦軸に、点火可能タイミングを示している。この点火可能タイミングは、高負荷及び低回転数の運転状況において（例えば全負荷で２０００ｒｐｍ）、所定の燃料噴射開始時期（例えば「−９°」に相当するタイミング）で燃料を噴射した場合に、燃料を含む混合気を点火プラグ４にて適切に着火させることが可能なタイミングに相当する。つまり、燃料を含む混合気が点火プラグ４が設けられた位置に到達するタイミングに相当する。

図５において、グラフＧ１は、比較的低い燃圧（例えば６０Ｍｐａ）を用いた場合の、噴霧輸送経路長と点火可能タイミングとの関係を示し、グラフＧ２は、グラフＧ１に示す燃圧よりも高い燃圧（例えば８０Ｍｐａ）を用いた場合の、噴霧輸送経路長と点火可能タイミングとの関係を示し、グラフＧ３は、グラフＧ２に示す燃圧よりも高い燃圧（例えば１２０Ｍｐａ）を用いた場合の、噴霧輸送経路長と点火可能タイミングとの関係を示している。

グラフＧ１〜Ｇ３より、噴霧輸送経路長が長くなるほど、点火可能タイミングが遅角側になることがわかる。つまり、点火可能タイミングを進角させるには、噴霧輸送経路長を短くする必要があることがわかる。また、グラフＧ１〜Ｇ３より、燃圧が高くなるほど、点火可能タイミングが進角側になることがわかる。

ここで、符号Ｒ１で示すような範囲内にある点火時期（例えば２°〜４°程度）を、目標点火時期として適用する場合を考える。グラフＧ１に示す燃圧（例えば６０Ｍｐａ）を用いた場合には、目標点火時期Ｒ１において混合気を点火プラグ４にて適切に着火させるためには、噴霧輸送経路長Ｄ１（例えば３７ｍｍ程度）を適用すればよい。この場合には、噴霧輸送経路長Ｄ１に対応するキャビティ径ＣＤ１（例えば５０ｍｍ程度）を適用すればよい。他方で、グラフＧ２に示す燃圧（例えば８０Ｍｐａ）を用いた場合には、目標点火時期Ｒ１において混合気を点火プラグ４にて適切に着火させるためには、噴霧輸送経路長Ｄ２（例えば４０ｍｍ程度）を適用すればよい。この場合には、噴霧輸送経路長Ｄ２に対応するキャビティ径ＣＤ２（例えば５４ｍｍ程度）を適用すればよい。他方で、グラフＧ３に示す燃圧（例えば１２０Ｍｐａ）を用いた場合には、目標点火時期Ｒ１において混合気を点火プラグ４にて適切に着火させるためには、噴霧輸送経路長Ｄ３（例えば４２ｍｍ程度）を適用すればよい。この場合には、噴霧輸送経路長Ｄ３に対応するキャビティ径ＣＤ３（例えば５８ｍｍ程度）を適用すればよい。

なお、低回転高負荷領域では、プリイグニッションなどの異常燃焼を抑制すべく、燃料噴射開始時期から点火時期までの時間を短くするように、つまり燃料噴射開始時期を遅角して点火までの反応時間を短くするように、比較的大きな燃圧を適用するのが望ましい。したがって、図５に示した例では、グラフＧ３に示す燃圧（例えば１２０Ｍｐａ）適用するのが望ましい。そして、この燃圧を適用した場合には、キャビティ径ＣＤ３（例えば５８ｍｍ程度）を適用すればよい。

次に、本発明の実施形態によるエンジンの燃焼室構造の作用効果について説明する。本実施形態によれば、目標燃料噴射開始時期から目標点火時期までの間に燃料を含む混合気が輸送される噴霧輸送距離が、燃料噴射弁３から噴射された燃料を含む混合気がキャビティ１１を介して点火プラグ４に到達するまでの噴霧輸送経路長以上となるように、キャビティ径やキャビティ深さや点火プラグ４の位置を設定するので、目標燃料噴射開始時期で噴射された燃料を目標点火時期で確実に着火させることができる。よって、燃焼安定性を確保しつつ、目標燃料噴射開始時期及び目標点火時期を適切に実現することが可能となる。

１Ａ、１Ｂ 吸気バルブ
２Ａ、２Ｂ 排気バルブ
３ 燃料噴射弁
４Ａ 第１点火プラグ
４Ｂ 第２点火プラグ
１０ ピストン
１１ キャビティ
３０ シリンダヘッド

Claims (4)

1. 所定の運転領域において、圧縮行程の後半以降に燃料を噴射して、圧縮上死点後に点火を行うエンジンの燃焼室構造であって、
   下方に凹んだキャビティが上面の中央部に形成されたピストンと、
   上記ピストンの上方で、且つ上記ピストンの中心軸線上に設けられた燃料噴射弁であって、上記ピストンのキャビティに向けて燃料を噴射する上記燃料噴射弁と、
   上記ピストンのキャビティの上方に設けられ、上記燃料噴射弁に対してピストン径方向に離間された点火プラグと、を有し、
   上記燃料噴射弁による燃料噴射開始時期から上記点火プラグによる点火時期までの間に燃料を含む混合気が輸送される距離である噴霧輸送距離が、上記燃料噴射弁から噴射された燃料が上記キャビティを介して上記点火プラグに到達するまでの経路の長さである噴霧輸送経路長と等しいか又はそれよりも大きくなるように、キャビティ径、キャビティ深さ、及び上記点火プラグの位置が設定され、
   上記ピストンが圧縮上死点に位置するときに、燃焼室側の上記点火プラグの先端部が、上記キャビティにより形成される空間に対して上方に離間した位置に配置され、
   上記噴霧輸送経路長は、（１）上記燃料噴射弁が設けられた位置から、上記燃料噴射弁から所定の噴射角で噴射された燃料が上記キャビティの表面に衝突する位置までの距離と、（２）燃料が上記キャビティの表面に衝突する位置から上記キャビティの外縁部までの距離と、（３）上記キャビティの外縁部から上記点火プラグが設けられた位置までの距離と、を加算した長さである、ことを特徴とするエンジンの燃焼室構造。
2. 上記噴霧輸送経路長を「Ｌ１」とし、上記キャビティ径を「Ｒｃ」とし、上記キャビティ深さを「Ｄｃ」とし、上記燃料噴射弁と上記点火プラグとの距離を「Ｒｓ」とし、上記燃料噴射弁からの燃料の噴射角を「α」とすると、上記噴霧輸送経路長Ｌ１は、以下の式（１）によって表される、請求項１に記載のエンジンの燃焼室構造。
   Ｌ１＝Ｄｃ（１−ｓｉｎα）／ｃｏｓα＋２Ｒｃ−Ｒｓ 式（１）
3. 上記噴霧輸送距離は、上記燃料噴射弁から噴射させる燃料の燃圧と、事前に定められた、上記燃料噴射弁による目標燃料噴射開始時期及び上記点火プラグによる目標点火時期と、に基づいて定められる、請求項１又は２に記載のエンジンの燃焼室構造。
4. 上記噴霧輸送距離を「Ｌ２」とし、上記燃料噴射弁から噴射させる燃料の燃圧を「Ｐ」とし、上記目標燃料噴射開始時期から上記目標点火時期までの時間を「ｔ」とし、所定の係数を「ｋ」とすると、上記噴霧輸送距離Ｌ２は、以下の式（２）によって表される、請求項３に記載のエンジンの燃焼室構造。
   Ｌ２＝ｋ・Ｐ^0.5・ｔ² 式（２）

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