直喷式发动机的燃烧室构造的制作方法
【专利摘要】在直喷式发动机的燃烧室构造中，通过腔室形状的简单变更而减少烟或NO等。直喷式发动机的燃烧室构造具备腔室(11)，该腔室(11)凹设于活塞(10)的顶部中央，并且从配置于活塞(10)上方的喷射器向该腔室(11)喷射燃料，腔室(11)包括：曲线部(13)，设于腔室(11)的侧壁(12)的下部，具有由向活塞(10)的径向外侧凸出的圆弧曲线规定的纵截面形状；底壁直线部(16)，设于腔室(11)的底壁(14)，具有由直线规定的纵截面形状；以及底壁过渡曲线部(17)，位于底壁直线部(16)与曲线部(13)之间而设于腔室(11)的底壁(14)，具有由过渡曲线规定的纵截面形状，该过渡曲线的曲率半径从规定曲线部(13)的纵截面形状的圆弧曲线的曲率半径直到无限大连续地变化。
【专利说明】直喷式发动机的燃烧室构造
【技术领域】
[0001]本发明涉及从喷射器喷射燃料的直喷式发动机的燃烧室构造，该喷射器在凹设于活塞的顶部中央的腔室中配置于活塞的上方。
【背景技术】
[0002]作为设于直喷式柴油发动机的活塞顶部的燃烧室(腔室)的形状，存在缩口式、环面式、唇式等。在一般的直喷式柴油发动机的燃烧室构造中，主要着眼于使燃料在腔室内燃烧。这种直喷式柴油发动机的燃烧室构造例如记载于专利文献I中。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2011-94496号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的问题
[0007]直喷式柴油发动机的燃烧室例如为如图4所示的构造。
[0008]如图4所示，根据现有例的直喷式发动机的燃烧室构造4具备在直喷式柴油发动机的活塞40的顶部中央凹设的缩口式的腔室(燃烧室)41。腔室41具有:曲线部43，设于腔室41的侧壁42的下部，具有由向活塞40的径向外侧凸出的圆弧曲线规定的纵截面形状；底壁直线部45，在腔室41的底壁44与曲线部43连续地设置，具有由直线规定的纵截面形状；以及侧壁直线部46，在腔室41的侧壁42的上部与曲线部43连续地设置，具有由直线规定的纵截面形状。在腔室41的底壁44，形成有圆锥台状的隆起部47，底壁直线部45形成于隆起部47的倾斜面。
[0009]如图4所示，当活塞40到达压缩上死点附近时，燃料从喷射器I向着腔室41的侧壁42 (侧壁直线部46)喷射。如果喷射的燃料(以下称为喷雾)F碰到腔室41的侧壁42，则该喷雾F分散为沿着腔室41的侧壁42向下方流动的喷雾Fl、以及沿着腔室41的侧壁42向上方流动的喷雾Fu。
[0010]在从侧壁直线部46向曲线部43转移时，由于曲率半径从规定侧壁直线部46的纵截面形状的直线的曲率半径(无限大)向规定曲线部43的纵截面形状的圆弧曲线的曲率半径(一定)突然变化，因而朝向下方的喷雾Fl的流在侧壁直线部46与曲线部43之间的部位迅速停止。另外，在从曲线部43向底壁直线部45转移时也是，由于曲率半径从规定曲线部43的纵截面形状的圆弧曲线的曲率半径(一定)向规定底壁直线部45的纵截面形状的直线的曲率半径(无限大)突然变化，因而朝向活塞40的径向内侧的喷雾Fl的流在曲线部43与底壁直线部45之间的部位也突然停止。如果喷雾Fl的流动停止，则在该部位中燃料浓度变浓，因而产生烟或NO(—氧化氮)等。所以，关键是要使喷雾Fl的流不在腔室41内停止。
[0011 ] 如以上所述，在图4所示的现有例的直喷式发动机的燃烧室构造4中，有时存在着比其他部位更多地产生烟或NO等的热点。
[0012]在此，本发明的目的在于，在直喷式发动机的燃烧室构造中，通过腔室形状的简单变更而减少烟或NO等。
[0013]用于解决问题的技术方案
[0014]为了达成上述目的，本发明的直喷式发动机的燃烧室构造具备腔室，该腔室凹设于活塞的顶部中央，并且从配置于所述活塞的上方的喷射器向该腔室喷射燃料，所述腔室包括:曲线部，设于所述腔室的侧壁下部，具有由向所述活塞的径向外侧凸出的圆弧曲线规定的纵截面形状；底壁直线部，设于所述腔室的底壁，具有由直线规定的纵截面形状；以及底壁过渡曲线部，位于所述底壁直线部与所述曲线部之间而设于所述腔室的底壁，具有由过渡曲线规定的纵截面形状，该过渡曲线的曲率半径从规定所述曲线部的纵截面形状的圆弧曲线的曲率半径直到无限大连续地变化。
[0015]也可以是，规定所述底壁过渡曲线部的纵截面形状的过渡曲线是回旋曲线、三次曲线或正弦半波长递减曲线。
[0016]也可以是，所述腔室还包括形成于所述腔室的底壁的隆起部，所述底壁直线部和所述底壁过渡曲线部形成于所述隆起部的倾斜面。
[0017]也可以是，所述腔室还包括:侧壁直线部，设于所述腔室的侧壁上部，具有由直线规定的纵截面形状；以及侧壁过渡曲线部，位于所述侧壁直线部与所述曲线部之间而设于所述腔室的侧壁，具有由过渡曲线规定的纵截面形状，该过渡曲线的曲率半径从无限大直到规定所述曲线部的纵截面形状的圆弧曲线的曲率半径连续地变化。
[0018]也可以是，规定所述侧壁过渡曲线部的纵截面形状的过渡曲线为回旋曲线、三次曲线或正弦半波长递减曲线。
[0019]发明的效果
[0020]依照本发明，起到以下优异的效果:在直喷式发动机的燃烧室构造中，能够通过腔室形状的简单变更而减少烟或NO等。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是表示本发明的一个实施方式的直喷式发动机的燃烧室构造(缩口式的腔室)的活塞的部分纵截面图。
[0022]图2是表示本发明的另一实施方式的直喷式发动机的燃烧室构造(环面式的腔室)的活塞的部分纵截面图。
[0023]图3是表示本发明的另一实施方式的直喷式发动机的燃烧室构造(唇式的腔室)的活塞的部分纵截面图。
[0024]图4是表示现有例的直喷式发动机的燃烧室构造(缩口式的腔室)的活塞的部分纵截面图。
【具体实施方式】
[0025]以下，基于附图详细描述本发明的优选的实施方式。
[0026]如图1所示，本实施方式的直喷式发动机的燃烧室构造I具备在直喷式柴油发动机的活塞10的顶部中央凹设的腔室(燃烧室)11。燃料从配置于活塞10的上方的喷射器I喷射至腔室11。在本实施方式中，使腔室11的形状为缩口式。
[0027]在本实施方式的直喷式发动机的燃烧室构造I中，在腔室11的侧壁12的下部设有曲线部(凹部)13，在腔室11的底壁14设有隆起部(中央突起)15。曲线部13设置为从比腔室11的侧壁12的上端低了规定高度的下方位置起直至下端。另外，曲线部13具有由向活塞10的径向外侧凸出的圆弧曲线规定的纵截面形状。即，规定曲线部13的纵截面形状的圆弧曲线在其曲线区间内具有一定的曲率半径。在本实施方式中，虽然使隆起部15为圆锥台状(截头圆锥状)，但是隆起部15的形状不限于圆锥台状。
[0028]另外，在本实施方式的直喷式发动机的燃烧室构造I中，在腔室11的底壁14设有底壁直线部16和底壁过渡曲线部17，在腔室11的侧壁12设有侧壁直线部18和侧壁过渡曲线部19。
[0029]底壁直线部16设于腔室11的底壁14的径向内侧部分。另外，底壁直线部16具有由直线规定的纵截面形状。即，规定底壁直线部16的纵截面形状的直线在其直线区间内具有无限大的曲率半径。在本实施方式中，底壁直线部16形成于隆起部15的倾斜面。
[0030]底壁过渡曲线部17位于底壁直线部16与曲线部13之间而设于腔室11的底壁
14。另外,底壁过渡曲线部17具有由过渡曲线规定的纵截面形状，该过渡曲线的曲率半径从规定曲线部13的纵截面形状的圆弧曲线的曲率半径(一定)直到规定底壁直线部16的纵截面形状的直线的曲率半径(无限大)连续地变化。即，规定底壁过渡曲线部17的纵截面形状的过渡曲线在其曲线区间内具有随着从曲线部13侧移向底壁直线部16侧而逐渐变大的曲率半径。在本实施方式中，底壁过渡曲线部17形成于隆起部15的倾斜面。
[0031]作为规定底壁过渡曲线部17的纵截面形状的过渡曲线，例如能够使用回旋曲线。此外，规定底壁过渡曲线部17的纵截面形状的过渡曲线不限于回旋曲线，也可以为三次抛物线(三次曲线)或正弦曲线(正弦半波长递减曲线)。
[0032]侧壁直线部18设于腔室11的侧壁12的上部。另外，侧壁直线部18具有由直线规定的纵截面形状。即，规定侧壁直线部18的纵截面形状的直线在其直线区间内具有无限大的曲率半径。
[0033]侧壁过渡曲线部19位于侧壁直线部18与曲线部13之间而设于腔室11的侧壁
12。另外，侧壁过渡曲线部19具有由过渡曲线规定的纵截面形状，该过渡曲线的曲率半径从规定侧壁直线部18的纵截面形状的直线的曲率半径(无限大)直到规定曲线部13的纵截面形状的圆弧曲线的曲率半径(一定)连续地变化。即，规定侧壁过渡曲线部19的纵截面形状的过渡曲线在其曲线区间内具有随着从侧壁直线部18侧移向曲线部13侧而逐渐变小的曲率半径。
[0034]作为规定侧壁过渡曲线部19的纵截面形状的过渡曲线，例如能够使用回旋曲线。此外，规定侧壁过渡曲线部19的纵截面形状的过渡曲线不限于回旋曲线，也可以为三次抛物线(三次曲线)或正弦曲线(正弦半波长递减曲线)。
[0035]说明本实施方式的直喷式发动机的燃烧室构造I的作用效果。
[0036]如图1所示，当活塞10到达压缩上死点附近时，燃料从喷射器I向着腔室11的侧壁12(侧壁直线部18)喷射。如果喷射的燃料(以下称为喷雾)F碰到腔室11的侧壁12，则该喷雾F分散为沿着腔室11的侧壁12向下方流动的喷雾Fl、以及沿着腔室11的侧壁12向上方流动的喷雾Fu。
[0037]在本实施方式的直喷式发动机的燃烧室构造I中，在腔室11的侧壁12上，位于侧壁直线部18与曲线部13之间而导入侧壁过渡曲线部19。在从侧壁直线部18经由侧壁过渡曲线部19向曲线部13转移时，在侧壁过渡曲线部19中，由于曲率半径从规定侧壁直线部18的纵截面形状的直线的曲率半径(无限大)直到规定曲线部13的纵截面形状的圆弧曲线的曲率半径(一定)连续地变化，因而喷雾Fl的流不停止而从侧壁直线部18经由侧壁过渡曲线部19向曲线部13流动。
[0038]另外，在本实施方式的直喷式发动机的燃烧室构造I中，在腔室11的底壁14上，位于底壁直线部16与曲线部13之间而导入底壁过渡曲线部17。在从曲线部13经由底壁过渡曲线部17向底壁直线部16转移时也是，在底壁过渡曲线部17中，由于曲率半径从规定曲线部13的纵截面形状的圆弧曲线的曲率半径(一定)直到规定底壁直线部16的纵截面形状的直线的曲率半径(无限大)连续地变化，因而喷雾Fl的流不停止而从曲线部13经由底壁过渡曲线部17向底壁直线部16流动。
[0039]这样，由于喷雾Fl的流在腔室11内不停止，因而能够抑制由于燃料浓度比其他部位更浓而比其他部位更多地产生烟或NO等的热点生成。所以，依照本实施方式的直喷式发动机的燃烧室构造I，能够通过腔室11的形状的简单变更(底壁过渡曲线部17和侧壁过渡曲线部19的导入)而减少烟或NO等。另外，由于喷雾Fl的流在腔室11内不停止，因而能够有效地利用腔室11内的中央部分的空气(氧气)，由此也能够减少烟或NO等。
[0040]此外，由于侧壁直线部18和曲线部13之间的部位与底壁直线部16和曲线部13之间的部位相比较，给喷雾Fl的流带来的影响较小，因而通过腔室11的形状，可省略导入侧壁直线部18与曲线部13之间的侧壁过渡曲线部19。
[0041]以上，说明了本发明的优选实施方式，但是本发明不限于上述的实施方式，而使能够采用其他各种实施方式。
[0042]例如，腔室11的形状不限于缩口式，也可以为环面式、唇式等。在图2中示出使腔室11的形状为环面式的燃烧室构造2，在图3中示出使腔室11的形状为唇式的燃烧室构造
3。此外，在图2和图3中，在与图1实质相同的构成要素上标记相同符号。
[0043]另外，直喷式发动机不限于直喷式柴油发动机，也可以为直喷式汽油发动机。
[0044]符号的说明:
[0045]I 燃烧室构造
[0046]2 燃烧室构造
[0047]3 燃烧室构造
[0048]10 活塞
[0049]11 腔室
[0050]12 侧壁
[0051]13曲线部(凹部)
[0052]14 底壁
[0053]15隆起部(中央突起)
[0054]16底壁直线部
[0055]17底壁过渡曲线部
[0056]18侧壁直线部
[0057]19侧壁过渡曲线部
[0058]I 喷射器
【权利要求】
1.一种直喷式发动机的燃烧室构造，其特征在于， 具备腔室，凹设于活塞的顶部中央，并且从配置于所述活塞的上方的喷射器向该腔室喷射燃料， 所述腔室包括: 曲线部，设于所述腔室的侧壁下部，具有由向所述活塞的径向外侧凸出的圆弧曲线规定的纵截面形状； 底壁直线部，设于所述腔室的底壁，具有由直线规定的纵截面形状；以及 底壁过渡曲线部，位于所述底壁直线部与所述曲线部之间而设于所述腔室的底壁，具有由过渡曲线规定的纵截面形状，该过渡曲线的曲率半径从规定所述曲线部的纵截面形状的圆弧曲线的曲率半径直到无限大连续地变化。
2.根据权利要求1所述的直喷式发动机的燃烧室构造， 规定所述底壁过渡曲线部的纵截面形状的过渡曲线是回旋曲线、三次曲线或正弦半波长递减曲线。
3.根据权利要求1或2所述的直喷式发动机的燃烧室构造， 所述腔室还包括形成于所述腔室的底壁的隆起部，所述底壁直线部和所述底壁过渡曲线部形成于所述隆起部的倾斜面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的直喷式发动机的燃烧室构造， 所述腔室还包括: 侧壁直线部，设于所述腔室的侧壁上部，具有由直线规定的纵截面形状；以及 侧壁过渡曲线部，位于所述侧壁直线部与所述曲线部之间而设于所述腔室的侧壁，具有由过渡曲线规定的纵截面形状，该过渡曲线的曲率半径从无限大直到规定所述曲线部的纵截面形状的圆弧曲线的曲率半径连续地变化。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的直喷式发动机的燃烧室构造， 规定所述侧壁过渡曲线部的纵截面形状的过渡曲线是回旋曲线、三次曲线或正弦半波长递减曲线。
【文档编号】F02B23/06GK104204441SQ201380017559
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年4月3日 优先权日:2012年4月10日
【发明者】石桥直树, 饭岛章 申请人:五十铃自动车株式会社