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CN111954755A - 内燃机的燃烧室构造 - Google Patents

内燃机的燃烧室构造 Download PDF

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Abstract

内燃机的燃烧室构造为，相对于火花塞在滚流的上游侧具有在气缸盖的单坡屋顶顶面形成的凹部。

Description

内燃机的燃烧室构造
技术领域
本发明涉及一种内燃机的燃烧室构造。
背景技术
JP2008-303798A中公开了如下内燃机，即，将2个火花塞中的一者设置于滚流流速较快的位置，将另一者设置于接近滚流的涡旋中心的位置，从而在进行稀释燃烧的情况下无需较高的点火能量便能够进行点火。
发明内容
然而，上述内燃机存在如下问题，即，并未形成为基于滚流特性的构造，因滚流的流动速度、流动方向的波动而导致稀释燃烧耐力下降。
本发明就是鉴于这种技术问题而提出的，其目的在于提供一种能够抑制滚流的流动波动的内燃机的燃烧室构造。
根据本发明的某个方式，提供一种内燃机的燃烧室构造，相对于火花塞在滚流的上游侧具有在气缸盖的单坡屋顶顶面形成的凹部。
附图说明
图1是从燃烧室侧观察本发明的第1实施方式所涉及的内燃机的气缸盖的示意图。
图2是沿着图1中的II-II线的燃烧室的示意性剖面图。
图3是沿着图1中的III-III线的燃烧室的示意性剖面图。
图4是用于对凹部进行说明的示意性剖面图。
图5是用于对燃烧室的最大高度的位置进行说明的示意性剖面图。
图6是本发明的第2实施方式所涉及的内燃机的燃烧室的示意性剖面图。
图7是本发明的第3实施方式所涉及的内燃机的燃烧室的示意性剖面图。
具体实施方式
＜第1实施方式＞
下面，参照附图对本发明的第1实施方式所涉及的内燃机100的燃烧室101的构造进行说明。
图1是从燃烧室101侧观察本发明的第1实施方式所涉及的内燃机100的气缸盖30的示意图。图2是沿着图1中的II-II线的燃烧室101的示意性剖面图。图3是沿着图1中的III-III线的燃烧室101的示意性剖面图。
如图2所示，内燃机100具有：气缸体10；活塞20，其设置于在气缸体10形成的气缸11内；气缸盖30，其设置于气缸体10的上方而将气缸11封闭；以及火花塞40和喷射器50，它们设置于气缸盖30。内燃机100可以为单气缸结构，也可以为多气缸结构。
气缸盖30具有构成燃烧室101的上表面的单坡屋顶(pent roof)顶面31。如图1所示，单坡屋顶顶面31由如下部位构成：进气侧的顶面31a，其形成有2个进气端口32；以及排气侧的顶面31b，其形成有2个排气端口33。此外，图1中进气阀及排气阀省略了记载。
如图2所示，在顶面31a的2个进气端口32之间形成有以顶面31a为基准面(虚线)而向上方凹陷的凹部34。在本实施方式中，喷射器50设置于凹部34。
如图3所示，火花塞40和凹部34在与沿着图1中的III-III线的剖面正交的方向上排列配置。换言之，与沿着图1中的III-III线的剖面正交的方向是相对于与发动机曲轴及气缸轴正交的方向平行的方向。此外，图3中喷射器50省略了记载。
在本实施方式中，火花塞40设置为比燃烧室101的中央部略靠顶面31b侧。
在内燃机100工作时，如图2中虚线箭头所示，在燃烧室101内生成滚流。本实施方式的滚流是从进气端口32流入至燃烧室101的进气在按顺序沿着排气侧的气缸11的壁面、活塞20的顶面、进气侧的气缸11的壁面的方向上的流动(顺向滚流)。
如上所述，内燃机100具有形成于单坡屋顶顶面31的凹部34。因而，沿单坡屋顶顶面31流动的滚流汇集于凹部34而被整流，整流后的流动朝向火花塞40。由此，朝向火花塞40的滚流的流动速度、流动方向稳定。
即，根据本实施方式，能够抑制朝向火花塞40的滚流的流动波动，因此即使在稀薄燃烧区域、EGR(Exhaust Gas Recirculation)控制的执行过程中之类的稀释燃烧的情况下也能够实现稳定的点火及燃烧。由此，稀释燃烧的情况下的燃烧耐力提高。其结果，油耗改善，还抑制了造成环境负担的物质(NOx)的产生。
另外，在本实施方式中，喷射器50设置于凹部34，因此凹部34还作为从喷射器50以雾状喷射的燃料的缓冲部而起作用。因而，即使凹部34设置于单坡屋顶顶面31，也能够容易地配置喷射器50。此外，喷射器50也可以设置于除了凹部34以外的位置。
接下来，参照图4对凹部34进行更详细的说明。
如图4所示，凹部34在火花塞40侧具有从凹部34的底部34a朝向火花塞40倾斜的倾斜面34b。
据此，汇集于凹部34的滚流被调整为沿着倾斜面34b而形成朝向火花塞40的流动。因而，朝向火花塞40的滚流的均匀性提高。
另外，如从倾斜面34b延伸的双点划线所示，火花塞40的点火部位于倾斜面34b的延长线上。
据此，点火部处于整流后的滚流的流向的前方，因此能够使得在点火部形成的放电通道稳定地延伸。
另外，如角度θ所示，倾斜面34b比与火花塞40的轴正交的面(下面称为正交面)更朝向火花塞40的前端侧向下方倾斜。
据此，相对于火花塞40在滚流的下游侧能够抑制放电通道与燃烧室101的上表面(顶面31b)接触，能够实现稳定的点火。
接下来，参照图5对燃烧室101的最大高度的位置进行说明。
在本实施方式中，如图5所示，燃烧室101的最大高度的位置相对于火花塞40而位于滚流的上游侧。另外，滚流的中心相对于火花塞40而位于滚流的上游侧。
燃烧室101的最大高度的位置相对于火花塞40而位于滚流的上游侧，从而滚流中心比火花塞40更靠进气侧。在滚流中心存在于比火花塞40更靠滚流的上游侧的位置的情况下，能够使得滚流相对于火花塞40的流动方向比水平方向更朝向下方，并且使得在凹部34整流后的流动朝向火花塞40。因而，能够使朝向火花塞40的流动变得稳定。
如上所述，本实施方式的燃烧室101的构造，相对于火花塞40在滚流的上游侧具有在气缸盖30的单坡屋顶顶面31形成的凹部34。
另外，凹部34和火花塞40在相对于与发动机曲轴及气缸轴正交的方向平行的方向上排列设置。
据此，沿单坡屋顶顶面31流动的滚流汇集于凹部34而被整流，整流后的流动朝向火花塞40。因而，能够抑制朝向火花塞40的滚流的流动波动。
另外，喷射器50设置于凹部34。
据此，凹部34作为从喷射器50以雾状喷射的燃料的缓冲部而起作用。因而，即使凹部34设置于单坡屋顶顶面31，也能够容易地配置喷射器50。
另外，滚流是流入至燃烧室101的进气按顺序沿着排气侧的气缸11的壁面、活塞20的顶面、进气侧的气缸11的壁面的方向上的流动。
另外，凹部34形成于单坡屋顶顶面31的进气侧的顶面31a。
据此，能够高效地对滚流进行整流。
另外，凹部34在火花塞40侧具有朝向火花塞40倾斜的倾斜面34b。
据此，汇集于凹部34的滚流调整为沿着倾斜面34b而变为朝向火花塞40的流动，因此朝向火花塞40的滚流的均匀性得到提高。
另外，倾斜面34b比正交面更朝向火花塞40的前端侧且朝下方倾斜。
据此，相对于火花塞40在滚流的下游侧，能够抑制放电通道与燃烧室101的上表面(顶面31b)接触，能够实现稳定的点火。
另外，火花塞40的点火部位于倾斜面34b的延长线上。
据此，点火部处于整流后的滚流的流向的前方，因此能够使得在点火部形成的放电通道稳定地延伸。
另外，燃烧室101的最大高度的位置相对于火花塞40而位于滚流的上游侧。
另外，滚流的中心相对于火花塞40而位于滚流的上游侧。
燃烧室101的最大高度的位置相对于火花塞40而位于滚流的上游侧，从而滚流中心比火花塞40更靠进气侧。在滚流中心存在于比火花塞40更靠滚流的上游侧的位置的情况下，能够使得滚流相对于火花塞40的流动方向比水平方向更朝向下方，并且在凹部34整流后的流动朝向火花塞40，因此能够使朝向火花塞40的流动变得稳定。
＜第2实施方式＞
接下来，参照图6对本发明的第2实施方式所涉及的内燃机200的燃烧室201的构造进行说明。图6是内燃机200的燃烧室201的示意性剖面图，相当于第1实施方式的图2。下面，以相对于第1实施方式的不同点为中心进行说明，关于与第1实施方式相同的结构，省略说明。
内燃机200具有：气缸体10；活塞20，其设置于在气缸体10形成的气缸11内；气缸盖60，其设置于气缸体10的上方而将气缸11封闭；以及火花塞40和喷射器(未图示)，它们设置于气缸盖60。
气缸盖60具有构成燃烧室201的上表面的单坡屋顶顶面61。单坡屋顶顶面61由如下部位构成：进气侧的顶面61a，其形成有2个进气端口(未图示)；以及排气侧的顶面61b，其形成有2个排气端口(未图示)。
在顶面61a的2个进气端口32之间形成有以顶面61a为基准面(虚线)而向上方凹陷的凹部64。
在本实施方式中，火花塞40在气缸11的径向上位于燃烧室201的中央部。
因而，作为内燃机200的燃烧室201的构造，可以采用侧部直喷喷射器、或者端口喷射的方式。
另外，如上所述，内燃机200具有在单坡屋顶顶面61形成的凹部64。因而，沿单坡屋顶顶面61流动的滚流汇集于凹部64而被整流，整流后的流动朝向火花塞40。由此，朝向火花塞40的滚流的流动速度、流动方向变得稳定。
如上所述，根据本实施方式的燃烧室201的构造，能够抑制朝向火花塞40的滚流的流动波动，并且能够采用侧部直喷喷射器、或者端口喷射方式。
＜第3实施方式＞
接下来，参照图7对本发明的第3实施方式所涉及的内燃机300的燃烧室301的构造进行说明。图7是内燃机300的燃烧室301的示意性剖面图，相当于第1实施方式的图2。下面，以相对于第1实施方式的不同点为中心进行说明，关于与第1实施方式相同的结构，省略说明。
内燃机300具有：气缸体10；活塞20，其设置于在气缸体10形成的气缸11内；气缸盖70，其设置于气缸体10的上方而将气缸11封闭；以及火花塞40和喷射器(未图示)，它们设置于气缸盖70。
气缸盖70具有构成燃烧室301的上表面的单坡屋顶顶面71。单坡屋顶顶面71由如下部位构成：进气侧的顶面71a，其形成有2个进气端口(未图示)；以及排气侧的顶面71b，其形成有2个排气端口(未图示)。
在顶面71a的2个进气端口之间形成有以顶面71a为基准面(虚线)而向上方凹陷的凹部74。
在本实施方式中，凹部74的剖面形状的一部分由圆弧74a构成。圆弧74a的曲率半径R以如下方式设定，即，使得包含圆弧74a的圆的直径2R大于最大压缩状态的燃烧室301的高度H、且小于燃烧室301的孔径D。此外，凹部74的剖面形状可以全部都由圆弧构成。
圆弧74a的曲率半径R的大小和滚流的曲率半径的大小越接近，越能够抑制压力损失且对滚流进行整流。这里，从几何学的角度来看，滚流的曲率半径为H/2与D/2之间的大小。
因而，以使得包含圆弧74a的圆的直径2R大于高度H且小于孔径D的方式设定圆弧74a的曲率半径R，从而能够抑制压力损失、且对滚流进行整流。
如上所述，根据本实施方式的燃烧室301的构造，能够抑制压力损失、且抑制朝向火花塞40的滚流的流动波动。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式不过示出了本发明的应用例之一，其主旨并非将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构。
例如，在上述各实施方式中，凹部34、64、74形成于进气侧的顶面31a、61a、71a。然而，也可以根据火花塞40的位置的不同而在相对于火花塞40的滚流的上游侧、且在排气侧的顶面形成凹部。在该情况下，也能够使得沿气缸盖的单坡屋顶顶面流动的滚流汇集于凹部并对其进行整流，能够获得使得整流后的流动朝向火花塞40的效果。
可以适当地组合应用上述各实施方式的结构。

Claims (12)

1.一种内燃机的燃烧室构造，其中，
相对于火花塞在滚流的上游侧，具有在气缸盖的单坡屋顶顶面形成的凹部。
2.根据权利要求1所述的内燃机的燃烧室构造，其中，
喷射器设置于所述凹部。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的燃烧室构造，其中，
所述滚流是流入至所述燃烧室的进气按顺序沿着排气侧的气缸的壁面、活塞的顶面、进气侧的气缸的壁面的方向上的流动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的燃烧室构造，其中，
所述凹部形成于所述单坡屋顶顶面的进气侧的顶面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃机的燃烧室构造，其中，
所述凹部在所述火花塞侧具有朝向所述火花塞倾斜的倾斜面。
6.根据权利要求5所述的内燃机的燃烧室构造，其中，
所述倾斜面比与所述火花塞的轴正交的面更朝向所述火花塞的前端侧而向下方倾斜。
7.根据权利要求5或6所述的内燃机的燃烧室构造，其中，
所述火花塞的点火部位于所述倾斜面的延长线上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的内燃机的燃烧室构造，其中，
所述燃烧室的最大高度的位置相对于所述火花塞而位于所述滚流的上游侧。
9.根据权利要求8所述的内燃机的燃烧室构造，其中，
所述滚流的中心相对于所述火花塞而位于所述滚流的上游侧。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的内燃机的燃烧室构造，其中，
所述火花塞位于所述燃烧室的中央部。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的内燃机的燃烧室构造，其中，
所述凹部和所述火花塞在相对于与发动机曲轴及气缸轴正交的方向平行的方向上排列设置。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的内燃机的燃烧室构造，其中，
所述凹部的与发动机曲轴正交的剖面的形状的至少一部分由圆弧构成，
包含所述圆弧的圆的直径大于最大压缩状态的所述燃烧室的高度且小于所述燃烧室的孔径。
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