這里公開的技術(shù)涉及一種直噴發(fā)動機的燃燒室構(gòu)造。

背景技術(shù)：

專利文獻1中記載有以下火花點火式直噴發(fā)動機，其將燃料噴向從活塞的頂面凹陷而形成的空腔構(gòu)成的燃燒室內(nèi)。該直噴發(fā)動機通過向引入氣缸內(nèi)的進氣中添加臭氧而提前開始燃燒?；鹧姘殡S著從設(shè)置在氣缸的缸徑中心的燃料噴射閥霧狀噴射出的燃料飛散，從燃燒室的中心部朝著外周部擴大。在火焰到達空腔的壁面以前結(jié)束燃燒。這樣一來，就會在燃燒室(亦即，空腔內(nèi))中心部的燃燒氣體和空腔的壁面之間形成不參與燃燒的氣體層，因此而能夠大幅度地減少冷卻損失。專利文獻1中所記載的直噴發(fā)動機的幾何壓縮在15以上，比較高，該直噴發(fā)動機不僅上述冷卻損失減少，熱效率還大幅度地提高。

本申請申請人在專利文獻2中提出了另一減少冷卻損失的技術(shù)。也就是說，該另一技術(shù)的詳細情況如下：在壓縮行程的后半段時間內(nèi)向燃燒室內(nèi)噴射燃料，并且對此時的燃料的噴射方式做了改進，由此而會在燃燒室內(nèi)的中心部形成混合氣層，并且在該混合氣層周圍形成絕熱氣體層，在該狀態(tài)下讓混合氣燃燒。需要說明的是，這里所說的混合氣層是由可燃混合氣構(gòu)成和形成的層。可燃混合氣例如可以是當量比φ＝0.1以上的混合氣。通過在燃燒室內(nèi)形成混合氣層和包圍該混合氣層的絕熱氣體層，來由絕熱氣體層抑制燃燒氣體和壁面接觸。與專利文獻1中記載的技術(shù)一樣，專利文獻2中記載的技術(shù)能夠大幅度地減少冷卻損失。

在燃燒室內(nèi)形成混合氣層和包圍該混合氣層的絕熱氣體層的技術(shù)中較有利的做法如下：布置燃料噴射閥時，保證噴射軸心位于與氣缸的軸線平行的方向上，另一方面，在活塞上形成形狀相對于燃料噴射閥的噴射軸心對稱的空腔，以保證空腔與該燃料噴射閥的噴射閥頂端相對。這里，上述專利文獻2中記載的發(fā)動機也將幾何壓縮比設(shè)定在15以上。在專利文獻2中記載的發(fā)動機中，與氣缸蓋的呈屋脊狀的頂棚面相對應(yīng)，在進氣側(cè)和排氣側(cè)各側(cè)形成傾斜的斜面即兩個斜面而讓活塞的頂面呈三角屋脊狀隆起。形成在活塞頂面中央部位的空腔是通過挖去活塞頂面中的各斜面的一部分而形成的。

專利文獻1：日本公開專利公報特開2013-194712號公報

專利文獻2：日本公開專利公報特開2015-102004號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

－發(fā)明要解決的技術(shù)問題－

火花點火式直噴發(fā)動機的火花塞一般布置在氣缸的缸徑中心附近。當要將燃料噴射閥布置在缸徑中心附近時，有時會出現(xiàn)燃料噴射閥和火花塞分別從氣缸的缸徑中心稍微偏向于發(fā)動機輸出軸方向而設(shè)的情況。為了在混合氣層周圍形成絕熱氣體層,理想狀況是使形成在活塞上的空腔相對于燃料噴射閥的噴射軸心對稱。將燃料噴射閥布置成偏離氣缸的缸徑中心，空腔也會隨之偏離氣缸的缸徑中心。如上所述,當在活塞的呈三角屋脊狀隆起的頂面上形成空腔時,各斜面就會有一部分被挖去,伴隨著偏離氣缸的缸徑中心而形成空腔，斜面上被挖的地方也會偏離氣缸的缸徑中心。

在混合氣層周圍形成絕熱氣體層來抑制混合氣層與燃燒室的壁面接觸的技術(shù)中,理想狀況是在向燃燒室內(nèi)噴射燃料的壓縮行程的后半段時間內(nèi),燃燒室內(nèi)的氣流盡量弱。因此，進氣道構(gòu)成為：保證渦流或縱滾流盡可能較弱。然而,即使采取上述措施,在壓縮行程的后半段時間內(nèi)，在燃燒室內(nèi)也會殘留有較弱的縱滾流。本申請發(fā)明人們研究探討的結(jié)果表明：縱滾流方向出現(xiàn)偏離的原因是：活塞頂面的空腔偏離氣缸的缸徑中心而設(shè)。本申請發(fā)明人們研究探討的結(jié)果還表明：在壓縮行程的后半段時間內(nèi)從燃料噴射閥噴射燃料來形成混合氣層時，縱滾流的方向出現(xiàn)偏離會導致混合氣層朝著特定方向擴大，其結(jié)果是混合氣層有可能與燃燒室的壁面(亦即,空腔的壁面)接觸。

這里所公開的技術(shù)正是為解決上述問題而完成的。其目的在于：在燃燒室內(nèi)形成混合氣層和絕熱氣體層的直噴發(fā)動機中，抑制出現(xiàn)以下不良現(xiàn)象：混合氣層朝著特定方向擴大而導致該混合氣層與燃燒室的壁面接觸。

－用以解決技術(shù)問題的技術(shù)方案－

首先，參照圖8，進一步詳細地說明產(chǎn)生混合氣層朝著特定方向擴大這樣的技術(shù)問題的機理。圖8相當于從上往下觀看由氣缸蓋的天棚部、活塞16的頂面以及氣缸11的內(nèi)周面分隔出的燃燒室17時所看到的俯視圖。需要說明的是，這里所說的燃燒室17是廣義的燃燒室，并不限于活塞到達壓縮上止點時，還包括其它時候的由氣缸蓋的天棚部、活塞16的頂面以及氣缸11的內(nèi)周面分隔出的空間。

圖8中，紙面左側(cè)表示排氣側(cè)，紙面右側(cè)表示進氣側(cè)。在進氣側(cè)且發(fā)動機輸出軸方向(亦即，紙面上下方向)上并排著形成有虛線示出的兩個進氣道的開口部180。在排氣側(cè)，也同樣沿著發(fā)動機輸出軸方向形成有虛線示出的兩個排氣道的開口部190。雖然圖8也沒有明確顯示出來，但進氣道的喉道部的軸線被布置成相對于氣缸11的缸徑中心對稱。

雖然圖8也沒有明確顯示出來，但氣缸蓋的天棚部具有進氣側(cè)斜面和排氣側(cè)斜面。燃燒室17構(gòu)成為屋脊式燃燒室?；钊?6的頂面與屋脊式天棚部相對應(yīng)，在進氣側(cè)和排氣側(cè)分別具有傾斜的斜面?；钊?6的頂面呈三角屋脊狀隆起。由此將該發(fā)動機的幾何壓縮比設(shè)定得較高。

如虛線所示，向燃燒室17內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥6布置在屋脊棱線上且相對于氣缸11的缸徑中心偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向(亦即，紙面下側(cè)，例如相當于發(fā)動機的前側(cè))。燃料噴射閥6的噴射軸心被布置成順著氣缸11的軸心方向(亦即，與紙面垂直的方向)。如虛線所示，火花塞7布置在屋脊棱線上且相對于氣缸11的缸徑中心偏向于發(fā)動機輸出軸的另一方向(亦即，紙面上側(cè)，例如相當于發(fā)動機的后側(cè))。

在呈三角屋脊狀隆起的活塞16的頂面上形成有凹陷的空腔163，俯視時該空腔163近似橢圓形。為了在燃燒室17內(nèi)(亦即空腔163內(nèi))形成混合氣層及其周圍的絕熱氣體層，使該空腔163的中心與燃料噴射閥6的噴射軸心一致。因此，近似橢圓形的空腔163相對于氣缸11的缸徑中心偏向發(fā)動機輸出軸的一方向。

如上所述，兩個進氣道被布置成相對于氣缸的缸徑中心對稱。通過兩個進氣道的開口部180流入氣缸11內(nèi)的進氣流(亦即，縱滾流)相對于氣缸11的缸徑中心對稱地流動。需要說明的是，為形成混合氣層和絕熱氣體層，進氣道構(gòu)成為：使縱滾流盡可能較弱。

縱滾流在排氣側(cè)沿著氣缸11的內(nèi)周面下降后，在活塞16的頂面朝著進氣側(cè)流動。伴隨著形成在活塞16的呈三角屋脊狀隆起的頂面上的空腔163的位置偏向發(fā)動機輸出軸的一方向，在活塞16的斜面上為形成空腔163，被挖的地方就會從氣缸11的缸徑中心偏向發(fā)動機輸出軸的一方向。被挖的地方的高度就比活塞16頂面的高度低。與沒有形成空腔163而使得活塞16頂面的高度相對較高的地方相比，縱滾流易于流向該為形成空腔163而被挖的地方。因此，如圖8中虛線箭頭所示，縱滾流的下降流從排氣側(cè)的發(fā)動機輸出軸的另一方向偏向于朝向進氣側(cè)的發(fā)動機輸出軸的一方向的方向。

偏向的縱滾流的下降流分為：圖8中由點劃線圍成的(1)沿著排氣側(cè)活塞的斜面而上升的方向上的氣流(第一氣流f1)、(2)流入空腔163內(nèi)以后，在該空腔163內(nèi)沿著發(fā)動機輸出軸的一方向的空腔側(cè)壁朝上的氣流(第二氣流f2)、以及(3)通過空腔163后，沿著進氣側(cè)活塞的斜面朝向氣缸11的內(nèi)周面的氣流(第三氣流f3)。

在壓縮行程中，伴隨著活塞16上升，朝上的第二氣流f2被加速，如空心箭頭所示。這樣一來，在空腔163內(nèi)就會產(chǎn)生縱渦流，該縱渦流的方向是從排氣側(cè)的發(fā)動機輸出軸的另一方向偏向于進氣側(cè)的發(fā)動機輸出軸的一方向。在壓縮行程的后半段時間內(nèi)，第一氣流f1成為朝向空腔163內(nèi)的擠壓流，如空心箭頭所示。第三氣流f3沿著氣缸11的內(nèi)周面分開而朝向發(fā)動機輸出軸的一方向和另一端，如空心箭頭所示。第三氣流f3在壓縮行程的后半段時間內(nèi)也不會成為朝向空腔163內(nèi)的氣流。

通過在活塞16的呈三角屋脊狀隆起的頂面上且偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向形成空腔163，在噴射燃料的時間即壓縮行程的后半段時間內(nèi)，燃燒室17內(nèi)的氣流就成為上述狀態(tài)。在該狀態(tài)下，朝向空腔163內(nèi)流動的氣流變?nèi)醯牡胤绞窍鄬τ诳涨?63內(nèi)的縱渦流在進氣側(cè)與發(fā)動機輸出軸的另一方向相鄰的地方。當從燃料噴射閥6噴射燃料而形成了混合氣層時，混合氣層就易于朝著進氣側(cè)且發(fā)動機輸出軸的另一方向擴大，如圖8中箭頭所示。其結(jié)果是，混合氣層就有可能在這個地方與空腔163的側(cè)壁和/或底壁接觸。亦即，當偏向于發(fā)動機輸出軸方向而形成了空腔163的時候，混合氣層就容易在與該偏向方向相反一側(cè)的進氣側(cè)擴大。

這里公開的技術(shù)是本申請發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)問題并為解決該技術(shù)問題而做出的發(fā)明。本申請發(fā)明人等在混合氣層容易擴大的特定地方改變了空腔的形狀，使其與其它地方不同，以便混合氣層不與壁面接觸。

具體而言，這里所公開的技術(shù)涉及直噴發(fā)動機的燃燒室構(gòu)造。其包括：活塞、氣缸蓋的天棚部以及燃料噴射閥。所述活塞插在氣缸內(nèi)且具有從該活塞的頂面凹陷而成的空腔，所述氣缸蓋的天棚部具有進氣側(cè)斜面和排氣側(cè)斜面，在所述進氣側(cè)斜面上且發(fā)動機輸出軸方向上并排著布置有兩個進氣道的開口部，在所述排氣側(cè)斜面上設(shè)置有排氣道的開口部，所述氣缸蓋的天棚部構(gòu)成為：與所述氣缸和所述活塞分隔出屋脊式燃燒室。所述燃料噴射閥布置在：所述氣缸蓋的所述天棚部且所述進氣側(cè)斜面和所述排氣側(cè)斜面相交的屋脊棱線上，相對于所述氣缸的缸徑中心偏向于所述發(fā)動機輸出軸的一方向的位置處，所述燃料噴射閥的噴射軸心順著所述氣缸的軸線，并且所述燃料噴射閥構(gòu)成為：從噴射閥頂端向與該噴射閥頂端相對的所述空腔內(nèi)噴射燃料。

所述活塞的頂面由于在進氣側(cè)和排氣側(cè)各側(cè)形成了傾斜的斜面而隆起，以便與所述天棚部的所述進氣側(cè)斜面和所述排氣側(cè)斜面各個斜面分別相對應(yīng)，為了與所述燃料噴射閥的噴射軸心相對應(yīng)，在偏向于所述發(fā)動機輸出軸的一方向的位置將所述斜面的一部分挖去，形成所述空腔，在以所述燃料噴射閥的布置位置為中心，將所述燃燒室分隔為以下四個區(qū)域時，以上四個區(qū)域為：(1)夾著所述屋脊式燃燒室的棱線的進氣側(cè)且所述發(fā)動機輸出軸的一方向即進氣一側(cè)區(qū)域、(2)進氣側(cè)且所述發(fā)動機輸出軸的另一方向即進氣另一側(cè)區(qū)域、(3)夾著所述屋脊式燃燒室的棱線的排氣側(cè)且所述發(fā)動機輸出軸的一方向即排氣一側(cè)區(qū)域、以及(4)排氣側(cè)且所述發(fā)動機輸出軸的另一方向即排氣另一側(cè)區(qū)域，在用通過所述進氣另一側(cè)區(qū)域內(nèi)的特定位置和所述燃料噴射閥的布置位置的平面切開的縱斷面中，讓所述空腔的所述特定位置處的壁面形狀與所述燃料噴射閥的所述噴射閥頂端之間的距離比夾著所述燃料噴射閥位于所述特定位置的相反一側(cè)的對稱位置處的所述空腔的壁面形狀與所述燃料噴射閥的所述噴射閥頂端之間的距離長。

根據(jù)該構(gòu)成方式，氣缸蓋的天棚部構(gòu)成為：由進氣側(cè)斜面和排氣側(cè)斜面形成屋脊式燃燒室?；钊捻斆媾c該天棚部相對應(yīng)，在進氣側(cè)和排氣側(cè)各側(cè)形成傾斜的斜面而呈所謂的三角屋脊狀隆起。這樣一來，該直噴發(fā)動機的幾何壓縮比就能夠被設(shè)定得較高。幾何壓縮比例如可以在15以上。需要說明的是，包括屋脊棱線與氣缸的缸徑中心一致的情況、和屋脊棱線與氣缸的缸徑中心不一致的情況這兩種情況。

直接向燃燒室內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥布置在天棚部的屋脊棱線上且相對于氣缸的缸徑中心偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向的位置處。該布置方式是在將燃料噴射閥和火花塞相鄰地布置在氣缸的缸徑中心附近時很有效的一種布置方式。燃料噴射閥的噴射軸心被布置成順著氣缸的軸線。

在活塞的隆起的頂面上形成有凹陷的空腔。挖去斜面的一部分即形成空腔。在空腔內(nèi)形成由從燃料噴射閥噴射出的燃料構(gòu)成的混合氣層。

在以燃料噴射閥的布置位置為中心將燃燒室分割為進氣一側(cè)區(qū)域、進氣另一側(cè)區(qū)域、排氣一側(cè)區(qū)域以及排氣另一側(cè)區(qū)域這四個區(qū)域時，燃料噴射閥偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向?？涨灰残纬稍谄蛴诎l(fā)動機輸出軸的一方向的位置處，以便與燃料噴射閥相對。只要使在發(fā)動機輸出軸方向上擴大的空腔的發(fā)動機輸出軸的一方向上的端緣和另一方向上的端緣的中點與燃料噴射閥的噴射軸心一致即可。因為空腔設(shè)置在已偏向的位置處，所以如上所述縱滾流會偏向。伴隨于此，空腔內(nèi)的混合氣層容易在與空腔的偏向方向相反的一側(cè)即進氣另一側(cè)區(qū)域朝著空腔外擴大。

于是，在上述構(gòu)成方式下，在用通過進氣另一側(cè)區(qū)域內(nèi)的特定位置和燃料噴射閥的布置位置的平面切開的縱斷面中，讓空腔的特定位置處的壁面形狀與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離比空腔的夾著燃料噴射閥相對于該特定位置而言的對稱位置處的壁面形狀與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離長。需要說明的是，對稱位置包括在排氣一側(cè)區(qū)域內(nèi)。

在進氣另一側(cè)區(qū)域，空腔內(nèi)的混合氣容易向該區(qū)域外擴大。然而，因為空腔的壁面位于離燃料噴射閥的噴射閥頂端相對較遠的位置處，所以能夠抑制混合氣層與空腔的壁面接觸。其結(jié)果是，冷卻損失減少。這里，能夠適當?shù)卦O(shè)定進氣另一側(cè)區(qū)域內(nèi)的特定位置?？梢赃@樣構(gòu)成：即在整個進氣另一側(cè)區(qū)域內(nèi)，讓空腔的壁面形狀與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離比空腔的排氣一側(cè)區(qū)域內(nèi)的對稱位置處的壁面形狀與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離長。還可以這樣構(gòu)成：即在進氣另一側(cè)區(qū)域內(nèi)的一部分區(qū)域，讓空腔的壁面形狀與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離比空腔的排氣一側(cè)區(qū)域內(nèi)的對稱位置處的壁面形狀與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離長。

可以這樣構(gòu)成：在整個進氣另一側(cè)區(qū)域，讓空腔的壁面與噴射閥頂端之間的距離比排氣一側(cè)區(qū)域的空腔的壁面形狀與噴射閥頂端之間的距離長。在該情況下，進氣另一側(cè)區(qū)域的特定位置為進氣另一側(cè)區(qū)域內(nèi)的任意位置。還可以這樣構(gòu)成：在進氣另一側(cè)區(qū)域的一部分區(qū)域，讓空腔的壁面與噴射閥頂端之間的距離比排氣一側(cè)區(qū)域的空腔的壁面形狀與噴射閥頂端之間的距離長。

這里，空腔的壁面包括從活塞的頂面凹陷而成的空腔的側(cè)壁和底壁。

技術(shù)方案還可以是這樣的，所述空腔的所述特定位置處的形狀構(gòu)成為：保證在所述活塞的徑向上，所述空腔的所述特定位置處的側(cè)壁比所述空腔的所述對稱位置處的側(cè)壁靠外。

這樣做以后，進氣另一側(cè)區(qū)域的空腔的特定位置處的側(cè)壁與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離就比排氣一側(cè)區(qū)域的空腔的對稱位置處的側(cè)壁與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離長。能夠防止空腔內(nèi)形成的混合氣層與空腔的側(cè)壁接觸。

空腔的側(cè)壁是從該側(cè)壁本身與活塞的頂面的邊界處到該側(cè)壁本身與空腔的底壁的邊界之間的部分，相對于活塞的頂面和空腔的底壁成一定的角度。當在所述縱斷面的同一高度位置處對空腔的特定位置處的側(cè)壁和空腔的對稱位置處的側(cè)壁進行比較時，只要讓空腔的特定位置處的側(cè)壁在活塞的徑向上比對稱位置處的側(cè)壁靠外即可。例如，可以在讓空腔的特定位置處的側(cè)壁的角度與空腔的對稱位置處的側(cè)壁的角度相同的基礎(chǔ)上，再讓空腔的特定位置處的側(cè)壁在活塞的徑向上比空腔的對稱位置處的側(cè)壁靠外；還可以通過讓空腔的特定位置處的側(cè)壁的角度和空腔的對稱位置處的側(cè)壁的角度不同，而讓空腔的特定位置處的側(cè)壁在活塞的徑向上比空腔的對稱位置處的側(cè)壁靠外；也可以既讓空腔的特定位置處的側(cè)壁的角度和空腔的對稱位置處的側(cè)壁的角度不同，又讓空腔的特定位置處的側(cè)壁在活塞的徑向上比空腔的對稱位置處的側(cè)壁靠外。

技術(shù)方案還可以是這樣的，在所述活塞的徑向上，所述空腔的所述特定位置處的開口緣比所述空腔的所述對稱位置處的開口緣靠外。

亦即，可以伴隨著讓空腔的特定位置處的側(cè)壁在活塞的徑向上靠外，讓空腔的開口緣在活塞的徑向上也靠外。

技術(shù)方案還可以是這樣的，所述空腔的所述特定位置處的形狀構(gòu)成為：保證所述空腔的所述特定位置處的底壁比所述空腔的所述對稱位置處的底壁深。

這樣做以后，進氣另一側(cè)區(qū)域的空腔的特定位置處的底壁與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離比排氣一側(cè)區(qū)域的空腔的對稱位置處的底壁與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離長。能夠防止空腔內(nèi)形成的混合氣層與空腔的側(cè)壁接觸。

這里，當在所述縱斷面中與燃料噴射閥的噴射閥頂端的徑向距離相等的地方，對空腔的特定位置處的底壁和空腔的排氣一側(cè)區(qū)域的對稱位置處的底壁進行比較時，只要讓空腔的特定位置處的底壁相對較深即可。

上述各種形狀中，至少進氣另一側(cè)區(qū)域的空腔的壁面形狀與排氣一側(cè)區(qū)域的空腔的壁面形狀不同。進氣一側(cè)區(qū)域的空腔的壁面形狀和排氣另一側(cè)區(qū)域的空腔的壁面形狀并沒有特別進行規(guī)定。例如，在僅讓進氣另一側(cè)區(qū)域的空腔的壁面形狀與其它三個區(qū)域的空腔的壁面形狀不同的情況下，整個空腔的形狀就是非對稱的。

與此不同，技術(shù)方案還可以是這樣的,所述空腔呈相對于所述屋脊式燃燒室的棱線對稱且在所述發(fā)動機輸出軸方向上較長的橢圓形，并且所述空腔構(gòu)成為：該空腔從所述燃料噴射閥到所述發(fā)動機輸出軸的另一方向上的端緣的距離比該空腔從所述燃料噴射閥到所述發(fā)動機輸出軸的一方向上的端緣的距離長的形狀。

這里,橢圓形是廣義的。在一個平面上與兩個定點之間的距離和一定那樣的點的軌跡即橢圓、由平滑連接起來的曲線形成的細長封閉圓形以及由曲線和直線連成的細長封閉圓形都包括在這里所說的橢圓狀中。

根據(jù)上述構(gòu)成方式，空腔呈相對于屋脊棱線對稱的橢圓狀，并且空腔構(gòu)成為：該空腔的從燃料噴射閥到發(fā)動機輸出軸的另一方向上的端緣的距離比該空腔的從燃料噴射閥到發(fā)動機輸出軸的一方向上的端緣的距離長的形狀。這樣一來，至少在進氣另一側(cè)區(qū)域，空腔的側(cè)壁與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離比排氣一側(cè)區(qū)域和進氣一側(cè)區(qū)域的空腔的側(cè)壁與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離長。因此，與上述構(gòu)成方式一樣，能夠避免空腔內(nèi)形成的混合氣層與空腔的壁面接觸。

在所述結(jié)構(gòu)下，構(gòu)成為：與進氣另一側(cè)區(qū)域一樣，在排氣另一側(cè)區(qū)域，也是空腔的側(cè)壁與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離比排氣一側(cè)區(qū)域和進氣一側(cè)區(qū)域的空腔的側(cè)壁與燃料噴射閥的噴射閥頂端之間的距離長。該結(jié)構(gòu)下的空腔，為了與燃料噴射閥的布置位置相對應(yīng)，而呈將偏向于發(fā)動機輸出軸的一端而設(shè)的空腔延伸到發(fā)動機輸出軸的另一端的形狀。該空腔的發(fā)動機輸出軸的一方向上的端緣和發(fā)動機輸出軸的另一方向上的端緣的中點相對于氣缸的缸徑中心偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向。

通過讓空腔延伸到發(fā)動機輸出軸的另一方向，在活塞頂面中的排氣側(cè)斜面上，為形成空腔而被挖的地方就會朝著發(fā)動機輸出軸的另一方向擴大。這樣一來，上述縱滾流的偏向就減輕了。因此，能夠抑制空腔內(nèi)的混合氣層在進氣另一側(cè)區(qū)域向外擴大。上述結(jié)構(gòu)有利于防止混合氣層與空腔的壁面接觸。

－發(fā)明的效果－

根據(jù)上述直噴發(fā)動機的燃燒室構(gòu)造，在偏向于發(fā)動機輸出軸的一端設(shè)置燃料噴射閥的直噴發(fā)動機中，做到了：讓設(shè)置在具有隆起的頂面的活塞上的空腔內(nèi)且進氣另一側(cè)區(qū)域的特定位置處的壁面形狀遠離燃料噴射閥的噴射閥頂端。這樣一來，即使空腔內(nèi)形成的混合氣層沿著特定方向擴大，也能夠避免混合氣層與空腔的壁面接觸，從而能夠抑制冷卻損失。

附圖說明

圖1是示出發(fā)動機的結(jié)構(gòu)的簡圖。

圖2是示出燃燒室的結(jié)構(gòu)且在發(fā)動機輸出軸方向上的縱剖視圖。

圖3是示出活塞頂面形狀的立體圖。

圖4示出形成在活塞頂面上的空腔的結(jié)構(gòu)，(a)是俯視圖，(b)進排氣方向上的縱剖視圖，(c)是發(fā)動機輸出軸方向上的縱剖視圖，(d)是包括特定位置和對稱位置的縱剖視圖。

圖5示出形成在活塞頂面上的、與圖4不同的空腔的結(jié)構(gòu)，(a)是俯視圖，(b)是進排氣方向上的縱剖視圖，(c)是發(fā)動機輸出軸方向上的縱剖視圖，(d)是包括特定位置和對稱位置的縱剖視圖。

圖6示出形成在活塞頂面上的、與圖4、圖5不同的空腔的結(jié)構(gòu)，(a)是俯視圖，(b)是進排氣方向上的縱剖視圖，(c)是發(fā)動機輸出軸方向上的縱剖視圖，(d)是包括特定位置和對稱位置的縱剖視圖。

圖7示出形成在活塞頂面上的、與圖4～圖6不同的空腔的結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖8是俯視圖，用于說明燃燒室內(nèi)的氣流情況。

具體實施方式

下面參照附圖說明實施方式。以下說明的例子為示例。

(發(fā)動機的整體結(jié)構(gòu))

圖1示出實施方式所涉及的發(fā)動機1的結(jié)構(gòu)。發(fā)動機1的曲軸15經(jīng)變速器與驅(qū)動輪相連結(jié)，未圖示。發(fā)動機1的輸出傳遞給驅(qū)動輪，車輛即可前進。這里，本實施方式中發(fā)動機1的燃料是汽油，但燃料也可以是含有生物乙醇等的汽油，只要是至少含有汽油的液體燃料，什么燃料都可以。

發(fā)動機1包括氣缸體12和載置于該氣缸體12上的氣缸蓋13。在氣缸體12的內(nèi)部形成有多個氣缸11(圖1中僅示出一個氣缸11)。發(fā)動機1為多氣缸發(fā)動機。在氣缸體12和氣缸蓋13的內(nèi)部形成有供冷卻水流動的水套，省略圖示?；钊?6可滑動地嵌插在各氣缸11內(nèi)，活塞16經(jīng)連桿14與曲軸15相連結(jié)?；钊?6與氣缸11和氣缸蓋13一起分隔出燃燒室17。

本實施方式中，燃燒室17的天棚部170(氣缸蓋13的下表面)具有進氣側(cè)斜面171和排氣側(cè)斜面172，該進氣側(cè)斜面171和排氣側(cè)斜面172分別朝著氣缸11的中央傾斜著上升。在進氣側(cè)斜面171上形成有進氣道18的開口部180；在排氣側(cè)斜面172上形成有排氣道19的開口部190。燃燒室17是屋脊式燃燒室。需要說明的是，屋脊棱線有與氣缸11的缸徑中心一致和不一致這兩種情況。由于在進氣側(cè)和排氣側(cè)分別具有朝著活塞的中央傾斜著上升的斜面161、162，因此活塞16的頂面160呈三角屋脊狀隆起。斜面161與天棚部170的進氣側(cè)斜面171相對；斜面162與天棚部170的排氣側(cè)斜面172相對。這樣一來，就能夠?qū)⒃摪l(fā)動機1的幾何壓縮比設(shè)定得較高，在15以上。在活塞16的頂面160上形成有凹狀的空腔163。活塞16頂面160的形狀在后面詳述。

每一個氣缸11都在氣缸蓋13上形成有兩個進氣道18，圖1中僅示出了一個進氣道18。進氣道18的開口部180位于氣缸蓋13的進氣側(cè)斜面171上且并排著形成在發(fā)動機輸出軸(亦即，曲軸15)方向上(參照圖4(a))。進氣道18經(jīng)該開口部180與燃燒室17連通。兩個進氣道18的開口部180相對于氣缸11的缸徑中心對稱而設(shè)。進氣道18的喉道部的軸線相對于氣缸11的缸徑中心對稱，圖4未明確示出。同樣，每一個氣缸11都在氣缸蓋13上形成有兩個排氣道19。排氣道19的開口部190位于氣缸蓋13的排氣側(cè)斜面172上且排列在發(fā)動機輸出軸的方向上(參照圖4(a))。排氣道19經(jīng)該開口部190與燃燒室17連通。兩個排氣道19的開口部190相對于氣缸11的缸徑中心對稱而設(shè)。

進氣道18與進氣通路181相連接。進氣通路181上設(shè)置有調(diào)節(jié)進氣流量的氣門閥，未圖示。排氣道19與排氣通路191相連接。排氣通路191上設(shè)置有具有一個以上的催化劑轉(zhuǎn)換器的尾氣凈化系統(tǒng)，省略圖示。催化劑轉(zhuǎn)換器包括三效催化劑。

氣缸蓋13上設(shè)置有進氣門21。進氣門21關(guān)閉而切斷進氣道18和燃燒室17的連通狀態(tài)。進氣門21由進氣門驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動。氣缸蓋13上還設(shè)置有排氣門22。排氣門22關(guān)閉而切斷排氣道19與燃燒室17的連通狀態(tài)。排氣門22由排氣門驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動。進氣門21在規(guī)定的時刻做往返運動而打開和關(guān)閉進氣道18。排氣門22在規(guī)定的時刻做往返運動而打開和關(guān)閉排氣道19。由此進行氣缸11內(nèi)的換氣。

進氣門驅(qū)動機構(gòu)具有與曲軸15相連結(jié)并由曲軸驅(qū)動的進氣凸輪軸，省略圖示，進氣凸輪軸與曲軸15同步旋轉(zhuǎn)。該例中，進氣門驅(qū)動機構(gòu)至少包括：能夠在規(guī)定的角度范圍內(nèi)連續(xù)地改變進氣凸輪軸的相位的液壓式或電動式可變配氣相位機構(gòu)(可變氣門正時vvt：variablevalvetiming)23。需要說明的是，還可以使進氣門驅(qū)動機構(gòu)不僅包括vvt23，還包括能夠改變氣門移動量的行程可變機構(gòu)。行程可變機構(gòu)可以使氣門的移動量連續(xù)地發(fā)生變化(連續(xù)可變氣門升程cvvl：continuousvariablevalvelift)。同樣，排氣門驅(qū)動機構(gòu)具有與曲軸15相連結(jié)并由曲軸15驅(qū)動的排氣凸輪軸，省略圖示，排氣凸輪軸與曲軸15同步旋轉(zhuǎn)。該例中，排氣門驅(qū)動機構(gòu)也至少包括液壓式或電動式vvt24。需要說明的是，還可以使排氣門驅(qū)動機構(gòu)不僅包括vvt24，還包括能夠改變氣門移動量的行程可變機構(gòu)。行程可變機構(gòu)可以使氣門的移動量連續(xù)地發(fā)生變化。

需要說明的是，驅(qū)動進氣門21和排氣門22的驅(qū)動機構(gòu)可以為任意驅(qū)動機構(gòu)，例如可以采用液壓式或電磁式驅(qū)動機構(gòu)。

氣缸蓋13上安裝有直接向燃燒室17內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥6。燃料噴射閥6設(shè)置在進氣側(cè)斜面171和排氣側(cè)斜面172相交叉的屋脊棱線上。如圖2所示，燃料噴射閥6相對于氣缸11的缸徑中心偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向而設(shè)。發(fā)動機輸出軸的一方向是圖2中紙面的左側(cè)，在該實施方式中，這相當于發(fā)動機1中與傳動系相反的一側(cè)即所謂的發(fā)動機前側(cè)。燃料噴射閥6的噴射軸心還沿著氣缸11的軸心而設(shè)，噴射閥頂端朝向燃燒室17內(nèi)部?；钊?6上的空腔163被設(shè)置成與該燃料噴射閥6相對。燃料噴射閥6朝著該空腔163內(nèi)噴射燃料。

燃料噴射閥6的詳情后述。圖2概括地示出，燃料噴射閥6構(gòu)成為：能夠在燃燒室17內(nèi)(亦即，空腔163內(nèi))形成(可燃)混合氣層及其周圍的絕熱氣體層。燃料噴射閥6例如可以是外開式燃料噴射閥。外開式燃料噴射閥，通過調(diào)節(jié)移動量就能夠調(diào)節(jié)霧狀噴射的燃料的粒徑。像專利文獻2(日本公開專利公報特開2015-102004號公報)中所公開的那樣，利用該外開式燃料噴射閥的特性，適當?shù)乜刂埔远嗉墖娚錇榛A(chǔ)的燃料噴射方式，就能夠調(diào)節(jié)霧狀燃料在前進方向上的噴射距離和霧狀燃料相對于噴射軸心的擴散度。通過在壓縮上止點附近的時刻噴射燃料，就能夠在空腔163的中央部位形成混合氣層，在空腔163的外圍形成絕熱氣體層。并不限于外開式燃料噴射閥，vco(valvecoveredorifice)噴嘴式噴射器，也能夠通過調(diào)節(jié)產(chǎn)生于噴嘴口的氣蝕(cabitation)的大小來改變噴嘴口的有效截面積，從而改變所噴射的霧狀燃料的粒徑。因此，voc噴嘴式噴射器也與外開式燃料噴射閥一樣，通過調(diào)節(jié)在壓縮上止點附近的時刻噴射的霧狀燃料在前進方向上的噴射距離和霧狀噴射的燃料相對于噴射軸心的擴散度，就能夠在空腔163的中央部位形成混合氣層，在空腔163的外圍形成絕熱氣體層。

通過向高壓環(huán)境下的燃燒室17內(nèi)噴射由加熱器加熱到規(guī)定溫度的燃料而使燃料處于超臨界狀態(tài)，也能夠在空腔163的中央部位形成混合氣層，在空腔163的外圍形成絕熱氣體層。該技術(shù)是這樣的：通過讓已噴射到燃燒室17內(nèi)的燃料瞬間氣化，霧狀燃料的噴射距離就會變短，從而會在空腔163內(nèi)且燃料噴射閥6附近形成混合氣層，如圖2所示。需要說明的是，在例如具有多個噴口的多孔式燃料噴射閥中，再加一個將燃料加熱的加熱器，這樣來構(gòu)成燃料噴射閥。還可以使用上述結(jié)構(gòu)以外的燃料噴射閥。因為上述燃料噴射閥的結(jié)構(gòu)是公知的,所以這里省略詳細說明。

氣缸蓋13上安裝有火花塞7。如圖2所示，火花塞7設(shè)置在屋脊棱線上且相對于氣缸11的缸徑中心偏向于發(fā)動機輸出軸的另一方向(亦即，發(fā)動機后側(cè))?；鸹ㄈ?相對于氣缸11的軸線傾斜于燃料噴射閥6。這樣一來，燃料噴射閥6和火花塞7就是彼此相鄰地設(shè)置在氣缸11的缸徑中心附近。

如上所述，該發(fā)動機1的幾何壓縮比ε設(shè)定在15以上。幾何壓縮比在40以下即可，優(yōu)選在20以上35以下。發(fā)動機1屬于壓縮比越高，膨脹比也越高的那種結(jié)構(gòu)，因此，該發(fā)動機1在具有較高的壓縮比的同時,還具有較高的膨脹比。該發(fā)動機1構(gòu)成為：在整個運轉(zhuǎn)區(qū)域基本上都是利用壓縮點火讓噴射到氣缸11內(nèi)的燃料燃燒，較高的幾何壓縮比會使壓縮點火燃燒穩(wěn)定。

燃燒室17是由氣缸11的內(nèi)周面、活塞16的頂面160、氣缸蓋13的下表面(天棚部170)、進氣門21的氣門頭的表面、排氣門22的氣門頭的表面分隔出來的。為減少冷卻損失而在這些隔離面上設(shè)置隔熱層,從而實現(xiàn)了燃燒室17的隔熱化。隔熱層可以設(shè)置在所有這些隔離面上，還可以設(shè)置在這些隔離面中的一部分隔離面上。雖然進氣道18、排氣道19上的靠燃燒室17的天棚部170側(cè)的開口附近的氣道的壁面不是直接分隔出燃燒室17的壁面，但也可以在這些氣道的壁面上設(shè)置隔熱層。

由于這些隔熱層會抑制燃燒室17內(nèi)的燃燒氣體的熱通過隔離面釋放出來，因此使這些隔熱層的導熱系數(shù)比構(gòu)成燃燒室17的金屬母材的導熱系數(shù)低。

為減少冷卻損失，優(yōu)選使隔熱層的容積比熱比母材小。亦即，優(yōu)選通過減小隔熱層的熱容量，讓燃燒室17的隔離面的溫度隨著燃燒室17內(nèi)的氣體溫度變化而變化。

例如，利用等離子體噴涂將zro2等陶瓷材料涂布在母材上而形成所述隔熱層即可?？梢栽谠撎沾刹牧现泻泻芏鄽饪住＿@樣做以后，就能夠使隔熱層的導熱系數(shù)和容積比熱更低。

本實施方式中，除了具有所述燃燒室的隔熱構(gòu)造，還在氣缸11內(nèi)(亦即，燃燒室17內(nèi))由氣體層形成了絕熱層，由此而做到了使冷卻損失大幅度減少。

具體而言，燃料噴射閥6在壓縮行程以后從燃料噴射閥6的噴射閥頂端向空腔163內(nèi)噴射燃料。這樣一來，就實現(xiàn)了成層化，如圖2所示。即，在燃料噴射閥6附近的空腔163內(nèi)的中心部位形成混合氣層，且在其周圍形成含有新氣的氣體層。該氣體層可以僅含有新氣，也可以不僅含有新氣，還含有已燃氣體(egr氣體)。需要說明的是，氣體層中混有少量燃料也沒問題，讓氣體層中的燃料少于混合氣層中的燃料，以便氣體層發(fā)揮絕熱層的作用即可。

如果在按以上所述形成了氣體層和混合氣層的狀態(tài)下燃料通過壓縮點火而燃燒，那么，利用混合氣層和氣缸11的壁面之間的氣體層就能夠防止混合氣層的火焰與氣缸11的壁面接觸。而且，氣體層成為絕熱層，而能夠抑制熱從氣缸11的壁面釋放出來。其結(jié)果是，能夠大幅度地減少冷卻損失。

需要說明的是，僅減少冷卻損失,所減少的這一部分冷卻損失不會被轉(zhuǎn)換成排氣損失,不會有助于指示熱效率的提高。然而,該發(fā)動機1由于伴隨著高壓縮比化的高膨脹比化,相當于所減少的這一部分冷卻損失的燃燒氣體的能量被有效地轉(zhuǎn)換為機械功。也就是說,發(fā)動機1通過采用讓冷卻損失和排氣損失都減少的結(jié)構(gòu),就能夠大幅度地提高指示熱效率。

為了在燃燒室17內(nèi)形成這樣的混合氣層和氣體層，理想狀況是燃燒室17內(nèi)的氣流在噴射燃料的時間內(nèi)較弱。因此，進氣道具有不會在燃燒室17內(nèi)產(chǎn)生渦流或者難以在燃燒室17內(nèi)產(chǎn)生渦流的直線形狀，并且縱滾流也會盡可能地變?nèi)酢?/p>

接下來，參照附圖進一步詳細地說明構(gòu)成燃燒室的活塞頂面的形狀。圖3是示出活塞16頂面形狀的立體圖。圖3中，紙面右前方為進氣側(cè)，紙面左后方為排氣側(cè)，紙面左前方為發(fā)動機輸出軸的一方向(亦即，發(fā)動機前側(cè))，紙面右后方為發(fā)動機輸出軸的另一方向(亦即，發(fā)動機后側(cè))。

如上所述，活塞16的頂面160中的進氣側(cè)斜面161和排氣側(cè)斜面162分別朝著活塞16的中央傾斜著上升。這樣一來，當從發(fā)動機輸出軸的一方向沿順著發(fā)動機輸出軸的方向觀看活塞16時，活塞16的頂面呈兩側(cè)分別朝著中央部位逐漸隆起的三角屋脊狀。在進氣側(cè)斜面161和排氣側(cè)斜面162上分別形成有氣門凹坑(valverecession)。其中，進氣側(cè)斜面161上，相當于排列在發(fā)動機輸出軸的方向上的兩個進氣門21的氣門頭之間的部分也與氣門凹坑一樣，被從該進氣側(cè)斜面161上挖掉。進氣側(cè)斜面161上盡管形成有氣門凹坑，但是實質(zhì)上是平面。另一方面，排氣側(cè)斜面162上，相當于排列在發(fā)動機輸出軸的方向上的兩個排氣門22的氣門頭之間的部分未被挖去，殘留了下來。該部分在活塞16到達上止點附近時成為擠壓流區(qū)域164，在該擠壓流區(qū)域164會產(chǎn)生從排氣側(cè)朝向燃燒室17的中央移動的擠壓流。

圖2中也示出，活塞16的頂面160棱線附近且發(fā)動機輸出軸方向兩端的端部彎曲，使得活塞直徑朝著頂面160逐漸縮小。頂面160的彎曲形狀與氣缸蓋13的天棚部170的彎曲形狀相對應(yīng)。這是有利于提高發(fā)動機1的幾何壓縮比的結(jié)構(gòu)。

如上所述，空腔163在活塞16的頂面160上呈凹陷狀。如圖2所示，空腔163伴隨著從開口緣開始凹陷，其大小逐漸縮小。空腔163由與活塞16的頂面160連為一體的側(cè)壁1631和與側(cè)壁1631連為一體的底壁1632構(gòu)成。如圖2所示，在通過活塞16中心的縱斷面上，空腔163具有浴盆一樣的形狀。側(cè)壁1631具有與活塞16的頂面160和底壁1632不同的角度。在活塞16的頂面160和側(cè)壁1631之間、側(cè)壁1631和底壁1632之間分別形成有圓弧。

在以下說明中，讓活塞16的頂面160和側(cè)壁1631之間的圓弧包括在活塞16的頂面160中，將圓弧與側(cè)壁1631相接的位置定為頂面160和側(cè)壁1631的交界處。該交界處構(gòu)成空腔163的開口緣。讓側(cè)壁1631和底壁1632之間的圓弧包括在側(cè)壁1631中，將圓弧與底壁1632相接的位置定為側(cè)壁1631和底壁1632的交界處。需要說明的是，還能夠使對頂面160和側(cè)壁1631的交界處、以及側(cè)壁1631和底壁1632的交界處的定義與上述定義不同。例如，可以讓頂面160與側(cè)壁1631之間的圓弧包括在側(cè)壁1631中，將頂面160與圓弧相接的位置定為頂面160與側(cè)壁1631的交界處。還能夠?qū)⒃搱A弧的中央定為頂面160與側(cè)壁1631的交界處。同樣，還可以讓側(cè)壁1631與底壁1632之間的圓弧包括在底壁1632中，將圓弧與側(cè)壁1631相接的位置定為側(cè)壁1631與底壁1632的交界處。又能夠?qū)⒃搱A弧的中央定為側(cè)壁1631與底壁1632的交界處。無論怎樣定義頂面160、側(cè)壁1631以及底壁1632，與以下說明的空腔形狀相關(guān)的結(jié)構(gòu)都能夠成立。

如圖3所示，空腔163具有近似橢圓形狀的開口緣。該橢圓是廣義的橢圓。如圖2和圖4所示，空腔163的中心位置，更準確而言，在相當于空腔163的尺寸最大的地方，進氣側(cè)端緣和排氣側(cè)端緣的中點且發(fā)動機輸出軸的一方向上的端緣和發(fā)動機輸出軸的另一方向上的端緣的中點即中心位置與燃料噴射閥6的噴射軸心一致。如上所述，這是有利于在空腔163內(nèi)的中心部形成混合氣層的結(jié)構(gòu)。因為燃料噴射閥6的噴射軸心偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向，所以空腔163也會位于活塞16的頂面160上相對于活塞16的中心偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向。

因為空腔163形成在活塞16的呈三角屋脊狀隆起的頂面160上，所以由圖3也可以得知，為形成該空腔163，進氣側(cè)斜面161和排氣側(cè)斜面162分別有一部分被挖去。如圖2所示，伴隨著空腔163偏離氣缸的缸徑中心而設(shè)，進氣側(cè)斜面161和排氣側(cè)斜面162上被挖的地方也就不是相對于氣缸11的缸徑中心對稱，而是偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向。伴隨著空腔163偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向，活塞16的頂面160中夾著該空腔163的兩側(cè)中各側(cè)的棱線中，發(fā)動機輸出軸的一方向上的部分相對較短，且發(fā)動機輸出軸的另一方向上的部分相對較長。

如上所述，該發(fā)動機1構(gòu)成為燃燒室17內(nèi)的氣流較弱，但是有可能在燃燒室17內(nèi)產(chǎn)生較弱的縱滾流。如參照圖8說明的那樣，伴隨著將近似橢圓形的空腔163設(shè)置在活塞16的呈三角屋脊狀隆起的頂面160上且偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向，縱滾流就易于朝著偏離了氣缸11的缸徑中心的空腔163的方向流動。如圖4(a)中虛線箭頭所示，縱滾流在燃燒室17內(nèi)從排氣側(cè)的發(fā)動機輸出軸的另一方向偏向于朝向進氣側(cè)的發(fā)動機輸出軸的一方向的方向。

縱滾流偏向的結(jié)果如下：如圖4(a)中實線箭頭所示，在空腔163內(nèi)由從燃料噴射閥6噴出的燃料形成的混合氣層易于朝著進氣側(cè)的發(fā)動機輸出軸的另一方向擴大，混合氣層與空腔163的壁面接觸的可能性提高。因此，該發(fā)動機1是通過對形成于活塞16的空腔163的形狀做改進來防止混合氣層與空腔163的壁面接觸的。

如圖4(a)所示，以燃料噴射閥6的布置位置為中心，將燃燒室17分割為以下四個區(qū)域：(1)夾著屋脊式燃燒室的棱線的進氣側(cè)且發(fā)動機輸出軸的一方向即進氣一側(cè)區(qū)域(圖中右下區(qū)域)、(2)進氣側(cè)且發(fā)動機輸出軸的另一方向即進氣另一側(cè)區(qū)域(圖中右上區(qū)域)、(3)夾著屋脊式燃燒室的棱線的排氣側(cè)且發(fā)動機輸出軸的一方向即排氣一側(cè)區(qū)域(圖中左下區(qū)域)、以及(4)排氣側(cè)且發(fā)動機輸出軸的另一方向即排氣另一側(cè)區(qū)域(圖中左上區(qū)域)。在用通過了進氣另一側(cè)區(qū)域內(nèi)的特定位置和燃料噴射閥6的布置位置的平面切開的縱斷面(參照圖4(d))中，讓空腔163的特定位置處的壁面形狀(圖4(d)右上側(cè)所示的壁面形狀)與燃料噴射閥6的噴射閥頂端之間的距離，比夾著燃料噴射閥6位于特定位置的相反一側(cè)的對稱位置處的空腔163的壁面形狀(圖4(d)左下側(cè)所示的壁面形狀)與燃料噴射閥6的噴射閥頂端之間的距離長。圖4(d)紙面右上側(cè)所示的實線表示空腔163的特定位置處的側(cè)壁1631，虛線表示空腔163的對稱位置處的側(cè)壁1631。亦即，虛線相當于圖4(d)紙面左下側(cè)所示的側(cè)壁1631的對稱形狀。如該圖所示，一邊讓空腔163的特定位置處的側(cè)壁1631和空腔163的對稱位置處的側(cè)壁1631與底壁1632的交界位置相同，一邊讓包括圓弧的側(cè)壁1631躺下(亦即，側(cè)壁1631與水平面所成的角度較小)，結(jié)果是做到了讓側(cè)壁1631位于活塞16徑向上靠外的位置處。伴隨于此，在活塞16的徑向上，空腔163的特定位置處的開口緣比對稱位置處的開口緣靠外。其結(jié)果是，如圖4(a)所示，空腔163的開口緣相對于燃料噴射閥6的噴射軸心不再呈對稱的形狀，空腔163構(gòu)成為：在進氣另一側(cè)區(qū)域，開口緣朝著活塞16外鼓出來。

在進氣另一側(cè)區(qū)域，增大空腔163的側(cè)壁1631和燃料噴射閥6的噴射閥頂端之間的距離，這樣做以后，即使混合氣層朝著進氣側(cè)的發(fā)動機輸出軸的另一方向擴大了，也能夠抑制混合氣層與空腔163的壁面接觸，從而能夠減少冷卻損失。需要說明的是，只要適當?shù)卦O(shè)定空腔163的特定位置處的側(cè)壁1631的位置和空腔163的對稱位置處的側(cè)壁1631的位置之差即可。

這里，由圖4(a)明確可知：在圖4所示的結(jié)構(gòu)例下，在整個進氣另一側(cè)區(qū)域，讓空腔163的側(cè)壁1631位于活塞16徑向上靠外的位置處。與此不同，還可以在進氣另一側(cè)區(qū)域的一部分區(qū)域讓空腔163的側(cè)壁1631位于活塞16徑向上靠外的位置處，省略圖示。該結(jié)構(gòu)使空腔163的容積盡可能小，有利于維持較高的幾何壓縮比。還可以與進氣另一側(cè)區(qū)域一樣，在與進氣另一側(cè)區(qū)域(連為一體)相鄰的進氣一側(cè)區(qū)域和/或排氣另一側(cè)區(qū)域的一部分區(qū)域讓空腔163的側(cè)壁1631位于活塞16徑向上靠外的位置處。亦即，改變空腔163的壁面形狀的范圍并不限于進氣另一側(cè)區(qū)域內(nèi)，還可以從進氣另一側(cè)區(qū)域擴大到進氣一側(cè)區(qū)域和/或排氣另一側(cè)區(qū)域的一部分區(qū)域。

可以一邊讓空腔163的特定位置處的側(cè)壁1631的角度與空腔163的對稱位置處的側(cè)壁1631的角度相同，一邊讓空腔163的特定位置處的側(cè)壁1631在活塞16的徑向上比對稱位置處的側(cè)壁1631靠外，省略圖示。該結(jié)構(gòu)下，在特定位置處，側(cè)壁1631和底壁1632的交界位置、開口緣的位置都位于活塞的徑向上靠外的位置處。

省略圖示，在例如不改變空腔163的開口緣的位置而是在特定位置處讓側(cè)壁1631立起來(亦即，側(cè)壁1631與水平面的角度較大)的結(jié)構(gòu)下，可以讓側(cè)壁1631位于活塞16徑向上靠外的位置處。該結(jié)構(gòu)下，側(cè)壁1631和底壁1632的交界位置位于活塞徑向上靠外的位置處。

圖5示出與圖4不同的結(jié)構(gòu)例。在圖5所示的結(jié)構(gòu)例中，改變了空腔163的底壁1632的位置。具體而言，在圖5(d)的紙面右上側(cè)，實線表示進氣另一側(cè)區(qū)域的空腔163的特定位置處的底壁1632。虛線相當于圖5(d)的紙面左下側(cè)所示的空腔163的對稱位置處的底壁1632?？涨?63的特定位置處的底壁1632比空腔163的對稱位置處的底壁1632深。這樣做以后，在用通過進氣另一側(cè)區(qū)域內(nèi)的特定位置和燃料噴射閥6的布置位置的平面切開的縱斷面(參照圖5(d))中，讓空腔163的特定位置處的壁面形狀與燃料噴射閥6的噴射閥頂端之間的距離比空腔163的對稱位置處的壁面形狀與燃料噴射閥6的噴射閥頂端之間的距離長。其結(jié)果是，盡管形成在空腔163內(nèi)的混合氣層易于朝著進氣側(cè)的發(fā)動機輸出軸的另一方向擴大，卻難以與空腔163的底壁1632接觸，從而能夠減少冷卻損失。

該結(jié)構(gòu)與圖4所示的結(jié)構(gòu)例不同，空腔163的開口緣的位置在進氣另一側(cè)區(qū)域也沒有改變，故如圖5(a)所示，空腔163的開口緣相對于燃料噴射閥6的噴射軸心呈對稱形狀。

需要說明的是，只要適當?shù)卦O(shè)定空腔163的特定位置處的底壁1632的深度和空腔163的對稱位置處的底壁1632的深度之差即可。

可以使空腔163的底壁1632的深度在整個進氣另一側(cè)區(qū)域相對較深，但也可以使空腔163的底壁1632的深度在進氣另一側(cè)區(qū)域中的一部分區(qū)域相對較深。也可以與進氣另一側(cè)區(qū)域一樣，在與進氣另一側(cè)區(qū)域(連為一體)相鄰的進氣一側(cè)區(qū)域和/或排氣另一側(cè)區(qū)域的一部分，使空腔163的底壁1632的深度相對較深。亦即，改變空腔163的壁面形狀的范圍并不限于進氣另一側(cè)區(qū)域內(nèi)，還可以從進氣另一側(cè)區(qū)域擴大到進氣一側(cè)區(qū)域和/或排氣另一側(cè)區(qū)域的一部分區(qū)域。

圖6示出將讓空腔163的側(cè)壁1631位于活塞徑向上靠外的位置處的結(jié)構(gòu)例和讓空腔163的底壁1632更深的結(jié)構(gòu)例組合而成的結(jié)構(gòu)。亦即，在圖6所示的結(jié)構(gòu)例中，在進氣另一側(cè)區(qū)域的特定位置處，讓空腔163的側(cè)壁1631和底壁1632的位置分別與排氣一側(cè)區(qū)域的空腔163的對稱位置處的側(cè)壁1631和底壁1632的位置不同。具體而言，在圖6(d)的紙面右上側(cè)，實線表示進氣另一側(cè)區(qū)域的空腔163的特定位置處的側(cè)壁1631和底壁1632。虛線相當于圖6(d)的紙面左下側(cè)所示的空腔163的對稱位置處的側(cè)壁1631和底壁1632?？涨?63的特定位置處的側(cè)壁1631位于活塞16徑向上相對靠外的位置處，底壁1632比空腔163的對稱位置處的底壁1632深。這樣做以后，在用通過進氣另一側(cè)區(qū)域內(nèi)的特定位置和燃料噴射閥6的布置位置的平面切開的縱斷面(參照圖6(d))中，空腔163的特定位置處的壁面形狀與燃料噴射閥6的噴射閥頂端之間的距離比空腔163的對稱位置處的壁面形狀與燃料噴射閥6的噴射閥頂端之間的距離長。其結(jié)果是，盡管形成在空腔163內(nèi)的混合氣層易于朝著進氣側(cè)的發(fā)動機輸出軸的另一方向擴大，卻難以與空腔163的底壁1632接觸，從而能夠減少冷卻損失。

需要說明的是，圖6所示的結(jié)構(gòu)例，與圖4所示的結(jié)構(gòu)例一樣，在進氣另一側(cè)區(qū)域，空腔163的開口緣朝著活塞16的徑向靠外鼓出去。

圖4～圖6所示的結(jié)構(gòu)例，分別僅在進氣另一側(cè)區(qū)域讓空腔163的壁面形狀與其它區(qū)域的空腔163的壁面形狀不同。與此不同，圖7所示的結(jié)構(gòu)例，同時讓進氣另一側(cè)區(qū)域和排氣另一側(cè)區(qū)域的空腔163的壁面形狀分別與進氣一側(cè)區(qū)域和排氣一側(cè)區(qū)域中的空腔163的壁面形狀不同。

具體而言，圖7所示的空腔結(jié)構(gòu)具有相對于布置有燃料噴射閥6的屋脊式燃燒室的棱線對稱的近似橢圓形。另一方面，當對近似橢圓形的空腔163從燃料噴射閥6到發(fā)動機輸出軸的一方向上的端緣的距離和從燃料噴射閥6到發(fā)動機輸出軸的另一方向上的端緣的距離做比較的時候，空腔163到另一方向上的端緣的距離較長?？涨?63在近似橢圓形的空腔中尺寸最大的地方(亦即，相當于燃料噴射閥6的布置位置的地方)具有朝著發(fā)動機輸出軸的另一方向擴張的形狀。不過，也是以氣缸11的缸徑中心為基準，該空腔163的發(fā)動機輸出軸的一方向上的端緣和另一方向上的端緣的中點偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向。

在該空腔結(jié)構(gòu)中，相對于圖7中虛線所示的形狀(該形狀相當于進氣一側(cè)區(qū)域和排氣一側(cè)區(qū)域，空腔的開口緣的對稱形狀)，在進氣另一側(cè)區(qū)域空腔163的側(cè)壁1631位于活塞16徑向上靠外的位置處。這樣一來，如上所述，即使混合氣層從燃料噴射閥6朝著進氣另一側(cè)區(qū)域的方向擴大，也能夠抑制混合氣層與空腔163的側(cè)壁1631接觸。

在圖7所示的結(jié)構(gòu)例中，在排氣另一側(cè)區(qū)域，也是空腔163的側(cè)壁1631相對于虛線所示的對稱形狀位于活塞16徑向上靠外的位置處。這等效于在活塞16的頂面160的排氣側(cè)斜面162上為形成空腔163而被挖的地方朝著發(fā)動機輸出軸的另一方向擴大。亦即，因為被挖的地方?jīng)]有偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向，故在圖7所示的結(jié)構(gòu)例中，如該圖中虛線箭頭所示，能夠抑制縱滾流偏向。這樣一來，就能夠抑制混合氣層從燃料噴射閥6朝著進氣另一側(cè)區(qū)域的方向擴大。因此，在圖7所示的結(jié)構(gòu)例中，也能夠有效地抑制在空腔163內(nèi)形成的混合氣層與空腔163的壁面接觸。

需要說明的是，在圖4～圖6所示的結(jié)構(gòu)例中，也可以使排氣另一側(cè)區(qū)域的空腔163的壁面形狀與進氣另一側(cè)區(qū)域的空腔163的壁面形狀相對應(yīng)，以便相對于屋脊式燃燒室的棱線而對稱。

－符號說明－

1發(fā)動機

11氣缸

13氣缸蓋

15曲軸(發(fā)動機輸出軸)

16活塞

163空腔

1631側(cè)壁

1632底壁

17燃燒室

170天棚部

18進氣道

19排氣道

6燃料噴射閥