柴油發動機的燃燒室構造制造技術

直噴式柴油發動機(1)的活塞(4)具有凹腔型的空腔(6)，在其中心線上配置多噴孔的燃料噴射嘴(7)。空腔(6)的直徑為最小的唇部(42)與活塞冠頂面(43)相比處于下方，該空腔在底面中央具有圓錐臺形的凸部(41)。凸部(41)的圓錐面(41a)具有在活塞上止點位置處指向燃料噴射嘴(7)的噴霧點(FP)的角度，頂面(41b)的高度位置與唇部(42)的高度位置大致相等。由此，利用了空腔(6)的中心部的空氣的碳煙的氧化得到促進。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種直噴式柴油發動機的燃燒室構造，該直噴式柴油發動機構成為在活塞冠頂面具有凹腔(reentrant)型空腔，并且在該空腔的中心線上配置有多噴孔的燃料噴射嘴。
技術介紹
在具有凹腔型空腔的直噴式柴油發動機中，近幾年為了實現在高速高負載區域成為問題的碳煙(soot)的降低，傾向于采用空腔的入口直徑設得比較大的所謂開放型的凹腔型空腔，以使得提高擠氣區(squisharea)的空氣利用率。然而，在上述開放型的凹腔型空腔中，空腔內的中心部處的空氣利用率反而下降，作為結果，也不能一定充分降低碳煙。凹腔型空腔在中心部具有圓錐形或圓錐臺形的凸部，通過在入口部形成的唇部和上述凸部的組合，形成有保存漩渦的圓環狀的空間，但例如在專利文獻1中看到的那樣，在現有的凹腔型空腔中，凸部的圓錐面的傾斜比較緩慢。如上述的緩慢傾斜的圓錐面不會對空腔內的中心部處的空氣利用率的提高作貢獻。專利文獻1：日本特開2013－527360號公報
技術實現思路
作為本專利技術涉及的柴油發動機的燃燒室構造，該柴油發動機構成為具有：活塞，其在冠頂面具有凹腔型空腔；以及多噴孔的燃料噴射嘴，其配置在上述空腔的中心線上，其中，在上述空腔的底部中央設置的凸部的圓錐面形成為在活塞上止點位置處指向燃料噴射嘴的噴霧點的角度或比該角度陡峭的角度。根據如上述的結構，空腔底部處的燃料和空氣的混合變得良好，碳煙的初期的生成得到抑制的同時，通過擴散燃燒中的空腔中心部處的空氣利用率的提高而碳煙的氧化得到促進，因此高速高負載區域中的碳煙的排出降低。特別是，沿著圓錐面從空腔底部上升的氣體被引導至空氣殘留較多的空腔中心部的區域，因此空腔中心部的空氣利用率提高，有效地抑制碳煙。在優選的一個方式中，在上述空腔的入口部處直徑為最小的唇部與開口緣相比位于下方，上述凸部的頂部的高度位置設定為與上述唇部的高度位置大致相等。附圖說明圖1是具有一個實施例的燃燒室構造的柴油發動機的結構說明圖。圖2是表示空腔的結構的活塞主要部件的剖視圖。圖3是對“傾斜到達深度Z1”以及“深度Z2”的說明圖。圖4是示出“傾斜到達深度Z1”以及“深度Z2”和碳煙排出量的關系的特性圖。圖5是表示對比例1～4的空腔形狀的說明圖。圖6是示出循環中的碳煙的量的特性圖。圖7是表示規定曲軸轉角處的缸內的當量比分布的特性圖。圖8是表示對比例1的缸內的湍流能量特性圖。圖9是表示對比例2的缸內的湍流能量的特性圖。圖10是表示對比例3的缸內的湍流能量的特性圖。圖11是表示對比例4的缸內的湍流能量的特性圖。圖12是表示實施例的缸內的湍流能量的特性圖。圖13是空腔的尺寸的說明圖。圖14是表示高度的比(h2/h1)和碳煙排出量的關系的特性圖。圖15是示出實施例的空腔和噴霧中心軸線F之間的位置關系的說明圖。圖16是示出凸部的變形例的說明圖。圖17是示出凸部的其他變形例的說明圖。圖18是示出具有2個噴孔組的變形例的說明圖。圖19是示出具有2個噴孔組的其他變形例的說明圖。具體實施方式下面，基于附圖，對本專利技術的一個實施例詳細地進行說明。圖1是將本專利技術涉及的直噴式柴油發動機1與其進排氣系統一起示出的結構說明圖，在形成于氣缸體2上的氣缸3，以能夠滑動的方式嵌合有活塞4，并且在該氣缸體2的上表面固定的氣缸蓋5將氣缸3的上端開口覆蓋。在上述活塞4的頂面處凹陷設置有凹腔型的空腔6。該空腔6呈以活塞4的中心軸線為中心的旋轉體形狀。即，在活塞4的俯視觀察時呈正圓形，并且在活塞4的中心形成。另外，在上述氣缸蓋5側，在與上述空腔6的中心相對應的氣缸3的中心位置處配置有多噴孔的燃料噴射嘴7。在本實施例中，上述燃料噴射嘴7沿著氣缸3的中心軸線進行配置，即垂直地進行配置。在上述氣缸蓋5處配置有一對進氣閥8以及一對進氣閥9，分別對進氣口10以及排氣口11的前端開口部進行開閉。這些進氣閥8以及進氣閥9以各自的閥桿與氣缸3的中心軸線平行的垂直姿態進行配置。另外，在氣缸蓋5處，與燃料噴射嘴7相鄰地配設有預熱塞12。各氣缸的燃料噴射嘴7構成為，與示意地表示的共軌13分別連接，如果通過來自未圖示的發動機控制單元的驅動信號而燃料噴射嘴7的針閥(未圖示)上升，則通過高壓燃料泵14供給至共軌13內的高壓的燃料噴射。共軌13內的燃料壓力經由調壓閥15，通過發動機控制單元而調壓為與運轉條件對應的規定壓力。該實施例的柴油發動機1具有渦輪增壓器18，該渦輪增壓器18的渦輪19配置在排氣通路21的通路中，壓縮機20配置在進氣通路22的通路中。在排氣通路21的與渦輪19相比的下游側，預催化轉換器23以及主催化轉換器24串聯地配置。在進氣通路22的與壓縮機20相比的上游側，設置有空氣流量計25以及空氣凈化器26，在壓縮機20和與其相比處于下游側的集氣部28之間配設有中冷器27。而且，作為排氣回流裝置，具有：排氣回流通路29，其將排氣通路21的比渦輪19靠上游側的位置和進氣集氣部28連通；以及排氣回流控制閥30，其為了將排氣回流率控制為與內燃機運轉條件對應的規定的排氣回流率而設置圖2示出上述空腔6的更具體的剖面形狀。該空腔6作為凹腔型，在底面中央具有以山型鼓出的凸部41，并且與中間附近的高度位置處的最大直徑相比入口部分的直徑相對較小。特別是，在該入口部處直徑為最小的唇部42位于從以圓環狀殘留的活塞冠頂面43沿活塞軸向下方的位置，在與唇部42相比的上方，形成有由向活塞4的外周側擴大或后退的空間構成的型腔部44。即，活塞冠頂面43中的型腔部44的開口緣44a的直徑比唇部42的直徑大，作為所謂開放型的凹腔型空腔而實現擠氣區(冠頂面43上方的區域)的空氣利用率的提高。比唇部42靠下方的部分成為在剖面中近似于圓弧的彎曲面45，與凸部41順滑地相連續。凸部41呈具有圓錐面41a和頂面41b的大致圓錐臺型，頂面41b并不是完全的平坦面而是呈緩慢彎曲的形狀。在這里，如圖3的說明圖所示，作為表示圓錐面41a的傾斜角度的指標，將圓錐面41a的延長線與活塞4的中心線CL相交的點O1相距活塞冠頂面43的距離Z1定義為“傾斜到達深度Z1”。在本實施例中，該傾斜到達深度Z1對應于活塞4處于上止點位置時的燃料噴射嘴7的噴霧點FP的高度位置。此外，“噴霧點FP”定義為燃料噴射嘴7的各噴孔的噴霧中心軸線與該燃料噴射嘴7的中心線相交的點。即，在本實施例中，圓錐面41a具有在活塞上止點位置處指向燃料噴射嘴7的噴霧點FP的角度。另外，如圖3所示，將成為最高的部位的頂面41b中央部相距活塞冠頂面43的距離Z2定義為凸部41的“深度Z2”。在本實施例中，該深度Z2與從活塞冠頂面43至唇部42為止的活塞4軸向的距離大致相等。即，設定為凸部41的頂部的高度位置與唇部42的高度位置大致相等。圖4是將上述“傾斜到達深度Z1”設為橫軸、將“深度Z2”設為縱軸，通過對高速高負載區域中的碳煙的排出量進行模擬而求出的。即，示出針對包含唇部42在內的空腔6的外周緣部分的形狀不變更、而對凸部41的形狀進行了變更的各種燃燒室構造，對碳煙的排出量進行了模擬的結果。在圖4中，將碳煙排出量以等高線狀示出，但作為整體的傾向，“傾斜到達深度Z1”越小，碳煙排出量越少，對于“深度Z2”，在“深度Z2”處于唇部42的高度位置(在圖中作為Z02示出)時，碳煙排出量減少。而且，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種柴油發動機的燃燒室構造，該柴油發動機構成為具有：活塞，其在冠頂面具有凹腔型空腔；以及多噴孔的燃料噴射嘴，其配置在上述空腔的中心線上，其中，在上述空腔的底部中央設置的凸部的圓錐面，形成為在活塞上止點位置處指向燃料噴射嘴的噴霧點的角度或比該角度陡峭的角度。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種柴油發動機的燃燒室構造，該柴油發動機構成為具有：活塞，其在冠頂面具有凹腔型空腔；以及多噴孔的燃料噴射嘴，其配置在上述空腔的中心線上，其中，在上述空腔的底部中央設置的凸部的圓錐面，形成為在活塞上止點位置處指向燃料噴射嘴的噴霧點的角度或比該角度陡峭的角度。2.根據權利要求1所述的柴油發動機的燃燒室構造，其中，上述圓錐面形成為在活塞上止點位置處指向燃料噴射嘴的噴霧點的角度。3.根據權利要求1或2所述的柴油發動機的燃燒室構造，其中，在上述空腔的入口部處直徑為最小的唇部與開口緣相比位于下方，上述凸部的頂部的高度位置設定為與上述唇部的高度位置大致相等。4.根據權利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：上原一將，長谷川學，辻尚秀，
申請(專利權)人：日產自動車株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP