內(nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)。內(nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)具備：凹部(12)，其以相對(duì)于氣缸中心軸(C1)而偏心的方式被形成在活塞頂部上；圓錐部(20)，其連接活塞頂部的上端面(22)與凹部(12)的側(cè)面(18)。圓錐部(20)被形成為，活塞頂部的第一部分中的圓錐部體積(被形成于圓錐部(20)與燃燒室上壁面之間的空間的體積)大于第二部分中的圓錐部體積，所述第二部分與第一部分相比，較靠近凹部(12)從氣缸中心軸(C1)偏心的偏心方向。
【專利說(shuō)明】?jī)?nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]一直以來(lái)，已知有一種在活塞頂面上形成有淺盤(pán)型的凹部，并且在該凹部底面上形成有圓錐狀突起的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)。此外，例如，在專利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了一種以從氣缸的中心軸偏心的方式而被配置的燃燒室結(jié)構(gòu)。在專利文獻(xiàn)I中，燃燒室被形成為，其直徑趨向上方而變小，即燃燒室的側(cè)面朝向中心而傾斜。此外，與該燃燒室的側(cè)面連接的上端的唇部被實(shí)施了 R加工。唇部被形成于低于活塞上端面的位置處，并且從唇部至活塞上端面為止被形成為圓錐面。
[0003]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平03-210021號(hào)公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本實(shí)開(kāi)昭59-157535號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)昭63-094020號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2000-220520號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)平09-280052號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]在專利文獻(xiàn)I的結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成燃燒室的凹部以從氣缸中心偏心的方式而被配置，由唇部形成的圓錐部也以對(duì)稱的方式而被形成于凹部外周部。因此，在該燃燒室結(jié)構(gòu)中，擠氣區(qū)的大小產(chǎn)生了差異。當(dāng)擠氣區(qū)的大小存在差異時(shí)，在擠氣區(qū)較小的區(qū)域中燃料容易過(guò)多，而在擠氣區(qū)較大的區(qū)域中空氣容易過(guò)多。其結(jié)果為，可能產(chǎn)生空氣利用率降低的情況。此外，由于擠氣區(qū)的偏向而使氣缸內(nèi)的流動(dòng)產(chǎn)生偏向，尤其在大擠氣區(qū)側(cè)氣體流速變快，因此冷卻損失容易變大。
[0012]因此，本發(fā)明的目的在于解決上述課題，并提供一種改良為即使在燃燒室的凹部以從氣缸中心軸偏心的方式而被配置的情況下，也能夠使氣缸內(nèi)的氣體流動(dòng)均勻從而實(shí)現(xiàn)冷卻損失的降低，并且能夠改善空氣利用率的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)。
[0013]用于解決課題的方法
[0014]本發(fā)明是用于實(shí)現(xiàn)上述的目的的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)具備:凹部，其以相對(duì)于氣缸中心軸而偏心的方式被形成在活塞頂部上；圓錐部，其連接活塞頂部的上端面與凹部的側(cè)面。圓錐部被形成為，活塞頂部的第一部分中的圓錐部體積大于第二部分中的圓錐部體積，所述第二部分與第一部分相比，較靠近凹部從氣缸中心軸偏心的偏心方向。另外，在此，圓錐部體積為，被形成于圓錐部與燃燒室上壁面之間的空間的體積。[0015]此外，在本發(fā)明中，也可以采用如下的結(jié)構(gòu)，S卩，圓錐部被形成為，第一部分中的圓錐部深度大于第二部分中的圓錐部深度。另外，在此，圓錐部深度為，距與圓錐部的所述上端面高度相同的面的距離。
[0016]此外，在本發(fā)明中，也可以采用如下的結(jié)構(gòu)，S卩，圓錐部被形成為，第一部分中的圓錐部寬度大于第二部分中的圓錐部寬度。另外，在此，圓錐部寬度為，從作為圓錐部與上端面之間的邊界部分的圓錐部外緣部起至作為圓錐部與凹部的側(cè)面之間的邊界部分的圓錐部?jī)?nèi)緣部為止的、相對(duì)于氣缸中心軸而垂直的面方向上的距離。
[0017]此外，在本發(fā)明中，也可以采用如下的結(jié)構(gòu)，S卩，圓錐部被形成為，活塞頂部的第三部分中的圓錐部體積大于第四部分中的圓錐部體積，所述第四部分與第三部分相比，向燃燒室流入的渦流的流速較慢。
[0018]此外，本發(fā)明能夠應(yīng)用于配置有具有互不相同的直徑的兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)的燃燒室結(jié)構(gòu)中。在該情況下，也可以采用如下的結(jié)構(gòu)，即，具備兩個(gè)氣門(mén)凹槽，所述兩個(gè)氣門(mén)凹槽以與兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)分別對(duì)應(yīng)的方式而被形成在所述活塞頂部上，形成有兩個(gè)氣門(mén)凹槽之中的、與直徑較大的進(jìn)氣門(mén)相對(duì)應(yīng)的較大的氣門(mén)凹槽的區(qū)域?yàn)?，相比于形成有與直徑較小的進(jìn)氣門(mén)相對(duì)應(yīng)的較小的氣門(mén)凹槽的區(qū)域，渦流的流速變快的區(qū)域。
[0019]發(fā)明效果
[0020]在作為被形成于活塞頂部上且構(gòu)成燃燒室的凹部的空腔以相對(duì)于氣缸中心軸而偏心的方式被配置的情況下，擠氣區(qū)的表面積在處于與偏心方向相反的方向上的區(qū)域比在靠近空腔的偏心方向的區(qū)域大。但是，關(guān)于這一點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明，與靠近空腔的偏心方向的部分(第二部分)相比，在遠(yuǎn)離偏心方向的部分(第一部分)、即擠氣區(qū)變大的部分中，更大地確保了圓錐部體積。由此，即使在大擠氣區(qū)中，也能夠促進(jìn)混合氣的導(dǎo)出從而減少殘留空氣，由此能夠提高空氣利用率。此外，能夠在整體上使氣體的流動(dòng)均勻化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻損失的降低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的活塞頂部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0022]圖2為用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的活塞頂部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0023]圖3為用于對(duì)本實(shí)施方式I中的相對(duì)于活塞的擠氣區(qū)寬度的圓錐部深度以及擠氣區(qū)的體積進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0024]圖4為用于對(duì)與本發(fā)明的實(shí)施方式I的燃燒室結(jié)構(gòu)相關(guān)的NOx排放量與冷卻損失之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0025]圖5為用于對(duì)與本發(fā)明的實(shí)施方式I的燃燒室結(jié)構(gòu)相關(guān)的NOx排放量與煙排放量之間的比率進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0026]圖6為用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的活塞的其他形狀示例進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0027]圖7為用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的活塞的其他形狀示例進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0028]圖8為用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2的活塞頂部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0029]圖9為用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3的活塞頂部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
【具體實(shí)施方式】[0030]以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，在各個(gè)附圖中，對(duì)相同或者相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)記相同的符號(hào)，并簡(jiǎn)化或省略其說(shuō)明。
[0031]實(shí)施方式1.[0032]圖1以及圖2為用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的活塞進(jìn)行說(shuō)明的圖，圖1表示包括活塞的氣缸中心軸Cl且與氣缸中心軸Cl平行的方向上的截面，圖2表不從上方(即，從圖1的紙面上方向)觀察活塞頂部時(shí)的上表面。本實(shí)施方式I的活塞10被搭載于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸內(nèi)而使用，并且在各個(gè)氣缸內(nèi)構(gòu)成以氣缸蓋為上壁面的燃燒室。
[0033]如圖1所示，活塞10具有在活塞10的頂部上被形成為凹狀的、作為構(gòu)成燃燒室的空間的空腔12。在空腔12的底面14上設(shè)置有突出部16，所述突出部16朝向空腔12的中央部分而突出為圓錐狀。空腔12的底面14經(jīng)由曲面14a而平緩地與側(cè)面18連接?？涨?2的側(cè)面18為，以與氣缸中心軸Cl方向大致平行的方式而向上方向延伸的壁面。
[0034]在本實(shí)施方式I中，氣缸的中心軸Cl與空腔12的中心C2以偏離的狀態(tài)而被配置，在圖1以及圖2中，以向附圖右方向偏心的方式而形成。在下文中，將從氣缸中心軸Cl朝向空腔中心C2的方向(附圖右方向)也稱為空腔12的偏心方向。
[0035]空腔12的側(cè)面18經(jīng)由圓錐部20的R形狀的曲面20a而與形成于活塞10的頂部上的圓錐部20連接。而且，圓錐部20與活塞10頂部的上端面22連續(xù)。即，包含曲面20a在內(nèi)的圓錐部20為，連接作為活塞10的上端面的上端面22與空腔12的側(cè)面18的面，且為以相對(duì)于氣缸水平面(即，與氣缸中心軸Cl垂直的面)傾斜的方式而形成的面。
[0036]如圖2所示，在從活塞10的上方觀察的情況下，圓錐部20與上端面22之間的邊界線、即圓錐部20的外緣部20b被形成為，其中心與氣缸的中心軸Cl位置相同。 [0037]在以下的實(shí)施方式中，擠氣區(qū)30為，在活塞10到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，在與空腔12相比靠外周側(cè)的位置處所形成的活塞10的頂部與氣缸蓋(未圖示)之間的間隙。即，在本實(shí)施方式I中，上端面22以及圓錐部20與氣缸蓋之間的空間成為擠氣區(qū)30。
[0038]此外，在以下的實(shí)施方式中，提及“深度”時(shí)，表示氣缸中心軸Cl方向上的距離，提及“寬度”時(shí)，表示作為與氣缸中心軸Cl垂直的面的水平面方向上的距離。圓錐部深度H表示從圓錐部20的曲面20a與側(cè)面18之間的邊界線即圓錐部20的內(nèi)緣部20c上的各個(gè)點(diǎn)至上端面22為止的垂直方向上的距離。此外，擠氣區(qū)寬度W是指，圓錐部20的內(nèi)緣部20c與上端面22的外周圓22a之間的水平方向上的最短距離。
[0039]以下，對(duì)本實(shí)施方式I的活塞10的擠氣區(qū)30的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖3為，用于對(duì)本實(shí)施方式I中的相對(duì)于活塞10的擠氣區(qū)寬度W的圓錐部深度H以及擠氣區(qū)30的體積進(jìn)行說(shuō)明的圖。在圖3中，橫軸表示角度Θ，縱軸表示圓錐部深度H、或擠氣區(qū)30的體積，曲線(a)表示圓錐部深度H，曲線(b)表示擠氣區(qū)30的體積。在圖3中，角度Θ為如下角度，SP，將頂角設(shè)為空腔中心C2，并且將使連結(jié)氣缸中心軸Cl和空腔中心C2的線段向偏心方向延長(zhǎng)而得到的線設(shè)為Θ =O度時(shí)的角度。
[0040]由于空腔12向Θ = O度方向偏心，因此作為活塞10的頂部的與空腔12相比靠外側(cè)的部分的寬度的擠氣區(qū)寬度W，如圖3所示，在Θ = 180度處成為最大，并趨向Θ = O度(或者360度)側(cè)而逐漸變小,并且在Θ = O度(或者360度)處成為最小。
[0041]此外，圓錐部20的外緣部20b被形成為，與氣缸中心軸Cl成為同心，空腔12相對(duì)于氣缸中心軸Cl而向Θ = O度方向偏心。因此，活塞上端面22的寬度整體均勻。另一方面，圓錐部20的寬度、即外緣部20b與內(nèi)緣部20c之間的水平距離，也在作為其偏心方向的Θ = O度(或者360度)處成為最小寬度，并朝向與偏心方向?yàn)橄喾捶较虻摩?=180度側(cè)而逐漸變大，并且在Θ = 180度處成為最大寬度。
[0042]而且，在本實(shí)施方式I中，如圖3中的曲線(a)所示，圓錐部深度H被形成為，隨著擠氣區(qū)寬度W變大而逐漸變深。即，圓錐部深度H在Θ = O度(或者360度)處成為最小，并朝向Θ = 180度方向而逐漸變大，并且在Θ = 180度處成為最大的深度。
[0043]即，在本實(shí)施方式I中，圓錐部深度H與圓錐部20的寬度被形成為，隨著擠氣區(qū)的寬度W變大而一同變大。因此，如曲線(b)所示，擠氣區(qū)30的體積也隨著擠氣區(qū)寬度W變大而變大。換言之，活塞頂部的某一部分(第一部分)處的圓錐部20的寬度、深度，大于與某一部分相比靠近偏心方向(Θ = O度)的其他部分(第二部分)處的圓錐部20的寬度、深度。因此，某一部分(第一部分)的圓錐部體積大于其他部分(第二部分)的圓錐部體積，并且某一部分(第一部分)的擠氣區(qū)體積大于其他部分(第二部分)的擠氣區(qū)體積。
[0044]根據(jù)以上述方式構(gòu)成的本實(shí)施方式I的燃燒室結(jié)構(gòu)，在相對(duì)較大的擠氣區(qū)30中，設(shè)置有相對(duì)較大的圓錐部20。由此，能夠在大擠氣區(qū)30a中使混合氣的流速降低。因此，能夠降低熱傳遞率，從 而能夠減少由活塞10的溫度上升等造成的冷卻損失。
[0045]此外，在殘留空氣容易變多的大擠氣區(qū)30a側(cè)，圓錐部20被構(gòu)成為相對(duì)較深。由此，能夠促進(jìn)向大擠氣區(qū)30a的混合氣的導(dǎo)出，從而能夠提高空氣利用率。
[0046]圖4為，用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的燃燒室結(jié)構(gòu)的、相對(duì)于NOx排放量的冷卻損失進(jìn)行說(shuō)明的圖。在圖4中，橫軸表示NOx排放量(g/kWh)，縱軸表示冷卻損失(％)。此外，以Λ標(biāo)繪的線表示本實(shí)施方式I的燃燒室結(jié)構(gòu)的情況，并且為了進(jìn)行比較，而使用以〇標(biāo)繪的線來(lái)表示現(xiàn)有的燃燒室結(jié)構(gòu)的情況下的燃燒示例。根據(jù)圖4可確認(rèn)，在使用了本實(shí)施方式I的燃燒室結(jié)構(gòu)的情況下，與現(xiàn)有的情況相比較大地降低了冷卻損失。
[0047]圖5為，用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的燃燒室結(jié)構(gòu)的、相對(duì)于NOx排放量的煙排放量進(jìn)行說(shuō)明的圖。在圖5中，橫軸表示NOx排放量(g/kwh)，縱軸表示煙排放量FSN。此外，以Λ標(biāo)繪的線表示本實(shí)施方式I的燃燒室結(jié)構(gòu)的情況，并且為了進(jìn)行比較，而使用以〇標(biāo)繪的線來(lái)表示現(xiàn)有形狀的燃燒室結(jié)構(gòu)的情況下的燃燒示例。根據(jù)圖5可確認(rèn)，在本實(shí)施方式I的燃燒室結(jié)構(gòu)的情況下，與現(xiàn)有的情況相比，NOx排放量以及煙排放量均被降低。
[0048]另外，在本實(shí)施方式I的圖1、圖2中，對(duì)圓錐部20與側(cè)面18之間被R形狀的曲面20a連結(jié)的情況進(jìn)行了說(shuō)明。通過(guò)如此設(shè)置曲面20a，從而能夠更有效地抑制邊緣部的溫度上升，從而能夠改善冷卻損失以及防止活塞的變形或熔損。但是，在本實(shí)施方式I中，并不限定于此，圓錐部20與側(cè)面18也可以通過(guò)平面而以有棱角的狀態(tài)連結(jié)在一起，而不具有被加工為R形狀的曲面20a。
[0049]此外，在本實(shí)施方式I中，對(duì)如下情況進(jìn)行了說(shuō)明，即，采用圓錐部20的寬度以及深度H隨著擠氣區(qū)30變大而一同變大的結(jié)構(gòu)，由此擠氣區(qū)體積也隨著擠氣區(qū)寬度W變大而變大的情況。但是，本發(fā)明并不限定于此，例如也可以采用如下方式，即，僅圓錐部深度H隨著擠氣區(qū)30的寬度W變大而變深，而圓錐部20的寬度相同或者以與擠氣區(qū)寬度W無(wú)關(guān)的方式變化。此外，還可以采用如下方式，即，采用僅圓錐部20的寬度隨著擠氣區(qū)寬度W變大而變寬的結(jié)構(gòu)，而圓錐部深度H相同或者深度以與擠氣區(qū)寬度W無(wú)關(guān)的方式變化。即使在這種結(jié)構(gòu)中，也能夠使擠氣區(qū)30的體積隨著擠氣區(qū)寬度W變大而變大，從而能夠提高空氣利用率，并降低煙排放量。這一點(diǎn)在以下的實(shí)施方式中也相同。
[0050]此外，在本實(shí)施方式I中，對(duì)圓錐部20的外緣部20b的中心被構(gòu)成為與氣缸中心軸Cl 一致的情況進(jìn)行了說(shuō)明。但是，本發(fā)明并不限定于此，氣缸中心軸Cl與圓錐部20的外緣部20b的中心也可以偏離。此外，圓錐部20的外緣部20b并不限定于被形成為在從上方觀察活塞10的頂部時(shí)呈圓形，例如，也可以被形成為橢圓形狀。即使在這些情況下，通過(guò)在擠氣區(qū)寬度W較大的區(qū)域中，以圓錐部20的寬度和/或圓錐部深度變大的方式來(lái)形成圓錐部20，從而也能夠較大地確保擠氣區(qū)30的體積。由此，能夠提高空氣利用率，并能夠?qū)崿F(xiàn)煙排放量的降低。這一點(diǎn)在以下的實(shí)施方式中也相同。
[0051]此外，在本實(shí)施方式I中，對(duì)采用通過(guò)使圓錐部深度H、圓錐部20的寬度隨著擠氣區(qū)30變大而逐漸變大，從而使擠氣區(qū)30的體積逐漸變大的結(jié)構(gòu)的情況進(jìn)行了說(shuō)明。但是，在該發(fā)明中，擠氣區(qū)30的體積的變化并不限定于此，也可以使圓錐部的寬度或深度H、以及擠氣區(qū)30的體積按每個(gè)區(qū)域而階段性地發(fā)生變化。即，也可以使擠氣區(qū)30較大的某一區(qū)域(第一部分)內(nèi)的圓錐部深度H和/或?qū)挾缺恍纬蔀?，與擠氣區(qū)30小于某一區(qū)域的其他區(qū)域(第二區(qū)域)內(nèi)的圓錐部深度H和/或?qū)挾认啾榷兇?。這一點(diǎn)在以下的實(shí)施方式中也相同。
[0052]此外，在本實(shí)施方式I中，對(duì)采用通過(guò)以在擠氣區(qū)寬度W越大的情況下圓錐部深度H和圓錐部20的寬度越變大的方式來(lái)形成圓錐部20，從而使擠氣區(qū)體積變大的結(jié)構(gòu)的情況進(jìn)行了說(shuō)明。但是，在本發(fā)明中，擠氣區(qū)30的結(jié)構(gòu)并不限定于這種結(jié)構(gòu)，例如，也可以為使擠氣區(qū)寬度W整體均勻的結(jié)構(gòu)。
[0053]圖6以及圖7為，用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的活塞10的其他的形狀示例進(jìn)行說(shuō)明的圖。在圖6所示的示例中，并未像圖1那樣設(shè)置有圓錐部20，空腔112的側(cè)面118直接與活塞10的上端面122連結(jié)。在該示例中，以擠氣區(qū)寬度W即上端面122的寬度在整個(gè)燃燒室中成為相同大小的方式，而使空腔112的側(cè)面118的角度發(fā)生變化。即，采用了如下結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)為，在處于空腔112的偏心方向(Θ = O度、360度)上的部分處，側(cè)面118與上端面122之間的角度成為最小角度α，該角度隨著遠(yuǎn)離偏心方向而逐漸變大，并且在偏心方向的相反側(cè)(Θ = 180度)，側(cè)面118與上端面122之間的角度成為最大角度β。
[0054]在圖7所示的示例中，空腔212的底面214的圓錐狀突出部216以從空腔中心C2偏離的方式而被形成。另一方面，在從上側(cè)觀察空腔212時(shí)，空腔212的側(cè)面218與上端面222之間的邊界線212a的中心被構(gòu)成為，與氣缸中心軸Cl 一致。S卩，在圖7的燃燒室結(jié)構(gòu)中，圓錐狀突出部216的中心C3與側(cè)面218之間的寬度在處于圓錐狀突出部216的偏心方向的延長(zhǎng)線上的部分處成為最小距離L2，并隨著遠(yuǎn)離偏心方向而逐漸變長(zhǎng)，并且在偏心方向的相反側(cè)成為最大距離LI。由此，擠氣區(qū)寬度W在整個(gè)燃燒室中被設(shè)為均勻。
[0055]如圖6、7的結(jié)構(gòu)那樣，通過(guò)在整個(gè)燃燒室中使擠氣區(qū)的大小均等，從而能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻損失的降低和煙排放量的降低。
[0056]此外，在圖6、7的示例中，圖示了側(cè)面118與上端面122之間的連結(jié)部或者側(cè)面218與上端面222之間的連結(jié)部為帶棱角的邊棱狀的情況。但是，本發(fā)明并不限定于此，側(cè)面118或218與上端面122或222之間的連結(jié)部也可以為被加工為R形狀。由此，能夠更有效地抑制邊緣部的溫度上升從而改善冷卻損失，并抑制因活塞10的熱應(yīng)力而導(dǎo)致的變形或熔損。[0057]實(shí)施方式2.[0058]圖8為，用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2的活塞進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖8所示的活塞除了圓錐部20的外緣部20a的中心C4的位置有所不同這一點(diǎn)之外，與圖1、圖2的活塞10相同。
[0059]例如，由圖1、圖2的燃燒室結(jié)構(gòu)可知，在空腔12以偏心的方式而被形成的燃燒室中，即使在擠氣區(qū)體積相同的區(qū)域、即關(guān)于偏心方向?qū)ΨQ的區(qū)域中，在渦流的下游渦流速度變快。
[0060]因此，在本實(shí)施方式2中，空腔12的中心C2也以從氣缸的中心Cl偏心的方式而被形成。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，在關(guān)于偏心方向相互對(duì)稱的部分中，擠氣區(qū)寬度W相同。而且，在本實(shí)施方式2中，使圓錐部20的外緣部20b的中心C4向渦流速度變快的區(qū)域側(cè)偏心。由此，在對(duì)擠氣區(qū)寬度W相同且關(guān)于偏心方向而處于對(duì)稱位置的區(qū)域進(jìn)行比較的情況下，渦流速度較快的區(qū)域(第三部分)側(cè)的圓錐部20的寬度X大于渦流速度較慢的區(qū)域(第四部分)側(cè)的圓錐部20的寬度X。
[0061]具體而言，如圖8所示，在產(chǎn)生了來(lái)自下方的渦流的情況下，使圓錐部20的外緣部中心C4從氣缸中心軸Cl向垂直于連結(jié)中心軸Cl與空腔中心C2的線段(Θ = O度的線段)的上方向(Θ =90度方向)偏心。由此，在對(duì)擠氣區(qū)寬度相同的部分進(jìn)行比較的情況下，渦流速度變快的部分(第三部分)的圓錐部20的寬度變大。由此，能夠在渦流速度變快的區(qū)域中較大地確保擠氣區(qū)體積。
[0062]以此方式，通過(guò)增大流速方向上的擠氣區(qū)體積，從而能夠使氣缸內(nèi)的氣體的流動(dòng)均勻化。由此，能夠改善混合氣的混合狀態(tài)，并提高冷卻損失。
[0063]另外，在本 實(shí)施方式2中，對(duì)使圓錐部20的外緣部20b的中心C4從氣缸中心軸Cl向Θ =90度方向偏心的情況進(jìn)行了說(shuō)明。但是，本發(fā)明并不限定于此，只需使圓錐部20偏離，以使在對(duì)擠氣區(qū)寬度W相同的部分進(jìn)行比較的情況下，渦流速度變快的部分側(cè)的圓錐部20的寬度X更寬即可。
[0064]此外，在本發(fā)明中，圓錐部20的寬度X的變化并不限于如本實(shí)施方式I那樣趨向渦流速度的方向而逐漸變化的方式。例如，也可以指定渦流速度容易產(chǎn)生較大的差的兩個(gè)以上的區(qū)域，并以在區(qū)域間對(duì)擠氣區(qū)寬度相同的圓錐部進(jìn)行比較的情況下，渦流速度較快的區(qū)域內(nèi)的圓錐部的寬度變大的方式，而階段性地對(duì)圓錐部的寬度加以變化。這一點(diǎn)在以下的實(shí)施方式中也相同。
[0065]此外，在本實(shí)施方式2中，對(duì)通過(guò)使圓錐部20的寬度發(fā)生變化從而相對(duì)地增大渦流速度較快的區(qū)域的擠氣區(qū)體積的情況進(jìn)行了說(shuō)明。但是，本發(fā)明并不限定于此，也可以以在對(duì)擠氣區(qū)寬度相同的區(qū)域進(jìn)行比較的情況下，渦流速度較快的區(qū)域的圓錐部深度H變深的方式，而使圓錐部深度逐漸或階段性地發(fā)生變化。而且，本發(fā)明也可以組合上述方式，而使圓錐部20的寬度與圓錐部深度雙方發(fā)生變化。這一點(diǎn)在以下的實(shí)施方式中也相同。
[0066]實(shí)施方式3.[0067]圖9為，用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3的活塞進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖9所示的活塞10被使用于如下的氣缸中，所述氣缸設(shè)置有各兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)，并且兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)的直徑不同?；钊?0除了在其頂面上形成有與直徑不同的進(jìn)氣門(mén)相對(duì)應(yīng)的氣門(mén)凹槽40這一點(diǎn)，和圓錐部20的外緣部20a的中心C4的位置被移動(dòng)這一點(diǎn)之外，與圖1、圖2所示的活塞10相同。[0068]在此，氣門(mén)凹槽為，為了避免進(jìn)氣門(mén)開(kāi)閥時(shí)的進(jìn)氣門(mén)與活塞頂部之間的干渉而被設(shè)置的活塞頂部的凹陷。在本實(shí)施方式3的燃燒室中，設(shè)為產(chǎn)生有從紙面下方朝向上方的箭頭標(biāo)記方向的渦流。如上所述，渦流下游側(cè)的流速與渦流上游側(cè)的流速相比變快。在該情況下，在渦流上游側(cè)設(shè)置有直徑較小的進(jìn)氣門(mén)，在下游側(cè)設(shè)置有直徑較大的進(jìn)氣門(mén)。
[0069]如圖9所示，在活塞的頂部上，于渦流上游側(cè)形成有與直徑較小的進(jìn)氣門(mén)相對(duì)應(yīng)的小凹槽40a。此外，在渦流下游側(cè)處，于直徑較大的進(jìn)氣門(mén)上，以與氣門(mén)相對(duì)應(yīng)的方式而形成有與小凹槽40a相比較大的大凹槽40b。以此方式，通過(guò)將大凹槽40b設(shè)置于渦流下游側(cè)，從而能夠在大凹槽40b側(cè)使混合氣的流動(dòng)衰減，由此能夠使氣缸內(nèi)的氣體的流動(dòng)均勻化。
[0070]而且，在本實(shí)施方式3中，與實(shí)施方式2相同，圓錐部20的外緣部20b的中心C4向渦流的下游側(cè)、即大凹槽40b側(cè)偏心。具體而言，以使圓錐部20的外緣部20b的中心C4處于如下位置的方式來(lái)形成圓錐部20，所述位置為，從氣缸中心軸Cl向垂直于連結(jié)氣缸中心軸Cl與空腔中心C2的線段的上方向(Θ = 90度方向)偏心的位置。由此，在對(duì)擠氣區(qū)寬度相同的區(qū)域進(jìn)行比較的情況下，在設(shè)置有大凹槽40b的一側(cè)，圓錐部20的寬度變大，從而能夠較大地確保擠氣區(qū)體積。由此，能夠降低大凹槽40b側(cè)的殘留空氣量，從而能夠改善空氣利用率。
[0071]另外，在以上的實(shí)施方式3中，對(duì)使圓錐部20的外緣部a向大凹槽40b側(cè)偏心，從而在大凹槽40b側(cè)使擠氣區(qū)30的體積變得更大的情況進(jìn)行了說(shuō)明。但是，本發(fā)明并不限定于此，外緣部20b的中心也可以不向大凹槽40b側(cè)偏心。即，構(gòu)成為，在對(duì)擠氣區(qū)寬度W相同的區(qū)域彼此進(jìn)行比較的情況下，除了由氣門(mén)凹槽產(chǎn)生的凹陷部分的體積差，在大凹槽40b側(cè)和小凹槽40a側(cè)確保了相同的擠氣區(qū)30的體積。
[0072]此外，在本實(shí)施方式3中，與實(shí)施方式2相同，對(duì)通過(guò)使外緣部20b的中心C4向與偏心方向垂直的方向偏移從而使圓錐部20的寬度逐漸變化的情況進(jìn)行了說(shuō)明。但是，本發(fā)明并不限定于此，只需以在對(duì)形成有大凹槽40b的區(qū)域與形成有小凹槽40a的區(qū)域的、擠氣區(qū)寬度相同的部分進(jìn)行比較的情況下，大凹槽40b側(cè)的擠氣區(qū)體積與小凹槽40b側(cè)的擠氣區(qū)體積相比變大的方式，而逐漸或者階段性地使擠氣區(qū)體積發(fā)生變化即可。
[0073]另外，在以上的實(shí)施方式中，當(dāng)提到各個(gè)要素的個(gè)數(shù)、數(shù)量、量、范圍等的數(shù)字時(shí)，除了特別明示的情況或原理上明確限定為該數(shù)值的情況之外，本發(fā)明并不被限定于所提到的數(shù)值。此外，在本實(shí)施方式中所說(shuō)明的結(jié)構(gòu)等，除了特別明示的情況或原理上明確限定為該結(jié)構(gòu)的情況之外，并不是本發(fā)明所必須的。
[0074]符號(hào)說(shuō)明
[0075]10 活塞；
[0076]12空腔(凹部)；
[0077]14 底面；
[0078]14a 曲面；
[0079]16突出部；
[0080]18 側(cè)面；
[0081]20圓錐部；
[0082]20a圓錐部的曲面；
[0083]20b圓錐部的外緣部；[0084]20c圓錐部的內(nèi)緣部；
[0085]22上端面；
[0086]22a 外周圓；
[0087]30擠氣區(qū)；
[0088]112、212 空腔；
[0089]212a 邊界線；
[0090]214 底面；
[0091]216 突出部；
[0092]118、218 側(cè)面；
[0093]122、222 上端面；
[0094]230 擠氣區(qū)；
[0095]40a 小凹槽；
[0096]40b 大凹槽；
[0097]Cl氣缸中心軸；
[0098]C2空腔中心；
[0099]C3突出部中心；
[0100]C4外緣部中心。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于，具備: 凹部，其以相對(duì)于氣缸中心軸而偏心的方式被形成在活塞頂部上； 圓錐部，其連接所述活塞頂部的上端面與所述凹部的側(cè)面， 所述活塞頂部的第一部分中的、作為被形成于所述圓錐部與燃燒室上壁面之間的空間的體積的圓錐部體積大于第二部分中的圓錐部體積，所述第二部分與所述第一部分相比，較靠近所述凹部從所述氣缸中心軸偏心的偏心方向。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述第一部分中的、作為距與所述圓錐部的所述上端面高度相同的面的距離的圓錐部深度大于所述第二部分中的圓錐部深度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述第一部分中的圓錐部寬度大于所述第二部分中的圓錐部寬度，所述圓錐部寬度為，從作為所述圓錐部與所述上端面之間的邊界部分的圓錐部外緣部起至作為所述圓錐部與所述凹部的側(cè)面之間的邊界部分的圓錐部?jī)?nèi)緣部為止的、相對(duì)于所述氣缸中心軸而垂直的面方向上的距離。
4.如權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述活塞頂部的第三部分中的圓錐部體積大于第四部分中的圓錐部體積，所述第四部分與所述第三部分相比，向燃燒室流入的渦流的流速較慢。
5.如權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于， 在配置有具有互不相同的直徑的兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)的燃燒室結(jié)構(gòu)中， 具備兩個(gè)氣門(mén)凹槽，所述兩個(gè)氣門(mén)凹槽以與所述兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)分別對(duì)應(yīng)的方式而被形成在所述活塞頂部上， 形成有所述兩個(gè)氣門(mén)凹槽之中的、與直徑較大的進(jìn)氣門(mén)相對(duì)應(yīng)的較大的氣門(mén)凹槽的區(qū)域?yàn)?，相比于形成有與直徑較小的進(jìn)氣門(mén)相對(duì)應(yīng)的較小的氣門(mén)凹槽的區(qū)域，渦流的流速變快的區(qū)域。
【文檔編號(hào)】F02B23/06GK103998740SQ201180075585
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月16日
【發(fā)明者】西田健太郎, 大八木大史 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社