這里公開的技術涉及一種直噴發(fā)動機的燃燒室構造。

背景技術：

專利文獻1中記載有以下火花點火式直噴發(fā)動機，該火花點火式直噴發(fā)動機將燃料噴向由活塞頂面凹陷而成的空腔構成的燃燒室內(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著從設置在氣缸的缸徑中心上的燃料噴射閥霧狀噴射出的燃料飛翔而從燃燒室的中心部位朝著外周部位擴大。在該火焰到達空腔的壁面以前讓燃燒結束。這樣一來，就會在燃燒室(亦即，空腔內(nèi))中心部位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)動機的幾何壓縮比比較高，在15以上，這與冷卻損失的減少相配合，熱效率就會大幅度地提高。

雖然專利文獻2中記載的不是專利文獻1中所記載的減少冷卻損失這樣的技術，但專利文獻2中記載了以下技術內(nèi)容：將燃料噴射閥設置在氣缸蓋的天棚部的排氣側，將通過非平衡等離子體放電生成原子團的活性種生成裝置設置在氣缸蓋的天棚部的進氣側，且讓該活性種生成裝置與燃料噴射閥相鄰?；钚苑N生成裝置構成為：在從燃燒室進去的點火室內(nèi)生成原子團。伴隨著與活性種生成裝置相鄰的燃料噴射閥噴射燃料會產(chǎn)生氣流，該發(fā)動機利用該氣流在點火室的開口部附近產(chǎn)生負壓，并將在點火室內(nèi)生成的原子團引出來并送到燃燒室內(nèi)。

雖然與專利文獻2一樣，專利文獻3中記載的也不是減少冷卻損失的技術，但專利文獻3中記載了以下技術內(nèi)容：將燃料噴射閥設置在氣缸蓋天棚部的排氣側，將火花塞設置在氣缸蓋天棚部的進氣側，且讓該火花塞與燃料噴射閥相鄰。該發(fā)動機借助燃料噴射閥在主噴射結束以后進行二次噴射，也就是說，將燃料噴射到火花塞的放電間隙周圍，而使火花塞所需要的二次電壓降低。

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2010-37948號公報

專利文獻3：日本公開專利公報特開2010-270696號公報

技術實現(xiàn)要素：

－發(fā)明要解決的技術問題－

本案申請人提出了與專利文獻1中所記載的技術不同的減少冷卻損失的技術(例如日本公開專利公報特開2015-102004號公報)：在壓縮行程的后半期向燃燒室內(nèi)噴射燃料且對此時的燃料噴射方式做改進，由此而在燃燒室內(nèi)的中心部位形成混合氣層，在該混合氣層的周圍形成絕熱氣體層，在該狀態(tài)下才讓混合氣燃燒。需要說明的是，這里所說的混合氣層是由可燃混合氣構成與形成的層，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，由絕熱氣體層抑制燃燒氣體和壁面接觸。因此，與專利文獻1中所記載的技術一樣，能夠大幅度地減少冷卻損失。

該在先申請中所提出的技術與專利文獻1中所記載的技術一樣，也是將發(fā)動機的幾何壓縮比設定在15以上。這里，為提高幾何壓縮比，有利的做法是盡量減小形成在活塞頂面上的空腔的容積。

另一方面，在先申請中提出的技術必須防止燃料噴射閥噴射出的霧狀燃料接觸燃燒室的壁面，亦即空腔的壁面。于是，在以規(guī)定的噴射角從噴射閥頂端均勻地噴射燃料這樣的前提下，將燃料噴射閥的閥軸心設置成沿著氣缸的軸心與氣缸的軸心一致，讓空腔呈相對于燃料噴射閥的噴射軸心對稱的形狀，讓該空腔對著該燃料噴射閥的噴射閥頂端。上述做法對于盡量減小空腔的容量卻又防止霧狀燃料與空腔壁面接觸是有效的。

這里，上述專利文獻2、專利文獻3中沒有記載，但是，當將燃料噴射閥與火花塞或者活性種生成裝置這樣的放電電極相鄰著設置在氣缸蓋的天棚部時，理想做法是：將放電電極的頂端部收納在氣缸蓋的天棚面凹陷而成的凹部內(nèi)。這樣做，能夠避免以規(guī)定的噴射角從燃料噴射閥例如錐狀噴射出的燃料直接附著在放電電極的頂端部，從而確保放電電極的可靠性。

但是，從本申請發(fā)明人等所做的研究工作判斷得知：在與燃料噴射閥的噴射閥頂端相鄰著形成天棚面凹陷而成的凹部的情況下，在形成有凹部的部位，以規(guī)定的噴射角從該噴射閥頂端噴射出的霧狀燃料的飛翔距離會變長，霧狀燃料容易與空腔壁面接觸。

這里所公開的技術正是鑒于上述各點而完成的。其目的在于：在由空腔構成的燃燒室內(nèi)形成混合氣層和絕熱氣體層的直噴發(fā)動機，即使以規(guī)定的噴射角噴射出的霧狀燃料在特定方向上的飛翔距離變長，也能夠抑制霧狀燃料與空腔的壁面接觸。

－用于解決技術問題的技術方案－

首先，參照圖8進一步詳細地說明以規(guī)定的噴射角從燃料噴射閥噴射出的霧狀燃料在特定方向上飛翔距離變長的機理。圖8示出隔出來一個燃燒室17的氣缸蓋13的天棚部。例如外開閥式燃料噴射閥6和放電電極7排列著設置在天棚部且氣缸的缸徑中心附近。燃料噴射閥6并不限于外開閥式噴射閥，只要是以規(guī)定的噴射角噴射燃料的燃料噴射閥即可。圖例中，放電電極7在其頂端部具有中心電極和接地電極，該放電電極7是一種通過在中心電極和接地電極之間進行放電而將混合氣點火的火花塞。但放電電極7并不限于火花塞。放電電極7還可以是放電塞，即在放電電極7的頂端部具有在與氣缸蓋13或氣缸體電絕緣的狀態(tài)下突出到燃燒室17內(nèi)的電極，通過將受到控制的脈沖狀高電壓施加到該電極上，在燃燒室17內(nèi)產(chǎn)生極短的脈沖放電(流光放電)，省略圖示。將放電塞安裝到發(fā)動機上來取代將火花塞安裝到發(fā)動機上，便能夠在燃燒室17內(nèi)產(chǎn)生臭氧。

燃料噴射閥6和放電電極7的排列方向并沒有特別的限制，既可以是發(fā)動機輸出軸方向，又可以是與發(fā)動機輸出軸方向不同的方向(包括與發(fā)動機輸出軸正交的進排氣方向)。圖示為燃料噴射閥6和放電電極7排列在發(fā)動機輸出軸方向上之例。也就是說，圖8示出的是沿通過燃料噴射閥6的噴射閥頂端和放電電極7的頂端部的平面將燃燒室17切開后而形成的縱向斷面，該縱向斷面相當于沿與發(fā)動機輸出軸方向平行的平面切開的縱向斷面。燃料噴射閥6被設置成其閥軸心與氣缸的軸線(圖8中紙面上下方向)平行。相對于此，放電電極7以其頂端部靠近燃料噴射閥6的方向傾斜于氣缸的軸線的方式設置好。

這里，從確保放電電極7的可靠性的觀點出發(fā)，放電電極7的頂端部(特別是，頂端的絕緣部分)被收納在天棚面凹陷而成的凹部131內(nèi)。圖例中，燃料噴射閥6的噴射閥頂端也被收納在天棚面凹陷而成的凹部132內(nèi)，噴射閥頂端不突出到燃燒室17內(nèi)，以保證燃料噴射閥6的噴射閥頂端的溫度不會過高。因為燃料噴射閥6的噴射閥頂端和放電電極7的頂端部相鄰，所以兩個凹部131、132各自有一部分彼此重疊，兩個凹部131、132彼此相連(參看圖8中的雙點劃線)。

燃料噴射閥6以規(guī)定的噴射角從其噴射閥頂端噴射燃料。外開閥式燃料噴射閥6從其噴射閥頂端空心錐狀地噴射出燃料。在噴射出的霧狀燃料的外圍，由于該霧狀燃料流動而產(chǎn)生渦流。渦流的朝向是霧狀燃料朝著外側往上卷去，如圖8中箭頭所示，渦流從霧狀燃料的噴射方向的前端側返回基端側以后，流入霧狀燃料內(nèi)而從基端側朝著前端側擠霧狀燃料。

如上所述，在燃料噴射閥6的噴射閥頂端附近形成凹部131來收納放電電極7的頂端部。因此，當以噴射閥頂端為中心觀看時，在形成有該凹部131的部位，霧狀燃料的外圍空間相對較寬(圖8中，相當于以噴射閥頂端為基準紙面右側部位)，而在未形成有凹部131的部位，霧狀燃料的外圍空間相對較窄(圖8中，相當于以噴射閥頂端為基準紙面左側部位)。霧狀燃料的外圍空間相對較窄的部位，由于渦流而流入霧狀燃料內(nèi)的氣體(亦即，燃燒室17內(nèi)的空氣)較少，因此氣流不會那么強烈地朝著噴射方向的前端側擠霧狀燃料。然而，霧狀燃料的外圍空間相對較寬的部位，由于渦流而流入霧狀燃料內(nèi)的氣體增多，該氣體就會強烈地朝著噴射方向的前端側擠霧狀燃料。其結果是，在霧狀燃料的外圍空間相對較寬的部位霧狀燃料的穿透力比霧狀燃料的外圍空間相對較窄的部位強。因此，會認為：如圖8中空心箭頭所示，在霧狀燃料的外圍空間相對較寬的部位，霧狀燃料的飛翔距離更長。需要說明的是，與圖8不同，在燃料噴射閥6的噴射閥頂端未收納在凹部132內(nèi)的構成方式下，只要放電電極7的頂端部收納在凹部131內(nèi)，就會在霧狀燃料的外圍形成空間相對較寬的部位和空間相對較窄的部位。

燃燒室17內(nèi)，不僅伴隨著燃料噴射會產(chǎn)生氣流，伴隨著活塞接近壓縮上止點，也會產(chǎn)生從燃燒室17的外周部位指向中心部位的擠流。在霧狀燃料的外圍空間相對較寬的部位，該擠流導致的氣體流入量相對增多，故會更加強烈地朝著噴射方向的前端側擠上述霧狀燃料。

這樣一來，在霧狀燃料的外圍空間相對較寬的部位，起因于噴射燃料時所產(chǎn)生的氣流(與擠流)，在壓縮行程的后半期噴射出的霧狀燃料就會有一部分與形成在活塞頂面上的空腔的壁面接觸。其結果是，在該部位就不會在混合氣層的周圍形成絕熱氣體層。

特別是，在為提高幾何壓縮比而形成小容積空腔時，燃料噴射閥6的噴射閥頂端和空腔壁面之間的距離會變得較近，故霧狀燃料易于接觸空腔的壁面。不僅如此，伴隨著空腔的減小，擠流區(qū)域增大，故擠流會增強，故會更加強烈地朝著噴射方向的前端側擠上述霧狀燃料。其結果是，霧狀燃料的一部分易于與空腔的壁面接觸。

這里公開的技術是本申請發(fā)明人等找到上述問題后才完成的。空腔壁面的形狀基本上以燃料噴射閥的噴射閥頂端為中心而對稱。但是，這里公開的技術，是讓與噴射出的霧狀燃料的外圍空間相對較寬的部位相對應的空腔的壁面遠離噴射閥頂端，故意使空腔的形狀相對于燃料噴射閥的噴射閥頂端不對稱，由此來防止霧狀燃料與空腔的壁面接觸。

具體而言，這里所公開的技術涉及一種直噴發(fā)動機的燃燒室構造，其包括：活塞、氣缸蓋的天棚部、燃料噴射閥以及放電電極。所述活塞插在氣缸內(nèi)且具有該活塞的頂面凹陷而成的空腔；所述氣缸蓋的天棚部具有天棚面，該天棚面與所述氣缸的內(nèi)周面和所述活塞的所述頂面共同隔離出一個燃燒室；所述燃料噴射閥以噴射閥頂端面向所述燃燒室內(nèi)的方式設置在所述氣缸蓋的所述天棚部，且所述燃料噴射閥構成為：以規(guī)定的噴射角從所述噴射閥頂端朝著所述空腔噴射燃料；所述放電電極的在所述氣缸蓋的所述天棚部面向所述燃燒室內(nèi)的頂端部與所述燃料噴射閥的所述噴射閥頂端相鄰而設。

收納所述放電電極的所述頂端部的凹部，在所述氣缸蓋的所述天棚部且與所述燃料噴射閥的所述噴射閥頂端相鄰的位置由所述氣缸蓋的所述天棚部的所述天棚面凹陷而成。所述空腔的中心偏離所述氣缸的缸徑中心，在沿通過所述燃料噴射閥的所述噴射閥頂端和所述放電電極的所述頂端部的平面將所述燃燒室切開后而形成的縱向斷面上，夾著所述燃料噴射閥的所述噴射閥頂端設置有所述放電電極一側的所述空腔的壁面形狀和夾著所述噴射閥頂端且相反一側的所述空腔的壁面形狀構成為：保證該夾著所述燃料噴射閥的所述噴射閥頂端設置有所述放電電極一側的所述空腔的壁面與所述噴射閥頂端之間的距離比該夾著所述噴射閥頂端且相反一側的所述空腔的壁面與所述噴射閥頂端之間的距離長。

根據(jù)該構成方式，燃料噴射閥和放電電極都安裝在氣缸蓋的天棚部上，燃料噴射閥的噴射閥頂端和放電電極的頂端部相鄰而設。放電電極是火花塞或放電塞，通過將其頂端部收納在凹部內(nèi)，來避免從燃料噴射閥噴射出的霧狀燃料直接附著在放電電極的頂端部上。因此，能夠確保放電電極的可靠性。凹部形成在與燃料噴射閥的噴射閥頂端相鄰的位置處，故當以噴射閥頂端為中心時，在形成有該凹部的部位，以規(guī)定的噴射角從噴射閥頂端噴射出的霧狀燃料的外圍空間相對較寬；而在未形成凹部的部位，以規(guī)定的噴射角從噴射閥頂端噴射出的霧狀燃料的外圍空間相對較窄。

在上述構成方式下，使形成在活塞頂面的空腔的中心偏離氣缸的缸徑中心，由形成了空腔的活塞頂面、氣缸的內(nèi)周面以及氣缸蓋的天棚面隔離出一個燃燒室。在沿通過燃料噴射閥的噴射閥頂端和放電電極的頂端部的平面將燃燒室切開后而形成的縱向斷面上，夾著噴射閥頂端設置有放電電極的一側的空腔的壁面形狀和夾著噴射閥頂端且相反一側的空腔的壁面形狀構成為：保證該夾著噴射閥頂端設置有放電電極的一側的空腔的壁面與噴射閥頂端之間的距離比該夾著噴射閥頂端且相反一側的空腔的壁面與噴射閥頂端之間的距離長。這里，空腔的壁面包括活塞頂面凹陷而成的空腔的側壁與底部。與噴射閥頂端之間的距離變長包括以下三種情況：讓空腔的側壁遠離噴射閥頂端而使空腔的開口擴大、讓空腔的底部更深以遠離噴射閥頂端、以及讓空腔的側壁和底部分別都遠離噴射閥頂端。

在所述縱向斷面上，夾著噴射閥頂端設置有放電電極的一側相當于形成有凹部的部位，霧狀燃料的外圍空間相對較寬。因此，盡管霧狀燃料的飛翔距離會相對較長，但通過使空腔的壁面形狀構成為：其壁面與噴射閥頂端之間的距離變長，即使飛翔距離變長了，也能夠抑制霧狀燃料與空腔的壁面接觸。

另一方面，在所述縱向斷面上，與夾著噴射閥頂端設置有放電電極的一側相反的一側相當于未形成凹部的部位，霧狀燃料的外圍空間相對較窄。因此，由于霧狀燃料的飛翔距離相對較短，故無需使空腔的壁面形狀構成為：保證壁面與噴射閥頂端之間的距離較長。于是，使空腔的壁面保證與噴射閥頂端之間的距離相對較短。這相當于盡量減小形成在活塞頂面上的空腔的容積，故有利于提高燃燒室的幾何壓縮比。

技術方案還可以是這樣的：收納所述燃料噴射閥的所述噴射閥頂端的第二凹部在所述氣缸蓋的所述天棚部由所述天棚面凹陷而成；收納所述放電電極的所述頂端部的所述凹部和收納所述燃料噴射閥的所述噴射閥頂端的所述第二凹部，以各自的一部分彼此重疊的方式相連；當俯視所述燃燒室時，在以所述燃料噴射閥的所述噴射閥頂端為中心由連接所述噴射閥頂端與凹部彼此間的交點的線圍成的角度范圍內(nèi)且沿通過該角度范圍內(nèi)的特定位置與所述噴射閥頂端的平面切開的縱向斷面上，所述空腔的所述特定位置下的壁面形狀和夾著所述噴射閥頂端且所述特定位置相反一側的對稱位置下的所述空腔的壁面形狀構成為：所述空腔的所述特定位置下的壁面與所述噴射閥頂端之間的距離比夾著所述噴射閥頂端且所述特定位置相反一側的對稱位置下的所述空腔的壁面與所述噴射閥頂端之間的距離長。

通過將燃料噴射閥的噴射閥頂端收納在第二凹部內(nèi)，噴射閥頂端就不突出到燃燒室內(nèi)，故能夠避免噴射閥頂端的溫度升高。

在使收納放電電極的頂端部的凹部與收納燃料噴射閥的噴射閥頂端的第二凹部的一部分彼此重疊地相連的構成方式下，俯視燃燒室時，即從氣缸軸線的一端沿著軸線觀看燃燒室時，由以燃料噴射閥的噴射閥頂端為中心連接該噴射閥頂端與凹部彼此間的交點的線圍成的角度范圍，相當于從噴射閥頂端噴射出的霧狀燃料的外圍空間相對較寬的部位。于是，在該角度范圍內(nèi)沿至少通過該角度范圍內(nèi)的特定位置和噴射閥頂端的平面切開后的縱向斷面上，空腔的特定位置下的壁面形狀與夾著噴射閥頂端且特定位置相反一側的對稱位置下的空腔的壁面形狀構成為：空腔的特定位置下的壁面與噴射閥頂端之間的距離比夾著噴射閥頂端且特定位置相反一側的對稱位置下的空腔的壁面與噴射閥頂端之間的距離長。這里，特定位置是所述角度范圍內(nèi)的任意位置。這樣做以后，在霧狀燃料的飛翔距離有可能變長的整個角度范圍內(nèi)，空腔壁面的位置遠離燃料噴射閥的噴射閥頂端，故能夠抑制霧狀燃料與空腔的壁面接觸。

技術方案還可以是這樣的：當俯視所述活塞的所述頂面時，所述空腔的開口緣呈橢圓形狀，該橢圓在連接所述燃料噴射閥的所述噴射閥頂端與所述放電電極的所述頂端部的方向上較長。

橢圓為廣義的橢圓。一平面上與兩定點之間的距離和一定的點形成的軌跡即橢圓、由平滑連接起來的曲線或由曲線和直線構成的無接縫的扁圓都包括在這里所說的橢圓形狀內(nèi)。

如上所述，在由連接噴射閥頂端與凹部彼此間的交點的線圍成的整個角度范圍內(nèi)，讓空腔的壁面的位置遠離燃料噴射閥的噴射閥頂端。結果是，空腔的開口緣可以呈橢圓形狀，且該橢圓在連接燃料噴射閥的噴射閥頂端和放電電極的頂端部的方向上較長。

技術方案還可以是這樣的：所述燃料噴射閥偏離所述氣缸的缸徑中心而設，所述放電電極夾著所述氣缸的缸徑中心設置在與所述燃料噴射閥相反的一側，所述空腔的中心相對于所述氣缸的缸徑中心偏向于設置有所述燃料噴射閥的一側。

當想在燃燒室的中心部位形成混合氣層且在其周圍形成絕熱氣體層時，如上所述，讓燃料噴射閥的噴射閥頂端和空腔的中心一致的構成方式有利于防止霧狀燃料與空腔的壁面接觸。

相對于此，像所述構成方式那樣，通過讓空腔的壁面的一部分遠離燃料噴射閥的噴射閥頂端，而使空腔的開口緣呈在連接燃料噴射閥的噴射閥頂端和放電電極的頂端部的方向上較長的橢圓形狀。在該情況下，空腔的中心相對于該噴射閥頂端而言偏向于放電電極的頂端部。

在將燃料噴射閥和放電電極分別設置在夾著氣缸的缸徑中心的一側和另一側的構成方式下，讓空腔的中心從燃料噴射閥的噴射閥頂端偏到放電電極的頂端部的方向。在該情況下，空腔的中心會靠近氣缸的缸徑中心。上述構成方式仍然讓空腔的中心相對于所述氣缸的缸徑中心偏向于設置有所述燃料噴射閥的一側。這意味著即使讓設置有放電電極一側的空腔的壁面遠離噴射閥頂端，也能夠通過使該距離最小，而盡量地減小空腔的容積。其結果是，如上所述，有利于提高燃燒室的幾何壓縮比。

技術方案還可以是這樣的：所述氣缸蓋的所述天棚部具有進氣側斜面和排氣側斜面，所述進氣側斜面上形成有進氣道的開口部，排氣側斜面上形成有排氣道的開口部，所述氣缸蓋的所述天棚部構成為：隔離出一個屋脊式的所述燃燒室；所述活塞的所述頂面，由于與所述天棚部的所述進氣側斜面和所述排氣側斜面相對應而分別在進氣側和排氣側傾斜的斜面而隆起；所述燃料噴射閥的所述噴射閥頂端設置在所述氣缸蓋的所述天棚部且所述進氣側斜面與所述排氣側斜面相交而成的屋脊棱線上；所述放電電極的所述頂端部在所述屋脊棱線上與所述燃料噴射閥的所述噴射閥頂端相鄰而設。

在該構成方式下，氣缸蓋的天棚部由于進氣側斜面和排氣側斜面而隔離出一個屋脊式燃燒室?；钊捻斆媾c該該天棚部相對應而具有在進氣側和排氣側分別傾斜的斜面，由此該活塞的頂面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會被設定得較高。幾何壓縮比可以在例如15以上。通過提高幾何壓縮比，不僅發(fā)動機的熱效率就會提高，而且，在讓燃燒室內(nèi)的混合氣通過壓縮點火而燃燒的情況下，還可實現(xiàn)其穩(wěn)定化。需要說明的是，包括屋脊棱線與氣缸的缸徑中心相一致和不一致這兩種情況。

在上述構成方式下，隨著活塞接近壓縮上止點，具有進氣側斜面和排氣側斜面的天棚部和隆起的活塞頂面之間的氣體就會遭到壓縮，而產(chǎn)生沿著屋脊棱線流動的擠流。另一方面，因為燃料噴射閥的噴射閥頂端和放電電極的頂端部在屋脊棱線上相鄰而設，所以流入霧狀燃料的外圍空間相對較寬的部位的氣體流入量，即流入收納放電電極的頂端部的凹部的氣體流入量就會由于該擠流而增加，伴隨于此，霧狀燃料的穿透力也能夠進一步增大。

但是，如上所述，通過使相當于形成有凹部的部位的空腔的壁面遠離噴射閥頂端，即使霧狀燃料的飛翔距離由于擠流而變長，也能夠抑制霧狀燃料與空腔的壁面接觸。

技術方案還可以是這樣的：所述燃料噴射閥被設置成其閥軸心就是沿著所述氣缸軸線的方向。

這樣一來，就能夠以規(guī)定的噴射角從設置在氣缸蓋的天棚部的燃料噴射閥的噴射閥頂端朝著形成在活塞頂面的空腔內(nèi)噴射霧狀燃料。其結果是，能夠在燃燒室內(nèi)(亦即，空腔內(nèi))的中心形成混合氣層，在混合氣層的周圍形成絕熱氣體層。需要說明的是，使燃料噴射閥的閥軸心是沿著氣缸軸線的方向的構成方式包括以下兩種情況：噴射出的霧狀燃料的中心軸與燃料噴射閥的閥軸心一致的情況和霧狀燃料的中心軸傾斜于燃料噴射閥的閥軸心的情況。

與此不同，技術方案還可以是這樣的：所述燃料噴射閥，以其閥軸心朝著以規(guī)定的噴射角從所述噴射閥頂端噴射出的霧狀燃料的中心軸靠近所述放電電極的方向傾斜于所述氣缸的軸線的方式設置好。

在該構成方式下，霧狀燃料的中心軸朝著靠近放電電極的頂端部的方向傾斜。因此，在霧狀燃料的外圍且收納放電電極的頂端部的凹部部位，也能夠使霧狀燃料的外圍空間較窄。這樣一來，就能夠抑制上述的霧狀燃料在特定部位的穿透力由于伴隨著燃料的噴射所產(chǎn)生的氣流、擠流等而增大。也就是說，能夠抑制霧狀燃料的飛翔距離變長。因此，能夠使空腔的壁面盡量靠近噴射閥頂端，故能夠盡量減小空腔的容積。也就是說，在讓燃料噴射閥的閥軸心傾斜的構成方式有利于提高直噴發(fā)動機的幾何壓縮比。需要說明的是，讓燃料噴射閥的閥軸心傾斜于氣缸軸線的構成方式也包括以下兩種情況：噴射出的霧狀燃料的中心軸與燃料噴射閥的閥軸心一致的情況和霧狀燃料的中心軸傾斜于燃料噴射閥的閥軸心的情況。

如上所述，在構成方式為燃料噴射閥的閥軸心就是沿著氣缸軸線的方向且讓霧狀燃料的中心軸傾斜于燃料噴射閥的閥軸心的情況下，與讓燃料噴射閥的閥軸心傾斜于氣缸軸線的構成方式一樣，能夠抑制霧狀燃料的飛翔距離變長。

－發(fā)明的效果－

根據(jù)所述直噴發(fā)動機的燃燒室構造，在沿通過燃料噴射閥的噴射閥頂端和放電電極的頂端部的平面將燃燒室切開后而形成的縱向斷面上，夾著噴射閥頂端設置有放電電極一側的空腔的壁面形狀和夾著噴射閥頂端相反一側的空腔的壁面形狀構成為：夾著噴射閥頂端設置有放電電極一側的空腔的壁面與噴射閥頂端之間的距離比夾著噴射閥頂端且相反一側的空腔的壁面與噴射閥頂端之間的距離長。這樣做以后，即使在該部位霧狀燃料的飛翔距離變長，也能夠抑制霧狀燃料與空腔的壁面接觸，從而能夠抑制冷卻損失。

附圖說明

圖1是示出發(fā)動機的結構的簡圖。

圖2是示出燃燒室的結構的縱向剖視圖。

圖3是示出活塞頂面的形狀的立體圖。

圖4是示出活塞頂面的俯視說明圖。

圖5是示出與圖2不同的空腔的結構的縱向剖視圖。

圖6是示出與圖2和圖5不同的空腔的結構的縱向剖視圖。

圖7是示出與圖2不同的燃料噴射閥的布置狀況的縱向剖視圖。

圖8是放大地示出燃燒室的天棚部的縱向剖視圖。

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)動機的整體構成)

圖1示出實施方式所涉及的發(fā)動機1的結構。發(fā)動機1的曲軸15經(jīng)變速器與驅(qū)動輪相連結，但未圖示。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，但省略圖示?；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?；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)具有進氣側斜面171和排氣側斜面172。該進氣側斜面171和排氣側斜面172分別朝著氣缸11的中央傾斜著上升，且在進氣側斜面171上形成有進氣道18的開口部180，在排氣側斜面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，屋脊的棱線存在它與氣缸11的缸徑中心一致和不一致這兩種情況。這里，假定屋脊的棱線與氣缸11的缸徑中心一致。因此，在俯視活塞16的頂面160而得到的圖4中，沿著紙面左右方向延伸的點劃線相當于屋脊的棱線。而且，由于在進氣側和排氣側分別具有朝著活塞16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。其中，斜面161與天棚部170的進氣側斜面171相對應；斜面162與天棚部170的排氣側斜面172相相對。這樣一來，就能夠?qū)⒃摪l(fā)動機1的幾何壓縮比設定得較高，在15以上。在活塞16的頂面160上形成有凹狀空腔163?；钊?6頂面160的形狀后面詳述。

每一個氣缸11都在氣缸蓋13上形成有兩個進氣道18，但圖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。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，進氣道18的喉道部的軸線相對于氣缸11的缸徑中心對稱。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的排氣側斜面172上且并排著形成在發(fā)動機輸出軸方向上。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。

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

氣缸蓋13上設置有進氣門21，進氣門21關閉而切斷進氣道18和燃燒室17的連通狀態(tài)，進氣門21由進氣門驅(qū)動機構驅(qū)動。氣缸蓋13上還設置有排氣門22，排氣門22關閉而切斷排氣道19與燃燒室17的連通狀態(tài)，排氣門22由排氣門驅(qū)動機構驅(qū)動。進氣門21在規(guī)定的時刻做往返運動而打開和關閉進氣道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)動機構具有與曲軸15相連結并由曲軸15驅(qū)動的進氣凸輪軸，進氣凸輪軸與曲軸15同步旋轉，但省略圖示。排氣門驅(qū)動機構具有與曲軸15相連結并由曲軸15驅(qū)動的排氣凸輪軸，排氣凸輪軸與曲軸15同步旋轉，但省略圖示。該例中，進氣門驅(qū)動機構與排氣門驅(qū)動機構至少包括：能夠在規(guī)定的角度范圍內(nèi)連續(xù)改變凸輪軸的相位的液壓式或電動式可變配氣相位機構(可變氣門正時vvt：variablevalvetiming)23、24。此外，進氣門驅(qū)動機構與/或排氣門驅(qū)動機構還可以不僅包括vvt23、24，還包括能夠改變氣門行程量的行程可變機構。行程可變機構還可以使氣門的行程量連續(xù)地發(fā)生變化(連續(xù)可變氣門升程cvvl：continuousvariablevalvelift)。需要說明的是，驅(qū)動進氣門21和排氣門22的驅(qū)動機構可以為任意驅(qū)動機構，例如可以采用液壓式或電磁式驅(qū)動機構。

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設置在進氣側斜面171和排氣側斜面172相交而成的屋脊棱線上，且如圖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(圖2中紙面左側，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即所謂的發(fā)動機前側)。燃料噴射閥6被設置成其噴射軸心與氣缸11的軸心平行，噴射閥頂端面向燃燒室17的內(nèi)部?；钊?6上的空腔163形成為與該燃料噴射閥6相對。燃料噴射閥6朝著該空腔163內(nèi)噴射燃料。

如圖2概念性地示出，燃料噴射閥6構成為：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可以是以規(guī)定的噴射角噴射燃料的、例如外開式燃料噴射閥。外開式燃料噴射閥通過調(diào)節(jié)閥的行程量就能夠改變霧狀噴射的燃料的粒徑。像在本案申請人的在先申請即日本特愿2013-242597號中所記載的那樣，利用該外開式燃料噴射閥6的特性適當?shù)乜刂埔远嗉墖娚錇榛A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飛翔距離和霧狀燃料相對于中心軸的擴散度。因此，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，在混合氣層的外圍形成絕熱氣體層。并不限于外開式燃料噴射閥，閥蓋孔(vco：valvecoveredorifice)噴嘴式噴射器通過調(diào)節(jié)產(chǎn)生于噴嘴口的氣蝕(cabitation)的大小，也能夠改變噴嘴口的有效截面積，從而能夠改變所噴射的霧狀燃料的粒徑。因此，與外開式燃料噴射閥一樣，無壓力室噴嘴式噴射器也是通過調(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飛翔距離和霧狀噴射的燃料相對于中心軸的擴散度，而能夠在空腔163的中央部位形成混合氣層，在混合氣層的外圍形成絕熱氣體層。

燃料噴射閥6還可以是多孔式燃料噴射閥。即，在燃料噴射閥的頂端形成有多個噴孔且以規(guī)定的噴射角噴射燃料。燃料噴射閥6又可以是將燃料空心錐狀地噴射出來的離心式燃料噴射器(swirlinjector)。

如圖2與圖8放大所示，燃料噴射閥6的噴射閥頂端被收納在氣缸蓋13的天棚面凹陷而成的凹部132內(nèi)。這樣一來，燃料噴射閥6的噴射閥頂端就不突出到燃燒室17內(nèi)，從而能夠防止燃料噴射閥6的噴射閥頂端的溫度升高。如圖4中的虛線及雙點劃線所示，凹部132與截面為圓形的噴射閥頂端相對應而呈圓形。需要說明的是，圖4中的虛線及雙點劃線表示氣缸蓋13的天棚部170上的凹部132的開口緣，如后所述，雙點劃線所示的開口緣部分實際上是不存在的。如圖8所示，凹部132構成為：其直徑從燃料噴射閥6的噴射閥頂端朝著氣缸蓋13的天棚面逐漸增大。這樣一來，就能夠防止從噴射閥頂端沿著氣缸11的軸線朝下直徑逐漸增大即空心錐狀地噴射出來的霧狀燃料與凹部132的內(nèi)周面接觸。

氣缸蓋13上安裝有作放電電極用的火花塞7。如圖2所示，火花塞7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)而設?；鸹ㄈ?朝著其頂端部靠近燃料噴射閥6的方向傾斜于氣缸11軸線而設?；鸹ㄈ?在屋脊棱線上傾斜。這樣一來，燃料噴射閥6的噴射閥頂端和火花塞7的頂端部就是彼此靠近著設置在氣缸11的缸徑中心附近且屋脊棱線上。需要說明的是，還可以使用在燃燒室17內(nèi)生成臭氧的放電塞取代火花塞7作放電電極并安裝在氣缸蓋13上。

火花塞7的頂端部也被收納在氣缸蓋13的天棚面凹陷而成的凹部131內(nèi)。如圖2和圖圖4所示，收納火花塞7的頂端部特別是收納該絕緣部分的凹部131，與斷面形狀為圓形的火花塞7的頂端部相對應而呈圓形，并且凹部131的直徑從火花塞7的頂端部開始朝著氣缸蓋13的天棚面逐漸增大。需要說明的是，火花塞7傾斜于氣缸11的軸線而設，相對于此，收納火花塞7的頂端部的凹部131傾斜于氣缸11的軸線。因此，圖4所示的虛線和雙點劃線表示氣缸蓋13的天棚部170上的凹部131的開口緣，該開口緣俯視時為橢圓。

借助燃料噴射閥6的噴射閥頂端和火花塞7的頂端部彼此接近，收納它們的凹部131、132彼此間就會有一部分重疊，兩個凹部131、132相連。因此，在圖4中，凹部131的雙點劃線所示的開口緣部分實際上不存在，并且如上所述，凹部132的用雙點劃線示出的開口緣部分實際上也不存在(也參照圖8)。

如上所述，該發(fā)動機1的幾何壓縮比設定在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構，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構成為：在整個運轉區(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的氣門頭的表面隔離出來的。為減少冷卻損失而在這些隔離面上設置隔熱層,從而實現(xiàn)了燃燒室17的隔熱化。隔熱層既可以設置在所有這些隔離面上，還可以設置在一部分隔離面上。雖然進氣道18或排氣道19上的靠燃燒室17的天棚部170側的開口附近的氣道的壁面不是直接隔離出燃燒室17的壁面，但可以將隔熱層設置在這些壁面上。

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，因此將這些隔熱層的導熱系數(shù)設定得比構成燃燒室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?。這樣做以后，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17的隔熱構造，在燃燒室17內(nèi)還由氣體層形成絕熱層，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，以便在燃燒室17的外周部位形成含有新氣的氣體層且在中心部位形成混合氣層。由此而如圖2所示，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，且在混合氣層的周圍形成含有新氣的氣體層，即實現(xiàn)了成層化。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，由于混合氣層和燃燒室17的壁面之間的氣體層的存在，混合氣層的火焰就不會與燃燒室17的壁面接觸。而且，該氣體層成為絕熱層，而能夠抑制熱從燃燒室17的壁面釋放出來。其結果是，能夠大幅度地減少冷卻損失。

需要說明的是，僅減少冷卻損失的話，所減少的這一部分冷卻損失就會被轉換成排氣損失而對提高指示熱效率不太有用。然而，該發(fā)動機1伴隨著高壓縮比化而高膨脹比化，由此相當于所減少的這一部分冷卻損失的燃燒氣體的能量就會被高效率地轉換為機械功。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構，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，理想狀況是在噴射燃料的時間內(nèi)燃燒室17內(nèi)的氣流較弱。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，且進氣道構成為盡可能地使縱滾流變?nèi)酢?/p>

接下來，參照附圖進一步詳細地說明燃燒室17的結構。圖3是示出活塞16的頂面160形狀的立體圖。圖3中，紙面右前方為進氣側，紙面左后方為排氣側，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)，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)。

如上所述，活塞16的頂面160中的進氣側斜面161和排氣側斜面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朝著與發(fā)動機輸出軸平行的方向觀看活塞16時，活塞16的頂面則呈兩側分別朝著中央部位逐漸隆起的三角屋脊狀。在進氣側斜面161和排氣側斜面162上分別形成有氣門凹坑(valverecession)。其中，進氣側斜面161上，相當于排列在發(fā)動機輸出軸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，被從該進氣側斜面161上挖掉。進氣側斜面161上盡管形成有氣門凹坑，但進氣側斜面161實質(zhì)上是平面。另一方面，排氣側斜面162上，相當于排列在發(fā)動機輸出軸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。該部分成為擠流區(qū)域162b，在活塞16到達上止點附近時，會在該擠流區(qū)域162b產(chǎn)生從排氣側流向燃燒室17的中央部位的擠流。因此，排氣側斜面162由氣門凹坑162a和擠流區(qū)域162b構成。

活塞16的頂面160具有連結進氣側斜面161和排氣側斜面162的棱部164。棱部164在氣缸蓋13的天棚部170與屋脊的棱線部分相對。圖2中也示出，該棱線164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。這是有利于提高發(fā)動機1的幾何壓縮比的結構。

當活塞16到達上止點附近時，如圖2中箭頭所示，活塞16的棱部164成為產(chǎn)生以下擠流的擠流區(qū)域，擠流為沿著屋脊的棱線從發(fā)動機輸出軸的一方向前往燃燒室17的中央部位的擠流、和沿著屋脊的棱線從發(fā)動機輸出軸的另一方向前往燃燒室17的中央部位的擠流。

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，伴隨著空腔163從開口緣163a開始凹陷，該空腔163的大小逐漸縮小?？涨?63由與活塞16的頂面160相連的側壁1631和與側壁1631相連的底部1632構成。如圖2所示，在通過活塞16的中心的縱向斷面上，空腔163具有浴盆一樣的形狀。側壁1631具有與活塞16的頂面160和底部1632不同的角度。在活塞16的頂面160和側壁1631之間、側壁1631和底部1632之間分別形成有圓弧。

在以下說明中，讓活塞16的頂面160和側壁1631之間的圓弧包括在空腔163的側壁1631中，將頂面160與圓弧相接的位置定為頂面160和側壁1631的交界處。該交界處構成空腔163的開口緣163a。讓側壁1631和底部1632之間的圓弧包括在側壁1631中，將圓弧與底部1632相接的位置定為側壁1631和底部1632的交界處。需要說明的是，還能夠?qū)斆?60和側壁1631的交界處、以及側壁1631和底部1632的交界處分別進行設定，使其與上述定義不同。例如，還可以讓頂面160和側壁1631之間的圓弧包括在頂面160中，將圓弧與側壁1631相接的位置定為頂面160和側壁1631的交界處。而且，還能夠?qū)⒃搱A弧的中央定為頂面160和側壁1631的交界處。同樣，還可以讓側壁1631與底部1632之間的圓弧包括在底部1632中，將圓弧與側壁1631相接的位置定為側壁1631與底部1632的交界處。而且，能夠?qū)⒃搱A弧的中央定為側壁1631與底部1632的交界處。無論怎樣定義頂面160、側壁1631以及底部1632，與以下說明的空腔形狀相關的結構都能夠成立。

如圖3和圖4所示，空腔163具有近似橢圓形的開口緣163a。該橢圓是廣義的橢圓。

形成在活塞16頂面的空腔163，其中心基本上與燃料噴射閥6的閥軸心一致。這樣做以后，盡管減小了空腔163的容積，從燃料噴射閥6的噴射閥頂端到空腔163的壁面的距離卻不會產(chǎn)生偏差，從而能夠防止從噴射閥頂端均勻地噴射出來的霧狀燃料與空腔163的壁面接觸，有利于在空腔163內(nèi)的中央部位形成混合氣層，在混合氣層的外圍形成絕熱氣體層。但是，因為靠近燃料噴射閥6的噴射閥頂端，形成有收納火花塞7的頂端部的凹部131，所以從噴射閥頂端噴射出的中空錐狀的霧狀燃料無法均勻地飛翔，對應于所述凹部131的形成部位的霧狀燃料的飛翔距離相對變長。也就是說，像參照圖8所說明的那樣，由于伴隨著燃料的噴射所產(chǎn)生的氣流、棱部164的擠流，在霧狀燃料的外圍空間較寬的部位，流入霧狀燃料內(nèi)的氣體量增加，強烈地將霧狀燃料朝著噴射方向的前側擠霧狀燃料，霧狀燃料的穿透力增強，飛翔距離變長。

于是，該發(fā)動機1根據(jù)霧狀燃料的飛翔不均勻這一情況，而使空腔163的壁面形狀相對于燃料噴射閥6的噴射閥頂端不對稱。

具體而言，如圖4所示，空腔163呈橢圓形，該橢圓在連接燃料噴射閥6的噴射閥頂端和火花塞7的頂端部的方向上較長，空腔163被設置成在與發(fā)動機輸出軸方向正交的進排氣方向(亦即，圖4中紙面上下方向)上，相對于通過氣缸11的缸徑中心的線對稱。這樣一來，橢圓形空腔163的長軸便與氣缸蓋13的屋脊棱線一致，燃料噴射閥6的閥軸心和火花塞7的中心分別位于橢圓形空腔163的長軸上。

另一方面，橢圓形空腔163被設置成：在發(fā)動機輸出軸方向(亦即，圖4中紙面左右方向)上，空腔163的中心偏離氣缸11的缸徑中心。

更詳細而言，如圖2所示，在沿通過燃料噴射閥6的噴射閥頂端和火花塞7的頂端部的平面切開的縱向斷面上，夾著燃料噴射閥6的噴射閥頂端設置有火花塞7一側的空腔163的壁面形狀(亦即，圖2中紙面右側的壁面形狀)和夾著噴射閥頂端且相反一側的空腔的壁面形狀(亦即，圖2中紙面左側的壁面形狀)構成為：保證夾著燃料噴射閥6的噴射閥頂端設置有火花塞7一側的空腔163的壁面與噴射閥頂端之間的距離比夾著噴射閥頂端且相反一側的空腔的壁面與噴射閥頂端之間的距離長。

圖2、圖4中點劃線示出的是，假設夾著燃料噴射閥6的發(fā)動機輸出軸的另一方向的空腔壁面的形狀與發(fā)動機輸出軸的一方向的空腔壁面對稱的情況。該情況下，如圖4中實線和一點劃線所示，空腔163的底部1632俯視時呈近似圓形，并且如圖4中實線和一點劃線所示，空腔163的開口緣163a的形狀為以燃料噴射閥6的閥軸心為中心在發(fā)動機輸出軸方向上對稱的橢圓(或扁圓)。如圖2所示，在夾著燃料噴射閥6的閥軸心的發(fā)動機輸出軸的一方向(實線)和另一方向(點劃線)，空腔163的側壁1631和底部1632與噴射閥頂端之間的距離彼此相等。

相對于此，在該構成方式下，如圖2中實線所示，在發(fā)動機輸出軸的另一方向上，讓空腔163的壁面遠離噴射閥頂端。具體而言，不改變空腔163的底部1632的深度位置，讓該底部1632朝著發(fā)動機輸出軸的另一方向擴大，并且讓空腔163的側壁1631偏向于發(fā)動機輸出軸的另一方向。伴隨于此，如圖4中實線所示，空腔163的底部1632俯視時為橢圓形，并且空腔163的開口緣163a呈朝著發(fā)動機輸出軸的另一方向擴大的橢圓形。其結果是，如圖2所示，空腔163的發(fā)動機輸出軸方向的中央部位比燃料噴射閥6的閥軸心更偏向于發(fā)動機輸出軸的另一方向。

通過讓空腔163的側壁1631比點劃線所示的情況還偏向于發(fā)動機輸出軸的另一方向，在霧狀燃料的外圍形成有凹部131的部位霧狀燃料的飛翔距離相對變長，盡管如此，噴射閥頂端與空腔163的壁面之間的距離也相對變長。故能夠抑制霧狀燃料與空腔163的壁面接觸。

這里，為抑制霧狀燃料與空腔163的壁面接觸，能夠想到讓空腔163的側壁1631的位置很大程度地偏向于發(fā)動機輸出軸的另一方向。但是，在該情況下，空腔163的開口會增大，空腔163的容積就會增大。這對于要提高幾何壓縮比的本發(fā)動機來說是不利的。于是，優(yōu)選地，空腔163的側壁1631位置的偏移量盡量小。在圖2、圖4所示的例子中，使空腔163的側壁1631的位置朝著發(fā)動機輸出軸的另一方向偏移的偏移量盡量小。如上所述，與燃料噴射閥6的閥軸心相比，空腔163在發(fā)動機輸出軸方向上的中央部位更偏向于發(fā)動機輸出軸的另一方向，盡管如此，空腔163在發(fā)動機輸出軸方向上的中央部位還是相對于氣缸11的缸徑中心偏向于發(fā)動機輸出軸的一方向，即設置有燃料噴射閥6的一側。

在圖4所示的例子中，使空腔163的壁面朝著發(fā)動機輸出軸的另一方向擴大的范圍為夾著燃料噴射閥6的發(fā)動機輸出軸的另一方向的整個范圍。也就是說，讓空腔163的壁面在橢圓形空腔163的大約一半范圍內(nèi)擴大。這樣做以后，就能夠在更寬的范圍內(nèi)可靠地防止霧狀燃料與空腔163的壁面接觸。

這里，霧狀燃料的飛翔距離變長的部位是霧狀燃料的外圍內(nèi)設置有火花塞7的凹部131的部位。因此，優(yōu)選地，如圖4所示，在由連接燃料噴射閥6的噴射閥頂端與兩個凹部131、132彼此間的交點(即，該交點相當于當俯視燃燒室17時，表示凹部131的開口緣的橢圓和和表示凹部132的開口緣的圓相交的兩個點)的線圍成的角度范圍內(nèi)，至少讓空腔163的壁面朝著發(fā)動機輸出軸的另一方向擴大。優(yōu)選地，在該角度范圍內(nèi)且中央部位(遠離該范圍的交界線且與屋脊棱線上相對應的部分)，空腔163的壁面離噴射閥頂端最遠；在角度范圍的兩側部(離該范圍的交界線近的部分)，空腔163的壁面也充分地遠離噴射閥頂端。這樣做以后，就能夠有效地防止霧狀燃料與空腔163的壁面接觸。另一方面，只要盡量縮小讓空腔163的壁面擴大到發(fā)動機輸出軸的另一方向的范圍，就能夠盡量地減小空腔163的容積，從而有利于提高發(fā)動機1的幾何壓縮比。

如圖4所示，將俯視活塞16的頂面時由空腔163的開口緣163a構成的橢圓的面積在整個活塞16的面積中所占的比例(橢圓的面積/整個活塞的面積)設定在50％以下即可，其中，整個活塞16的面積就是由活塞16的外周緣構成的圓的面積。這樣做以后，就能夠使幾何壓縮比在15以上。優(yōu)選面積比在40％以下，更優(yōu)選在35％以下。

使空腔163的開口緣163a的位置偏向于發(fā)動機輸出軸的另一方向。其結果是，圖2中明顯示出，在活塞16的頂面160上，發(fā)動機輸出軸的另一方向上的棱部164的長度變短。這樣一來，因為擠流變?nèi)酰阅軌蛞种旗F狀燃料的穿透力增大。這樣一來，也能夠防止霧狀燃料與空腔163的壁面接觸。

圖5示出與圖2不同的結構例。在圖5所示的結構例下，改變了空腔163的底部1632的位置。具體而言，與圖2一樣，在沿通過燃料噴射閥6的噴射閥頂端和火花塞7的頂端部的平面將燃燒室17切開后而形成的縱向斷面上，使設置有火花塞7一側的空腔163的底部1632比相反一側的空腔163的底部1632(參照圖5中的點劃線)深，以便設置有火花塞7一側的空腔163的底部1632與噴射閥頂端之間的距離更長。這樣一來，即使霧狀燃料的飛翔距離變長，也能夠抑制霧狀燃料與空腔163的壁面接觸。

這里，在圖5所示的結構例下，空腔163的側壁1631的位置在夾著燃料噴射閥6的噴射閥頂端的兩側相同或者大致相同，空腔163的開口緣163a的位置也是在夾著燃料噴射閥6的噴射閥頂端的兩側彼此相同。因此，當俯視活塞16的頂面160時，空腔163的開口緣163a呈以燃料噴射閥6的閥軸心為中心的對稱橢圓狀，省略圖示。也就是說，圖5中，空腔163的中心與燃料噴射閥6的閥軸心一致，伴隨于此，空腔163的中心相對于氣缸11的缸徑中心偏向于設置有燃料噴射閥6的一側。

需要說明的是，像參照圖4說明的那樣，只要使空腔163的底部1632相對較深的部位的角度范圍，至少是以燃料噴射閥6的噴射閥頂端為中心由連接噴射閥頂端和兩個凹部131、132彼此間的交點的線圍成的角度范圍即可。需要說明的是，也可以超過該角度范圍使空腔163的底部1632相對更深。

圖6示出圖2所示的結構與圖5所示的結構結合后的結構例。也就是說，針對夾著燃料噴射閥6的噴射閥頂端設置有火花塞7一側的空腔163的壁面而言，讓側壁1631遠離噴射閥頂端并且讓底部1632更深且遠離噴射閥頂端。這樣做以后，就能夠和圖2、圖5所示的結構例一樣，即使從燃料噴射閥6的閥軸心中空錐狀地噴射出的霧狀燃料，在形成有火花塞7的凹部131的部位的飛翔距離變長，也能夠避免霧狀燃料與空腔163的側壁1631或底部1632接觸。需要說明的是，在以燃料噴射閥6的噴射閥頂端為中心由連接噴射閥頂端和兩個凹部131、132彼此間的交點的線圍成的角度范圍內(nèi)，至少改變空腔163的壁面的位置這一點如上所述。

圖7示出在圖2所示的結構例的基礎上再讓燃料噴射閥6的閥軸心傾斜后而構成的結構例。在該結構例中，燃料噴射閥6朝著其閥軸心靠近火花塞7的頂端部的方向傾斜。燃料噴射閥6的閥軸心在屋脊棱線上傾斜。以規(guī)定的噴射角從該傾斜的燃料噴射閥6的噴射閥頂端噴射出的霧狀燃料，其中心軸也是相對于氣缸11的軸線朝著靠近火花塞7的頂端部的方向傾斜。因此，在形成有凹部131的部位，霧狀燃料的外圍空間比圖2(與圖8)所示的結構例窄。這樣一來，起因于伴隨著燃料噴射而產(chǎn)生的氣流、擠流等而從霧狀燃料的外圍空間流入霧狀燃料內(nèi)的氣體量就受到限制，從而能夠抑制霧狀燃料的穿透力增大。其結果是，能夠抑制霧狀燃料的飛翔距離變長，與讓空腔163的壁面遠離噴射閥頂端相結合，能夠進一步可靠地防止霧狀燃料與空腔163的壁面接觸。

因為能夠使霧狀燃料的飛翔距離較短，所以飛翔距離短了多少，就能夠使空腔163的壁面相應地靠近噴射閥頂端多少。這有利于盡可能地減小形成在活塞16的頂面160上的空腔163的容積，提高發(fā)動機1的幾何壓縮比。

需要說明的是，圖7之例是通過讓燃料噴射閥6的閥軸心傾斜，而使以規(guī)定的噴射角噴射的霧狀燃料的中心軸傾斜于氣缸11的軸線的。但還可以與此不同，采用噴射出的霧狀燃料的中心軸傾斜于燃料噴射閥6的閥軸心的燃料噴射閥6。例如多孔式燃料噴射閥，通過讓該噴孔傾斜，就能夠讓霧狀燃料的中心軸傾斜于燃料噴射閥的閥軸心。而且，在離心式燃料噴射器中，通過讓燃料噴射孔傾斜，就能夠讓霧狀燃料的中心軸相對于燃料噴射閥的閥軸心傾斜。省略圖示，如果采用上述燃料噴射閥，就將燃料噴射閥設置成其閥軸心沿著氣缸11的軸線延伸。另一方面，從該燃料噴射閥噴射出的霧狀燃料的中心軸就會傾斜于氣缸的軸線，由此而能夠抑制凹部131引起的霧狀燃料飛翔不均勻。沿著氣缸11的軸線設置燃料噴射閥6的閥軸心，有時候會有利于燃料噴射閥6的平面布置。

包括火花塞7的放電電極，有時候會偏離屋脊棱線而設。

－符號說明－

1發(fā)動機

11氣缸

13氣缸蓋

131凹部

132凹部(第二凹部)

16活塞

160(活塞的)頂面

161斜面

162斜面

163空腔

1631側壁(空腔的壁面)

1632底部(空腔的壁面)

17燃燒室

170天棚部

171進氣側斜面

172排氣側斜面

18進氣道

19排氣道

6燃料噴射閥

7火花塞(放電電極)