專利名稱：內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，特別涉及幾何壓縮比為13.0以上的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中，有通過(guò)燃燒室形狀來(lái)提高火焰?zhèn)鞑バ缘募夹g(shù)方案。例如， 日本專利公開公報(bào)特開2007-154827號(hào)中，提出了通過(guò)在活塞上表面形成球形的凹處來(lái)實(shí) 現(xiàn)火焰?zhèn)鞑サ木鶆蛐砸蕴岣呷紵实募夹g(shù)方案。
另一方面，作為改善燃耗的方法，有通過(guò)將幾何壓縮比設(shè)定得較高來(lái)提高熱效率的方 案。但是，僅僅提高幾何壓縮比有時(shí)并不能改善燃耗，而且還容易發(fā)生爆震的情況。
上述問(wèn)題的原因之一被認(rèn)為在于火焰?zhèn)鞑バ?。即，若排氣量相同則幾何壓縮比設(shè)定得 越高，燃燒室的容積越小，其結(jié)果，火焰過(guò)早地干涉到活塞上表面等燃燒室內(nèi)壁，發(fā)生因 其冷卻損失造成熱效率下降的情況，或者發(fā)生異常燃燒的情況。為了提高火焰?zhèn)鞑バ?，?可以考慮如上述專利文獻(xiàn)所記載的那樣在活塞上表面設(shè)置凹處的做法，不過(guò)，如果僅僅設(shè) 計(jì)凹處則幾何壓縮比下降，燃耗改善不充分。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種更切實(shí)地改善燃耗的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，是包括氣缸、在氣缸內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞、 在與上述氣缸及上述活塞之間形成燃燒室的氣缸蓋、以及安裝在氣缸蓋上的火花塞的內(nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于幾何壓縮比被設(shè)定為13.0以上，當(dāng)設(shè)上述活塞位于上止點(diǎn)時(shí)的燃燒 室的容積為V1 (mm3)、設(shè)以上述火花塞的點(diǎn)火點(diǎn)為中心的半徑為r的假想球體中的、 上述活塞位于上止點(diǎn)時(shí)不與燃燒室內(nèi)壁干涉的非干涉部分的容積為V2 (mm3)、設(shè)上述 活塞位于上止點(diǎn)時(shí)上述假想球體與上述燃燒室內(nèi)壁干涉的千涉面的面積為S (mm2)的情 況下，以滿足V2二0.15xVl的關(guān)系來(lái)設(shè)定了上述半徑r時(shí)，以滿足S/V250.12 (邁m-i)的 關(guān)系來(lái)形成上述燃燒室。采用本發(fā)明，通過(guò)以上述半徑r和上述容積V2以及上述面積S的關(guān)系作為燃耗改善 的評(píng)價(jià)指標(biāo)，以滿足上述式子的條件來(lái)形成燃燒室，可以更切實(shí)地改善燃耗。
本發(fā)明中，較為理想的是，在以滿足V2二0.15xVl的關(guān)系來(lái)設(shè)定了上述半徑r的情況 下，以上述假想球體不與活塞干涉地來(lái)形成上述活塞。采用該結(jié)構(gòu)，可以促進(jìn)向作為活塞 的運(yùn)動(dòng)方向的下方向的火焰?zhèn)鞑?，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
本發(fā)明中，較為理想的是，在上述活塞的上表面設(shè)置凹部。采用該結(jié)構(gòu)，可以提高火 焰?zhèn)鞑バ?，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
更為理想的是，將上述凹部設(shè)置在上述點(diǎn)火點(diǎn)的下方。采用該結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提高 火焰?zhèn)鞑バ?，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
本發(fā)明中，較為理想的是，上述汽缸蓋中，在與上述活塞的中心軸正交的方向上依次 設(shè)置有進(jìn)氣門、上述火花塞、以及排氣門，上述活塞的上表面，具有從上述進(jìn)氣門側(cè)以及 排氣門側(cè)越靠近活塞的中央越向上方隆起的隆起部。采用該結(jié)構(gòu)，由于火焰?zhèn)鞑バ缘玫礁?善，所以容易將幾何壓縮比設(shè)定得更高。
在這種情況下，作為優(yōu)選例子，對(duì)每一燃燒室設(shè)置兩個(gè)上述進(jìn)氣門和兩個(gè)上述排氣門。
本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，較為理想的是，具有向上述燃燒室內(nèi)直接噴射燃料的噴射器。 采用該結(jié)構(gòu)，由于直接噴射到氣缸內(nèi)的燃料的汽化潛熱使空氣與燃料的混合氣被冷卻，因 此，即使在幾何壓縮高的情況下，也能防止爆震等異常燃燒的發(fā)生，能夠穩(wěn)定燃燒狀態(tài)并 能改善燃耗。
本發(fā)明中，更為理想的是，在以滿足V2二0.15xVl的關(guān)系來(lái)設(shè)定了上述半徑r的情況 下，以滿足S/V250.10 (mm—1)的關(guān)系來(lái)形成上述燃燒室。采用該結(jié)構(gòu)，能進(jìn)一步改善 燃耗。
另外，本發(fā)明中的幾何壓縮比，更為理想的是，為14.0以上，或者為14.5以上。通 過(guò)提高幾何壓縮比，可以進(jìn)一步改善燃耗。


圖1A是表示本發(fā)明一實(shí)施方式所涉及的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)A的燃燒室4附近的結(jié)構(gòu)的圖， 圖IB是活塞30的立體圖。
圖2是假想球體IS的說(shuō)明圖。
圖3是容積V2和干涉面積S的說(shuō)明圖。圖4A是表示就用于實(shí)驗(yàn)的部分活塞運(yùn)算出的容積V2/容積VI、與干涉面積S/容積 V2的關(guān)系的圖，圖4B是表示以燃耗改善率與干涉面積S/容積V2的關(guān)系綜括測(cè)量結(jié)果后 的數(shù)據(jù)的一部分的圖。
圖5A和圖5B是表示用于實(shí)驗(yàn)的活塞的形狀例子的圖。
圖6是表示容積V2/容積VI的值為15%時(shí)的燃耗改善率與干涉面積S/容積V2的關(guān) 系的圖。
圖7是表示以半徑r和容積V2以及面積S的關(guān)系作為燃耗改善的評(píng)價(jià)指標(biāo)的情況下 的計(jì)算機(jī)所執(zhí)行的處理的例子的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1A是表示本發(fā)明一實(shí)施方式所涉及的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)A(internal combustion engine) 的燃燒室4附近的結(jié)構(gòu)的圖，圖1B是活塞30的立體圖。此處，發(fā)動(dòng)機(jī)A被設(shè)想為四沖 程的直列多氣缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，不過(guò)本發(fā)明也能適用于其他形式的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī) (reciprocatingengine)。圖中，Z表示活塞30的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的方向，Y表示氣缸列 的方向，X表示垂直于氣缸列方向的方向，ZYX相互正交。CL表示活塞30的中心軸線， 與Z方向?yàn)橄嗤较颉?br> 發(fā)動(dòng)機(jī)A具有氣缸蓋10。氣缸蓋10具有每一個(gè)氣缸兩個(gè)的進(jìn)氣口 ll及排氣口 12， 進(jìn)氣口 ll上設(shè)置有進(jìn)氣門1，排氣口 12上設(shè)置有排氣門2，通過(guò)設(shè)置在氣缸蓋10上的未 圖示的配氣機(jī)構(gòu)的作用來(lái)開閉這些氣門。另外，氣缸蓋10在形成燃燒室4的部位向Z方 向凹陷，在該凹處的中央附近具有火花塞3?；鸹ㄈ?對(duì)燃燒室4內(nèi)的混合氣體進(jìn)行火花 點(diǎn)火，從而開始其燃燒。本實(shí)施方式中，在垂直于活塞30的中心軸CL的方向(X方向) 上依次設(shè)置有進(jìn)氣門1、火花塞3以及排氣門2。
氣缸蓋10上還設(shè)置有向燃燒室4噴射燃料的噴射器5。本實(shí)施方式中，被設(shè)想為所謂 的直噴方式，不過(guò)本發(fā)明也能適用于進(jìn)氣口噴射方式的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。
發(fā)動(dòng)機(jī)A具有氣缸體20。氣缸體20的氣缸21內(nèi)設(shè)置有活塞30，活塞30隨著燃燒 室4內(nèi)混合氣體的燃燒在Z方向上進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。活塞30的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為未 圖示的曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
活塞30的上表面31具有向Z方向隆起的隆起部32。通過(guò)設(shè)置隆起部32可以將發(fā)動(dòng) 機(jī)A的幾何壓縮比設(shè)定得更高。本實(shí)施方式中，如上所述，氣缸蓋10中形成燃燒室4的 部位向Z方向凹陷，其中，位于燃燒室4的中央的部位，比進(jìn)氣門1側(cè)和排氣門2側(cè)的部位凹陷得更大。因此，對(duì)應(yīng)于這樣的氣缸蓋10的形狀，隆起部32形成為從進(jìn)氣門l側(cè)和 排氣門2側(cè)越靠近活塞30的中央越向上方隆起。通過(guò)如此形成隆起部32，可以將燃燒室 4的Z方向的厚度設(shè)置得更均勻，從而可以防止火焰?zhèn)鞑バ缘拇蠓鶒夯?br> 活塞30的上表面31也具有凹部33。通過(guò)設(shè)置凹部33，能夠促進(jìn)活塞30的運(yùn)動(dòng)方 向亦即Z方向上的火焰?zhèn)鞑?，也就是說(shuō)，能促進(jìn)從火花塞3向下方的火焰?zhèn)鞑ィ岣甙l(fā)動(dòng) 機(jī)的熱效率。本實(shí)施方式中，凹部33設(shè)置在火花塞3產(chǎn)生火花點(diǎn)火的點(diǎn)火點(diǎn)CP (圖2) 的下方。所謂的點(diǎn)火點(diǎn)CP,如圖2所示，是指火花塞3先端(下端)的電極間間隙(點(diǎn) 火間隙)的中央。通過(guò)在這樣的點(diǎn)火點(diǎn)CP的下方設(shè)置上述活塞30的凹部33，能夠進(jìn)一 步提高火焰?zhèn)鞑バ?，提高發(fā)動(dòng)機(jī)A的熱效率。本實(shí)施方式中，凹部33呈碗形，不過(guò)凹部 33的形狀并不受限制。
本實(shí)施方式中，將幾何壓縮比設(shè)定為13.0以上。通過(guò)將幾何壓縮比設(shè)定得較高，能夠 提高熱效率，改善燃耗。此處，所謂的幾何壓縮比，如眾知，若設(shè)活塞30位于上止點(diǎn)時(shí) 的燃燒室的容積為V1、設(shè)排氣量(行程容積)為VO，則以(V0+V1) /Vl來(lái)表示。
容積V1為所謂的壓縮容積，是當(dāng)活塞30位于上止點(diǎn)時(shí)，以面對(duì)燃燒室4的氣缸蓋 IO的內(nèi)壁、安裝在氣缸蓋10上的部件(進(jìn)氣門1以及排氣門2 (氣門關(guān)閉時(shí))、火花塞 3、噴射器5)的表面、氣缸體20的氣缸21內(nèi)壁、活塞30的上表面以及氣缸蓋10與氣 缸體20間的間隙所劃定的燃燒室4的容積，本實(shí)施方式中該容積的單位為mm3。此外， 將這樣的劃定燃燒室4的部分統(tǒng)稱為燃燒室內(nèi)壁。
通過(guò)將幾何壓縮比設(shè)定得較高，有望提高熱效率，改善燃耗，但是僅僅提高幾何壓縮 比，有時(shí)燃耗不會(huì)得到改善。這是由于，若將幾何壓縮比設(shè)定得較高，則相同排氣量時(shí)容 積V1便相對(duì)減小，火焰容易過(guò)早地干涉燃燒室內(nèi)壁，從而造成火焰?zhèn)鞑バ詯夯Ｒ虼耍?只要知道燃耗改善與火焰?zhèn)鞑バ缘囊蚬P(guān)系，就能實(shí)現(xiàn)高效率的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。
本實(shí)施方式中，首先，假設(shè)圖2所示的假想球體IS。圖2是假想球體IS的說(shuō)明圖。 假想球體IS是以點(diǎn)火點(diǎn)CP為中心的半徑為r的球體。由于火焰呈放射狀傳播，所以假想 球體IS是將火焰?zhèn)鞑シ秶问降啬Ｐ突募傧肭蝮w。另外，半徑r表示火焰?zhèn)鞑サ倪M(jìn)行程 度。S卩，若半徑r相對(duì)地設(shè)定得越小，則假想球體IS表示點(diǎn)火后的經(jīng)過(guò)時(shí)間越短時(shí)的傳播 范圍，若半徑r相對(duì)地設(shè)定得越大，則假想球體IS表示點(diǎn)火后的經(jīng)過(guò)時(shí)間越長(zhǎng)時(shí)的傳播范 圍。
如逐漸增大半徑r，則假想球體IS與燃燒室內(nèi)壁的干涉部分便增加。本實(shí)施方式中， 設(shè)當(dāng)活塞30位于上止點(diǎn)時(shí)，假想球體IS中的不與燃燒室內(nèi)壁干涉的非干涉部分的容積為V2 (單位mm3)。另外，設(shè)當(dāng)活塞30位于上止點(diǎn)時(shí)，假想球體IS與燃燒室內(nèi)壁干涉 的干涉面的面積為干涉面積S (單位mm2)。
圖3是容積V2和干涉面積S的說(shuō)明圖。該圖中的例子，模式化地表示在設(shè)定某一半 徑r的情況下的假想球體IS、容積V2、干涉面積S，并且表示假想球體IS與氣缸蓋IO、 進(jìn)氣門l、排氣門2以及火花塞3干涉，而不與活塞30干涉的情況。容積V2是從假想球 體IS中去除其與燃燒室內(nèi)壁的干涉部分之后的立體的容積，干涉面積S是干涉部分的面 積。
而且，本實(shí)施方式，以半徑r和容積V2以及面積S的關(guān)系作為燃耗改善的評(píng)價(jià)指標(biāo)， 在以滿足V2=0.15xVl的關(guān)系來(lái)設(shè)定了半徑r的情況下，通過(guò)以滿足S/V2S0.12 (mm-O 的關(guān)系設(shè)計(jì)燃燒室4的形狀，來(lái)改善燃耗。達(dá)致這樣的結(jié)論是基于下述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
在該實(shí)驗(yàn)中，針對(duì)缸徑為87.5mm、沖程為83.1mm的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，制作出形狀不 同的多種活塞，將這些活塞進(jìn)行替換，以相同條件測(cè)量它們各自的燃耗。圖4A是表示就 用于實(shí)驗(yàn)的部分活塞運(yùn)算出的容積V2/容積V1、與干涉面積S/容積V2的關(guān)系的圖，是通 過(guò)對(duì)假想球體的半徑r設(shè)定多個(gè)不同值而獲得的。
容積V2/容積VI的值與半徑r相關(guān)。容積V2/容積VI的值相對(duì)較小表示火焰?zhèn)鞑サ?初期，相對(duì)較大表示火焰?zhèn)鞑サ暮笃?。由于容積V2假想地相當(dāng)于火焰?zhèn)鞑シ秶娜莘e， 因此干涉面積S/容積V2，便為火焰?zhèn)鞑シ秶鸀槟骋蝗莘e的情況下的干涉面積與該容積的 比例。
線L0，如圖5A所示，是關(guān)于上表面基本平坦的活塞的運(yùn)算結(jié)果，幾何壓縮比為11.2。 線L1，如圖5A所示，是關(guān)于上表面基本平坦的活塞的運(yùn)算結(jié)果，幾何壓縮比為15.0。與 線L0相比，在火焰?zhèn)鞑サ某跗冢鹧媾c燃燒室內(nèi)壁的干涉開始。
線L31 線L34是關(guān)于如圖1B所示那樣的在上表面設(shè)置有碗形的凹部的活塞的運(yùn)算 結(jié)果，它們是改變凹部的大小或凹部以外的活塞上表面的形狀的結(jié)果。幾何壓縮比在 14.0 15.0的范圍內(nèi)。在使用這些活塞的情況下，與線L1表示的活塞相比，伴隨火焰?zhèn)?播的、火焰與燃燒室內(nèi)壁的干涉程度徐緩。而且，通過(guò)設(shè)置凹部，在容積V2/容積V1的 值為10% 20%的范圍，千涉面積S/容積V2的值較小。
線L4是關(guān)于如圖5B所示那樣的在上表面設(shè)置有隆起部32'以及角形的凹部33'的活 塞的運(yùn)算結(jié)果。幾何壓縮比在14.0 15.0的范圍內(nèi)。與線L1表示的活塞相比，伴隨火焰 傳播的、火焰與燃燒室內(nèi)壁的干涉程度徐緩。但是，與線L31 L34的活塞相比，設(shè)置凹部引起的干涉面積S/容積V2的值的影響小。這意味著火焰與凹部?jī)?nèi)壁的干涉，比線L31 線L34的活塞發(fā)生得還早。
接下來(lái)，對(duì)燃耗的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。如上所述，燃耗的測(cè)量是依次替換用于實(shí)驗(yàn)的 多種活塞，在同一條件下進(jìn)行的。并且，針對(duì)多種的容積V2/容積V1中的每一個(gè)，以燃 耗改善率和干涉面積S/容積V2的關(guān)系，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了綜括。燃耗改善率是以任意一 個(gè)活塞作為基準(zhǔn)模型，并以其燃耗為基準(zhǔn)算出的。在幾何壓縮比與基礎(chǔ)模型不相同的情況 下，根據(jù)其幾何壓縮比對(duì)燃耗改善率進(jìn)行修正運(yùn)算，以作為幾何壓縮比相同的情況下的燃 耗改善率(推定值)。
圖4B表示以燃耗改善率與干涉面積S/容積V2的關(guān)系綜括測(cè)量結(jié)果后的數(shù)據(jù)的一部 分的圖，是容積V2/容積V1的值為某一值時(shí)的數(shù)據(jù)。點(diǎn)P1和點(diǎn)P2是幾何壓縮比與基礎(chǔ) 模型的幾何壓縮比相同的活塞的燃耗改善率。點(diǎn)P3是幾何壓縮比與基礎(chǔ)模型的幾何壓縮 比不相同的活塞的燃耗改善率，該活塞的燃耗改善率為點(diǎn)P3'，點(diǎn)P3是對(duì)其進(jìn)行修正運(yùn)算 而得到的。
另外，當(dāng)對(duì)圖4B所示的表示燃耗改善率與干涉面積S/容積V2的關(guān)系的數(shù)據(jù)，在容 積V2/容積V1的值為0 40X的范圍，進(jìn)行多個(gè)種類的綜括時(shí)，能夠看出燃耗改善率與 干涉面積S/容積V2之間有相關(guān)關(guān)系的，是容積V2/容積V1的值為15%的時(shí)候。圖6是 表示容積V2/容積VI的值為15%時(shí)的燃耗改善率與干涉面積S/容積V2的關(guān)系的圖。
如圖6所示，隨著干涉面積S/容積V2的值小于約0.12 (mm-1)，燃耗改善率急劇 上升，在O.IO (mm—1)以下時(shí)尤為顯著。因此，在滿足V2^.15xVl的關(guān)系來(lái)設(shè)定了半 徑r的情況下，通過(guò)以滿足S/V2S0.12 (mm—1)的關(guān)系來(lái)設(shè)計(jì)燃燒室4的形狀，可以更切 實(shí)地改善燃耗，特別是在滿足S/V2^0.10 (mnri)的關(guān)系時(shí)，能夠更加切實(shí)地改善燃耗。
圖6所示的相關(guān)關(guān)系，是在幾何壓縮比為14.0至15.0的條件下通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的。因 此，在幾何壓縮比為14.0以上，或者14.5以上的高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)中，可以說(shuō)以滿足 S/V2S0.12 (mm-1)的關(guān)系來(lái)設(shè)計(jì)燃燒室4的形狀，對(duì)改善燃耗是有效的。另外，若幾何 壓縮比下降，燃燒室容積便相對(duì)地增大從而火焰?zhèn)鞑バ愿纳?，因此，可以說(shuō)在幾何壓縮比 小于14.0的發(fā)動(dòng)機(jī)中也存在上述相關(guān)關(guān)系，不過(guò)，為兼顧由高壓縮比帶來(lái)的熱效率提高， 幾何壓縮比應(yīng)該至少設(shè)定為13.0以上。
另外，如幾何壓縮高，則擔(dān)心爆震等異常燃燒，但如上述實(shí)施方式那樣，在設(shè)置向燃 燒室4內(nèi)直接噴射燃料的噴射器5的情況下，由于燃燒室4內(nèi)的溫度基于燃料的汽化潛熱而冷卻，所以即使在幾何壓縮比高的情況下，也能防止爆震等異常燃燒的發(fā)生，能夠穩(wěn)定 燃燒狀態(tài)并能實(shí)現(xiàn)燃耗的改善。
另外，作為將容積V2/容積VI的值為15%的情況下的干涉面積設(shè)定得較小的方法， 例如有以火焰不與活塞30干涉地來(lái)形成活塞30的方法。為此，在以滿足V2二0.15xVl 的關(guān)系來(lái)設(shè)定了半徑r的情況下，以假想球體IS不與活塞30的上表面31干涉地來(lái)形成 活塞30即可。由此可以促進(jìn)向活塞30的運(yùn)動(dòng)方向亦即Z方向的下方向的火焰?zhèn)鞑ィ岣?發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。這樣的方案，例如可以通過(guò)適宜設(shè)計(jì)上述活塞30的凹部33的形狀來(lái)實(shí) 現(xiàn)。
接下來(lái)，對(duì)以半徑r和容積V2以及面積S的關(guān)系作為燃耗改善的評(píng)價(jià)指標(biāo)在計(jì)算機(jī) 上設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的步驟的例子進(jìn)行說(shuō)明。圖7是表示以.半徑r和容積V2以及面積S的關(guān) 系作為燃耗改善的評(píng)價(jià)指標(biāo)的情況下的計(jì)算機(jī)所執(zhí)行的處理的例子的流程圖。
在Q1中，讀入規(guī)定燃燒室4的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)成部件的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。各構(gòu)成部件，例如以三 維的固體模型來(lái)定義。在Q2中，基于在Q1中讀入的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)運(yùn)算容積V1。在Q3中對(duì) 假想球體IS的半徑r設(shè)定初始值。初始值既可以預(yù)先設(shè)定在程序中，也可以由用戶設(shè)定。 在Q4中基于在Q3中設(shè)定的半徑r運(yùn)算假想球體IS的容積。在Q5中，算出假想球體IS 與構(gòu)成燃燒室4的構(gòu)成部件的干涉部分，計(jì)算其容積。
在Q6中，通過(guò)從在Q4中運(yùn)算出的假想球體IS的容積中減去在Q5中運(yùn)算出的干涉 部分的容積來(lái)運(yùn)算容積V2。在Q7中判定在Q6中運(yùn)算出的容積V2是否為在Q2中運(yùn)算 出的容積V1的15X。若是"是"則進(jìn)入Q9，若是"否"則進(jìn)入Q8。在Q8中，改變半 徑r的值并返回Q4，重復(fù)進(jìn)行Q4 Q8的處理，直到在Q7中容積V2為容積VI的15 %。進(jìn)行Q8中的半徑r變更時(shí)，例如可以以每次增加或減少規(guī)定值的量來(lái)進(jìn)行。
在Q9中，對(duì)容積V2為容積VI的15%時(shí)的面積S進(jìn)行運(yùn)算。在Q10中，運(yùn)算S/V2， 并輸出運(yùn)算結(jié)果。設(shè)計(jì)人員根據(jù)運(yùn)算結(jié)果可以判斷改變或接受構(gòu)成部件的設(shè)計(jì)。若運(yùn)算結(jié) 果例如超過(guò)0.12 (mm—1)則設(shè)計(jì)人員需重新設(shè)計(jì)構(gòu)成部件。作為重新設(shè)計(jì)的構(gòu)成部件的 對(duì)象，可以是限定燃燒室4的任意構(gòu)成部件，但從設(shè)計(jì)自由度的角度出發(fā)，活塞30較為 方便。
通過(guò)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行這樣的處理，設(shè)計(jì)人員即使不重復(fù)進(jìn)行制作試驗(yàn)品—實(shí)機(jī)試驗(yàn)— 重新設(shè)計(jì)這些步驟，也可以預(yù)想一定程度的燃耗改善，從而可進(jìn)行高效率的設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1. 一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸、在汽缸內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞、在與所述氣缸及所述活塞之間形成燃燒室的汽缸蓋、以及安裝在汽缸蓋上的火花塞，其特征在于幾何壓縮比被設(shè)定為13.0以上，當(dāng)設(shè)所述活塞位于上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室的容積為V1(mm3)、設(shè)以所述火花塞的點(diǎn)火點(diǎn)為中心的半徑為r的假想球體中的、所述活塞位于上止點(diǎn)時(shí)不與燃燒室內(nèi)壁干涉的非干涉部分的容積為V2(mm3)、設(shè)所述活塞位于上止點(diǎn)時(shí)所述假想球體與所述燃燒室內(nèi)壁干涉的干涉面的面積為S(mm2)的情況下，以滿足V2＝0. 15×V1的關(guān)系來(lái)設(shè)定了所述半徑r時(shí)，以滿足S/V2≤0. 12(mm-1)的關(guān)系來(lái)形成所述燃燒室。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 在以滿足V2二0.15xVl的關(guān)系來(lái)設(shè)定了所述半徑r的情況下， 以所述假想球體不與活塞干涉地來(lái)形成所述活塞。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 在所述活塞的上表面設(shè)置凹部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 將所述凹部設(shè)置在所述點(diǎn)火點(diǎn)的下方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 所述汽缸蓋中，在與所述活塞的中心軸正交的方向上依次設(shè)置有進(jìn)氣門、所述火花塞、以及排氣門，所述活塞的上表面，具有從所述進(jìn)氣門側(cè)以及排氣門側(cè)越靠近活塞的中央越向上方隆 起的隆起部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 每一燃燒室設(shè)置有兩個(gè)所述進(jìn)氣門和兩個(gè)所述排氣門。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 具有向所述燃燒室內(nèi)直接噴射燃料的噴射器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在以滿足V2=0.15xVl的關(guān)系來(lái)設(shè)定了所述半徑r的情況下， 以滿足S/V250.10 (mm—1)的關(guān)系來(lái)形成所述燃燒室。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 幾何壓縮比為14.0以上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于: 幾何壓縮比為14.5以上。
全文摘要
本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，幾何壓縮比設(shè)定為13.0以上，當(dāng)設(shè)該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞(30)位于上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室(4)的容積為V1(mm³)、設(shè)以上述火花塞(3)的點(diǎn)火點(diǎn)(CP)為中心的半徑為r的假想球體(IS)中的、上述活塞(30)位于上止點(diǎn)時(shí)不與上述燃燒室(4)內(nèi)壁干涉的非干涉部分的容積為V2(mm³)、設(shè)上述活塞(30)位于上止點(diǎn)時(shí)上述假想球體(IS)與上述燃燒室(4)內(nèi)壁干涉的干涉面的面積為S(mm²)的情況下，以滿足V2＝0.15×V1的關(guān)系來(lái)設(shè)定了上述半徑r時(shí)，以滿足S/V2≤0.12(mm^-1)的關(guān)系來(lái)形成上述燃燒室(4)。由此，可以更切實(shí)地改善燃耗。
文檔編號(hào)F02B23/08GK101482052SQ20091000183
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者養(yǎng)祖隆, 山川正尚, 藤川龍也, 西本敏朗 申請(qǐng)人:馬自達(dá)汽車株式會(huì)社