(57)【要約】【課題】吸気側領域および排気側領域それぞれにおけるタンブル流の流動態様を考慮した燃料噴射を行うことで、燃焼室に燃料を適切に噴射できる内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関１はタンブル流が生成される燃焼室Ｅに燃料を噴射する燃料噴射弁６を備えている。燃焼室Ｅに生成されるタンブル流は正タンブル流となっている。噴孔６１１Ｈの噴射角α８は基準噴射角αｓよりも小さく設定されている。噴孔６１１Ｃの噴射角α３は基準噴射角αｓよりも大きく設定されている。噴孔６１１Ｈは複数の噴孔６１１のうち吸気側領域である領域Ｅ４に燃料を噴射する噴孔となっている。噴孔６１１Ｃは複数の噴孔６１１のうち排気側領域である領域Ｅ２に燃料を噴射する噴孔となっている。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンブル流が生成される燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、
前記燃焼室が前記燃焼室の中心軸線、或いは前記燃焼室の中心軸線に沿って延伸する直線を含む２つの面で吸気側に区分される吸気側領域、排気側に区分される排気側領域、フロント側に区分されるフロント側領域、およびリア側に区分されるリア側領域を有しており、
前記燃料噴射弁が備える複数の噴孔のうちいずれかの噴孔であって、前記吸気側領域および前記排気側領域のうち前記燃焼室に生成されるタンブル流が上方に向かって流通する領域に燃料を噴射する噴孔の噴射方向が基準方向よりも下側の方向に設定されており、
前記燃料噴射弁が備える複数の噴孔のうちいずれかの噴孔であって、前記吸気側領域および前記排気側領域のうち前記燃焼室に生成されるタンブル流が下方に向かって流通する領域に燃料を噴射する噴孔の噴射方向が基準方向よりも上側の方向に設定されている内燃機関。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関であって、
前記燃焼室に曝されるキャビティが設けられているピストンと、前記燃焼室を形成する部分である中央部を有するシリンダヘッドとを備え、
前記キャビティが周縁部と、前記周縁部の輪郭に沿った方向において高さが変化する形状を有するキャビティ底壁面とを備えるとともに、前記中央部が前記周縁部の輪郭に沿った方向において高さが変化する形状を有するヘッド底壁面を備えており、
前記燃焼室の中心軸線に沿った方向における距離であって、前記複数の噴孔のうちいずれかが噴射する燃料噴霧の到達点と、前記キャビティ底壁面および前記ヘッド底壁面のうち少なくともいずれかとの間の距離が、前記複数の噴孔それぞれの間で一定になるように、前記複数の噴孔それぞれの噴射方向が設定されている内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンブル流の影響を考慮した燃料噴射を行う内燃機関が知られている。特許文献１では、タンブル流が生成される燃焼室の吸気側および排気側のうち一方の燃料噴射量が他方の燃料噴射量よりも多くなるように燃料噴射量を設定した燃料直噴エンジンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−５３７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼室は当該燃焼室の中心軸線、或いは当該燃焼室の中心軸線に沿って延伸する直線を含む２つの面で、吸気側に区分される吸気側領域、排気側に区分される排気側領域、フロント側に区分されるフロント側領域、およびリア側に区分されるリア側領域の４つの領域に区分することができる。フロント側およびリア側は当該燃焼室の中心軸線および吸排気方向と直交する方向において、上述の２つの面が含む直線から一方の側および他方の側であることを示す。
【０００５】
燃焼室に生成されるタンブル流が例えば吸気側領域で上方に向かって流通する正タンブル流である場合、燃料噴霧はタンブル流の影響で吸気側領域では上方に、排気側領域では下方にそれぞれ流されることになる。そして、燃料噴霧がタンブル流の影響で上方或いは下方に流されると、燃料が燃焼室壁面に付着し易くなる分、排気エミッションや燃費が悪化する虞がある。このため、燃焼室にタンブル流を生成する場合には、吸気側領域および排気側領域それぞれにおけるタンブル流の流動態様を考慮した燃料噴射を行うことが望まれる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み、吸気側領域および排気側領域それぞれにおけるタンブル流の流動態様を考慮した燃料噴射を行うことで、燃焼室に燃料を適切に噴射できる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はタンブル流が生成される燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、前記燃焼室が前記燃焼室の中心軸線、或いは前記燃焼室の中心軸線に沿って延伸する直線を含む２つの面で吸気側に区分される吸気側領域、排気側に区分される排気側領域、フロント側に区分されるフロント側領域、およびリア側に区分されるリア側領域を有しており、前記燃料噴射弁が備える複数の噴孔のうちいずれかの噴孔であって、前記吸気側領域および前記排気側領域のうち前記燃焼室に生成されるタンブル流が上方に向かって流通する領域に燃料を噴射する噴孔の噴射方向が基準方向よりも下側の方向に設定されており、前記燃料噴射弁が備える複数の噴孔のうちいずれかの噴孔であって、前記吸気側領域および前記排気側領域のうち前記燃焼室に生成されるタンブル流が下方に向かって流通する領域に燃料を噴射する噴孔の噴射方向が基準方向よりも上側の方向に設定されている内燃機関である。
【０００８】
本発明は前記燃焼室に曝されるキャビティが設けられているピストンと、前記燃焼室を形成する部分である中央部を有するシリンダヘッドとを備え、前記キャビティが周縁部と、前記周縁部の輪郭に沿った方向において高さが変化する形状を有するキャビティ底壁面とを備えるとともに、前記中央部が前記周縁部の輪郭に沿った方向において高さが変化する形状を有するヘッド底壁面を備えており、前記燃焼室の中心軸線に沿った方向における距離であって、前記複数の噴孔のうちいずれかが噴射する燃料噴霧の到達点と、前記キャビティ底壁面および前記ヘッド底壁面のうち少なくともいずれかとの間の距離が、前記複数の噴孔それぞれの間で一定になるように、前記複数の噴孔それぞれの噴射方向が設定されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、吸気側領域および排気側領域それぞれにおけるタンブル流の流動態様を考慮した燃料噴射を行うことで、燃焼室に燃料を適切に噴射できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】内燃機関の概略構成図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ断面で内燃機関を見た図である。
【図３】噴孔部を示す図である。
【図４】ピストンの外観図である。
【図５】ピストンの上面図である。
【図６】図５に示すＢ−Ｂ断面でピストンを見た図である。
【図７】図５に示すＣ−Ｃ断面でピストンを見た図である。
【図８】各種パラメータの変化を示す図である。
【図９】図８に応じた底壁面の説明図である。
【図１０】燃焼室の説明図である。
【図１１】複数の噴孔の配置説明図である。
【図１２】噴射角の説明図である。
【図１３】燃料噴霧の推進方向の説明図である。
【図１４】到達点の第１の説明図である。
【図１５】到達点の第２の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は内燃機関１の概略構成図である。図２は図１に示すＡ−Ａ断面で内燃機関１を見た図である。図１では内燃機関１のうちシリンダブロック２およびシリンダヘッド３を燃焼室Ｅの中心軸線である中心軸線Ｐ１を含む断面で示す。内燃機関１における上下方向については図１に示す通り、中心軸線Ｐ１に沿った方向を上下方向とし、シリンダヘッド３がシリンダブロック２よりも上に位置しているものとする。図１、図２に示す方向Ｘは内燃機関１の吸排気方向を示す。図２に示す方向Ｙは内燃機関１のフロントリア方向を示す。図１、図２では各構成を簡略化して示している。
【００１３】
内燃機関１は圧縮着火式の内燃機関であり、燃焼室Ｅにタンブル流が生成される内燃機関となっている。内燃機関１はシリンダブロック２とシリンダヘッド３と吸気弁４と排気弁５と燃料噴射弁６とピストン７とを備えている。シリンダブロック２にはシリンダ２１が形成されている。シリンダ２１は中心軸線Ｐ１を有している。換言すれば、シリンダ２１が中心軸線Ｐ１を決定している。シリンダ２１内にはピストン７が収容されている。シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド３が固定されている。
【００１４】
シリンダヘッド３はシリンダブロック２およびピストン７とともに燃焼室Ｅを形成している。シリンダヘッド３の底壁部のうち燃焼室Ｅを形成する部分である中央部３１はペントルーフ形状を有している。当該ペントルーフ形状は具体的には中央部３１が備える底壁面３１１が有している。底壁面３１１はヘッド底壁面に相当する。
【００１５】
上記ペントルーフ形状は具体的には方向Ｘにおいて中心軸線Ｐ１から排気側にオフセットした位置に頂部を有する構成となっている。中央部３１（具体的には底壁面３１１）は方向Ｘにおいて中心軸線Ｐ１に合わせて、或いは中心軸線Ｐ１から吸気側にオフセットした位置に頂部が設けられたペントルーフ形状を有していてもよい。
【００１６】
シリンダヘッド３には吸気ポート３２および排気ポート３３が形成されている。また、吸気弁４および排気弁５が設けられている。吸気ポート３２と排気ポート３３とはともに燃焼室Ｅに開口している。吸気ポート３２は燃焼室Ｅに吸気を導き、排気ポート３３は燃焼室Ｅのガスを排気する。吸気弁４は吸気ポート３２を開閉し、排気弁５は排気ポート３３を開閉する。
【００１７】
吸気ポート３２は具体的には吸気弁４とともに燃焼室Ｅに対して複数（ここでは２つ）設けられている。排気ポート３３も排気弁５とともに燃焼室Ｅに対して複数（ここでは２つ）設けられている。各吸気ポート３２は互いに独立した独立ポートであってもよく、燃焼室Ｅに対して途中で複数に分岐して開口するサイアミーズポートの一部であってもよい。各吸気ポート３２の具体的な形状は互いに異なっていてよい。これらのことは各排気ポート３３についても同様である。
【００１８】
シリンダヘッド３にはさらに燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は燃焼室Ｅに燃料を噴射する。燃料噴射弁６は噴孔部６１を備えている。噴孔部６１は燃焼室Ｅ上部のうち中央の部分に露出している。燃料噴射弁６はペントルーフ形状の頂部に設けられている。したがって、燃料噴射弁６の方向Ｘに沿った位置は中央部３１が有するペントルーフ形状の頂部に合わせて設定されている。このため、燃料噴射弁６は具体的には方向Ｘにおいて中心軸線Ｐ１から排気側にオフセットした位置に設けられている。
【００１９】
図３は噴孔部６１を示す図である。噴孔部６１には噴孔６１１が設けられている。噴孔部６１は燃料噴射弁６のうち噴孔６１１が設けられている部分であり、中心軸線Ｐ２を有している。噴孔部６１は具体的には燃料噴射弁６が備えるノズルボディの先端部となっている。噴孔６１１は噴孔部６１の周方向に沿って複数（ここでは１０個）設けられている。複数の噴孔６１１の数は偶数とすることができる。
【００２０】
図４はピストン７の外観図である。図５はピストン７の上面図である。図６は図５に示すＢ−Ｂ断面でピストン７を見た図である。図７は図５に示すＣ−Ｃ断面でピストン７を見た図である。図４から図７では前述した内燃機関１における上下方向や方向Ｘや方向Ｙのほか、吸気側、排気側、フロント側およびリア側の表示によって内燃機関１におけるピストン７の向きを示す。以下に示す説明においては、内燃機関１における状態についても考慮しながらピストン７について説明する。このため、以下に示す説明においても必要に応じてこれらの表示に従ってピストン７について説明する。
【００２１】
ピストン７はキャビティ７１を備えている。キャビティ７１はピストン７の頂部に設けられている。このため、キャビティ７１は内燃機関１において燃焼室Ｅに曝される。キャビティ７１の方向Ｘに沿った位置は燃料噴射弁６に合わせて設定されている。このため、キャビティ７１はピストン７の中心軸線である中心軸線Ｐ３から方向Ｘにおいて排気側にオフセットした位置に設けられている。ピストン７は内燃機関１において中心軸線Ｐ３が中心軸線Ｐ１と同一の位置に配置されるように設けられる。同一であることは製造誤差の範囲内で互いに異なる場合を含む。同一であることはさらに本発明の作用効果を奏することが可能な範囲内で異なる場合を含むことができる。これは以下でも同様である。
【００２２】
キャビティ７１は周縁部７１１と底壁面７１２と中間部７１３とを備えている。周縁部７１１は円筒状の形状を有している。周縁部７１１は必ずしも円筒状の形状に限られず、例えば楕円による筒状の形状を有していてもよい。周縁部７１１はキャビティ７１の中心軸線である中心軸線Ｐ４を有している。換言すれば、周縁部７１１が中心軸線Ｐ４を決定している。
【００２３】
中心軸線Ｐ４は中心軸線Ｐ３に沿って延伸している。中心軸線Ｐ４は方向Ｘにおいて中心軸線Ｐ３よりも排気側にオフセットした位置に設定されている。中心軸線Ｐ４は具体的には内燃機関１において中心軸線Ｐ２と同一の位置に配置されるよう設定されている。
【００２４】
底壁面７１２は隆起した形状を有している。当該形状は中心軸線Ｐ３に対して非軸対称で、且つ中心軸線Ｐ４に対して軸対称な形状となっている。底壁面７１２は周縁部７１１と中心軸線Ｐ４を共有している。底壁面７１２は必ずしも周縁部７１１と中心軸線Ｐ４を共有していなくてもよい。底壁面７１２はキャビティ底壁面に相当する。中間部７１３は周縁部７１１、底壁面７１２間に設けられ、周縁部７１１と底壁面７１２とを接続している。中間部７１３は底壁面７１２に隣接する隣接部Ａを備えている。
【００２５】
底壁面７１２は具体的には中央部３１が有するペントルーフ形状に合わせて隆起した形状を有している。底壁面７１２は中心軸線Ｐ４を含むピストン７の各断面（例えば図６または図７に示す断面）において、中心軸線Ｐ４を間に挟んだ一方の側および他方の側それぞれで、隣接部Ａが設けられている高さから隆起するように設けられている。中心軸線Ｐ４を含むピストン７の各断面において、中心軸線Ｐ４を間に挟んだ隣接部Ａそれぞれの高さは具体的には同一になっている。
【００２６】
当該各断面において、中心軸線Ｐ４を間に挟んだ隣接部Ａそれぞれはさらに具体的にはキャビティ７１の表面のうち最も位置が低い部分となっている。当該各断面のうち図６に示す断面の場合よりも図７に示す断面の場合のほうが、中心軸線Ｐ４を間に挟んだ隣接部Ａそれぞれの高さは高くなっている。中心軸線Ｐ４を含むピストン７の各断面において、中心軸線Ｐ４を間に挟んだ隣接部Ａそれぞれの高さは必ずしも同一でなくてもよい。
【００２７】
次に底壁面７１２についてさらに図８、図９を用いて説明する。図８は各種パラメータの変化を示す図である。図９は図８に応じた底壁面７１２の説明図である。図８に示す縦軸は中心軸線Ｐ１に沿った方向における位置を示す。図８に示す横軸は中心軸線Ｐ４を回転中心とした位相（角度位置）を示す。
【００２８】
図８では各種パラメータとして高さＨ１および高さＨ２を示す。高さＨ１は底壁面７１２の高さであり、具体的には中心軸線Ｐ４に直交し、且つ底壁面７１２よりも下方に位置する仮想平面Ｌ（図６、図７参照）を基準とした高さである。高さＨ２は底壁面３１１の高さであり、具体的には中心軸線Ｐ１に直交し、且つ底壁面３１１よりも下方に位置する仮想平面（ここでは仮想平面Ｌ）を基準とした高さである。図８では後述する増大部Ｄ１、減少部Ｄ２および中間部Ｄ３を併せて示す。
【００２９】
位相Ｍ１は中心軸線Ｐ４を回転中心とした位相におけるフロント側の位相中心を示す。位相Ｍ２は当該位相における排気側の、位相Ｍ３は当該位相におけるリア側の、位相Ｍ４は当該位相における吸気側の位相中心をそれぞれ示す。方向Ｒは中心軸線Ｐ４を回転中心として位相Ｍ１から位相Ｍ２側へ向かう回転方向を示す。
【００３０】
図８に示す各種パラメータの変化は周縁部７１１の輪郭に沿った方向における変化となっている。周縁部７１１の輪郭に沿った方向における変化は具体的には中心軸線Ｐ４を回転中心とする位相に応じた変化であって、且つ周縁部７１１の形状に応じた仮想形状Ｃ（図９参照）に沿って認められる変化であることを意味する。仮想形状Ｃは具体的には周縁部７１１と中心軸線Ｐ４を共有し、且つ中心軸線Ｐ４に沿って見た周縁部７１１の輪郭と相似となるリング状の形状となる。
【００３１】
底壁面７１２は周縁部７１１の輪郭に沿った方向において高さＨ１が変化する形状を有している。かかる底壁面７１２は具体的には次に示す減少部Ｄ１と増大部Ｄ２と中間部Ｄ３とを有している。
【００３２】
減少部Ｄ１は方向Ｒに沿って位相Ｍ１から位相Ｍ２に至る区間内と、方向Ｒに沿って位相Ｍ３から位相Ｍ４に至る区間内とに設けられている。減少部Ｄ１１は前者の区間内に設けられた減少部Ｄ１であることを示し、減少部Ｄ１２は後者の区間内に設けられた減少部Ｄ１であることを示す。減少部Ｄ１は方向Ｒに沿って高さＨ１が減少する部分となっている。
【００３３】
増大部Ｄ２は方向Ｒに沿って位相Ｍ２から位相Ｍ３に至る区間内と、方向Ｒに沿って位相Ｍ４から位相Ｍ１に至る区間内とに設けられている。増大部Ｄ２１は前者の区間内に設けられた増大部Ｄ２であることを示し、増大部Ｄ２２は後者の区間内に設けられた増大部Ｄ２であることを示す。増大部Ｄ２は方向Ｒに沿って高さＨ１が増大する部分となっている。
【００３４】
中間部Ｄ３は位相Ｍ１、位相Ｍ２、位相Ｍ３および位相Ｍ４それぞれに対応させて設けられている。中間部Ｄ３１は位相Ｍ１に対応させて設けられた中間部Ｄ３であることを示す。中間部Ｄ３２は位相Ｍ２に、中間部Ｄ３３は位相Ｍ３に、中間部Ｄ３４は位相Ｍ４にそれぞれ対応させて設けられた中間部Ｄ３であることを示す。中間部Ｄ３は方向Ｒに沿った方向において減少部Ｄ１と増大部Ｄ２に隣接し、隣接する減少部Ｄ１と増大部Ｄ２を接続している。中間部Ｄ３は周縁部７１１の輪郭に沿った方向において高さＨ１が一定の部分となっている。
【００３５】
中間部Ｄ３は隣接する減少部Ｄ１と増大部Ｄ２との間において高さＨ１の変化傾向を変化させる変曲部であってもよい。底壁面７１２は中間部Ｄ３を備える代わりに例えば互いに隣接する減少部Ｄ１および増大部Ｄ２によって形成されるエッジ部を有していてもよい。
【００３６】
底壁面７１２の頂部は平坦になっている。したがって、底壁面７１２は具体的には頂部以外の部分で周縁部７１１の輪郭に沿った方向において高さＨ１が変化する形状を有している。中間部７１３の表面も底壁面７１２と同様に減少部Ｄ１、増大部Ｄ２および中間部Ｄ３を備えている。底壁面７１２はさらに中間部７１３の表面を含む部分とすることができる。すなわち、底壁面７１２および中間部７１３の表面をキャビティ底壁面とすることもできる。
【００３７】
底壁面３１１も周縁部７１１の輪郭に沿った方向において高さＨ２が変化する形状を有している。これに対し、高さＨ１は周縁部７１１の輪郭に沿った方向において高さＨ２と同様に変化している。これは、ピストン７の位置を固定した状態において、中心軸線Ｐ４を含む燃焼室Ｅの断面積が、周縁部７１１の輪郭に沿った方向において概ね一定になるように底壁面７１２が設けられているためである。換言すれば、周縁部７１１の輪郭に沿った方向において上記断面積が変化することを抑制するように底壁面７１２が設けられているためである。
【００３８】
図１０は燃焼室Ｅの説明図である。図１１は複数の噴孔６１１の配置説明図である。図１１では噴孔６１１をその中心軸線によって示す。燃焼室Ｅは複数の領域である領域Ｅ１から領域Ｅ４を有している。領域Ｅ１から領域Ｅ４はキャビティ７１上に存在している。
【００３９】
領域Ｅ１は中心軸線Ｐ２を含む２つの面である面ＬＰ１、面ＬＰ２でフロント側に区分されるフロント側領域となっている。領域Ｅ２は面ＬＰ１、面ＬＰ２で排気側に区分される排気側領域、領域Ｅ３は面ＬＰ１、面ＬＰ２でリア側に区分されるリア側領域、領域Ｅ４は面ＬＰ１、面ＬＰ２で吸気側にそれぞれ区分される吸気側領域となっている。領域Ｅ１は位相Ｍ１を含む位相範囲を有する領域となっている。領域Ｅ２は位相Ｍ２を、領域Ｅ３は位相Ｍ３を、領域Ｅ４は位相Ｍ４をそれぞれ含む位相範囲を有する領域となっている。
【００４０】
領域Ｅ１から領域Ｅ４は燃料噴射弁６の配置に応じて設定されている。このため、面ＬＰ１、面ＬＰ２は中心軸線Ｐ２を含む面となっている。中心軸線Ｐ２は中心軸線Ｐ１に沿って延伸する直線となっている。面ＬＰ１、面ＬＰ２は中心軸線Ｐ４を含む面であってもよい。中央部３１が方向Ｘにおいて中心軸線Ｐ１に合わせて設けられたペントルーフ形状を有している場合、燃料噴射弁６の配置との関係上、面ＬＰ１、面ＬＰ２は中心軸線Ｐ１を含む面とすることができる。
【００４１】
領域Ｅ２はタンブル流が下方に向かって流通する領域となっている。領域Ｅ４はタンブル流が上方に向かって流通する領域となっている。したがって、内燃機関１では燃焼室Ｅに正タンブル流が生成される。領域Ｅ２はタンブル流が上方に向かって流通する領域となっていてもよい。同時に領域Ｅ４はタンブル流が下方に向かって流通する領域となっていてもよい。すなわち、内燃機関１では燃焼室Ｅに逆タンブル流が生成されてもよい。
【００４２】
複数の噴孔６１１は領域Ｅ１から領域Ｅ４に対応させて設けられている。噴孔６１１Ｊ、噴孔６１１Ａ、噴孔６１１Ｂは領域Ｅ１に燃料を噴射する噴孔６１１を示す。噴孔６１１Ｃ、噴孔６１１Ｄは領域Ｅ２に、噴孔６１１Ｅ、噴孔６１１Ｆ、噴孔６１１Ｇは領域Ｅ３に、噴孔６１１Ｈ、噴孔６１１Ｉは領域Ｅ４に燃料を噴射する噴孔６１１を示す。
【００４３】
図１２は噴射角αの説明図である。図１２では噴孔６１１をその中心軸線によって示す。図１２では図１１に示すＤ−Ｄ断面と同様の断面で示した内燃機関１の要部を用いて噴射角αについて説明する。図１２では基準噴射角αｓおよび基準到達点Ｎｓを併せて示す。
【００４４】
噴射角αは複数の噴孔６１１のうちいずれかの噴射角であり、具体的には複数の噴孔６１１のうちいずれかの噴射方向が中心軸線Ｐ２、或いは中心軸線Ｐ２と平行な直線となす鋭角である。噴射角α３は噴孔６１１Ｃに、噴射角α８は噴孔６１１Ｈに対応する噴射角αをそれぞれ示す。また、図示しないが噴孔６１１Ａは噴射角α１を、噴孔６１１Ｂは噴射角α２を、噴孔６１１Ｄは噴射角α４を、噴孔６１１Ｅは噴射角α５を、噴孔６１１Ｆは噴射角α６を、噴孔６１１Ｇは噴射角α７を、噴孔６１１Ｉは噴射角α９を、噴孔６１１Ｊは噴射角α１０を、噴射角αとしてそれぞれ有している。
【００４５】
基準噴射角αｓは燃焼室Ｅにタンブル流を生成しない場合の噴射角であり、具体的には次のように設定される。すなわち、基準噴射角αｓはピストン７を基準位置に固定した状態において、複数の噴孔６１１のうちいずれかの中心軸線が底壁面３１１と底壁面７１２との間の中央に位置するように設定される。このように基準噴射角αｓを設定するにあたり、基準噴射角αｓはさらに具体的には次のように設定することができる。
【００４６】
すなわち、基準噴射角αｓは中心軸線Ｐ１に沿った方向（したがって、換言すれば内燃機関１における上下方向に沿った方向）において、上記中心軸線に含まれる点が底壁面３１１と底壁面７１２との間の中心に位置するように設定することができる。或いは、基準噴射角αｓは上記中心軸線を含む中心軸線Ｐ１に平行な平面上で、上記中心軸線に直交する方向において、上記中心軸線に含まれる点が底壁面３１１と底壁面７１２との間の中心に位置するように設定することができる。
【００４７】
上述の設定それぞれのうち後者の設定は前者の設定よりも厳密な設定であり、前者の設定は後者の設定よりも簡便な設定である。すなわち、基準噴射角αｓは前者の設定ような簡便な設定によって設定されてもよく、後者の設定ような厳密な設定によって設定されてもよい。
【００４８】
上記基準位置は内燃機関１の運転状態（例えば回転数および負荷）が所定の運転領域にある場合における燃料噴射時のピストン７の位置とすることができる。基準噴射角αｓは複数の噴孔６１１それぞれに対して個別に設定される。基準噴射角αｓの具体的な大きさは複数の噴孔６１１それぞれの間で同じでなくてよい。
【００４９】
基準到達点Ｎｓは燃焼室Ｅにタンブル流を生成しない場合の燃料噴霧の到達点であり、具体的には次に示す到達点である。すなわち、基準到達点Ｎｓはピストン７を基準位置に固定した状態において、基準噴射角αｓを設定した噴孔６１１が噴射する燃料噴霧の到達点である。基準到達点Ｎｓは具体的には当該噴孔６１１の中心軸線に含まれる点となっている。また、基準到達点Ｎｓは仮想形状Ｃを含み、且つ中心軸線Ｐ１に沿って延伸する仮想筒状体Ｃ´を燃料噴霧の到達先とした点となっている。基準到達点Ｎｓは周縁部７１１を燃料噴霧の到達先とした点であってもよい。
【００５０】
複数の噴孔６１１のうちいずれかの噴射方向（具体的には上下方向における噴射方向）は噴射角αによって示される噴射方向となっている。また、複数の噴孔６１１のうちいずれかの噴射方向に対応する基準方向は基準噴射角αｓによって示される噴射方向となっている。
【００５１】
噴孔６１１Ｈは前述の通り、領域Ｅ４に燃料を噴射する。領域Ｅ４は前述の通り、タンブル流が上方に向かって流通する領域である。これに対し、噴射角α８は基準噴射角αｓよりも小さく設定されている。したがって、噴孔６１１Ｈの噴射方向は基準方向よりも下側の方向に設定されている。噴孔６１１Ｉについても同様である。
【００５２】
噴孔６１１Ｃは前述の通り、領域Ｅ２に燃料を噴射する。領域Ｅ２は前述の通り、タンブル流が下方に向かって流通する領域である。これに対し、噴射角α３は基準噴射角αｓよりも大きく設定されている。したがって、噴孔６１１Ｃの噴射方向は基準方向よりも上側の方向に設定されている。噴孔６１１Ｄについても同様である。
【００５３】
内燃機関１で燃焼室Ｅに逆タンブル流が生成される場合、噴孔６１１Ｈ、６１１Ｉの噴射方向は基準方向よりも上側の方向に設定することができる。同時に噴孔６１１Ｃ、６１１Ｄの噴射方向は基準方向よりも下側の方向に設定することができる。
【００５４】
図１３（ａ）、図１３（ｂ）は燃料噴霧の推進方向の説明図である。図１３（ａ）、図１３（ｂ）では噴孔６１１Ｉが噴射する燃料を矢印で模式的に示す。図１３（ａ）は燃焼室Ｅにタンブル流を生成しない場合について示す。図１３（ｂ）は燃焼室Ｅにタンブル流を生成する場合について示す。
【００５５】
角度θは中心軸線Ｐ２に沿って見た場合に、噴孔６１１Ｉが噴射する燃料の中心軸線が方向Ｙとの間でなす鋭角を示す。角度θ０は燃焼室Ｅにタンブル流を生成しない場合の角度θを示す。角度θ１は燃焼室Ｅにタンブル流を生成する場合の角度θを示す。
【００５６】
燃焼室Ｅにタンブル流を生成する場合には燃料噴霧の推進がタンブル流によって阻害される。このとき、タンブル流は具体的には矢印で示す燃料を方向Ｘおよび方向Ｙにベクトル分解した場合に、方向Ｘにベクトル分解される成分に対して燃料噴霧の推進を阻害するように作用する。一方、タンブル流は方向Ｙにベクトル分解される成分に対しては、燃料噴霧の推進を阻害するようには作用しない。
【００５７】
このため、燃焼室Ｅにタンブル流を生成しない場合と、燃焼室Ｅにタンブル流を生成する場合との間では角度θが異なってくる。具体的には角度θ１のほうが角度θ０よりも小さくなる。したがって、内燃機関１において、例えば噴孔６１１Ｉから噴射される燃料噴霧は燃焼室Ｅにタンブル流を生成しない場合とは位相が異なる方向に推進することになる。
【００５８】
図１４は到達点Ｎの第１の説明図である。図１４では図１１に示すＤ−Ｄ断面と同様の断面で示した内燃機関１の要部を用いて到達点Ｎについて説明する。図１４では到達点Ｎ´と噴射角αとを併せて示す。
【００５９】
到達点Ｎは複数の噴孔６１１のうちいずれかが噴射する燃料噴霧が到達する点である。到達点Ｎは具体的には内燃機関１の運転状態（例えば回転数および負荷）が所定の運転状態にある場合において、複数の噴孔６１１のうちいずれかが噴射する燃料噴霧が到達する点となっている。到達点Ｎ３は噴孔６１１Ｃに、到達点Ｎ８は噴孔６１１Ｈに対応する到達点Ｎをそれぞれ示す。到達点Ｎ´は複数の噴孔６１１のうちいずれかの中心軸線に含まれる点である。到達点Ｎ３´は噴孔６１１Ｃに、到達点Ｎ８´は噴孔６１１Ｈに対応する到達点Ｎ´をそれぞれ示す。
【００６０】
複数の噴孔６１１それぞれにつき、到達点Ｎは具体的には燃焼室Ｅにタンブル流を生成しない場合に到達点Ｎ´に到達する燃料噴霧がタンブル流の影響を受けながら実際に到達する点となっている。したがって、到達点Ｎは実際には図１４に示す断面からタンブル流の影響を受けた分だけ異なる位相に存在している。到達点Ｎと到達点Ｎ´とは仮想筒状体Ｃ´を燃料噴霧の到達先とした点となっている。到達点Ｎと到達点Ｎ´とは周縁部７１１を燃料噴霧の到達先とした点であってもよい。
【００６１】
図１５は到達点Ｎの第２の説明図である。縦軸は中心軸線Ｐ１に沿った方向における位置を示す。横軸は中心軸線Ｐ４を回転中心とした位相を示す。図１５では高さＨ１、高さＨ２、曲線ＣＮ、到達点Ｎ´、距離Ｆ１および距離Ｆ２を併せて示す。図１５では図８と同様に位相に応じて周縁部７１１の輪郭に沿った方向における変化を示す。
【００６２】
到達点Ｎ１は噴孔６１１Ａに、到達点Ｎ２は噴孔６１１Ｂに、到達点Ｎ４は噴孔６１１Ｄに、到達点Ｎ５は噴孔６１１Ｅに、到達点Ｎ６は噴孔６１１Ｆに、到達点Ｎ７は噴孔６１１Ｇに、到達点Ｎ９は噴孔６１１Ｉに、到達点Ｎ１０は噴孔６１１Ｊに対応する到達点Ｎをそれぞれ示す。
【００６３】
到達点Ｎ１´は噴孔６１１Ａに、到達点Ｎ２´は噴孔６１１Ｂに、到達点Ｎ４´は噴孔６１１Ｄに、到達点Ｎ５´は噴孔６１１Ｅに、到達点Ｎ６´は噴孔６１１Ｆに、到達点Ｎ７´は噴孔６１１Ｇに、到達点Ｎ９´は噴孔６１１Ｉに、到達点Ｎ１０´は噴孔６１１Ｊに対応する到達点Ｎ´をそれぞれ示す。
【００６４】
距離Ｆ１は中心軸線Ｐ１に沿った方向における距離であって、到達点Ｎと底壁面７１２との間の距離である。距離Ｆ１１は到達点Ｎ１に、距離Ｆ１２は到達点Ｎ２に、距離Ｆ１３は到達点Ｎ３に、距離Ｆ１４は到達点Ｎ４に、距離Ｆ１５は到達点Ｎ５に、距離Ｆ１６は到達点Ｎ６に、距離Ｆ１７は到達点Ｎ７に、距離Ｆ１８は到達点Ｎ８に、距離Ｆ１９は到達点Ｎ９に、距離Ｆ２０は到達点Ｎ１０に対応する距離Ｆ１をそれぞれ示す。
【００６５】
距離Ｆ２は中心軸線Ｐ１に沿った方向における距離であって、到達点Ｎと底壁面３１１との間の距離である。距離Ｆ２１は到達点Ｎ１に、距離Ｆ２２は到達点Ｎ２に、距離Ｆ２３は到達点Ｎ３に、距離Ｆ２４は到達点Ｎ４に、距離Ｆ２５は到達点Ｎ５に、距離Ｆ２６は到達点Ｎ６に、距離Ｆ２７は到達点Ｎ７に、距離Ｆ２８は到達点Ｎ８に、距離Ｆ２９は到達点Ｎ９に、距離Ｆ３０は到達点Ｎ１０に対応する距離Ｆ２をそれぞれ示す。
【００６６】
破線で示す曲線ＣＮは中心軸線Ｐ１に沿った方向における位置それぞれであって、底壁面７１２および底壁面３１１のうち少なくともいずれか（ここでは底壁面７１２）の周縁部７１１の輪郭に沿った方向における部分形状に沿った位置それぞれを示す仮想曲線である。当該部分形状は具体的にはリング状の形状を有している。
【００６７】
噴射角αそれぞれ（換言すれば、複数の噴孔６１１それぞれの噴射方向）は、到達点Ｎそれぞれが周縁部７１１の輪郭に沿った方向において、底壁面７１２の周縁部７１１の輪郭に沿った方向における部分形状であって、中心軸線Ｐ１に沿った方向において対向する部分形状に沿って配置されるように設定されている。このため、到達点Ｎそれぞれは曲線ＣＮに含まれることができる。このように設定された噴射角αそれぞれは、具体的には距離Ｆ１が複数の噴孔６１１それぞれの間で一定になるように設定されている。
【００６８】
噴射角αそれぞれは、到達点Ｎそれぞれが周縁部７１１の輪郭に沿った方向において、底壁面７１２および底壁面３１１のうち少なくともいずれかの周縁部７１１の輪郭に沿った方向における部分形状であって、中心軸線Ｐ１に沿った方向において対向する部分形状に沿って配置されるように設定することができる。噴射角αそれぞれは具体的には、距離Ｆ１および距離Ｆ２のうち少なくともいずれかが複数の噴孔６１１それぞれの間で一定になるように設定することができる。噴射角αは複数の噴孔６１１それぞれにつき、距離Ｆ１と距離Ｆ２とが等しくなるように設定されてもよい。
【００６９】
次に内燃機関１の主な作用効果について説明する。内燃機関１では噴射角α８、噴射角α９が基準噴射角αｓよりも小さく設定されている。同時に内燃機関１では噴射角α３、噴射角α４が基準噴射角αｓよりも大きく設定されている。
【００７０】
このため、内燃機関１は領域Ｅ２および領域Ｅ４それぞれにおけるタンブル流の流動態様を考慮した燃料噴射を行うことで、底壁面７１２や底壁面３１１への燃料の付着を防止或いは抑制できる点で、燃焼室Ｅに燃料を適切に噴射できる。内燃機関１は具体的にはこれにより、燃焼室Ｅにタンブル流を生成しない場合と比較して、空気利用率が低下することを防止或いは抑制することで、排気エミッションや燃費が悪化することを防止或いは抑制できる。
【００７１】
かかる燃料噴射を行う内燃機関１は燃焼室にタンブル流を生成する火花点火式内燃機関との間で、シリンダヘッド３の共通化や共通性向上を図ることもできる。このため、内燃機関１はかかる火花点火式内燃機関との間でシリンダヘッド３の共通化や共通性向上を図ることで、製造コストの低減によるコスト低減を図ることもできる。
【００７２】
内燃機関１は具体的には到達点Ｎそれぞれが周縁部７１１の輪郭に沿った方向において、底壁面７１２および底壁面３１１のうち少なくともいずれかの周縁部７１１の輪郭に沿った方向における部分形状であって、中心軸線Ｐ１に沿った方向において対向する部分形状に沿って配置されるように、噴射角αそれぞれが設定されている構成とすることができる。具体的には内燃機関１は距離Ｆ１および距離Ｆ２のうち少なくともいずれかが複数の噴孔６１１それぞれの間で一定になるように、噴射角αそれぞれが設定されている構成とすることができる。
【００７３】
すなわち、内燃機関１は具体的には例えばかかる構成であることで、燃料噴霧が底壁面３１１や底壁面７１２に衝突することを防止或いは抑制可能にすることもできる。結果、燃料の霧化が阻害されることを防止或いは抑制可能にすることもできる。内燃機関１は複数の噴孔６１１それぞれにつき、距離Ｆ１と距離Ｆ２とが等しくなるように噴射角αが設定されている構成とすることもできる。
【００７４】
内燃機関１は到達点Ｎ´それぞれが周縁部７１１の輪郭に沿った方向において、底壁面７１２および底壁面３１１のうち少なくともいずれかの周縁部７１１の輪郭に沿った方向における部分形状であって、中心軸線Ｐ１に沿った方向において対向する部分形状に沿って配置されるように、噴射角αそれぞれが設定されている構成とすることもできる。具体的には内燃機関１は中心軸線Ｐ１に沿った方向における距離であって、到達点Ｎ´と底壁面７１２および底壁面３１１のうち少なくともいずれかとの間の距離が複数の噴孔６１１それぞれの間で一定になるように噴射角αそれぞれが設定されている構成とすることもできる。
【００７５】
この場合でも、内燃機関１は底壁面７１２および底壁面３１１の形状を考慮した燃料噴射を行うことで、燃料噴霧が底壁面３１１や底壁面７１２に衝突することを防止或いは抑制可能にすることができる。但し、この場合にはタンブル流の流動態様を考慮していない分、燃料噴霧が底壁面３１１や底壁面７１２に衝突し易くなる虞がある。内燃機関１は複数の噴孔６１１それぞれにつき、中心軸線Ｐ１に沿った方向における距離であって、到達点Ｎ´と底壁面７１２および底壁面３１１それぞれとの間の距離それぞれが等しくなるように噴射角αが設定されている構成とすることもできる。
【００７６】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００７７】
内燃機関                        １
シリンダヘッド                  ３
中央部                          ３１
底壁面（ヘッド底壁面）          ３１１
燃料噴射弁                      ６
噴孔部                          ６１
ピストン                        ７
キャビティ                      ７１
底壁面（キャビティ底壁面）      ７１２
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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