(57)【要約】【課題】  ペントルーフ型ピストンを備えた燃料直噴ディーゼルエンジンにおいて、キャビティの円周方向の全ての方向で燃料および空気を均一に混合できるようにする。【解決手段】  頂面の高さが円周方向に変化するピストン１３の中央部に凹設されたキャビティ２５内に、ピストン中心軸上に配置したフュエルインジェクタの燃料噴射点Ｏｉｎｊから複数の燃料噴射軸Ｌｉ２に沿って燃料を噴射する際に、燃料噴射軸Ｌｉ２を通るキャビティ２５の断面を燃料噴射断面Ｓ２とし、その燃料噴射断面Ｓ２上で第１〜第３特定点Ａｎ，Ｂｎ，Ｃｎにより規定されるキャビティ２５の断面形状（網かけ部参照）を、各燃料噴射断面Ｓ２において略等しくなるように設定する。これにより、各燃料噴射断面Ｓ２における燃料および空気の混合状態を均一化し、エンジンの出力向上および排気有害物質の低減を図ることができる。【選択図】        図６
2008002443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂面の高さが円周方向に変化するピストン（１３）と、前記ピストン（１３）の中央部に凹設されたキャビティ（２５）内に、ピストン中心軸（Ｌｐ）上から円周方向に離間する複数の燃料噴射軸（Ｌｉ１，Ｌｉ２）に沿って燃料を噴射するフュエルインジェクタ（２３）とを備えた燃料直噴ディーゼルエンジンにおいて、
ｎ番目の燃料噴射軸（Ｌｉ１，Ｌｉ２）を通る前記キャビティ（２５）の断面を燃料噴射断面Ｓｎとし、
前記燃料噴射断面Ｓｎと前記キャビティ（２５）の開口周縁との交点を第１特定点Ａｎとし、
前記第１特定点Ａｎを通りかつ前記燃料噴射断面Ｓｎにおけるシリンダヘッド（１６）の下面と平行な線上には第２特定点Ｂｎが存在し、
前記燃料噴射断面Ｓｎにおける前記キャビティ（２５）の底壁部（２５ｃ）上には第３特定点Ｃｎが存在し、
前記第２特定点Ｂｎは前記第１特定点Ａｎよりもピストン中心軸（Ｌｐ）に近い位置にあり、
前記第３特定点Ｃｎは前記キャビティ（２５）の底壁部（２５ｃ）の最大外径位置よりもピストン中心軸（Ｌｐ）に近い位置にあり、
前記第１，２特定点Ａｎ，Ｂｎを前記燃料噴射断面Ｓｎにおける前記シリンダヘッド（１６）の下面に沿う線で結ぶ経路ＡｎＢｎと、前記第１、第３定点Ａｎ，Ｃｎを前記燃料噴射断面Ｓｎにおける前記キャビティ（２５）の壁面に沿って結ぶ経路ＡｎＣｎと、前記第２、第３特定点Ｂｎ，Ｃｎを最短直線で結ぶ経路ＢｎＣｎとで囲まれる断面形状が、各燃料噴射断面Ｓｎにおいて略等しいことを特徴とする燃料直噴ディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記燃料噴射断面Ｓｎは前記ピストン（１３）の頂面に略直交することを特徴とする、請求項１に記載の燃料直噴ディーゼルエンジン。
【請求項３】
前記キャビティ（２５）の壁面の中央には該キャビティ（２５）の開口に向けて隆起する頂部（２５ｄ）が形成され、前記頂部（２５ｄ）とその径方向外側に連なる前記底壁部（２５ｃ）との境界に前記第３特定点Ｃｎが位置することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の燃料直噴ディーゼルエンジン。
【請求項４】
前記キャビティ（２５）の円周方向の任意の点と、ピストン中心軸（Ｌｐ）上に存在する前記フュエルインジェクタ（２３）の燃料噴射点（Ｏｉｎｊ）とを通り、かつ前記ピストン（１３）の頂面に直交する前記キャビティ（２５）の断面形状が、各燃料噴射断面Ｓｎにおける前記断面形状と略等しいことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の燃料直噴ディーゼルエンジン。
【請求項５】
前記複数の燃料噴射軸（Ｌｉ１，Ｌｉ２）が前記キャビティ（２５）の壁面と交差する燃料衝突角（α１，α２）が等しいことを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の燃料直噴ディーゼルエンジン。
【請求項６】
前記フュエルインジェクタ（２３）の燃料噴射点（Ｏｉｎｊ）から、前記複数の燃料噴射軸（Ｌｉ１，Ｌｉ２）が前記キャビティ（２５）の壁面と交差する燃料衝突点（Ｐ１，Ｐ２）までの距離が等しいことを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の燃料直噴ディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頂面の高さが円周方向に変化するピストンと、前記ピストンの中央部に凹設されたキャビティ内に、ピストン中心軸上から円周方向に離間する複数の燃料噴射軸に沿って燃料を噴射するフュエルインジェクタとを備えた燃料直噴ディーゼルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に燃料直噴ディーゼルエンジンのピストンの頂面は平坦に形成されているが、ピストンの頂面をペントルーフ状に突出させた燃料直噴ディーゼルエンジンが、下記特許文献１により公知である。
【０００３】
ペントルーフ型のピストンの頂面にキャビティを凹設すると、キャビティの開口の高さが円周方向に変化する。従って、キャビティの底壁部の高さを円周方向に一定にすると、キャビティの周壁部の深さが円周方向に変化してしまい、フュエルインジェクタから噴射された燃料と空気との混合状態が円周方向に不均一になり、エンジンの出力が低下したり排気有害物質が増加したりする問題がある。
【０００４】
この問題を解決するために、特許文献１に記載されたものは、キャビティの底壁部の高さをキャビティの開口の高さの変化に追従するように変化させることで、キャビティの周壁部の深さを円周方向に一定にし、これによりキャビティにおける燃料と空気との混合状態が円周方向に均一になるようにしている。
【特許文献１】特開昭６２−２５５５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで上記従来のものは、キャビティの周壁部の深さは円周方向に一定になるが、各燃料噴射軸を通るキャビティの断面形状がキャビティの開口の高さに応じて変化してしまうため、燃料と空気との混合状態を必ずしもキャビティの円周方向に均一化することができなかった。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ペントルーフ型ピストンを備えた燃料直噴ディーゼルエンジンにおいて、キャビティの円周方向の全ての方向で燃料および空気を均一に混合できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、頂面の高さが円周方向に変化するピストンと、前記ピストンの中央部に凹設されたキャビティ内に、ピストン中心軸上から円周方向に離間する複数の燃料噴射軸に沿って燃料を噴射するフュエルインジェクタとを備えた燃料直噴ディーゼルエンジンにおいて、ｎ番目の燃料噴射軸を通る前記キャビティの断面を燃料噴射断面Ｓｎとし、前記燃料噴射断面Ｓｎと前記キャビティの開口周縁との交点を第１特定点Ａｎとし、前記第１特定点Ａｎを通りかつ前記燃料噴射断面Ｓｎにおけるシリンダヘッドの下面と平行な線上には第２特定点Ｂｎが存在し、前記燃料噴射断面Ｓｎにおける前記キャビティの底壁部上には第３特定点Ｃｎが存在し、前記第２特定点Ｂｎは前記第１特定点Ａｎよりもピストン中心軸に近い位置にあり、前記第３特定点Ｃｎは前記キャビティの底壁部の最大外径位置よりもピストン中心軸に近い位置にあり、前記第１，２特定点Ａｎ，Ｂｎを前記燃料噴射断面Ｓｎにおける前記シリンダヘッドの下面に沿う線で結ぶ経路ＡｎＢｎと、前記第１、第３定点Ａｎ，Ｃｎを前記燃料噴射断面Ｓｎにおける前記キャビティの壁面に沿って結ぶ経路ＡｎＣｎと、前記第２、第３特定点Ｂｎ，Ｃｎを最短直線で結ぶ経路ＢｎＣｎとで囲まれる断面形状が、各燃料噴射断面Ｓｎにおいて略等しいことを特徴とする燃料直噴ディーゼルエンジンが提案される。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記燃料噴射断面Ｓｎは前記ピストンの頂面に略直交することを特徴とする燃料直噴ディーゼルエンジンが提案される。
【０００９】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記キャビティの壁面の中央には該キャビティの開口に向けて隆起する頂部が形成され、前記頂部とその径方向外側に連なる前記底壁部との境界に前記第３特定点Ｃｎが位置することを特徴とする燃料直噴ディーゼルエンジンが提案される。
【００１０】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記キャビティの円周方向の任意の点と、ピストン中心軸上に存在する前記フュエルインジェクタの燃料噴射点とを通り、かつ前記ピストンの頂面に直交する前記キャビティの断面形状が、各燃料噴射断面Ｓｎにおける前記断面形状と略等しいことを特徴とする燃料直噴ディーゼルエンジンが提案される。
【００１１】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記複数の燃料噴射軸が前記キャビティの壁面と交差する燃料衝突角が等しいことを特徴とする燃料直噴ディーゼルエンジンが提案される。
【００１２】
また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記フュエルインジェクタの燃料噴射点から、前記複数の燃料噴射軸が前記キャビティの壁面と交差する燃料衝突点までの距離が等しいことを特徴とする燃料直噴ディーゼルエンジンが提案される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の構成によれば、頂面の高さが円周方向に変化するピストンの中央部に凹設されたキャビティ内に、ピストン中心軸上に配置したフュエルインジェクタから複数の燃料噴射軸に沿って燃料を噴射する際に、ｎ番目の燃料噴射軸を通るキャビティの断面を燃料噴射断面Ｓｎとし、その燃料噴射断面Ｓｎ上で第１〜第３特定点Ａｎ，Ｂｎ，Ｃｎにより規定されるキャビティの断面形状を各燃料噴射断面Ｓｎにおいて略等しくなるように設定したので、各燃料噴射断面Ｓｎにおける燃料および空気の混合状態を均一化してエンジンの出力向上および排気有害物質の低減を図ることができる。またピストンの頂面が傾斜した部分におけるキャビティの開口縁が鋭角化しないため、耐熱応力面でも優位となる。
【００１４】
また請求項２の構成によれば、燃料噴射断面Ｓｎをピストンの頂面に略直交させることで、ピストンの頂面に沿って円周方向に拡散する燃料微粒子の空気との混合を最適化することができる。
【００１５】
また請求項３の構成によれば、キャビティの壁面の中央に形成された頂部とその径方向外側に連なる底壁部との境界に第３特定点Ｃｎが位置するので、第３特定点Ｃｎをできるだけピストン中心軸に接近させて、第１〜第３特定点Ａｎ，Ｂｎ，Ｃｎにより規定される断面形状が各燃料噴射断面Ｓｎにおいて占める比率を高くし、キャビティの円周方向の各断面における燃料および空気の混合状態のばらつきを最小限に抑えることができる。
【００１６】
また請求項４の構成によれば、ピストン中心軸上に存在するフュエルインジェクタの燃料噴射点を通ってピストンの頂面に直交するキャビティの断面形状が各燃料噴射断面Ｓｎにおいて略等しく設定されるだけでなく、燃料噴射断面Ｓｎから外れたキャビティの円周方向の任意の点を通るキャビティの断面形状も略等く設定されるので、キャビティの円周方向の各位置での空気および燃料の混合状態を一層均一化することができる。
【００１７】
また請求項５の構成によれば、各燃料噴射軸がキャビティの壁面と交差する燃料衝突角が等しく設定されるので、キャビティの円周方向の各位置での空気および燃料の混合状態を一層均一化することができる。
【００１８】
また請求項６の構成によれば、フュエルインジェクタの燃料噴射点からキャビティの壁面の燃料衝突点までの距離が各燃料噴射軸について等しく設定されるので、キャビティの円周方向の各位置での空気および燃料の混合状態を一層均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１〜図８は本発明の実施の形態を示すもので、図１はディーゼルエンジンの要部縦断面図、図２は図１の２−２線矢視図、図３は図１の３−３線矢視図、図４はピストンの上部斜視図、図５は図３の５−５線断面図、図６は図３の６−６線断面図、図７は図３の７−７線断面図、図８は燃料噴射軸の方向を円周方向に変化させたときの、燃料噴射軸の左右各３０°の範囲のキャビティ容積の変化率を示すグラフである。
【００２１】
図１〜図３に示すように、燃料直噴型のディーゼルエンジンは、シリンダブロック１１に形成されたシリンダ１２に摺動自在に嵌合するピストン１３を備えており、ピストン１３はピストンピン１４およびコネクティングロッド１５を介して図示せぬクランクシャフトに接続される。シリンダブロック１１の上面に結合されるシリンダヘッド１６の下面に、ピストン１３の頂面に対向する２個の吸気バルブ孔１７，１７と、２個の排気バルブ孔１８，１８とが開口しており、吸気バルブ孔１７，１７に吸気ポ−ト１９が連通し、排気バルブ孔１８，１８に排気ポート２０が連通する。吸気バルブ孔１７，１７は吸気バルブ２１，２１で開閉され、排気バルブ孔１８，１８は排気バルブ２２，２２で開閉される。ピストン中心軸Ｌｐ上に位置するようにフュエルインジェクタ２３が設けられるとともに、フュエルインジェクタ２３に隣接するようにグロープラグ２４が設けられる。
【００２２】
図１および図４から明らかなように、ピストン１３の頂面と、そこに対向するシリンダヘッド１６の下面とは平坦ではなく断面三角形のペントルーフ状に傾斜しており、この形状により、吸気ポ−ト１９および排気ポート２０の湾曲度を小さくするとともに吸気バルブ孔１７，１７および排気バルブ孔１８，１８の直径を確保し、吸気効率および排気効率を高めることができる。
【００２３】
ピストン１３の頂面には、ピストン中心軸Ｌｐを中心とするキャビティ２５が凹設される。キャビティ２５の径方向外側には、ピストンピン１４と平行に直線状に延びる頂部１３ａ，１３ａから吸気側および排気側に向かって下向きに傾斜する一対の傾斜面１３ｂ，１３ｂと、傾斜面１３ｂ，１３ｂの下端近傍に形成されてピストン中心軸Ｌｐに直交する一対の平坦面１３ｃ，１３ｃと、頂部１３ａ，１３ａの両端を平坦に切り欠いた一対の切欠き部１３ｄ，１３ｄとが形成される。
【００２４】
ピストン中心軸Ｌｐに沿って配置されたフュエルインジェクタ２３は、ピストン中心軸Ｌｐ上の仮想的な点である燃料噴射点Ｏｉｎｊを中心として円周方向に６０°間隔で離間する６つの方向に燃料を噴射する。６本の燃料噴射軸のうちの２本の第１燃料噴射軸Ｌｉ１は、ピストン中心軸Ｌｐ方向に見てピストンピン１４と重なっており、他の４本の第２燃料噴射軸Ｌｉ２は、ピストンピン１４の方向に対して６０°の角度で交差している。またピストン中心軸Ｌｐに直交する方向に見て、６本の第１、第２燃料噴射軸Ｌｉ１，Ｌｉ２は斜め下向きに傾斜しており、その下向きの度合いは第１燃料噴射軸Ｌｉ１については小さく、第２燃料噴射軸Ｌｉ１については大きくなっている（図６および図７参照）。
【００２５】
尚、フュエルインジェクタ２３が実際に燃料を噴射する噴射点はピストン中心軸Ｌｐから径方向外側に僅かにずれているが、前記燃料噴射点Ｏｉｎｊは前記第１、第２燃料噴射軸Ｌｉ１，Ｌｉ２がピストン中心軸Ｌｐと交差する点として定義される。
【００２６】
次に、図５〜図７を参照してキャビティ２５の断面形状を詳述する。図５はピストンピン１４に対して直交する方向の断面であり、図６はピストンピン１４に対して６０°で交差する方向の断面（第２燃料噴射軸Ｌｉ２を含む断面）であり、図７はピストンピン１４に沿う方向の断面（第１燃料噴射軸Ｌｉ１を含む断面）である。
【００２７】
ここで重要なことは、図５〜図７の断面は、何れも燃料噴射点Ｏｉｎｊを通ってピストン１３の頂面に直交する方向の断面であるということである。図５のピストンピン１４直角方向の断面と、図７のピストンピン１４方向の断面とは、その切断面がピストン１３の頂面と直交し、かつピストン中心軸Ｌｐを含んでいる。それに対し、図６のピストンピン１４に対して６０°で交差する方向の断面は、第２燃料噴射軸Ｌｉ２を通り、かつピストン１３の頂面（つまり傾斜面１３ｂ，１３ｂ）に直交しており、ピストン中心軸Ｌｐを含まない断面となっている。即ち、図３において、５−５線に沿う切断面と７−７線に沿う切断面とは紙面に直交しているが、６−６線に沿う切断面は紙面に直交しておらず、ピストン１３の傾斜面１３ｂ，１３ｂに直交している。
【００２８】
本実施の形態の特徴は、燃料噴射点Ｏｉｎｊを通ってピストン１３の頂面に直交する任意の断面において、キャビティ２５の形状が略一致していることである。キャビティ２５の断面形状は燃料噴射点Ｏｉｎｊを挟んで左右二つの部分に分かれており、その二つの部分は図７のピストンピン１４方向の断面では概ね直線状に繋がっているが、図５のピストンピン１４直角方向の断面と、図６のピストンピン１４に対して６０°で交差する方向の断面とでは、ピストン１３のペントルーフ形状に応じて山型に繋がっている。しかしながら、キャビティ２５の断面形状の主要部、つまり図５〜図７に網かけをして示す部分の形状は完全に一致している。
【００２９】
図５〜図７から明らかなように、ピストン中心軸Ｌｐを中心として形成されたキャビティ２５は、ピストン１３の頂面から下向きに直線状に延びる周壁部２５ａと、周壁部２５ａの下端からピストン中心軸Ｌｐに向かってコンケーブ状に湾曲する曲壁部２５ｂと、曲壁部２５ｂの径方向内端からピストン中心軸Ｌｐに向かって斜め上方に直線状に延びる底壁部２５ｃと、ピストン中心軸Ｌｐ上で底壁部２５ｃの径方向内端に連なる頂部２５ｄとで構成される。
【００３０】
キャビティ２５に対向するシリンダヘッド１６の下面を示す線Ｌ−Ｒ１，Ｌ−Ｒ２から下方に距離Ｈａだけ離れて平行に延びるラインをピストン頂面基本線Ｌ−ａ１，Ｌ−ａ２とする。同様にシリンダヘッド１６の下面を示す線Ｌ−Ｒ１，Ｌ−Ｒ２から下方に距離Ｈｂｃだけ離れて平行に延びる線をキャビティ底面基本線Ｌ−ｂｃ１，Ｌ−ｂｃ２とし、シリンダヘッド１６の下面を示す線Ｌ−Ｒ１，Ｌ−Ｒ２から下方に距離Ｈｄだけ離れて平行に延びる線をキャビティ頂部基本線Ｌ−ｄ１，Ｌ−ｄ２とする。
【００３１】
燃料噴射点Ｏｉｎｊを中心とする半径Ｒａの円弧と前記ピストン頂面基本線Ｌ−ａ１，Ｌ−ａ２との交点をａ１，ａ２とする。同様に燃料噴射点Ｏｉｎｊを中心とする半径Ｒｂの円弧と前記キャビティ底面基本線Ｌ−ｂｃ１，Ｌ−ｂｃ２との交点をｂ１，ｂ２とし、燃料噴射点Ｏｉｎｊを中心とする半径Ｒｃの円弧と前記キャビティ底面基本線Ｌ−ｂｃ１，Ｌ−ｂｃ２との交点をｃ１，ｃ２とし、燃料噴射点Ｏｉｎｊを中心とする半径Ｒｄの円弧と前記キャビティ頂部基本線Ｌ−ｄ１，Ｌ−ｄ２との交点をｄ１，ｄ２とする。交点ｅ１，ｅ２は、前記交点ｄ１，ｄ２からピストン頂面基本線Ｌ−ａ１，Ｌ−ａ２に下ろした垂線が該ピストン頂面基本線Ｌ−ａ１，Ｌ−ａ２に交差する点である。
【００３２】
キャビティ２５の周壁部２５ａは直線ａ１ｂ１、ａ２，ｂ２の上にあり、キャビティ２５の底壁部２５ｃは直線ｃ１ｄ１、ｃ２，ｄ２に一致し、キャビティ２５の曲壁部２５ｂは直線ａ１ｂ１，ａ２ｂ２および直線ｃ１ｄ１，ｃ２ｄ２を滑らかに接続する。
【００３３】
しかして、交点ａ１，ｃ１，ｄ１，ｅ１あるいは交点ａ２，ｃ２，ｄ２，ｅ２によって決まる網かけした断面形状が，燃料噴射点Ｏｉｎｊを通ってピストン１３の頂面に直交する任意の断面において等しくなるように、キャビティ２５の形状が設定される。
【００３４】
前記交点ａ１，ａ２は本発明の第１特定点Ａｎに対応し、前記交点ｅ１，ｅ２は本発明の第２特定点Ｂｎに対応し、前記交点ｄ１，ｄ２は本発明の第３特定点Ｃｎに対応するものである。
【００３５】
図６および図７に示す第１、第２燃料噴射軸Ｌｉ１，Ｌｉ２を通る断面については、図７に示すピストンピン１４方向の断面（燃料噴射断面Ｓ１）における網かけ部分と、図６に示すピストンピン１４に対して６０°で交差する方向の断面（燃料噴射断面Ｓ２）における網かけ部分とは同形になる。                      
【００３６】
図７に示すピストンピン１４方向の断面において、第１燃料噴射軸Ｌｉ１がキャビティ２５と交差する点を燃料衝突点Ｐ１とし、図６に示すピストンピン１４に対して６０°で交差する方向の断面において、第２燃料噴射軸Ｌｉ２がキャビティ２５と交差する点を燃料衝突点Ｐ２とする。二つの燃料衝突点Ｐ１，Ｐ２は、網かけした同一形状の断面上の同じ位置に存在している。従って、燃料衝突点Ｐ２の位置は燃料衝突点Ｐ１の位置よりも低くなり、燃料噴射点Ｏｉｎｊから延びる第２燃料噴射軸Ｌｉ２は第１燃料噴射軸Ｌｉ１よりも更に下向きに燃料を噴射することになる。
【００３７】
燃料噴射点Ｏｉｎｊから燃料衝突点Ｐ１までの距離Ｄ１は、燃料噴射点Ｏｉｎｊから燃料衝突点Ｐ２までの距離Ｄ２に一致する。また燃料衝突点Ｐ１におけるキャビティ２５の接線と第１燃料噴射軸Ｌｉ１とが成す燃料衝突角α１は、燃料衝突点Ｐ２におけるキャビティ２５の接線と第２燃料噴射軸Ｌｉ２とが成す燃料衝突角α２に一致する。
【００３８】
以上のように本実施の形態によれば、燃料噴射点Ｏｉｎｊを通ってピストン１３の頂面に直交する任意の断面において、燃料噴射点Ｏｉｎｊの近傍のごく一部（交点ｅ１，ｄ１，ｄ２，ｅ２で囲まれた領域）を除いて、キャビティ２５の断面形状が同一に形成されている。特に、第１、第２燃料噴射軸Ｌｉ１２，Ｌｉ２を含む二つの断面（図６および図７参照）においてもキャビティ２５の断面形状が同一に形成されており、しかも前記二つの断面において燃料噴射点Ｏｉｎｊから燃料衝突点Ｐ１，Ｐ２までの距離Ｄ１，Ｄ２が等しく設定され、かつ燃料衝突点Ｐ１，Ｐ２における燃料衝突角α１，α２が等しく設定されるので、キャビティ２５の各部における空気および燃料の混合状態を円周方向に均一化し、混合気の燃焼状態を改善してエンジン出力の増加および排気有害物質の低減を図ることができる。
【００３９】
また図５および図６に示すピストン１３の頂面が傾斜する断面においても、キャビティ２５の開口のエッジ（交点ａ２の部分）が成す角度が、図７に示すピストン１３の頂面が平坦な場合に比べて鋭角化することがないため、その部分の熱負荷を軽減して耐熱性を高めることができる。
【００４０】
また燃料噴射点Ｏｉｎｊを通るキャビティ２５の断面のうち、燃料および空気の混合に大きな影響を与える断面は、ピストン中心軸Ｌｐを含む断面ではなく、ピストン１３の頂面に直交する断面である。なぜならば、キャビティ２５内における燃料微粒子の円周方向の拡散はピストン１３の頂面に沿う方向に発生し、その拡散方向に直交する断面がピストン１３の頂面に直交する断面だからである。本実施の形態では、燃料噴射点Ｏｉｎｊを通ってピストン１３の頂面に直交する任意の断面において、キャビティ２５の形状を略一致させたことで、キャビティ２５の各部における燃料および空気の混合状態をより一層均一化することができる。
【００４１】
また交点ｄ１，ｄ２はキャビティ２５の底壁部２５ｃと頂部２５ｄとの境界に位置するので、交点ｄ１，ｄ２および交点ｅ１，ｅ２をできるだけピストン中心軸Ｌｐに接近させ、網かけした断面形状が各燃料噴射断面Ｓｎにおいて占める比率を高くし、キャビティ２５の円周方向の各断面における燃料および空気の混合状態のばらつきを最小限に抑えることができる。
【００４２】
図８は、燃料噴射軸の方向をピストンピン１４の方向を基準（０°）としてピストン中心軸Ｌｐまわりに左右に各６０°の範囲で移動させたとき、前記燃料噴射軸の左右各３０°の範囲におけるキャビティ２５の容積の変化率を示すものである。実線は燃料噴射点Ｏｉｎｊを通ってピストン１３の頂面に直交する任意の断面におけるキャビティ２５の断面形状を一致させた本実施の形態に対応し、破線は従来例（前記特許文献１に記載の発明）に対応する。同図から明らかなように、従来例では容積の変化率が２０％を越えているのに対し、本実施の形態では容積の変化率が１０％未満に抑えられていることが分かる。
【００４３】
本願発明は、燃料噴射点Ｏｉｎｊを通ってピストン１３の頂面に直交する任意の断面において、キャビティ２５の形状を略一致させたものであるが、キャビティ２５の形状が略一致するとは、上述した容積の変化率が１０％未満となるような僅かな形状の変化、例えば燃料噴射断面Ｓｎがピストン中心軸Ｌｐを通る場合や、燃料噴射断面Ｓｎがピストン１３の頂面と直交した状態から僅かに傾く場合を許容するものとして定義される。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４５】
例えば、実施の形態では第１燃料噴射軸Ｌｉ１がピストン１３の頂面の高さが最も高い方向を指向しているが、必ずしも前記最も高い方向を指向する必要はない。
【００４６】
また実施の形態ではフュエルインジェクタ２３が６０°間隔で離間する６つの方向に燃料を噴射しているが、燃料の噴射方向は６つの方向に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】ディーゼルエンジンの要部縦断面図
【図２】図１の２−２線矢視図
【図３】図１の３−３線矢視図
【図４】ピストンの上部斜視図
【図５】図３の５−５線断面図
【図６】図３の６−６線断面図
【図７】図３の７−７線断面図
【図８】燃料噴射軸の方向を円周方向に変化させたときの、燃料噴射軸の左右各３０°の範囲のキャビティ容積の変化率を示すグラフ
【符号の説明】
【００４８】
１３        ピストン
１６        シリンダヘッド
２３        フュエルインジェクタ
２５        キャビティ
２５ｃ      底壁部
２５ｄ      頂部
Ｌｉ１      燃料噴射軸
Ｌｉ２      燃料噴射軸
Ｌｐ        ピストン中心軸
Ｏｉｎｊ    燃料噴射点
Ｐ１        燃料衝突点
Ｐ２        燃料衝突点
α１        燃料衝突角
α２        燃料衝突角
【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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