JP2000297645A - 直噴式ディーゼルエンジン - Google Patents
直噴式ディーゼルエンジンInfo
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- combustion chamber
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】機関の熱効率を高めつつ、排気性能を向上させ
る。 【解決手段】ピストン３、シリンダ２、シリンダヘッド
５とにより燃焼室６を画成し、この燃焼室６に直接的に
燃料噴射する燃料噴射ノズル１２を備えた直噴式ディー
ゼルエンジンである。そして、ピストン３の頂面に浅い
キャビティ４を形成し、燃焼室６に臨んでシリンダ軸線
と略同軸的に配置した燃料噴射ノズル１２からの燃料噴
霧の開き角を大きく、このましくは１５０゜以上に設定
する。これにより、燃焼室内の縦方向平均速度を小さく
する一方で、燃料噴霧の到達距離を確保し、微粒化を図
り、燃費と排気性能を向上させられる。
る。 【解決手段】ピストン３、シリンダ２、シリンダヘッド
５とにより燃焼室６を画成し、この燃焼室６に直接的に
燃料噴射する燃料噴射ノズル１２を備えた直噴式ディー
ゼルエンジンである。そして、ピストン３の頂面に浅い
キャビティ４を形成し、燃焼室６に臨んでシリンダ軸線
と略同軸的に配置した燃料噴射ノズル１２からの燃料噴
霧の開き角を大きく、このましくは１５０゜以上に設定
する。これにより、燃焼室内の縦方向平均速度を小さく
する一方で、燃料噴霧の到達距離を確保し、微粒化を図
り、燃費と排気性能を向上させられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、直噴式のディー
ゼルエンジンに関する。
ゼルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の直噴式のディーゼルエンジンとし
て、特開平７−７１２５５号公報に開示されたものがあ
る。
て、特開平７−７１２５５号公報に開示されたものがあ
る。
【０００３】これはピストンの頂面に深いキャビティを
設け、燃料噴射弁からキャビティ内部に向けて狭い噴射
開き角をもって噴射された燃料をキャビティに生成され
るスキッシュにより混合拡散し、空気利用率を高めてス
モークの低減を図るものである。
設け、燃料噴射弁からキャビティ内部に向けて狭い噴射
開き角をもって噴射された燃料をキャビティに生成され
るスキッシュにより混合拡散し、空気利用率を高めてス
モークの低減を図るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな直噴式のディーゼルエンジンにあっては、キャビテ
ィ内周面に沿っての縦方向のガス流動速度が高くなり、
このため縦方向平均速度と相関のある冷却損失が増加
し、機関の熱効率が低下することから、燃費性能が悪化
するという問題があった。
うな直噴式のディーゼルエンジンにあっては、キャビテ
ィ内周面に沿っての縦方向のガス流動速度が高くなり、
このため縦方向平均速度と相関のある冷却損失が増加
し、機関の熱効率が低下することから、燃費性能が悪化
するという問題があった。
【０００５】本発明はこのような問題を解決することを
目的とする。
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、ピスト
ン、シリンダ、シリンダヘッドとにより燃焼室を画成
し、この燃焼室に直接的に燃料噴射する燃料噴射ノズル
を備えた直噴式ディーゼルエンジンにおいて、ピストン
の頂面に浅いキャビティを形成し、燃焼室に臨んでシリ
ンダ軸線と略同軸的に配置した燃料噴射ノズルからの燃
料噴霧の開き角を大きく設定したことを特徴とする。
ン、シリンダ、シリンダヘッドとにより燃焼室を画成
し、この燃焼室に直接的に燃料噴射する燃料噴射ノズル
を備えた直噴式ディーゼルエンジンにおいて、ピストン
の頂面に浅いキャビティを形成し、燃焼室に臨んでシリ
ンダ軸線と略同軸的に配置した燃料噴射ノズルからの燃
料噴霧の開き角を大きく設定したことを特徴とする。
【０００７】第２の発明は、第１の発明において、前記
キャビティの深さをシリンダボア径の１／８以下となる
ように設定した。
キャビティの深さをシリンダボア径の１／８以下となる
ように設定した。
【０００８】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記燃料噴射ノズルからの燃料噴霧の開き角を１
５０°以上となるように設定した。
いて、前記燃料噴射ノズルからの燃料噴霧の開き角を１
５０°以上となるように設定した。
【０００９】第４の発明は、第１から第３の発明におい
て、前記燃料噴射ノズルからの燃料噴霧がキャビティ壁
面へ衝突するまでの到達距離がシリンダボア径の１／４
以上となるように設定した。
て、前記燃料噴射ノズルからの燃料噴霧がキャビティ壁
面へ衝突するまでの到達距離がシリンダボア径の１／４
以上となるように設定した。
【００１０】第５の発明は、第１から第４の発明におい
て、前記燃料噴射ノズルからの燃料噴霧の開き角をαと
したとき、燃料噴霧がキャビティ壁面と衝突するときの
衝突角が（９０−α／２）°以上の鋭角となるように設
定した。
て、前記燃料噴射ノズルからの燃料噴霧の開き角をαと
したとき、燃料噴霧がキャビティ壁面と衝突するときの
衝突角が（９０−α／２）°以上の鋭角となるように設
定した。
【００１１】第６の発明は、第１から第５の発明におい
て、前記キャビティはピストン頂面のほぼ全域に形成さ
れた浅い球面形のキャビティである。
て、前記キャビティはピストン頂面のほぼ全域に形成さ
れた浅い球面形のキャビティである。
【００１２】
【発明の作用、効果】第１の発明では、ピストン頂面に
は浅いキャビティが形成され、このため圧縮行程でピス
トンの上昇により生成されるスキッシュが弱く、燃焼室
内のガス流の縦方向平均速度が小さくなり、冷却損失が
軽減されて熱効率が向上する。
は浅いキャビティが形成され、このため圧縮行程でピス
トンの上昇により生成されるスキッシュが弱く、燃焼室
内のガス流の縦方向平均速度が小さくなり、冷却損失が
軽減されて熱効率が向上する。
【００１３】略シリンダ軸線上に配置された燃料噴射弁
からの燃料噴霧は大きな開き角をもって噴射されるの
で、燃料噴霧がキャビティ壁面に衝突するまでの距離が
長く、かつ均等になり、十分な燃料噴霧の分裂距離を確
保し、衝突までの間に燃料の微粒化が促進され、スキッ
シュによるガス流動が低下しても、良好な燃焼を確保
し、スモークや未燃燃料を大幅に低減できる。
からの燃料噴霧は大きな開き角をもって噴射されるの
で、燃料噴霧がキャビティ壁面に衝突するまでの距離が
長く、かつ均等になり、十分な燃料噴霧の分裂距離を確
保し、衝突までの間に燃料の微粒化が促進され、スキッ
シュによるガス流動が低下しても、良好な燃焼を確保
し、スモークや未燃燃料を大幅に低減できる。
【００１４】とくに第２の発明によれば、キャビティ深
さをシリンダボア径の１／８以下とすることにより、燃
焼室内の縦方向平均速度を冷却損失を大幅に低減可能
な、１．２ｍ／ｓｅｃ以下にすることができ、燃費の改
善に大きな効果をもたらす。
さをシリンダボア径の１／８以下とすることにより、燃
焼室内の縦方向平均速度を冷却損失を大幅に低減可能
な、１．２ｍ／ｓｅｃ以下にすることができ、燃費の改
善に大きな効果をもたらす。
【００１５】第３の発明では、燃料噴霧の開き角を１５
０゜以上と広くしたことにより、さらに第４の発明で
は、燃料噴霧がキャビティ壁面に衝突するまでの到達距
離をシリンダボア径の１／４以上と大きくしたため、衝
突するまでの間に燃料噴霧を分裂させ、十分に微粒化で
き、スモーク、未燃燃料の大幅な低減が図れる。
０゜以上と広くしたことにより、さらに第４の発明で
は、燃料噴霧がキャビティ壁面に衝突するまでの到達距
離をシリンダボア径の１／４以上と大きくしたため、衝
突するまでの間に燃料噴霧を分裂させ、十分に微粒化で
き、スモーク、未燃燃料の大幅な低減が図れる。
【００１６】また、第５の発明では燃料噴霧の衝突角を
（９０−α／２）゜として、開き角αとの関係から決ま
る９０゜以下の範囲に設定し、衝突後の燃料噴霧の分散
を図り、壁面への付着量を減らすことで、スモークや未
燃燃料の排出を低減させられる。
（９０−α／２）゜として、開き角αとの関係から決ま
る９０゜以下の範囲に設定し、衝突後の燃料噴霧の分散
を図り、壁面への付着量を減らすことで、スモークや未
燃燃料の排出を低減させられる。
【００１７】第６の発明では、キャビティをピストン頂
面の全域に拡がる浅い半球形としたので、とくに燃焼室
内の縦方向平均速度と、燃料噴霧の到達距離及び衝突角
とを適正に設定しやすく、燃費や排気性能の良好なディ
ーゼルエンジンを提供することが可能となる。
面の全域に拡がる浅い半球形としたので、とくに燃焼室
内の縦方向平均速度と、燃料噴霧の到達距離及び衝突角
とを適正に設定しやすく、燃費や排気性能の良好なディ
ーゼルエンジンを提供することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態について
図に基づいて説明する。
図に基づいて説明する。
【００１９】図１に示すように、シリンダブロック１に
設けたシリンダ２にはピストン３が摺動自由に組み込ま
れ、シリンダブロック１の上面にはシリンダヘッド５が
固定される。ピストン３の頂面には浅い皿状のキャビテ
ィ４が形成され、これらキャビティ４、シリンダ内周
面、シリンダヘッド下面との間に燃焼室６を区画形成し
ている。
設けたシリンダ２にはピストン３が摺動自由に組み込ま
れ、シリンダブロック１の上面にはシリンダヘッド５が
固定される。ピストン３の頂面には浅い皿状のキャビテ
ィ４が形成され、これらキャビティ４、シリンダ内周
面、シリンダヘッド下面との間に燃焼室６を区画形成し
ている。
【００２０】シリンダヘッド５には燃焼室６と連通する
吸気通路７と排気通路８が形成され、これら吸気通路７
と排気通路８はそれぞれ吸気弁９と排気弁１０により開
閉される。また、シリンダヘッド５には燃焼室６の中心
に位置するように燃料噴射ノズル１２が設けられ、燃料
噴射ノズル１２はその先端の複数の噴孔１１から燃焼室
内に直接的に燃料を噴射する。
吸気通路７と排気通路８が形成され、これら吸気通路７
と排気通路８はそれぞれ吸気弁９と排気弁１０により開
閉される。また、シリンダヘッド５には燃焼室６の中心
に位置するように燃料噴射ノズル１２が設けられ、燃料
噴射ノズル１２はその先端の複数の噴孔１１から燃焼室
内に直接的に燃料を噴射する。
【００２１】図２に燃焼室６の詳細が示され、ピストン
３の頂面に形成されるキャビティ４は、この実施の形態
においては、頂面全域に拡がり、その深さがＬ１で、直
径（＝シリンダボア径）がＬ２の浅い球面形状に形成さ
れる。そして、深さＬ１は好ましくはシリンダボア径Ｌ
２の１／８以下となるように設定される。
３の頂面に形成されるキャビティ４は、この実施の形態
においては、頂面全域に拡がり、その深さがＬ１で、直
径（＝シリンダボア径）がＬ２の浅い球面形状に形成さ
れる。そして、深さＬ１は好ましくはシリンダボア径Ｌ
２の１／８以下となるように設定される。
【００２２】シリンダヘッド５に配置される燃料噴射ノ
ズル１２は、その軸線がピストン軸線とほぼ一致するよ
うに燃焼室中心線Ｏ上に取り付けられ、先端部に形成さ
れる複数の噴孔１１から、燃焼室中心線Ｏを中心にして
燃料噴霧がαの開き角度を有するように噴孔１１の向き
が設定され、開き角αは好ましくは１５０°以上にす
る。
ズル１２は、その軸線がピストン軸線とほぼ一致するよ
うに燃焼室中心線Ｏ上に取り付けられ、先端部に形成さ
れる複数の噴孔１１から、燃焼室中心線Ｏを中心にして
燃料噴霧がαの開き角度を有するように噴孔１１の向き
が設定され、開き角αは好ましくは１５０°以上にす
る。
【００２３】燃料噴霧（噴射方向中心線上における）が
キャビティ４に衝突するまでの噴孔１１からの距離をＬ
３として、このＬ３は、シリンダボア径Ｌ２の１／４以
上となるように設定する。また、この衝突点における燃
料噴射方向とキャビティ壁面のなす角度、つまり衝突角
βは、（９０−α／２）°以上の鋭角となるように設定
される。
キャビティ４に衝突するまでの噴孔１１からの距離をＬ
３として、このＬ３は、シリンダボア径Ｌ２の１／４以
上となるように設定する。また、この衝突点における燃
料噴射方向とキャビティ壁面のなす角度、つまり衝突角
βは、（９０−α／２）°以上の鋭角となるように設定
される。
【００２４】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
説明する。
【００２５】ピストン３の運動に伴い燃焼室内には新気
が吸入され、圧縮上死点付近で燃料噴射ノズル１２から
燃料が噴射されて着火燃焼する。
が吸入され、圧縮上死点付近で燃料噴射ノズル１２から
燃料が噴射されて着火燃焼する。
【００２６】この実施の形態においては、上記したよう
に、ピストン頂面の全域に、その深さＬ１をシリンダボ
アＬ２の１／８以下に設定した、浅い皿状のキャビティ
４が形成されているため、ピストン３の上昇による圧縮
行程において燃焼室内に生成されるスキッシュは非常に
少なく、圧縮上死点における燃焼室内のシリンダ軸方向
のガス流動速度成分の平均値、すなわち縦方向平均速度
は、図３にも示す従来型の縦方向平均速度に比較して著
しく小さくなる。
に、ピストン頂面の全域に、その深さＬ１をシリンダボ
アＬ２の１／８以下に設定した、浅い皿状のキャビティ
４が形成されているため、ピストン３の上昇による圧縮
行程において燃焼室内に生成されるスキッシュは非常に
少なく、圧縮上死点における燃焼室内のシリンダ軸方向
のガス流動速度成分の平均値、すなわち縦方向平均速度
は、図３にも示す従来型の縦方向平均速度に比較して著
しく小さくなる。
【００２７】図４は三次元数値解析から算出した圧縮上
死点時の燃焼室内の縦方向平均速度と、エンジン試験に
より得られた冷却損失の関係を示すものであるが、これ
らは互いに相関があり、縦方向平均速度の低下に伴い冷
却損失が低減する。
死点時の燃焼室内の縦方向平均速度と、エンジン試験に
より得られた冷却損失の関係を示すものであるが、これ
らは互いに相関があり、縦方向平均速度の低下に伴い冷
却損失が低減する。
【００２８】例えば図に示すように、冷却損失を１０％
以下にしようとすると、縦方向平均速度は０．７５ｍ／
ｓｅｃ以下とする必要がある。
以下にしようとすると、縦方向平均速度は０．７５ｍ／
ｓｅｃ以下とする必要がある。
【００２９】本発明では、上記のようにピストン頂面の
全域に拡がる浅い皿状のキャビティ４とすることによ
り、図３のように、縦方向の速度成分をもつスキッシュ
が大幅に減り、目標値である０．７５ｍ／ｓｅｃを大き
く下回ることが可能である。このため、冷却損失が大幅
に低減され、機関の熱効率が高まり、燃費性能を著しく
向上させられるのである。
全域に拡がる浅い皿状のキャビティ４とすることによ
り、図３のように、縦方向の速度成分をもつスキッシュ
が大幅に減り、目標値である０．７５ｍ／ｓｅｃを大き
く下回ることが可能である。このため、冷却損失が大幅
に低減され、機関の熱効率が高まり、燃費性能を著しく
向上させられるのである。
【００３０】また、燃料噴射ノズル１２を燃焼室中央の
シリンダ軸線と略同軸上に配置し、燃料噴射ノズル１２
の先端の噴孔１１からの燃料噴霧の開き角αを１５０°
以上にし、燃料噴霧のキャビティ壁面への衝突点と、噴
孔１１間での距離Ｌ３をシリンダボア径Ｌ２の１／４以
上としているので、噴孔１１から噴射された燃料がキャ
ビティ壁面と衝突するまでの距離を、均等に十分に長く
とることができ、この間に燃料噴霧の分裂が促進され、
キャビティ壁面への燃料の付着をそれだけ少なくするこ
とが可能となる。
シリンダ軸線と略同軸上に配置し、燃料噴射ノズル１２
の先端の噴孔１１からの燃料噴霧の開き角αを１５０°
以上にし、燃料噴霧のキャビティ壁面への衝突点と、噴
孔１１間での距離Ｌ３をシリンダボア径Ｌ２の１／４以
上としているので、噴孔１１から噴射された燃料がキャ
ビティ壁面と衝突するまでの距離を、均等に十分に長く
とることができ、この間に燃料噴霧の分裂が促進され、
キャビティ壁面への燃料の付着をそれだけ少なくするこ
とが可能となる。
【００３１】図５は三次元数値解析により算出した燃料
噴霧の開き角αとスモーク及び未燃燃料の関係を示す
が、本発明のように開き角αを１５０°以上にすること
により、上記のとおり、燃料噴霧の分裂距離を確保で
き、燃料噴霧の微粒化により、スモーク及び未燃燃料の
発生を大幅に低減することができる。
噴霧の開き角αとスモーク及び未燃燃料の関係を示す
が、本発明のように開き角αを１５０°以上にすること
により、上記のとおり、燃料噴霧の分裂距離を確保で
き、燃料噴霧の微粒化により、スモーク及び未燃燃料の
発生を大幅に低減することができる。
【００３２】さらに燃料噴霧のキャビティ４への衝突点
における、燃料噴射方向とキャビティ壁面のなす衝突角
βを（９０−α／２）°以上の鋭角にしている。
における、燃料噴射方向とキャビティ壁面のなす衝突角
βを（９０−α／２）°以上の鋭角にしている。
【００３３】図６は三次元数値解析により算出した燃料
噴霧衝突角βと、スモーク及び未燃燃料の関係を、ピス
トン頂面がフラットな場合と、本発明の場合とで比較し
て表している。この場合、燃料噴射時において、燃料噴
霧の開き角αは１６８°であり、ピストン頂面がフラッ
トのものでは、衝突角βが６°であるのに対し、本発明
では２０°となる。
噴霧衝突角βと、スモーク及び未燃燃料の関係を、ピス
トン頂面がフラットな場合と、本発明の場合とで比較し
て表している。この場合、燃料噴射時において、燃料噴
霧の開き角αは１６８°であり、ピストン頂面がフラッ
トのものでは、衝突角βが６°であるのに対し、本発明
では２０°となる。
【００３４】本発明では衝突角βが大きくなり、燃料噴
霧のキャビティ壁面との衝突後の分散が良好となり、壁
面への付着量が減るため、スモーク及び未燃燃料が大幅
に減り、良好な燃焼が得られる。
霧のキャビティ壁面との衝突後の分散が良好となり、壁
面への付着量が減るため、スモーク及び未燃燃料が大幅
に減り、良好な燃焼が得られる。
【００３５】このように本発明によれば、燃焼室内に生
成されるスキッシュによるガス流動が弱くても、燃料噴
霧の分裂距離を確保し、かつ衝突後の燃料分散を図るこ
とにより、良好な燃焼を実現し、縦方向平均速度の減少
による熱効率の向上と、排気組成の大幅な改善を図るこ
とができるのである。
成されるスキッシュによるガス流動が弱くても、燃料噴
霧の分裂距離を確保し、かつ衝突後の燃料分散を図るこ
とにより、良好な燃焼を実現し、縦方向平均速度の減少
による熱効率の向上と、排気組成の大幅な改善を図るこ
とができるのである。
【００３６】また、上記したようにピストン頂面のほぼ
全域に浅い半球形のキャビティ４を形成することによ
り、燃焼室内の縦方向平均速度と、燃料噴霧の到達距離
及び衝突角とを適正に設定しやすく、燃費や排気性能の
良好なディーゼルエンジンを提供することが可能とな
る。
全域に浅い半球形のキャビティ４を形成することによ
り、燃焼室内の縦方向平均速度と、燃料噴霧の到達距離
及び衝突角とを適正に設定しやすく、燃費や排気性能の
良好なディーゼルエンジンを提供することが可能とな
る。
【００３７】次に図７によって他の実施形態について説
明する。
明する。
【００３８】この実施の形態では、燃焼室６を構成する
キャビティ４の形状が相違し、浅い皿状のキャビティ４
がピストン３の頂面に形成され、このキャビティ４は周
囲がほぼピストン軸線と平行な垂直な内壁１５で、底面
には中心に向けて高くなる円錐形の突起部１４が設けら
れている。突起部１４の高さはピストン頂面の周囲の高
さと同じであり、周囲の内壁１５の付近から徐々に中央
に向けて斜面が形成され、したがってキャビティ４が最
も深くなるのは内壁１５の直ぐ内側であり、その深さＬ
１はシリンダボア径Ｌ２の１／８以下となるように設定
してある。
キャビティ４の形状が相違し、浅い皿状のキャビティ４
がピストン３の頂面に形成され、このキャビティ４は周
囲がほぼピストン軸線と平行な垂直な内壁１５で、底面
には中心に向けて高くなる円錐形の突起部１４が設けら
れている。突起部１４の高さはピストン頂面の周囲の高
さと同じであり、周囲の内壁１５の付近から徐々に中央
に向けて斜面が形成され、したがってキャビティ４が最
も深くなるのは内壁１５の直ぐ内側であり、その深さＬ
１はシリンダボア径Ｌ２の１／８以下となるように設定
してある。
【００３９】また、燃料噴射ノズル１２の噴孔１１から
噴射された燃料噴霧がキャビティ壁面に到達するまでの
距離Ｌ３は、シリンダボア径Ｌ２の１／４以上として、
燃料噴霧の分裂距離を確保している。
噴射された燃料噴霧がキャビティ壁面に到達するまでの
距離Ｌ３は、シリンダボア径Ｌ２の１／４以上として、
燃料噴霧の分裂距離を確保している。
【００４０】図８は圧縮上死点での燃焼室内のガス流の
縦方向平均速度を三次元数値解析で算出したもので、本
発明と深いキャビティをもつ従来型とを比較して表す。
縦方向平均速度を三次元数値解析で算出したもので、本
発明と深いキャビティをもつ従来型とを比較して表す。
【００４１】本発明ではキャビティ４が浅く、ピストン
頂面の周縁スキッシュ域も小さく、このため従来のもの
に比較して、スキッシュの生成が弱く、縦方向平均速度
が大幅に低下し、このため図４にも示した、冷却損失が
大きく低減し、機関の熱効率を高めて燃費性能を大幅に
改善できる。
頂面の周縁スキッシュ域も小さく、このため従来のもの
に比較して、スキッシュの生成が弱く、縦方向平均速度
が大幅に低下し、このため図４にも示した、冷却損失が
大きく低減し、機関の熱効率を高めて燃費性能を大幅に
改善できる。
【００４２】また、燃料噴霧のキャビティ壁面と衝突す
るまでの到達距離であるＬ３についても、燃料噴霧の方
向と略平行に突起部１４が傾斜している関係から、十分
に大きくとることができる。このため、燃料噴霧の分裂
距離を確保し、キャビティ壁面に対する燃料付着量を減
らし、スモーク、未燃燃料の低減が図れる。
るまでの到達距離であるＬ３についても、燃料噴霧の方
向と略平行に突起部１４が傾斜している関係から、十分
に大きくとることができる。このため、燃料噴霧の分裂
距離を確保し、キャビティ壁面に対する燃料付着量を減
らし、スモーク、未燃燃料の低減が図れる。
【００４３】さらに、燃料噴霧はキャビティ内周の内壁
１５とほぼ垂直に衝突し、このため衝突時の噴霧の分散
が良好となる。
１５とほぼ垂直に衝突し、このため衝突時の噴霧の分散
が良好となる。
【００４４】したがって、図９は三次元数値解析により
算出した燃料噴霧の衝突角とスモーク、未燃燃料の関係
を示すものであるが、フラットな頂面をもつピストンに
比較して、本発明では燃料噴霧の衝突後の分散が良く、
ピストン表面への付着量が減り、また上記のとおり燃料
噴霧の分裂距離を確保できることがあいまって、スモー
クや未燃燃料を大幅に低減することが可能となる。
算出した燃料噴霧の衝突角とスモーク、未燃燃料の関係
を示すものであるが、フラットな頂面をもつピストンに
比較して、本発明では燃料噴霧の衝突後の分散が良く、
ピストン表面への付着量が減り、また上記のとおり燃料
噴霧の分裂距離を確保できることがあいまって、スモー
クや未燃燃料を大幅に低減することが可能となる。
【００４５】なお、この実施形態では、キャビティ４の
中心部に円錐形の突起部１４を設けたので、燃料噴霧と
空気の混合攪拌が進み、空気利用率が高まり、より一層
良好な燃焼状態が確保できる。
中心部に円錐形の突起部１４を設けたので、燃料噴霧と
空気の混合攪拌が進み、空気利用率が高まり、より一層
良好な燃焼状態が確保できる。
【００４６】本発明は上記実施形態に限られず、その技
術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明
白である。
術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明
白である。
【図１】本発明の第１の実施形態のエンジン全体の断面
図。
図。
【図２】同じくその燃焼室の一部の拡大断面図。
【図３】燃焼室内のガス流の縦方向平均速度を比較して
表す説明図。
表す説明図。
【図４】縦方向平均速度と冷却損失の関係を表す説明
図。
図。
【図５】燃料の噴射角度とスモーク、未燃燃料の関係を
表す説明図。
表す説明図。
【図６】燃料噴霧の衝突角度とスモーク、未燃燃料の関
係を表す説明図。
係を表す説明図。
【図７】第２の実施形態の燃焼室の一部の拡大断面図。
【図８】燃焼室内のガス流の縦方向平均速度を比較して
表す説明図。
表す説明図。
【図９】燃料噴霧の衝突角度とスモーク、未燃燃料の関
係を表す説明図。
係を表す説明図。
１ シリンダブロック ２ シリンダ ３ ピストン ４ キャビティ ５ シリンダヘッド ６ 燃焼室 １１ 噴孔 １２ 燃料噴射ノズル １４ 突起部 １５ 内壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G023 AA02 AA04 AA07 AB05 AC05 AD02 AD09 AD14 3G066 AA07 AB02 AD12 BA02 BA24 BA26 BA65 CC34 CC48 CD04
Claims (6)
- 【請求項１】ピストン、シリンダ、シリンダヘッドとに
より燃焼室を画成し、この燃焼室に直接的に燃料噴射す
る燃料噴射ノズルを備えた直噴式ディーゼルエンジンに
おいて、 ピストンの頂面に浅いキャビティを形成し、 燃焼室に臨んでシリンダ軸線と略同軸的に配置した燃料
噴射ノズルからの燃料噴霧の開き角を大きく設定したこ
とを特徴とする直噴式ディーゼルエンジン。 - 【請求項２】前記キャビティの深さをシリンダボア径の
１／８以下となるように設定したことを特徴とする請求
項１に記載の直憤式ディーゼルエンジン。 - 【請求項３】前記燃料噴射ノズルからの燃料噴霧の開き
角を１５０°以上となるように設定したことを特徴とす
る請求項１または２に記載の直憤式ディーゼルエンジ
ン。 - 【請求項４】前記燃料噴射ノズルからの燃料噴霧がキャ
ビティ壁面へ衝突するまでの到達距離がシリンダボア径
の１／４以上となるように設定したことを特徴とする請
求項１〜３のいずれか一つに記載の直憤式ディーゼルエ
ンジン。 - 【請求項５】前記燃料噴射ノズルからの燃料噴霧の開き
角をαとしたとき、燃料噴霧がキャビティ壁面と衝突す
るときの衝突角が（９０−α／２）°以上の鋭角となる
ように設定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か一つに記載の直憤式ディーゼルエンジン。 - 【請求項６】前記キャビティはピストン頂面のほぼ全域
に形成された浅い球面形のキャビティであることを特徴
とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の直噴式ディ
ーゼルエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11109389A JP2000297645A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 直噴式ディーゼルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11109389A JP2000297645A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 直噴式ディーゼルエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000297645A true JP2000297645A (ja) | 2000-10-24 |
Family
ID=14509009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11109389A Pending JP2000297645A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 直噴式ディーゼルエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000297645A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6688279B2 (en) | 2001-10-12 | 2004-02-10 | Isuzu Motors Limited | Compression-ignition internal combustion engine |
-
1999
- 1999-04-16 JP JP11109389A patent/JP2000297645A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6688279B2 (en) | 2001-10-12 | 2004-02-10 | Isuzu Motors Limited | Compression-ignition internal combustion engine |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |