JP2004308449A - ディーゼルエンジン - Google Patents
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Abstract
【課題】たとえ燃料を上死点付近で噴射したとしても燃焼室内において噴霧を十分に拡散して、すすの発生、窒素酸化物の発生を抑制する。
【解決手段】噴霧7を、少なくともシリンダヘッド3a側について規制して、噴霧7をピストン側燃焼室2aに導く壁面10が、設けられる。また壁面10の代わりに、部材13が設けられる。
【選択図】 図1
【解決手段】噴霧7を、少なくともシリンダヘッド3a側について規制して、噴霧7をピストン側燃焼室2aに導く壁面10が、設けられる。また壁面10の代わりに、部材13が設けられる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンに関するものである。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比較して熱効率に優れていて過酷な条件(高負荷連続運転)に耐えるなどの利点を有している。しかし一方で窒素酸化物NOxが排出されたり、すす(粒子状排出物)が排出されたりするなど排気が清浄ではなく、環境的に好ましくないなどの不利な点もある。したがってNOxの低減、すすの低減がディーゼルエンジンには要求されている。
【0003】
ディーゼルエンジンでは、ピストンによって圧縮した燃焼室(圧縮室)内に燃料噴射ノズルの噴孔から燃料を噴射して噴霧を生成して燃料を燃焼させる。
【0004】
通常のディーゼルエンジンでは、燃料噴射ノズルの噴孔から上死点(T.D.C)付近の所定の噴射期間中に燃料を燃焼室内(筒内)に噴射させて燃焼エネルギーを発生させるようにしている。
しかし燃料が十分に燃焼室内で分散しないうちに燃焼するため、局所的に混合気が過濃な部分が生じて、すすが発生する。
【0005】
また量論混合比にて燃焼し高温となる局所的な高温場で窒素酸化物が発生することがある。
【0006】
これらの問題を解決するために、圧縮上死点付近よりも早期に燃料を噴射して、噴霧の分散促進を図ることも考えられる。
【0007】
しかし早期に燃料を噴射することにすると、早期着火により運転が困難となったり、シリンダライナの壁面に燃料が付着して、未燃燃料として排出されるという問題が発生する。
【0008】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、たとえ燃料を上死点付近で噴射したとしても燃焼室内において噴霧を十分に拡散させることができ、これによりすすの発生、窒素酸化物の発生を抑制することを解決課題とするものである。
【0009】
なお従来の一般的技術水準として、特開平5−71347号公報、特開平8−82219号公報、特開平9−268916号公報に記載されたものがある。
【0010】
上記特開平5−71347号公報には、ピストンの頭部に、2段のくぼみからなる燃焼室を形成することにより、すすの減少、NOxの減少を図るという発明が記載されている。
【0011】
上記特開平8−82219号公報には、ピストンの頭部に、噴射流の方向に沿った浅皿状の燃焼室を形成することにより、NOxの減少を図るという発明が記載されている。
【0012】
上記特開平9−268916号公報には、シリンダヘッドに、凹状の着火室を形成して、圧縮上死点近傍で、着火用の微小量の重油燃料を噴射して、重油を確実に着火させるという発明が記載されている。
【0013】
【課題を解決するための手段および作用、効果】
第1発明は、
シリンダヘッド(3a)に、燃料を噴射し噴霧(7)を生成する燃料噴射ノズル(5)を備え、
噴霧(7)を、少なくともシリンダヘッド(3a)側について規制して、噴霧(7)をピストン側燃焼室(2a)に導く壁面(10)または部材(13)を、設けたディーゼルエンジンであることを特徴とする。
【0014】
第1発明によれば、図1(b)に示すように、噴霧7を、少なくともシリンダヘッド3a側について規制して、噴霧7をピストン側燃焼室2aに導く壁面10が、設けられる。また壁面10の代わりに、図6に示すように部材13が設けられる。
【0015】
すなわち噴霧7の少なくともシリンダヘッド3a側は、壁面10または部材13によって規制されているため、酸素不足の状態になり、噴霧7と酸素との混合が抑制される。また噴霧7の少なくともシリンダヘッド3a側は、壁面10または部材13に接触しているので、噴霧7が冷却される。
【0016】
このように噴霧7と酸素との混合が抑制され噴霧7が冷却されることで、着火温度に達するまでの時間が遅れ、この着火遅れにより噴霧7がピストン側燃焼室室2a内で十分に拡散する。これによってピストン側燃焼室2a内で燃料と空気の混合が促進される。燃料と空気の混合が促進されるため、局所的な高温場をなくすことができ窒素酸化物の発生が抑制される。
【0017】
また着火遅れにより噴霧7の分散が十分に促進されるため、すすの発生が抑制される。
【0018】
第2発明は、第1発明において、
噴霧(7)を、前記少なくともシリンダヘッド(3a)側について冷却するクーリングスポット(8)を、前記シリンダヘッド(3a)に設けたこと
を特徴とする。
【0019】
第2発明によれば、図2(b)に示すように、噴霧7の少なくともシリンダヘッド側が、シリンダヘッド3aに形成されたクーリングスポット8によって冷却される。
【0020】
具体的には、
1)シリンダヘッド3aに設けた冷却水通路をクーリングスポット8とし、冷却水通路を通過するエンジン冷却水によって噴霧7の少なくともシリンダヘッド3a側を冷却する。
【0021】
2)シリンダヘッド3aに設けたオイルラインをクーリングスポット8とし、オイルラインを通過するエンジンオイルによって噴霧7の少なくともシリンダヘッド3a側を冷却する。
【0022】
3)シリンダヘッド3aに設けたヒートパイプまたは熱電素子をクーリングスポット8とし、ヒートパイプまたは熱電素子によって熱交換を行わせることにより、噴霧7の少なくともシリンダヘッド3a側を冷却する。
【0023】
第2発明によれば、第1発明と比較して、噴霧7が、一層冷却されるので、着火遅れ時間が一層大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を一層抑制することができる。
【0024】
第3発明は、第1発明において、
噴霧(7)をピストン側燃焼室(2a)に導く溝(11)を、前記シリンダヘッド(3a)に形成したこと
を特徴とする。
【0025】
第3発明によれば、図3(d)に示すように、シリンダヘッド3aに形成された溝11によって、噴霧7がピストン側燃焼室2aに導かれる。溝11によって、噴霧7は、ピストン2側(図中下側)を除き、シリンダヘッド3a側(図中上側)、側方が規制されつつピストン側燃焼室2aに導かれる。このため噴霧7と酸素との混合が一層抑制され噴霧7が一層冷却される。このため着火遅れ時間が一層大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を一層抑制することができる。
【0026】
またシリンダヘッド3aに大口径、多数(4個以上)のバルブシート19が設けられ、シリンダヘッド3aにバルブシート19を除いたスペースが僅かしかない場合であっても、その僅かなスペースに溝11を配置することができる。このため大口径、多数(4個以上)のバルブを有したエンジン1に対して本発明を適用することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。
【0028】
・第1の実施形態
図1は第1の実施形態の構成を示し、図1(a)は実施形態のディーゼルエンジン1の燃焼室を上面からみた図を示し、図1(b)はディーゼルエンジン1の燃焼室を側面からみた図である。図1(a)は図1(b)のC−C断面図であり、図1(b)は図1(a)のD−D断面図である。
【0029】
すなわちディーゼルエンジン1は、シリンダ3と、シリンダ3内に摺動自在に配設され、シリンダ3内を上下に往復移動するピストン2とから構成されている。図1(b)はピストン2が上死点に位置している状態を示している。
【0030】
ピストン2の図中上部にあってピストン2とシリンダ3とによって囲まれたシリンダ室が燃焼室(圧縮室)を構成する。
【0031】
ピストン2の頭部には周方向に沿って凹部が形成されておりピストン側燃焼室2aを構成している。燃焼は実質的にピストン側燃焼室2aで行われるので以下「燃焼はピストン側燃焼室2aで行われる」ものとして説明する。
【0032】
ピストン側燃焼室2aはピストン2によって混合気が圧縮される圧縮室でもあり、混合気中の燃料が燃焼する燃焼室でもある。シリンダ3内で燃焼された後の排気ガスは、図示しない排気マニホールドを介して外気に排出される。
【0033】
エンジン1には空気を供給するために図示しない吸気マニホールドが設けられている。この吸気マニホールドを介してピストン側燃焼室2a内に空気が供給される。
【0034】
シリンダ3の頭部つまりシリンダヘッド3aには、噴射ノズル5が設けられている。燃料タンク内の燃料は燃料噴射ポンプによって吸い込まれ燃料噴射管を介して燃料噴射ノズル5に吐出される。燃料噴射ポンプはエンジン1の回転に応じて駆動されるポンプであり一回転当たり一定容積の燃料を吐出する。燃料噴射ポンプはジャーク式列型ポンプを想定している。なおコモンレイル式システムやユニットインジェクタシステムを用いてもよい。
【0035】
噴射ノズル5の先端には、4つの噴孔6が形成されている。噴孔6を介してシリンダ3内(気筒内)つまりピストン側燃焼室2a内に燃料が噴射される。なお噴孔6の数は任意であり、たとえば6つ形成してもよく、また8つ形成してもよい。
【0036】
噴射ノズル5から燃料が噴射される際に、燃料は微粒化され、ピストン側燃焼室2aに噴霧7が導かれる。この噴霧7が、吸気マニホールドを介して供給された空気と混合して、混合気となる。そしてピストン側燃焼室2aが圧縮されて着火温度に達すると混合気が燃焼する。
【0037】
本実施形態では、シリンダヘッド3aに円錐形状の凹部を設け、円錐形状の壁面10を形成している。壁面10は、円錐の頂点に噴孔6が位置され円錐の底面がシリンダヘッド3aの下面3c(シリンダ室上面)と略一致するように円錐形に形成されている。壁面10は、円錐の稜線が噴孔6とピストン側燃焼室2aとを結ぶ線分と略一致するように円錐形に形成されている。つまり噴射ノズル5の噴射角度と円錐形の頂角が略一致するように壁面10が円錐形に形成されている。
【0038】
ただし、シリンダヘッド3aに円錐形状の凹部を設けた分、圧縮上死点におけるシリンダ容積が大きくなり圧縮比が小さくなる。このため所望のシリンダ容積を確保し所望の圧縮比を得るべく、シリンダヘッド3aの凹部の容積分がピストン2の頭部から突出されるよう、ピストン2の頭部中央に突出部2bを形成している。
【0039】
本実施形態では、噴霧7はそのシリンダヘッド3a側が壁面10によって規制されつつ、ピストン側燃焼室2aに導かれる。壁面10によって、噴霧7のシリンダヘッド3a側が規制されるため、噴霧7は酸素不足の状態になり、噴霧7と酸素との混合が抑制される。また噴霧7のシリンダヘッド3a側は、壁面10に接触しているので、噴霧7が冷却される。
【0040】
このように噴霧7と酸素との混合が抑制され噴霧7が冷却されることで、着火温度に達するまでの時間が遅れ、この着火遅れにより噴霧7がピストン側燃焼室室2a内で十分に拡散する。これによってピストン側燃焼室2a内で燃料と空気の混合が促進される。燃料と空気の混合が促進されるため、局所的な高温場をなくすことができ窒素酸化物の発生が抑制される。
【0041】
また上述したように着火遅れにより噴霧7の分散が十分に促進される。更にピストン側燃焼室2aはピストン頭部に周方向に形成されている。このため、ピストン頭部周方向に沿ってスワール(空気流動)20が生成され、このスワール20によって噴霧7の分散が更に促進される。このように着火遅れとスワール生成により噴霧7の分散が十分に促進されるため、すすの発生が抑制される。
【0042】
・第2の実施形態
図2(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図であり、第2の実施形態の構成を示している。
【0043】
第2の実施形態では、第1の実施形態と同様に、噴霧7を、シリンダヘッド3a側について規制して、噴霧7をピストン側燃焼室2aに導く円錐形状の壁面10がシリンダヘッド3aに形成されている。
【0044】
更に本第2の実施形態では、図2(b)に示すように、円錐形状の壁面10を冷却するクーリングスポット8がシリンダヘッド3aに形成されている。クーリングスポット8は壁面10の全体を冷却するようシリンダヘッド3aに設けてもよく、壁面10の一部を冷却するようシリンダヘッド3aに設けてもよい。
【0045】
シリンダ3には、通常、エンジン1を冷却するエンジン冷却水を通過させる冷却水通路が形成されている。本実施形態では、冷却水通路の一部が、壁面10の近傍を通過するように、冷却水通路をシリンダヘッド3aに形成している。
【0046】
この壁面10の近傍を通過する冷却水通路の一部が、クーリングスポット8を構成しており、エンジン冷却水がクーリングスポット8に導かれ壁面10が冷却される。
【0047】
壁面10がクーリングスポット8により冷却されるので、壁面10に接触する噴霧7は第1の実施形態と比較して一層冷却される。この結果、着火遅れ時間が一層大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を一層抑制することができる。
【0048】
またシリンダヘッド3aのうち壁面10の近傍に、オイルラインを導き、これをクーリングスポット8とし、オイルラインを通過するエンジンオイルによって壁面10を冷却してもよい。
【0049】
またシリンダヘッド3aのうち壁面10の近傍に、ヒートパイプまたは熱電素子を設け、ヒートパイプまたは熱電素子によって壁面10との間で熱交換を行わせることにより、壁面10を冷却してもよい。
【0050】
・第3の実施形態
図3(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図である。また図3(c)はエンジン1の燃焼室を側面からみた図で図3(b)のB−B断面図である。また図3(d)はシリンダヘッド3aを下面からみた図で図3(b)のA−A断面図である。
【0051】
第3の実施形態では、第1の実施形態における壁面10の代わりに、噴霧7のシリンダヘッド3a側(図中上側)、噴霧7の側方を規制して、噴霧7をピストン側燃焼室2aに導く溝11をシリンダヘッド3aに形成している。
【0052】
溝11は4つの噴孔6に対応して4つ形成されている。4つの溝11は、4つの噴孔6から燃料が噴射される各方向に沿ってそれぞれ形成されている。
【0053】
噴霧7は、溝11によって、ピストン2側(図中下側)を除き、シリンダヘッド3a側(図中上側)、側方が規制されつつ、ピストン側燃焼室2aに導かれる。
【0054】
第1の実施形態と比較すると、噴霧7はシリンダヘッド3a側のみならず側方についても規制されているので(図3(c)参照)、噴霧7と酸素との混合が一層抑制され噴霧7が一層冷却される。このため着火遅れ時間が一層大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を一層抑制することができる。
【0055】
更に本第3の実施形態では、第2の実施形態と同様にクーリングスポット8が設けられており、溝11がこのクーリングスポット8により冷却される。このため溝11に接触する噴霧7は更に冷却され、窒素酸化物の発生、すすの発生を更に抑制することができる。
【0056】
また図3(d)に示すように、シリンダヘッド3aに4個の大口径のバルブシート19が設けられている場合には、シリンダヘッド3aにバルブシート19を除いたスペースは僅かしかない。このようにシリンダヘッド3aに僅かなスペースしかない場合であっても、第1の実施形態の円錐形状の壁面10と異なり、その僅かなスペースに溝11を4つ効率よく配置することが可能である。このため4個の大口径のバルブを有したエンジン1に対して容易に本発明を適用することができる。
【0057】
なお噴孔6が4つの場合について説明したが噴孔6がこれ以外の数の場合であっても噴孔6の数に応じて同数の溝11を同様に形成すればよく、バルブが4個以外の数であっても、バルブシート19を除いたスペースに同様に複数の溝11を配置することが可能である。
【0058】
・第4の実施形態
図4(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図であり、第4の実施形態の構成を示している。
【0059】
第4の実施形態では、第1の実施形態と同様に、噴霧7を、シリンダヘッド3a側について規制して、噴霧7をピストン側燃焼室2aに導く円錐形状の壁面10がシリンダヘッド3aに形成されている。
【0060】
また第4の実施形態では、図4(b)に示すように、第2の実施形態と同様に、円錐形状の壁面10を冷却するクーリングスポット8がシリンダヘッド3aに形成されている。
【0061】
更に、ピストン2の頭部中央には、噴霧7が接触しながらピストン側燃焼室2aに導かれる突出部2′bが形成されている。突出部2′bは、その頂点が噴孔6の近傍に位置される程度まで突出されている。
【0062】
噴霧7は、円錐形状の壁面10と突出部2′bとによって、シリンダヘッド3a側(図中上側)、ピストン2側(図中下側)の両方が規制されつつ、ピストン側燃焼室2aに導かれる。
【0063】
第1の実施形態と比較すると、噴霧7はシリンダヘッド3a側のみならずピストン2側についても規制されているので(図4(b)参照)、噴霧7と酸素との混合が一層抑制され噴霧7が一層冷却される。このため着火遅れ時間が一層大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を一層抑制することができる。
【0064】
更に本第4の実施形態では、第2の実施形態と同様に、クーリングスポット8が設けられており、壁面10がこのクーリングスポット8により冷却される。このため壁面10に接触する噴霧7は更に冷却され、窒素酸化物の発生、すすの発生を更に抑制することができる。なおピストン2側にも同様に、エンジンオイルを導く等してクーリングスポットを設け、より一層噴霧7の冷却効果を高め、窒素酸化物、すすの更なる抑制を図るようにしてもよい。
【0065】
図4(c)は第4の実施形態の変形例を示している。
【0066】
図4(c)は図4(b)に対応する図である。図4(c)の変形例では、図4(b)の構成と異なり、シリンダヘッド3aに円錐形状の壁面10は設けられておらず、噴射ノズル5の噴孔6はシリンダヘッド3aの下面3c(シリンダ室上面)より下方に位置されている。
【0067】
ピストン2の頭部中央には、噴霧7が接触しながらピストン側燃焼室2aに導かれる円錐形状の突出部2cが形成されている。突出部2cは、その頂点が噴孔6の近傍に位置される程度まで突出されている。突出部2cは、円錐の稜線が噴孔6とピストン側燃焼室2aとを結ぶ線分と略一致するように円錐形に形成されている。つまり噴射ノズル5の噴射角度と円錐形の頂角が略一致するように突出部2cが円錐形に形成されている。
【0068】
噴霧7は、突出部2cによって、ピストン2側(図中下側)が規制されつつ、ピストン側燃焼室2aに導かれる。
【0069】
このため第1の実施形態と比較すると、噴霧7はシリンダヘッド3a側とピストン2側という違いがあるものの噴霧7の一方の側が規制されつつピストン側燃焼室2aに導かれるので、第1の実施形態と同様に、噴霧7と酸素との混合が抑制され噴霧7が冷却される。このため着火遅れ時間が大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を抑制することができる。なおピストン2側に第2の実施形態と同様にクーリングスポット8を設けて、一層噴霧7の冷却効果を高め、窒素酸化物、すすの更なる抑制を図るようにしてもよい。
【0070】
・第5の実施形態
図5(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図である。また図5(c)はエンジン1の燃焼室を側面からみた図で図5(b)のB−B断面図である。また図5(d)はシリンダヘッド3aを下面からみた図で図5(b)のA−A断面図である。
【0071】
第5の実施形態では、第1の実施形態における壁面10の代わりに、噴霧7の全周囲、つまりシリンダヘッド3a側(図中上側)、噴霧7の側方、ピストン2側(図中下側)を規制して、噴霧7をピストン側燃焼室2aに導く通路12をシリンダヘッド3aに形成している。通路12の断面は楕円形に形成されている。しかし通路12の断面を円形に形成してもよく多角形に形成してもよい。
【0072】
通路12は4つの噴孔6に対応して4つ形成されている。4つの通路12は、4つの噴孔6から燃料が噴射される各方向に沿ってそれぞれ形成されている。
【0073】
噴霧7は、通路12によって、全周囲つまりシリンダヘッド3a側(図中上側)、側方、ピストン2側(図中下側)が規制されつつ、ピストン側燃焼室2aに導かれる。
【0074】
第1の実施形態と比較すると、噴霧7はシリンダヘッド3a側のみならず側方、ピストン2側についても規制されているので(図5(c)参照)、噴霧7と酸素との混合が一層抑制され噴霧7が一層冷却される。このため着火遅れ時間が一層大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を一層抑制することができる。また溝11と異なりピストン2側についても規制できたので、第3の実施形態よりも窒素酸化物の発生、すすの発生を抑制することができる。
【0075】
更に本第5の実施形態では、第2の実施形態と同様にクーリングスポット8が設けられており、通路12がこのクーリングスポット8により冷却される。このため通路12に接触する噴霧7は更に冷却され、窒素酸化物の発生、すすの発生を更に抑制することができる。
【0076】
また図5(d)に示すように、シリンダヘッド3aに4個の大口径のバルブシート19が設けられている場合には、シリンダヘッド3aにバルブシート19を除いたスペースは僅かしかない。このようにシリンダヘッド3aに僅かなスペースしかない場合であっても、第1の実施形態の円錐形状の壁面10と異なり、その僅かなスペースに通路12を4つ効率よく配置することが可能である。このため4個の大口径のバルブを有したエンジン1に対して容易に本発明を適用することができる。
【0077】
なお噴孔6が4つの場合について説明したが噴孔6がこれ以外の数の場合であっても噴孔6の数に応じて同数の通路12を同様に形成すればよく、バルブが4個以外の数であっても、バルブシート19を除いたスペースに同様に複数の通路12を配置することが可能である。
【0078】
・第6の実施形態
図6(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図であり、第6の実施形態の構成を示している。
【0079】
第6の実施形態では、円錐形状の壁面10をシリンダヘッド3aに形成する代わりに、噴射ノズル5の下部に、同じく円錐形状の部材13を設けて、第1の実施形態と同等の機能を実現している。
【0080】
本第6の実施形態では第1の実施形態の構成と異なり、シリンダヘッド3aに円錐形状の壁面10は設けられておらず、噴射ノズル5の噴孔6はシリンダヘッド3aの下面3c(シリンダ室上面)より下方に位置されている。
【0081】
部材13は、円錐の稜線をなす部位が鉄等の材料で構成されており、円錐の底面に相当する部位はピストン側燃焼室2aに噴霧7が導かれるよう開口している。部材13の内壁面は、第1の実施形態の円錐形状の壁面10と同様の形状に形成されている。
【0082】
したがって本実施形態によれば第1の実施形態と同様に、噴霧7はそのシリンダヘッド3a側が部材13の内壁面によって規制されつつ、ピストン側燃焼室2aに導かれる。部材13の内壁面によって、噴霧7のシリンダヘッド3a側が規制されるため、噴霧7は酸素不足の状態になり、噴霧7と酸素との混合が抑制される。また噴霧7のシリンダヘッド3a側は、部材13の内壁面に接触しているので、噴霧7が冷却される。
【0083】
このように噴霧7と酸素との混合が抑制され噴霧7が冷却されることで、着火温度に達するまでの時間が遅れ、この着火遅れにより噴霧7がピストン側燃焼室室2a内で十分に拡散する。これによってピストン側燃焼室2a内で燃料と空気の混合が促進される。燃料と空気の混合が促進されるため、局所的な高温場をなくすことができ窒素酸化物の発生が抑制される。
【0084】
また上述したように着火遅れにより噴霧7の分散が十分に促進される。更にピストン側燃焼室2aはピストン頭部に周方向に形成されている。このため、ピストン頭部周方向に沿ってスワール(空気流動)20が生成され、このスワール20によって噴霧7の分散が更に促進される。このように着火遅れとスワール生成により噴霧7の分散が十分に促進されるため、すすの発生が抑制される。
【0085】
なお本第6の実施形態では、シリンダヘッド3aに円錐形状の壁面10が形成されていないため、所望の圧縮比を確保すべくピストン2に新たに突出部2bを設けるに及ばない。このためピストン2は既存のものをそのまま利用できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は第1の実施形態の構成を示す図であり、図1(a)は実施形態のディーゼルエンジン1の燃焼室を上面からみた図を示し、図1(b)はディーゼルエンジン1の燃焼室を側面からみた図である。
【図2】図2は第2の実施形態の構成を示す図であり、図2(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図である。
【図3】図3は第3の実施形態の構成を示す図であり、図3(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図であり、図3(c)はエンジン1の燃焼室を異なる側面からみた図で、図3(d)はシリンダヘッド3aを下面からみた図である。
【図4】図4は第4の実施形態の構成を示す図であり、図4(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図であり、図4(c)は第4の実施形態の変形例を示す図である。
【図5】図5は第5の実施形態の構成を示す図であり、図5(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図であり、図5(c)はエンジン1の燃焼室を異なる側面からみた図で、図5(d)はシリンダヘッド3aを下面からみた図である。
【図6】図6は第6の実施形態の構成を示す図であり、図6(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 ピストン
2a ピストン側燃焼室
3 シリンダ
3a シリンダヘッド
5 噴射ノズル
6 噴孔
7 噴霧
10 壁面
11 溝
12 通路
13 部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンに関するものである。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比較して熱効率に優れていて過酷な条件(高負荷連続運転)に耐えるなどの利点を有している。しかし一方で窒素酸化物NOxが排出されたり、すす(粒子状排出物)が排出されたりするなど排気が清浄ではなく、環境的に好ましくないなどの不利な点もある。したがってNOxの低減、すすの低減がディーゼルエンジンには要求されている。
【0003】
ディーゼルエンジンでは、ピストンによって圧縮した燃焼室(圧縮室)内に燃料噴射ノズルの噴孔から燃料を噴射して噴霧を生成して燃料を燃焼させる。
【0004】
通常のディーゼルエンジンでは、燃料噴射ノズルの噴孔から上死点(T.D.C)付近の所定の噴射期間中に燃料を燃焼室内(筒内)に噴射させて燃焼エネルギーを発生させるようにしている。
しかし燃料が十分に燃焼室内で分散しないうちに燃焼するため、局所的に混合気が過濃な部分が生じて、すすが発生する。
【0005】
また量論混合比にて燃焼し高温となる局所的な高温場で窒素酸化物が発生することがある。
【0006】
これらの問題を解決するために、圧縮上死点付近よりも早期に燃料を噴射して、噴霧の分散促進を図ることも考えられる。
【0007】
しかし早期に燃料を噴射することにすると、早期着火により運転が困難となったり、シリンダライナの壁面に燃料が付着して、未燃燃料として排出されるという問題が発生する。
【0008】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、たとえ燃料を上死点付近で噴射したとしても燃焼室内において噴霧を十分に拡散させることができ、これによりすすの発生、窒素酸化物の発生を抑制することを解決課題とするものである。
【0009】
なお従来の一般的技術水準として、特開平5−71347号公報、特開平8−82219号公報、特開平9−268916号公報に記載されたものがある。
【0010】
上記特開平5−71347号公報には、ピストンの頭部に、2段のくぼみからなる燃焼室を形成することにより、すすの減少、NOxの減少を図るという発明が記載されている。
【0011】
上記特開平8−82219号公報には、ピストンの頭部に、噴射流の方向に沿った浅皿状の燃焼室を形成することにより、NOxの減少を図るという発明が記載されている。
【0012】
上記特開平9−268916号公報には、シリンダヘッドに、凹状の着火室を形成して、圧縮上死点近傍で、着火用の微小量の重油燃料を噴射して、重油を確実に着火させるという発明が記載されている。
【0013】
【課題を解決するための手段および作用、効果】
第1発明は、
シリンダヘッド(3a)に、燃料を噴射し噴霧(7)を生成する燃料噴射ノズル(5)を備え、
噴霧(7)を、少なくともシリンダヘッド(3a)側について規制して、噴霧(7)をピストン側燃焼室(2a)に導く壁面(10)または部材(13)を、設けたディーゼルエンジンであることを特徴とする。
【0014】
第1発明によれば、図1(b)に示すように、噴霧7を、少なくともシリンダヘッド3a側について規制して、噴霧7をピストン側燃焼室2aに導く壁面10が、設けられる。また壁面10の代わりに、図6に示すように部材13が設けられる。
【0015】
すなわち噴霧7の少なくともシリンダヘッド3a側は、壁面10または部材13によって規制されているため、酸素不足の状態になり、噴霧7と酸素との混合が抑制される。また噴霧7の少なくともシリンダヘッド3a側は、壁面10または部材13に接触しているので、噴霧7が冷却される。
【0016】
このように噴霧7と酸素との混合が抑制され噴霧7が冷却されることで、着火温度に達するまでの時間が遅れ、この着火遅れにより噴霧7がピストン側燃焼室室2a内で十分に拡散する。これによってピストン側燃焼室2a内で燃料と空気の混合が促進される。燃料と空気の混合が促進されるため、局所的な高温場をなくすことができ窒素酸化物の発生が抑制される。
【0017】
また着火遅れにより噴霧7の分散が十分に促進されるため、すすの発生が抑制される。
【0018】
第2発明は、第1発明において、
噴霧(7)を、前記少なくともシリンダヘッド(3a)側について冷却するクーリングスポット(8)を、前記シリンダヘッド(3a)に設けたこと
を特徴とする。
【0019】
第2発明によれば、図2(b)に示すように、噴霧7の少なくともシリンダヘッド側が、シリンダヘッド3aに形成されたクーリングスポット8によって冷却される。
【0020】
具体的には、
1)シリンダヘッド3aに設けた冷却水通路をクーリングスポット8とし、冷却水通路を通過するエンジン冷却水によって噴霧7の少なくともシリンダヘッド3a側を冷却する。
【0021】
2)シリンダヘッド3aに設けたオイルラインをクーリングスポット8とし、オイルラインを通過するエンジンオイルによって噴霧7の少なくともシリンダヘッド3a側を冷却する。
【0022】
3)シリンダヘッド3aに設けたヒートパイプまたは熱電素子をクーリングスポット8とし、ヒートパイプまたは熱電素子によって熱交換を行わせることにより、噴霧7の少なくともシリンダヘッド3a側を冷却する。
【0023】
第2発明によれば、第1発明と比較して、噴霧7が、一層冷却されるので、着火遅れ時間が一層大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を一層抑制することができる。
【0024】
第3発明は、第1発明において、
噴霧(7)をピストン側燃焼室(2a)に導く溝(11)を、前記シリンダヘッド(3a)に形成したこと
を特徴とする。
【0025】
第3発明によれば、図3(d)に示すように、シリンダヘッド3aに形成された溝11によって、噴霧7がピストン側燃焼室2aに導かれる。溝11によって、噴霧7は、ピストン2側(図中下側)を除き、シリンダヘッド3a側(図中上側)、側方が規制されつつピストン側燃焼室2aに導かれる。このため噴霧7と酸素との混合が一層抑制され噴霧7が一層冷却される。このため着火遅れ時間が一層大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を一層抑制することができる。
【0026】
またシリンダヘッド3aに大口径、多数(4個以上)のバルブシート19が設けられ、シリンダヘッド3aにバルブシート19を除いたスペースが僅かしかない場合であっても、その僅かなスペースに溝11を配置することができる。このため大口径、多数(4個以上)のバルブを有したエンジン1に対して本発明を適用することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。
【0028】
・第1の実施形態
図1は第1の実施形態の構成を示し、図1(a)は実施形態のディーゼルエンジン1の燃焼室を上面からみた図を示し、図1(b)はディーゼルエンジン1の燃焼室を側面からみた図である。図1(a)は図1(b)のC−C断面図であり、図1(b)は図1(a)のD−D断面図である。
【0029】
すなわちディーゼルエンジン1は、シリンダ3と、シリンダ3内に摺動自在に配設され、シリンダ3内を上下に往復移動するピストン2とから構成されている。図1(b)はピストン2が上死点に位置している状態を示している。
【0030】
ピストン2の図中上部にあってピストン2とシリンダ3とによって囲まれたシリンダ室が燃焼室(圧縮室)を構成する。
【0031】
ピストン2の頭部には周方向に沿って凹部が形成されておりピストン側燃焼室2aを構成している。燃焼は実質的にピストン側燃焼室2aで行われるので以下「燃焼はピストン側燃焼室2aで行われる」ものとして説明する。
【0032】
ピストン側燃焼室2aはピストン2によって混合気が圧縮される圧縮室でもあり、混合気中の燃料が燃焼する燃焼室でもある。シリンダ3内で燃焼された後の排気ガスは、図示しない排気マニホールドを介して外気に排出される。
【0033】
エンジン1には空気を供給するために図示しない吸気マニホールドが設けられている。この吸気マニホールドを介してピストン側燃焼室2a内に空気が供給される。
【0034】
シリンダ3の頭部つまりシリンダヘッド3aには、噴射ノズル5が設けられている。燃料タンク内の燃料は燃料噴射ポンプによって吸い込まれ燃料噴射管を介して燃料噴射ノズル5に吐出される。燃料噴射ポンプはエンジン1の回転に応じて駆動されるポンプであり一回転当たり一定容積の燃料を吐出する。燃料噴射ポンプはジャーク式列型ポンプを想定している。なおコモンレイル式システムやユニットインジェクタシステムを用いてもよい。
【0035】
噴射ノズル5の先端には、4つの噴孔6が形成されている。噴孔6を介してシリンダ3内(気筒内)つまりピストン側燃焼室2a内に燃料が噴射される。なお噴孔6の数は任意であり、たとえば6つ形成してもよく、また8つ形成してもよい。
【0036】
噴射ノズル5から燃料が噴射される際に、燃料は微粒化され、ピストン側燃焼室2aに噴霧7が導かれる。この噴霧7が、吸気マニホールドを介して供給された空気と混合して、混合気となる。そしてピストン側燃焼室2aが圧縮されて着火温度に達すると混合気が燃焼する。
【0037】
本実施形態では、シリンダヘッド3aに円錐形状の凹部を設け、円錐形状の壁面10を形成している。壁面10は、円錐の頂点に噴孔6が位置され円錐の底面がシリンダヘッド3aの下面3c(シリンダ室上面)と略一致するように円錐形に形成されている。壁面10は、円錐の稜線が噴孔6とピストン側燃焼室2aとを結ぶ線分と略一致するように円錐形に形成されている。つまり噴射ノズル5の噴射角度と円錐形の頂角が略一致するように壁面10が円錐形に形成されている。
【0038】
ただし、シリンダヘッド3aに円錐形状の凹部を設けた分、圧縮上死点におけるシリンダ容積が大きくなり圧縮比が小さくなる。このため所望のシリンダ容積を確保し所望の圧縮比を得るべく、シリンダヘッド3aの凹部の容積分がピストン2の頭部から突出されるよう、ピストン2の頭部中央に突出部2bを形成している。
【0039】
本実施形態では、噴霧7はそのシリンダヘッド3a側が壁面10によって規制されつつ、ピストン側燃焼室2aに導かれる。壁面10によって、噴霧7のシリンダヘッド3a側が規制されるため、噴霧7は酸素不足の状態になり、噴霧7と酸素との混合が抑制される。また噴霧7のシリンダヘッド3a側は、壁面10に接触しているので、噴霧7が冷却される。
【0040】
このように噴霧7と酸素との混合が抑制され噴霧7が冷却されることで、着火温度に達するまでの時間が遅れ、この着火遅れにより噴霧7がピストン側燃焼室室2a内で十分に拡散する。これによってピストン側燃焼室2a内で燃料と空気の混合が促進される。燃料と空気の混合が促進されるため、局所的な高温場をなくすことができ窒素酸化物の発生が抑制される。
【0041】
また上述したように着火遅れにより噴霧7の分散が十分に促進される。更にピストン側燃焼室2aはピストン頭部に周方向に形成されている。このため、ピストン頭部周方向に沿ってスワール(空気流動)20が生成され、このスワール20によって噴霧7の分散が更に促進される。このように着火遅れとスワール生成により噴霧7の分散が十分に促進されるため、すすの発生が抑制される。
【0042】
・第2の実施形態
図2(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図であり、第2の実施形態の構成を示している。
【0043】
第2の実施形態では、第1の実施形態と同様に、噴霧7を、シリンダヘッド3a側について規制して、噴霧7をピストン側燃焼室2aに導く円錐形状の壁面10がシリンダヘッド3aに形成されている。
【0044】
更に本第2の実施形態では、図2(b)に示すように、円錐形状の壁面10を冷却するクーリングスポット8がシリンダヘッド3aに形成されている。クーリングスポット8は壁面10の全体を冷却するようシリンダヘッド3aに設けてもよく、壁面10の一部を冷却するようシリンダヘッド3aに設けてもよい。
【0045】
シリンダ3には、通常、エンジン1を冷却するエンジン冷却水を通過させる冷却水通路が形成されている。本実施形態では、冷却水通路の一部が、壁面10の近傍を通過するように、冷却水通路をシリンダヘッド3aに形成している。
【0046】
この壁面10の近傍を通過する冷却水通路の一部が、クーリングスポット8を構成しており、エンジン冷却水がクーリングスポット8に導かれ壁面10が冷却される。
【0047】
壁面10がクーリングスポット8により冷却されるので、壁面10に接触する噴霧7は第1の実施形態と比較して一層冷却される。この結果、着火遅れ時間が一層大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を一層抑制することができる。
【0048】
またシリンダヘッド3aのうち壁面10の近傍に、オイルラインを導き、これをクーリングスポット8とし、オイルラインを通過するエンジンオイルによって壁面10を冷却してもよい。
【0049】
またシリンダヘッド3aのうち壁面10の近傍に、ヒートパイプまたは熱電素子を設け、ヒートパイプまたは熱電素子によって壁面10との間で熱交換を行わせることにより、壁面10を冷却してもよい。
【0050】
・第3の実施形態
図3(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図である。また図3(c)はエンジン1の燃焼室を側面からみた図で図3(b)のB−B断面図である。また図3(d)はシリンダヘッド3aを下面からみた図で図3(b)のA−A断面図である。
【0051】
第3の実施形態では、第1の実施形態における壁面10の代わりに、噴霧7のシリンダヘッド3a側(図中上側)、噴霧7の側方を規制して、噴霧7をピストン側燃焼室2aに導く溝11をシリンダヘッド3aに形成している。
【0052】
溝11は4つの噴孔6に対応して4つ形成されている。4つの溝11は、4つの噴孔6から燃料が噴射される各方向に沿ってそれぞれ形成されている。
【0053】
噴霧7は、溝11によって、ピストン2側(図中下側)を除き、シリンダヘッド3a側(図中上側)、側方が規制されつつ、ピストン側燃焼室2aに導かれる。
【0054】
第1の実施形態と比較すると、噴霧7はシリンダヘッド3a側のみならず側方についても規制されているので(図3(c)参照)、噴霧7と酸素との混合が一層抑制され噴霧7が一層冷却される。このため着火遅れ時間が一層大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を一層抑制することができる。
【0055】
更に本第3の実施形態では、第2の実施形態と同様にクーリングスポット8が設けられており、溝11がこのクーリングスポット8により冷却される。このため溝11に接触する噴霧7は更に冷却され、窒素酸化物の発生、すすの発生を更に抑制することができる。
【0056】
また図3(d)に示すように、シリンダヘッド3aに4個の大口径のバルブシート19が設けられている場合には、シリンダヘッド3aにバルブシート19を除いたスペースは僅かしかない。このようにシリンダヘッド3aに僅かなスペースしかない場合であっても、第1の実施形態の円錐形状の壁面10と異なり、その僅かなスペースに溝11を4つ効率よく配置することが可能である。このため4個の大口径のバルブを有したエンジン1に対して容易に本発明を適用することができる。
【0057】
なお噴孔6が4つの場合について説明したが噴孔6がこれ以外の数の場合であっても噴孔6の数に応じて同数の溝11を同様に形成すればよく、バルブが4個以外の数であっても、バルブシート19を除いたスペースに同様に複数の溝11を配置することが可能である。
【0058】
・第4の実施形態
図4(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図であり、第4の実施形態の構成を示している。
【0059】
第4の実施形態では、第1の実施形態と同様に、噴霧7を、シリンダヘッド3a側について規制して、噴霧7をピストン側燃焼室2aに導く円錐形状の壁面10がシリンダヘッド3aに形成されている。
【0060】
また第4の実施形態では、図4(b)に示すように、第2の実施形態と同様に、円錐形状の壁面10を冷却するクーリングスポット8がシリンダヘッド3aに形成されている。
【0061】
更に、ピストン2の頭部中央には、噴霧7が接触しながらピストン側燃焼室2aに導かれる突出部2′bが形成されている。突出部2′bは、その頂点が噴孔6の近傍に位置される程度まで突出されている。
【0062】
噴霧7は、円錐形状の壁面10と突出部2′bとによって、シリンダヘッド3a側(図中上側)、ピストン2側(図中下側)の両方が規制されつつ、ピストン側燃焼室2aに導かれる。
【0063】
第1の実施形態と比較すると、噴霧7はシリンダヘッド3a側のみならずピストン2側についても規制されているので(図4(b)参照)、噴霧7と酸素との混合が一層抑制され噴霧7が一層冷却される。このため着火遅れ時間が一層大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を一層抑制することができる。
【0064】
更に本第4の実施形態では、第2の実施形態と同様に、クーリングスポット8が設けられており、壁面10がこのクーリングスポット8により冷却される。このため壁面10に接触する噴霧7は更に冷却され、窒素酸化物の発生、すすの発生を更に抑制することができる。なおピストン2側にも同様に、エンジンオイルを導く等してクーリングスポットを設け、より一層噴霧7の冷却効果を高め、窒素酸化物、すすの更なる抑制を図るようにしてもよい。
【0065】
図4(c)は第4の実施形態の変形例を示している。
【0066】
図4(c)は図4(b)に対応する図である。図4(c)の変形例では、図4(b)の構成と異なり、シリンダヘッド3aに円錐形状の壁面10は設けられておらず、噴射ノズル5の噴孔6はシリンダヘッド3aの下面3c(シリンダ室上面)より下方に位置されている。
【0067】
ピストン2の頭部中央には、噴霧7が接触しながらピストン側燃焼室2aに導かれる円錐形状の突出部2cが形成されている。突出部2cは、その頂点が噴孔6の近傍に位置される程度まで突出されている。突出部2cは、円錐の稜線が噴孔6とピストン側燃焼室2aとを結ぶ線分と略一致するように円錐形に形成されている。つまり噴射ノズル5の噴射角度と円錐形の頂角が略一致するように突出部2cが円錐形に形成されている。
【0068】
噴霧7は、突出部2cによって、ピストン2側(図中下側)が規制されつつ、ピストン側燃焼室2aに導かれる。
【0069】
このため第1の実施形態と比較すると、噴霧7はシリンダヘッド3a側とピストン2側という違いがあるものの噴霧7の一方の側が規制されつつピストン側燃焼室2aに導かれるので、第1の実施形態と同様に、噴霧7と酸素との混合が抑制され噴霧7が冷却される。このため着火遅れ時間が大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を抑制することができる。なおピストン2側に第2の実施形態と同様にクーリングスポット8を設けて、一層噴霧7の冷却効果を高め、窒素酸化物、すすの更なる抑制を図るようにしてもよい。
【0070】
・第5の実施形態
図5(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図である。また図5(c)はエンジン1の燃焼室を側面からみた図で図5(b)のB−B断面図である。また図5(d)はシリンダヘッド3aを下面からみた図で図5(b)のA−A断面図である。
【0071】
第5の実施形態では、第1の実施形態における壁面10の代わりに、噴霧7の全周囲、つまりシリンダヘッド3a側(図中上側)、噴霧7の側方、ピストン2側(図中下側)を規制して、噴霧7をピストン側燃焼室2aに導く通路12をシリンダヘッド3aに形成している。通路12の断面は楕円形に形成されている。しかし通路12の断面を円形に形成してもよく多角形に形成してもよい。
【0072】
通路12は4つの噴孔6に対応して4つ形成されている。4つの通路12は、4つの噴孔6から燃料が噴射される各方向に沿ってそれぞれ形成されている。
【0073】
噴霧7は、通路12によって、全周囲つまりシリンダヘッド3a側(図中上側)、側方、ピストン2側(図中下側)が規制されつつ、ピストン側燃焼室2aに導かれる。
【0074】
第1の実施形態と比較すると、噴霧7はシリンダヘッド3a側のみならず側方、ピストン2側についても規制されているので(図5(c)参照)、噴霧7と酸素との混合が一層抑制され噴霧7が一層冷却される。このため着火遅れ時間が一層大きくなり、窒素酸化物の発生、すすの発生を一層抑制することができる。また溝11と異なりピストン2側についても規制できたので、第3の実施形態よりも窒素酸化物の発生、すすの発生を抑制することができる。
【0075】
更に本第5の実施形態では、第2の実施形態と同様にクーリングスポット8が設けられており、通路12がこのクーリングスポット8により冷却される。このため通路12に接触する噴霧7は更に冷却され、窒素酸化物の発生、すすの発生を更に抑制することができる。
【0076】
また図5(d)に示すように、シリンダヘッド3aに4個の大口径のバルブシート19が設けられている場合には、シリンダヘッド3aにバルブシート19を除いたスペースは僅かしかない。このようにシリンダヘッド3aに僅かなスペースしかない場合であっても、第1の実施形態の円錐形状の壁面10と異なり、その僅かなスペースに通路12を4つ効率よく配置することが可能である。このため4個の大口径のバルブを有したエンジン1に対して容易に本発明を適用することができる。
【0077】
なお噴孔6が4つの場合について説明したが噴孔6がこれ以外の数の場合であっても噴孔6の数に応じて同数の通路12を同様に形成すればよく、バルブが4個以外の数であっても、バルブシート19を除いたスペースに同様に複数の通路12を配置することが可能である。
【0078】
・第6の実施形態
図6(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図であり、第6の実施形態の構成を示している。
【0079】
第6の実施形態では、円錐形状の壁面10をシリンダヘッド3aに形成する代わりに、噴射ノズル5の下部に、同じく円錐形状の部材13を設けて、第1の実施形態と同等の機能を実現している。
【0080】
本第6の実施形態では第1の実施形態の構成と異なり、シリンダヘッド3aに円錐形状の壁面10は設けられておらず、噴射ノズル5の噴孔6はシリンダヘッド3aの下面3c(シリンダ室上面)より下方に位置されている。
【0081】
部材13は、円錐の稜線をなす部位が鉄等の材料で構成されており、円錐の底面に相当する部位はピストン側燃焼室2aに噴霧7が導かれるよう開口している。部材13の内壁面は、第1の実施形態の円錐形状の壁面10と同様の形状に形成されている。
【0082】
したがって本実施形態によれば第1の実施形態と同様に、噴霧7はそのシリンダヘッド3a側が部材13の内壁面によって規制されつつ、ピストン側燃焼室2aに導かれる。部材13の内壁面によって、噴霧7のシリンダヘッド3a側が規制されるため、噴霧7は酸素不足の状態になり、噴霧7と酸素との混合が抑制される。また噴霧7のシリンダヘッド3a側は、部材13の内壁面に接触しているので、噴霧7が冷却される。
【0083】
このように噴霧7と酸素との混合が抑制され噴霧7が冷却されることで、着火温度に達するまでの時間が遅れ、この着火遅れにより噴霧7がピストン側燃焼室室2a内で十分に拡散する。これによってピストン側燃焼室2a内で燃料と空気の混合が促進される。燃料と空気の混合が促進されるため、局所的な高温場をなくすことができ窒素酸化物の発生が抑制される。
【0084】
また上述したように着火遅れにより噴霧7の分散が十分に促進される。更にピストン側燃焼室2aはピストン頭部に周方向に形成されている。このため、ピストン頭部周方向に沿ってスワール(空気流動)20が生成され、このスワール20によって噴霧7の分散が更に促進される。このように着火遅れとスワール生成により噴霧7の分散が十分に促進されるため、すすの発生が抑制される。
【0085】
なお本第6の実施形態では、シリンダヘッド3aに円錐形状の壁面10が形成されていないため、所望の圧縮比を確保すべくピストン2に新たに突出部2bを設けるに及ばない。このためピストン2は既存のものをそのまま利用できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は第1の実施形態の構成を示す図であり、図1(a)は実施形態のディーゼルエンジン1の燃焼室を上面からみた図を示し、図1(b)はディーゼルエンジン1の燃焼室を側面からみた図である。
【図2】図2は第2の実施形態の構成を示す図であり、図2(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図である。
【図3】図3は第3の実施形態の構成を示す図であり、図3(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図であり、図3(c)はエンジン1の燃焼室を異なる側面からみた図で、図3(d)はシリンダヘッド3aを下面からみた図である。
【図4】図4は第4の実施形態の構成を示す図であり、図4(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図であり、図4(c)は第4の実施形態の変形例を示す図である。
【図5】図5は第5の実施形態の構成を示す図であり、図5(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図であり、図5(c)はエンジン1の燃焼室を異なる側面からみた図で、図5(d)はシリンダヘッド3aを下面からみた図である。
【図6】図6は第6の実施形態の構成を示す図であり、図6(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)に対応する図である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 ピストン
2a ピストン側燃焼室
3 シリンダ
3a シリンダヘッド
5 噴射ノズル
6 噴孔
7 噴霧
10 壁面
11 溝
12 通路
13 部材
Claims (3)
- シリンダヘッド(3a)に、燃料を噴射し噴霧(7)を生成する燃料噴射ノズル(5)を備え、
噴霧(7)を、少なくともシリンダヘッド(3a)側について規制して、噴霧(7)をピストン側燃焼室(2a)に導く壁面(10)または部材(13)を、設けたこと
を特徴とするディーゼルエンジン。 - 噴霧(7)を、前記少なくともシリンダヘッド(3a)側について冷却するクーリングスポット(8)を、前記シリンダヘッド(3a)に設けたこと
を特徴とする請求項1記載のディーゼルエンジン。 - 噴霧(7)をピストン側燃焼室(2a)に導く溝(11)を、前記シリンダヘッド(3a)に形成したこと
を特徴とする請求項1記載のディーゼルエンジン。
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