JP2010112350A - Piston of direct injection type diesel internal combustion engine - Google Patents

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Keiichi Okude
圭一 奥出
Shiro Shiino
始郎 椎野
Takuya Kitasei
琢也 北清
Hiroshi Ino
浩史 猪野
Junichi Yamada
純一 山田
Yusuke Matsumoto
祐介 松本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piston of a direct injection type diesel internal combustion engine for enhancing combustion efficiency in a squish area with a simple structure, while maximally maintaining the volume of a combustion chamber. <P>SOLUTION: This piston 1 is provided for the direct injection type diesel internal combustion engine corresponding to a fuel injection nozzle N for atomizing fuel by force injected from nozzle ports H, and has the combustion chamber 10 and a recess 20. The combustion chamber 10 is arranged in a top part 1a. The recess 20 is independently arranged on the outer periphery of the combustion chamber 10 individually in response to a diffusion range of a fuel spray M injected from a plurality of nozzle ports H of the fuel injection nozzle N. A cross-sectional shape of the recess 20 in the radial direction of the piston 1 is arranged in response to the distribution of the fuel concentration of the fuel spray M different by a peripheral directional position to the center line C of the piston 1. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、直接噴射式ディーゼル内燃機関のスモークやNOxなどの発生を低下させるために頂部に設けられた燃焼室の外周に改良を施されたピストンに関する。   The present invention relates to a piston in which the outer periphery of a combustion chamber provided at the top is improved in order to reduce the generation of smoke and NOx in a direct injection diesel internal combustion engine.

噴射した勢いで燃料を燃焼室に霧化させる構造の燃料噴射ノズルに対応したピストンの場合、噴射された燃料のうち約90%が燃焼室で燃焼し、残りの約10%がスキッシュエリアで燃焼することが分かっている。スキッシュエリアで燃焼した燃料から発生する煤は、トップランドに侵入してピストンやピストンリングの焼き付きの原因となったり、潤滑オイルの劣化の原因になったりする。そのため、スキッシュエリアの燃焼効率を高めて煤の酸化を促進する必要がある。   In the case of a piston corresponding to a fuel injection nozzle structured to atomize fuel into the combustion chamber with the injected momentum, about 90% of the injected fuel burns in the combustion chamber and the remaining about 10% burns in the squish area I know you will. Soot generated from the fuel burned in the squish area penetrates into the top land, causing seizure of the piston and piston ring, and deterioration of the lubricating oil. Therefore, it is necessary to increase the combustion efficiency in the squish area and promote soot oxidation.

ディーゼル内燃機関から排出されるNOx量を低減する方法としてリッチ・リーンバーンがある。これは、点火から初期までの間にリッチ燃焼を行い、その後の中後期にリーン燃焼を行うものである。このようにすることで、NOxの発生量を抑制しつつ、初期のリッチ燃焼で生成された可燃性の中間性生物(CO,HC,シアン等)やスモーク成分(C)を後期のリーン燃焼によって再燃焼させ、結果としてNOxおよびスモークの発生量を低減させている。   Rich lean burn is a method for reducing the amount of NOx discharged from a diesel internal combustion engine. In this method, rich combustion is performed from ignition to the initial stage, and then lean combustion is performed in the middle and later stages. In this way, while suppressing the amount of NOx generated, flammable intermediate organisms (CO, HC, cyan, etc.) and smoke components (C) produced by the early rich combustion can be removed by the later lean combustion. As a result, the amount of NOx and smoke generated is reduced.

リッチ・リーンバーンを行える燃焼室の構造が、特許文献1の従来の技術に開示されている。これによれば、ピストンの頂面に設けられた燃焼室の外周に環状溝を形成する。同じ圧縮比を維持するために環状溝を設けた分だけ燃焼室の容積が小さくなる。上死点近傍において燃焼室ではリッチ燃焼を行い、その後の膨張行程において環状溝内の空気を利用して可燃性中間生成物やスモークを燃焼させるリーン燃焼を行っている。
特開平10−238350号公報
The structure of a combustion chamber capable of performing rich lean burn is disclosed in the prior art of Patent Document 1. According to this, the annular groove is formed on the outer periphery of the combustion chamber provided on the top surface of the piston. In order to maintain the same compression ratio, the volume of the combustion chamber is reduced by the amount provided with the annular groove. In the vicinity of the top dead center, rich combustion is performed in the combustion chamber, and in the subsequent expansion stroke, lean combustion is performed in which combustible intermediate products and smoke are burned using air in the annular groove.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-238350

ところが、特許文献1の従来技術に記載されたピストン構造は、衝突拡散によって燃焼室内に燃料噴霧を作り、吸気ポートから入った空気のスワールによって燃料噴霧と空気とを攪拌、混合する。そのため、吸気ポートから入った空気の一部が燃焼室の周囲に設けた環状溝に導かれてしまうと、スワールによる燃焼室の攪拌力が不足するので、これを補うべく別途装置を必要としている。   However, the piston structure described in the prior art of Patent Document 1 creates a fuel spray in the combustion chamber by collision diffusion, and agitates and mixes the fuel spray and air by a swirl of air entering from the intake port. Therefore, if a part of the air entering from the intake port is led to the annular groove provided around the combustion chamber, the stirring force of the combustion chamber due to swirl is insufficient, and a separate device is required to compensate for this. .

また、特許文献1の従来技術に記載されたピストン構造の場合、燃料を衝突拡散させているため、燃焼室の外周に環状溝を設けても燃料噴霧が到達しにくい。これに対して、噴射した勢いで燃料を霧化させる構造の燃料噴射ノズルに対応したピストン構造の場合、圧縮行程で噴射された燃料噴霧が燃焼室を越えて環状溝に入り込んでしまう可能性がある。入り込んだ燃料噴霧は、燃焼初期において環状溝内の酸素を消費する。その結果、燃焼後期で酸素が不足し、スキッシュエリアの燃焼効率は改善されなくなってしまう。   Further, in the case of the piston structure described in the prior art of Patent Document 1, since the fuel is collided and diffused, even if an annular groove is provided on the outer periphery of the combustion chamber, the fuel spray is difficult to reach. On the other hand, in the case of a piston structure corresponding to a fuel injection nozzle having a structure in which fuel is atomized by the injected momentum, there is a possibility that fuel spray injected in the compression stroke enters the annular groove beyond the combustion chamber. is there. The fuel spray that has entered consumes oxygen in the annular groove at the beginning of combustion. As a result, oxygen is insufficient in the later stage of combustion, and the combustion efficiency in the squish area cannot be improved.

十分な酸素を供給するために環状溝の容積を大きくすることも考えられる。しかし、燃焼室の圧縮比を維持するために燃焼室の容積を小さくしなければならなくなるので、好ましくない。   It is conceivable to increase the volume of the annular groove in order to supply sufficient oxygen. However, it is not preferable because the volume of the combustion chamber must be reduced in order to maintain the compression ratio of the combustion chamber.

そこで、本発明は、燃焼室の容積をできるだけ維持したまま、簡単な構造でスキッシュエリアの燃焼効率を高めた直接噴射式ディーゼル内燃機関のピストンを提供する。   Therefore, the present invention provides a piston for a direct injection type diesel internal combustion engine having a simple structure and improving the combustion efficiency in the squish area while maintaining the volume of the combustion chamber as much as possible.

本発明に係るピストンは、噴孔から噴射した勢いで燃料を霧化する燃料噴射ノズルに対応した直接噴射式ディーゼル内燃機関のピストンであって、燃焼室と窪みとを備える。燃焼室は、頂部に設けられる。窪みは、燃料噴射ノズルの複数の噴孔から噴射された燃料噴霧の拡散範囲に個別に対応させて燃焼室の外周に独立して設けられる。そして、ピストンの半径方向に沿う窪みの断面形状は、ピストンの中心に対する周方向位置によって異なる燃料噴霧の燃料濃度の分布に応じて設ける。   A piston according to the present invention is a piston of a direct injection type diesel internal combustion engine corresponding to a fuel injection nozzle that atomizes fuel with the momentum injected from an injection hole, and includes a combustion chamber and a depression. The combustion chamber is provided at the top. The depressions are independently provided on the outer periphery of the combustion chamber so as to individually correspond to the diffusion range of the fuel spray injected from the plurality of injection holes of the fuel injection nozzle. And the cross-sectional shape of the hollow along the radial direction of the piston is provided according to the distribution of the fuel concentration of the fuel spray that varies depending on the circumferential position with respect to the center of the piston.

この場合、燃料噴霧の燃料濃度の分布が最大となる周方向位置で、窪みの断面形状の面積も最大となるように設ける。また、ピストンの周方向に窪みが設けられる範囲は、周方向に燃料噴霧が拡散される範囲と一致させる。   In this case, the fuel spray is provided so that the area of the cross-sectional shape of the depression is maximized at the circumferential position where the fuel concentration distribution of the fuel spray is maximized. Further, the range in which the depressions are provided in the circumferential direction of the piston is matched with the range in which the fuel spray is diffused in the circumferential direction.

燃焼室にスワールが設定される場合、窪みは、スワールの下流方向へオフセットして設けられる。または、窪みは、燃料噴射ノズルに近い側の側壁を頂面に対して鋭角に設け、燃料噴射ノズルに遠い側の側壁を頂面に対して鈍角に設ける。または、窪みの深さは、周方向位置によって異なる燃料噴霧の燃料濃度の分布に応じた寸法に設ける。または、燃料噴射ノズルを中心とする半径方向の窪みの開口幅は、周方向位置によって異なる燃料噴霧の燃料濃度の分布に応じた寸法に設ける。または、窪みは、頂部の外周から燃焼室の外周縁までの距離の半分よりも内側に設ける。または、窪みは、燃料噴射ノズルを中心とする半径方向の開口幅を、頂部の外周から燃焼室の外周縁までの距離の1/3以下にする。または、窪みは、燃料噴射ノズルを中心とする円弧形状にする。   When a swirl is set in the combustion chamber, the recess is provided by being offset in the downstream direction of the swirl. Alternatively, the recess has a side wall closer to the fuel injection nozzle at an acute angle with respect to the top surface and a side wall far from the fuel injection nozzle at an obtuse angle with respect to the top surface. Or the depth of a hollow is provided in the dimension according to distribution of the fuel concentration of a fuel spray which changes with circumferential positions. Alternatively, the opening width of the recess in the radial direction centering on the fuel injection nozzle is set to a size corresponding to the distribution of the fuel concentration of the fuel spray that varies depending on the circumferential position. Or a hollow is provided inside half of the distance from the outer periphery of a top part to the outer periphery of a combustion chamber. Or a hollow makes the opening width of the radial direction centering on a fuel-injection nozzle into 1/3 or less of the distance from the outer periphery of a top part to the outer periphery of a combustion chamber. Alternatively, the recess has an arc shape centered on the fuel injection nozzle.

本発明のピストンによれば、圧縮行程で窪みに溜めていた空気を膨張行程でスキッシュエリアに供給することができるので、スキッシュエリアの燃焼効率が向上する。その結果、スモークの発生量が少なくなる。また、各噴孔から噴出された燃料噴霧の拡散範囲に個別に対応させて窪みを設けている。窪みが無いピストンの燃焼室の容積に比べて、同じ圧縮比を維持するためには窪みを設けた分だけ燃焼室の容積を縮小させる必要はある。しかし、窪みを設けたことによって著しく燃焼室の圧縮比を低下させるものではない。つまり、燃焼室の容積は、従来のものとほぼ同じ大きさを維持することができるので、このピストンを装備するディーゼル内燃機関の特性に与える影響も小さい。   According to the piston of the present invention, the air accumulated in the depression during the compression stroke can be supplied to the squish area during the expansion stroke, so that the combustion efficiency of the squish area is improved. As a result, the amount of smoke generated is reduced. In addition, depressions are provided individually corresponding to the diffusion ranges of the fuel sprays ejected from the respective nozzle holes. In order to maintain the same compression ratio as compared to the volume of the combustion chamber of the piston without the depression, it is necessary to reduce the volume of the combustion chamber by the amount of the depression. However, providing the depression does not significantly reduce the compression ratio of the combustion chamber. In other words, the volume of the combustion chamber can be maintained substantially the same as that of the conventional one, so that the influence on the characteristics of the diesel internal combustion engine equipped with this piston is small.

そして、ピストンの半径方向に沿う窪みの断面形状を燃料噴霧の燃料濃度の分布に応じて設けている。したがって、シリンダ内における燃料噴霧と空気との混合比が均質化されやすく、燃焼が安定する。   And the cross-sectional shape of the hollow in alignment with the radial direction of a piston is provided according to distribution of the fuel concentration of fuel spray. Therefore, the mixing ratio of fuel spray and air in the cylinder is easily homogenized, and combustion is stabilized.

また、燃料噴霧の燃料濃度の分布に窪みの断面形状を合わせる、または、燃料噴霧の拡散範囲に窪みを設ける範囲を一致させる発明のピストンによれば、さらに燃料噴霧と空気との混合比の均質化が図れるため、燃焼が安定し、燃焼効率が向上する。   Further, according to the piston of the invention in which the cross-sectional shape of the depression is matched to the fuel concentration distribution of the fuel spray, or the range in which the depression is provided in the diffusion range of the fuel spray is matched, the mixing ratio of the fuel spray and air is further uniform. Therefore, combustion is stabilized and combustion efficiency is improved.

窪みの位置をスワールの分だけオフセットさせる発明のピストンによれば、燃料噴射ノズルから噴射されて霧化した燃料がスワールによって下流へと流された位置にちょうど窪みが配置されていることになる。したがって、スキッシュエリアへ拡散されてきた燃料噴霧に対して効率よく窪みに溜められた空気を提供することができるため、燃焼効率を向上させることができる。   According to the piston of the invention in which the position of the depression is offset by the amount of the swirl, the depression is arranged just at the position where the atomized fuel injected from the fuel injection nozzle is caused to flow downstream by the swirl. Therefore, since the air accumulated in the depression can be efficiently provided for the fuel spray diffused to the squish area, the combustion efficiency can be improved.

窪みの内周側の側壁が頂面に対して成す角度を鋭角にした発明のピストンによれば、圧縮行程中に燃料噴射ノズルから噴射された燃料噴霧がスキッシュエリアに拡散された場合でも、窪みの中に燃料噴霧が入りにくい。窪みの内側に空気を確実に保持しておくことができるので、膨張行程でスキッシュエリアに十分な酸素を供給することができる。その結果、スキッシュエリアの燃焼効率が向上しスモークの発生量が減る。   According to the piston of the invention in which the angle formed by the inner peripheral side wall of the recess with respect to the top surface is an acute angle, even when the fuel spray injected from the fuel injection nozzle is diffused into the squish area during the compression stroke, The fuel spray is difficult to enter. Since air can be reliably held inside the recess, sufficient oxygen can be supplied to the squish area in the expansion stroke. As a result, the combustion efficiency in the squish area is improved and the amount of smoke generated is reduced.

窪みの深さを燃料噴霧の燃料濃度の分布に応じた深さにする発明のピストンによれば、燃料の量に応じた量の空気を窪みから供給することができる。したがって、スキッシュエリアの燃焼効率が向上し、スモークの発生量が減る。また、燃料濃度の分布に併せることによって、窪みの容積を必要最小限にとどめることができるので、燃焼室の容積を縮小させる量が少なくてすむ。つまり、このピストンを装備するディーゼル内燃機関の特性に与える影響も少ない。   According to the piston of the invention in which the depth of the recess is set to a depth corresponding to the fuel concentration distribution of the fuel spray, an amount of air corresponding to the amount of fuel can be supplied from the recess. Therefore, the combustion efficiency in the squish area is improved and the amount of smoke generated is reduced. In addition, the volume of the recess can be kept to the minimum necessary by combining with the distribution of the fuel concentration, so that the amount of reducing the volume of the combustion chamber can be reduced. That is, there is little influence on the characteristics of the diesel internal combustion engine equipped with this piston.

さらに燃料噴霧の燃料濃度の分布に応じて窪みの深さが設定されているということは、周方向に窪みの両端が浅くなっていることである。スワールが設定されている場合、スワールによる気流が窪みの中に入り込んで攪拌する。運転条件が悪化して運転上煤が窪みの中に堆積しても、運転条件が回復した際に退役した煤がスワールの気流によって掻き出される。   Furthermore, the fact that the depth of the depression is set according to the fuel concentration distribution of the fuel spray means that both ends of the depression are shallow in the circumferential direction. If the swirl is set, the airflow from the swirl enters the recess and stirs. Even if the operating condition deteriorates and driving soot accumulates in the depression, the retired soot is scraped out by the swirl airflow when the operating condition is recovered.

ピストンの半径方向に沿う窪みの開口幅が、燃料噴霧の燃料濃度の分布に併せて周方向位置で異なっている形状の窪みを設けた発明のピストンによれば、燃料の量に応じた空気量を窪みから提供することができる。その結果、スキッシュエリアの燃焼効率が向上しスモーク発生量が減る。   According to the piston of the invention in which the opening width of the recess along the radial direction of the piston is provided with a recess having a shape that differs in the circumferential position in accordance with the fuel concentration distribution of the fuel spray, the amount of air corresponding to the amount of fuel Can be provided from the recess. As a result, the combustion efficiency in the squish area is improved and the amount of smoke generated is reduced.

ピストンの半径方向に窪みの開口幅の中心を、燃焼室の外周縁から頂部の外周までの距離の半分の位置よりも燃焼室寄りにした発明のピストンによれば、膨張行程でスキッシュエリアに吸い出された燃焼室内の燃焼ガスに早い段階で窪みから空気を供給することができる。したがって、燃焼ガスがスキッシュエリアに拡がりきる前に可燃性の中間生成物(CO,HC,シアン)やスモーク成分(C)を燃焼させることができる。そのため、煤の発生量を抑えることができる。   According to the piston of the invention in which the center of the opening width of the hollow in the radial direction of the piston is closer to the combustion chamber than the half of the distance from the outer peripheral edge of the combustion chamber to the outer periphery of the top, the piston is sucked into the squish area during the expansion stroke. Air can be supplied to the combustion gas in the combustion chamber that has been discharged from the recess at an early stage. Therefore, the combustible intermediate product (CO, HC, cyan) and smoke component (C) can be combusted before the combustion gas spreads to the squish area. Therefore, the generation amount of soot can be suppressed.

ピストンの半径方向に窪みの開口幅を、窪みの底壁の幅よりも小さくした、あるいは、燃焼室の外周縁から頂部の外周までの距離、すなわちスキッシュエリアの幅、の1/3以下にした発明のピストンによれば、窪みの内部に空気を保持しやすい。   The opening width of the dent in the radial direction of the piston is made smaller than the width of the bottom wall of the dent, or less than 1/3 of the distance from the outer periphery of the combustion chamber to the outer periphery of the top, that is, the width of the squish area. According to the piston of the invention, it is easy to hold air inside the recess.

本発明に係る第1の実施形態のピストン1は、図1から図4を参照して説明する。このピストン1は、直接噴射式ディーゼル内燃機関用のピストンであって、噴孔Hから噴射した勢いで燃料を霧化する燃料噴射ノズルNに対応した形状の燃焼室10を有している。図1および図2に示すように、燃料噴射ノズルNは、ピストン1の中心線C上に配置されており、等配に6方向放射状に燃料を噴射する噴孔Hを有している。燃焼室10は燃料噴射ノズルNを中心にピストン1の頂部1aに設けられている。ピストン1が図3に示す上死点に位置する状態で、シリンダヘッド2の下面2aとピストン1の頂面Tとの隙間がほとんど無くなる。   A piston 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The piston 1 is a piston for a direct injection type diesel internal combustion engine, and has a combustion chamber 10 having a shape corresponding to a fuel injection nozzle N that atomizes fuel with the momentum injected from the injection hole H. As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel injection nozzle N is disposed on the center line C of the piston 1 and has injection holes H for injecting fuel radially in six directions. The combustion chamber 10 is provided at the top 1 a of the piston 1 with the fuel injection nozzle N as the center. In the state where the piston 1 is located at the top dead center shown in FIG. 3, there is almost no gap between the lower surface 2 a of the cylinder head 2 and the top surface T of the piston 1.

燃焼室10の周壁11は、燃料噴射ノズルNから噴出された燃料が液柱から噴霧に変化した先に設けられる。また、燃焼室10の底壁12は、中央部が燃料噴射ノズルNに向かって円錐形状に突出している。周壁11とピストン1の頂面Tとによって形成される外周縁13は、鋭角となるリエントラント角が設定されている。つまり、この燃焼室10は、いわゆるリエントラント型燃焼室である。   The peripheral wall 11 of the combustion chamber 10 is provided at a point where the fuel ejected from the fuel injection nozzle N has changed from a liquid column to a spray. Further, the bottom wall 12 of the combustion chamber 10 projects in a conical shape toward the fuel injection nozzle N at the center. The outer peripheral edge 13 formed by the peripheral wall 11 and the top surface T of the piston 1 has an acute reentrant angle. That is, the combustion chamber 10 is a so-called reentrant combustion chamber.

燃焼室10より外周に拡がるスキッシュエリア14には、6つの噴孔Hから各々噴出された燃料噴霧Mの拡散範囲に個別に対応する位置に、窪み20が設けられている。各窪み20は、燃焼室10および隣り合う窪み20と独立しており、図2に示すように、燃料噴射ノズルNを中心とする燃焼室10の外周に沿った円弧形状に設けられている。本実施形態において「独立している」とは、ピストン1の頂面Tよりも凹んでいる部分(燃焼室10と窪み20)が互いにつながっていないことを意味する。   In the squish area 14 that extends from the combustion chamber 10 to the outer periphery, recesses 20 are provided at positions that individually correspond to the diffusion ranges of the fuel sprays M ejected from the six nozzle holes H, respectively. Each recess 20 is independent of the combustion chamber 10 and the adjacent recess 20 and is provided in an arc shape along the outer periphery of the combustion chamber 10 with the fuel injection nozzle N as the center, as shown in FIG. In the present embodiment, “independently” means that the portions (combustion chamber 10 and depression 20) that are recessed from the top surface T of the piston 1 are not connected to each other.

このとき、ピストン1の半径方向に窪み20の中心位置Kは、ピストン1の頂部1aの外周から燃焼室10の外周縁13までの距離の半分の位置Lよりも内側になるように設ける。また、燃料噴射ノズルNを中心とする1半径方向の窪み20の開口幅Wは、頂部1aの外周から燃焼室10の外周縁13までの距離の1/3以下、すなわち、ピストン1の半径方向にスキッシュエリア14の幅の1/3以下である。   At this time, the center position K of the depression 20 in the radial direction of the piston 1 is provided so as to be inside the position L that is half of the distance from the outer periphery of the top 1 a of the piston 1 to the outer peripheral edge 13 of the combustion chamber 10. The opening width W of the recess 20 in one radial direction centering on the fuel injection nozzle N is 1/3 or less of the distance from the outer periphery of the top portion 1a to the outer peripheral edge 13 of the combustion chamber 10, that is, the radial direction of the piston 1. The width of the squish area 14 is 1/3 or less.

以上のように構成されたピストン1に対して、図1に示すように圧縮行程において燃料を噴射すると、燃料は霧化して燃料噴霧Mの状態で周壁11に当ったのち、一部が燃焼室10の外周縁13を越えてスキッシュエリア14へ拡散される。このとき、スキッシュエリア14に拡散された燃料噴霧Mのほとんどは、ピストン1が上死点に近づくにつれて、スキッシュエリア14から燃焼室10側に押し戻される。窪み20の開口幅Wがスキッシュエリア14の幅の1/3以下であるので、空気と置換されて窪み20に侵入する燃料噴霧Mの量は少なく、空気が窪み20に溜まる。   When fuel is injected in the compression stroke as shown in FIG. 1 with respect to the piston 1 configured as described above, the fuel is atomized and hits the peripheral wall 11 in the state of the fuel spray M, and a part thereof is a combustion chamber. 10 is spread to the squish area 14 beyond the outer peripheral edge 13. At this time, most of the fuel spray M diffused in the squish area 14 is pushed back from the squish area 14 toward the combustion chamber 10 as the piston 1 approaches the top dead center. Since the opening width W of the depression 20 is 1/3 or less of the width of the squish area 14, the amount of the fuel spray M that is replaced with air and enters the depression 20 is small, and the air accumulates in the depression 20.

図3に示すように上死点において燃焼が開始されると、燃焼領域Bは、燃焼室10内に拡がり、膨張行程でピストン1が下がるにつれて図4に示すようにスキッシュエリア14へ拡がる。このとき、ピストン1が下がるにつれて燃焼室10内の圧力も下がるため、窪み20内に確保されていた空気がスキッシュエリア14に放出される。その結果、圧縮行程でスキッシュエリア14に入り込んだ燃料噴霧Mおよびスキッシュエリア14へ拡がった燃焼領域Bに、窪み20に入っていた空気中の酸素が供給されるので、スキッシュエリア14での燃焼が促進される。   As shown in FIG. 3, when combustion is started at the top dead center, the combustion region B expands into the combustion chamber 10 and expands to the squish area 14 as shown in FIG. 4 as the piston 1 is lowered in the expansion stroke. At this time, since the pressure in the combustion chamber 10 is lowered as the piston 1 is lowered, the air secured in the depression 20 is released to the squish area 14. As a result, the fuel spray M that has entered the squish area 14 in the compression stroke and the oxygen in the air that has entered the dent 20 are supplied to the combustion region B that has spread to the squish area 14. Promoted.

このように、このピストン1は、燃焼室10の外周のスキッシュエリア14に燃料噴霧Mの拡散範囲に対応させて窪み20を設けている。圧縮行程でスキッシュエリア14に侵入した燃料および膨張行程でスキッシュエリア14に拡がる燃焼領域B中のスモーク成分の燃焼を促進させることができるので、煤の発生量が少なくなるとともに燃焼効率が向上する。   Thus, this piston 1 is provided with the recess 20 in the squish area 14 on the outer periphery of the combustion chamber 10 so as to correspond to the diffusion range of the fuel spray M. The combustion of the fuel that has entered the squish area 14 in the compression stroke and the smoke component in the combustion region B that expands in the squish area 14 in the expansion stroke can be promoted, so that the amount of soot is reduced and the combustion efficiency is improved.

窪み20は、ピストン1の半径方向にスキッシュエリア14の半分よりも内側に開口幅Wの中心が来るように設けられている。したがって、膨張行程でスキッシュエリア14に拡がってくる燃焼領域Bに対して、早い段階で窪み20から空気を供給できる。   The recess 20 is provided so that the center of the opening width W is located inside the half of the squish area 14 in the radial direction of the piston 1. Therefore, air can be supplied from the depression 20 at an early stage to the combustion region B that expands to the squish area 14 in the expansion stroke.

また、このピストン1は、燃焼後期の膨張行程でスキッシュエリア14へ拡がる燃焼領域Bに対して、窪み20に確保していた空気、つまりはその中の酸素を供給し、燃焼領域B中のスモークを燃焼させる。したがって、これまで燃費は良かったがスモーク発生量も多かった運転条件において、このピストン1は、スモーク発生量を減らすことができる。   Further, the piston 1 supplies the air secured in the depression 20, that is, oxygen therein, to the combustion region B that expands to the squish area 14 in the expansion stroke in the later stage of combustion, and smoke in the combustion region B To burn. Therefore, the piston 1 can reduce the amount of smoke generated under the operating conditions where the fuel consumption is good but the amount of smoke generated is large.

さらに、このピストン1は、燃料噴霧Mの拡散範囲に対応させて窪み20を設けている。したがって、図1および図2に示すように燃料噴霧Mが入り込んだ領域に対して効率よく酸素を供給できる。また、燃料噴霧Mの拡散範囲に対応する部分にのみ窪み20を設けているので、燃焼室10の圧縮比を維持するために燃焼室10の容積を減らす量を最小限にとどめることができる。   Further, the piston 1 is provided with a recess 20 corresponding to the diffusion range of the fuel spray M. Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, oxygen can be efficiently supplied to the region where the fuel spray M has entered. Further, since the depression 20 is provided only in the portion corresponding to the diffusion range of the fuel spray M, the amount of reducing the volume of the combustion chamber 10 can be minimized in order to maintain the compression ratio of the combustion chamber 10.

本発明に係る第2の実施形態のピストン1は、図5を参照して説明する。このピストン1の燃焼室10には、図5に示すように反時計回りのスワールSが設定されている。したがって、燃料噴射ノズルNの噴孔Hから噴射された燃料は、霧化されて燃料噴霧MになるとスワールSに流される。そこで、本実施形態におけるピストン1の窪み20は、図5に示すように、噴孔Hに対してスワールSの下流方向へオフセットして設けられている。言い換えれば、スワールSが設定されている分だけ、窪み20に対して上流側に向けて燃料噴射ノズルNの噴孔Hを設ける。   The piston 1 of 2nd Embodiment which concerns on this invention is demonstrated with reference to FIG. A counterclockwise swirl S is set in the combustion chamber 10 of the piston 1 as shown in FIG. Therefore, when the fuel injected from the nozzle hole H of the fuel injection nozzle N is atomized and becomes the fuel spray M, it flows into the swirl S. Therefore, the recess 20 of the piston 1 in the present embodiment is provided to be offset in the downstream direction of the swirl S with respect to the nozzle hole H as shown in FIG. In other words, the nozzle hole H of the fuel injection nozzle N is provided toward the upstream side with respect to the recess 20 by the amount that the swirl S is set.

上記以外のピストン1の構成は、第1の実施形態のピストン1と同じであるので、図面中において同一の符号を付してその説明を省略する。また、ピストン1の頂部1aの断面形状は、第1の実施形態の図1、図2および図3を参照するものとする。   Since the configuration of the piston 1 other than the above is the same as that of the piston 1 of the first embodiment, the same reference numerals are given in the drawings and the description thereof is omitted. Moreover, the cross-sectional shape of the top part 1a of the piston 1 shall refer to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3 of the first embodiment.

本発明に係る第3の実施形態のピストン1は、図6および図7を参照して説明する。このピストン1の窪み20は、図6に示すように、周方向に沿って深さが変化している。つまり、ピストン1の周方向に窪み20の両方の端部21は浅く、中央部分22は深くなっている。燃料噴霧Mの燃料濃度(燃料密度)の分布は、図7に示すように、燃料噴霧Mの中心部で濃く、周辺部で薄い。   A piston 1 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. As shown in FIG. 6, the depth of the recess 20 of the piston 1 changes along the circumferential direction. That is, both end portions 21 of the recess 20 are shallow in the circumferential direction of the piston 1 and the central portion 22 is deep. As shown in FIG. 7, the distribution of the fuel concentration (fuel density) of the fuel spray M is thick at the center of the fuel spray M and thin at the periphery.

そこで、ピストン1の半径方向に沿う窪み20の断面形状は、ピストン1の中心に対する周方向位置によって異なる燃料噴霧Mの燃料濃度の分布に応じて設けている。具体的には、図7に示すように、窪み20の深さは、周方向位置によって異なる燃料噴霧Mの燃料濃度の分布に応じた寸法に設けている。そして、本実施形態では、燃料噴霧Mの燃料濃度が最大となる位置で、窪み20の断面積が最大、この場合は、深さが最大となるように、窪み20を設けている。   Therefore, the cross-sectional shape of the recess 20 along the radial direction of the piston 1 is provided in accordance with the distribution of the fuel concentration of the fuel spray M that varies depending on the circumferential position with respect to the center of the piston 1. Specifically, as shown in FIG. 7, the depth of the recess 20 is set to a dimension according to the distribution of the fuel concentration of the fuel spray M that varies depending on the circumferential position. In the present embodiment, the recess 20 is provided so that the cross-sectional area of the recess 20 is maximum at the position where the fuel concentration of the fuel spray M is maximum, and in this case, the depth is maximum.

以上のように構成されたピストン1は、スキッシュエリア14に入り込んだ燃料噴霧Mの密度分布に適応する分量の酸素を窪み20から供給することができるようになる。その結果、燃焼領域B内における燃焼温度や燃焼速度が均質化し、煤の発生を減少させることができる。   The piston 1 configured as described above can supply oxygen from the recess 20 in an amount suitable for the density distribution of the fuel spray M that has entered the squish area 14. As a result, the combustion temperature and combustion speed in the combustion region B can be homogenized, and soot generation can be reduced.

上記以外のピストン1の構成は、第1の実施形態のピストン1と同じであるので、図面中において同一の符号を付してその説明を省略する。なお、スワールSが設定される場合は、燃料噴霧Mの燃料密度の分布に合うように、例えばスワールSの方向に沿って下流側が浅く上流側が深いというような偏りを含ませ、ピストン1の周方向に非対称な窪み20を設ければよい。   Since the configuration of the piston 1 other than the above is the same as that of the piston 1 of the first embodiment, the same reference numerals are given in the drawings and the description thereof is omitted. When the swirl S is set, for example, a deviation such that the downstream side is shallow and the upstream side is deep along the direction of the swirl S is included so as to match the distribution of the fuel density of the fuel spray M. A recess 20 that is asymmetric in the direction may be provided.

本発明に係る第4の実施形態のピストン1は、図8を参照して説明する。このピストン1の窪み20は、ピストン1の中心線Cおよび燃料噴射ノズルNを中心とする半径方向の開口幅Wが先の実施形態と異なっている。本実施形態のピストン1の窪み20の開口幅Wは、周方向位置によって異なる燃料噴霧Mの燃料濃度の分布に応じた寸法に設けられている。つまり、ピストン1の半径方向に沿う窪み20の断面形状は、ピストン1の中心線Cに対する周方向位置によって異なる燃料噴霧の燃料濃度の分布に応じて設けており、本実施形態では、窪み20の開口幅Wを燃料濃度の分布に対応させている。   A piston 1 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The depression 20 of the piston 1 is different from the previous embodiment in the opening width W in the radial direction centered on the center line C of the piston 1 and the fuel injection nozzle N. The opening width W of the recess 20 of the piston 1 according to the present embodiment is set to a size according to the distribution of the fuel concentration of the fuel spray M that varies depending on the circumferential position. That is, the cross-sectional shape of the depression 20 along the radial direction of the piston 1 is provided according to the distribution of the fuel concentration of the fuel spray that varies depending on the circumferential position with respect to the center line C of the piston 1. The opening width W is made to correspond to the fuel concentration distribution.

図8に示すように、窪み20は、二等辺三角形の底辺を燃料噴射ノズルに向けた開口形状であり、噴孔Hから噴射される燃料の噴射方向である燃料噴霧Mの中心が最も開口幅Wが大きく、中心から離れるにしたがって開口幅Wが小さくなる。   As shown in FIG. 8, the recess 20 has an opening shape in which the base of an isosceles triangle faces the fuel injection nozzle, and the center of the fuel spray M that is the injection direction of the fuel injected from the injection hole H is the widest opening width. W is large, and the opening width W decreases as the distance from the center increases.

上記以外のピストン1の構成は、第1の実施形態のピストン1と同じであるので、図面中において同一の符号を付してその説明を省略する。また、燃焼室10の断面形状や窪み20の配置などについては、第1の実施形態および図1から図4を参照するものとする。スワールSが設定されている場合は、図5に示されているように窪み20の配置をオフセットするとともに、頂点がスワールSの上流側に偏った三角形にすればよい。さらに、燃料噴霧Mの燃料密度の分布に対応させて窪み20の深さを周方向位置によって変化させても良い。   Since the configuration of the piston 1 other than the above is the same as that of the piston 1 of the first embodiment, the same reference numerals are given in the drawings and the description thereof is omitted. In addition, regarding the cross-sectional shape of the combustion chamber 10 and the arrangement of the depressions 20, the first embodiment and FIGS. 1 to 4 are referred to. When the swirl S is set, the arrangement of the recesses 20 may be offset as shown in FIG. 5 and the triangle may be a triangle whose apex is biased to the upstream side of the swirl S. Further, the depth of the recess 20 may be changed according to the circumferential position in accordance with the fuel density distribution of the fuel spray M.

本発明に係る第5の実施形態のピストン1は、図9を参照して説明する。このピストン1の窪み20は、燃料噴射ノズルNを中心とする半径方向の開口幅Wが第4の実施形態と同様に変化している。本実施形態のピストン1の窪み20は、図9に示すように、周方向に長い菱形の開口形状を有している。第4の実施形態の窪み20と同様に、開口幅Wは、燃料噴霧Mの燃料密度の分布に対応しており、燃料噴霧Mの中心が最も大きく、中心から離れるにしたがって小さくなっている。   A piston 1 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As for the hollow 20 of this piston 1, the opening width W of the radial direction centering on the fuel-injection nozzle N is changing similarly to 4th Embodiment. As shown in FIG. 9, the recess 20 of the piston 1 of the present embodiment has a rhombus opening shape that is long in the circumferential direction. Similar to the depression 20 of the fourth embodiment, the opening width W corresponds to the distribution of the fuel density of the fuel spray M, and the center of the fuel spray M is the largest and becomes smaller as the distance from the center increases.

上記以外のピストン1の構成は、第1の実施形態のピストン1と同じであるので、図中に同一の符号を付してその説明を省略する。また、燃焼室10の断面形状や窪み20の配置などについては、第1の実施形態および図1から図4を参照するものとする。また、スワールSが設定されている場合は図5に示されているように窪み20の配置をオフセットするとともに、ピストン1の中心線Cを通る対角線に対してスワールSの下流側に長い菱形の開口形状にする。本実施形態では、燃料噴霧Mの燃料密度の分布に対して開口幅Wのみを変化させているが、第3の実施形態のように窪み20にさらに深さ方向の変化を加えても良い。   Since the configuration of the piston 1 other than the above is the same as that of the piston 1 of the first embodiment, the same reference numerals are given in the drawing and the description thereof is omitted. In addition, regarding the cross-sectional shape of the combustion chamber 10 and the arrangement of the depressions 20, the first embodiment and FIGS. 1 to 4 are referred to. Further, when the swirl S is set, the arrangement of the depressions 20 is offset as shown in FIG. 5, and a long rhombus is formed downstream of the swirl S with respect to the diagonal passing through the center line C of the piston 1. Make an opening shape. In the present embodiment, only the opening width W is changed with respect to the distribution of the fuel density of the fuel spray M, but a change in the depth direction may be further added to the recess 20 as in the third embodiment.

本発明に係る第6の実施形態のピストン1は、図10を参照して説明する。このピストン1の窪み20は、燃料噴射ノズルNを中心とする半径方向の開口幅Wが第4および第5の実施形態と同様に変化しているとともに、燃料噴霧Mの形状に沿う形の開口形状を有している。つまり、図10に示すように、窪み20の開口形状は、三日月形である。燃料噴霧Mに沿った開口形状が設けられているので、第4および第5の実施形態の窪み20に対してさらに適した範囲に酸素を供給できるようになる。   A piston 1 according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The recess 20 of the piston 1 has an opening width W in the radial direction centered on the fuel injection nozzle N as in the fourth and fifth embodiments, and has an opening along the shape of the fuel spray M. It has a shape. That is, as shown in FIG. 10, the opening shape of the dent 20 is a crescent shape. Since the opening shape along the fuel spray M is provided, oxygen can be supplied in a more suitable range with respect to the recess 20 of the fourth and fifth embodiments.

上記以外のピストン1の構成は、第1の実施形態のピストン1と同じであるので、図中に同一の符号を付してその説明を省略する。また、燃焼室10の断面形状や窪み20の配置などについては、第1の実施形態および図1から図4を参照するものとする。また、スワールSが設定されている場合は、図5に示すスワールSによって作られる燃料噴霧Mの形状に沿って下流側に尾が延びる涙形の開口形状を設ける。本実施形態では、燃料噴霧Mの燃料密度の分布に対して開口幅Wのみを変化させているが、第3の実施形態のように窪み20に深さ方向の変化を加えても良い。   Since the configuration of the piston 1 other than the above is the same as that of the piston 1 of the first embodiment, the same reference numerals are given in the drawing and the description thereof is omitted. In addition, regarding the cross-sectional shape of the combustion chamber 10 and the arrangement of the depressions 20, the first embodiment and FIGS. 1 to 4 are referred to. When the swirl S is set, a teardrop-shaped opening shape having a tail extending downstream is provided along the shape of the fuel spray M formed by the swirl S shown in FIG. In the present embodiment, only the opening width W is changed with respect to the fuel density distribution of the fuel spray M, but a change in the depth direction may be added to the recess 20 as in the third embodiment.

本発明に係る第7の実施形態のピストン1は、図11を参照して説明する。このピストン1の窪み20は、図11に示すように燃料噴射ノズルNを中心とする半径方向の開口幅Wが一定であり、また、半径方向に対して直交する方向にまっすぐに延びた長円形の開口形状を有している。形状が簡単であるため加工がしやすい。   A piston 1 according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 11, the recess 20 of the piston 1 has a constant opening width W in the radial direction centered on the fuel injection nozzle N, and is an oval extending straight in a direction perpendicular to the radial direction. The opening shape is as follows. Easy to process due to its simple shape.

上記以外のピストン1の構成は、第1の実施形態のピストン1と同じであるので、図中に同一の符号を付してその説明を省略する。また、燃焼室10の断面形状や窪み20の配置などについては、第1の実施形態および図1から図4を参照するものとする。また、スワールSが設定されている場合は、第2の実施形態と同様に、スワールSの分だけオフセットして窪み20を設ける。さらに、第3の実施形態のように窪み20の深さは、燃料噴霧Mの燃料密度の分布に合わせて周方向位置で変えても良い。   Since the configuration of the piston 1 other than the above is the same as that of the piston 1 of the first embodiment, the same reference numerals are given in the drawing and the description thereof is omitted. In addition, regarding the cross-sectional shape of the combustion chamber 10 and the arrangement of the depressions 20, the first embodiment and FIGS. 1 to 4 are referred to. Further, when the swirl S is set, the recess 20 is provided by being offset by the amount of the swirl S as in the second embodiment. Further, as in the third embodiment, the depth of the recess 20 may be changed in the circumferential position according to the fuel density distribution of the fuel spray M.

本発明に係る第8の実施形態のピストン1は、図12を参照して説明する。図12に示すピストン1の窪み20は、燃料噴射ノズルNに近い内周側の側壁23が頂面Tに対して鋭角に設けられている。また、燃料噴射ノズルNに遠い外周側の側壁24は、頂面Tに対して鈍角に設けられており、内周側の側壁23とほぼ平行に対峙している。窪み20の底壁25は、頂面Tに平行に設けられており、ピストン1の周方向に深さが一定である。   A piston 1 according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the recess 20 of the piston 1 shown in FIG. 12, an inner peripheral side wall 23 near the fuel injection nozzle N is provided at an acute angle with respect to the top surface T. Further, the outer peripheral side wall 24 far from the fuel injection nozzle N is provided at an obtuse angle with respect to the top surface T, and faces the inner peripheral side wall 23 substantially in parallel. The bottom wall 25 of the recess 20 is provided in parallel to the top surface T, and has a constant depth in the circumferential direction of the piston 1.

窪み20の開口形状は、燃焼室10の外周縁13に平行な円弧形状であっても、ピストン1の半径方向に対して直角に延びる長方形であってもよい。窪み20は、燃料噴射ノズルNから噴射されて拡散される燃料噴霧Mに対応してピストン1の頂部1aに配置されている。   The opening shape of the recess 20 may be an arc shape parallel to the outer peripheral edge 13 of the combustion chamber 10 or a rectangle extending perpendicular to the radial direction of the piston 1. The recess 20 is disposed on the top 1a of the piston 1 corresponding to the fuel spray M that is injected and diffused from the fuel injection nozzle N.

上記以外のピストン1の構成は、第1の実施形態のピストン1と同じであるので、図中に同一の符号を付してその説明を省略する。燃焼室10および窪み20の配置などについては、第1の実施形態および図2を参酌する。なお、スワールSが設定されている場合は、第2の実施形態と同様にスワールSの分だけオフセットして窪み20を配置する。第3の実施形態のように、燃料噴霧Mの燃料密度の分布にあわせて周方向位置で窪み20の深さ変化させても良い。また、第4から第6の実施形態のピストン1のように、窪み20の開口幅Wを燃料噴霧Mの燃料密度の分布に合わせて変化させても良い。   Since the configuration of the piston 1 other than the above is the same as that of the piston 1 of the first embodiment, the same reference numerals are given in the drawing and the description thereof is omitted. For the arrangement of the combustion chamber 10 and the recess 20 and the like, the first embodiment and FIG. 2 are referred to. In addition, when the swirl S is set, the depression 20 is arranged with an offset by the amount of the swirl S as in the second embodiment. As in the third embodiment, the depth of the depression 20 may be changed at the circumferential position according to the fuel density distribution of the fuel spray M. Further, as in the piston 1 of the fourth to sixth embodiments, the opening width W of the recess 20 may be changed in accordance with the fuel density distribution of the fuel spray M.

以上のように構成されたピストン1は、圧縮行程の途中、−30°〜0°ATDCの範囲内で燃料が各噴孔Hから噴射される。図12に示すように、スキッシュエリア14とシリンダヘッド2との間に隙間があるため、燃焼室10の外周縁13を越えた燃料噴霧Mの一部は、スキッシュエリア14側に拡散される。このとき、窪み20の内周側の側壁23が頂面Tに対して鋭角に設けられているため、窪み20の中が燃料噴霧Mによって置換されにくい。したがって、窪み20に空気がたくさん蓄えられる。上死点を越えて膨張行程に移行した際に、窪み20に確保していた空気、すなわち空気中の酸素を供給することができる。その結果、燃焼室10で完全燃焼しきらなかった燃料およびスキッシュエリア14に侵入した燃料が燃焼されるため、スモークの排出量が減る。   In the piston 1 configured as described above, fuel is injected from each injection hole H in the range of −30 ° to 0 ° ATDC during the compression stroke. As shown in FIG. 12, since there is a gap between the squish area 14 and the cylinder head 2, a part of the fuel spray M beyond the outer peripheral edge 13 of the combustion chamber 10 is diffused to the squish area 14 side. At this time, since the side wall 23 on the inner peripheral side of the depression 20 is provided at an acute angle with respect to the top surface T, the inside of the depression 20 is not easily replaced by the fuel spray M. Therefore, a lot of air is stored in the recess 20. When shifting to the expansion stroke beyond the top dead center, it is possible to supply the air secured in the depression 20, that is, oxygen in the air. As a result, the fuel that has not been completely combusted in the combustion chamber 10 and the fuel that has entered the squish area 14 are burned, so that the amount of smoke discharged is reduced.

本発明に係る第9の実施形態のピストン1は、図13を参照して説明する。図13に示すピストン1は、窪み20の断面形状が先の実施形態のものと異なる。この窪み20の内周側の側壁23は、頂面Tに対して鋭角に設けられている。窪み20の外周側の側壁24は、下端が内周側の側壁23の下端につながる程度に、頂面Tに対して鈍角に設けられている。したがって、この窪み20は、ピストン1の半径方向に内側が深く、外側に行くにつれて浅く形成されている。上記以外のピストン1の構成は、第8の実施形態と同じである。   A piston 1 according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The piston 1 shown in FIG. 13 is different from that of the previous embodiment in the cross-sectional shape of the recess 20. The side wall 23 on the inner peripheral side of the recess 20 is provided at an acute angle with respect to the top surface T. The side wall 24 on the outer peripheral side of the recess 20 is provided at an obtuse angle with respect to the top surface T such that the lower end is connected to the lower end of the side wall 23 on the inner peripheral side. Therefore, the recess 20 is formed so that the inner side is deep in the radial direction of the piston 1 and becomes shallower toward the outside. The configuration of the piston 1 other than the above is the same as that of the eighth embodiment.

以上のように構成されたピストン1は、第8の実施形態と同様に、圧縮行程で噴射された燃料噴霧Mが窪み20の内部に侵入しにくいため、膨張行程でスキッシュエリア14に供給する空気をたくさん窪み20に溜めておくことができる。   In the piston 1 configured as described above, the fuel spray M injected in the compression stroke is unlikely to enter the inside of the recess 20 as in the eighth embodiment. Therefore, the air supplied to the squish area 14 in the expansion stroke Can be stored in the depression 20.

本発明に係る第1の実施形態のピストンとその周辺を示す断面図。Sectional drawing which shows the piston of 1st Embodiment which concerns on this invention, and its periphery. 図1に示したピストンの頂面を示す平面図。The top view which shows the top surface of the piston shown in FIG. 図1に示したピストンが上死点にあるときのピストン周辺を示す断面図。Sectional drawing which shows the piston periphery when the piston shown in FIG. 1 exists in a top dead center. 図1に示したピストンが膨張行程にあるときのピストン周辺を示す断面図。Sectional drawing which shows the piston periphery when the piston shown in FIG. 1 exists in an expansion stroke. 本発明に係る第2の実施形態のピストンの頂部を示す平面図。The top view which shows the top part of the piston of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第3の実施形態のピストンの窪みを示す斜視図。The perspective view which shows the hollow of the piston of 3rd Embodiment which concerns on this invention. 図6に示したピストンの窪みと燃料密度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the hollow of a piston shown in FIG. 6, and a fuel density. 本発明に係る第4の実施形態のピストンの窪みを示す平面図。The top view which shows the hollow of the piston of 4th Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第5の実施形態のピストンの窪みを示す平面図。The top view which shows the hollow of the piston of 5th Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第6の実施形態のピストンの窪みを示す平面図。The top view which shows the hollow of the piston of 6th Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第7の実施形態のピストンの窪みを示す平面図。The top view which shows the hollow of the piston of 7th Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第8の実施形態のピストンの窪みを示す断面図。Sectional drawing which shows the hollow of the piston of 8th Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第9の実施形態のピストンの窪みを示す断面図。Sectional drawing which shows the hollow of the piston of 9th Embodiment which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…ピストン、1a…頂部、10…燃焼室、11…周壁、12…底壁、13…外周縁、14…スキッシュエリア、20…窪み、23…(内周側の)側壁、24…(外周側の)側壁、C…中心線、H…噴孔、M…燃料噴霧、N…燃料噴射ノズル、S…スワール、T…頂面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piston, 1a ... Top part, 10 ... Combustion chamber, 11 ... Perimeter wall, 12 ... Bottom wall, 13 ... Outer periphery, 14 ... Squish area, 20 ... Depression, 23 ... (Inner periphery side) Side wall, 24 ... (Outer periphery) Side wall, C ... center line, H ... injection hole, M ... fuel spray, N ... fuel injection nozzle, S ... swirl, T ... top surface.

Claims (9)

噴孔から噴射した勢いで燃料を霧化する燃料噴射ノズルに対応した直接噴射式ディーゼル内燃機関のピストンであって、
頂部に凹設された燃焼室と、
前記燃料噴射ノズルの複数の噴孔から噴射された燃料噴霧の拡散範囲に個別に対応させて前記燃焼室の外周に独立して設けられる窪みと
を備え、前記ピストンの半径方向に沿う前記窪みの断面形状は、前記ピストンの中心に対する周方向位置によって異なる前記燃料噴霧の燃料濃度の分布に応じて設けられていることを特徴とするピストン。
A direct-injection type diesel internal combustion engine piston corresponding to a fuel injection nozzle that atomizes fuel by the momentum injected from the injection hole,
A combustion chamber recessed at the top,
A depression provided independently on the outer periphery of the combustion chamber in correspondence with the diffusion range of the fuel spray injected from the plurality of nozzle holes of the fuel injection nozzle, and the depression along the radial direction of the piston. The piston is characterized in that the cross-sectional shape is provided in accordance with the distribution of the fuel concentration of the fuel spray that varies depending on the circumferential position with respect to the center of the piston.
請求項1に記載されたピストンにおいて、
前記燃料噴霧の燃料濃度の分布が最大となる前記周方向位置で、前記窪みの断面形状の面積は最大となることを特徴とする。
The piston according to claim 1,
The area of the cross-sectional shape of the depression is maximized at the circumferential position where the fuel concentration distribution of the fuel spray is maximized.
請求項1または請求項2に記載されたピストンにおいて、
前記ピストンの周方向に前記窪みが設けられる範囲は、前記周方向に前記燃料噴霧が拡散される範囲と一致することを特徴とする。
The piston according to claim 1 or claim 2,
The range in which the depression is provided in the circumferential direction of the piston is the same as the range in which the fuel spray is diffused in the circumferential direction.
請求項1または請求項2に記載されたピストンにおいて、
前記窪みは、前記燃焼室にスワールが設定される場合、スワールの下流方向へオフセットして設けられることを特徴とする。
The piston according to claim 1 or claim 2,
When the swirl is set in the combustion chamber, the recess is provided by being offset in the downstream direction of the swirl.
請求項1または請求項2に記載されたピストンにおいて、
前記窪みは、前記燃料噴射ノズルに近い側の側壁を頂面に対して鋭角に設け、前記燃料噴射ノズルに遠い側の側壁を頂面に対して鈍角に設けることを特徴とする。
The piston according to claim 1 or claim 2,
The recess is characterized in that a side wall close to the fuel injection nozzle is provided at an acute angle with respect to the top surface, and a side wall far from the fuel injection nozzle is provided at an obtuse angle with respect to the top surface.
請求項1または請求項2に記載されたピストンにおいて、
前記窪みは、周方向位置によって異なる前記燃料噴霧の燃料濃度の分布に応じた深さに設けられることを特徴とする。
The piston according to claim 1 or claim 2,
The recess is provided at a depth corresponding to a fuel concentration distribution of the fuel spray, which varies depending on a circumferential position.
請求項1または請求項2に記載されたピストンにおいて、
前記窪みは、前記燃料噴射ノズルを中心とする半径方向の開口幅が、周方向位置によって異なる前記燃料噴霧の燃料濃度の分布に応じた寸法に設けられることを特徴とする。
The piston according to claim 1 or claim 2,
The depression is provided with a size corresponding to a distribution of fuel concentration of the fuel spray, the opening width in the radial direction centering on the fuel injection nozzle being different depending on the circumferential position.
請求項1または請求項2に記載されたピストンにおいて、
前記窪みは、前記頂部の外周から前記燃焼室の外周縁までの距離の半分よりも内側に設けられることを特徴とする。
The piston according to claim 1 or claim 2,
The recess is provided on the inner side of half of the distance from the outer periphery of the top to the outer peripheral edge of the combustion chamber.
請求項1または請求項2に記載されたピストンにおいて、
前記窪みは、前記燃料噴射ノズルを中心とする半径方向の開口幅が、前記頂部の外周から前記燃焼室の外周縁までの距離の1/3以下であることを特徴とする。
The piston according to claim 1 or claim 2,
The depression has a radial opening width centered on the fuel injection nozzle, which is 1/3 or less of a distance from an outer periphery of the top portion to an outer peripheral edge of the combustion chamber.
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