JP2012189041A

JP2012189041A - ディーゼルエンジン

Info

Publication number: JP2012189041A
Application number: JP2011055191A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Fuyugashira; 孝之冬頭; Takafumi Matsumoto; 孝文松本; Hideki Aoki; 秀樹青木; Tsutomu Umehara; 努梅原
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2031-03-14
Also published as: JP5667478B2

Abstract

【課題】低負荷運転時におけるＣＯ及び未燃ＨＣの低減効果と、高負荷運転時における黒煙の低減効果とを向上させる。
【解決手段】キャビティ部２２のリップ部には、ピストン頂面の外周部２４（バルブリセス２６が形成されていない部分２８）に対してシリンダ下側へ窪んで段差を成す段付部３０がシリンダ周方向の全周に渡って形成され、バルブリセス２６の形成された位置での段差が、バルブリセス２６の形成されていない位置での段差より小さい。ピストン頂面の外周部２４（バルブリセス２６が形成されていない部分２８及び各バルブリセス２６の底面２６ａ）と段付部３０の底面３０ａとをシリンダ周方向の全周に渡って繋ぐ段付部３０の内側面３０ｂの内径は、段付部３０の底面３０ａ側からピストン頂面の外周部２４側へ向かうにつれて徐々に増加する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ディーゼルエンジンに関し、特に、シリンダ内に面するピストン頂面の中央部に燃料の噴射されるキャビティが形成されたディーゼルエンジンに関する。

この種のディーゼルエンジンの関連技術が下記特許文献１，２に開示されている。特許文献１のディーゼルエンジンにおいては、ピストン頂面の中央部に凹設したキャビティのリップ部の上面に、段差を有した凹部であり、底面及び段差面を有する空気溜り部を凹設している。逆スキッシュ流により吹き上がった火炎は空気溜り部にある空気によって燃焼を完結することで、スモークの発生を防いでいる。

特許文献２のディーゼルエンジンにおいては、ピストン頂面に燃焼室の大半を成すように窪むキャビティを備え、キャビティの開口の外周部にピストン頂面に対し所要深さだけ窪んで段差を成す抉り部を設けることで、ピストン頂面から一段下がった位置に入口リップ部が形成されるように構成している。ピストン頂面から一段下がった位置にあるリップ先端により噴霧が上下に分割され、低速時には、スキッシュエリアへの燃料分配量を増やし、キャビティ内に燃料が多量に留まることを防いで黒煙を低減している。抉り部をシリンダ外側に向かう燃料はシリンダ上向きの流れを形成し、ピストン下降動作と相まって縦向きの旋回渦をスキッシュエリア内で形成し、スキッシュエリア内での拡散を促進している。

特開２００１−２０７８５３号公報特開２００７−２１１６４４号公報

Philipp Adomeit他,"Potential Soot and CO Reduction for HSDI Diesel Combustion Systems",SAE Paper 2006-01-1417,Society of Automotive Engineers,2006

ディーゼルエンジンにおいては、燃料の着火遅れを減らして燃焼騒音を低減するために、燃料の主噴射（メイン噴射）に先行してパイロット噴射が行われる。圧縮行程時（特に圧縮行程後期）には、スキッシュエリアのガスがピストンの上死点側への移動により押し出されてキャビティに流入することでスキッシュ流が発生するため、パイロット噴霧がこのスキッシュ流に煽られて拡散する。そして、膨張行程時（特に膨張行程前期）には、ピストンの下死点側への移動により、キャビティからスキッシュエリアにガスが流出する逆スキッシュ流が発生するため、パイロット噴霧の着火による火炎がこの逆スキッシュ流に煽られて拡散する。そのため、低負荷運転時にパイロット噴射を行う場合に、スキッシュ流速や逆スキッシュ流速が高くなり過ぎることで、パイロット噴霧・火炎が過拡散すると、ＣＯ（一酸化炭素）が瞬時に酸化されるのに必要な温度まで燃焼温度が達しないことで、燃料中の炭素原子の酸化過程がＣＯで止まり、ＣＯ₂（二酸化炭素）まで酸化されずに排出されることになる。同様に、未燃ＨＣ（炭化水素）についても、酸化に必要な温度まで達せず排出されることになる。また、高負荷運転時に、逆スキッシュ流速が高くなり過ぎると、圧縮上死点後に燃料噴霧が逆スキッシュ流に煽られることで、キャビティからスキッシュエリアへ拡散する燃料噴霧が増加し、スキッシュエリアに燃料噴霧の濃い領域が局所的に形成されて黒煙の増加を招きやすくなる。

特許文献１，２においては、キャビティのリップ部に段付部（特許文献１では空気溜り部、特許文献２では抉り部）を設け、燃料噴霧の燃焼を段付部で促進させることで、黒煙の低減を図っている。ただし、吸気弁や排気弁とピストンとの干渉を防ぐために、ピストン頂面におけるキャビティより外周部にバルブリセス（窪み）を部分的に形成した場合は、段付部とバルブリセスが互いに干渉することになり、段付部の段差は、バルブリセスの形成された位置での段差がバルブリセスの形成されていない位置での段差より小さくなることで、シリンダ周方向に関して変動する。その結果、シリンダ周方向に関してバルブリセスの形成された位置とバルブリセスの形成されていない位置とで、段付部での流れが大きく変動することで、燃料噴霧の燃焼を段付部で促進させる効果も大きく変動する。

本発明に係るディーゼルエンジンは、ピストン頂面におけるキャビティより外周部にバルブリセスが部分的に形成される場合に、低負荷運転時におけるＣＯ及び未燃ＨＣの低減効果と、高負荷運転時における黒煙の低減効果とを向上させることを目的とする。

本発明に係るディーゼルエンジンは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係るディーゼルエンジンは、シリンダ内に面するピストン頂面の中央部に燃料の噴射されるキャビティが形成され、ピストン頂面におけるキャビティより外周部にバルブリセスが部分的に形成され、燃料の主噴射に先行してパイロット噴射を行うディーゼルエンジンであって、キャビティのリップ部には、ピストン頂面の外周部に対して窪んで段差を成す段付部であって、バルブリセスの形成された位置での段差がバルブリセスの形成されていない位置での段差より小さい段付部がシリンダ周方向の全周に渡って形成されており、ピストン頂面の外周部におけるバルブリセスの形成されていない部分及びバルブリセスの底面と、段付部の底面とをシリンダ周方向の全周に渡って繋ぐ段付部の内側面の内径が、段付部の底面側からピストン頂面の外周部側へ向かうにつれて徐々に増加することを要旨とする。

本発明の一態様では、段付部における内側面のシリンダ径方向幅と底面のシリンダ径方向幅との比が２以上であることが好適である。

本発明によれば、ピストン頂面におけるキャビティより外周部にバルブリセスが部分的に形成される場合に、シリンダ周方向に関してバルブリセスの形成された位置とバルブリセスの形成されていない位置とで、スキッシュ流及び逆スキッシュ流が変動するのを抑えることで、低負荷運転時にパイロット噴霧・火炎の過拡散を段付部で抑える効果が変動するのを抑えることができるとともに、高負荷運転時に燃料噴霧の燃焼を段付部で促進させる効果が変動するのを抑えることができる。その結果、低負荷運転時におけるＣＯ及び未燃ＨＣの低減効果と、高負荷運転時における黒煙の低減効果とを向上させることができる。

本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの概略構成を示す図である。キャビティ部のリップ部に形成された段付部の内側面がシリンダ軸線方向に沿った円筒面であるディーゼルエンジンの構成例を示す図である。キャビティ部のリップ部に形成された段付部の内側面がシリンダ軸線方向に沿った円筒面であるディーゼルエンジンの構成例を示す図である。キャビティ部のリップ部に形成された段付部の内側面がシリンダ軸線方向に沿った円筒面であるディーゼルエンジンの構成例を示す図である。本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンのＣＯ低減効果を確認した実験結果を示す図である。本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの未燃ＨＣ低減効果を確認した実験結果を示す図である。本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンのＮＯｘ低減効果を確認した実験結果を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１〜４は、本発明の実施形態に係るディーゼルエンジン（圧縮着火式内燃機関）１０の概略構成を示す図である。図１は全体構成の概略を示し、図２はシリンダ上側から見たピストン１２の頂面の概略構成を示し、図３は図２のＡ−Ａ断面図を示し、図４は図２のＢ−Ｂ断面図を示す。図１では、１気筒分の構成を示しているが、多気筒の場合も同様の構成である。ディーゼルエンジン１０は、例えばピストン−クランク機構を用いて構成可能である。ディーゼルエンジン１０では、吸気行程にて吸気ポート１４からシリンダ１１内に吸気（空気）が吸入され、圧縮行程にてシリンダ１１内に吸入された吸気がピストン１２により圧縮される。ここでは、シリンダ１１内への吸気を図示しないターボチャージャー等の過給器で加圧することもできる。そして、例えばピストン１２が圧縮上死点付近に位置するときに燃料（例えば軽油等の液体燃料）をインジェクタ１３からシリンダ１１内に直接噴射することで、シリンダ１１内の燃料が自着火して燃焼（ディーゼル燃焼）する。燃焼後の排出ガスは、排気行程にて排気ポート１５へ排出される。ディーゼルエンジン１０においては、排気ポート１５と吸気ポート１４とを繋ぐ還流通路１６が設けられており、燃焼後の排出ガスの一部が還流通路１６を通って吸気ポート１４（吸気側）へＥＧＲガスとして供給される排気再循環（ＥＧＲ）が行われる。還流通路１６にはＥＧＲ制御弁１７が設けられており、ＥＧＲ制御弁１７の開度を制御することで、排気ポート１５から吸気ポート１４への排出ガス（ＥＧＲガス）の還流量が制御され、吸気側へ供給され筒内に吸入されるＥＧＲガス量（ＥＧＲ率）が制御される。

図２〜４に示すように、シリンダ１１内に面するピストン１２の頂面の中央部には、キャビティ部２２が形成されている。図２〜４に示す例では、キャビティ部２２の形状がリエントラント型であり、キャビティ部２２の外周部の深さがキャビティ部２２の中央部の深さよりも大きい。インジェクタ１３は、その先端部がキャビティ部２２の中央部に臨む状態でシリンダヘッド９に配置されている。圧縮上死点付近にてインジェクタ１３の先端部に形成された噴孔１３ａからキャビティ部２２の外周部へ向けて燃料が放射状に噴射され、キャビティ部２２が燃焼室として機能する。

ピストン１２の頂面におけるキャビティ部２２より外周部２４には、複数のバルブリセス（窪み）２６が部分的に形成されている。バルブリセス２６の深さは、キャビティ部２２の深さよりも小さい。図２〜４に示す例では、２つの吸気弁及び２つの排気弁に対応して４つのバルブリセス２６がピストン頂面の外周部２４に形成され、シリンダ周方向に関して４つのバルブリセス２６が互いに間隔をおいて配置されている。吸気弁及び排気弁に挟み角がある場合は、各バルブリセス２６の深さは、シリンダ軸線方向及びクランクシャフト軸線方向と直交する方向（図２の左右方向）に関して、内側から外側へ向かうにつれて徐々に大きくなり、各バルブリセス２６の底面２６ａは、ピストン頂面の外周部２４（バルブリセス２６が形成されていない部分２８）に対して、図２の左右方向の内側から外側にかけてシリンダ下側へ傾斜して形成される。

本実施形態では、キャビティ部２２のリップ部には、ピストン頂面の外周部２４（バルブリセス２６が形成されていない部分２８）に対してシリンダ下側へ窪んで段差を成す段付部３０がシリンダ周方向の全周に渡って形成されている。段付部３０の底面３０ａは、シリンダ軸線方向にほぼ垂直な面であり、その内周端部にてキャビティ部２２の内側面２２ａのシリンダ上側端部とシリンダ周方向の全周に渡って繋がれている。段付部３０の内側面（段差面）３０ｂは、シリンダ下側端部にて段付部３０の底面３０ａの外周端部とシリンダ周方向の全周に渡って繋がれ、シリンダ上側端部にてピストン頂面の外周部２４（バルブリセス２６が形成されていない部分２８及び各バルブリセス２６の底面２６ａ）の内周端部とシリンダ周方向の全周に渡って繋がれている。段付部３０の段差は、内側面３０ｂのシリンダ上側端部とシリンダ下側端部との高さ差で表され（図５のＨ参照）、バルブリセス２６の形成された位置での段差（バルブリセス２６の底面２６ａの内周端部と段付部３０の底面３０ａとの高さ差）が、バルブリセス２６の形成されていない位置での段差（バルブリセス２６が形成されていない部分２８と段付部３０の底面３０ａとの高さ差）より小さくなる。

さらに、本実施形態では、ピストン頂面の外周部２４（バルブリセス２６が形成されていない部分２８及び各バルブリセス２６の底面２６ａ）と段付部３０の底面３０ａとをシリンダ周方向の全周に渡って繋ぐ段付部３０の内側面３０ｂは、その内径が段付部３０の底面３０ａ側（シリンダ下側）からピストン頂面の外周部２４側（シリンダ上側）へ向かうにつれて徐々に増加するように、シリンダ軸線方向に対してその下側から上側にかけてシリンダ外周側へ傾斜して形成されたテーパ面である。さらに、段付部３０における内側面３０ｂのシリンダ径方向幅と底面３０ａのシリンダ径方向幅との比が２以上に設定されている。段付部３０の内側面３０ｂのシリンダ径方向幅は、内側面３０ｂのシリンダ上側端部の直径（外周部２４の内周端部の直径、図５のＤ₃参照）と内側面３０ｂのシリンダ下側端部の直径（底面３０ａの外周端部の直径、図５のＤ₂参照）との差を２で割った値(Ｄ₃−Ｄ₂)／２で表される。段付部３０の底面３０ａのシリンダ径方向幅は、底面３０ａの外周端部の直径（内側面３０ｂのシリンダ下側端部の直径）Ｄ₂と底面３０ａの内周端部の直径（キャビティ部２２の直径、図５のＤ₁参照）との差を２で割った値(Ｄ₂−Ｄ₁)／２で表される。つまり、(Ｄ₃−Ｄ₂)／(Ｄ₂−Ｄ₁)が２以上に設定されている。図２〜４は、その一例として、段付部３０における内側面３０ｂのシリンダ径方向幅(Ｄ₃−Ｄ₂)／２と底面３０ａのシリンダ径方向幅(Ｄ₂−Ｄ₁)／２との比(Ｄ₃−Ｄ₂)／(Ｄ₂−Ｄ₁)が２．０である場合を示している。

ディーゼルエンジン１０において、拡散燃焼（ディーゼル燃料）を行う場合には、燃料の着火遅れを減らして燃焼騒音を低減するために、燃料の主噴射（メイン噴射）に先行してパイロット噴射が行われる。ここでのパイロット噴射は、圧縮上死点前（例えば圧縮上死点前３０°以降）に単発もしくは複数回に分けて行われる。圧縮行程時（特に圧縮行程後期）には、ピストン頂面の外周部２４とシリンダヘッド９の下面との間に形成されるスキッシュエリア３２のガスがピストン１２の上死点側への移動により押し出されてキャビティ部２２に流入することでスキッシュ流が発生するため、パイロット噴霧がこのスキッシュ流に煽られて拡散する。そして、膨張行程時（特に膨張行程前期）には、ピストン１２の下死点側への移動により、キャビティ部２２からスキッシュエリア３２にガスが流出する逆スキッシュ流が発生するため、パイロット噴霧の着火による火炎がこの逆スキッシュ流に煽られて拡散する。そのため、低負荷運転時（例えば図示平均有効圧力１００ｋＰａ未満）にパイロット噴射を行う場合に、スキッシュ流速や逆スキッシュ流速が高くなり過ぎることで、パイロット噴霧・火炎が過拡散すると、ＣＯ（一酸化炭素）が瞬時に酸化されるのに必要な温度（１５００Ｋ程度）まで燃焼温度が達しないことで、燃料中の炭素原子の酸化過程がＣＯで止まり、ＣＯ₂（二酸化炭素）まで酸化されずに排出されることになる。同様に、未燃ＨＣ（炭化水素）についても、酸化に必要な温度まで達せず排出されることになる。また、高負荷運転時に、逆スキッシュ流速が高くなり過ぎると、圧縮上死点後に燃料噴霧が逆スキッシュ流に煽られることで、キャビティ部２２からスキッシュエリア３２へ拡散する燃料噴霧が増加し、スキッシュエリア３２に燃料噴霧の濃い領域が局所的に形成されて黒煙の増加を招きやすくなる。

これに対して本実施形態では、キャビティ部２２のリップ部に段付部３０を設けることで、圧縮上死点前ではスキッシュ流速を段付部３０で低減してパイロット噴霧の過拡散を抑えることができ、圧縮上死点後では逆スキッシュ流速を段付部３０で低減してパイロット噴霧の着火による火炎の過拡散を抑えることができる。したがって、低負荷運転時に、燃焼温度をＣＯ及び未燃ＨＣの酸化に必要な温度以上に上昇させることができ、ＣＯ及び未燃ＨＣを低減することができる。その結果、ＣＯ排出量を増やすことなくＥＧＲ量を増やすことで、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減することができる。また、高負荷運転時には、圧縮上死点後では逆スキッシュ流速を段付部３０で低減してキャビティ部２２からスキッシュエリア３２への燃料噴霧の拡散を段付部３０で抑えることができ、スキッシュエリア３２に燃料噴霧の濃い領域が局所的に形成されるのを抑えることができる。したがって、高負荷運転時に、燃料噴霧の燃焼を段付部３０で促進させることができ、黒煙を低減することができる。

ただし、ピストン頂面の外周部２４にバルブリセス２６が部分的に形成されている場合は、段付部３０とバルブリセス２６が互いに干渉することになり、段付部３０の段差Ｈは、バルブリセス２６の形成された位置での段差がバルブリセス２６の形成されていない位置での段差より小さくなることで、シリンダ周方向に関して変動する。図６〜８に示すように、段付部３０の内側面３０ｂがシリンダ軸線方向に沿った円筒面である場合には、バルブリセス２６の形成されていない位置での逆スキッシュ流は、図７の矢印Ａに示すように、段付部３０の内側面３０ｂでシリンダ上向きに曲げられるのに対して、バルブリセス２６の形成された位置での逆スキッシュ流は、図８の矢印Ｂに示すように、内側面３０ｂの高さが不足するために、シリンダ上向きへあまり曲げられずにシリンダ外向きへ流れる。したがって、図６〜８に示す場合は、シリンダ周方向に関してバルブリセス２６の形成された位置とバルブリセス２６の形成されていない位置とで、逆スキッシュ流の方向及び速度が大きく変動することで、高負荷運転時に燃料噴霧の燃焼を段付部３０で促進させる効果も大きく変動する。その結果、高負荷運転時に黒煙を低減する効果が低下する。同様に、スキッシュ流についても、シリンダ周方向に関してバルブリセス２６の形成された位置とバルブリセス２６の形成されていない位置とで、気流方向及び速度が大きく変動することで、低負荷運転時にパイロット噴霧の過拡散を段付部３０で抑える効果も大きく変動する。その結果、低負荷運転時にＣＯ及び未燃ＨＣを低減する効果も低下する。

これに対して本実施形態では、段付部３０の内側面３０ｂを、段付部３０の底面３０ａ側からピストン頂面の外周部２４側にかけてシリンダ外周側へ傾斜させたスロープ形状にすることで、バルブリセス２６の底面２６ａのシリンダ内周よりの部分を削り取った形状としている。これによって、バルブリセス２６の形成されていない位置での逆スキッシュ流は、図３の矢印Ａに示すように、段付部３０の内側面３０ｂに沿って僅かにシリンダ上向きに傾いたほぼシリンダ外向きへの流れとなる。そして、バルブリセス２６の形成された位置での逆スキッシュ流も、図４の矢印Ｂに示すように、段付部３０の内側面３０ｂに沿って僅かにシリンダ上向きに傾いたほぼシリンダ外向きへの流れとなり、段付部３０の内側面３０ｂとバルブリセス２６の底面２６ａとを結ぶ位置が図６〜８に示す場合と比較してシリンダ外周側に位置するため、バルブリセス２６による気流方向の変化は小さくなる。したがって、シリンダ周方向に関してバルブリセス２６の形成された位置とバルブリセス２６の形成されていない位置とで、逆スキッシュ流の方向及び速度が変動するのを抑えることができ、高負荷運転時に燃料噴霧の燃焼を段付部３０で促進させる効果が変動するのも抑えることができる。その結果、高負荷運転時に黒煙を低減する効果を向上させることができる。同様に、スキッシュ流についても、シリンダ周方向に関してバルブリセス２６の形成された位置とバルブリセス２６の形成されていない位置とで、気流方向及び速度が変動するのを抑えることができ、低負荷運転時にパイロット噴霧の過拡散を段付部３０で抑える効果が変動するのも抑えることができる。その結果、低負荷運転時にＣＯ及び未燃ＨＣを低減する効果を向上させることができる。

なお、シリンダ周方向に関してバルブリセス２６の形成された位置とバルブリセス２６の形成されていない位置とで、逆スキッシュ流とスキッシュ流の方向及び速度が変動するのを抑える効果をより向上させるためには、段付部３０における内側面３０ｂのシリンダ径方向幅(Ｄ₃−Ｄ₂)／２を底面３０ａのシリンダ径方向幅(Ｄ₂−Ｄ₁)／２に比べて広くしてスロープの傾斜を緩やかにすることが好ましく、より具体的には、段付部３０における内側面３０ｂのシリンダ径方向幅(Ｄ₃−Ｄ₂)／２と底面３０ａのシリンダ径方向幅(Ｄ₂−Ｄ₁)／２との比(Ｄ₃−Ｄ₂)／(Ｄ₂−Ｄ₁)を２．０以上にすることが好ましい。これによって、低負荷運転時に、パイロット噴霧の過拡散を段付部３０で抑える効果がシリンダ周方向に関して変動するのをさらに抑えることで、ＣＯ及び未燃ＨＣを低減する効果をさらに向上させることができ、高負荷運転時に、燃料噴霧の燃焼を段付部３０で促進させる効果が変動するのをさらに抑えることで、黒煙を低減する効果をさらに向上させることができる。また、高負荷運転時に、燃料噴霧の燃焼を段付部３０で促進させるためには、シリンダ上下方向にまとまった空間が必要であり、段付部３０の高さＨが低すぎると、上下の壁への熱伝達の影響により温度が下がり燃焼が緩慢になりやすい。より具体的には、バルブリセス２６の形成されていない位置での段付部３０の高さＨが２ｍｍ以上であることが好ましい。

本実施形態に係るディーゼルエンジン１０において、ＣＯ低減効果を確認した実験結果を図９に示し、未燃ＨＣ低減効果を確認した実験結果を図１０に示し、ＮＯｘ低減効果を確認した実験結果を図１１に示す。実験の際には、シリンダボア径を８６ｍｍ、ストロークを８６ｍｍ、圧縮比を１５．８、機関回転数を１６６０ｒｐｍ、図示平均有効圧力を６５ｋＰａ、燃料噴射量を７ｍｍ³／ｓｔとしている。図９〜１１において、「従来型燃焼室」は、キャビティ部２２のリップ部に段付部３０が形成されていない仕様を表し、「段付リップ」は、キャビティ部２２のリップ部に段付部３０が形成されており、燃料噴射圧力が４８ＭＰａである仕様を表し、「段付＋低噴射圧」は、キャビティ部２２のリップ部に段付部３０が形成されており、燃料噴射圧力が３５ＭＰａである仕様を表す。「段付リップ」及び「段付＋低噴射圧」の仕様では、バルブリセス２６の形成されていない位置での段付部３０の高さＨを２．５ｍｍ、段付部３０における内側面３０ｂのシリンダ径方向幅(Ｄ₃−Ｄ₂)／２と底面３０ａのシリンダ径方向幅(Ｄ₂−Ｄ₁)／２との比(Ｄ₃−Ｄ₂)／(Ｄ₂−Ｄ₁)を２．０としている。図９，１０に示すＣＯ低減効果の確認実験及び未燃ＨＣ低減効果の確認実験の際には、各仕様でＮＯｘ排出量が等しくなるようにＥＧＲ率を設定し、図１１に示すＮＯｘ低減効果の確認実験の際には、各仕様でＣＯ排出量が等しくなるようにＥＧＲ率を設定している。キャビティ部２２のリップ部に段付部３０を設けることで、図９，１０に示すように等ＮＯｘ条件でＣＯ及び未燃ＨＣを低減でき、図１１に示すように等ＣＯ条件でＮＯｘを低減できていることがわかる。さらに、燃料噴射圧力を下げることで、図９，１０に示すように等ＮＯｘ条件でＣＯ及び未燃ＨＣをさらに低減でき、図１１に示すように等ＣＯ条件でＮＯｘをさらに低減できていることがわかる。なお、パイロット噴霧の貫徹力を弱めることでパイロット噴霧の過拡散をさらに抑えるためには、燃料噴射圧力を４０ＭＰａ未満まで下げることが好ましい。その際には、噴孔１３ａの直径を０．１１ｍｍ未満とすることが好ましい。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１０ディーゼルエンジン、１１シリンダ、１２ピストン、１３インジェクタ、１３ａ噴孔、１４吸気ポート、１５排気ポート、１６還流通路、１７ＥＧＲ制御弁、２２キャビティ部、２２ａ，３０ｂ内側面、２６バルブリセス、２６ａ，３０ａ底面、３０段付部、３２スキッシュエリア。

Claims

シリンダ内に面するピストン頂面の中央部に燃料の噴射されるキャビティが形成され、ピストン頂面におけるキャビティより外周部にバルブリセスが部分的に形成され、燃料の主噴射に先行してパイロット噴射を行うディーゼルエンジンであって、
キャビティのリップ部には、ピストン頂面の外周部に対して窪んで段差を成す段付部であって、バルブリセスの形成された位置での段差がバルブリセスの形成されていない位置での段差より小さい段付部がシリンダ周方向の全周に渡って形成されており、
ピストン頂面の外周部におけるバルブリセスの形成されていない部分及びバルブリセスの底面と、段付部の底面とをシリンダ周方向の全周に渡って繋ぐ段付部の内側面の内径が、段付部の底面側からピストン頂面の外周部側へ向かうにつれて徐々に増加する、ディーゼルエンジン。
請求項１に記載のディーゼルエンジンであって、
段付部における内側面のシリンダ径方向幅と底面のシリンダ径方向幅との比が２以上である、ディーゼルエンジン。