JP2015229938A - 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents

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宗昌 橋本
Munemasa Hashimoto
宗昌 橋本
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Abstract

【課題】軽油用のディーゼルエンジンの燃料に燃料ガスを用いた場合でも、熱発生量の低下及び排ガス中のＣＯの増加を抑制することができる直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室を提供する。
【解決手段】直噴式ディーゼルエンジン１におけるピストン４の頂面５に凹設され、ピストン４の上方に設置されたインジェクタ７から燃料が噴射されるキャビティ６からなる燃焼室であって、燃料にＤＭＥを用いるとともに、キャビティ６の開口径Ｘを、燃料に軽油を用いた場合におけるキャビティ１２の開口径Ｙよりも、キャビティ６の内容積を変化させることなく小さくする。
【選択図】図１

Description

本発明は直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室に関し、更に詳しくは、軽油用のディーゼルエンジンの燃料に燃料ガスを用いた場合でも、熱発生量の低下及び排ガス中のＣＯの増加を抑制することができる直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室に関する。
ディーゼルエンジンの排ガスによる大気汚染の対策として、従来からの燃料である軽油の代わりに、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）などの液化ガスを使用することが検討されている（例えば、特許文献１を参照）。ＤＭＥは、軽油よりも粘性が低いため、燃料の噴射圧が軽油に比べて約１／２〜１／４に低下する。そのため、軽油の使用を前提としたディーゼルエンジンに対してＤＭＥを燃料として用いると、噴霧の到達距離が短くなるため、噴霧衝突による空気と燃料との混合が十分に行われず、燃焼期間が長くなって、熱発生量の低下と排ガス中のＣＯの増加とを招くという問題があった。
特開２０１０−２５５６８６号公報
本発明の目的は、軽油用のディーゼルエンジンの燃料に燃料ガスを用いた場合でも、熱発生量の低下及び排ガス中のＣＯの増加を抑制することができる直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室を提供することにある。
上記の目的を達成する本発明の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室は、ピストンの頂面に凹設され、前記ピストンの上方に設置されたインジェクタから燃料が噴射されるキャビティからなる直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室であって、前記燃料に液化ガスを用いるとともに、前記キャビティの開口径を、前記燃料に軽油を用いた場合におけるキャビティの開口径よりも、該キャビティの内容積を変化させることなく小さくしたことを特徴とするものである。
上記の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室においては、キャビティの開口径の、燃料に軽油を用いた場合におけるキャビティの開口径に対する比を９０％とするのがよい。
また、液化ガスとしては、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）を用いることが望ましい。
本発明の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室によれば、燃料に液化ガスを用いるとともに、キャビティの開口径を、燃料に軽油を用いた場合のキャビティの開口径よりも、キャビティの内容積を変化させることなく小さくしたことにより、ピストン頂面で強い水平方向の空気の流れが発生し、かつキャビティ内に強い渦流が発生するので、液化ガスと圧縮空気との混合が促進されて燃焼期間が短縮されるため、熱発生量の低下及び排ガス中のＣＯの増加を抑制することができる。
本発明の実施形態からなる直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室の構成図である。 燃焼室の形状の変化を示すピストン上部の半断面図である。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなる直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室を示す。
この直噴式ディーゼルエンジン１の燃焼室２は、シリンダボア３内を往復動するピストン４の頂面５の中央部に凹設されたキャビティ６から構成されている。このキャビティ６としては、リエントラント型が好ましく用いられる。
燃料は、図示しないコモンレール内で蓄圧され、インジェクタ７を通じて適切なタイミングでキャビティ６内の圧縮空気中に噴射されて燃焼・膨張することでピストン４を押し下げる。燃焼後のガスは、排気弁８の開放時に排気管９を通じてシリンダボア３から排出される。その一方で、吸入空気は、吸気弁１０の開放時に吸気管１１を通じてシリンダボア３内へ導入される。なお、この直噴式ディーゼルエンジン１は、燃料に軽油を用いることを前提として設計されている。
そして、この直噴式ディーゼルエンジン１では、燃料にＤＭＥを用いるとともに、図２に示すように、キャビティ６の開口径Ｘを、燃料に軽油を用いた場合におけるキャビティ１２の開口径Ｙよりも、キャビティ６、１２の内容積を変化させることなく小さくしている。なお、キャビティ１２の開口径Ｙは、燃料に軽油を用いた場合におけるスワール比、インジェクタ７の仕様や噴射圧などにより最適に選定される。
このようにキャビティ６の開口径Ｘを開口径Ｙよりも小さくしたことにより、ピストン４の頂面５で強い水平方向の空気の流れが発生し、かつキャビティ６内に強い渦流が発生するので、ＤＭＥと圧縮空気との混合が促進されて燃焼期間が短縮される。そのため、燃料にＤＭＥを用いた場合でも、熱発生量の低下及び排ガス中のＣＯの増加を抑制することができるのである。
なお、キャビティ６の開口径Ｘの、キャビティ１２の開口径Ｙに対する比（Ｘ／Ｙ）は、９０％とするのがよい。
１ 直噴式ディーゼルエンジン
２ 燃焼室
３ シリンダボア
４ ピストン
５ 頂面
６ キャビティ
７ インジェクタ
８ 排気弁
９ 排気管
１０ 吸気弁
１１ 吸気管
１２ キャビティ（軽油用）

Claims (3)

  1. ピストンの頂面に凹設され、前記ピストンの上方に設置されたインジェクタから燃料が噴射されるキャビティからなる直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室であって、
    前記燃料に液化ガスを用いるとともに、前記キャビティの開口径を、前記燃料に軽油を用いた場合におけるキャビティの開口径よりも、該キャビティの内容積を変化させることなく小さくしたことを特徴とする直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室。
  2. 前記キャビティの開口径の、前記燃料に軽油を用いた場合におけるキャビティの開口径に対する比が９０％である請求項１に記載の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室。
  3. 前記液化ガスがＤＭＥである請求項１又は２に記載の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0299718A (ja) * 1988-10-07 1990-04-11 Mitsubishi Motors Corp 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室構造
JPH0742559A (ja) * 1993-07-30 1995-02-10 Isuzu Motors Ltd 直噴式ディーゼルエンジン
JP2013096271A (ja) * 2011-10-31 2013-05-20 Isuzu Motors Ltd 液化ガスを燃料とする内燃機関

Patent Citations (3)

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