JP2016125422A - Combustion chamber structure of direct injection type engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ピストン頂面に凹状の燃焼室が形成された直噴式エンジンの燃焼室構造に関するものである。 The present invention relates to a combustion chamber structure of a direct injection engine in which a concave combustion chamber is formed on a piston top surface.
図4、図5(a)に示すように、直噴式ディーゼルエンジンのピストン20の頂面21には、燃焼室(窪み)22が形成されており、インジェクタ5からの噴霧(主に軽油)が燃焼しながら燃焼室22の形状にそって拡散するようになっている。
As shown in FIGS. 4 and 5A, a combustion chamber (recess) 22 is formed on the
ところで、図5(a)に示すように、燃焼室22には、断面円弧状に形成される壁面部分23と断面直線状に形成される底面部分24とが接続して形成されるものがある。かかる燃焼室22では、噴霧が壁面部分23から底面部分24に沿って流れるとき、燃焼室22の内面の曲率が急激に変わるため、噴霧の流れが淀むという問題があった。かかる問題を解決する手段としては、例えば、特許文献1のように壁面部分23と底面部分24との間に断面緩和曲線状の部分25(図5(b)参照)を形成することが知られていた。
Incidentally, as shown in FIG. 5A, some
しかしながら、図5(b)に示すように、壁面部分23と底面部分24との間に断面緩和曲線状の部分25を形成した場合、噴霧はいつまでも断面直線状の底面部分24に沿って流れるため、シリンダ中央部の空気が十分有効に使えておらず、スモークの低減量に改善の余地があるという課題があった。
However, as shown in FIG. 5B, when a
本発明の目的は、シリンダ中央部の空気を十分有効に使うことができ、スモークを更に低減できる直噴式エンジンの燃焼室構造を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a combustion chamber structure for a direct injection engine that can sufficiently effectively use air at the center of a cylinder and can further reduce smoke.
上述の目的を達成するため、本発明は、ピストンの頂部中央に凹設され、前記ピストンの上方に配置されたインジェクタから噴射された燃料の噴霧と空気の混合気を形成して燃焼させる燃焼室を備え、前記燃焼室の断面壁形状は、その燃焼室の上部にピストン中央に向けて凸となる上部案内壁部と、前記上部案内壁部と連続し燃焼室の側壁下部と底壁外周部を区画する円弧状曲線で形成された下部案内壁部と、前記燃焼室の中央に形成され上方に盛り上がる中央底壁部と、前記下部案内壁部と前記中央底壁部との間に形成され前記下部案内壁部と滑らかに接続する緩和曲線で形成された中間底壁部とを備え、前記中央底壁部は、前記中間底壁部からの噴流を上方に剥離させる円弧状曲線で形成されたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a combustion chamber that is recessed in the center of the top of a piston and burns by forming a mixture of fuel spray and air injected from an injector disposed above the piston. The cross-sectional wall shape of the combustion chamber includes an upper guide wall portion that protrudes toward the center of the piston at the upper portion of the combustion chamber, a lower portion of the side wall of the combustion chamber, and an outer peripheral portion of the bottom wall that is continuous with the upper guide wall portion. Formed between the lower guide wall portion and the central bottom wall portion formed in the center of the combustion chamber and rising upward. An intermediate bottom wall portion formed by a relaxation curve that smoothly connects with the lower guide wall portion, and the central bottom wall portion is formed by an arcuate curve that peels upward the jet flow from the intermediate bottom wall portion. It is a thing.
本発明の直噴式エンジンの燃焼室構造によれば、シリンダ中央部の空気を十分有効に使うことができ、スモークを更に低減できる。 According to the combustion chamber structure of the direct injection engine of the present invention, the air at the center of the cylinder can be used sufficiently effectively, and smoke can be further reduced.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図2及び図3(a)に示すように、ピストン1は、直噴式エンジン2のシリンダ3内に上下に往復動自在に設けられている。直噴式エンジン2は、ディーゼルエンジンからなる。また、ピストン1は、シリンダ3に全周に亘って内接するよう略円柱状に形成されており、頂部中央には凹状の燃焼室4が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3A, the
燃焼室4は、ピストン1の上方に配置されたインジェクタ5から斜め下方に噴射される燃料の噴霧と空気の混合気を形成して燃焼させるためのものであり、平面視でインジェクタ5を中心とする円形に形成されている。
The
図1に示すように、燃焼室4の断面壁形状は、燃焼室4の上部にピストン中央に向けて凸となる上部案内壁部6と、上部案内壁部6と連続し燃焼室4の側壁下部と底壁外周部を区画する円弧状曲線で形成された下部案内壁部7と、燃焼室4の中央に形成され上方に盛り上がる中央底壁部8と、下部案内壁部7と中央底壁部8との間に形成され下部案内壁部7及び中央底壁部8と滑らかに接続する緩和曲線で形成された中間底壁部9とを備える。
As shown in FIG. 1, the cross-sectional wall shape of the
上部案内壁部6は、インジェクタ5からの噴流を下方の下部案内壁部7に案内するものであり、燃焼室4の内周側に凸状に張り出すように形成されている。また、上部案内壁部6は、ピストン頂面、下部案内壁部7間を円弧曲線でつなぐ断面形状で形成されている。
The upper
下部案内壁部7は、上部案内壁部6からの噴流を燃焼室4の中央に案内するものであり、凹状に窪んで形成されている。
The lower guide wall portion 7 guides the jet flow from the upper
中央底壁部8は、中間底壁部9からの噴流を上方に剥離すべく円弧状曲線で形成されている。中央底壁部8は、噴流を上方に剥離させることで膨張行程中の下降するピストン中央からシリンダ3の中央に噴流を案内するようになっている。また、中央底壁部8の半径R1は、下部案内壁部7の半径R2よりも大きく形成されている。
The center
中間底壁部9は、下部案内壁部7と滑らかに接続される緩和曲線状に形成されており、下部案内壁部7からの噴流を淀みなく中央底壁部8側に案内するようになっている。中間底壁部9は、下部案内壁部7と接続される外周側端部の半径が下部案内壁部7の半径R2と同じに形成されると共に、外周側端部から内周側端部に向かうにつれて曲率半径が連続的に大きくなるように形成されており、最終的に曲率半径∞即ち直線となり、中央底壁部8と接する。よって接点で曲率半径が急変することになり、噴霧が中央底壁部8から離れ、シリンダ中央部に向かっていく。具体的には、中間底壁部9は、クロソイド曲線で形成されている。
The intermediate bottom wall portion 9 is formed in a relaxed curve shape that is smoothly connected to the lower guide wall portion 7, and guides the jet flow from the lower guide wall portion 7 toward the center
次に本実施の形態の作用を述べる。 Next, the operation of this embodiment will be described.
図3(a)に示すように、圧縮行程中の上死点近傍でインジェクタ5から燃料が噴射されると、噴射された燃料とその周囲の空気とが噴流10となって燃焼室4の上部案内壁部6に向かう。このとき、噴流10は周囲の空気を巻き込みながら流れると共に、噴流10内の燃料の霧と周囲の空気とが徐々に着火する。この後、噴流10は徐々に着火する状態を維持したまま上部案内壁部6、下部案内壁部7及び中間底壁部9に沿って流れる。具体的には、噴流10は、上部案内壁部6で下方に案内されたのち、円弧状の下部案内壁部7に沿って流れて燃焼室4の中央に向きを変えられ、中間底壁部9に沿って流れて中央底壁部8に向かって流れる。中間底壁部9は緩和曲線で形成されているため、下部案内壁部7と中間底壁部9との境や中間底壁部9と中央底壁部8との境で噴流10が淀むことはなくスムーズに流れる。
As shown in FIG. 3 (a), when fuel is injected from the
図3(b)に示すように、中央底壁部8が円弧状曲線で形成され、ピストン1は上死点を過ぎると下降することから、中央底壁部8に至った噴流10は、中央底壁部8で上方に剥離され、ピストン上方に位置するシリンダ中央の空間に向かって流れ、シリンダ中央の空気と速やかに混合され、シリンダ中央の空気を有効に使って燃焼する。
As shown in FIG. 3B, the central
このように、中間底壁部9を緩和曲線で形成し、中央底壁部8をわざと曲率を急激に変える円弧状曲線で形成するものとしたため、噴流10を確実に上方に剥離させることができ、シリンダ3の中央部の空気を有効に使うことができ、スモークを更に低減させることができる。
Thus, since the intermediate bottom wall portion 9 is formed with a relaxation curve and the central
1 ピストン
2 直噴式エンジン
4 燃焼室
6 上部案内壁部
7 下部案内壁部
8 中央底壁部
9 中間底壁部
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