JP2017025929A - Combustion chamber structure of diesel engine - Google Patents

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一将 上原
Kazumasa Uehara
一将 上原
尚秀 辻
Naohide Tsuji
尚秀 辻
雅彦 江見
Masahiko Emi
雅彦 江見
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress degradation of unburned HC by pilot injection in idling, while suppressing degradation of soot in a medium-high load region.SOLUTION: A piston 4 has a reentrant type cavity 6, and a fuel injection nozzle of multi-injection holes is disposed on a center line of the cavity. In the cavity 6, a lip portion 42 of a smallest diameter is disposed at a lower part with respect to a piston crown surface 43, and a pocket portion 44 is formed at an upper part with respect to the lip portion 42. The pocket portion 44 is located on a height position where pilot injection injected before a top dead point is directed in idling of an engine, and a position of a wall surface 45 is determined so that a spray tip does not strongly collide therewith. A fuel of the pilot injection temporarily stays in the pocket portion 44, and then flows into the cavity 6 by squish flow thereafter.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、ピストン冠面にリエントラント型キャビティを備えるとともに、このキャビティの中心線上に多噴孔の燃料噴射ノズルが配置されてなる直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室構造に関する。   The present invention relates to a combustion chamber structure of a direct injection type diesel engine provided with a reentrant type cavity on a piston crown surface and a fuel injection nozzle having multiple injection holes arranged on the center line of the cavity.

直噴式ディーゼルエンジンにおいては、上死点後の所定の噴射時期に噴射されるメイン噴射に先行して、いわゆるパイロット噴射として上死点前に少量の燃料を噴射する技術が知られており、近年では、低負荷域における騒音(いわゆるディーゼルノック音)の低減や燃焼安定性改善のために、パイロット噴射をさらに多段化する試みもなされている。   In a direct injection type diesel engine, a technique for injecting a small amount of fuel before top dead center as a so-called pilot injection is known prior to main injection injected at a predetermined injection timing after top dead center. Attempts have been made to further increase the number of pilot injections in order to reduce noise in a low load range (so-called diesel knock noise) and to improve combustion stability.

このようにアイドル時などの低負荷域でパイロット噴射を多段に噴射しようとすると、最初の噴射は、上死点前の筒内圧力が比較的低い段階で行われる。そして個々の噴射量が微小量であることから、燃料噴射ノズルのニードルがフルリフトしない状態で噴射されるため、ペネトレーション(貫徹力ないし噴霧到達距離)が大きくなる。従って、一般的なリエントラント型キャビティでは、パイロット噴射の初期の噴霧がキャビティ内壁面に衝突し、キャビティ外へ飛散したりキャビティ内壁面に付着したりすることから、未燃HCの悪化が問題となる。   Thus, when pilot injection is attempted in multiple stages in a low load range such as when idling, the first injection is performed at a stage where the in-cylinder pressure before top dead center is relatively low. And since each injection quantity is very small, since the needle of the fuel injection nozzle is injected without being fully lifted, the penetration (penetration force or spray reach distance) increases. Therefore, in a general reentrant type cavity, the initial spray of the pilot injection collides with the inner wall surface of the cavity and is scattered outside the cavity or attached to the inner wall surface of the cavity. .

一方、上記のようなパイロット噴射のペネトレーションを考慮してキャビティの入口径を大きく設定した大口径型キャビティ燃焼室とすると、キャビティが必然的に偏平化することから、上死点以降のキャビティ内のスワール速度やスキッシュ速度が低下し、中高負荷域において、キャビティ内での混合不足によってススの悪化が生じやすい。   On the other hand, if the large-diameter cavity combustion chamber is set with a large inlet diameter in consideration of the pilot injection penetration as described above, the cavity inevitably flattens, and therefore the cavity in the cavity after the top dead center The swirl speed and squish speed are reduced, and soot is easily deteriorated due to insufficient mixing in the cavity in the middle and high load range.

なお、特許文献1は、キャビティの開口縁に「抉り部」を設け、ピストン頂面から一段下がった位置に入口リップ部を形成した構成を開示しているが、この特許文献1は、リップ部よりも上方の「抉り部」に積極的に噴霧を衝突させて上方へ向かわせるようにした技術であり、上述した上死点前のパイロット噴射による未燃HCの悪化を改善できるものではない。   In addition, Patent Document 1 discloses a configuration in which an “edge portion” is provided at the opening edge of the cavity, and an inlet lip portion is formed at a position one step down from the top surface of the piston. In this technique, the spray is positively collided with the “turned portion” above and directed upward, and the above-described deterioration of unburned HC due to pilot injection before top dead center cannot be improved.

特許第4906055号公報Japanese Patent No. 4906005

この発明に係るディーゼルエンジンの燃焼室構造は、
リエントラント型キャビティを冠面に有するピストンと、上記キャビティの中心線上に配置された多噴孔の燃料噴射ノズルと、を備えてなるディーゼルエンジンにおいて、
上記リエントラント型キャビティの入口部において最小径となるリップ部が開口縁よりも下方に位置し、
上記リップ部よりも上方かつ外周側に形成されるポケット部は、アイドル時に上死点前に噴射される最先の噴霧が指向する高さ位置にあり、
アイドル時に、上記の最先の噴霧の先端が上記ポケット部内に入りかつ該ポケット部の壁面には衝突しないように、ポケット部の壁面の位置が設定されており、
上記ポケット部内に一時的に滞留した燃料が、ピストン上昇に伴いキャビティ内へ向かうスキッシュ流によってキャビティ内に移動して燃焼するように構成されている。
The combustion chamber structure of the diesel engine according to this invention is
In a diesel engine comprising: a piston having a reentrant cavity on a crown surface; and a multi-injection fuel injection nozzle arranged on the center line of the cavity,
The lip portion having the smallest diameter at the inlet portion of the reentrant type cavity is located below the opening edge,
The pocket part formed above the lip part and on the outer peripheral side is at a height position where the earliest spray directed before top dead center at the time of idling is directed,
When idling, the position of the wall surface of the pocket portion is set so that the tip of the earliest spray enters the pocket portion and does not collide with the wall surface of the pocket portion,
The fuel temporarily staying in the pocket portion is configured to move into the cavity and burn by a squish flow toward the cavity as the piston rises.

このような構成によれば、アイドル時にパイロット噴射として上死点前に噴射された燃料は、ポケット部の壁面に強く衝突することなく、ポケット部内に留まる。このポケット部内の燃料は、その後のピストンの上昇に伴い、ピストン冠面からキャビティ内へ向かうスキッシュ流によってキャビティ内に移送される。そして、所定の噴射時期にキャビティ内に噴射されるメイン噴射により開始されるメイン燃焼によって、再燃焼する。従って、パイロット噴射に起因した未燃HCが抑制される。   According to such a configuration, the fuel injected before the top dead center as a pilot injection during idling stays in the pocket portion without strongly colliding with the wall surface of the pocket portion. The fuel in the pocket portion is transferred into the cavity by a squish flow from the piston crown surface into the cavity as the piston rises thereafter. And it recombusts by the main combustion started by the main injection injected in a cavity at predetermined injection timing. Therefore, unburned HC caused by pilot injection is suppressed.

また、ポケット部の下方にリップ部が存在し、単純に大口径化した偏平なリエントラント型キャビティに比較してキャビティ内のスワールやスキッシュによるガス流動を高いレベルに維持できるので、中高負荷域でのススの悪化が抑制される。   In addition, there is a lip part below the pocket part, and the gas flow due to swirl and squish inside the cavity can be maintained at a high level compared to a flat reentrant cavity with a large diameter. Deterioration of soot is suppressed.

好ましい一つの態様では、キャビティの開口縁における入口径がシリンダのボア径に対し58パーセント以上であり、ポケット部の容積は、ピストン上死点位置での全燃焼室容積に対し、3パーセント以上でかつ13パーセント以下である。   In one preferred embodiment, the inlet diameter at the opening edge of the cavity is 58% or more with respect to the bore diameter of the cylinder, and the volume of the pocket portion is 3% or more with respect to the total combustion chamber volume at the piston top dead center position. And 13% or less.

さらに望ましくは、ピストン冠面から上記リップ部までのピストン軸方向の距離が、ピストン冠面からキャビティ底部までの高さに対し、10パーセント以上でかつ37パーセント以下である、   More desirably, the distance in the piston axial direction from the piston crown surface to the lip portion is not less than 10 percent and not more than 37 percent with respect to the height from the piston crown surface to the cavity bottom portion.

一実施例の燃焼室構造を備えたディーゼルエンジンの構成説明図。The structure explanatory view of the diesel engine provided with the combustion chamber structure of one example. この実施例の燃焼室構造を示すシリンダおよびピストンの半断面図。The cylinder and piston half-sectional view which shows the combustion chamber structure of this Example. ポケット部の壁面の形状の説明図。Explanatory drawing of the shape of the wall surface of a pocket part. ポケット部の各部の寸法の説明図。Explanatory drawing of the dimension of each part of a pocket part. ピストン上昇中のスキッシュ流の説明図。Explanatory drawing of the squish flow during piston ascent. 口径比(de/B)とHC排出量との関係を示した特性図。The characteristic view which showed the relationship between aperture ratio (de / B) and HC discharge | emission amount. 容積割合(vs/VC)とスス排出量との関係を示した特性図。The characteristic view which showed the relationship between a volume ratio (vs / VC) and soot discharge. 高さの比(h2/h1)とスス排出量との関係を示した特性図。The characteristic view which showed the relationship between height ratio (h2 / h1) and soot discharge. 2つの噴孔群を備えた変形例を示す半断面図。The half sectional view showing the modification provided with two nozzle holes. 2つの噴孔群を備えた第2の変形例を示す半断面図。The half sectional view showing the 2nd modification provided with two nozzle holes. 2つの噴孔群を備えた第3の変形例を示す半断面図。The half sectional view showing the 3rd modification provided with two nozzle holes group.

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、この発明に係る直噴式ディーゼルエンジン1をその吸排気系とともに示した構成説明図であって、シリンダブロック2に形成されたシリンダ3に、ピストン4が摺動可能に嵌合しており、かつシリンダブロック2の上面に固定されたシリンダヘッド5がシリンダ3の上端開口を覆っている。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a direct injection diesel engine 1 according to the present invention together with its intake and exhaust system. A piston 3 is slidably fitted into a cylinder 3 formed in a cylinder block 2. The cylinder head 5 fixed to the upper surface of the cylinder block 2 covers the upper end opening of the cylinder 3.

上記ピストン4の頂面には、リエントラント型のキャビティ6が凹設されている。このキャビティ6は、ピストン4の中心軸線を中心とした回転体形状をなす。つまり、ピストン4の平面視において真円形をなし、かつピストン4の中心に形成されている。また上記シリンダヘッド5側には、上記キャビティ6の中心に対応するシリンダ3中心位置に、多噴孔の燃料噴射ノズル7が配置されている。この実施例では、上記燃料噴射ノズル7はシリンダ3の中心軸線に沿って、つまり垂直に配置されている。   A reentrant cavity 6 is recessed in the top surface of the piston 4. The cavity 6 has a rotating body shape around the central axis of the piston 4. That is, the piston 4 is formed into a perfect circle in a plan view and is formed at the center of the piston 4. On the cylinder head 5 side, a fuel injection nozzle 7 having multiple injection holes is disposed at the center position of the cylinder 3 corresponding to the center of the cavity 6. In this embodiment, the fuel injection nozzle 7 is arranged along the central axis of the cylinder 3, that is, vertically.

上記シリンダヘッド5には、一対の吸気弁8および一対の排気弁9が配置されており、それぞれ吸気ポート10および排気ポート11の先端開口部を開閉している。これらの吸気弁8および排気弁9は、各々のバルブステムがシリンダ3の中心軸線と平行となった垂直姿勢に配置されている。またシリンダヘッド5には、燃料噴射ノズル7に隣接してグロープラグ12が配設されている。   The cylinder head 5 is provided with a pair of intake valves 8 and a pair of exhaust valves 9, which open and close the front end openings of the intake port 10 and the exhaust port 11, respectively. The intake valve 8 and the exhaust valve 9 are arranged in a vertical posture in which each valve stem is parallel to the central axis of the cylinder 3. The cylinder head 5 is provided with a glow plug 12 adjacent to the fuel injection nozzle 7.

各気筒の燃料噴射ノズル7は、模式的に示すコモンレール13にそれぞれ接続されており、図示せぬエンジンコントロールユニットからの駆動信号により燃料噴射ノズル7のニードル(図示せず)がリフトすると、高圧燃料ポンプ14によりコモンレール13内に供給された高圧の燃料が噴射される構成となっている。コモンレール13内の燃料圧力は、調圧弁15を介して、エンジンコントロールユニットにより運転条件に応じた所定の圧力に調圧される。   The fuel injection nozzle 7 of each cylinder is connected to a common rail 13 schematically shown. When a needle (not shown) of the fuel injection nozzle 7 is lifted by a drive signal from an engine control unit (not shown), the high pressure fuel The high-pressure fuel supplied into the common rail 13 by the pump 14 is injected. The fuel pressure in the common rail 13 is regulated to a predetermined pressure according to the operating conditions by the engine control unit via the pressure regulating valve 15.

この実施例のディーゼルエンジン1は、ターボ過給機18を備えており、該ターボ過給機18のタービン19が排気通路21の通路中に配置され、コンプレッサ20が吸気通路22の通路中に配置されている。排気通路21のタービン19よりも下流側には、プリ触媒コンバータ23およびメイン触媒コンバータ24が直列に配置されている。吸気通路22のコンプレッサ20よりも上流側には、エアフロメータ25およびエアクリーナ26が設けられており、コンプレッサ20よりも下流側となるコレクタ部28との間にはインタークーラ27が配設されている。さらに、排気還流装置として、排気通路21のタービン19よりも上流側の位置と吸気コレクタ部28とを連通する排気還流通路29と、排気還流率を機関運転条件に応じた所定の排気還流率に制御するために設けられた排気還流制御弁30と、を備えている。   The diesel engine 1 of this embodiment includes a turbocharger 18, a turbine 19 of the turbocharger 18 is disposed in the passage of the exhaust passage 21, and the compressor 20 is disposed in the passage of the intake passage 22. Has been. A pre-catalytic converter 23 and a main catalytic converter 24 are arranged in series downstream of the turbine 19 in the exhaust passage 21. An air flow meter 25 and an air cleaner 26 are provided on the upstream side of the compressor 20 in the intake passage 22, and an intercooler 27 is disposed between the collector portion 28 on the downstream side of the compressor 20. . Further, as an exhaust gas recirculation device, an exhaust gas recirculation passage 29 that communicates the position of the exhaust passage 21 upstream of the turbine 19 and the intake collector portion 28, and the exhaust gas recirculation rate to a predetermined exhaust gas recirculation rate according to engine operating conditions. And an exhaust gas recirculation control valve 30 provided for control.

図2は、上記キャビティ6のより具体的な断面形状を示している。このキャビティ6は、リエントラント型として、底面中央に山型に膨出した中央突起部41を有するとともに、中間付近の高さ位置における最大径に比べて入口部分の径が相対的に小さなものとなっている。特に、この入口部において最も小径となるリップ部42は、円環状に残存するピストン冠面43からピストン軸方向に下がった位置にあり、リップ部42よりも上方に、ピストン4の外周側に拡大ないし後退した空間からなるポケット部44が形成されている。つまり、ピストン冠面43におけるポケット部44の開口縁44aの径は、リップ部42の径よりも大径であり、この開口縁44から下方のリップ部42へ至る外周側の壁面45によってポケット部44が形成されている。詳しくは、図4に示すように、リップ部42先端をピストン4中心軸線と平行に延長してなる仮想の円筒面46と上記壁面45との間に画成される空間がポケット部44となる。   FIG. 2 shows a more specific cross-sectional shape of the cavity 6. As a reentrant type, the cavity 6 has a central protrusion 41 bulging in the shape of a mountain at the center of the bottom surface, and the diameter of the inlet portion is relatively smaller than the maximum diameter at the height position near the middle. ing. In particular, the lip portion 42 having the smallest diameter at the inlet portion is located at a position that is lowered in the piston axial direction from the piston crown surface 43 that remains in an annular shape, and expands to the outer peripheral side of the piston 4 above the lip portion 42. Or the pocket part 44 which consists of the retreated space is formed. That is, the diameter of the opening edge 44 a of the pocket portion 44 in the piston crown surface 43 is larger than the diameter of the lip portion 42, and the pocket portion is formed by the outer peripheral wall 45 extending from the opening edge 44 to the lower lip portion 42. 44 is formed. Specifically, as shown in FIG. 4, a space defined between a virtual cylindrical surface 46 formed by extending the tip of the lip portion 42 in parallel with the central axis of the piston 4 and the wall surface 45 becomes a pocket portion 44. .

このポケット部44は、機関アイドル時にパイロット噴射として上死点前に噴射される噴霧とりわけ最先の噴霧が指向する高さ位置にある。図中の仮想線Fは、この最先の噴霧の噴霧中心軸線を示している。そして、このように上死点前に噴射されるパイロット噴射の噴霧は、前述したようにペネトレーションが比較的大きくなるが、アイドル時の対応するクランク角における筒内圧や燃料噴射ノズル7のニードルリフト量などから定まるペネトレーションに対して、最先の噴霧の先端が上記ポケット部44内に入りかつ外周の壁面45には衝突しないように、ポケット部44の壁面45の位置が設定されている。   The pocket portion 44 is at a height position at which the spray, particularly the earliest spray, directed before top dead center as pilot injection when the engine is idling is directed. A virtual line F in the figure indicates the spray center axis of the earliest spray. As described above, the pilot spray sprayed before the top dead center has a relatively large penetration as described above, but the cylinder pressure at the corresponding crank angle at the time of idling or the needle lift amount of the fuel injection nozzle 7 The position of the wall surface 45 of the pocket portion 44 is set so that the tip of the earliest spray enters the pocket portion 44 and does not collide with the outer peripheral wall surface 45 with respect to the penetration determined from the above.

上記壁面45は、リップ部42の上面から外周側へ延びる傾斜面45aと、開口縁44aからピストン4の下方へ延びる傾斜面45bと、を、中間の遷移部45cでもって滑らかに連続させた形状をなしている。特に、図3に示すように、ポケット部44へ向かう噴霧中心軸線Fを中心として対称に拡がった円弧ないし楕円Cに沿った湾曲形状をなしている。   The wall surface 45 has a shape in which an inclined surface 45a extending from the upper surface of the lip portion 42 to the outer peripheral side and an inclined surface 45b extending from the opening edge 44a to the lower side of the piston 4 are smoothly continued by an intermediate transition portion 45c. I am doing. In particular, as shown in FIG. 3, it has a curved shape along an arc or ellipse C that extends symmetrically about the spray center axis F toward the pocket 44.

上記のポケット部44を備えたディーゼルエンジン1にあっては、機関アイドル時にパイロット噴射として上死点前に噴射された噴霧の燃料が、基本的に、ポケット部44の壁面45に強く衝突・拡散することなく、ポケット部44内に一時的に滞留する。その後、ピストン4が上死点へ向かって上昇すると、ピストン冠面43とシリンダヘッド5の下面との間の隙間に存在していた空気がスキッシュ流S(図5参照)となってキャビティ6内へと流動する。ポケット部44内に滞留していたパイロット噴射による燃料は、このスキッシュ流Sによってキャビティ6内へ移動する。その後、キャビティ6内で、パイロット噴射の後の所定の噴射時期に噴射されたメイン噴射による燃焼が開始し、パイロット噴射による燃料は、このメイン燃焼によって再燃焼する。   In the diesel engine 1 provided with the pocket portion 44 described above, the fuel sprayed before the top dead center as a pilot injection during engine idling basically basically collides and diffuses strongly against the wall surface 45 of the pocket portion 44. Without temporarily staying in the pocket 44. Thereafter, when the piston 4 rises toward the top dead center, the air existing in the gap between the piston crown surface 43 and the lower surface of the cylinder head 5 becomes a squish flow S (see FIG. 5) and enters the cavity 6. To flow. The fuel from the pilot injection staying in the pocket 44 moves into the cavity 6 by the squish flow S. Thereafter, combustion by the main injection injected at a predetermined injection timing after the pilot injection is started in the cavity 6, and the fuel by the pilot injection is recombusted by this main combustion.

このように、上記実施例では、ペネトレーションの大きなパイロット噴射による燃料が過度に拡散したりキャビティ6の壁面に付着したりすることがなく、パイロット噴射に起因したアイドル時の未燃HCの増加を抑制できる。また、ポケット部44は、キャビティ6の開口縁部分のみを大口径化した形に形成され、その容積が必要最小限のものとなるので、キャビティ6自体の形状とりわけリップ部42よりも下方の部分を過度に偏平化する必要がなく、キャビティ6内部でのスワールやスキッシュ流によるガス流動を高いレベルに維持することができる。従って、中高負荷域でのススの悪化を伴うことがない。   Thus, in the above-described embodiment, fuel due to pilot injection with large penetration does not diffuse excessively or adhere to the wall surface of the cavity 6 and suppresses an increase in unburned HC during idling due to pilot injection. it can. In addition, the pocket portion 44 is formed in a shape in which only the opening edge portion of the cavity 6 is enlarged in diameter, and the volume thereof is the minimum necessary. Therefore, the shape of the cavity 6 itself, particularly the portion below the lip portion 42 is provided. Is not required to be excessively flattened, and the gas flow by the swirl or squish flow inside the cavity 6 can be maintained at a high level. Accordingly, there is no deterioration of soot in the middle and high load range.

特に上記実施例では、ポケット部44の壁面45が噴霧中心軸線Fを中心とした円弧ないし楕円に沿った湾曲形状に窪んで形成されているので、噴霧先端との衝突を効果的に回避しつつポケット部44の容積を小さくすることができる。しかも仮に噴霧が衝突しても、外周側へ拡散することがない。   In particular, in the above embodiment, the wall surface 45 of the pocket portion 44 is formed in a curved shape along an arc or ellipse centered on the spray center axis F, so that collision with the spray tip is effectively avoided. The volume of the pocket portion 44 can be reduced. Moreover, even if the spray collides, it does not diffuse to the outer peripheral side.

図4に示すように、上記ポケット部44の開口縁44aの直径つまり入口径deのシリンダ3のボア径Bに対する比(de/B)は、58パーセント以上であることが好ましく、ポケット部44の容積vsがピストン上死点位置での全燃焼室容積VCの中で占める割合(vs/VC)は、3パーセント以上でかつ13パーセント以下であることが望ましい。なお、全燃焼室容積VCは、ピストン4とシリンダヘッド5下面との間の隙間容積にキャビティ6の容積を加えた空間全体の容積である。   As shown in FIG. 4, the ratio (de / B) of the diameter of the opening edge 44 a of the pocket portion 44, that is, the inlet diameter de to the bore diameter B of the cylinder 3 is preferably 58% or more. The ratio (vs / VC) of the volume vs. the total combustion chamber volume VC at the piston top dead center position is preferably 3% or more and 13% or less. The total combustion chamber volume VC is the volume of the entire space obtained by adding the volume of the cavity 6 to the gap volume between the piston 4 and the lower surface of the cylinder head 5.

図6は、前者の口径比(de/B)とアイドル時のHC排出量との関係を種々のエンジンについて実測した結果をまとめたものであり、口径比(de/B)が58パーセント以上であると、HC排出量が十分に低下する結果が得られた。これは、口径比(de/B)が58パーセント以上であれば、パイロット噴射の噴霧がポケット部44の壁面45に強く衝突しないことを意味する。   FIG. 6 summarizes the results of actual measurement of the relationship between the former caliber ratio (de / B) and HC emissions during idling for various engines, and the caliber ratio (de / B) is 58% or more. In some cases, the result was that the HC emissions were sufficiently reduced. This means that if the aperture ratio (de / B) is 58% or more, the spray of pilot injection does not collide strongly with the wall surface 45 of the pocket portion 44.

また図7は、後者の容積割合(vs/VC)と中高負荷域でのスス排出量との関係を同様に種々のエンジンについて実測した結果をまとめたものである。図示するように、ポケット部44の容積が13パーセントよりも大きいと、一定の圧縮比の制約の下では、必然的にキャビティ6が浅くなるため、結果として、ススの悪化を招来する。3パーセントよりも小さい場合には、実質的にポケット部44を具備しない浅いキャビティの形状に近付くため、やはりススの悪化が生じる。   FIG. 7 summarizes the results of actual measurement of various engines on the relationship between the latter volume ratio (vs / VC) and the soot discharge amount in the middle and high load range. As shown in the figure, when the volume of the pocket portion 44 is larger than 13%, the cavity 6 is inevitably shallow under a certain compression ratio constraint. As a result, soot is deteriorated. When the ratio is smaller than 3 percent, the shape of the shallow cavity that does not substantially include the pocket portion 44 is approached, and soot deterioration still occurs.

従って、口径比(de/B)が58パーセント以上で、かつ容積割合(vs/VC)が3パーセントから13パーセントの範囲内にあることが望ましい。   Therefore, it is desirable that the aperture ratio (de / B) is 58% or more and the volume ratio (vs / VC) is in the range of 3% to 13%.

さらに、ポケット部44を規定するリップ部42の高さ位置(ピストン軸方向の位置)としては、図4に示すように、ピストン冠面43からリップ部42までのピストン軸方向の距離h2が、ピストン冠面43からキャビティ6底部までの高さh1に対し、10パーセント以上でかつ37パーセント以下であることが望ましい。   Further, as the height position (position in the piston axial direction) of the lip portion 42 defining the pocket portion 44, as shown in FIG. 4, the distance h2 in the piston axial direction from the piston crown surface 43 to the lip portion 42 is The height h1 from the piston crown 43 to the bottom of the cavity 6 is preferably 10% or more and 37% or less.

図8は、上記の高さの比(h2/h1)と中高負荷域でのスス排出量との関係を同様に種々のエンジンについて実測した結果をまとめたものである。図示するように、高さの比(h2/h1)が10パーセントから37パーセントの範囲内にないと、ススの悪化が見られた。   FIG. 8 is a summary of the results of actual measurement of various engines on the relationship between the height ratio (h2 / h1) and the soot emission amount in the medium and high load range. As shown in the figure, when the height ratio (h2 / h1) was not within the range of 10% to 37%, soot deterioration was observed.

図9〜図11は、それぞれ本発明の変形例を示している。すなわち、上記実施例では、燃料噴射ノズル7の複数の噴孔からの噴霧が同一の高さ位置(シリンダ軸方向の位置)を指向しているが、図9〜図11の各実施例は、燃料噴射ノズル7が、噴霧中心軸線F1が相対的に上側の位置を指向した第1の噴孔群と、噴霧中心軸線F2が相対的に下側の位置を指向した第2の噴孔群と、を有している。換言すれば、第1の噴孔群と第2の噴孔群とは、シリンダ中心軸線に対する傾斜角(いわゆる傘角)が異なるものとなっている。   9 to 11 each show a modification of the present invention. That is, in the above embodiment, the sprays from the plurality of nozzle holes of the fuel injection nozzle 7 are directed to the same height position (position in the cylinder axial direction). The fuel injection nozzle 7 includes a first nozzle hole group in which the spray center axis F1 is directed to a relatively upper position, and a second nozzle hole group in which the spray center axis F2 is directed to a relatively lower position. ,have. In other words, the first nozzle hole group and the second nozzle hole group have different inclination angles (so-called bevel angles) with respect to the cylinder center axis.

図9の実施例は、第1の噴孔群の噴孔径と第2の噴孔群の噴孔径とが互いに等しい場合の例であり、この場合、両者が同一のペネトレーションとなるので、双方がポケット部44を指向するように構成されている。   The embodiment of FIG. 9 is an example in which the nozzle hole diameter of the first nozzle hole group and the nozzle hole diameter of the second nozzle hole group are equal to each other. In this case, since both have the same penetration, The pocket portion 44 is oriented.

図10の実施例は、第1の噴孔群の噴孔径に比較して第2の噴孔群の噴孔径が大きい場合の例であり、噴射量が少ない条件下では第2の噴孔群のペネトレーションに比較して第1の噴孔群のペネトレーションが大となる。そのため、第1の噴孔群がポケット部44を指向し、かつ第2の噴孔群はリップ部42付近を指向するように構成されている。   The embodiment of FIG. 10 is an example in which the nozzle hole diameter of the second nozzle hole group is larger than the nozzle hole diameter of the first nozzle hole group. The penetration of the first nozzle hole group is larger than the penetration of the first nozzle hole group. Therefore, the first nozzle hole group is directed to the pocket portion 44, and the second nozzle hole group is directed to the vicinity of the lip portion 42.

図11の実施例は、第1の噴孔群の噴孔径に比較して第2の噴孔群の噴孔径が小さい場合の例であり、噴射量が少ない条件下では第1の噴孔群のペネトレーションに比較して第2の噴孔群のペネトレーションが大となる。そのため、図9と同様に、双方がポケット部44を指向するように構成されている。   The embodiment of FIG. 11 is an example in which the nozzle hole diameter of the second nozzle hole group is smaller than the nozzle hole diameter of the first nozzle hole group, and the first nozzle hole group under conditions where the injection quantity is small. The penetration of the second nozzle hole group is larger than the penetration of Therefore, similarly to FIG. 9, both are configured to face the pocket portion 44.

Claims (4)

リエントラント型キャビティを冠面に有するピストンと、上記キャビティの中心線上に配置された多噴孔の燃料噴射ノズルと、を備えてなるディーゼルエンジンにおいて、
上記リエントラント型キャビティの入口部において最小径となるリップ部が開口縁よりも下方に位置し、
上記リップ部よりも上方かつ外周側に形成されるポケット部は、アイドル時に上死点前に噴射される最先の噴霧が指向する高さ位置にあり、
アイドル時に、上記の最先の噴霧の先端が上記ポケット部内に入りかつ該ポケット部の壁面には衝突しないように、ポケット部の壁面の位置が設定されており、
上記ポケット部内に一時的に滞留した燃料が、ピストン上昇に伴いキャビティ内へ向かうスキッシュ流によってキャビティ内に移動して燃焼するように構成されている、ディーゼルエンジンの燃焼室構造。
In a diesel engine comprising: a piston having a reentrant cavity on a crown surface; and a multi-injection fuel injection nozzle arranged on the center line of the cavity,
The lip portion having the smallest diameter at the inlet portion of the reentrant type cavity is located below the opening edge,
The pocket part formed above the lip part and on the outer peripheral side is at a height position where the earliest spray directed before top dead center at the time of idling is directed,
When idling, the position of the wall surface of the pocket portion is set so that the tip of the earliest spray enters the pocket portion and does not collide with the wall surface of the pocket portion,
A combustion chamber structure of a diesel engine configured such that fuel temporarily staying in the pocket portion is moved into the cavity and burned by a squish flow toward the cavity as the piston rises.
上記リップ部の直上におけるポケット部の外周壁面が、断面で円弧形をなす、請求項1に記載のディーゼルエンジンの燃焼室構造。   The combustion chamber structure of a diesel engine according to claim 1, wherein an outer peripheral wall surface of the pocket portion immediately above the lip portion has an arc shape in cross section. 上記キャビティの開口縁における入口径がシリンダのボア径に対し58パーセント以上であり、
上記ポケット部の容積は、ピストン上死点位置での全燃焼室容積に対し、3パーセント以上でかつ13パーセント以下である、請求項1または2に記載のディーゼルエンジンの燃焼室構造。
The inlet diameter at the opening edge of the cavity is at least 58 percent of the bore diameter of the cylinder;
The combustion chamber structure of a diesel engine according to claim 1 or 2, wherein the volume of the pocket portion is not less than 3 percent and not more than 13 percent with respect to the total combustion chamber volume at the piston top dead center position.
ピストン冠面から上記リップ部までのピストン軸方向の距離が、ピストン冠面からキャビティ底部までの高さに対し、10パーセント以上でかつ37パーセント以下である、請求項3に記載のディーゼルエンジンの燃焼室構造。   The combustion of the diesel engine according to claim 3, wherein the distance in the piston axial direction from the piston crown surface to the lip portion is not less than 10 percent and not more than 37 percent with respect to the height from the piston crown surface to the cavity bottom portion. Chamber structure.
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