JP2540799B2 - ディ−ゼル機関の燃焼室 - Google Patents

ディ−ゼル機関の燃焼室

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JP2540799B2
JP2540799B2 JP60277820A JP27782085A JP2540799B2 JP 2540799 B2 JP2540799 B2 JP 2540799B2 JP 60277820 A JP60277820 A JP 60277820A JP 27782085 A JP27782085 A JP 27782085A JP 2540799 B2 JP2540799 B2 JP 2540799B2
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信也 廣田
志健男 古野
哲 井口
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼル機関の燃焼室に関する。
〔従来の技術〕
平坦なピストン頂面上に球形凹所を形成し、この球形
凹所内に球形燃焼室を形成し、球形燃焼室の内周壁面に
向けて燃料を噴射するようにしたディーゼル機関が公知
である。このようなディーゼル機関においては通常燃料
噴射制御が機関の回転および機関の負荷に対応するよう
に行なわれる。しかしながらこのように機関の回転およ
び負荷に対応するように燃料噴射を行なうと機関低速運
転時或いは機関低負荷運転時には球形燃焼室の内周壁面
の温度が低いために噴射燃料が球形燃焼室内周壁面上に
局所的に付着する。また、機関高速運転時或いは機関高
負荷運転時には噴射期間を長くする必要があるために同
様に噴射燃料が球形燃焼室の内周壁面上に局所的に付着
する。このように噴射燃料が局所的に付着すると黒煙が
増大し、未燃HCは増大するという問題がある。このよう
な問題を解決するために球形燃焼室の内周壁面上に上下
方向に延びる段部を形成し、この段部を利用して噴射燃
料の霧化或いは微粒化を促進するようにしたディーゼル
機関が公知である(特公昭52-12321号公報および実公昭
52-50243号公報参照)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら噴射燃料の霧化に対してはスワールの強
さが最も大きな影響を与え、単に球形燃焼室内周壁面上
に段部を形成しただけでは噴射燃料の霧化を十分に促進
するのは困難である。また、このディーゼル機関では球
形燃焼室の内周壁面から内方に向けて急激に立上がる段
部に噴射燃料が正面衝突するような構造となっているの
で段部に噴射燃料が滞留し、斯くして黒煙および未燃HC
が発生するという問題がある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために本発明によれば平坦なピ
ストン頂面上に球形凹所を形成し、球形凹所内に球形燃
焼室を形成するようにしたディーゼル機関において、ピ
ストン頂面上にピストン頂面から球形燃焼室内に向けて
斜め下方に延びる噴射ノズル用凹溝を形成すると共に噴
射ノズル用凹溝をスワール方向に向けて球形燃焼室の内
周壁面に接線状に連結せしめ、噴射ノズルから噴射され
た燃料が衝突する球形燃焼室内周壁面上方のピストン頂
面上にピストン頂面から球形燃焼室内に向けて斜め下方
に延びる空気流入用凹溝を形成すると共に空気流入用凹
溝をスワール方向に向けて球形燃焼室の内周壁面に接線
状に連結せしめ、更にスワール方向に対し空気流入用凹
溝下流近傍の球形燃焼室内周壁面上に球形燃焼室内に向
けて突出しかつ上下方向に延びるほぼ断面三角形状の突
条を形成し、突条の先端縁に対してスワール方向上流側
の突条内壁面をスワール方向に向けて突条の先端縁まで
球状燃焼室の内周壁面からゆっくりと徐々に立上がる滑
らかな壁面から形成すると共に、突条の先端縁に対して
スワール方向下流側の突条内壁面をスワールと逆方向に
向けて突条の先端縁まで球状燃焼室の内周壁面から急激
に立上がる段差壁面から形成している。
〔実施例〕
第1図および第2図を参照すると、1はシリンダブロ
ック、2はシリンダブロック1内で往復動するピスト
ン、3はシリンダブロック1上に固締されたシリンダヘ
ッド、4はシリンダヘッド3に取付けられた噴射ノズル
を夫々示す。第2図に示されるようにピストン頂面2aは
平坦面からなり、シリンダヘッド内周壁3aも平坦面から
なる。なお、第1図および第2図には示さないがシリン
ダヘッド内周壁3a上には吸気弁および排気弁が配置され
る。ピストン頂面2aの中央部には球形凹所5aが形成さ
れ、この球形凹所5a内に球形燃焼室5が形成される。球
形燃焼室5を画定する球の中心Oはピストン頂面2aより
も下方に位置するが球の半径ほどは下方に位置せず、従
ってピストン頂面2a上には球の半径よりも小さな半径を
有する燃焼室開口6が形成される。ピストン頂面2a上に
ピストン頂面2aから球形燃焼室5内に向けて斜め下方に
延びる噴射ノズル用凹溝7が形成され、第2図に示すよ
うにピストン2が上死点に達したときに噴射ノズル4の
先端部が噴射ノズル用凹溝7内に嵌入する。図面には示
さないが機関吸気系は吸気行程時に吸入空気をスワール
を生じさせる構造を有しており、吸気行程時に発生せし
められたこのスワールにより球形燃焼室5内には第1図
においてWで示すスワールが発生せしめられる。噴射ノ
ズル用凹溝7はこのスワールWの方向に向けて球形燃焼
室5の内周壁面に接線状に連結される。一方、噴射ノズ
ル4からは符号Fで示すように燃料が噴射され、この噴
射燃料Fが衝突する球形燃焼室5の内周壁面上方のピス
トン頂面2a上にはピストン頂面2aから球形燃焼室5内に
向けて斜め下方に延びる空気流入用凹溝8が形成され
る。この空気流入用凹溝8もスワールWの方向に向けて
球形燃焼室5の内周壁面に接線状に連結される。第3図
に示されるようにピストン頂面2aに対する噴射ノズル用
凹溝7の底壁面の傾斜角度θ1はピストン頂面2aに対す
る空気流入用凹溝8の底壁面の傾斜角度θ2よりも小さ
く、これらの各凹溝7,8はほぼ同じような長手方向長さ
を有する。従って空気流入用凹溝8は噴射ノズル用凹溝
7に比べて深い位置において球形燃焼室5内に開口す
る。
一方、第1図および第5図に示されるようにスワール
Wの方向に対し空気流入用凹溝8下流近傍の球形燃焼室
8内周壁面上には球形燃焼室5内に向けて突出しかつ上
下方向に延びるほぼ断面三角形状の突条11が形成され
る。この突条11の先端縁12に対してスワールW方向上流
側の突条内壁面13はスワールW方向に向けて突条11の先
端縁12まで球形燃焼室5の内周壁面からゆっくりと徐々
に立上がる滑らかな壁面から形成されており、これに対
して突条11の先端縁12に対してスワールW方向下流側の
突条内壁面14はスワールWと逆方向に向けて突条11の先
端縁12まで球形燃焼室5の内周壁面から急激に立上がる
段差壁面から形成されている。
圧縮行程が開始されると球形燃焼室5内にはスワール
Wが発生し、次いで圧縮行程末期になると噴射ノズル4
から矢印Fで示すように燃料が噴射される。この噴射燃
料Fは第1図に示されるようにスワールWに対して空気
流入用凹溝8の上流側近傍の燃焼室内周壁面に向けて噴
射されるがスワールWが発生しているために噴射燃料F
はスワールWによって押し流され、従って実際には噴射
燃料FはスワールWに対して空気流入用凹溝8の下流側
近傍の燃焼室内周壁面に衝突して付着する。この付着燃
料の一部はスワールWによって霧化せしめられる。一
方、圧縮行程末期には空気が空気流入用凹溝8を介して
球形燃焼室5内に流入し、次いでこの流入空気によって
残りの大部分の付着燃料が霧化せしめられる。その結
果、黒炎の発生が抑制され、未燃HCの発生が抑制され
る。また、空気流入用凹溝8から流入する空気によって
スワールWが増勢され、その結果燃焼速度が速められ
る。従って、従来のように燃料と空気とのミキシングを
図るために噴射時期を早める必要がなく、斯くして噴射
時期を早めることにより生ずるNOxの増大および騒音の
発生を抑制することができる。また、スワールWによっ
て球形燃焼室5の内周壁面に沿いつつ旋回せしめられる
燃料は突条内壁面13を通って突条11の先端縁12に達し、
突条11の先端縁12を通過する際に微粒化せしめられる。
突条内壁面13は滑らかで球形燃焼室5の内周壁面からゆ
っくりと徐々に立上る壁面から形成されているのでこの
突条内壁面13において燃料が滞留することがなく、従っ
て燃料の滞留に基く黒煙や未燃HCの発生を阻止すること
ができる。それどころか上述したように突条11の先端縁
12によって燃料の微粒化が促進され、更にこの突条11の
先端縁12により発生する微少乱れによって燃焼速度が速
められるので黒煙の発生が一層抑制され、HCの発生が一
層抑制されると共にNOxおよび騒音の発生が更に抑制さ
れることになる。
また、前述したように空気流入用凹溝8の底壁面の傾
斜角θ2が大きく、従って空気流入用凹溝8が球形燃焼
室5の深い位置において球形燃焼室5内に開口している
ので空気流入用凹溝8から流入した空気は球形燃焼室5
の底部内周壁面まで達し、斯くして球形燃焼室5の内周
壁面上に付着した全燃料を良好に霧化せしめることがで
きる。
また、空気流入用凹溝8内にはほとんど燃料が送り込
まれないために空気流入用凹溝8内の空気は利用されな
い。従って本発明では唯一個の空気流入用凹溝8を設け
ることによって空気利用率を高めるようにしている。
第4図に別の実施例を示す。この実施例では空気流入
用凹溝8の底壁面と球形燃焼室5の内周壁面との連結部
9に丸みが付されている。このように連結部9に丸みを
付すことによって空気流入用凹溝8から流入した空気を
球形燃焼室5の底壁面上まで容易に導びくことができ
る。その結果、球形燃焼室5の内周壁面上に付着した燃
料を一層良好に霧化せしめることができる。また、噴射
ノズル用凹溝7の底壁面と球形燃焼室5の内周壁面との
接続部10に丸みを付すとスワールWを乱すことになるの
でスワールWを乱すことがないように接続部10には丸み
が付されていない。
〔発明の効果〕
空気流入用凹溝を設けることによって付着燃料の霧化
を促進できしかもスワールを増勢することができるので
黒煙およびHCの発生を抑制できると共にNOxおよび騒音
の発生を抑制することができる。また、球形燃焼室の内
周壁面上に噴射燃料が滞留しない形状の突条を設けるこ
とによって黒煙およびHCの発生を更に抑制できると共に
NOxおよび騒音の発生を更に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はピストンの平面図、第2図は第1図のII-II線
に沿ってみた内燃機関の側面断面図、第3図は第1図の
III-III線に沿ってみた拡大断面図、第4図は別の実施
例の拡大断面図、第5図は第1図のV−V線に沿ってみ
た内燃機関の側面断面図である。 2……ピストン、4……噴射ノズル、5……球形燃焼
室、5a……球形凹所、7……噴射ノズル用凹溝、8……
空気流入用凹溝、11……突条。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−146014(JP,A) 特開 昭58−84202(JP,A) 実開 昭49−98604(JP,U) 実開 昭60−98723(JP,U) 特公 昭31−6902(JP,B1) 特公 昭52−12321(JP,B2) 実公 昭52−50243(JP,Y2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平坦なピストン頂面上に球形凹所を形成
    し、該球形凹所内に球形燃焼室を形成するようにしたデ
    ィーゼル機関において、上記ピストン頂面上にピストン
    頂面から球形燃焼室内に向けて斜め下方に延びる噴射ノ
    ズル用凹溝を形成すると共に該噴射ノズル用凹溝をスワ
    ール方向に向けて球形燃焼室の内周壁面に接線状に連結
    せしめ、上記噴射ノズルから噴射された燃料が衝突する
    球形燃焼室内周壁面上方のピストン頂面上にピストン頂
    面から球形燃焼室内に向けて斜め下方に延びる空気流入
    用凹溝を形成すると共に該空気流入用凹溝をスワール方
    向に向けて球形燃焼室の内周壁面に接線状に連結せし
    め、更にスワール方向に対し上記空気流入用凹溝下流近
    傍の球形燃焼室内周壁面上に球形燃焼室内に向けて突出
    しかつ上下方向に延びるほぼ断面三角形状の突条を形成
    し、該突条の先端縁に対してスワール方向上流側の突条
    内壁面をスワール方向に向けて突条の先端縁まで球状燃
    焼室の内周壁面からゆっくりと徐々に立上がる滑らかな
    壁面から形成すると共に、該突条の先端縁に対してスワ
    ール方向下流側の突条内壁面をスワールと逆方向に向け
    て突条の先端縁まで球状燃焼室の内周壁面から急激に立
    上がる段差壁面から形成したディーゼル機関の燃焼室。
JP60277820A 1985-12-12 1985-12-12 ディ−ゼル機関の燃焼室 Expired - Lifetime JP2540799B2 (ja)

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JPS4884202A (ja) * 1972-02-16 1973-11-09
JPS5250243U (ja) * 1975-10-06 1977-04-09
JPS57146014A (en) * 1981-03-05 1982-09-09 Nissan Motor Co Ltd Combustion chamber of cylinder injection type diesel engine

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JPS62139922A (ja) 1987-06-23

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