JP2560337B2 - 直噴式ディ−ゼル機関 - Google Patents
直噴式ディ−ゼル機関Info
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- Japan
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- fuel
- combustion chamber
- nozzle
- injection
- diesel engine
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0645—Details related to the fuel injector or the fuel spray
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は直噴式ディーゼル機関に係り、特にホール型
の燃料噴射ノズルをピストン頂部に凹設した燃料室に配
設した直噴式ディーゼル機関に関する。
の燃料噴射ノズルをピストン頂部に凹設した燃料室に配
設した直噴式ディーゼル機関に関する。
［従来の技術］ 直噴式ディーゼル機関の燃焼室の一つとしては第４図
に示すようなリエントラント型の燃焼室ａが公知であ
る。この燃焼室ａは図示されるようにピストンｂの頂部
に凹設され、その開口部にリップ部ｄを有し且つ略台形
の縦断面形状を呈することを特徴としている。尚、燃焼
室底部中央の隆起はトロイダル流を生成するためのもの
である。
に示すようなリエントラント型の燃焼室ａが公知であ
る。この燃焼室ａは図示されるようにピストンｂの頂部
に凹設され、その開口部にリップ部ｄを有し且つ略台形
の縦断面形状を呈することを特徴としている。尚、燃焼
室底部中央の隆起はトロイダル流を生成するためのもの
である。
従来、この燃焼室ａには多噴口ｅのホール型の燃料噴
射ノズル（以下「ノズル」と称す）ｆが設けられ、その
噴射口ｅはリップ部ｄ近傍の燃焼室ａ内壁を臨むように
開口されていた。
射ノズル（以下「ノズル」と称す）ｆが設けられ、その
噴射口ｅはリップ部ｄ近傍の燃焼室ａ内壁を臨むように
開口されていた。
燃焼室ａに今述べたノズルｆを設けた直噴式ディーゼ
ル機関においては、その高負荷運転時の排気ガス中のス
モーク濃度が低く抑えられる。これは、燃焼室ａ内では
機関の圧縮行程時にリップ部ｄ近傍内壁沿いに強いスキ
ッシュ流ｇが生成され、且つ燃焼室ａの壁面温度が高い
からである。
ル機関においては、その高負荷運転時の排気ガス中のス
モーク濃度が低く抑えられる。これは、燃焼室ａ内では
機関の圧縮行程時にリップ部ｄ近傍内壁沿いに強いスキ
ッシュ流ｇが生成され、且つ燃焼室ａの壁面温度が高い
からである。
即ち、上述のスキッシュ流ｇにより噴射された燃料が
空気と充分混合されることと、燃焼室ａの燃料壁面蒸発
が充分行われることにより排気ガス中のスモーク濃度が
抑えられるためである。
空気と充分混合されることと、燃焼室ａの燃料壁面蒸発
が充分行われることにより排気ガス中のスモーク濃度が
抑えられるためである。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら高負荷運転時には、良好な燃焼が達成さ
れるものの低負荷運転時には、燃焼室ａの壁面温度が低
いため燃料噴霧の一部は壁面蒸発せずにリップ部ｄ近傍
の内壁に液体の状態で付着することになる。従って排気
ガス中の炭化水素（以下「HC」と称す）濃度が高くなる
という問題点あった。
れるものの低負荷運転時には、燃焼室ａの壁面温度が低
いため燃料噴霧の一部は壁面蒸発せずにリップ部ｄ近傍
の内壁に液体の状態で付着することになる。従って排気
ガス中の炭化水素（以下「HC」と称す）濃度が高くなる
という問題点あった。
また、この問題点を解決すべく、即ち機関低負荷運転
時において、噴射燃料が燃焼室ａ壁面に液体として付着
しないようにするために、第５図に示すように燃焼室ａ
の底部角近傍に燃料を噴射する噴口ｅを有するホール型
ノズルｆを採用したものもある。しかしこの場合、低負
荷運転時の上記問題は解消されるものの、高負荷運転時
に燃焼室ａ底部角近傍で過度のフューエルリッチ混合気
（以下「オーバーリッチ混合気」と称す）が生成され排
気ガス中のスモーク濃度が上昇してしまうという別の問
題が生じてしまう。これは、リエントラント型の燃焼室
ａでは機関圧縮行程時、燃焼室ａ底部角近傍に渦流ｈが
つくられるので、ここに噴射された燃料は渦流ｈに閉じ
込められてしまい、局部的にオーバーリッチ混合気を生
成するからである。
時において、噴射燃料が燃焼室ａ壁面に液体として付着
しないようにするために、第５図に示すように燃焼室ａ
の底部角近傍に燃料を噴射する噴口ｅを有するホール型
ノズルｆを採用したものもある。しかしこの場合、低負
荷運転時の上記問題は解消されるものの、高負荷運転時
に燃焼室ａ底部角近傍で過度のフューエルリッチ混合気
（以下「オーバーリッチ混合気」と称す）が生成され排
気ガス中のスモーク濃度が上昇してしまうという別の問
題が生じてしまう。これは、リエントラント型の燃焼室
ａでは機関圧縮行程時、燃焼室ａ底部角近傍に渦流ｈが
つくられるので、ここに噴射された燃料は渦流ｈに閉じ
込められてしまい、局部的にオーバーリッチ混合気を生
成するからである。
尚、軽負荷運転時にも噴射燃料は当該渦流ｈに閉じ込
められるが、噴射量が少ないことと、飛行距離が長いの
で飛行中に噴射燃料がある程度蒸発することからオーバ
ーリッチ混合気は生成されず何ら問題はない。
められるが、噴射量が少ないことと、飛行距離が長いの
で飛行中に噴射燃料がある程度蒸発することからオーバ
ーリッチ混合気は生成されず何ら問題はない。
本発明は上記事情を考慮して成されたもので、低負荷
運転時にHCの排出量を、高負荷運転時にスモークの排出
量を、更にタイミングリタード時にNOxの排出量を低減
できる直噴式デーゼル機関を提供することを目的とす
る。
運転時にHCの排出量を、高負荷運転時にスモークの排出
量を、更にタイミングリタード時にNOxの排出量を低減
できる直噴式デーゼル機関を提供することを目的とす
る。
［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は、ピストン頂部の
開口部にリップ部を有する燃焼室を凹設すると共に、ホ
ール型ノズルのボディに燃焼室底部角近傍を臨む第１噴
口と第１噴口の下部に開口されリップ部近傍の燃焼室内
壁を臨み第１噴口からの噴射燃料に交差するように燃料
を噴射する第２噴口とを有する燃料噴射ノズルを配設し
て直噴式ディーゼル機関を構成したものである。
開口部にリップ部を有する燃焼室を凹設すると共に、ホ
ール型ノズルのボディに燃焼室底部角近傍を臨む第１噴
口と第１噴口の下部に開口されリップ部近傍の燃焼室内
壁を臨み第１噴口からの噴射燃料に交差するように燃料
を噴射する第２噴口とを有する燃料噴射ノズルを配設し
て直噴式ディーゼル機関を構成したものである。
［作用］ ピストン頂部の開口部にリップ部を有する燃焼室を凹
設したので、機関圧縮行程時、燃焼室内ではリップ部近
傍に強いスキッシュ流が、また燃焼室底部角近傍には渦
流が生成される。またホール型ノズルのボディに第１噴
口が第２噴口の上方に位置されるように両噴口を開口し
たので機関低負荷運転時には第１噴口から噴射される燃
料の方が第２噴口からのそれより大となり、高負荷運転
時には両噴口から噴射される燃料は略同量となる。また
第１噴口は燃焼室底部角近傍を臨み、第２噴口はリップ
部近傍の燃焼室内壁を臨むと共に両噴口から噴射される
燃料が互いに交差するように両噴口が位置されているの
で、機関低負荷運転時には交差・衝突した燃料の大部分
は燃焼室底部角近傍よりやや上方に向い、高負荷運転時
にはリップ部近傍の燃焼室内壁よりやや下方に向うこと
になる。
設したので、機関圧縮行程時、燃焼室内ではリップ部近
傍に強いスキッシュ流が、また燃焼室底部角近傍には渦
流が生成される。またホール型ノズルのボディに第１噴
口が第２噴口の上方に位置されるように両噴口を開口し
たので機関低負荷運転時には第１噴口から噴射される燃
料の方が第２噴口からのそれより大となり、高負荷運転
時には両噴口から噴射される燃料は略同量となる。また
第１噴口は燃焼室底部角近傍を臨み、第２噴口はリップ
部近傍の燃焼室内壁を臨むと共に両噴口から噴射される
燃料が互いに交差するように両噴口が位置されているの
で、機関低負荷運転時には交差・衝突した燃料の大部分
は燃焼室底部角近傍よりやや上方に向い、高負荷運転時
にはリップ部近傍の燃焼室内壁よりやや下方に向うこと
になる。
尚、交差・衝突の際一部の燃料は微粒化され飛散・蒸
発する。
発する。
［実施例］ 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図に示されるように従来例と同じリエントラント
型の燃焼室１に臨んだ燃料噴射ノズル（以下「ノズル」
と称す）２がシリンダヘッド３に支持されて設けられて
いる。第２図あるいは第３図に示すようにこのノズル２
のノズルボディ４には、燃焼室１底部角近傍を臨む第１
噴口５がバルブシート６の周方向に所定の間隔をおいて
複数開口されていると共に第１噴口５の下部に位置さ
れ、即ち、縦並列に位置されリップ部７近傍の燃焼室１
内壁を臨む第２噴口８が第１噴口５と同数開口されてい
る。また、縦並列する２つの噴口５、８の中心軸は、夫
々の噴口５、８からの燃料が燃焼室の内壁に到達する前
に互いに交差・衝突するように、ある所定の角度で交わ
るよう設けられている。
型の燃焼室１に臨んだ燃料噴射ノズル（以下「ノズル」
と称す）２がシリンダヘッド３に支持されて設けられて
いる。第２図あるいは第３図に示すようにこのノズル２
のノズルボディ４には、燃焼室１底部角近傍を臨む第１
噴口５がバルブシート６の周方向に所定の間隔をおいて
複数開口されていると共に第１噴口５の下部に位置さ
れ、即ち、縦並列に位置されリップ部７近傍の燃焼室１
内壁を臨む第２噴口８が第１噴口５と同数開口されてい
る。また、縦並列する２つの噴口５、８の中心軸は、夫
々の噴口５、８からの燃料が燃焼室の内壁に到達する前
に互いに交差・衝突するように、ある所定の角度で交わ
るよう設けられている。
リエントラント型の燃焼室１に上述したように第１及
び第２噴口５、８を縦並列に設けたノズル２を配設した
直噴式ディーゼル機関が低負荷運転されると、第２図の
ようにノズル２のニードルバルブ９はその軸方向上方に
小さくリフトされる。この際、第１噴口５は第２噴口８
より上方に位置されているので、当然第１噴口５からの
燃料噴射量が第２噴口８からのそれより大となる。従っ
て両噴口５、８からの燃料は交差・衝突した後、その大
部分が第１噴口５が臨む方向10のやや第２噴口が臨む方
向11寄り、即ち、燃焼室１底部角近傍よりもやや上方を
目指す方向12に向い、残りは衝突の際微粒化され飛散す
ることになる。またこの方向12の前方には従来例で説明
したように渦流13が生成されているので、燃料はこの渦
流13に閉じ込められてしまう。
び第２噴口５、８を縦並列に設けたノズル２を配設した
直噴式ディーゼル機関が低負荷運転されると、第２図の
ようにノズル２のニードルバルブ９はその軸方向上方に
小さくリフトされる。この際、第１噴口５は第２噴口８
より上方に位置されているので、当然第１噴口５からの
燃料噴射量が第２噴口８からのそれより大となる。従っ
て両噴口５、８からの燃料は交差・衝突した後、その大
部分が第１噴口５が臨む方向10のやや第２噴口が臨む方
向11寄り、即ち、燃焼室１底部角近傍よりもやや上方を
目指す方向12に向い、残りは衝突の際微粒化され飛散す
ることになる。またこの方向12の前方には従来例で説明
したように渦流13が生成されているので、燃料はこの渦
流13に閉じ込められてしまう。
一方、機関が高負荷運転されると、第３図に示すよう
にニードルバルブ９のリフト量は大きくなり、従って第
１及び第２の噴口５、８から噴射される燃料の量は略等
量になる。よって、交差・衝突した燃料は、低負荷運転
時より、第１図においてやや上、即ちリップ部７に近い
方向14に進行することになる。この方向14の先には従来
例で述べたように強いスキッシュ流15が生成されてお
り、このスキッシュ流15により燃料と空気が充分混合さ
れることになる。
にニードルバルブ９のリフト量は大きくなり、従って第
１及び第２の噴口５、８から噴射される燃料の量は略等
量になる。よって、交差・衝突した燃料は、低負荷運転
時より、第１図においてやや上、即ちリップ部７に近い
方向14に進行することになる。この方向14の先には従来
例で述べたように強いスキッシュ流15が生成されてお
り、このスキッシュ流15により燃料と空気が充分混合さ
れることになる。
以下に、本実施例の効果を記す。
機関の低負荷運転時には第１及び第２噴口５、８から
噴射される少量の燃料は交差・衝突した後全体として燃
焼室１底部角近傍の渦流13が生成されている方向12に進
行するので燃料の飛行距離が長くなる。このため飛行中
の蒸発量が大きくなり、燃焼室１壁面に液状のまま付着
することがなくなる。蒸発しなかった燃料は渦流13に閉
じ込められてしまうが、噴射量自体が少量であり、途中
燃料の一部は蒸発するので、渦流13に到達する燃料はさ
らに少量となり、渦流13内ではやや濃い混合気がつくら
れるもののオーバーリッチには到らず、燃焼排気ガス中
のHC濃度は低く抑えられる。高負荷運転時には交差・衝
突後の燃料は全体としてリップ部７近傍に到るが、強い
スキッシュ流15により空気と充分混合されると同時に、
燃料の壁面蒸発も活発なので、排気ガス中のスモーク濃
度も抑えられる。
噴射される少量の燃料は交差・衝突した後全体として燃
焼室１底部角近傍の渦流13が生成されている方向12に進
行するので燃料の飛行距離が長くなる。このため飛行中
の蒸発量が大きくなり、燃焼室１壁面に液状のまま付着
することがなくなる。蒸発しなかった燃料は渦流13に閉
じ込められてしまうが、噴射量自体が少量であり、途中
燃料の一部は蒸発するので、渦流13に到達する燃料はさ
らに少量となり、渦流13内ではやや濃い混合気がつくら
れるもののオーバーリッチには到らず、燃焼排気ガス中
のHC濃度は低く抑えられる。高負荷運転時には交差・衝
突後の燃料は全体としてリップ部７近傍に到るが、強い
スキッシュ流15により空気と充分混合されると同時に、
燃料の壁面蒸発も活発なので、排気ガス中のスモーク濃
度も抑えられる。
またリエントラント型の燃焼室を採用したのでタイミ
ングリタードさせることにより排気ガス中のNOx濃度は
抑えられる。
ングリタードさせることにより排気ガス中のNOx濃度は
抑えられる。
更にノズルはシンプルな構造のホール型が採用されて
いるので、その製作は容易且つ安価である。
いるので、その製作は容易且つ安価である。
［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次のごとき優れた効果
を発揮する。
を発揮する。
（１） ピストン頂部の開口部にリップ部を有する燃焼
室を凹設すると共に、ホール型ノズルのボディに燃焼室
底部角近傍を臨む第１噴口と第１噴口の下部に位置され
た燃焼室のリップ部近傍の内壁を臨み第１噴口からの噴
射燃料に交差するように燃料を噴射する第２噴口とを有
する燃料噴射ノズルを配設したので、機関低負荷運転時
には交差した噴射燃料の大部分がその飛行距離が長い燃
焼室底部角近傍に向い、従って燃料は飛行中に充分気化
され燃焼室壁面に液状で付着することがなく、排気ガス
中のHCが押えられた燃焼が達成される。
室を凹設すると共に、ホール型ノズルのボディに燃焼室
底部角近傍を臨む第１噴口と第１噴口の下部に位置され
た燃焼室のリップ部近傍の内壁を臨み第１噴口からの噴
射燃料に交差するように燃料を噴射する第２噴口とを有
する燃料噴射ノズルを配設したので、機関低負荷運転時
には交差した噴射燃料の大部分がその飛行距離が長い燃
焼室底部角近傍に向い、従って燃料は飛行中に充分気化
され燃焼室壁面に液状で付着することがなく、排気ガス
中のHCが押えられた燃焼が達成される。
（２） また、上記の構成により機関高負荷運転時には
交差した噴射燃料の大部分は燃焼室のリップ部近傍の燃
焼室内壁に向いそこでスキッシュ流により充分撹拌・混
合され、また燃焼室の壁面温度も高いので、燃料の壁面
蒸発も充分行なわれるので排気ガス中のスモーク濃度を
低く抑えた燃焼を達成できる。
交差した噴射燃料の大部分は燃焼室のリップ部近傍の燃
焼室内壁に向いそこでスキッシュ流により充分撹拌・混
合され、また燃焼室の壁面温度も高いので、燃料の壁面
蒸発も充分行なわれるので排気ガス中のスモーク濃度を
低く抑えた燃焼を達成できる。
（３） 更にタイミングリタードさせることにより排気
ガス中のNOx濃度を抑えた燃料を達成できる。
ガス中のNOx濃度を抑えた燃料を達成できる。
（４） 加えて燃料噴射ノズルは簡単な構造のホール型
ノズルであるので、他のノズル例えばスロットル型ノズ
ル等よりも容易且つ安価に工作できる。
ノズルであるので、他のノズル例えばスロットル型ノズ
ル等よりも容易且つ安価に工作できる。
第１図は本発明に係る直噴式ディーゼル機関の要部断面
図、第２図は同機関が低負荷運転されたときの燃料噴射
を示す概略図、第３図は同機関が高負荷運転されたとき
の燃料噴射を示す概略図、第４図及び第５図は従来の直
噴式デイーゼル機関の要部断面図である。 図中、１は燃焼室、２はホール型ノズル、４はノズルボ
ディ、５は第１噴口、７はリップ部、８は第２噴口であ
る。
図、第２図は同機関が低負荷運転されたときの燃料噴射
を示す概略図、第３図は同機関が高負荷運転されたとき
の燃料噴射を示す概略図、第４図及び第５図は従来の直
噴式デイーゼル機関の要部断面図である。 図中、１は燃焼室、２はホール型ノズル、４はノズルボ
ディ、５は第１噴口、７はリップ部、８は第２噴口であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】ピストン頂部の開口部にリップ部を有する
燃焼室を凹設すると共に、ホール型ノズルのボディに該
燃焼室底部角近傍を臨む第１噴口と該第１噴口の下部に
開口され上記リップ部近傍の該燃焼室内壁を臨み該第１
噴口からの噴射燃料に交差するように燃料を噴射する第
２噴口とを有する燃料噴射ノズルを配設したことを特徴
とする直噴式ディーゼル機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62201433A JP2560337B2 (ja) | 1987-08-12 | 1987-08-12 | 直噴式ディ−ゼル機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62201433A JP2560337B2 (ja) | 1987-08-12 | 1987-08-12 | 直噴式ディ−ゼル機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6445960A JPS6445960A (en) | 1989-02-20 |
| JP2560337B2 true JP2560337B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=16441006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62201433A Expired - Lifetime JP2560337B2 (ja) | 1987-08-12 | 1987-08-12 | 直噴式ディ−ゼル機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2560337B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006114946A1 (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Yanmar Co., Ltd. | 直接噴霧式ディーゼル機関 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2537983Y2 (ja) * | 1990-12-21 | 1997-06-04 | 株式会社ゼクセル | 燃料噴射ノズル |
| US5211340A (en) * | 1991-08-27 | 1993-05-18 | Zexel Corporation | Fuel injector |
-
1987
- 1987-08-12 JP JP62201433A patent/JP2560337B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006114946A1 (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Yanmar Co., Ltd. | 直接噴霧式ディーゼル機関 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6445960A (en) | 1989-02-20 |
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