JP2926165B2 - 直接噴射式ディーゼル機関 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F02B23/0648—Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition
- F02B23/0651—Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition the fuel spray impinging on reflecting surfaces or being specially guided throughout the combustion space
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- 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
- F02B23/0672—Omega-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder center axis
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- 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
- F02B23/0669—Details related to the fuel injector or the fuel spray having multiple fuel spray jets per injector nozzle
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、直接噴射式ディーゼ
ル機関における燃料噴射の制御と燃焼室の形状の改良に
関するものである。
ル機関における燃料噴射の制御と燃焼室の形状の改良に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室にお
いて、上端開口部が内部の最大径よりも小径に形成され
ているものは従来から知られている。このような燃焼室
の形状を改良したものとしては例えば特開昭５５−５１
９１７号公報があり、これは燃焼状態を改善して出力を
向上し、同時にＮＯｘの発生量を低減することを目的と
している。従来の燃焼室の上端開口部は加工時に生ずる
自然Ｒが付いている程度で一般に比較的鋭いエッジとな
っており、噴射された燃料はこのエッジ部で上下に二分
されてピストン上面と燃焼室内部とに向かうことにな
る。上記公報のものも同様である。また、上記公報では
噴射開始の初期からこの上端開口部に向かって燃料が噴
射されるようになっている。
いて、上端開口部が内部の最大径よりも小径に形成され
ているものは従来から知られている。このような燃焼室
の形状を改良したものとしては例えば特開昭５５−５１
９１７号公報があり、これは燃焼状態を改善して出力を
向上し、同時にＮＯｘの発生量を低減することを目的と
している。従来の燃焼室の上端開口部は加工時に生ずる
自然Ｒが付いている程度で一般に比較的鋭いエッジとな
っており、噴射された燃料はこのエッジ部で上下に二分
されてピストン上面と燃焼室内部とに向かうことにな
る。上記公報のものも同様である。また、上記公報では
噴射開始の初期からこの上端開口部に向かって燃料が噴
射されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料消
費率の改善や排気ガスの浄化等に対する社会の要求は年
々厳しくなり、単に燃焼室の形状を改良するだけでこれ
らの要求を満たすことは困難となりつつある。この発明
はこの点に着目し、更に燃焼状態を改善してＮＯｘを低
減することを課題としてなされたものであり、従来あま
り注目されていなかった燃焼室の形状と燃料の噴射方向
及び噴射率との関係を研究したものである。
費率の改善や排気ガスの浄化等に対する社会の要求は年
々厳しくなり、単に燃焼室の形状を改良するだけでこれ
らの要求を満たすことは困難となりつつある。この発明
はこの点に着目し、更に燃焼状態を改善してＮＯｘを低
減することを課題としてなされたものであり、従来あま
り注目されていなかった燃焼室の形状と燃料の噴射方向
及び噴射率との関係を研究したものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、この発明では、噴射期間の初期において全噴射期
間の少なくとも１／３の期間について噴射率を抑制した
後に噴射圧力が最大となるように燃料噴射を制御し、燃
焼室はその最大径よりも小径に形成されている上端開口
部をＲ加工された滑らかな曲面を有するものとし、噴射
率が抑制されている期間中は燃焼室の上端開口部より下
部の傾斜した側壁に対して燃料が噴射されると共に、噴
射圧力が最大となる時期にはピストンの下降に伴い上端
開口部に対して燃料が噴射されるように構成している。
また、ピストン上面の上端開口部の周囲に浅い凹部を設
けることにより、燃焼室の上端開口部からピストン上面
にかけて滑らかに連続する薄い燃焼空間を形成してい
る。また、上端開口部の噴射燃料の中心が当たる部分を
ノズル方向に突出させている。
めに、この発明では、噴射期間の初期において全噴射期
間の少なくとも１／３の期間について噴射率を抑制した
後に噴射圧力が最大となるように燃料噴射を制御し、燃
焼室はその最大径よりも小径に形成されている上端開口
部をＲ加工された滑らかな曲面を有するものとし、噴射
率が抑制されている期間中は燃焼室の上端開口部より下
部の傾斜した側壁に対して燃料が噴射されると共に、噴
射圧力が最大となる時期にはピストンの下降に伴い上端
開口部に対して燃料が噴射されるように構成している。
また、ピストン上面の上端開口部の周囲に浅い凹部を設
けることにより、燃焼室の上端開口部からピストン上面
にかけて滑らかに連続する薄い燃焼空間を形成してい
る。また、上端開口部の噴射燃料の中心が当たる部分を
ノズル方向に突出させている。
【０００５】
【作用】噴射初期には燃料が上端開口部に当たらないた
め乱流が発生せず、しかも噴射率が抑制されているの
で、燃焼は比較的静かで緩やかなものとなってＮＯｘの
発生が少なくなる。また燃焼中期以降は高圧の燃料噴霧
の中心がＲ加工された上端開口部に当たり、噴霧外周部
の低濃度燃料がピストン上面に速やかに拡散してリーン
状態の燃焼が行われるので、ＮＯｘの発生が抑えられる
と共に燃料消費の少ない高効率の燃焼状態が得られる。
また、ピストン上面に薄い燃焼空間を設けることによ
り、この燃焼空間内の空気が有効に利用されてより良好
な燃焼状態が得られる。また、上端開口部の噴射燃料の
中心が当たる部分をノズル方向に突出させることによ
り、混合気や火炎がピストンが下降して生ずるピストン
頂部の燃焼空間に速やかに拡散するようになり、より良
好な燃焼状態が得られる。
め乱流が発生せず、しかも噴射率が抑制されているの
で、燃焼は比較的静かで緩やかなものとなってＮＯｘの
発生が少なくなる。また燃焼中期以降は高圧の燃料噴霧
の中心がＲ加工された上端開口部に当たり、噴霧外周部
の低濃度燃料がピストン上面に速やかに拡散してリーン
状態の燃焼が行われるので、ＮＯｘの発生が抑えられる
と共に燃料消費の少ない高効率の燃焼状態が得られる。
また、ピストン上面に薄い燃焼空間を設けることによ
り、この燃焼空間内の空気が有効に利用されてより良好
な燃焼状態が得られる。また、上端開口部の噴射燃料の
中心が当たる部分をノズル方向に突出させることによ
り、混合気や火炎がピストンが下降して生ずるピストン
頂部の燃焼空間に速やかに拡散するようになり、より良
好な燃焼状態が得られる。
【０００６】
【実施例１】以下、図示の実施例について説明する。ま
ず、図１によりこの発明における燃料噴射制御について
述べる。図の横軸はクランク角、縦軸は弁リフト量と噴
射圧力であって、図のように噴射期間の初期に噴射率を
抑制し、その後に噴射圧力が最大となるように燃料噴射
を制御しており、噴射率抑制期間θ1は全噴射期間θの
１／３以上に選定される。噴射は例えば上死点前１０°
付近から上死点付近までの間、好ましくは上死点前５°
付近で開始され、上死点後２５°付近から３５°付近ま
での間、好ましくは３０°付近で終了するように制御さ
れ、全噴射期間θは２５〜３５°程度となる。また噴射
圧力は上死点後２０°付近で最大となるように制御され
る。このような燃料噴射制御は以下に述べる各実施例に
共通なものである。
ず、図１によりこの発明における燃料噴射制御について
述べる。図の横軸はクランク角、縦軸は弁リフト量と噴
射圧力であって、図のように噴射期間の初期に噴射率を
抑制し、その後に噴射圧力が最大となるように燃料噴射
を制御しており、噴射率抑制期間θ1は全噴射期間θの
１／３以上に選定される。噴射は例えば上死点前１０°
付近から上死点付近までの間、好ましくは上死点前５°
付近で開始され、上死点後２５°付近から３５°付近ま
での間、好ましくは３０°付近で終了するように制御さ
れ、全噴射期間θは２５〜３５°程度となる。また噴射
圧力は上死点後２０°付近で最大となるように制御され
る。このような燃料噴射制御は以下に述べる各実施例に
共通なものである。
【０００７】図３及び図４に示す実施例１は請求項１の
発明の第１の実施例である。図３は上死点付近での噴射
開始時の状態を、図４は上死点後２０°付近での高圧噴
射時の状態をそれぞれ示しており、(a)は平面図、(b)は
断面図である。図において、１はピストン、２は燃焼
室、３はシリンダ、４は噴射ノズルである。なお、噴射
ノズルは位置のみを示している。燃焼室２は従来と同様
にピストン１の上面１１を凹状にえぐって形成したもの
で底部中央に隆起部２１を備えており、隆起部２１から
滑らかに連続する側壁２２は上部が小径となるように内
側に傾斜している。そしてこの側壁２２の上端にはＲ加
工されて滑らかな曲面となった上端開口部２３が形成さ
れてピストン１の上面１１に連続している。
発明の第１の実施例である。図３は上死点付近での噴射
開始時の状態を、図４は上死点後２０°付近での高圧噴
射時の状態をそれぞれ示しており、(a)は平面図、(b)は
断面図である。図において、１はピストン、２は燃焼
室、３はシリンダ、４は噴射ノズルである。なお、噴射
ノズルは位置のみを示している。燃焼室２は従来と同様
にピストン１の上面１１を凹状にえぐって形成したもの
で底部中央に隆起部２１を備えており、隆起部２１から
滑らかに連続する側壁２２は上部が小径となるように内
側に傾斜している。そしてこの側壁２２の上端にはＲ加
工されて滑らかな曲面となった上端開口部２３が形成さ
れてピストン１の上面１１に連続している。
【０００８】図示のように、シリンダ径をＤ、上端開口
部２３の直径をｄ1、上面１１との境界の直径をｄ2、燃
焼室２の最大直径をｄ3、上端開口部２３のＲ加工部の
半径をＲとすると、ｄ1＜ｄ3、ｄ2＝ｄ1＋２Ｒの関係に
あり、またｄ1／Ｄ＝５０〜８０％に、Ｒ＝３〜１０mm
に選定されている。また、５は噴射燃料を、５１はその
中心を示しており、ノズル４の噴孔角αは、噴射率が抑
制されている噴射初期には側壁２２に対して燃料が噴射
され、噴射圧力が最大となる時期にはピストン１が下降
して上端開口部２３に対して燃料が噴射されるように、
燃焼室２の形状と寸法に応じて例えば１２０〜１６０°
程度に選定されている。
部２３の直径をｄ1、上面１１との境界の直径をｄ2、燃
焼室２の最大直径をｄ3、上端開口部２３のＲ加工部の
半径をＲとすると、ｄ1＜ｄ3、ｄ2＝ｄ1＋２Ｒの関係に
あり、またｄ1／Ｄ＝５０〜８０％に、Ｒ＝３〜１０mm
に選定されている。また、５は噴射燃料を、５１はその
中心を示しており、ノズル４の噴孔角αは、噴射率が抑
制されている噴射初期には側壁２２に対して燃料が噴射
され、噴射圧力が最大となる時期にはピストン１が下降
して上端開口部２３に対して燃料が噴射されるように、
燃焼室２の形状と寸法に応じて例えば１２０〜１６０°
程度に選定されている。
【０００９】実施例は上述のような構成であり、図３の
ようにピストン１が上死点付近にある噴射開始時には噴
射燃料５は側壁２２に対して噴射される。このため乱流
は発生せず、しかもこの時は噴射率が抑制されていて燃
料の供給も少ないので、燃焼は比較的静かで緩やかなも
のとなり、ＮＯｘの発生が少なくなる。燃焼中期以降は
噴射圧力が高くなり、またピストン１が次第に下降して
高圧の燃料噴霧の中心５１が上端開口部２３に当たり、
Ｒ加工された上端開口部２３の表面に沿って上下に分流
するようになる。従って、燃料が燃焼室２内の空気とよ
く混合されると共にピストン１の上面１１にも速やかに
拡散して燃焼する。特に上面１１には噴霧外周部の低濃
度燃料がバックスキッシュ流と共に流入して燃焼はリー
ンの状態で行われるので、ＮＯｘの発生が抑えられると
共に燃料消費の少ない高効率の燃焼状態が得られること
になる。
ようにピストン１が上死点付近にある噴射開始時には噴
射燃料５は側壁２２に対して噴射される。このため乱流
は発生せず、しかもこの時は噴射率が抑制されていて燃
料の供給も少ないので、燃焼は比較的静かで緩やかなも
のとなり、ＮＯｘの発生が少なくなる。燃焼中期以降は
噴射圧力が高くなり、またピストン１が次第に下降して
高圧の燃料噴霧の中心５１が上端開口部２３に当たり、
Ｒ加工された上端開口部２３の表面に沿って上下に分流
するようになる。従って、燃料が燃焼室２内の空気とよ
く混合されると共にピストン１の上面１１にも速やかに
拡散して燃焼する。特に上面１１には噴霧外周部の低濃
度燃料がバックスキッシュ流と共に流入して燃焼はリー
ンの状態で行われるので、ＮＯｘの発生が抑えられると
共に燃料消費の少ない高効率の燃焼状態が得られること
になる。
【００１０】
【実施例２】図５及び図６に示す実施例２は請求項１の
発明の第２の実施例であり、上端開口部２３の上部周縁
にテーパ部２４を設けてある。図５は上死点付近での噴
射開始時の状態を、図６は上死点後２０°付近での高圧
噴射時の状態をそれぞれ示している。(a)は平面図、(b)
は断面図である。各部の寸法は、ｄ1＜ｄ3、ｄ2＞ｄ3、
ｄ1／Ｄ＝５０〜６５％、ｄ2／Ｄ≧７０％の関係にあ
り、またＲ＝３〜１５mmに選定され、ノズル４の噴孔角
αは上述の実施例１よりも若干小さく、例えば１１０〜
１５０°程度に選定される。この実施例では、テーパ部
２４の作用によりピストン１の上面１１での空気と燃料
の混合が促進されるので、図２で説明するように特に黒
煙の排出が低減される。
発明の第２の実施例であり、上端開口部２３の上部周縁
にテーパ部２４を設けてある。図５は上死点付近での噴
射開始時の状態を、図６は上死点後２０°付近での高圧
噴射時の状態をそれぞれ示している。(a)は平面図、(b)
は断面図である。各部の寸法は、ｄ1＜ｄ3、ｄ2＞ｄ3、
ｄ1／Ｄ＝５０〜６５％、ｄ2／Ｄ≧７０％の関係にあ
り、またＲ＝３〜１５mmに選定され、ノズル４の噴孔角
αは上述の実施例１よりも若干小さく、例えば１１０〜
１５０°程度に選定される。この実施例では、テーパ部
２４の作用によりピストン１の上面１１での空気と燃料
の混合が促進されるので、図２で説明するように特に黒
煙の排出が低減される。
【００１１】
【実施例３】図７及び図８に示す実施例３は請求項２の
発明の実施例であり、図７は上死点付近での噴射開始時
の状態を、図８は上死点後２０°付近での高圧噴射時の
状態をそれぞれ示している。(a)は平面図、(b)は(a)の
Ａ−Ａ線断面図である。従来、機関の形式やバルブの形
状等によっては、ピストン１がバルブに接触しないよう
に上面１１にバルブリセスを設けることがあるが、この
実施例はこれらのバルブリセスではなく、上端開口部２
３の上部の周囲全体に浅い凹部２５を設けることによ
り、燃焼室２の上端開口部２３からピストン１の上面１
１にかけて滑らかに連続する薄い燃焼空間２６を形成し
ている。この実施例はバルブリセスを有する機関の場合
を示しており、凹部２５とバルブリセス２７とが連続し
て形成されている。なお、図では凹部２５はバルブリセ
ス２７より浅くなっているが、場合によっては同じ深さ
で形成されることもある。この実施例は上述のような構
成であり、ピストン上面に全体にわたって形成された薄
い燃焼空間２６内の空気が燃焼に有効に利用されるの
で、バルブリセスのみが形成されているものよりも燃焼
状態が改善される。
発明の実施例であり、図７は上死点付近での噴射開始時
の状態を、図８は上死点後２０°付近での高圧噴射時の
状態をそれぞれ示している。(a)は平面図、(b)は(a)の
Ａ−Ａ線断面図である。従来、機関の形式やバルブの形
状等によっては、ピストン１がバルブに接触しないよう
に上面１１にバルブリセスを設けることがあるが、この
実施例はこれらのバルブリセスではなく、上端開口部２
３の上部の周囲全体に浅い凹部２５を設けることによ
り、燃焼室２の上端開口部２３からピストン１の上面１
１にかけて滑らかに連続する薄い燃焼空間２６を形成し
ている。この実施例はバルブリセスを有する機関の場合
を示しており、凹部２５とバルブリセス２７とが連続し
て形成されている。なお、図では凹部２５はバルブリセ
ス２７より浅くなっているが、場合によっては同じ深さ
で形成されることもある。この実施例は上述のような構
成であり、ピストン上面に全体にわたって形成された薄
い燃焼空間２６内の空気が燃焼に有効に利用されるの
で、バルブリセスのみが形成されているものよりも燃焼
状態が改善される。
【００１２】
【実施例４】図９及び図１０に示す実施例４は請求項３
の発明の実施例であり、図９は上死点付近での噴射開始
時の状態を、図１０は上死点後２０°付近での高圧噴射
時の状態をそれぞれ示している。(a)は平面図、(b)は
(a)のＡ−Ａ線断面図である。この実施例は図３及び４
の実施例１における上端開口部２３の形状を改良したも
のである。すなわち、上端開口部２３の燃料噴霧の中心
５１が当たる部分２３ａのＲ加工部の半径Ｒ1とその間
に存在する噴霧中心５１が当たらない部分２３ｂのＲ加
工部の半径Ｒ2を異ならせ、Ｒ1＜Ｒ2として部分２３ａ
をノズル４方向に相対的に突出させてあり、それぞれ直
径に相当する部分２３ａ間の寸法ｄ1と部分２３ｂ間の
寸法ｄ4はｄ1＜ｄ4の関係となっている。また、上から
見た部分２３ａの突出半径はＲ3、部分２３ｂのくぼみ
半径はＲ4であるが、部分２３ａが球面状に突出した状
態となって両者は全体として滑らかな曲面で連続したも
のとなっている。なお、突出した部分２３ａの数はノズ
ル４からの噴霧本数と同数である。
の発明の実施例であり、図９は上死点付近での噴射開始
時の状態を、図１０は上死点後２０°付近での高圧噴射
時の状態をそれぞれ示している。(a)は平面図、(b)は
(a)のＡ−Ａ線断面図である。この実施例は図３及び４
の実施例１における上端開口部２３の形状を改良したも
のである。すなわち、上端開口部２３の燃料噴霧の中心
５１が当たる部分２３ａのＲ加工部の半径Ｒ1とその間
に存在する噴霧中心５１が当たらない部分２３ｂのＲ加
工部の半径Ｒ2を異ならせ、Ｒ1＜Ｒ2として部分２３ａ
をノズル４方向に相対的に突出させてあり、それぞれ直
径に相当する部分２３ａ間の寸法ｄ1と部分２３ｂ間の
寸法ｄ4はｄ1＜ｄ4の関係となっている。また、上から
見た部分２３ａの突出半径はＲ3、部分２３ｂのくぼみ
半径はＲ4であるが、部分２３ａが球面状に突出した状
態となって両者は全体として滑らかな曲面で連続したも
のとなっている。なお、突出した部分２３ａの数はノズ
ル４からの噴霧本数と同数である。
【００１３】上述のような構成であり、図９のようにピ
ストン１が上死点付近にある噴射開始時には、噴射燃料
５は側壁２２に対して噴射されるので上端開口部２３の
凹凸はほとんど無関係であり、実施例１と同様に燃焼は
比較的静かで緩やかなものとなってＮＯｘの発生は少な
い。一方、燃焼中期以降の噴射圧力が高くなる時期に
は、高圧の燃料噴霧の中心５１が上端開口部２３の突出
した部分２３ａに当たり、部分２３ａの球面状の表面に
沿って周囲に分流する。従って、燃焼室２内での燃料と
空気の混合が促進されると共に、ピストン１の上面１１
への拡散も活発に行われ、実施例１の場合よりも広範囲
に拡散して良好な燃焼状態が得られるのである。
ストン１が上死点付近にある噴射開始時には、噴射燃料
５は側壁２２に対して噴射されるので上端開口部２３の
凹凸はほとんど無関係であり、実施例１と同様に燃焼は
比較的静かで緩やかなものとなってＮＯｘの発生は少な
い。一方、燃焼中期以降の噴射圧力が高くなる時期に
は、高圧の燃料噴霧の中心５１が上端開口部２３の突出
した部分２３ａに当たり、部分２３ａの球面状の表面に
沿って周囲に分流する。従って、燃焼室２内での燃料と
空気の混合が促進されると共に、ピストン１の上面１１
への拡散も活発に行われ、実施例１の場合よりも広範囲
に拡散して良好な燃焼状態が得られるのである。
【００１４】図２は以上の実施例と従来例とをＮＯｘ量
と黒煙あるいは排気色Ｓｄについて比較したものであ
り、横軸は燃料消費率の無次元表示、縦軸は従来例を１
とした無次元表示となっている。図において、黒丸は従
来例、白丸は実施例１、三角は実施例２、Ｘは実施例４
を示しており、実施例３はほぼ実施例１と同程度であっ
たので省略してある。実施例１に着目して従来例と比較
的すれば、例えば同一の燃料消費率ｆ＝０．９ではＮＯ
ｘは１から０．８となって約２０％低減され、黒煙(排
気色)Ｓｄは１から０．７５となって約２５％低減され
ている。また同一のＮＯｘ(＝０．８)では燃料消費率ｆ
は１から０．９となって約１０％低減されている。また
全体としては実施例１と実施例２はＮＯｘとＳｄで優劣
が逆転しているが従来例よりも優れている。また実施例
４はいずれの点においても最も良好な結果となってお
り、この発明の効果が示されている。なお、請求項２の
燃焼空間を設ける構造に請求項３の構造を併用すること
も可能であり、相乗効果によって単独実施の場合よりも
優れた効果を得ることができる。また、バルブリセス付
きのものに請求項３の構造を採用することもできる。
と黒煙あるいは排気色Ｓｄについて比較したものであ
り、横軸は燃料消費率の無次元表示、縦軸は従来例を１
とした無次元表示となっている。図において、黒丸は従
来例、白丸は実施例１、三角は実施例２、Ｘは実施例４
を示しており、実施例３はほぼ実施例１と同程度であっ
たので省略してある。実施例１に着目して従来例と比較
的すれば、例えば同一の燃料消費率ｆ＝０．９ではＮＯ
ｘは１から０．８となって約２０％低減され、黒煙(排
気色)Ｓｄは１から０．７５となって約２５％低減され
ている。また同一のＮＯｘ(＝０．８)では燃料消費率ｆ
は１から０．９となって約１０％低減されている。また
全体としては実施例１と実施例２はＮＯｘとＳｄで優劣
が逆転しているが従来例よりも優れている。また実施例
４はいずれの点においても最も良好な結果となってお
り、この発明の効果が示されている。なお、請求項２の
燃焼空間を設ける構造に請求項３の構造を併用すること
も可能であり、相乗効果によって単独実施の場合よりも
優れた効果を得ることができる。また、バルブリセス付
きのものに請求項３の構造を採用することもできる。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明の直接噴射式ディーゼル機関は、噴射期間の初期に噴
射率を抑制してその後に噴射圧力が最大となるように燃
料噴射を制御し、また燃焼室はその最大径よりも小径の
上端開口部をＲ加工して滑らかな曲面を有するものと
し、噴射率抑制期間中は燃焼室の上端開口部より下部の
傾斜した側壁に燃料を噴射すると共に、噴射圧力が最大
となる時期には上端開口部に対して燃料を噴射するよう
にしたものである。従って、噴射初期には乱流が発生せ
ず、抑制された噴射率のもとで緩やかに燃焼してＮＯｘ
の発生が少なくなる。また燃焼中期以降は噴射された燃
料がＲ加工された上端開口部に当たり、燃料がピストン
上面に速やかに拡散してリーン状態の燃焼が行われるの
で、ＮＯｘの発生が抑えられると共に燃料消費の少ない
高効率の燃焼状態が得られるのであり、燃料消費率の改
善と排気ガスの浄化に対する厳しい要求に応えることが
可能となる。
明の直接噴射式ディーゼル機関は、噴射期間の初期に噴
射率を抑制してその後に噴射圧力が最大となるように燃
料噴射を制御し、また燃焼室はその最大径よりも小径の
上端開口部をＲ加工して滑らかな曲面を有するものと
し、噴射率抑制期間中は燃焼室の上端開口部より下部の
傾斜した側壁に燃料を噴射すると共に、噴射圧力が最大
となる時期には上端開口部に対して燃料を噴射するよう
にしたものである。従って、噴射初期には乱流が発生せ
ず、抑制された噴射率のもとで緩やかに燃焼してＮＯｘ
の発生が少なくなる。また燃焼中期以降は噴射された燃
料がＲ加工された上端開口部に当たり、燃料がピストン
上面に速やかに拡散してリーン状態の燃焼が行われるの
で、ＮＯｘの発生が抑えられると共に燃料消費の少ない
高効率の燃焼状態が得られるのであり、燃料消費率の改
善と排気ガスの浄化に対する厳しい要求に応えることが
可能となる。
【００１６】また、燃焼室の上端開口部からピストン上
面にかけて滑らかに連続する薄い燃焼空間を形成したも
のでは、この燃焼空間内の空気が有効に利用されてより
良好な燃焼状態が得られる。更に、上端開口部の噴射燃
料の中心が当たる部分をノズル方向に突出させたもので
は、燃焼中期以降に噴射された燃料が突出部に当たって
混合気や火炎がピストン頂部に生ずる燃焼空間に速やか
に拡散するようになり、より良好な燃焼状態となって燃
料消費率の改善と排気ガスの浄化を一層進めることが可
能となる。
面にかけて滑らかに連続する薄い燃焼空間を形成したも
のでは、この燃焼空間内の空気が有効に利用されてより
良好な燃焼状態が得られる。更に、上端開口部の噴射燃
料の中心が当たる部分をノズル方向に突出させたもので
は、燃焼中期以降に噴射された燃料が突出部に当たって
混合気や火炎がピストン頂部に生ずる燃焼空間に速やか
に拡散するようになり、より良好な燃焼状態となって燃
料消費率の改善と排気ガスの浄化を一層進めることが可
能となる。
【図１】この発明における燃料噴射制御の説明図であ
る。
る。
【図２】ＮＯｘ量及び黒煙あるいは排気色と燃料消費率
との関係について従来例とこの発明の実施例とを比較し
たグラフである。
との関係について従来例とこの発明の実施例とを比較し
たグラフである。
【図３】実施例１の噴射開始時におけるピストン頂部の
平面図及び断面図である。
平面図及び断面図である。
【図４】同実施例の高圧噴射時におけるピストン頂部の
平面図及び断面図である。
平面図及び断面図である。
【図５】実施例２の噴射開始時におけるピストン頂部の
平面図及び断面図である。
平面図及び断面図である。
【図６】同実施例の高圧噴射時におけるピストン頂部の
平面図及び断面図である。
平面図及び断面図である。
【図７】実施例３の噴射開始時におけるピストン頂部の
平面図及びＡ−Ａ線断面図である。
平面図及びＡ−Ａ線断面図である。
【図８】同実施例の高圧噴射時におけるピストン頂部の
平面図及びＡ−Ａ線断面図である。
平面図及びＡ−Ａ線断面図である。
【図９】実施例４の噴射開始時におけるピストン頂部の
平面図及びＡ−Ａ線断面図である。
平面図及びＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】同実施例の高圧噴射時におけるピストン頂部
の平面図及びＡ−Ａ線断面図である。
の平面図及びＡ−Ａ線断面図である。
１ ピストン ２ 燃焼室 ３ シリンダ ４ 噴射ノズル １１ 上面 ２２ 側壁 ２３ 上端開口部 ２４ テーパ部 ２５ 凹部 ２６ 薄い燃焼空間 ２３ａ 突出した部分 θ 全噴射期間 θ1 噴射率抑制期間 α ノズルの噴孔角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−58127（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−173728（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02B 23/06
Claims (3)
- 【請求項１】 ピストン頂部に形成されている燃焼室に
向けて燃料噴射を行う直接噴射式ディーゼル機関であっ
て、噴射期間の初期において全噴射期間の少なくとも１
／３の期間について噴射率を抑制した後に噴射圧力が最
大となるように燃料噴射を制御し、燃焼室はその最大径
よりも小径に形成されている上端開口部をＲ加工された
滑らかな曲面を有するものとし、噴射率が抑制されてい
る期間中は燃焼室の上端開口部より下部の傾斜した側壁
に対して燃料が噴射されると共に、噴射圧力が最大とな
る時期にはピストンの下降に伴い上端開口部に対して燃
料が噴射されるように構成されたことを特徴とする直接
噴射式ディーゼル機関。 - 【請求項２】 ピストン上面の上端開口部の周囲に浅い
凹部を設けることにより、燃焼室の上端開口部からピス
トン上面にかけて滑らかに連続する薄い燃焼空間を形成
した請求項１記載の直接噴射式ディーゼル機関。 - 【請求項３】 上端開口部の噴射燃料の中心が当たる部
分をノズル方向に突出させた請求項１記載の直接噴射式
ディーゼル機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3058108A JP2926165B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 直接噴射式ディーゼル機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3058108A JP2926165B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 直接噴射式ディーゼル機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04272447A JPH04272447A (ja) | 1992-09-29 |
| JP2926165B2 true JP2926165B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=13074778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3058108A Expired - Fee Related JP2926165B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 直接噴射式ディーゼル機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926165B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006073091A1 (ja) * | 2005-01-05 | 2006-07-13 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | 直接噴射式ディーゼルエンジン |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10213011B4 (de) * | 2002-03-22 | 2014-02-27 | Daimler Ag | Selbstzündende Brennkraftmaschine |
| DE10213025B4 (de) * | 2002-03-22 | 2014-02-27 | Daimler Ag | Selbstzündende Brennkraftmaschine |
| DE102006020642B4 (de) * | 2006-05-04 | 2019-05-23 | Daimler Ag | Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine für ein solches Verfahren |
| DE102011119215B4 (de) * | 2011-11-23 | 2021-07-22 | Daimler Ag | Verbrennungsverfahren und Brennkraftmaschine |
| JP7303002B2 (ja) * | 2019-03-28 | 2023-07-04 | ダイハツ工業株式会社 | 内燃機関のピストン |
-
1991
- 1991-02-27 JP JP3058108A patent/JP2926165B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006073091A1 (ja) * | 2005-01-05 | 2006-07-13 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | 直接噴射式ディーゼルエンジン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04272447A (ja) | 1992-09-29 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |