JP3010332B2 - ディーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents
ディーゼルエンジンの燃焼室Info
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- piston
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- 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
- F02B23/0603—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 at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head
-
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- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は主燃料にメタノールを用
い副燃焼室を備えたディーゼルエンジンの燃焼室に関す
る。
い副燃焼室を備えたディーゼルエンジンの燃焼室に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】燃料にメタノールを用いたディーゼルエ
ンジンではメタノールの気化潜熱が大きく、着火温度が
高いため、燃料と空気との予混合を行い、着火した濃混
合気をシリンダ内に噴出させる副燃焼室方式が用いられ
ている。
ンジンではメタノールの気化潜熱が大きく、着火温度が
高いため、燃料と空気との予混合を行い、着火した濃混
合気をシリンダ内に噴出させる副燃焼室方式が用いられ
ている。
【０００３】そして、通常、燃料を噴射するノズルを備
えた副燃焼室は、シリンダヘッドの中心を外して配置さ
れ、単一の連絡孔により主燃焼室と接続されている。
えた副燃焼室は、シリンダヘッドの中心を外して配置さ
れ、単一の連絡孔により主燃焼室と接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】燃料のメタノールと空
気とを副燃焼室にて予混合し、上述のような単一の連絡
孔から主燃焼室に噴出させる方式では予混合気と空気と
の混合が不十分で燃焼効率が悪いという問題があり、一
方、混合の改善のため複数の連絡孔を有する副燃焼室を
シリンダ上部に設け、予混合気を主燃焼室内に拡げて噴
出させるものでは、吸排気バルブを備えたシリンダヘッ
ドの構造が複雑となるとともに、熱ひずみの問題も生ず
るという欠点がある。
気とを副燃焼室にて予混合し、上述のような単一の連絡
孔から主燃焼室に噴出させる方式では予混合気と空気と
の混合が不十分で燃焼効率が悪いという問題があり、一
方、混合の改善のため複数の連絡孔を有する副燃焼室を
シリンダ上部に設け、予混合気を主燃焼室内に拡げて噴
出させるものでは、吸排気バルブを備えたシリンダヘッ
ドの構造が複雑となるとともに、熱ひずみの問題も生ず
るという欠点がある。
【０００５】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的は複数の連絡孔を備えた副燃焼室
をピストン側に配置して、メタノールを燃料とするディ
ーゼルエンジンの燃焼の改善や、上述の問題の解決を図
ろうとするディーゼルエンジンの燃焼室を提供するもの
である。
ものであり、その目的は複数の連絡孔を備えた副燃焼室
をピストン側に配置して、メタノールを燃料とするディ
ーゼルエンジンの燃焼の改善や、上述の問題の解決を図
ろうとするディーゼルエンジンの燃焼室を提供するもの
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の発明の目的を達成
するために、本願の請求項１に係る発明は、メタノール
等を燃料とし副燃焼室の壁面の熱を利用して気化を促進
させ混合するディーゼルエンジンの燃焼室とその上方に
開口する燃料ノズルが挿入する連絡孔およびシリンダ上
壁に向い斜放射方向に開口する複数の副連絡孔を備え遮
熱構造を介してピストン上方中央に埋め込まれた耐熱材
から成る副燃焼室とシリンダヘッドに設けられピストン
上死点前後に前記のノズル連絡孔を閉鎖する燃料噴射ノ
ズルとを有し、前記の副燃焼室は主連絡孔より室内がカ
クテルグラス状に底面が拡大された空間を備え該燃料ノ
ズルからの噴射燃料が鋭角的に燃焼室内壁に衝突するよ
う配設された高強度、耐熱性を有するセラミックスから
なり、ピストンは遮熱空気層及び熱伝導率の小さな材料
から成る遮熱ガスケットを隔てて取付けられており、ピ
ストンのスカート部から下方に突出する副燃焼室の底部
はオイルの接触防止用の下面カバーにより覆われている
とともに、前記の燃料噴射ノズルは多噴孔を備えるとと
もにその外周が遮熱用空気層を隔てて耐熱材からなるノ
ズルカバーにより覆われていることを特徴とするディー
ゼルエンジンの燃焼室を提供する。
するために、本願の請求項１に係る発明は、メタノール
等を燃料とし副燃焼室の壁面の熱を利用して気化を促進
させ混合するディーゼルエンジンの燃焼室とその上方に
開口する燃料ノズルが挿入する連絡孔およびシリンダ上
壁に向い斜放射方向に開口する複数の副連絡孔を備え遮
熱構造を介してピストン上方中央に埋め込まれた耐熱材
から成る副燃焼室とシリンダヘッドに設けられピストン
上死点前後に前記のノズル連絡孔を閉鎖する燃料噴射ノ
ズルとを有し、前記の副燃焼室は主連絡孔より室内がカ
クテルグラス状に底面が拡大された空間を備え該燃料ノ
ズルからの噴射燃料が鋭角的に燃焼室内壁に衝突するよ
う配設された高強度、耐熱性を有するセラミックスから
なり、ピストンは遮熱空気層及び熱伝導率の小さな材料
から成る遮熱ガスケットを隔てて取付けられており、ピ
ストンのスカート部から下方に突出する副燃焼室の底部
はオイルの接触防止用の下面カバーにより覆われている
とともに、前記の燃料噴射ノズルは多噴孔を備えるとと
もにその外周が遮熱用空気層を隔てて耐熱材からなるノ
ズルカバーにより覆われていることを特徴とするディー
ゼルエンジンの燃焼室を提供する。
【０００７】
【作用】主連絡孔と複数の副連絡孔を備え副室の外側が
ピストン本体と断熱層、空気層を挟んで副燃料室をピス
トン上方に埋設したので、シリンダヘッドには燃料噴射
ノズルの配置のみで済むため、シリンダ上部の複雑化が
免れ、また燃料噴射時には噴射ノズルが主連絡孔を塞
ぎ、多噴項ノズルからの燃料噴霧が副室内の側壁方向に
鋭角に衝突し、熱を奪いながら底部に流れるように噴射
されるため、空気と十分に混合でき、さらに着火した濃
混合気は複数の副連絡孔からシリング外壁に向けて四方
に噴射し、シリンダ外壁で衝突拡散し空気との希薄混合
を促進するため、主室の空気と混合して良好に燃焼す
る。
ピストン本体と断熱層、空気層を挟んで副燃料室をピス
トン上方に埋設したので、シリンダヘッドには燃料噴射
ノズルの配置のみで済むため、シリンダ上部の複雑化が
免れ、また燃料噴射時には噴射ノズルが主連絡孔を塞
ぎ、多噴項ノズルからの燃料噴霧が副室内の側壁方向に
鋭角に衝突し、熱を奪いながら底部に流れるように噴射
されるため、空気と十分に混合でき、さらに着火した濃
混合気は複数の副連絡孔からシリング外壁に向けて四方
に噴射し、シリンダ外壁で衝突拡散し空気との希薄混合
を促進するため、主室の空気と混合して良好に燃焼す
る。
【０００８】
【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図１は本発明にかかるディーゼルエン
ジンの燃焼室の一実施例を示す主要部の断面図である。
同図における１はピストンで、シリンダ２に収納されエ
ンジンの運転に応じて上下に摺動するものであり、摺動
部分にはピストンリング１１が嵌合されている。
詳細に説明する。図１は本発明にかかるディーゼルエン
ジンの燃焼室の一実施例を示す主要部の断面図である。
同図における１はピストンで、シリンダ２に収納されエ
ンジンの運転に応じて上下に摺動するものであり、摺動
部分にはピストンリング１１が嵌合されている。
【０００９】３はピストン１の上部の中央部に配置され
た副燃焼室（副室）で、例えば高強度で耐熱性のある窒
化珪素などのセラミックスにより形成され、そのピスト
ンとの接触部には遮熱材又は空気層が配置され上方には
シリンダ面積の３〜５％の開口となる主連絡孔３１と、
シリンダ内壁に向う放射線状の複数の副連絡孔３２とを
備え、副室内部はカクテルグラス状に開口部より拡大さ
れて形成され、燃料噴射された燃料が副室側壁に鋭角に
衝突し、底部に流れ、その間に壁面から熱を奪い気化が
促進され、ピストン１の上昇時にはシリンダヘッド２１
に配置された燃料噴射ノズル２２のノズルカバー２３の
外壁により上死点前後の３０度程度は主連絡孔３１が閉
鎖される。なお該燃料噴射ノズル２２はシリンダヘッド
２１のガスケット２４や遮熱空気層２５を備えて耐熱用
のノズルカバー２３により取り付けられ、ノズル部での
燃料気かが防止されるようにし、多噴孔ノズルからの燃
料噴射時には副室３の噴霧の衝突部における法線とのな
す角θは４５度以上となるように構成されている。
た副燃焼室（副室）で、例えば高強度で耐熱性のある窒
化珪素などのセラミックスにより形成され、そのピスト
ンとの接触部には遮熱材又は空気層が配置され上方には
シリンダ面積の３〜５％の開口となる主連絡孔３１と、
シリンダ内壁に向う放射線状の複数の副連絡孔３２とを
備え、副室内部はカクテルグラス状に開口部より拡大さ
れて形成され、燃料噴射された燃料が副室側壁に鋭角に
衝突し、底部に流れ、その間に壁面から熱を奪い気化が
促進され、ピストン１の上昇時にはシリンダヘッド２１
に配置された燃料噴射ノズル２２のノズルカバー２３の
外壁により上死点前後の３０度程度は主連絡孔３１が閉
鎖される。なお該燃料噴射ノズル２２はシリンダヘッド
２１のガスケット２４や遮熱空気層２５を備えて耐熱用
のノズルカバー２３により取り付けられ、ノズル部での
燃料気かが防止されるようにし、多噴孔ノズルからの燃
料噴射時には副室３の噴霧の衝突部における法線とのな
す角θは４５度以上となるように構成されている。
【００１０】また、副室３とピストン１との取付けに際
しては、副室３を構成するセラミックスと線膨張係数が
ほぼ同等の金属を円環状とし、これを加熱により軟化さ
せ、軟化した金属を加圧変形させて固定リング１２によ
り副室３を係合させるもので、副室３の側壁部のガスケ
ット１３やリング遮熱材１４以外の副室３の外壁部分は
遮熱空気層１５によってピストン１の内壁と隔てられて
いる。
しては、副室３を構成するセラミックスと線膨張係数が
ほぼ同等の金属を円環状とし、これを加熱により軟化さ
せ、軟化した金属を加圧変形させて固定リング１２によ
り副室３を係合させるもので、副室３の側壁部のガスケ
ット１３やリング遮熱材１４以外の副室３の外壁部分は
遮熱空気層１５によってピストン１の内壁と隔てられて
いる。
【００１１】なお、１６は副室３の下面カバーであり、
副室３の底面を覆うもので複数本の固定ボルト１７によ
り空気層１８を隔ててピストンスカート部に取付けら
れ、シリンダ内部のオイルなどが高温度の副室３に触れ
ないように構成されている。
副室３の底面を覆うもので複数本の固定ボルト１７によ
り空気層１８を隔ててピストンスカート部に取付けら
れ、シリンダ内部のオイルなどが高温度の副室３に触れ
ないように構成されている。
【００１２】また、４１は給気流路４２に設けられた吸
気弁、４３は排気流路４４に設けられた排気弁であり、
エンジンの運転に応じ吸気流路４１の開閉や、排気流路
４３の開閉制御をそれぞれ司るものである。
気弁、４３は排気流路４４に設けられた排気弁であり、
エンジンの運転に応じ吸気流路４１の開閉や、排気流路
４３の開閉制御をそれぞれ司るものである。
【００１３】つぎにこのように構成された本実施例の作
動を説明すると、エンジンの圧縮行程の終期にはピスト
ン１が上昇し、副室３の主連絡孔３１は燃料噴射ノズル
２２で殆んど閉じられるため、圧縮された空気は複数の
副連絡孔３２を介して副室３の内部に流入する。
動を説明すると、エンジンの圧縮行程の終期にはピスト
ン１が上昇し、副室３の主連絡孔３１は燃料噴射ノズル
２２で殆んど閉じられるため、圧縮された空気は複数の
副連絡孔３２を介して副室３の内部に流入する。
【００１４】ついで、多噴孔を有する燃料噴射ノズル２
２から燃料のメタノールが副室内壁に噴射されると、燃
料噴霧は内壁面に対して浅い角度で当るため、その反射
によって噴霧が拡がって圧縮空気との混合が良好とな
り、その一部は圧縮熱や内壁温度によって着火する。そ
して、上死点前後では主連絡孔３１は閉鎖されているた
め、着火した未燃の混合気は複数の副連絡孔３２から四
方のシリンダ側壁方向に噴出することになる。
２から燃料のメタノールが副室内壁に噴射されると、燃
料噴霧は内壁面に対して浅い角度で当るため、その反射
によって噴霧が拡がって圧縮空気との混合が良好とな
り、その一部は圧縮熱や内壁温度によって着火する。そ
して、上死点前後では主連絡孔３１は閉鎖されているた
め、着火した未燃の混合気は複数の副連絡孔３２から四
方のシリンダ側壁方向に噴出することになる。
【００１５】したがって、未燃の混合気は主燃焼室のピ
ストン上方の圧気と十分に混合し、爆発的に一気に燃焼
してその高圧力によりピストン１を力強く圧下し、エン
ジンの運転が効率よく行われる。
ストン上方の圧気と十分に混合し、爆発的に一気に燃焼
してその高圧力によりピストン１を力強く圧下し、エン
ジンの運転が効率よく行われる。
【００１６】以上、本発明を上述の実施例によって説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲から排除するものでは
ない。
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲から排除するものでは
ない。
【００１７】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
主室への主連絡孔の他、複数の副連絡孔を有する副室を
ピストン上方に埋設し、シリンダヘッドには主連絡孔に
対向する燃料噴射ノズルを配置したので、シリンダ上部
の構造の複雑化が避けられて熱ひずみの問題も減少する
効果が得られ、また、燃料噴射時には主連絡孔が閉じら
れた副室の側壁方向に多噴孔ノズルから燃料が噴射され
るため側壁に近い部分から空気と十分に混合され、さら
に着火した濃い混合気は複数の副連絡孔からシリンダの
側壁方向に一気に吹出して燃焼するので、副室や主室で
の燃料と空気との混合状態が改善されるという利点があ
る。
主室への主連絡孔の他、複数の副連絡孔を有する副室を
ピストン上方に埋設し、シリンダヘッドには主連絡孔に
対向する燃料噴射ノズルを配置したので、シリンダ上部
の構造の複雑化が避けられて熱ひずみの問題も減少する
効果が得られ、また、燃料噴射時には主連絡孔が閉じら
れた副室の側壁方向に多噴孔ノズルから燃料が噴射され
るため側壁に近い部分から空気と十分に混合され、さら
に着火した濃い混合気は複数の副連絡孔からシリンダの
側壁方向に一気に吹出して燃焼するので、副室や主室で
の燃料と空気との混合状態が改善されるという利点があ
る。
【図１】本発明にかかるディーゼルエンジンの燃焼室の
一実施例を示す主要部の断面図である。
一実施例を示す主要部の断面図である。
１…ピストン ２…シリンダ ３…副燃焼室 １５…遮熱空気層 １６…下面カバー ２２…燃料噴射ノズル ２３…ノズルカバー ２５…遮熱空気層 ３１…主連絡孔 ３２…副連絡孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｄ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ｄ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 23/06 F02B 19/04 F02F 3/00 F02F 3/26 F02M 61/14
Claims (1)
- 【請求項１】メタノール等を燃料とし副燃焼室の壁面の
熱を利用して気化を促進させ混合するディーゼルエンジ
ンの燃焼室とその上方に開口する燃料ノズルが挿入する
連絡孔およびシリンダ上壁に向い斜放射方向に開口する
複数の副連絡孔を備え遮熱構造を介してピストン上方中
央に埋め込まれた耐熱材から成る副燃焼室とシリンダヘ
ッドに設けられピストン上死点前後に前記のノズル連絡
孔を閉鎖する燃料噴射ノズルとを有し、前記の副燃焼室
は主連絡孔より室内がカクテルグラス状に底面が拡大さ
れた空間を備え該燃料ノズルからの噴射燃料が鋭角的に
燃焼室内壁に衝突するよう配設された高強度、耐熱性を
有するセラミックスからなり、ピストンは遮熱空気層及
び熱伝導率の小さな材料から成る遮熱ガスケットを隔て
て取付けられており、ピストンのスカート部から下方に
突出する副燃焼室の底部はオイルの接触防止用の下面カ
バーにより覆われているとともに、前記の燃料噴射ノズ
ルは多噴孔を備えるとともにその外周が遮熱用空気層を
隔てて耐熱材からなるノズルカバーにより覆われている
ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5070843A JP3010332B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | ディーゼルエンジンの燃焼室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5070843A JP3010332B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | ディーゼルエンジンの燃焼室 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06257441A JPH06257441A (ja) | 1994-09-13 |
| JP3010332B2 true JP3010332B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=13443256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5070843A Expired - Lifetime JP3010332B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | ディーゼルエンジンの燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3010332B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2814346B2 (ja) * | 1994-03-28 | 1998-10-22 | 株式会社いすゞセラミックス研究所 | ディーゼルエンジンの燃焼室構造 |
| EP0771940A1 (en) * | 1995-10-31 | 1997-05-07 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | An internal-combustion engine having a pre-combustion chamber |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5681218A (en) * | 1979-12-04 | 1981-07-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Combustion chamber of internal combustion engine |
| JPS62176463U (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | ||
| JPS6318126A (ja) * | 1986-07-11 | 1988-01-26 | Isuzu Motors Ltd | 直接噴射式デイ−ゼル機関 |
| JPS63176621A (ja) * | 1987-01-16 | 1988-07-20 | Ngk Insulators Ltd | 内燃機関の燃焼室構造 |
| JPH03115728A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-16 | Isuzu Motors Ltd | 副室式アルコールエンジン |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP5070843A patent/JP3010332B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06257441A (ja) | 1994-09-13 |
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