JP3024830B2 - 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 - Google Patents
直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直接噴射式ディーゼル
機関において、ピストンの頂面に凹部状に形成され、上
部と下部とに二分割された燃焼室に関する。
機関において、ピストンの頂面に凹部状に形成され、上
部と下部とに二分割された燃焼室に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、直接噴射式ディーゼル機関の燃焼
室を、上部燃焼室と下部燃焼室とに二分割し、該二分割
した燃焼室に燃料を噴射し、緩慢な燃焼を行うようにす
ることにより、ＮＯｘを低減する技術は、公知のもので
ある。例えば、実開昭６２−１４８７３０号公報に記載
の技術の如くである。前記従来の技術においては、燃料
噴射初期の燃焼を制御する噴射率制御が設けられいいな
い。そして、燃焼室を二分割することにより生じる空気
流動と噴霧との関係により、下部燃焼室において、混合
気を形成し着火させる、上部燃焼室では、噴霧を該壁面
に沿わせることにより、燃料フィルムを形成し緩慢な燃
焼を行うのである。また、上部燃焼室の入口部の作用
は、シリンダヘッドとピストン頂面との間のすきま部に
燃焼ガスが噴出するのを抑えることにあり、該すきま部
に燃焼ガスが噴出するのを抑えることにより、未燃燃料
とすすの再燃焼を行い、ＮＯｘ、ＨＣ、黒煙を低減して
いるのである。しかし、該技術ではＮＯｘの低減量に限
界がある。
室を、上部燃焼室と下部燃焼室とに二分割し、該二分割
した燃焼室に燃料を噴射し、緩慢な燃焼を行うようにす
ることにより、ＮＯｘを低減する技術は、公知のもので
ある。例えば、実開昭６２−１４８７３０号公報に記載
の技術の如くである。前記従来の技術においては、燃料
噴射初期の燃焼を制御する噴射率制御が設けられいいな
い。そして、燃焼室を二分割することにより生じる空気
流動と噴霧との関係により、下部燃焼室において、混合
気を形成し着火させる、上部燃焼室では、噴霧を該壁面
に沿わせることにより、燃料フィルムを形成し緩慢な燃
焼を行うのである。また、上部燃焼室の入口部の作用
は、シリンダヘッドとピストン頂面との間のすきま部に
燃焼ガスが噴出するのを抑えることにあり、該すきま部
に燃焼ガスが噴出するのを抑えることにより、未燃燃料
とすすの再燃焼を行い、ＮＯｘ、ＨＣ、黒煙を低減して
いるのである。しかし、該技術ではＮＯｘの低減量に限
界がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、燃
料噴射初期の燃焼を制御する噴射率制御を行い、噴霧を
壁面に沿わせることを極力避けることにより、積極的に
混合気を形成し、該混合気による燃焼によりＮＯｘを低
減するのである。また、上部燃焼室１の入口部４に高圧
噴霧を噴射し、シリンダヘッドとピストン頂面との間の
すきま部に高圧噴霧の一部を積極的に噴出させて、該す
きま部の空気を積極的に利用する等、より多くの空気を
利用することにより、希薄な混合気を形成し、該希薄な
混合気の積極的な燃焼を行い、従来技術に比べ燃費、黒
煙が良好で、かつ、ＮＯｘが低い燃焼を実現することを
目的とするのである。
料噴射初期の燃焼を制御する噴射率制御を行い、噴霧を
壁面に沿わせることを極力避けることにより、積極的に
混合気を形成し、該混合気による燃焼によりＮＯｘを低
減するのである。また、上部燃焼室１の入口部４に高圧
噴霧を噴射し、シリンダヘッドとピストン頂面との間の
すきま部に高圧噴霧の一部を積極的に噴出させて、該す
きま部の空気を積極的に利用する等、より多くの空気を
利用することにより、希薄な混合気を形成し、該希薄な
混合気の積極的な燃焼を行い、従来技術に比べ燃費、黒
煙が良好で、かつ、ＮＯｘが低い燃焼を実現することを
目的とするのである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は以上の如
くであり、該目的を達成するために次のような構造を有
している。直接噴射式ディーゼル機関のピストンの頂面
に凹部状に形成され、上部と下部とに二分割された燃焼
室であって、該二分割された燃焼室の上部燃焼室１は、
入口部４が半径Ｒ１の円弧状断面の突縁で絞られた形状
を有し、下部燃焼室２も、入口部５が半径Ｒ２の円弧状
断面の突縁で絞られた形状を有し、該下部燃焼室２の入
口部５の開口径が、上部燃焼室１の入口部４の開口径よ
り小さく構成され、燃料噴射は、多噴孔ノズルにより該
二分割された上部燃焼室１と下部燃焼室２の両方に対し
てそれぞれに行い、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制御して
おり、噴射率抑制期間θ１は、全噴射期間θの三分の一
以上に選定し、噴射率抑制期間中には、燃料噴射を上部
燃焼室１の傾斜面と下部燃焼室２の傾斜面との近傍にそ
れぞれに行い、燃料噴射後期には、高圧噴射を上部燃焼
室１の絞られた入口部４と、下部燃焼室２の絞られた入
口部５との近傍にそれぞれに行うように構成したもので
ある。
くであり、該目的を達成するために次のような構造を有
している。直接噴射式ディーゼル機関のピストンの頂面
に凹部状に形成され、上部と下部とに二分割された燃焼
室であって、該二分割された燃焼室の上部燃焼室１は、
入口部４が半径Ｒ１の円弧状断面の突縁で絞られた形状
を有し、下部燃焼室２も、入口部５が半径Ｒ２の円弧状
断面の突縁で絞られた形状を有し、該下部燃焼室２の入
口部５の開口径が、上部燃焼室１の入口部４の開口径よ
り小さく構成され、燃料噴射は、多噴孔ノズルにより該
二分割された上部燃焼室１と下部燃焼室２の両方に対し
てそれぞれに行い、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制御して
おり、噴射率抑制期間θ１は、全噴射期間θの三分の一
以上に選定し、噴射率抑制期間中には、燃料噴射を上部
燃焼室１の傾斜面と下部燃焼室２の傾斜面との近傍にそ
れぞれに行い、燃料噴射後期には、高圧噴射を上部燃焼
室１の絞られた入口部４と、下部燃焼室２の絞られた入
口部５との近傍にそれぞれに行うように構成したもので
ある。
【０００５】
【作用】次に、作用について説明する。入口部４・５が
それぞれ半径Ｒ１の円弧状断面の突縁と、半径Ｒ２の円
弧状断面の突縁であることにより、空気の流動、乱れが
少ない上部燃焼室１及び下部燃焼室２に対して、それぞ
れに燃料の噴射を行い、該噴射初期には、初期燃焼を制
御する噴射率制御を行い、上部燃焼室１の半径Ｒ１の円
弧状断面の突縁部直下の側壁部１ａと、下部燃焼室２の
底面２ａと側壁２ｂを結ぶｒ部のそれぞれに燃料を噴射
する。噴射後期には、多噴孔ノズルＮによる高圧噴射を
行い、上部燃焼室１の半径Ｒ１の円弧状断面の突縁部
と、下部燃焼室２の半径Ｒ２の円弧状断面の突縁部直下
の側壁２ｂ傾斜面のそれぞれに燃料を噴射し、シリンダ
ヘッド６とピストン頂面７ａとの間のすきま部３の空気
を積極的に利用する等、より多くの空気を利用すること
により、希薄な混合気を形成し、該希薄な混合気の急速
な燃焼が行われるのである。
それぞれ半径Ｒ１の円弧状断面の突縁と、半径Ｒ２の円
弧状断面の突縁であることにより、空気の流動、乱れが
少ない上部燃焼室１及び下部燃焼室２に対して、それぞ
れに燃料の噴射を行い、該噴射初期には、初期燃焼を制
御する噴射率制御を行い、上部燃焼室１の半径Ｒ１の円
弧状断面の突縁部直下の側壁部１ａと、下部燃焼室２の
底面２ａと側壁２ｂを結ぶｒ部のそれぞれに燃料を噴射
する。噴射後期には、多噴孔ノズルＮによる高圧噴射を
行い、上部燃焼室１の半径Ｒ１の円弧状断面の突縁部
と、下部燃焼室２の半径Ｒ２の円弧状断面の突縁部直下
の側壁２ｂ傾斜面のそれぞれに燃料を噴射し、シリンダ
ヘッド６とピストン頂面７ａとの間のすきま部３の空気
を積極的に利用する等、より多くの空気を利用すること
により、希薄な混合気を形成し、該希薄な混合気の急速
な燃焼が行われるのである。
【０００６】
【実施例】次に、添付の図面に示した本発明の実施例に
ついて説明する。図１は、本発明の直接噴射式ディーゼ
ル機関の燃焼室の、噴射率抑制期間中の噴射前期（クラ
ンク角０°ａＴＤＣ）の状態を示す模式的上面図と縦断
面図、図２は、同じく噴射前期（クランク角０°ａＴＤ
Ｃ）の状態を示す具体的な上面図と縦断面図、図３は、
同じく噴射後期（クランク角２０°ａＴＤＣ）の高圧噴
射時の状態を示す模式的な上面図と縦断面図、図４は、
同じく噴射後期（クランク角２０°ａＴＤＣ）の具体的
な上面図と縦断面図、図５は、燃料消費率とＮＯｘと黒
煙排気色の特性を示す図、図６は、噴射率制御の特性を
示す図である。
ついて説明する。図１は、本発明の直接噴射式ディーゼ
ル機関の燃焼室の、噴射率抑制期間中の噴射前期（クラ
ンク角０°ａＴＤＣ）の状態を示す模式的上面図と縦断
面図、図２は、同じく噴射前期（クランク角０°ａＴＤ
Ｃ）の状態を示す具体的な上面図と縦断面図、図３は、
同じく噴射後期（クランク角２０°ａＴＤＣ）の高圧噴
射時の状態を示す模式的な上面図と縦断面図、図４は、
同じく噴射後期（クランク角２０°ａＴＤＣ）の具体的
な上面図と縦断面図、図５は、燃料消費率とＮＯｘと黒
煙排気色の特性を示す図、図６は、噴射率制御の特性を
示す図である。
【０００７】図１・図２・図３・図４において、シリン
ダ１０の上部は、シリンダヘッド６により閉鎖されてお
り、該シリンダヘッド６には、噴孔径を絞った多噴孔ノ
ズルＮが設けられている。前記シリンダ１０内には、ピ
ストン７が摺動可能に配設されており、該ピストン７の
頂面７ａには、凹部状の燃焼室が形成され、該燃焼室
は、上部燃焼室１と下部燃焼室２とに二分割されてい
る。該上部燃焼室１は、入口部４が半径Ｒ１の円弧状断
面の突縁で絞られた形状であり、下部燃焼室２は、入口
部５が半径Ｒ２の円弧状断面の突縁で絞られた形状で、
該入口部５の開口径が上部燃焼室１の入口部４の開口径
より小さい形状である。
ダ１０の上部は、シリンダヘッド６により閉鎖されてお
り、該シリンダヘッド６には、噴孔径を絞った多噴孔ノ
ズルＮが設けられている。前記シリンダ１０内には、ピ
ストン７が摺動可能に配設されており、該ピストン７の
頂面７ａには、凹部状の燃焼室が形成され、該燃焼室
は、上部燃焼室１と下部燃焼室２とに二分割されてい
る。該上部燃焼室１は、入口部４が半径Ｒ１の円弧状断
面の突縁で絞られた形状であり、下部燃焼室２は、入口
部５が半径Ｒ２の円弧状断面の突縁で絞られた形状で、
該入口部５の開口径が上部燃焼室１の入口部４の開口径
より小さい形状である。
【０００８】このような構成において、ピストン７が上
昇して、シリンダ１０内の空気を圧縮し、図１に示す如
く、ピストン７が上死点に移動した時に、燃料噴射ポン
プにより加圧された燃料が前記多噴孔ノズルＮから噴射
するのである。該多噴孔ノズルＮによる燃料の噴射は、
前記上部燃焼室１と下部燃焼室２のそれぞれに行われる
のであり、該上部燃焼室１においては、噴射率を制御し
た燃料噴射初期には、半径Ｒ１の円弧状断面の突縁部直
下の側壁部１ａに噴射し、噴射後期の高圧噴射時には、
ピストン７の下降に伴い、該半径Ｒ１の円弧状断面の突
縁部の突起に噴射し、図４に示す如く、シリンダヘッド
６とピストン頂面７ａとの間のすきま部３に高圧噴霧の
一部が噴出するのである。同時に、下部燃焼室２におい
ては、噴射率を抑制した燃料噴射初期には、該底面２ａ
と側壁２ｂとを結び、前記多噴孔ノズルＮから該壁面２
ｂまでの距離が最長の位置であるｒ部に噴射し、噴射後
期の高圧噴射時には、ピストン７の下降に伴い、半径Ｒ
２の円弧状断面の突縁部直下の側壁２ｂの傾斜面に噴射
するのである。
昇して、シリンダ１０内の空気を圧縮し、図１に示す如
く、ピストン７が上死点に移動した時に、燃料噴射ポン
プにより加圧された燃料が前記多噴孔ノズルＮから噴射
するのである。該多噴孔ノズルＮによる燃料の噴射は、
前記上部燃焼室１と下部燃焼室２のそれぞれに行われる
のであり、該上部燃焼室１においては、噴射率を制御し
た燃料噴射初期には、半径Ｒ１の円弧状断面の突縁部直
下の側壁部１ａに噴射し、噴射後期の高圧噴射時には、
ピストン７の下降に伴い、該半径Ｒ１の円弧状断面の突
縁部の突起に噴射し、図４に示す如く、シリンダヘッド
６とピストン頂面７ａとの間のすきま部３に高圧噴霧の
一部が噴出するのである。同時に、下部燃焼室２におい
ては、噴射率を抑制した燃料噴射初期には、該底面２ａ
と側壁２ｂとを結び、前記多噴孔ノズルＮから該壁面２
ｂまでの距離が最長の位置であるｒ部に噴射し、噴射後
期の高圧噴射時には、ピストン７の下降に伴い、半径Ｒ
２の円弧状断面の突縁部直下の側壁２ｂの傾斜面に噴射
するのである。
【０００９】以上の如く構成することにより、図１・図
２に示す燃料噴射初期には、上部燃焼室１及び下部燃焼
室２の入口部４・５が、共に半径Ｒ１の円弧状断面の突
縁と 、半径Ｒ２の円弧状断面の突縁形状であることによ
り、空気の流動、乱れが少なく、さらに、噴射率制御に
より、燃焼を制御し、図３・図４に示す噴射後期には、
前記すきま部３の空気を積極的に利用する等、より多く
の空気を利用することにより、希薄な混合気を形成し、
該希薄な混合気の急速な燃焼を行うのである。そして、
このように燃焼室を二分割し、それぞれの燃焼室１・２
に噴孔径を絞った多噴孔ノズルＮによる高圧噴射を行う
ことにより、均一で希薄な混合気を分布し、燃費とＮＯ
ｘの両方を低減するのである。
２に示す燃料噴射初期には、上部燃焼室１及び下部燃焼
室２の入口部４・５が、共に半径Ｒ１の円弧状断面の突
縁と 、半径Ｒ２の円弧状断面の突縁形状であることによ
り、空気の流動、乱れが少なく、さらに、噴射率制御に
より、燃焼を制御し、図３・図４に示す噴射後期には、
前記すきま部３の空気を積極的に利用する等、より多く
の空気を利用することにより、希薄な混合気を形成し、
該希薄な混合気の急速な燃焼を行うのである。そして、
このように燃焼室を二分割し、それぞれの燃焼室１・２
に噴孔径を絞った多噴孔ノズルＮによる高圧噴射を行う
ことにより、均一で希薄な混合気を分布し、燃費とＮＯ
ｘの両方を低減するのである。
【００１０】図５は、以上のような実施例における燃料
消費率、ＮＯｘの低減量、黒煙排気色の従来技術との比
較を示している。×印の実線が本発明の実施例を示し、
○印の実線が従来例を示しているのである。このように
図５に示す如く、本発明の実施例は、従来技術より燃
費、黒煙が良好で、かつ、ＮＯｘが低い燃焼を実現して
いるのである。
消費率、ＮＯｘの低減量、黒煙排気色の従来技術との比
較を示している。×印の実線が本発明の実施例を示し、
○印の実線が従来例を示しているのである。このように
図５に示す如く、本発明の実施例は、従来技術より燃
費、黒煙が良好で、かつ、ＮＯｘが低い燃焼を実現して
いるのである。
【００１１】次に、図６おいて、本発明の実施例におけ
る燃料噴射制御について説明すると、図６の横軸は、ク
ランク角、縦軸は、弁リフト量と噴射圧力であり、該図
６に示す如く、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の三分の一以
上に選定されている。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５°付近
で開始され、上死点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°から３５°程度となる。また、
噴射圧力は、上死点２０°付近で最大となるように制御
されているのである。
る燃料噴射制御について説明すると、図６の横軸は、ク
ランク角、縦軸は、弁リフト量と噴射圧力であり、該図
６に示す如く、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の三分の一以
上に選定されている。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５°付近
で開始され、上死点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°から３５°程度となる。また、
噴射圧力は、上死点２０°付近で最大となるように制御
されているのである。
【００１２】
【発明の効果】本発明は、以上のような構造及び実施例
を有しているので、以下のような効果を奏するものであ
る。即ち、緩やかな初期燃焼により、ＮＯｘと騒音を制
御し、後期の比較的に希薄な混合気の燃焼により、ＮＯ
ｘならびに燃費の両方の低減が可能になるのである。
を有しているので、以下のような効果を奏するものであ
る。即ち、緩やかな初期燃焼により、ＮＯｘと騒音を制
御し、後期の比較的に希薄な混合気の燃焼により、ＮＯ
ｘならびに燃費の両方の低減が可能になるのである。
【図１】本発明の直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室の
噴射率抑制期間中の噴射前期（クランク角０°ａＴＤ
Ｃ）の模式的な状態を示す上面図と縦断面図である。
噴射率抑制期間中の噴射前期（クランク角０°ａＴＤ
Ｃ）の模式的な状態を示す上面図と縦断面図である。
【図２】同じく噴射前期（クランク角０°ａＴＤＣ）の
具体的な上面図と縦断面図である。
具体的な上面図と縦断面図である。
【図３】同じく噴射後期（クランク角２０°ａＴＤＣ）
の高圧噴射時の状態を示す模式的な上面図と縦断面図で
ある。
の高圧噴射時の状態を示す模式的な上面図と縦断面図で
ある。
【図４】同じく噴射後期（クランク角２０°ａＴＤＣ）
の具体的な上面図と縦断面図である。
の具体的な上面図と縦断面図である。
【図５】燃料消費率とＮＯｘと黒煙排気色の特性を示す
図である。
図である。
【図６】噴射率制御の特性を示す図である。
１ 上部燃焼室 ２ 下部燃焼室 ３ すきま部 ４ 入口部（上部燃焼室） ５ 入口部（下部燃焼室） ６ シリンダヘッド ７ ピストン １０ シリンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭63−182227（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−148730（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−4824（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−133925（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−86402（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−183933（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−112630（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−73529（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−61427（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−196520（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−53023（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−51024（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 23/06 F02D 41/00 - 41/40 F02F 3/26
Claims (1)
- 【請求項１】 直接噴射式ディーゼル機関のピストンの
頂面に凹部状に形成され、上部と下部とに二分割された
燃焼室であって、該二分割された燃焼室の上部燃焼室１
は、入口部４が半径Ｒ１の円弧状断面の突縁で絞られた
形状を有し、下部燃焼室２も、入口部５が半径Ｒ２の円
弧状断面の突縁で絞られた形状を有し、該下部燃焼室２
の入口部５の開口径が、上部燃焼室１の入口部４の開口
径より小さく構成され、燃料噴射は、多噴孔ノズルによ
り該二分割された上部燃焼室１と下部燃焼室２の両方に
対してそれぞれに行い、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制御
しており、噴射率抑制期間θ１は、全噴射期間θの三分
の一以上に選定し、噴射率抑制期間中には、燃料噴射を
上部燃焼室１の傾斜面と下部燃焼室２の傾斜面との近傍
にそれぞれに行い、燃料噴射後期には、高圧噴射を上部
燃焼室１の絞られた入口部４と、下部燃焼室２の絞られ
た入口部５との近傍にそれぞれに行うように構成したこ
とを特徴とする直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3228047A JP3024830B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3228047A JP3024830B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0571348A JPH0571348A (ja) | 1993-03-23 |
| JP3024830B2 true JP3024830B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=16870371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3228047A Expired - Fee Related JP3024830B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3024830B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
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-
1991
- 1991-09-09 JP JP3228047A patent/JP3024830B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0571348A (ja) | 1993-03-23 |
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