JP3538916B2 - 直噴式エンジンの燃焼室構造 - Google Patents

直噴式エンジンの燃焼室構造

Info

Publication number
JP3538916B2
JP3538916B2 JP27261894A JP27261894A JP3538916B2 JP 3538916 B2 JP3538916 B2 JP 3538916B2 JP 27261894 A JP27261894 A JP 27261894A JP 27261894 A JP27261894 A JP 27261894A JP 3538916 B2 JP3538916 B2 JP 3538916B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
cavity
combustion chamber
reflector
vertical vortex
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP27261894A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08135449A (ja
Inventor
泰浩 楪
和也 横田
光徳 近藤
俊治 益田
美奈 濱崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP27261894A priority Critical patent/JP3538916B2/ja
Publication of JPH08135449A publication Critical patent/JPH08135449A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3538916B2 publication Critical patent/JP3538916B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F02B23/0672—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
    • 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
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
    • 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
    • F02B23/0618—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 having in-cylinder means to influence the charge motion
    • F02B23/0621—Squish flow
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンに
おいて、燃料を燃焼室に直接噴霧する直噴式エンジンの
燃焼室構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開昭６３−１６２９２５
号公報に示されるように、直噴式のディーゼルエンジン
において、ピストンの頂部に設けられたキャビティに、
燃料噴射ノズルから噴射された燃料をキャビティの上部
外周に向けて案内する案内面を構成する中央突部を形成
するとともに、この中央突部の周面に付着した燃料膜が
その下方に流入するのを防止するため、上記中央突部と
キャビティの外周部とによって形成される空間部にくび
れ部を形成することが行われている。
【０００３】また、直噴式のディーゼルエンジンにおい
て、図１０に示すように、ピストン１の頂部に設けられ
たキャビティ２の中央部に、突出量が比較的小さい山形
の突部１１を設け、圧縮行程において生成されたスキッ
シュ流Ｂの流れを上記突部１１によって案内することよ
り、上記突部１１の外周部に形成された環状凹部１２に
沿って流れる縦渦を形成するとともに、点火後の火炎を
上記環状凹部１２内に効果的に伝播させるように構成し
た燃焼室構造が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
燃焼室構造では、圧縮行程において生成されたスキッシ
ュ流を上記中央突部の頂面に当接させて外方側に偏向さ
せることにより、キャビティの上部に強い流れの縦渦を
形成することができるとともに、上記中央突部とキャビ
ティの外周部とによって形成された空間部内に導入され
た吸気流（スワール）の慣性モーメントを大きな値に維
持することができるため、燃料噴射ノズルから噴射され
た燃料を効率よく気化させ、スモークの発生を効果的に
抑制できるという利点がある。
【０００５】この反面、上記空間部に設けられたくびれ
部における絞り損失および熱損失により、機関効率が低
下するという問題がある。すなわち、燃料の着火後に火
炎がキャビティの下方部に伝播することが上記くびれ部
において阻害されるため、燃焼性が損なわれて機関効率
が低下することが避けられなかった。
【０００６】また、上記図１０に示す山形の突部１１を
形成した燃焼室構造においては、環状凹部１２の全体を
流れる縦渦により燃料噴射ノズル４から上記キャビティ
の上部外周に向けて噴射された燃料Ａが効果的に拡散、
混合され、良好な燃焼性が得られるという利点を有する
反面、上記スキッシュ流Ｂが山形の突部１２に案内され
ることによって形成される縦渦の旋回範囲が広いために
その流速が低下することが避けられず、燃料を効果的に
気化させることが困難であるという問題があった。
【０００７】さらに、上記環状凹部１２内に形成された
大きな縦渦によって燃料着火後における火炎の伝播効率
が過度に高くなると、燃焼室内の温度が著しく上昇して
ＮＯｘの排出量が増大するという問題があった。
【０００８】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、燃料の着火後における火炎の伝播性
を損なうことなく、燃料を効果的に気化させてスモーク
の発生を抑制することができる直噴式エンジンの燃焼室
構造を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
ピストンの頂部に設けられたキャビティ内に燃料を噴射
する燃料噴射ノズルを備えた直噴式エンジンの燃焼室構
造において、上記キャビティの外周部には、内方側に突
出するリップ部と、その下方に位置するとともにリップ
部の外方側に凹入する湾曲面からなり、上記燃料噴射ノ
ズルから吐出された燃料が吹き付けられる燃料反射部
と、その下方に位置して外方側に凹入する曲面からなる
環状凹部とが形成されるとともに、上記燃料反射部と環
状凹部との間にキャビティの内方側に突出する段部が形
成され、かつキャビティの中央部には、圧縮行程におい
て生成されたスキッシュ流を外方側に反転させて上記燃
料反射部側に偏向させることによりキャビティの上層部
に強い流れの縦渦を形成するための外下がりの傾斜面が
上端部に設けられた中央突部が形成されるとともに、上
記燃料反射部に吹き付けられて反射した燃料を上記スキ
ッシュ流によって形成された縦渦に確実に接触させ得る
ように上記中央突部の上端面と上記燃料反射部との設置
高さが略等しく設定され、かつ吸気ポートから燃焼室の
周辺部に沿って吸気が導入されることにより上記環状凹
部内においてスワールが形成されるとと もに、上記中央
突部および燃料反射部によりスキッシュ流が案内される
ことにより、上記スワール生成部の上方側において上記
縦渦が形成されるように構成したものである。
【００１０】
【作用】上記請求項１記載の発明によれば、圧縮行程に
おいて生成されたスキッシュ流が中央突部に当接して燃
料反射部側に偏向されることにより、キャビティの上層
部で速い流れの縦渦が形成されるとともに、燃料の着火
後に火炎が環状凹部内に効果的に伝播され、かつ上記縦
渦と、環状凹部内で生成されたスワールとが上記接続部
を構成する曲面に沿ってスムーズに流れることになる。
また、圧縮行程で生成された上記スキッシュ流が中央突
部に案内されることにより上記スワール生成部の上方側
に形成された縦渦が燃料反射部に供給され、この燃料反
射部に衝突して反射した燃料が上記縦渦に接触して効果
的に気化され、かつ上記燃料反射部において反射した燃
料の舞い上がりが、その上方に位置するリップ部によっ
て抑制されるとともに、上記燃料反射部と環状凹部との
間に形成された段部の存在により、上記燃料反射部に付
着した燃料が下方に流下することが抑制されることにな
る。
【００１１】
【実施例】図１および図２は、本発明に係る直噴式エン
ジンの燃焼室構造の実施例を示している。エンジンの燃
焼室は、ピストン１の頂部に設けられたキャビティ２
と、シリンダヘッド３の下面との間に形成されている。
そして、上記シリンダヘッド３には、燃料噴射ノズル４
が燃焼室の中央上端部に臨むように設置され、この燃料
噴射ノズル４の燃料噴射孔から上記キャビティ２の上部
外周に向けて燃料が放射状に噴射されるようになってい
る。
【００１２】上記キャビティ２の外周部には、内方側に
突出するリップ部５と、その下方に位置する燃料反射部
６と、その下端部に連続する環状凹部７とが形成される
とともに、上記キャビティ２の中央部には、上方に突出
する中央突部８が形成されている。
【００１３】上記燃料反射部６は、リップ部５の外方に
凹入する湾曲面からなり、この燃料反射部６に上記燃料
噴射ノズル４から矢印Ａ方向に吐出された燃料が吹き付
けられるように、燃料反射部６の設置高さおよび燃料の
噴射方向が設定されている。さらに、上記燃料反射部６
に吹き付けられて反射した燃料が、後述するようにキャ
ビティ２の上層部において生成される縦渦と、キャビテ
ィ２の下層部において生成されるスワールとの境界部を
指向するように、燃料反射部６の反射角度が設定されて
いる。
【００１４】また、上記環状凹部７は、その外周面およ
び底面が半径Ｒ１の第１曲面からなり、上記燃料反射部
６の外方側に凹入するように形成されるとともに、環状
凹部７の内周面、つまり上記環状凹部７と中央突部８と
の接続部が半径Ｒ２の第２曲面によって形成されてい
る。そして、上記曲面によって環状凹部７と中央突部８
とが滑らかに連続するとともに、上記環状凹部７と中央
突部８とによって形成された空間部に実質的な絞り部が
形成されないように構成されている。
【００１５】上記中央突部８は、上窄まりの円錐台状に
形成され、上記ピントン１の上昇に応じ、ピストン１の
上面外周部とシリンダヘッド３の下面との間において空
気が圧縮されることにより生成された矢印Ｂ方向のスキ
ッシュ流を上記燃料反射部６側に偏向させるように構成
されている。すなわち、上記スキッシュ流が中央突部８
の上端部に当接するようにその突出高さが設定されると
ともに、上記スキッシュ流を外方側に反転させるために
外下がりの傾斜面９が上記中央突部８の上端部に形成さ
れている。
【００１６】そして、上記ピストン１の上端面と上記中
央突部８の頂面との間隔Ｈ１は、環状凹部７を中心とし
て形成される燃焼室の容積を十分に確保しつつ、上記ス
キッシュ流Ｂを燃料反射部６側に効果的に偏向させるこ
とができるようにするため、上記環状凹部７の設置深さ
Ｈ２の４分１以下に設定されている。さらに、上記中央
突部８の上端面と、上記燃料反射部６との設置高さがほ
ぼ等しくなるように、上記燃料反射部６が配設されると
ともに、上記中央突部８の突出量が設定されている。
【００１７】また、上記環状凹部７と中央突部８とによ
って形成される空間部に、上部の径が下部に比べて部分
的に小さくなった実質的な絞り部が形成されるのを確実
に防止するため、上記接続部を構成する第１曲面の曲率
半径Ｒ２が、上記環状凹部７を構成する第２曲面の曲率
半径Ｒ１の１．５倍以上に設定されている。
【００１８】なお、上記シリンダヘッド３には、図示を
省略した吸気ポートおよび排気ポートが形成され、上記
吸気ポートから燃焼室の周辺部に沿って吸気が導入され
ることにより、上記環状凹部７内において渦流（スワー
ル）が形成されるようになっている。
【００１９】上記構成において、図１に示すように、ピ
ストン１が上昇した圧縮行程において、ピストン１の上
面外周部とシリンダヘッド３の下面との間において、空
気が圧縮されてスキッシュ流Ｂが生成される。そして、
このスキッシュ流Ｂが上記中央突部８の上端面に当接し
て外方側に反転し、上記スキッシュ流Ｂが燃料反射部６
の設置部に向けて偏向されることにより、キャビティ２
の上層部の限られたスペース内において強い流れの縦渦
が形成されることになる。
【００２０】そして、上記ピストン１が上死点近傍に上
昇した時点で、燃料噴射ノズル４から上記燃料反射部６
に向けて燃料Ａが噴射され、この燃料反射部６に衝突し
て反射した燃料が上記縦渦に接触することにより、効果
的に拡散、混合されて十分に気化した状態で、上記環状
凹部７内に徐々に導入される。この結果、上記燃料が燃
焼した後に、その火炎が上記キャビティ２の上層部から
上記環状凹部７内に伝播し、キャビティ２の全域に広が
ることになる。
【００２１】このようにキャビティ２の中央部に、上記
スキッシュ流Ｂを燃料反射部６側に偏向させる中央突部
８を形成したため、キャビティ２の上層部において強い
流れの縦渦を形成することができる。したがって、燃料
を空気中に拡散、混合させて燃料の気化を促進し、空気
利用率を高めてスモークの発生を効果的に抑制すること
ができる。
【００２２】また、上記環状凹部７と中央突部８とによ
って形成される空間部に、実質的な絞り部が形成される
ことのないように構成した場合には、キャビティ２に中
央突部８を設けて上記スキッシュ流Ｂを燃料反射部６側
に偏向させるように構成したにも拘らず、上記環状凹部
７内に火炎をスムーズに伝播させることができ、これに
よって燃料を効果的に燃焼させて機関効率を向上させる
ことができる。
【００２３】上記構成を採用することによる効果を確認
するため、図１および図２に示すように、キャビティ２
の上層部において流速の速い縦渦が形成されるように構
成された本発明例と、図１０に示すように、環状凹部１
２に沿って流れる流速の遅い縦渦が形成されるように構
成された比較例とにより、スモークの排出量およびＮＯ
ｘの排出量を測定する実験を行ったところ、図３および
図４に示すようなデータが得られた。
【００２４】上記実験データにより、本発明例では、図
３および図４の実線αで示すように、エンジン負荷の大
きな領域で発生するスモーク量が、破線βで示す比較例
に比べて著しく低減されるとともに、ＮＯｘの排出量も
比較例に比べて全体的に低減されていることが確認され
た。
【００２５】これは、本発明例のようにキャビティ２の
上層部において流速の速い縦渦を形成するように構成し
た場合には、燃料の気化が促進されてスモークの発生が
抑制され、かつ燃料着火後における火炎の伝播効率が過
度に高くなることが上記中央突部８の存在によって防止
されることにより、燃焼温度が著しく上昇することに起
因したＮＯｘの排出が抑制されるためであると考えられ
る。
【００２６】また、同様にしてエンジンの軸トルク、エ
ンジン出力および燃費率を測定する実験を行ったとこ
ろ、本発明例では、図５〜図７の実線αで示すようにな
り、かつ比較例では、破線βで示すようになり、上記エ
ンジンの軸トルクおよびエンジン出力については、それ
ぞれ本発明例が比較例よりも優れ、燃費率については、
本発明品と比較例とが同程度の性能を有していることが
確認された。
【００２７】また、上記のようにキャビティ２の外周部
に設けられた環状凹部７を第１曲面によって構成したた
め、吸気ポートから燃焼室の周辺部に沿って導入された
吸気の流れにより、図８に示すように、上記キャビティ
２の下層部において形成されたスワールＣを上記環状凹
部７に沿ってスムーズに流動させ、その慣性モーメント
を大きな値に維持することができる。
【００２８】そして、上記のように燃料反射部６に吹き
付けられて反射した燃料が、上記スキッシュ流Ｂによっ
てキャビティ２の上層部に形成された縦渦と、上記吸気
の流れによりキャビティ２の下層部に形成されたスワー
ルＣとの境界部に供給されるよう上記燃料反射部６の反
射角度を設定した場合には、上記境界部に供給された燃
料が、上記縦渦とスワールＣとの流速および流れ方向が
相違していることに起因して生じる剪断力を受け、燃料
の微粒化がさらに促進されて燃焼性が向上することが、
データ解析によって確認された。
【００２９】さらに、上記のようにキャビティ２に設け
られた環状凹部７と中央突部８との接続部を第２曲面に
よって形成し、この接続部を滑らかに連続させるように
した構成によると、圧縮行程において生成されたスキッ
シュ流Ａからなる縦渦および上記環状凹部７内において
生成されたスワールＣの流れが、上記接続部において阻
害されるのを防止できるため、上記縦渦およびスワール
Ｃの慣性モーメントを大きな値に維持して空気利用率を
さらに効果的に向上させることができる。
【００３０】また、上記実施例では、環状凹部７と中央
突部８との接続部を構成する曲面の曲率半径Ｒ２を、上
記環状凹部７を構成する曲面の曲率半径Ｒ１の１．５倍
以上に設定したため、上記環状凹部７と中央突部８とに
よって形成される空間部に、上部の径が下部に比べて部
分的に小さくなった実質的な絞り部が形成されるのを容
易かつ確実に防止することができる。
【００３１】さらに、上記ピストン１の上端面と上記中
央突部８の頂面との間隔Ｈ１を、上記環状凹部７の設置
深さＨ２の４分１以下に設定した場合には、環状凹部７
を中心として形成される燃焼室の容積を十分に確保しつ
つ、上記スキッシュ流Ｂを燃料反射部６側に効果的に偏
向させることができる。
【００３２】そして、上記中央突部８の上端面と、上記
燃料反射部６との設置高さがほぼ等しくなるように、上
記燃料反射部６を配設するとともに、上記中央突部８の
突出量を設定することにより、上記燃料反射部６に吹き
付けられて反射した燃料を上記スキッシュ流Ｂによって
形成された縦渦に確実に接触させ、上記燃料を効果的に
気化させることができる。
【００３３】また、上記のように環状凹部７と中央突部
８との接続部を構成する第２曲面の曲率半径Ｒ２を、上
記環状凹部７を構成する第１曲面の曲率半径Ｒ１の１．
５倍以上に設定するとともに、上記ピストン１の上端面
と中央突部８の頂面との間隔Ｈ１を、上記環状凹部７の
設置深さＨ２の４分１以下に設定するように構成した場
合には、上記燃焼室を設計する際のパラメータ数を低減
し、燃焼室の設計を容易に行うことができるという利点
がある。
【００３４】さらに、上記キャビティ２の外周部に設け
られた燃料反射部６を、その上端部において内方に突出
するリップ部５と、上記燃料反射部６の下端部において
外方側に凹入する環状凹部７との間に配設したため、燃
料噴射ノズル４から上記燃料反射部６に噴射されて反射
した燃料が舞い上がるのを上記リップ部５によって効果
的に抑制することができる。また、上記燃料反射部６と
環状凹部７との間に形成された段部に存在により、上記
燃料反射部６に付着した燃料が下方に流下するのを抑制
できるため、上記燃料を効率よく気化させることができ
る。
【００３５】上記のように燃料反射部６をリップ部５の
外方側に凹入する湾曲面によって構成したため、上記の
位置に燃料反射部６を配設してこの部分に段部が形成さ
れた場合においても、この段部の存在によって上記縦渦
の流れが阻害されるのを効果的に防止できるという利点
がある。
【００３６】なお、上記実施例では、円錐台状の中央突
部８を形成した例について説明したが、図９に示すよう
に、中央突部８の上端面を曲率半径Ｒ３の曲面によって
半球状に形成した構造としてもよい。このように構成し
た場合には、圧縮行程において生成されたスキッシュ流
Ａを上記中央突部８の上端面に沿ってスムーズに流動さ
せることができるため、上記スキッシュ流Ａによって形
成される縦渦の流速を増大させて燃料を空気中に拡散、
混合させて燃料の気化を促進し、空気利用率を高めてス
モークの発生をさらに効果的に抑制することができる。
【００３７】上記のように中央突部８の上端面を第３曲
面によって形成した場合、この第３曲面の曲率半径Ｒ３
を、上記環状凹部７を構成する第１曲面の曲率半径Ｒ１
の１．５倍〜２．５倍の範囲内に設定することが望まし
い。すなわち、上記第３曲面の曲率半径Ｒ３が、第１曲
面の曲率半径Ｒ１の１．５倍未満となると、中央突部８
の大きさが小さくなって矢印Ｂ方向のスキッシュ流を上
記燃料反射部６側に偏向させる作用が損なわれ、また上
記曲率半径Ｒ３が曲率半径Ｒ１の２．５倍以上となる
と、上記環状凹部７と中央突部８とによって形成される
空間部に、上部の径が下部に比べて部分的に小さくなっ
た実質的な絞り部が形成されないように設計することが
困難となるからである。
【００３８】そして、上記中央突部８の曲率半径Ｒ３を
環状凹部７の曲率半径Ｒ１の１．５倍〜２．５倍の範囲
内に設定することにより、上記燃焼室を設計する際のパ
ラメータ数をさらに低減してその設計を容易化すること
ができる。
【００３９】また、上記実施例においても、環状凹部７
等によって形成される燃焼室の容積を十分に確保しつ
つ、上記スキッシュ流Ｂの偏向作用が効果的に得られる
ようにするため、上記ピストン１の上端面と上記中央突
部８の頂面との間隔Ｈ１を、上記環状凹部７の設置深さ
Ｈ２の４分１以下に設定することが望ましい。
【００４０】さらに、上記スキッシュ流Ｂが上記中央突
部８の頂面に当接することによって形成された縦渦を燃
料反射部６に効果的に集中させるために、上記燃料反射
部６の設置高さと、上記中央突部８の突出量および上記
燃料反射部６の設置高さとがほぼ等しくなるように構成
することが望ましい。
【００４１】なお、上記環状凹部７を構成する曲面と、
中央突部８の上端面を構成する曲面とを滑らかに連続さ
せるために、上記環状凹部７と中央突部８との接続部を
曲率半径Ｒ２の曲面によって形成してもよく、あるいは
上記接続部を直線状の平面によって形成した構造として
もよい。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る発明
は、ピストンの頂部に設けられたキャビティ内に燃料を
噴射する燃料噴射ノズルを備えた直噴式エンジンの燃焼
室構造において、上記キャビティの外周部には、内方側
に突出するリップ部と、その下方に位置するとともにリ
ップ部の外方側に凹入する湾曲面からなり、上記燃料噴
射ノズルから吐出された燃料が吹き付けられる燃料反射
部と、その下方に位置して外方側に凹入する曲面からな
る環状凹部とが形成されるとともに、上記燃料反射部と
環状凹部との間にキャビティの内方側に突出する段部が
形成され、かつキャビティの中央部には、圧縮行程にお
いて生成されたスキッシュ流を外方側に反転させて上記
燃料反射部側に偏向させることによりキャビティの上層
部に強い流れの縦渦を形成するための外下がりの傾斜面
が上端部に設けられた中央突部が形成されるとともに、
上記燃料反射部に吹き付けられて反射した燃料を上記ス
キッシュ流によって形成された縦渦に確実に接触させ得
るように上記中央突部の上端面と上記燃料反射部との設
置高さが略等しく設定され、かつ吸気ポートから燃焼室
の周辺部に沿って吸気が導入されることにより上記環状
凹部内においてスワー ルが形成されるとともに、上記中
央突部および燃料反射部によりスキッシュ流が案内され
ることにより、上記スワール生成部の上方側において上
記縦渦が形成されるように構成したため、キャビティの
上層部において強い流れの縦渦を形成することにより、
燃料を効率よく空気中に拡散、混合させて燃料の気化を
促進し、空気利用率を高めてスモークの発生を効果的に
抑制できるという利点がある。また、上記燃料反射部に
吹き付けられて反射した燃料を上記スキッシュ流によっ
て形成された縦渦に確実に接触させ、上記燃料を効果的
に気化させることができるとともに、燃料噴射ノズルか
ら上記燃料反射部に噴射されて反射した燃料が舞い上が
るのを上記リップ部によって効果的に抑制することがで
きるとともに、上記燃料反射部に付着した燃料が下方に
流下することを上記燃料反射部と環状凹部との間に形成
された段部において阻止することにより、上記燃料を効
率よく気化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る直噴式エンジンの燃焼室構造の実
施例を示す断面図である。
【図２】燃焼室のキャビティの構造を示す説明図であ
る。
【図３】スモーク排出量を測定する実験データを示すグ
ラフである。
【図４】ＮＯｘ排出量を測定する実験データを示すグラ
フである。
【図５】エンジンの軸トルクを測定する実験データを示
すグラフである。
【図６】エンジン出力を測定する実験データを示すグラ
フである。
【図７】燃費率を測定する実験データを示すグラフであ
る。
【図８】燃焼室内における燃料および空気の流れを示す
説明図である。
【図９】本発明の別の実施例を示す図２相当図である。
【図１０】従来例を示す説明図である。
【符号の説明】 １ ピストン ２ キャビティ ４ 燃料噴射ノズル ６ 燃料反射部 ７ 環状凹部 ８ 中央突部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 益田 俊治 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 濱崎 美奈 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−109721（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−155617（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−221162（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−52113（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−193448（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−106443（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−42559（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−150944（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−116631（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 23/06 F02B 23/00 F02F 3/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ピストンの頂部に設けられたキャビティ
    内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルを備えた直噴式エン
    ジンの燃焼室構造において、上記キャビティの外周部に
    は、内方側に突出するリップ部と、その下方に位置する
    とともにリップ部の外方側に凹入する湾曲面からなり、
    上記燃料噴射ノズルから吐出された燃料が吹き付けられ
    る燃料反射部と、その下方に位置して外方側に凹入する
    曲面からなる環状凹部とが形成されるとともに、上記燃
    料反射部と環状凹部との間にキャビティの内方側に突出
    する段部が形成され、かつキャビティの中央部には、圧
    縮行程において生成されたスキッシュ流を外方側に反転
    させて上記燃料反射部側に偏向させることによりキャビ
    ティの上層部に強い流れの縦渦を形成するための外下が
    りの傾斜面が上端部に設けられた中央突部が形成される
    とともに、上記燃料反射部に吹き付けられて反射した燃
    料を上記スキッシュ流によって形成された縦渦に確実に
    接触させ得るように上記中央突部の上端面と上記燃料反
    射部との設置高さが略等しく設定され、かつ吸気ポート
    から燃焼室の周辺部に沿って吸気が導入されることによ
    り上記環状凹部内においてスワールが形成されるととも
    に、上記中央突部および燃料反射部によりスキッシュ流
    が案内されることにより、上記スワール生成部の上方側
    において上記縦渦が形成されるように構成したことを特
    徴とする直噴式エンジンの燃焼室構造。
JP27261894A 1994-11-07 1994-11-07 直噴式エンジンの燃焼室構造 Expired - Fee Related JP3538916B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27261894A JP3538916B2 (ja) 1994-11-07 1994-11-07 直噴式エンジンの燃焼室構造

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27261894A JP3538916B2 (ja) 1994-11-07 1994-11-07 直噴式エンジンの燃焼室構造

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08135449A JPH08135449A (ja) 1996-05-28
JP3538916B2 true JP3538916B2 (ja) 2004-06-14

Family

ID=17516448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27261894A Expired - Fee Related JP3538916B2 (ja) 1994-11-07 1994-11-07 直噴式エンジンの燃焼室構造

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3538916B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2454719A1 (en) * 2001-07-23 2003-02-06 International Engine Intellectual Property Company, Llc Combustion chamber
JP2006112312A (ja) 2004-10-14 2006-04-27 Yanmar Co Ltd 直噴式ディーゼル機関の燃焼室形状
JP5227010B2 (ja) * 2007-12-21 2013-07-03 三菱自動車工業株式会社 直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストン
CN115405409B (zh) * 2022-09-20 2024-05-17 潍柴动力股份有限公司 一种燃烧室及气体发动机

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08135449A (ja) 1996-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5813385A (en) Combustion chamber structure having piston cavity
JPH01219311A (ja) 火花点火筒内噴射エンジン
JP3741494B2 (ja) 筒内噴射式エンジン
JP3743895B2 (ja) 筒内噴射式エンジン
JP3747351B2 (ja) 筒内噴射式エンジン
JP3538916B2 (ja) 直噴式エンジンの燃焼室構造
JPH07150944A (ja) 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室構造
JP3781536B2 (ja) 筒内噴射式エンジンの燃焼室構造
JP4026784B2 (ja) 筒内噴射式エンジン
JPS6017223A (ja) 直噴式内燃機関の燃焼室
JPH0147606B2 (ja)
JPH08270449A (ja) ディーゼルエンジンの燃焼室構造
JPH01110827A (ja) スパークアシストディーゼル機関
JPS6093115A (ja) 直噴式内燃機関の燃焼室
JPS60147526A (ja) 直噴式デイ−ゼルエンジン
JPH1082323A (ja) ディーゼルエンジンの燃焼室
JPS6329016A (ja) 副室式デイ−ゼル燃焼室
JP2650294B2 (ja) 直噴式ディーゼル機関の燃焼室
JP2594054B2 (ja) 直噴式ディーゼル機関
JPS5926772B2 (ja) 副室式内燃機関
JPH11210469A (ja) 筒内噴射式火花点火機関
JPS59218328A (ja) 直接噴射式デイ−ゼル機関
JPH10339138A (ja) 筒内直接噴射式内燃機関
JPH07208172A (ja) ディーゼルエンジンの直噴式燃焼室装置
JPH06317156A (ja) 副室式エンジン

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040302

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040315

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080402

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090402

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100402

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees