JP5227010B2 - 直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストン - Google Patents

Description

本発明は、直接噴射式ディーゼルエンジンに用いられるピストンに関するものである。

従来、直接噴射式ディーゼルエンジンに用いられるピストンは、その頂面にキャビティが形成されたものが知られている。そして、そのキャビティ内には、シリンダヘッドに取り付けられた燃料噴射ノズルから燃料が直接噴射されるようになっている。すなわち、このような直接噴射式ディーゼルエンジンにおいては、圧縮行程においてピストンが上死点付近に達したときに燃料噴射ノズルから燃料を噴射し、この燃料をキャビティの内壁面へ衝突させキャビティ全体に拡散させて燃焼させるようになっている。

ところで、直接噴射式ディーゼルエンジンにおいては、キャビティの形状を工夫することによって、キャビティ内での燃料と空気との混合を促進し、スモーク（黒煙）の排出量低減を図る技術が多数開発されている。
例えば、以下に規定する特許文献１には、図５に示すような技術が開示されている。なお、この図５は、特許文献１の図２に対応する図であって、直接噴射式ディーゼルエンジンに用いられるピストンの縦断面図である。つまり、特許文献１には、ピストン頂面１０２に縦断面視で半径ｒの円環状の室（キャビティの一部分に相当）１０３を形成するとともに、この室１０３の燃料噴霧の導入口１０４において、流路幅ｂの狭くなったくびれ部１０５と、くびれ部１０５の幅ｂを所定の部分で拡幅した拡幅部１０６とを形成する技術が開示されている。そして、くびれ部１０５でスワール流の流速を増大させ、拡幅部１０６でそのスワール流に燃料噴霧を乗せて、燃料と空気とを良好に混合するようにしている。

また、以下に規定する特許文献２には、図６（ａ）及び（ｂ）に示すような技術が開示されている。なお、これらの図６（ａ）及び（ｂ）は、特許文献２の図１（Ａ）及び（Ｂ）に対応する図であって、直接噴射式ディーゼルエンジンのピストンを示し、（ａ）はその平面図，（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図である。つまり、特許文献２には、ピストン頂面１１１にスワール室（キャビティに相当）１１２を形成するとともに、スワール室入口１１４の内周面１１７の各噴霧衝突部１２１の厚さ寸法１２７を、隣り合う噴霧衝突部１２１の間に位置する噴霧非衝突部１２０の厚さ寸法１２８よりも長く形成する技術が開示されている。そして、多孔噴射ノズル１１５から放射状に噴射された燃料噴霧１１６を内周面１１７に衝突させ、燃料をスワール室入口１１４付近の空気と十分に混合するようにしている。
特開平６−３４６７３６号公報 特開２００２−２８５８５０号公報

このように、ピストンのキャビティの形状を工夫して、スモークの排出量低減を狙った技術が様々に開発されているものの、近年、さらなる排ガス性能の向上が望まれている。
本発明はこのような要望に鑑み案出されたもので、燃料と空気との混合の促進を図ることで、排ガス性能をより向上させることができるようにした、直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンは、シリンダヘッドに燃料噴射ノズルが取り付けられた直接噴射式ディーゼルエンジンに用いられるピストンであって、頂面に形成されたキャビティを有する。
該キャビティの壁面は、縦断面視において、第一直線部，第二直線部，第一曲線部，第二曲線部，第三曲線部，第四曲線部及び突起部を有するように形成される。
該第一直線部は、該キャビティの開口部側壁として、該キャビティの中心軸に平行な直線で形成される。該第二直線部は、該キャビティの底壁として、該中心軸に向かい上り傾斜の直線で形成される。
該第一曲線部は、該キャビティの奥部側壁として、第一半径の円弧で形成される。該第二曲線部は、該第一直線部と該第一曲線部とを該第一半径よりも小径の第二半径の円弧で滑らかに接続する。
該第三曲線部は、該キャビティの底壁として、該第二直線部から該中心軸に向かって連続し、該第一半径と同径もしくは該第一半径よりも小径の第三半径の円弧で形成され、その円弧の中心点が該第一曲線部の円弧の中心点よりも該シリンダヘッド側に配置される。該第四曲線部は、該キャビティの底壁として、該第一曲線部と該第二直線部とを第四半径の円弧で滑らかに接続する。
該突起部は、該キャビティの底壁の中央において、該シリンダヘッド側に突起して形成される。
また、上死点時において、該第一曲線部及び該第二曲線部がなす接線と該第一直線部の延長線とが交差する交点が、該燃料噴射ノズルからの噴射燃料の噴射中心線上もしくは該噴射中心線の近傍に位置するように形成される。且つ、該第三曲線部と同心同径の仮想円が該噴射中心線に接する、もしくは、該仮想円の該シリンダヘッド側近傍を該噴射中心線が通り、該第三曲線部の円弧に沿うように上方に向かって流れる噴射燃料を上記突起部によって剥離させるとともに剥離した該噴射燃料の主流が上記燃料噴射ノズルからの噴射直後の燃料噴霧の流れに合流して再び前記交点に向かって進むように形成される。
さらに、該第四曲線部は、該第四半径が該第一半径よりも大径であり、且つ、その円弧の中心点と該第一曲線部の円弧の中心点とが該中心軸に平行な同一直線上に位置するように形成されているとともに、上記合流した燃料噴霧の流れを該キャビティの奥部側壁及び底壁に沿って所定期間循環させ続ける。

なお、上記の「上死点時」は、厳密にピストンが上死点にある時期を意味するものでは
なく、ピストンが上死点近傍にある時期を含むものである。

請求項２記載の本発明の直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンは、請求項１記載の直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンにおいて、該突起部が、該第三曲線部から連続し該中心軸に向かい上り傾斜の直線で形成される隆起部と、該隆起部から該中心軸に達するまで連続し該ピストンの頂面と平行な直線で形成される平坦部とを有し、該第三曲線部と該隆起部とが第一角部を形成し、該隆起部と該平坦部とが第二角部を形成することを特徴としている。

なお、該隆起部の該中心軸に対する傾斜角度は、該隆起部の傾斜角度をθ₁と表し、該噴射中心線と該中心軸とがなす燃料噴射角をθ_fと表すと、

の式を満たすことが好ましい。
また、該中心軸から該第一角部までの第一水平距離と該中心軸から該中心軸に対する該第一曲線部の最遠部までの第二水平距離とは、該第一水平距離をＤ₁と表し、該第二水平距離をＢと表すと、

の式を満たすことが好ましい。
また、該中心軸から該第二角部までの第三水平距離と該第一水平距離とは、該第三水平距離をＤ₂と表すと、

の式を満たすことが好ましい。
また、該平坦部の深さは、目標圧縮比に基づき決定されることが好ましい。
さらに、該キャビティの容積が、該燃焼室の総容積の７０％以上となるように設定されていることが好ましい。

請求項１記載の本発明の直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンによれば、キャビティ容積を広く利用した燃料噴霧の循環流が形成されるので、燃料と空気との混合を十分に促進し、スモークを低減させ、排ガス性能を向上させることができる。また、第四曲線部によって、奥部側壁をなす第一曲線部から底壁の主要部をなす第二直線部へと滑らかに接続されるので、燃料噴霧の流れを滞らせることなくスムーズにすることができる。

請求項２記載の本発明の直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンによれば、第一角部及び第二角部によって渦流を発生させるので、これらの渦流によって、突起部上方においても燃料と空気との混合を良好に促進することができる。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施形態の直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンを示す模式的な図であって、図１はピストンとその周辺とを示す部分的な縦断面図、図２はピストンとその周辺とを示す全体的な縦断面図、図３はピストンの縦断面を示す斜視図、図４はピストンに形成されたキャビティ内での燃料噴霧の流れを示す図である。

＜構成＞
直接噴射式ディーゼルエンジンＥ／Ｇは、図２に示すように、シリンダヘッド１，シリンダブロック２，シリンダブロック２に形成されたシリンダ３に摺動自在に内嵌されたピストン４、及び、シリンダヘッド１に取り付けられた燃料噴射ノズル５を備えている。また、シリンダヘッド１の下面１ａとピストン４の頂面４ａとシリンダ３の内周面３ａとに囲まれて、燃焼室６が形成されている。

ピストン４は、図３に示すように、略円筒形状の外形をなしており、その頂面４ａには、吸気バルブ及び排気バルブ（ともに図示略）との干渉を避けるためのバルブリセス４ｃと、所定の深さを有するキャビティ１０とが形成されている。ここで、図３には、キャビティ１０の立体形状を把握しやすいように、ピストン４の径方向半分のみを示しているが、図示しない残りの半分も、図示された半分と同形状に形成されている。なお、本明細書において、ピストン４の中心軸Ａの方向（軸方向）を上下方向とも深さ方向ともいう。また、ピストン４の中心軸Ａは、キャビティ１０の中心軸Ａに一致する。

バルブリセス４ｃ間には、スキッシュエリア７（図２参照）に対面するスキッシュ面４ｅが形成されている。そして、バルブリセス４ｃ及びスキッシュ面４ｅの中心軸Ａ側の端縁部４ｇは、後述するキャビティ１０の開口部側壁に接続する部分であるが、面取りされて、バルブリセス４ｃ及びスキッシュ面４ｅからキャビティ１０の開口部側壁へは、緩やかに曲面で連なるようになっている。

燃料噴射ノズル５は、図２に示すように、ピストン頂面４ａに対向するシリンダヘッド１の中央部にその先端を燃焼室６側へ突出させた状態で設けられている。また、燃料噴射ノズル５の噴孔は、ある噴射角をもって放射状に複数個形成されている。そして、噴孔から燃焼室６へ燃料を直接噴射するようになっている。
キャビティ１０は、その開口（入口，いわゆるリップ）の直径よりも内部（奥部）の最大直径が大きい、いわゆるリエントラント型に形成されている。また、キャビティ１０は、ピストン４が上死点にあるとき、その容積が、燃焼室６の総容積の７０％以上となるように形成されている。

キャビティ１０の壁面は、中心軸Ａを通る縦断面視において、図１に示すように、第一直線部１１，第二直線部１２，第一曲線部１３，第二曲線部１４，第三曲線部１５，第四曲線部１６及び突起部１７を有して形成されている。そして、上記各部１１〜１７は、第一直線部１１，第二曲線部１４，第一曲線部１３，第四曲線部１６，第二直線部１２，第三曲線部１５及び突起部１７の順に連なっている。なお、図１では、識別しやすいように、ピストン４を太線で示している。また、図１では、キャビティ１０の縦断面形状の径方向半分のみを示しているが、図２に示すように、残りの半分も中心軸Ａと対称に同形状が形成されている。換言すれば、立体視では、図３に示すように、上記各部１１〜１７は、中心軸Ａを中心として全周に亘って連続して形成されており、平面視で円形に形成されている。

第一直線部１１は、図１に示すように、開口側の側壁（開口部側壁，いわゆるリップ部）をなす部分であって、中心軸Ａに平行な直線で形成されている。また、第一直線部１１の上端１１ａは、上述のように面取りされる関係で、ピストン頂面４ａの基準面４ｂ（バルブリセス４ｃやキャビティ１０等の窪みが形成されていない深さゼロの面）よりも少し下がった位置に設定されている。

第二直線部１２は、キャビティ１０の底壁をなす部分であって、中心軸Ａに向かい上り傾斜の直線で形成されている。
第一曲線部１３は、キャビティ１０の奥側の側壁（奥部側壁）をなす部分であって、所定の大きさの第一半径Ｒ₁の円弧で形成されている。この第一曲線部１３の最遠部１３ａは、キャビティ１０において中心軸Ａから最も離れており、キャビティ１０の最大直径をなす部分になっている。

第二曲線部１４は、第一直線部１１と第一曲線部１３とを滑らかに接続する部分であって、第一半径Ｒ₁よりも小径の第二半径Ｒ₂の円弧で形成されている。換言すれば、第一直線部１１と第一曲線部１３との接続部が、第二曲線部１４によってアール加工されている。
第三曲線部１５は、第二直線部１２とともに、キャビティ１０の底壁をなす部分であって、第二直線部１２の径方向内側の一端から中心軸Ａに向かって連続し、第一半径Ｒ₁よりも小径の第三半径Ｒ₃の円弧で形成されている。また、第三曲線部１５の円弧の中心点Ｃ₃が、第一曲線部１３の円弧の中心点Ｃ₁よりも上方に（つまり、シリンダヘッド１側に）配置されている。

第四曲線部１６は、第二直線部１２及び第三曲線部１５とともに、キャビティ１０の底壁をなす部分であって、第二直線部１２と第一曲線部１３とを滑らかに接続するように、第一半径Ｒ₁よりも大径の第四半径Ｒ₄の円弧で形成されている。また、第四曲線部１６の円弧の中心点Ｃ₄と第一曲線部１３の円弧の中心点Ｃ₁とは、中心軸Ａに平行な同一直線Ｌ₁上に位置するようになっている。

突起部１７は、キャビティ１０の底壁の中央において、シリンダヘッド１側に突起して形成された部分である。そして、突起部１７は、第三曲線部１５から連続し中心軸Ａに向かい上り傾斜の直線で形成される隆起部１８と、隆起部１８から中心軸Ａに達するまで連続しピストン基準面４ｂと平行な直線で形成される平坦部１９とを有している。第三曲線部１５と隆起部１８とは第一角部Ｑ₁を形成し、隆起部１８と平坦部１９とは第二角部Ｑ₂を形成している。

中心軸Ａから第一角部Ｑ₁までの水平距離（第一水平距離）Ｄ₁は、以下の数式（１）を満たすようになっている。

この数式（１）において、Ｂは、中心軸Ａから第一曲線部１３の最遠部１３ａまでの水平距離（第二水平距離）を示している。

また、水平距離Ｄ₁と、中心軸Ａから第二角部Ｑ₂までの水平距離（第三水平距離）Ｄ₂とは、以下の数式（２）を満たすようになっている。

さらに、水平距離Ｄ₂は、第二角部Ｑ₂が燃料噴射ノズル５の噴孔よりも径方向外側に位置するように設定されている。

また、隆起部１８の中心軸Ａに対する傾斜角度θ₁は、以下の数式（３）を満たすようになっている。

この数式（３）において、θ_fは、燃料噴射ノズル５からの噴射燃料の噴射中心線Ｌ_fと中心軸Ａとがなす噴射角度（燃料噴射角）を示している。また、噴射角度θ_fは、例えば７２．５°に設定されるが、もちろん、この数値に限定されるものではない。

また、平坦部１９のピストン基準面４ｂからの深さＤ₃は、目標圧縮比に基づき決定されるようになっている。
ここで、本発明の最大の特徴について説明すると、キャビティ１０は、ピストン４が上死点近傍に位置している場合において、第一曲線部１３及び第二曲線部１４がなす接線Ｌ₂と第一直線部１１の延長線Ｌ₃とが交差する交点Ｋが、噴射中心線Ｌ_f上に位置するように形成されている。つまり、圧縮行程上死点近傍の時期において、燃料噴射ノズル５が交点Ｋを指向して燃料を噴射するように形成されている。また、キャビティ１０は、ピストン４が上死点近傍に位置している場合において、第三曲線部１５を延長して形成される円（仮想円）２１、すなわち、第三曲線部１５と同心同径の（中心点Ｃ₃を中心とする第三半径Ｒ₃の）仮想円２１が、噴射中心線Ｌ_fに接するように形成されている。なお、ここでの「接する」とは、厳密に接することを意味するのではなく、仮想円２１が噴射中心線Ｌ_fの近傍を通っている場合も含むものである。

＜作用・効果＞
本発明の一実施形態にかかる直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンは上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
圧縮行程でピストン４が上死点へと上昇するとき、燃焼室６には、図４（ａ）に示すように、キャビティ１０内に向かって流れるスキッシュ流が生じる。なお、特に図示しないが、このとき、吸気行程で生じるスワール流も存在している。

そして、図４（ｂ）に示すように、ピストン４が上死点近傍の所定位置へ達したとき、図面上にハッチで示すように燃料噴射ノズル５からの燃料噴射が開始される。この燃料は、矢印Ｆ₁で示すように、霧化しながら噴射中心線Ｌ_fに沿って噴射され、また、噴射開始時の噴射中心線Ｌ_fは第一直線部１１を指向している。
続いて、図４（ｃ）に示すように、ピストン４がさらに上死点へ接近すると、噴射中心線Ｌ_fは交点Ｋを指向した状態となる。このように噴射中心線Ｌ_fが交点Ｋを指向した状態のとき、燃料噴霧の流れＦ₁はキャビティ１０の壁面に至る。ただし、燃料噴霧の流れＦ₁は、スワール流及びスキッシュ流の影響により下方へ偏向されて、交点Ｋよりもやや下方で第一曲線部１３に至る。

その後、燃料噴霧の流れＦ₁は、矢印Ｆ₂で示すように、円弧状の第一曲線部１３に沿って下方に向かい、続いて、円弧状の第四曲線部１６、直線状の第二直線部１２、円弧状の第三曲線部１５に沿って進む。ここで、第四曲線部１６によって、奥部側壁をなす第一曲線部１３と底壁の主要部をなす第二直線部１２とが滑らかに接続されているので、燃料噴霧の流れＦ₂を滞らせることなくスムーズに流すことができる。

第三曲線部１５の終点である第一角部Ｑ₁まで到達した燃料噴霧の流れＦ₂は、突起部１７の第一角部Ｑ₁によって、矢印Ｆ₃，Ｆ₄，Ｆ₅で示すように、主流Ｆ₃と副流（後述の渦流）Ｆ₄，Ｆ₅とに剥離される。主流Ｆ₃は、第三曲線部１５の円弧に沿うように、上方に向かって流れる。このとき、第三曲線部１５を延長して形成される仮想円２１が噴射中心線Ｌ_fに接するように設定されているので、主流Ｆ₃は、燃料噴射ノズル５から噴射された直後の燃料噴霧の流れＦ₁に巻き込まれる。そして、主流Ｆ₃は、燃料噴霧の流れＦ₁に合流し、再び交点Ｋに向かって進む。

したがって、燃料噴射ノズル５から噴射された燃料の大部分をキャビティ１０内で所定期間循環させ続けることになり、キャビティ１０内を有効に広く利用して、燃料と空気とを長時間接触させ、混合を促進することができる。つまり、キャビティ１０容積を広く利用した循環流を形成することで、燃料と空気とが長時間広く撹拌され、キャビティ１０内の燃料と空気とがくまなく混合し、キャビティ１０内の空気利用率を向上させ、燃料は完全燃焼してスモークの排出量を低減させることができる。また、この循環流は、時間スケールの大きい渦流であるため、着火を遅らせ、燃料と空気との混合時間を十分に確保することができる。

また、第二直線部１２の斜面に沿って流れる燃料噴霧の流れＦ₂は、第三曲線部１５によって急激に偏向されて、上記主流Ｆ₃を、噴射直後の燃料噴霧の流れＦ₁に合流させることができる。
また、突起部１７の第一角部Ｑ₁によって剥離した主流Ｆ₃は、中心軸Ａを超えて径方向反対側へ到達することなく燃料噴霧の流れＦ₁に合流する一方、剥離した副流Ｆ₄，Ｆ₅は、第一角部Ｑ₁及び第二角部Ｑ₂上に比較的小さな渦流Ｆ₄，Ｆ₅を形成する。これらの渦流Ｆ₄，Ｆ₅によって、突起部１７上方においても燃料と空気との混合を図り、キャビティ１０内の空気利用率をより向上させ、燃焼効率を向上させ、スモークを低減させることができる。

また、第一直線部１１からなるキャビティ１０のリップ部ではスワール流が強化されるので、リップ部においても燃料と空気とを十分に混合することができる。これについて詳述すると、従来から知られているように、リップ部のスワール流は、以下の数式（４）で表される。

なお、この数式（４）において、Ωswrはエンジン回転数に対するリップ部でのスワール旋回数を示し、Ωswはエンジン回転数に対するシリンダ３内のスワール旋回数を示し、Ｂｐはボア径を示し、Ａはリップ部径を示している。

本実施形態では、キャビティ１０がリエントラント型に形成されてリップ部が絞られているので、スワール流の旋回数が増大し、燃料と空気とを十分に混合することができる。また、リップ部では径変化がないので、安定したスワール流により燃料と空気とを混合することができる。
さらに、リップ部で混合された燃料と空気とはスキッシュ流によりキャビティ１０奥へ押し込まれるが、上死点時においてキャビティ１０の容積が燃焼室６の総容積の７０％以上となるように形成されているので、キャビティ１０容積を大きく確保し、スキッシュエリア７への燃料浸入を低減することができる。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記実施形態においては、奥部側壁をなす第一曲線部１３と底壁の主要部をなす第二直線部１２とは、第四曲線部１６によって滑らかに接続されているが、第四曲線部１６を特に設けず、第一曲線部１３と第二直線部１２とが直接接続されていても良い。

また、上記実施形態においては、第三曲線部１５は、第一半径Ｒ₁よりも小径の第三半径Ｒ₃の円弧で形成されているが、第一半径Ｒ₁と同径の円弧で形成されていても良い。ただし、第三曲線部１５は、第三曲線部１５を延長して形成される仮想円２１が噴射中心線Ｌ_fに接する、もしくは、仮想円２１のシリンダヘッド１側近傍を噴射中心線Ｌ_fが通るように構成されている必要がある。

また、上記実施形態においては、第一曲線部１３及び第二曲線部１４がなす接線Ｌ₂と第一直線部１１の延長線Ｌ₃とが交差する交点Ｋが、噴射中心線Ｌ_f上に位置するように形成されているが、交点Ｋが噴射中心線Ｌ_f近傍に位置するように形成されていても良い。ただし、圧縮工程上死点近傍の時期において、燃料噴射ノズル５が交点Ｋを指向して燃料を噴射するように形成されている必要がある。

また、上記実施形態においては、突起部１７は、隆起部１８と平坦部１９とを有するように形成されているが、突起部１７の形状はこれに限らず、少なくとも、キャビティ１０内で形成される循環流が中心軸Ａを超えて反対側へ流れるのを阻止可能な形状に形成されていれば良い。

本発明の一実施形態に係る直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンを示すものであって、ピストンとその周辺とを示す模式的な部分縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンを示すものであって、ピストンとその周辺とを示す模式的な全体縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンを示すものであって、ピストンの縦断面を示す模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態に係る直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンに形成されたキャビティ内の燃料噴霧の流れを示す模式図であって、（ａ）〜（ｃ）は圧縮行程時にピストンが上死点へ近づくときの燃焼室の縦断面図を時系列順に示している。 従来の直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンを示す模式図である。 従来の直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンを示す模式図であって、（ａ）はその平面図，（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図である。

符号の説明

１ シリンダヘッド
２ シリンダブロック
３ シリンダ
４ ピストン
４ａ 頂面
４ｂ 基準面
４ｃ バルブリセス
４ｅ スキッシュ面
５ 燃料噴射ノズル
６ 燃焼室
１０ キャビティ
１１ 第一直線部
１２ 第二直線部
１３ 第一曲線部
１４ 第二曲線部
１５ 第三曲線部
１６ 第四曲線部
１７ 突起部
１８ 隆起部
１９ 平坦部
Ａ 中心軸
Ｂ 中心軸から第一曲線部の最遠部までの距離
Ｃ₁ 第一曲線部の円弧の中心点
Ｃ₃ 第三曲線部の円弧の中心点
Ｃ₄ 第四曲線部の円弧の中心点
Ｄ₁ 中心軸から第一角部までの距離
Ｄ₂ 中心軸から第二角部までの距離
Ｄ₃ 平坦部のピストン基準面からの深さ
Ｅ／Ｇ 直接噴射式ディーゼルエンジン
Ｆ₁〜Ｆ₅ 燃料噴霧の流れ
Ｋ 第一曲線部及び第二曲線部がなす接線と第一直線部の延長線との交点
Ｌ₁ 第一曲線部の中心点と第四曲線部の中心点とを結ぶ線
Ｌ₂ 第一曲線部及び第二曲線部がなす接線
Ｌ₃ 第一直線部の延長線
Ｌ_f 噴射中心線
Ｑ₁ 第一角部
Ｑ₂ 第二角部
Ｒ₁ 第一曲線部の半径
Ｒ₂ 第二曲線部の半径
Ｒ₃ 第三曲線部の半径
Ｒ₄ 第四曲線部の半径
θ₁ 隆起部及び中心軸がなす角度
θ_f 噴射中心線及び中心軸がなす角度（噴射角）

Claims (2)

1. シリンダヘッドに燃料噴射ノズルが取り付けられた直接噴射式ディーゼルエンジンに用いられるピストンであって、
   頂面に形成されたキャビティを有し、該キャビティの壁面は、縦断面視において、
   該キャビティの開口部側壁として、該キャビティの中心軸に平行な直線で形成された第一直線部と、
   該キャビティの奥部側壁として、第一半径の円弧で形成された第一曲線部と、
   該第一直線部と該第一曲線部とを該第一半径よりも小径の第二半径の円弧で滑らかに接続する第二曲線部と、
   該キャビティの底壁として、該中心軸に向かい上り傾斜の直線で形成された第二直線部と、
   該キャビティの底壁として、該第二直線部から該中心軸に向かって連続し、該第一半径と同径もしくは該第一半径よりも小径の第三半径の円弧で形成され、その円弧の中心点が該第一曲線部の円弧の中心点よりも該シリンダヘッド側に配置された第三曲線部と、
   該キャビティの底壁として、該第一曲線部と該第二直線部とを第四半径の円弧で滑らかに接続する第四曲線部と、
   該キャビティの底壁の中央において、該シリンダヘッド側に突起して形成された突起部とを有するように形成されるとともに、
   上死点時において、該第一曲線部及び該第二曲線部がなす接線と該第一直線部の延長線とが交差する交点が、該燃料噴射ノズルからの噴射燃料の噴射中心線上もしくは該噴射中心線の近傍に位置し、且つ、該第三曲線部と同心同径の仮想円が該噴射中心線に接するもしくは該仮想円の該シリンダヘッド側近傍を該噴射中心線が通り、該第三曲線部の円弧に沿うように上方に向かって流れる噴射燃料を上記突起部によって剥離させるとともに剥離した該噴射燃料の主流が上記燃料噴射ノズルからの噴射直後の燃料噴霧の流れに合流して再び前記交点に向かって進むように形成され、
   該第四曲線部は、該第四半径が該第一半径よりも大径であり、且つ、その円弧の中心点と該第一曲線部の円弧の中心点とが該中心軸に平行な同一直線上に位置するように形成されているとともに、上記合流した燃料噴霧の流れを該キャビティの奥部側壁及び底壁に沿って所定期間循環させ続ける
   ことを特徴とする、直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストン。
2. 該突起部は、
   該第三曲線部から連続し該中心軸に向かい上り傾斜の直線で形成される隆起部と、該隆起部から該中心軸に達するまで連続し該ピストンの頂面と平行な直線で形成される平坦部とを有し、
   該第三曲線部と該隆起部とは第一角部を形成し、該隆起部と該平坦部とは第二角部を形成する
   ことを特徴とする、請求項１記載の直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストン。

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