JPH01159411A - ディーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はディーゼルエンジンの燃焼室に関し、より詳細
にはコーン状に燃料を噴射する単孔型ユニットインジェ
クタを備える直接噴射式の燃焼室に関する。

（従来の技術） シリンダヘッドとピストンの頭部との間に設けられた単
一の燃焼室へ燃料を直接噴射するようにした直接噴射式
燃焼室は主として大型のディーゼルエンジンに採用され
ている。この燃焼室は、形状が単純で表面積が比校的小
さいことから、熱の放散が少なく、熱効率も高いから、
燃費も良くかつ始動性も良好である。

しかしながら、上述の直接噴射式燃焼室は着火性の点で
問題があり、着火遅れにより混合気量が増加し、それが
−気に燃焼するため、騒音の増大および排気中のＮＯｘ
の増大を招く。

そこで、直接噴射式燃焼室を有するディーゼルエンジン
における騒音低減およびＮＯＸ低誠の手段として、例え
ば特開昭５−８−８２０６７号公報に記載されるように
、ポンプと一体となった高圧ユニットインジェクタを用
いて燃料の霧化を促進し、これにより着火性を改善でき
ることが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、高圧噴射のメリットである空中微粒化は
、噴霧点から分解点まで３０ｍｍ以上の距離を必要とす
るため、上記ユニットインジェクタを小型ディーゼルエ
ンジンの燃焼室に用いた場合、特にキャビティー径６０
ｍｍ以下のエンジンでは、壁面までの距離が短か過ぎ、
噴射された燃料が微粒化されないまま（液状のまま）燃
焼室の壁面に衝突することになり、折角高圧ユニットイ
ンジェクタを用いながら、そのメリットである霧化改善
（着火性の改善）の成果がほとんど得られず、騒音およ
びＮＯｘの低減にはあまり役立たないのみでなく、排気
中のＨＣが増大する。

また、高圧噴射された噴霧はスワールに影響されにくい
ため、燃焼室内における噴霧範囲外の空気利用率が低下
し、排気ガス中のすすが増大してスモークを発生する。

上記空気利用率を高めるためには燃料噴射ノズルを多孔
型にすればよいことが知られているが、キャビティー容
積の小さいエンジンでは要求噴口面積が小さく多孔型と
する場合の噴口の加工が困難となる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、上述した諸
問題を解決して高圧ユニットインジェクタの利点を最大
限に発揮することができるディーゼルエンジンの燃焼室
を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明に係る燃焼室は、上記目的を達成するために、エ
ンジンのシリンダヘッドに形成され上部に位置する上記
ユニットインジェクタからの噴霧形状よりも大きいコー
ン状の上部室と、ピストン上部に形成され少なくとも上
部が上記上部室に連続するコーン状である下部室とから
なり、上記ユニットインジェクタからの噴霧を攪拌する
スキッシュ流を生成するスキッシュゾーンが、シリンダ
ヘッド下面とピストン上面との間に形成されていること
を特徴とするものである。

（作用） ユニットインジェクタからの噴霧形状よりも大きいので
、噴霧が壁面に直接触れることがなくなり、噴霧の空中
微粒化が促進される。また、シリンダヘッド下面とピス
トン上面との間のスキッシュゾーンからのスキッシュ流
が、上部室と下部室との間の噴霧中心の微粒化されない
ままの液柱状部分に衝突し攪拌するので、空気利用率が
高まる。

（実施例） 以下１本発明の実施例を図面に沿って説明する。

４バルブＤｏ）ＩＣ型のバルブシステムを有するエンジ
ンに適用した場合を示す第１図乃至第３図において、■
はシリンダヘッド、２，３は吸気ボートおよび排気ポー
ト、４．５は吸気バルブおよび排気バルブである。

８はシリンダヘッド１において各シリンダ毎に取付けら
れている単孔型ユニットインジェクタで、このユニット
インジェクタ８はエンジンの回転に同期して回動するカ
ム（図示せず）によって駆動されるポンプを備えており
、その先端のノズル８ａから燃料がコーン状に噴霧され
る。

９は上記液状噴霧のコーン形状よりも大きいコーン形状
をもってシリンダヘッド１に形成された上部室であり、
この上部室９の壁面と液状噴霧との間に該液状噴霧を取
囲むように空気層が存在するようにし、燃料の壁面付着
を防止して霧化を促進させる構成となっている。

一方、ピストン１１の上部には、少なくとも上部が上部
室９に連続するコーン状となった下部室１２が形成され
、上記両室９，１２によって燃焼室１３が形成されてい
る。燃焼室１３全体の高さは、液状噴霧が下部室１２ま
で達しない高さに形成され、下部室１２の壁面にも燃料
が付着しないようになっている。しかして、上記燃焼室
１３（上部室９）のほぼ中心部分に位置するユニットイ
ンジェクタ８から燃焼室１３の中央部分に向けて燃料が
高圧で噴射されると、液状噴霧が上部室９から下部室１
２にかけてコーン状に広がる。

上記シリンダヘッド１の下面とピストン１１の上面との
間には、スキッシュ流を生成するスキッシュゾーン１５
が形成され、スキッシュ流が、上部室１１と下部室１２
との接合部分に流入し、その部分に位置する液状噴霧に
衝突して積極的に攪拌し、空気との混合性を高めるよう
になっている。

このスキッシュ流が流入する部分で、液状噴霧の径が最
大となりかつ液状噴霧内の液柱状部分の先端部が位置し
ている。

２０．２１は吸気バルブ４および排気バルブ５を開閉制
御するロッカーアーム、２２．２３はロッカーアーム２
０．２１を制御するカム、２４はユニットインジェクタ
８を取付けるための取付孔である。

なお、本例において、ユニットインジェクタ８を備えた
ものはスワールを必要としないことから、吸気充填量の
多い４バルブのエンジンを採用している。

上記のように構成すれば、燃焼室１３をコーン状の液状
噴霧よりも大きいコーン状として、液状噴霧の周囲に空
気層を存在させるとともに、燃焼室１３の深さをノズル
８ａから噴射される液状噴霧がピストン１１の壁面に到
達しない距離に設定しているため、噴霧が直接に壁面に
触れることがなくなり、噴霧の空中微粒化が促進され、
かつ、排気中のＨＣの増加を防止することができる。

また、上部室９と下部室１２との接合部位において、液
状噴霧の径が最大となり、液状噴霧の液状部分の先端が
位置していることから、スキッシュゾーン１５からのス
キッシュ流によって、液状噴霧が攪拌されて、拡散燃焼
時における混合性が高まり、シリンダ内の空気利用率が
向上し、高圧ユニットインジェクタを用いた着火性の改
善効果が充分に得られ、騒音、ＮＯｘ、スモーク等をす
べて低減することができる。

なお、本発明においては、コーン状の上部室９に少なく
とも上部が連続するように下部室１２をピストン１１に
形成しているのは、コーン状の燃焼室をシリンダヘッド
のみに形成しピストン上面をフラットにすると（すなわ
ち下部室をなくすと）、スキッシュゾーンからのスキッ
シュ流が、燃焼室の壁面に沿ってユニットインジェクタ
の噴射方向と逆方向に流れ、液状噴霧の停滞が起こり、
また、スキッシュ流が液状噴霧の先端部位に作用するだ
けとなり、液状噴霧内の液柱状部分に対する空気の混合
性が低くなり、スモークの増大の原因となるからである
。

（発明の効果） 本発明は、上記のように、上部室および下部室の形状を
噴霧より大きくしたので、燃料の壁面付着が防止され、
ＮＯｘの低減が図れ、また、スキッシュ流にて拡散燃焼
時における空気混合性が高まり、スモークを低減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はディーゼ
ルエンジンの燃焼室を示す縦断面図、第２図は動弁系を
示す縦断面図、第３図は吸排気弁等を取除いて示すシリ
ンダヘッドの要部平面図である。 １・・・・・・シリンダヘッド、８・・・・・・ユニッ
トインジェクタ、９・・・・・・上部室、１１・・・・
・・ピストン、１２・・・・・・下部室、１３・・・・
・・燃焼室、１５・・・・・スキッシュゾーン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コーン状に燃料を噴射する単孔型ユニットインジ
   ェクタを備えるディーゼルエンジンの燃焼室において、
   シリンダヘッドに形成され上部に位置する上記ユニット
   インジェクタからの噴霧形状よりも大きいコーン状の上
   部室と、ピストン上部に形成され少なくとも上部が上記
   上部室に連続するコーン状である下部室とからなり、上
   記ユニットインジェクタからの噴霧を攪拌するスキッシ
   ュ流を生成するスキッシュゾーンが、シリンダヘッド下
   面とピストン上面との間に形成さ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。