JPH0147606B2 - - Google Patents
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- JPH0147606B2 JPH0147606B2 JP58141101A JP14110183A JPH0147606B2 JP H0147606 B2 JPH0147606 B2 JP H0147606B2 JP 58141101 A JP58141101 A JP 58141101A JP 14110183 A JP14110183 A JP 14110183A JP H0147606 B2 JPH0147606 B2 JP H0147606B2
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Classifications
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- 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
- F02B23/0696—W-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 wall
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
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- 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
-
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- 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
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- 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
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- 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
- F02B23/0624—Swirl flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はピストン頂部に凹部の主燃料室を有す
る直噴式内燃機関の燃焼室に関するものである。
る直噴式内燃機関の燃焼室に関するものである。
従来、一般の直噴式内燃機関の燃焼室は、第１
図の側断面図及び第２図の平面図に示すごとく、
ピストン１の頂部に凹部２の主燃焼室を有するト
ロイダル形のものが使用されており、同一のシリ
ンダ内径Ｄに対して、この凹部２の径をd1とする
各径の比を、d1／Ｄ＝0.45〜0.55にするのが通常
であり、また、この凹部２の内壁面は垂直方向に
対して、dθ＝0゜〜7゜位に傾斜するように設定され
ている。
図の側断面図及び第２図の平面図に示すごとく、
ピストン１の頂部に凹部２の主燃焼室を有するト
ロイダル形のものが使用されており、同一のシリ
ンダ内径Ｄに対して、この凹部２の径をd1とする
各径の比を、d1／Ｄ＝0.45〜0.55にするのが通常
であり、また、この凹部２の内壁面は垂直方向に
対して、dθ＝0゜〜7゜位に傾斜するように設定され
ている。
しかしながら、この内燃機関の低速・低力時に
おいても、燃料噴射弁３の各噴口からの燃料噴霧
Ｆは圧縮行程の末期の圧縮条件においても、ピス
トン１の凹部２の内壁面に衝突するが、その際、
壁面温度が低いので、燃料蒸発が遅れ、燃焼が完
全に行なわれずに青白煙や排気刺激臭を発生する
という問題がある。
おいても、燃料噴射弁３の各噴口からの燃料噴霧
Ｆは圧縮行程の末期の圧縮条件においても、ピス
トン１の凹部２の内壁面に衝突するが、その際、
壁面温度が低いので、燃料蒸発が遅れ、燃焼が完
全に行なわれずに青白煙や排気刺激臭を発生する
という問題がある。
そこで本発明は、前記従来の問題点を解消し、
直噴式内燃機関の低速・低力時における青白煙及
び排気刺激臭を改善してその機関性能の向上をは
かることを目的としてなされたものである。
直噴式内燃機関の低速・低力時における青白煙及
び排気刺激臭を改善してその機関性能の向上をは
かることを目的としてなされたものである。
即ち、本発明はピストン頂部に凹部の主燃焼室
を有する直噴式内燃機関において、その凹部を、
底部の直径より上部の直径が小さなきんちやく状
の回転体形状に形成すると共に、燃料噴射弁の各
噴射口から噴射される燃料の燃料噴霧が衝突する
凹部の壁面に各燃料噴霧がほぼ直角に衝突するよ
うな半円柱形状で、かつ上部が広がつた形状にな
る小凹部をそれぞれ形成したことを特徴としたも
のである。
を有する直噴式内燃機関において、その凹部を、
底部の直径より上部の直径が小さなきんちやく状
の回転体形状に形成すると共に、燃料噴射弁の各
噴射口から噴射される燃料の燃料噴霧が衝突する
凹部の壁面に各燃料噴霧がほぼ直角に衝突するよ
うな半円柱形状で、かつ上部が広がつた形状にな
る小凹部をそれぞれ形成したことを特徴としたも
のである。
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明す
るが、第３図は本発明の実施例における直噴式内
燃機関の燃焼室を示す側断面図、第４図は第３図
の平面図である。
るが、第３図は本発明の実施例における直噴式内
燃機関の燃焼室を示す側断面図、第４図は第３図
の平面図である。
まず、この直噴式内燃機関は第３図に示すごと
く、ピストン１の頂部に凹部２の主燃焼室を有し
ており、この凹部２は、底部の直径d3より上部の
直径がd3＞d2のごとく小さくなつた凹部２の中心
を軸としたきんちやく状の回転体形状に形成され
ている。
く、ピストン１の頂部に凹部２の主燃焼室を有し
ており、この凹部２は、底部の直径d3より上部の
直径がd3＞d2のごとく小さくなつた凹部２の中心
を軸としたきんちやく状の回転体形状に形成され
ている。
次に、第４図のごとく燃料噴射弁３の各噴口か
ら噴射される矢印Ｆで示す燃料噴霧がこの凹部２
内に噴射された時、ほぼ直角に衝突するような半
円柱形状で、かつその上部が広がつた形状になる
小凹部４を各噴口に対応した数だけこの凹部２に
形成している。
ら噴射される矢印Ｆで示す燃料噴霧がこの凹部２
内に噴射された時、ほぼ直角に衝突するような半
円柱形状で、かつその上部が広がつた形状になる
小凹部４を各噴口に対応した数だけこの凹部２に
形成している。
上記の小凹部４を設ける際には、内燃機関の低
速・低力時に噴射された燃料噴霧Ｆの噴射角θ4＝
10〜20゜より若干大きい小凹部４を形成すると共
に、燃料噴霧Ｆが小凹部４の壁面に付着すること
なしに完全燃焼する適正な距離ｌ＝0.25〜0.35×
Ｄを保つようにしている。
速・低力時に噴射された燃料噴霧Ｆの噴射角θ4＝
10〜20゜より若干大きい小凹部４を形成すると共
に、燃料噴霧Ｆが小凹部４の壁面に付着すること
なしに完全燃焼する適正な距離ｌ＝0.25〜0.35×
Ｄを保つようにしている。
そのためには、ピストン１の上面の距離ｌの点
と凹部２の底部の直径d3の点との間に半径R4の
切削工具による半円柱形状の小凹部４を形成する
が、この小凹部４の第３図に示す壁面は燃料噴霧
Ｆの噴射方向にほぼ直角、例えばθ3＝90゜〜95゜に
形成される。
と凹部２の底部の直径d3の点との間に半径R4の
切削工具による半円柱形状の小凹部４を形成する
が、この小凹部４の第３図に示す壁面は燃料噴霧
Ｆの噴射方向にほぼ直角、例えばθ3＝90゜〜95゜に
形成される。
以上の構成からなる本発明の燃焼室において、
ピストン１の凹部２内に噴射される燃料噴霧Ｆ
は、機関の低速・低力時には第５図のごとく、矢
印Ｓで示すスワール速度は小さいので、殆んど直
進するが、本発明では小凹部４が形成されている
ので、小凹部４内壁面４Ａ到着までに燃焼し、燃
料噴霧Ｆの先端部の火炎が若干ふれる程度とな
り、完全燃焼して青白煙及び排気刺激臭を発する
ことがなくなる。
ピストン１の凹部２内に噴射される燃料噴霧Ｆ
は、機関の低速・低力時には第５図のごとく、矢
印Ｓで示すスワール速度は小さいので、殆んど直
進するが、本発明では小凹部４が形成されている
ので、小凹部４内壁面４Ａ到着までに燃焼し、燃
料噴霧Ｆの先端部の火炎が若干ふれる程度とな
り、完全燃焼して青白煙及び排気刺激臭を発する
ことがなくなる。
また、機関の高速・高負荷時には、第６図に示
すように凹部２内に噴射された燃料噴霧Ｆは、凹
部２内に流入した矢印Ｓの強いスワールにより曲
げられながら、第７図に示すように小凹部４の内
壁面の溝状部にその大部分が衝突する。
すように凹部２内に噴射された燃料噴霧Ｆは、凹
部２内に流入した矢印Ｓの強いスワールにより曲
げられながら、第７図に示すように小凹部４の内
壁面の溝状部にその大部分が衝突する。
そこで、上記燃料噴射中にもピストン１は上死
点方向に移行し、ピストン１の上面での従来より
強いスキツシユ力を発生し、かつスワールＳと合
成された気流は第８図に示すように各小凹部４よ
り凹部２内に流入し、第６図及び第７図に示すご
とく、小凹部４における燃料噴霧Ｆを斜め下向き
に強く流し、気化あるいは空気と微粒燃料などの
混合を良好にする。
点方向に移行し、ピストン１の上面での従来より
強いスキツシユ力を発生し、かつスワールＳと合
成された気流は第８図に示すように各小凹部４よ
り凹部２内に流入し、第６図及び第７図に示すご
とく、小凹部４における燃料噴霧Ｆを斜め下向き
に強く流し、気化あるいは空気と微粒燃料などの
混合を良好にする。
更に、小凹部４のスワールＳの上流側の壁面の
段差４Ｂで空気の乱れを与え、さらに下流側の壁
面の段差４Ｃで燃料と空気と未燃焼ガスに強い乱
れを与えつつ、回転体に形成されたきんちやく状
の凹部２内にて旋回して良好な燃焼をする。
段差４Ｂで空気の乱れを与え、さらに下流側の壁
面の段差４Ｃで燃料と空気と未燃焼ガスに強い乱
れを与えつつ、回転体に形成されたきんちやく状
の凹部２内にて旋回して良好な燃焼をする。
ここで、このように開口部の直径d2が第１図の
従来例の直径d1よりも小さなきんちやく状の凹部
２にすることにより、スキツシユ力は従来のトロ
イダル形の凹部２からなる燃焼室よりも拡大され
ることになる。
従来例の直径d1よりも小さなきんちやく状の凹部
２にすることにより、スキツシユ力は従来のトロ
イダル形の凹部２からなる燃焼室よりも拡大され
ることになる。
更に、ピストン１が上死点より下降しはじめる
と、上記の凹部２内の一部未燃ガス、またはカー
ボンを含む燃焼ガスは逆スキツシユ力のため小凹
部４からピストン１の上面に第９図のごとく流出
する。
と、上記の凹部２内の一部未燃ガス、またはカー
ボンを含む燃焼ガスは逆スキツシユ力のため小凹
部４からピストン１の上面に第９図のごとく流出
する。
この場合、例えば本実施例のごとく４個の噴口
を有する燃料噴射弁３の場合、４個の小凹部４よ
り燃焼ガスがそれぞれ扇形に広がり、相互に乱れ
が発生し、ピストン１上面の空気利用率が向上
し、燃焼が良好になり、カーボン発生などが改善
され、特に噴射時期を遅くして筒内最高圧を低く
しても燃焼が良好になる。
を有する燃料噴射弁３の場合、４個の小凹部４よ
り燃焼ガスがそれぞれ扇形に広がり、相互に乱れ
が発生し、ピストン１上面の空気利用率が向上
し、燃焼が良好になり、カーボン発生などが改善
され、特に噴射時期を遅くして筒内最高圧を低く
しても燃焼が良好になる。
なお、小凹部壁とd2、d3で形成されている壁と
のつなぎ部は、熱負荷低減のため若干の面取りを
行なう場合がある。
のつなぎ部は、熱負荷低減のため若干の面取りを
行なう場合がある。
従つて、本発明を適用した直噴式内燃機関の燃
焼室では、低速・低力時における青白煙及び排気
刺激臭をなくする上で有効であると共に、燃焼室
内のスキツシユ力を拡大し、燃料噴霧と空気など
の混合を良好にして、燃焼性能を向上させうると
いう効果がある。
焼室では、低速・低力時における青白煙及び排気
刺激臭をなくする上で有効であると共に、燃焼室
内のスキツシユ力を拡大し、燃料噴霧と空気など
の混合を良好にして、燃焼性能を向上させうると
いう効果がある。
特に、本発明は直接噴射式デイーゼル機関等に
対して有効に適用することができる。
対して有効に適用することができる。
第１図は従来の直噴式内燃機関の燃焼室の側断
面図、第２図は第１図の平面図、第３図は本発明
の実施例１における直噴式内燃機関の燃焼室を示
す側断面図、第４図は第３図の平面図、第５図及
び第６図は第４図の小凹部の要部拡大平面図、第
７図は第６図の小凹部の要部斜視側面図、第８図
は第４図のピストン上面のピストン上死点方向移
行時の気流を示す平面図、第９図は第４図のピス
トン上面のピストン下降開始後の燃焼ガスを示す
平面図である。 １…ピストン、２…凹部、３…燃料噴射弁、４
…小凹部、Ｆ…燃料噴霧。
面図、第２図は第１図の平面図、第３図は本発明
の実施例１における直噴式内燃機関の燃焼室を示
す側断面図、第４図は第３図の平面図、第５図及
び第６図は第４図の小凹部の要部拡大平面図、第
７図は第６図の小凹部の要部斜視側面図、第８図
は第４図のピストン上面のピストン上死点方向移
行時の気流を示す平面図、第９図は第４図のピス
トン上面のピストン下降開始後の燃焼ガスを示す
平面図である。 １…ピストン、２…凹部、３…燃料噴射弁、４
…小凹部、Ｆ…燃料噴霧。
Claims (1)
- １ ピストン頂部に凹部の主燃焼室を有する直噴
式内燃機関において、その凹部を、底部の直径よ
り上部の直径が小さなきんちやく状の回転体形状
に形成すると共に、燃料噴射弁の各噴口から噴射
される燃料の燃料噴霧が衝突する凹部の壁面に各
燃料噴霧がほぼ直角に衝突するような半円柱形状
で、かつ上部が広がつた形状になる小凹部をそれ
ぞれ形成したことを特徴とする直噴式内燃機関の
燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58141101A JPS6032929A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 直噴式内燃機関の燃焼室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58141101A JPS6032929A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 直噴式内燃機関の燃焼室 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6032929A JPS6032929A (ja) | 1985-02-20 |
| JPH0147606B2 true JPH0147606B2 (ja) | 1989-10-16 |
Family
ID=15284208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58141101A Granted JPS6032929A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 直噴式内燃機関の燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6032929A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2524133Y2 (ja) * | 1988-07-11 | 1997-01-29 | トヨタ自動車株式会社 | 直噴式ディーゼル機関の燃焼室 |
| JP2501886Y2 (ja) * | 1989-12-21 | 1996-06-19 | トヨタ自動車株式会社 | 直噴式ディ―ゼル機関の燃焼室 |
| US6732703B2 (en) | 2002-06-11 | 2004-05-11 | Cummins Inc. | Internal combustion engine producing low emissions |
| US7210448B2 (en) | 2002-06-11 | 2007-05-01 | Cummins, Inc. | Internal combustion engine producing low emissions |
| FR2861809A1 (fr) * | 2003-11-03 | 2005-05-06 | Renault Sas | Piston pour chambre de combustion destinee a reduire les emissions de suies |
| WO2012125961A1 (en) | 2011-03-17 | 2012-09-20 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Piston for internal combustion engine |
| JP6551868B2 (ja) * | 2017-03-17 | 2019-07-31 | マツダ株式会社 | ディーゼルエンジン |
-
1983
- 1983-08-03 JP JP58141101A patent/JPS6032929A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6032929A (ja) | 1985-02-20 |
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