JPH02233823A - ディーゼル機関の燃焼室構造 - 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 この発明は、ディーゼル機関とりわけ直接噴射式ディー
ゼル機関の燃焼室構造の改良に関する。

従来の技術 直接噴射式ディーゼル機関は、一般にピストン頂面に凹
設されたキャビティ燃焼室を有し、このキャビティ燃焼
室に向けて燃料を噴射する構成となっている。そのため
、キャビティ燃焼室内に押し込まれた空気と噴射された
燃料との混合を促進する工夫が従来から種々なされてい
る。

第５図は一例として実開昭５６−１１３２３号公報に記
載された燃焼室構造を示しており、ピストン２１の頂部
中央に深皿型のキャビティ燃焼室２２が凹設されている
とともに、その開口縁に周壁２３が突設されている。こ
の周壁２３には多数のＷ１ｔ２４が形成されていて、こ
れによって多数の突起片２３ａに切り離されており、か
つ上記溝２４は、それぞれキャビティ燃焼室２２の半径
方向に対し所定角度づつ一方に傾いている。またシリン
ダヘッド２５側には、上記周壁２３が嵌入し得る周溝２
６が凹設されているとともに、その中心部に燃料噴射弁
２７が配設されている。

上記構成では、ピストン２ｌの上昇に伴ってシリンダ２
８内の空気がキャビティ燃焼室２２内に押し込められる
が、上死点近くになると、周壁２３に設けた溝２４を通
してキャビティ燃焼室２２に空気が流入するので、その
溝２４の傾きによってキャビティ燃焼室２２内に比較的
強いスワールが生成される。そのため、噴射された燃料
と空気との混合が活発となり、速やかな燃焼が行われる
。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の構成では、噴射された燃料が
ある程度蒸発し、空気との混合がかなり進行した段階で
一気に着火が起こるため、燃焼開始直後の燃焼量が多く
なって燃焼騒音いわゆるディーゼルノック音が大きく発
生するとともに、活発な燃焼に伴って多量の窒素酸化物
（ＮＯＸ）が生成されてしまう、という欠点がある。

課題を解決するための手段 この発明に係るディーゼル機関の燃焼室構造は、ピスト
ン頂部にキャビティ燃焼室を凹設するとともに、一端が
このキャビティ燃焼室に、かつ他端がピストン項面に開
口した連通孔を、上記キャビティ燃焼室の略接線方向に
沿って形成し、燃料の主要部を噴射する主燃料噴射弁を
上記キャビティ燃焼室に臨んで配設するとともに、この
主燃料噴射弁よりも噴射時期が早く設定されてなるパイ
ロット噴射用の副燃料噴射弁を、その噴射方向が上記連
通孔に沿うように配設したことを特徴としている。

作用 上記構成では、ピストン上昇時にシリンダ内の空気の一
部が上記連通孔を通してキャビティ燃焼室に流入するの
で、該キャビティ燃焼室内にスワールが生成される。ま
た、上死点前に先ず副燃焼噴射弁から少量の燃料が連通
孔へ向けて噴射される。この燃料は連通孔内を通る空気
と混合して速やかに着火する。次いで、主燃料噴射弁か
らキャビティ燃焼室へ向けて燃料が噴射される。この燃
料は、連通孔部分で既に生じている燃焼によって速やか
に着火し、またスワールによって空気との混合が促進さ
れる。

実施例 第１図および第２図は、この発明に係る燃焼室構造の第
１実施例を示している。

図において、■はシリンダブロック２に形成されたシリ
ンダ、３はこのシリンダ１に嵌合したピストン、４は上
記シリンダブロック２上面に載置固定されたシリンダヘ
ッドを示している。

上記ピストン３の頂部中央には、キャビティ燃焼室５か
凹設されている。このキャビティ燃焼室５は、上下に偏
平となった略球状ないしは円盤状をなし、かつその上部
開口部５ａが、内周側に突出したリップ部６によって若
干小径に絞られた形状となっている。そして、上記リッ
プ部６を貫通するように連通孔７が設けられている。こ
の連通孔７は、一端が上記キャビティ燃焼室５側面に開
口し、かつ他端がピストン３頂面に開口したものであっ
て、第２図に示すように、キャビティ燃焼室５の略接線
方向に沿うように傾斜して形成されている。

一方、シリンダヘッド４下面は、ピストン３頂面との間
でクリアランス燃焼室８を形成するように平坦面をなし
ている。そして、その中心部つまりキャビティ燃焼室５
直上位置に、該キャビティ燃焼室５に臨んで多噴孔の主
燃料噴射弁９が配設されている。また、上記連通孔７が
設けられている側に、単孔の副燃料噴射弁ｌＯが連通孔
７へ向けて斜めに配設されている。詳しくは、この副燃
料噴射弁ＩＯの燃料噴射時期となるピストン３の上死点
近傍位置において、上記連通孔７の軸線と副燃料噴射弁
１０の噴射方向とが合致するように配置されている。

ここで上記副燃料噴射弁ｌＯは、比較的少量のパイロッ
ト噴射を行うものであり、その噴射時期は、燃料の主要
部を噴射供給する主燃料噴射弁９の噴射時期よりも僅か
に早く設定されている。

さて上記の構成においては、圧縮行程においてピストン
３が上昇して行くと、シリンダｌ内の空気が徐々に加圧
されながらキャビティ燃焼室５内に押し込められる。こ
のとき一部の空気が連通孔７を通してキャビティ燃焼室
５に接線方向から流入するので、該キャビティ燃焼室５
内に適度なスワールが形成される。

そしてピストン３が上死点位置に近付いたときに、先ず
副燃料噴射弁１０から少量の燃料が連通孔７へ向けて噴
射される。この時点では、連通孔７内にクリアランス燃
焼室８からキャビテイ燃焼室５へ向かう空気流が存在す
るので、燃料噴霧と空気とが良好に混合され、速やかに
着火に至る。

すなわち、ディーゼルノック音の原因となる着火遅れ期
間が短く、しかもこの副燃料噴射弁１０からの噴射は少
徴であるとともに、初期噴射率を十分に低くできるから
、ディーゼルノック音は非常に低いレベルとなる。また
同様のことから、燃焼初期における窒素酸化物の生成を
十分に抑制できる。

また副燃料噴射弁１０から噴射された燃料の着火が開始
する頃の時期に、主燃料噴射弁９からキャビティ燃焼室
５へ向けて燃料の主要部が噴射される。このとき、キャ
ビティ燃焼室５内では既に燃焼が始まっているので、噴
射された燃料は直ちに着火し、キャビティ燃焼室５内の
スワールを利用しつつ速やかに燃焼する。このように、
燃料の主要部の着火が非常に速やかに行われる結果、着
大前に大量の予混合気が形成されることがなく、ディー
ゼルノック音が低くなるとともに、窒素酸化物の生成が
抑制される。

次に、第３図および第４図は、この発明に係る燃焼室構
造の第２実施例を示している。この実施例は、シリンダ
ヘッド４下面の中心部に円柱状の突起郎１１が形成され
、その中心に主燃料噴射弁９が配設されたものであって
、上記突起部Ｉ１は、図示するように、キャビティ燃焼
室５の開口部５１に緩く嵌合し得る径を有している。

従って、この実施例では、ピストン３が上死点近傍の所
定位置まで上昇すると、キャビティ燃焼室５の開口部５
ａが殆ど閉塞された状態となり、クリアランス燃焼室８
側から連通孔７を通ってキャビティ燃焼室５へ流入する
空気量が増大する。

そのため、キャビティ燃焼室５内のスワールが一層強め
られるとともに、副燃料噴射弁１０から噴射された燃料
と空気との初期混合を一層促進できる。尚、この第２実
施例の構成では、連通孔７の通路断面積を前述した第１
実施例のものよりも小さく設定することが可能であり、
これによって連通孔７を通る空気流の流速を更に高める
ことができる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係るディーゼ
ル機関の燃焼室構造によれば、副燃料噴射弁から噴射さ
れた少量の燃料を連通孔を通過する空気流を利用して速
やかに着火させ、これによって主燃料噴射からの燃料主
要部を着火燃焼させるようにしたので、着火遅れ期間が
短くなるとともに予混合燃焼量が減少し、ディーゼルノ
ック音の低減および窒素酸化物の抑制を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る燃焼室構造の第１実施例を示す
断面図、第２図は第ｌ図の■一■線に沿った断面図、第
３図は第２実施例を示す断面図、第４図は第３図のＩＶ
−ＩＶ線に沿った断面図、第５図は従来における燃焼室
構造の一例を示す断面図である。 ３・・・ピストン、５・・・キャビティ燃焼室、７・・
・連通孔、９・・・主燃料噴射弁、１０・・・副燃料噴
射弁。 第３図 第４図 ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （ｉ）ピストン頂部にキャビティ燃焼室を凹設するとと
   もに、一端がこのキャビティ燃焼室に、かつ他端がピス
   トン頂面に開口した連通孔を、上記キャビティ燃焼室の
   略接線方向に沿って形成し、燃料の主要部を噴射する主
   燃料噴射弁を上記キャビティ燃焼室に臨んで配設すると
   ともに、この主燃料噴射弁よりも噴射時期が早く設定さ
   れてなるパイロット噴射用の副燃料噴射弁を、その噴射
   方向が上記連通孔に沿うように配設したことを特徴とす
   るディーゼル機関の燃焼室構造。