JPH0412120A - 直接噴射式ディーゼル機関 - Google Patents

直接噴射式ディーゼル機関

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JPH0412120A
JPH0412120A JP2113517A JP11351790A JPH0412120A JP H0412120 A JPH0412120 A JP H0412120A JP 2113517 A JP2113517 A JP 2113517A JP 11351790 A JP11351790 A JP 11351790A JP H0412120 A JPH0412120 A JP H0412120A
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JP
Japan
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combustion chamber
piston
main
fuel
main combustion
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Pending
Application number
JP2113517A
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English (en)
Inventor
Junichi Kawashima
純一 川島
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0412120A publication Critical patent/JPH0412120A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0672Omega-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B23/0687Multiple bowls in the piston, e.g. one bowl per fuel spray jet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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、拡散燃焼の活発化のために主燃焼室のほか
に撹乱燃焼室と副燃料噴射弁とを設けた直接噴射式ディ
ーゼル機関の改良に関する。
従来の技術 ピストン頂面に凹設した主燃焼室内に燃料を噴射して燃
焼を行わせる直接噴射式ディーゼル機関においては、燃
焼初期には主燃焼室内の空気流動や燃料噴霧自体か有す
る運動エネルギによって活発な燃焼か実現されるか、燃
焼後半では、上記の空気流動や噴霧のエネルギか減衰す
るため、燃焼が緩慢となる。
そこで、この後半の燃焼を改善するために、主燃焼室の
ほかに撹乱燃焼室を設けた直接噴射式ディーゼル機関か
一部で提案されている。第5図は、その−構成例を示し
たものて、ビストノ21の頂面に凹設された主燃焼室2
2に臨んでシリンダヘッド23側に主燃料噴射弁24か
配設されている。
そして、シリンダヘッド23側に、略円筒状のホットプ
ラグ28によって撹乱燃焼室25が形成されており、そ
の一端を閉塞するように副燃料噴射弁27が配設されて
いる。上記撹乱燃焼室25は、その他端の中心部に開口
する細いガス噴出孔26を介して主燃焼室22側に連通
している。尚、上記副燃料噴射弁27の噴射時期は主燃
料噴射弁24よりも遅れ側に設定されている。
上記構成のディーゼル機関では、主燃料噴射弁24から
主燃焼室22内へ向けて噴射された主たる燃料の燃焼後
半に、副燃料噴射弁27から撹乱燃焼室25内に少量の
燃料が供給される。この燃料の燃焼開始に伴って撹乱燃
焼室25内の圧力が上昇し、ガス噴出孔26を介して主
燃焼室22に気体噴流となって噴出することにより、主
燃焼室22内における燃焼途中の気体に激しい乱流を生
起させて後半の拡散燃焼を活発化させることができる(
例えば第7回内燃機関合同ノンポジウム講演論文集37
頁(1988年7月〕り。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来のように撹乱燃焼室25をシリ
ンダヘッド23側に設けた構成においては、この撹乱燃
焼室25や副燃料噴射弁27によってシリンダへラド2
3の全高が増大し、機関の大型化を招くとともに、撹乱
燃焼室25の形成のためにホットプラグ28が必要であ
って、コストの」1昇を招き易い。またガス噴出孔26
を主燃焼室22へ向けて形成する必要があることから、
シリンダヘッド23における各部のレイアウトが複雑と
なり、吸気ボート、排気ポートやウォータジャケット等
の形成の上で大きな制約を受ける。しかも、撹乱燃焼室
25による冷却損失か比較的大きなものとなり、燃料消
費率等の点で好ましくない 課題を解決するための手段 そこで、この発明は撹乱燃焼室をピストン側に設けるよ
うにしfこものである。すなわち、この発明に係る直接
噴射式ディーゼル機関は、ピストン頂面に凹設された主
燃焼室と、この主燃焼室に臨んでシリンダヘッド側に設
けられた主燃料噴射弁と、ピストン頂部に形成され、か
つ燃料導入孔がピストン頂面に開口した撹乱燃焼室と、
この撹乱燃焼室と上記主燃焼室とを連通ずるようにピス
トン内部に形成されたガス噴出孔と、上記燃料導入孔に
臨んでシリンダヘッド側に設けられた副燃料噴射弁とを
備えて構成されている。
作用 ピストンが」1昇すると、シリンダ内の空気は圧縮され
て主燃焼室内に流入する。また一部空気は撹乱燃焼室内
に押し込められる。
ピストンの圧縮上死点近傍で主燃料噴射弁から主燃焼室
へ向けて主たる燃料が噴射され、高級高圧の空気と混合
して燃焼か開始する。
一方、これよりも遅れた時期に副燃料噴射弁からピスト
ンの撹乱燃焼室へ向けて燃料導入孔を通して少量の燃料
が噴射される。この燃料が撹乱燃焼室内で着火すること
により、撹乱燃焼室内の圧力が上昇する。そして、ガス
噴出孔を通して主燃焼室内に気体噴流となって噴出し、
主燃焼室内における後半の燃焼を活発化させる。
実施例 第1図はこの発明に係る直接噴射式ディーゼル機関の第
1実施例を示す断面図であって、シリンダブロックlに
シリンダ2が形成され、ここにピストン3が摺動可能に
嵌合している。尚、4は上記シリンダ2を冷却するよう
にシリンダブロックl側に形成されウォータジャケット
である。
上記ビストノ3の頂面略中央部には、例えば深皿型をな
す主燃焼室5が凹設されている。そして、シリンダ2を
覆うノリシダヘッド6下面は平坦となっており、北記主
燃焼室5の略中心部に臨んで多噴口の主燃料噴射弁7が
配設されている。
また上記ピストン3の頂部、詳しくは外周側に片寄った
位置に、撹乱燃焼室8か形成されている。
この撹乱燃焼室8は、ピストン3頂面側から機械加工し
た円柱形の凹部の開口部に、ピストン3頂面と同一面を
呈するようにプラグ9を圧入することによって、ピスト
ン3内部に適宜な容積の空洞状に画成されたものであり
、上記プラグ9中心部には、ピストン3頂面側に開口す
る燃料導入孔10か貫通形成されている。
上記撹乱燃焼室8は、ピストン3内部に形成されたガス
噴出孔11を介して主燃焼室5に連通している。上記ガ
ス噴出孔11は、この実施例では、第2図に示すように
主燃焼室5の半径方向に沿って形成されており、その一
端が主燃焼室5側面に開口しているとともに、他端が撹
乱燃焼室8の底部側面に開口している。尚、上記ガス噴
出孔11の流路断面積は、燃料導入孔10の流路断面積
よりも大きく設定されている。
そして、上記撹乱燃焼室8の燃料導入孔IOに臨むよう
に、シリンダヘッド6側に単噴口の副燃料噴射弁12が
略垂直方向に沿って配設されている。尚、I3はソリン
ダ2の上面側や図示せぬ排気ポートの周囲等を冷却する
ようにシリンダヘッド6側に形成されたウォータジャケ
ットを示している。
上記構成のディーゼル機関においては、ピストン3が上
昇して圧縮上死点近傍となった時に、主燃焼室5内へ向
けて主燃料噴射弁7から主たる燃料が矢印F2、F、の
ように噴射供給される。
この噴射された燃料は、主燃焼室5の壁面に衝突し、か
つ主燃焼室5内の高温、高圧の空気と接触することによ
り、その微粒化、蒸発1混合を経て燃焼に至る。
ここで、シリンダ2内の空気には適宜なスワール生成手
段によってスワールが与えられており、旋回しつつ主燃
焼室5内に押し込められるので、この主燃焼室5内の空
気流動や燃料噴霧自体の運動エネルギによって、燃焼初
期には活発な燃焼か行われる。
続いて、副燃料噴射弁12からピストン3上面の燃料導
入孔IOへ向けて矢印F3として示すように、少量の燃
料が噴射される。尚、この時点てはピストン3はまだ上
死点近傍に位置しているので、副燃料噴射弁12から噴
射された少量の燃料は燃料導入孔10を通して撹乱燃焼
室8内に確実に流入する。この燃料は、撹乱燃焼室8内
で着火し、これに伴う撹乱燃焼室8内の圧力上昇により
ガス噴出孔11を通して主燃焼室5側に気体噴流となっ
て噴出する。この気体噴流によって主燃焼室5側の燃焼
途中の気体に激しい乱流が生じ、拡散燃焼が活発化する
。そのため、スモークや排気微粒子の発生が抑制される
。尚、撹乱燃焼室8内で圧力上昇した気体の一部は燃料
導入孔10を通しても流出するが、ガス噴出孔11の流
路断面積を燃料導入孔10よりも大きく設定しであるた
め、大部分は主燃焼室5側へ噴出する。
上記のように、撹乱燃焼室8をピストン3側に形成する
ことで、シリンダヘッド6側の副燃料噴射弁12を主燃
料噴射弁7とほぼ同一の高さ位置に配設することか可能
となり、シリンダヘッド6の全高は通常の直接噴射式デ
ィーゼル機関と特に変わらないものとなる。そして、副
燃料噴射弁I2をンリンダボアの外周寄りに配置するこ
とが可能となるため、シリンダヘッド6側の各部の設計
の自由度が増し、ウォータジャケット13等の形成が容
易となる。
また撹乱燃焼室8がピストン3内部に位置し、ウォータ
ジャケット4.13による冷却を強く受けないので、冷
却損失が低減でき、燃料消費率の悪化を抑制できる。
次に、第3図はこの発明の第2実施例を示している。こ
の実施例は、シリンダ2内に強いスワールをSを生起さ
せるようにしたディーゼル機関に好適なもので、撹乱燃
焼室8からの気体の噴出方向がスワールSに対し順方向
となるように、ガス噴出孔11を主燃焼室5の略接線方
向に向けて形成しである。この構成によれば、主燃焼室
5内に残存するスワールSを有効に利用した形で燃焼後
半の活発化が図れる。
次に第4図は、この発明の第3実施例を示している。こ
の実施例は、弱スワールのディーゼル機関に好適なしの
で、撹乱燃焼室8がら主燃焼室5へ至るガス噴出孔11
か複数本設けられており、気体噴流による撹乱効果を主
燃焼室5の広い範囲で得るようにしている。
発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る直接噴射
式ディーゼル機関によれば、主燃焼室へ向けて気体噴流
を生じさせるための撹乱燃焼室をピストン側に設けたの
で、シリンダヘッドの全高を通常を直接噴射式ディーゼ
ル機関と同様の高さに抑制することができるとともに、
ソリンダヘッド側の設計の自由度が増し、吸気ボート、
排気ポートやウォータジャケット等の形成が容易になる
またピストン側の撹乱燃焼室を含めて全体の構成が比較
的簡単なものとなり、コストの上昇を最小限に抑制でき
る。そして、撹乱燃焼室をピストン側に設けることで、
冷却損失が低減し、燃料消費率の向」二が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る直接噴射式ディーゼル機関の第
1実施例を示す断面図、第2図はそのピストン頂部の構
成を示す平面図、第3図はこの発明の第2実施例を示す
ピストン頂部の平面図、第4図はこの発明の第3実施例
を示すピストン頂部の平面図、第5図は従来における撹
乱燃焼室を備えた直接噴射式ディーゼル機関の一構成例
を示す断面図である。 3・・ピストン、5・・・主燃焼室、7・・・主燃料噴
射弁、8・・・撹乱燃焼室、10・・・燃料導入孔、1
1・・・ガス噴出孔、12・・・副燃料噴射弁。 第2 図 第3図 第1図 −−1訃燻i −工厩粋嫌軒什 一−稽乱灯境! 一炸膚遵入孔 イス→[出1L −−シl′Wpr4JR杆

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ピストン頂面に凹設された主燃焼室と、この主燃
    焼室に臨んでシリンダヘッド側に設けられた主燃料噴射
    弁と、ピストン頂部に形成され、かつ燃料導入孔がピス
    トン頂面に開口した撹乱燃焼室と、この撹乱燃焼室と上
    記主燃焼室とを連通するようにピストン内部に形成され
    たガス噴出孔と、上記燃料導入孔に臨んでシリンダヘッ
    ド側に設けられた副燃料噴射弁とを備えてなる直接噴射
    式ディーゼル機関。
JP2113517A 1990-04-27 1990-04-27 直接噴射式ディーゼル機関 Pending JPH0412120A (ja)

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JP2113517A JPH0412120A (ja) 1990-04-27 1990-04-27 直接噴射式ディーゼル機関

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JPH0412120A true JPH0412120A (ja) 1992-01-16

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109098835A (zh) * 2018-09-29 2018-12-28 哈尔滨工程大学 一种带有预燃室低压供气和缸内高压直喷的天然气发动机燃烧组织方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109098835A (zh) * 2018-09-29 2018-12-28 哈尔滨工程大学 一种带有预燃室低压供气和缸内高压直喷的天然气发动机燃烧组织方法

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