JPH04228846A - 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Info
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- JPH04228846A JPH04228846A JP2408347A JP40834790A JPH04228846A JP H04228846 A JPH04228846 A JP H04228846A JP 2408347 A JP2408347 A JP 2408347A JP 40834790 A JP40834790 A JP 40834790A JP H04228846 A JPH04228846 A JP H04228846A
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- Japan
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- fuel
- combustion chamber
- injection device
- engine
- fuel injection
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- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 36
- 239000000779 smoke Substances 0.000 abstract description 13
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Classifications
-
- 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
- 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
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- 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
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スモーク及び窒素酸化
物を低減させるための直接噴射式ディーゼル機関に関す
る。
物を低減させるための直接噴射式ディーゼル機関に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、ディーゼル機関においてスモーク
及び窒素酸化物の低減は重要な課題であり、その低減に
向けて排気ガス再循環法（ＥＧＲ）や燃焼方式の改善等
において種々の提案が行われている。このうちＥＧＲは
、燃費及びスモークの悪化、排ガスによるＥＧＲ装置の
腐食、或いは機能低下等、耐久性及び信頼性の問題があ
る。
及び窒素酸化物の低減は重要な課題であり、その低減に
向けて排気ガス再循環法（ＥＧＲ）や燃焼方式の改善等
において種々の提案が行われている。このうちＥＧＲは
、燃費及びスモークの悪化、排ガスによるＥＧＲ装置の
腐食、或いは機能低下等、耐久性及び信頼性の問題があ
る。
【０００３】また、燃焼方式の観点から見れば、低圧噴
射の場合、噴霧はノズル近傍で着火した後全体が火炎に
包まれながら進行し、この時噴霧は、空気と同時に自己
の生成した既燃ガスを巻き込みながら燃焼するので、噴
霧中心部において高温部、酸素不足部が形成されススの
生成要因となり、既燃ガスの巻き込みはマイナス要因と
して働くと言われている。また、燃料と空気を迅速に混
合するためにスワール、スキッシュ等により空気利用率
を向上しススを低減する方法が採られているが、これで
は着火遅れの間の燃料、空気混合速度も増大するため、
予混合燃焼の増加により燃焼初期の熱発生率が増大し、
窒素酸化物の増大を招くという問題を有している。
射の場合、噴霧はノズル近傍で着火した後全体が火炎に
包まれながら進行し、この時噴霧は、空気と同時に自己
の生成した既燃ガスを巻き込みながら燃焼するので、噴
霧中心部において高温部、酸素不足部が形成されススの
生成要因となり、既燃ガスの巻き込みはマイナス要因と
して働くと言われている。また、燃料と空気を迅速に混
合するためにスワール、スキッシュ等により空気利用率
を向上しススを低減する方法が採られているが、これで
は着火遅れの間の燃料、空気混合速度も増大するため、
予混合燃焼の増加により燃焼初期の熱発生率が増大し、
窒素酸化物の増大を招くという問題を有している。
【０００４】上記問題を解決するために、高圧噴射、小
噴孔径ノズル、浅皿燃焼室および低スワールを組合せる
方式が知られている。この場合には、壁面で一気に着火
した後、火炎はゆっくりとキャビティ中心に向かって膨
張し、噴射の終了まで中心部は不燃域として残る。すな
わち、噴霧は壁面に到達するまでキャビティ中心に近い
不燃域側で十分に空気を巻き込みながら進行し、壁面側
では空気及び既燃ガスを導入しながら壁面に衝突する二
段の燃焼経路をたどり、低圧噴射と比較してスモーク及
び窒素酸化物の低減を図ることができる。
噴孔径ノズル、浅皿燃焼室および低スワールを組合せる
方式が知られている。この場合には、壁面で一気に着火
した後、火炎はゆっくりとキャビティ中心に向かって膨
張し、噴射の終了まで中心部は不燃域として残る。すな
わち、噴霧は壁面に到達するまでキャビティ中心に近い
不燃域側で十分に空気を巻き込みながら進行し、壁面側
では空気及び既燃ガスを導入しながら壁面に衝突する二
段の燃焼経路をたどり、低圧噴射と比較してスモーク及
び窒素酸化物の低減を図ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の高圧噴射方式においては、図７に示すように、スモ
ーク濃度は、エンジン高負荷域で高く中負荷域及び低負
荷域で低く、窒素酸化物（ＮＯＸ ）濃度は、中負荷域
で高く高負荷域及び低負荷域で低いという特性を有して
いる。従って、中負荷域ではもともとスモーク濃度が低
いので、空気導入を抑え既燃ガスの巻き込みを増加させ
れば窒素酸化物の発生が低減され、また、高負荷域では
もともと窒素酸化物濃度が低いので、空気導入を促進さ
せ既燃ガスの巻き込みを抑えればスモークの発生が低減
されることになる。
来の高圧噴射方式においては、図７に示すように、スモ
ーク濃度は、エンジン高負荷域で高く中負荷域及び低負
荷域で低く、窒素酸化物（ＮＯＸ ）濃度は、中負荷域
で高く高負荷域及び低負荷域で低いという特性を有して
いる。従って、中負荷域ではもともとスモーク濃度が低
いので、空気導入を抑え既燃ガスの巻き込みを増加させ
れば窒素酸化物の発生が低減され、また、高負荷域では
もともと窒素酸化物濃度が低いので、空気導入を促進さ
せ既燃ガスの巻き込みを抑えればスモークの発生が低減
されることになる。
【０００６】本発明は上記課題を解決するものであって
、燃焼室の構造を改良し且つ噴射の位置を回転可能にす
る燃料噴射装置を利用することにより、エンジン負荷の
状態に応じて最良の状態で燃焼させることにより、スモ
ーク及び窒素酸化物の発生を低減させることができる直
接噴射式ディーゼル機関の燃焼室を提供することを目的
とする。
、燃焼室の構造を改良し且つ噴射の位置を回転可能にす
る燃料噴射装置を利用することにより、エンジン負荷の
状態に応じて最良の状態で燃焼させることにより、スモ
ーク及び窒素酸化物の発生を低減させることができる直
接噴射式ディーゼル機関の燃焼室を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の直接
噴射式ディーゼル機関は、ピストン１の頂部に形成され
る燃焼室９と、燃焼室９の側壁に形成される複数の凹部
１０および凸部１１と、シリンダヘッド５に配設される
燃料噴射装置６とを有し、該燃料噴射装置は複数の噴孔
を有しかつ噴射の位置を回転可能に構成されており、エ
ンジン高負荷時には燃料を凸部１１に衝突させ、エンジ
ン高負荷以外の時には燃料を凹部１０に衝突させるよう
に構成することを特徴とする。なお、上記構成に付加し
た番号は、理解を容易にするために図面と対比させるた
めのもので、これにより本発明の構成が何ら限定される
ものではない。
噴射式ディーゼル機関は、ピストン１の頂部に形成され
る燃焼室９と、燃焼室９の側壁に形成される複数の凹部
１０および凸部１１と、シリンダヘッド５に配設される
燃料噴射装置６とを有し、該燃料噴射装置は複数の噴孔
を有しかつ噴射の位置を回転可能に構成されており、エ
ンジン高負荷時には燃料を凸部１１に衝突させ、エンジ
ン高負荷以外の時には燃料を凹部１０に衝突させるよう
に構成することを特徴とする。なお、上記構成に付加し
た番号は、理解を容易にするために図面と対比させるた
めのもので、これにより本発明の構成が何ら限定される
ものではない。
【０００８】
【作用】本発明においては、エンジン負荷が中負荷、低
負荷時には、図２に示すように、燃料は燃焼室９の側壁
に形成された凹部１０に衝突して着火し、このとき凹部
１０の作用により空気導入が抑えられると共に既燃ガス
の巻き込み量が増加されるため、窒素酸化物の発生が低
減され、また、高負荷時には、図３に示すように、燃料
は燃焼室９の側壁に形成された凸部１１に衝突して着火
する。このとき凸部１１の作用により空気導入が促進さ
れると共に既燃ガスの巻き込みが抑えられるため、スモ
ークの発生が低減される。
負荷時には、図２に示すように、燃料は燃焼室９の側壁
に形成された凹部１０に衝突して着火し、このとき凹部
１０の作用により空気導入が抑えられると共に既燃ガス
の巻き込み量が増加されるため、窒素酸化物の発生が低
減され、また、高負荷時には、図３に示すように、燃料
は燃焼室９の側壁に形成された凸部１１に衝突して着火
する。このとき凸部１１の作用により空気導入が促進さ
れると共に既燃ガスの巻き込みが抑えられるため、スモ
ークの発生が低減される。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１、図２及び図３は、本発明の直接噴射式デ
ィーゼル機関の１実施例を示し、図１は断面図、図２は
中低負荷域での噴射状態を示す平面図、図３は高負荷域
での噴射状態を示す平面図である。１はピストン、２は
ピストンリング、３はシリンダライナー、４はガスケッ
ト、５はシリンダヘッド、６はノズル７を有する燃料噴
射装置を示し、ピストン１の頂部には、燃焼室９が形成
されている。燃焼室９の側壁には円弧形状の凹部１０お
よび凸部１１が連続して形成され、ノズル７から噴射さ
れる燃料を凹部１０または凸部１１に衝突させるように
構成している。
明する。図１、図２及び図３は、本発明の直接噴射式デ
ィーゼル機関の１実施例を示し、図１は断面図、図２は
中低負荷域での噴射状態を示す平面図、図３は高負荷域
での噴射状態を示す平面図である。１はピストン、２は
ピストンリング、３はシリンダライナー、４はガスケッ
ト、５はシリンダヘッド、６はノズル７を有する燃料噴
射装置を示し、ピストン１の頂部には、燃焼室９が形成
されている。燃焼室９の側壁には円弧形状の凹部１０お
よび凸部１１が連続して形成され、ノズル７から噴射さ
れる燃料を凹部１０または凸部１１に衝突させるように
構成している。
【００１０】前記燃料噴射装置６は、噴射の位置を回転
可能にする従来公知の装置を利用する。例えば実公昭６
３−２７０９３号公報に示されている装置を図４及び図
５により説明する。図４は一部断面図、図５は噴孔の配
置を説明するための図で図４のＡ方向から見た平面図で
ある。燃料噴射弁６′は、外筒１２内に嵌挿される第１
の針弁１３と、第１の針弁１３内に嵌挿される第２の針
弁１４と、外筒１２のノズル７に形成される第１組目の
噴孔１５、１５、…と、更にその先端部に形成される第
２組目の噴孔１６、１６、…と、外筒１２内に形成され
る第１の燃料供給路１７及び第２の燃料供給路１８とを
有し、第１及び第２の針弁１３、１４はそれぞれ図示し
ないスプリングにより図で下方向に付勢されている。ま
た、第１及び第２の燃料供給路１７、１８は、図示しな
い切換弁を介して燃料噴射ポンプに接続され、第１の燃
料供給路１７は、外筒１２と第１の針弁１３との間に形
成された通路１９を経て第１組目の噴孔１５、１５、…
と連通可能にされ、第２の燃料供給路１８は、第１の針
弁１３と第２の針弁１４との間に形成された通路２０、
２１を経て第２組目の噴孔１６、１６、…と連通可能に
されている。
可能にする従来公知の装置を利用する。例えば実公昭６
３−２７０９３号公報に示されている装置を図４及び図
５により説明する。図４は一部断面図、図５は噴孔の配
置を説明するための図で図４のＡ方向から見た平面図で
ある。燃料噴射弁６′は、外筒１２内に嵌挿される第１
の針弁１３と、第１の針弁１３内に嵌挿される第２の針
弁１４と、外筒１２のノズル７に形成される第１組目の
噴孔１５、１５、…と、更にその先端部に形成される第
２組目の噴孔１６、１６、…と、外筒１２内に形成され
る第１の燃料供給路１７及び第２の燃料供給路１８とを
有し、第１及び第２の針弁１３、１４はそれぞれ図示し
ないスプリングにより図で下方向に付勢されている。ま
た、第１及び第２の燃料供給路１７、１８は、図示しな
い切換弁を介して燃料噴射ポンプに接続され、第１の燃
料供給路１７は、外筒１２と第１の針弁１３との間に形
成された通路１９を経て第１組目の噴孔１５、１５、…
と連通可能にされ、第２の燃料供給路１８は、第１の針
弁１３と第２の針弁１４との間に形成された通路２０、
２１を経て第２組目の噴孔１６、１６、…と連通可能に
されている。
【００１１】上記燃料噴射弁６′を図１及び図２の燃料
噴射装置６に適用し、第１組目の噴孔１５、１５、…か
ら噴射される燃料が、図２の凹部１０に衝突するように
し、第２組目の噴孔１６、１６、…から噴射される燃料
が、図２の凸部１１に衝突するように配置する。そして
、エンジン負荷が中負荷、低負荷時には、図４及び図５
において、図示しない切換弁により、燃料を第１の燃料
供給路１７側に供給すると、第１の針弁１３がスプリン
グに抗して上昇するため、燃料は通路１９を経て第１組
目の噴孔１５、１５、…から噴射され、図２に示すよう
に、燃料は燃焼室９の側壁に形成された凹部１０に衝突
して着火する。このとき凹部１０の作用により空気導入
が抑えられると共に既燃ガスの巻き込み量が増加される
ため、窒素酸化物の発生が低減される。なお、図７で説
明したように低負荷域及び中負荷域ではもともとスモー
ク濃度は低い。
噴射装置６に適用し、第１組目の噴孔１５、１５、…か
ら噴射される燃料が、図２の凹部１０に衝突するように
し、第２組目の噴孔１６、１６、…から噴射される燃料
が、図２の凸部１１に衝突するように配置する。そして
、エンジン負荷が中負荷、低負荷時には、図４及び図５
において、図示しない切換弁により、燃料を第１の燃料
供給路１７側に供給すると、第１の針弁１３がスプリン
グに抗して上昇するため、燃料は通路１９を経て第１組
目の噴孔１５、１５、…から噴射され、図２に示すよう
に、燃料は燃焼室９の側壁に形成された凹部１０に衝突
して着火する。このとき凹部１０の作用により空気導入
が抑えられると共に既燃ガスの巻き込み量が増加される
ため、窒素酸化物の発生が低減される。なお、図７で説
明したように低負荷域及び中負荷域ではもともとスモー
ク濃度は低い。
【００１２】エンジン負荷が高負荷時には、燃料を第２
の燃料供給路１８側に供給すると、第２の針弁１４がス
プリングに抗して上昇するため、燃料は通路２０、２１
を経て第２組目の噴孔１６、１６、…から噴射され、図
３に示すように、燃料は燃焼室９の側壁に形成された凸
部１１に衝突して着火する。このとき凸部１１の作用に
より空気導入が促進されると共に既燃ガスの巻き込みが
抑えられるため、スモークの発生が低減される。なお、
高負荷域では図７で説明したようにもともと窒素酸化物
濃度は低い。
の燃料供給路１８側に供給すると、第２の針弁１４がス
プリングに抗して上昇するため、燃料は通路２０、２１
を経て第２組目の噴孔１６、１６、…から噴射され、図
３に示すように、燃料は燃焼室９の側壁に形成された凸
部１１に衝突して着火する。このとき凸部１１の作用に
より空気導入が促進されると共に既燃ガスの巻き込みが
抑えられるため、スモークの発生が低減される。なお、
高負荷域では図７で説明したようにもともと窒素酸化物
濃度は低い。
【００１３】図６は、実公昭６１−２１５７４号公報に
示されている例であり、噴射の位置を回転可能に構成す
る燃料噴射装置の他の公知例を示している。本例におい
ては、２つの燃料噴射弁を使用し、一方の燃料噴射弁の
ノズル７ａの噴孔１５と他方の燃料噴射弁のノズル７ｂ
の噴孔１６との位置関係を図５の配置と同様にしている
。
示されている例であり、噴射の位置を回転可能に構成す
る燃料噴射装置の他の公知例を示している。本例におい
ては、２つの燃料噴射弁を使用し、一方の燃料噴射弁の
ノズル７ａの噴孔１５と他方の燃料噴射弁のノズル７ｂ
の噴孔１６との位置関係を図５の配置と同様にしている
。
【００１４】なお、噴射の位置を回転可能に構成する燃
料噴射装置は、上記例に限定されるものではなく、従来
公知の種々の装置が適用可能である。
料噴射装置は、上記例に限定されるものではなく、従来
公知の種々の装置が適用可能である。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、燃
焼室の構造を改良し且つ噴射の位置を回転可能にする燃
料噴射装置装置を利用し、エンジン負荷の状態に応じて
最良の状態で燃焼させることにより、スモーク及び窒素
酸化物の発生を低減させることができる。また、ＥＧＲ
と比較して燃費の悪化が少なく、部品の耐久性及び信頼
性に優れ、また、特別の装置および改造が不要でコスト
を低減できる。
焼室の構造を改良し且つ噴射の位置を回転可能にする燃
料噴射装置装置を利用し、エンジン負荷の状態に応じて
最良の状態で燃焼させることにより、スモーク及び窒素
酸化物の発生を低減させることができる。また、ＥＧＲ
と比較して燃費の悪化が少なく、部品の耐久性及び信頼
性に優れ、また、特別の装置および改造が不要でコスト
を低減できる。
【図１】 本発明の直接噴射式ディーゼル機関の１実
施例を示す断面図
施例を示す断面図
【図２】 中低負荷域での噴射状態を示す平面図
【図
３】 高負荷域での噴射状態を示す平面図
３】 高負荷域での噴射状態を示す平面図
【図４】
燃料噴射装置の公知例を示す一部断面図
燃料噴射装置の公知例を示す一部断面図
【図５】
図４のＡ方向から見た平面図
図４のＡ方向から見た平面図
【図６】 燃料噴射装置
の他の公知例を示す平面図
の他の公知例を示す平面図
【図７】 エンジン負荷と
スモーク濃度及び窒素酸化物濃度の関係を示す図
スモーク濃度及び窒素酸化物濃度の関係を示す図
１…ピストン、５…シリンダヘッド、６…燃料噴射装置
、７、７ａ、７ｂ…ノズル、９…燃焼室、１０…凹部、
１１…凸部。
、７、７ａ、７ｂ…ノズル、９…燃焼室、１０…凹部、
１１…凸部。
Claims (1)
- 【請求項１】ピストンの頂部に形成される燃焼室と、該
燃焼室の側壁に形成される複数の凹部および凸部と、シ
リンダヘッドに配設される燃料噴射装置とを有し、該燃
料噴射装置は複数の噴孔を有しかつ噴射の位置を回転可
能に構成されており、エンジン高負荷時には燃料を前記
凸部に衝突させ、エンジン高負荷以外の時には燃料を前
記凹部に衝突させるように構成することを特徴とする直
接噴射式ディーゼル機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2408347A JPH04228846A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 直接噴射式ディーゼル機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2408347A JPH04228846A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 直接噴射式ディーゼル機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04228846A true JPH04228846A (ja) | 1992-08-18 |
Family
ID=18517810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2408347A Pending JPH04228846A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 直接噴射式ディーゼル機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04228846A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011502226A (ja) * | 2007-10-30 | 2011-01-20 | ボルボ ラストバグナー アーベー | 車両の燃焼機関の排気を削減する装置 |
| WO2022024858A1 (ja) * | 2020-07-29 | 2022-02-03 | ヤンマーホールディングス株式会社 | ディーゼルエンジン |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6415424A (en) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Mazda Motor | Direct injection type diesel engine |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP2408347A patent/JPH04228846A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6415424A (en) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Mazda Motor | Direct injection type diesel engine |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2022024858A1 (ja) * | 2020-07-29 | 2022-02-03 | ヤンマーホールディングス株式会社 | ディーゼルエンジン |
| JP2022025557A (ja) * | 2020-07-29 | 2022-02-10 | ヤンマーホールディングス株式会社 | ディーゼルエンジン |
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