JPH04272425A - ディーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents

ディーゼルエンジンの燃焼室

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JPH04272425A
JPH04272425A JP3126191A JP12619191A JPH04272425A JP H04272425 A JPH04272425 A JP H04272425A JP 3126191 A JP3126191 A JP 3126191A JP 12619191 A JP12619191 A JP 12619191A JP H04272425 A JPH04272425 A JP H04272425A
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air
fuel
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diesel engine
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呉　世鍾
Woo Kang
姜　友
▲ちょん▼在和
Jae Hwa Chung
Bok Hee Cho
趙　福煕
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
燃焼室の幾何学的形態、特に、燃焼室を形成するピスト
ンキャビティの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃焼室において、
燃焼後排出される有害なガスの生成度は噴射される燃料
の特性と噴射された燃料と空気とが混合される燃焼室、
特にピストン端壁に形成されるピストンキャビティ　（
凹型燃焼室）　の幾何学的形状により大きく影響を受け
る。 よって、そのピストンキャビティの形状は浅い皿型、ト
ロイダル（Ｔｏｒｏｉｄａｌ）型、リエントラント　（
Ｒｅｅｎｔｒａｎｔ）型、マウラ（Ｍａｕｒｅｒ）型ま
たは球状型、円型、四角型等種々があり、これらの形状
を少しずつ変化させた類等になっている。
【０００３】燃焼室が深いものは、炭化水素及び窒素化
合物等の排出度が高く、加速時煤煙発生率が大きくなる
傾向がある。深くもなく又浅くもない中間程度の深さの
もので、種々の形態の燃焼室をもつものは一般に中小型
エンジンに広く用いられている　（特公昭６０−５６８
９３号参照）　。リエントラント型のピストンキャビテ
ィは、ピストンによる圧縮末期に起こるスキッシュの空
気の流れを良くさせるため空気と燃料との混合が良くな
ることが一般的に知られている。
【０００４】最適燃焼状態は噴霧された燃料が燃焼室内
に与えられた空気渦流により一次的に混合燃焼されるが
、そこで発生した煤煙　（高分子化合物）を再燃焼させ
るか、若しくは未燃焼の炭化水素及び一酸化炭素を適当
量の追加空気により再燃焼させる構造が望ましい。この
ように煤煙並びに炭化水素と一酸化炭素が二次的に再燃
焼され、その生成が顕著に少なくなると相対的に窒素酸
化物の生成を少なくさせる燃焼室の開発が可能になるの
である。そこで、二次空気を注ぎ込むために別途の空気
噴射弁を備えて注ぎ込む等の試みも考えられるが、元来
燃焼過程の時間が全体的に極めて短く、かつ、二次空気
が必要になる拡散燃焼期間が更に短いため、その注ぎ込
む時間を合わせることができないのみならず機関の負荷
変動、即ち、燃料の噴射量の変動により変化する二次空
気の注ぎ込み量の調整が難しくなり効果を上げることが
難しい。
【０００５】したがって、最も適当な方法は、燃焼室に
て初めから初期燃焼期に利用されず、拡散燃焼期で利用
される空気の残留装置を作ってやるのが理想的であり、
具体的には、燃焼室の幾何学的形態で決定される。かか
る方法の中ピストンキャビティの底壁面に余裕空間を設
けることは、燃料が非常に高い圧力で噴射されるため、
余裕空間に燃料が燃焼される前から浸透してしまうので
、やはり、効果を上げることが難しい。
【０００６】しかしながら、ピストンキャビティの側壁
面にこのような余裕空間を設けてやると、噴射された燃
料が渦流により円を形成して動き、着火燃焼されるため
、余裕空間に存在する空気は一次燃焼の時には用いられ
ず、拡散燃焼の時に利用されるのである。このようにピ
ストンキャビティ側壁面に余裕空間を設ける例として図
４Ａのように側壁面が周方向に滑らかに繋がる多角形模
様の燃焼室が考えられるが、この場合、二次空気の利用
が可能である反面、必要な量の二次空気を最適化するこ
とができず、また、同図に示されているように隅の出口
が広くなっているため強いエディの二次空気の運動が起
こらないのである　（特公昭６０−２４２８９号参照）
　。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点を解決
し、かつ、二次空気利用の効率性が多角形模様の燃焼室
より遙に良くなり、人体に極めて有害な窒素酸化物等の
有害排気物の生成が顕著に減少するようにしたディーゼ
ルエンジンの燃焼室を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、燃料
噴射式往復動ディーゼルエンジンの燃焼室を形成するべ
くピストンの燃焼室側端壁に形成されるピストンキャビ
ティを、直径　（Ｄ）　をもつピストン　（Ｐ）　に設
定された直径　（ｄ）　を有する主燃焼室　（Ｃ）　と
、前記主燃焼室　（Ｃ）　の中心　（ａ）　より半径　
（Ｂ）　が０．１０５　Ｄ〜０．２３８　Ｄ又は０．１
９０　ｄ〜０．４４６　ｄである円周上にあって、かつ
、燃料噴射ノズル　（Ｎ）　の各噴口からの燃料噴射ス
プレーの間毎に中心　（ｂ）　が位置して０．０９５　
〜０．２００　Ｄ若しくは０．１７９　〜０．３７０　
ｄの半径　（Ａ）　をもつ部分円形に似た形で前記の主
燃焼室の上端から下端まで連結された状態で設けられた
複数の空気副室　（ＣＡ）　と、からなる複合型燃焼室
構造に形成した構成とする。
【０００９】
【作用】燃料噴射ノズルＮから噴射された燃料は、主燃
焼室Ｃの壁面に沿い渦流の方向に拡散移動しつつ着火、
燃焼される。一方、空気副室ＣＡ内の空気は、燃焼ガス
の高温の熱を受けて膨張しつつ主燃焼室の内面に浸透し
、未燃焼燃料の拡散燃焼に際し、新たな二次空気として
混合されて燃料及び空気の混合運動を促進させながら燃
焼を促進し、未燃焼炭化水素及び一酸化炭素を十分に減
少でき、また、二次空気で同時に燃焼ガスを冷却して窒
素酸化物の生成を減少させる。
【００１０】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図に基づいて詳細
に説明する。一実施例の構成を示す図１〜図３において
、直接噴射式往復動ディーゼルエンジンにおけるピスト
ンの燃焼室側端壁に形成されるピストンキャビティの幾
何学的な模様が次のように形成されている。
【００１１】トロイダル型の主燃焼室Ｃの直径がｄ、ピ
ストンＰの直径はＤで、主燃焼室Ｃの円形断面の中心ａ
より半径Ｂが０．１０５　Ｄ〜０．２３８Ｄ又は０．１
９０　ｄ〜０．４４６　ｄである円周上にあって、かつ
、シリンダヘッドＨに装着された燃料噴射ノズルＮの各
噴口からの燃料噴射スプレーの間に位置する部分、即ち
、燃料のスプレー　（噴霧）　Ｓと隣接のスプレーＳと
の間の部分を中心として半径Ａが０．０９５　Ｄ〜０．
２００　Ｄ若しくは０．１７９　ｄ〜０．３７０　ｄを
もつ部分円形に似た形状からなる空気副室ＣＡを、主燃
焼室Ｃの上端から下端まで連結された状態で複数個を設
けることによってピストンキャビティを複合型燃焼室構
造に形成する。
【００１２】そして、燃料噴射ノズルＮから高圧で燃料
がピストンＰの上端に形成された主燃焼室Ｃに図示Ｓの
ような形態で噴射されると、図２に示されているように
、噴射された燃料がピストンキャビティの壁に突き当た
りながら、主燃焼室Ｃ内にて形成された渦流Ｔにより燃
焼室の壁面に沿い渦流の方向に拡散移動しながら着火、
燃焼される。
【００１３】着火された燃料と空気の混合ガスは乱流を
形成し、燃焼室内にて拡散燃焼されるまで前記空気副室
ＣＡ内の空気が燃焼ガスの高温の熱を伝達されて膨張し
ながら主燃焼室の内面に向かって強く浸透し、未燃焼燃
料が拡散燃焼される時、この新たな二次空気Ｅが混合さ
れて燃料及び空気の混合運動を促進させながら、かつ、
拡散燃焼が効率的に果たされて燃焼を促進するし、また
、二次空気で燃焼ガスを冷却して窒素酸化物の生成を減
少させる。尚、上記拡散燃焼の促進により、未燃焼炭化
水素及び一酸化炭素を十分に減少できる。このような二
次的効果は二次空気Ｅと空気副室ＣＡの形態及び大きさ
並びにその位置にて影響を与える。空気副室ＣＡの数は
燃料噴射ノズルＮの噴口数、即ち、燃料スプレーＳと関
係がある。いずれも燃料のスプレーＳは空気副室ＣＡと
隣接する空気副室ＣＡとの間に設けなければならない。
【００１４】拡散燃焼段階で強い混合効果を上げる空気
副室ＣＡから突出する二次空気の運動現象は図４に現さ
れている。図４Ａは従来の四角形ピストンキャビティ断
面を示し、ここにおいてのエディ流れＤＥが広く拡散し
て燃焼物と二次空気との混合力は弱い。しかし、前記本
実施例に係るピストンキャビィティでは、図４Ｂにて示
されているとおり、空気副室ＣＡのトンネルのようなリ
セスがピストンキャビティの上端から下の面まで備えら
れているばかりでなく、そのリセスと主燃焼室の壁の面
にできあがった突出部ＣＰ等により新しい空気が空気副
室ＣＡに囲まれて初期燃焼の時期に加熱され、かつ、燃
焼室の中心の方に向かって爆発させ残余燃焼物と混合し
て効果的な拡散燃焼が起こり、有害ガスの生成を顕著に
減らす優れた効果が得られるのである。
【００１５】かかる、一酸化炭素、未燃焼炭化水素、窒
素酸化物及び煤煙の排出の顕著な減少は、ピストンキャ
ビティを前述した数値範囲で設定した幾何学的な形態と
することにより、達成することができることが実験的に
立証されたのであり、これが本発明の核心である。また
、前記ピストンキャビティの幾何学的形態はシンプルな
形状の組み合わせであるから、加工も容易である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるデ
ィーゼルエンジンの燃焼室によれば、有害排気成分であ
る窒素酸化物，　炭化水素，　一酸化炭素の排出度が全
体的に低いのみならず、その中、特に窒素酸化物の排出
度が日本及び韓国の測定方法により２３０　〜２７３ｐ
ｐｍを示し、これは韓国の規制値８５０ｐｐｍ以下、日
本の規制値７００ｐｐｍ以下より顕著に低く、又一酸化
炭素は３４９ｐｐｍで韓国並びに日本の規制値より低い
値を示した。また、スモークはボッシュｂｏｓｃｈ　４
で規制値５より低いのである。実験の結果は、リエント
ラント形に似た燃焼室より低い公害排気を出している他
、加工が容易である等、顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃焼室を有したディーゼルエンジ
ンのピストンの平面図
【図２】同上の燃焼室における空気流動現象を示した平
面図
【図３】同上の燃焼室と噴射された燃料との関係を示す
縦断面図
【図４】Ａは従来の四角形状のピストンキャビティにお
ける二次空気の流動現象を示す平面図、Ｂは本発明に係
るピストンキャビティにおける二次空気の流動現象を示
す平面図
【符号の説明】
Ｐ　　　　ピストン Ｃ　　　　主燃焼室 ＣＡ　　空気副室 Ｎ　　　　燃料噴射ノズル Ｄ　　　　ピストンの直径 ｄ　　　　主燃焼室の直径 ａ　　　　主燃焼室の円形断面の中心 ｂ　　　　空気副室の部分円形の中心 Ｂ　　　　空気副室の部分円形の半径

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃料噴射式往復動ディーゼルエンジンの燃
    焼室を形成するべくピストンの燃焼室側端壁に形成され
    るピストンキャビティを、直径　（Ｄ）　をもつピスト
    ン　（Ｐ）　に設定された直径　（ｄ）　を有する主燃
    焼室　（Ｃ）　と、前記主燃焼室　（Ｃ）　の中心　（
    ａ）　より半径　（Ｂ）　が０．１０５　Ｄ〜０．２３
    ８　Ｄ又は０．１９０　ｄ〜０．４４６　ｄである円周
    上にあって、かつ、燃料噴射ノズル　（Ｎ）　の各噴口
    からの燃料噴射スプレーの間毎に中心　（ｂ）　が位置
    して０．０９５　〜０．２００Ｄ若しくは０．１７９　
    〜０．３７０　ｄの半径　（Ａ）　をもつ部分円形に似
    た形で前記の主燃焼室の上端から下端まで連結された状
    態で設けられた複数の空気副室　（ＣＡ）　と、からな
    る複合型燃焼室構造に形成したことを特徴とするディー
    ゼルエンジンの燃焼室。
JP3126191A 1990-08-30 1991-05-29 ディーゼルエンジンの燃焼室 Pending JPH04272425A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019900013482A KR930003083B1 (ko) 1990-08-30 1990-08-30 내연기관의 연소실
KR13482/1990 1990-08-30

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JP (1) JPH04272425A (ja)
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