JPH04298629A - 直接噴射式ディーゼル機関 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃料噴射弁から噴射
された燃料を一旦燃焼室内で衝突板に衝突させて径方向
へ広く分散させるようにした直接噴射式ディーゼル機関
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な直接噴射式ディーゼル機関では
、深皿型等をなすピストン頂面の燃焼室の内壁面へ向け
て多噴孔燃料噴射弁にて燃料を噴射し、高温，高圧状態
の空気と接触させることで燃焼室外周側から拡散燃焼を
行わせるようになっているため、スワールにより多少の
空気流動を与えたとしても、噴射後期の燃料は酸素の不
足した高温雰囲気中に噴射されることになり、炭化して
黒煙となって排出され易い。

【０００３】そこで、近年、燃料噴射弁から噴射された
燃料を一旦燃焼室内で衝突板に衝突させて径方向へ広く
分散させ、ピストンの上動に伴うスキッシュを利用して
燃焼室の軸方向へ拡散燃焼を行わせるようにした直接噴
射式ディーゼル機関が提案されている（例えば（株）山
海堂１９８９年１０月発行の「内燃機関」１０月号７９
頁参照）。

【０００４】図６は、この従来の直接噴射式ディーゼル
機関を示すもので、ピストン３１側の燃焼室３２中心に
対向してシリンダヘッド３３側に単噴孔の燃料噴射弁３
４が垂直に取り付けられている。そして、上記燃料噴射
弁３４の噴孔に対向するように、燃焼室３２中心部に円
板状の衝突板３５が多段に重ねられた状態で形成されて
いる。

【０００５】このものでは、燃料噴射弁３４から垂直に
噴射された燃料が上記衝突板３５に衝突することで、燃
焼室３２内で円盤状に燃料噴霧が分散する。特に衝突板
３５が常に高温に保たれていることから、燃料衝突時に
微粒化，気化が促進される。そして、ピストン３１の上
昇に伴うスキッシュ流によって空気との混合が促進され
、軸方向へ沿った拡散燃焼が行われる。そのため、酸素
不足の状態で高温雰囲気中に置かれる燃料が減少し、黒
煙の発生が抑制されるのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
ピストン３１に衝突板３５を形成したものでは、ピスト
ン３１の位置によって燃料噴射弁３４の噴孔と衝突板３
５との相対位置が変動する。つまり、燃料噴射時期の変
化によって両者の相対位置が一定せず、衝突板３５によ
る燃料分散作用が不安定となる。また、燃料の噴射開始
と噴射終わりの燃料噴射圧の低い領域で衝突板３５の位
置が噴孔から遠くなり、燃料の分散が不十分になり易い
。特にＮＯｘ低減のために燃料噴射時期をリタードさせ
た場合に、噴射後期に衝突板３５が噴孔から一層遠くな
ってしまい、燃料の分散が悪化する。

【０００７】また上記構成では衝突板３５が多段に形成
されているものの、実際には最上部の衝突板３５で噴射
燃料が径方向へ分散してしまうため、燃焼室３２底部の
空気の利用率が低下し、スモークの悪化等の原因となる
。尚、これを避けるために衝突板３５を下方に形成した
とすると、該衝突板３５と噴孔との距離が更に大きくな
り、燃料分散効果の上で好ましくない。

【０００８】しかも、上記構成においては、燃料噴射弁
３４単体で燃料分散作用の試験や確認を行うことができ
ず、そのばらつきのチェックや特性の調整が困難である
。

【０００９】尚、このほか、実開昭５９−４３６３１号
公報には、燃焼室上方を覆うシリンダヘッド下面に、斜
め下方へ向けた複数の衝突板を形成し、多噴孔燃料噴射
弁からの噴射燃料をそれぞれ衝突させて微粒化を図るよ
うにしたものも開示されているが、このような構成では
、燃料噴射弁周囲のスペースが上記衝突板に広く占有さ
れてしまい、吸排気弁の口径が著しく制約されるととも
に、衝突板と各噴孔との相対位置を精度良く得ることが
難しく、燃料拡散効果がばらつき易い、等の不具合があ
り、到底実用機関に供することはできない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】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燃焼室
と、この燃焼室の略中心部に対向してシリンダヘッド側
に取り付けられた単噴孔の燃料噴射弁と、この燃料噴射
弁の噴孔に対向して上記ピストン頂面と略平行に配設さ
れ、かつ上記燃料噴射弁に脚部を介して支持されるとと
もに、ピストン上死点位置で燃焼室内に位置する衝突板
と、を備えてなり、上記衝突板の中央部に噴射燃料の一
部を通過させる貫通孔が形成されていることを特徴とし
ている。

【００１１】

【作用】上記構成では、燃料噴射弁の噴孔から噴射され
た燃料は、該燃料噴射弁に支持された衝突板に衝突し、
周囲に広く分散する。上記衝突板は、燃料噴射弁に支持
されているので、噴孔との相対位置が変化することはな
く、安定した分散作用が得られる。また噴射燃料の一部
は、衝突板の貫通孔を通過し、燃焼室の底部に供給され
る。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１３】図１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１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。

【００１４】上記ピストン３の頂面略中央部には、例え
ば深皿型をなす燃焼室４が凹設されている。

【００１５】そして、シリンダ２上端を覆うシリンダヘ
ッド５の下面は平坦となっており、このシリンダヘッド
５側に燃料噴射弁６が取り付けられている。詳しくは、
燃焼室４の中心位置上方に、噴射弁取付孔７が垂直に形
成され、ここに円筒状をなす燃料噴射弁６がシール部材
９とともに挿入されており、小径な先端のノズルチップ
１０がシリンダヘッド５のロアデッキ５ａを貫通して、
燃焼室４側に僅かに突出している。上記燃料噴射弁６は
、その中心軸線に沿った噴射方向を有する単噴孔のもの
で、つまりピストン３の頂面に垂直に燃料を噴射するよ
うになっている。

【００１６】また上記燃料噴射弁６の先端部には、円板
状の衝突板１１が支持されている。上記衝突板１１は、
燃料噴射弁６先端との間に適宜な間隙を保った状態で噴
孔に対向しており、かつピストン３頂面と平行に配置さ
れている。つまり噴射軸線とは直交している。また上記
衝突板１１は、図２にも示すようにノズルチップ１０外
周面に嵌合した４本の平行な脚部１２を有し、この脚部
１２基端側の円筒部に連続した円環状フランジ部１３が
燃料噴射弁６のハウジング先端部１４とシール部材９と
の間で挾持固定されている。すなわち、上記衝突板１１
は、シリンダヘッド５下面から突出した位置に支持され
ており、ピストン３の上死点位置では、図１に示すよう
に燃焼室４内に入り込んだ状態となっている。但し、燃
焼室４の比較的上部に位置するように、その突出量が比
較的小さく設定されている。

【００１７】そして、上記衝突板１１の中央部、詳しく
は燃料噴射弁６の噴射軸線が交差する部位に、図３に詳
示するように、噴射燃料の一部を通過させる小径の貫通
孔１５が噴射軸線に沿って形成されている。

【００１８】上記実施例の構成においては、ピストン３
の上死点位置近傍で燃料噴射弁６から噴射された燃料は
、衝突板１１に衝突し、全周に亙り半径方向へ広く分散
する。このとき、噴孔と上記衝突板１１との相対位置は
、ピストン３の位置等に拘わらず不変であり、常に良好
な分散作用が安定的に得られる。また、燃料噴射圧が比
較的低い噴射開始と噴射終わりの時期、あるいは低速低
負荷域等においても、両者の距離が最適に保たれている
ため、十分な分散作用が得られる。

【００１９】そして、燃料の噴射期間中、ピストン３が
上下動することで、燃焼室４と衝突板１１とが相対的に
移動する。そのため、衝突板１１から半径方向へ向かっ
た燃料噴霧が燃焼室４の上下方向に沿って一層広く拡散
されることになり、燃焼室４内での燃料分布が均等化す
るとともに、空気との混合が良好となる。

【００２０】また、衝突板１１に向けて噴射された燃料
の一部は、衝突板１１の貫通孔１５を通過し、燃焼室４
底部に供給される。そのため、燃焼室４底部の空気をも
有効に利用でき、燃焼室４内での空気利用率が向上する
。そして、この燃焼室４底部に供給された一部の燃料の
着火，燃焼により、衝突板１１から径方向へ分散した比
較的上方の燃料の一部が燃焼室４から押し出され、燃焼
室４外部の空気を取り込んで燃焼を行うため、全体とし
ての空気利用率が一層向上する。これによりスモークが
少なく、かつＮＯｘも低い燃焼を実現できる。

【００２１】更に、上記構成では、燃料噴射弁６に衝突
板１１を取り付けた状態で、燃料分散作用の試験や確認
を行うことができ、そのばらつきのチェック等が容易と
なる。

【００２２】次に図４は、この発明の第２実施例を示し
ている。この実施例では、ピストン３側の燃焼室４底部
中央に、平坦な衝突面１６ａを備えた円形のボス部１６
が突出形成されている。

【００２３】従って、衝突板１１の貫通孔１５を通過し
た一部の燃料は、上記衝突面１６ａに衝突し、燃焼室４
底部で径方向に分散する。そのため、燃焼室４底部の空
気との混合が一層良好となる。

【００２４】また図５は、この発明の第３実施例を示し
ている。この実施例では、燃料噴射弁６に支持された衝
突板１１の下方に更に円板状の補助衝突板１７が配置さ
れている。この補助衝突板１７は、衝突板１１に例えば
４本の脚部１８を介して支持されており、衝突板１１と
平行に、かつ適宜な間隙を保った位置に設けられている
。尚、この補助衝突板１７は、衝突板１１とは異なり、
貫通孔は具備していない。

【００２５】従って、この実施例においては、衝突板１
１の貫通孔１５を通過した一部の燃料が、下方の補助衝
突板１７に衝突し、第２実施例と同様に燃焼室４底部で
径方向に分散する。そのため、燃焼室４底部の空気との
混合が一層良好となる。特に、この第３実施例では、噴
孔や貫通孔１５から補助衝突板１７までの距離が常に一
定となるので、上記第２実施例に比して補助衝突板１７
における分散作用が安定したものとなる利点がある。

【００２６】尚、上記各実施例では、燃料噴射弁６が燃
焼室４中心に垂直に配置されているが、この発明は、燃
料噴射弁６が燃焼室４中心から多少片寄った位置に配置
されている場合あるいは傾斜した姿勢で取り付けられて
いる場合にも同様に適用することができる。

【００２７】

【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、噴射燃料を
衝突させる衝突板を燃料噴射弁に支持させるようにした
ので、ピストン側に形成した場合と異なり、噴孔と衝突
板との位置関係を一定に得ることができ、燃料噴射圧が
比較的低い領域でも良好な燃料分散作用を維持できる。 そして、ＮＯｘ低減のための噴射時期リタードが可能と
なる。

【００２８】また、衝突板中央部の貫通孔を通して一部
の燃料が燃焼室底部に供給されるので、燃焼室底部の空
気を有効利用できる。しかも燃焼室底部での着火，燃焼
により燃焼室の比較的上方に分散した燃焼噴霧を燃焼室
外部に押し出して、外部の空気を積極的に利用すること
ができ、全体としての空気利用率を一層向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図３】この実施例の要部を示す断面図。

【図４】この発明の第２実施例を示す断面図。

【図５】この発明の第３実施例を示す断面図。

【図６】従来における直接噴射式ディーゼル機関の一例
を示す断面図。

【符号の説明】

３…ピストン ４…燃焼室 ５…シリンダヘッド ６…燃料噴射弁 １１…衝突板 １２…脚部 １５…貫通孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ピストン頂面に凹設された燃焼室と、
   この燃焼室の略中心部に対向してシリンダヘッド側に取
   り付けられた単噴孔の燃料噴射弁と、この燃料噴射弁の
   噴孔に対向して上記ピストン頂面と略平行に配設され、
   かつ上記燃料噴射弁に脚部を介して支持されるとともに
   、ピストン上死点位置で燃焼室内に位置する衝突板と、
   を備えてなり、上記衝突板の中央部に噴射燃料の一部を
   通過させる貫通孔が形成されていることを特徴とする直
   接噴射式ディーゼル機関。