JPH06346736A - 直接噴射式ディーゼルエンジン - Google Patents

直接噴射式ディーゼルエンジン

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JPH06346736A
JPH06346736A JP5135939A JP13593993A JPH06346736A JP H06346736 A JPH06346736 A JP H06346736A JP 5135939 A JP5135939 A JP 5135939A JP 13593993 A JP13593993 A JP 13593993A JP H06346736 A JPH06346736 A JP H06346736A
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JP
Japan
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combustion chamber
fuel
chamber
diesel engine
breadth
Prior art date
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Pending
Application number
JP5135939A
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English (en)
Inventor
Shinichi Nakanishi
晋一 中西
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06346736A publication Critical patent/JPH06346736A/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
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14Direct injection into combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃費の向上とスモークの低減を図ることがで
きる直接噴射式ディーゼルエンジンを提供すること。 【構成】 ピストンヘッド2に、縦断面視で半径rの円
環状の燃焼室3と、この円環状の燃焼室3に燃料噴射ノ
ズルからの燃料噴霧を導入する、幅bのくびれ部5を形
成した直接噴射式ディーゼルエンジンにおいて、前記燃
料噴射ノズルの噴孔の延長線Lと前記円環状の燃焼室3
の壁面との交点近傍から、この円環状の燃焼室3内にお
けるスワールの下流方向Sに向かって、前記くびれ部5
の幅bを広げた拡幅部6を形成したことを特徴とする直
接噴射式ディーゼルエンジン。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼室形状を工夫し
て、燃費の向上とスモークの低減を図った直接噴射式デ
ィーゼルエンジン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排気ガスに含まれ
るスモークは、燃焼中に局部的に酸素が不足して不完全
燃焼が起こった時に発生し、すすとなって排出され、こ
れが大気を汚染し、スモッグの原因となったり、視界を
低下させる原因になる。ディーゼルエンジンはガソリン
エンジンと異なり、運転状態が変化しても燃焼室中に吸
入される空気量はほぼ一定である。従って、高負荷ある
いは加速のように、燃料噴射量が多い場合に不完全燃焼
を起こし、スモークを発生するようになる。
【0003】そこで、特開昭63−162925号公報には、不
完全燃焼や燃焼遅延によって生じる排気ガス中のスモー
ク形成を避けるために、燃焼室の壁面に燃料噴霧を当て
ないようにして、燃料噴霧に充分に空気を行き渡らせる
という考え方に基づいて、燃焼室形状を円環状に形成す
ると共に、この円環状の燃焼室を縦断面にした場合の半
径rと、この円環状の燃焼室からピストンヘッドに連な
るくびれ部の幅bとの関係を 0.2≦b/2r≦ 0.9にし
たディーゼルエンジンが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に提案されているディーゼルエンジンは、くびれ部の
部分で流路断面積が絞られることから、くびれ部の無い
オープンチャンバーの燃焼室形状を有するディーゼルエ
ンジンに比して若干燃費が悪化する傾向があり、更に、
この傾向はb/2rが小さくなる程顕著に現れることが
判明している。
【0005】また、上記公報に提案されているディーゼ
ルエンジンは、燃焼室の壁面に燃料噴霧を当てないよう
にして、燃料を霧状に保持する作用を有しているので、
スモークの低減効果はあるものの、最近ますます強化さ
れる厳しい排気ガス規制に対しては、次第に不十分にな
って来ており、更なるスモークの低減が要求されて来て
いる。
【0006】本発明は以上の問題点に鑑みて、スモーク
の低減に有効な円環状の燃焼室を有するディーゼルエン
ジンにおいて、燃費を改善すると共に、更にスモークの
低減効果を助長することができる直接噴射式ディーゼル
エンジンを提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の直接噴射式ディーゼルエンジンは、ピストン
ヘッドに、縦断面視で半径rの円環状の燃焼室と、この
円環状の燃焼室に燃料噴射ノズルからの燃料噴霧を導入
する、幅bのくびれ部を形成した直接噴射式ディーゼル
エンジンにおいて、前記燃料噴射ノズルの噴孔の延長線
と前記円環状の燃焼室の壁面との交点近傍から、この円
環状の燃焼室内におけるスワールの下流方向に向かっ
て、前記くびれ部の幅bを広げた拡幅部を形成したこと
を特徴とするものである。また、前記円環状の燃焼室の
半径rと、前記拡幅部におけるくびれ部の幅bの最大値
の関係が、b/2r> 0.9であると更に好ましいもので
ある。
【0008】
【作 用】本発明の直接噴射式ディーゼルエンジンは以
上の構成を有しており、拡幅部以外のくびれ部(b/2
r≦ 0.9の所)では、このくびれ部の幅が比較的に狭い
ため、絞り作用によってスワールの流速が増し、このス
ワールは運動エネルギーの高い状態で下流側、即ち、拡
幅部に向かって流れ、この拡幅部(b/2r> 0.9の
所)では、広い容積の中で燃料噴霧がスワールに乗って
空気と混合するので、空気と燃料の混合状態が改善し、
燃焼状態が良好になる。
【0009】
【実 施 例】次に図面を参照して本発明の一実施例を
説明する。図1及び図2は、本実施例の直接噴射式ディ
ーゼルエンジンに採用したピストン1を示しており、ピ
ストンヘッド2には円環状の燃焼室3が形成されてい
る。この燃焼室3は、縦断面視で半径がr、平面視で中
心円半径がRとなるように形成されており、図示してい
ない燃料噴射ノズルからの燃料噴霧を燃焼室3内に導入
するための導入口4が、前記円環状の燃焼室3に連続し
て形成されている。この燃焼室3と導入口4との境界付
近には、流路幅が狭くなったくびれ部5が形成されてお
り、本実施例では、このくびれ部5の幅bが、後述する
所定の部分で拡幅されているのである。
【0010】即ち、本実施例では、円環状の燃焼室3の
半径rを 8.2mmとし、拡幅部6を形成していないくびれ
部5の幅bを 13.77mmとすることによって、この部分に
おけるb/2rの値を約0.84mmに設定し、拡幅部6の最
も幅bの広い部分では、くびれ部5の幅bを 15.00mmと
することによって、この部分におけるb/2rの値を約
0.92mmに設定している。
【0011】本実施例では、この拡幅部6は燃料噴射ノ
ズルの噴孔の位置とスワールの流れ方向に合わせて4箇
所設定されており、それぞれ噴孔の延長線Lと燃焼室3
の壁面との交点付近から、矢印Sで示すスワールの下流
方向に向かって徐々に幅bが拡幅され、最も幅の広い部
分でb/2r≒0.92mmになり、更にスワールの下流方向
に向かって幅bが徐々に狭くなって、最も幅の狭い部分
でb/2r≒0.84mmとなる。
【0012】この拡幅部6を形成していない部分のくび
れ部5の幅bは、従来のものと同様に 0.2≦b/2r≦
0.9、好ましくは、 0.5≦b/2r≦ 0.7になるように
形成されているので、前記拡幅部6の部分において、導
入口4が広げられ、この部分の容積が増大したことにな
るのである。このように、くびれ部5の一部に拡幅部6
を形成することにより、相対的に流路幅の狭くなった
0.2≦b/2r≦ 0.9の所で、絞り作用によってスワー
ルの流速は増し、高い運動エネルギーを持ったスワール
に燃料噴霧が混合し、拡幅部6を形成したb/2r>
0.9の広い容積の中で、空気と燃料が混合されることに
より、燃焼状態が改善する。これは、狭いくびれ部5か
ら拡幅部6に移行する部分において、燃料噴霧と空気と
の混合が活発になることにより、スモークの低減、及び
燃費の向上が図れることを意味している。
【0013】そして、燃焼状態が改善したことにより、
拡幅部6を形成していない従来のものに比して燃費が向
上するのみならず、試験を行った結果、図3に示すよう
に、NOX 発生量を同一にして比較した場合に、全ての
エンジン回転域で、スモーク発生量が低減し、特に低回
転域においては、著しい低減効果が確認された。なお、
本実施例では、燃料噴射ノズルの噴孔が4つのものを使
用したので、拡幅部6は4箇所に形成し、燃焼室3の平
面視における形状は、円形から四角形に近づいた形状に
変形したが、燃料噴射ノズルの噴孔の数や、配置角度、
シリンダ径等の条件によっては、拡幅部6の数や広げる
幅等を調整し、五角形或いは六角形に近い形状にするこ
ともできる。
【0014】燃料噴霧は、噴孔からある程度の角度をも
って拡散するので、噴孔の延長線Lと燃焼室3の壁面と
の交点付近から、スワールの下流側に向かって拡幅部6
が形成されるようにすると良い。即ち、燃料噴霧はくび
れ部5の幅が狭い部分から、拡幅部6へと連続するスワ
ール上流側の変曲点近傍に向かって噴射されるようにす
ると好ましい。
【0015】また、本実施例では、拡幅部6におけるb
/2rの最大幅を約0.92mmとしたが、燃料噴射ノズルの
噴孔径、噴孔数、噴射圧、噴射方向、シリンダ径等の各
種条件を考慮して、エンジンの各回転域で燃費及びスモ
ークが最良となるように、拡幅部6におけるb/2rの
値を 0.9<b/2r≦ 1.0の範囲で調整し、マッチング
を取るようにすると良い。
【0016】
【発明の効果】本発明の直接噴射式ディーゼルエンジン
は、ピストンヘッドに、縦断面視で半径rの円環状の燃
焼室と、この円環状の燃焼室に燃料噴射ノズルからの燃
料噴霧を導入する、幅bのくびれ部を形成した直接噴射
式ディーゼルエンジンにおいて、前記燃料噴射ノズルの
噴孔の延長線と前記円環状の燃焼室の壁面との交点近傍
から、この円環状の燃焼室内におけるスワールの下流方
向に向かって、前記くびれ部の幅bを広げた拡幅部を形
成したことを特徴とするので、以下の効果を奏すること
ができる。
【0017】前記拡幅部以外のくびれ部では、このくび
れ部の幅が比較的に狭いため、絞り作用によってスワー
ルの流速が増し、このスワールは運動エネルギーの高い
状態で下流側、即ち、拡幅部に向かって流れ、この拡幅
部では、広い容積の中で燃料噴霧がスワールに乗って空
気と混合するので、空気と燃料の混合状態を改善し、燃
焼状態を良好にして、燃費の向上とスモークの低減を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における直接噴射式ディーゼ
ルエンジンに使用されるピストンの平面図である。
【図2】図1のピストンのA−A線縦断面図である。
【図3】図1のピストンを使用した直接噴射式ディーゼ
ルエンジンのエンジン回転数に対するスモーク排出量を
示す特性図である。
【符号の説明】
2 ピストンヘッド 3 燃焼室 5 くびれ部 6 拡幅部 b くびれ部の幅 L 噴孔の延長
線 r 燃焼室の半径 S スワールの
下流方向

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストンヘッドに、縦断面視で半径rの
    円環状の燃焼室と、この円環状の燃焼室に燃料噴射ノズ
    ルからの燃料噴霧を導入する、幅bのくびれ部を形成し
    た直接噴射式ディーゼルエンジンにおいて、前記燃料噴
    射ノズルの噴孔の延長線と前記円環状の燃焼室の壁面と
    の交点近傍から、この円環状の燃焼室内におけるスワー
    ルの下流方向に向かって、前記くびれ部の幅bを広げた
    拡幅部を形成したことを特徴とする直接噴射式ディーゼ
    ルエンジン。
  2. 【請求項2】 前記円環状の燃焼室の半径rと、前記拡
    幅部におけるくびれ部の幅bの最大値の関係が、b/2
    r> 0.9であることを特徴とする請求項1に記載の直接
    噴射式ディーゼルエンジン。
JP5135939A 1993-06-07 1993-06-07 直接噴射式ディーゼルエンジン Pending JPH06346736A (ja)

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