JPH07102975A - ディーゼル機関の燃焼室 - Google Patents

ディーゼル機関の燃焼室

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JPH07102975A
JPH07102975A JP5254456A JP25445693A JPH07102975A JP H07102975 A JPH07102975 A JP H07102975A JP 5254456 A JP5254456 A JP 5254456A JP 25445693 A JP25445693 A JP 25445693A JP H07102975 A JPH07102975 A JP H07102975A
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Japan
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combustion chamber
fuel
fuel injection
injection valve
piston
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JP5254456A
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Yukio Matsui
幸雄 松井
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディーゼル機関の燃焼室において、燃料を十
分に分散させる。 【構成】 燃料噴射弁7から噴射される燃料噴霧と同数
の突起10を燃焼室9の側壁21からそれぞれ独立して
突出させ、各突起10に燃料噴霧を衝突させる受け面1
1を上方に向けて形成し、燃料噴射弁7の燃料噴射方向
を燃焼室9の受け面11より上方の領域に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関の燃焼
室の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】直噴式ディーゼル機関のスモーク排出量
を低減する対策として、ピストンの燃焼室内に燃料噴霧
を衝突させる突起を形成して、燃料噴霧を燃焼室内で所
定の方向に反射させて、燃料と空気の混合を促進するも
のがある。
【0003】従来、例えば実開昭62−72436号公
報に開示されたものは、図5に示すように、ピストン3
の燃焼室9の側壁21に段差部31が環状に形成され、
燃料噴射弁7から噴射される燃料噴霧32を段差部31
に衝突させて段差部に滞留させることにより、燃料が燃
焼室9の底部に集まることを抑制するようになってい
る。
【0004】また、例えば実開昭59−90032号公
報に開示されたものは、図6に示すように、ピストン3
の燃焼室9の側壁21に複数の突起41がそれぞれ独立
して突出形成され、燃料噴射弁7から噴射される燃料噴
霧42を各突起41に衝突させて四方に反射させるよう
になっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示すディーゼル機関にあっては、燃焼室9の側壁21と
段差部31の間にガス流動の少ない淀み領域が環状につ
くられるため、燃料と空気の混合が妨げられるという問
題点が考えられる。
【0006】また、図6に示すディーゼル機関にあって
は、突起41に衝突した燃料は四方に分散するため、燃
料が燃焼室9の底部に集まることを抑制する効果が少な
く、スモーク排出量等の増大を招くという問題点が考え
られる。
【0007】本発明は上記の問題点に着目し、ディーゼ
ル機関の燃焼室において、燃料を十分に分散させること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
ピストンの頂部に凹状に窪む燃焼室と、燃焼室に燃料を
噴射する燃料噴射弁と、燃焼室の側壁から突出して燃料
噴霧を衝突させる突起とを備えるディーゼル機関の燃焼
室において、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の軸線
の本数と同数の突起を燃焼室の側壁からそれぞれ独立し
て突出させ、各突起に燃料噴霧を衝突させる受け面を上
方に向けて形成し、燃料噴射弁の燃料噴射方向を燃焼室
の受け面より上方の領域に設定する。
【0009】請求項2記載のディーゼル機関の燃焼室
は、請求項1記載の発明において、燃焼室にスワールを
生起する手段を備え、突起をスワールの上流側から下流
側にかけて次第に肉厚が増大する楔形の断面形状に形成
する。
【0010】請求項3記載のディーゼル機関の燃焼室
は、請求項1または2記載の発明において、燃焼室にス
ワールを生起する手段を備え、突起をスワールを上方ま
たは下方に蛇行させる断面形状に形成する。
【0011】
【作用】請求項1記載のディーゼル機関の燃焼室は、燃
料噴射弁から噴射される燃料噴霧は、突起の受け面に衝
突してこの受け面上に滞留し、燃焼室に生起されるスワ
ールによって突起の近傍から離れ、空気と混合しながら
燃焼し、燃焼室の底部に未燃焼燃料が滞留することを防
止できる。
【0012】ピストンの下降に伴って燃焼室からピスト
ンの頂部とシリンダヘッドの間に向かうガス流動、すな
わち逆スキッシュによって燃焼室の未燃焼燃料は燃焼室
の外部に移動して、空気と混合しながら燃焼する。
【0013】各突起が燃焼室の側壁からそれぞれ独立し
て突出する構造のため、突起のまわりに空気の淀みが生
じることを回避し、燃焼室に生起されるスワールや逆ス
キッシュ等のガス流動によって燃料噴霧が突起の近傍か
ら離れて分散する効果が高められる。これにより、十分
な空気利用率を確保し、黒煙や未燃焼燃料の発生を抑え
るとともに、燃料消費率を低減することができる。
【0014】請求項2記載のディーゼル機関の燃焼室
は、突起の断面を楔状に形成したため、燃焼室に生起さ
れるスワールに対して突起が付与する抵抗が小さくし、
スワールの勢力が低下することを抑えられる。
【0015】請求項3記載のディーゼル機関の燃焼室
は、燃焼室を旋回するガス流が各突起を通過することに
より蛇行しながら流れるため、各突起の受け面を通過し
て燃料濃度がました空気流が隣接する突起上を通過する
ことが抑えられ、燃料が分散する効果を高められる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【0017】図1において、1はディーゼル機関に備え
られるシリンダヘッド、2はシリンダブロック、3はピ
ストンで、ピストン3の頂部20には燃焼室9が開口し
ている。燃焼室9はピストン3のた頂部20に同心的な
円柱状に窪んでおり、円筒状をした側壁21と円錐面状
に隆起した底壁部22を有している。
【0018】シリンダヘッド1には燃料噴射弁7が燃焼
室9の中央部に臨んでピストン3の中心線上に取付けら
れる。
【0019】シリンダヘッド1には燃料噴射弁7のまわ
りに図示しない吸気ポートと排気ポートとが開口し、吸
・排気弁はシリンダヘッド上に設けられる各カムの回転
により各バルブスプリングに抗してそれぞれ所定のタイ
ミングでエンジン回転に同期して開閉駆動される。
【0020】燃焼室9にスワールを生起する手段とし
て、吸気ポートはシリンダの接線方向に延び、吸気ポー
トから導入される吸気により燃焼室9内を旋回するスワ
ールが生起される。
【0021】燃料噴射弁7は燃焼室9に燃料噴霧を噴射
する4つの噴口を備える。図2の平面図上において、各
噴口から噴射される燃料噴霧の軸線8は、互いに90°
の挟み角をもって放射状に延びている。
【0022】図2に示すように、燃焼室9の側壁21か
ら燃料噴射弁7から噴射される燃料噴霧の数と同じく4
つの突起10がそれぞれ独立して突出される。
【0023】各突起10は燃料噴霧を衝突させる受け面
11が上方に向けて平面状に形成される。受け面11は
ピストン3の中心線と直交し、側壁21から円弧形に突
出している。この実施例では受け面11はピストン3の
中心線と直交する水平面と平行に形成されている。
【0024】燃料噴射弁7の燃料噴射時期はピストン3
が上死点を経て下降する所定のクランク角度に設定され
る。燃料噴射時期を遅らせることにより、燃焼温度を低
下させて、NOxの生成量の低減がはかられる。
【0025】燃料噴射弁7の燃料噴射方向が受け面11
より上方の領域にあるように、各噴口から噴射される燃
料噴霧の軸線8は、ピストン3の中心線に対して所定角
度で下方に向けて傾斜している。燃料噴射初期に燃料噴
霧の大部分が受け面11に衝突し、燃料噴射後期にピス
トン3の下降に伴って燃料噴霧の大部分が受け面11か
らその上方の側壁21に衝突するようになっている。
【0026】各突起10は燃焼室9の側壁21から下方
に向けて突出する背面12が形成される。この実施例で
は背面12はピストン3の中心線と直交する水平面から
円弧状の断面をもって膨出する曲面に形成される。
【0027】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
【0028】ピストン3が上死点を経て下降する所定の
クランク角度で、燃料噴射弁7から噴射される4つの燃
料噴霧は、各突起10の受け面11と受け面11より上
方の側壁21に衝突し、霧化されなかった燃料の大部分
が受け面11の上に滞留して、各突起10より下方の燃
焼室9の底部に未燃焼燃料が滞留することが抑制され
る。
【0029】ピストン3が下降する燃焼前半期では、吸
気ポートから流入する空気流により燃焼室9内を旋回す
るスワールによって受け面11上に滞留する燃料は霧化
しながら空気と混合して燃焼する。
【0030】ピストン3の下降が速まる燃焼後半期で
は、燃焼室9からピストン3の頂部20とシリンダヘッ
ド1の間に向かうガス流動、すなわち逆スキッシュが生
起される。この逆スキッシュによって燃焼室9の未燃焼
燃料は燃焼室9の外部に分散して、空気と混合しながら
燃焼する。
【0031】各突起10が燃焼室9の側壁21からそれ
ぞれ独立して突出する構造のため、突起10のまわりに
空気の淀みが生じることを回避し、上述したように燃焼
室9に生起されるスワール等のガス流動によって受け面
11上の燃料が霧化して突起10の近傍から離れること
を促すとともに、続いて生起される逆スキッシュによっ
て燃焼室9の外側に分散する効果が高められる。これに
より、十分な空気利用率を確保し、黒煙や未燃焼燃料の
発生を抑えるとともに、燃料消費率を低減することがで
きる。
【0032】次に、図3に示す他の実施例について説明
する。なお、図1、図2との対応部分には同一符号を用
いて説明する。
【0033】各突起10の断面は図中矢印で示すように
側壁21に沿って旋回するスワールの上流側から下流側
にかけて次第に肉厚が増大する楔形に形成される。
【0034】各突起10は燃料噴霧を衝突させる受け面
11がピストン3の中心線と直交する水平面と平行に形
成される一方、背面12がピストン3の中心線と直交す
る水平面に対して所定角度で傾斜して形成される。
【0035】この場合、各突起10の断面を楔状に形成
したため、燃焼室9に生起されるスワールに対して各突
起10が付与する抵抗が小さくし、スワールの勢力を長
く維持することができる。
【0036】次に、図4に示すさらに他の実施例につい
て説明する。なお、図1、図2との対応部分には同一符
号を用いて説明する。
【0037】各突起10の断面は図中矢印で示すように
側壁21に沿って旋回するスワールの上流側から下流側
にかけて次第に肉厚が増大する楔形に形成される。
【0038】各突起10は燃料噴霧を衝突させる受け面
11がピストン3の中心線と直交する水平面に対して所
定角度αで傾斜する一方、背面12が同じく水平面に対
して所定角度で傾斜して形成される。
【0039】この場合も、各突起10の断面を楔状に形
成したため、燃焼室9に生起されるスワールに対して各
突起10が付与する抵抗が小さくし、スワールの勢力を
低下させることを抑えられる。
【0040】さらに、図中矢印で示すように側壁21に
沿って旋回する空気流は、各突起10を通過することに
より蛇行しながら流れるため、各突起10の受け面11
上の燃料が霧化して濃くなった空気流が隣接する突起1
0上を通ることがなくなるため、燃料の分散性を向上さ
せることができる。
【0041】また、隣り合う突起10どうしで、受け面
11の傾斜方向を逆転させ、傾斜角度αが正と負の値を
交互にとるように構成して、燃料の分散性の向上をはか
るようにしてもよい。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
は、ピストンの頂部に凹状に窪む燃焼室と、燃焼室に燃
料を噴射する燃料噴射弁と、燃焼室の側壁から突出して
燃料噴霧を衝突させる突起とを備えるディーゼル機関の
燃焼室において、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の
軸線の本数と同数の突起を燃焼室の側壁からそれぞれ独
立して突出させ、各突起に燃料噴霧を衝突させる受け面
を上方に向けて形成し、燃料噴射弁の燃料噴射方向を燃
焼室の受け面より上方の領域に設定したため、スワール
や逆スキッシュによるガス流動によって燃料が霧化して
分散する効果を高められ、十分な空気利用率を確保し
て、黒煙や未燃焼燃料の排出を抑え、燃料消費率を低減
するとともに、高出力化がはかれる。
【0043】請求項2記載のディーゼル機関の燃焼室
は、請求項1記載の発明において、突起をスワールの上
流側から下流側にかけて次第に肉厚が増大する楔形の断
面形状に形成したため、燃焼室に生起されるスワールに
対して突起が付与する抵抗が小さくし、スワールの勢力
を維持して空気利用率をさらに高められる。
【0044】請求項3記載のディーゼル機関の燃焼室
は、請求項1または2記載の発明において、突起をスワ
ールを上方または下方に蛇行させる断面形状に形成した
ため、各突起の受け面を通過して濃くなった空気流が隣
接する突起を通過することが抑えられ、空気利用率をさ
らに高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す機関の断面図。
【図2】同じくピストンの平面図。
【図3】他の実施例を示す燃焼室の展開図。
【図4】さらに他の実施例を示す燃焼室の展開図。
【図5】従来例を示すピストンの断面図。
【図6】さらに他の従来例を示すピストン等の断面図。
【符号の説明】
1 シリンダヘッド 2 シリンダブロック 3 ピストン 7 燃料噴射弁 8 燃料噴霧の軸線 9 燃焼室 10 突起 11 受け面 12 背面 21 側壁

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストンの頂部に凹状に窪む燃焼室と、
    燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃焼室の側壁か
    ら突出して燃料噴霧を衝突させる突起とを備えるディー
    ゼル機関の燃焼室において、燃料噴射弁から噴射される
    燃料噴霧の軸線の本数と同数の突起を燃焼室の側壁から
    それぞれ独立して突出させ、各突起に燃料噴霧を衝突さ
    せる受け面を上方に向けて形成し、燃料噴射弁の燃料噴
    射方向を燃焼室の受け面より上方の領域に設定したこと
    を特徴とするディーゼル機関の燃焼室。
  2. 【請求項2】 燃焼室にスワールを生起する手段を備
    え、突起をスワールの上流側から下流側にかけて次第に
    肉厚が増大する楔形の断面形状に形成したことを特徴と
    する請求項1記載のディーゼル機関の燃焼室。
  3. 【請求項3】 燃焼室にスワールを生起する手段を備
    え、突起をスワールを上方または下方に蛇行させる断面
    形状に形成したことを特徴とする請求項1または2記載
    のディーゼル機関の燃焼室。
JP5254456A 1993-10-12 1993-10-12 ディーゼル機関の燃焼室 Pending JPH07102975A (ja)

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JP (1) JPH07102975A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2859244A1 (fr) * 2003-08-28 2005-03-04 Renault Sa Piston pour moteur a combustion interne a allumage par compression
JP2012246816A (ja) * 2011-05-26 2012-12-13 Toyota Motor Corp 直接噴射式内燃機関

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2859244A1 (fr) * 2003-08-28 2005-03-04 Renault Sa Piston pour moteur a combustion interne a allumage par compression
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