JPH07293250A - 直噴衝突拡散2段燃焼方式機関並びにその燃焼方式 - Google Patents

直噴衝突拡散2段燃焼方式機関並びにその燃焼方式

Info

Publication number
JPH07293250A
JPH07293250A JP6121682A JP12168294A JPH07293250A JP H07293250 A JPH07293250 A JP H07293250A JP 6121682 A JP6121682 A JP 6121682A JP 12168294 A JP12168294 A JP 12168294A JP H07293250 A JPH07293250 A JP H07293250A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
area
reaction
fuel
squish
annular wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6121682A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Onishi
繁 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Clean Engine Laboratory Co
Original Assignee
Nippon Clean Engine Laboratory Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Clean Engine Laboratory Co filed Critical Nippon Clean Engine Laboratory Co
Priority to JP6121682A priority Critical patent/JPH07293250A/ja
Publication of JPH07293250A publication Critical patent/JPH07293250A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F02B23/0645Details related to the fuel injector or the fuel spray
    • F02B23/0648Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition
    • F02B23/0651Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition the fuel spray impinging on reflecting surfaces or being specially guided throughout the combustion space
    • 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
    • F02B23/0696W-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 wall
    • 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
    • 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
    • F02B23/0618Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston having in-cylinder means to influence the charge motion
    • F02B23/0621Squish flow
    • 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
    • F02B23/0636Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston the combustion space having a substantially flat and horizontal bottom
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】内燃機関の燃焼反応を、燃料過濃域反応より過
薄域反応へと急速に遷移展開せしめることによる開放的
2段燃焼を実現する。 【構成】燃料噴流2衝突拡散燃料群を、シリンダーヘッ
ド部17より環状壁3により構成した区画域4内へ供給
し、上死点近傍で生ずる押し込みスキッシュ流7を環状
壁によって転向させることによって、区画域内の燃料が
ピストンキャビティ16内に流出することを一時的に保
留し、区画域内を濃混合気反応域とし、キャビティとス
キッシュ域間の可変絞り機構と上死点後のリバーススキ
ッシュ流動によって、濃混合反応域を急速に空気域へ遷
移展開せしめる2段的燃焼システムにより、機関性能の
向上と排気の低公害化を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関とその燃焼方式
に関する。
【0002】
【従来の技術】経済的な直噴ディーゼルエンジンは、多
噴孔噴霧拡散燃焼方式が主流となっている。
【0003】この燃焼方式は多噴孔よりの燃料が同時に
反応する特性により騒音が大でありNOx・スモークが
多く、将来的な排気規制値の目標値達成が困難とされて
いる。
【0004】これに対し本発明者は高熱効率低公害圧縮
着火燃焼機関ならびにその燃焼方式として、OSKAシ
ステムを提示している。この燃焼方式の特徴は燃料噴流
の衝突拡散作用とスキッシュリップキャビティによる空
気流動との相関整合による燃焼システムであり、従来直
噴方式と較べ静粛・高効率であり、排気の低公害性を証
明している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は燃料噴流衝突
拡散方式圧縮着火機関の出力性能・排気低公害化を更に
向上せしめることを目的とし、衝突拡散燃料群と空気流
動との整合条件を新規に構築することを課題としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はピストン上死点
におけるスキッシュ作用により生ずるキャビティ内の空
気流動方向を意図的に制御することによって、拡散燃料
群と空気との混合条件に変化を与え、燃料噴流衝突拡散
方式による燃焼反応域を過濃燃料域と過薄燃料域に分割
して形成することを、単一燃焼室内において構成するこ
とを特徴としている。
【0007】そして過濃域で燃料群の活性化と初期反応
域を形成し、この初期反応に続く主反応を過濃域より急
速に過薄域へ移行展開せしめることにより、拡散展開反
応過程において強力な撹乱作用を生じせしめる副室燃焼
方式的反応形態を、単室キャビティ内において合理的に
行なう燃焼システムである。
【0008】
【実施例】本発明の実施例を図1について説明する。シ
リンダーヘッド中心域に設けた燃料噴射ノズル(1)と
ノズルよりの燃料噴射流(2)を囲成するごとくに環状
の壁部(3)によって、小区画域(4)が構成されてい
る。
【0009】この壁部外側はピストン上死点においてリ
エントラントピストンキャビティ開口部(5)内に入り
込むよう開口部より小径であり、壁の高さ(6)が設定
されている。したがって圧縮上死点近傍でピストンとヘ
ッド面の接近によって生ずるスキッシュ流(7)は、環
状壁(3)によってキャビティ下方向にその流れ方向が
転向される。そしてキャビティ底面近傍で(8)・
(9)のごとくにその流動方向が再び転向することにな
る。
【0010】従来方式においては図2に示すごとく押し
込みスキッシユ流は中心域において下方向(10)とな
り、底面に沿って上方向(11)外域に転向するため、
衝突拡散燃料群の一部は必然的にこの空気流れに誘導さ
れ展開し、キャビティ内において空気と混合し、キャビ
ティ内でも反応が行なわれることになる。
【0011】本方式においては環状壁によってスキッシ
ュ方向は強制的に指向され、図1のごとき流れ形態とな
り、衝突部近傍の燃料群はキャビティ内に拡散されるこ
となく、上部区画域方向へ押し込まれる形態で混合域を
形成する。
【0012】すなわち本発明のごとくスキッシュ流れ方
向を変えることによれば、副室構造とすることなく単一
キャビティ内において衝突拡散部を境界としてキャビテ
ィ上域に燃料過濃域を形成し、他を主に空気域とする層
状の混合気分布形態を容易に形成することが出来る。
【0013】このように燃料噴流衝突拡散方式とスキッ
シュ流動との整合によれば、燃焼反応は、先ずノズル噴
孔近傍の高温高圧雰囲気より始まり、急速に過濃域全体
が火炎に包まれるが、その中心域は供給燃料群の衝突拡
散に伴う蒸発潜熱作用との共存場となり、燃料冷却作用
によって反応の最高温度は制御される。したがって過濃
域は空気不足域でありながら、温度の抑制によって燃料
の熱分解が抑制され、活性化は促進されることになる。
【0014】このような状態での過濃域反応に続き、ピ
ストンの下降が始まることになる。この作用によって空
気不足で反応の抑制されていた区画域内の過濃域活性燃
料群は、環状壁切欠部や連通孔を経し拡大するスキッシ
ュ域へ、また一部はキャビティを経し急速に展開され、
その過程で充分な空気と接触することになる。
【0015】またキャビティ内の空気もこれに同伴する
図式となるため、活性化の充分進行した過濃域燃料群と
後期衝突拡散燃料群は、急速なリバーススキッシュ流動
によって素早く周域に展開されることになり、上死点以
後の急速な拡散燃焼が充分な空気条件のもとで強力な撹
乱作用を伴って実現されるのである。
【0016】
【作 用】このように燃料過濃域を素早く過薄燃焼域に
遷移展開せしめる燃焼技術手段は副室方式で実現しうる
が、開放的燃焼室においては不可能とされていた。また
副室式では固定された絞り作用や渦流作用での熱損失が
多く、副室内のガス交換作用も不充分となることから燃
費が劣る欠点があったが、本発明方式によれば開放的キ
ャビティにおいて、明確な燃料群の層状展開をスキッシ
ュ流動と開放的区画域の構成によって行ない、更に可変
絞り作用を利用することにより、後期拡散反応と後期撹
乱作用を促進する特徴によって、過濃反応域より過薄燃
焼反応への急速な遷移展開を行ないうる2段燃焼が実現
され、その作用効果は大である。
【0017】
【発明の効果】本発明は衝突拡散作用によって着火遅れ
の短縮された初期反応域が、先ず区画域において形成さ
れるが、この過濃域反応は中心域が供給燃料群の蒸発・
気化に伴う潜熱冷却との共存の場となることから、火炎
に包まれた空気不足の反応となるも、反応温度は抑制さ
れ燃料群の活性化は進行するが熱分解因は少なくなる。
したがってスモークの発生が抑制されると同時にNOx
発生因も同時に抑制されている。
【0018】そして次の主反応は上死点以降の膨張行程
とピストン移動に伴う強力なリバーススキッシュ流動に
よって、急速な拡散反応として展開されるが、この急速
拡散反応に更に撹乱作用が伴うことになる。
【0019】このように比較的穏やかな過濃反応域より
活性化した燃料を、素早く過薄な燃焼反応に遷移しうる
反応形態は、スモークの発生も少なくNOxも少ない優
位性を有することが知られている。
【0020】本燃焼方式は絞り損失・熱損失の少ない開
放的燃焼室構成により、副室方式のごとき2段的燃焼を
確実容易に構成しうる特長により直噴的高熱効率を維持
し、排気有害成分を限りなく低減した静粛な圧縮着火燃
焼機関を実現するものである。
【0021】本燃焼システムは噴射系に超高圧を必要と
しなく、排気の将来的規制に対しても触媒装置やトラッ
プ装置を必要としないため安価に製造しうる特長を有
し、機関の耐久・信頼性に有利である。また、始動補助
装置を用いることなく容易に始動し、セタン価による影
響の少ない特性は、多種燃料機関としての特性を有する
ものである。
【0022】また区画室内に火花点火装置を付加すれ
ば、スキッシュ作用に依存すること少なく、ガソリン系
やLPG・LNG等のガス燃料においても、燃料供給タ
イミング等の条件選定によれば層状燃焼機関としての優
れた特性が得られ、高性能・低公害機関が実現される。
尚、燃料拡散手段としての燃料噴流衝突部はピストン支
持構造としても、本発明の効果を損なうものではない。
【0023】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成と作用を表す断面略図であり、上
死点における燃料噴流衝突拡散とスキッシュ流れ形態を
示すものである。
【図2】OSKA圧縮着火方式のスキッシュ流れ方向を
示す説明図である。
【図3】ヘッド部に環状壁による区画域を構成し、その
壁部に切欠部や連通孔を設けた例を示す断面略図であ
る。
【図4】区画室内に点火電極を有し、燃料衝突拡散部を
ピストンに構成した多種燃料機関の構成例を示す断面略
図である。
【符号の説明】
1…燃料噴射ノズル 2…燃料噴射流 3…環状壁部 4…区画域 5…キャビティ開口部 6…環状壁高さ 7…押し込みスキッシュ流 8…スキッシュ流れ方向 9…スキッシュ流の下方向流 10…スキッシュ流の下方向流 11…スキッシュの外域転向流 12…吸気弁 13…排気弁 14…燃料衝突部 15…点火電極 16…ピストンキャビティ 17…シリンダーヘッド部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストンキャビティ開口部に対するシリ
    ンダーヘッド部にキャビティ開口部より小径の環状壁部
    を突出させて小区画域を構成すると共に、ピストン上死
    点近傍において、スキッシュ域よりキャビティ内に流入
    する空気流入方向を突出環状壁形状によって、指向的に
    転向させることを特徴とした燃料噴流衝突拡散式圧縮着
    火内燃機関。
  2. 【請求項2】 ピストン上死点においてピストンキャビ
    ティ開口部内に、シリンダーヘッド部より突出構成した
    小区画部環状壁が入り込むように構成し、この環状壁に
    複数の切欠部または小径の連通孔を設けることによっ
    て、スキッシュ空気流と逆スキッシュ時に区画部内のガ
    ス流動に空気や乱れを与えて燃焼反応を制御し、後期拡
    散反応時に撹乱作用の促進を行なうことを特徴とする圧
    縮着火内燃機関。
  3. 【請求項3】 燃料噴流衝突拡散手段によって、シリン
    ダーヘッド部に構成した小区画域に初期反応と燃料過濃
    混合気反応域を形成し、次にガス膨張作用とピストン移
    動に伴う逆スキッシュ流動によって、小区画域の過濃混
    合反応をキャビティ内とスキッシュ域の空気中に急速に
    展開せしめることにより、上死点後の拡散反応と後期撹
    乱作用を促進せしめる開放的2段燃焼を特徴とした圧縮
    着火機関の燃焼方法。
  4. 【請求項4】 小区画域を囲成する壁部に形成する複数
    の切欠部や連通孔を、気筒中心軸に対し切線的に設ける
    ことを特徴とした、前期特許請求範囲3記載の内燃機
    関。
JP6121682A 1994-04-21 1994-04-21 直噴衝突拡散2段燃焼方式機関並びにその燃焼方式 Pending JPH07293250A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6121682A JPH07293250A (ja) 1994-04-21 1994-04-21 直噴衝突拡散2段燃焼方式機関並びにその燃焼方式

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6121682A JPH07293250A (ja) 1994-04-21 1994-04-21 直噴衝突拡散2段燃焼方式機関並びにその燃焼方式

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07293250A true JPH07293250A (ja) 1995-11-07

Family

ID=14817271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6121682A Pending JPH07293250A (ja) 1994-04-21 1994-04-21 直噴衝突拡散2段燃焼方式機関並びにその燃焼方式

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07293250A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000337150A (ja) * 1999-05-26 2000-12-05 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 副室式火花点火機関における燃焼方法
US6161518A (en) * 1998-03-27 2000-12-19 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Direct-injection diesel engine and combustion method for the same
WO2004031554A1 (en) * 2002-10-02 2004-04-15 Westport Research Inc. Direct injection combustion chamber geometry

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6161518A (en) * 1998-03-27 2000-12-19 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Direct-injection diesel engine and combustion method for the same
JP2000337150A (ja) * 1999-05-26 2000-12-05 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 副室式火花点火機関における燃焼方法
WO2004031554A1 (en) * 2002-10-02 2004-04-15 Westport Research Inc. Direct injection combustion chamber geometry
US7213564B2 (en) 2002-10-02 2007-05-08 Westport Power Inc. Direct injection combustion chamber geometry

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100241045B1 (ko) 배기 승온장치
RU2136918C1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания и способ его работы
KR100476780B1 (ko) 다단식연소엔진을위한연소방법
US6443108B1 (en) Multiple-stroke, spark-ignited engine
JP4424147B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US3999532A (en) Internal combustion engine fuel system
US5224449A (en) Lean-burn internal combustion system
Noma et al. Optimized gasoline direct injection engine for the European market
JP3804879B2 (ja) 直噴式ディーゼル機関の燃焼方法
JP4840383B2 (ja) 内燃機関
JP2023160754A (ja) 燃料と空気の混合気に点火するための装置
JPH07293250A (ja) 直噴衝突拡散2段燃焼方式機関並びにその燃焼方式
US5477822A (en) Spark ignition engine with cylinder head combustion chamber
JP2001193465A (ja) ディーゼルエンジン
US20190353089A1 (en) Internal combustion engine
JP2003254063A (ja) エンジンの燃焼室およびエンジンの燃焼方法
JPH07332199A (ja) 多噴孔二重開閉噴射弁とこれを用いた圧縮着火機関ならびに その燃焼方法
JP5012594B2 (ja) 内燃機関
JPH0791322A (ja) 渦流式内燃機関
KR100227905B1 (ko) 직접 분사식 내연기관의 연소실구조
KR810001659B1 (ko) 내 연 기 관
JPH06317161A (ja) 直噴層状燃焼機関ならびに多段噴射燃焼方式
JP2002364395A (ja) 内燃機関
JP2987988B2 (ja) 副室式エンジンの燃焼室構造
JPH10184364A (ja) 直射式ディーゼルエンジンの燃焼室構造