JPH0742559A - 直噴式ディーゼルエンジン - Google Patents
直噴式ディーゼルエンジンInfo
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- JPH0742559A JPH0742559A JP5190384A JP19038493A JPH0742559A JP H0742559 A JPH0742559 A JP H0742559A JP 5190384 A JP5190384 A JP 5190384A JP 19038493 A JP19038493 A JP 19038493A JP H0742559 A JPH0742559 A JP H0742559A
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- Japan
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- outer peripheral
- radius
- cavity
- peripheral portion
- diesel engine
- Prior art date
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- Pending
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0672—Omega-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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0645—Details related to the fuel injector or the fuel spray
- F02B23/0648—Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition
- F02B23/0651—Means 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0618—Other 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
- F02B23/0621—Squish flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving 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】
【目的】 スワール流、スキッシュ流等を燃焼室内に一
層保持し、燃焼を促進してスモークの低減を図った直噴
式ディーゼルエンジンを提供する。 【構成】 ピストン２の頂面３をその軸心ｃ方向に沿っ
て窪ませて形成される皿状の窪み１ｂの下部に、その内
周４ａに沿ったドーナツ状キャビティ５が形成された直
噴式ディーゼルエンジンにおいて、上記キャビティ５の
ピストン２の軸心ｃ方向に沿った断面を、その半径方向
外側の上部外周部５ｂを所定の曲率半径ｒ1 のアール状
に形成すると共に、その半径方向外側の下部外周部５ｃ
を上記上部外周部５ｂの曲率半径ｒ1 より小なる曲率半
径ｒ2 のアール状に形成したものである。
層保持し、燃焼を促進してスモークの低減を図った直噴
式ディーゼルエンジンを提供する。 【構成】 ピストン２の頂面３をその軸心ｃ方向に沿っ
て窪ませて形成される皿状の窪み１ｂの下部に、その内
周４ａに沿ったドーナツ状キャビティ５が形成された直
噴式ディーゼルエンジンにおいて、上記キャビティ５の
ピストン２の軸心ｃ方向に沿った断面を、その半径方向
外側の上部外周部５ｂを所定の曲率半径ｒ1 のアール状
に形成すると共に、その半径方向外側の下部外周部５ｃ
を上記上部外周部５ｂの曲率半径ｒ1 より小なる曲率半
径ｒ2 のアール状に形成したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直噴式ディーゼルエン
ジンに係り、特に、燃焼室の形状を改良することにより
スモークの低減を図った直噴式ディーゼルエンジンに関
するものである。
ジンに係り、特に、燃焼室の形状を改良することにより
スモークの低減を図った直噴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】一般に、直噴式ディーゼルエンジンは、
そのピストンの頂面をその軸心方向に沿って窪ませた窪
みによって燃焼室が形成される。この燃焼室としては、
例えば図６及び図７に示されるようなものが知られてい
る。（特開昭63-162925 号公報、特開平5-52113 号公報
等） 図６に示される燃焼室１は、ピストン２の頂面３をその
軸心Ｃ方向に沿って且つ軸Ｃ対称に窪ませて形成される
窪み１ｂによって形成され、その上部内周壁４はピスト
ン２の軸心Ｃ方向に沿った所定長さの垂直壁であり、そ
の下部内周４ａにはそれに沿ったピストン軸心Ｃを中心
とするドーナツ状キャビティ５が形成されている。キャ
ビティ５に挟まれた部分である燃焼室１の中央底部６
は、上方に若干盛り上がって円錘台形状に形成されてい
る。尚、図中１０はシリンダ、１１はシリンダヘッド、
１２はピストンリングをそれぞれ示す。
そのピストンの頂面をその軸心方向に沿って窪ませた窪
みによって燃焼室が形成される。この燃焼室としては、
例えば図６及び図７に示されるようなものが知られてい
る。（特開昭63-162925 号公報、特開平5-52113 号公報
等） 図６に示される燃焼室１は、ピストン２の頂面３をその
軸心Ｃ方向に沿って且つ軸Ｃ対称に窪ませて形成される
窪み１ｂによって形成され、その上部内周壁４はピスト
ン２の軸心Ｃ方向に沿った所定長さの垂直壁であり、そ
の下部内周４ａにはそれに沿ったピストン軸心Ｃを中心
とするドーナツ状キャビティ５が形成されている。キャ
ビティ５に挟まれた部分である燃焼室１の中央底部６
は、上方に若干盛り上がって円錘台形状に形成されてい
る。尚、図中１０はシリンダ、１１はシリンダヘッド、
１２はピストンリングをそれぞれ示す。
【０００３】また、図７に示される燃焼室１は、ほぼ図
６に示される燃焼室１と同様な形状を呈しているが、そ
の上部内周壁４の上端部即ち燃焼室１の入口１ａには半
径方向内方に丸みを帯びて突出する棚部７が形成されて
おり、その中央底部６もやはり丸みを帯びて上方に盛り
上がる形状とされている点が異なっている。
６に示される燃焼室１と同様な形状を呈しているが、そ
の上部内周壁４の上端部即ち燃焼室１の入口１ａには半
径方向内方に丸みを帯びて突出する棚部７が形成されて
おり、その中央底部６もやはり丸みを帯びて上方に盛り
上がる形状とされている点が異なっている。
【０００４】これらキャビティ５は、そのピストン２の
軸心Ｃ方向に沿った断面が一定の曲率半径ｒ1 の円とな
っており、その上部内周部５ｄは開口幅ｗで全周に亘っ
て窪み１ｂと連通されている。
軸心Ｃ方向に沿った断面が一定の曲率半径ｒ1 の円とな
っており、その上部内周部５ｄは開口幅ｗで全周に亘っ
て窪み１ｂと連通されている。
【０００５】このような燃焼室１にあっては、以下に述
べるような作用効果を狙ったものである。
べるような作用効果を狙ったものである。
【０００６】 噴射ノズル８からキャビティ５の上端
部５ａ付近に噴射される燃料噴霧を、でき得る限り広面
積でキャビティ５の内壁に衝突ないし拡散させ、キャビ
ティ５内壁に形成される燃料層の薄膜化を図り燃料の蒸
発及び燃焼を促進する。
部５ａ付近に噴射される燃料噴霧を、でき得る限り広面
積でキャビティ５の内壁に衝突ないし拡散させ、キャビ
ティ５内壁に形成される燃料層の薄膜化を図り燃料の蒸
発及び燃焼を促進する。
【０００７】 図８に示すように、膨脹行程において
燃焼室１及びシリンダ１０内にはスワール流、スキッシ
ュ流等によるガス流動Ｇが存在し、燃焼室１内のガス流
動Ｇは、その遠心力により外周側において図の斜線で示
すような最大流速となる。そこで、燃焼室１の入口径Ｄ
をキャビティ５の外周径Ｄc よりできるだけ小とするこ
とにより、燃焼室１内のガス流動エネルギがスキッシュ
エリア９に抜け出るのを防ぎ、燃焼室１内のガス流動保
存性を向上して膨脹行程後期の燃焼を促進する。これに
より、噴射時期を遅角してもスモークが悪化しづらくな
るという利点を得る。また、入口径Ｄを小さくしてスキ
ッシュ流を強め、燃料噴霧が衝突後上方に跳返ったりす
るような噴霧のバラツキがあっても燃料噴霧ないし燃料
の蒸気のスキッシュエリア９への流出を防ぐ。特に、燃
焼室入口１ａに棚部７を形成した図７の燃焼室１にあっ
ては、噴霧燃料及びガス流動Ｇは棚部７に遮られそのス
キッシュエリア９への流出が一層防止される。
燃焼室１及びシリンダ１０内にはスワール流、スキッシ
ュ流等によるガス流動Ｇが存在し、燃焼室１内のガス流
動Ｇは、その遠心力により外周側において図の斜線で示
すような最大流速となる。そこで、燃焼室１の入口径Ｄ
をキャビティ５の外周径Ｄc よりできるだけ小とするこ
とにより、燃焼室１内のガス流動エネルギがスキッシュ
エリア９に抜け出るのを防ぎ、燃焼室１内のガス流動保
存性を向上して膨脹行程後期の燃焼を促進する。これに
より、噴射時期を遅角してもスモークが悪化しづらくな
るという利点を得る。また、入口径Ｄを小さくしてスキ
ッシュ流を強め、燃料噴霧が衝突後上方に跳返ったりす
るような噴霧のバラツキがあっても燃料噴霧ないし燃料
の蒸気のスキッシュエリア９への流出を防ぐ。特に、燃
焼室入口１ａに棚部７を形成した図７の燃焼室１にあっ
ては、噴霧燃料及びガス流動Ｇは棚部７に遮られそのス
キッシュエリア９への流出が一層防止される。
【０００８】 図７で示される燃焼室１に比べ、図６
で示される燃焼室１はキャビティ５の開口幅ｗ即ち開口
ゾーンを小さくすることができ、これによりキャビティ
５内のガス流動保存性が向上される。
で示される燃焼室１はキャビティ５の開口幅ｗ即ち開口
ゾーンを小さくすることができ、これによりキャビティ
５内のガス流動保存性が向上される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図示するよ
うに上記燃焼室１にあっては、その入口径Ｄを小とする
ことで性能向上を図るものであるが、グロープラグ（図
示せず）との干渉及び小径化による絞り損失等の理由に
よりそれには限界がある。また、入口径Ｄを過度に小径
化すると入口１ａ内壁（即ち、図６の上部内周壁４或い
は図７の棚部７）と噴射ノズル８の噴口との距離が近く
なり過ぎ、衝突した噴霧が勢い余って、また噴射のバラ
ツキによりスキッシュエリア９内に流出する虞がある。
また、あるベースに対して入口径Ｄを小径化すると燃焼
室１の容積が減少し圧縮比は増加するが、ベースの圧縮
比を保ちつつ入口径Ｄを小径化しようとすると、それに
伴う容積減少分を例えば中央底部６の盛り上がりを小さ
くする等して容積増加しなければならない。しかし、中
央底部６の盛り上がりを小さくするとキャビティ５の開
口幅ｗが大きくなってしまい、キャビティ５内のガス流
動保存性が悪くなり小径化による効果を相殺してしま
う。また、開口幅ｗをそのままにキャビティ５の曲率半
径Ｒを大きくしてキャビティ５内の容積を増すことも考
えられるが、そうすると今度はキャビティ５底部の肉厚
が薄くなって耐久性に問題が生じてしまう。
うに上記燃焼室１にあっては、その入口径Ｄを小とする
ことで性能向上を図るものであるが、グロープラグ（図
示せず）との干渉及び小径化による絞り損失等の理由に
よりそれには限界がある。また、入口径Ｄを過度に小径
化すると入口１ａ内壁（即ち、図６の上部内周壁４或い
は図７の棚部７）と噴射ノズル８の噴口との距離が近く
なり過ぎ、衝突した噴霧が勢い余って、また噴射のバラ
ツキによりスキッシュエリア９内に流出する虞がある。
また、あるベースに対して入口径Ｄを小径化すると燃焼
室１の容積が減少し圧縮比は増加するが、ベースの圧縮
比を保ちつつ入口径Ｄを小径化しようとすると、それに
伴う容積減少分を例えば中央底部６の盛り上がりを小さ
くする等して容積増加しなければならない。しかし、中
央底部６の盛り上がりを小さくするとキャビティ５の開
口幅ｗが大きくなってしまい、キャビティ５内のガス流
動保存性が悪くなり小径化による効果を相殺してしま
う。また、開口幅ｗをそのままにキャビティ５の曲率半
径Ｒを大きくしてキャビティ５内の容積を増すことも考
えられるが、そうすると今度はキャビティ５底部の肉厚
が薄くなって耐久性に問題が生じてしまう。
【００１０】そこで、本発明の目的は上記課題を解決
し、スワール流、スキッシュ流等を燃焼室内に一層保持
し、燃焼を促進してスモークの低減を図った直噴式ディ
ーゼルエンジンを提供することにある。
し、スワール流、スキッシュ流等を燃焼室内に一層保持
し、燃焼を促進してスモークの低減を図った直噴式ディ
ーゼルエンジンを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ピストンの頂面をその軸心方向に沿って窪
ませて形成される皿状の窪みの下部に、その内周に沿っ
たドーナツ状キャビティが形成された直噴式ディーゼル
エンジンにおいて、上記キャビティのピストンの軸心方
向に沿った断面を、その半径方向外側の上部外周部を所
定の曲率半径のアール状に形成すると共に、その半径方
向外側の下部外周部を上記上部外周部の曲率半径より小
なる曲率半径のアール状に形成したものである。
に本発明は、ピストンの頂面をその軸心方向に沿って窪
ませて形成される皿状の窪みの下部に、その内周に沿っ
たドーナツ状キャビティが形成された直噴式ディーゼル
エンジンにおいて、上記キャビティのピストンの軸心方
向に沿った断面を、その半径方向外側の上部外周部を所
定の曲率半径のアール状に形成すると共に、その半径方
向外側の下部外周部を上記上部外周部の曲率半径より小
なる曲率半径のアール状に形成したものである。
【００１２】
【作用】上記構成によれば、キャビティはその下部外周
部断面積が増加されて容積が増加する。よって、スワー
ル流、スキッシュ流等を燃焼室内に一層保持することが
でき、燃焼を促進してスモークを低減することができ
る。
部断面積が増加されて容積が増加する。よって、スワー
ル流、スキッシュ流等を燃焼室内に一層保持することが
でき、燃焼を促進してスモークを低減することができ
る。
【００１３】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
詳述する。
【００１４】図１、図２及び図３に示すように係る燃焼
室１は、図６、図７に示される燃焼室１同様、ピストン
２の頂面３をその軸心Ｃ方向に沿って且つ軸Ｃ対称に窪
ませて形成される窪み１ｂによって形成され、その上部
内周壁４はピストン２の軸心Ｃ方向に沿った所定長さの
垂直壁であり、その下部内周４ａにはそれに沿ったピス
トン軸心Ｃを中心とするドーナツ状キャビティ５が形成
される。キャビティ５に挟まれた部分である燃焼室１の
中央底部６は上方に若干盛り上がっており、図１、図３
で示されるものは円錘台形状に、図２で示されるものは
アール状に形成される。これら燃焼室１の中心軸Ｃは、
動弁系、噴射ノズル８等のレイアウト上の理由からピス
トン２（シリンダ１０）の中心軸Ｃp より若干ずれてい
る。また、図３で示されるものは、その上部内周壁４の
上端部である燃焼室１の入口１ａに半径方向内方に丸み
を帯びて突出する棚部７が形成される。
室１は、図６、図７に示される燃焼室１同様、ピストン
２の頂面３をその軸心Ｃ方向に沿って且つ軸Ｃ対称に窪
ませて形成される窪み１ｂによって形成され、その上部
内周壁４はピストン２の軸心Ｃ方向に沿った所定長さの
垂直壁であり、その下部内周４ａにはそれに沿ったピス
トン軸心Ｃを中心とするドーナツ状キャビティ５が形成
される。キャビティ５に挟まれた部分である燃焼室１の
中央底部６は上方に若干盛り上がっており、図１、図３
で示されるものは円錘台形状に、図２で示されるものは
アール状に形成される。これら燃焼室１の中心軸Ｃは、
動弁系、噴射ノズル８等のレイアウト上の理由からピス
トン２（シリンダ１０）の中心軸Ｃp より若干ずれてい
る。また、図３で示されるものは、その上部内周壁４の
上端部である燃焼室１の入口１ａに半径方向内方に丸み
を帯びて突出する棚部７が形成される。
【００１５】キャビティ５は、従来同様その上部内周部
５ｄが開口幅ｗで全周に亘り開口ないし窪み１ｂと連通
されるような形状とされるが、特に従来と異なるのは、
そのピストン２の軸心Ｃ方向に沿った断面において、上
部外周部５ｂが所定の曲率半径ｒ1 のアール状に形成さ
れると共に、その下部外周部５ｃが上部外周部５ｂの曲
率半径ｒ1 より小なる曲率半径ｒ2 のアール状に形成さ
れる点である。言い換えれば、上記断面において、曲率
半径ｒ1 の上部外周部５ｂと曲率半径ｒ2 の下部外周部
５ｃとをピストン２の軸心Ｃ方向に沿った直線で結ぶ形
状とされる。
５ｄが開口幅ｗで全周に亘り開口ないし窪み１ｂと連通
されるような形状とされるが、特に従来と異なるのは、
そのピストン２の軸心Ｃ方向に沿った断面において、上
部外周部５ｂが所定の曲率半径ｒ1 のアール状に形成さ
れると共に、その下部外周部５ｃが上部外周部５ｂの曲
率半径ｒ1 より小なる曲率半径ｒ2 のアール状に形成さ
れる点である。言い換えれば、上記断面において、曲率
半径ｒ1 の上部外周部５ｂと曲率半径ｒ2 の下部外周部
５ｃとをピストン２の軸心Ｃ方向に沿った直線で結ぶ形
状とされる。
【００１６】ここで、上部外周部５ｂの曲率半径ｒ
1 は、基本的に噴射ノズル８からの噴霧燃料が最適な状
態でキャビティ５の上端部５ａ付近ないし上部外周部５
ｂに衝突するよう設定され、この曲率半径ｒ1 を基準と
して下部外周部５ｃの曲率半径ｒ2 が設定される。ちな
みに、下部内周部５ｅは上部外周部５ｂと等しい曲率半
径ｒ1 の断面アール状に形成され、この下部内周部５ｅ
も下部外周部５ｃと軸心Ｃに垂直な直線で結ぶ形状とさ
れる。
1 は、基本的に噴射ノズル８からの噴霧燃料が最適な状
態でキャビティ５の上端部５ａ付近ないし上部外周部５
ｂに衝突するよう設定され、この曲率半径ｒ1 を基準と
して下部外周部５ｃの曲率半径ｒ2 が設定される。ちな
みに、下部内周部５ｅは上部外周部５ｂと等しい曲率半
径ｒ1 の断面アール状に形成され、この下部内周部５ｅ
も下部外周部５ｃと軸心Ｃに垂直な直線で結ぶ形状とさ
れる。
【００１７】尚、図において、８は燃料噴射ノズル、１
０はシリンダ、１１はシリンダヘッド、１２はピストン
リングをそれぞれ示す。
０はシリンダ、１１はシリンダヘッド、１２はピストン
リングをそれぞれ示す。
【００１８】次に実施例の作用を述べる。
【００１９】キャビティ５の下部外周部５ｃの曲率半径
ｒ2 を上部外周部５ｂの曲率半径ｒ1 より小とすること
により、このキャビティ５の下部外周部５ｃの断面積乃
至容積は、曲率半径がｒ1 一定である従来式キャビティ
５のそれより増加する。よって、この容積増加分だけ燃
焼室１の入口径Ｄを小径化或いは中央底部６を大きく盛
り上げて開口幅ｗを縮小すれば、圧縮比を変えることな
くスワール流、スキッシュ流等を燃焼室１或いはキャビ
ティ５内に一層保持することができる。図４はこれを行
なった燃焼室１、即ちキャビティ５の上部外周部５ｂの
曲率半径ｒ1 に対する下部外周部５ｃの曲率半径ｒ2 の
比ｒ2 ／ｒ1 を０．２５とし、棚部７の突出長を長くと
って入口径を従来のＤからＤ´に小径化し、中央底部６
の盛り上がり高さを従来のＨからＨ´に大きくして開口
幅をｗからｗ´に縮小化した燃焼室１のガス流動状態の
シミュレート結果を示す図で、図示するように、スワー
ル流、スキッシュ流等によるガス流動Ｇの最大流速ゾー
ン（図の斜線で示す）は図８で示す従来のものより一層
拡大される。よって、膨脹行程後期まで燃焼は継続乃至
促進されスモークの低減が達成される。特に、棚部７の
突出長を長くすることで、ガス流動保存性の向上に加え
噴霧燃料のスキッシュエリア９への流出を一層防止する
効果が生じる。
ｒ2 を上部外周部５ｂの曲率半径ｒ1 より小とすること
により、このキャビティ５の下部外周部５ｃの断面積乃
至容積は、曲率半径がｒ1 一定である従来式キャビティ
５のそれより増加する。よって、この容積増加分だけ燃
焼室１の入口径Ｄを小径化或いは中央底部６を大きく盛
り上げて開口幅ｗを縮小すれば、圧縮比を変えることな
くスワール流、スキッシュ流等を燃焼室１或いはキャビ
ティ５内に一層保持することができる。図４はこれを行
なった燃焼室１、即ちキャビティ５の上部外周部５ｂの
曲率半径ｒ1 に対する下部外周部５ｃの曲率半径ｒ2 の
比ｒ2 ／ｒ1 を０．２５とし、棚部７の突出長を長くと
って入口径を従来のＤからＤ´に小径化し、中央底部６
の盛り上がり高さを従来のＨからＨ´に大きくして開口
幅をｗからｗ´に縮小化した燃焼室１のガス流動状態の
シミュレート結果を示す図で、図示するように、スワー
ル流、スキッシュ流等によるガス流動Ｇの最大流速ゾー
ン（図の斜線で示す）は図８で示す従来のものより一層
拡大される。よって、膨脹行程後期まで燃焼は継続乃至
促進されスモークの低減が達成される。特に、棚部７の
突出長を長くすることで、ガス流動保存性の向上に加え
噴霧燃料のスキッシュエリア９への流出を一層防止する
効果が生じる。
【００２０】図５は従来と本案とのキャビティ５形状の
違いによる比較をシミュレートした結果を示しており、
その横軸は上記曲率半径比ｒ2 ／ｒ1 、その縦軸は、下
段がガス流動保存性向上代(%) 、上段がスモーク低減代
(BOSCH) となっている。図によれば、従来のｒ2 ／ｒ1
が１の場合に比べ、その値が小さくなるにつれ、即ちｒ
2 が小さくなるにつれ上記ガス流動保存性向上代(%) 、
スモーク低減代(BOSCH) は共に増加し、０．２≦ｒ2 ／
ｒ1 ≦０．５で若干傾きが弱くなりサチュレート傾向と
なる。特にｒ2 ／ｒ1 ＝０．２５の場合では、ガス流動
保存性向上代は３．２(%) 向上、スモーク低減代は０．
２５(BOSCH) 向上するという結果となっている。この結
果より、０．２≦ｒ2 ／ｒ1 ≦０．５とすることがスモ
ーク低減に対し効果的であるということがいえる。尚、
ｒ2 ／ｒ1 ＜０．２としても、ｒ2 がかなり小さいこと
からその効果はあまり期待できず、一方熱応力集中の原
因となり耐久性の損失が考えられることからｒ2 ＝０．
２が下限とされる。
違いによる比較をシミュレートした結果を示しており、
その横軸は上記曲率半径比ｒ2 ／ｒ1 、その縦軸は、下
段がガス流動保存性向上代(%) 、上段がスモーク低減代
(BOSCH) となっている。図によれば、従来のｒ2 ／ｒ1
が１の場合に比べ、その値が小さくなるにつれ、即ちｒ
2 が小さくなるにつれ上記ガス流動保存性向上代(%) 、
スモーク低減代(BOSCH) は共に増加し、０．２≦ｒ2 ／
ｒ1 ≦０．５で若干傾きが弱くなりサチュレート傾向と
なる。特にｒ2 ／ｒ1 ＝０．２５の場合では、ガス流動
保存性向上代は３．２(%) 向上、スモーク低減代は０．
２５(BOSCH) 向上するという結果となっている。この結
果より、０．２≦ｒ2 ／ｒ1 ≦０．５とすることがスモ
ーク低減に対し効果的であるということがいえる。尚、
ｒ2 ／ｒ1 ＜０．２としても、ｒ2 がかなり小さいこと
からその効果はあまり期待できず、一方熱応力集中の原
因となり耐久性の損失が考えられることからｒ2 ＝０．
２が下限とされる。
【００２１】また一方、キャビティ５の断面形状を、例
えば図９及び図１０のように形成してもキャビティ５内
の容積を増加させることができるが、これらにおいては
以下のような欠点がある。
えば図９及び図１０のように形成してもキャビティ５内
の容積を増加させることができるが、これらにおいては
以下のような欠点がある。
【００２２】図９で示すキャビティ５は、その下部内周
部５ｅの曲率半径がｒ1 より小のｒ2 とされるが、上記
したように燃焼室１乃至キャビティ５内のガス流動Ｇは
その遠心力により外周側に向かって最大となるため、そ
の最大流速のガス流動Ｇを保持する形状としなければガ
ス流動保存性の向上は期待できず、よって下部内周部５
ｅの形状を変えてもその効果はほとんど期待できない。
部５ｅの曲率半径がｒ1 より小のｒ2 とされるが、上記
したように燃焼室１乃至キャビティ５内のガス流動Ｇは
その遠心力により外周側に向かって最大となるため、そ
の最大流速のガス流動Ｇを保持する形状としなければガ
ス流動保存性の向上は期待できず、よって下部内周部５
ｅの形状を変えてもその効果はほとんど期待できない。
【００２３】また、図１０で示すキャビティ５はその上
部外周部５ｂの曲率半径がｒ2 とされる。しかし上記し
たように、上部外周部５ｂの曲率半径は基本的に噴霧燃
料の衝突状態が最適となるｒ1 に設定されているので、
ガス流動保存性からのみそれを設定するとかえって性能
悪化を引き起こす可能性がある。即ち図示するように、
キャビティ５の上部外周部５ｂで噴霧燃料が環流ｕを生
じ、混合比過濃となってスモークが悪化する可能性があ
る。
部外周部５ｂの曲率半径がｒ2 とされる。しかし上記し
たように、上部外周部５ｂの曲率半径は基本的に噴霧燃
料の衝突状態が最適となるｒ1 に設定されているので、
ガス流動保存性からのみそれを設定するとかえって性能
悪化を引き起こす可能性がある。即ち図示するように、
キャビティ５の上部外周部５ｂで噴霧燃料が環流ｕを生
じ、混合比過濃となってスモークが悪化する可能性があ
る。
【００２４】よって、下部外周部５ｃの曲率半径ｒ2 を
上部外周部５ｂの曲率半径ｒ1 より小とすることが最も
効果的であり、燃料噴霧、耐久性等へも悪影響を及ぼさ
ずスモークの低減を達成することができる。
上部外周部５ｂの曲率半径ｒ1 より小とすることが最も
効果的であり、燃料噴霧、耐久性等へも悪影響を及ぼさ
ずスモークの低減を達成することができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００２６】（１）スワール流、スキッシュ流等を燃焼
室内に一層保持し、燃焼を促進してスモークの低減を図
ることができる。
室内に一層保持し、燃焼を促進してスモークの低減を図
ることができる。
【００２７】（２）燃料噴霧、耐久性等へ悪影響を及ぼ
すことがない。
すことがない。
【図１】本発明に係る直噴式ディーゼルエンジンの燃焼
室の一実施例を示す側断面図である。
室の一実施例を示す側断面図である。
【図２】本発明に係る直噴式ディーゼルエンジンの燃焼
室の一実施例を示す側断面図である。
室の一実施例を示す側断面図である。
【図３】本発明に係る直噴式ディーゼルエンジンの燃焼
室の一実施例を示す側断面図である。
室の一実施例を示す側断面図である。
【図４】本発明に係る燃焼室内のガス流動状態を示す図
である。
である。
【図５】キャビティの曲率半径比とガス流動保存性向上
代及びスモーク低減代との関係を示すグラフである。
代及びスモーク低減代との関係を示すグラフである。
【図６】従来の燃焼室を示す側断面図である。
【図７】従来の燃焼室を示す側断面図である。
【図８】従来の燃焼室内のガス流動状態を示す図であ
る。
る。
【図９】下部内周部のアールを小さくしたキャビティを
示す図である。
示す図である。
【図１０】上部外周部のアールを小さくしたキャビティ
を示す図である。
を示す図である。
１ 燃焼室 １ｂ 窪み ２ ピストン ３ 頂面 ４ａ 下部内周 ５ キャビティ ５ｂ 上部外周部 ５ｃ 下部外周部 ｃ ピストン軸心
Claims (3)
- 【請求項１】 ピストンの頂面をその軸心方向に沿って
窪ませて形成される皿状の窪みの下部に、その内周に沿
ったドーナツ状キャビティが形成された直噴式ディーゼ
ルエンジンにおいて、上記キャビティのピストンの軸心
方向に沿った断面を、その半径方向外側の上部外周部を
所定の曲率半径のアール状に形成すると共に、その半径
方向外側の下部外周部を上記上部外周部の曲率半径より
小なる曲率半径のアール状に形成したことを特徴とする
直噴式ディーゼルエンジン。 - 【請求項２】 上記上部外周部の曲率半径に対する上記
下部外周部の曲率半径の比が０．２以上０．５以下に設
定された請求項１記載の直噴式ディーゼルエンジン。 - 【請求項３】 上記窪みの上部内周壁に、これより径方
向内方に突出した棚部が形成された請求項１記載の直噴
式ディーゼルエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5190384A JPH0742559A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 直噴式ディーゼルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5190384A JPH0742559A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 直噴式ディーゼルエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0742559A true JPH0742559A (ja) | 1995-02-10 |
Family
ID=16257274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5190384A Pending JPH0742559A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 直噴式ディーゼルエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0742559A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005060547A1 (de) * | 2005-12-17 | 2007-06-28 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JP2009150361A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Mitsubishi Motors Corp | 直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストン |
| JP2015229938A (ja) * | 2014-06-03 | 2015-12-21 | いすゞ自動車株式会社 | 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室 |
-
1993
- 1993-07-30 JP JP5190384A patent/JPH0742559A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005060547A1 (de) * | 2005-12-17 | 2007-06-28 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US7971566B2 (en) | 2005-12-17 | 2011-07-05 | Mahle International Gmbh | Piston for an internal combustion engine and method for its production |
| JP2009150361A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Mitsubishi Motors Corp | 直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストン |
| JP2015229938A (ja) * | 2014-06-03 | 2015-12-21 | いすゞ自動車株式会社 | 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室 |
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