JPH086588B2 - 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 - Google Patents
直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室Info
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- JPH086588B2 JPH086588B2 JP3023136A JP2313691A JPH086588B2 JP H086588 B2 JPH086588 B2 JP H086588B2 JP 3023136 A JP3023136 A JP 3023136A JP 2313691 A JP2313691 A JP 2313691A JP H086588 B2 JPH086588 B2 JP H086588B2
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- wall
- piston
- diesel engine
- fuel
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- 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
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- 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
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- 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)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スモーク及びＮＯX を
低減させるための直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室に
関する。
低減させるための直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室に
関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、ディーゼル機関においてスモーク
及びＮＯX の低減は重要な課題であり、その低減に向け
て排気ガス再循環法（ＥＧＲ）や燃焼方式の改善等にお
いて種々の提案が行われている。このうちＥＧＲは、燃
費及びスモークの悪化、排ガスによるＥＧＲ装置の腐
食、或いは機能低下等、耐久性及び信頼性の問題があ
る。
及びＮＯX の低減は重要な課題であり、その低減に向け
て排気ガス再循環法（ＥＧＲ）や燃焼方式の改善等にお
いて種々の提案が行われている。このうちＥＧＲは、燃
費及びスモークの悪化、排ガスによるＥＧＲ装置の腐
食、或いは機能低下等、耐久性及び信頼性の問題があ
る。
【０００３】また、燃焼方式の観点から見れば、低圧噴
射の場合、噴霧はノズル近傍で着火した後全体が火炎に
包まれながら進行し、この時噴霧は、空気と同時に自己
の生成した既燃ガスを巻き込みながら燃焼するので、噴
霧中心部において高温部、酸素不足部が形成されスモー
クの生成要因となり、既燃ガスの巻き込みはマイナス要
因として働くと言われている。また、燃料と空気を迅速
に混合するためにスワール、スキッシュ等により空気利
用率を向上しススを低減する方法が採られているが、こ
れでは着火遅れの間の燃料、空気混合速度も増大するた
め、予混合燃焼の増加により燃焼初期の熱発生率が増大
し、ＮＯX の増大を招くという問題を有している。
射の場合、噴霧はノズル近傍で着火した後全体が火炎に
包まれながら進行し、この時噴霧は、空気と同時に自己
の生成した既燃ガスを巻き込みながら燃焼するので、噴
霧中心部において高温部、酸素不足部が形成されスモー
クの生成要因となり、既燃ガスの巻き込みはマイナス要
因として働くと言われている。また、燃料と空気を迅速
に混合するためにスワール、スキッシュ等により空気利
用率を向上しススを低減する方法が採られているが、こ
れでは着火遅れの間の燃料、空気混合速度も増大するた
め、予混合燃焼の増加により燃焼初期の熱発生率が増大
し、ＮＯX の増大を招くという問題を有している。
【０００４】上記問題を解決するために、高圧噴射、小
噴孔径ノズル、浅皿燃焼室および低スワールを組合せる
方式が知られている。これを図２により説明すると、１
はピストン、２はピストンリング、３はシリンダライナ
ー、４はガスケット、５はシリンダヘッド、６はノズル
７を有する燃料噴射弁を示し、ピストン１の頂部には、
燃焼室９が形成されている。ピストン１が上昇し上死点
付近に達したとき、ノズル７から噴射された燃料Ｆは、
壁面１０で一気に着火した後、火炎はゆっくりと燃焼室
９中心に向かって膨張し、噴射の終了まで中心部は不燃
域として残る。すなわち、噴霧は壁面１０に到達するま
で燃焼室９中心に近い不燃域側で十分に空気を巻き込み
ながら進行し、壁面１０側では既燃ガスを導入しながら
壁面に衝突する二段の燃焼経路をたどり、低圧噴射と比
較してスモーク及びＮＯX の低減を図ることができる。
噴孔径ノズル、浅皿燃焼室および低スワールを組合せる
方式が知られている。これを図２により説明すると、１
はピストン、２はピストンリング、３はシリンダライナ
ー、４はガスケット、５はシリンダヘッド、６はノズル
７を有する燃料噴射弁を示し、ピストン１の頂部には、
燃焼室９が形成されている。ピストン１が上昇し上死点
付近に達したとき、ノズル７から噴射された燃料Ｆは、
壁面１０で一気に着火した後、火炎はゆっくりと燃焼室
９中心に向かって膨張し、噴射の終了まで中心部は不燃
域として残る。すなわち、噴霧は壁面１０に到達するま
で燃焼室９中心に近い不燃域側で十分に空気を巻き込み
ながら進行し、壁面１０側では既燃ガスを導入しながら
壁面に衝突する二段の燃焼経路をたどり、低圧噴射と比
較してスモーク及びＮＯX の低減を図ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ＮＯX の生成
を抑えかつスモークの生成を抑えるには、燃焼室壁面ま
での混合気形成をできるだけ抑え、つまり、噴霧を乱さ
ず理論混合比に近い混合気を少なくし、濃混合気の状態
で燃焼させ、その後、燃焼室壁面へ衝突した噴霧火炎へ
の空気の混合速度を向上させることが重要である。しか
しながら、これを同時に達成することは非常に困難であ
り、これがＮＯX とスモークの同時低減を困難にしてい
る。
を抑えかつスモークの生成を抑えるには、燃焼室壁面ま
での混合気形成をできるだけ抑え、つまり、噴霧を乱さ
ず理論混合比に近い混合気を少なくし、濃混合気の状態
で燃焼させ、その後、燃焼室壁面へ衝突した噴霧火炎へ
の空気の混合速度を向上させることが重要である。しか
しながら、これを同時に達成することは非常に困難であ
り、これがＮＯX とスモークの同時低減を困難にしてい
る。
【０００６】すなわち、ＮＯX の少ない燃焼を実現する
には、時間的にも空間的にも着火燃焼領域での理論混合
比に近い混合気量を減少させる必要がある。しかしなが
ら、従来の方式においては、燃料がシリンダ内に噴射さ
れ、時間的に混合が進み理論混合比に近い混合気が充分
にできあがった時点で自己着火するため、この直後の燃
焼はＮＯX 抑制にとって不利な燃焼となる。この時期の
燃焼は初期燃焼或いは予混合燃焼といい、この燃焼量を
できるだけ抑えることが望ましい。そのためには着火ま
でに噴射される燃料をできるだけ抑える必要があり、パ
イロット噴射やグロープラグによる着火遅れ期間を短縮
させる方法や、パイロット噴射や二段噴射による初期噴
射量を抑える方法が開発されている。しかし、いずれの
場合にも装置が複雑かつ高価のため実用化された例は少
ない。
には、時間的にも空間的にも着火燃焼領域での理論混合
比に近い混合気量を減少させる必要がある。しかしなが
ら、従来の方式においては、燃料がシリンダ内に噴射さ
れ、時間的に混合が進み理論混合比に近い混合気が充分
にできあがった時点で自己着火するため、この直後の燃
焼はＮＯX 抑制にとって不利な燃焼となる。この時期の
燃焼は初期燃焼或いは予混合燃焼といい、この燃焼量を
できるだけ抑えることが望ましい。そのためには着火ま
でに噴射される燃料をできるだけ抑える必要があり、パ
イロット噴射やグロープラグによる着火遅れ期間を短縮
させる方法や、パイロット噴射や二段噴射による初期噴
射量を抑える方法が開発されている。しかし、いずれの
場合にも装置が複雑かつ高価のため実用化された例は少
ない。
【０００７】高圧噴射は低圧噴射と比較して、噴霧の持
つエネルギーが大きくスモークは大幅に低減するが、着
火までの空気の導入量が多いため前述したように壁面で
一気に着火し、同一タイミングで比較するとどうしても
ＮＯX の発生量が多くなる。
つエネルギーが大きくスモークは大幅に低減するが、着
火までの空気の導入量が多いため前述したように壁面で
一気に着火し、同一タイミングで比較するとどうしても
ＮＯX の発生量が多くなる。
【０００８】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、燃焼室の構造を変更するだけで、スモーク及びＮＯ
X の同時低減を図ることができる直接噴射式ディーゼル
機関の燃焼室を提供することを目的とする。
て、燃焼室の構造を変更するだけで、スモーク及びＮＯ
X の同時低減を図ることができる直接噴射式ディーゼル
機関の燃焼室を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の直接
噴射式ディーゼル機関の燃焼室は、ピストン１の頂部に
形成された主燃焼室１１と、該主燃焼室の内側に形成さ
れた突出壁８と、該突出壁の内側に形成された副燃焼室
１２と、シリンダヘッド５に配設された燃料噴射弁６
と、シリンダヘッド５の下面に形成され、ピストンが上
昇し上死点付近に達したとき前記副燃焼室の突出壁８と
当接される突出壁２０とを有し、前記燃料噴射弁のノズ
ル７から噴射される燃料が前記副燃焼室１２の壁面１３
に衝突した後、前記主燃焼室１１の壁面１０に衝突する
ように構成したことを特徴とする。なお、上記構成に付
加した番号は、理解を容易にするために図面と対比させ
るためのもので、これにより本発明の構成が何ら限定さ
れるものではない。
噴射式ディーゼル機関の燃焼室は、ピストン１の頂部に
形成された主燃焼室１１と、該主燃焼室の内側に形成さ
れた突出壁８と、該突出壁の内側に形成された副燃焼室
１２と、シリンダヘッド５に配設された燃料噴射弁６
と、シリンダヘッド５の下面に形成され、ピストンが上
昇し上死点付近に達したとき前記副燃焼室の突出壁８と
当接される突出壁２０とを有し、前記燃料噴射弁のノズ
ル７から噴射される燃料が前記副燃焼室１２の壁面１３
に衝突した後、前記主燃焼室１１の壁面１０に衝突する
ように構成したことを特徴とする。なお、上記構成に付
加した番号は、理解を容易にするために図面と対比させ
るためのもので、これにより本発明の構成が何ら限定さ
れるものではない。
【００１０】
【作用および発明の効果】本発明においては、例えば図
１（Ａ）に示すように、ピストン１が上昇し上死点付近
に達したとき、副燃焼室１２の突出壁８とシリンダヘッ
ド５の突出壁２０が当接するため、副燃焼室１２が密閉
空間となり、燃料は、ノズル７から副燃焼室１２に向け
て噴射され、その壁面１３に衝突して着火する。次に、
図（Ｂ）に示すように、ピストン１が下降した状態で、
噴霧は副燃焼室１２の突出壁８とシリンダヘッド５の突
出壁２０との間から、主燃焼室１１の壁面１０に衝突さ
せ、この際、シリンダヘッド５側より空気を、副燃焼室
１２側より既燃ガスを導入しながら主燃焼室１１の壁面
１０に衝突し燃焼する。
１（Ａ）に示すように、ピストン１が上昇し上死点付近
に達したとき、副燃焼室１２の突出壁８とシリンダヘッ
ド５の突出壁２０が当接するため、副燃焼室１２が密閉
空間となり、燃料は、ノズル７から副燃焼室１２に向け
て噴射され、その壁面１３に衝突して着火する。次に、
図（Ｂ）に示すように、ピストン１が下降した状態で、
噴霧は副燃焼室１２の突出壁８とシリンダヘッド５の突
出壁２０との間から、主燃焼室１１の壁面１０に衝突さ
せ、この際、シリンダヘッド５側より空気を、副燃焼室
１２側より既燃ガスを導入しながら主燃焼室１１の壁面
１０に衝突し燃焼する。
【００１１】従って、副燃焼室で燃えた既燃ガスを吸い
込みながら主燃焼室で燃焼させるため、また、径の小さ
い副燃焼室で着火させるため、既燃ガスの導入を促進
し、かつ着火遅れを短縮することができる。従って、複
雑で高価な装置を使用することなく燃焼室の構造を変更
するだけで、スモーク及びＮＯ X の低減を図ることがで
きる。
込みながら主燃焼室で燃焼させるため、また、径の小さ
い副燃焼室で着火させるため、既燃ガスの導入を促進
し、かつ着火遅れを短縮することができる。従って、複
雑で高価な装置を使用することなく燃焼室の構造を変更
するだけで、スモーク及びＮＯ X の低減を図ることがで
きる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は、本発明の直接噴射式ディーゼル機関の
燃焼室の１実施例を示す断面図である。１はピストン、
２はピストンリング、３はシリンダライナー、４はガス
ケット、５はシリンダヘッド、６はノズル７を有する燃
料噴射弁を示し、ピストン１の頂部には主燃焼室１１が
形成され、主燃焼室１１の内側に突出壁８が設けられ、
突出壁８の内側に副燃焼室１２が形成されている。ま
た、シリンダヘッド５の下面に、副燃焼室１２の突出壁
８と当接可能な突出壁２０を形成し、図（Ａ）に示すよ
うに、ピストン１が上昇し上死点付近に達したとき、副
燃焼室１２が密閉空間となるように構成している。
明する。図１は、本発明の直接噴射式ディーゼル機関の
燃焼室の１実施例を示す断面図である。１はピストン、
２はピストンリング、３はシリンダライナー、４はガス
ケット、５はシリンダヘッド、６はノズル７を有する燃
料噴射弁を示し、ピストン１の頂部には主燃焼室１１が
形成され、主燃焼室１１の内側に突出壁８が設けられ、
突出壁８の内側に副燃焼室１２が形成されている。ま
た、シリンダヘッド５の下面に、副燃焼室１２の突出壁
８と当接可能な突出壁２０を形成し、図（Ａ）に示すよ
うに、ピストン１が上昇し上死点付近に達したとき、副
燃焼室１２が密閉空間となるように構成している。
【００１３】上記構成からなる本発明の作用について説
明する。図（Ａ）に示すように、ピストン１が上昇し上
死点付近に達したとき、副燃焼室１２の突出壁８とシリ
ンダヘッド５の突出壁２０が当接するため、副燃焼室１
２が密閉空間となり、燃料は、ノズル７から副燃焼室１
２に向けて噴射され、その壁面１３に衝突して着火す
る。次に、図（Ｂ）に示すように、ピストン１が下降し
た状態で、噴霧は副燃焼室１２の突出壁８とシリンダヘ
ッド５の突出壁２０との間から、主燃焼室１１の 壁面１
０に衝突させ、この際、シリンダヘッド５側より空気
を、副燃焼室１２側より既燃ガスを導入しながら主燃焼
室１１の壁面１０に衝突し燃焼する。従って、副燃焼室
１２で燃えた既燃ガスを吸い込みながら主燃焼室１１で
燃焼させるため、また、径の小さい副燃焼室１２で着火
させるため、既燃ガスの導入を促進し、かつ着火遅れを
短縮させることができる。
明する。図（Ａ）に示すように、ピストン１が上昇し上
死点付近に達したとき、副燃焼室１２の突出壁８とシリ
ンダヘッド５の突出壁２０が当接するため、副燃焼室１
２が密閉空間となり、燃料は、ノズル７から副燃焼室１
２に向けて噴射され、その壁面１３に衝突して着火す
る。次に、図（Ｂ）に示すように、ピストン１が下降し
た状態で、噴霧は副燃焼室１２の突出壁８とシリンダヘ
ッド５の突出壁２０との間から、主燃焼室１１の 壁面１
０に衝突させ、この際、シリンダヘッド５側より空気
を、副燃焼室１２側より既燃ガスを導入しながら主燃焼
室１１の壁面１０に衝突し燃焼する。従って、副燃焼室
１２で燃えた既燃ガスを吸い込みながら主燃焼室１１で
燃焼させるため、また、径の小さい副燃焼室１２で着火
させるため、既燃ガスの導入を促進し、かつ着火遅れを
短縮させることができる。
【００１４】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能である。例えば、上記実施例においては、
ピストン１に一体に副燃焼室１２を形成しているが、副
燃焼室１２を別体のブロックで構成し、ピストン１にこ
のブロックをネジ及びナットにより固定するようにして
もよい。この場合、ブロックをセラミック等の断熱材で
形成すれば、着火遅れをさらに短縮させることができ
る。また、図１の実施例において副燃焼室１２の内壁面
にセラミック等の断熱材を溶射するようにして断熱層を
形成するようにしてもよい。また、パイロット噴射を組
み合わせることにより、更に効果を増大させることもで
きる。
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能である。例えば、上記実施例においては、
ピストン１に一体に副燃焼室１２を形成しているが、副
燃焼室１２を別体のブロックで構成し、ピストン１にこ
のブロックをネジ及びナットにより固定するようにして
もよい。この場合、ブロックをセラミック等の断熱材で
形成すれば、着火遅れをさらに短縮させることができ
る。また、図１の実施例において副燃焼室１２の内壁面
にセラミック等の断熱材を溶射するようにして断熱層を
形成するようにしてもよい。また、パイロット噴射を組
み合わせることにより、更に効果を増大させることもで
きる。
【図１】本発明の直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室の
１実施例を示す断面図である。
１実施例を示す断面図である。
【図２】従来の直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室を示
す断面図である。
す断面図である。
１…ピストン、５…シリンダヘッド、６…燃料噴射弁、
７…ノズル ８…突出壁、１０…壁面、１１…主燃焼室、１２…副燃
焼室、１３…壁面 ２０…突出壁
７…ノズル ８…突出壁、１０…壁面、１１…主燃焼室、１２…副燃
焼室、１３…壁面 ２０…突出壁
Claims (1)
- 【請求項１】ピストンの頂部に形成された主燃焼室と、
該主燃焼室の内側に形成された突出壁と、該突出壁の内
側に形成された副燃焼室と、シリンダヘッドに配設され
た燃料噴射弁と、シリンダヘッドの下面に形成され、ピ
ストンが上昇し上死点付近に達したとき前記副燃焼室の
突出壁と当接される突出壁とを有し、前記燃料噴射弁の
ノズルから噴射される燃料が前記副燃焼室の壁面に衝突
した後、前記主燃焼室の壁面に衝突するように構成した
ことを特徴とする直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3023136A JPH086588B2 (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3023136A JPH086588B2 (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04262020A JPH04262020A (ja) | 1992-09-17 |
| JPH086588B2 true JPH086588B2 (ja) | 1996-01-24 |
Family
ID=12102132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3023136A Expired - Lifetime JPH086588B2 (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH086588B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2904053B1 (fr) * | 2006-07-18 | 2012-02-03 | Inst Francais Du Petrole | Moteur a combustion interne a injection directe,en particulier de type diesel,avec un piston muni d'un bol dote d'au moins une surface deflectrice de carburant |
| JP5748156B2 (ja) | 2010-02-18 | 2015-07-15 | ボルボ テクノロジー コーポレイション | 燃焼エンジンシリンダ内で往復移動するように配置されたピストン |
| JP5447423B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2014-03-19 | マツダ株式会社 | ガソリンエンジン |
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-
1991
- 1991-02-18 JP JP3023136A patent/JPH086588B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04262020A (ja) | 1992-09-17 |
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