JPH0893550A - 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents
直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室Info
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- JPH0893550A JPH0893550A JP6229767A JP22976794A JPH0893550A JP H0893550 A JPH0893550 A JP H0893550A JP 6229767 A JP6229767 A JP 6229767A JP 22976794 A JP22976794 A JP 22976794A JP H0893550 A JPH0893550 A JP H0893550A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion chamber
- cavity
- recess
- diesel engine
- inclined surface
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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
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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
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- 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
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/16—Pistons having cooling means
- F02F3/20—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
- F02F3/22—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 窪み部を有した燃焼室において、リング溝を
含むピストンヘッドを適切に冷却する。 【構成】 キャビティ開口縁に沿って所定高さＡに形成
されたリップ部２と、リップ部２の下端から径方向外方
に適宜膨出された窪み部３とを備えた燃焼室である。窪
み部３に直線状の傾斜面８を形成すると共に、窪み部３
に隣接させて、傾斜面８と略平行に形成された内壁面９
を有する冷却空洞１０を設ける。
含むピストンヘッドを適切に冷却する。 【構成】 キャビティ開口縁に沿って所定高さＡに形成
されたリップ部２と、リップ部２の下端から径方向外方
に適宜膨出された窪み部３とを備えた燃焼室である。窪
み部３に直線状の傾斜面８を形成すると共に、窪み部３
に隣接させて、傾斜面８と略平行に形成された内壁面９
を有する冷却空洞１０を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ピストンヘッドに形成
されたキャビティにより区画される直噴式ディーゼルエ
ンジンの燃焼室に関するものである。
されたキャビティにより区画される直噴式ディーゼルエ
ンジンの燃焼室に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は先に、直噴式ディーゼルエン
ジンにおけるスモーク低減が図れる燃焼室の構成を提案
した（実開平４−１１６６３１号公報）。図３に示すよ
うに、この燃焼室は、ピストン３８に形成されたキャビ
ティ３１の開口縁である側壁３２の高さと、その側壁３
２に半円状断面で成る窪み部３３を介して連なる略円錐
台状の底部３４の頂面３５の高さとを、キャビティ３１
の深さに対して所定の比率に設定し、側壁３２近傍の適
切な位置に空気の乱れの中心を生じさせ、これに燃料噴
霧３６を当てることで、燃料と空気との良好な混合が促
進できるようにしたものである。
ジンにおけるスモーク低減が図れる燃焼室の構成を提案
した（実開平４−１１６６３１号公報）。図３に示すよ
うに、この燃焼室は、ピストン３８に形成されたキャビ
ティ３１の開口縁である側壁３２の高さと、その側壁３
２に半円状断面で成る窪み部３３を介して連なる略円錐
台状の底部３４の頂面３５の高さとを、キャビティ３１
の深さに対して所定の比率に設定し、側壁３２近傍の適
切な位置に空気の乱れの中心を生じさせ、これに燃料噴
霧３６を当てることで、燃料と空気との良好な混合が促
進できるようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記構成のよ
うに燃焼改善を図った燃焼室においては、燃焼温度が高
くなり、特に窪み部３３とリング溝３７とは接近してい
るために、昇温によりピストンリング（図示せず）が焼
付きをおこすおそれがあった。そこで出願人は、従来よ
りピストン３８に備えられている冷却空洞３９を図３に
破線３９ａで示す如く上方に移動することによって、リ
ング溝３７への熱伝播を改善し、リング溝３７及びピス
トンリングの昇温抑制を図った。
うに燃焼改善を図った燃焼室においては、燃焼温度が高
くなり、特に窪み部３３とリング溝３７とは接近してい
るために、昇温によりピストンリング（図示せず）が焼
付きをおこすおそれがあった。そこで出願人は、従来よ
りピストン３８に備えられている冷却空洞３９を図３に
破線３９ａで示す如く上方に移動することによって、リ
ング溝３７への熱伝播を改善し、リング溝３７及びピス
トンリングの昇温抑制を図った。
【０００４】しかしながら、冷却空洞３９を上方へ移動
させることによって、冷却空洞３９とキャビティ３１の
窪み部３３との距離が接近し、窪み部３３を形成するキ
ャビティ側壁の著しい強度低下を招くこととなった。そ
の結果、特に高負荷エンジン運転中にキャビティ側壁に
亀裂を生じるという不具合が発生した。
させることによって、冷却空洞３９とキャビティ３１の
窪み部３３との距離が接近し、窪み部３３を形成するキ
ャビティ側壁の著しい強度低下を招くこととなった。そ
の結果、特に高負荷エンジン運転中にキャビティ側壁に
亀裂を生じるという不具合が発生した。
【０００５】このためピストンヘッドを適切に冷却で
き、しかも燃焼室の構成に大幅な変更がなく、ピストン
強度等に悪影響を及ぼすことがない構造にすることが課
題となっていた。
き、しかも燃焼室の構成に大幅な変更がなく、ピストン
強度等に悪影響を及ぼすことがない構造にすることが課
題となっていた。
【０００６】そこで本発明は、窪み部を有した燃焼室に
おいて、リング溝を含むピストンヘッドを適切に冷却で
きる直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室を提供すべく創
案されたものである。
おいて、リング溝を含むピストンヘッドを適切に冷却で
きる直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室を提供すべく創
案されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、キャビティ開
口縁に沿って所定高さに形成されたリップ部と、リップ
部の下端から径方向外方に適宜膨出された窪み部とを備
えた燃焼室であって、窪み部に直線状の傾斜面を形成す
ると共に、その窪み部に隣接させて、傾斜面と略平行に
形成された内壁面を有する冷却空洞を設けたものであ
る。
口縁に沿って所定高さに形成されたリップ部と、リップ
部の下端から径方向外方に適宜膨出された窪み部とを備
えた燃焼室であって、窪み部に直線状の傾斜面を形成す
ると共に、その窪み部に隣接させて、傾斜面と略平行に
形成された内壁面を有する冷却空洞を設けたものであ
る。
【０００８】
【作用】上記構成によって、リップ部及び窪み部が強い
空気流を形成して、燃焼室内に噴射される燃料との混合
を促進する。冷却空洞は、その内部にオイル等を流入さ
せることにより、高温となる窪み部の周辺のピストンヘ
ッド、特にリング溝を冷却する。特に、キャビティの窪
み部に直線状の傾斜面を形成すると共に、該傾斜面と略
平行な内壁面を有した冷却空洞を設けたので、窪み部と
冷却空洞との間に所定の距離を確保したまま、冷却空洞
の位置を上方に移動することが可能となる。
空気流を形成して、燃焼室内に噴射される燃料との混合
を促進する。冷却空洞は、その内部にオイル等を流入さ
せることにより、高温となる窪み部の周辺のピストンヘ
ッド、特にリング溝を冷却する。特に、キャビティの窪
み部に直線状の傾斜面を形成すると共に、該傾斜面と略
平行な内壁面を有した冷却空洞を設けたので、窪み部と
冷却空洞との間に所定の距離を確保したまま、冷却空洞
の位置を上方に移動することが可能となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。
明する。
【００１０】図１は、本発明に係わる直噴式ディーゼル
エンジンの燃焼室の一実施例を示したものである。この
燃焼室は、ピストンヘッド１に形成されたキャビティの
開口縁に沿って形成されたリップ部２と、リップ部２の
下方に形成された窪み部３とを備えて構成されている。
リップ部２は、ピストン軸心Ｃの側の端面４がピストン
上面５に対して略垂直に形成され、図２に示すように、
このリップ部２のピストン軸方向の高さＡを、燃焼室の
実質深さとなる窪み部３の下端６までの高さＨの1/6 以
上としており、本実施例にあっては約1/4 の高さに形成
されている。またリップ部２の径方向の突出長さＢは、
燃焼室の外径となる窪み部３の外周端７間の距離ＤC の
1/10程度（例えばＢ＝0.06ＤC ）に形成されている。窪
み部３は、全体として断面略半円状に径方向外方に膨出
され、外径（ＤC ）は、ピストン外径Ｄの約70％となる
ように形成されている。これらの寸法は、吸入される空
気流の乱れ及び燃料噴霧との混合が良好となるようにシ
ミュレーションによって設定したものである。
エンジンの燃焼室の一実施例を示したものである。この
燃焼室は、ピストンヘッド１に形成されたキャビティの
開口縁に沿って形成されたリップ部２と、リップ部２の
下方に形成された窪み部３とを備えて構成されている。
リップ部２は、ピストン軸心Ｃの側の端面４がピストン
上面５に対して略垂直に形成され、図２に示すように、
このリップ部２のピストン軸方向の高さＡを、燃焼室の
実質深さとなる窪み部３の下端６までの高さＨの1/6 以
上としており、本実施例にあっては約1/4 の高さに形成
されている。またリップ部２の径方向の突出長さＢは、
燃焼室の外径となる窪み部３の外周端７間の距離ＤC の
1/10程度（例えばＢ＝0.06ＤC ）に形成されている。窪
み部３は、全体として断面略半円状に径方向外方に膨出
され、外径（ＤC ）は、ピストン外径Ｄの約70％となる
ように形成されている。これらの寸法は、吸入される空
気流の乱れ及び燃料噴霧との混合が良好となるようにシ
ミュレーションによって設定したものである。
【００１１】そして窪み部３には、その外周端７よりも
下側の部分に直線状の傾斜面８が形成されていると共
に、窪み部３の外方に隣接されて、傾斜面８に略平行と
なるように一定の距離ｄが隔てられた内壁面９を上部に
有する冷却空洞１０が設けられている。傾斜面８は軸心
Ｃ側に向かって下降するように、軸心Ｃから約30〜40度
の傾斜角で形成され、その下側の窪み部３の下部曲面１
１は、傾斜面８に滑らかに連続するように、傾斜面８の
上方の上部曲面１２の曲率ｒ1 よりも大きい曲率ｒ
2 （ｒ1 ＜ｒ2 ）で形成されている。冷却空洞１０は、
オイルジェット（図示せず）からオイルが供給され循環
される通路として形成されているものであり、角部が丸
みを帯びた略長方形の断面にて、ピストンヘッド１に形
成されたリング溝１３の側方（軸心Ｃ側）に位置してい
る。冷却空洞１０の上端１４は、トップリング溝１５と
略同じレベルに位置され、下端１６はセカンドリング溝
１７及びオイルリング溝１８よりも下方に位置されてい
る。冷却空洞１０の外側の内壁面１９と、リング溝１３
を実質的に区画しているリングトリガー２０とは、窪み
部３からの距離（ｄ）と同じ程度に隔てられている。こ
の冷却空洞１０を成形するには、ピストン鋳造に際して
例えば可溶性の塩中子を使用して行う。
下側の部分に直線状の傾斜面８が形成されていると共
に、窪み部３の外方に隣接されて、傾斜面８に略平行と
なるように一定の距離ｄが隔てられた内壁面９を上部に
有する冷却空洞１０が設けられている。傾斜面８は軸心
Ｃ側に向かって下降するように、軸心Ｃから約30〜40度
の傾斜角で形成され、その下側の窪み部３の下部曲面１
１は、傾斜面８に滑らかに連続するように、傾斜面８の
上方の上部曲面１２の曲率ｒ1 よりも大きい曲率ｒ
2 （ｒ1 ＜ｒ2 ）で形成されている。冷却空洞１０は、
オイルジェット（図示せず）からオイルが供給され循環
される通路として形成されているものであり、角部が丸
みを帯びた略長方形の断面にて、ピストンヘッド１に形
成されたリング溝１３の側方（軸心Ｃ側）に位置してい
る。冷却空洞１０の上端１４は、トップリング溝１５と
略同じレベルに位置され、下端１６はセカンドリング溝
１７及びオイルリング溝１８よりも下方に位置されてい
る。冷却空洞１０の外側の内壁面１９と、リング溝１３
を実質的に区画しているリングトリガー２０とは、窪み
部３からの距離（ｄ）と同じ程度に隔てられている。こ
の冷却空洞１０を成形するには、ピストン鋳造に際して
例えば可溶性の塩中子を使用して行う。
【００１２】このほか、窪み部３の下端６からピストン
軸心Ｃに向かっては、下部曲面１１から滑らかに連なっ
て略円錐状に傾斜した突起底部２１が形成されている。
この突起底部２１により、キャビティ内で空気利用の少
ない空間が減じられるものである。本実施例の突起底部
２１は、傾斜角度が異なる二段の円錐面２１ａ，２１ｂ
にて形成され、窪み部３と連続する側の円錐面２１ａの
中心角θ2 を約125 度、軸心Ｃ側の円錐面２１ｂの中心
角θ1 を約140 度としている。また突起底部２１の軸心
Ｃ位置はピストン上面５と平行な平坦面として形成さ
れ、この上端面２１ｃの深さ（ピストン上面５からの距
離ｈ）は、燃焼室深さＨの約1/4 となっており、燃料噴
霧２５との干渉がないように形成されている。
軸心Ｃに向かっては、下部曲面１１から滑らかに連なっ
て略円錐状に傾斜した突起底部２１が形成されている。
この突起底部２１により、キャビティ内で空気利用の少
ない空間が減じられるものである。本実施例の突起底部
２１は、傾斜角度が異なる二段の円錐面２１ａ，２１ｂ
にて形成され、窪み部３と連続する側の円錐面２１ａの
中心角θ2 を約125 度、軸心Ｃ側の円錐面２１ｂの中心
角θ1 を約140 度としている。また突起底部２１の軸心
Ｃ位置はピストン上面５と平行な平坦面として形成さ
れ、この上端面２１ｃの深さ（ピストン上面５からの距
離ｈ）は、燃焼室深さＨの約1/4 となっており、燃料噴
霧２５との干渉がないように形成されている。
【００１３】またシリンダヘッド２２に設けられた燃料
噴射ノズル２３の噴口２４は、噴霧角度αが約20度にな
るように形成されており、リップ部２の端面４及び窪み
部３の上部曲面１２及び傾斜面８に到達したときの燃料
噴霧２５の広がりが、燃焼室全高（深さＨ）に対してそ
の1/8 から3/4 程度の範囲となるように設定されてい
る。
噴射ノズル２３の噴口２４は、噴霧角度αが約20度にな
るように形成されており、リップ部２の端面４及び窪み
部３の上部曲面１２及び傾斜面８に到達したときの燃料
噴霧２５の広がりが、燃焼室全高（深さＨ）に対してそ
の1/8 から3/4 程度の範囲となるように設定されてい
る。
【００１４】次に本実施例の作用を説明する。
【００１５】燃焼室内に入った空気は、リップ部２及び
窪み部３により強い渦状の乱れが形成され、その中心は
リップ部２の下方近傍に位置される。そしてピストン上
死点近傍において燃料噴射ノズル２３から燃料噴霧２５
が噴射されると、その噴霧中心２５ａは空気の乱れの中
心に当たって、燃料と空気との混合が促進され、またピ
ストン上面５への燃料流出が防止される。すなわち吸入
空気を有効に利用することができ、スモークの低減が達
成される。そして燃焼室はこの良好な燃焼により高温と
なるが、その径方向外方に位置するリング溝１３は、冷
却空洞１０により窪み部３から遮断されると共に、冷却
空洞１０内を循環するオイルにより強制的に冷却され
る。
窪み部３により強い渦状の乱れが形成され、その中心は
リップ部２の下方近傍に位置される。そしてピストン上
死点近傍において燃料噴射ノズル２３から燃料噴霧２５
が噴射されると、その噴霧中心２５ａは空気の乱れの中
心に当たって、燃料と空気との混合が促進され、またピ
ストン上面５への燃料流出が防止される。すなわち吸入
空気を有効に利用することができ、スモークの低減が達
成される。そして燃焼室はこの良好な燃焼により高温と
なるが、その径方向外方に位置するリング溝１３は、冷
却空洞１０により窪み部３から遮断されると共に、冷却
空洞１０内を循環するオイルにより強制的に冷却され
る。
【００１６】このように、略断面半円形に膨出された窪
み部３に直線状の傾斜面８を形成すると共に、冷却空洞
１０に傾斜面８と並行な内壁面９を形成して窪み部３の
近くに設けたので、窪み部３による空気流形成作用及び
燃料噴霧２５との混合作用を妨げることなく、リング溝
１３に近い比較的上方の位置でこれを強制冷却でき、ピ
ストンリングの焼付きが防止できる。そして傾斜面８と
内壁面９とは所定の距離ｄが隔てられていることで、そ
の間の部材の厚みによって、ピストンヘッド１及び燃焼
室の構造上の強度が確保される。
み部３に直線状の傾斜面８を形成すると共に、冷却空洞
１０に傾斜面８と並行な内壁面９を形成して窪み部３の
近くに設けたので、窪み部３による空気流形成作用及び
燃料噴霧２５との混合作用を妨げることなく、リング溝
１３に近い比較的上方の位置でこれを強制冷却でき、ピ
ストンリングの焼付きが防止できる。そして傾斜面８と
内壁面９とは所定の距離ｄが隔てられていることで、そ
の間の部材の厚みによって、ピストンヘッド１及び燃焼
室の構造上の強度が確保される。
【００１７】なお窪み部３の傾斜面８と冷却空洞１０の
内壁面９との距離ｄとしては、強度を維持できるもので
あればよく、例えばリップ部２の高さＡと同じか、或い
はそれよりも若干短い程度の距離としてよい。また傾斜
面８と内壁面９とは完全に平行でなくてもよく、最も接
近している箇所で所定の距離ｄに隔てられていればよ
い。さらに本発明は、実施例として図示した形状の燃焼
室に限るものではなく、同様なリップ部及び窪み部を有
した燃焼室に広く適用されるものである。
内壁面９との距離ｄとしては、強度を維持できるもので
あればよく、例えばリップ部２の高さＡと同じか、或い
はそれよりも若干短い程度の距離としてよい。また傾斜
面８と内壁面９とは完全に平行でなくてもよく、最も接
近している箇所で所定の距離ｄに隔てられていればよ
い。さらに本発明は、実施例として図示した形状の燃焼
室に限るものではなく、同様なリップ部及び窪み部を有
した燃焼室に広く適用されるものである。
【００１８】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、燃焼改善
を図った燃焼室において燃焼の悪化やキャビティ側壁の
強度低下を伴うことなくピストンヘッドの冷却が適切に
できるという、優れた効果を発揮する。
を図った燃焼室において燃焼の悪化やキャビティ側壁の
強度低下を伴うことなくピストンヘッドの冷却が適切に
できるという、優れた効果を発揮する。
【図１】本発明に係わる直噴式ディーゼルエンジンの燃
焼室の一実施例を示した要部側断面図である。
焼室の一実施例を示した要部側断面図である。
【図２】図１の全体を示した側断面図である。
【図３】従来の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室を示
した側断面図である。
した側断面図である。
１ ピストンヘッド ２ リップ部 ３ 窪み部 ８ 傾斜面 ９ 内壁面 １０ 冷却空洞 Ａ リップ部の高さ ｄ 所定の距離
Claims (1)
- 【請求項１】 キャビティ開口縁に沿って所定高さに形
成されたリップ部と、該リップ部の下端から径方向外方
に適宜膨出された窪み部とを備えた燃焼室であって、上
記窪み部に直線状の傾斜面を形成すると共に、上記窪み
部に隣接させて、上記傾斜面と略平行に形成された内壁
面を有する冷却空洞を設けたことを特徴とする直噴式デ
ィーゼルエンジンの燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6229767A JPH0893550A (ja) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6229767A JPH0893550A (ja) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0893550A true JPH0893550A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=16897360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6229767A Pending JPH0893550A (ja) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0893550A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0911500A2 (en) | 1997-10-20 | 1999-04-28 | Nissan Motor Company, Limited | Direct injection diesel engine |
| EP1614874A1 (fr) * | 2004-07-09 | 2006-01-11 | Renault s.a.s. | Moteur à combustion interne comportant un piston muni d'une cavité a paroi tronconique |
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