JPH09264140A - 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室構造 - Google Patents
直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室構造Info
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- JPH09264140A JPH09264140A JP8076694A JP7669496A JPH09264140A JP H09264140 A JPH09264140 A JP H09264140A JP 8076694 A JP8076694 A JP 8076694A JP 7669496 A JP7669496 A JP 7669496A JP H09264140 A JPH09264140 A JP H09264140A
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- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
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- 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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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B23/0669—Details related to the fuel injector or the fuel spray having multiple fuel spray jets per injector nozzle
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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)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 効果的に噴射燃料を気化させることによって
スモークの発生を抑制する。 【解決手段】 ピストン１０の頂部に設けられたキャビ
ティ１２内に燃料噴射ノズル１６から燃料を噴射するよ
うにディーゼルエンジンの燃焼室を構成した。キャビテ
ィ１２には、その上端外周部の燃料反射部２０と、その
下方に連続する環状凹部２２と、圧縮行程において生成
されたスキッシュ流を偏向させる中央突部２４とを形成
した。中央突部２４及び中央突部２４は、その環状凹部
２２から中央突部２４上端に至る面がピストン軸方向で
あって燃料噴射ノズル１６から噴射される燃焼が液柱状
態から分裂を始める位置（燃料噴射ノズル１６から距離
Ｌａの位置）に指向するように形成した。
スモークの発生を抑制する。 【解決手段】 ピストン１０の頂部に設けられたキャビ
ティ１２内に燃料噴射ノズル１６から燃料を噴射するよ
うにディーゼルエンジンの燃焼室を構成した。キャビテ
ィ１２には、その上端外周部の燃料反射部２０と、その
下方に連続する環状凹部２２と、圧縮行程において生成
されたスキッシュ流を偏向させる中央突部２４とを形成
した。中央突部２４及び中央突部２４は、その環状凹部
２２から中央突部２４上端に至る面がピストン軸方向で
あって燃料噴射ノズル１６から噴射される燃焼が液柱状
態から分裂を始める位置（燃料噴射ノズル１６から距離
Ｌａの位置）に指向するように形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンにおいて、燃料を燃焼室に直接噴霧する直噴式ディー
ゼルエンジンの燃焼室構造に関するものである。
ンにおいて、燃料を燃焼室に直接噴霧する直噴式ディー
ゼルエンジンの燃焼室構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、直噴式のディーゼルエンジン
においては、燃料噴射ノズルから上記キャビティの上部
外周に向けて燃料を噴射するとともに、上記キャビティ
の中央部に突出量の比較的小さい山形の突部を設け、圧
縮行程において生成されるスキッシュ流を上記突部によ
って案内することが一般に行われている。
においては、燃料噴射ノズルから上記キャビティの上部
外周に向けて燃料を噴射するとともに、上記キャビティ
の中央部に突出量の比較的小さい山形の突部を設け、圧
縮行程において生成されるスキッシュ流を上記突部によ
って案内することが一般に行われている。
【０００３】このような燃焼室の構造では、スキッシュ
流が上記突部によって案内されることによって突部の外
周部に形成される環状凹部内に縦渦が形成され、噴射ノ
ズルから噴射された燃料が効果的に拡散、混合、気化さ
れて良好な燃焼性が得られるという特徴がある。そのた
め、多くのディーゼルエンジンに採用されている。
流が上記突部によって案内されることによって突部の外
周部に形成される環状凹部内に縦渦が形成され、噴射ノ
ズルから噴射された燃料が効果的に拡散、混合、気化さ
れて良好な燃焼性が得られるという特徴がある。そのた
め、多くのディーゼルエンジンに採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に燃料の気化を促進する手段として圧縮行程で生じるス
キッシュ流を利用する燃焼室構造は、燃焼行程の主に初
期段階で有効である。しかし、燃料の噴射はある程度の
時間幅をもって行われるため、スモーク等の発生をより
効果的に抑えるためには、燃焼行程の初期段階以降、つ
まり着火後、ピストンが下降し始めても、燃料が噴射さ
れている間はできるだけ効率よく燃料を気化させること
が必要となる。
に燃料の気化を促進する手段として圧縮行程で生じるス
キッシュ流を利用する燃焼室構造は、燃焼行程の主に初
期段階で有効である。しかし、燃料の噴射はある程度の
時間幅をもって行われるため、スモーク等の発生をより
効果的に抑えるためには、燃焼行程の初期段階以降、つ
まり着火後、ピストンが下降し始めても、燃料が噴射さ
れている間はできるだけ効率よく燃料を気化させること
が必要となる。
【０００５】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、より効果的に噴射燃料を気化させるこ
とによってスモークの発生を抑制することができる直噴
式ディーゼルエンジンの燃焼室構造を提供することを目
的としている。
れたものであり、より効果的に噴射燃料を気化させるこ
とによってスモークの発生を抑制することができる直噴
式ディーゼルエンジンの燃焼室構造を提供することを目
的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、ピストンの頂
部に設けられたキャビティ内に噴射ノズルにより燃料を
噴射するように構成されたディーゼルエンジンの燃焼室
構造において、上記キャビティにその上端外周部から下
方に連続する環状凹部と、中央突部とが形成されるとと
もに、上記環状凹部から中央突部上端に至る面がピスト
ン軸方向であって上記噴射ノズルから噴射される燃料が
液柱状態から分裂を始める位置に指向するように設定さ
れてなるものである。
部に設けられたキャビティ内に噴射ノズルにより燃料を
噴射するように構成されたディーゼルエンジンの燃焼室
構造において、上記キャビティにその上端外周部から下
方に連続する環状凹部と、中央突部とが形成されるとと
もに、上記環状凹部から中央突部上端に至る面がピスト
ン軸方向であって上記噴射ノズルから噴射される燃料が
液柱状態から分裂を始める位置に指向するように設定さ
れてなるものである。
【０００７】この燃焼室構造によれば、着火後、ピスト
ンが上死点から下降を始めることにより生成される逆ス
キッシュ流、すなわちピストンの下降に伴いキャビティ
内からピストン上端とシリンダヘッドとの間の低圧部分
へ流れる空気流が、環状凹部から中央突部上端に至る面
に沿って上昇させられ、噴射燃料の特に液柱状態から分
裂を始める位置（燃料が液滴化し始める位置）に吹き付
けられ、これによって燃料の気化が促進される。そのた
め、着火後、ピストンが下降し始めた段階においても燃
料を効率よく気化させることができる。
ンが上死点から下降を始めることにより生成される逆ス
キッシュ流、すなわちピストンの下降に伴いキャビティ
内からピストン上端とシリンダヘッドとの間の低圧部分
へ流れる空気流が、環状凹部から中央突部上端に至る面
に沿って上昇させられ、噴射燃料の特に液柱状態から分
裂を始める位置（燃料が液滴化し始める位置）に吹き付
けられ、これによって燃料の気化が促進される。そのた
め、着火後、ピストンが下降し始めた段階においても燃
料を効率よく気化させることができる。
【０００８】このような構成において、特に、上記環状
凹部から中央突部に至る部分を連続する滑らかな曲面に
よって形成するようにすれば、逆スキッシュ流をスムー
ズに噴射燃料に向けて案内することができる。
凹部から中央突部に至る部分を連続する滑らかな曲面に
よって形成するようにすれば、逆スキッシュ流をスムー
ズに噴射燃料に向けて案内することができる。
【０００９】また、上記中央突部の径を上記環状凹部の
最大径の半分以下に設定するようにしたり、あるいは環
状凹部及び中央突部によって構成される空間部に、実質
的な絞りが形成されないように環状凹部及び中央突部を
形成するようにすれば、逆スキッシュ流を効果的に生成
して、中央突部に沿って上昇させることができる。
最大径の半分以下に設定するようにしたり、あるいは環
状凹部及び中央突部によって構成される空間部に、実質
的な絞りが形成されないように環状凹部及び中央突部を
形成するようにすれば、逆スキッシュ流を効果的に生成
して、中央突部に沿って上昇させることができる。
【００１０】さらに、上記ピストンの上端面から上記中
央突部の頂面までの寸法を上記環状凹部の設置深さの３
分の１以下に設定するようにすれば、逆スキッシュ流の
指向性を高めて逆スキッシュ流を確実に目標位置に案内
することができる。
央突部の頂面までの寸法を上記環状凹部の設置深さの３
分の１以下に設定するようにすれば、逆スキッシュ流の
指向性を高めて逆スキッシュ流を確実に目標位置に案内
することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００１２】図１〜図３は、本発明に係る直噴式ディー
ゼルエンジンの燃焼室構造の一例を示している。これら
の図に示すように、エンジンの燃焼室は、ピストン１０
の頂部に設けられたキャビティ１２とシリンダヘッド１
４の下面との間に形成されている。そして、上記燃料噴
射ノズル１６が燃焼室の中央上端部に臨むように設置さ
れ、この燃料噴射ノズル１６の燃料噴射孔から上記キャ
ビティ１２の上部外周に向けて燃料が放射状に噴射され
るようになっている。
ゼルエンジンの燃焼室構造の一例を示している。これら
の図に示すように、エンジンの燃焼室は、ピストン１０
の頂部に設けられたキャビティ１２とシリンダヘッド１
４の下面との間に形成されている。そして、上記燃料噴
射ノズル１６が燃焼室の中央上端部に臨むように設置さ
れ、この燃料噴射ノズル１６の燃料噴射孔から上記キャ
ビティ１２の上部外周に向けて燃料が放射状に噴射され
るようになっている。
【００１３】上記キャビティ１２の外周部には、内方側
に突出するリップ部１８と、その下方に位置する燃料反
射部２０と、その下端部に連続する環状凹部２２とが形
成されているとともに、上記キャビティ１２の中央部に
は、上方に突出する中央突部２４が形成されている。
に突出するリップ部１８と、その下方に位置する燃料反
射部２０と、その下端部に連続する環状凹部２２とが形
成されているとともに、上記キャビティ１２の中央部に
は、上方に突出する中央突部２４が形成されている。
【００１４】上記燃料反射部２０は、リップ部１８の外
方に凹む湾曲面によって形成された段部からなり、この
燃料反射部２０に対して燃料噴射ノズル１６から吐出さ
れる燃料が吹き付けられるようになっている（図１及び
図２の破線矢印に示す）。
方に凹む湾曲面によって形成された段部からなり、この
燃料反射部２０に対して燃料噴射ノズル１６から吐出さ
れる燃料が吹き付けられるようになっている（図１及び
図２の破線矢印に示す）。
【００１５】上記環状凹部２２は、その外周面及び底面
が半径Ｒ１の曲面からなり、上記燃料反射部２０の外方
に凹むように形成されているとともに、環状凹部２２の
内周面、つまり上記環状凹部２２と中央突部２４との接
続部が半径Ｒ２の曲面によって形成されており、これに
より環状凹部２２と中央突部２４とが滑らかに連続する
ように構成されている。
が半径Ｒ１の曲面からなり、上記燃料反射部２０の外方
に凹むように形成されているとともに、環状凹部２２の
内周面、つまり上記環状凹部２２と中央突部２４との接
続部が半径Ｒ２の曲面によって形成されており、これに
より環状凹部２２と中央突部２４とが滑らかに連続する
ように構成されている。
【００１６】上記中央突部２４は、上窄まりの円錐台状
に形成され、上記ピストン１０の上昇に応じ、ピストン
１０の上面外周部とシリンダヘッド１４の下面との間に
おいて空気が圧縮されることにより生成されるスキッシ
ュ流（図１の実線矢印に示す）を上記燃料反射部２０側
に偏向させるように構成されているとともに、着火後、
ピストン１０の下降に伴いキャビティ１２内からピスト
ンの上面外周部とシリンダヘッド１４との間の低圧部分
へ流れる空気（逆スキッシュ流という；図２の実線矢印
に示す）を上記燃料噴射ノズル１６から噴射される燃料
が丁度分裂を始める位置（以下Ｃ．Ｌ位置という）に案
内するように構成されている。すなわち、上記中央突部
２４の上端部に上記スキッシュ流を外方側に反転させる
ための外広がりの傾斜面２６が形成されるとともに、環
状凹部２２から中央突部２４に至る面が上記燃料噴射ノ
ズル１６の燃料噴射孔から距離Ｌａ（コアレングス；Co
reLength）のＣ．Ｌ位置に指向するように中央突部２４
が形成されている。
に形成され、上記ピストン１０の上昇に応じ、ピストン
１０の上面外周部とシリンダヘッド１４の下面との間に
おいて空気が圧縮されることにより生成されるスキッシ
ュ流（図１の実線矢印に示す）を上記燃料反射部２０側
に偏向させるように構成されているとともに、着火後、
ピストン１０の下降に伴いキャビティ１２内からピスト
ンの上面外周部とシリンダヘッド１４との間の低圧部分
へ流れる空気（逆スキッシュ流という；図２の実線矢印
に示す）を上記燃料噴射ノズル１６から噴射される燃料
が丁度分裂を始める位置（以下Ｃ．Ｌ位置という）に案
内するように構成されている。すなわち、上記中央突部
２４の上端部に上記スキッシュ流を外方側に反転させる
ための外広がりの傾斜面２６が形成されるとともに、環
状凹部２２から中央突部２４に至る面が上記燃料噴射ノ
ズル１６の燃料噴射孔から距離Ｌａ（コアレングス；Co
reLength）のＣ．Ｌ位置に指向するように中央突部２４
が形成されている。
【００１７】そして、上記ピストン１０の上端面と上記
中央突部２４の頂面との間隔Ｈ１は、上記逆スキッシュ
流を安定してＣ．Ｌ位置に案内することができるように
するために上記環状凹部２２の設置深さＨ２の３分の１
以下に設定されており、さらに、上記環状凹部２２と中
央突部２４とによって形成される空間の上部に実質的な
絞り部が形成されて上記逆スキッシュ流の発生が阻害さ
れることがないようにするために、上記中央突部２４の
半径ｒ１がキャビティ１２の半径ｒ２の２分の１以下に
設定されるとともに、環状凹部２２と中央突部２４とに
よって形成される空間の開放部分の寸法、つまり中央突
部２４の上端外周部と上記リップ部１８との間の寸法Ｐ
１が上記空間の最大部分の寸法Ｐ２の８０％以下に設定
されている。
中央突部２４の頂面との間隔Ｈ１は、上記逆スキッシュ
流を安定してＣ．Ｌ位置に案内することができるように
するために上記環状凹部２２の設置深さＨ２の３分の１
以下に設定されており、さらに、上記環状凹部２２と中
央突部２４とによって形成される空間の上部に実質的な
絞り部が形成されて上記逆スキッシュ流の発生が阻害さ
れることがないようにするために、上記中央突部２４の
半径ｒ１がキャビティ１２の半径ｒ２の２分の１以下に
設定されるとともに、環状凹部２２と中央突部２４とに
よって形成される空間の開放部分の寸法、つまり中央突
部２４の上端外周部と上記リップ部１８との間の寸法Ｐ
１が上記空間の最大部分の寸法Ｐ２の８０％以下に設定
されている。
【００１８】以上のような燃焼室構造によれば、図１に
示すように、ピストン１０が上昇した圧縮行程におい
て、ピストン１０の上面外周部とシリンダヘッド１４の
下面との間の空間で空気が圧縮されてスキッシュ流（同
図の実線矢印に示す）が生成される。そして、このスキ
ッシュ流が中央突部２４の上記傾斜面２６に当接して外
方側に反転させられることにより、キャビティ１２に強
力な縦渦（同図の一点鎖線に示す）が形成される。
示すように、ピストン１０が上昇した圧縮行程におい
て、ピストン１０の上面外周部とシリンダヘッド１４の
下面との間の空間で空気が圧縮されてスキッシュ流（同
図の実線矢印に示す）が生成される。そして、このスキ
ッシュ流が中央突部２４の上記傾斜面２６に当接して外
方側に反転させられることにより、キャビティ１２に強
力な縦渦（同図の一点鎖線に示す）が形成される。
【００１９】そして、ピストン１０が上死点近傍に上昇
した時点で燃料噴射ノズル１６から上記燃料反射部２０
に向けて燃料が噴射されると、噴射燃料が燃料反射部２
０に衝突して反射する。そして、この燃料が上記縦渦に
接触することにより、効果的に燃料が拡散、混合され、
燃料がキャビティ１２内で十分に気化した状態とされ
る。そのため、空気利用率が高まり良好な燃焼性が得ら
れる。
した時点で燃料噴射ノズル１６から上記燃料反射部２０
に向けて燃料が噴射されると、噴射燃料が燃料反射部２
０に衝突して反射する。そして、この燃料が上記縦渦に
接触することにより、効果的に燃料が拡散、混合され、
燃料がキャビティ１２内で十分に気化した状態とされ
る。そのため、空気利用率が高まり良好な燃焼性が得ら
れる。
【００２０】一方、着火後にピストン１０が下降し始め
ると、図２に示すように、キャビティ１２内に逆スキッ
シュ流（同図の実線矢印に示す）が生成され、この逆ス
キッシュ流が環状凹部２２及び中央突部２４の外周面に
沿って上記Ｃ．Ｌ位置に案内される。これにより液柱状
態から液滴化し始めた段階の燃料に対して逆スキッシュ
流が吹き付けられ、液滴状態の燃料の気化が促進されて
燃焼性が高められる。
ると、図２に示すように、キャビティ１２内に逆スキッ
シュ流（同図の実線矢印に示す）が生成され、この逆ス
キッシュ流が環状凹部２２及び中央突部２４の外周面に
沿って上記Ｃ．Ｌ位置に案内される。これにより液柱状
態から液滴化し始めた段階の燃料に対して逆スキッシュ
流が吹き付けられ、液滴状態の燃料の気化が促進されて
燃焼性が高められる。
【００２１】このように、上記の燃焼室構造によれば、
燃料噴射ノズル１６からの燃料が噴射され始めた段階で
は圧縮行程で生成されるスキッシュ流の縦渦によって燃
料の気化が促進され、さらに着火後、ピストン１０が下
降し始めてから燃料の噴射が停止される段階までは逆ス
キッシュ流が液滴状態の燃料に吹き付けられることによ
り燃料の気化が促進される。そのため、ピストン１０が
上死点にある状態を中心としてその前後にわたって所定
の時間幅をもって噴射される燃料を効果的に気化するこ
とができ、これによって極めて良好な燃焼が得られてス
モークの発生が効果的に抑えられることになる。
燃料噴射ノズル１６からの燃料が噴射され始めた段階で
は圧縮行程で生成されるスキッシュ流の縦渦によって燃
料の気化が促進され、さらに着火後、ピストン１０が下
降し始めてから燃料の噴射が停止される段階までは逆ス
キッシュ流が液滴状態の燃料に吹き付けられることによ
り燃料の気化が促進される。そのため、ピストン１０が
上死点にある状態を中心としてその前後にわたって所定
の時間幅をもって噴射される燃料を効果的に気化するこ
とができ、これによって極めて良好な燃焼が得られてス
モークの発生が効果的に抑えられることになる。
【００２２】図４及び図５は、上記の燃焼室構造および
従来のこの種の燃焼室構造における着火後の逆スキッシ
ュ流の流速分布と、このときのＡ／Ｆ（空燃比）をそれ
ぞれ示す実験データである。なお、同図に示す従来構造
において上記実施形態に対応する箇所にはダッシ
ュ「′」を付して同一の符号を用いている。また、図５
においては、網目部分が最も燃料濃度の高い部分を示し
ている。
従来のこの種の燃焼室構造における着火後の逆スキッシ
ュ流の流速分布と、このときのＡ／Ｆ（空燃比）をそれ
ぞれ示す実験データである。なお、同図に示す従来構造
において上記実施形態に対応する箇所にはダッシ
ュ「′」を付して同一の符号を用いている。また、図５
においては、網目部分が最も燃料濃度の高い部分を示し
ている。
【００２３】これらの図に示すように、従来の燃焼室構
造ではＣ．Ｌ位置に吹き付けられる空気流速が低く（図
４（ｂ））、図５（ｂ）に示すように、燃料の高濃度部
分がほぼ独立して点在している。これに対し、上記実施
形態の構成では、図４（ｂ）に示す例に比べ、Ｃ．Ｌ位
置に吹き付けられる空気流速が高く（図４（ａ））、図
５（ａ）に示すように、燃料の高濃度部分の周囲に燃料
の存在領域が拡大している。すなわち、逆スキッシュ流
が噴射燃料のＣ．Ｌ位置に吹き付けられることにより燃
料の気化が効果的に促進されていることが考察できる。
造ではＣ．Ｌ位置に吹き付けられる空気流速が低く（図
４（ｂ））、図５（ｂ）に示すように、燃料の高濃度部
分がほぼ独立して点在している。これに対し、上記実施
形態の構成では、図４（ｂ）に示す例に比べ、Ｃ．Ｌ位
置に吹き付けられる空気流速が高く（図４（ａ））、図
５（ａ）に示すように、燃料の高濃度部分の周囲に燃料
の存在領域が拡大している。すなわち、逆スキッシュ流
が噴射燃料のＣ．Ｌ位置に吹き付けられることにより燃
料の気化が効果的に促進されていることが考察できる。
【００２４】なお、以上説明したディーゼルエンジンの
燃焼室構造は、本発明に係る燃焼室構造の一例であっ
て、その具体的な構造は本願発明の要旨を逸脱しない範
囲で適宜変更可能である。
燃焼室構造は、本発明に係る燃焼室構造の一例であっ
て、その具体的な構造は本願発明の要旨を逸脱しない範
囲で適宜変更可能である。
【００２５】例えば、具体的な環状凹部２２や中央突部
２４の形状、寸法等は、適用されるエンジンのボア径等
に応じて逆スキッシュ流を上記Ｃ．Ｌ位置へ良好に案内
することができるように適宜選定するようにすればよ
い。なお、逆スキッシュ流を指向すべき上記Ｃ．Ｌ位置
（すなわち、噴射燃料が分裂を始める上記燃料噴射ノズ
ル１６からの距離Ｌａ）は、エンジンの排気量等によっ
て若干異なるが、以下のような一般式に基づいて求める
ことができる。
２４の形状、寸法等は、適用されるエンジンのボア径等
に応じて逆スキッシュ流を上記Ｃ．Ｌ位置へ良好に案内
することができるように適宜選定するようにすればよ
い。なお、逆スキッシュ流を指向すべき上記Ｃ．Ｌ位置
（すなわち、噴射燃料が分裂を始める上記燃料噴射ノズ
ル１６からの距離Ｌａ）は、エンジンの排気量等によっ
て若干異なるが、以下のような一般式に基づいて求める
ことができる。
【００２６】
【数１】Ｌａ＝５・ｄ・√（ρｆ／ρａ） ここで、 ｄ；噴孔径 ρｆ；燃料密度 ρａ；空気密度 ρａ=ρaN・ε・ηc （ρaN；ρａの標準値、ε；圧縮比、ηc；充填効率） なお、上記緒元として本実施形態では、 気筒数及び排気量 ； ４気筒，２〜２．５リッター ボア径 ； ７５〜１００（mm） 噴孔径 ； ｄ＝０．１５〜０．２８（mm） 燃料密度 ； ρｆ＝８３５．４（kg/m3） 圧縮比 ； ε＝１６〜２０ ρａの標準値 ； ρaN＝１．２９２２（kg/m3） 充填効率 ； ηc＝０．７〜１．４ として距離Ｌａを以下の表１の範囲に設定することによ
り良好な結果を得た。
り良好な結果を得た。
【００２７】
【表１】
【００２８】なお、上記説明中には特に記載していない
が、ピストン軸方向に厳密に逆スキッシュ流が案内され
るように中央突部２４が構成されている場合以外は、ピ
ストン１０の下降に伴って噴射燃料に対する逆スキッシ
ュ流の案内目標位置が変動することになるため、Ｃ．Ｌ
位置の設定に際しては、厳密に上記距離Ｌａの位置に
Ｃ．Ｌ位置を設定してもよいが、望ましくはピストン１
０の位置と燃料噴射ノズル１６による燃料噴射時間を考
慮して総合的に位置を設定するのが好ましい。
が、ピストン軸方向に厳密に逆スキッシュ流が案内され
るように中央突部２４が構成されている場合以外は、ピ
ストン１０の下降に伴って噴射燃料に対する逆スキッシ
ュ流の案内目標位置が変動することになるため、Ｃ．Ｌ
位置の設定に際しては、厳密に上記距離Ｌａの位置に
Ｃ．Ｌ位置を設定してもよいが、望ましくはピストン１
０の位置と燃料噴射ノズル１６による燃料噴射時間を考
慮して総合的に位置を設定するのが好ましい。
【００２９】また、上記実施形態では、ピストン１０の
上端面と中央突部２４の頂面との間隔Ｈ１を環状凹部２
２の設置深さＨ２の３分の１以下に設定し、中央突部２
４の半径ｒ１をキャビティ１２の半径ｒ２の２分の１以
下に設定し、さらに中央突部２４の上端外周部とリップ
部１８との間の寸法Ｐ１を環状凹部２２と中央突部２４
とによって形成される空間の最大部分の寸法Ｐ２の８０
％以下に設定しているが、これらの各寸法も、逆スキッ
シュ流を安定して上記Ｃ．Ｌ位置に案内することがで
き、また逆スキッシュ流の発生が阻害されることがない
ように適宜選定するようにすればよい。但し、上記間隔
Ｈ１を環状凹部２２の設置深さＨ２の３分の１よりも狭
くした場合には逆スキッシュ流の指向性が低下する虞れ
があり、また、中央突部２４の半径ｒ１をキャビティ１
２の半径ｒ２の２分の１よりも大きく設定したり、ある
いは上記寸法Ｐ１を環状凹部２２と中央突部２４とによ
って形成される空間の最大部分の寸法Ｐ２の８０％より
大きくすると、環状凹部２２と中央突部２４とによって
形成される空間の上部等に実質的な絞り部が形成され、
逆スキッシュ流の発生やＣ．Ｌ位置への良好な案内を阻
害する虞れがある。そのため、上記のような範囲で上記
各条件を設定するのが望ましい。
上端面と中央突部２４の頂面との間隔Ｈ１を環状凹部２
２の設置深さＨ２の３分の１以下に設定し、中央突部２
４の半径ｒ１をキャビティ１２の半径ｒ２の２分の１以
下に設定し、さらに中央突部２４の上端外周部とリップ
部１８との間の寸法Ｐ１を環状凹部２２と中央突部２４
とによって形成される空間の最大部分の寸法Ｐ２の８０
％以下に設定しているが、これらの各寸法も、逆スキッ
シュ流を安定して上記Ｃ．Ｌ位置に案内することがで
き、また逆スキッシュ流の発生が阻害されることがない
ように適宜選定するようにすればよい。但し、上記間隔
Ｈ１を環状凹部２２の設置深さＨ２の３分の１よりも狭
くした場合には逆スキッシュ流の指向性が低下する虞れ
があり、また、中央突部２４の半径ｒ１をキャビティ１
２の半径ｒ２の２分の１よりも大きく設定したり、ある
いは上記寸法Ｐ１を環状凹部２２と中央突部２４とによ
って形成される空間の最大部分の寸法Ｐ２の８０％より
大きくすると、環状凹部２２と中央突部２４とによって
形成される空間の上部等に実質的な絞り部が形成され、
逆スキッシュ流の発生やＣ．Ｌ位置への良好な案内を阻
害する虞れがある。そのため、上記のような範囲で上記
各条件を設定するのが望ましい。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ピスト
ンの頂部に設けられたキャビティにその上端外周部から
下方に連続する環状凹部と、中央突部とを形成するとと
もに、噴射ノズルから噴射される燃料が液柱状態から分
裂を始める位置近傍に指向するように上記環状凹部から
中央突部上端に至る面を形成したので、着火後、ピスト
ンが上死点から下降を始めることにより生成される逆ス
キッシュ流を利用して燃料の気化を促進させることがで
きる。そのため、ピストンが下降し始めた段階であって
も燃料を効率よく気化させてスモークの発生を効果的に
抑えることができる。
ンの頂部に設けられたキャビティにその上端外周部から
下方に連続する環状凹部と、中央突部とを形成するとと
もに、噴射ノズルから噴射される燃料が液柱状態から分
裂を始める位置近傍に指向するように上記環状凹部から
中央突部上端に至る面を形成したので、着火後、ピスト
ンが上死点から下降を始めることにより生成される逆ス
キッシュ流を利用して燃料の気化を促進させることがで
きる。そのため、ピストンが下降し始めた段階であって
も燃料を効率よく気化させてスモークの発生を効果的に
抑えることができる。
【００３１】特に、このような構成において、環状凹部
から中央突部に至る部分を連続する滑らかな曲面によっ
て形成するようにすれば、逆スキッシュ流をスムーズに
噴射燃料に向けて案内することができる。
から中央突部に至る部分を連続する滑らかな曲面によっ
て形成するようにすれば、逆スキッシュ流をスムーズに
噴射燃料に向けて案内することができる。
【００３２】また、中央突部の径を上記環状凹部の最大
径の半分以下に設定したり、環状凹部と中央突部とによ
って構成される空間部に、実質的な絞りが形成されない
ように環状凹部及び中央突部を形成するようにすれば、
逆スキッシュ流を効果的に生成することができる。
径の半分以下に設定したり、環状凹部と中央突部とによ
って構成される空間部に、実質的な絞りが形成されない
ように環状凹部及び中央突部を形成するようにすれば、
逆スキッシュ流を効果的に生成することができる。
【００３３】さらに、ピストンの上端面から中央突部の
頂面までの寸法を環状凹部の設置深さの３分の１以下に
設定するようにすれば、逆スキッシュ流の指向性を高め
て確実に逆スキッシュ流を目標位置に案内することがで
きる。
頂面までの寸法を環状凹部の設置深さの３分の１以下に
設定するようにすれば、逆スキッシュ流の指向性を高め
て確実に逆スキッシュ流を目標位置に案内することがで
きる。
【図１】本発明に係る直噴式ディーゼルエンジンの燃焼
室構造の一例を示す断面図である。
室構造の一例を示す断面図である。
【図２】燃焼室のキャビティの構造を示す説明図であ
る。
る。
【図３】燃焼室のキャビティの構造を示す説明図であ
る。
る。
【図４】（ａ）は本発明に係る燃焼室構造における逆ス
キッシュ流の流速分布を示す図、（ｂ）は従来の燃焼室
構造における逆スキッシュ流の流速分布を示す図であ
る。
キッシュ流の流速分布を示す図、（ｂ）は従来の燃焼室
構造における逆スキッシュ流の流速分布を示す図であ
る。
【図５】（ａ）は図４（ａ）に対応する空燃比を示す
図、（ｂ）は図４（ｂ）に対応する空燃比を示す図であ
る。
図、（ｂ）は図４（ｂ）に対応する空燃比を示す図であ
る。
１０ ピストン １２ キャビティ １４ シリンダヘッド １６ 燃料噴射ノズル １８ リップ部 ２０ 燃料反射部 ２２ 環状凹部 ２４ 中央突部 ２６ 傾斜面
Claims (5)
- 【請求項１】 ピストンの頂部に設けられたキャビティ
内に噴射ノズルにより燃料を噴射するように構成された
ディーゼルエンジンの燃焼室構造において、上記キャビ
ティにその上端外周部から下方に連続する環状凹部と、
中央突部とが形成されるとともに、上記環状凹部から中
央突部上端に至る面がピストン軸方向であって上記噴射
ノズルから噴射される燃料が液柱状態から分裂を始める
位置に指向するように設定されてなることを特徴とする
直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室構造。 - 【請求項２】 上記環状凹部から中央突部上端に至る部
分が連続する滑らかな曲面により形成されてなることを
特徴とする請求項１記載の直噴式ディーゼルエンジンの
燃焼室構造。 - 【請求項３】 上記中央突部の径が上記環状凹部の最大
径の半分以下に設定されてなることを特徴とする請求項
１又は２記載の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室構
造。 - 【請求項４】 上記環状凹部及び中央突部によって構成
される空間部に、実質的な絞りが形成されないように上
記環状凹部及び中央突部が形成されてなることを特徴と
する請求項１乃至３のいずれかに記載の直噴式ディーゼ
ルエンジンの燃焼室構造。 - 【請求項５】 上記ピストンの上端面から上記中央突部
の頂面までの寸法が上記環状凹部の設置深さの３分の１
以下に設定されてなることを特徴とする請求項１乃至４
のいずれかに記載の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室
構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8076694A JPH09264140A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8076694A JPH09264140A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09264140A true JPH09264140A (ja) | 1997-10-07 |
Family
ID=13612599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8076694A Abandoned JPH09264140A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09264140A (ja) |
-
1996
- 1996-03-29 JP JP8076694A patent/JPH09264140A/ja not_active Abandoned
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20031224 |