JPH0932560A - Combustion chamber structure of direct injection diesel engine - Google Patents

Combustion chamber structure of direct injection diesel engine

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JPH0932560A
JPH0932560A JP7187411A JP18741195A JPH0932560A JP H0932560 A JPH0932560 A JP H0932560A JP 7187411 A JP7187411 A JP 7187411A JP 18741195 A JP18741195 A JP 18741195A JP H0932560 A JPH0932560 A JP H0932560A
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combustion chamber
sub
main cavity
cylinder
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光徳 近藤
Kazuya Yokota
和也 横田
Yasuhiro Yuzuriha
泰浩 楪
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce smoke while securing a capacity of a combustion chamber by constituting an auxiliary cavity on a cylinder head under surface. SOLUTION: A re-entrant type main cavity 11 is formed on a top surface of a piston 3, and an auxiliary cavity 13 is formed on an under surface 2a of a cylinder head 2. A first swirl flow 21 is formed in the main cavity 11, and a second swirl flow 22 is formed by a part of a squish flow. The first swirl flow and the second swirl flow are turned in the opposite direction, and turbulent energy of a specific area 24 being its boundary becomes strong. Power of the second swirl flow is properly weakened when a third swirl flow is formed in the auxiliary cavity 13 by the squish flow, and a forming area of the specific area 24 becomes high. Injection fuel collided with the vicinity of the opening edge 11a of the main cavity 11 is scattered to the specific area 24.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、直噴式ディ−ゼル
エンジンの燃焼室構造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion chamber structure for a direct injection diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】直噴式ディ−ゼルエンジンにおいては、
ピストン頂面に燃焼室を構成するためのキャビティが形
成されるのが一般的である。このピストン頂面に形成さ
れるキャビティの形状として、キャビティの開口端縁か
ら奥側に向かうにつれてシリンダ径方向外方側へと拡径
された形状のリエントラント型とされたものがある。
2. Description of the Related Art In a direct injection diesel engine,
A cavity for forming a combustion chamber is generally formed on the top surface of the piston. As a shape of the cavity formed on the piston top surface, there is a reentrant type in which the diameter is expanded outward in the cylinder radial direction from the opening edge of the cavity toward the inner side.

【0003】一方、直噴式ディ−ゼルエンジンにおいて
は、ピストン頂面とシリンダヘッド下面との隙間から、
キャビティへ向かうつまりシリンダ中心側へ向かう吸気
の流れつまりスキッシュ流を形成して、燃焼改善を行な
うことが一般に行なわれている。
On the other hand, in a direct injection diesel engine, from the gap between the top surface of the piston and the bottom surface of the cylinder head,
It is common practice to improve combustion by forming a flow of intake air, that is, a squish flow, toward the cavity, that is, toward the center of the cylinder.

【0004】リエントラント型の燃焼室つまりキャビテ
ィを有するものにあっては、スキッシュ流を利用して、
キャビティ内に旋回方向が互いに反対方向となった2つ
の渦流が形成される。すなわち、ピストンが上死点へ向
かうときにキャビティ内に所定方向に旋回される第1の
渦流が形成されると共に、圧縮行程終期にはスキッシュ
流を利用して上記所定方向とは反対方向に旋回される第
2の渦流が形成される。そして、上記2つの渦流の境界
部分の乱れエネルギが極めて大きくなり、この大きな乱
れに極力噴射燃料が供給されるように設定することによ
り、スモ−クの低減を図ることができる。
In the case of a reentrant type combustion chamber, that is, a cavity, a squish flow is used.
Two vortexes having swirling directions opposite to each other are formed in the cavity. That is, the first vortex that is swirled in the predetermined direction is formed in the cavity when the piston moves toward the top dead center, and at the end of the compression stroke, the squish flow is used to swirl in the direction opposite to the predetermined direction. A second swirl flow is formed. Then, the turbulent energy at the boundary between the two vortexes becomes extremely large, and by setting so that the injected fuel is supplied to this large turbulence as much as possible, smoke can be reduced.

【0005】特開昭59−158316号公報には、キ
ャビティ内に生じた渦流が逆スキッシュ流となるのを防
止すべく、ピストン頂面に形成された主燃焼室構成用の
主キャビティに対応して、シリンダヘッド下面に副キャ
ビティを形成して、この副キャビティの開口端縁位置
を、主キャビティの開口端縁位置よりも所定の段差分だ
けシリンダ中心側寄りの位置に設定することが提案され
ている。すなわち、上記副キャビティの開口端縁付近に
おいて、主キャビティ内に形成される渦流とは反対方向
に旋回される渦流を形成して、主キャビティ内の渦流が
逆スキッシュ流となって主キャビティ内から流出するの
を防止するようにしている。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-158316 corresponds to a main cavity for forming a main combustion chamber formed on the top surface of a piston in order to prevent a vortex flow generated in the cavity from becoming a reverse squish flow. Therefore, it is proposed to form a sub-cavity on the lower surface of the cylinder head and set the opening edge position of the sub-cavity to a position closer to the cylinder center side by a predetermined step than the opening edge position of the main cavity. ing. That is, in the vicinity of the opening edge of the sub-cavity, a vortex flow swirling in the opposite direction to the vortex flow formed in the main cavity is formed, and the vortex flow in the main cavity becomes a reverse squish flow from the main cavity. I try to prevent it from leaking.

【0006】ただし、上記公報記載のものは、主キャビ
ティに形状が、その開口端縁から奥側に向かうにつれて
徐々に縮径する形状であって、主キャビティ内には所定
方向に旋回される1つの渦流が形成される型式のもので
あり、キャビティ内に2つの渦流が形成されるリエント
ラント型とは異なる形状とされている。
However, in the above-mentioned publication, the main cavity has a shape in which the diameter gradually decreases from the opening edge toward the inner side, and the main cavity is swung in a predetermined direction. This is a type in which two vortexes are formed, and has a shape different from the reentrant type in which two vortexes are formed in the cavity.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では、
直噴式ディ−ゼルエンジンの小型化つまり小排気量化が
強く要請されており、前記リエントラント型燃焼室を有
する直噴式ディ−ゼルエンジンの小型化が考えられてい
る。この場合、ピストン頂面に形成されるキャビティの
容積、特に深さが、ピストンに対するコンロッドの取付
位置の関係から制約を受けて、圧縮比を小さくするのに
限界をきたしている。すなわち、現状の小型ディ−ゼル
エンジンではその圧縮比が18以上であるのが一般的で
あるが、圧縮比を14〜15付近にまで小さくすること
がもっとも燃費改善に好ましいとされている。
By the way, recently,
There is a strong demand for downsizing the direct injection diesel engine, that is, for reducing the displacement, and downsizing of the direct injection diesel engine having the reentrant combustion chamber is considered. In this case, the volume of the cavity formed on the top surface of the piston, particularly the depth, is limited by the relationship of the connecting position of the connecting rod to the piston, and there is a limit in reducing the compression ratio. That is, in the current small diesel engine, the compression ratio is generally 18 or more, but it is said that reducing the compression ratio to around 14 to 15 is the most preferable for improving fuel efficiency.

【0008】また、リエントラント型燃焼室を構成する
キャビティ内には、前述したように、旋回方向が互いに
逆方向とされた2つの渦流が生成されて、乱れエネルギ
の大きい2つの渦流の境界付近に燃料を供給するのがス
モ−ク低減の上で好ましいが、この乱れエネルギの大き
い位置に効果的に燃料を供給するには、上記境界付近を
より高い位置つまりピストン頂面寄りに形成することが
望まれるものとなる。
In addition, as described above, two vortex flows whose swirling directions are opposite to each other are generated in the cavity forming the reentrant combustion chamber, and near the boundary between the two vortex flows having large turbulent energy. It is preferable to supply fuel in order to reduce smoke, but in order to effectively supply fuel to the position where the turbulence energy is large, the vicinity of the boundary should be formed at a higher position, that is, closer to the piston top surface. It will be what you want.

【0009】本発明は以上のような事情を勘案してなさ
れたもので、その目的は、リエントラント型燃焼室を有
する直噴式ディ−ゼルエンジンにおいて、燃焼室容積を
十分確保することができ、しかもピストン頂面に形成さ
れたキャビティ内での乱れエネルギの大きい部分をより
高い位置に設定してスモ−クをより十分低減できるよう
にした直噴式ディ−ゼルエンジンの燃焼室構造を提供す
ることにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to ensure a sufficient combustion chamber volume in a direct injection diesel engine having a reentrant combustion chamber. To provide a combustion chamber structure for a direct injection diesel engine in which a portion of high turbulence energy in a cavity formed on a top surface of a piston is set to a higher position so that smoke can be sufficiently reduced. is there.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明にあっては次のような構成としてある。すな
わち、ピストン頂面に、リエントラント型燃焼室を構成
する主キャビティが形成され、シリンダヘッド下面に、
前記主キャビティに対応して副燃焼室を構成する副キャ
ビティが形成されている、ような構成としてある。上記
構成を前提とした本発明の好ましい態様は、特許請求の
範囲における請求項2以下に記載の通りである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration. That is, the main cavity forming the reentrant combustion chamber is formed on the top surface of the piston, and the bottom surface of the cylinder head is
The sub-cavity forming the sub-combustion chamber is formed corresponding to the main cavity. Preferred embodiments of the present invention based on the above configuration are as described in claims 2 and below in the claims.

【0011】本発明によれば、シリンダヘッド下面に副
キャビティを構成することにより、燃焼室容積を十分確
保して圧縮比を小さくすることが可能となり、燃費改善
の点で好ましいものとなる。また、スキッシュ流の一部
が副キャビティ内で渦流を生成することになるため、ス
キッシュ流によって主キャビティ内に生成される渦流の
勢いが適度に弱いものとされて、主キャビティ内での乱
れエネルギの大きい部分をピストン頂面寄りに移動させ
ることができ、スモ−クを効果的に低減することができ
る。
According to the present invention, by forming the sub-cavity on the lower surface of the cylinder head, it is possible to secure a sufficient volume of the combustion chamber and reduce the compression ratio, which is preferable in terms of improving fuel efficiency. In addition, since a part of the squish flow creates a vortex flow in the sub-cavity, the vortex flow generated in the main cavity by the squish flow is considered to have an appropriate weakness, and the turbulence energy in the main cavity is reduced. It is possible to move a large portion of the piston toward the top surface of the piston, and smoke can be effectively reduced.

【0012】請求項2に記載したような構成とすること
により、主キャビティにより構成される主燃焼室と副キ
ャビティにより構成される副燃焼室とからなる燃焼室全
体として、両キャビティ間での段差をほぼなくして、段
差に起因する部分的熱負荷増大や燃焼性悪化を防止する
上で好ましいものとなる。
With the structure as described in claim 2, as a whole combustion chamber including the main combustion chamber constituted by the main cavity and the auxiliary combustion chamber constituted by the sub-cavity, a step between the cavities is formed. Is substantially eliminated, and it is preferable for preventing a partial increase in heat load and deterioration of combustibility due to steps.

【0013】請求項3に記載したような構成とすること
により、副キャビティの大きさを適切なものとして、請
求項1に対応した効果を十分発揮させることができる。
With the structure as described in claim 3, the size of the sub-cavity can be made appropriate, and the effect corresponding to claim 1 can be sufficiently exhibited.

【0014】請求項4に記載したような構成とすること
により、副キャビティの深さをいたずらに大きくするこ
となく、請求項1に対応した効果を得ることができる。
With the structure as described in claim 4, the effect corresponding to claim 1 can be obtained without unnecessarily increasing the depth of the sub-cavity.

【0015】請求項5に記載したような構成とすること
により、シリンダヘッド下面側に極力段差部分をなくし
て、段差に起因する燃焼性悪化を防止する等の上で好ま
しいものとなる。
With the structure as described in claim 5, it is preferable in that the step portion is eliminated as much as possible on the lower surface side of the cylinder head to prevent the deterioration of the combustibility due to the step.

【0016】請求項6に記載したような構成とすること
により、スキッシュ流の勢いを適度なものとして、請求
項1に対応した効果を十分発揮させる上で好ましいもの
となる。
With the structure as described in claim 6, the squish flow has a proper momentum, which is preferable for sufficiently exhibiting the effect corresponding to claim 1.

【0017】請求項7に記載したような構成とすること
により、衝突された噴射燃料を、主キャビティ内の乱れ
エネルギの大きい部分に効果的に飛散させて、スモ−ク
低減の上でより好ましいものとなる。
With the structure as described in claim 7, it is more preferable in terms of effectively reducing the smoke by causing the injected fuel that has collided to be effectively scattered to the portion of the main cavity where the turbulent energy is large. Will be things.

【0018】請求項8に記載したような構成とすること
により、隆起部を利用して、スキッシュ流とは反対方向
に旋回される渦流の勢いをより助長させて、つまり乱れ
エネルギの大きい部分をより高い位置とさせて、スモ−
クをより効果的に低減する上で好ましいものとなる。
With the structure as described in claim 8, by utilizing the raised portion, the momentum of the vortex flow swirled in the direction opposite to the squish flow is further promoted, that is, the portion where the turbulent energy is large. Move it to a higher position and
This is preferable in order to more effectively reduce the noise.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を添付した図
面に基づいて説明する。図1において、1はシリンダブ
ロック、2はシリンダヘッド、3はピストンである。ピ
ストン3の頂面には、主燃焼室を構成する主キャビティ
11が形成されている。この主キャビティ11は、リエ
ントラント型とされて、その開口端縁11aから奥側へ
向かうにつれて徐々に拡径された形状とされている。こ
れにより、主キャビティ11の開口端縁11aは、リッ
プ部となるように形成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1, 1 is a cylinder block, 2 is a cylinder head, and 3 is a piston. A main cavity 11 forming a main combustion chamber is formed on the top surface of the piston 3. The main cavity 11 is a reentrant type, and has a shape in which the diameter gradually increases from the opening end edge 11a toward the inner side. As a result, the opening edge 11a of the main cavity 11 is formed as a lip portion.

【0020】主キャビティ11の内底面からは、隆起部
12が形成されている。隆起部12は、ピストン頂面に
は達っしない高さとされて、その中心部分がもっとも高
く、シリンダ径方向外側へ向かうにつれて徐々に低くな
る裾部12aを有するように形成されている。
A raised portion 12 is formed from the inner bottom surface of the main cavity 11. The raised portion 12 is formed to have a height that does not reach the top surface of the piston, has the highest central portion, and has a skirt portion 12a that gradually decreases toward the cylinder radial outer side.

【0021】主キャビティ11は、シリンダ軸線を中心
とする点対称の形状として形成されており、隆起部12
もシリンダ軸線を中心とする点対称の形状として形成さ
れている。つまり、主キャビティ11は、シリンダ周方
向の任意の位置でのシリンダ軸線に沿う断面形状が、図
1に示された形状となるようにされている。
The main cavity 11 is formed in a point-symmetrical shape about the cylinder axis and has a raised portion 12.
Is also formed in a point-symmetrical shape around the cylinder axis. That is, the main cavity 11 is configured such that the cross-sectional shape along the cylinder axis at any position in the cylinder circumferential direction is the shape shown in FIG.

【0022】シリンダヘッド2の下面には、主キャビテ
ィ11に対応して、副燃焼室を構成する副キャビティ1
3が形成されている。この副キャビティ12は、シリン
ダ軸線を中心とする点対称の形状とされている。つま
り、副キャビティ13は、シリンダ周方向の任意の位置
でのシリンダ軸線に沿う断面形状が、図1に示された形
状となるようにされている。
On the lower surface of the cylinder head 2, a sub-cavity 1 corresponding to the main cavity 11 and constituting a sub-combustion chamber is formed.
3 are formed. The sub-cavity 12 has a point-symmetrical shape around the cylinder axis. That is, the sub-cavity 13 is configured such that the cross-sectional shape along the cylinder axis at any position in the cylinder circumferential direction has the shape shown in FIG.

【0023】副キャビティ13の中心は、主キャビティ
11の中心と一致しているが、その開口端縁13aも、
主キャビティ11の開口端縁11aと略一致した位置と
されている。つまり、副キャビティ13のシリンダ軸線
を中心とする半径が、主キャビティ11のシリンダ軸線
を中心とする半径と略一致されている。
The center of the sub-cavity 13 coincides with the center of the main cavity 11, but the opening edge 13a thereof also
The position is substantially aligned with the opening edge 11a of the main cavity 11. That is, the radius of the sub-cavity 13 about the cylinder axis is substantially the same as the radius of the main cavity 11 about the cylinder axis.

【0024】シリンダヘッド2には、シリンダの略中心
位置(実施例では丁度シリンダ軸線上)において、つま
り、隆起部12の中心位置上方において、燃料噴射弁1
4が配設されている。この燃料噴射弁14は、その周方
向等間隔に複数(実施例では5個)の噴孔を有してお
り、各噴孔の指向方向は、主キャビティ11の開口端縁
11a付近の内面とされている。なお、各噴孔の高さ位
置は、上死点位置にあるピストン3の頂面高さ位置とほ
ぼ一致するように設定されている。
In the cylinder head 2, the fuel injection valve 1 is provided at a substantially central position of the cylinder (just on the cylinder axis in the embodiment), that is, above the central position of the raised portion 12.
4 are provided. The fuel injection valve 14 has a plurality of (five in the embodiment) injection holes at equal intervals in the circumferential direction, and the directing direction of each injection hole is the inner surface near the opening end edge 11 a of the main cavity 11. Has been done. The height position of each injection hole is set so as to substantially coincide with the top position of the piston 3 at the top dead center position.

【0025】図2に示すように、主キャビティ11は、
その開口端縁11aからわずかに奥側となる内面に、当
該開口端縁11a側から奥側へと順次複数(実施例では
2個)の燃料反射面部15、16が段付き形状として形
成されている。この各反射面部15、16は、それぞれ
所定の曲率半径とされた円弧状として形成されている
(実施例では主キャビティ11内に向けて凹となる形
状)。そして、燃料噴射弁14から所定の上下幅で噴射
された燃料が、上記燃料反射面部15、16に衝突反射
されて、後述する主キャビティ11内の乱れエネルギの
大きい境界部(特定領域)に効果的に飛散されるように
なっている。
As shown in FIG. 2, the main cavity 11 is
A plurality of (two in the embodiment) fuel reflecting surface portions 15 and 16 are sequentially formed in a stepped shape on the inner surface slightly rearward from the opening end edge 11a from the opening end edge 11a side to the rear side. There is. Each of the reflecting surface portions 15 and 16 is formed in an arc shape having a predetermined radius of curvature (in the embodiment, a shape that is concave toward the main cavity 11). Then, the fuel injected from the fuel injection valve 14 with a predetermined vertical width is collided and reflected by the fuel reflection surface portions 15 and 16, and is effective in the boundary portion (specific area) in the main cavity 11 having a large turbulent energy described later. It is supposed to be scattered.

【0026】図2において、ピストン3が上昇すると
き、主キャビティ11内には、当該主キャビティ11内
の中央部分から底面側を通って隆起部12の裾部12a
に沿う所定方向へと旋回される第1の渦流21が形成さ
れる。一方、ピストン3が圧縮上死点付近にまで上昇す
ると、各キャビティ11、13のシリンダ径方向外側に
おけるピストン3頂面とシリンダヘッド2下面の間か
ら、シリンダ中心へと向かうスキッシュ流が生成され、
このスキッシュ流の一部は、主キャビティ11内におい
て、その開口端縁11aを取り巻くように旋回される、
つまり上記第1の渦流とは反対方向に旋回される第2の
渦流22が生成される。
In FIG. 2, when the piston 3 rises, inside the main cavity 11, the skirt 12a of the ridge 12 extends from the central portion of the main cavity 11 through the bottom side.
A first vortex 21 is formed that is swirled in a predetermined direction along the. On the other hand, when the piston 3 rises to the vicinity of the compression top dead center, a squish flow toward the center of the cylinder is generated between the top surface of the piston 3 and the lower surface of the cylinder head 2 on the cylinder radial outer side of each cavity 11, 13.
A part of this squish flow is swirled in the main cavity 11 so as to surround the opening edge 11a thereof.
That is, the second vortex 22 swirling in the direction opposite to the first vortex is generated.

【0027】上記スキッシュ流によって、副キャビティ
13内には、その開口端縁13a付近において、第3の
渦流23が生成される。上記第1の渦流21と第2の渦
流22との境界部分が吸気の乱れエネルギの大きい部分
となり、この乱れエネルギの大きい部分が図2中破線で
囲まれた特定領域24として示される。
The squish flow produces a third vortex 23 in the sub-cavity 13 in the vicinity of the opening edge 13a. A boundary portion between the first vortex flow 21 and the second vortex flow 22 becomes a portion where the turbulent energy of intake air is large, and the portion where the turbulent energy is large is shown as a specific region 24 surrounded by a broken line in FIG.

【0028】特定領域24の高さ位置が高いほど(ピス
トン3の頂面側寄りになるほど)、反射面部15、16
から反射される燃料が効果的に特定領域24に飛散され
ることになる。いま、副キャビティ13が存在しないと
仮定すると、第2の渦流22の勢いが極めて強くなるの
で、特定領域24はかなり低い位置となってしまう。こ
れに対して、副キャビティ13を形成して、ここに第3
の渦流を23を生成させることにより、第2の渦流22
の勢いが第3の渦流23の生成分だけ弱くなり、特定領
域24が高い位置へと移動されることになる。勿論、副
キャビティ13を形成することにより、圧縮比を小さく
して燃費改善の上でも好ましいものとなる。
The higher the height of the specific area 24 (the closer it is to the top surface side of the piston 3), the more the reflecting surface portions 15, 16 are.
The fuel reflected from is effectively scattered in the specific area 24. Now, assuming that the sub-cavity 13 does not exist, the momentum of the second vortex flow 22 becomes extremely strong, so that the specific region 24 is located at a considerably low position. On the other hand, a sub-cavity 13 is formed and a third cavity is formed here.
Second swirl 22
Is weakened by the generation of the third vortex 23, and the specific region 24 is moved to a higher position. Of course, the formation of the sub-cavity 13 reduces the compression ratio, which is preferable in terms of improving fuel efficiency.

【0029】上述のように、吸気の乱れエネルギの大き
い特定領域24が高い位置へと移動されることにより、
この特定領域に対する燃料の飛散が効果的に行なわれ
て、スモ−クが効果的に低減されることになる。なお、
第2の渦流22の勢いが弱くなるということは、反射面
部15、16で衝突、反射された燃料が、第2の渦流2
2を容易に通過して特定領域24へ到達し易いことにも
なる。
As described above, by moving the specific region 24 having a large intake turbulence energy to a high position,
The fuel is effectively scattered to the specific area, and the smoke is effectively reduced. In addition,
When the momentum of the second vortex 22 is weakened, it means that the fuel reflected and collided by the reflecting surface portions 15 and 16 does not move into the second vortex 2.
It is also easy to pass through 2 and reach the specific area 24.

【0030】このスモ−ク低減の効果を図5に示してあ
り、スモ−クが問題となる高負荷時でのスモ−ク低減が
極めて効果的に行なわわれることが理解される。なお、
NOxの発生量は、負荷の変動に応じてほとんど変化は
ないものの、低負荷時には若干の減少傾向が見られ、高
負荷時において若干の増大傾向が見られた。ただし、ス
モ−ク低減効果が極めて大きいため、燃料噴射時期をリ
タ−ドさせることによって(スモ−ク低減効果がリタ−
ド分だけ低下する)、高負荷時においてスモ−クを十分
低減しつつNOx低減をも図ることが可能となる。
The effect of this smoke reduction is shown in FIG. 5, and it is understood that the smoke reduction at a high load at which smoke becomes a problem is extremely effectively performed. In addition,
Although the amount of NOx produced hardly changed according to the change in load, it showed a slight decreasing tendency at low load and a slightly increasing tendency at high load. However, since the smoke reduction effect is extremely large, it is possible to increase the smoke reduction effect by retarding the fuel injection timing.
It is possible to reduce NOx while sufficiently reducing smoke under high load.

【0031】ここで、図2に示すように、主キャビティ
11の開口端縁11aのシリンダ軸線αからの距離(=
半径)をr、副キャビティ13の開口端縁13aのシリ
ンダ軸線αからの距離(=半径)をφ、主キャビティ1
1のもっともシリンダ軸線から離れた部分の距離をcと
する。主キャビティ11がリエントラント型であるた
め、当然のことながらr<cとなる。
Here, as shown in FIG. 2, the distance of the opening edge 11a of the main cavity 11 from the cylinder axis α (=
The radius is r, the distance (= radius) from the cylinder axis α of the opening edge 13a of the sub-cavity 13 is φ, and the main cavity 1 is
Let c be the distance of 1 which is the farthest from the cylinder axis. Since the main cavity 11 is a reentrant type, naturally r <c.

【0032】実施例では、φ=rとされているが、φが
rよりも大きくなるにしたがって(開口端縁13aが1
1aよりもシリンダ径方向外側へ位置するのにしたがっ
て)、第2の渦流22の勢いが弱くなる(第3の渦流2
3の勢いが強くなる)。逆に、φがrよりも小さくなる
にしたがって(開口端縁13aが11aよりもシリンダ
径方向内側へ位置するのにしたがって)、第2の渦流2
2の勢いが強くなる(第3の渦流23の勢いが弱くな
る)。したがって、開口端縁11aと13aとのシリン
ダ径方向位置関係は、特定領域24の高さ位置の設定に
影響を与えるが、開口端縁11aと13aとはシリンダ
径方向において略同一位置とすることによって、所望強
さのスキッシュ流を得つつ特定領域24の高さ位置を高
くすることが可能となる。ただし、特定領域24の高さ
を確実に十分高くするため、r≦φとするのが好まし
い。
In the embodiment, φ = r is set, but as φ becomes larger than r (the opening edge 13a becomes 1).
The momentum of the second vortex flow 22 becomes weaker (as it is positioned outside the cylinder radial direction than 1a) (the third vortex flow 2).
The momentum of 3 becomes stronger). On the contrary, as φ becomes smaller than r (as the opening edge 13a is located inward of the cylinder radial direction with respect to 11a), the second vortex 2
The momentum of 2 becomes stronger (the momentum of the third vortex 23 becomes weaker). Therefore, the positional relationship between the opening end edges 11a and 13a in the cylinder radial direction affects the setting of the height position of the specific region 24, but the opening end edges 11a and 13a should be substantially the same position in the cylinder radial direction. This makes it possible to increase the height position of the specific region 24 while obtaining a squish flow having a desired strength. However, in order to ensure that the height of the specific region 24 is sufficiently high, it is preferable that r ≦ φ.

【0033】副キャビティ13の深さDは、圧縮比の確
保を勘案しつつ、極力浅くするのが加工の点から有利と
なる。また、深さDをあまり大きくすると、全体の吸気
の乱れエネルギが、副キャビティ13を形成しない場合
よりも小さくなってしまうので好ましくなく、シリンダ
ボア径を2Bとしたとき、D≦0.1Bの範囲に設定す
るのが好ましい。
The depth D of the sub-cavity 13 should be as shallow as possible in consideration of ensuring the compression ratio, which is advantageous in terms of processing. Further, if the depth D is made too large, the turbulent energy of the entire intake air becomes smaller than that in the case where the sub-cavity 13 is not formed, which is not preferable, and when the cylinder bore diameter is 2B, the range of D ≦ 0.1B is satisfied. It is preferable to set to.

【0034】図3に示すように、閉弁状態にある吸・排
気弁31の傘部31aは、通常シリンダヘッド2の下面
2aよりも若干引っこんだ位置にあり、この傘部31a
のシリンダヘッド2a下面からの引っこみ量dは、d≦
0.1Bの関係を満足する。したがって、副キャビティ
13の深さDを、引っこみ量dと一致させることによっ
て、副キャビティ13の内底面を、閉弁状態にある吸・
排気弁の下面と面一とすることができる。
As shown in FIG. 3, the umbrella portion 31a of the intake / exhaust valve 31 in the closed state is normally at a position slightly retracted from the lower surface 2a of the cylinder head 2, and the umbrella portion 31a is provided.
Of the cylinder head 2a from the lower surface is d ≦
Satisfies the relationship of 0.1B. Therefore, by matching the depth D of the sub-cavity 13 with the amount of withdrawal d, the inner bottom surface of the sub-cavity 13 can be sucked in a closed state.
It can be flush with the lower surface of the exhaust valve.

【0035】副キャビティ13の面積をあまり大きくす
ることは、十分なスキッシュ流が得られなくなって、好
ましくないものとなる。図4には、吸気2弁、排気2弁
の4弁式とした場合のシリンダヘッド下面2aの様子を
示してあるが、1重ハッチングで示す部分が副キャビテ
ィ13の面積S1であり、2重ハッチングで示す部分が
スキッシュ生成用となる面積S2であり、さらに、白抜
きの丸部分のうち32aが吸気弁用リセス、32bが排
気弁用リセスである。そして、副キャビティ13は、シ
リンダ軸線を中心とする円形となるように、各リセス3
2a、32bにまたがって、副キャビティ13が形成さ
れている(リセス32a、32bにまたがる副キャビテ
ィ13の外周縁が図4中一点鎖線で示される)。なお、
スキッシュ流生成用面積S2は、バルブリセス32a、
32b部分を除外した面積としてある。
If the area of the sub-cavity 13 is too large, a sufficient squish flow cannot be obtained, which is not preferable. FIG. 4 shows a state of the cylinder head lower surface 2a in the case of a four-valve type with two intake valves and two exhaust valves. The portion indicated by single hatching is the area S1 of the sub-cavity 13, and the double cavity is shown. The hatched portion is the area S2 for squish generation, and of the white circles, 32a is the intake valve recess and 32b is the exhaust valve recess. Then, the sub-cavity 13 is formed in each recess 3 so as to have a circular shape centered on the cylinder axis.
A sub-cavity 13 is formed straddling 2a, 32b (the outer peripheral edge of the sub-cavity 13 straddling the recesses 32a, 32b is shown by a dashed line in FIG. 4). In addition,
The squish flow generation area S2 has a valve recess 32a,
This is the area excluding the portion 32b.

【0036】図6において、シリンダボア径(直径)を
2B、副キャビティ13の直径を2φとして、シリンダ
全体の断面積S0(=B×B×π)に対するスキッシュ
流生成用面積S2の比の関係を図6に示してある。この
図6から明らかなように、副キャビティ13のシリンダ
ボア断面積に占める面積が大きくなるほどスキッシュ流
生成用面積が小さくなっていくが、φ/Bが0.8を越
えると十分なスキッシュ流生成面積を確保することが困
難となる。したがって、φ/Bが0.8以下(φ≦0.
8B)となるように設定するのが好ましい。前述したr
≦φの関係をも考慮すると、r≦φ≦0.8Bに設定す
るのが好ましいものとなる。なお、上述した設定におい
て、4弁式のものにおいては図6から明らかなように、
副キャビティ13の開口端縁13aを吸・排気弁のバル
ブステム(軸線)よりもシリンダ径方向内側に位置させ
ることによって、スキッシュ流生成用の面積を十分確保
することができる。
In FIG. 6, assuming that the cylinder bore diameter (diameter) is 2B and the diameter of the sub-cavity 13 is 2φ, the relationship of the ratio of the squish flow generation area S2 to the sectional area S0 (= B × B × π) of the entire cylinder is shown. It is shown in FIG. As is clear from FIG. 6, the larger the area occupied by the sub-cavity 13 in the cylinder bore cross-sectional area, the smaller the squish flow generation area. However, if φ / B exceeds 0.8, a sufficient squish flow generation area is obtained. Will be difficult to secure. Therefore, φ / B is 0.8 or less (φ ≦ 0.
8B) is preferably set. R mentioned above
Considering the relationship of ≦ φ, it is preferable to set r ≦ φ ≦ 0.8B. In addition, in the above-mentioned setting, as is clear from FIG.
By locating the opening edge 13a of the sub-cavity 13 inside the valve stem (axis line) of the intake / exhaust valve in the cylinder radial direction, a sufficient area for squish flow generation can be secured.

【0037】以上実施例について説明したが、隆起部1
2は無くてもよいものである(主キャビティ11の底面
がフラット形状)。ただし、隆起部12を形成しておく
ことにより、第1の渦流21を十分強くすると共に、特
定領域24の位置を高くする上で好ましいものとなる。
Although the embodiment has been described above, the raised portion 1
2 is not necessary (the bottom surface of the main cavity 11 is flat). However, it is preferable to form the raised portion 12 in order to sufficiently strengthen the first vortex 21 and raise the position of the specific region 24.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す側面断面図。FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の要部拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of FIG.

【図3】吸・排気弁とシリンダヘッド下面との高さ位置
関係を示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a height positional relationship between an intake / exhaust valve and a lower surface of a cylinder head.

【図4】シリンダヘッドの下面を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a lower surface of a cylinder head.

【図5】スモ−クの低減効果を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a smoke reduction effect.

【図6】副キャビティの面積設定を説明するための図。FIG. 6 is a diagram for explaining area setting of a sub-cavity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:シリンダブロック 2:シリンダヘッド 2a:シリンダヘッド下面 3:ピストン 11:主キャビティ 11a:主キャビティの開口端縁 12:隆起部 12a:裾部 13:副キャビティ 13a:副キャビティの開口端縁 14:燃料噴射弁 15:噴射燃料の衝突反射部 16:噴射燃料の衝突反射部 21:第1渦流 22:第2渦流 23:第3渦流 31:吸・排気弁 31a:吸・排気弁の傘部 32a:吸気弁用リセス 32b:排気弁用リセス 1: Cylinder Block 2: Cylinder Head 2a: Cylinder Head Lower Surface 3: Piston 11: Main Cavity 11a: Main Cavity Opening Edge 12: Ridge 12a: Bottom 13: Sub Cavity 13a: Sub Cavity Opening Edge 14: Fuel injection valve 15: Collision reflection part of injection fuel 16: Collision reflection part of injection fuel 21: First vortex flow 22: Second vortex flow 23: Third vortex flow 31: Intake / exhaust valve 31a: Intake / exhaust valve head portion 32a : Recess for intake valve 32b: Recess for exhaust valve

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ピストン頂面に、リエントラント型燃焼室
を構成する主キャビティが形成され、 シリンダヘッド下面に、前記主キャビティに対応して副
燃焼室を構成する副キャビティが形成されている、こと
を特徴とする直噴式ディ−ゼルエンジンの燃焼室構造。
1. A main cavity forming a reentrant type combustion chamber is formed on a top surface of a piston, and a sub cavity forming a sub combustion chamber corresponding to the main cavity is formed on a lower surface of a cylinder head. Combustion chamber structure of a direct-injection diesel engine.
【請求項2】請求項1において、 前記主キャビティ開口端縁と前記副キャビティの開口端
縁とが、シリンダ径方向位置において略同一位置となる
ように設定されている、ことを特徴とする直噴式ディ−
ゼルエンジンの燃焼室構造。
2. The straightening mechanism according to claim 1, wherein the opening edge of the main cavity and the opening edge of the sub-cavity are set to be substantially at the same position in the cylinder radial direction. Jet type
Zel engine combustion chamber structure.
【請求項3】請求項1または請求項2において、 シリンダ軸線からシリンダ径方向外方側へ向う距離にお
いて、前記副キャビティの開口端縁までの距離をφ、前
記主キャビティの開口端縁までの距離をr、シリンダ直
径を2Bとしたとき、r≦φ≦0.8Bに設定されてい
る、ことを特徴とする直噴式ディ−ゼルエンジンの燃焼
室構造。
3. The distance from the cylinder axis to the outside in the cylinder radial direction according to claim 1 or 2, wherein the distance to the opening edge of the sub-cavity is φ, and the distance to the opening edge of the main cavity is A combustion chamber structure for a direct-injection diesel engine, wherein r ≦ φ ≦ 0.8B is set when the distance is r and the cylinder diameter is 2B.
【請求項4】請求項1ないし請求項3のいずれか1項に
おいて、 前記副キャビティの深さをD、シリンダ直径を2Bとし
たとき、D≦0.1Bに設定されている、ことを特徴と
する直噴式ディ−ゼルエンジンの燃焼室構造。
4. The method according to claim 1, wherein when the depth of the sub-cavity is D and the cylinder diameter is 2B, D ≦ 0.1B is set. Combustion chamber structure for direct injection diesel engine.
【請求項5】請求項4において、 閉弁状態にある吸・排気弁の傘部が、シリンダヘッド下
面よりも所定距離引っ込んだ位置とされ、 前記副キャビティの深さが、該副キャビティの内底面が
前記閉弁状態にある吸・排気弁の下面と面一となるよう
に設定されている、ことを特徴とする直噴式ディ−ゼル
エンジンの燃焼室構造。
5. The cap of the intake / exhaust valve in a closed state according to claim 4, wherein the umbrella portion is retracted a predetermined distance from the bottom surface of the cylinder head, and the depth of the sub-cavity is within the sub-cavity. A combustion chamber structure for a direct injection diesel engine, wherein a bottom surface is set to be flush with a lower surface of the intake / exhaust valve in the closed state.
【請求項6】1ないし請求項5のいずれか1項におい
て、 吸気2弁、排気2弁の4弁式とされ、 シリンダ軸線からシリンダ径方向外方側へ向う方向にお
いて、前記副キャビティの開口端縁および前記主キャビ
ティの開口端縁の位置がそれぞれ、前記各弁のバルブス
テム軸線を越えない位置となるように設定されている、
ことを特徴とする直噴式ディ−ゼルエンジンの燃焼室構
造。
6. A four-valve system of two intake valves and two exhaust valves according to any one of claims 1 to 5, wherein the opening of the sub-cavity is in the direction from the cylinder axis toward the cylinder radial outer side. The positions of the end edge and the opening end edge of the main cavity are set so as not to exceed the valve stem axis of each of the valves.
Combustion chamber structure of direct injection diesel engine characterized by
【請求項7】請求項1ないし請求項6のいずれか1項に
おいて、 シリンダ中心側に位置された燃料噴射弁からの噴射燃料
が、前記主キャビティの開口端縁付近の内面に向かうよ
うに指向され、 前記主キャビティの開口端縁付近の内面に、複数の円弧
状部が該主キャビティの開口端縁側から奥側に向かって
段付きとなるように形成されている、ことを特徴とする
直噴式ディ−ゼルエンジンの燃焼室構造。
7. The fuel injection system according to claim 1, wherein the fuel injected from the fuel injection valve located on the cylinder center side is directed toward the inner surface near the opening edge of the main cavity. A plurality of arc-shaped portions are formed on the inner surface near the opening edge of the main cavity so as to be stepped from the opening edge side of the main cavity toward the inner side. Combustion chamber structure of injection diesel engine.
【請求項8】請求項1ないし請求項7のいずれか1項に
おいて、 前記主キャビティの内底面中心部分に、隆起部が形成さ
れている、ことを特徴とする直噴式ディ−ゼルエンジン
の燃焼室構造。
8. The combustion for a direct injection diesel engine according to claim 1, wherein a raised portion is formed at a central portion of an inner bottom surface of the main cavity. Room structure.
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JP2011506848A (en) * 2007-12-19 2011-03-03 ルノー・エス・アー・エス Asymmetric combustion chamber of heat engine

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