JPH0949431A - 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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- JPH0949431A JPH0949431A JP7219449A JP21944995A JPH0949431A JP H0949431 A JPH0949431 A JP H0949431A JP 7219449 A JP7219449 A JP 7219449A JP 21944995 A JP21944995 A JP 21944995A JP H0949431 A JPH0949431 A JP H0949431A
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- combustion chamber
- injection
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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
- F02B23/0672—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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- 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
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- 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
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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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- 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
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- 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)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 この直噴式ディーゼルエンジンは、燃焼室に
設けた突起体の平坦面に多噴孔からの燃料噴霧を衝突さ
せ、衝突拡散を突起体の平坦面と傾斜面で燃焼室の下方
へ拡散させる。 【解決手段】 この直噴式ディーゼルエンジンは、ピス
トンヘッド部２３の頂面２４に開口部６を形成した燃焼
室２、燃焼室２のほぼ中央底部に設けた突起体３、及び
突起体３に対向してシリンダヘッド１２に取り付けた多
噴孔９を備えた燃料噴射ノズル４を有する。噴孔９は予
め決められた開き角θにそれぞれ設定されている。突起
体３の頂面には、噴孔９から噴射された燃料が衝突する
平坦面７と平坦面７の全周縁に下方へ傾斜する傾斜面８
とが形成されている。燃焼室２の開口部６はリップ部５
で絞られたリエントラント型に形成されている。
設けた突起体の平坦面に多噴孔からの燃料噴霧を衝突さ
せ、衝突拡散を突起体の平坦面と傾斜面で燃焼室の下方
へ拡散させる。 【解決手段】 この直噴式ディーゼルエンジンは、ピス
トンヘッド部２３の頂面２４に開口部６を形成した燃焼
室２、燃焼室２のほぼ中央底部に設けた突起体３、及び
突起体３に対向してシリンダヘッド１２に取り付けた多
噴孔９を備えた燃料噴射ノズル４を有する。噴孔９は予
め決められた開き角θにそれぞれ設定されている。突起
体３の頂面には、噴孔９から噴射された燃料が衝突する
平坦面７と平坦面７の全周縁に下方へ傾斜する傾斜面８
とが形成されている。燃焼室２の開口部６はリップ部５
で絞られたリエントラント型に形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼室内に設け
た突起体に燃料噴射ノズルから噴射される燃料を直接衝
突させる直噴式ディーゼルエンジンに関する。
た突起体に燃料噴射ノズルから噴射される燃料を直接衝
突させる直噴式ディーゼルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンの燃焼室とし
ては、直接噴射式及び副室式によって代表されている。
直接噴射式燃焼室は、燃料噴射ノズルより噴射された燃
料の噴射エネルギー及び燃焼室内に形成されるスワール
及びスキッシュ流によって燃料と空気との混合を達成
し、可燃性混合気を形成している。しかしながら、該直
接噴射式燃焼室は、強いスワールを生成させるため、吸
気効率が低下するという問題を有しており、また、燃料
の噴霧微粒化及び貫徹力をアップさせるため、燃料噴射
ノズルを高圧化、高噴射率化に構成しなければならず、
構造が複雑になるという問題を有している。
ては、直接噴射式及び副室式によって代表されている。
直接噴射式燃焼室は、燃料噴射ノズルより噴射された燃
料の噴射エネルギー及び燃焼室内に形成されるスワール
及びスキッシュ流によって燃料と空気との混合を達成
し、可燃性混合気を形成している。しかしながら、該直
接噴射式燃焼室は、強いスワールを生成させるため、吸
気効率が低下するという問題を有しており、また、燃料
の噴霧微粒化及び貫徹力をアップさせるため、燃料噴射
ノズルを高圧化、高噴射率化に構成しなければならず、
構造が複雑になるという問題を有している。
【０００３】ところで、ディーゼルエンジンでは、スモ
ーク、パティキュレート等の低減のため、燃料と空気と
の混合を良好にすることが望まれている。そこで、ディ
ーゼルエンジンでは、燃料と空気との混合を良好にする
ため、燃料の衝突噴流を利用した直接噴射式衝突拡散層
状給気式、いわゆる、ＯＳＫＡ式の燃焼室を持つエンジ
ンが知られている。ＯＳＫＡ式エンジンは、ピストンに
形成した凹部即ちキャビティの底部中央から突出する衝
突部を設け、該衝突部の周囲に環状燃焼室を形成し、燃
料噴射ノズルから噴射された液状燃料を衝突部に衝突さ
せ、燃料噴流の衝突部への衝突作用によって衝突面を起
点として燃料を円環状に拡散させ、燃料と空気との混合
を行わせるものである。
ーク、パティキュレート等の低減のため、燃料と空気と
の混合を良好にすることが望まれている。そこで、ディ
ーゼルエンジンでは、燃料と空気との混合を良好にする
ため、燃料の衝突噴流を利用した直接噴射式衝突拡散層
状給気式、いわゆる、ＯＳＫＡ式の燃焼室を持つエンジ
ンが知られている。ＯＳＫＡ式エンジンは、ピストンに
形成した凹部即ちキャビティの底部中央から突出する衝
突部を設け、該衝突部の周囲に環状燃焼室を形成し、燃
料噴射ノズルから噴射された液状燃料を衝突部に衝突さ
せ、燃料噴流の衝突部への衝突作用によって衝突面を起
点として燃料を円環状に拡散させ、燃料と空気との混合
を行わせるものである。
【０００４】また、実公昭５７−３２２６０号公報に
は、直接噴射式内燃機関が開示されている。該直接噴射
式内燃機関は、ピストン頂面に形成した燃焼室の底面中
心より突起壁を突出させ、該突起壁の上端面は円錐形突
面に形成し、円錐形突面と燃料噴射ノズルの単一噴孔と
を同一中心線上に設定し、円錐形突面の傾斜面で燃料を
衝突反射させ、反射した燃料を燃焼室の全周側壁に向か
って放射状に拡散して衝突させるものである。同様なデ
ィーゼルエンジンの燃焼室として、特開平４−８１５１
９号公報に開示されたものがある。
は、直接噴射式内燃機関が開示されている。該直接噴射
式内燃機関は、ピストン頂面に形成した燃焼室の底面中
心より突起壁を突出させ、該突起壁の上端面は円錐形突
面に形成し、円錐形突面と燃料噴射ノズルの単一噴孔と
を同一中心線上に設定し、円錐形突面の傾斜面で燃料を
衝突反射させ、反射した燃料を燃焼室の全周側壁に向か
って放射状に拡散して衝突させるものである。同様なデ
ィーゼルエンジンの燃焼室として、特開平４−８１５１
９号公報に開示されたものがある。
【０００５】また、特開平４−１２１２２号公報には、
燃料衝突拡散式エンジンが開示されている。該燃料衝突
拡散式エンジンは、ピストンヘッドに形成した燃焼室内
で噴射時期を遅らせて噴射した燃料と空気とで混合気を
生成させて良好に燃焼させるのに、スキッシュ流を逆方
向にガイドする通路をピストンヘッドとシリンダヘッド
下面とで形成し、燃焼室内に平坦面を備えた突起体を配
置し、該平坦面に燃料噴射ノズルから燃料を噴射し、そ
の噴射した液状燃料を前記被膜に衝突させて、円盤状に
均一に拡散させ、燃焼室内にガイド通路を通じてスキッ
シュ流で流入した空気の流れ方向と円盤状に拡散して噴
射される燃料の燃料噴射方向とをほぼ直交状態に交叉さ
せて混合を促進させると共に、噴霧が上方に拡散してキ
ャビティ外に流出することを防止するものである。
燃料衝突拡散式エンジンが開示されている。該燃料衝突
拡散式エンジンは、ピストンヘッドに形成した燃焼室内
で噴射時期を遅らせて噴射した燃料と空気とで混合気を
生成させて良好に燃焼させるのに、スキッシュ流を逆方
向にガイドする通路をピストンヘッドとシリンダヘッド
下面とで形成し、燃焼室内に平坦面を備えた突起体を配
置し、該平坦面に燃料噴射ノズルから燃料を噴射し、そ
の噴射した液状燃料を前記被膜に衝突させて、円盤状に
均一に拡散させ、燃焼室内にガイド通路を通じてスキッ
シュ流で流入した空気の流れ方向と円盤状に拡散して噴
射される燃料の燃料噴射方向とをほぼ直交状態に交叉さ
せて混合を促進させると共に、噴霧が上方に拡散してキ
ャビティ外に流出することを防止するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前掲実
公昭５７−３２２６０号公報や特開平４−８１５１９号
公報に開示された直接噴射式エンジンでは、燃料噴射ノ
ズルから噴射された燃料の衝突角度が小さくなり、ま
た、燃料噴射ノズルに形成された噴孔は単一噴孔である
ので、噴孔径が必然的に大きくなり、衝突した燃料粒子
は十分な微粒化状態にならず、スモークの発生を低減す
ることができない。
公昭５７−３２２６０号公報や特開平４−８１５１９号
公報に開示された直接噴射式エンジンでは、燃料噴射ノ
ズルから噴射された燃料の衝突角度が小さくなり、ま
た、燃料噴射ノズルに形成された噴孔は単一噴孔である
ので、噴孔径が必然的に大きくなり、衝突した燃料粒子
は十分な微粒化状態にならず、スモークの発生を低減す
ることができない。
【０００７】また、上記のようなＯＳＫＡ型の燃焼室を
備えたピストンを用いたエンジンでは、燃料噴射ノズル
の単孔ノズルから噴射された燃料をピストンヘッドの衝
突部の平らな衝突面或いは平らな傾斜面に衝突させて燃
料を拡散させ、次いでピストンの上昇行程に燃焼室内に
発生する。スキッシュ流によって薄膜円盤状の燃料と空
気と良好な混合気を生成すると共に、噴霧が上方に拡散
してキャビティ外に流出することを防止して燃焼状態を
良好にする必要がある。そのため、キャビティ内に強力
なスキッシュ流が発生するように、開口を大きく絞った
り、前掲特開平４−８１５１９号公報に開示されている
ように、ガイド通路を形成することになるが、このよう
な開口部は、加工コストの増加や耐久性の低下を招くと
いう問題がある。
備えたピストンを用いたエンジンでは、燃料噴射ノズル
の単孔ノズルから噴射された燃料をピストンヘッドの衝
突部の平らな衝突面或いは平らな傾斜面に衝突させて燃
料を拡散させ、次いでピストンの上昇行程に燃焼室内に
発生する。スキッシュ流によって薄膜円盤状の燃料と空
気と良好な混合気を生成すると共に、噴霧が上方に拡散
してキャビティ外に流出することを防止して燃焼状態を
良好にする必要がある。そのため、キャビティ内に強力
なスキッシュ流が発生するように、開口を大きく絞った
り、前掲特開平４−８１５１９号公報に開示されている
ように、ガイド通路を形成することになるが、このよう
な開口部は、加工コストの増加や耐久性の低下を招くと
いう問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、ピストンヘ
ッドの頂面に開口部を形成した燃焼室、該燃焼室のほぼ
中央底部に設けた突起体、及び該突起体に対向してシリ
ンダヘッドに取り付けた噴孔を備えた燃料噴射ノズルを
有する直噴式ディーゼルエンジンの燃焼システムにおい
て、前記燃料噴射ノズルには複数の前記噴孔が形成さ
れ、前記噴孔は予め決められた開き角にそれぞれ設定さ
れ、前記燃焼室内に位置する前記突起体の頂面には前記
多噴孔から噴射された燃料が衝突する平坦面と該平坦面
の全周縁に下方へ傾斜する傾斜面とが形成されているこ
とを特徴とする直噴式ディーゼルエンジンに関する。
ッドの頂面に開口部を形成した燃焼室、該燃焼室のほぼ
中央底部に設けた突起体、及び該突起体に対向してシリ
ンダヘッドに取り付けた噴孔を備えた燃料噴射ノズルを
有する直噴式ディーゼルエンジンの燃焼システムにおい
て、前記燃料噴射ノズルには複数の前記噴孔が形成さ
れ、前記噴孔は予め決められた開き角にそれぞれ設定さ
れ、前記燃焼室内に位置する前記突起体の頂面には前記
多噴孔から噴射された燃料が衝突する平坦面と該平坦面
の全周縁に下方へ傾斜する傾斜面とが形成されているこ
とを特徴とする直噴式ディーゼルエンジンに関する。
【０００９】また、前記燃焼室は前記ピストンヘッドの
頂面の前記開口部が絞られたリエントラント型に形成さ
れている。
頂面の前記開口部が絞られたリエントラント型に形成さ
れている。
【００１０】また、前記燃料噴射ノズルの前記噴孔から
噴射される燃料は、前記突起体の前記平坦面に斜めに衝
突すると共に、該衝突噴流が前記傾斜面に沿ってコアン
ダ効果で拡散するものである。
噴射される燃料は、前記突起体の前記平坦面に斜めに衝
突すると共に、該衝突噴流が前記傾斜面に沿ってコアン
ダ効果で拡散するものである。
【００１１】この直噴式ディーゼルエンジンは、上記の
構成によって、前記燃料噴射ノズルの噴孔から噴射され
た燃料の衝突角度が従来の傾斜面に衝突させるものに比
較して大きくなり、しかも、燃料噴射ノズルには複数の
噴孔が形成され、一回に噴射する所定量の燃料を複数の
噴孔から噴射するので、１つの噴孔から噴射される燃料
流量は少なくなり、各噴孔の噴孔径が必然的に小さくな
り、燃料噴射ノズルへ燃料を供給する燃料噴射ポンプを
高圧化することなく、衝突した燃料粒子は良好な微粒化
状態になり、燃焼室内に均一に拡散され、空気との混合
を促進してスモークの発生を低減できる。
構成によって、前記燃料噴射ノズルの噴孔から噴射され
た燃料の衝突角度が従来の傾斜面に衝突させるものに比
較して大きくなり、しかも、燃料噴射ノズルには複数の
噴孔が形成され、一回に噴射する所定量の燃料を複数の
噴孔から噴射するので、１つの噴孔から噴射される燃料
流量は少なくなり、各噴孔の噴孔径が必然的に小さくな
り、燃料噴射ノズルへ燃料を供給する燃料噴射ポンプを
高圧化することなく、衝突した燃料粒子は良好な微粒化
状態になり、燃焼室内に均一に拡散され、空気との混合
を促進してスモークの発生を低減できる。
【００１２】また、この直噴式ディーゼルエンジンは、
上記の構成によって、前記燃料噴射ノズルの噴孔から噴
射された燃料が複数の傾斜した噴射流となって平坦面に
衝突し、平坦面への衝突噴流がコアンダ効果によって前
記傾斜面に沿った方向の近くを偏向して流れようとする
傾向になって燃焼室下方に向かって拡散し、衝突噴霧が
燃焼室内の全域にわたって均一に拡散され、拡散した燃
料噴霧が燃焼室内に流入する空気と混合を促進し、燃焼
が促進され、スモークの発生が低減される。
上記の構成によって、前記燃料噴射ノズルの噴孔から噴
射された燃料が複数の傾斜した噴射流となって平坦面に
衝突し、平坦面への衝突噴流がコアンダ効果によって前
記傾斜面に沿った方向の近くを偏向して流れようとする
傾向になって燃焼室下方に向かって拡散し、衝突噴霧が
燃焼室内の全域にわたって均一に拡散され、拡散した燃
料噴霧が燃焼室内に流入する空気と混合を促進し、燃焼
が促進され、スモークの発生が低減される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図１、図２及び図３を参照
して、この発明による直噴式ディーゼルエンジンの実施
例を説明する。図１はこの発明による直噴式ディーゼル
エンジンの一実施例を示す断面図、図２は図１の直噴式
ディーゼルエンジンにおける燃焼室内の噴霧パターンを
示す平面図、図３は図１の直噴式ディーゼルエンジンに
おけるピストンの突起体に対する噴流のパターンの要部
を示す説明図である。
して、この発明による直噴式ディーゼルエンジンの実施
例を説明する。図１はこの発明による直噴式ディーゼル
エンジンの一実施例を示す断面図、図２は図１の直噴式
ディーゼルエンジンにおける燃焼室内の噴霧パターンを
示す平面図、図３は図１の直噴式ディーゼルエンジンに
おけるピストンの突起体に対する噴流のパターンの要部
を示す説明図である。
【００１４】この直噴式ディーゼルエンジンは、シリン
ダブロック１４、シリンダブロック１４にガスケット１
７を介在して固定されたシリンダヘッド１２、シリンダ
ヘッド１２に形成された吸気ポート１５と排気ポート１
６、シリンダブロック１４の孔部２２に嵌合したシリン
ダライナ１３、及びシリンダライナ１３に形成されたシ
リンダ１０内を往復運動するピストン１を有している。
吸気ポート１５には吸気弁１８が配置され、また排気ポ
ート１６には排気弁１９が配置されている。ピストン１
は、例えば、アルミニウム等の金属材料から成り、ピス
トン１のピストンヘッド部２３には、キャビティ１１が
形成され、キャビティ１１によって燃焼室２が形成され
ている。燃焼室２は、ピストンヘッド部２３の頂面２４
の開口部６が絞られた形状に形成され、開口部６の縁部
が中央へ先細り形状で延び出したリップ部５を備えたリ
エントラント型に形成されている。燃焼室２は、キャビ
ティ１１の周壁が下方に向かって断面積が拡大してお
り、ピストン上死点では突起体３と燃焼室２の周壁とで
ドーナツ状空所に形成されている。
ダブロック１４、シリンダブロック１４にガスケット１
７を介在して固定されたシリンダヘッド１２、シリンダ
ヘッド１２に形成された吸気ポート１５と排気ポート１
６、シリンダブロック１４の孔部２２に嵌合したシリン
ダライナ１３、及びシリンダライナ１３に形成されたシ
リンダ１０内を往復運動するピストン１を有している。
吸気ポート１５には吸気弁１８が配置され、また排気ポ
ート１６には排気弁１９が配置されている。ピストン１
は、例えば、アルミニウム等の金属材料から成り、ピス
トン１のピストンヘッド部２３には、キャビティ１１が
形成され、キャビティ１１によって燃焼室２が形成され
ている。燃焼室２は、ピストンヘッド部２３の頂面２４
の開口部６が絞られた形状に形成され、開口部６の縁部
が中央へ先細り形状で延び出したリップ部５を備えたリ
エントラント型に形成されている。燃焼室２は、キャビ
ティ１１の周壁が下方に向かって断面積が拡大してお
り、ピストン上死点では突起体３と燃焼室２の周壁とで
ドーナツ状空所に形成されている。
【００１５】また、この直噴式ディーゼルエンジンにお
いて、シリンダヘッド１２には燃料噴射ノズル４がヘッ
ド下面２０から若干突出して取り付けられ、また、燃料
噴射ノズル４には噴孔９が形成されている。燃料噴射ノ
ズル４の噴孔９からは、ピストン１の上死点近傍で燃焼
室２に燃料を噴射するように構成されている。なお、図
では、シリンダヘッド１２に吸気ポート１５と排気ポー
ト１６が形成されているが、吸気ポートをシリンダ下部
に形成することもでき、また、吸気ポートと排気ポート
とをシリンダ下部に形成することもできる。
いて、シリンダヘッド１２には燃料噴射ノズル４がヘッ
ド下面２０から若干突出して取り付けられ、また、燃料
噴射ノズル４には噴孔９が形成されている。燃料噴射ノ
ズル４の噴孔９からは、ピストン１の上死点近傍で燃焼
室２に燃料を噴射するように構成されている。なお、図
では、シリンダヘッド１２に吸気ポート１５と排気ポー
ト１６が形成されているが、吸気ポートをシリンダ下部
に形成することもでき、また、吸気ポートと排気ポート
とをシリンダ下部に形成することもできる。
【００１６】この直噴式ディーゼルエンジンにおいて、
ピストンヘッド部２３に形成した燃焼室２内には、燃焼
室２のほぼ中央底部に上方に伸びる突起体３が形成され
ている。突起体３は、ピストンヘッド部２３と一体構造
に構成してもよく、例えば、耐熱性に富んだセラミック
スから製作した部材を取り付けて構成することもでき
る。突起体３の頂面は、キャビティ１１の底面から上方
に伸びて燃焼室２の開口部６の面即ちピストンヘッド部
材２３の頂面２４より下方に位置している。突起体３の
頂面は、燃料を衝突させるため平坦面７に形成されてい
る。即ち、平坦面７は、液状燃料の噴流が衝突する衝突
面を構成する。また、燃料噴射ノズル４に形成された噴
孔９は複数個（この実施例では４個）の多噴孔９に形成
され、それぞれの噴孔９は予め決められた開き角θにな
るようにそれぞれが設定されている。図２に示すよう
に、ピストン上死点近傍で４つの噴孔９から噴射される
それぞれの噴流は、平坦面７上の衝突点２１で衝突する
ように構成されている。
ピストンヘッド部２３に形成した燃焼室２内には、燃焼
室２のほぼ中央底部に上方に伸びる突起体３が形成され
ている。突起体３は、ピストンヘッド部２３と一体構造
に構成してもよく、例えば、耐熱性に富んだセラミック
スから製作した部材を取り付けて構成することもでき
る。突起体３の頂面は、キャビティ１１の底面から上方
に伸びて燃焼室２の開口部６の面即ちピストンヘッド部
材２３の頂面２４より下方に位置している。突起体３の
頂面は、燃料を衝突させるため平坦面７に形成されてい
る。即ち、平坦面７は、液状燃料の噴流が衝突する衝突
面を構成する。また、燃料噴射ノズル４に形成された噴
孔９は複数個（この実施例では４個）の多噴孔９に形成
され、それぞれの噴孔９は予め決められた開き角θにな
るようにそれぞれが設定されている。図２に示すよう
に、ピストン上死点近傍で４つの噴孔９から噴射される
それぞれの噴流は、平坦面７上の衝突点２１で衝突する
ように構成されている。
【００１７】直噴式ディーゼルエンジンでは、低スモー
クを実現するためには、燃料噴射ノズル４から噴射され
た燃料噴霧を微粒化し、空気との混合を良くする必要が
ある。その上で、燃料噴霧を燃焼室内に均一に拡げる必
要がある。また、燃料噴霧の粒径は、次のような傾向が
ある。噴霧が衝突面に衝突する前には、噴霧の粒径が小
さい程、衝突後の粒径が小さくなる。また、噴霧が衝突
面に衝突した後の粒径は、衝突点２１での衝突角度（開
き角）θが９０°の時に粒径が最小になる。噴霧の衝突
面への衝突角度θは、０°＜θ≦９０°の範囲である
が、衝突角度θが大きい程、粒径は小さくなる傾向にあ
る。更に、噴霧が衝突面に衝突する前の粒径は、燃料噴
射ノズル４からの噴射圧が高い程、及び噴孔径が小さい
程、噴霧の粒径が小さくなるという傾向にある。
クを実現するためには、燃料噴射ノズル４から噴射され
た燃料噴霧を微粒化し、空気との混合を良くする必要が
ある。その上で、燃料噴霧を燃焼室内に均一に拡げる必
要がある。また、燃料噴霧の粒径は、次のような傾向が
ある。噴霧が衝突面に衝突する前には、噴霧の粒径が小
さい程、衝突後の粒径が小さくなる。また、噴霧が衝突
面に衝突した後の粒径は、衝突点２１での衝突角度（開
き角）θが９０°の時に粒径が最小になる。噴霧の衝突
面への衝突角度θは、０°＜θ≦９０°の範囲である
が、衝突角度θが大きい程、粒径は小さくなる傾向にあ
る。更に、噴霧が衝突面に衝突する前の粒径は、燃料噴
射ノズル４からの噴射圧が高い程、及び噴孔径が小さい
程、噴霧の粒径が小さくなるという傾向にある。
【００１８】この直噴式ディーゼルエンジンは、燃料噴
射ノズル４の噴孔９から噴射される噴霧は開き角即ち衝
突角度が９０°に近いものであり、衝突噴流の流れが半
径方向外向きに方向付けられている。従って、従来の前
掲実公昭５７−３２２６０号公報や前掲特開平４−８１
５１９号公報に開示された衝突面を形成する傾斜面に噴
霧された衝突角度に比較して、この発明の衝突面を構成
する平坦面７に噴霧された衝突角度は大きくなり、しか
も従来の単一噴孔に比較して、この発明の噴孔は多噴孔
９であるので、一回に噴霧する流量が同一であるとすれ
ば、噴孔９の噴孔径は単一噴孔の噴孔径に比較して小さ
く構成される。上記のことより、この直噴式ディーゼル
エンジンは、従来のものに比較して、噴孔９からの噴霧
の粒径が小さくなり、しかも衝突した後の衝突噴流の粒
径が小さくなり、噴霧が極めて微粒化されることにな
る。そこで、この直噴式ディーゼルエンジンでは、微粒
化された噴霧が、スワール流の空気と交差して混合が促
進されることになる。
射ノズル４の噴孔９から噴射される噴霧は開き角即ち衝
突角度が９０°に近いものであり、衝突噴流の流れが半
径方向外向きに方向付けられている。従って、従来の前
掲実公昭５７−３２２６０号公報や前掲特開平４−８１
５１９号公報に開示された衝突面を形成する傾斜面に噴
霧された衝突角度に比較して、この発明の衝突面を構成
する平坦面７に噴霧された衝突角度は大きくなり、しか
も従来の単一噴孔に比較して、この発明の噴孔は多噴孔
９であるので、一回に噴霧する流量が同一であるとすれ
ば、噴孔９の噴孔径は単一噴孔の噴孔径に比較して小さ
く構成される。上記のことより、この直噴式ディーゼル
エンジンは、従来のものに比較して、噴孔９からの噴霧
の粒径が小さくなり、しかも衝突した後の衝突噴流の粒
径が小さくなり、噴霧が極めて微粒化されることにな
る。そこで、この直噴式ディーゼルエンジンでは、微粒
化された噴霧が、スワール流の空気と交差して混合が促
進されることになる。
【００１９】更に、燃焼室２内に位置する突起体３は、
その頂面の平坦面７の全周縁に下方へ傾斜する傾斜面８
が形成されている。傾斜面８は、図では断面円弧状の曲
面に形成されている。また、燃料噴射ノズル４の噴孔９
から噴射される燃料噴流は、突起体３の平坦面７に斜め
に衝突すると共に、該衝突噴霧Ｆが傾斜面８に沿ってコ
アンダ効果で下方へ偏向して拡散する。
その頂面の平坦面７の全周縁に下方へ傾斜する傾斜面８
が形成されている。傾斜面８は、図では断面円弧状の曲
面に形成されている。また、燃料噴射ノズル４の噴孔９
から噴射される燃料噴流は、突起体３の平坦面７に斜め
に衝突すると共に、該衝突噴霧Ｆが傾斜面８に沿ってコ
アンダ効果で下方へ偏向して拡散する。
【００２０】この直噴式ディーゼルエンジンでは、燃料
噴射ノズル４の噴孔９から平坦面７までの距離Ｌが長過
ぎると、噴孔９からの噴流の運動エネルギーが小さくな
り、噴霧の衝突による微粒化が低減すると共に、衝突噴
霧Ｆの拡散力が小さくなるので、適正な距離Ｌに設定す
る必要がある。噴孔９からの噴流が衝突角度θで傾斜し
ているので、衝突噴霧Ｆが燃料噴射ノズル４の方向へに
反射が低減され、コアンダ効果のため噴霧Ｆが斜め下方
へ向かって拡散することができ、そのため、シリンダヘ
ッド側に凹部やスキッシュによる下方への噴霧の拡散が
不要になる。
噴射ノズル４の噴孔９から平坦面７までの距離Ｌが長過
ぎると、噴孔９からの噴流の運動エネルギーが小さくな
り、噴霧の衝突による微粒化が低減すると共に、衝突噴
霧Ｆの拡散力が小さくなるので、適正な距離Ｌに設定す
る必要がある。噴孔９からの噴流が衝突角度θで傾斜し
ているので、衝突噴霧Ｆが燃料噴射ノズル４の方向へに
反射が低減され、コアンダ効果のため噴霧Ｆが斜め下方
へ向かって拡散することができ、そのため、シリンダヘ
ッド側に凹部やスキッシュによる下方への噴霧の拡散が
不要になる。
【００２１】この直噴式ディーゼルエンジンでは、燃料
噴射ノズル４の噴孔９から斜め方向に噴射された燃料噴
流は、平坦面７の衝突点２１で衝突し、次いで、衝突噴
流は、コアンダ効果により平坦面７と傾斜面８との滑ら
かな曲面に沿って斜め下方へ向い、傾斜面８に近接する
噴霧パターンとなってそれぞれ半径方向の噴霧Ｆとして
拡散する。次いで、これらの拡散噴霧Ｆに対して、空気
流即ちスワールＳが直交状態に交差し、空気と燃料の混
合が促進され、燃焼室２内の全領域で均一な混合を実現
することができ、着火燃焼することになり、良好な燃焼
状態を確保して燃焼効率を向上させ、スモークの発生が
抑制されることになる。なお、スワールＳは、吸気ポー
ト１５により形成されるが、拡散噴霧Ｆが従来の直噴式
ディーゼルエンジンの噴霧よりも拡散幅が広く成るた
め、スワールＳの強さは従来の直噴式ディーゼルエンジ
ンよりも弱くて済み、吸気効率が低下するという問題が
ない。
噴射ノズル４の噴孔９から斜め方向に噴射された燃料噴
流は、平坦面７の衝突点２１で衝突し、次いで、衝突噴
流は、コアンダ効果により平坦面７と傾斜面８との滑ら
かな曲面に沿って斜め下方へ向い、傾斜面８に近接する
噴霧パターンとなってそれぞれ半径方向の噴霧Ｆとして
拡散する。次いで、これらの拡散噴霧Ｆに対して、空気
流即ちスワールＳが直交状態に交差し、空気と燃料の混
合が促進され、燃焼室２内の全領域で均一な混合を実現
することができ、着火燃焼することになり、良好な燃焼
状態を確保して燃焼効率を向上させ、スモークの発生が
抑制されることになる。なお、スワールＳは、吸気ポー
ト１５により形成されるが、拡散噴霧Ｆが従来の直噴式
ディーゼルエンジンの噴霧よりも拡散幅が広く成るた
め、スワールＳの強さは従来の直噴式ディーゼルエンジ
ンよりも弱くて済み、吸気効率が低下するという問題が
ない。
【００２２】
【発明の効果】この発明による直噴式ディーゼルエンジ
ンは、以上のように構成されているので、次のような特
有の効果を有する。即ち、この直噴式ディーゼルエンジ
ンは、噴孔から噴射された燃料を平坦面に斜めに大きな
衝突角度をもって衝突させ、噴孔径の小さな各噴孔から
所定量の燃料噴流を前記平坦面上に隔置したリング上の
複数の衝突点に衝突させて半径方向外向きに拡散させ、
拡散噴霧を良好な微粒化状態にして燃焼室内に均一に拡
散させる。しかも、前記噴孔から噴射された噴流が平坦
面に衝突した後、衝突噴流がコアンダ効果によって燃焼
室の下方へと拡散し、燃料噴霧の微粒化が促進され、燃
料噴霧が燃焼室内の全域に均一に拡散され、拡散した燃
料噴霧が燃焼室内に流入する空気のスワール流と交差し
て混合が促進され、良好に着火燃焼してスモークの発生
を低減する。
ンは、以上のように構成されているので、次のような特
有の効果を有する。即ち、この直噴式ディーゼルエンジ
ンは、噴孔から噴射された燃料を平坦面に斜めに大きな
衝突角度をもって衝突させ、噴孔径の小さな各噴孔から
所定量の燃料噴流を前記平坦面上に隔置したリング上の
複数の衝突点に衝突させて半径方向外向きに拡散させ、
拡散噴霧を良好な微粒化状態にして燃焼室内に均一に拡
散させる。しかも、前記噴孔から噴射された噴流が平坦
面に衝突した後、衝突噴流がコアンダ効果によって燃焼
室の下方へと拡散し、燃料噴霧の微粒化が促進され、燃
料噴霧が燃焼室内の全域に均一に拡散され、拡散した燃
料噴霧が燃焼室内に流入する空気のスワール流と交差し
て混合が促進され、良好に着火燃焼してスモークの発生
を低減する。
【００２３】また、この直噴式ディーゼルエンジンは、
燃料噴射ノズルの噴孔が多噴孔であること、燃焼室内の
突起体の平坦面への噴霧の衝突角度が大きいこと、及び
平坦面の周辺が傾斜面になってコアンダ効果を実現でき
ることにより、噴霧の微粒化が達成でき、スモークやＮ
ＯX の発生を低減でき、しかも、噴霧の微粒化が達成で
きるので、燃料噴射ポンプを高圧化する必要がなくな
り、コストを低減できる。また、この直噴式ディーゼル
エンジンは、強力なスキッシュがなくても噴霧が上方へ
拡散することを防止できるため、キャビティ開口部の絞
りを大きくしたり、ガイド通路を設ける必要がなく、実
用価値が高く、しかも耐久性に富んだ構造に構成するこ
とができる。更に、噴霧の微粒化が達成できるので、ス
ワールを強力にする必要がなく、吸気ポートの有効面積
を高くでき、体積効率が良好になり、Ｐｍｅをアップで
き、出力をアップできる。
燃料噴射ノズルの噴孔が多噴孔であること、燃焼室内の
突起体の平坦面への噴霧の衝突角度が大きいこと、及び
平坦面の周辺が傾斜面になってコアンダ効果を実現でき
ることにより、噴霧の微粒化が達成でき、スモークやＮ
ＯX の発生を低減でき、しかも、噴霧の微粒化が達成で
きるので、燃料噴射ポンプを高圧化する必要がなくな
り、コストを低減できる。また、この直噴式ディーゼル
エンジンは、強力なスキッシュがなくても噴霧が上方へ
拡散することを防止できるため、キャビティ開口部の絞
りを大きくしたり、ガイド通路を設ける必要がなく、実
用価値が高く、しかも耐久性に富んだ構造に構成するこ
とができる。更に、噴霧の微粒化が達成できるので、ス
ワールを強力にする必要がなく、吸気ポートの有効面積
を高くでき、体積効率が良好になり、Ｐｍｅをアップで
き、出力をアップできる。
【図１】この発明による直噴式ディーゼルエンジンの一
実施例を示す断面図である。
実施例を示す断面図である。
【図２】図１の直噴式ディーゼルエンジンにおける燃焼
室内の噴霧パターンを示す平面図である。
室内の噴霧パターンを示す平面図である。
【図３】図１の直噴式ディーゼルエンジンにおけるピス
トンの突起体に対する噴流のパターンの要部を示す説明
図である。
トンの突起体に対する噴流のパターンの要部を示す説明
図である。
１ ピストン ２ 燃焼室 ３ 突起体 ４ 燃料噴射ノズル ６ 開口部 ７ 平坦面 ８ 傾斜面 ９ 噴孔 １０ シリンダ １２ シリンダヘッド ２３ ピストンヘッド部 ２４ 頂面 θ 開き角
Claims (2)
- 【請求項１】 シリンダ内を往復動するピストンのピス
トンヘッド部の頂面に開口部を形成した燃焼室、該燃焼
室のほぼ中央底部に設けた突起体、及び該突起体に対向
してシリンダヘッドに取り付けた噴孔を備えた燃料噴射
ノズルを有する直噴式ディーゼルエンジンの燃焼システ
ムにおいて、前記燃料噴射ノズルには複数の前記噴孔が
形成され、前記噴孔は予め決められた開き角にそれぞれ
設定され、前記燃焼室内に位置する前記突起体の頂面に
は前記多噴孔から噴射された燃料が衝突する平坦面と該
平坦面の全周縁に下方へ傾斜する傾斜面とが形成されて
いることを特徴とする直噴式ディーゼルエンジン。 - 【請求項２】 前記燃料噴射ノズルの前記噴孔から噴射
される燃料は、前記突起体の前記平坦面に斜めに衝突す
ると共に、該衝突噴流が前記傾斜面に沿ってコアンダ効
果で拡散することを特徴とする請求項１に記載の直噴式
ディーゼルエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7219449A JPH0949431A (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | 直噴式ディーゼルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7219449A JPH0949431A (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | 直噴式ディーゼルエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0949431A true JPH0949431A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16735598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7219449A Pending JPH0949431A (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | 直噴式ディーゼルエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0949431A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1357274A1 (fr) * | 2002-04-24 | 2003-10-29 | Renault s.a.s. | Chambre de combustion de moteur multicylindrique à allumage par compression, notamment de type diesel à injection directe et moteur associé |
| JP2013534295A (ja) * | 2010-08-16 | 2013-09-02 | アカーテース パワー，インク． | 対向ピストンエンジン用の燃料噴射噴霧パターン |
-
1995
- 1995-08-07 JP JP7219449A patent/JPH0949431A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1357274A1 (fr) * | 2002-04-24 | 2003-10-29 | Renault s.a.s. | Chambre de combustion de moteur multicylindrique à allumage par compression, notamment de type diesel à injection directe et moteur associé |
| FR2839114A1 (fr) * | 2002-04-24 | 2003-10-31 | Renault Sa | Chambre de combustion de moteur multicylindre a allumage par compression, notamment de type diesel a injection directe, et moteur associe |
| JP2013534295A (ja) * | 2010-08-16 | 2013-09-02 | アカーテース パワー，インク． | 対向ピストンエンジン用の燃料噴射噴霧パターン |
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