JPH10184362A - 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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- JPH10184362A JPH10184362A JP8345737A JP34573796A JPH10184362A JP H10184362 A JPH10184362 A JP H10184362A JP 8345737 A JP8345737 A JP 8345737A JP 34573796 A JP34573796 A JP 34573796A JP H10184362 A JPH10184362 A JP H10184362A
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- collision
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- combustion chamber
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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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- F02B23/0696—W-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 wall
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- 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】 絞り損失や耐久性の低下等なく、噴霧の微粒
化を促進してキャビティ内の空気を有効利用する。 【解決手段】 ピストン２１の頂部に形成されたキャビ
ティ２２と、キャビティ２２の略中央に臨ませて配設さ
れた燃料噴射ノズル２３とを有した直噴式ディーゼルエ
ンジンの燃焼室である。キャビティ２２の底壁３０に、
燃料噴射ノズル２３の噴口２９に対向する衝突面３１を
有した衝突部３２を設ける。衝突面３１に、面中央Ａか
ら放射状に且つキャビティ２２の下方に向けて傾斜した
複数の溝３３を形成する。
化を促進してキャビティ内の空気を有効利用する。 【解決手段】 ピストン２１の頂部に形成されたキャビ
ティ２２と、キャビティ２２の略中央に臨ませて配設さ
れた燃料噴射ノズル２３とを有した直噴式ディーゼルエ
ンジンの燃焼室である。キャビティ２２の底壁３０に、
燃料噴射ノズル２３の噴口２９に対向する衝突面３１を
有した衝突部３２を設ける。衝突面３１に、面中央Ａか
ら放射状に且つキャビティ２２の下方に向けて傾斜した
複数の溝３３を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピストン頂部のキ
ャビティに燃料を直接噴射して燃焼させる直噴式ディー
ゼルエンジンの燃焼室に関するものである。
ャビティに燃料を直接噴射して燃焼させる直噴式ディー
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】近来の直噴式ディーゼルエンジンにおい
ては、ピストン頂部のキャビティの底壁に台部を設け
て、この台部の上面に噴射燃料を衝突させて分散（拡
散）させることにより、噴霧の微粒化を図る技術（いわ
ゆるＯＳＫＡ式燃焼室）が種々提案されている。
ては、ピストン頂部のキャビティの底壁に台部を設け
て、この台部の上面に噴射燃料を衝突させて分散（拡
散）させることにより、噴霧の微粒化を図る技術（いわ
ゆるＯＳＫＡ式燃焼室）が種々提案されている。
【０００３】例えば特開昭６２−１３９９２１号公報の
ものは、図８に示すように、ピストン１の頂部に深皿リ
エントラント型のキャビティ２を凹設し、その底壁中央
部を開口部３の近傍まで隆起させて衝突面（衝突台）４
を形成し、この衝突面４に対して燃料噴射ノズル５によ
り燃料を噴射させることで、キャビティ内に拡散させる
ようになっている。
ものは、図８に示すように、ピストン１の頂部に深皿リ
エントラント型のキャビティ２を凹設し、その底壁中央
部を開口部３の近傍まで隆起させて衝突面（衝突台）４
を形成し、この衝突面４に対して燃料噴射ノズル５によ
り燃料を噴射させることで、キャビティ内に拡散させる
ようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで図８の燃焼室
のように衝突面４を開口部３近傍に形成すると、衝突後
の拡散噴霧が上部に偏りやすいので、キャビティ下方の
空気を有効利用することができず、スモーク排出量の増
加につながる。このため前記提案では、キャビティ２の
開口部３を大きく絞って強いスキッシュ流６を生じさ
せ、このスキッシュ流６によって、拡散噴霧をキャビテ
ィ下方に導き、空気との混合を図るようにしている。し
かしながら開口部３を大きく絞ると、絞り損失が増大し
て燃費が悪化するばかりか、開口部３の強度が低下し
て、燃焼熱及び燃焼圧に耐えられずに亀裂や溶損といっ
た問題を引き起こしやすくなる。
のように衝突面４を開口部３近傍に形成すると、衝突後
の拡散噴霧が上部に偏りやすいので、キャビティ下方の
空気を有効利用することができず、スモーク排出量の増
加につながる。このため前記提案では、キャビティ２の
開口部３を大きく絞って強いスキッシュ流６を生じさ
せ、このスキッシュ流６によって、拡散噴霧をキャビテ
ィ下方に導き、空気との混合を図るようにしている。し
かしながら開口部３を大きく絞ると、絞り損失が増大し
て燃費が悪化するばかりか、開口部３の強度が低下し
て、燃焼熱及び燃焼圧に耐えられずに亀裂や溶損といっ
た問題を引き起こしやすくなる。
【０００５】このような問題点に対して特開昭６２−２
４０４１９号公報では、比較的開口径の大きなリエント
ラント型のキャビティ１０に、底壁中央部を低く隆起さ
せると共に、図９に示すように、その衝突面１１のうち
中央部１３を除いた周部に上向きの傾斜面１２を形成し
て、衝突した噴霧燃料を上方にも導くことで、絞り損失
なくキャビティ内の空気を有効利用するようにしてい
る。
４０４１９号公報では、比較的開口径の大きなリエント
ラント型のキャビティ１０に、底壁中央部を低く隆起さ
せると共に、図９に示すように、その衝突面１１のうち
中央部１３を除いた周部に上向きの傾斜面１２を形成し
て、衝突した噴霧燃料を上方にも導くことで、絞り損失
なくキャビティ内の空気を有効利用するようにしてい
る。
【０００６】ただしこのように衝突面１１をキャビティ
底壁近傍に形成すると、特に燃料噴射量が多くなる（噴
射期間が長くなる）高負荷時において、噴射後期にはピ
ストン下降に伴って噴射ノズルの噴口との距離が大きく
離れてしまい、燃料の貫徹力（衝突力）が低下して拡散
性が悪化し、かえってスモーク排出量が増加したり、衝
突面１２近傍に燃料が付着して未燃ＨＣが排出されると
いった新たな問題を生じる。
底壁近傍に形成すると、特に燃料噴射量が多くなる（噴
射期間が長くなる）高負荷時において、噴射後期にはピ
ストン下降に伴って噴射ノズルの噴口との距離が大きく
離れてしまい、燃料の貫徹力（衝突力）が低下して拡散
性が悪化し、かえってスモーク排出量が増加したり、衝
突面１２近傍に燃料が付着して未燃ＨＣが排出されると
いった新たな問題を生じる。
【０００７】さらに上記したようなＯＳＫＡ式燃焼室で
は、衝突拡散後の噴霧の貫徹力が弱いために着火後の燃
焼ガスがキャビティ内に滞留しがちで、燃料噴射量の多
い高負荷時には、相対的に空気不足となってスモークが
発生しやすくなる。この対策のためには、燃焼ガスがキ
ャビティ外に流出しやすい構成とすることが望ましい
が、特開昭６２−１３９９２１号公報では大きく絞られ
た開口部３により燃焼ガス流出が阻害され、特開昭６２
−２４０４１９号公報では衝突面１２がキャビティ底壁
近傍に位置しているために燃焼ガスを流出させるほどの
拡散エネルギーが得られない、という課題があった。
は、衝突拡散後の噴霧の貫徹力が弱いために着火後の燃
焼ガスがキャビティ内に滞留しがちで、燃料噴射量の多
い高負荷時には、相対的に空気不足となってスモークが
発生しやすくなる。この対策のためには、燃焼ガスがキ
ャビティ外に流出しやすい構成とすることが望ましい
が、特開昭６２−１３９９２１号公報では大きく絞られ
た開口部３により燃焼ガス流出が阻害され、特開昭６２
−２４０４１９号公報では衝突面１２がキャビティ底壁
近傍に位置しているために燃焼ガスを流出させるほどの
拡散エネルギーが得られない、という課題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決すべく本
発明は、ピストンの頂部に形成されたキャビティと、キ
ャビティの略中央に臨ませて配設された燃料噴射ノズル
とを有した直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室におい
て、キャビティの底壁に、燃料噴射ノズルの噴口に対向
する衝突面を有した衝突部を設け、衝突面に、面中央か
ら放射状に且つキャビティの下方に向けて傾斜した複数
の溝を形成したものである。その衝突面は、面中央から
キャビティの上方に向けて傾斜したものであってよい。
燃料噴射ノズルは、衝突面に指向すると共にノズル内部
から出口にかけて順次縮径した縮径噴孔を有したもので
あることが好ましい。
発明は、ピストンの頂部に形成されたキャビティと、キ
ャビティの略中央に臨ませて配設された燃料噴射ノズル
とを有した直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室におい
て、キャビティの底壁に、燃料噴射ノズルの噴口に対向
する衝突面を有した衝突部を設け、衝突面に、面中央か
ら放射状に且つキャビティの下方に向けて傾斜した複数
の溝を形成したものである。その衝突面は、面中央から
キャビティの上方に向けて傾斜したものであってよい。
燃料噴射ノズルは、衝突面に指向すると共にノズル内部
から出口にかけて順次縮径した縮径噴孔を有したもので
あることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。
図面に従って説明する。
【００１０】図１は、本発明にかかわる直噴式ディーゼ
ルエンジンの燃焼室の第一の実施の形態を示したもので
ある。この燃焼室は、ピストン２１の頂部に形成された
キャビティ２２と、キャビティ２２の略中央に臨ませて
配設された燃料噴射ノズル２３とを備えている。キャビ
ティ２２は、所定の内径及び深さの略短円柱状を呈し
て、ピストン２１と同軸に窪まされ、開口部には軸心に
向かって小さく張り出されたリップ２４が形成されてい
る。リップ２４の高さは、開口部の内径が例えばキャビ
ティの最大内径の5/6 〜4/5 程度となるように形成され
ている。燃料噴射ノズル２３は、シリンダヘッド２５に
ピストン軸心Ｏに沿って形成されたノズル保持穴２６に
設けられ、ノズル下端２７がシリンダヘッド下面２８か
ら適宜突出している。このノズル下端２７には単一の噴
口２９が形成され、キャビティ中央（軸心Ｏ）に向けて
燃料が噴射されるようになっている。そしてキャビティ
２２の底壁３０の中央に、燃料噴射ノズル２３の噴口２
９に対向する衝突面３１を有した衝突部３２が設けられ
ていると共に、その衝突面３１に、面中央部Ａから放射
状に且つキャビティ２２の下方に向けて傾斜した複数の
溝３３が形成されている。
ルエンジンの燃焼室の第一の実施の形態を示したもので
ある。この燃焼室は、ピストン２１の頂部に形成された
キャビティ２２と、キャビティ２２の略中央に臨ませて
配設された燃料噴射ノズル２３とを備えている。キャビ
ティ２２は、所定の内径及び深さの略短円柱状を呈し
て、ピストン２１と同軸に窪まされ、開口部には軸心に
向かって小さく張り出されたリップ２４が形成されてい
る。リップ２４の高さは、開口部の内径が例えばキャビ
ティの最大内径の5/6 〜4/5 程度となるように形成され
ている。燃料噴射ノズル２３は、シリンダヘッド２５に
ピストン軸心Ｏに沿って形成されたノズル保持穴２６に
設けられ、ノズル下端２７がシリンダヘッド下面２８か
ら適宜突出している。このノズル下端２７には単一の噴
口２９が形成され、キャビティ中央（軸心Ｏ）に向けて
燃料が噴射されるようになっている。そしてキャビティ
２２の底壁３０の中央に、燃料噴射ノズル２３の噴口２
９に対向する衝突面３１を有した衝突部３２が設けられ
ていると共に、その衝突面３１に、面中央部Ａから放射
状に且つキャビティ２２の下方に向けて傾斜した複数の
溝３３が形成されている。
【００１１】衝突部３２は、キャビティ２２及びピスト
ン２１の軸心Ｏの位置で突出した円錐台状の突起で成
り、その円形の上面が衝突面３１として形成されてい
る。図２にも示すように、衝突面３１の大きさはキャビ
ティ２２の最大内径よりも充分小さく、例えば衝突面直
径Ｄがキャビティ最大内径の1/5 〜1/6 程度となるよう
に形成されている。衝突部３２の高さＨは、噴射される
燃料の衝突エネルギーが確保されるように比較的高く、
衝突面３１がリップ２４の位置よりも僅かに低くなる程
度に形成され、例えばキャビティ最大深さの3/5 〜2/3
程度に形成されている。また衝突部３２の周面３４の傾
斜は、略垂直なキャビティ２２の周壁３５との間で適度
なスワール或いはスキッシュが形成されるように、水平
からの角度αが約70度となる傾きとなっている。この周
面３４の傾きは90度に近いもの、すなわち直円柱状の衝
突部３２としてもよい。
ン２１の軸心Ｏの位置で突出した円錐台状の突起で成
り、その円形の上面が衝突面３１として形成されてい
る。図２にも示すように、衝突面３１の大きさはキャビ
ティ２２の最大内径よりも充分小さく、例えば衝突面直
径Ｄがキャビティ最大内径の1/5 〜1/6 程度となるよう
に形成されている。衝突部３２の高さＨは、噴射される
燃料の衝突エネルギーが確保されるように比較的高く、
衝突面３１がリップ２４の位置よりも僅かに低くなる程
度に形成され、例えばキャビティ最大深さの3/5 〜2/3
程度に形成されている。また衝突部３２の周面３４の傾
斜は、略垂直なキャビティ２２の周壁３５との間で適度
なスワール或いはスキッシュが形成されるように、水平
からの角度αが約70度となる傾きとなっている。この周
面３４の傾きは90度に近いもの、すなわち直円柱状の衝
突部３２としてもよい。
【００１２】図２に示したように、溝３３は、周方向に
等間隔で四本形成され、それぞれ同じ幅Ｗで直線状に延
びている。すなわち衝突部上面の中央部Ａは、四方向に
傾斜し、水平な衝突面３１よりも低くなっている。図２
（ｂ）には、軸心Ｏの位置の高さと衝突面３１の高さが
一致した形状を示しているが、軸心位置が衝突面３１よ
りも低くなるようにしてもよい。溝３３の幅Ｗは、衝突
面３１の直径Ｄよりも充分小さくなるように、例えば直
径Ｄの1/8 〜1/7 程度に形成されている。従ってこの実
施の形態では、衝突部３２の上面のうち、平面視で溝３
３が占める面積は約1/3 程度となる。また溝底３３ａ
は、縦断面でみて直線状（傾斜一定）であり、溝３３に
入った燃料がキャビティ２２の底壁隅部３６に向かうよ
うに、例えば水平に対して15〜20度の傾斜角θ1 となっ
ている。
等間隔で四本形成され、それぞれ同じ幅Ｗで直線状に延
びている。すなわち衝突部上面の中央部Ａは、四方向に
傾斜し、水平な衝突面３１よりも低くなっている。図２
（ｂ）には、軸心Ｏの位置の高さと衝突面３１の高さが
一致した形状を示しているが、軸心位置が衝突面３１よ
りも低くなるようにしてもよい。溝３３の幅Ｗは、衝突
面３１の直径Ｄよりも充分小さくなるように、例えば直
径Ｄの1/8 〜1/7 程度に形成されている。従ってこの実
施の形態では、衝突部３２の上面のうち、平面視で溝３
３が占める面積は約1/3 程度となる。また溝底３３ａ
は、縦断面でみて直線状（傾斜一定）であり、溝３３に
入った燃料がキャビティ２２の底壁隅部３６に向かうよ
うに、例えば水平に対して15〜20度の傾斜角θ1 となっ
ている。
【００１３】従って、図３に示すように、ピストン２１
が上死点付近まで上昇してきた所定のタイミングで、燃
料噴射ノズル２３からキャビティ２２に向かって燃料が
噴射されると、その噴射燃料ｆは、衝突部３２の水平な
衝突面３１に衝突することで径方向外方へと反射して、
キャビティ周壁３５の上部であるリップ２４の下方近傍
へと向かう第一の拡散噴霧Ｆ1 が形成される。この第一
の拡散噴霧Ｆ1 は、平面で見て周方向に略均等で、且つ
側面で見て水平方向に拡散する。そして噴射燃料ｆのう
ちの一部は、溝３３に入り、この溝３３に沿って導かれ
ることで若干下向きの、キャビティ周壁３５と底壁３０
との隅部３６に向かう第二の拡散噴霧Ｆ2 が形成され
る。これでキャビティ２２内には周方向だけでなく、上
下方向にも略均一な燃料噴霧Ｆ1 ，Ｆ2 が形成され、空
気と良く混合されて圧縮着火される。着火後の火焔は直
ちにキャビティ２２内に伝播されて、良好な燃焼が行わ
れる。
が上死点付近まで上昇してきた所定のタイミングで、燃
料噴射ノズル２３からキャビティ２２に向かって燃料が
噴射されると、その噴射燃料ｆは、衝突部３２の水平な
衝突面３１に衝突することで径方向外方へと反射して、
キャビティ周壁３５の上部であるリップ２４の下方近傍
へと向かう第一の拡散噴霧Ｆ1 が形成される。この第一
の拡散噴霧Ｆ1 は、平面で見て周方向に略均等で、且つ
側面で見て水平方向に拡散する。そして噴射燃料ｆのう
ちの一部は、溝３３に入り、この溝３３に沿って導かれ
ることで若干下向きの、キャビティ周壁３５と底壁３０
との隅部３６に向かう第二の拡散噴霧Ｆ2 が形成され
る。これでキャビティ２２内には周方向だけでなく、上
下方向にも略均一な燃料噴霧Ｆ1 ，Ｆ2 が形成され、空
気と良く混合されて圧縮着火される。着火後の火焔は直
ちにキャビティ２２内に伝播されて、良好な燃焼が行わ
れる。
【００１４】このように、キャビティ底壁３０に衝突部
３２を設け、その衝突面３１に下向きの溝３３を形成し
たので、衝突面３１に衝突した燃料ｆはキャビティ２２
の上方だけでなく、キャビティ２２の下方にも拡散し、
衝突面３１をキャビティ２２の比較的上方に形成して
も、強力なスキッシュ流に頼ることなくキャビティ２２
内の空気を有効利用することができる。すなわち絞り損
失や耐久性の低下なく、燃料噴霧の微粒化が促進され、
スモークの少ない良好な燃焼が達成される。特に溝３３
は、衝突する燃料ｆに対して一種の絞りとして作用する
ため、溝３３に流入して衝突拡散する噴霧Ｆ2 は、他の
衝突面３１で衝突拡散する噴霧Ｆ1 に比してその貫徹力
が強く、拡散時の飛翔距離（到達距離）が伸びてキャビ
ティ２２の下方の隅部３６まで確実に到達する。すなわ
ち単一の噴口２９であっても、多噴孔ノズルと同様な作
用が期待できる。
３２を設け、その衝突面３１に下向きの溝３３を形成し
たので、衝突面３１に衝突した燃料ｆはキャビティ２２
の上方だけでなく、キャビティ２２の下方にも拡散し、
衝突面３１をキャビティ２２の比較的上方に形成して
も、強力なスキッシュ流に頼ることなくキャビティ２２
内の空気を有効利用することができる。すなわち絞り損
失や耐久性の低下なく、燃料噴霧の微粒化が促進され、
スモークの少ない良好な燃焼が達成される。特に溝３３
は、衝突する燃料ｆに対して一種の絞りとして作用する
ため、溝３３に流入して衝突拡散する噴霧Ｆ2 は、他の
衝突面３１で衝突拡散する噴霧Ｆ1 に比してその貫徹力
が強く、拡散時の飛翔距離（到達距離）が伸びてキャビ
ティ２２の下方の隅部３６まで確実に到達する。すなわ
ち単一の噴口２９であっても、多噴孔ノズルと同様な作
用が期待できる。
【００１５】なおこの燃焼室に適用する燃料噴射ノズル
２３としては、燃料を導く噴孔がノズル内部から出口
（噴口２９）にかけて順次縮径した形状とすることが好
ましい。その燃料噴射ノズル２３の一例は、図４に示す
ように、燃料通路となる軸穴４２を有したノズルボディ
４３と、ノズルボディ４３の下端に設けられた略円錐状
のノズル下端部４４と、軸穴４２に沿って昇降する針弁
４５とを備えて構成されている。ノズル下端部４４の軸
心頂部には下方に適宜膨出した膨出部４６が形成され、
内部には下窄まりの円錐状を呈した内壁４７が形成され
ている。この内壁４７は、針弁下端の弁部４８の傾斜に
相応した傾きとなっており、弁部４８に面接触或いは線
接触する弁座として形成されている。そして内壁４７下
端の頂部には球状の溜り部４９が形成され、この溜り部
４９から下方に延びてキャビティ２２の衝突部３２の衝
突面３１に指向する縮径噴孔４１が形成されている。す
なわち針弁４５が適宜リフトされると、燃料が軸穴４２
から針弁４５の弁部４８と内壁４７との間を通って、溜
り部４９を経由して縮径噴孔４１から下方に噴射される
ようになっている。この縮径噴孔４１の縮径の度合（縮
小率）としては、噴射燃料ｆがキャビティ２２内の一点
に集中するものであることが好ましく、この実施の形態
では、噴孔内壁の延長線Ｌが衝突面３１の位置で交差す
るように形成されている（交差角度β）。
２３としては、燃料を導く噴孔がノズル内部から出口
（噴口２９）にかけて順次縮径した形状とすることが好
ましい。その燃料噴射ノズル２３の一例は、図４に示す
ように、燃料通路となる軸穴４２を有したノズルボディ
４３と、ノズルボディ４３の下端に設けられた略円錐状
のノズル下端部４４と、軸穴４２に沿って昇降する針弁
４５とを備えて構成されている。ノズル下端部４４の軸
心頂部には下方に適宜膨出した膨出部４６が形成され、
内部には下窄まりの円錐状を呈した内壁４７が形成され
ている。この内壁４７は、針弁下端の弁部４８の傾斜に
相応した傾きとなっており、弁部４８に面接触或いは線
接触する弁座として形成されている。そして内壁４７下
端の頂部には球状の溜り部４９が形成され、この溜り部
４９から下方に延びてキャビティ２２の衝突部３２の衝
突面３１に指向する縮径噴孔４１が形成されている。す
なわち針弁４５が適宜リフトされると、燃料が軸穴４２
から針弁４５の弁部４８と内壁４７との間を通って、溜
り部４９を経由して縮径噴孔４１から下方に噴射される
ようになっている。この縮径噴孔４１の縮径の度合（縮
小率）としては、噴射燃料ｆがキャビティ２２内の一点
に集中するものであることが好ましく、この実施の形態
では、噴孔内壁の延長線Ｌが衝突面３１の位置で交差す
るように形成されている（交差角度β）。
【００１６】このような縮径噴孔４１を設けることによ
り、通常のストレートな噴孔よりも噴射燃料ｆの指向性
が向上するので有用である。すなわち図２に示したよう
な衝突面３１及び溝３３を備えたキャビティ２２に燃料
を噴射する場合、衝突する噴射燃料ｆの中心と衝突面３
１の中心部Ａ（軸心Ｏ）とが一致していないと、各溝３
３毎に衝突拡散する燃料流量がばらついて、キャビティ
２２全体における拡散噴霧（Ｆ1 ，Ｆ2 ）の分布に隔た
りが生じ、過濃領域におけるスモーク生成などの新たな
問題が発生してしまう。これに対して順次内径が小さく
なる縮径噴孔４１とすることにより、噴射燃料ｆの指向
性が向上して衝突面３１の中心部Ａに一致させやすくな
り、溝３３ごとの拡散燃料流量のバラツキを抑えること
ができる。また衝突面３１の大きさも必要最少限の小さ
いものにできる。さらに縮径噴孔４１は出口流速が増え
るので、衝突エネルギーが強くなり、微粒子化も促進さ
れる。
り、通常のストレートな噴孔よりも噴射燃料ｆの指向性
が向上するので有用である。すなわち図２に示したよう
な衝突面３１及び溝３３を備えたキャビティ２２に燃料
を噴射する場合、衝突する噴射燃料ｆの中心と衝突面３
１の中心部Ａ（軸心Ｏ）とが一致していないと、各溝３
３毎に衝突拡散する燃料流量がばらついて、キャビティ
２２全体における拡散噴霧（Ｆ1 ，Ｆ2 ）の分布に隔た
りが生じ、過濃領域におけるスモーク生成などの新たな
問題が発生してしまう。これに対して順次内径が小さく
なる縮径噴孔４１とすることにより、噴射燃料ｆの指向
性が向上して衝突面３１の中心部Ａに一致させやすくな
り、溝３３ごとの拡散燃料流量のバラツキを抑えること
ができる。また衝突面３１の大きさも必要最少限の小さ
いものにできる。さらに縮径噴孔４１は出口流速が増え
るので、衝突エネルギーが強くなり、微粒子化も促進さ
れる。
【００１７】次に図５乃至図７によって、本発明の第二
の実施の形態を説明する。この実施の形態においては、
キャビティ２２の底壁３０に設けた略円柱状の衝突部５
１の衝突面５２が、その中央部Ａからキャビティ２２の
上方に向けて傾斜するように形成されている。すなわち
衝突部５１の上面のうち、衝突面５２は水平面に対して
所定の角度φだけ上向きに傾いており、溝５３は逆に所
定の角度θ2 だけ下向きに傾いているものである。傾斜
衝突面５２は、曲面で成る円錐状としてもよいし、平面
で成る多角錐状（四角錐状）としてもよい。また衝突部
５１は前記第一の実施の形態と同様に円錐台状にしても
よく、その高さは前記衝突部３２と同程度か、或いは若
干低めとしてもよい。
の実施の形態を説明する。この実施の形態においては、
キャビティ２２の底壁３０に設けた略円柱状の衝突部５
１の衝突面５２が、その中央部Ａからキャビティ２２の
上方に向けて傾斜するように形成されている。すなわち
衝突部５１の上面のうち、衝突面５２は水平面に対して
所定の角度φだけ上向きに傾いており、溝５３は逆に所
定の角度θ2 だけ下向きに傾いているものである。傾斜
衝突面５２は、曲面で成る円錐状としてもよいし、平面
で成る多角錐状（四角錐状）としてもよい。また衝突部
５１は前記第一の実施の形態と同様に円錐台状にしても
よく、その高さは前記衝突部３２と同程度か、或いは若
干低めとしてもよい。
【００１８】これで燃料噴射ノズル２３から噴射された
燃料は、傾斜衝突面５２に衝突することで、キャビティ
２２の周壁３５に対して斜め上方へと向かう第一の拡散
噴霧Ｆ3 が形成され、溝５３に入った一部の噴射燃料ｆ
によって、キャビティ周壁３５と底壁３０との隅部３６
に向かう第二の拡散噴霧Ｆ2 が形成される。そして第一
の拡散噴霧Ｆ3 は、キャビティ上部の空気を有効利用す
ると共に、キャビティ２２の上方に向かう方向性（エネ
ルギー）を有しているので、着火後の燃焼ガスがキャビ
ティ２２外に流出しやすくなる（図７中の破線矢印Ｂ参
照）。このため特に噴射量の多い高負荷時に、ピストン
２１の下降に伴ってシリンダヘッド２５とピストン上面
２１ａとの間に形成される空間に存在する空気をも有効
に利用することができる。すなわち溝５３による作用と
相俟って、キャビティ２２内外（シリンダ全体）の空気
利用率がさらに向上し、より良好な燃焼が実現できるも
のである。
燃料は、傾斜衝突面５２に衝突することで、キャビティ
２２の周壁３５に対して斜め上方へと向かう第一の拡散
噴霧Ｆ3 が形成され、溝５３に入った一部の噴射燃料ｆ
によって、キャビティ周壁３５と底壁３０との隅部３６
に向かう第二の拡散噴霧Ｆ2 が形成される。そして第一
の拡散噴霧Ｆ3 は、キャビティ上部の空気を有効利用す
ると共に、キャビティ２２の上方に向かう方向性（エネ
ルギー）を有しているので、着火後の燃焼ガスがキャビ
ティ２２外に流出しやすくなる（図７中の破線矢印Ｂ参
照）。このため特に噴射量の多い高負荷時に、ピストン
２１の下降に伴ってシリンダヘッド２５とピストン上面
２１ａとの間に形成される空間に存在する空気をも有効
に利用することができる。すなわち溝５３による作用と
相俟って、キャビティ２２内外（シリンダ全体）の空気
利用率がさらに向上し、より良好な燃焼が実現できるも
のである。
【００１９】なおこの第二の実施の形態の燃焼室におい
ても、図４に示したような縮径噴孔４１を有する燃料噴
射ノズル２３を備えることが望ましい。また以上の実施
の形態において、例えば衝突面３１，５２に形成する溝
３３，５３の数、幅、深さ、傾斜などは、キャビティ２
２の容量及び形状などの諸条件に応じて適宜選択すべき
ものであり、例えば溝幅Ｗを径方向外方へゆくに従って
若干広がるようにしてもよい。またキャビティ２２の形
状も図示例に限るものではなく、例えば周壁３５が断面
円弧状のもの、或いは底壁３０が傾斜しているものであ
っても本発明は適用できる。
ても、図４に示したような縮径噴孔４１を有する燃料噴
射ノズル２３を備えることが望ましい。また以上の実施
の形態において、例えば衝突面３１，５２に形成する溝
３３，５３の数、幅、深さ、傾斜などは、キャビティ２
２の容量及び形状などの諸条件に応じて適宜選択すべき
ものであり、例えば溝幅Ｗを径方向外方へゆくに従って
若干広がるようにしてもよい。またキャビティ２２の形
状も図示例に限るものではなく、例えば周壁３５が断面
円弧状のもの、或いは底壁３０が傾斜しているものであ
っても本発明は適用できる。
【００２０】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、衝突面に
衝突した燃料の一部がキャビティ下方に拡散するので、
絞り損失や耐久性の低下なく、噴霧の微粒化が促進さ
れ、キャビティ内の空気を有効利用することができ、良
好な燃焼が得られる。また衝突面が上向きに傾斜した構
成によれば、着火後の燃焼ガスがキャビティ外に流出し
やすくなり、シリンダヘッドとピストン頂面との間の空
気をも有効に利用することができ、より一層の空気利用
率向上が達成される。さらに縮径噴孔を有した燃料噴射
ノズルの構成によれば、噴射燃料の指向性が向上して衝
突面の中心に一致させやすくなり、溝ごとの拡散燃料流
量のバラツキを抑えることができる。
衝突した燃料の一部がキャビティ下方に拡散するので、
絞り損失や耐久性の低下なく、噴霧の微粒化が促進さ
れ、キャビティ内の空気を有効利用することができ、良
好な燃焼が得られる。また衝突面が上向きに傾斜した構
成によれば、着火後の燃焼ガスがキャビティ外に流出し
やすくなり、シリンダヘッドとピストン頂面との間の空
気をも有効に利用することができ、より一層の空気利用
率向上が達成される。さらに縮径噴孔を有した燃料噴射
ノズルの構成によれば、噴射燃料の指向性が向上して衝
突面の中心に一致させやすくなり、溝ごとの拡散燃料流
量のバラツキを抑えることができる。
【図１】本発明にかかわる直噴式ディーゼルエンジンの
燃焼室の第一の実施の形態を示した側断面図である。
燃焼室の第一の実施の形態を示した側断面図である。
【図２】図１の衝突部を示した図であり、（ａ）は要部
平面図、（ｂ）は要部側断面図である。
平面図、（ｂ）は要部側断面図である。
【図３】図１の作用を説明するための側面図である。
【図４】図１の燃料噴射ノズルの詳細を示した側断面図
である。
である。
【図５】本発明の第二の実施の形態を示した要部斜視図
である。
である。
【図６】図５の部分側断面図である。
【図７】図５の作用を説明するための全体側面図であ
る。
る。
【図８】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。
【図９】他の従来の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室
の要部を示した斜視図である。
の要部を示した斜視図である。
２１ ピストン ２２ キャビティ ２３ 燃料噴射ノズル ２９ 噴口（出口） ３０ 底壁 ３１ 衝突面 ３２，５１ 衝突部 ３３，５３ 溝 ３６ 隅部 ４１ 縮径噴孔 ４９ 溜り部（ノズル内部） ５２ 傾斜衝突面 Ａ 衝突面の中心部（面中央） Ｏ キャビティ軸心（キャビティ中央） Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 ，Ｆ4 拡散噴霧 ｆ 噴射燃料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 61/18 ３６０ Ｆ０２Ｍ 61/18 ３６０Ｊ
Claims (3)
- 【請求項１】 ピストンの頂部に形成されたキャビティ
と、該キャビティの略中央に臨ませて配設された燃料噴
射ノズルとを有した直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室
において、上記キャビティの底壁に、上記燃料噴射ノズ
ルの噴口に対向する衝突面を有した衝突部を設け、該衝
突面に、面中央から放射状に且つ上記キャビティの下方
に向けて傾斜した複数の溝を形成し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。 - 【請求項２】 上記衝突面が、面中央から上記キャビテ
ィの上方に向けて傾斜したものである請求項１記載の直
噴式ディーゼルエンジンの燃焼室。 - 【請求項３】 上記燃料噴射ノズルが、上記衝突面に指
向すると共にノズル内部から出口にかけて順次縮径した
縮径噴孔を有した請求項１又は２に記載の直噴式ディー
ゼルエンジンの燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8345737A JPH10184362A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP8345737A JPH10184362A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10184362A true JPH10184362A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=18378633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8345737A Pending JPH10184362A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10184362A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2818324A1 (fr) | 2000-12-20 | 2002-06-21 | Inst Francais Du Petrole | Moteur a injection directe, pourvu d'un injecteur a faible angle de nappe |
| FR2818325A1 (fr) | 2001-07-30 | 2002-06-21 | Inst Francais Du Petrole | Moteur a injection directe pourvu d'un faible angle de nappe et procedes permettant d'utiliser un tel moteur |
| EP1217186A2 (fr) | 2000-12-20 | 2002-06-26 | Institut Francais Du Petrole | Moteur à injection directe pourvu d'un faible angle de nappe et procédés permettant d'utiliser un tel moteur |
| EP1605147A1 (en) * | 2004-06-07 | 2005-12-14 | Delphi Technologies, Inc. | Apparatus for improving combustion |
| FR2895019A1 (fr) * | 2005-12-16 | 2007-06-22 | Renault Sas | Bol de piston pour moteur diesel a injection directe |
| WO2009054249A1 (ja) * | 2007-10-22 | 2009-04-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 直接噴射式の内燃機関 |
-
1996
- 1996-12-25 JP JP8345737A patent/JPH10184362A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2818324A1 (fr) | 2000-12-20 | 2002-06-21 | Inst Francais Du Petrole | Moteur a injection directe, pourvu d'un injecteur a faible angle de nappe |
| EP1217186A2 (fr) | 2000-12-20 | 2002-06-26 | Institut Francais Du Petrole | Moteur à injection directe pourvu d'un faible angle de nappe et procédés permettant d'utiliser un tel moteur |
| FR2818325A1 (fr) | 2001-07-30 | 2002-06-21 | Inst Francais Du Petrole | Moteur a injection directe pourvu d'un faible angle de nappe et procedes permettant d'utiliser un tel moteur |
| EP1605147A1 (en) * | 2004-06-07 | 2005-12-14 | Delphi Technologies, Inc. | Apparatus for improving combustion |
| FR2895019A1 (fr) * | 2005-12-16 | 2007-06-22 | Renault Sas | Bol de piston pour moteur diesel a injection directe |
| WO2009054249A1 (ja) * | 2007-10-22 | 2009-04-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 直接噴射式の内燃機関 |
| US8424506B2 (en) | 2007-10-22 | 2013-04-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Direct-injection type engine |
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