JPH11210468A - 直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents
直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室Info
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- JPH11210468A JPH11210468A JP10013115A JP1311598A JPH11210468A JP H11210468 A JPH11210468 A JP H11210468A JP 10013115 A JP10013115 A JP 10013115A JP 1311598 A JP1311598 A JP 1311598A JP H11210468 A JPH11210468 A JP H11210468A
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- piston
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- injected
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- 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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- F02B23/02—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
- F02B23/0645—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
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
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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
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】エンジンの全運転領域において、噴射燃料と空
気とを効率良く混合してスモークを減少した良好な燃焼
を行うことができる燃費の良いＯＳＫＡ方式直接噴射式
ディーゼルエンジンの燃焼室を提供する。 【解決手段】直接噴射式ディーゼルエンジンのピストン
の頂面を皿状に凹ませて形成したキャビティと、該キャ
ビティの中心を盛り上げて形成した燃料分散体と、前記
キャビティに対向して設けられ複数の噴孔を有する燃料
噴射ノズルを設けると共に、前記ピストンが上死点近傍
にある時に前記複数の噴孔から射出された噴射燃料が衝
突する燃料衝突部を前記燃料分散体に形成し、該燃料衝
突部を前記ピストンが前記上死点近傍より下死点側に移
動した時には前記噴射燃料から外れるような形状に形成
する。
気とを効率良く混合してスモークを減少した良好な燃焼
を行うことができる燃費の良いＯＳＫＡ方式直接噴射式
ディーゼルエンジンの燃焼室を提供する。 【解決手段】直接噴射式ディーゼルエンジンのピストン
の頂面を皿状に凹ませて形成したキャビティと、該キャ
ビティの中心を盛り上げて形成した燃料分散体と、前記
キャビティに対向して設けられ複数の噴孔を有する燃料
噴射ノズルを設けると共に、前記ピストンが上死点近傍
にある時に前記複数の噴孔から射出された噴射燃料が衝
突する燃料衝突部を前記燃料分散体に形成し、該燃料衝
突部を前記ピストンが前記上死点近傍より下死点側に移
動した時には前記噴射燃料から外れるような形状に形成
する。
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、噴射燃料をキャビティ（燃焼室）内に設け
た燃料分散体の上端面に衝突させることにより、噴射燃
料の拡散と微粒化を図り、良好な燃焼状態を得る直接噴
射式ディーゼルエンジンの燃焼室に関するものである。
ンにおいて、噴射燃料をキャビティ（燃焼室）内に設け
た燃料分散体の上端面に衝突させることにより、噴射燃
料の拡散と微粒化を図り、良好な燃焼状態を得る直接噴
射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】ディーゼルエンジンの燃焼室方式は大別
すると、直接噴射式と間接噴射式（副室式）とになる
が、燃費の良い直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室
においては、皿状に窪んだキャビティ（燃焼室）が、ピ
ストンの頂部に設けられ、燃料は燃料噴射ノズルから直
接このキャビティの凹部空間内に噴射される。
すると、直接噴射式と間接噴射式（副室式）とになる
が、燃費の良い直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室
においては、皿状に窪んだキャビティ（燃焼室）が、ピ
ストンの頂部に設けられ、燃料は燃料噴射ノズルから直
接このキャビティの凹部空間内に噴射される。
【０００３】この直接噴射方式では、燃料と空気の混合
は、主に燃料噴霧自身の拡散能力によって行われるの
で、燃料と空気の混合が不均一になったり、噴射燃料が
キャビティ壁面に衝突してその壁面に燃料が付着したり
する等の現象が発生し易く、燃焼が不完全になり、ＨＣ
やすすが発生するという問題がある。この問題の解決す
るために、燃料噴射ノズルに複数の噴孔を開孔し、キャ
ビティの側壁部分に向けて燃料を分散噴霧することによ
り、燃料の分散と空気との混合を図る方法があるが、こ
の場合には、燃料噴射力を強くするとピストンが上死点
近傍にある時に、この噴射燃料がキャビティの側壁部分
に付着して未燃ＨＣが発生し、燃焼が悪化するという問
題がある。また、燃料噴射力を弱くするとピストンが下
降した際に噴射燃料がキャビティ内に到達できなくな
り、キャビティ内に発生するスワール流等を十分に利用
して空気との混合を図ることができず、良好な燃焼を得
ることができないという問題がある。
は、主に燃料噴霧自身の拡散能力によって行われるの
で、燃料と空気の混合が不均一になったり、噴射燃料が
キャビティ壁面に衝突してその壁面に燃料が付着したり
する等の現象が発生し易く、燃焼が不完全になり、ＨＣ
やすすが発生するという問題がある。この問題の解決す
るために、燃料噴射ノズルに複数の噴孔を開孔し、キャ
ビティの側壁部分に向けて燃料を分散噴霧することによ
り、燃料の分散と空気との混合を図る方法があるが、こ
の場合には、燃料噴射力を強くするとピストンが上死点
近傍にある時に、この噴射燃料がキャビティの側壁部分
に付着して未燃ＨＣが発生し、燃焼が悪化するという問
題がある。また、燃料噴射力を弱くするとピストンが下
降した際に噴射燃料がキャビティ内に到達できなくな
り、キャビティ内に発生するスワール流等を十分に利用
して空気との混合を図ることができず、良好な燃焼を得
ることができないという問題がある。
【０００４】そのため、図７や図８に示すように、キャ
ビティ11内の略中心に燃料分散体35を設けて、この上端
面36に噴射燃料Ｆを衝突させることにより、噴射燃料Ｆ
をキャビティ11内への拡散と燃料の微粒化を行って、空
気との混合を促進して混合気を均一にする、いわゆるＯ
ＳＫＡ（直噴式衝突拡散層状吸気）式燃焼室と呼ばれる
構造が採用されている。このＯＳＫＡ式燃焼室の構造
は、特に小型エンジンにおいて発生し易い、キャビティ
11の側壁への噴射燃料Ｆの付着に起因する未燃ＨＣの発
生の防止に成果を上げている。
ビティ11内の略中心に燃料分散体35を設けて、この上端
面36に噴射燃料Ｆを衝突させることにより、噴射燃料Ｆ
をキャビティ11内への拡散と燃料の微粒化を行って、空
気との混合を促進して混合気を均一にする、いわゆるＯ
ＳＫＡ（直噴式衝突拡散層状吸気）式燃焼室と呼ばれる
構造が採用されている。このＯＳＫＡ式燃焼室の構造
は、特に小型エンジンにおいて発生し易い、キャビティ
11の側壁への噴射燃料Ｆの付着に起因する未燃ＨＣの発
生の防止に成果を上げている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術のＯＳＫＡ式燃焼室では、図７と図８に示すように燃
料噴射ノズル20の単一の噴孔21から燃料分散体35の略中
心36に向けて、燃料Ｆを噴射しているために、燃料噴射
量が増加して燃料噴射期間が長くなるエンジンの高負荷
運転においては、ピストン10が下降するにつれて燃料噴
射ノズル20と燃料分散体35との距離が大きくなって、噴
射燃料Ｆが燃料分散体35に衝突する際の速度が低下し、
噴射燃料Ｆの衝突力が弱くなる。
術のＯＳＫＡ式燃焼室では、図７と図８に示すように燃
料噴射ノズル20の単一の噴孔21から燃料分散体35の略中
心36に向けて、燃料Ｆを噴射しているために、燃料噴射
量が増加して燃料噴射期間が長くなるエンジンの高負荷
運転においては、ピストン10が下降するにつれて燃料噴
射ノズル20と燃料分散体35との距離が大きくなって、噴
射燃料Ｆが燃料分散体35に衝突する際の速度が低下し、
噴射燃料Ｆの衝突力が弱くなる。
【０００６】この衝突力の弱体化により、噴射燃料Ｆの
微細化及び拡散が不十分となり、噴射燃料Ｆが十分に拡
散せずに、燃料分散体35及びその近傍のキャビティ11内
部に付着するので、未燃ＨＣが発生するという問題があ
る。また、衝突力が弱くなった時に燃料分散体35に衝突
して反射された噴射燃料ｆは、燃料分散体35からキャビ
ティ11外に拡散できる程の貫徹力（噴射された油粒が燃
焼し終わるまで移動し続ける貫通力）を持たないので、
噴射燃料ｆがキャビティ11内に滞留したまま燃焼するこ
とになり、シリンダ10の下降に伴って形成されるシリン
ダヘッド２下面とピストン10上面との間に存在する空気
を十分に使用して燃焼することができない。そのため、
噴射燃料ｆがキャビティ11内で空気不足の状態で燃焼す
ることになり、スモークが発生するという問題がある。
微細化及び拡散が不十分となり、噴射燃料Ｆが十分に拡
散せずに、燃料分散体35及びその近傍のキャビティ11内
部に付着するので、未燃ＨＣが発生するという問題があ
る。また、衝突力が弱くなった時に燃料分散体35に衝突
して反射された噴射燃料ｆは、燃料分散体35からキャビ
ティ11外に拡散できる程の貫徹力（噴射された油粒が燃
焼し終わるまで移動し続ける貫通力）を持たないので、
噴射燃料ｆがキャビティ11内に滞留したまま燃焼するこ
とになり、シリンダ10の下降に伴って形成されるシリン
ダヘッド２下面とピストン10上面との間に存在する空気
を十分に使用して燃焼することができない。そのため、
噴射燃料ｆがキャビティ11内で空気不足の状態で燃焼す
ることになり、スモークが発生するという問題がある。
【０００７】本発明は、上述の問題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、ＯＳＫＡ方式によるデ
ィーゼルエンジンの燃焼室において、燃料噴射時間の短
い低負荷運転時には噴射燃料をキャビティ内に設けた燃
料分散体の燃料衝突部に衝突させて燃焼し、燃料噴射時
間の長い高負荷運転時には、噴射前半では噴射燃料を燃
料衝突部に衝突させるが、噴射後半では燃料衝突部に衝
突させない構造にすることにより、全運転領域において
噴射燃料と空気とを効率良く混合してスモークを減少し
た良好な燃焼を行うことができる燃費の良い直接噴射式
ディーゼルエンジンの燃焼室を提供することにある。
されたものであり、その目的は、ＯＳＫＡ方式によるデ
ィーゼルエンジンの燃焼室において、燃料噴射時間の短
い低負荷運転時には噴射燃料をキャビティ内に設けた燃
料分散体の燃料衝突部に衝突させて燃焼し、燃料噴射時
間の長い高負荷運転時には、噴射前半では噴射燃料を燃
料衝突部に衝突させるが、噴射後半では燃料衝突部に衝
突させない構造にすることにより、全運転領域において
噴射燃料と空気とを効率良く混合してスモークを減少し
た良好な燃焼を行うことができる燃費の良い直接噴射式
ディーゼルエンジンの燃焼室を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するための直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室は、
直接噴射式ディーゼルエンジンのピストンの頂面を皿状
に凹ませて形成したキャビティと、該キャビティの中心
を盛り上げて形成した燃料分散体と、前記キャビティに
対向して設けられ複数の噴孔を有する燃料噴射ノズルを
設けると共に、前記ピストンが上死点近傍にある時に前
記複数の噴孔から射出された噴射燃料が衝突する燃料衝
突部を前記燃料分散体に形成し、該燃料衝突部を前記ピ
ストンが前記上死点近傍より下死点側に移動した時には
前記噴射燃料から外れるような形状に形成する。
するための直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室は、
直接噴射式ディーゼルエンジンのピストンの頂面を皿状
に凹ませて形成したキャビティと、該キャビティの中心
を盛り上げて形成した燃料分散体と、前記キャビティに
対向して設けられ複数の噴孔を有する燃料噴射ノズルを
設けると共に、前記ピストンが上死点近傍にある時に前
記複数の噴孔から射出された噴射燃料が衝突する燃料衝
突部を前記燃料分散体に形成し、該燃料衝突部を前記ピ
ストンが前記上死点近傍より下死点側に移動した時には
前記噴射燃料から外れるような形状に形成する。
【０００９】つまり、ピストンが上死点近傍に位置する
エンジンの低負荷運転時の全燃料噴射と高負荷運転時の
噴射前半においては、噴射燃料が衝突し、ピストンが上
死点近傍より下降する高負荷運転時の噴射後半において
は噴射燃料が外れて衝突しないような形状の燃料衝突部
を燃料分散体に形成する。この噴射前半期間と噴射後半
期間との境、即ち上死点近傍の境のピストン位置は、エ
ンジンの種類によっても異なるがＡＴＤＣ（上死点通過
後クランク角度）５〜１５度で、好ましくは１０度であ
る。
エンジンの低負荷運転時の全燃料噴射と高負荷運転時の
噴射前半においては、噴射燃料が衝突し、ピストンが上
死点近傍より下降する高負荷運転時の噴射後半において
は噴射燃料が外れて衝突しないような形状の燃料衝突部
を燃料分散体に形成する。この噴射前半期間と噴射後半
期間との境、即ち上死点近傍の境のピストン位置は、エ
ンジンの種類によっても異なるがＡＴＤＣ（上死点通過
後クランク角度）５〜１５度で、好ましくは１０度であ
る。
【００１０】この構成によれば、エンジンの低負荷運転
時の燃料噴射全体と高負荷運転時の噴射前半、即ちピス
トンが上死点近傍にある時には、噴射燃料が燃料分散体
の燃料衝突部に衝突する。このピストン位置では燃料分
散体と燃料噴射ノズルとの距離が短いので、噴射燃料は
燃料衝突部に激しく衝突し、燃料の付着が防止され燃料
の微細化と拡散が十分に行われ、良好な燃焼を得ること
ができる。
時の燃料噴射全体と高負荷運転時の噴射前半、即ちピス
トンが上死点近傍にある時には、噴射燃料が燃料分散体
の燃料衝突部に衝突する。このピストン位置では燃料分
散体と燃料噴射ノズルとの距離が短いので、噴射燃料は
燃料衝突部に激しく衝突し、燃料の付着が防止され燃料
の微細化と拡散が十分に行われ、良好な燃焼を得ること
ができる。
【００１１】そして、エンジンの高負荷運転時の噴射後
半、即ちピストンが上死点近傍より下降した時には、噴
射燃料が燃料分散体の燃料衝突部より外側に噴射され
て、燃料衝突部と衝突しなくなるので、燃料衝突部や燃
料分散体の近傍に燃料が付着することが無くなり、スモ
ークの発生を抑制できる。また、この噴射後半時では、
噴射燃料は燃料衝突部と衝突せずに、貫徹力が強い状態
で直接キャビティの周辺部分に向かって噴射されるの
で、キャビティ内のみならず、キャビティ外にも拡散で
きる。従って、ピストンの下降に伴って形成されるシリ
ンダヘッド下面とピストン上面との間に存在する空気と
噴射燃料との混合が促進されるので、スモークの発生が
防止される。
半、即ちピストンが上死点近傍より下降した時には、噴
射燃料が燃料分散体の燃料衝突部より外側に噴射され
て、燃料衝突部と衝突しなくなるので、燃料衝突部や燃
料分散体の近傍に燃料が付着することが無くなり、スモ
ークの発生を抑制できる。また、この噴射後半時では、
噴射燃料は燃料衝突部と衝突せずに、貫徹力が強い状態
で直接キャビティの周辺部分に向かって噴射されるの
で、キャビティ内のみならず、キャビティ外にも拡散で
きる。従って、ピストンの下降に伴って形成されるシリ
ンダヘッド下面とピストン上面との間に存在する空気と
噴射燃料との混合が促進されるので、スモークの発生が
防止される。
【００１２】さらに、前記燃料分散体を、中央部と該中
央部から放射状に延長した腕部とからなり、該腕部の先
端に前記燃料衝突部を有し、平面視において星型形状に
形成する。燃料分散体をこの星型形状に形成した場合
は、燃料衝突部の周囲に障害物となる部分が燃料分散体
にないため、この燃料衝突部の周囲への燃料の付着を防
いで未燃ＨＣの発生を防ぐことができ、更に燃料衝突部
の周囲の空気を有効に活用できるので良好な燃料ができ
スモークの発生も防止できるという利点がある。
央部から放射状に延長した腕部とからなり、該腕部の先
端に前記燃料衝突部を有し、平面視において星型形状に
形成する。燃料分散体をこの星型形状に形成した場合
は、燃料衝突部の周囲に障害物となる部分が燃料分散体
にないため、この燃料衝突部の周囲への燃料の付着を防
いで未燃ＨＣの発生を防ぐことができ、更に燃料衝突部
の周囲の空気を有効に活用できるので良好な燃料ができ
スモークの発生も防止できるという利点がある。
【００１３】また、この燃料分散体の形状をリング状、
あるいはディスク状の形状とし、燃料衝突部をリングの
上面やディスクの外周部に形成した場合には、燃料噴射
ノズルの噴孔数や配置に係わらず噴射燃料を燃料衝突部
に衝突させることができるので、燃料噴射ノズルを配置
する際に噴孔と燃料衝突部との位置関係を正確にセット
する必要がなくなり、作業効率が向上する。
あるいはディスク状の形状とし、燃料衝突部をリングの
上面やディスクの外周部に形成した場合には、燃料噴射
ノズルの噴孔数や配置に係わらず噴射燃料を燃料衝突部
に衝突させることができるので、燃料噴射ノズルを配置
する際に噴孔と燃料衝突部との位置関係を正確にセット
する必要がなくなり、作業効率が向上する。
【００１４】これらの燃料分散体は、ピストンと一体で
形成したり、燃料分散体を別体で形成しピストンと螺合
等で接合して形成する。あるいは、燃料衝突部のみを別
体形成してピストンと一体形成した燃料分散体に係合し
て形成する。
形成したり、燃料分散体を別体で形成しピストンと螺合
等で接合して形成する。あるいは、燃料衝突部のみを別
体形成してピストンと一体形成した燃料分散体に係合し
て形成する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明に係
る直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室の実施の形態
を説明する。本発明に係る実施の形態の直接噴射式ディ
ーゼルエンジンは、皿状に凹ませて形成したキャビティ
（燃焼室）11を、ピストン10の頂部12に設け、更に、こ
のキャビティ11の略中心部を盛り上げて形成した燃料分
散体30を設ける。
る直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室の実施の形態
を説明する。本発明に係る実施の形態の直接噴射式ディ
ーゼルエンジンは、皿状に凹ませて形成したキャビティ
（燃焼室）11を、ピストン10の頂部12に設け、更に、こ
のキャビティ11の略中心部を盛り上げて形成した燃料分
散体30を設ける。
【００１６】また、キャビティ11に対向して燃料噴射ノ
ズル20を配設し、この燃料噴射ノズル20に噴孔21を複数
個設ける。そして、この噴孔21は噴射燃料Ｆがキャビテ
ィ11全体に広がるように、この噴孔21の燃料噴射方向を
キャビティ11の側壁13に指向させて配置及び形成する。
そして、図３に示すようにピストン10が上死点（ＴＤ
Ｃ）近傍にある時に複数の噴孔21から射出された噴射燃
料Ｆが衝突する燃料衝突部31を燃料分散体30に形成し、
更に、この燃料衝突部30をピストン10が上死点近傍より
下死点側に移動した時には噴射燃料Ｆから外れるような
形状に形成する。
ズル20を配設し、この燃料噴射ノズル20に噴孔21を複数
個設ける。そして、この噴孔21は噴射燃料Ｆがキャビテ
ィ11全体に広がるように、この噴孔21の燃料噴射方向を
キャビティ11の側壁13に指向させて配置及び形成する。
そして、図３に示すようにピストン10が上死点（ＴＤ
Ｃ）近傍にある時に複数の噴孔21から射出された噴射燃
料Ｆが衝突する燃料衝突部31を燃料分散体30に形成し、
更に、この燃料衝突部30をピストン10が上死点近傍より
下死点側に移動した時には噴射燃料Ｆから外れるような
形状に形成する。
【００１７】つまり、燃料噴射ノズル20の噴孔21を複数
個設けて、各噴孔21の燃料噴射方向を、ピストン10が上
死点近傍にある時に、燃料分散体30の燃料衝突部31に指
向させて、エンジンの低負荷運転時の全燃料噴射と高負
荷運転時の噴射前半においては、ピストン10が上死点近
傍にあって噴射燃料Ｆが燃料分散体30に衝突し、高負荷
運転時の噴射後半においては、ピストン10が上死点近傍
より下降した時には噴射燃料Ｆは燃料分散体30に衝突せ
ずにその外側に噴射されるように構成する。
個設けて、各噴孔21の燃料噴射方向を、ピストン10が上
死点近傍にある時に、燃料分散体30の燃料衝突部31に指
向させて、エンジンの低負荷運転時の全燃料噴射と高負
荷運転時の噴射前半においては、ピストン10が上死点近
傍にあって噴射燃料Ｆが燃料分散体30に衝突し、高負荷
運転時の噴射後半においては、ピストン10が上死点近傍
より下降した時には噴射燃料Ｆは燃料分散体30に衝突せ
ずにその外側に噴射されるように構成する。
【００１８】この上死点近傍とそれ以外の領域との境
は、エンジンの高負荷運転時の噴射前半期間と噴射後半
期間との境でもあるが、この境のピストン位置は、エン
ジンの種類によっても異なるがＡＴＤＣ（上死点通過後
クランク角度）５〜１５度で、好ましくは１０度であ
る。燃料噴射ノズル20の噴孔21については複数個に形成
して、それぞれの噴孔21の口径を小さくして燃料噴射速
度を上げて貫徹力を高めるが、ピストン10が上死点近傍
から下死点側に下降して、噴射燃料Ｆが燃料分散体30に
衝突しない時に、噴射燃料Ｆがキャビティ11の側壁13に
付着して未燃ＨＣが発生しないように、キャビティ11の
側壁13に到達する前に噴射燃料Ｆの貫徹力が弱まり、燃
料が微細化されるように噴射圧及び噴射量を調整及び制
御する。
は、エンジンの高負荷運転時の噴射前半期間と噴射後半
期間との境でもあるが、この境のピストン位置は、エン
ジンの種類によっても異なるがＡＴＤＣ（上死点通過後
クランク角度）５〜１５度で、好ましくは１０度であ
る。燃料噴射ノズル20の噴孔21については複数個に形成
して、それぞれの噴孔21の口径を小さくして燃料噴射速
度を上げて貫徹力を高めるが、ピストン10が上死点近傍
から下死点側に下降して、噴射燃料Ｆが燃料分散体30に
衝突しない時に、噴射燃料Ｆがキャビティ11の側壁13に
付着して未燃ＨＣが発生しないように、キャビティ11の
側壁13に到達する前に噴射燃料Ｆの貫徹力が弱まり、燃
料が微細化されるように噴射圧及び噴射量を調整及び制
御する。
【００１９】また、燃料分散体30は、図１に示すように
中央部と該中央部から放射状に延長した腕部とからなる
平面視において星型形状に形成して、この星型の腕部の
先端部に噴射燃料Ｆが衝突する燃料衝突部31を形成す
る。この星型形状にすると、噴射燃料Ｆが衝突する燃料
衝突部31の周辺に、噴射燃料Ｆが付着して拡散を妨げる
障害部分が少ない形状になるので、噴射燃料Ｆの燃料分
散体30への付着を防いで未燃ＨＣの発生を防ぐことがで
きる。その上、燃料衝突部31の周囲の空気との混合を効
率良く行うことができるので、周囲の空気を有効に活用
できる。
中央部と該中央部から放射状に延長した腕部とからなる
平面視において星型形状に形成して、この星型の腕部の
先端部に噴射燃料Ｆが衝突する燃料衝突部31を形成す
る。この星型形状にすると、噴射燃料Ｆが衝突する燃料
衝突部31の周辺に、噴射燃料Ｆが付着して拡散を妨げる
障害部分が少ない形状になるので、噴射燃料Ｆの燃料分
散体30への付着を防いで未燃ＨＣの発生を防ぐことがで
きる。その上、燃料衝突部31の周囲の空気との混合を効
率良く行うことができるので、周囲の空気を有効に活用
できる。
【００２０】この燃料分散体30は、図１の星型形状に限
定される必要はなく、この星型形状以外にも図５に示す
ディスク、あるいは図６に示すリング状状の形状等で形
成することもできる。このリング状やディスク状の形状
に形成すると、燃料噴射ノズル20の噴孔21の数や向きに
関係なく燃料衝突を行うことができ、また燃料分散体30
の燃料衝突部31との位置関係を気にすることなく、燃料
噴射ノズル20を取り付けることができる。
定される必要はなく、この星型形状以外にも図５に示す
ディスク、あるいは図６に示すリング状状の形状等で形
成することもできる。このリング状やディスク状の形状
に形成すると、燃料噴射ノズル20の噴孔21の数や向きに
関係なく燃料衝突を行うことができ、また燃料分散体30
の燃料衝突部31との位置関係を気にすることなく、燃料
噴射ノズル20を取り付けることができる。
【００２１】この燃料分散体30は削り出しなどでピスト
ン10と一体で形成してもよいが、燃料分散体30をピスト
ン10とは別体で形成し、螺合などでピストン10に接合し
て形成してもよい。また、燃料衝突部31をピン形状に形
成して、ピストン10に一体成形された燃料分散体30に接
合してもよい。要するに上死点近傍にピストン10が位置
している時に、燃料衝突部31を噴孔21に対向させて設け
て、燃料噴射Ｆがこの燃料衝突部31に衝突し、ピストン
10が上死点近傍より下降した位置にある時にはこの燃料
衝突部31に衝突することなく、キャビティ11の側壁13に
向かって燃料噴射されるように、燃料噴射ノズル20と燃
料分散体30の燃料衝突部31を構成する。
ン10と一体で形成してもよいが、燃料分散体30をピスト
ン10とは別体で形成し、螺合などでピストン10に接合し
て形成してもよい。また、燃料衝突部31をピン形状に形
成して、ピストン10に一体成形された燃料分散体30に接
合してもよい。要するに上死点近傍にピストン10が位置
している時に、燃料衝突部31を噴孔21に対向させて設け
て、燃料噴射Ｆがこの燃料衝突部31に衝突し、ピストン
10が上死点近傍より下降した位置にある時にはこの燃料
衝突部31に衝突することなく、キャビティ11の側壁13に
向かって燃料噴射されるように、燃料噴射ノズル20と燃
料分散体30の燃料衝突部31を構成する。
【００２２】以上の構成の直接噴射式ディーゼルエンジ
ンの燃焼室によれば、エンジンの低負荷運転時の全燃料
噴射と高負荷運転時の噴射前半においては、即ち、ピス
トン10が上死点近傍にあって、燃料分散体30と燃料噴射
ノズル20との距離が短く、噴射燃料Ｆの衝突力が大きい
期間は、噴射燃料Ｆが燃料分散体30の燃料衝突部31に衝
突するように構成したので、この燃料分散体30の燃料衝
突部31との激しい衝突により、噴射燃料Ｆの微細化と拡
散を効率良く行うことができ、良好な燃焼状態を得るこ
とができる。また、この激しい衝突により噴射燃料Ｆの
燃料分散体30への付着も防止できるので、未燃ＨＣの発
生も防止できる。
ンの燃焼室によれば、エンジンの低負荷運転時の全燃料
噴射と高負荷運転時の噴射前半においては、即ち、ピス
トン10が上死点近傍にあって、燃料分散体30と燃料噴射
ノズル20との距離が短く、噴射燃料Ｆの衝突力が大きい
期間は、噴射燃料Ｆが燃料分散体30の燃料衝突部31に衝
突するように構成したので、この燃料分散体30の燃料衝
突部31との激しい衝突により、噴射燃料Ｆの微細化と拡
散を効率良く行うことができ、良好な燃焼状態を得るこ
とができる。また、この激しい衝突により噴射燃料Ｆの
燃料分散体30への付着も防止できるので、未燃ＨＣの発
生も防止できる。
【００２３】そして、エンジンの高負荷運転時の噴射後
半期間においては、即ち、ピストン10と燃料分散体30と
の距離が拡大して噴射燃料Ｆの衝突力が低下する、ピス
トン10が上死点近傍より下降した期間は、噴射燃料Ｆは
燃料分散体30と衝突しないように構成したので、燃料分
散体30近傍への噴射燃料Ｆの付着を防止しながら、貫徹
力の強い噴射燃料Ｆで、着火後の燃焼ガスをキャビティ
11の外に流出させることができる。
半期間においては、即ち、ピストン10と燃料分散体30と
の距離が拡大して噴射燃料Ｆの衝突力が低下する、ピス
トン10が上死点近傍より下降した期間は、噴射燃料Ｆは
燃料分散体30と衝突しないように構成したので、燃料分
散体30近傍への噴射燃料Ｆの付着を防止しながら、貫徹
力の強い噴射燃料Ｆで、着火後の燃焼ガスをキャビティ
11の外に流出させることができる。
【００２４】従って、ピストン10の下降に伴って形成さ
れるシリンダヘッド２の下面とピストン10の上面との間
の空間部分に存在する空気と噴射燃料の混合を促進する
ことができるので、シリンダ内に供給される空気全体を
利用してスモークの発生を防止しながら良好な燃焼を行
うことができる。
れるシリンダヘッド２の下面とピストン10の上面との間
の空間部分に存在する空気と噴射燃料の混合を促進する
ことができるので、シリンダ内に供給される空気全体を
利用してスモークの発生を防止しながら良好な燃焼を行
うことができる。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明したように、本発明の直接噴
射式ディーゼルエンジンの燃焼室によれば、エンジンの
低負荷運転時の全燃料噴射と高負荷運転時の噴射前半、
即ちピストンが上死点近傍にある燃料分散体と燃料噴射
ノズルとの距離が短くて衝突力が大きい期間は、噴射燃
料を燃料分散体の燃料衝突部に衝突させて、燃料の微細
化と拡散を効率良く行うことができ、スモークの発生の
少ない良好な燃焼状態を得ることができ、しかも、燃料
の付着も防止できるので、未燃ＨＣの発生も防止でき
る。
射式ディーゼルエンジンの燃焼室によれば、エンジンの
低負荷運転時の全燃料噴射と高負荷運転時の噴射前半、
即ちピストンが上死点近傍にある燃料分散体と燃料噴射
ノズルとの距離が短くて衝突力が大きい期間は、噴射燃
料を燃料分散体の燃料衝突部に衝突させて、燃料の微細
化と拡散を効率良く行うことができ、スモークの発生の
少ない良好な燃焼状態を得ることができ、しかも、燃料
の付着も防止できるので、未燃ＨＣの発生も防止でき
る。
【００２６】そして、高負荷運転時の噴射後半、即ちピ
ストンが下降して燃料噴射ノズルと燃料分散体とが離れ
て噴射燃料の衝突力が低下する期間では、噴射燃料を燃
料分散体に衝突させずにキャビティの側壁に向けて直接
燃料噴射することができるので、燃料分散体及びその近
傍のキャビティ内への燃料の付着を防止することができ
る。また、強い貫徹力を持つ噴射燃料によって、着火後
の燃焼ガスを燃焼室外に流出させることができるので、
ピストンの下降に伴って形成されるシリンダヘッド下面
とピストン上面との間の空間部に存在する空気と混合し
て燃焼させることができ、スモークの発生を防ぐことが
できる。
ストンが下降して燃料噴射ノズルと燃料分散体とが離れ
て噴射燃料の衝突力が低下する期間では、噴射燃料を燃
料分散体に衝突させずにキャビティの側壁に向けて直接
燃料噴射することができるので、燃料分散体及びその近
傍のキャビティ内への燃料の付着を防止することができ
る。また、強い貫徹力を持つ噴射燃料によって、着火後
の燃焼ガスを燃焼室外に流出させることができるので、
ピストンの下降に伴って形成されるシリンダヘッド下面
とピストン上面との間の空間部に存在する空気と混合し
て燃焼させることができ、スモークの発生を防ぐことが
できる。
【００２７】従って、エンジンの全運転領域で、噴射燃
料と空気とを効率良く混合してスモークを減少し、ま
た、燃料分散体やキャビティ内への燃料の付着を防止し
て未燃ＨＣの発生を減少できるので、良好な燃焼を行う
ことができ、燃費のよい直接噴射式ディーゼルエンジン
の燃焼室を得ることができる。
料と空気とを効率良く混合してスモークを減少し、ま
た、燃料分散体やキャビティ内への燃料の付着を防止し
て未燃ＨＣの発生を減少できるので、良好な燃焼を行う
ことができ、燃費のよい直接噴射式ディーゼルエンジン
の燃焼室を得ることができる。
【図１】本発明に係る直接噴射式ディーゼルエンジンの
燃焼室を示す斜視図である。
燃焼室を示す斜視図である。
【図２】図１の燃料分散体を示すピストン頂部の平面図
である。
である。
【図３】図１の燃焼室における高負荷運転時の噴射前半
における噴射燃料の状態を示す側断面図である。
における噴射燃料の状態を示す側断面図である。
【図４】図１の燃焼室における高負荷運転時の噴射後半
における噴射燃料の状態を示す側断面図である。
における噴射燃料の状態を示す側断面図である。
【図５】本発明に係るディスク形状の燃料分散体を示す
側断面図である。
側断面図である。
【図６】本発明に係るリング形状の燃料分散体を示す側
断面図である。
断面図である。
【図７】従来技術の直接噴射式ディーゼルエンジンの燃
焼室を示す側断面図である。
焼室を示す側断面図である。
【図８】従来技術の直接噴射式ディーゼルエンジンの燃
焼室における噴射燃料の状態を示す斜視図である。
焼室における噴射燃料の状態を示す斜視図である。
２ シリンダヘッド ３ シリンダボディ 10 ピストン 11 キャビティ（燃
焼室） 20 燃料噴射ノズル 21 噴孔 30 燃料分散体 31 燃料衝突部（衝
突部） Ｆ 噴射燃料 Ｇ 混合気
焼室） 20 燃料噴射ノズル 21 噴孔 30 燃料分散体 31 燃料衝突部（衝
突部） Ｆ 噴射燃料 Ｇ 混合気
Claims (2)
- 【請求項１】 直接噴射式ディーゼルエンジンのピスト
ンの頂面を皿状に凹ませて形成したキャビティと、該キ
ャビティの中心を盛り上げて形成した燃料分散体と、前
記キャビティに対向して設けられ複数の噴孔を有する燃
料噴射ノズルを設けると共に、前記ピストンが上死点近
傍にある時に前記複数の噴孔から射出された噴射燃料が
衝突する燃料衝突部を前記燃料分散体に形成し、該燃料
衝突部を前記ピストンが前記上死点近傍より下死点側に
移動した時には前記噴射燃料から外れるような形状に形
成したことを特徴とする直接噴射式ディーゼルエンジン
の燃焼室。 - 【請求項２】 前記燃料分散体は、中央部と該中央部か
ら放射状に延長した腕部とからなり、該腕部の先端に前
記燃料衝突部を有し、平面視において星型形状に形成さ
れたことを特徴とする請求項１記載の直接噴射式ディー
ゼルエンジンの燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10013115A JPH11210468A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 直接噴射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 |
|---|---|---|---|
| JP10013115A JPH11210468A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11210468A true JPH11210468A (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=11824164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10013115A Pending JPH11210468A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11210468A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1191198A2 (en) * | 2000-09-20 | 2002-03-27 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Internal combustion center injection type engine and method for injecting fuel in an internal combustion center injection type engine |
| CN1332126C (zh) * | 2004-08-31 | 2007-08-15 | 侯德洋 | 自适应性可控热预混合直喷式柴油机燃烧系统与方法 |
| EP1876332A1 (en) * | 2005-04-19 | 2008-01-09 | Yanmar Co., Ltd. | Direct injection diesel engine |
| CN100458114C (zh) * | 2004-02-26 | 2009-02-04 | 上海交通大学 | 不连续斗笠状燃油喷雾形成装置 |
| SE2050609A1 (en) * | 2020-05-27 | 2021-11-28 | Scania Cv Ab | Piston, Internal Combustion Engine, and Vehicle |
-
1998
- 1998-01-27 JP JP10013115A patent/JPH11210468A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1191198A2 (en) * | 2000-09-20 | 2002-03-27 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Internal combustion center injection type engine and method for injecting fuel in an internal combustion center injection type engine |
| CN100458114C (zh) * | 2004-02-26 | 2009-02-04 | 上海交通大学 | 不连续斗笠状燃油喷雾形成装置 |
| CN1332126C (zh) * | 2004-08-31 | 2007-08-15 | 侯德洋 | 自适应性可控热预混合直喷式柴油机燃烧系统与方法 |
| EP1876332A1 (en) * | 2005-04-19 | 2008-01-09 | Yanmar Co., Ltd. | Direct injection diesel engine |
| EP1876332A4 (en) * | 2005-04-19 | 2009-06-17 | Yanmar Co Ltd | DIESEL ENGINE WITH DIRECT INJECTION |
| SE2050609A1 (en) * | 2020-05-27 | 2021-11-28 | Scania Cv Ab | Piston, Internal Combustion Engine, and Vehicle |
| WO2021242164A1 (en) * | 2020-05-27 | 2021-12-02 | Scania Cv Ab | Piston, internal combustion engine, and vehicle |
| SE544781C2 (en) * | 2020-05-27 | 2022-11-15 | Scania Cv Ab | Internal Combustion Engine comprising piston with fuel directing surfaces |
| US11885257B2 (en) | 2020-05-27 | 2024-01-30 | Scania Cv Ab | Piston, internal combustion engine, and vehicle |
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