JPS5843615Y2 - ピストンの燃焼室構造 - Google Patents
ピストンの燃焼室構造Info
- Publication number
- JPS5843615Y2 JPS5843615Y2 JP1978029659U JP2965978U JPS5843615Y2 JP S5843615 Y2 JPS5843615 Y2 JP S5843615Y2 JP 1978029659 U JP1978029659 U JP 1978029659U JP 2965978 U JP2965978 U JP 2965978U JP S5843615 Y2 JPS5843615 Y2 JP S5843615Y2
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- Japan
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- recess
- swirl
- combustion chamber
- center
- lower round
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室、特に
燃焼による騒音（以下単に燃焼騒音とする）を減少でき
ると共に、排気ガス中の窒素酸化物（以下単にＮＯｘと
する）を減少できるようにした燃焼室構造に関するもの
である。
燃焼による騒音（以下単に燃焼騒音とする）を減少でき
ると共に、排気ガス中の窒素酸化物（以下単にＮＯｘと
する）を減少できるようにした燃焼室構造に関するもの
である。
ディーゼルエンジンにおいては、燃料の燃焼室内への噴
射時期を遅らせることによって爆発圧力、圧力上昇率を
下げれば燃焼騒音を下げることができると共に、燃焼ガ
ス温度が低下してＮＯｘを低減できることが一般に知ら
れている。
射時期を遅らせることによって爆発圧力、圧力上昇率を
下げれば燃焼騒音を下げることができると共に、燃焼ガ
ス温度が低下してＮＯｘを低減できることが一般に知ら
れている。
しかし、一般に噴射時期を遅らせるとディーゼルサイク
ルとしての熱効率が悪化して燃料消費率が低下すると共
に、燃焼が悪化して排気色が黒くなってしまうという不
具合を有している。
ルとしての熱効率が悪化して燃料消費率が低下すると共
に、燃焼が悪化して排気色が黒くなってしまうという不
具合を有している。
すなわち、
（燃料消費率・排気色・ＮＯｘ・燃焼騒音）上ｆ（ｄＭ
／ｄｔ−８−Ｔｍ−Ｔｄ−ｄθ／ｄｔ）の関係となって
いる。
／ｄｔ−８−Ｔｍ−Ｔｄ−ｄθ／ｄｔ）の関係となって
いる。
ここで、ｄＭ／ｄｔ−空気と燃料の混合速度Ｓ ＝混
合比の時間的、空間的分 布 Ｔｍ −平均サイクルガス温度 Ｔｄ ＝着火遅れ ｄθ／ｄｔ−熱発生率−ｇ （ｄＭ／ｄ ｔ ）である
。
合比の時間的、空間的分 布 Ｔｍ −平均サイクルガス温度 Ｔｄ ＝着火遅れ ｄθ／ｄｔ−熱発生率−ｇ （ｄＭ／ｄ ｔ ）である
。
噴射時期を遅らせることは着火遅れＴｄを小さくするこ
とであるので、平均サイクルガス温度Ｔｍ、熱発生率ｄ
θ／ａｔを小さくすると共に、空気と燃料混合速度ｄＭ
／ｄｔ、混合比の時間的・空間的分布Ｓが悪化する。
とであるので、平均サイクルガス温度Ｔｍ、熱発生率ｄ
θ／ａｔを小さくすると共に、空気と燃料混合速度ｄＭ
／ｄｔ、混合比の時間的・空間的分布Ｓが悪化する。
したがって、噴射時期を遅らせると燃焼騒音、ＮＯｘを
低減できるが上記の関係から燃料消費率、排気色を悪化
してしまう。
低減できるが上記の関係から燃料消費率、排気色を悪化
してしまう。
上記現象を改善するには噴射時期を遅らせた時に空気と
燃料の混合速度ｄＭ／ｄｔを速める、すなわち着火後の
燃焼速度を速くすれば良い。
燃料の混合速度ｄＭ／ｄｔを速める、すなわち着火後の
燃焼速度を速くすれば良い。
つまり、噴射時期を遅らせた場合に排気色、燃料消費率
が悪化するのは燃焼期間が上死点を過ぎてから長くなる
ことにより帰因するので燃焼速度を速くして燃焼期１闘
を短かくすれば良いことに左る。
が悪化するのは燃焼期間が上死点を過ぎてから長くなる
ことにより帰因するので燃焼速度を速くして燃焼期１闘
を短かくすれば良いことに左る。
この燃焼速度を速くするためには燃焼室内の空気流動（
特に着火後の空気流動）をさかんにすれば良い。
特に着火後の空気流動）をさかんにすれば良い。
ここで空気流動とは公知の手法により燃焼室内に発生す
る犬スワールと、その結果生ずる小スケールの乱流を意
味するものである。
る犬スワールと、その結果生ずる小スケールの乱流を意
味するものである。
そこで、従来第１図、第２図に示す如くピストン１の頂
部に角形凹部２を削設した角形燃焼室が提案されている
。
部に角形凹部２を削設した角形燃焼室が提案されている
。
この形状の燃焼室であると、隅角部２ａに犬スワールＡ
により小スケールの渦Ｂが発生して乱流を発生すること
ができるので、空気流動がさかんとなる。
により小スケールの渦Ｂが発生して乱流を発生すること
ができるので、空気流動がさかんとなる。
しかし、この形状の燃焼室であると隅角部２ａに発生す
る小スケールの渦Ｂの強さと大スワールＡの強さは相反
する特性を有する。
る小スケールの渦Ｂの強さと大スワールＡの強さは相反
する特性を有する。
すなわち、隅角部２ａの半径Ｒを角形凹部２に内接する
内接円半径Ｒｏに対し比較的小さくすれば（Ｒ／Ｒｏを
小さくすれば）隅角部２ａに発生する小スケールの渦Ｂ
の強さを大きくできるが大スワールＡか弱くなってしま
う。
内接円半径Ｒｏに対し比較的小さくすれば（Ｒ／Ｒｏを
小さくすれば）隅角部２ａに発生する小スケールの渦Ｂ
の強さを大きくできるが大スワールＡか弱くなってしま
う。
また、ＲＩＲｏを大きくすれば大スワールＡを強くでき
るが隅角部２ａに発生する小スワールの渦Ｂか弱くなっ
てしまう。
るが隅角部２ａに発生する小スワールの渦Ｂか弱くなっ
てしまう。
いずれにしても従来の形状の燃焼室では小スケールの渦
Ｂと犬スワールＡの両方を同時に強くできないと共に、
小スケールの渦Ｂは隅角部２ａの数だけしか形成されな
いので、空気流動を十分さかんとすることができない。
Ｂと犬スワールＡの両方を同時に強くできないと共に、
小スケールの渦Ｂは隅角部２ａの数だけしか形成されな
いので、空気流動を十分さかんとすることができない。
本考案は上記の事情に鑑みなされたものであり、その目
的は、空気流動を十分さかんとすることができ性能向上
に寄与できるようにした燃焼室を提供することである。
的は、空気流動を十分さかんとすることができ性能向上
に寄与できるようにした燃焼室を提供することである。
以下、第３図以降を参照して本考案を説明する。
ピストン１０の頂部には上部角形凹部１１と下部丸形凹
部１２とが上下に連続して削設しである。
部１２とが上下に連続して削設しである。
上部角形凹部１１の隅角部１１ａは下部丸形凹部１２の
内周壁１２ａよりも内方に位置し、その内周壁１２ａは
上下方向に滑らかに彎曲しかつ上部角形凹部１１の内周
壁１１ｂとの接続部１３は滑らかな曲線となっていると
共に、その底壁１２ｂは中高の断面山形状となっている
。
内周壁１２ａよりも内方に位置し、その内周壁１２ａは
上下方向に滑らかに彎曲しかつ上部角形凹部１１の内周
壁１１ｂとの接続部１３は滑らかな曲線となっていると
共に、その底壁１２ｂは中高の断面山形状となっている
。
また、上部角形凹部１１は深さＤと下部丸形凹部１２の
深さＨはＤ／Ｈが一定の範囲内になるようにしである。
深さＨはＤ／Ｈが一定の範囲内になるようにしである。
このために、下部丸形凹部１２の内周壁１２ａに対して
上部角形凹部１１の内周壁１１ｂは２寸法だけオーバー
ハングしている。
上部角形凹部１１の内周壁１１ｂは２寸法だけオーバー
ハングしている。
また、燃料は接続部１３および接続部１３より僅かに下
方に向って噴射される。
方に向って噴射される。
しかして、上部角形凹部１１内には上部大スワールＡが
発生しかつその隅角部１１ａには小スケールの渦Ｂが発
生すると共に、下部丸形凹部１２内には下部大スワール
Ｃが発生する。
発生しかつその隅角部１１ａには小スケールの渦Ｂが発
生すると共に、下部丸形凹部１２内には下部大スワール
Ｃが発生する。
これと同時に、彎曲した内周壁１２ａと接続部１３とに
も渦ｖ、Ｅが発生する。
も渦ｖ、Ｅが発生する。
また、吸入行程時シリンダヘッド吸入ポートにより創設
された上部大スワールＡと下部大スワールＣは上部大ス
ワールＡが隅角部１１ａで減衰されるので下部大スワー
ルＣの強さが上部大スワールＡの強さよりも大となる。
された上部大スワールＡと下部大スワールＣは上部大ス
ワールＡが隅角部１１ａで減衰されるので下部大スワー
ルＣの強さが上部大スワールＡの強さよりも大となる。
すなわち、上部大スワールＡのスワール速度よりも下部
大スワールＣのスワール速度が速くなるので、上部大ス
ワールＡと下部大スワールＣとの間に剪断流による乱流
Ｆ１が発生する。
大スワールＣのスワール速度が速くなるので、上部大ス
ワールＡと下部大スワールＣとの間に剪断流による乱流
Ｆ１が発生する。
この剪断流による乱流発生は上部角形凹部１１の深さＤ
と下部丸形凹部１２の深さＨとの比百によって変化する
。
と下部丸形凹部１２の深さＨとの比百によって変化する
。
噴射弁から噴射した噴霧はスワールの空気流動の方向に
沿って流される。
沿って流される。
一方、上部角形凹部１１の隅角部１１ａの内周壁には角
形故に小スケールの渦Ｂが形成され、隅角部１１ａ部分
の空気密度は増大する。
形故に小スケールの渦Ｂが形成され、隅角部１１ａ部分
の空気密度は増大する。
この隅角部１１ａに噴霧が流れるようにスワールＡ上流
方向に噴霧中心を設定してやることにより空気利用率が
向上し性能向上に寄与する。
方向に噴霧中心を設定してやることにより空気利用率が
向上し性能向上に寄与する。
したがって、噴射弁の噴口数は上部角形凹部１１の辺数
に等しく平面における噴霧中心は噴射弁中心Ｏ□と上部
角形凹部１１の隅角部１１ａの中心０２を結ふ線Ｐを基
準にして上部角形凹部１１の内周壁のスワールＡ上流方
向に０〜３０度の範囲内にあることが望ましい。
に等しく平面における噴霧中心は噴射弁中心Ｏ□と上部
角形凹部１１の隅角部１１ａの中心０２を結ふ線Ｐを基
準にして上部角形凹部１１の内周壁のスワールＡ上流方
向に０〜３０度の範囲内にあることが望ましい。
燃料噴霧方向によるエンジン性能比較の実験データを第
７図に示す。
７図に示す。
θは燃料噴霧方向、Ｆは排気色、Ｔは相対的燃費率であ
り、条件はＤ−＝０．６６゜また、点線は無スワールタ
イプエンジン、実線は中スワールタイプエンジン、二点
鎖線は高スワールタイプエンジンのそれぞれの性能曲線
である。
り、条件はＤ−＝０．６６゜また、点線は無スワールタ
イプエンジン、実線は中スワールタイプエンジン、二点
鎖線は高スワールタイプエンジンのそれぞれの性能曲線
である。
なおＵは目標ラインを示す。
無スワールタイプエンジンにむいては噴霧方向の中心を
基準線Ｐに設定すれば最適であり、高スワールタイプエ
ンジンになるに従いその噴霧方向の中心を基準線Ｐより
離した方がよく最大３０度までが限界である。
基準線Ｐに設定すれば最適であり、高スワールタイプエ
ンジンになるに従いその噴霧方向の中心を基準線Ｐより
離した方がよく最大３０度までが限界である。
したがって、実用範囲■は０〜３０度である。
本考案は以上詳述したように、ピストン１００頂部に上
部角形凹部１１と下部丸形凹部１２とを上下に連続しか
つ上部角形凹部１１の内周壁１１ｂが下部丸形凹部１２
の内周壁１２ａよりも内方に位置するように形成すると
共に内周壁１２ａを上下方向に滑らかに彎曲しかつ上部
角形凹部１１の内周壁１１ｂとの接続部１３を滑らかな
曲線になし、前記上部角形凹部１１の深さＤと前記下部
丸形凹部１２の深さＨの比Ｄ／Ｈを０．６６とし、平面
における噴霧中心が噴霧弁中心と上部角形凹部１１の隅
角部１１ａの中心を結ぶ線Ｐを基準にして上部角形凹部
１１の内周壁１１ｂのスワール上流方向に０〜３０度の
範囲であり、燃料の噴射方向を前記上部角形凹部１１と
下部丸形凹部１２との接続部１３近傍にしたことを特徴
とするピストンの燃焼室構造である。
部角形凹部１１と下部丸形凹部１２とを上下に連続しか
つ上部角形凹部１１の内周壁１１ｂが下部丸形凹部１２
の内周壁１２ａよりも内方に位置するように形成すると
共に内周壁１２ａを上下方向に滑らかに彎曲しかつ上部
角形凹部１１の内周壁１１ｂとの接続部１３を滑らかな
曲線になし、前記上部角形凹部１１の深さＤと前記下部
丸形凹部１２の深さＨの比Ｄ／Ｈを０．６６とし、平面
における噴霧中心が噴霧弁中心と上部角形凹部１１の隅
角部１１ａの中心を結ぶ線Ｐを基準にして上部角形凹部
１１の内周壁１１ｂのスワール上流方向に０〜３０度の
範囲であり、燃料の噴射方向を前記上部角形凹部１１と
下部丸形凹部１２との接続部１３近傍にしたことを特徴
とするピストンの燃焼室構造である。
したがって、噴射弁から噴射した噴霧はスワールの空気
流動の方向に沿って流され、上部角形凹部１１の隅角部
１１ａの内周壁には角形故に小スクールの渦Ｂが形成さ
れ、隅角部１１ａ部分の空気密度は増大する。
流動の方向に沿って流され、上部角形凹部１１の隅角部
１１ａの内周壁には角形故に小スクールの渦Ｂが形成さ
れ、隅角部１１ａ部分の空気密度は増大する。
この隅角部１１ａに噴霧が流れるようにスワールＡ上流
方向に噴霧中心を設定してやることす々わち、噴霧中心
を噴射弁中心０１と上部角形凹部１１の隅角部１１ａの
中心０２を結ぶ線Ｐを基準にして上部角形凹部１１の内
周壁のスワールＡ上流方向に０〜３０度の範囲内にする
ことにより空気利用率が向上し性能向上に寄与する。
方向に噴霧中心を設定してやることす々わち、噴霧中心
を噴射弁中心０１と上部角形凹部１１の隅角部１１ａの
中心０２を結ぶ線Ｐを基準にして上部角形凹部１１の内
周壁のスワールＡ上流方向に０〜３０度の範囲内にする
ことにより空気利用率が向上し性能向上に寄与する。
また、燃料の噴射方向を接続部１３の近傍にしである。
上部角形凹部１１と下部丸形凹部１２との接続部１３は
スワール速度の違いから剪断流による乱流が発生する。
スワール速度の違いから剪断流による乱流が発生する。
噴霧はまず上部角形凹部１１でほぼスワールに押される
ことなく進み、上記の乱流部分で多少スワールに抑流さ
れながら良好な混合が行なわれ比較的粒径の大きい噴霧
は下部丸形凹部１２の高速スワール部分で高速な空気流
と出合い噴霧の分解と気化が促進され良好な混合が行な
われる。
ことなく進み、上記の乱流部分で多少スワールに抑流さ
れながら良好な混合が行なわれ比較的粒径の大きい噴霧
は下部丸形凹部１２の高速スワール部分で高速な空気流
と出合い噴霧の分解と気化が促進され良好な混合が行な
われる。
したがって、空気利用率が向上し排気色、相対的燃費率
の性能向上に寄与することができる。
の性能向上に寄与することができる。
第１図は角形燃焼室の縦断面図、第２図は同平面図、第
３図は本考案−実施例の縦断面図、第４図は同平面図、
第５図は上部角形凹部の平面説明図、第６図は噴霧の流
れの説明図、第７図は平面における燃料噴霧方向による
エンジン性能比較図である。 １０はピストン、１１は上部角形凹部、１１ａは隅角部
。
３図は本考案−実施例の縦断面図、第４図は同平面図、
第５図は上部角形凹部の平面説明図、第６図は噴霧の流
れの説明図、第７図は平面における燃料噴霧方向による
エンジン性能比較図である。 １０はピストン、１１は上部角形凹部、１１ａは隅角部
。
Claims (1)
- ピストン１００頂部に上部角形凹部１１と下部丸形凹部
１２とを上下に連続しかつ上部角形凹部１１の内周壁１
１ｂが下部丸形凹部１２の内周壁１２ａよりも内方に位
置するように形成すると共に内周壁１２ａを上下方向に
滑らかに彎曲しがつ上部角形凹部１１の内周壁１１ｂと
の接続部１３を滑らかな曲線になし、前記上部角形凹部
１１の深さＤと前記下部丸形凹部１２の深さＨの上田／
Ｈな０．６６とし、平面における噴霧中心が噴霧弁中心
と上部角形凹部１１の隅角部１１ａの中心を結ぶ線Ｐを
基準にして上部角形凹部１１の内周壁１１ｂのスワール
上流方向に０〜３０度の範囲であり、燃料の噴射方向を
前記上部角形凹部１１と下部丸形凹部１２との接続部１
３近傍にしたことを特徴とするピストンの燃焼室構造。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1978029659U JPS5843615Y2 (ja) | 1978-03-10 | 1978-03-10 | ピストンの燃焼室構造 |
| GB7907748A GB2019938B (en) | 1978-03-10 | 1979-03-05 | Internal combustion engine |
| DE19792909419 DE2909419A1 (de) | 1978-03-10 | 1979-03-09 | Brennkammer fuer brennkraftmaschinen mit direkter einspritzung |
| US06/019,714 US4221190A (en) | 1978-03-10 | 1979-03-12 | Combustion chamber for an internal combustion engine of direct injection type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1978029659U JPS5843615Y2 (ja) | 1978-03-10 | 1978-03-10 | ピストンの燃焼室構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54134810U JPS54134810U (ja) | 1979-09-19 |
| JPS5843615Y2 true JPS5843615Y2 (ja) | 1983-10-03 |
Family
ID=28877847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1978029659U Expired JPS5843615Y2 (ja) | 1978-03-10 | 1978-03-10 | ピストンの燃焼室構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5843615Y2 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3083700A (en) * | 1961-12-08 | 1963-04-02 | Paul D Madak | Internal combustion engine construction |
| US3302627A (en) * | 1963-10-17 | 1967-02-07 | Lister & Co Ltd R A | Internal combustion piston engines |
| JPS4941711A (ja) * | 1972-08-25 | 1974-04-19 | ||
| US3945351A (en) * | 1974-07-19 | 1976-03-23 | Isuzu Motors Limited | Combustion chamber of a direct fuel injection type diesel engine |
| JPS52149509A (en) * | 1976-06-09 | 1977-12-12 | Isuzu Motors Ltd | Combustion chamber |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5833214Y2 (ja) * | 1975-11-18 | 1983-07-25 | ヤンマーディーゼル株式会社 | チヨクセツフンシヤシキデイ−ゼルキカン |
-
1978
- 1978-03-10 JP JP1978029659U patent/JPS5843615Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3083700A (en) * | 1961-12-08 | 1963-04-02 | Paul D Madak | Internal combustion engine construction |
| US3302627A (en) * | 1963-10-17 | 1967-02-07 | Lister & Co Ltd R A | Internal combustion piston engines |
| JPS4941711A (ja) * | 1972-08-25 | 1974-04-19 | ||
| US3945351A (en) * | 1974-07-19 | 1976-03-23 | Isuzu Motors Limited | Combustion chamber of a direct fuel injection type diesel engine |
| JPS52149509A (en) * | 1976-06-09 | 1977-12-12 | Isuzu Motors Ltd | Combustion chamber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54134810U (ja) | 1979-09-19 |
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