JPS60128927A - 直接噴射式デイ−ゼルエンジン - Google Patents

直接噴射式デイ−ゼルエンジン

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JPS60128927A
JPS60128927A JP58235156A JP23515683A JPS60128927A JP S60128927 A JPS60128927 A JP S60128927A JP 58235156 A JP58235156 A JP 58235156A JP 23515683 A JP23515683 A JP 23515683A JP S60128927 A JPS60128927 A JP S60128927A
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JP
Japan
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combustion chamber
cavity
piston
swirl
cylinder
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JP58235156A
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English (en)
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Junichi Kawashima
純一 川島
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は副燃焼室を有する直接噴射式ディーゼルエンジ
ンに関する。
く背景技術〉 直接噴射式ディーゼルエンジンは、従来第1図←特開昭
56−151219号及び集開昭57−33221号公
報参照)に示すように―ピストン1の頂部とシリンダヘ
ッド2との間にクリアランス燃焼室3を有すると共に、
ピストン1の頂部に略ン球形の又は円錐状突起4aを底
部に備えたトロイダル形のキャビティ燃焼室4を有する
。そしてシリンダヘッド2に取りつけた燃料噴射ノズル
5力1らピストン圧縮上死点近傍において前記キャビテ
ィ燃焼室4に燃料を噴射供給する。吸入行程中にシリン
ダ6内に誘導された吸気スワールカーピストン1の上昇
にともなってキャビティ燃焼室4に押し込まれ、前記噴
射された燃料の一部は微細化し【前記スワールの流れに
乗る。他の大部分の燃料はキャビティ燃焼室4の内壁面
に衝突して一部ヲ1霧化されることによりスワールの流
れに乗ると共に残部は内壁面にフィルム状に付着する。
この付着燃料フィルムは速やかに蒸発し、圧縮行程終期
でシリンダヘッド2とピストン1の頂部が接近して生じ
るクリアランス燃焼室3のスキッシュ流れが付着燃料フ
ィルム表面を流れることにより前記蒸発が促進される。
これらの総合により空気と燃料が混合され着火温度に達
して燃焼に至る。
このような従来の面接噴射式ディーゼルエンジンでは、
燃料と空気の混合を促進する空気流動は、スワールボー
トによってクリアランス燃焼室3及びキャビティ燃焼室
4に与えられるスワールと、圧縮終期にキャピテイ燃焼
室4内に導入されるスキッシュ流と、に基づくが、これ
らは膨張行程で空気摩擦により急減衰するため、膨張行
程後期の拡散燃焼段階で充分なガス流動が得られず、空
気と燃料の混合が不充分となって局部的に空気不足が生
じ不完全燃焼をおこしてスモーク及び未燃HC成分の排
出が多くなるという不都合があった。
〈発明の目的〉 本発明は上記に鑑み、スワールとスキッシュ流では足り
ない、圧縮行程終期のガス流動を、シリンダヘッドに設
けた副燃焼室から噴出する燃焼ガスによって補なうと共
に、副燃焼室の容積比を特定して、副燃焼室を設けるこ
とによって生じる副燃焼室へのガス流通損失を規制し、
総じて熱効率を向上することを目的とする。
〈発明の構成〉 そのため本発明では、燃焼室を、シリンダヘッドとピス
トンとの間のクリアランス燃焼室と、シリンダヘッドに
設けられ前記クリアランス燃焼室に連絡孔を介して連通
する副燃焼室と、ピストン頂部に設けられたキャビティ
燃焼室と、で形成し。
連絡孔には、燃料を副燃焼室とキャビティ燃焼室とに分
配して噴射供給する多噴孔式ホールノズルを設け、前記
連絡孔はキャビティ燃焼室内壁に接線方向でかつ吸気の
類スワール方向を向くように形成し、前記副燃焼室の容
積比即ちピストン上死点における前記燃焼室に対する副
燃焼室の容積割合を約10〜30%にした直接噴射式デ
ィーゼルる。
第2図及び第3図に示す第1の実施例において、シリン
ダブロック11のシリンダ12内を往復摺動するピスト
ン13の頂部には、底部中央罠円錐状突起14を有する
トロイダル形のキャビティ燃焼室15が形成され、ピス
トン13とシリンダヘッド16との間のクリアランス燃
焼1j17と共に主燃焼室を構成している。
一方、シリンダヘッド16の本体とホットプラグ19に
より略球形の渦流室式副燃焼室20が形成され、該副燃
焼室220とピストン上死点におけるキャビティ燃焼室
15とを連絡する連絡孔21が前記ホットプラグ19に
形成される。該連絡孔21は、前記副燃焼室2θの内壁
に対して略接線方向を向き、またキャビティ燃焼室15
の内壁に対しては略接線方向を向くと共に、主燃焼室に
導入される吸気スワールの順方向を向くように開孔しで
ある。
連絡孔21の中間部にはシリンダヘッド16に設けた2
噴孔式ホールノズル22のノズル部分が臨設しである。
2噴孔のうち一方の噴孔は図に示すように、ピストン上
死点付近のキャビティ燃焼室15の内壁面に対して接線
方向であって、かつスワールSの順方向に向き、他方の
噴孔はBに示すように略副燃焼室20に向いている。
シリンダヘッド16はクリアランス燃焼室17に連通す
るスワールボート23を有していて1図示しない吸気マ
ニホルドを通じて吸入した空気を螺旋状に導入して主燃
焼室内にスワールを形成する。
従って、吸気行程中にスワールボート23を介して主燃
焼室内に吸入された空気は、キャビティ燃焼室15内に
おいて矢印Sに示す向きのスワールを発生する。次に、
圧縮行程に入りピストン13がシリンダ12を上昇する
と、クリアランス燃焼室17とキャビティ燃焼室15内
の空気が圧縮され、一部は連絡孔21を通じて副燃焼室
20内に流入してその内壁に案内されて押込渦流を形成
する。このときキャピテイ燃焼室15内のスワールは圧
縮空気の摩擦により徐々に減衰していく傾向にある。
ピストン圧縮土兄点前30〜10度に至るとホールノズ
ル22から2方向A、Bに向けて燃料が噴射供給される
。このうちキャビティ燃焼室15内に噴射された燃料は
一部は霧化して前記スワール流に乗り、残部はキャビテ
ィ燃焼室15内壁に付着し或いは反射して霧化する。反
射して霧化した燃料はスワール流九乗り、また、キャビ
ティ燃焼室15内壁に付着したフィルム状の燃料は、壁
面により加熱されると共に、スワール流と、ピストン1
3頂部がシリンダヘッド16に近接して生じるクリアラ
ンス燃焼室17内の空気のスキッシュ流がキャビティ燃
焼室15内に導入されることKよって霧化蒸発が促進さ
れ、これらが総合して空気と霧化燃料との予混合状態を
形成する。そして混合気が着火温度に達すると、予混合
燃焼が開始され1次に拡散燃焼を生じる。
一方、副燃焼室20方向に噴射供給された燃料は、副燃
焼室20内の押し込み渦流によって霧化中蒸発が促進さ
れ、その後着火燃愉して作動ガスを膨張する。この膨張
ガスは連絡孔21によりキャビティ燃焼室15に向は火
炎ジェットとなって噴出する。
このとき、キャビティ燃焼室15内は、予混合燃焼から
拡散燃焼への移行期である。そしてキャビティ燃焼室1
5内のスワールはかなり減衰が進んでいるが、前記火炎
ジェットがキャビティ燃焼室15内壁に接線方向に導か
れると共にスワールを再び増速する向きに噴出されるか
ら、ガス流動が激しくなって、燃焼ガスの拡散・混合が
促進され、拡散燃焼が急速に進行する。
これを第4図のグラフを用いて、第1図に示す従来の直
接噴射式ディーゼルエンジンの熱発生率Mと本実施例の
直接噴射式ディーゼルエンジンの熱発生率Nとを比べる
と、本発明のものの方が拡散燃焼Pが著しく太き(なり
、かつ後燃えqが大幅に低減していることがわかる。そ
の結果、スモーク、未燃HC成分の排出率が低減しかつ
燃焼の持続度が増加して熱効率が向上する。
一方、副燃焼室20を設けることから連絡孔21を流通
するガス流の絞り損失が些かなりとも増大することは否
めない。しかし1本実施例では副燃焼室20の全燃焼室
(キャビティ燃焼室15.クリアランス燃焼室17及び
副燃焼室20)忙対する容積比を10〜30%の範囲内
に規制した。従って第5図に示すように、この副燃焼室
2Oの容積比範囲においては、連絡孔21の絞り、損失
が比較的小さく、かつ主燃焼室内のガス流動(乱れ)強
さが大きいから、前記絞り損失による熱効率低減よりも
膨張行程中の乱れ強さによる熱効率増大が勝って第4図
に示す効果を得ることができるのである。
尚、第6図に示す実施例は、連絡孔21Aの長さを短く
して副燃焼室20Aをクリアランス燃焼室17に近づけ
かつ副慾焼1!2 OAの表面積を小さくすると共に連
絡孔21Aと副燃焼室2OAとの接続を滑らかにしたも
のである。これにより作動ガスの伶却椙失、絞り損失を
低減して熱効率を向上させることができる。
又、本発明ではキャビティ燃焼室の形状を図示のトロイ
ダル形状に眠定するものではなく、例えば第7図囚、(
B)に示すように略り球形にする等、スワール及びスキ
ッシュ流を効果的に形成可能な形状であればよい。第7
図(8)、(鴎のような形状にした場合は、キャビティ
燃焼室25内の空気流動が円滑になり圧縮行程が進んで
も比較的減衰する割合が小さい等の利点があり、先のト
ロイダル形状の場合はキャビティ燃焼室15の中央部付
近の空気の淀み部分を円錐状突起14がなめて空気利用
率が高(なる等の利点がある。
また、第7図(4)、@に示す実施例は、ホールノズル
22の取付位置を連絡孔21の中心より片側にオフセッ
トして、連絡孔21を流通するガスの絞り損失を小さく
し、同時に連絡孔21を通る火炎ジェットに曝されるノ
ズルチップの表面積を減少してノズルの劣化を防止して
いる。
第8図に示す実施例は、ピストン13の頂部をシリンダ
ヘッド16側に突出させて突起31を形成したものであ
る。この突起31はピストン13の上死点において連絡
孔32の構成面の一部を構成し、ピストン13の下降圧
つれて連絡孔32から後退することにより、連絡孔32
0通路面積を増大するようになっている。これにより連
絡孔32による空気流通絞り損失を低減しつつピストン
上死点近傍では充分な火炎ジェット効果を得ることがで
きる。
尚、上記各実施例において、各噴孔ホールノズルは2噴
孔に限ることなく、前記2つの方向性を有すれば3以上
の噴孔罠してもよいことは勿論のことである。
〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、スワールボートによ
る吸気スワールとスキッシュ効果を利用してキャピテイ
燃焼室に空気の乱れを生起させ、キャビティ燃焼室に噴
射された燃料の予混合及び着火を容易にする一方、副燃
焼室に噴射された燃料の火炎ジェットを主燃焼室内の拡
散燃焼時期に連絡孔を介してキャビティ慾焼室内壁の接
線方向でかつ順スワール方向に噴き出させ、もって拡散
燃焼を効果的になさしめると共に、これにより後燃えを
少くでき、カーボン、未燃HC成分の排出を低減し、熱
効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の直接噴射式ディーゼルエンジンの縦断面
図、第2図は本発明に係る直接噴射式ディーゼルエンジ
ンの第1の実施例を示すピストンの平面図、第3図は同
上の1−1矢視断面図、第4図は従来例と同上実施例の
熱発生率を比較したグラフ、第5図は同上実施例の副燃
焼室容積比と主燃焼室内のガス乱れ強さ及び連絡孔の絞
り損失との関係を示すグラフ、第6図は本発明の第2の
実施例を示す縦断面図、第7図は本発明の第3の実施例
を示し、囚はピストン平面図、(B)は(5)のB−B
矢視断面図、第8図は本発明の第4の実施例を示す縦断
面図である。 11・・・シリンダブロック 12・・・シリンダ13
・・・ピストン 15.25・・・キャビティ燃焼室 
16・・・シリンダヘッド 17・・・クリア2 −ン
ス燃焼室 20 、2OA・・・副燃焼室 21゜21
A・・・連絡孔 22・・・ホールノズル 23・・・
スワールボート 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人 弁理士 笹 島 富二雄 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 シリンダを有するシリンダブミックと、前記シリンダ内
    を往徨動し頂部にキャビティ燃焼室を有するピストンと
    、スワールボート、副燃焼室及び該副燃焼室とピストン
    上死点の前記キャビティ燃焼室とを連絡する連絡孔を有
    しキャビティ燃焼室と共に主燃焼室を構成するクリアラ
    ンス燃焼室をピストン頂部との間に形成するシリンダヘ
    ッドと。 前記連絡孔の中間に位置し一部の燃料を前記キャビティ
    燃焼室に残りの燃料をi記副燃焼室に分岐して噴射する
    多噴孔式ホールノズルと、を備え、前記連絡孔はキャビ
    ティ燃焼案内壁に接線方向でかつ主燃焼室内の吸気の順
    哀ワール方向を向くように形成され、前記副燃焼室の容
    積比がピストン上死点における主燃焼室と副燃焼室との
    合計容積に対して約10〜30%であることを特徴とす
    る直接噴射式ディーゼルエンジン。
JP58235156A 1983-12-15 1983-12-15 直接噴射式デイ−ゼルエンジン Pending JPS60128927A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62233416A (ja) * 1986-04-01 1987-10-13 Sanshin Ind Co Ltd 内燃機関の撹拌流発生装置およびその方法
WO2009075056A1 (ja) * 2007-12-13 2009-06-18 Ihi Corporation 副室式ディーゼルエンジン及びその運転方法
CN109098835A (zh) * 2018-09-29 2018-12-28 哈尔滨工程大学 一种带有预燃室低压供气和缸内高压直喷的天然气发动机燃烧组织方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62233416A (ja) * 1986-04-01 1987-10-13 Sanshin Ind Co Ltd 内燃機関の撹拌流発生装置およびその方法
WO2009075056A1 (ja) * 2007-12-13 2009-06-18 Ihi Corporation 副室式ディーゼルエンジン及びその運転方法
JP2009144594A (ja) * 2007-12-13 2009-07-02 Ihi Corp 副室式ディーゼルエンジン及びその運転方法
CN109098835A (zh) * 2018-09-29 2018-12-28 哈尔滨工程大学 一种带有预燃室低压供气和缸内高压直喷的天然气发动机燃烧组织方法

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