JPS6017223A - 直噴式内燃機関の燃焼室 - Google Patents
直噴式内燃機関の燃焼室Info
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- JPS6017223A JPS6017223A JP58122397A JP12239783A JPS6017223A JP S6017223 A JPS6017223 A JP S6017223A JP 58122397 A JP58122397 A JP 58122397A JP 12239783 A JP12239783 A JP 12239783A JP S6017223 A JPS6017223 A JP S6017223A
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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
- F02B23/0696—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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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はピストン頂部に凹部の主燃焼室を有する直噴式
内燃機関の燃焼室に関するものである。
内燃機関の燃焼室に関するものである。
従来、一般の直噴式内燃機関の燃焼室は、第１図の側断
面図及び第２図の平面図に示すごとく、ピストン１の頂
部に凹部２の主燃焼室を有するトロイダル形のものが使
用されておシ、同一のシリンダ内径りに対して、この四
部２の径ｄを大きくすると、燃料噴射弁６の噴口からの
燃料の噴霧到達距離ｌが間接的にのび、噴射到達距離１
１＜１２に対し、低速・低負荷時の排気刺激臭レベルは
、第３図に示すごとく同一有効圧縮比εの場合には良好
となシ、更に有効圧縮比εを高めると改善される。
面図及び第２図の平面図に示すごとく、ピストン１の頂
部に凹部２の主燃焼室を有するトロイダル形のものが使
用されておシ、同一のシリンダ内径りに対して、この四
部２の径ｄを大きくすると、燃料噴射弁６の噴口からの
燃料の噴霧到達距離ｌが間接的にのび、噴射到達距離１
１＜１２に対し、低速・低負荷時の排気刺激臭レベルは
、第３図に示すごとく同一有効圧縮比εの場合には良好
となシ、更に有効圧縮比εを高めると改善される。
なお、第２図においてθで示すのは、各噴口よシの燃料
噴霧の広が多角度であシ、矢印Ｓで示すのはスワール方
向である。
噴霧の広が多角度であシ、矢印Ｓで示すのはスワール方
向である。
上記有効圧縮比εを上げることは、ピストン１の四部２
の容積を小さくすることであシ、かつ凹部２の径ｄを大
きくすることはｄ／Ｄに逆比例してスキッシュ速度を低
下させる。
の容積を小さくすることであシ、かつ凹部２の径ｄを大
きくすることはｄ／Ｄに逆比例してスキッシュ速度を低
下させる。
このため主燃焼室容積比、スキッシュ速度低下のため、
第４図に示すように最大出力Ｐ８ は大幅に低下し、低
速・低負荷時の排気刺激臭の低減のだめの径ｄの拡大及
び有効圧縮比εの向上は高速・高負荷時の最大出力を低
下させる。
第４図に示すように最大出力Ｐ８ は大幅に低下し、低
速・低負荷時の排気刺激臭の低減のだめの径ｄの拡大及
び有効圧縮比εの向上は高速・高負荷時の最大出力を低
下させる。
即ち、直噴式内燃機関の低速・低負荷時の微量燃料噴射
をピストン１の凹部２内で完全燃焼させて排気刺激臭を
改善するには有効圧縮比εの上昇、噴霧到達距離ｌの拡
大が必要である。
をピストン１の凹部２内で完全燃焼させて排気刺激臭を
改善するには有効圧縮比εの上昇、噴霧到達距離ｌの拡
大が必要である。
これを従来のトロイダル形の燃焼室で実施すると、排気
刺激臭低減は可能であるが、高速・高出力時には高圧縮
比と噴霧到達距離ｌの拡大によ多燃料が過早着火すると
共に、スキッシュ力の低下のだめ燃焼期間が長びき、最
大出力、。
刺激臭低減は可能であるが、高速・高出力時には高圧縮
比と噴霧到達距離ｌの拡大によ多燃料が過早着火すると
共に、スキッシュ力の低下のだめ燃焼期間が長びき、最
大出力、。
排気色、燃料消費が悪化する。
上記の対策として、直噴式ディーゼル機関の燃焼室に関
する特公昭５’ｌ−２９２４２号、特公昭５’１ ２９
２４３号及び特公昭５１−２９２４．４号の発明におい
ては、四部の主燃焼室の角部に燃料噴霧を当てずに直線
部に当てて反射させておシ、また、その角部の曲率ｒに
対する各噴口からの衝突部半径との比ｒ／ＲがＯから０
．０７５のためＲよシｒが必ず小さい。
する特公昭５’ｌ−２９２４２号、特公昭５’１ ２９
２４３号及び特公昭５１−２９２４．４号の発明におい
ては、四部の主燃焼室の角部に燃料噴霧を当てずに直線
部に当てて反射させておシ、また、その角部の曲率ｒに
対する各噴口からの衝突部半径との比ｒ／ＲがＯから０
．０７５のためＲよシｒが必ず小さい。
この曲率ｒが小さいと、燃料噴霧が衝突後に集積され、
蒸発速度が落ち、燃焼が長びき性能が悪化すると共に、
燃料中の残査分等が堆積し、上記の性能が更に悪化する
。
蒸発速度が落ち、燃焼が長びき性能が悪化すると共に、
燃料中の残査分等が堆積し、上記の性能が更に悪化する
。
また、燃焼室構造に関する実開昭５７−１６８７２９号
の考案及びディーゼル機関の燃焼室に関する特公昭４９
−１６８８１号の発明のごとく燃料噴霧の衝突面を小さ
く湾曲させたシ、反射によシ飛散させようとするものは
、低力時の微量噴射時は噴射速度が高負荷時に比べて非
常に小さく、はとんど反射しない、このだめ反射させる
べく設けた壁土に未燃燃料が堆積し、未燃または未燃ガ
スを発生して、排気刺激臭を発するという欠点がある。
の考案及びディーゼル機関の燃焼室に関する特公昭４９
−１６８８１号の発明のごとく燃料噴霧の衝突面を小さ
く湾曲させたシ、反射によシ飛散させようとするものは
、低力時の微量噴射時は噴射速度が高負荷時に比べて非
常に小さく、はとんど反射しない、このだめ反射させる
べく設けた壁土に未燃燃料が堆積し、未燃または未燃ガ
スを発生して、排気刺激臭を発するという欠点がある。
更に、ディーゼルエンジンの燃焼室に関する実開昭５７
−１０７８２１号ならびに直噴式ディーゼル機関の燃焼
室に関する実公昭５５−４５１５号及び実開昭５７−１
３９６３１号の各考案においては、低力時に圧縮空気中
で微量噴霧を完全燃焼させるものであるが、その凹部の
形状からみて、その圧縮途中にスワールにブレーキをか
け、現実にはスワールで噴霧が流れないという欠点がア
シ、更に上記実開昭５７−１３９６３１号の考案におい
ては、燃料衝突部の内壁の曲率が小さいため、微量噴霧
時に未燃燃料が拡がらず、未燃ガスを発すると共に、ピ
ストン面積に対する開口面積が大きく、スキッシュ力が
低下し、スワールによる凹部の気流が圧縮中に低下して
しまうという欠点もある。
−１０７８２１号ならびに直噴式ディーゼル機関の燃焼
室に関する実公昭５５−４５１５号及び実開昭５７−１
３９６３１号の各考案においては、低力時に圧縮空気中
で微量噴霧を完全燃焼させるものであるが、その凹部の
形状からみて、その圧縮途中にスワールにブレーキをか
け、現実にはスワールで噴霧が流れないという欠点がア
シ、更に上記実開昭５７−１３９６３１号の考案におい
ては、燃料衝突部の内壁の曲率が小さいため、微量噴霧
時に未燃燃料が拡がらず、未燃ガスを発すると共に、ピ
ストン面積に対する開口面積が大きく、スキッシュ力が
低下し、スワールによる凹部の気流が圧縮中に低下して
しまうという欠点もある。
そこで、本発明は前記従来の欠点を解°消し、直噴式内
燃機関の低速・低力時における排気刺激臭を改善すると
共に、その高速・高出力時に最大出力、排気色、燃費等
を向上させることを目的としてなされたものである。
燃機関の低速・低力時における排気刺激臭を改善すると
共に、その高速・高出力時に最大出力、排気色、燃費等
を向上させることを目的としてなされたものである。
即ち、本発明はピストンの頂部に四部の主燃焼室を有す
る直噴式内燃機関において、その四部に、燃料噴射弁の
各噴口から噴射される燃料の燃料噴霧が衝突する壁面ま
での噴口中心からの距離Ｌ１をそのシリンダ内径の０．
２５から０．３５倍に、かつ燃料噴霧の広が多角度θ＝
１８°〜２５゜に対応した燃料衝突壁面を噴口数に対応
して形成すると共に、これら各燃料衝突壁面間を、上記
距離Ｌ１の０．７から０．９倍の噴口中心からの距離Ｌ
２に設定され、スワール流入側内壁面の曲率がｒｌ 、
スワール流出側内壁面の曲率が曲率ｒ１よシ大きな曲率
ｒ２を有する中間壁面で連続して、該凹部を風車形に形
成し、かつ同主燃焼室内の底部には噴射燃料が底部にふ
れないように深くし、他の噴射燃料間の底部の高さを大
とした燃料弁噴口数と同一の多面体の角錐形の凸部を設
けたことを特徴とする直噴式内燃機関の燃焼室である。
る直噴式内燃機関において、その四部に、燃料噴射弁の
各噴口から噴射される燃料の燃料噴霧が衝突する壁面ま
での噴口中心からの距離Ｌ１をそのシリンダ内径の０．
２５から０．３５倍に、かつ燃料噴霧の広が多角度θ＝
１８°〜２５゜に対応した燃料衝突壁面を噴口数に対応
して形成すると共に、これら各燃料衝突壁面間を、上記
距離Ｌ１の０．７から０．９倍の噴口中心からの距離Ｌ
２に設定され、スワール流入側内壁面の曲率がｒｌ 、
スワール流出側内壁面の曲率が曲率ｒ１よシ大きな曲率
ｒ２を有する中間壁面で連続して、該凹部を風車形に形
成し、かつ同主燃焼室内の底部には噴射燃料が底部にふ
れないように深くし、他の噴射燃料間の底部の高さを大
とした燃料弁噴口数と同一の多面体の角錐形の凸部を設
けたことを特徴とする直噴式内燃機関の燃焼室である。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明するが、第５図
は本発明の実施例１における直噴式内燃機関の燃焼室を
示す側断面図、第６図は第５図の平面図でアシ、ピスト
ン１の頂部に四部２からなる主燃焼室を有するとの直噴
式内燃機関では、その四部２を、燃料噴射弁６の各噴口
から噴射される燃料噴霧がその広がシ角度θ＝１８°〜
２５°で衝突する壁面２Ａの形状を、第７図の要部平面
図に示すごとく、噴口中心Ｎｏからその衝突する壁面ま
での距離Ｌ１をシリンダ内径りに対し、Ｌ１＝（０，２
５〜０．３５ ） Ｘ ］）に設定し、燃料衝突の壁面
２Ａを燃料噴射弁３の噴口数に対応して形成している。
は本発明の実施例１における直噴式内燃機関の燃焼室を
示す側断面図、第６図は第５図の平面図でアシ、ピスト
ン１の頂部に四部２からなる主燃焼室を有するとの直噴
式内燃機関では、その四部２を、燃料噴射弁６の各噴口
から噴射される燃料噴霧がその広がシ角度θ＝１８°〜
２５°で衝突する壁面２Ａの形状を、第７図の要部平面
図に示すごとく、噴口中心Ｎｏからその衝突する壁面ま
での距離Ｌ１をシリンダ内径りに対し、Ｌ１＝（０，２
５〜０．３５ ） Ｘ ］）に設定し、燃料衝突の壁面
２Ａを燃料噴射弁３の噴口数に対応して形成している。
次に、上記４個の燃料衝突の壁面２Ａ間を、上記の噴口
中心ＮＯからの距離Ｌ１の０．７から０゜９倍に相当す
る噴口中心Ｎｏからの距離Ｌ２に設定され、スワール流
入側内壁面の曲率がｒｌｊスワール流出側内壁面の曲率
が曲率ｒ１よシも大きな曲率ｒ２を有する中間壁面２Ｂ
で形成し、燃料噴霧が衝突する壁面２Ａと中間壁面２Ｂ
とを連続して風車形に形成している。
中心ＮＯからの距離Ｌ１の０．７から０゜９倍に相当す
る噴口中心Ｎｏからの距離Ｌ２に設定され、スワール流
入側内壁面の曲率がｒｌｊスワール流出側内壁面の曲率
が曲率ｒ１よシも大きな曲率ｒ２を有する中間壁面２Ｂ
で形成し、燃料噴霧が衝突する壁面２Ａと中間壁面２Ｂ
とを連続して風車形に形成している。
更に、本実施例では凹部２の主燃焼室内の底部には、噴
射された各燃料噴霧がふれないように底部の高さを低く
形成し、かつ各燃料噴霧間のむだな部分は埋めるように
その底部の高さを高くした第８図に示すような噴口数と
同一の多面体の角錐形の凸部２Ｃを形成している。
射された各燃料噴霧がふれないように底部の高さを低く
形成し、かつ各燃料噴霧間のむだな部分は埋めるように
その底部の高さを高くした第８図に示すような噴口数と
同一の多面体の角錐形の凸部２Ｃを形成している。
このように風車形に形成された四部２においては、第６
図のＳ方向で示すスワール−によシ凹部２の内壁に衝突
後の燃料フィルムがスムーズに流されて形成され、ピス
トン表面積に対する開口面積を縮少し、スキッシュ力の
低下を防止することができる。
図のＳ方向で示すスワール−によシ凹部２の内壁に衝突
後の燃料フィルムがスムーズに流されて形成され、ピス
トン表面積に対する開口面積を縮少し、スキッシュ力の
低下を防止することができる。
上記のごとく、凹部２の内壁面の噴口中心ＮＯからの距
離ＬＬｙＬ２をＬ２／Ｌｌ ＝ ０．７〜０．９にする
ことによシ、この四部２内には第９図において矢印Ｅで
示すような渦流が発生し、燃料噴霧と空気との混合が促
進されると共に、ピストン上面に流出されて空気の利用
度が向上する。
離ＬＬｙＬ２をＬ２／Ｌｌ ＝ ０．７〜０．９にする
ことによシ、この四部２内には第９図において矢印Ｅで
示すような渦流が発生し、燃料噴霧と空気との混合が促
進されると共に、ピストン上面に流出されて空気の利用
度が向上する。
なお、前記曲率ｒ１の中心点の位置は、第７図の実施例
１に限定されるものではなく、第１０図の実施例２に示
すごとく、噴射される燃料噴霧中心と一致しても良い。
１に限定されるものではなく、第１０図の実施例２に示
すごとく、噴射される燃料噴霧中心と一致しても良い。
従って、本発明の燃焼室を適用した直噴式内燃機関では
、その低速・低力時の微量燃料を圧縮空気中で完全燃焼
させるため、適正な有効圧縮比のもとての噴霧到達距離
を底部にも燃料噴霧が当らない形状で確保し、更に、高
速・高力時には多量の燃料をその衝突部に当てるが、吸
入スワールによるスワール下流にスムーズに内壁面上を
フィルム状に流すためのゆるやかな内壁形状とし、また
噴射燃料に流入してくるスワールに無駄な渦流発生をさ
せないだめの流入側形状としている。
、その低速・低力時の微量燃料を圧縮空気中で完全燃焼
させるため、適正な有効圧縮比のもとての噴霧到達距離
を底部にも燃料噴霧が当らない形状で確保し、更に、高
速・高力時には多量の燃料をその衝突部に当てるが、吸
入スワールによるスワール下流にスムーズに内壁面上を
フィルム状に流すためのゆるやかな内壁形状とし、また
噴射燃料に流入してくるスワールに無駄な渦流発生をさ
せないだめの流入側形状としている。
また、燃料衝突後のスワール下流の内壁よシ一部の未燃
蒸発ガスはピストン上面へ流出され、ピストン上面の空
気の利用度が向上する。
蒸発ガスはピストン上面へ流出され、ピストン上面の空
気の利用度が向上する。
その結果、高速・高負荷時の最大出力が増大し、排気色
及び燃費が改良されるという効果がある。
及び燃費が改良されるという効果がある。
なお、本発明は主として直噴式ディーゼル機関に対ニア
て有効に適用される。
て有効に適用される。
第１図は従来の直噴式内燃機関の燃焼室の側断面図、第
２図は第１図の平面図、第３図は第１図の燃焼室におけ
る排気刺激臭レベル、有効圧縮比及び噴霧到達距離との
関係を示す線図、第４図は第１図の燃焼室における最大
出力、有効圧縮比及び噴霧到達距離との関係を−示す線
図、第５図は本発明の実施例１における直噴式内燃機関
の燃焼室を示す側断面図、第６図は第５図の平面図、第
７図は第５図の四部の平面図、第８図は第５図の四部の
底部を示す平面図、第９図は第５図の四部に発生する渦
流を示す平面図、第１０図は本発明の実施例２における
燃焼室の凹部の平面図である。 １・・・ピストン、２・・・凹部、２Ａ・・・壁面、２
Ｂ・・・中間壁面、Ｄ・・・シリンダ内径、Ｌｌ、Ｌ２
・・・距離、Ｎｏ・・・噴口中心、ｒｌ、ｒ２ ・・・
曲率。 代理人 弁理士 小 川 信 − 弁理士 野 口 賢 照 弁理士 斎 下 和 彦 第３図 第４図 有効圧縮比ε 第５図 第６図
２図は第１図の平面図、第３図は第１図の燃焼室におけ
る排気刺激臭レベル、有効圧縮比及び噴霧到達距離との
関係を示す線図、第４図は第１図の燃焼室における最大
出力、有効圧縮比及び噴霧到達距離との関係を−示す線
図、第５図は本発明の実施例１における直噴式内燃機関
の燃焼室を示す側断面図、第６図は第５図の平面図、第
７図は第５図の四部の平面図、第８図は第５図の四部の
底部を示す平面図、第９図は第５図の四部に発生する渦
流を示す平面図、第１０図は本発明の実施例２における
燃焼室の凹部の平面図である。 １・・・ピストン、２・・・凹部、２Ａ・・・壁面、２
Ｂ・・・中間壁面、Ｄ・・・シリンダ内径、Ｌｌ、Ｌ２
・・・距離、Ｎｏ・・・噴口中心、ｒｌ、ｒ２ ・・・
曲率。 代理人 弁理士 小 川 信 − 弁理士 野 口 賢 照 弁理士 斎 下 和 彦 第３図 第４図 有効圧縮比ε 第５図 第６図
Claims (1)
- ピストン頂部に凹部の主燃焼室を有する直噴式内燃機関
において、その凹部に、燃料噴射弁の各噴口から噴射さ
れる燃料の燃料噴霧が衝突する壁面までの噴口中心から
の距離Ｌ１をそのシリンダ内径の０．２５から０．３５
倍に、かつ燃料噴霧の広が多角度θ＝１８°〜２５°に
対応した燃料衝突壁面を噴口数に対応して形成すると共
に、これら各燃料衝突壁面間を、上記距離Ｌ１の。。７
から０．９倍の噴口中心からの距離Ｌ２に設定され、ス
クール流入側内纜面の曲率がｒｌ ｒスワール流出側内
壁面の曲率′が曲率ｒｌよシ大きな曲率−ｒ２を有する
中間壁面で連続して、該凹部を風車形に形成し、かつ同
主燃焼室内・の底部には噴射燃料が底部にふれないよう
に深くシ、他の噴射燃料間の底部の高さを大とした燃料
、弁噴口数と同一の多面体の角錐形の凸部を設けたこと
を特徴とする直噴式内燃機関の燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122397A JPS6017223A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 直噴式内燃機関の燃焼室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122397A JPS6017223A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 直噴式内燃機関の燃焼室 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017223A true JPS6017223A (ja) | 1985-01-29 |
| JPS636728B2 JPS636728B2 (ja) | 1988-02-12 |
Family
ID=14834778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58122397A Granted JPS6017223A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 直噴式内燃機関の燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6017223A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5496556A (en) * | 1978-01-17 | 1979-07-31 | Teijin Ltd | Polyester resin composition |
| JPS54103457A (en) * | 1978-02-02 | 1979-08-14 | Teijin Ltd | Polyester resin composition and its production |
| JPS634332U (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-12 | ||
| KR20020072396A (ko) * | 2001-03-09 | 2002-09-16 | 황범수 | 필터 미디어 및 이를 이용한 에어필터 |
| US6732703B2 (en) | 2002-06-11 | 2004-05-11 | Cummins Inc. | Internal combustion engine producing low emissions |
| US7210448B2 (en) | 2002-06-11 | 2007-05-01 | Cummins, Inc. | Internal combustion engine producing low emissions |
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| CN109973204A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0235636U (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-07 | ||
| JPH0395629U (ja) * | 1990-01-18 | 1991-09-30 |
-
1983
- 1983-07-07 JP JP58122397A patent/JPS6017223A/ja active Granted
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5496556A (en) * | 1978-01-17 | 1979-07-31 | Teijin Ltd | Polyester resin composition |
| JPS54103457A (en) * | 1978-02-02 | 1979-08-14 | Teijin Ltd | Polyester resin composition and its production |
| JPS6245262B2 (ja) * | 1978-02-02 | 1987-09-25 | Teijin Ltd | |
| JPS634332U (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-12 | ||
| KR20020072396A (ko) * | 2001-03-09 | 2002-09-16 | 황범수 | 필터 미디어 및 이를 이용한 에어필터 |
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| US6966294B2 (en) | 2002-06-11 | 2005-11-22 | Cummins Inc. | Internal combustion engine producing low emissions |
| US7210448B2 (en) | 2002-06-11 | 2007-05-01 | Cummins, Inc. | Internal combustion engine producing low emissions |
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| USRE46806E1 (en) | 2011-03-17 | 2018-04-24 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Piston for internal combustion engine |
| CN109973204A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS636728B2 (ja) | 1988-02-12 |
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