JPS6019957Y2 - Direct injection combustion chamber of diesel engine - Google Patents

Direct injection combustion chamber of diesel engine

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JPS6019957Y2
JPS6019957Y2 JP11478779U JP11478779U JPS6019957Y2 JP S6019957 Y2 JPS6019957 Y2 JP S6019957Y2 JP 11478779 U JP11478779 U JP 11478779U JP 11478779 U JP11478779 U JP 11478779U JP S6019957 Y2 JPS6019957 Y2 JP S6019957Y2
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JP
Japan
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nozzle
cavity
combustion chamber
direct injection
piston
Prior art date
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JP11478779U
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Japanese (ja)
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JPS5631627U (en
Inventor
勇 久保元
Original Assignee
株式会社クボタ
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は主として小型ディーゼル機関に適用される直接
噴射式燃焼室の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a direct injection combustion chamber mainly applied to small diesel engines.

ところで、この種の直接噴射式燃焼室は副室式燃焼室に
比較して構造が簡単であり且つ始動性に優れている等の
長所を有する反面、煤煙や窒素酸化物の排出量が多い等
、排気の状態が悪く、またシリンダ内の最高圧力が高い
ため騒音レベルが高い等の欠点があり、特に小型機関に
あってはピストン頂部に形成されるキャビティの径が小
さいためノズルから噴射される燃焼噴霧が直接キャビテ
ィ内面に衝突して空気との混合が良好に行われないので
あり、これに対して噴霧の到達距離を短くするためノズ
ルの噴孔を細くすると成孔の目詰りが生じ易くなる等の
弊害を来たすのである。
By the way, this type of direct injection combustion chamber has advantages such as a simpler structure and better startability compared to the pre-chamber type combustion chamber, but on the other hand, it has the advantage of emitting a large amount of soot and nitrogen oxides. , there are disadvantages such as poor exhaust conditions and high noise levels due to the high maximum pressure inside the cylinder, especially in small engines, the diameter of the cavity formed at the top of the piston is small, so it is injected from the nozzle. The combustion spray directly collides with the inner surface of the cavity and does not mix well with the air.In contrast, if the nozzle hole is narrowed to shorten the spray distance, the hole is likely to become clogged. This results in negative effects such as:

このような直接噴射式燃焼室にわける欠点に対しては吸
気ポートの形状を特殊な形状にする等により吸入空気に
渦流を与え、これにより均一な混合気を速かに形成する
ことが有効であるが、小型機関の場合において吸、排気
弁のレイアウト等の関係でノズルをキャビティに対して
偏芯させなければならない場合は、該ノズルの各噴孔か
らキャビティ内面までの距離が一定しないため、吸入渦
流を形成しても均一な混合気が形成されないのであり、
そのため上記の直接噴射式燃焼室の欠点を完全に解消す
ることができないのである。
To address these drawbacks of direct injection combustion chambers, it is effective to create a vortex in the intake air by creating a special shape for the intake port, thereby quickly forming a uniform air-fuel mixture. However, in the case of a small engine, if the nozzle must be eccentric to the cavity due to the layout of the intake and exhaust valves, the distance from each nozzle hole to the inner surface of the cavity is not constant, so Even if a suction vortex is formed, a uniform air-fuel mixture will not be formed.
Therefore, the above-mentioned drawbacks of the direct injection combustion chamber cannot be completely eliminated.

本考案はこのような実情に鑑みてなされたもので、ピス
トン頂部に平面形状を円形として形成されるキャビティ
に対してノズルが偏心し、かっ噴孔を上記キャビティ内
部に指向させて設置される小型ディーゼル機関の直接噴
射式燃焼室において、ピストン頂部における上記キャビ
ティの形成範囲内の上部に絞縮部を形成すると共に、該
絞縮部の平面形状をノズルに近い方の側部が円形、遠い
方の側部がノズル噴孔の平面よりみた指向位置近傍に隅
部を有する角形とされた半円半角形状とすることにより
、ノズル噴孔から遠い角形部において渦流を弱めて燃料
噴霧の到達距離を長くし、これにより均一な混合気を形
成すると共に、該絞縮部内周面にスキッシュ、逆スキッ
シュに渦流を与える傾斜溝を形成して混合気の形成ない
し燃焼を促進せしめ、もって完全燃焼を行うようにして
排気状態を改善し、また最高圧力の低下を可能として騒
音レベルの低減を図るようにしたものである。
The present invention was developed in view of these circumstances, and is a small-sized device in which the nozzle is eccentric to the cavity formed at the top of the piston with a circular planar shape, and the nozzle is installed with the nozzle orifice directed inside the cavity. In the direct injection combustion chamber of a diesel engine, a constriction part is formed in the upper part of the cavity formation range at the top of the piston, and the planar shape of the constriction part is such that the side closer to the nozzle is circular and the side farther from the nozzle is circular. By forming the side part of the nozzle into a semi-circular, semi-square shape with corners near the directional position when viewed from the plane of the nozzle nozzle, the vortex is weakened in the square part far from the nozzle nozzle and the reach distance of the fuel spray is reduced. In addition to forming a uniform air-fuel mixture, an inclined groove is formed on the inner circumferential surface of the constriction part to create a vortex in the squish and reverse squish, thereby promoting the formation or combustion of the air-fuel mixture, thereby achieving complete combustion. In this way, the exhaust condition is improved and the maximum pressure can be lowered, thereby reducing the noise level.

以下これを図に示す実施例により説明すると、第1図に
おいて1はシリンダブロック、2はピストン、3はシリ
ンダヘッドであり、これらにより燃焼室4が形成されて
いる。
This will be explained below with reference to an embodiment shown in the drawings. In FIG. 1, 1 is a cylinder block, 2 is a piston, and 3 is a cylinder head, and a combustion chamber 4 is formed by these.

5は上記ピストンの頂部を窪ませることにより形成され
た平面形状が円形のキャビティ、6は上記ヘッドに装着
された燃料噴射ノズルであるが、上記キャビティの中心
は吸、排気弁(図示せず)のレイアウト等の関係で燃焼
室の中心から偏芯せしめられていると共に、ノズルは更
に同方向に偏芯せしめられ、キャビティの中心に対して
も偏芯した状態とされていて、該ノズルの噴孔は上記キ
ャビティ5内を指向しているのである。
5 is a cavity with a circular planar shape formed by recessing the top of the piston, 6 is a fuel injection nozzle attached to the head, and the center of the cavity is an intake and exhaust valve (not shown). Due to the layout of the combustion chamber, the nozzle is eccentric from the center of the combustion chamber, and the nozzle is also eccentric from the center of the cavity. The holes are directed into the cavity 5.

然してピストン上面におけるキャビティの形成範囲内の
上部には絞縮部7が形成されていると共に、該絞縮部の
平面形状は第2図に示すようにノズル6に近い方の側部
7aが円形、遠い方の側部7bがノズル噴孔の平面より
みた指向位置近傍に隅部7c、7cを有する角形とされ
、全体として半円半角形状とされている。
However, a constriction part 7 is formed in the upper part of the cavity formation range on the upper surface of the piston, and the planar shape of the constriction part is such that the side part 7a closer to the nozzle 6 is circular as shown in FIG. The far side 7b has a rectangular shape with corners 7c, 7c near the directional position when viewed from the plane of the nozzle nozzle hole, and the entire nozzle has a semicircular and semiangular shape.

ここで、隅部7cはノズル噴孔の指向位置から渦流の方
向に若干ずらして形成するのが良い。
Here, the corner 7c is preferably formed to be slightly shifted from the directional position of the nozzle injection hole in the direction of the vortex.

8は該絞縮部の内周面に所定方向に傾斜状として形成さ
れた複数の傾斜溝である。
Reference numeral 8 denotes a plurality of inclined grooves formed on the inner circumferential surface of the constricted portion so as to be inclined in a predetermined direction.

上記の構成によれは、ピストン2の吸気行程時に吸気ポ
ートの形状等により燃焼室4内に形成される吸入渦流は
、キャビティ5の内部において減衰することなく保存さ
れると共に、該キャビティ上部の絞縮部7においては、
該部の形状が半円半角形状とされているため特に角形と
されたノズルから遠い方の側部7bで速度が低下し、全
体としてもキャビティ内部より低速の渦流となるのであ
る。
According to the above configuration, the intake vortex formed in the combustion chamber 4 due to the shape of the intake port during the intake stroke of the piston 2 is preserved without being attenuated inside the cavity 5, and the In the contraction part 7,
Since the shape of this part is a semicircle and a half rectangle, the speed decreases particularly at the rectangular side part 7b that is far from the nozzle, and the overall velocity becomes a vortex flow that is slower than the inside of the cavity.

然してこの状態でピストン2が圧縮行程に移行すると、
燃焼室4からキャビティ5内に空気が押し込まれる所謂
スキッシュが上記絞縮部7の内周面に形成された傾斜溝
8により旋回せしめられるためキャビティ内の渦流が一
層助長されることになると共に、該行程終了時にノズル
6から燃料が噴射されると、絞縮部7を通過する燃料噴
霧は第2図の鎖線で示すように、ノズルから遠い角形の
側部7bにおいては渦流が弱いため遠方まで到達し、ノ
ズルに近い円形の側部7aにおいては比較的渦流が強い
ため該渦流の影響で第2図の鎖線状態からキャビティ5
内でさらに円周方向に流されることにより実質的な噴霧
柱の到達距離が長くなり、そのため両側部における燃料
噴霧の状態が略等しくなって均一な混合気が形成される
ことになるのであり、且つキャビティ内部には上記のよ
うにして強い渦流が形成されているから、上記絞縮部7
に形成された混合気は速かにキャビティ内部の空気とも
混合し、これにより混合気の形成が促進されることにな
り、また着火後においては、キャビティ5から燃焼室4
に吹き出す所謂逆スキッシュが上記傾斜溝8により旋回
せしめられて燃焼ガスが攪拌されることにより短時間に
燃焼が完了することになり、もって燃料が完全燃焼され
て煤煙や窒素酸化物の排出量が著しく減少され、また出
力が向上することになるのである。
However, when the piston 2 moves to the compression stroke in this state,
The so-called squish in which air is forced into the cavity 5 from the combustion chamber 4 is swirled by the inclined groove 8 formed on the inner peripheral surface of the constriction part 7, so that the vortex flow in the cavity is further promoted. When fuel is injected from the nozzle 6 at the end of the stroke, the fuel spray that passes through the constriction part 7 is dispersed far away because the vortex is weak in the rectangular side part 7b far from the nozzle, as shown by the chain line in FIG. Since the vortex flow is relatively strong in the circular side 7a near the nozzle, the vortex flow causes the cavity 5 to change from the state shown by the chain line in FIG.
By flowing further in the circumferential direction, the actual reach distance of the spray column becomes longer, and as a result, the state of the fuel spray on both sides becomes approximately equal, and a uniform air-fuel mixture is formed. In addition, since a strong vortex is formed inside the cavity as described above, the constriction portion 7
The air-fuel mixture formed in
The so-called reverse squish that blows out is swirled by the inclined groove 8 and the combustion gas is stirred, so that combustion is completed in a short time, and the fuel is completely burned, reducing the amount of soot and nitrogen oxide emissions. This results in a significant reduction in power output and improved output.

尚、第3図はピストン12の頂部に形成されるキャビテ
ィ15の底面が第1,2図の実施例におけるキャビティ
5と異なって中央に突出部がないフラットな場合の実施
例であるが、該実施例においても絞縮部17、傾斜溝1
8等により上記第1,2図の実施例と同様の作用を果す
のである。
Note that FIG. 3 shows an embodiment in which the bottom surface of the cavity 15 formed at the top of the piston 12 is flat and has no protrusion in the center, unlike the cavity 5 in the embodiments of FIGS. 1 and 2. Also in the embodiment, the constriction portion 17 and the inclined groove 1
8 etc., the same effect as in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is achieved.

以上のように本考案は、ピストン頂部に形成されるキャ
ビティに対してノズルが偏心し、かつ噴孔を上記キャビ
ティ内部に指向させて設置される小型機関の直接噴射式
燃焼室において、上記キャビティ形成範囲内の上部に絞
縮部を形成すると共に、該絞縮部の平面形状をノズルに
近い方の側部が円形、遠い方の側部がノズル噴孔の平面
よりみた指向位置近傍に隅部を有する角形とされた半円
半角形状とし、且つ該絞縮部内周面に所定方向の傾斜溝
を形成としたことにより、ノズルがキャビティに対して
偏芯しているにも拘らず均一な混合気が形成されると共
に、上記傾斜溝によりスキッシュ及び逆スキッシュが旋
回せしめられて混合気の形成ないし燃焼が速かに行われ
ることになり、これにより燃焼状態が改善され、煤煙が
窒素酸化物の排出量が減少されて排気の状態が良好にな
ると共に、最高圧力を低下させても所要の出力性能が得
られるから、直接噴射式燃焼室の欠点である騒音を低減
させることができる等の効果を奏するのである。
As described above, the present invention provides a direct injection combustion chamber for a small engine in which the nozzle is eccentric with respect to the cavity formed at the top of the piston, and the injection hole is directed into the cavity. A constriction part is formed in the upper part of the range, and the planar shape of the constriction part is such that the side closer to the nozzle is circular, and the side farther from the nozzle has a corner near the orientation position when viewed from the plane of the nozzle nozzle. The nozzle has a semi-circular, semi-square shape with a rectangular shape, and an inclined groove in a predetermined direction is formed on the inner circumferential surface of the constriction part, thereby achieving uniform mixing even though the nozzle is eccentric with respect to the cavity. At the same time, the above-mentioned inclined grooves cause the squish and reverse squish to swirl, resulting in rapid formation or combustion of the air-fuel mixture, which improves the combustion condition and removes soot from nitrogen oxides. Emissions are reduced and exhaust conditions are improved, and the required output performance can be obtained even if the maximum pressure is lowered, so it has the effect of reducing noise, which is a disadvantage of direct injection combustion chambers. It is played.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本考案の一実施例における燃焼室周辺の縦断面
図、第2図は該実施例におけるピストンの平面図、第3
図はキャビティの他の実施例を示すピストンの縦断面図
である。 2はピストン、5はキャビティ、6はノズル、7は絞縮
部、 7aはノズルに近い側部、 7bはノ ズルから遠い側部、 8は傾斜溝。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the vicinity of the combustion chamber in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the piston in the embodiment, and FIG.
The figure is a longitudinal sectional view of a piston showing another embodiment of the cavity. 2 is a piston, 5 is a cavity, 6 is a nozzle, 7 is a constriction part, 7a is a side close to the nozzle, 7b is a side far from the nozzle, 8 is an inclined groove.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ピストン頂部に平面形状が円形として形成されたキャビ
ティの中心に対してノズルが偏心し、かつ噴孔を上部キ
ャビティ内へ指向せしめて設置された構成において、上
記キャビティの形成範囲内の上部に絞縮部を形成すると
共に、該絞縮部の平面形状をノズルに近い側部が円形、
遠い側部がノズル噴孔の平面よりみた指向位置近傍に隅
部を有する角形とされた半円半角形状とし、且つ該絞縮
部内周面に所定方向に傾斜した複数の傾斜溝を形成した
ことを特徴とするディーゼル機関の直接噴射式燃焼室。
In a configuration in which the nozzle is installed eccentrically with respect to the center of a cavity with a circular planar shape at the top of the piston, and the nozzle hole is directed into the upper cavity, the nozzle is constricted to the upper part within the area where the cavity is formed. At the same time, the planar shape of the constricted part is such that the side part near the nozzle is circular;
The far side has a semicircular and semiangular shape with a corner near the directional position seen from the plane of the nozzle nozzle hole, and a plurality of inclined grooves inclined in a predetermined direction are formed on the inner circumferential surface of the constriction part. A direct injection combustion chamber for a diesel engine featuring:
JP11478779U 1979-08-20 1979-08-20 Direct injection combustion chamber of diesel engine Expired JPS6019957Y2 (en)

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JPS5631627U JPS5631627U (en) 1981-03-27
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JP6332419B2 (en) * 2016-11-22 2018-05-30 マツダ株式会社 diesel engine
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