JPS6027782Y2 - Direct injection combustion chamber of diesel engine - Google Patents

Direct injection combustion chamber of diesel engine

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JPS6027782Y2
JPS6027782Y2 JP12418879U JP12418879U JPS6027782Y2 JP S6027782 Y2 JPS6027782 Y2 JP S6027782Y2 JP 12418879 U JP12418879 U JP 12418879U JP 12418879 U JP12418879 U JP 12418879U JP S6027782 Y2 JPS6027782 Y2 JP S6027782Y2
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JP
Japan
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nozzle
cavity
combustion chamber
circular
direct injection
Prior art date
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JP12418879U
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Japanese (ja)
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JPS5641125U (en
Inventor
勇 久保元
武夫 井上
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料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、また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該孔の目詰りか生じ易くなる
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 fuel spray directly collides with the inner surface of the cavity and does not mix well with the air.In addition, if the nozzle hole is narrowed to shorten the distance the spray reaches, the hole may become clogged. This results in harmful effects such as making it easier to use.

このような直接噴射式燃焼室にお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 the intake Even if a vortex is formed, a uniform 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
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、ピストン上面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区形、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
の円形の側部の内周面には傾斜溝を、角形の側部の内周
面には垂直溝を形成することにより、ノズル噴孔から遠
い角形側部において渦流を減衰させ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
、上記円形側部の傾斜溝によりスキッシュ、逆スキッシ
ュに渦流を与え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 the above 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 into the cavity. In a direct injection combustion chamber of a diesel engine, a constriction part is formed in the upper part of the above-mentioned cavity formation range on the upper surface of the piston, and the planar shape of the constriction part is such that the side closer to the nozzle is square, and the side closer to the nozzle is square. One side of the nozzle has a square semicircular and semiangular shape with a corner near the directional position when viewed from the plane of the nozzle nozzle hole, and an inclined groove is formed on the inner circumferential surface of the circular side of the constriction part. By forming vertical grooves on the inner circumferential surface of the square side, the vortex flow is attenuated on the square side far from the nozzle nozzle hole, extending the reach of the fuel spray, thereby forming a uniform air-fuel mixture. At the same time, the inclined grooves on the circular sides give vortices to the squish and reverse squish to promote the formation or combustion of an air-fuel mixture, thereby achieving complete combustion and improving the exhaust condition,
Furthermore, the maximum pressure can be lowered to reduce 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.

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が形成されているのであるが、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と共に、該
絞縮部における円形の側部7aの内周面には複数の傾斜
溝8aが、角形の側部7bの内周面には複数の垂直溝8
bが夫々形成されている。
Although the constriction part 7 is formed in the upper part of the cavity formation range on the upper surface of the piston, the planar shape of the constriction part is the side part 7a closer to the nozzle 6 as shown in FIG. is circular, and the far side 7b is square with corners 7c, 7c near the orientation position when viewed from the plane of the nozzle nozzle hole, and the overall shape is semicircular and semiangular. A plurality of inclined grooves 8a are formed on the inner peripheral surface of the side portion 7a, and a plurality of vertical grooves 8 are formed on the inner peripheral surface of the rectangular side portion 7b.
b are formed respectively.

ここで、上記隅部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 flow.

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
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全体としてキ
ャビティ内部より低速の渦流となるのであり、特に角形
の側部7bにおいては隅部7C及び垂直溝8bが抵抗と
なって渦流が著しく減衰せしめられるのである。
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 upper part of the cavity is constricted. In the section 7, since the shape of the section is semicircular and half square, the vortex flow as a whole is slower than the inside of the cavity, and especially in the square side section 7b, the corner 7C and the vertical groove 8b create resistance. As a result, the vortex flow is significantly attenuated.

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における円形の側部7aの内
周面に形成された傾斜溝8a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、
燃料噴霧は絞縮部7を通過する際、第2図に示すように
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同図鎖線からキャビティ5内でさ
らに円周方向に流されて到達距離が長くなるのに対し、
角形の側部7bにおいては渦流が上記のように減衰せし
めているから遠方まで到達し、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、しかも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、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8aにより
旋回せしめられて燃焼ガスが撹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、同
時に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 8a formed on the inner circumferential surface of the circular side part 7a of the constriction part 7, so that the vortex flow in the cavity is further promoted. At the same time, when the fuel is injected from the nozzle 6 at the end of the stroke,
When the fuel spray passes through the constriction part 7, as shown in FIG. 2, the vortex is relatively strong in the circular side 7a near the nozzle. While it flows in the circumferential direction and reaches a longer distance,
Since the vortex flow is attenuated as described above in the rectangular side part 7b, it reaches a long distance, so that the state of the fuel spray on both sides becomes approximately equal and a uniform air-fuel mixture is formed. Furthermore, since a strong vortex is formed inside the cavity as described above, the air-fuel mixture formed in the constriction section 7 quickly mixes with the air inside the cavity, thereby promoting the formation of the air-fuel mixture. Moreover, after ignition, the so-called reverse squish blown out from the cavity 5 into the combustion chamber 4 is swirled by the inclined groove 8a, and the combustion gas is stirred, so that combustion is completed in a short time. As a result, fuel is completely combusted, soot and nitrogen oxide emissions are significantly reduced, and at the same time, output is improved.

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11
118a、垂直R18b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 slope 11
118a, vertical radius 18b, 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、
かつ噴孔を上記キャビティ内に指向させて設置させる小
型ディーゼル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力の側部が円形、遠
い方の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、且つ該絞縮部に
おける円形の側部の内周面に傾斜溝を、角形の側部の内
周面に垂直溝を夫々形成する構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、燃
料噴霧の到達距離がノズルに近い側部と、遠い側部とで
実質的に調整されることにより均一に混合気が形成され
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、
煤煙や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, in the present invention, the nozzle is eccentric to the cavity formed in the top of the piston with a circular planar shape,
In a direct injection combustion chamber of a small diesel engine in which the nozzle hole is installed with the nozzle hole directed into the cavity, a constriction part is formed in the upper part within the cavity forming range,
The planar shape of the constriction part is a semicircle and a half square in which the side of the force near the nozzle is circular and the corner is square near the pointing position when viewed from the plane of the nozzle nozzle hole on the far side, and By forming an inclined groove on the inner peripheral surface of the circular side part and a vertical groove on the inner peripheral surface of the rectangular side part, the nozzle is eccentric to the cavity. First, the reach distance of the fuel spray is substantially adjusted between the side close to the nozzle and the side far from the nozzle, so that a mixture is uniformly formed, and the squish and reverse squish are caused to swirl by the inclined groove. As a result, the air-fuel mixture is formed or burned quickly, which improves combustion conditions.
The emissions of soot and nitrogen oxides are reduced, resulting in better exhaust conditions, and the required output performance can be obtained even if the maximum pressure is lowered, reducing noise, which is a drawback of direct injection combustion chambers. This has the effect of making it possible to

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

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(円形の側部)、7bはノ
ズルから遠い側部(角形の側部)、8aは傾斜溝、8b
は垂直溝。
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 (circular side), 7b is a side far from the nozzle (square side), 8a is an inclined groove ,8b
is a vertical 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を円形として形成されるキャビ
ティの中心に対してノズルが偏心し、かつ噴孔を上記キ
ャビティ内へ指向せしめて設置される構成において、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偶
品を有する角形とされた半円半角形状とし、且つ該絞縮
部における上記円形の側部の円周面に傾斜溝を、角形の
側部の円周面に垂直溝を夫々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 formed with a circular planar shape at the top of the piston, and the nozzle hole is directed into the 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 rectangular semicircular and semiangular shape with even parts near the orientation position when viewed from the plane of the nozzle nozzle hole, and an inclined groove is formed on the circumferential surface of the circular side in the constriction part. A direct injection combustion chamber for a diesel engine, characterized in that vertical grooves are formed on the circumferential surface of each side of the combustion chamber.
JP12418879U 1979-09-08 1979-09-08 Direct injection combustion chamber of diesel engine Expired JPS6027782Y2 (en)

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JPS5641125U JPS5641125U (en) 1981-04-16
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