JPS61112725A - デイ−ゼル機関 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は渦流室式燃焼室を備えたディーゼル機関に関し
、特に燃焼室構造及び燃焼制御の改良に関する。

〈従来の技術〉 従来の渦流室式燃焼室を備えたディーゼル機関としては
例えば第５図に示すようなものがある（昭和５５年３月
２０日　−山海型発行［自動車工学全書第５巻　ディー
ゼルエンジン」第１Ｏ頁参照）。

図において、ピストン１の上部には、主燃焼室を構成す
るクローバリーフ状のキャビティ２が形成され、一方、
シリンダへソド３にはホットプラグ４を嵌入して渦流室
５及び該渦流室５と前記キャビティ２とを連絡する連絡
孔６が形成されている。渦流室５には燃料噴射ノズル７
が臨設され、圧縮上死点付近で燃料を噴射して渦流室５
内で一部拡散燃焼を行わせた後、連絡孔６からキャビテ
ィ２内へ燃焼火炎を噴出させ、キャビティ２及びスキッ
シュクリアランス内の空気を利用して良好な主燃焼へと
移行するようにしている。８は、始動性を向上させるた
めのグロープラグである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来のディーゼル機関にあっ
ては、噴射された燃料が着火するまでの着火遅れ期間が
あり、この間に噴射された燃料が着火と同時に一気に爆
発的に燃焼し、筒内圧力を急激に上昇させるため、燃焼
騒音がガソリン機関等に比較し、大幅に増大するという
問題があった。

特に、アイドリングや低速低負荷時のように渦流室５内
壁温度が低い場合には燃料の蒸発が遅れ、着火期間の増
大に伴って、ディーゼルノック音は一層増大する。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもので
、燃料噴射方向及び噴射時期の異なる燃料噴射ノズルを
使用して上記問題点の解決を図ったものである。

く問題点を解決するための手段〉 このため本発明は、圧縮行程で渦流室内部方向に少量の
燃料をパイロ７）噴射するパイロット噴孔と、圧縮上死
点近傍で燃料を連絡孔を介して主燃料室内に燃料を主噴
射する主噴孔とを備えた燃料噴射ノズルを設けた構成と
する。

く作用） かかる構成により、パイロット噴射された少量の燃料は
、渦流室内を旋回して予混合気を形成しつつ速やかに着
火燃焼し、この燃焼火炎が連絡孔からキャビティ内に噴
出し、引き続き主噴射された燃料はこの噴流に乗って主
燃焼室内に導入されつつ主燃料室内の空気を有効利用し
た良好な主燃焼に移行する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

一実施例を示す第１図において、ピストン１１頂壁には
主燃焼室として球形のキャビティ１２が形成され、シリ
ンダへフド１３にはホットプラグ１４が嵌入されて渦流
室１５及び該渦流室１５とキャビティ１２とを結ぶ連絡
孔１６が形成されている。

そして、本発明に係る構成として、２つの噴孔を有した
デュアル針弁型の燃料噴射ノズル１７を噴孔を前記連絡
孔１６に臨ませて配設する。

ここで、燃料噴射ノズル１７の一方の噴孔（パイロット
噴孔）２１は、その中心軸（燃料噴射中心軸）が渦流室
１５方向に指向し、他方の噴孔（主噴孔）２２は中心軸
を連絡孔１６を介してキャビティ１２方向に指向させて
配設しである。

第２図は前記デュアル針弁型の燃料噴射ノズル１７の内
部構造を示す。図において、ノズルボディ２０の先端部
には、小径のパイロット噴孔２１と大径の主噴孔２２と
が形成され、ノズルボディ２０内にはパイロット噴孔２
１を開閉させる中空状の第１針弁２３と、該第１針弁２
３の空胴内に嵌挿されて主噴孔２２を開閉させる第２針
弁２４とが設けられる。

そして、前記ノズルボディ２０と、これに重合するコン
タクトピース２５及びノズルホルダ２６に形成された燃
料通路２７から導入される燃料圧力が高まるとこの圧力
が第１針弁２３に加えられ、該第１針弁２３が第１スプ
リング２８の付勢力に抗して持ち上げられ、パイロット
噴孔２１が開いてパイロット噴射が行われる。

次いで第１針弁２３頂壁に形成された周溝２３ａがコン
タクトピース２５底壁に当接した後、第１針弁２３に形
成された通孔２３ｂを介して第２針弁２４に作用する燃
料圧力が所定値を上回ると、今度は第２針弁２４が第２
スプリング２９の付勢力に抗して頂端に係合するスプリ
ングシート３０がノズルホルダ２６頂壁に固定されたス
トッパピン３１に当接する位置まで持ち上げられ、主噴
孔２２が開かれて主噴射が行われる。

このようにして、パイロット噴孔２１から少量の燃料が
パイロット噴射された後、主噴孔２２から残り大部分の
燃料が噴射される。主噴孔２２に比べてパイロット噴孔
２１の孔径は十分小さいので、殆ど噴射されない。

この燃料噴射ノズル１７の詳細については、本出願人に
より出願された特願昭５９−８２８３１号に記載されて
いる。

そして、かかる燃料噴射ノズル１７を接続した燃料噴射
ポンプ３２を調整してパイロット噴射を圧縮行程で行い
、主噴射を圧縮行程上死点近傍で行うように噴射時期を
設定する。

また、渦流室１５の頂部に電極を臨ませて点火栓３３を
配設し、この点火栓３３による点火を前記パイロット噴
射から主噴射に移行する時期付近で行うように制御する
点火制御回路３４を設ける。

次に作用を説明する。

第３図面に示すように圧縮行程中シリンダ内の空気が連
絡孔１６を介して渦流室１５内に流入し、渦流室１５周
壁に沿って旋回し強い渦流を生成する。

この状態で、燃料噴射ノズル１７のパイロット噴孔２１
から燃料がパイロット噴射され、その燃料噴霧は渦流室
１５内において強い渦流空気と良好に混合し、濃度を均
一化された予混合気が形成される。

ここで、この予混合気の空燃比が可燃域にぎりぎりに達
するように燃料のパイロット噴射量が、設定されている
。

したがって、パイロット噴射が終了して圧縮上死点近傍
で点火栓３３により火花点火がなされると、予混合気は
速やかに着火燃焼し、火炎伝播による比較的緩やかな燃
焼が行われる。この場合、パイロット噴射は、主噴射に
対して噴射開始を相当早めているため、燃料は渦流空気
と充分良好に混合気化して着火し易い状態となっている
。但し、本実施例においては燃料の早期着火を防止する
ため、従来のディーゼル機関（圧縮比２０〜２２）に比
べ圧縮比を１０〜１６程度に下げている。したがって点
火栓３３による点火作用とも相俟って少量の噴射燃料で
十分良好に着火が行われるので、従来の着火遅れによる
爆発的な燃焼を回避でき、圧力上昇の緩やかな燃焼が行
われるのである。

次いで、かかる予混合燃焼により燃焼ガス温度。

圧力が上昇し、膨張行程に入ってピストン１１が下降し
始めると、渦流室１５から連絡孔１６を介して燃焼火炎
が噴流火炎となってキャビティ１２内に噴出し始める。

この時、第３図■に示すように燃料噴射ノズル１７から
の主噴孔２２から連絡孔１６を介してキャビティ１２に
向けて高圧で主噴射が開始され、噴射燃料はキャビティ
１２及びピストン１１頂壁とシリンダ頂壁との隙間（ス
キッシュクリアランス）を含めた主燃焼室内の空気と混
合しつつ拡散燃焼（主燃焼）が行われる。この場合、連
絡孔１６より噴出する噴流火炎に助けられて上記拡散燃
焼は短期間に完了する。

このようにして、予燃焼から引き続き行われる主燃焼に
より、筒内圧力は適度な大きさにまで緩やかに上昇し、
燃焼騒音を抑制しつつ良好な燃焼性が得られ燃費、出力
が向上すると共に空気利用率の向上によりスモークの発
生も抑制できる。

第４図は、前記デュアル針弁型燃料噴射ノズルの代わり
に公知のビントール型燃料噴射ノズル４０を使用した実
施例を示す。但し、燃料噴射ノズル４０の要部構成のみ
を示し、他の構成については第１図の符号を用いて説明
する。

これは、スロットル型の主噴孔４１とパイロット噴孔４
２とを備え、燃料圧力を受けて図中上方に持ち上げられ
る針弁４３が所定量ストロークするまではパイロット噴
孔４２から燃料がパイロット噴射され、針弁４３のスト
ローク量が所定量を超えると主噴孔４１の開口面積が増
大して主噴射が行われる。

パイロット噴孔４２の中心軸を渦流室１５内に向け、主
噴孔４１の中心軸を連絡孔１６を介してキャビティ１２
に向けて燃料噴射ノズル４０を配設することは第１の実
施例と同様である。

このように、第１の実施例に比較して単純な構造のノズ
ルで略同様の効果が得られる。但し、この場合、第４図
０に示すようにパイロット噴射時にも多少の燃料が主噴
孔４１の間隙を通じて噴射されるため、多少燃焼の形態
が異なる。

尚、実施例においては燃料噴射ノズルを連絡孔に臨むよ
うに配設したが、これに限らず、渦流室内に臨むように
配設してもよい。

〈発明の効果） 以上説明したように本発明によれば所定時期に渦流室内
と主燃焼室内とに向Ｌｆて夫々パイロット噴射と主噴射
とを行うことにより、混合性に優れた予混合気が形成さ
れて着火遅れ期間が短縮され緩やかな初期燃焼が得られ
、ひき続き噴炎に向けて噴射される主噴射燃料も直ちに
着火燃焼して主燃焼室の空気を有効利用した拡散燃焼が
得られるため、筒内圧力の上昇が緩やかとなり燃焼騒音
が大幅に低減され、出力、燃費も向上しスモーク低減も
図れる等の種々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
同上実施例に使用するデュアル針弁型燃料噴射ノズルの
一例を示す断面図、第３図囚、ｅは夫々同上実施例のパ
イロット噴射時と主噴射時の状態を示す断面図、第４図
面は本発明の第２の実施例に使用するビントール型燃料
噴射ノズルの要部断面図、同図０，０は同上実施例のパ
イロット噴射時と主噴射時の状態を示す概略図、第５図
（５）、０は従来のディーゼル機関の燃焼室構造を示す
断面図及びピストン頂面を示す平面図である。 １２・・・キャビティ　　１５・・・渦流室　　１６・
・・連絡孔１７、４０・・・燃料噴射ノズル　　２１．
４２・・・パイロット噴孔　　２２．４１・・・主噴孔
　　３２・・・燃料噴射ポンプ特許出願人　　日産自動
車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第４図　（Ａ） 第５図　　（Ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 渦流室式燃焼室を備えたディーゼル機関において、圧縮
   行程で渦流室内部方向に少量の燃料をパイロット噴射す
   るパイロット噴孔と、その後圧縮行程上死点近傍で渦流
   室とシリンダ内の主燃焼室とを結ぶ連絡孔を介して主燃
   焼室方向に燃料を主噴射する主噴孔とを備えた燃料噴射
   ノズルを配設したことを特徴とするディーゼル機関。