JPS6128813B2 - - Google Patents

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JPS6128813B2
JPS6128813B2 JP55007422A JP742280A JPS6128813B2 JP S6128813 B2 JPS6128813 B2 JP S6128813B2 JP 55007422 A JP55007422 A JP 55007422A JP 742280 A JP742280 A JP 742280A JP S6128813 B2 JPS6128813 B2 JP S6128813B2
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JP
Japan
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chamber
shelf
combustion
wall surface
inner peripheral
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JP55007422A
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JPS56106023A (en
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Nobuji Eguchi
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Hino Motors Ltd
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Hino Motors Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0645Details related to the fuel injector or the fuel spray
    • F02B23/0648Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition
    • F02B23/0651Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition the fuel spray impinging on reflecting surfaces or being specially guided throughout the combustion space
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B23/0693Unconventional, complex or non-rotationally symmetrical shapes of the combustion space, e.g. flower like, having special shapes related to the orientation of the fuel spray jets the combustion space consisting of step-wise widened multiple zones of different depth
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直接噴射式デイーゼル機関用燃焼室に
関するものである。
ガソリン機関と同様にデイーゼル機関に於ても
燃焼噴射時期を遅らすことは排ガス中のNOXを
減少させるための有効な手段であるが、デイーゼ
ル機関に於ては燃料噴射時期を遅延させると排気
中に多量の媒を生じるという問題がある。従つて
黒煙発生の防止は排気浄化対策を実施する上で、
デイーゼル機関に於て解決しなければならない最
大の課題である。
黒煙の生成原因については現在のところ、末だ
理論的な解明はされていないが、これまでに発表
されてきた研究によれば、熱分解説とクウエンチ
説とが有力である。熱分解説によれば、直接噴射
式デイーゼル機関に於ける黒煙発生は主として着
火開始時の予混合燃焼期に於て発生し、その際に
燃焼室内での局部的な過濃混合気の燃焼によつて
燃料中の炭化水素が熱分解して多量の媒が発生す
る、と説明する。一方、クウエンチ説によれば、
ピストン下降時の拡散燃焼期に於て燃焼室中から
シリンダー周壁近傍へ噴出した火炎がシリンダー
周壁近傍の比較的低温の空気層及び低温のシリン
ダー壁に接触して冷却され、その結果、火炎中の
炭素粒子が燃え残つて黒煙発生の原因となる。と
説明する。
従つて、これらの説を総合すれば結局、次のよ
うな諸点に留意すれば黒煙発生を有効に防止でき
ると考えられる。すなわち、 燃焼室内に於て局所的に過濃な混合気を形成
させぬようにし、着火遅れ後の急激な燃焼を抑
え、拡散燃焼期前に燃焼室内からシリンダー内
への急激な噴出を抑制する。
拡散燃焼期に於て燃焼室内の火炎がシリンダ
ー周壁近傍のクウエンチゾーンへ噴出するのを
極力抑止する。
等の対策が黒煙発生の抑止に有効であると考えら
れる。
これらの対策を有効に実施するためには、燃焼
室の形状、燃料噴射系及び燃料噴射方法、吸気系
等の諸部分に渡つて公知の直接噴射式デイーゼル
機関を改良する必要があるが、特に燃焼室の改善
は前記,の対策を実現する上で重要である。
従来、直接噴射式高速デイーゼル機関の燃焼室
として公知の深皿型トロイダル燃焼室が広く用い
られているが、この燃焼室では機関の高負荷及び
高回転時に燃焼室内のスワールが強くなりすぎる
反面、スキツシユ利用が低下する傾向があり、そ
のため、燃焼室内に噴射された燃料がスワールに
よつて、相互に重合されてしまい、その結果、燃
焼室内の空気利用率が低く、混合気が局所的に過
濃になつて黒煙を生じやすい欠点があつた。ま
た、該燃焼室ではピストン下降時の拡散燃焼期に
於て燃焼室内の火炎が急激にシリンダー内のクウ
エンチゾーンに噴出し、黒煙発生を促進する、と
いう欠点もあつた。
本発明は、公知の深皿型トロイダル燃焼室にお
ける前記の欠点を有しない、新規な直接噴射式デ
イーゼル機関用燃焼室を提供するものである。
以下に添付図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。
本発明による燃焼室は第1図に示すように、ピ
ストンPの頂面に開口した第一の室1と、該第一
の室1の下方に配置された第二の室2とから成つ
ており、室1と室2はその内周壁から張出した円
錐状の棚3によつて区分されている。室1はピス
トンPの頂面から半径方向外向きに且つ斜め下方
に向つて彎曲した円錐状の内周壁面11を有し、
従つて、その内径はピストン頂面側からピストン
スカート側へ向つて増大している。内周壁面11
の下端部にはピストン頂面側へ向つて斜め上向き
に棚3が突設され、棚3の上面は室1の内周壁面
11と滑らかに接続している。室1の出口周縁部
12はいわゆるスキツシユリツプとなるものであ
り、該出口周縁部12の内径D1は室1の最大内
径D2よりも小さく、且つ、棚3の内周縁直径D3
もやゝ大である。室1の内周壁面11にひいた接
線T1は棚3の上面にひいた接線T2とほゞ平行で
あり、且つ、ピストンの中心線Yを中心とする仮
想円錐体の母線と一致するようになつている。棚
3の上面にひいた接線T2は燃料噴射弁Vからの
燃料ジエツトJと平行であり、燃料ジエツトJは
棚3の内周縁部に衝突するようになつている。
室2の内周壁面21と底面22はピストンの中
心線Y(すなわち、第一の室1の中心線)を中心
とする仮想環状管Rの外周面によつて構成され、
内周壁面21の上部は棚3の下面に滑らかに接続
されている。棚3の下面にひいた接線T3も燃料
ジエツトJと平行であり、中心線Yに向つて斜め
上向きになつている。室2の最大内径D4は棚3
の内周縁直径D3よりも大きく、且つ、室1の出
口周縁部12の内径D1よりも大きい。(図示実施
例では室1の最大内径D2と室2の最大内径D4
が等しくなつている。) 室2の底面の中心部には円錐状突起23が設け
られ、室2内のスワールの保持に役立つている。
室2の容積は室1の容積よりもやゝ大きく、室
1内よりも室2内の燃焼が長くなるように計画さ
れている。
次に前記の如き構造の本発明の燃焼室における
燃焼状態を説明する。
ピストンPが吸気行程を終つて圧縮行程に入つ
た時、吸気行程中にシリンダー内に吸込まれた吸
気によつて室1,2内には中心線Yを中心とする
スワールが存在するが、室1内のスワールと室2
内のスワールとは棚3があるため、その外周部に
於ては互いに分離されて干渉を生じない。圧縮行
程の終期に入ると、シリンダーヘツド下面とピス
トン頂面外周部との間の隙間から第2図に示すよ
うにスキツシユ流Kが室1,2内に入り、室1内
に於ては縦方向旋回流K1を生じ、室2内に於て
は縦方向旋回流K2を生じる。また、それ以前か
ら室1,2内にあつたスワールS1,S2にこれらの
縦方向旋回流K1,K2が衝突して室1,2内に強
い乱流が生じると同時に第3図に示すように棚3
を隔てゝ上下に二つの複合旋回流,が生じ
る。この場合、室2の内周壁面21と底面22と
が仮想環状管Rの外周面を輪郭とするように構成
されているので室2内の縦方向旋回流K2をより
長く保つことができ、その結果、室2内の空気を
よく撹拌することができる。
続いて燃料噴射弁Vから第1図の矢印Jの方向
に燃料が噴射されると、噴射された燃料は棚3の
内周縁に衝突して室1,2内に飛散し室1,2内
の種々の空気流とともに混合される。一方、棚3
に衝突した燃料の一部は棚3の上下両面に沿つて
流れ、室1の内周壁面11や室2の内周壁面21
及び底面22に付着してそれらの面に燃料油膜を
形成するが、室1,2内の複合旋回流,によ
つて気化して混合気が形成される。
着火は室1の外周部で始まり、続いて室1の中
心部に伝播する。つまり、予混合燃焼は主として
室1内で生ずる。このため、室2内の空気は強く
圧縮されるとともに更に流動を促進され、火炎は
室2内の上部に伝播する。
ピストンPが下降期に入ると室1内の燃焼ガス
がシリンダーヘツドとピストン頂面との間へ噴出
するが、室1の内周壁面11における接線T1
ピストンの中心線Yの方向へ向いているので室1
から噴出する燃焼ガスは第2図に矢印Aで示すよ
うにシリンダー中心に向い、ピストン外周部のク
ウエンチゾーンQには噴出しない。
室2内に伝播した火炎は室2内の複合旋回流
によつて室2内の全体に拡散するが、縦方向旋回
流K2のため、着火は外周部から始つて中心部へ
向う。
室2内から室1へ向つて噴出する燃焼ガスも棚
3の下面に沿つて案内されるため、第2図に矢印
Bで示すように、ピストン中心部に向つて噴出す
る。その上、室2から噴出するガスは室1内に燃
焼ガスが残存するかぎり、これらと衝突して上向
き方向の力が減殺されるので、室2内からの燃焼
ガスがクウエンチゾーンQへ直接に噴出すること
はない。このため、室2内から噴出する燃焼ガス
中にたとえば多量の媒が含まれていたとしても、
これらの媒がクウエンチゾーンQに直接に放出さ
れぬため、媒はピストン中心部の高温雰囲気中で
再燃焼し、その結果、排気ガス中への媒の排出を
抑えることができる。
前記したようにデイーゼル機関に於て黒煙発生
を防止するためには、燃焼室内における燃焼を媒
の出ない状態で行うこと(つまり、過濃な混合気
中で急激な燃焼を行わないこと)。と、燃焼ガス
をクウエンチゾーンへ急激に排出しないこと、等
の条件が必要であるが、 本発明に於ては、ピストン1の頂面に開口す
る室1の内周壁面を下向きに拡がる円錐状に形成
した上、室1と室2とを区分する棚3を同様に円
錐状に形成したので、室1,2から噴出する燃焼
ガスが直接にクウエンチゾーンへ噴出しない、
室2の内周壁面及び底面を仮想環状管の外周面と
一致するように構成したので従来のトロイダル燃
焼室よりもスキツシユを強く且つ長く保つことが
でき、これにより燃焼室内の空気利用率を高め、
過濃な混合気中での急激な燃焼が行われない、等
が実現され、その結果、本発明によれば、黒煙発
生の少ない燃焼室が提供される。
なお、室2の縦断面形状を決定する仮想環状管
Rの断面形状はどのようなものでもよく、たとえ
ば、第4図に示すように楕円断面を有する環状管
R′であつてもよい。同様に、室1の縦断面形状
を規定する内周壁面の輪郭及び棚3の上面の輪郭
についても種々の変更や修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の縦断面図、第2図及
び第3図は第1図に示した燃焼室における空気流
動の状態を示す図、第4図は室2の輪郭の基礎と
なる仮想環状管の他の実施例を示す図、である。 P…ピストン、1…(第一の)室、2…(第二
の)室、3…棚。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ピストン頂面に出口が開口している第一の室1
    と、前記第一の室1の下端部内周壁面から斜め上
    向きに張出した円錐状の棚3と、前記棚3の直下
    に配置されて前記棚3の下面に連る内周壁面を有
    するとともに前記第一の室1と同心で且つ前記第
    一の室1に連通した第二の室2と、から成る直接
    噴射式デイーゼル機関用燃焼室であつて、 前記第一の室1はピストン頂面に向つて直径が
    漸減する円錐状の内周壁面11を有するとともに
    その出口周縁部12の直径D1は前記内周壁面1
    1の最大直径D2よりも小さくなるように構成さ
    れており、 前記第二の室2の内周壁面21及び底面外周部
    22は前記第一の室1と前記第二の室2とに共通
    の中心線Yを中心とする仮想環状管Rの外周面に
    一致するように形成され、 更に、前記第一の室1の出口周縁部12の直径
    D1は前記棚3の内周縁部直径D3よりも大きく且
    つ前記第二の室2の最大直径D4よりも小さくな
    るように構成されていることを特徴とする、 直接噴射式デイーゼル機関用燃焼室。
JP742280A 1980-01-26 1980-01-26 Combustion chamber for direct-injection type diesel engine Granted JPS56106023A (en)

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JPS56106023A JPS56106023A (en) 1981-08-24
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010025123A (ja) * 2003-12-01 2010-02-04 Komatsu Ltd 燃料直接噴射式ディーゼルエンジン

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