JPS62243916A - 内燃機関の燃焼室 - Google Patents

内燃機関の燃焼室

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JPS62243916A
JPS62243916A JP61083231A JP8323186A JPS62243916A JP S62243916 A JPS62243916 A JP S62243916A JP 61083231 A JP61083231 A JP 61083231A JP 8323186 A JP8323186 A JP 8323186A JP S62243916 A JPS62243916 A JP S62243916A
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combustion
swirl
film
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Hideo Kawamura
英男 河村
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Isuzu Motors Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は直噴式ディーゼル燃焼室に係り、特に燃焼室の
内周壁に付着させる燃料膜の生成量を調節して高燃費、
高出力を両立させると共に、白煙やNOXを減少させる
ことのできるの直噴式ディーゼル燃焼室に関する。
[従来の技術] 燃焼室内に直接燃料油を噴射して効率の良い燃焼を得よ
うとするディーゼル燃焼室としては、第3図に示すVA
 N−M方式機関及び第4図、第5図に示すマルチジェ
ット式ディーゼル機関がある。
第3図に示すVAN−M方式f1[IQは、ピストン頂
部aを深(球面状の窪んだ燃焼室すにスワールSを生成
する一方、燃料噴射ノズルCからの燃料噴霧F1をその
燃焼室すに液膜として付着させ、液膜の壁面蒸発量をス
ワールSによって調節するものである。
したがって、そのM方式機関ではスワールSの外側でM
発される燃料油を燃焼室の中心に東めながら空気どの混
合を促進して燃焼させるものであり、燃焼温度をイ仄下
させて低NOX、低騒音を得ることができる。しかしそ
の反面に人気11[が極低温の寒冷始動時やアイドリン
ク運転時に青白煙、トICを多量に排出する問題を残し
ている。
これは上記の場合に燃焼室が燃料油を蒸発させ着火させ
る温度に速やかに昇温されないためであり、また噴射ノ
ズルの噴口が単用[1であるため、これによって壁温を
さらに低下させて燃r(の蒸発能力を大幅に低下させる
ためである。したがって燃焼室の容積に対して蒸発され
る燃料油の量が少なく、且つその蒸発燃料がスワールS
によって攪拌されるために、燃焼室の混合気濃度がf!
lIi薄になって燃焼が悪化するからである。
一方、第4図に示すマルチジ1ット式ディーゼル燃焼室
の提案Aはピストン頂部aの燃焼室b1に、その燃焼室
b1の周方向を略等分割する内周壁Cに燃料噴射ノズル
C1の噴口9を臨まUて配設したものである。
この提案は燃焼室b1に対して噴霧の均一分散による予
混合気を生成して出力、燃費の良い燃焼を図ろうとする
ものである。ところが燃料噴霧の貫徹力は、スワール強
度を一定にした場合、噴口数の増加に伴なって弱められ
ることから、燃料噴霧のほとんどはスワールSの強制領
域D、つまり燃焼室b1の中央近傍に分布されて空気と
混合され、その中火近傍に局部的に濃い予混合気を生成
する問題を残している。
したがって燃焼としては、燃焼室b1の中央近傍で着火
し急激に火炎伝播される燃焼となる。これは出力、燃費
上では濠れる反面、燃焼ピーク温度、筒内圧力を急上昇
させてNOX、燃焼騒音の増加さVる問題となる。
他方、第5図に示すマルチジェット式ディーピル燃焼室
のl!2案B(実開昭57−42119号公報)は、燃
焼ib2の中心に対して偏心位置に燃料噴射ノズルC2
を臨ませて設け、そのノズルC2の複数の噴口g1のそ
れぞれを燃焼室b2の内周壁01に臨まU、各噴口g1
と内周壁e1との間の間隔が短い方の内周壁e1に低熱
伝導部材りを接合したものである。
[発明が解決しようとする問題点] 上記j?案Bは噴射ノズルを燃焼室に対して偏心させて
位置させることによって、−心側の内周壁に到)ヱする
燃料噴霧を得ると共に、その燃料噴霧を低熱伝導部材に
よって蒸発できるようにしだものである。
この提案BにあってはスワールSの内外に予混合気が生
成されることになるが、偏心させたことによって、反偏
心側の噴口からの燃料噴霧は飛翔距離が長くなるために
貫徹力が弱まり、その燃料噴霧のほとんどが、スワール
内方側に分布して蒸発される問題を残している。従って
提案A同様に燃焼!の中央近傍に濃い予混合気が生成こ
とになる。
[問題点を解決するための手段] 本発明は上記問題点を解消することを目的としており、
本発明はピストン頂部に形成された燃焼室の外周部にそ
の燃焼室の内周壁に冶い、且つスワールの下流側に向か
って開口する複数の噴口を右する燃料噴射ノズルを配設
して直噴式ディーゼル燃焼室を構成するものである。
[作 用] 燃料噴射ノズルの噴口から噴射された各燃料噴霧のそれ
ぞれは内周壁に衝突されることで一部が微粒化されて瞬
時に蒸発され、残部がその内周壁に沿ってスワール方向
に且つ燃焼室の深さ方向に広範囲にわたって末広がる均
一なm厚の燃料膜を生成する。その燃料膜は圧縮空気熱
と内周壁の壁熱とによりその外面から速やかに蒸発され
る。燃料の蒸気はスワールの外側で空気と混合されなが
ら燃焼し、上記燃料膜が蒸発を促進されて火炎伝播され
る。tなわち従来のように単用口によって自然流及び壁
面に燃料が分布するのではなく多噴口により噴射率を上
げ且つ強制流域を燃料が通過することなく集中的に燃料
を分布させることによりあらゆる使用負荷運転時に白煙
、NOX、HCの排出を抑え、且つ出力・燃費の浸れた
燃焼が行なわれる。
[実tA例] 以下に本発明の直噴式ディーゼル燃焼室の好適一実施例
を添付図面に基づいて説明する。
第゛1図に示す1はシリンダヘッド、2はビス1〜ンで
ある。
図示されるように、ビス1〜ン2のビス]・ン頂部31
、:は、その頂部3を基準面として軸方向に深く窪ませ
られて燃焼室4が形成されており、その燃焼室4の垂直
断面は円形の上部及び下部がU頭された断面形状となっ
ている。これに、より燃焼室4の上部の開口縁には、そ
の開口縁に沿って径方向内方へ適宜突出されたリップ部
5が形成される。
さて、本発明の直噴式ディーゼル燃焼室の特長とすると
ころは、低温始動時を含むあらゆる使用負荷運転領庫で
HC,青白煙、NOXの発生を抑え、且つ出力燃費上で
効率の良い燃焼を得ることにある。
そこで、上記燃焼室4に断熱部材6、燃料噴射ノズル7
が以下のように関係づけて構成される。
燃料噴射ノズル7は、ノズルボディ8内にそのボディ8
内に形成された弁座(図示せず)に対して昇降自在に針
弁(図示せず)を収容し、ノズルボディ8の先端側にそ
の針弁のリフト時に間数される複数の噴口(9a 、 
b 、 c 、 d )を同口して構成される。
各噴口9a・・・(1は第1図及び第2図に示すように
、燃焼室4の内周壁4aに臨まされると共に、各噴]コ
9a・・・dのそれぞれは相互にスワールSの下流側に
向かって所定間隔をおいて臨ませられ、且つ深さ方向に
所定間隔をおいて臨ませられている。また、各噴口9a
・・・dと内周壁4aとの間隔は略等しく設定されると
共に、各噴口9a・・・dの噴口径は燃焼室4の上部側
内周W4aに対向される噴口9aが最小の噴口径に設定
され、他の噴口9a・・・dは深さ方向に従って順次大
きな噴口径に設定される。
ゆえに、燃焼室4の内周壁4aに衝突される各噴口9a
・・・dからの燃料膜3fl・・・4は、それぞれ衝突
されることで微粒化を促進されると共に、その内周94
aに各噴口9a・・・dの大きさに応じて拡散面積の異
なり、且つ均一な膜厚の燃料膜を生成する。即ち、噴口
径が大きいほど燃料膜の拡散面積が拡げられる。これら
燃料膜はスワール方向に且つ深さ方向に末広つとなって
流れる。
したがって、これら燃料膜はそれぞれ内周壁4X+に対
して巾広く且つ均一な膜厚で付着生成されることになる
ため、内周壁4aが燃料の蒸発によって大幅に冷却され
ることがなくなり、常時その内周壁4aの温度を所定温
度以上に保つことになる。
さて、上記各噴口9a・・・dの対向する内周壁4aの
壁温度を更に安定させるために設けられる断熱116に
ついて説明する。
断熱層6は上記各噴口9a・・・dが対向される内周W
4aに一体的に形成されるもので、その面積は第1図及
び第2図に示すように上記各噴口9a・・・dからの燃
料噴霧「1・・・4が衝突した侵に、スワールS方向に
、且つ深さ方向に拡げられる燃料膜の面積に対して充分
なる余裕をみこんだ大ぎさに形成される。断熱Wa6は
本実施例ではセラミックが用いられるが耐熱、耐蝕、そ
して高い断熱性を有するものであれば良い。また、断熱
層6の形成方法としては、燃焼v4の形状に合わせて帯
板状の断熱[6を湾曲成形して接着、溶着または鋳込む
方法があるが溶射によって被覆形成しても良い。
以下に本発明の直噴式ディーゼル燃焼室を添付図面に基
づいて説明する。
第1図及び第2図に示すように、ピストン2の圧縮によ
り生成される高温の圧縮空気は、極低温始動時にあって
も断熱層6を燃料の蒸R瀧麿以上に速やかに昇温され、
この断熱層6に向けて噴射された各燃料噴霧f1・・・
4はそれぞれが、断熱層6に衝突してその一部が微粒化
されてスワールSの下流側且つスワールの外側、即ちス
ワールの自然流S2内へ流れながら蒸発される。またそ
れぞれの燃Flfl霧f1・・・4の残部はスワールS
の下流側方向に且つ燃焼室4の深さ方向に流れでながら
壁面蒸発される燃料膜として付着生成される。各燃料膜
の拡散面積は各燃料噴霧「1・・・4の飛翔距離が略等
しく設定されることがら噴口径に比例し、燃焼室4の上
方が狭く深さ方向に広く生成される。
したがって燃焼室4の各燃料膜は、断熱層6の壁熱と圧
縮空気熱とによりその外面が速やかに蒸発し、スワール
の下流側ヘスワールの自然流s2と共に流れながら、上
記微粒化されて蒸発された燃料の蒸気と共に空気と混合
して着火し、燃焼される。
このとき生じた燃焼エネルギは、さらに燃料膜の蒸発を
促進するために、スワールの外側(スワールの自然流8
2)内には蒸発された燃料が徐々に供給されることにな
り、徐々に蒸発燃焼が行なわれる。ゆえに、燃焼として
は従来VAN−M方式機関に比較してNox、g富が小
ざく且つ出力、燃費の良い比較的急速の燃焼が1qられ
ると共に、燃料噴霧の衝突する燃焼室4の壁熱を大巾に
低下させないので低温始動時にあっても白煙、1−IC
の排出を抑えた型面蒸発燃焼を1りることができる。
[発明の効果1 以上説明したことから明I〕かなように本発明の直噴式
ディーゼル燃焼室によれば次のごとき優れた効果を発揮
できる。
(1)  燃焼室に臨まけて配設される燃料噴射ノズル
のそれぞれの噴口を、スワール下流側に向かって順次臨
ませたので、それぞれスワール方向に沿って巾広く拡散
される均一な膜厚の燃料膜を形成でき、燃焼室の内周壁
温を所定温度以上に保って白煙、l−I Cの低い蒸発
燃焼を行なわせることができる。
C2)  6噴1]の臨ませられる燃焼室の内周壁に断
熱層を形成したので、機関極低温始動時にあっても白煙
、14 Gの低い蒸発燃焼を行なわせることができる。
(3)  燃料の蒸気をスワールの自然流内で空気と混
合して燃焼できるので、燃焼が比較的急速になり、出力
、燃費が良く且つ低NOX、低騒aの燃焼をtfJるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第゛1図は本発明の直噴式ディーゼル燃焼室の好)芭−
実施例を示す縦断面図、第2図は第1図の上面図、第3
図乃至第5図は従来例を示す概略口である。 図中、2はピストン、3はピストン頂部、4は燃焼室、
4aは内周壁、7は燃料噴射ノズル、9a・・・dは噴
口、Sはスワール、S2はスワールの自然流である。 特許出願人  いすず自動車株式会社 代理人弁理士 絹  谷  信  雄 第2図 手続ネ市正書(自発) 昭和62年2月9日 特許庁長官  黒 1)明 雄  殿 1、事件の表示   特願昭61−83231号2、発
明の名称   内燃機関の燃焼室3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 (017)  いすず自動車株式会社 4、代理人 郵便番号 105 東京都港区愛宕1丁目617号 自  発 6、補正の対象 明細書〈発明の詳細な説明の欄及び図面の簡単な説明の
欄)7、補正の内容 (1)明細書1頁18行目「本発明は直噴式ディーゼル
燃焼室に係り」を[本発明は内燃機関の燃焼室に係り」
に訂正。 (2)明細書2頁1行目から2行目「減少させることの
できるの直噴式ディーゼル燃焼室」を「減少させること
のできる内燃機関の燃焼室」に訂正。 (3)  明細印5頁15行目から166行目配設して
直噴式ディーゼル燃に訂正。 (4)  明細書6頁15行目[以下に本発明の直噴式
ディーゼル燃焼室」を[以下に本発明の内燃機関の燃焼
室]に訂正。 (5)  明細書7頁6行目「さて、本発明の直噴式デ
ィーゼル燃焼室」を「さて、本発明の内燃機関の燃焼室
」に訂正。 i61  明細…9頁19行目[以下に本発明の直噴式
ディーゼル燃焼室を]を[以下に本発明の内燃機関の燃
焼室の作用を]に訂正。 (7)明細書11頁13行目「直噴式ディーゼル燃焼室
によれば」を「内燃機関の燃焼室によれば」に訂正。 【8)明細書12頁11行目「本発明の直噴式ディーゼ
ル燃焼室」を「本発明の内燃機関の燃焼室」に訂正。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) ピストン頂部に形成された燃焼室の外周部にそ
    の燃焼室の内周壁に沿い、且つスワールの下流側に向か
    つて開口する複数の噴口を有する燃料噴射ノズルを配設
    したことを特徴とする内燃機関の燃焼室。
  2. (2) 上記複数の噴口が臨ませられる内周壁が断熱層
    により被われた上記特許請求の範囲第1項記載の内燃機
    関の燃焼室。
  3. (3) 上記内周壁の断熱層がセラミックなどの断熱材
    料から形成された上記特許請求の範囲第1項記載の内燃
    機関の燃焼室。
JP61083231A 1986-04-12 1986-04-12 内燃機関の燃焼室 Pending JPS62243916A (ja)

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JP61083231A JPS62243916A (ja) 1986-04-12 1986-04-12 内燃機関の燃焼室
US07/035,404 US4738236A (en) 1986-04-12 1987-04-07 Combustion chamber for internal combustion engines
EP87105282A EP0241869B1 (en) 1986-04-12 1987-04-09 Combustion chamber for internal combustion engines
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