JPS62255524A - ペントル−フ型直噴式内燃機関 - Google Patents

ペントル−フ型直噴式内燃機関

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JPS62255524A
JPS62255524A JP61098106A JP9810686A JPS62255524A JP S62255524 A JPS62255524 A JP S62255524A JP 61098106 A JP61098106 A JP 61098106A JP 9810686 A JP9810686 A JP 9810686A JP S62255524 A JPS62255524 A JP S62255524A
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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］ 本発明はペントルーフ形状の燃焼室内に燃料を直接噴射
供給するペントルーフ型直噴式内燃機関に係り、特にピ
ストン冠面に凹設されて燃焼室を形成するキャビティ内
に均一な混合気を生成することができるペントルーフ型
直噴式内燃機関に関する。
［従来の技術］ 一般に内燃機関にあっては、吸・排気弁の径を大径化し
たりあるいは各気筒当りの吸・排気弁の数を増加したり
して吸・排気ボートの流路断面積を増大させることによ
り、その吸・排気効率を改善することができる。
しかしながら、このようにして吸・排気ボートの流路断
面積の増大化を計ると、吸・排気弁はそれらの干渉を避
けるために互いにその弁軸をＶ型に傾斜せざるを得なく
なる。すると動弁機構の配置上の関係からシリンダヘッ
ド下面に形成する燃焼室は、クランク軸の軸線に沿って
中央部分を最も上方に窪まぜると共にその両側を次第に
傾斜させてバルブ軸に対して略垂直となるように形成し
たペントルーフ形状（摩根形状）にする必要が生じ、か
つ直接噴射式ディーげル綴関等の直噴式内燃機関にこの
ペントルーフ形燃焼至を採用しようとすると、１８〜２
０という高圧縮比を確保するためには、実願昭６０−１
４３４５Ｇ＠に提案した「ディーゼル機関の燃焼室構造
」等に示したように、必然的にピストン冠面もシリンダ
ヘッドの下面形状に相応させて逆に上方に突出させたペ
ントルーフ形状にしなければならなくなる。
［発明が解決しようとする問題点］ ところで、直噴式内燃機関の場合、ピストン冠面の略中
央部には実質的な燃焼室を形成するためのキャビティを
凹設するが、第１０図及び第１１図とに示すように、そ
のキャビティしは横断面を円形に、かつその内周壁面Ｃ
の下端の底部ｄをピストンリング溝ｅに対して平行（１
＝一定）に形成している。従って、そのキャビティｂの
内周壁面Ｃを展開すると第１２図に示すようになってお
り、キャビティｂの開口の上端縁ｆは平坦な底部レベル
に対して周方向に沿って連続的にその高さｈｂが変化し
ている。このため、ペントルーフの尾根方向（ピストン
ピン孔ｑの軸方向）に沿った垂直面ハに対してθ＝４５
°をなす２つの垂直面イ。
口でキャビティｂ内をＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄのエリアに４分割
するとこれらの容積ＶはＶＡ　＝ＶＣ＞ＶＢ＝ＶＤとな
り、それぞれ異なっていた。一方、キャビティｂの中心
位置上方に配設した噴射ノズルｅからはそれら各エリア
△、Ｂ、Ｃ，Ｄ内の内周壁面Ｃに向けてＦＡ、ＦＢ、Ｆ
Ｃ，ＦＤ位置に水平面内で相互に９０°の位′相角度で
同量の燃料を噴射させるようにしていた。従って、噴射
ノズルｅから噴佑された燃料噴ＩＦがスワールＳに流さ
れてキャビティｂ内を旋回すると、キャビティ内周壁面
Ｃの高さが低く容積の小さなエリアＢ、Ｄでは溌厚な混
合気が生成され、一方、キャビティ内周壁面Ｃの高さが
高く容積の大きなエリアＡ、Ｃでは稀薄な混合気が生成
されてしまい、キャビティｂ内全体としては部分的に不
均一な混合気が生成されていた。この結果、充分な空気
利用を計ることができず、多ωのスモークの発生を招く
と共に、充分な出力を得られなかった。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、キャビティ内の全体に均一な混合気を生成す
ることができ、もって空気利用率を高めてスモークの発
生量を低減し得、かつ充分な出力を得ることができるペ
ントルーフ型直噴式内燃機関を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するために、ペントルーフ形
ピストンの冠面に凹設したキャビティ内を、その周方向
に沿って複数のエリアに区分けし、キャビティ略中心部
上方に、上記各エリアに臨んでその各エリアの容積に相
応する缶の燃料を噴射する複数の噴口を有する噴射ノズ
ルを配設してペントルーフ型直噴式内燃機関を構成する
。
［作　用］ ペントルーフ形ピストンの冠面の中央部に凹設したキャ
ピテイ内をその周方向に沿って複数のエリアに区分けし
、キャビティ略中心部上方に、その各エリア毎に臨んで
、その各エリアの容積に相応した巳の燃料を噴射する複
数の噴口を有する噴射ノズルを配設することにより、キ
ャビティ内にその全体に亙って略均−な混合気を生成・
存在させ、その結果空気利用率を高めてＨＣ，スモーク
の排出量を低減させ、同時に出力を増大させる。
［実施例］ 以下に、本発明に係るペントルーフ型直噴式内燃機関の
好適一実施例を添付図面に基づき詳）ホする。
第１図は本発明のペントルーフ型直噴式内燃機関に用い
られるペントルーフ形ピストンの要部を示す側断面図で
あり、第２図はそのピストン冠面の平面図、第３図は本
発明のペントルーフ型直噴式内燃機関の部分側断面図で
ある。
第３図に示すように、ペントルーフ型直噴式内燃機関１
は、吸気弁２と排気弁３とがその弁軸を互いにＶ字型に
傾斜されて配置され、これに伴いシリンダヘッド４の下
面に形成されるシリンダヘッド側の燃焼室は、クランク
軸の軸線（即ちピストンピン５の４Ｎ’；１）に沿って
中央部分が最も上方に窪ませられ、かつその両側部が次
第に傾斜されて弁軸と略垂直になるようにペントルーフ
形状に形成される。
また第３図及び第１図に示すように、ピストン６は、上
記シリンダヘッド４側の燃焼室形状に相応されて、ピス
トンピン５の直上部のピストン冠面７がそのピストンピ
ン５の軸方向に沿って上方に突出され、かつその両側部
が傾斜されてペントルーフ形状に形成されると共に、ピ
ストン冠面７の中央部には圧縮行程の終了時（即ち、上
死点位Ｍ）でシリンダヘッド４とによって実質的な燃焼
室を形成するキャビティ８が凹設される。本実施例では
キャビティ８は従来同様その横断面が円形状にかつその
底部８ａはピストンリング溝１０に対して平行（１＝一
定）に形成されており、そのキャビティ８の開口上縁部
９の高さｈ９はピストンリング溝１０を基準にしてその
レベルが周側にって連続的に変化している。つまり、ピ
ストンピン５直上部位置でのレベルが最高になり、その
両側９０°位置でのレベルが最低になっている。
ところで本発明では、キャビティ８内はその周側に沿っ
て複数のエリアに区分けされると共に、キャビティ８の
略中心部上方にはシリンダヘッド４に取付けられて噴射
ノズル１１．が配設され、その噴射ノズル１１の先端に
は上記各エリアに臨んでその各エリアの容積に相応した
Ｒの燃料を噴霧する複数の噴口１２が開口される。
即ち、図示例では第２図に示すように、キャビティ８内
はペントルーフ形のピストン冠面７の尾根方向に沿った
垂直面つまりピストンピン５の軸線を通る垂直面ハに対
して、θ＝４５°をなず２つの垂直面４９口で４つのエ
リアＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄに区分けされており、これにより、
各エリアＡ、Ｂ。
Ｃ，Ｄの容積はＶＡ　＝ＶＣ＞ＶＢ　＝ＶＤとなってい
る。一方、噴射ノズル１１の先端に開口される噴口１２
は第４図の噴射ノズルの下面図及び第５図のキャビティ
内周壁面の展開図にも示すように上記各エリアＡ、Ｂ、
Ｃ，Ｄ内のキャビティ内周壁面１３に向けて、上記２つ
の垂直面イ、０からスワールＳの下流方向に水平面内で
それぞれ所定角度αの位相をもたされて相互に９０°の
角度をなして円形状に開口されると共に、各噴口１２か
らの燃料噴ＩＦが斜め下方に向けて噴射されるように方
向づけられ、かつその各エリアＡ、Ｂ、Ｃ。
Ｄに臨むそれぞれの噴口１２ａ、１２ｂ、１２ｃ。
１２ｄの断面積Ｓ＾、ＳＢ、ＳＣ，Ｓ口は、その各エリ
アＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ（７）容積ＶＡ　、　ＶＢ　、　ＶＣ
。
■０に相応して形成され、ＳＡ　＝ＳＣ＞ＳＢ　＝ＳＤ
となっている。尚、第５図中に示されるＦＡ。
ＦＢ、ＦＣ，ＦＤは各噴口１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１
２ｄからの燃料噴霧の衝突位置を表わしている。
つまり、キャビティ内周壁面１３の開口上縁部９の高さ
ｈ９が高く容積の大きなエリアＡ、Ｃにはその容積ＶＡ
、ＶＣに合わせて多量の燃料噴霧Ｆａ、Ｆｃが噴射供給
され、内周壁面１３０開口上縁部９の高さｈ９が低く容
積の小さなエリアＢ。
Ｄにはその容ＩＶＢ　、ＶＤに合わせて小固の燃料噴霧
Ｆｂ、Ｆｄが噴射供給されるようになっている。
従って、各噴口１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄから噴
射された燃料噴霧Ｆａ・・・ｄは、第２図に示すように
、スワールＳに流されてキャビティ８内を旋回すること
になるが、その各噴口１２ａ。
１２ｂ、１２ｃ、１２ｄからの噴射燃料温は、その各噴
口１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが受けもたされるキ
ャビティ８内のエリアＡ、Ｂ、Ｃ。
Ｄの容積ＶＡ　、　ｖＢ　、　ｖＣ、ＶＤ　ニ相ｒ６シ
タｆａトなっているため、キャビティ８内にはその全体
に亙って略均−な混合気を生成・存在させることができ
るようになる。その結果、空気利用率が向上されてＨＣ
，スモークの排出侶が可及的に低減され、かつ同時に出
力が増大されるようになる。
また、容積の大きなエリアＡ、Ｃに臨む噴口１２ａ、１
２ｃは、容積の小さなエリアＢ、Ｄに臨む噴口１２ｂ、
１２ｄに比して、第６図及び第７図とに示すようにその
キャビティの深さく内周壁面高さ）方向にその径を拡径
して長円状又は楕円状に形成してその噴口１２ａ、１２
ｃの断面積３Ａ　、３Ｃを大きくしても良く、あるいは
第８図及び第９図に示すように、容積の大きなエリア△
。
Ｃには上下２段に分割して２つずつ噴口１２ａ。
１２ｃを形成する等、その噴口数を増やすことで断面ｍ
ｓＡ　、ＳＣを増大させるようにしても良い。
尚、キャビティ８内のスワールＳは第３図に示すように
吸気ボート１４からの吸気によって生成される。
［７発明の効果］ 以上要するに、本発明によれば、ペントルーフ形ピスト
ンの冠面の中央部に凹設したキャビティ内をその周方向
に沿って複数のエリアに区分けすると共に、キャビティ
略中心部の上方にその各エリアに臨んでその各エリアの
容積に相応した量の燃料を噴射供給する複数の噴口を有
した噴射ノズルを配設したので、キャビティ内にその全
体に亙って略均−な混合気を生成・存在させることがで
き、その結果、空気利用率を高めてスモーク及び１１Ｃ
の排出量を低減できるようになると共に、同時に出力を
増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るペントルーフ型直噴式内燃機関に
用いられるペントルーフ形ピストンの要部側断面図、第
２図はそのピストン冠面の平面図、第３図は本発明に係
るペントルーフ型直噴式内燃機関の部分開所面図、第４
図は本発明に採用する噴射ノズルの下面図、第５図は第
２図に示すキャビティの内周壁面の展開図で第４図の噴
射ノズルを採用した場合の燃料噴霧の衝突位置を説明す
る図、第６図は噴射ノズルの噴口の変形例を示す下面図
、第７図は第６図の噴射ノズルを採用した場合の燃料噴
霧の衝突位置を示すキャビティ内周壁面の展開図、第８
図は噴射ノズルの噴口の別の変形例を示す下面図、第９
図は第８図の噴射ノズルを採用した場合の燃料噴霧の衝
突位置を示すキャビティ内周壁面の展開図、第１０図〜
第１２図はそれぞれ従来のペントルーフ型直噴式内燃機
関を説明する図である。 図中、６はペントルーフ形ピストン、７はピストン冠面
、８はキャピテイ、９は開口上縁部、１１は噴射ノズル
、１２．１２ａ、１２ｂ、１２Ｇ、１２ｄは噴口である
。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ペントルーフ形ピストンの冠面に凹設したキャビ
    ティ内を、その周方向に沿つて複数のエリアに区分けし
    、キャビティ略中心部上方に、上記各エリアに臨んでそ
    の各エリアの容積に相応する量の燃料を噴射する複数の
    噴口を有する噴射ノズルを配設したことを特徴とするペ
    ントルーフ型直噴式内燃機関。
  2. （２）上記各エリアがペントルーフ形ピストン冠面の尾
    根方向に対してそれぞれ４５°をなす角度で４つに区分
    けされると共に、そのキャビティの開口上端縁の高さが
    高く容積の大きなエリアに臨む上記噴口の断面積がその
    容積に合わせて大きく形成され、開口上縁端の高さが低
    く容積の小さなエリアに臨む上記噴口の断面積が小さく
    形成された上記特許請求の範囲第１項記載のペントルー
    フ型直噴式内燃機関。
JP61098106A 1986-04-30 1986-04-30 ペントル−フ型直噴式内燃機関 Expired - Lifetime JPH0623540B2 (ja)

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