JPS62288310A - 直噴式デイ−ゼルエンジンの燃焼室 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明はピストンの燃焼室内に燃料を霧化して直接供給
し、圧縮熱による自発燃焼を図った直噴式ディーゼルエ
ンジンの燃焼室に係り、特に霧化されて供給される燃料
が燃焼室に対して均一に分布されるようにすると共に、
着火が燃焼室の温度の高い領、域、即ち、スワールの中
心領域で初めになされ、次いで燃焼室の周側壁近傍の領
域でなされるようにして着火時期をａｍし、これによる
燃焼騒音の低下と燃焼未燃物（ＮＯＸ）の排出の低減と
を図ることのできる直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室
に関するものである。

［従来の技術］ 先行する従来の技術としては実開昭５６〜１５０８４０
号公報に記載のディーゼル機関のピストンがある。

このディーゼル機関のピストンは第５図に示すように、
ピストンａの頂面に窪ませて形成するキャビティｂの軸
線を、このキャピテイ内に燃料を供給する燃料噴射ノズ
ルの軸線ｄに合致させて形成されるものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の先行例はキャピテイ内を旋回するトロイダル流に
対して燃料ＩＩＪＩｌ射ノズルからの霧化燃料を交差さ
せて混合気化を促進し燃焼を良くしようとするものであ
るが、しかし、キャビティの中心部、即らトロイダル流
の中心となる領域を混合気生成及び着火燃焼に（り用し
ていなかった。したがってキャビティの周側壁近傍で蒸
発されて空気と混合された混合気はトロイダル流によっ
て上記領域に集められて着火するまでの時間が長くなり
、燃焼が一気に行なわれる着火遅れを生じ易く問題点と
して残っている。

着火遅れは、筒内圧力の急激な上昇や燃焼ピーク温度を
増大させるため、ディーゼル機関にとっては好ましくな
い燃焼騒音、振動の増加、ＮＯＸの増加として現われる
ため早急に解決しなければならない課題となっている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決することを目的とし、本発明
はピストンの頂面を窪ませて燃焼室を形成し、そのピス
トンの上死点位置で燃料噴射ノズルのノズル軸線上に対
向する上記燃焼室の底部に窪み部または突出部を形成し
さらに上記燃焼室の周（！ＩＩ壁及び該ノズルの軸芯上
の底壁に向けて燃料を噴出する噴口を上記燃料噴射ノズ
ルに形成して直噴式ディーぜルエンジンの燃焼室を構成
するしのである。

［作　用］ ピストンが上死点位置に作動されると燃Ｖ［噴射ノズル
の先端部が燃焼室内に収容されることにより、燃焼室内
で空気の慣性！を問によって旋回するスワールが、遠心
力と求心力とのバランスにより、その収容された先端部
を中心として旋回し、窪み部または突出部によりそのス
ワールの回転軸が固定される。

燃料噴射ノズルからこのノズルの軸線上に噴射された霧
化燃料は、即時着火して燃焼し、次いで周側壁に向けら
れた霧化燃料が着火し燃焼する。

このため着火遅れを抑えることができ、その結果として
燃焼騒音及びＮｏｘの低減を図ることのできる燃焼が得
られる。

［実施例］ 以下に本発明の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室の好
適一実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図に示す１はシリンダヘッド、２はシリ
ンダボディ、３はシリンダ、４はピストンである。

図示されるように、ピストン４はシリンダ３内に往復動
自在に収容されるもので、ピストン４の頂面５には、そ
の頂面５を基準面としてピストン４の軸方向に窪ませて
燃焼室６が形成されている。

この燃焼室６の間口部７の上ｒＡｒＲｉＯ縁は、その周
方向に沿う部分が燃焼！６の軸芯方向に適宜延びて形成
され、これがリップ部１５と成っている。

また、この実施例における燃焼室６の開口径に対して窪
み深さは小さく設定されている。即ち燃焼室６の軸芯上
の垂直断面が皿形に形成される。

さて、このような形状の燃焼室６をもつピストン４が上
死点位置のときに、燃料噴射ノズル８は、その先端部が
燃焼’！６内に収容されるようにシリンダヘッド１に配
設される。即ち、上死点位置で燃焼室６内を旋回するス
ワールＳは遠心力と求心力とのバランス関係から、燃焼
室６内に収容された燃料噴射ノズル８の先端部を回転軸
０として旋回されるようになる。さらに、この燃料噴射
ノズル８の軸線上の対向する燃焼室６の底壁６ｂには、
その噴射ノズル８によって生成されるスワールＳの回転
中心を保持させるための窪み部１１ａが形成されている
。

ところで本実施例にあっては、燃料噴射ノズル８の先端
側には、燃料噴射ノズル８の軸線上に第１噴口９が形成
されると共に、その先端側の周方向に所定間隔毎に第２
噴口１０が形成されている。

ピストン４の上死点位置で第１噴口９は、燃焼室６の略
中央部に向けられ、第２噴０１０はそれぞれ燃焼室６の
周側壁６ａに向けられ、燃焼室６に対して均一に霧化燃
料が分布されるよう各噴口から霧化燃料ｒｘ・・・４が
噴射される。

以下に本発明の直噴式ディーげルエンジンの燃焼室の作
用を説明する。

第１図、第２図に示すように、図示しないシリンダヘッ
ド１のスワールボートから供給されたスワールは、ピス
トン４が上死点位置まで作動されたときにあっても空気
の慣性質量によって燃焼室６内を旋回するスワールＳと
なる。上死点位置でのスワールＳは、燃料噴射ノズル８
の先端部が燃焼室６内に収容されるために、その先端部
と窪み部１１ａとを結ぶ回転軸０回りに回転する。した
がってシリンダ３やビス１−ン４に対して燃焼室６がオ
フセット位置に形成されたとしても、この回転軸０が確
実に形成され、この軸０回りにスワールＳが旋回される
。ゆえに燃料噴射ノズル８の軸芯とスワールＳの旋回中
心がいかなる場合であっても一致されることになる。ピ
ストン４の上死点位置で燃料噴射ノズル８の第１、第２
噴口９゜１０から霧化燃料ｒ１・・・４が噴出されると
、高温領域（スワールＳの中心は高温になる）に向けら
れた第１噴口９からの霧化燃料ｆ１が速やかに着火を開
始して燃焼し、次いで周側Ｗ６ａに向けられた第２噴口
１０の霧化燃料ｆ２・・・４が蒸発されて混合気となり
、これが着火し燃焼する。この後周側ｇ！６ａの近傍の
分布燃料はスワールＳの中心側へ集められて燃焼する。

したがって、第４図に示すように、従来のディーゼルエ
ンジンの燃焼室の熱発生特性（Ｉ）に比較して着火遅れ
期間が短縮され、且つ熱発生率のピークを下げてなだら
かな熱発生特性（ＩＩ）を得ることができる。これは筒
内圧力を急上昇させるような燃焼が行なわれないことを
示す。ゆえに、筒内圧力思上界に基づく燃焼騒音、熱発
生率増加に基づ＜ＮＯＸの排出を低減できる良好な拡散
燃焼が行なわれる。

第３図は上記窪み部１１ａに代わって突出部１１ｂを設
けた例を示している。この突出部１１ｂは従来のトロイ
ダル燃焼室にみられるような隆起部とは違って燃料噴射
ノズル８によって旋回するスワールＳの旋回中心を保持
し、且つそのスワールＳをさらに回転方向に案内する役
割を果すもので、上記の回転軸０を形成する点について
は窪み部１１ａと同様の働きをするものである。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように本発明の直噴式デ
ィーゼルエンジンの燃焼室によれば次のごとき優れた効
果を発揮できる。

燃料噴射ノズルの軸芯（軸線）回りにスワールを、いか
なる場合にあっても旋回させることができると共に、そ
の軸線上に噴射された霧化燃料を着火燃焼させ次いで燃
焼室の周側壁に向かって噴射された霧化燃料を着火燃焼
させることができるので、着火遅れを抑えて、燃焼Ｕ音
及び燃焼未燃物（ＨＣ、スモーク、Ｎ０Ｘ）を大幅に低
減し且つ出力の低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室の
好適一実施例を示す平面図、第２図は第１図の［−ＩＦ
線矢視断面図、第３図は他の実施例を示す縦断面図、第
４図は熱発生特性を示すグラフ、第５図は従来例を示す
概略断面図である。 図中、４はピストン、５はピストン４の頂面、６は燃焼
室、８は燃料噴射ノズル、１１ａは窪み部、１１ｂは突
出部である。 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 第３図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ピストンの頂面を窪ませて燃焼室を形成し、該
   ピストンの上死点位置で燃料噴射ノズルの軸線上に対向
   する燃焼室の壁面に窪み部または突出部を形成したこと
   を特徴とする直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室。
2. （２）　上記噴射ノズルが上記燃焼室内に突出して設け
   られ、上記ピストンの上死点位置で上記噴射ノズルを中
   心軸としてスワールが旋回されるように構成された上記
   特許請求の範囲第１項記載の直噴式ディーゼルエンジン
   の燃焼室。
3. （３）　上記噴射ノズルが、この先端周側部に上記燃焼
   室の周側部に向かって燃料を噴出する噴口を有し且つノ
   ズル軸線上に噴口を有して構成された上記特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の直噴式ディーゼルエンジン
   の燃焼室。