JPS63167023A - 直噴式デイ−ゼル機関の燃焼室 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明はピストン頂部に形成された燃焼室に燃料を霧
化して直接供給し、自発燃焼させる直噴式ディーゼル機
関の燃焼室に係り、特に燃焼室に対して燃料の分散分布
を調節することで、ＮＯｘ　、　ＨＣの排出を抑え燃焼
性能を高めた直噴式ディーゼル機関の燃焼室に関する。

［従来の技術］ ディーゼル機関の燃焼室としては、一般に第５図に示す
提案（実開昭５５−４９５２３号公報）の空気圧縮燃料
直接噴射式内燃機関がある。

同図に示すように、この提案は、ピストン頂部にボウル
状の燃焼室ａを窪ませて形成すると共に、この燃焼ｑａ
の壁面すに噴射燃料の一部を液膜として付着させ、この
燃焼室ａの円周方向に旋回するスワールＳによって液膜
の＠離と、燃料の蒸発を調節しようとしたものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記提案は、スワールによって燃焼室内で生成する混合
見聞を調節すると共に、その混合気の火炎を他の燃料の
液膜に伝播させ緩慢な蒸発燃焼を行なわせて、特にＮＯ
ｘを低減させようとしたものである。

ところが、上記燃焼室内に創成されるスワールの強度は
吸気ボートのヘリカル度合によって一義的に定められる
ものであるから、例えばスワールの強１良をエンジンの
低負荷低回転側で良好に設定すると高負荷高回転側でオ
ーバスワールが発生する問題がある。この逆に高負荷高
回転側でオーバスワールを発生しない強度のスワールに
設定すると、低負荷低回転側で噴霧の適正な広がりや液
膜の過度の付着によるスモーク、未燃ガスの多聞排出が
起り好ましくなかった。また上記提案とは別に燃料の噴
口を１つとし、これの噴口をスワールに対して向流方向
に向けると、噴出された噴霧の一部がスワールにより押
し戻され噴口近傍に濃い混合気を作る不具合がある。即
ち、噴口からの噴霧のペネトレーション（＝貫徹力）も
また一義的に定められるものであるからスワールと共に
、燃焼室に対して噴霧の分散・分布を良好にする上で問
題点となっている。

Ｆ問題点を解決するための手段］ この発明は上記問題点を解決することを目的としており
、この発明はピストン頂部にボウル状の燃焼室を窪ませ
て形成し、該燃焼室内の円周方向の内周壁に燃料を霧化
して供給する噴口とこの霧化して供給された燃料の拡散
領域以外の上記燃焼室内へ燃料を霧化して供給する噴口
を有した燃料噴射ノズルを配設して直噴式ディーゼル機
関の燃焼室を構成したものである。

［作　用１ 燃焼室をボウル状に形成し、この燃焼室の内周壁に燃料
噴射ノズルの一方の噴口を臨ませて霧化された燃料を供
給し、円周方向に拡散されて広がる燃料フィルムを形成
することができ、他方の噴口を、上記燃料フィルムが生
成される燃焼室の内周壁以外の内周壁に臨ませて霧化さ
れた燃料を供給し、燃料フィルムを形成することができ
るから、燃焼室に対して燃料を均一に分散・分布させる
ことができる。

各燃料フィルムはこの燃焼室内の圧縮空気熱及び壁熱に
よって徐々に蒸発燃焼されるから、緩慢で且つ拡散され
た燃焼が行なわれる。

［実施例１ 以下にこの発明の直噴式ディーゼル機関の燃焼室の好適
一実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図、第２図に示されるように、ピストン１のピスト
ン頂部２には頂面３を基準に軸芯方向に沿って燃焼室４
が窪まされて形成されており、この燃焼室４のピストン
１の軸方向断面は円形の上部を截頭した形状に形成され
ている。即ちこの燃焼室４は燃焼室４の開口上部１０の
円周方向に沿う部分に半径方向内方に適宜突出されたリ
ップ部１１が形成されたボウル形の燃焼室４となってい
る。

さて、この発明の目的とするところは、上記燃焼室４に
対して、燃料の分散・分布を良くし燃焼性能を向上させ
ることにあるから、この燃焼室４に対して燃料噴射ノズ
ル７を以下のように関係させて構成する。

燃料噴射ノズル７はこの実施例では燃焼室４の軸芯に対
してオフセット位置に配設され、シリンダヘッド（図示
せず）に収容され固着される。燃料噴射ノズル７の噴口
部７ａは燃焼室４の内周壁４ａ側に配設されて燃焼室４
内を臨まされて配設される。この実施例にあって燃料噴
射ノズル７は２つの噴口８ａ、　８ｂを有し、一方の噴
口８ａが、燃焼室４のスワールＳの順方向で且つ燃焼室
４の軸芯に対して半径方向外方側となる内周壁４ａに臨
ませられている。ここでスワールＳは燃焼室４の円周方
向に旋回するようになっており、仮想線で示すヘリカル
形状のスワールボート１２から供給される。また、一方
の噴口８ａは、その噴口８ａから露化して供給された燃
料の一部分が上記内周壁４ａに衝突してさらに微粒化さ
れて飛散するように、霧化して供給された燃料の残部分
がスワールＳの方向に沿って順次拡散されて広がり、そ
の内周壁４ａに均一で且つ薄い燃料フィルムＦ１を生成
できるような噴口直径に定められる。他方の噴口８ｂは
、この実施例では、燃焼室４の軸芯に対して半径方向外
方で且つスワールＳの逆方向となる燃焼室４の下方の内
周壁４ａに臨ませられており、この他方の噴口８ｂもス
ワールＳに対して部分な貫徹力を有し、且つ内周壁４ａ
に対して衝突されることで上記同様微粒化された燃料の
噴霧と燃料フィルムＦ２とを生成できる噴口直径をイｊ
して形成される。

ところで、この実施例にあっては、燃焼室４の内周壁／
Ｉａをａむ燃焼室４の壁面及びピストン頂部２を形成す
る１０而３にセラミック等から成る断熱層６が覆い形成
されている。断熱ＦＪ６は低温胎動時の内周壁４ａの温
瓜を速やかに上がさけると共にピストン１の強電部材と
なる。

次に作用を説明する。

第１図、第２図に示すように、燃焼室４内にはスワール
Ｓが創生されており、ピストン１が圧縮行程の終期、叩
ら上死点近傍まで動作されると、燃ｙｉＫ５射ノズル７
の噴口８ａ、８ｂが聞かれ、燃焼室４内にそれぞれの噴
口８ａ、８ｂから霧化された燃料の噴霧ｆ１．Ｉ’２が
供給される。各噴霧ｆ＋　、Ｆ２はそれぞれ断熱層６が
形成する内周壁４ａｌ、：ｌｉｉ突されることで、供給
された一部分のｌ１ｆ５′ａｆ＋、Ｆ２が微粒化されて
飛散される。この飛散された部分の噴８ｆ＋、ｆ２は燃
焼室４内の１゛［縮空気の高熱及び壁熱とによって蒸発
され、空気に混合されることによって着火性能、燃焼性
能の良い予混合気Ｆ３となる。ここで一方の噴口８ａか
ら供給されて生成された予混合気Ｆ３はスワールＳの方
向に沿って流れ、他方の噴口８ｂから供給されて生成さ
れた予混合気Ｆ４は、上記予混合気Ｆ３より遅れてスワ
ールＳ方向に流れる。この遅れは他方の噴口８ｂからの
噴ｉｌｆ　２がスワールＳに対して向流されたためであ
るが、この向流さＵることによって蒸発が促進されるこ
とになる。

また、他方の噴口８ｂから供給されて生成された予混合
気Ｆ４は他方の噴口８ｂが燃焼室４の下方に向けられて
いるから、燃焼室４の軸方向に沿った間隔の長い帯状態
でスワールＳ方向に流される。

これらのことから燃焼室４に対して予混合気Ｆ３゜Ｆ４
が均一に分散されることになり、空気利用率が大巾に向
上する。

一方、各噴口８ａ、８ｂから供給された噴霧ｆ＋　、Ｆ
２の残部分は燃焼室４の内周壁４ａにそれぞれ燃料フィ
ルムＦ＋　、Ｆ２　どなって付着し、圧縮空気の高温熱
及び壁熱とによって外面から徐々に蒸発され、それぞれ
スワールＳ方向に流されるが、このとき生成された燃料
の蒸気も上記予混合気Ｆ３．Ｆ４と同様に同一方向に流
れる。したがって予混合気Ｆ３　、ＦＡが自発着火（強
制着火ざゼても良い）がされることによって作られる火
炎は、その燃料の蒸気に伝播される。即ち、比較的急速
な燃焼が行なわれるからＩＩｃの排出量が大巾に減少す
る。また火炎は上記燃料フィルムＦｌ　。

Ｆ２の蒸発を促すから、燃料フィルムＦ＋　、Ｆ２はそ
れぞれ緩慢に蒸発燃焼される。したがって、ＮＯｘ、ス
モークの排出量が大巾に減少されることになり、燃焼室
４内の圧力の急上昇が抑えられることになり、燃焼騒音
が大巾に低下されることになる。

次に他の実施例を第３図、第４図に基づいて説明する。

この実施例における燃焼室４及び燃料噴射ノズル７の構
成及び、燃焼室に対する燃料噴射ノズル７の関係は上記
実施例と略同様であるが、この実施例にあっては、同一
番号を付して詳ＩＢな説明を省略する。さて、この実施
例にあっては上記他方の噴口８ｂが臨ませられ且つこの
噴口８ｂから供給される噴霧ｆ２に対向する部分の内周
壁４ａが半径方向外方に窪ませられていることが異なる
。即らこの窪ませられて形成された切欠き部分９は、噴
霧ｆ２のスワールＳによる影響を受けにくくする部分で
、この切欠き部分９内に燃料を分布させることができる
ようになる。

したがってこの切欠き部分９での安定した蒸発燃焼が行
なわれることになり、ＮＯｘを大巾に低減させることが
できる。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなようにこの発明の直噴式
ディーゼル機関の燃焼室によれば燃焼室に対する燃料の
分散・分布が良好に調節でき燃焼未燃物（ＨＣ，ＮＯｘ
　、スモーク）の排出を大■１】に減少し且つ燃焼騒音
を大巾に減少させることができる効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の直噴式ディーゼル機関の燃焼室の好
適一実施例を示す上面図、第２図は第１図の■−■線断
面図、第３図は他の実施例を示す上面図、第４図は第３
図のＩＶ　−ＩＶ線断面図、第５図は従来例を示す縦断
面図である。 図中、１はピストン、２はピストン頂部、３は頂部、４
は燃焼室、４ａは内周壁、６は高熱層、７は燃料噴射ノ
ズル、８ａ、８ｂは噴口、９は切欠き部分である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ピストン頂部にボウル状の燃焼室を窪ませて形成
   し、該燃焼室内の円周方向の内周壁に燃料を霧化して供
   給する噴口とこの霧化して供給された燃料の拡散領域以
   外の上記燃焼室内へ燃料を霧化して供給する噴口を有し
   た燃料噴射ノズルを配設したことを特徴とする直噴式デ
   ィーゼル機関の燃焼室。
2. （２）上記燃料の拡散領域以外の上記燃焼室内へ燃料を
   霧化して供給する噴口が、上記燃焼室の軸芯に対して半
   径方向外方で且つ燃焼室の下方の内周壁へ臨ませられた
   上記特許請求の範囲第１項記載の直噴式ディーゼル機関
   の燃焼室。
3. （３）上記燃料の拡散領域以外の上記燃焼室内へ燃料を
   霧化して供給する噴口が、上記燃焼室の軸芯に対して半
   径方向外方で且つ燃焼室の下方の内周壁へ臨ませられ、
   この噴口が臨ませられた部分の上記内周壁が半径方向外
   方に窪ませられて形成された上記特許請求の範囲第２項
   記載の直噴式ディーゼル機関の燃焼室。
4. （４）上記燃焼室が、この燃焼室の少なくとも上記噴口
   が臨ませられた上記内周壁が断熱層により覆われた上記
   特許請求の範囲１項乃至 第３項いずれかに記載の直噴式ディーゼル機関の燃焼室
   。
5. （５）上記燃料噴射ノズルの一方の噴口が、上記燃焼室
   内に生成されたスワールの順方向で且つその燃焼室の軸
   芯より半径方向外力の内周壁に臨ませて開口された上記
   特許請求の範囲第１項記載の直噴式ディーゼル機関の燃
   焼室。