JP3042931B2 - Direct injection diesel engine - Google Patents

Direct injection diesel engine

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JP3042931B2 JP4119742A JP11974292A JP3042931B2 JP 3042931 B2 JP3042931 B2 JP 3042931B2 JP 4119742 A JP4119742 A JP 4119742A JP 11974292 A JP11974292 A JP 11974292A JP 3042931 B2 JP3042931 B2 JP 3042931B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は直噴型ディーゼルエンジ
ンに係り、とくにピストンの頂面に凹部から成る燃焼室
を形成し、燃料噴射ノズルによって上記ピストンの燃焼
室に燃料を噴射するようにした直噴型ディーゼルエンジ
ンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct-injection diesel engine, in which a combustion chamber having a recess is formed on the top surface of a piston, and fuel is injected into the combustion chamber of the piston by a fuel injection nozzle. It relates to a direct injection type diesel engine.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンはピストンを上死点
側へ移動させることによって、シリンダ内の吸気を圧縮
して高温の状態にしておき、ピストンがほぼ上死点に達
するのに同期して燃料噴射ノズルから燃料を噴射するよ
うにし、燃料の噴霧を吸気の熱によって自然着火させて
燃焼を行なうようにしている。2. Description of the Related Art A diesel engine compresses intake air in a cylinder to a high temperature state by moving a piston toward a top dead center, and injects fuel in synchronization with the piston almost reaching the top dead center. The fuel is injected from the nozzle, and the fuel spray is spontaneously ignited by the heat of the intake air to perform combustion.

【０００３】燃料噴射ノズルから噴射された燃料の噴霧
はピストンの頂面に形成されている凹部から成る燃焼室
内において吸気と混合されて混合気を形成し、この混合
気が燃焼されるようになっている。[0003] The fuel spray injected from the fuel injection nozzle is mixed with intake air in a combustion chamber comprising a concave portion formed on the top surface of the piston to form an air-fuel mixture, and the air-fuel mixture is burned. ing.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】良好な混合気が形成さ
れることが燃焼のために必要である。局部的に燃料の噴
霧のみが存在し、空気との混合が十分でないと、その部
分の燃料の噴霧が燃焼せず、黒煙やパティキュレートの
発生の原因になる。そこでピストンの頂面に形成されて
いる燃焼室の形状を工夫するようにし、例えばその壁面
に凹部を設けたり、あるいはまた燃焼室をリエントラン
ト型にする等の工夫がこらされている。あるいはまた燃
焼室を上から見たときに四角い角型の燃焼室としたもの
がある。The formation of a good mixture is necessary for combustion. If only the fuel spray exists locally and is not sufficiently mixed with the air, the fuel spray in that portion does not burn, causing black smoke and particulates to be generated. Therefore, the shape of the combustion chamber formed on the top surface of the piston is devised, for example, a concave portion is provided on the wall surface, or the combustion chamber is made to be a reentrant type. Alternatively, there is a combustion chamber that is a square combustion chamber when viewed from above.

【０００５】このような対策によって、燃焼室内におけ
る空気の流動を活発化し、燃料噴霧との混合をよくして
煙の発生を抑えるようにしている。しかし従来の直噴型
ディーゼルエンジンにおいては、燃料と吸気との混合を
完全に行なうことができず、これによって煙の発生をゼ
ロにすることができない。このような問題点に鑑みて燃
料の高圧噴射が試みられているが、噴射装置のコストが
高くなるという欠点がある。[0005] By such measures, the flow of air in the combustion chamber is activated, and the mixing with the fuel spray is improved to suppress the generation of smoke. However, in the conventional direct-injection diesel engine, it is impossible to completely mix the fuel and the intake air, thereby making it impossible to reduce the generation of smoke to zero. In view of such problems, high-pressure injection of fuel has been attempted, but has the disadvantage that the cost of the injection device is increased.

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、直噴型ディーゼルエンジンのとくに燃
焼後期の拡散燃焼を燃焼室内の空気や燃焼ガスの衝突に
よって活発化し、これによって黒煙およびパティキュレ
ートの低減を図るようにした直噴型ディーゼルエンジン
を提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of such a problem, and in particular, diffusion combustion of a direct-injection diesel engine, particularly in the latter stage of combustion, is activated by collision of air or combustion gas in a combustion chamber. It is an object of the present invention to provide a direct-injection diesel engine capable of reducing smoke and particulates.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、ピストンの頂
面に凹部から成る燃焼室を形成し、燃料噴射ノズルによ
って前記燃焼室内に燃料噴射をするようにした直噴型デ
ィーゼルエンジンにおいて、前記燃焼室は前記燃料噴射
ノズルによる噴射位置を中心に半径方向外周側に向って
拡がる互いに対称な複数の拡張部を有し、該拡張部は中
心側から外周側にゆくに従って円周方向の幅が次第に広
くなっており、該拡張部の外周部は前記ピストンの外周
とほぼ同心円状の周壁面から構成され、しかも前記燃焼
室のほぼ中央部は前記複数の拡張部とそれぞれ連結しし
かも前記拡張部に比べて円周方向に十分絞られて、複数
の拡張部の外周側から中心部へ向う火炎が互いに衝突す
る衝突燃焼部が形成され、前記燃料噴射ノズルから前記
燃焼室のそれぞれの拡張部の周壁面のほぼ中央部に向け
てほぼ直角に燃料が噴射されることを特徴とする直噴型
ディーゼルエンジンに関するものである。According to the present invention, there is provided a direct-injection diesel engine in which a combustion chamber having a concave portion is formed on a top surface of a piston and fuel is injected into the combustion chamber by a fuel injection nozzle. The combustion chamber has a plurality of mutually symmetrical expansion portions that extend toward the outer circumference in the radial direction around the injection position of the fuel injection nozzle, and the width of the expansion portion in the circumferential direction increases from the center to the outer circumference. The outer peripheral portion of the expansion portion is constituted by a peripheral wall substantially concentric with the outer periphery of the piston, and a substantially central portion of the combustion chamber is connected to the plurality of expansion portions, respectively. Compared to the circumferential direction, the flame is sufficiently narrowed to form a collision combustion portion in which flames from the outer peripheral side toward the center of the plurality of expansion portions collide with each other, and each of the combustion chambers is provided from the fuel injection nozzle. Relates direct injection diesel engine, characterized in that substantially perpendicularly fuel substantially toward the center portion of the peripheral wall surface of the extension portion is ejected.

【０００８】[0008]

【作用】燃料噴射ノズルから噴射される燃料は、噴射位
置を中心に半径方向外周側に向って拡がる互いに対称な
複数の拡張部の周壁部にほぼ直角に噴射されるようにな
り、このような燃料噴霧によって発生した火炎が上記拡
張部の外周側から燃焼室の中心部へ向けて拡がる際に運
動エネルギが高められ、中心側へ向う火炎が衝突燃焼部
で激しくぶつかり合って拡散燃焼後期にさらに燃焼が活
発に行なわれることになる。これによって残存する燃料
噴霧が酸素と会合して黒煙やパティキュレートの発生が
抑制されるようになる。The fuel injected from the fuel injection nozzle is injected substantially at right angles to the peripheral wall portions of a plurality of symmetrical expansion portions extending radially outward from the injection position. The kinetic energy is increased when the flame generated by the fuel spray spreads from the outer peripheral side of the expansion section toward the center of the combustion chamber, and the flame directed toward the center collide violently in the impingement combustion section, and further in the late stage of diffusion combustion. Combustion will take place actively. As a result, the remaining fuel spray associates with the oxygen to suppress the generation of black smoke and particulates.

【０００９】[0009]

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る燃料噴射装置
を備えるディーゼルエンジンの要部を示すものであっ
て、シリンダブロック１０には貫通孔から成るシリンダ
１１が設けられており、このシリンダ１１内にピストン
１２が摺動可能に配されている。そしてピストン１２は
ピストンピン１３によってコンロッド１４と連結される
ようになっている。FIG. 1 shows a main part of a diesel engine provided with a fuel injection device according to one embodiment of the present invention. A cylinder block 10 is provided with a cylinder 11 having a through hole. A piston 12 is slidably disposed in the cylinder 11. The piston 12 is connected to a connecting rod 14 by a piston pin 13.

【００１０】シリンダ１１の上部開口はシリンダヘッド
１５によって閉塞されるようになっており、しかもこの
シリンダヘッド１５には吸気ポート１６と排気ポート１
７とがそれぞれ形成されている。これらの吸気ポート１
６および排気ポート１７はそれぞれ吸気バルブ１８およ
び排気バルブ１９によって開閉されるようになってい
る。またシリンダヘッド１５には燃料噴射ノズル２０が
取付けられており、ピストン１２の頂面に形成されてい
る燃焼室２１に向けて燃料を噴射するようにしている。The upper opening of the cylinder 11 is closed by a cylinder head 15, and the cylinder head 15 has an intake port 16 and an exhaust port 1.
7 are formed respectively. These intake ports 1
The exhaust port 6 and the exhaust port 17 are opened and closed by an intake valve 18 and an exhaust valve 19, respectively. A fuel injection nozzle 20 is attached to the cylinder head 15 to inject fuel toward a combustion chamber 21 formed on the top surface of the piston 12.

【００１１】上記ピストン１２の燃焼室２１は図４およ
び図５に示すように特徴ある形状を有している。すなわ
ち噴射ノズル２０による噴射位置を中心として半径方向
外周側へ拡がるように一対の拡張部７０が形成されてお
り、２噴口のノズル２０からの燃料の噴霧がこれらの拡
張部７０の外周側の壁面に衝突するようになっている。
しかも燃焼室２１のほぼ中央部は衝突燃焼部７１から構
成されている。The combustion chamber 21 of the piston 12 has a characteristic shape as shown in FIGS. That is, a pair of extended portions 70 are formed so as to spread radially outward with respect to the injection position of the injection nozzle 20, and the fuel spray from the nozzles 20 of the two injection ports sprays the outer peripheral wall surfaces of these extended portions 70. It is designed to collide with.
In addition, a substantially central portion of the combustion chamber 21 is constituted by a collision combustion portion 71.

【００１２】燃料噴射ノズル２０は図２に示すように、
噴射管２４によって燃料噴射ポンプ２５の対応するポン
プユニット２６に接続されている。燃料噴射ポンプ２５
はメカニカルガバナ２７を備え、このメカニカルガバナ
２７によってコントロールラック２８を動かし、１回に
噴射される燃料の供給量を調整するようにしている。ま
た燃料噴射ポンプ２５はカムシャフト２９を備え、この
カムシャフト２９に取付けられているカム３０が各ポン
プユニット２６を駆動するようになっている。またカム
シャフト２９にはタイマ３１が設けられており、このタ
イマ３１によって噴射のタイミングを調整するようにし
ている。The fuel injection nozzle 20 is, as shown in FIG.
The injection pipe 24 is connected to a corresponding pump unit 26 of the fuel injection pump 25. Fuel injection pump 25
Has a mechanical governor 27, and the control rack 28 is moved by the mechanical governor 27 to adjust the supply amount of fuel injected at one time. The fuel injection pump 25 has a camshaft 29, and a cam 30 attached to the camshaft 29 drives each pump unit 26. A timer 31 is provided on the camshaft 29, and the timing of injection is adjusted by the timer 31.

【００１３】燃料噴射ノズル２０は図２に示すように、
その先端部がノズル本体３４から構成されており、この
ノズル本体３４の先端部に２個の噴口３５が形成されて
いる。そしてノズル本体３４はリテーナ３６によってノ
ズルホルダ３７に取付けられている。ノズル本体３４内
にはノズルニードル３８が摺動可能に保持されている。
そしてこのノズルニードル３８の上端は押圧ロッド３９
を介してノズルホルダ３７内の圧縮コイルばね４０によ
って下方へ押圧されるようになっている。これによって
ノズルニードル３８はノズル本体３４に形成されている
バルブシート４１に圧着され、燃料の遮断を行なうよう
になっている。またノズルホルダ３７には噴射管２４と
連通する燃料通路４２が形成されている。この燃料通路
４２はノズル本体３４の燃料通路４３と連通されるよう
になっている。燃料通路４３の終端には燃料だめ５１が
形成されている。The fuel injection nozzle 20 is, as shown in FIG.
The tip is formed of a nozzle body 34, and two nozzles 35 are formed at the tip of the nozzle body 34. The nozzle body 34 is attached to a nozzle holder 37 by a retainer 36. A nozzle needle 38 is slidably held in the nozzle body 34.
The upper end of the nozzle needle 38 is
, The compression coil spring 40 in the nozzle holder 37 is pressed downward. As a result, the nozzle needle 38 is pressed against the valve seat 41 formed on the nozzle body 34 to shut off fuel. Further, a fuel passage 42 communicating with the injection pipe 24 is formed in the nozzle holder 37. The fuel passage 42 communicates with a fuel passage 43 of the nozzle body 34. A fuel reservoir 51 is formed at the end of the fuel passage 43.

【００１４】押圧ロッド３９を押圧しているばね４０は
その上端がばね受け４４によって受けられている。そし
てこのばね受け４４の上端側には調整ねじ４５が取付け
られるようになっている。そしてこの調整ねじ４５はノ
ズルホルダ３７の内周面に形成されている雌ねじ４６と
螺合している。またノズルホルダ３７の側面側には突部
４８が形成されており、この突部４８には雄ねじ４９が
形成され、この雄ねじ４９と螺合する接続用ナット５０
によって噴射管２４がノズルホルダ３７に接続されるよ
うになっている。The upper end of the spring 40 pressing the pressing rod 39 is received by a spring receiver 44. An adjusting screw 45 is attached to the upper end of the spring receiver 44. The adjusting screw 45 is screwed with a female screw 46 formed on the inner peripheral surface of the nozzle holder 37. A protrusion 48 is formed on the side surface of the nozzle holder 37, and a male screw 49 is formed on the protrusion 48, and a connection nut 50 screwed with the male screw 49.
Thereby, the injection pipe 24 is connected to the nozzle holder 37.

【００１５】つぎに燃料噴射ポンプ２５の各ポンプユニ
ットの構成を説明すると、図３に示すように、プランジ
ャ５４の下端部にはタペット５５が取付けられている。
そしてタペット５５は圧縮コイルばね５６によって下方
に押圧されており、これによってカム３０の外周面に押
付けられている。そしてプランジャ５４が摺動可能に嵌
合しているバレル５７にはスピルポート５８が形成され
るとともに、このスピルポート５８とほぼ対向するよう
に、プランジャ５４の外周面には傾斜溝５９が形成され
ている。Next, the construction of each pump unit of the fuel injection pump 25 will be described. As shown in FIG. 3, a tappet 55 is attached to the lower end of the plunger 54.
The tappet 55 is pressed downward by the compression coil spring 56, and is pressed against the outer peripheral surface of the cam 30. A spill port 58 is formed in the barrel 57 in which the plunger 54 is slidably fitted, and an inclined groove 59 is formed in the outer peripheral surface of the plunger 54 so as to substantially face the spill port 58. ing.

【００１６】バレル５７の外周側にはピニオン６０が回
転可能に支持されている。そしてこのピニオン６０には
コントロールスリーブ６１が固着されるとともに、この
コントロールスリーブ６１に形成されている切欠き６２
は係合板６３を受入れている。この係合板６３はプラン
ジャ５４に固着されている。A pinion 60 is rotatably supported on the outer peripheral side of the barrel 57. A control sleeve 61 is fixed to the pinion 60 and a notch 62 formed in the control sleeve 61.
Receives the engagement plate 63. This engagement plate 63 is fixed to the plunger 54.

【００１７】各ポンプユニット２６の出口側にはデリベ
リバルブ６４が設けられており、ケーシング６５の下部
に設けられているバルブシート６６上に配されている。
そしてコイルばね６７によってデリベルバルブ６４はバ
ルブシート６６側に押圧されている。A delivery valve 64 is provided at the outlet side of each pump unit 26, and is disposed on a valve seat 66 provided at a lower portion of the casing 65.
The delivery valve 64 is pressed toward the valve seat 66 by the coil spring 67.

【００１８】つぎに以上のような構成に成る直噴型ディ
ーゼルエンジンの動作の概要を説明する。Next, an outline of the operation of the direct injection diesel engine having the above configuration will be described.

【００１９】エンジンの出力の一部によってタイマ３１
を介してカムシャフト２９が駆動されると、図３に示す
ような形状のカム３０がタペット５５のローラを押上げ
ることになり、これによってプランジャ５４がバレル５
７内を上方へ移動する。するとプランジャ５４の頂面が
スピルポート５８を閉じ、燃料の圧送を開始する。プラ
ンジャ５４がさらに上方へ移動すると、やがて傾斜溝５
９がスピルポート５８に整合し、これによってプランジ
ャ５４の上側の空間の圧力が傾斜溝５９を通してスピル
ポート５８側に逃げるようになり、燃料の圧送が終了す
る。The timer 31 depends on a part of the engine output.
When the camshaft 29 is driven through the camshaft 29, the cam 30 having a shape as shown in FIG. 3 pushes up the roller of the tappet 55, whereby the plunger 54
7 moves upward. Then, the top surface of the plunger 54 closes the spill port 58 and starts pumping the fuel. When the plunger 54 moves further upward, the inclined groove 5 is eventually formed.
9 is aligned with the spill port 58, whereby the pressure in the space above the plunger 54 escapes to the spill port 58 through the inclined groove 59, and the fuel pumping ends.

【００２０】燃料噴射ポンプ２５のメカニカルガバナ２
７がコントロールラック２８を移動させると、ピニオン
６０が回転され、これによってコントロールスリーブ６
１が回転されるようになる。このコントロールスリーブ
６１の回転は切欠き６２および係合板６３を介してプラ
ンジャ５４に伝達され、バレル５７内においてプランジ
ャ５４が回転されることになる。従ってスピルポート５
８と整合する傾斜溝５９の位置によって決まる有効スト
ロークが変化するようになり、燃料の調量が行なわれ、
１回に噴射される燃料の供給量が制御されるようにな
る。また燃料噴射ポンプ２５のカムシャフト２９に設け
られているタイマ３１によって、カムシャフト２９の位
相角が制御され、燃料の噴射のタイミングが調整される
ようになっている。The mechanical governor 2 of the fuel injection pump 25
7 moves the control rack 28, the pinion 60 is rotated, thereby causing the control sleeve 6 to move.
1 will be rotated. The rotation of the control sleeve 61 is transmitted to the plunger 54 through the notch 62 and the engagement plate 63, and the plunger 54 is rotated in the barrel 57. Therefore spill port 5
The effective stroke determined by the position of the inclined groove 59 aligned with the position 8 changes, and the fuel is metered.
The supply amount of fuel injected at one time is controlled. The phase angle of the camshaft 29 is controlled by a timer 31 provided on the camshaft 29 of the fuel injection pump 25, so that the timing of fuel injection is adjusted.

【００２１】バレル５７内においてプランジャ５４が燃
料を圧送すると、デリベリバルブ６４が開かれ、噴射管
２４を通して燃料噴射ノズル２０に燃料が圧送されるよ
うになる。図２に示す燃料噴射ノズル２０の燃料通路４
２および４３を通して燃料だめ５１に燃料圧が加えられ
ると、ノズルニードル３８はロッド３９を介してばね４
０を圧縮しながら上方へ移動するようになり、これによ
ってノズルニードル３８の先端側の部分がバルブシート
４１から離れ、噴口３５を通して燃料が噴射されるよう
になる。燃料の圧送を終了すると、ばね４０の弾性復元
力によってロッド３９を介してノズルニードル３８が下
方へ押圧され、その先端部がバルブシート４１に圧着さ
れて燃料の噴射を停止する。When the plunger 54 pumps the fuel in the barrel 57, the delivery valve 64 is opened, and the fuel is fed to the fuel injection nozzle 20 through the injection pipe 24. The fuel passage 4 of the fuel injection nozzle 20 shown in FIG.
When fuel pressure is applied to the sump 51 through 2 and 43, the nozzle needle 38 is moved
As a result, the nozzle needle 38 moves upward while compressing 0, so that the tip side portion of the nozzle needle 38 is separated from the valve seat 41, and fuel is injected through the injection port 35. When the pumping of the fuel is completed, the nozzle needle 38 is pressed downward via the rod 39 by the elastic restoring force of the spring 40, and its tip is pressed against the valve seat 41 to stop fuel injection.

【００２２】燃料の噴霧は燃料噴射ノズル２０の噴口３
５から、図１に示すピストン１２の頂面に形成されてい
る燃焼室２１に向けて噴射されるようになる。そしてこ
の燃料の噴霧は、圧縮された吸気の熱によって自然着火
され、シリンダ１１内で燃焼が起り、ピストン１２が下
方へ押され、エンジンの出力が取出されるようになる。
そしてこの後に排気弁１９が開かれ、排気ポート１７を
通して排気ガスが排出されるようになる。The fuel is sprayed on the nozzle 3 of the fuel injection nozzle 20.
5, the fuel is injected toward the combustion chamber 21 formed on the top surface of the piston 12 shown in FIG. Then, the fuel spray is spontaneously ignited by the heat of the compressed intake air, combustion occurs in the cylinder 11, the piston 12 is pushed downward, and the output of the engine is taken out.
Thereafter, the exhaust valve 19 is opened, and exhaust gas is discharged through the exhaust port 17.

【００２３】上記燃料噴射ノズル２０によって燃料の噴
射が噴射されるピストン１２の頂部側の燃焼室２１は図
４に示すように、燃料噴射ノズル２０を中心に外周側に
拡がっている一対の拡張部７０を有している。そしてノ
ズル２０による噴射位置の附近であって燃焼室２１の中
央部は絞られ、衝突燃焼部７１を構成している。As shown in FIG. 4, a combustion chamber 21 on the top side of the piston 12 into which fuel is injected by the fuel injection nozzle 20 has a pair of expanded portions extending outwardly around the fuel injection nozzle 20. 70. The vicinity of the injection position of the nozzle 20 and the center of the combustion chamber 21 are narrowed to form a collision combustion section 71.

【００２４】従って燃料噴射ノズル２０から上述の如く
燃料の噴霧が図４および図５に示すように噴射される
と、この燃料の噴霧は拡張部７０の壁面に当るととも
に、着火によって生じた火炎が図６に示すように拡張部
７０の内周壁から中央部に向って拡がる。このときには
すでに拡散燃焼過程になっている。火炎は燃焼室２１の
ほぼ中央部に達したときに大きな運動エネルギを有して
いる。Therefore, when the fuel spray is injected from the fuel injection nozzle 20 as described above as shown in FIGS. 4 and 5, the fuel spray hits the wall surface of the expansion portion 70 and the flame generated by the ignition As shown in FIG. 6, the expansion part 70 expands from the inner peripheral wall toward the central part. At this time, the diffusion combustion process is already in progress. When the flame reaches almost the center of the combustion chamber 21, it has a large kinetic energy.

【００２５】そして図６に示すように左右の火炎が空気
および燃焼ガスを伴って衝突することになり、このとき
に絞られた衝突燃焼部７１が空気と燃焼ガスの衝突をよ
り活発化する。この結果拡散燃焼後期においてさらに燃
焼が活発になる。このことは未燃のままで残存する燃焼
噴霧の油滴による黒煙やパティキュレートの発生を抑制
することになる。As shown in FIG. 6, the left and right flames collide with air and combustion gas. At this time, the narrowed collision combustion section 71 further activates the collision between air and combustion gas. As a result, combustion becomes more active in the latter stage of diffusion combustion. This suppresses the generation of black smoke and particulates due to oil droplets of the combustion spray remaining unburned.

【００２６】このようにノズル２０を中央部に配し、噴
射後に中心部に向う火炎が図６に示すように絞られた衝
突燃焼部７１で衝突するようにした燃焼室２１を有する
ピストン１２を用いることによって、直噴型ディーゼル
エンジンの燃焼であってとくに燃焼後期の拡散燃焼を燃
焼室内の空気や燃焼ガスの衝突によって活発化し、黒煙
およびパティキュレートの低減を図ることが可能にな
る。これによって直噴型ディーゼルエンジンの排ガス対
策が非常に容易になる利点をもたらす。In this way, the piston 12 having the combustion chamber 21 in which the nozzle 20 is arranged at the center and the flame directed toward the center after the injection is made to collide with the collimated combustion part 71 narrowed as shown in FIG. By using this, diffusion combustion, particularly in the latter stage of combustion of a direct injection diesel engine, is activated by collision of air or combustion gas in the combustion chamber, and it is possible to reduce black smoke and particulates. As a result, there is an advantage that it is very easy to take measures against the exhaust gas of the direct injection diesel engine.

【００２７】図７は４噴口のノズル２０に対応した燃焼
室２１を有するピストン１２を示すものである。ここで
燃焼室２１はノズル２０の４噴口に対応してその中心か
ら４つの方向に拡がる４個の拡張部７０を備えている。
このような構成によれば、４噴口ノズル２０に対応して
上記と同様の燃焼後期の拡散燃焼の活発化を図ることが
可能になり、これによって上記実施例と同様の作用効果
を奏することが可能になる。FIG. 7 shows a piston 12 having a combustion chamber 21 corresponding to a nozzle 20 having four injection ports. Here, the combustion chamber 21 is provided with four expansion portions 70 corresponding to the four injection ports of the nozzle 20 and extending from the center thereof in four directions.
According to such a configuration, it becomes possible to promote diffusion combustion in the latter stage of combustion similar to the above in correspondence to the four-injection nozzle 20, whereby the same operation and effect as in the above embodiment can be obtained. Will be possible.

【００２８】図８および図９は別の変形例を示してい
る。この変形例においては、中央のノズル２０の位置に
体積を有する凹部７２を形成するとともに、その外周側
に衝突燃焼部７１を形成するようにしたものである。従
ってこの場合には、凹部７２の外周側の衝突燃焼部７１
において燃焼後期の拡散燃焼を活発化することが可能に
なるとともに、その後に凹部７２において火炎が衝突す
るようになり、火炎の衝突の直前で衝突燃焼部７１で燃
焼ガスに高い運動エネルギを与えることが可能になる。FIGS. 8 and 9 show another modification. In this modified example, a concave portion 72 having a volume is formed at the position of the central nozzle 20, and a collision combustion portion 71 is formed on the outer peripheral side. Therefore, in this case, the collision combustion portion 71 on the outer peripheral side of the concave portion 72 is used.
It is possible to activate the diffusion combustion in the latter stage of combustion at the same time, and then to cause the flame to collide in the concave portion 72, thereby giving high kinetic energy to the combustion gas in the collision combustion portion 71 immediately before the flame collision. Becomes possible.

【００２９】[0029]

【発明の効果】以上のように本発明は、ピストンの頂面
に形成されている凹部から成る燃焼室が燃料噴射ノズル
による噴射位置を中心に半径方向外周側に向って拡がる
互いに対称な複数の拡張部を有し、該拡張部は中心側か
ら外周側にゆくに従って円周方向の幅が次第に広くなっ
ており、該拡張部の外周部はピストンの外周とほぼ同心
円状の周壁面から構成され、しかも燃焼室のほぼ中央部
は複数の拡張部とそれぞれ連結ししかも拡張部に比べて
円周方向に十分絞られて、複数の拡張部の外周側から中
心部へ向う火炎が互いに衝突する衝突燃焼部が形成さ
れ、燃料噴射ノズルから燃焼室のそれぞれの拡張部の周
壁面のほぼ中央部に向けてほぼ直角に燃料が噴射される
ようにしたものである。従ってピストンの外周とほぼ同
心円状の拡張部の周壁面に対してほぼ直角に噴射された
燃料によって生じた火炎が拡張部を中心側へ向う際にこ
の拡張部の円周方向の幅の変化によって運動エネルギが
与えられ、さらに拡張部に対して円周方向に十分絞られ
た燃焼室のほぼ中央部の衝突燃焼部において複数の拡張
部からの火炎が互いに激しくぶつかり合うようになり、
燃焼後期の拡散燃焼を燃焼室内の空気や燃焼ガスの衝突
によって活発化することが可能になる。これによって黒
煙およびパティキュレートの低減を図ることが可能にな
り、厳しい排ガス規制に対する対応が容易になる。As described above, according to the present invention, a plurality of symmetrical combustion chambers formed of concave portions formed on the top surface of a piston are spread radially outward from the injection position of the fuel injection nozzle. It has an expansion part, and the width of the expansion part in the circumferential direction gradually increases from the center side to the outer circumference side, and the outer circumference part of the expansion part is constituted by a peripheral wall surface that is substantially concentric with the outer circumference of the piston. Moreover, the substantially central portion of the combustion chamber is connected to each of the plurality of expansion portions, and is further narrowed sufficiently in the circumferential direction as compared with the expansion portions, so that the flames from the outer peripheral side of the plurality of expansion portions toward the center collide with each other. A combustion portion is formed, and fuel is injected substantially at right angles from the fuel injection nozzle toward a substantially central portion of a peripheral wall surface of each expansion portion of the combustion chamber. Therefore, when the flame generated by the fuel injected substantially at right angles to the peripheral wall surface of the expanded portion, which is substantially concentric with the outer periphery of the piston, is directed toward the center of the expanded portion by a change in the circumferential width of the expanded portion. The kinetic energy is applied, and the flames from the plurality of expansions collide violently with each other in the impinging combustion part substantially at the center of the combustion chamber which is sufficiently narrowed in the circumferential direction with respect to the expansion part.
Diffusion combustion at the latter stage of combustion can be activated by collision of air or combustion gas in the combustion chamber. This makes it possible to reduce black smoke and particulates, thereby facilitating compliance with strict exhaust gas regulations.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一実施例に係る直噴型ディーゼルエン
ジンの要部縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a direct injection diesel engine according to one embodiment of the present invention.

【図２】燃料噴射ノズルの縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of a fuel injection nozzle.

【図３】燃料噴射ポンプの要部斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a main part of the fuel injection pump.

【図４】ピストンの平面図である。FIG. 4 is a plan view of a piston.

【図５】図４におけるＶ〜Ｖ線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line V-V in FIG. 4;

【図６】火炎の衝突を示すピストンの平面図である。FIG. 6 is a plan view of a piston showing a flame collision.

【図７】変形例のピストンの平面図である。FIG. 7 is a plan view of a piston according to a modified example.

【図８】別の変形例のピストンの平面図である。FIG. 8 is a plan view of a piston according to another modification.

【図９】図８におけるＩＸ〜ＩＸ線断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ シリンダブロック １１ シリンダ １２ ピストン １３ ピストンピン １４ コンロッド １５ シリンダヘッド １６ 吸気ポート １７ 排気ポート １８ 吸気バルブ １９ 排気バルブ ２０ 燃料噴射ノズル ２１ 燃焼室 ２４ 噴射管 ２５ 燃料噴射ポンプ ２６ ポンプユニット ２７ メカニカルガバナ ２８ コントロールラック ２９ カムシャフト ３０ カム ３１ タイマ ３４ ノズル本体 ３５ 噴口 ３６ リテーナ ３７ ノズルホルダ ３８ ノズルニードル ３９ 押圧ロッド ４０ ばね ４１ バルブシート ４２、４３ 燃料通路 ４４ ばね受け ４５ 調整ねじ ４６ 雌ねじ ４７ キャップ ４８ 突部 ４９ 雄ねじ ５０ 接続用ナット ５１ 燃料だめ ５４ プランジャ ５５ タペット ５６ コイルばね ５７ バレル ５８ スピルポート ５９ 傾斜溝 ６０ ピニオン ６１ コントロールスリーブ ６２ 切欠き ６３ 係合板 ６４ デリベリバルブ ６５ ケーシング ６６ バルブシート ６７ コイルばね ７０ 拡張部 ７１ 衝突燃焼部 ７２ 凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cylinder block 11 Cylinder 12 Piston 13 Piston pin 14 Connecting rod 15 Cylinder head 16 Intake port 17 Exhaust port 18 Intake valve 19 Exhaust valve 20 Fuel injection nozzle 21 Combustion chamber 24 Injection pipe 25 Fuel injection pump 26 Pump unit 27 Mechanical governor 28 Control rack 29 Camshaft 30 Cam 31 Timer 34 Nozzle body 35 Injection port 36 Retainer 37 Nozzle holder 38 Nozzle needle 39 Press rod 40 Spring 41 Valve seat 42, 43 Fuel passage 44 Spring receiver 45 Adjustment screw 46 Female screw 47 Cap 48 Projection 49 Male screw 50 Connection Nut 51 Fuel reservoir 54 Plunger 55 Tappet 56 Coil spring 57 Barrel 58 Spill port 59 Inclined groove 60 Pinion 61 Cement engaging roll sleeve 62 notch 63 Plywood 64 Deriberibarubu 65 casing 66 valve seat 67 coil spring 70 extended portion 71 collides combustion portion 72 recess

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ｄ (72)発明者 鈴木 孝幸 東京都日野市日野台３丁目１番地１ 日 野自動車工業株式会社内 (72)発明者 遠藤 真 東京都日野市日野台３丁目１番地１ 日 野自動車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−86864（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 23/04 F02B 23/06 F02F 3/26 F02M 61/14 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02M 61/14 310 F02M 61/14 310D (72) Inventor Takayuki Suzuki 3-1-1, Hinodai, Hino-shi, Tokyo Hino Motors, Ltd. (72) Inventor Makoto Endo 3-1-1, Hinodai, Hino-shi, Tokyo Hino Motors, Ltd. (56) References JP-A-5-86864 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F02B 23/04 F02B 23/06 F02F 3/26 F02M 61/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】ピストンの頂面に凹部から成る燃焼室を形
成し、燃料噴射ノズルによって前記燃焼室内に燃料噴射
をするようにした直噴型ディーゼルエンジンにおいて、 前記燃焼室は前記燃料噴射ノズルによる噴射位置を中心
に半径方向外周側に向って拡がる互いに対称な複数の拡
張部を有し、該拡張部は中心側から外周側にゆくに従っ
て円周方向の幅が次第に広くなっており、該拡張部の外
周部は前記ピストンの外周とほぼ同心円状の周壁面から
構成され、 しかも前記燃焼室のほぼ中央部は前記複数の拡張部とそ
れぞれ連結ししかも前記拡張部に比べて円周方向に十分
絞られて、複数の拡張部の外周側から中心部へ向う火炎
が互いに衝突する衝突燃焼部が形成され、 前記燃料噴射ノズルから前記燃焼室のそれぞれの拡張部
の周壁面のほぼ中央部に向けてほぼ直角に燃料が噴射さ
れることを特徴とする直噴型ディーゼルエンジン。1. A direct injection diesel engine in which a combustion chamber comprising a recess is formed on the top surface of a piston and fuel is injected into the combustion chamber by a fuel injection nozzle, wherein the combustion chamber is formed by the fuel injection nozzle. It has a plurality of mutually symmetrical expansion parts which expand toward the radially outer peripheral side with the injection position as the center, and the expanded part has a circumferential width gradually increasing from the center side toward the outer peripheral side, and An outer peripheral portion of the portion is constituted by a peripheral wall substantially concentric with the outer periphery of the piston, and a substantially central portion of the combustion chamber is connected to each of the plurality of extended portions and is sufficiently circumferentially smaller than the extended portions. A squeezed portion is formed to form a collision combustion portion in which flames directed from the outer peripheral side to the central portion of the plurality of extended portions collide with each other, and substantially the middle of the peripheral wall surface of each extended portion of the combustion chamber from the fuel injection nozzle. Direct injection diesel engine, wherein a fuel substantially at a right angle is injected toward the part.
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