JPH11117748A - 直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents
直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室Info
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- JPH11117748A JPH11117748A JP9278333A JP27833397A JPH11117748A JP H11117748 A JPH11117748 A JP H11117748A JP 9278333 A JP9278333 A JP 9278333A JP 27833397 A JP27833397 A JP 27833397A JP H11117748 A JPH11117748 A JP H11117748A
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0645—Details related to the fuel injector or the fuel spray
- F02B23/0648—Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition
- F02B23/0651—Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition the fuel spray impinging on reflecting surfaces or being specially guided throughout the combustion space
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0672—Omega-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder center axis
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】キャビティの中央部に形成した燃料衝突用の上
端面により、円周方向にも速度を持たせて噴射燃料を広
い範囲の空気流中に拡散放射することにより、燃料の混
合を促進して燃焼を改善して、スモークの低減と燃費の
向上を図ることができる直接噴射式ディーゼルエンジン
の燃焼室を提供する。 【解決手段】ピストンの頂面のキャビティの中心を盛り
上げて燃料を分散する突起部を設け、この上端面の中心
部に燃料噴射を指向させて燃料噴射ノズルを設けると共
に、前記上端面を中心部回りに配置した鱗片状の複数の
分割面で形成し、この分割面を燃料噴射中心方向に垂直
な線を含み、かつ、燃料噴射中心方向に垂直な面に対し
て傾斜した面で形成し、更に、隣接する分割面間の境界
壁を、中心部を中心とする渦巻き放射状で、且つ、凹状
に窪ませて形成する。
端面により、円周方向にも速度を持たせて噴射燃料を広
い範囲の空気流中に拡散放射することにより、燃料の混
合を促進して燃焼を改善して、スモークの低減と燃費の
向上を図ることができる直接噴射式ディーゼルエンジン
の燃焼室を提供する。 【解決手段】ピストンの頂面のキャビティの中心を盛り
上げて燃料を分散する突起部を設け、この上端面の中心
部に燃料噴射を指向させて燃料噴射ノズルを設けると共
に、前記上端面を中心部回りに配置した鱗片状の複数の
分割面で形成し、この分割面を燃料噴射中心方向に垂直
な線を含み、かつ、燃料噴射中心方向に垂直な面に対し
て傾斜した面で形成し、更に、隣接する分割面間の境界
壁を、中心部を中心とする渦巻き放射状で、且つ、凹状
に窪ませて形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直接噴射式ディー
ゼルエンジンにおいて、噴射燃料をキャビティ（燃焼
室）内に設けた上端面に衝突させて燃料を拡散させるこ
とにより、噴霧燃料の微粒化を図る直接噴射式ディーゼ
ルエンジンの燃焼室に関するものである。
ゼルエンジンにおいて、噴射燃料をキャビティ（燃焼
室）内に設けた上端面に衝突させて燃料を拡散させるこ
とにより、噴霧燃料の微粒化を図る直接噴射式ディーゼ
ルエンジンの燃焼室に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃焼室方式は大別
すると、直接噴射式と間接噴射式（副室式）とになる
が、燃費の良い直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室
においては、図４に示すように、皿状に凹んだキャビテ
ィ３が、ピストン１の頂部２に設けられ、燃料Ｆは燃料
噴射ノズル20から直接このキャビティ３の凹部空間内に
噴射される。
すると、直接噴射式と間接噴射式（副室式）とになる
が、燃費の良い直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室
においては、図４に示すように、皿状に凹んだキャビテ
ィ３が、ピストン１の頂部２に設けられ、燃料Ｆは燃料
噴射ノズル20から直接このキャビティ３の凹部空間内に
噴射される。
【０００３】直接噴射式ディーゼルエンジンでは、燃料
と空気の混合は、主に燃料噴霧自身の拡散能力によって
行われ、燃料と空気の混合の不均一性の問題、又は、噴
霧と燃焼室壁面との衝突による付着燃料の問題で、着火
後の燃焼は完全に行われず、ＨＣ，すすの発生原因とな
り、応用上の阻害となっている。そのため、このキャビ
ティ内に噴射される燃料は、できるだけ均一な混合気に
する必要があり、その一つの方法として、図４に示すよ
うに、キャビティ３内に燃料衝突台（突起部）10を設け
て、この燃料衝突台10の上端面11に噴射燃料Ｆを衝突さ
せることにより、拡散させて噴霧燃料の微粒化を図る、
いわゆるＯＳＫＡ（直噴式衝突拡散層状吸気）式燃焼室
がよく知られている。
と空気の混合は、主に燃料噴霧自身の拡散能力によって
行われ、燃料と空気の混合の不均一性の問題、又は、噴
霧と燃焼室壁面との衝突による付着燃料の問題で、着火
後の燃焼は完全に行われず、ＨＣ，すすの発生原因とな
り、応用上の阻害となっている。そのため、このキャビ
ティ内に噴射される燃料は、できるだけ均一な混合気に
する必要があり、その一つの方法として、図４に示すよ
うに、キャビティ３内に燃料衝突台（突起部）10を設け
て、この燃料衝突台10の上端面11に噴射燃料Ｆを衝突さ
せることにより、拡散させて噴霧燃料の微粒化を図る、
いわゆるＯＳＫＡ（直噴式衝突拡散層状吸気）式燃焼室
がよく知られている。
【０００４】この燃料衝突台10の上端面11が、図５に示
すように単一の平坦面で形成されている場合には、衝突
した燃料Ｆは矢印ｆで示すように薄く拡がり、図６のハ
ッチング部分Ｆｒで示すような円盤状噴霧群Ｆｒとなる
ので、この円盤状噴霧群Ｆｒ内への空気の巻き込みが矢
印ｓで示すように、上側と下側とからしか行われず、混
合が不十分となる。
すように単一の平坦面で形成されている場合には、衝突
した燃料Ｆは矢印ｆで示すように薄く拡がり、図６のハ
ッチング部分Ｆｒで示すような円盤状噴霧群Ｆｒとなる
ので、この円盤状噴霧群Ｆｒ内への空気の巻き込みが矢
印ｓで示すように、上側と下側とからしか行われず、混
合が不十分となる。
【０００５】このことを考慮して、上端面の形状を工夫
して噴霧燃料の拡散を一層促進させる装置が特開昭６２
−１３９９２１号公報、実開平１−１１１１３５号公報
等で提案されている。
して噴霧燃料の拡散を一層促進させる装置が特開昭６２
−１３９９２１号公報、実開平１−１１１１３５号公報
等で提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】特開昭６２−１３９９
２１号公報に記載の装置は、後述するスワール流（旋回
乱流）に依存しない燃焼を狙って、燃料衝突部に球面状
の凹部を設け、この球面状の凹部に多角面を形成して、
この球面状の凹部に燃料を噴射して多角面で反射するこ
とにより、燃料粒子をキャビティ（燃焼室）内全域に立
体的に拡散させているが、この装置においては、球面状
の凹部に高さや傾きが異なる多角面の上端面を数多く設
ける必要があるため、この上端面の加工に手間がかかる
という問題がある。また、更に、凹面から放射される燃
料が燃料噴射ノズル側に向かうことになり、シリンダヘ
ッドへの付着が発生して、キャビティ全域に行き渡り難
いので、空気と燃料との混合が不均一になるという問題
がある。
２１号公報に記載の装置は、後述するスワール流（旋回
乱流）に依存しない燃焼を狙って、燃料衝突部に球面状
の凹部を設け、この球面状の凹部に多角面を形成して、
この球面状の凹部に燃料を噴射して多角面で反射するこ
とにより、燃料粒子をキャビティ（燃焼室）内全域に立
体的に拡散させているが、この装置においては、球面状
の凹部に高さや傾きが異なる多角面の上端面を数多く設
ける必要があるため、この上端面の加工に手間がかかる
という問題がある。また、更に、凹面から放射される燃
料が燃料噴射ノズル側に向かうことになり、シリンダヘ
ッドへの付着が発生して、キャビティ全域に行き渡り難
いので、空気と燃料との混合が不均一になるという問題
がある。
【０００７】また、実開平１−１１１１３５号公報に記
載の装置は、点火補助装置の近傍に点火し易い混合気を
発生するために、衝突部をそれぞれ凹面状、凸面状、傾
斜一平面、折れ曲がりの二平面等で形成したり、更に
は、燃料衝突部に噴霧燃料のガイドとなる外径方向に傾
斜した切欠を複数直線的に放射状に形成したりしている
が、この装置においては、いずれも衝突部で反射した燃
料は、シリンダヘッド側またはキャビティの底部に向か
って放射されることになるので、燃料がシリンダヘッド
やキャビティの底部に付着し易く、炭化水素（ＨＣ）や
スモークが発生し易い、また、キャビティ全域での空気
との混合が不十分になるという問題がある。
載の装置は、点火補助装置の近傍に点火し易い混合気を
発生するために、衝突部をそれぞれ凹面状、凸面状、傾
斜一平面、折れ曲がりの二平面等で形成したり、更に
は、燃料衝突部に噴霧燃料のガイドとなる外径方向に傾
斜した切欠を複数直線的に放射状に形成したりしている
が、この装置においては、いずれも衝突部で反射した燃
料は、シリンダヘッド側またはキャビティの底部に向か
って放射されることになるので、燃料がシリンダヘッド
やキャビティの底部に付着し易く、炭化水素（ＨＣ）や
スモークが発生し易い、また、キャビティ全域での空気
との混合が不十分になるという問題がある。
【０００８】また、一方で、直接噴射式ディーゼルエン
ジンの燃焼を良くするために、キャビティ内に入る空気
流を旋回させてスワール流（旋回乱流）を発生させて、
この旋回渦巻き乱流によって空気と燃料の混合を促進さ
せる方法がある。このスワール流の発生方法には、吸入
ポートを捩じる方法、シリンダー内に旋回を誘導する壁
を設ける方法や吸入ポート内にスワールコントロールバ
ルブを設けて、バルブの操作によりスワール流を発生さ
せる方法などがある。
ジンの燃焼を良くするために、キャビティ内に入る空気
流を旋回させてスワール流（旋回乱流）を発生させて、
この旋回渦巻き乱流によって空気と燃料の混合を促進さ
せる方法がある。このスワール流の発生方法には、吸入
ポートを捩じる方法、シリンダー内に旋回を誘導する壁
を設ける方法や吸入ポート内にスワールコントロールバ
ルブを設けて、バルブの操作によりスワール流を発生さ
せる方法などがある。
【０００９】しかしながら、上述したいずれの装置にお
いても、このスワール流を考慮せずに、即ち、このスワ
ール流に噴霧燃料を効果的に衝突させることにより空気
と燃料の混合を促進する効果を狙わずに、単に燃料噴霧
を燃焼衝突部に衝突させて拡散しているだけであるの
で、空気との混合が不十分であるという問題がある。本
発明は、上述の問題を解決するためになされたものであ
り、その目的は、ＯＳＫＡ方式によるディーゼルエンジ
ンの燃焼室において、キャビティ内に設けた突起部の比
較的単純な形状の上端面に噴射燃料を衝突させて、円周
方向にも速度を持たせて噴射燃料を広い範囲の空気流中
に拡散放射することにより、燃料と空気との混合を促進
して燃焼を改善することができて、この燃焼改善により
排気ガス中のスモークを減少でき、また、燃費も向上で
きる直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室を提供する
ことにある。
いても、このスワール流を考慮せずに、即ち、このスワ
ール流に噴霧燃料を効果的に衝突させることにより空気
と燃料の混合を促進する効果を狙わずに、単に燃料噴霧
を燃焼衝突部に衝突させて拡散しているだけであるの
で、空気との混合が不十分であるという問題がある。本
発明は、上述の問題を解決するためになされたものであ
り、その目的は、ＯＳＫＡ方式によるディーゼルエンジ
ンの燃焼室において、キャビティ内に設けた突起部の比
較的単純な形状の上端面に噴射燃料を衝突させて、円周
方向にも速度を持たせて噴射燃料を広い範囲の空気流中
に拡散放射することにより、燃料と空気との混合を促進
して燃焼を改善することができて、この燃焼改善により
排気ガス中のスモークを減少でき、また、燃費も向上で
きる直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室を提供する
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するための直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室は、
直接噴射式ディーゼルエンジンのピストンの頂面を皿状
に凹ませて形成したキャビティの中心を盛り上げて燃料
を分散する突起部を設け、該突起部の上端面の中心部に
燃料噴射を指向させて燃料噴射ノズルを設けると共に、
前記上端面を前記中心部回りに配置した鱗片状の複数の
分割面で形成し、更に、該分割面を燃料噴射中心方向に
垂直な線を含み、かつ、燃料噴射中心方向に垂直な面に
対して傾斜した面で形成し、隣接する前記分割面の間の
境界壁を、前記中心部を中心とする渦巻き放射状で、且
つ、凹状に窪ませて形成したものである。
するための直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室は、
直接噴射式ディーゼルエンジンのピストンの頂面を皿状
に凹ませて形成したキャビティの中心を盛り上げて燃料
を分散する突起部を設け、該突起部の上端面の中心部に
燃料噴射を指向させて燃料噴射ノズルを設けると共に、
前記上端面を前記中心部回りに配置した鱗片状の複数の
分割面で形成し、更に、該分割面を燃料噴射中心方向に
垂直な線を含み、かつ、燃料噴射中心方向に垂直な面に
対して傾斜した面で形成し、隣接する前記分割面の間の
境界壁を、前記中心部を中心とする渦巻き放射状で、且
つ、凹状に窪ませて形成したものである。
【００１１】そのため、衝突した燃料の一部は、この窪
みに沿って外周方向に流出するので、例えスワールが無
くても半径方向と円周方向（接線方向）の速度を持って
拡散し、この円周方向の速度を持った燃料噴霧が、逆方
向のスワールに衝突して燃焼室内に拡散する。また、噴
霧燃料を前記垂直面に対して傾斜させた燃料噴射中心方
向に、即ち、キャビティの深さ方向に厚みを持つ燃料噴
霧群にして反射でき、この傾斜して重畳する燃料噴霧群
を燃料噴射中心方向に対して略垂直方向に拡散放射して
空気流に衝突させることができる。そして、噴霧群とし
て空気に衝突し拡散するため、反射燃料噴霧群の表面積
が増加して空気と燃料の接触部分が広くなると共に、噴
霧群の衝突により空気流の乱れを促進し両者の混合を十
分なものとする。
みに沿って外周方向に流出するので、例えスワールが無
くても半径方向と円周方向（接線方向）の速度を持って
拡散し、この円周方向の速度を持った燃料噴霧が、逆方
向のスワールに衝突して燃焼室内に拡散する。また、噴
霧燃料を前記垂直面に対して傾斜させた燃料噴射中心方
向に、即ち、キャビティの深さ方向に厚みを持つ燃料噴
霧群にして反射でき、この傾斜して重畳する燃料噴霧群
を燃料噴射中心方向に対して略垂直方向に拡散放射して
空気流に衝突させることができる。そして、噴霧群とし
て空気に衝突し拡散するため、反射燃料噴霧群の表面積
が増加して空気と燃料の接触部分が広くなると共に、噴
霧群の衝突により空気流の乱れを促進し両者の混合を十
分なものとする。
【００１２】従って、空気との混合を著しく促進でき、
高拡散及び高攪乱により、燃料の濃度はより均一化し、
良好な燃焼が得られる。しかも、燃料衝突面がシリンダ
ヘッド方向や燃焼室の外径方向へ直接に向いてないの
で、衝突後の燃料がダイレクトに、シリンダヘッドやキ
ャビティの底壁に向かうことがなく、キャビティ内の全
域に放射できる。
高拡散及び高攪乱により、燃料の濃度はより均一化し、
良好な燃焼が得られる。しかも、燃料衝突面がシリンダ
ヘッド方向や燃焼室の外径方向へ直接に向いてないの
で、衝突後の燃料がダイレクトに、シリンダヘッドやキ
ャビティの底壁に向かうことがなく、キャビティ内の全
域に放射できる。
【００１３】また、衝突部に周期的に段差を付けること
で反射燃料を傾斜して重畳する噴霧群にして、空気との
接触表面積を増加させて、この反射噴霧流中への周辺空
気の導入量を増加させて混合を促進及び均等化して、燃
焼を改善して黒煙の排出量を減らすことができる。この
鱗片状の分割面は、燃料噴射中心方向に垂直な面に対し
て傾斜して設けられるが、この傾斜面は、燃料噴射中心
方向に垂直な線を含む傾斜平坦面で形成したり、燃料噴
射中心方向に垂直な線が周回するに連れて、この線の先
端側が燃焼室底部側に下降して得られる螺旋面等の曲面
で形成する。また、分割面の数は２以上であればよく、
特に限定されない。
で反射燃料を傾斜して重畳する噴霧群にして、空気との
接触表面積を増加させて、この反射噴霧流中への周辺空
気の導入量を増加させて混合を促進及び均等化して、燃
焼を改善して黒煙の排出量を減らすことができる。この
鱗片状の分割面は、燃料噴射中心方向に垂直な面に対し
て傾斜して設けられるが、この傾斜面は、燃料噴射中心
方向に垂直な線を含む傾斜平坦面で形成したり、燃料噴
射中心方向に垂直な線が周回するに連れて、この線の先
端側が燃焼室底部側に下降して得られる螺旋面等の曲面
で形成する。また、分割面の数は２以上であればよく、
特に限定されない。
【００１４】そして、好ましくは、燃料噴射ノズルの噴
孔の数と分割面の数を同じとし、各噴孔の向きを各分割
面に指向させて、噴射燃料がより正確に各分割面に衝突
して、より効率的に拡散するように構成する。
孔の数と分割面の数を同じとし、各噴孔の向きを各分割
面に指向させて、噴射燃料がより正確に各分割面に衝突
して、より効率的に拡散するように構成する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明に係
る直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室の実施の形態
を説明する。本発明に係る実施の形態の直接噴射式ディ
ーゼルエンジンは、図４に示すように、皿状に凹ませて
形成したキャビティ（燃焼室）３を、ピストン１の頂部
２に設け、このキャビティ３の略中心部を領域に盛り上
げて突起部（衝突部）10を設ける。
る直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室の実施の形態
を説明する。本発明に係る実施の形態の直接噴射式ディ
ーゼルエンジンは、図４に示すように、皿状に凹ませて
形成したキャビティ（燃焼室）３を、ピストン１の頂部
２に設け、このキャビティ３の略中心部を領域に盛り上
げて突起部（衝突部）10を設ける。
【００１６】また、燃料噴射ノズル20を突起部10に対向
する位置に配置し、図１、図３に示すように突起部10の
上端面11の中心部Ｏに燃料噴射Ｆを指向させる。そし
て、この突起部10の上端面11をその中心部Ｏ回りに、放
射状になるように周方向に隣接配置された複数の鱗片状
の分割面11ａ，11ｂ，11ｃ，11ｄ（以下11ｉと記す）で
構成し、この各分割面11ｉを燃料噴射中心方向Ｃに垂直
な面Ｈに対して傾斜した面で形成する。この傾斜面を、
燃料噴射中心方向に垂直な線が周回するに連れて、この
線の先端側が燃焼室底部側に下降して得られる螺旋面で
形成する。即ち、中心部Ｏを要とした扇状の傾斜した分
割面11ｉを隣接配置して、一周することにより、上端面
11を形成する。
する位置に配置し、図１、図３に示すように突起部10の
上端面11の中心部Ｏに燃料噴射Ｆを指向させる。そし
て、この突起部10の上端面11をその中心部Ｏ回りに、放
射状になるように周方向に隣接配置された複数の鱗片状
の分割面11ａ，11ｂ，11ｃ，11ｄ（以下11ｉと記す）で
構成し、この各分割面11ｉを燃料噴射中心方向Ｃに垂直
な面Ｈに対して傾斜した面で形成する。この傾斜面を、
燃料噴射中心方向に垂直な線が周回するに連れて、この
線の先端側が燃焼室底部側に下降して得られる螺旋面で
形成する。即ち、中心部Ｏを要とした扇状の傾斜した分
割面11ｉを隣接配置して、一周することにより、上端面
11を形成する。
【００１７】そして、図１に示すように、隣接する分割
面11ｉの間に形成される境界壁12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄ
（以下12ｉと記す）を、中心部Ｏを中心とする渦巻き放
射状で、且つ、燃料噴射Ｆの一部が図２に示すように円
周方向（接線方向）Ｒに速度を持つように、凹状に窪ま
せて形成する。この分割面11ｉの数は、図面では４面と
して説明しているが、この分割面11ｉの数は２つでも３
つでも５つでもよく、特に限定しないが、燃料噴射ノズ
ル20の噴孔21の数と同じとし、各噴孔21の向きを各分割
面11ｉに指向させて構成すると、噴射燃料Ｆがより均等
に各分割面11ｉに衝突して、より効率的に拡散するので
より好ましい。
面11ｉの間に形成される境界壁12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄ
（以下12ｉと記す）を、中心部Ｏを中心とする渦巻き放
射状で、且つ、燃料噴射Ｆの一部が図２に示すように円
周方向（接線方向）Ｒに速度を持つように、凹状に窪ま
せて形成する。この分割面11ｉの数は、図面では４面と
して説明しているが、この分割面11ｉの数は２つでも３
つでも５つでもよく、特に限定しないが、燃料噴射ノズ
ル20の噴孔21の数と同じとし、各噴孔21の向きを各分割
面11ｉに指向させて構成すると、噴射燃料Ｆがより均等
に各分割面11ｉに衝突して、より効率的に拡散するので
より好ましい。
【００１８】また、図１、図２では中心部Ｏが平坦な円
盤形状に形成されているが、図３に示すようにこの円盤
は必ずしも必要ではなく、中央まで螺旋形状になってい
てもよく、また、凸や凹になっていてもよい。以上の構
成によれば、燃料噴射ノズル20からキャビティ３の凹部
空間内に燃料Ｆが噴射された時に、図１に示すように、
燃料Ｆの一部ｆｖは隣接する分割面11ｉの間に形成され
る境界壁12ｉからもキャビティ３の深さ方向に厚みを持
って拡散放射する。
盤形状に形成されているが、図３に示すようにこの円盤
は必ずしも必要ではなく、中央まで螺旋形状になってい
てもよく、また、凸や凹になっていてもよい。以上の構
成によれば、燃料噴射ノズル20からキャビティ３の凹部
空間内に燃料Ｆが噴射された時に、図１に示すように、
燃料Ｆの一部ｆｖは隣接する分割面11ｉの間に形成され
る境界壁12ｉからもキャビティ３の深さ方向に厚みを持
って拡散放射する。
【００１９】噴霧燃料Ｆは、突起部10の分割面11ｉに衝
突し、その大部分は燃料噴射中心方向軸Ｃから分割面11
ｉに沿って外周方向に放射される。この時に、分割面11
ｉが、傾斜面で形成されているので、図３（ａ）に示す
各点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅでは、図３（ｂ）に
示すように、角度θａ，θｂ，θｃ，θｄ，θｅを持っ
て，燃料噴射中心方向軸Ｃに沿った方向、即ちキャビテ
ィ３の深さ方向にも拡散する。
突し、その大部分は燃料噴射中心方向軸Ｃから分割面11
ｉに沿って外周方向に放射される。この時に、分割面11
ｉが、傾斜面で形成されているので、図３（ａ）に示す
各点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅでは、図３（ｂ）に
示すように、角度θａ，θｂ，θｃ，θｄ，θｅを持っ
て，燃料噴射中心方向軸Ｃに沿った方向、即ちキャビテ
ィ３の深さ方向にも拡散する。
【００２０】この突起部10で拡散反射された燃料ｆが合
体して形成される燃料噴霧群Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄ
（以下Ｆｉと記す）は、燃料ｆが角度０（＝θａ）〜θ
ｅの範囲に放射されるため、その放射主流方向が噴射中
心方向軸Ｃに略垂直な方向になり、燃料がダイレクト
に、シリンダヘッド側やキャビティ３の底壁に向かうこ
とがなく、キャビティ３内に拡散するので、効率よくキ
ャビティ３内での空気との混合を促進できる。
体して形成される燃料噴霧群Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄ
（以下Ｆｉと記す）は、燃料ｆが角度０（＝θａ）〜θ
ｅの範囲に放射されるため、その放射主流方向が噴射中
心方向軸Ｃに略垂直な方向になり、燃料がダイレクト
に、シリンダヘッド側やキャビティ３の底壁に向かうこ
とがなく、キャビティ３内に拡散するので、効率よくキ
ャビティ３内での空気との混合を促進できる。
【００２１】この傾斜面の最大角度θｅはエンジンのキ
ャビティ３の形状にもよるが、３度〜２０度、好ましく
は、５度〜１０度とする。しかも、燃料噴霧Ｆｉは図６
に示すような連続した円盤状の燃料分布Ｆｒにはなら
ず、図３（ｃ）に示すように分割面11ｉの数に対応した
数の、傾斜して重畳し、更に円周方向Ｒの速度ｖを持っ
た燃料噴霧群Ｆｉになるので、空気との接触面が著しく
拡大し、空気との混合を著しく促進できる。
ャビティ３の形状にもよるが、３度〜２０度、好ましく
は、５度〜１０度とする。しかも、燃料噴霧Ｆｉは図６
に示すような連続した円盤状の燃料分布Ｆｒにはなら
ず、図３（ｃ）に示すように分割面11ｉの数に対応した
数の、傾斜して重畳し、更に円周方向Ｒの速度ｖを持っ
た燃料噴霧群Ｆｉになるので、空気との接触面が著しく
拡大し、空気との混合を著しく促進できる。
【００２２】また、キャビティ３内にスワール流Ｓを発
生しているエンジンの場合には、円周方向の速度ｖ（図
２）を有する燃料燃料噴霧群Ｆｉを、このスワール流Ｓ
に逆方向で衝突させることができるので、スワール流Ｓ
の空気は順次これらの燃料噴霧群Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆ
ｄと衝突することになり、乱流化が更に進むと共に、燃
料噴霧群Ｆｉの全周が空気と接触して混合するので、燃
料と空気の均一化を著しく促進できる。
生しているエンジンの場合には、円周方向の速度ｖ（図
２）を有する燃料燃料噴霧群Ｆｉを、このスワール流Ｓ
に逆方向で衝突させることができるので、スワール流Ｓ
の空気は順次これらの燃料噴霧群Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆ
ｄと衝突することになり、乱流化が更に進むと共に、燃
料噴霧群Ｆｉの全周が空気と接触して混合するので、燃
料と空気の均一化を著しく促進できる。
【００２３】従って、ＯＳＫＡ方式によるディーゼルエ
ンジンにおいて、キャビティ３の中央に突設した突起部
10の比較的単純な形状の上端面11で噴射燃料Ｆを反射す
ることにより、衝突した噴霧燃料Ｆの一部を、この窪み
に沿って外周方向Ｐに流出させて、外周方向（該半径方
向）Ｐと円周方向（接線方向）Ｒの速度ｖを持って拡散
させると共に、噴霧燃料Ｆをキャビティ３の深さ方向に
も分散させて放射でき、更に分割面11ｉ数の傾斜して重
畳する燃料噴霧群Ｆｉにして、燃料と空気との接触を拡
大でき、両者の混合をより促進して、燃料と空気の混合
の均一化を図ることができる。
ンジンにおいて、キャビティ３の中央に突設した突起部
10の比較的単純な形状の上端面11で噴射燃料Ｆを反射す
ることにより、衝突した噴霧燃料Ｆの一部を、この窪み
に沿って外周方向Ｐに流出させて、外周方向（該半径方
向）Ｐと円周方向（接線方向）Ｒの速度ｖを持って拡散
させると共に、噴霧燃料Ｆをキャビティ３の深さ方向に
も分散させて放射でき、更に分割面11ｉ数の傾斜して重
畳する燃料噴霧群Ｆｉにして、燃料と空気との接触を拡
大でき、両者の混合をより促進して、燃料と空気の混合
の均一化を図ることができる。
【００２４】その結果、燃焼を改善することができて、
低スモーク燃焼でしかも燃費の良いエンジンを得ること
ができる。
低スモーク燃焼でしかも燃費の良いエンジンを得ること
ができる。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明したように、本発明によれ
ば、ＯＳＫＡ方式によるディーゼルエンジンの燃焼室に
おいて、キャビティの中央に突設した突起部の上端面を
前記衝突中心部回りに配置した鱗片状の複数の分割面で
構成し、分割面を燃料噴射中心方向に垂直な線を含み、
かつ、燃料噴射中心方向に垂直な面に対して傾斜した面
で形成し、更に、隣接する分割面の間の境界壁を、中心
部を中心とする渦巻き放射状で、且つ、凹状に窪ませて
形成したので、次の効果を奏することができる。
ば、ＯＳＫＡ方式によるディーゼルエンジンの燃焼室に
おいて、キャビティの中央に突設した突起部の上端面を
前記衝突中心部回りに配置した鱗片状の複数の分割面で
構成し、分割面を燃料噴射中心方向に垂直な線を含み、
かつ、燃料噴射中心方向に垂直な面に対して傾斜した面
で形成し、更に、隣接する分割面の間の境界壁を、中心
部を中心とする渦巻き放射状で、且つ、凹状に窪ませて
形成したので、次の効果を奏することができる。
【００２６】即ち、衝突した噴霧燃料の一部を、この渦
巻き状の凹状の境界壁に沿って進ませて、積極的に円周
方向の速度を発生させて、半径方向と円周方向（接線方
向）の速度を持たせて拡散させると共に、噴霧燃料をキ
ャビティの深さ方向にも分散させて放射でき、更に分割
面数の傾斜して重畳する燃料噴霧群にして、空気と燃料
の接触部分を広くして、スワール等の空気流に衝突させ
ることができるので、空気流の乱れを促進して、スワー
ル等の空気流との相乗効果により、燃料との混合を著し
く促進できる。
巻き状の凹状の境界壁に沿って進ませて、積極的に円周
方向の速度を発生させて、半径方向と円周方向（接線方
向）の速度を持たせて拡散させると共に、噴霧燃料をキ
ャビティの深さ方向にも分散させて放射でき、更に分割
面数の傾斜して重畳する燃料噴霧群にして、空気と燃料
の接触部分を広くして、スワール等の空気流に衝突させ
ることができるので、空気流の乱れを促進して、スワー
ル等の空気流との相乗効果により、燃料との混合を著し
く促進できる。
【００２７】特に、この円周方向の速度を持った燃料噴
霧が、逆方向のスワールに衝突して燃焼室内に拡散する
ので、空気との混合を著しく促進でき、高拡散及び高攪
乱により、燃料の濃度はより均一化し、良好な燃焼が得
られ、スモークの発生量を低減できる。従って、比較的
単純で加工し易い上端面を形成することによって、燃焼
を改善することができ、低スモーク燃焼を実現し、その
結果、燃費を向上することができる。
霧が、逆方向のスワールに衝突して燃焼室内に拡散する
ので、空気との混合を著しく促進でき、高拡散及び高攪
乱により、燃料の濃度はより均一化し、良好な燃焼が得
られ、スモークの発生量を低減できる。従って、比較的
単純で加工し易い上端面を形成することによって、燃焼
を改善することができ、低スモーク燃焼を実現し、その
結果、燃費を向上することができる。
【図１】本発明に係る直接噴射式ディーゼルエンジンの
燃焼室の突起部を示す斜視図である。
燃焼室の突起部を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る燃焼室の突起部の効果を示す平面
図である。
図である。
【図３】本発明に係る直接噴射式ディーゼルエンジンの
燃焼室の突起部の燃料反射状態を模式的に示す図で、
（ａ）は反射位置を示す斜視図で、（ｂ）は各反射位置
における燃料反射方向を示す図で、（ｃ）は噴霧群を示
す側面図である。
燃焼室の突起部の燃料反射状態を模式的に示す図で、
（ａ）は反射位置を示す斜視図で、（ｂ）は各反射位置
における燃料反射方向を示す図で、（ｃ）は噴霧群を示
す側面図である。
【図４】直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室の概要
を示す側断面図である。
を示す側断面図である。
【図５】従来技術の直接噴射式ディーゼルエンジンの燃
焼室の突起部を示す斜視図である。
焼室の突起部を示す斜視図である。
【図６】図５に示す突起部の燃料反射状態を模式的に示
す側面図である。
す側面図である。
１ ピストン ２ ピストンの頂部 ３ キャビティ（燃焼室） 10 突起部 11 上端面 11ｉ，11ａ，11ｂ，11ｃ，11ｄ 分割面 12ｉ，12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄ，13ｂ 境界壁 20 燃料噴射ノズル 21 噴孔 Ｃ 燃料噴射中心方向軸 Ｆ 噴射燃料 Ｈ 燃料噴射中心方
向に垂直な面 Ｏ 衝突面の中央部 Ｓ スワール流 ｆ，ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄ，ｆｅ，ｆｖ 反射燃料 Ｆｉ，Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄ 燃料噴霧群
向に垂直な面 Ｏ 衝突面の中央部 Ｓ スワール流 ｆ，ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄ，ｆｅ，ｆｖ 反射燃料 Ｆｉ，Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄ 燃料噴霧群
Claims (1)
- 【請求項１】 直接噴射式ディーゼルエンジンのピスト
ンの頂面を皿状に凹ませて形成したキャビティの中心を
盛り上げて燃料を分散する突起部を設け、該突起部の上
端面の中心部に燃料噴射を指向させて燃料噴射ノズルを
設けると共に、前記上端面を前記中心部回りに配置した
鱗片状の複数の分割面で形成し、更に、該分割面を燃料
噴射中心方向に垂直な線を含み、かつ、燃料噴射中心方
向に垂直な面に対して傾斜した面で形成し、隣接する前
記分割面の間の境界壁を、前記中心部を中心とする渦巻
き放射状で、且つ、凹状に窪ませて形成した直接噴射式
ディーゼルエンジンの燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9278333A JPH11117748A (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | 直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9278333A JPH11117748A (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | 直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11117748A true JPH11117748A (ja) | 1999-04-27 |
Family
ID=17595877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9278333A Pending JPH11117748A (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | 直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11117748A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2835287A1 (fr) * | 2002-01-25 | 2003-08-01 | Renault | Piston pour moteur a combustion interne et chambre de combustion associee |
| CN100392230C (zh) * | 2003-08-19 | 2008-06-04 | 扬动股份有限公司 | 提高空气利用率的内燃机活塞 |
| JP2009507169A (ja) * | 2005-09-01 | 2009-02-19 | ハリー， ブイ． レーマン， | 内燃エンジンにおける燃料燃焼効率を高める装置及び方法 |
| JP2009103004A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Toyota Motor Corp | 直接噴射式の内燃機関 |
| WO2009127003A1 (en) * | 2008-04-16 | 2009-10-22 | Exodus R & D Pty Ltd | An improved combustion engine |
| CN104005834A (zh) * | 2013-02-26 | 2014-08-27 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 具有旋转诱导燃烧室的用于发动机的燃烧*** |
-
1997
- 1997-10-13 JP JP9278333A patent/JPH11117748A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2835287A1 (fr) * | 2002-01-25 | 2003-08-01 | Renault | Piston pour moteur a combustion interne et chambre de combustion associee |
| CN100392230C (zh) * | 2003-08-19 | 2008-06-04 | 扬动股份有限公司 | 提高空气利用率的内燃机活塞 |
| JP2009507169A (ja) * | 2005-09-01 | 2009-02-19 | ハリー， ブイ． レーマン， | 内燃エンジンにおける燃料燃焼効率を高める装置及び方法 |
| JP2013137029A (ja) * | 2005-09-01 | 2013-07-11 | Harry V Lehmann | 内燃エンジンにおける燃料燃焼効率を高める装置及び方法 |
| JP2009103004A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Toyota Motor Corp | 直接噴射式の内燃機関 |
| WO2009127003A1 (en) * | 2008-04-16 | 2009-10-22 | Exodus R & D Pty Ltd | An improved combustion engine |
| CN104005834A (zh) * | 2013-02-26 | 2014-08-27 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 具有旋转诱导燃烧室的用于发动机的燃烧*** |
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