JPH01200014A - 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室構造 - Google Patents
直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室構造Info
- Publication number
- JPH01200014A JPH01200014A JP2338988A JP2338988A JPH01200014A JP H01200014 A JPH01200014 A JP H01200014A JP 2338988 A JP2338988 A JP 2338988A JP 2338988 A JP2338988 A JP 2338988A JP H01200014 A JPH01200014 A JP H01200014A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cavity
- capacity
- main
- main cavity
- sub
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- 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
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
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。
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、有害排出物の低減を目的とした直接噴射式デ
ィーゼル機関の燃焼室構造の改良に関する。
ィーゼル機関の燃焼室構造の改良に関する。
（従来の技術とその解決すべき課題）
ディーゼル機関の高効率・高性能化のためには、直接噴
射式の燃焼室構造とした上でその高圧縮比化ないし高過
給化を図ればよいことが知られている。
射式の燃焼室構造とした上でその高圧縮比化ないし高過
給化を図ればよいことが知られている。
しかしながら、直接噴射式ではノズルからの燃料噴霧と
新気とが混合する時間的空間的な余裕が少ないため、副
室式機関に比べて燃焼が悪化しやすく、特に小形の機関
はどスモークやＨＣなどの未燃成分が排出されやすくな
る。
新気とが混合する時間的空間的な余裕が少ないため、副
室式機関に比べて燃焼が悪化しやすく、特に小形の機関
はどスモークやＨＣなどの未燃成分が排出されやすくな
る。
この対策として、例えば実開昭６１−８０３２４号や同
１７３７２８号公報に見られるように、ピストン頂部に
設けた燃焼室キャビティでの燃焼がス流動を促すように
したものが提案されているが、これも自動車に搭載する
ような小形の機関にあってはキャビティ径自体が小さく
てノズルからの燃料噴霧が充分に微粒化する以前にキャ
ビテイ壁面に衝突してしまうため、排気エミッションヲ
充分改善するまでには至っていない。
１７３７２８号公報に見られるように、ピストン頂部に
設けた燃焼室キャビティでの燃焼がス流動を促すように
したものが提案されているが、これも自動車に搭載する
ような小形の機関にあってはキャビティ径自体が小さく
てノズルからの燃料噴霧が充分に微粒化する以前にキャ
ビテイ壁面に衝突してしまうため、排気エミッションヲ
充分改善するまでには至っていない。
また、高圧縮比化や高過給化は燃焼圧力・温度の上昇を
もたらすためスモークやＨＣの低減にはある程度有効で
あるが、その反面ＮＯｘの生成が侃されるため、やはり
排気エミッション要求の点から限界がある。
もたらすためスモークやＨＣの低減にはある程度有効で
あるが、その反面ＮＯｘの生成が侃されるため、やはり
排気エミッション要求の点から限界がある。
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、キャビティ及び燃焼室内での燃焼ガス流動と新
気との混合を促進することにより直接噴射式ディーゼル
機関の排気エミッション性能を改善することを目的とし
ている。
もので、キャビティ及び燃焼室内での燃焼ガス流動と新
気との混合を促進することにより直接噴射式ディーゼル
機関の排気エミッション性能を改善することを目的とし
ている。
（課題を解決するための手段）
上記目的達成するために本発明では、噴射燃料を供給す
る主キャビティと、この主キャビティを包囲するヒ１１
キャビティとをピストン頂部に形成し、かつ前記主キャ
ビティの容積を、副キャビティ容積を加えた総キャビテ
ィ容積に対し７０〜８０％の範囲内に設定する。
る主キャビティと、この主キャビティを包囲するヒ１１
キャビティとをピストン頂部に形成し、かつ前記主キャ
ビティの容積を、副キャビティ容積を加えた総キャビテ
ィ容積に対し７０〜８０％の範囲内に設定する。
（作用）
総キャビティ容積に対する主キャビティｇ積の比率（こ
れを以下ｒ主室容積比」という。）が１００％、つまり
副キャビティを設けない場合には、比較的大きな主キャ
ビティ内での燃焼となるためスモークやＨＣは発生しに
くいが、燃焼が主キャビティ内に集中するためＮＯｘの
発生は多くなる。
れを以下ｒ主室容積比」という。）が１００％、つまり
副キャビティを設けない場合には、比較的大きな主キャ
ビティ内での燃焼となるためスモークやＨＣは発生しに
くいが、燃焼が主キャビティ内に集中するためＮＯｘの
発生は多くなる。
これに対して、周囲に副キャビティを設け、その分だけ
主室容積比を７０〜８０％まで低減した場合、詳しくは
後述するが、主キャビティからの燃焼がスがＴＤＣ（上
死点）付近での燃焼過程で周囲の１３１１キャビティ内
の比較的低温の空気と急速に混合するためＮｏにの生成
が抑えられ、また全体としては空気利用が良好となるた
めスモークやＩＩＣが増えることもない。
主室容積比を７０〜８０％まで低減した場合、詳しくは
後述するが、主キャビティからの燃焼がスがＴＤＣ（上
死点）付近での燃焼過程で周囲の１３１１キャビティ内
の比較的低温の空気と急速に混合するためＮｏにの生成
が抑えられ、また全体としては空気利用が良好となるた
めスモークやＩＩＣが増えることもない。
本出願人の知見によれば、ＮＯｘの生成は主にクランク
アングルにして’ｒＤＣ〜３０°ＡＴＤＣの間に行なわ
れ、この間の特に１０〜１５°ＡＴＤＣ間で主キャビテ
ィの燃焼ガスをその周囲の新気と急速混合させることに
より、効果的にＮＯｘが低減される。
アングルにして’ｒＤＣ〜３０°ＡＴＤＣの間に行なわ
れ、この間の特に１０〜１５°ＡＴＤＣ間で主キャビテ
ィの燃焼ガスをその周囲の新気と急速混合させることに
より、効果的にＮＯｘが低減される。
上記本発明の構成においては、主キャビティへの燃料噴
射により燃焼が開始されると、このときはピストンが’
ｌ’ Ｄ Ｃ付近に位置していてシリングヘッドとの間
のクリアランスが非常に狭くなっており、主キャビティ
と副キャビティとが実質的に画成された状態となってい
るため、燃焼は主に主キャビティ内でのみ進行する。そ
の後クランクアングルが１０” ＡＴＤＣ程度に達する
と、このときのピストンの下降に伴うクリアランスの増
大に上り主キャビティとＥ９ｊキャビティとが急速に連
通し、このため主キャビティ内の高温高圧の燃焼がスが
強いジェット流となって周囲に流れ出し、副キャビティ
内の新気と急速に混合する。これにより、上述した１０
〜１５” ＡＴＤＣでの燃焼ガスと新気との急速なミキ
シングという作用が実現され、ＮＯｘが低減するのであ
る。
射により燃焼が開始されると、このときはピストンが’
ｌ’ Ｄ Ｃ付近に位置していてシリングヘッドとの間
のクリアランスが非常に狭くなっており、主キャビティ
と副キャビティとが実質的に画成された状態となってい
るため、燃焼は主に主キャビティ内でのみ進行する。そ
の後クランクアングルが１０” ＡＴＤＣ程度に達する
と、このときのピストンの下降に伴うクリアランスの増
大に上り主キャビティとＥ９ｊキャビティとが急速に連
通し、このため主キャビティ内の高温高圧の燃焼がスが
強いジェット流となって周囲に流れ出し、副キャビティ
内の新気と急速に混合する。これにより、上述した１０
〜１５” ＡＴＤＣでの燃焼ガスと新気との急速なミキ
シングという作用が実現され、ＮＯｘが低減するのであ
る。
なお、上記範囲での主室容積比の設定は出力や燃費に悪
影響を及ぼすことはなく、本出願人の笑験によれば主室
容積比１００〜６０％の範囲で出力や燃費に顕著な相違
は見られなかった。
影響を及ぼすことはなく、本出願人の笑験によれば主室
容積比１００〜６０％の範囲で出力や燃費に顕著な相違
は見られなかった。
（実施例）
ｉ９ｉ図Ａ、Ｂに本発明を適用したピストンの一実施例
を示す。図中１はピストン、２はその頂面の中火部に形
成した円形の主キャビティ、３はその周囲に形成した環
状の副キャビティである。主キャビティ２は底部が平坦
な直円筒状の形状をしており、１Ｍ＋１キャビティ３は
底部に丸みをつけた略Ｕ字型の形状を付与しである。
を示す。図中１はピストン、２はその頂面の中火部に形
成した円形の主キャビティ、３はその周囲に形成した環
状の副キャビティである。主キャビティ２は底部が平坦
な直円筒状の形状をしており、１Ｍ＋１キャビティ３は
底部に丸みをつけた略Ｕ字型の形状を付与しである。
第１図Ｂに付したＤは主キャビティ２の内径、Ｄｂはボ
ア径である。Ｄ／Ｄｂの値はスモーク濃度に影響するが
、この点については後述する。なお、言うまでもないが
燃料噴射７：Ｘニル（図示せず）は主キャビティ２に臨
むように設けて直接噴射式燃焼室を＊或する。
ア径である。Ｄ／Ｄｂの値はスモーク濃度に影響するが
、この点については後述する。なお、言うまでもないが
燃料噴射７：Ｘニル（図示せず）は主キャビティ２に臨
むように設けて直接噴射式燃焼室を＊或する。
このような構造を有するピストンを、その主室容積比が
異なる複数のもの（ただしＤ／Ｄｂ＝５０％）について
、ボアＸストローク：８５Ｘ８６（ｌＩｌｍ）、圧縮比
：１８の小型へ関に適用し、空気過剰率−定、回転速度
１２００ｒｐＩｆｌで運転したときのスモークとＮＯｘ
の生成特性を第２図に示す。図示したように、主室容積
比８０〜７０％ではスモーク濃度が殆ど上昇せず、しか
もＮＯｘの徘畠量は減少している。
異なる複数のもの（ただしＤ／Ｄｂ＝５０％）について
、ボアＸストローク：８５Ｘ８６（ｌＩｌｍ）、圧縮比
：１８の小型へ関に適用し、空気過剰率−定、回転速度
１２００ｒｐＩｆｌで運転したときのスモークとＮＯｘ
の生成特性を第２図に示す。図示したように、主室容積
比８０〜７０％ではスモーク濃度が殆ど上昇せず、しか
もＮＯｘの徘畠量は減少している。
このようにして主室容積比を適切に設定することにより
ＮＯｘを低減できるのであるが、これに加えて上記ボア
径と主室キャビティ内径との比率つまりＤ／Ｄｂをある
程度以上に大きく設定することにより、燃料噴霧がキャ
ビテイ壁面に付着するのを防止してスモークの発生をさ
らに抑えることができる。
ＮＯｘを低減できるのであるが、これに加えて上記ボア
径と主室キャビティ内径との比率つまりＤ／Ｄｂをある
程度以上に大きく設定することにより、燃料噴霧がキャ
ビテイ壁面に付着するのを防止してスモークの発生をさ
らに抑えることができる。
第３図は、主室容積比を８０％程度で一定として、Ｄ／
ＤＩ＋を変えた複数のピストンについて第２図と同様の
機関・運転条件でスモーク濃度を測定した結果を示して
おり、図示したようにスモーク濃度はＤ／Ｄｂ＜ ５０
％の範囲で急減し、６０％以上の領域では最小になって
いる。従って、ＮＯｘのみならずスモーク濃度について
も大幅な低減が必要な場合は、主室容積比を７０〜８０
％に設定すると共に、Ｄ／Ｄｂを約６０％以上に設定す
ると良い。なお、ＨＣの排出傾向はスモークと同様であ
るので、上記スモーク低減は同時にＨＣの排出量低減に
もつながる。
ＤＩ＋を変えた複数のピストンについて第２図と同様の
機関・運転条件でスモーク濃度を測定した結果を示して
おり、図示したようにスモーク濃度はＤ／Ｄｂ＜ ５０
％の範囲で急減し、６０％以上の領域では最小になって
いる。従って、ＮＯｘのみならずスモーク濃度について
も大幅な低減が必要な場合は、主室容積比を７０〜８０
％に設定すると共に、Ｄ／Ｄｂを約６０％以上に設定す
ると良い。なお、ＨＣの排出傾向はスモークと同様であ
るので、上記スモーク低減は同時にＨＣの排出量低減に
もつながる。
Ｐ５４図Ａ、Ｂには本発明の他の実施例を示す。
これは、燃料噴射弁が４方向への燃料噴射を行う多孔式
ノズルを有する場合に、当該４方向の噴霧Ｆに合わせて
、ピストン中心から４方向へと拡張する形状の主室キャ
ビティ２を形成し、その周囲に環状の副キャビティ３を
設けたものであるにの実施例では、上述のとおり主キャ
ビティ２が燃料噴霧に対応した燃焼室形状であるため、
燃焼時に主キャビティ２内での未利用空気が少なく、そ
の分だけ空気過剰率の小さい状態でのいわゆるリッチ燃
焼となって燃焼温度が低下するため、さらに有効にＮＯ
ｘを低減することができる。
ノズルを有する場合に、当該４方向の噴霧Ｆに合わせて
、ピストン中心から４方向へと拡張する形状の主室キャ
ビティ２を形成し、その周囲に環状の副キャビティ３を
設けたものであるにの実施例では、上述のとおり主キャ
ビティ２が燃料噴霧に対応した燃焼室形状であるため、
燃焼時に主キャビティ２内での未利用空気が少なく、そ
の分だけ空気過剰率の小さい状態でのいわゆるリッチ燃
焼となって燃焼温度が低下するため、さらに有効にＮＯ
ｘを低減することができる。
（発明の効果）
以上の辿り、本発明によれば所定の容積比を有する主キ
ャビティの周囲に副キャビティを配して、燃焼過程で最
もＮＯｘを生じやすいときに主キャビティからその周囲
の１７１１キャビティへと燃焼ガス流を生起してこれを
新気と急速混合させるようにしたので、空気利用率を高
めてスモークやＩ Ｃの排出を抑えつつ燃焼温度を低く
してＮＯｘの生成量を低減することができる。またこの
ため、本発明を適用すれば直接噴射式ディーゼル機関の
高圧縮比化や高過給化を促進して、その性能及び効率の
向上を図ることもできる。
ャビティの周囲に副キャビティを配して、燃焼過程で最
もＮＯｘを生じやすいときに主キャビティからその周囲
の１７１１キャビティへと燃焼ガス流を生起してこれを
新気と急速混合させるようにしたので、空気利用率を高
めてスモークやＩ Ｃの排出を抑えつつ燃焼温度を低く
してＮＯｘの生成量を低減することができる。またこの
ため、本発明を適用すれば直接噴射式ディーゼル機関の
高圧縮比化や高過給化を促進して、その性能及び効率の
向上を図ることもできる。
ｔ５１図ＡとＢはそれぞれ本発明の一実施例を示すピス
トンの平面図と縦断面図、第２図はその主室容積比とス
モーク・ＮＯｘ排出量との関係を示す線図、第３図は主
室内径とボア径の比率（Ｄ／Ｄｂ）とスモーク排出量と
の関係を示す線図である。 ｍ４図ＡとＢはそれぞれ本発明の他の実施例を示すピス
トンの平面図と縦断面図である。 １・・・ピストン、 ２・・・主キャビティ、３
・・・副キャビティ。 特許出願人 日産自動車株式会社 第１図Ａ ３− 副キャビティ 第１ 図８ リ・← １ダトハＡ量 →汐○ Ｈ ｄ
トンの平面図と縦断面図、第２図はその主室容積比とス
モーク・ＮＯｘ排出量との関係を示す線図、第３図は主
室内径とボア径の比率（Ｄ／Ｄｂ）とスモーク排出量と
の関係を示す線図である。 ｍ４図ＡとＢはそれぞれ本発明の他の実施例を示すピス
トンの平面図と縦断面図である。 １・・・ピストン、 ２・・・主キャビティ、３
・・・副キャビティ。 特許出願人 日産自動車株式会社 第１図Ａ ３− 副キャビティ 第１ 図８ リ・← １ダトハＡ量 →汐○ Ｈ ｄ
Claims (1)
- １． 噴射燃料を供給する主キャビティと、この主キャ
ビティを包囲する副キャビティとをピストン頂部に形成
し、かつ前記主キャビティの容積を、副キャビティ容積
を加えた総キャビティ容積に対し７０〜８０％の範囲内
に設定したことを特徴とする直接噴射式ディーゼル機関
の燃焼室構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2338988A JPH01200014A (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2338988A JPH01200014A (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01200014A true JPH01200014A (ja) | 1989-08-11 |
Family
ID=12109162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2338988A Pending JPH01200014A (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01200014A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2884284A1 (fr) * | 2005-04-12 | 2006-10-13 | Renault Sas | Piston a reserve d'air |
| FR2885958A1 (fr) * | 2005-05-20 | 2006-11-24 | Renault Sas | Piston pour moteur a combustion interne et moteur a combustion interne comportant au moins un tel piston |
-
1988
- 1988-02-03 JP JP2338988A patent/JPH01200014A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2884284A1 (fr) * | 2005-04-12 | 2006-10-13 | Renault Sas | Piston a reserve d'air |
| FR2885958A1 (fr) * | 2005-05-20 | 2006-11-24 | Renault Sas | Piston pour moteur a combustion interne et moteur a combustion interne comportant au moins un tel piston |
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