JPH04103229U - デイーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室におい
て、燃焼性を改善することを目的とする。 【構成】 ピストン２のキャビティ３に、燃料噴射弁１
から噴射される燃料噴霧に沿って延びる複数の溝部５
と、各溝部５の延長上で略円形に拡がる複数の渦流室部
６を備え、キャビティ底面３ａに各溝部５の延長上で各
渦流室部６に導かれる燃料噴霧に対向して隆起する拡散
台７を備えたことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、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。

【０００２】

【従来の技術】

近年、ディーゼルエンジンの低公害化および高出力化の要求が強まっている。 ディーゼルエンジンの燃焼性を改善するものとして、従来例えば図５に示すよ うなものがあった（実開昭５７−７５１２３号公報、参照）。 これは、ピストン３２の頂面３２ａに窪むキャビティ３３を備え、このキャビ ティ３３の中央に臨んで燃料噴射弁３４が設けられ、この燃料噴射弁３４の図示 しない６つのノズル噴孔から燃料を放射状に噴射する。 キャビティ３３には、各燃料噴霧毎に沿って延びる６つの溝部３５と、各溝部 ３５の延長上で円形に拡がる６対の渦流室部３６を備えて、燃料噴射弁３４から 放射状に噴射される各燃料噴霧毎に一対の渦流を生起することにより、燃料と空 気の混合を促進するようになっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、燃料噴射弁３４から噴射される燃料噴霧は、渦流室部３６に導 かれる過程でキャビティ底面３３ａに衝突し、キャビティ底面３３ａに付着した り、あるいはキャビティ底面３３ａに沿って流れる壁流になる可能性があり、こ のため燃焼室における空気利用率が低下して排気ガス中にＨＣやスモークが増え るという問題点があった。 本考案は上記問題点を解決することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、ピストンの頂面に窪むキャビティとシリンダヘッドの間で燃焼室を 画成し、この燃焼室に複数のノズル噴孔から放射状に燃料を噴射する燃料噴射弁 を備えるディーゼルエンジンにおいて、前記キャビティに、前記燃料噴射弁の下 方にあたる共通室から燃料の噴射方向に沿って延びる複数の溝部を備えるととも に、この各溝部の延長上で略円形に拡がる複数の渦流室部を備え、このキャビテ ィの底面に各溝部の延長上で各渦流室部に導かれる燃料噴霧に対向して隆起する 拡散台を備えた。

【０００５】

【作用】

複数のノズル噴孔から噴射されてピストンの径方向に拡散する燃料噴霧は、火 炎ジェットとなりながら各溝部を通って各渦流室部へと拡散し、各渦流室部に独 立的に旋回流が生起される。この旋回流により、各燃料噴霧どうしが衝突するこ とを避けながら、燃焼後期における燃料と空気を混合する。 上記燃料噴霧が溝部を経て渦流室部に導かれる過程で、一部の燃料がキャビテ ィ底面の方に拡散するが、この燃料を火炎と共にピストン底面から隆起する拡散 台に反射させて渦流室へと拡散させ、あるいはキャビティ底面に付着して壁流と なった燃料を拡散台を介して剥離させて渦流室へと拡散させる。これにより、上 記旋回流による燃料と空気の混合を促し、燃焼室の空気利用率を高めてスモーク および未燃焼ＨＣの排出を低減することができる。

【０００６】

【実施例】

次に、本考案の実施例の一つを図１，図２に基づいて説明する。 直噴式ディーゼルエンジンはピストン２の頂面２ａに凹状に窪むキャビティ３ とシリンダヘッド１１の間で燃焼室１０を画成し、シリンダヘッド１１にはこの 燃焼室１０に燃料を噴射する燃料噴射弁１を備える。なお、図中、１２はシリン ダ、１３はピストンリングである。

【０００７】 燃料噴射弁１内には、図示しない針弁と、この針弁の着座するシート面を備え 、このシート面には６つのノズル噴孔が開口し、針弁のリフトに伴い各ノズル噴 孔から燃焼室１０に燃料を噴射する。各ノズル噴孔は、その中心線を図中１点鎖 線ｏで示すように、均等な間隔で放射状に開口し、燃料を放射状に噴射供給する ようになっている。 また、上記針弁は２つのスプリングにより段階的に付勢され、燃料噴射ポンプ から所定のタイミングで圧送される燃料を、噴射圧の低い初期噴射とこれに続く 噴射圧の高い主噴射とで段階的に噴射する。

【０００８】 キャビティ３には、燃料噴射弁１の下方にあたる共通室部４から分岐し、かつ 各ノズル噴孔からの燃料の噴射方向に沿って放射状に延びる６つの溝部５を備え るとともに、この各溝部５の延長上で略円形に拡がる６つの渦流室部６を備える 。

【０００９】 共通室部４は燃料噴射弁１と同心円弧状に立ち上がる外郭４ａによって画成さ れる。この外郭４ａに６つの溝部５が等間隔で開口している。 各溝部５は各ノズル噴孔の中心線ｏを挟んで平行に立ち上がる外郭５ａによっ て画成される。 各渦流室部６は上記溝部５の外郭５ａをその接線方向として連続する円弧状の 外郭６ａによって画成される。 上記各外郭４ａ，５ａ，６ａはそれぞれピストン頂面２ａに対して直交して形 成される。

【００１０】 キャビティ３の底面３ａはピストン径方向外側に下降する円錐面で形成される 。この キャビティ底面３ａには各溝部５の延長上で渦流室部６に導かれる燃料 噴霧に対向して隆起する拡散台７を備える。 この拡散台７はキャビティ底面３ａから傾斜しながら立ち上がる反射面７ａを 有し、この反射面７ａの上縁部に接続してキャビティ底面３ａと平行に延びる上 面７ｂとを有し、この上面７ｂの一端が溝部５の外郭５ａから渦流室部６の外郭 ６ａにかけて接続している。 反射面７ａの形成される位置と傾斜角度および突出高さは、ノズル噴孔の傾斜 角度やキャビティ底面３ａの傾斜角度等に対応して設定され、後述するように、 渦流室部６に導かれる燃料噴霧または火炎の勢力を渦流室部６の上方領域に転換 するとともに、反射面７ａから上面７ｂにかけて流れようとする燃料壁流を有効 に剥離させる。また、反射面７ａは平面図上でノズル噴孔の中心線ｏに対して所 定角度で傾斜して形成され、溝部５を経て反射面７ａに当たる燃料噴霧を渦流室 部６の中央部に拡散させる。

【００１１】 次に、作用について説明する。 噴射圧の低い初期噴射時の燃料噴霧は共通室部４で拡散し、この燃料に着火し て共通室部４で着火核が形成される。 続いて行われる噴射圧の高い主噴射時に、比較的に強い勢力で放射状に拡散す る燃料噴霧は、上記共通室部４内の着火核を貫いて火炎ジェットとなりながら各 溝部５を通って各渦流室部６へと拡散し、図１に白抜き矢印として示すように、 円弧状外郭６ａに案内されて各渦流室部６内に独立的に旋回流が生起される。こ のようにして各ノズル噴孔からの燃料噴霧毎に６つの旋回流が生起されることに より、各燃料噴霧どうしが衝突することを避けて、燃焼後期における燃料と空気 の混合を促進し、スモークの低減がはかれる。

【００１２】 上記燃料噴霧が溝部５を経て渦流室部６に導かれる過程で、一部の燃料がキャ ビティ底面３ａの方に拡散するが、各溝部５の延長上に拡散台７が隆起すること により、燃料噴霧または火炎として拡散台７に到達した噴流はこの反射面７ａに 反射して渦流室部６へと拡散し、燃料がピストン２の表面に付着して未燃焼のま ま排出されることを防止するとともに、火炎温度の低下を防止してスモークの発 生が抑制される。また、燃料噴霧が溝部５を経て渦流室部６に導かれる過程で、 キャビティ底面３ａに付着して壁流となって各拡散台７に到達した燃料は反射面 ７ａから上面７ｂにかけて曲折するピストン表面から剥離して渦流室部６へと拡 散し、各渦流室部６で生起される旋回流により空気との混合が促進されスモーク 等の発生が抑えられる。

【００１３】 次に、図３，図４に示す他の実施例は、ピストン２０に形成されるキャビティ ２３に、６つの溝部２５の延長上にそれぞれ一対の略円形に拡がる渦流室部２６ を備えるものである。

【００１４】 各渦流室部２６は、各ノズル噴孔の中心線ｏについて対称的に拡がる円形に形 成され、隣り合う渦流室部２６間で一部の円弧が互いに交差している。 キャビティ底面２３ａには、各溝部２５の延長上で渦流室部２６に導かれる燃 料噴霧に対向して隆起する拡散台２７が形成される。この拡散台２７は平面図上 でノズル噴孔の中心線ｏ上に位置して台形に形成される。

【００１５】 キャビティ底面２３ａは、共通室部２４の下方領域２４ｂと各渦流室部２６の 下方領域２６ｂとがピストン頂面２２ａと平行に形成され、この間で各溝部２５ の下方領域２５ｂがピストン２０の径方向外側にかけて次第に下降するように傾 斜している。 拡散台２７はキャビティ底面２３ａから所定角度で傾斜する反射面２７ａと、 キャビティ底面２３ａと平行に延びる上面２７ｂと、キャビティ底面２３ａにか けて所定角度で傾斜する背面２７ｃを有している。

【００１６】 この場合、燃料噴射弁１の主噴射時に、比較的に強い勢力で径方向に拡散する 燃料噴霧は、初期噴射時に共通室部２４内に形成される着火核を貫いて火炎ジェ ットとなりながら各溝部２５を通って各渦流室部２６へと拡散し、図３に白抜き 矢印として示すように、Ｖ字状に突出する外郭２６ａに案内されて各渦流室部２ ６内に旋回流が生起される。このようにして各ノズル噴孔からの燃料噴霧毎に一 対の旋回流が生起されることにより、旋回流の速度を高めて燃焼後期における燃 料と空気の混合をさらに促進する。

【００１７】 上記燃料噴霧が溝部２５を経て渦流室部２６に導かれる過程で、一部の燃料が 火炎と共にキャビティ底面２３ａの方に拡散するが、各溝部２５の延長上に拡散 台２７が隆起していることにより、燃料噴霧または火炎として拡散台２７に到達 した燃料はこの反射面２７ａに反射して各渦流室部２６へと拡散し、燃料がピス トン２２の表面に付着して未燃焼のまま排出されることを防止するとともに、火 炎温度の低下を防止してスモークの発生が抑制される。また、キャビティ底面２ ３ａに付着して壁流となって各拡散台２７に到達した燃料は反射面２７ａ、上面 ２７ｂ、背面２７ｃにかけて曲折する拡散台２７の表面から剥離して渦流室部２ ６へと拡散し、各渦流室部２６で生起される旋回流により空気との混合が促進さ れスモーク等の発生が抑えられる。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室において、 キャビティに、燃料噴射弁の下方にあたる共通室から燃料の噴射方向に沿って延 びる複数の溝部を備えるとともに、この各溝部の延長上で略円形に拡がる複数の 渦流室部を備え、このキャビティの底面に各溝部の延長上で各渦流室部に導かれ る燃料噴霧に対向して隆起する拡散台を備えたため、キャビティ底面に付着する 燃料量を低減し、燃料噴霧と空気の混合を促進して空気利用率を高められ、この 結果として未燃焼ＨＣやスモーク排出量を低減するとともに、エンジンの高出力 化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示すピストンの平面図であ
る。

【図２】図２のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。

【図３】他の実施例を示すピストンの平面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。

【図５】従来例を示すピストンの平面図である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射弁 ２ ピストン ３ キャビティ ３ａ キャビティ底面 ４ 共通室部 ５ 溝部 ６ 渦流室部 ７ 拡散台 １０ 燃焼室

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンの頂面に窪むキャビティとシリ
   ンダヘッドの間で燃焼室を画成し、この燃焼室に複数の
   ノズル噴孔から放射状に燃料を噴射する燃料噴射弁を備
   えるディーゼルエンジンにおいて、前記キャビティに、
   前記燃料噴射弁の下方にあたる共通室から燃料の噴射方
   向に沿って延びる複数の溝部を備えるとともに、この各
   溝部の延長上で略円形に拡がる複数の渦流室部を備え、
   このキャビティの底面に各溝部の延長上で各渦流室部に
   導かれる燃料噴霧に対向して隆起する拡散台を備えたこ
   とを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼室。