JPH04298626A - 直接噴射式ディーゼル機関 - Google Patents
直接噴射式ディーゼル機関Info
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- JPH04298626A JPH04298626A JP3089894A JP8989491A JPH04298626A JP H04298626 A JPH04298626 A JP H04298626A JP 3089894 A JP3089894 A JP 3089894A JP 8989491 A JP8989491 A JP 8989491A JP H04298626 A JPH04298626 A JP H04298626A
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- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 35
- 239000000779 smoke Substances 0.000 abstract description 17
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- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
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Classifications
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- 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
- 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
- F02B23/0696—W-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 wall
-
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- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
-
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- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B23/0669—Details related to the fuel injector or the fuel spray having multiple fuel spray jets per injector nozzle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- 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
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、主として中・大型機
関に用いられる直接噴射式ディーゼル機関であって、特
にピストン頂面に浅皿形状のキャビティを形成して、こ
のキャビティに向けて燃料を噴射させるものに関する。
関に用いられる直接噴射式ディーゼル機関であって、特
にピストン頂面に浅皿形状のキャビティを形成して、こ
のキャビティに向けて燃料を噴射させるものに関する。
【0002】
【従来の技術】図7は、従来におけるこの直接噴射式デ
ィーゼル機関の燃焼室の構造を示したものである。図に
おいて、1はピストンであり、このピストン1の頂面に
、その中央部が隆起した浅皿形状の燃焼室キャビティ2
を形成している。このキャビティ2の外周壁3は、開口
面に向かって拡開するような傾斜状とされているが、こ
の傾斜角αが、ピストン頂面に対して120度程度とさ
れるとともに、ノズルより噴射される噴霧は、その噴霧
中心Pが相互になす角度βが150度程度の大きな角度
とされて、前記外周壁3底部4との境界R形状部寄りの
位置に向けて噴射させるようになっている。これにより
、噴霧中心Pと外周壁3の傾斜面とがなす角度γが70
度程度となっている。また、キャビティ2内へ燃料を噴
射させる噴口の数は、従来においては、一般的に8個程
度とされて、キャビティ2内の円周方向に放射状に噴射
させるようにしている。
ィーゼル機関の燃焼室の構造を示したものである。図に
おいて、1はピストンであり、このピストン1の頂面に
、その中央部が隆起した浅皿形状の燃焼室キャビティ2
を形成している。このキャビティ2の外周壁3は、開口
面に向かって拡開するような傾斜状とされているが、こ
の傾斜角αが、ピストン頂面に対して120度程度とさ
れるとともに、ノズルより噴射される噴霧は、その噴霧
中心Pが相互になす角度βが150度程度の大きな角度
とされて、前記外周壁3底部4との境界R形状部寄りの
位置に向けて噴射させるようになっている。これにより
、噴霧中心Pと外周壁3の傾斜面とがなす角度γが70
度程度となっている。また、キャビティ2内へ燃料を噴
射させる噴口の数は、従来においては、一般的に8個程
度とされて、キャビティ2内の円周方向に放射状に噴射
させるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近時、直接噴射式ディ
ーゼル機関においてNOx の排出を大幅に低減するこ
とが求められている。かかるNOx の発生は、燃焼温
度を下げることによって大きく改善できることが知られ
ており、従来、この燃焼温度を下げる手段として、噴射
時期を遅らせることが行われて来た。しかし、そのよう
に噴射時期を遅らせる方法のみでは、最近のNOx 排
出規制に対応することが出来ず、燃焼温度を低下させる
ための他の手段が求められている。そして、このような
手段の1つとして、燃焼を出来るだけゆるやかに行なっ
て急激燃焼を抑えることが考えられるが、他方、燃焼温
度が低くなると、一般にディーゼル機関特有の吐煙の発
生量が増加する傾向にあり、これら2つの課題を同時に
満足させることが必要となる。
ーゼル機関においてNOx の排出を大幅に低減するこ
とが求められている。かかるNOx の発生は、燃焼温
度を下げることによって大きく改善できることが知られ
ており、従来、この燃焼温度を下げる手段として、噴射
時期を遅らせることが行われて来た。しかし、そのよう
に噴射時期を遅らせる方法のみでは、最近のNOx 排
出規制に対応することが出来ず、燃焼温度を低下させる
ための他の手段が求められている。そして、このような
手段の1つとして、燃焼を出来るだけゆるやかに行なっ
て急激燃焼を抑えることが考えられるが、他方、燃焼温
度が低くなると、一般にディーゼル機関特有の吐煙の発
生量が増加する傾向にあり、これら2つの課題を同時に
満足させることが必要となる。
【0004】ところが、上記図7に示した従来の燃焼室
においては、まず、キャビティ2の外周壁3の傾斜角α
が120度程度と小さく、また、この外周面に向けて噴
射される噴霧の角度βが150度と大きいため、噴霧が
直角に近い状態で外周壁3に衝突し、このために強い乱
れが生成されて急激燃焼が行われやすいという問題があ
る。かかる急激燃焼を抑える手段として、噴口数を増大
させることによって燃焼領域を拡大して全体に均一化し
たり、或いは、噴霧の角度βを小さくして燃焼領域を広
く使うことが考えられるのであるが、このようにすると
、逆に吐煙の発生量が多くなるという問題があった。 その理由は、図8のように、噴霧角度βを小さくすると
、噴霧5はキャビティ2内の底部若しくはその近傍に衝
突することになるが、前記外周壁3の傾斜角αが小さい
ことから、その後の噴霧5の流れがスムーズに移動でき
ず、噴霧5の滞留による未燃ガスを生じやすく、また、
その滞留により円周方向に噴霧5の先端が拡大し、図9
のように噴霧5同士の重なり部6を生じて、同様に未燃
化しやすいためと思われる。
においては、まず、キャビティ2の外周壁3の傾斜角α
が120度程度と小さく、また、この外周面に向けて噴
射される噴霧の角度βが150度と大きいため、噴霧が
直角に近い状態で外周壁3に衝突し、このために強い乱
れが生成されて急激燃焼が行われやすいという問題があ
る。かかる急激燃焼を抑える手段として、噴口数を増大
させることによって燃焼領域を拡大して全体に均一化し
たり、或いは、噴霧の角度βを小さくして燃焼領域を広
く使うことが考えられるのであるが、このようにすると
、逆に吐煙の発生量が多くなるという問題があった。 その理由は、図8のように、噴霧角度βを小さくすると
、噴霧5はキャビティ2内の底部若しくはその近傍に衝
突することになるが、前記外周壁3の傾斜角αが小さい
ことから、その後の噴霧5の流れがスムーズに移動でき
ず、噴霧5の滞留による未燃ガスを生じやすく、また、
その滞留により円周方向に噴霧5の先端が拡大し、図9
のように噴霧5同士の重なり部6を生じて、同様に未燃
化しやすいためと思われる。
【0005】この発明は、このような従来の欠点を解消
して、キャビティの壁面に衝突した噴霧の乱れを生ずる
ことがなく、従って、急激燃焼を抑制してNOx の発
生量を大幅に低減し、なおかつ、噴霧の滞留や重なりを
防止して、吐煙の発生を抑制し、これにより、より噴口
数を増大し或いは噴口角度を小さくすることを可能とし
て、NOx の排出量を大幅に低減できるようにした直
接噴射式ディーゼル機関を提供するものである。
して、キャビティの壁面に衝突した噴霧の乱れを生ずる
ことがなく、従って、急激燃焼を抑制してNOx の発
生量を大幅に低減し、なおかつ、噴霧の滞留や重なりを
防止して、吐煙の発生を抑制し、これにより、より噴口
数を増大し或いは噴口角度を小さくすることを可能とし
て、NOx の排出量を大幅に低減できるようにした直
接噴射式ディーゼル機関を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明では、ピストン頂面に浅皿形状のキャビテ
ィを形成し、このキャビティの外周壁をピストン頂面に
対して130〜145度の傾斜角で外方に拡がった拡開
形状とし、かつ、そのキャビティの開口部の直径dをピ
ストン頂面の直径Dに対してd/D≧0.85とすると
ともに、ノズルの噴口よりこのキャビティ内に向けて噴
射される各噴霧がなす垂直面方向の角度を130〜14
5度として、前記キャビティ外周壁とキャビティ底部と
の境界R形状部近傍に向けて噴射させることを特徴とす
る。
め、この発明では、ピストン頂面に浅皿形状のキャビテ
ィを形成し、このキャビティの外周壁をピストン頂面に
対して130〜145度の傾斜角で外方に拡がった拡開
形状とし、かつ、そのキャビティの開口部の直径dをピ
ストン頂面の直径Dに対してd/D≧0.85とすると
ともに、ノズルの噴口よりこのキャビティ内に向けて噴
射される各噴霧がなす垂直面方向の角度を130〜14
5度として、前記キャビティ外周壁とキャビティ底部と
の境界R形状部近傍に向けて噴射させることを特徴とす
る。
【0007】
【作用】上記この発明の燃焼室によれば、ピストン頂面
のキャビティ外周壁の角度αが、130〜145度と大
きいため、そのキャビティ壁面に衝突した噴霧が外周方
向に向かってスムースに流れることとなって、滞留を防
止する。また、このように滞留を生じ難いことから、よ
り噴口数を増加し、かつ、噴射角を小さくできることか
ら、更に大幅にNOx を低減できるものである。
のキャビティ外周壁の角度αが、130〜145度と大
きいため、そのキャビティ壁面に衝突した噴霧が外周方
向に向かってスムースに流れることとなって、滞留を防
止する。また、このように滞留を生じ難いことから、よ
り噴口数を増加し、かつ、噴射角を小さくできることか
ら、更に大幅にNOx を低減できるものである。
【0008】
【実施例】図1は、この発明の燃焼室を備えたピストン
への断面を示している。ピストン11の頂面に、従来と
同様にして、その中央部が隆起12した浅皿形状のキャ
ビティ13が形成されるが、このキャビティ13の外周
壁14のピストン頂面15に対してなす角度αを、従来
よりも大きい130〜145度とし、更に、そのキャビ
ティ13内に向けて噴射される各噴霧相互のなす垂直面
方向の角度βを、従来より小さい130〜145度とす
るものである。そして、ノズルより噴射される噴霧の中
心Pは、キャビティ13の底部16と外周壁14との境
界におけるR形状部17若しくはその近傍に向けて噴射
させるようにしている。この結果、噴霧と外周壁14と
の衝突角γは約60度と従来よりも小さくなる。これに
より、噴霧はそのR形状部17近傍に衝突した後に、な
だらかな外周壁14に沿って開口面側に向けて滞留する
ことなくスムースに流れる。このために、急激燃焼が抑
制され、NOx の排出量が大幅に低減されるのである
。 また、そのキャビティ13内に向けて燃料を噴射させる
ノズルの噴口数は、従来よりも大きい10〜12個とし
、これによって、各噴口当りの燃料噴射量を少なくし、
噴射される燃料が相対的に希薄化することによって、N
Ox がより低減されるのである。図2及び図3が、そ
の噴霧の状態を示したもので、図2のように、噴霧18
は、外周方向に向かってスムースに流れるとともに、こ
のスムースな流れにより、図3のように相互に重なり合
うことがなく、全体に均一で希薄な噴霧を生成して、N
Ox の大幅な低減が可能となるのである。そして、各
噴霧18の円周方向への拡がりを抑制することによって
、より噴口数を増大し或いは噴霧角βを小さくできるの
で、吐煙の排出を増大させることなく、NOx の大幅
な低減を可能とすることができる。
への断面を示している。ピストン11の頂面に、従来と
同様にして、その中央部が隆起12した浅皿形状のキャ
ビティ13が形成されるが、このキャビティ13の外周
壁14のピストン頂面15に対してなす角度αを、従来
よりも大きい130〜145度とし、更に、そのキャビ
ティ13内に向けて噴射される各噴霧相互のなす垂直面
方向の角度βを、従来より小さい130〜145度とす
るものである。そして、ノズルより噴射される噴霧の中
心Pは、キャビティ13の底部16と外周壁14との境
界におけるR形状部17若しくはその近傍に向けて噴射
させるようにしている。この結果、噴霧と外周壁14と
の衝突角γは約60度と従来よりも小さくなる。これに
より、噴霧はそのR形状部17近傍に衝突した後に、な
だらかな外周壁14に沿って開口面側に向けて滞留する
ことなくスムースに流れる。このために、急激燃焼が抑
制され、NOx の排出量が大幅に低減されるのである
。 また、そのキャビティ13内に向けて燃料を噴射させる
ノズルの噴口数は、従来よりも大きい10〜12個とし
、これによって、各噴口当りの燃料噴射量を少なくし、
噴射される燃料が相対的に希薄化することによって、N
Ox がより低減されるのである。図2及び図3が、そ
の噴霧の状態を示したもので、図2のように、噴霧18
は、外周方向に向かってスムースに流れるとともに、こ
のスムースな流れにより、図3のように相互に重なり合
うことがなく、全体に均一で希薄な噴霧を生成して、N
Ox の大幅な低減が可能となるのである。そして、各
噴霧18の円周方向への拡がりを抑制することによって
、より噴口数を増大し或いは噴霧角βを小さくできるの
で、吐煙の排出を増大させることなく、NOx の大幅
な低減を可能とすることができる。
【0009】更に、キャビティ13の開口面積は小さ過
ぎると噴霧の滞留を生じ易く、また、噴霧自身も濃くな
るから、そのキャビティ13の開口部の直径dをピスト
ン11の直径Dに対して、d≧0.85Dとすることが
必要である。
ぎると噴霧の滞留を生じ易く、また、噴霧自身も濃くな
るから、そのキャビティ13の開口部の直径dをピスト
ン11の直径Dに対して、d≧0.85Dとすることが
必要である。
【0010】図4は、前記外周壁14の角度α即ち燃焼
室の開口角度とNOx及び吐煙の排出量との関係を測定
した結果を示したもので、このように、本発明の130
〜145度の範囲において、NOx 及び吐煙の何れも
良好な結果が得られていることがわかる。なお、この場
合の噴口角度即ち噴霧角は140度であった。
室の開口角度とNOx及び吐煙の排出量との関係を測定
した結果を示したもので、このように、本発明の130
〜145度の範囲において、NOx 及び吐煙の何れも
良好な結果が得られていることがわかる。なお、この場
合の噴口角度即ち噴霧角は140度であった。
【0011】図5は、噴霧角度からノズルの噴口角度β
とNOx 及び吐煙等との関係を示したもので、NOx
の排出は、角度βが小さくなるほど良好となることが
わかり、他方、吐煙の排出は、前記外周壁14の角度α
が小さい90度及び120度においては、噴口角度βが
小さくなると逆に吐煙の排出量が増大するが、この発明
の角度の範囲内である135度とすると、同じくこの発
明のノズル噴口角度130〜145度の範囲において最
も好ましい値になることがわかる。
とNOx 及び吐煙等との関係を示したもので、NOx
の排出は、角度βが小さくなるほど良好となることが
わかり、他方、吐煙の排出は、前記外周壁14の角度α
が小さい90度及び120度においては、噴口角度βが
小さくなると逆に吐煙の排出量が増大するが、この発明
の角度の範囲内である135度とすると、同じくこの発
明のノズル噴口角度130〜145度の範囲において最
も好ましい値になることがわかる。
【0012】図6は、ノズルの噴口数と同じくNOx
及び吐煙排出量等との関係を示したもので、従来のよう
に噴口数を8個程度に少なくするとNOxの排出量はあ
る程度低く抑えられるが、逆に吐煙が大幅に増加する結
果となり、結局、この発明の10〜12個程度の噴口数
とすることによって、両方とも満足できる結果が得られ
る。
及び吐煙排出量等との関係を示したもので、従来のよう
に噴口数を8個程度に少なくするとNOxの排出量はあ
る程度低く抑えられるが、逆に吐煙が大幅に増加する結
果となり、結局、この発明の10〜12個程度の噴口数
とすることによって、両方とも満足できる結果が得られ
る。
【0013】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ピス
トン頂面のキャビティの外周壁を従来のものよりも大き
くすることによって、噴霧の流れがスムースに行われ、
これに伴って、噴霧の角度を従来のものよりも小さくし
て、そのキャビティ壁面との接触面積を大きくし、燃焼
温度の低下によるNOx の排出量を大幅に低減するこ
とができる。しかも、上記のように、噴霧を滞留させて
円周方向への拡がりを抑え、外周に向かってスムースに
流動させることができるから、噴霧同士が重なり合わな
い範囲でより噴口数を増加させて、吐煙の悪化を伴うこ
となくNOx の大幅な低減が可能となるという効果が
ある。
トン頂面のキャビティの外周壁を従来のものよりも大き
くすることによって、噴霧の流れがスムースに行われ、
これに伴って、噴霧の角度を従来のものよりも小さくし
て、そのキャビティ壁面との接触面積を大きくし、燃焼
温度の低下によるNOx の排出量を大幅に低減するこ
とができる。しかも、上記のように、噴霧を滞留させて
円周方向への拡がりを抑え、外周に向かってスムースに
流動させることができるから、噴霧同士が重なり合わな
い範囲でより噴口数を増加させて、吐煙の悪化を伴うこ
となくNOx の大幅な低減が可能となるという効果が
ある。
【図1】この発明の実施例を示すピストン頂部の縦断面
図である。
図である。
【図2】燃焼室壁面に衝突した噴霧の状態を示す縦断面
図である。
図である。
【図3】同じく噴霧の状態を示す平面図である。
【図4】燃焼室外周壁の角度とNOx 、吐煙及び燃料
消費率との関係を示すグラフである。
消費率との関係を示すグラフである。
【図5】ノズルの噴口角度とNOx 、吐煙及び燃料消
費率との関係を示すグラフである。
費率との関係を示すグラフである。
【図6】ノズルの噴口数とNOx 、吐煙及び燃料消費
率との関係を示すグラフである。
率との関係を示すグラフである。
【図7】従来の燃焼室形状を示すピストン頂部の縦断面
図である。
図である。
【図8】従来例における噴霧衝突後の状態を示す要部縦
断説明図である。
断説明図である。
【図9】同じく噴霧衝突後の状態を示す要部平面図であ
る。
る。
11 ピストン
12 隆起部
13 キャビティ
14 外周壁
15 ピストン頂面
16 キャビティ底部
Claims (2)
- 【請求項1】ピストン頂面に浅皿形状のキャビティを形
成し、このキャビティの外周壁をピストン頂面に対して
130〜145度の傾斜角で外方に拡がった拡開形状と
し、かつ、そのキャビティの開口部の直径dをピストン
頂面の直径Dに対してd/D≧0.85とするとともに
、ノズルの噴口よりこのキャビティ内に向けて噴射され
る各噴霧がなす垂直面方向の角度を130〜145度と
して、前記キャビティ外周壁とキャビティ底部との境界
R形状部近傍に向けて噴射させることを特徴とする直接
噴射式ディーゼル機関 - 【請求項2】ノズルの噴口数を10〜12個としたこと
を特徴とする請求項1記載の直接噴射式ディーゼル機関
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3089894A JP2841125B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 直接噴射式ディーゼル機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3089894A JP2841125B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 直接噴射式ディーゼル機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04298626A true JPH04298626A (ja) | 1992-10-22 |
| JP2841125B2 JP2841125B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=13983449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3089894A Expired - Lifetime JP2841125B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 直接噴射式ディーゼル機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2841125B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010144593A (ja) * | 2008-12-18 | 2010-07-01 | Honda Motor Co Ltd | 燃料直噴エンジン |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP3089894A patent/JP2841125B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010144593A (ja) * | 2008-12-18 | 2010-07-01 | Honda Motor Co Ltd | 燃料直噴エンジン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2841125B2 (ja) | 1998-12-24 |
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