JPH0510132A - 直噴式デイーゼルエンジン - Google Patents

直噴式デイーゼルエンジン

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JPH0510132A
JPH0510132A JP3162683A JP16268391A JPH0510132A JP H0510132 A JPH0510132 A JP H0510132A JP 3162683 A JP3162683 A JP 3162683A JP 16268391 A JP16268391 A JP 16268391A JP H0510132 A JPH0510132 A JP H0510132A
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JP
Japan
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injection
fuel
exhaust port
piston
diesel engine
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Withdrawn
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JP3162683A
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Koji Nakagawa
孝次 中川
Yoshio Matsuda
佳夫 松田
Kunitsugu Nagara
邦次 永柄
Tadashi Okamoto
正 岡本
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Mazda Motor Corp
Matsuda Sangyo Co Ltd
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Matsuda Sangyo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 スモーク排出量の増加や排気ガス温の上昇を
招くことなく、排気口付近での異常燃焼を防止して、騒
音や振動を低減するとともに、エロージョンの発生を防
止する。 【構成】 頂部に円形のキャビティが形成されたピスト
ンと、複数の噴孔１２ａ〜１２ｄを先端部に有する燃料
噴射ノズルとを備える。上記燃料噴射ノズルの複数の噴
孔のうち、少なくとも排気口側の噴孔１２ａ，１２ｂか
らの噴射燃料のピストン頂面への拡散を阻止する拡散阻
止手段１６を備える。該拡散阻止手段１６は、例えば排
気口側の噴孔１２ａ，１２ｂの長さを他の噴孔のそれよ
りも長く形成してなるものである。また、ピストンの頂
部に、上記燃料噴射ノズルの複数の噴孔のうち、排気口
側の噴孔からの噴射燃料の中心線上のピストン頂面から
キャビティ内に連通する連通路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直噴式ディーゼルエン
ジンに関し、特に、複数の噴孔を有する燃料噴射ノズル
を備えたものに係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来より、直噴式ディーゼルエンジンと
して、例えば特開昭６１−２０７８１７号公報に開示さ
れるように、頂部に円形の燃焼室キャビティが形成され
たピストンと、複数の噴孔を先端部に有する燃料噴射ノ
ズルとを備えたものはよく知られている。そして、この
場合、上記燃料噴射ノズルの先端は、シリンダ軸方向に
平面的に見て上記キャビティの中心からオフセットされ
ているとともに、上記燃料噴射ノズルの各噴孔は、該噴
孔からの噴射燃料の中心線とキャビティ壁面との各々の
交点がピストン頂面から略同じ深さレベルになるように
形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ディーゼルエンジンにおいて、燃料噴射ノズルの各噴孔
から噴射される燃料の大部分はピストンのキャビティ内
に行くが、一部はピストン頂面とシリンダヘッド下面と
の間に達している。そして、特に、排気口付近に噴射さ
れた燃料が高温の排気バルブの熱により異常燃焼を起
し、騒音や振動が生じる。さらに、この異常燃焼が長期
に渡って起るとピストン頂面及びシリンダヘッド下面に
エロージョンが発生するという問題があった。
【０００４】そこで、従来、このような問題を解決する
ために、噴孔からの燃料の噴射方向を下方に（つまり噴
孔からの噴射燃料の中心線とキャビティ壁面との交点が
キャビティ底面寄りに深くなるように）設定したり、あ
るいは噴射タイミングを遅らせたりして、噴射燃料が極
力ピストン頂面とシリンダヘッド下面との間に達しない
ようにすることがある。
【０００５】しかし、噴孔からの燃料の噴射方向を下方
に設定すると、高回転域でスモーク排出量が増加するな
ど、エンジン性能が悪くなるという不具合がある。
【０００６】また、噴射タイミングを遅らせると、排気
ガス温が上昇し、またスモーク排出量も増加する。その
ため、燃料噴射量を減少させなければならず、結果的に
大幅な出力低下を招くことになる。
【０００７】本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、スモーク排出量の増
加や排気ガス温の上昇を招くことなく、排気口付近での
異常燃焼を防止して、騒音や振動を低減するとともにエ
ロージョンの発生を防止し得る直噴式ディーゼルエンジ
ンを提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、頂部に円形のキャビティが
形成されたピストンと、複数の噴孔を先端部に有する燃
料噴射ノズルとを備えた直噴式ディーゼルエンジンにお
いて、上記燃料噴射ノズルの複数の噴孔のうち、少なく
とも排気口側の噴孔からの噴射燃料のピストン頂面への
拡散を阻止する拡散阻止手段を備える構成とするもので
ある。
【０００９】請求項２〜４記載の発明は、それぞれ上記
拡散阻止手段をより具体的に現したものである。すなわ
ち、請求項２記載の発明は、排気口側の噴孔の長さを他
の噴孔のそれよりも長く形成することで拡散阻止手段を
構成する。また、請求項３記載の発明は、排気口側の噴
孔からの噴射燃料の中心線とキャビティ壁面との交点を
他の噴孔からの噴射燃料の中心線とキャビティ壁面との
交点よりもキャビティ底部側に設定することで拡散阻止
手段を構成する。さらに、請求項４記載の発明は、燃料
噴射ノズルの先端部またはシリンダヘッド下面のノズル
挿入部近傍に設けたガイド部材で拡散阻止手段を構成す
る。
【００１０】また、請求項５記載の発明は、頂部に円形
のキャビティが形成されたピストンと、複数の噴孔を先
端部に有する燃料噴射ノズルとを備えた直噴式ディーゼ
ルエンジンにおいて、上記ピストンの頂部に、上記燃料
噴射ノズルの複数の噴孔のうち、排気口側の噴孔からの
噴射燃料の中心線上のピストン頂面からキャビティ内に
連通する連通路を形成する構成とする。
【００１１】
【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明では、
拡散阻止手段によって燃料噴射ノズルの排気口側の噴孔
からの噴射燃料のピストン頂面への拡散が阻止されるこ
とにより、ピストン頂面とシリンダヘッド下面との間に
おける排気口付近で燃料が排気バルブの熱で異常燃焼を
起すことはない。
【００１２】また、請求項５記載の発明では、燃料噴射
ノズルの噴孔からの噴射燃料の一部がピストン頂面とシ
リンダヘッド下面との間に達しても、排気口付近ではそ
の燃料がピストン頂部の連通路を通してキャビティ内に
還流するようになり、排気バルブの熱で異常燃焼を起す
ことはない。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【００１４】図１〜図２は本発明の第１実施例に係わる
直噴式ディーゼルエンジンを示し、１はシリンダ（図示
せず）内に摺動自在に嵌挿されたピストンであって、該
ピストン１の頂部には円形の燃焼室キャビティ３が形成
されている。４はシリンダの上壁を構成するシリンダヘ
ッドであって、該シリンダヘッド４には、一つのシリン
ダに対し一つずつの吸気ポート５及び排気ポート６が開
口して形成されており、上記吸気ポート５のシリンダ開
口部たる吸気口７は吸気バルブ（図示せず）により、上
記排気ポート６のシリンダ開口部たる排気口８は吸気バ
ルブ（図示せず）によりそれぞれ開閉される。
【００１５】また、１１は上記シリンタベッド４のノズ
ル挿入部４ａに挿入された燃料噴射ノズルであって、該
燃料噴射ノズル１１の先端部は、上記キャビティ３に臨
んで設けられている。上記燃料噴射ノズル１１の先端部
は、図３及び図４に示すように、四つの噴孔１２ａ，１
２ｂ，１２ｃ，１２ｄを有するノズルアウタ１３と、該
ノズルアウタ１３に対し進退移動可能に設けられたニー
ドル状のノズルインナ１４とを備え、上記ノズルインナ
１４とノズルアウタ１３との間の隙間を通って燃料が各
噴孔１２ａ〜１２ｄからキャビティ３内に向けて噴射さ
れるようになっている。
【００１６】ここで、上記キャビティ３の中心Ｃ1 は、
シリンダ及びピストン１の中心Ｃ2に対し、排気口８か
ら排気ポート６の延出側と反対側に若干オフセットされ
ており、上記燃料噴射ノズル１１の中心Ｃ3 は、このキ
ャビティ３の中心Ｃ1 よりも更に排気ポート６の延出側
と反対側にオフセットされている。また、燃料噴射ノズ
ル１１の各噴孔１２ａ〜１２ｄは、該噴孔１２ａ〜１２
ｄからの噴射燃料の中心線１５ａ〜１５ｄとキャビティ
３壁面との各々の交点がシリンダヘッド４下面から略同
じ深さレベルＤになるように形成され、かつ上記中心線
１５ａ〜１５ｄが円周方向に略等間隔（約９０度間隔）
に放射線状に延びるように配置されている。
【００１７】そして、本発明の特徴点として、上記燃料
噴射ノズル１１において、ノズルインナ１４の軸心Ｌ1
とノズルアウタ１３の軸心Ｌ2 とはオフセットされて、
ノズルアウタ１３の肉厚は、排気口８側の部分が吸気口
７側の部分よりも厚くなっている。よって、排気口８側
の噴孔１２ａ，１２ｂの長さは、吸気口７側の噴孔１２
ｃ，１２ｄのそれよりも長く設定されており、また、こ
の噴孔１２ａ〜１２ｄの長さの差異により、排気口側の
噴孔１２ａ，１２ｂからの噴射燃料のピストン頂面への
拡散を阻止する拡散阻止手段１６が構成されている。
【００１８】次に、上記第１実施例の作用・効果を説明
するに、ピストン１の圧縮行程時に燃料噴射ノズル１１
の四つの噴孔１２ａ〜１２ｄから燃料が各々ピストン１
頂部のキャビティ３内に向けて噴射される。この際、上
記四つの噴孔１２ａ〜１２ｄのうち、排気口８側の噴孔
１２ａ，１２ｂの長さは、吸気口８側の噴孔１２ｃ，１
２ｄのそれよりも長く設定されているため、この噴孔１
２ａ，１２ｂからの燃料噴射量が通路抵抗の増加に伴い
少なくなるとともに、噴孔１２ａ，１２ｂからの噴射燃
料の直進性が高まる。これにより、排気口８側の噴孔１
２ａ，１２ｂからの噴射燃料のピストン１頂面への拡散
を阻止することができるので、排気口８付近で燃料が高
温の排気バルブの熱により異常燃焼が起きることはな
く、騒音や振動の低減化を図ることができるとともに、
異常燃焼に起因するピストン頂面等でのエロージョンの
発生を防止することができる。
【００１９】しかも、排気口側の噴孔１２ａ，１２ｂか
らの噴射燃料のピストン１頂面への拡散を阻止するため
の拡散阻止手段１６の構造は、単に上記噴孔１２ａ，１
２ｂの長さを他の噴孔１２ｃ，１２ｄのそれよりも長く
しただけのものであり、部品点数の増加を招くことがな
いので、コスト的に安価に実施できるなど、実施化を図
る上で非常に有利である。
【００２０】その上、燃料噴射ノズル１１の噴孔１２ａ
〜１２ｄからは所定量の燃料噴射を行うことができるの
で、出力低下を招くことはない。また、燃料噴射ノズル
１１各噴孔１２ａ〜１２ｄからの燃料噴射方向をキャビ
ティ３底面寄りに下方に下げたり、タイミングを遅らせ
たりした場合の如く、スモーク排出量の増加や排気ガス
温の上昇を招くこともない。
【００２１】図５及び図６は本発明の第２実施例に係わ
る直噴式ディーゼルエンジンを示す。この第２実施例の
場合、燃料噴射ノズル１１のノズルアウタ１３とノズル
インナ１４とは同心状に設けられているが、排気口側の
噴孔１２ａからの噴射燃料の中心線１５ａとキャビティ
３壁面との交点Ｐa は、吸気口側の噴孔１２ｃからの噴
射燃料の中心線１５ｃとキャビティ３壁面との交点Ｐc
よりもキャビティ３底面寄りに深く（つまり交点Ｐa の
シリンダヘッド４下面からの深さＤa が交点Ｐc のシリ
ンダヘッド４下面からの深さＤc よりも大きく（Ｄa ＞
Ｄc ））設定されており、この交点Ｐa ，Ｐc の差異に
より、排気口側の噴孔１２ａからの噴射燃料のピストン
頂面への拡散を阻止する拡散阻止手段が構成されてい
る。尚、その他の構成は、第１実施例の場合と同じであ
り、同一部材には同一符号を付してその説明は省略す
る。
【００２２】そして、上記第２実施例においては、排気
口側の噴孔１２ａからの噴射燃料の中心線１５ａとキャ
ビティ３壁面との交点Ｐa を、吸気口側の噴孔１２ｃか
らの噴射燃料の中心線１５ｃとキャビティ３壁面との交
点Ｐc よりもキャビティ３底面寄りに深く設定して、排
気口側の噴孔１２ａからの噴射燃料のピストン１頂面へ
の拡散を阻止するようにしたことにより、上記第１実施
例の場合と同様に、排気口付近での異常燃焼を防止する
ことができ、騒音や振動の低減化及びエロージョンの発
生防止を図ることができる。また、燃料噴射ノズル１１
の４つの噴孔のうち、排気口側の二つの噴孔１２ａ（図
では一つのみ示す）からの燃料噴射方向のみをキャビテ
ィ３底面寄りに下げたにすぎないので、全ての噴孔１２
ａ〜１２ｄからの燃料噴射方向を下げた場合に比べてス
モーク排出量の増加や排気ガス温の上昇を抑制すること
ができる。
【００２３】図７は本発明の第３実施例に係わる直噴式
ディーゼルエンジンを示す。この第３実施例の場合、シ
リンダヘッド４下面のノズル挿入部４ａ近傍に拡散阻止
手段としてのリング状のガイド部材２１が固着されてい
る。該ガイド部材２１の下面は中心から外向きに傾斜す
るテーパーコーン面に形成され、この下面に沿って燃料
噴射ノズル１１の各噴孔からの噴射燃料２２ａ，２２
ｂ，２２ｃ，２２ｄの方向をガイドして、各噴孔からの
噴射燃料２２ａ〜２２ｄのピストン１頂面への拡散を阻
止するようになっている。
【００２４】図８は本発明の第４実施例に係わる直噴式
ディーゼルエンジンを示す。この第４実施例の場合、燃
料噴射ノズル１１の先端部に拡散阻止手段としてのリン
グ状のガイド部材３１が固着され、該ガイド部材３１
は、上記第３実施例におけるガイド部材２１と同様に下
面がテーパーコーン面に形成され、この下面に沿って燃
料噴射ノズル１１の各噴孔からの燃料噴射３２ａ，３２
ｂ，３２ｃ，３２ｄの方向をガイドして、各噴孔からの
噴射燃料３２ａ〜３２ｄのピストン１頂面への拡散を阻
止するようになっている。
【００２５】そして、上記第３及び第４実施例において
は、いずれもシリンダヘッド４下面のノズル挿入部４ａ
近傍または燃料噴射ノズル１１の先端部に設けたガイド
部材２１，３１により燃料噴射ノズル１１の各噴孔から
の噴射燃料のピストン頂面への拡散を確実に阻止するこ
とができ、排気口８付近での異常燃焼を防止して、騒音
や振動の低減化及びエロージョンの発生防止を図ること
ができる。尚、ガイド部材２１，３１は、排気口８付近
での異常燃焼を防止する上からは、実施例の如く必ずし
もシリンダヘッド４下面のノズル挿入部４ａ近傍全周ま
たは燃料噴射ノズル１１の先端部全体に設ける必要はな
く、排気口８側の部分にのみ設けて、排気口側の噴孔か
らの噴射燃料のピストン頂面への拡散を阻止するように
すればよい。
【００２６】図９及び図１０は本発明の第５実施例に係
わる直噴式ディーゼルエンジンを示す。この第５実施例
の場合、ピストン１の頂部には、キャビティ３が形成さ
れているだけでなく、燃料噴射ノズル１１の四つの噴孔
のうち、排気口８側の二つの噴孔からの噴射燃料の中心
線１５ａ，１５ｂ上の各ピストン１頂面からキャビティ
３内に連通する二つの連通路４１，４２が形成されてお
り、該各連通路４１，４２のピストン頂面側開口４１
ａ，４２ａは、排気口８と対向しない位置で円形状に形
成されている。尚、その他の構成は第１実施例の場合と
同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は
省略する。
【００２７】そして、上記第５実施例においては、ピス
トン１の圧縮行程時に燃料噴射ノズル１１の各噴孔から
燃料が噴射された際に、その噴射燃料の一部がピストン
頂面とシリンダヘッド下面との間に達しても、排気口８
付近ではその燃料がピストン１頂部の連通路４１，４２
を通してキャビティ３内に圧力差から速やかに還流する
ようになる。このため、排気口８付近で燃料が排気バル
ブの熱で異常燃焼を起すことはなく、前述の各実施例の
場合と同様騒音や振動の低減化及びエロージョンの発生
防止を図ることができる。
【００２８】尚、上記第１〜第５実施例では、いずれも
燃料噴射ノズル１１がその先端部に四つの噴孔１２ａ〜
１２ｄを有する場合について述べたが、本発明は、この
個数に限らず、複数の噴孔を有する燃料噴射ノズルを備
えるその他の直噴式ディーゼルエンジンにも適用するこ
とができるのは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】以上の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、燃料噴射ノズルの排気口側の噴孔からの噴射燃料の
ピストン頂面への拡散が拡散阻止手段によって阻止され
るので、スモーク排出量の増加や排気ガス温の上昇を招
くことなく、排気口付近での異常燃焼を防止することが
でき、騒音や振動の低減化及びエロージョンの発生防止
を有効に図ることができる。
【００３０】ここで、特に、上記拡散阻止手段を、請求
項２記載の発明の如く燃料噴射ノズルの複数の噴孔のう
ち、排気口側の噴孔の長さを他の噴孔のそれよりも長く
形成することで構成し、または請求項３記載の発明の如
く排気口側の噴孔からの噴射燃料の中心線とキャビティ
壁面との交点を他の噴孔からの噴射燃料の中心線とキャ
ビティ壁面との交点よりもキャビティ底部側に設定する
ことで構成した場合には、部品点数を増加することもな
く、コスト面等で実施化を図る上で非常に有利である。
【００３１】また、請求項５記載の発明では、排気口付
近でピストン頂面とシリンダヘッド下面との間に達した
燃料を連通路を通してキャビティ内に還流することがで
きるので、請求項１記載の発明と同様に、スモーク排出
量の増加や排気ガス温の上昇を招くことなく、排気口付
近での異常燃焼を防止することができ、騒音や振動の低
減化及びエロージョンの発生防止を有効に図ることがで
きるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係わる直噴式ディーゼル
エンジンのピストン頂部の平面図である。
【図２】同エンジンのピストン上部付近の縦断面図であ
る。
【図３】同エンジンの燃料噴射ノズル先端部の縦断面図
である。
【図４】図４のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す図２相当図である。
【図６】同じく図３相当図である。
【図７】本発明の第３実施例に係わる直噴式ディーゼル
エンジンの燃料噴射ノズルの先端部付近の拡大縦断面図
である。
【図８】本発明の第４実施例を示す図７相当図である。
【図９】本発明の第５実施例を示す図１相当図である。
【図１０】同じく図２相当図である。
【符号の説明】
１ ピストン ３ キャビティ ８ 排気口 １１ 燃料噴射ノズル １２ａ〜１２ｄ 噴孔 １６ 拡散阻止手段 ２１，３１ ガイド部材（拡散阻止手段） ４１，４２ 連通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永柄 邦次 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 岡本 正 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 頂部に円形のキャビティが形成されたピ
    ストンと、複数の噴孔を先端部に有する燃料噴射ノズル
    とを備えた直噴式ディーゼルエンジンにおいて、 上記燃料噴射ノズルの複数の噴孔のうち、少なくとも排
    気口側の噴孔からの噴射燃料のピストン頂面への拡散を
    阻止する拡散阻止手段を備えたことを特徴とする直噴式
    ディーゼルエンジン。
  2. 【請求項２】 上記拡散阻止手段は、排気口側の噴孔の
    長さを他の噴孔のそれよりも長く形成してなる請求項１
    記載の直噴式ディーゼルエンジン。
  3. 【請求項３】 上記拡散阻止手段は、排気口側の噴孔か
    らの噴射燃料の中心線とキャビティ壁面との交点を他の
    噴孔からの噴射燃料の中心線とキャビティ壁面との交点
    よりもキャビティ底面寄りに設定してなる請求項１記載
    の直噴式ディーゼルエンジン。
  4. 【請求項４】 上記拡散阻止手段は、燃料噴射ノズルの
    先端部またはシリンダヘッド下面のノズル挿入部近傍に
    設けたガイド部材からなる請求項１記載の直噴式ディー
    ゼルエンジン。
  5. 【請求項５】 頂部に円形のキャビティが形成されたピ
    ストンと、複数の噴孔を先端部に有する燃料噴射ノズル
    とを備えた直噴式ディーゼルエンジンにおいて、 上記ピストンの頂部には、上記燃料噴射ノズルの複数の
    噴孔のうち、排気口側の噴孔からの噴射燃料の中心線上
    のピストン頂面からキャビティ内に連通する連通路が形
    成されていることを特徴とする直噴式ディーゼルエンジ
    ン。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH076472U (ja) * 1993-06-29 1995-01-31 三和シヤッター工業株式会社 出 窓
WO2018155091A1 (ja) * 2017-02-27 2018-08-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射装置

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