JPH0571348A - 直接噴射式デイーゼル機関の燃焼室 - Google Patents
直接噴射式デイーゼル機関の燃焼室Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室におい
て、従来技術に比べ燃費、黒煙が良好で、かつ、ＮＯｘ
が低い燃焼を実現することを目的とする。 【構成】 上部及び下部共に入口部にＲ付きで絞られた
形状を有する燃焼室であり、燃料噴射は、該二分割され
た燃焼室に対してそれぞれに行い、燃料噴射初期の噴射
率制御期間中には、燃料噴射を上部燃焼室と下部燃焼室
の傾斜面との近傍にそれぞれに行い、燃料噴射後期に
は、高圧噴射を上部燃焼室と下部燃焼室のそれぞれの絞
られた入口部の近傍に行うように構成した。
て、従来技術に比べ燃費、黒煙が良好で、かつ、ＮＯｘ
が低い燃焼を実現することを目的とする。 【構成】 上部及び下部共に入口部にＲ付きで絞られた
形状を有する燃焼室であり、燃料噴射は、該二分割され
た燃焼室に対してそれぞれに行い、燃料噴射初期の噴射
率制御期間中には、燃料噴射を上部燃焼室と下部燃焼室
の傾斜面との近傍にそれぞれに行い、燃料噴射後期に
は、高圧噴射を上部燃焼室と下部燃焼室のそれぞれの絞
られた入口部の近傍に行うように構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直接噴射式ディーゼル
機関において、ピストンの頂面に凹部状に形成され、上
部と下部とに二分割された燃焼室に関する。
機関において、ピストンの頂面に凹部状に形成され、上
部と下部とに二分割された燃焼室に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、直接噴射式ディーゼル機関の燃焼
室を上部と下部とに二分割し、該二分割した燃焼室に燃
料を噴射し、緩慢な燃焼を行うようにすることにより、
ＮＯｘを低減する技術は、公知のものであり、例えば、
実開昭６２−１４８７３０号公報に記載の技術の如くで
ある。前記従来の技術においては、燃料噴射初期の燃焼
を制御する噴射率制御が無く、燃焼室を二分割すること
により生じる空気流動と噴霧との関係により、下部燃焼
室では、混合気を形成し着火させるのであり、上部燃焼
室では、噴霧を該壁面に沿わせることにより、燃料フィ
ルムを形成し緩慢な燃焼を行うのである。また、上部燃
焼室の入口部の作用は、シリンダヘッドとピストン頂面
との間のすきま部に燃焼ガスが噴出するのを抑えること
にあり、該すきま部に燃焼ガスが噴出するのを抑えるこ
とにより、未燃燃料とすすの再燃焼を行い、ＮＯｘ、Ｈ
Ｃ、黒煙を低減しているのであるが、該技術ではＮＯｘ
の低減量に限界がある。
室を上部と下部とに二分割し、該二分割した燃焼室に燃
料を噴射し、緩慢な燃焼を行うようにすることにより、
ＮＯｘを低減する技術は、公知のものであり、例えば、
実開昭６２−１４８７３０号公報に記載の技術の如くで
ある。前記従来の技術においては、燃料噴射初期の燃焼
を制御する噴射率制御が無く、燃焼室を二分割すること
により生じる空気流動と噴霧との関係により、下部燃焼
室では、混合気を形成し着火させるのであり、上部燃焼
室では、噴霧を該壁面に沿わせることにより、燃料フィ
ルムを形成し緩慢な燃焼を行うのである。また、上部燃
焼室の入口部の作用は、シリンダヘッドとピストン頂面
との間のすきま部に燃焼ガスが噴出するのを抑えること
にあり、該すきま部に燃焼ガスが噴出するのを抑えるこ
とにより、未燃燃料とすすの再燃焼を行い、ＮＯｘ、Ｈ
Ｃ、黒煙を低減しているのであるが、該技術ではＮＯｘ
の低減量に限界がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、燃
料噴射初期の燃焼を制御する噴射率制御を行い、噴霧を
壁面に沿わせることを極力避けることにより、積極的に
混合気を形成し、該混合気による燃焼によりＮＯｘを低
減し、また、上部燃焼室１の入口部４に高圧噴霧を噴射
し、シリンダヘッドとピストン頂面との間のすきま部に
高圧噴霧の一部を積極的に噴出させて、該すきま部の空
気を積極的に利用する等、より多くの空気を利用するこ
とにより、希薄な混合気を形成し、該希薄な混合気の積
極的な燃焼を行い、従来技術に比べ燃費、黒煙が良好
で、かつ、ＮＯｘが低い燃焼を実現することを目的とす
るのである。
料噴射初期の燃焼を制御する噴射率制御を行い、噴霧を
壁面に沿わせることを極力避けることにより、積極的に
混合気を形成し、該混合気による燃焼によりＮＯｘを低
減し、また、上部燃焼室１の入口部４に高圧噴霧を噴射
し、シリンダヘッドとピストン頂面との間のすきま部に
高圧噴霧の一部を積極的に噴出させて、該すきま部の空
気を積極的に利用する等、より多くの空気を利用するこ
とにより、希薄な混合気を形成し、該希薄な混合気の積
極的な燃焼を行い、従来技術に比べ燃費、黒煙が良好
で、かつ、ＮＯｘが低い燃焼を実現することを目的とす
るのである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は以上の如
くであり、該目的を達成するために次のような構造を有
している。即ち、本発明は、上部は、入口部にＲ付きで
絞られた形状を有し、下部は、入口部にＲ付きで絞られ
た形状を有する燃焼室の形状であり、燃料噴射は、該二
分割された燃焼室に対してそれぞれに行い、燃料噴射初
期の噴射率制御期間中には、燃料噴射を上部燃焼室の傾
斜面と下部燃焼室の傾斜面との近傍にそれぞれに行い、
燃料噴射後期には、高圧噴射を上部燃焼室の絞られた入
口部と下部燃焼室の絞られた入口部との近傍にそれぞれ
に行うように構成したものである。
くであり、該目的を達成するために次のような構造を有
している。即ち、本発明は、上部は、入口部にＲ付きで
絞られた形状を有し、下部は、入口部にＲ付きで絞られ
た形状を有する燃焼室の形状であり、燃料噴射は、該二
分割された燃焼室に対してそれぞれに行い、燃料噴射初
期の噴射率制御期間中には、燃料噴射を上部燃焼室の傾
斜面と下部燃焼室の傾斜面との近傍にそれぞれに行い、
燃料噴射後期には、高圧噴射を上部燃焼室の絞られた入
口部と下部燃焼室の絞られた入口部との近傍にそれぞれ
に行うように構成したものである。
【０００５】
【作用】次に、作用について説明すると、入口部４・５
がそれぞれＲ形状であることにより、空気の流動、乱れ
が少ない上部燃焼室１及び下部燃焼室２に対して、それ
ぞれに燃料の噴射を行い、該噴射初期には、初期燃焼を
制御する噴射率制御を行い、上部燃焼室１のＲ１部直下
の側壁部１ａと、下部燃焼室２の底面２ａと側壁２ｂを
結ぶｒ部のそれぞれに燃料を噴射し、噴射後期には、多
噴孔ノズルＮによる高圧噴射を行い、上部燃焼室１のＲ
１部の突起と、下部燃焼室２のＲ２部直下の側壁２ｂ傾
斜面のそれぞれに燃料を噴射し、シリンダヘッド６とピ
ストン頂面７ａとの間のすきま部３の空気を積極的に利
用する等、より多くの空気を利用することにより、希薄
な混合気を形成し、該希薄な混合気の急速な燃焼が行わ
れるのである。
がそれぞれＲ形状であることにより、空気の流動、乱れ
が少ない上部燃焼室１及び下部燃焼室２に対して、それ
ぞれに燃料の噴射を行い、該噴射初期には、初期燃焼を
制御する噴射率制御を行い、上部燃焼室１のＲ１部直下
の側壁部１ａと、下部燃焼室２の底面２ａと側壁２ｂを
結ぶｒ部のそれぞれに燃料を噴射し、噴射後期には、多
噴孔ノズルＮによる高圧噴射を行い、上部燃焼室１のＲ
１部の突起と、下部燃焼室２のＲ２部直下の側壁２ｂ傾
斜面のそれぞれに燃料を噴射し、シリンダヘッド６とピ
ストン頂面７ａとの間のすきま部３の空気を積極的に利
用する等、より多くの空気を利用することにより、希薄
な混合気を形成し、該希薄な混合気の急速な燃焼が行わ
れるのである。
【０００６】
【実施例】次に、添付の図面に示した本発明の実施例に
ついて説明する。図１は、本発明の直接噴射式ディーゼ
ル機関の燃焼室の噴射率制御期間中の噴射前期（クラン
ク角０°ａＴＤＣ）の状態を示す模式的上面図と縦断面
図、図２は、同じく噴射前期（クランク角０°ａＴＤ
Ｃ）の状態を示す具体的な上面図と縦断面図、図３は、
同じく噴射後期（クランク角２０°ａＴＤＣ）の高圧噴
射時の状態を示す模式的な上面図と縦断面図、図４は、
同じく噴射後期（クランク角２０°ａＴＤＣ）の具体的
な上面図と縦断面図、図５は、燃料消費率とＮＯｘと黒
煙排気色の特性を示す図、図６は、噴射率制御の特性を
示す図である。
ついて説明する。図１は、本発明の直接噴射式ディーゼ
ル機関の燃焼室の噴射率制御期間中の噴射前期（クラン
ク角０°ａＴＤＣ）の状態を示す模式的上面図と縦断面
図、図２は、同じく噴射前期（クランク角０°ａＴＤ
Ｃ）の状態を示す具体的な上面図と縦断面図、図３は、
同じく噴射後期（クランク角２０°ａＴＤＣ）の高圧噴
射時の状態を示す模式的な上面図と縦断面図、図４は、
同じく噴射後期（クランク角２０°ａＴＤＣ）の具体的
な上面図と縦断面図、図５は、燃料消費率とＮＯｘと黒
煙排気色の特性を示す図、図６は、噴射率制御の特性を
示す図である。
【０００７】図１・図２・図３・図４において、シリン
ダ１０の上部は、シリンダヘッド６により閉鎖されてお
り、該シリンダヘッド６には、噴孔径を絞った多噴孔ノ
ズルＮが設けられている。前記シリンダ１０内には、ピ
ストン７が摺動可能に配設されており、該ピストン７の
頂面７ａには、凹部状の燃焼室が形成され、該燃焼室
は、上部燃焼室１と下部燃焼室２とに二分割されてい
る。該上部燃焼室１は、入口部４がＲ１付きで絞られた
形状であり、下部燃焼室２は、入口部５がＲ付きで絞ら
れた形状で、該入口部５の開口径が上部燃焼室１の入口
部４の開口径より小さい形状である。
ダ１０の上部は、シリンダヘッド６により閉鎖されてお
り、該シリンダヘッド６には、噴孔径を絞った多噴孔ノ
ズルＮが設けられている。前記シリンダ１０内には、ピ
ストン７が摺動可能に配設されており、該ピストン７の
頂面７ａには、凹部状の燃焼室が形成され、該燃焼室
は、上部燃焼室１と下部燃焼室２とに二分割されてい
る。該上部燃焼室１は、入口部４がＲ１付きで絞られた
形状であり、下部燃焼室２は、入口部５がＲ付きで絞ら
れた形状で、該入口部５の開口径が上部燃焼室１の入口
部４の開口径より小さい形状である。
【０００８】このような構成において、ピストン７が上
昇して、シリンダ１０内の空気を圧縮し、図１に示す如
く、ピストン７が上死点に移動した時に、燃料噴射ポン
プにより加圧された燃料が前記多噴孔ノズルＮから噴射
するのである。該多噴孔ノズルＮによる燃料の噴射は、
前記上部燃焼室１と下部燃焼室２のそれぞれに行われる
のであり、該上部燃焼室１においては、噴射率を制御し
た燃料噴射初期には、Ｒ１部直下の側壁部１ａに噴射
し、噴射後期の高圧噴射時には、ピストン７の下降に伴
い、該Ｒ１部の突起に噴射し、図４に示す如く、シリン
ダヘッド６とピストン頂面７ａとの間のすきま部３に高
圧噴霧の一部が噴出するのである。同時に、下部燃焼室
２においては、噴射率を制御した燃料噴射初期には、該
底面２ａと側壁２ｂとを結び、前記多噴孔ノズルＮから
該壁面２ｂまでの距離が最長の位置であるｒ部に噴射
し、噴射後期の高圧噴射時には、ピストン７の下降に伴
い、Ｒ２部直下の側壁２ｂの傾斜面に噴射するのであ
る。
昇して、シリンダ１０内の空気を圧縮し、図１に示す如
く、ピストン７が上死点に移動した時に、燃料噴射ポン
プにより加圧された燃料が前記多噴孔ノズルＮから噴射
するのである。該多噴孔ノズルＮによる燃料の噴射は、
前記上部燃焼室１と下部燃焼室２のそれぞれに行われる
のであり、該上部燃焼室１においては、噴射率を制御し
た燃料噴射初期には、Ｒ１部直下の側壁部１ａに噴射
し、噴射後期の高圧噴射時には、ピストン７の下降に伴
い、該Ｒ１部の突起に噴射し、図４に示す如く、シリン
ダヘッド６とピストン頂面７ａとの間のすきま部３に高
圧噴霧の一部が噴出するのである。同時に、下部燃焼室
２においては、噴射率を制御した燃料噴射初期には、該
底面２ａと側壁２ｂとを結び、前記多噴孔ノズルＮから
該壁面２ｂまでの距離が最長の位置であるｒ部に噴射
し、噴射後期の高圧噴射時には、ピストン７の下降に伴
い、Ｒ２部直下の側壁２ｂの傾斜面に噴射するのであ
る。
【０００９】以上の如く構成することにより、図１・図
２に示す燃料噴射初期には、上部燃焼室１及び下部燃焼
室２の入口部４・５が、共にＲ１・Ｒ２形状であること
により、空気の流動、乱れが少なく、さらに、噴射率制
御により、燃焼を制御し、図３・図４に示す噴射後期に
は、前記すきま部３の空気を積極的に利用する等、より
多くの空気を利用することにより、希薄な混合気を形成
し、該希薄な混合気の急速な燃焼を行うのである。そし
て、このように燃焼室を二分割し、それぞれの燃焼室１
・２に噴孔径を絞った多噴孔ノズルＮによる高圧噴射を
行うことにより、均一で希薄な混合気を分布し、燃費と
ＮＯｘの両方を低減するのである。
２に示す燃料噴射初期には、上部燃焼室１及び下部燃焼
室２の入口部４・５が、共にＲ１・Ｒ２形状であること
により、空気の流動、乱れが少なく、さらに、噴射率制
御により、燃焼を制御し、図３・図４に示す噴射後期に
は、前記すきま部３の空気を積極的に利用する等、より
多くの空気を利用することにより、希薄な混合気を形成
し、該希薄な混合気の急速な燃焼を行うのである。そし
て、このように燃焼室を二分割し、それぞれの燃焼室１
・２に噴孔径を絞った多噴孔ノズルＮによる高圧噴射を
行うことにより、均一で希薄な混合気を分布し、燃費と
ＮＯｘの両方を低減するのである。
【００１０】図５は、以上のような実施例における燃料
消費率、ＮＯｘの低減量、黒煙排気色の従来技術との比
較を示している。×印の実線が本発明の実施例を示し、
○印の実線が従来例を示しているのである。このように
図５に示す如く、本発明の実施例は、従来技術より燃
費、黒煙が良好で、かつ、ＮＯｘが低い燃焼を実現して
いるのである。
消費率、ＮＯｘの低減量、黒煙排気色の従来技術との比
較を示している。×印の実線が本発明の実施例を示し、
○印の実線が従来例を示しているのである。このように
図５に示す如く、本発明の実施例は、従来技術より燃
費、黒煙が良好で、かつ、ＮＯｘが低い燃焼を実現して
いるのである。
【００１１】次に、図６おいて、本発明の実施例におけ
る燃料噴射制御について説明すると、図６の横軸は、ク
ランク角、縦軸は、弁リフト量と噴射圧力であり、該図
６に示す如く、噴射期間の初期に噴射率を制御し、その
後に噴射圧力が最大となるように燃料噴射を制御してお
り、噴射率制御期間θ１は、全噴射期間θの三分の一以
上に選定されている。噴射は、例えば上死点前１０°付
近から上死点付近までの間、好ましくは上死点５°付近
で開始され、上死点２５°付近から３５°付近までの
間、好ましくは３０°付近で終了するように制御され、
全噴射期間θは、２５°から３５°程度となる。また、
噴射圧力は、上死点２０°付近で最大となるように制御
されているのである。
る燃料噴射制御について説明すると、図６の横軸は、ク
ランク角、縦軸は、弁リフト量と噴射圧力であり、該図
６に示す如く、噴射期間の初期に噴射率を制御し、その
後に噴射圧力が最大となるように燃料噴射を制御してお
り、噴射率制御期間θ１は、全噴射期間θの三分の一以
上に選定されている。噴射は、例えば上死点前１０°付
近から上死点付近までの間、好ましくは上死点５°付近
で開始され、上死点２５°付近から３５°付近までの
間、好ましくは３０°付近で終了するように制御され、
全噴射期間θは、２５°から３５°程度となる。また、
噴射圧力は、上死点２０°付近で最大となるように制御
されているのである。
【００１２】
【発明の効果】本発明は、以上のような構造及び実施例
を有しているので、以下のような効果を奏するものであ
る。即ち、緩やかな初期燃焼により、ＮＯｘと騒音を制
御し、後期の比較的に希薄な混合気の燃焼により、ＮＯ
ｘならびに燃費の０方の低減が可能になるのである。
を有しているので、以下のような効果を奏するものであ
る。即ち、緩やかな初期燃焼により、ＮＯｘと騒音を制
御し、後期の比較的に希薄な混合気の燃焼により、ＮＯ
ｘならびに燃費の０方の低減が可能になるのである。
【図１】本発明の直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室の
噴射率制御期間中の噴射前期（クランク角０°ａＴＤ
Ｃ）の模式的な状態を示す上面図と縦断面図である。
噴射率制御期間中の噴射前期（クランク角０°ａＴＤ
Ｃ）の模式的な状態を示す上面図と縦断面図である。
【図２】同じく噴射前期（クランク角０°ａＴＤＣ）の
具体的な上面図と縦断面図である。
具体的な上面図と縦断面図である。
【図３】同じく噴射後期（クランク角２０°ａＴＤＣ）
の高圧噴射時の状態を示す模式的な上面図と縦断面図で
ある。
の高圧噴射時の状態を示す模式的な上面図と縦断面図で
ある。
【図４】同じく噴射後期（クランク角２０°ａＴＤＣ）
の具体的な上面図と縦断面図である。
の具体的な上面図と縦断面図である。
【図５】燃料消費率とＮＯｘと黒煙排気色の特性を示す
図である。
図である。
【図６】噴射率制御の特性を示す図である。
１ 上部燃焼室 ２ 下部燃焼室 ３ すきま部 ４ 入口部（上部燃焼室） ５ 入口部（下部燃焼室） ６ シリンダヘッド ７ ピストン １０ シリンダ
Claims (1)
- 【請求項１】 上部は、入口部にＲ付きで絞られた形状
を有し、下部は、入口部にＲ付きで絞られた形状を有す
る燃焼室の形状であり、燃料噴射は、多噴孔ノズルによ
り該二分割された燃焼室に対してそれぞれに行い、燃料
噴射初期の噴射率制御期間中には、燃料噴射を上部燃焼
室の傾斜面と下部燃焼室の傾斜面との近傍にそれぞれに
行い、燃料噴射後期には、高圧噴射を上部燃焼室の絞ら
れた入口部と下部燃焼室の絞られた入口部との近傍にそ
れぞれに行うように構成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。
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| JP3228047A JP3024830B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 |
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ID=16870371
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