JPH07122406B2 - 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 - Google Patents
直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室Info
- Publication number
- JPH07122406B2 JPH07122406B2 JP3243133A JP24313391A JPH07122406B2 JP H07122406 B2 JPH07122406 B2 JP H07122406B2 JP 3243133 A JP3243133 A JP 3243133A JP 24313391 A JP24313391 A JP 24313391A JP H07122406 B2 JPH07122406 B2 JP H07122406B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion chamber
- injection
- nozzle
- spray
- flame
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims description 61
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims description 61
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 60
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 17
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 29
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 241000824268 Kuma Species 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 108020001572 subunits Proteins 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
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
- 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
- F02B23/0672—Omega-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 center axis
-
- 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
- F02B23/0645—Details related to the fuel injector or the fuel spray
- 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
- 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
- F02B23/0678—Unconventional, complex or non-rotationally symmetrical shapes of the combustion space, e.g. flower like, having special shapes related to the orientation of the fuel spray jets
- F02B23/0687—Multiple bowls in the piston, e.g. one bowl per fuel spray jet
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- 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)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スモークおよびＮＯX
の大幅な低減を図るための直接噴射式ディーゼル機関の
燃焼室に関する。
の大幅な低減を図るための直接噴射式ディーゼル機関の
燃焼室に関する。
【０００２】
【従来の技術】直接噴射式ディーゼル機関において、現
在広く用いられている低圧噴射の場合、噴霧はノズル近
傍で着火した後、全体が火炎に包まれながら進行し、こ
の時、噴霧は、空気と同時に自己の生成した既燃ガスを
巻き込みながら燃焼するので、噴霧中心部において高温
部、酸素不足部が形成されスモークの生成要因となり、
既燃ガスの巻き込みはマイナス要因として働くと言われ
ている。このためスモークを低減するには、燃料と空気
を迅速に混合する必要があり、スワール、スキッシュ等
により空気利用率を向上する方法が採られているが、こ
れでは着火遅れの間の燃料、空気混合速度も増大するた
め、予混合燃焼の増加により燃焼初期の熱発生率が増大
し、ＮＯX の増大を招くという相反する問題を有してお
り、これがスモークとＮＯX の同時低減を困難にしてい
る。
在広く用いられている低圧噴射の場合、噴霧はノズル近
傍で着火した後、全体が火炎に包まれながら進行し、こ
の時、噴霧は、空気と同時に自己の生成した既燃ガスを
巻き込みながら燃焼するので、噴霧中心部において高温
部、酸素不足部が形成されスモークの生成要因となり、
既燃ガスの巻き込みはマイナス要因として働くと言われ
ている。このためスモークを低減するには、燃料と空気
を迅速に混合する必要があり、スワール、スキッシュ等
により空気利用率を向上する方法が採られているが、こ
れでは着火遅れの間の燃料、空気混合速度も増大するた
め、予混合燃焼の増加により燃焼初期の熱発生率が増大
し、ＮＯX の増大を招くという相反する問題を有してお
り、これがスモークとＮＯX の同時低減を困難にしてい
る。
【０００３】上記問題を解決するために、高圧噴射（噴
射圧１０００ｋｇ／ｃｍ2 以上）、小噴孔径ノズル、浅
皿燃焼室および低スワールを組合せる方式が知られてい
る。これを図６により説明すると、１はピストン、２は
ピストンリング、３はシリンダライナー、４はガスケッ
ト、５はシリンダヘッド、６はノズル７を有する燃料噴
射弁を示し、ピストン１の頂部には燃焼室９が形成され
ている。ピストン１が上昇し上死点付近に達したとき、
ノズル７から噴射された燃料の噴霧は、壁面１０近傍で
一気に着火した後、火炎は、燃焼室９中心に向かって膨
張するが、噴射の終了まで中心部は不燃域として残る。
すなわち、噴霧は壁面１０に到達するまで燃焼室９中心
に近い不燃域側で十分に空気を巻き込みながら進行し、
壁面１０側では既燃ガスを導入しながら壁面１０に衝突
する二段の燃焼経路をたどる。高圧噴射の場合、噴射時
期を大幅に遅らせても火がつくため、噴射時期遅延との
組み合わせで、低圧噴射と比較してスモークおよびＮＯ
X の同時低減を図ることができる。
射圧１０００ｋｇ／ｃｍ2 以上）、小噴孔径ノズル、浅
皿燃焼室および低スワールを組合せる方式が知られてい
る。これを図６により説明すると、１はピストン、２は
ピストンリング、３はシリンダライナー、４はガスケッ
ト、５はシリンダヘッド、６はノズル７を有する燃料噴
射弁を示し、ピストン１の頂部には燃焼室９が形成され
ている。ピストン１が上昇し上死点付近に達したとき、
ノズル７から噴射された燃料の噴霧は、壁面１０近傍で
一気に着火した後、火炎は、燃焼室９中心に向かって膨
張するが、噴射の終了まで中心部は不燃域として残る。
すなわち、噴霧は壁面１０に到達するまで燃焼室９中心
に近い不燃域側で十分に空気を巻き込みながら進行し、
壁面１０側では既燃ガスを導入しながら壁面１０に衝突
する二段の燃焼経路をたどる。高圧噴射の場合、噴射時
期を大幅に遅らせても火がつくため、噴射時期遅延との
組み合わせで、低圧噴射と比較してスモークおよびＮＯ
X の同時低減を図ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高圧噴
射は低圧噴射と比較して、噴霧のエネルギーが大きいた
め、火炎は噴射エネルギーにより燃焼室９の中心に向か
って広がるのが抑制される。従って、噴霧はノズル７側
で常に新気を導入するのでスモークは大幅に低減する
が、着火までの空気の導入量が多く既燃ガスの巻き込み
が少ないため、前述したように壁面で一気に着火し、同
一噴射タイミングで比較するとどうしてもＮＯX の発生
量が多くなるという問題を有している。
射は低圧噴射と比較して、噴霧のエネルギーが大きいた
め、火炎は噴射エネルギーにより燃焼室９の中心に向か
って広がるのが抑制される。従って、噴霧はノズル７側
で常に新気を導入するのでスモークは大幅に低減する
が、着火までの空気の導入量が多く既燃ガスの巻き込み
が少ないため、前述したように壁面で一気に着火し、同
一噴射タイミングで比較するとどうしてもＮＯX の発生
量が多くなるという問題を有している。
【０００５】その理由としては、 燃焼室が円筒形状であるため、着火後の噴霧への既
燃ガスの導入が少ない。すなわち、図６（Ａ）に示すよ
うに、ＡとＢの火炎は壁面１０で衝突するが、速度ベク
トルが同じであるため、力のバランスが保たれ、衝突に
よりお互いの火炎を乱すことなく、内側に曲げられ、燃
焼室９中心に向かって膨張する。しかし、噴霧の持つエ
ネルギーが火炎の膨張エネルギーより大きいため、図の
ように火炎と噴霧の間には空気層１１ができ、噴射期間
中これが保たれ、この部分からの噴霧への既燃ガスの導
入が起きずらい。
燃ガスの導入が少ない。すなわち、図６（Ａ）に示すよ
うに、ＡとＢの火炎は壁面１０で衝突するが、速度ベク
トルが同じであるため、力のバランスが保たれ、衝突に
よりお互いの火炎を乱すことなく、内側に曲げられ、燃
焼室９中心に向かって膨張する。しかし、噴霧の持つエ
ネルギーが火炎の膨張エネルギーより大きいため、図の
ように火炎と噴霧の間には空気層１１ができ、噴射期間
中これが保たれ、この部分からの噴霧への既燃ガスの導
入が起きずらい。
【０００６】 急速な圧力上昇による断熱圧縮により
火炎温度が高い。 ＮＯx 発生原因となる最高温度領域が広い。等のこ
とがあげられる。
火炎温度が高い。 ＮＯx 発生原因となる最高温度領域が広い。等のこ
とがあげられる。
【０００７】本発明は上記問題を解決するために、第１
に、既燃ガス導入による内部ＥＧＲ作用を活用し、第２
に、高温部の攪乱による平均温度の低下を図るものであ
る。後者について言えば、画像解析を用いた二色法によ
る火炎温度分布測定結果によると、高圧噴射の場合、図
６（Ａ）の下半部に示すように、高温の火炎は、噴霧が
壁面１０に衝突し次々に燃焼するに従って、燃焼室９の
中心に向かって押し出されていく火炎の先端近傍に分布
し、壁面１０に近づくほど温度が低いという不均一な温
度分布となっている［（図中、ＴH、ＴM、ＴL は火炎温
度を示し、ＴH＞ＴM＞ＴL ）：第９回内燃機関合同シン
ポジウム講演論文集「高圧噴射ディーゼル機関の火炎温
度分布の測定」第１２３頁、図４］。したがって、高温
部と低温部をうまく混ぜあわせ、高温部分を少なくする
ことができれば、ＮＯx の発生を抑制することができ
る。
に、既燃ガス導入による内部ＥＧＲ作用を活用し、第２
に、高温部の攪乱による平均温度の低下を図るものであ
る。後者について言えば、画像解析を用いた二色法によ
る火炎温度分布測定結果によると、高圧噴射の場合、図
６（Ａ）の下半部に示すように、高温の火炎は、噴霧が
壁面１０に衝突し次々に燃焼するに従って、燃焼室９の
中心に向かって押し出されていく火炎の先端近傍に分布
し、壁面１０に近づくほど温度が低いという不均一な温
度分布となっている［（図中、ＴH、ＴM、ＴL は火炎温
度を示し、ＴH＞ＴM＞ＴL ）：第９回内燃機関合同シン
ポジウム講演論文集「高圧噴射ディーゼル機関の火炎温
度分布の測定」第１２３頁、図４］。したがって、高温
部と低温部をうまく混ぜあわせ、高温部分を少なくする
ことができれば、ＮＯx の発生を抑制することができ
る。
【０００８】本発明は、上記課題を解決するものであっ
て、燃焼室の構造を従来の単純な浅皿燃焼室より改善す
るだけで、スモーク及びＮＯX を同時にかつ大幅に低減
させることができる直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室
を提供することを目的とする。
て、燃焼室の構造を従来の単純な浅皿燃焼室より改善す
るだけで、スモーク及びＮＯX を同時にかつ大幅に低減
させることができる直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の直接
噴射式ディーゼル機関の燃焼室は、ピストン１の頂部に
形成された燃焼室９と、シリンダヘッド５に配設された
燃料噴射弁６と、燃料噴射弁６のノズル７に設けられた
複数の噴孔と、ノズル７の各噴孔に対向して燃焼室９の
外周に形成された副燃焼室９ａと、副燃焼室９ａの出口
部に形成された絞り部９ｂと、副燃焼室９ａの中心部に
形成された突起部１ｂとを備え、前記ノズル７の噴孔か
らの燃料噴射方向を前記突起部１ｂの側方にずらしたこ
とを特徴とする。なお、上記構成に付加した番号は、本
発明の理解を容易にするために図面と対比させるための
もので、これにより本発明の構成が何ら限定されるもの
ではない。
噴射式ディーゼル機関の燃焼室は、ピストン１の頂部に
形成された燃焼室９と、シリンダヘッド５に配設された
燃料噴射弁６と、燃料噴射弁６のノズル７に設けられた
複数の噴孔と、ノズル７の各噴孔に対向して燃焼室９の
外周に形成された副燃焼室９ａと、副燃焼室９ａの出口
部に形成された絞り部９ｂと、副燃焼室９ａの中心部に
形成された突起部１ｂとを備え、前記ノズル７の噴孔か
らの燃料噴射方向を前記突起部１ｂの側方にずらしたこ
とを特徴とする。なお、上記構成に付加した番号は、本
発明の理解を容易にするために図面と対比させるための
もので、これにより本発明の構成が何ら限定されるもの
ではない。
【００１０】
【作用及び発明の効果】本発明においては、例えば図１
に示すように、ピストン１が上昇し上死点付近に達した
とき、ノズル７の各噴孔から噴射された燃料の噴霧は、
突起部１ｂの側方にずれた方向で、副燃焼室９ａの壁面
近傍で着火し、火炎は副燃焼室９ａの壁に沿って渦ａと
なり矢印方向に流れる。このとき、火炎は絞り部９ｂに
沿って噴霧側に曲げられ、噴霧の上流側で噴霧に向かっ
て火炎が膨張するため、既燃ガスの導入が促進される。
また、副燃焼室９ａの壁に沿って火炎が膨張し、噴霧に
よる空気流動に妨げられないので、各副燃焼室９ａでの
火炎の膨張により発生した渦ａが、ピストン下降時も残
留し噴射終了後も存在するため、乱れエネルギーの減衰
が少なく混合が促進される。その結果、高圧噴射による
スモーク低減効果を損なうこと無く、ＮＯx の大幅な低
減が可能となる。
に示すように、ピストン１が上昇し上死点付近に達した
とき、ノズル７の各噴孔から噴射された燃料の噴霧は、
突起部１ｂの側方にずれた方向で、副燃焼室９ａの壁面
近傍で着火し、火炎は副燃焼室９ａの壁に沿って渦ａと
なり矢印方向に流れる。このとき、火炎は絞り部９ｂに
沿って噴霧側に曲げられ、噴霧の上流側で噴霧に向かっ
て火炎が膨張するため、既燃ガスの導入が促進される。
また、副燃焼室９ａの壁に沿って火炎が膨張し、噴霧に
よる空気流動に妨げられないので、各副燃焼室９ａでの
火炎の膨張により発生した渦ａが、ピストン下降時も残
留し噴射終了後も存在するため、乱れエネルギーの減衰
が少なく混合が促進される。その結果、高圧噴射による
スモーク低減効果を損なうこと無く、ＮＯx の大幅な低
減が可能となる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
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１実施例を示し、図Ａは平面図、図Ｂは図Ａの
Ｘ−Ｘ線に沿って矢印方向に見た断面図、図Ｃは燃焼室
の形状を説明するための図である。
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１実施例を示し、図Ａは平面図、図Ｂは図Ａの
Ｘ−Ｘ線に沿って矢印方向に見た断面図、図Ｃは燃焼室
の形状を説明するための図である。
【００１２】１はピストン、２はピストンリング、３は
シリンダライナー、４はガスケット、５はシリンダヘッ
ド、６はノズル７を有する燃料噴射弁、９は燃焼室を示
し、ノズル７には、燃料を噴射する６つの噴孔が設けら
れているが、噴孔の数は限定されるものではない。燃焼
室９は、ノズル７の下部に対向して半径Ｒ2 の底面を有
する円錐台形状の突出部１ａと、突出部１ａの外周にノ
ズル７の噴孔に対向して形成された複数の副燃焼室９ａ
と、副燃焼室９ａの中心部に形成された突起部１ｂとを
備えている。本実施例においては、副燃焼室９ａの形状
は、半径Ｒ2 に距離Ｌを加えた点Ｃを中心とした半径ｒ
の円であり、且つ、ノズル７から副燃焼室９ａの奥部ま
での距離をＲ1 としたとき、Ｒ1 ＞Ｒ2 ＋ｒの関係を満
たし、副燃焼室９ａの出口部には、ノズル７に向かって
絞り部９ｂが形成される。そして、ノズル７の噴孔から
噴射される燃料が突起部１ｂの側方に向かうように設定
する。
シリンダライナー、４はガスケット、５はシリンダヘッ
ド、６はノズル７を有する燃料噴射弁、９は燃焼室を示
し、ノズル７には、燃料を噴射する６つの噴孔が設けら
れているが、噴孔の数は限定されるものではない。燃焼
室９は、ノズル７の下部に対向して半径Ｒ2 の底面を有
する円錐台形状の突出部１ａと、突出部１ａの外周にノ
ズル７の噴孔に対向して形成された複数の副燃焼室９ａ
と、副燃焼室９ａの中心部に形成された突起部１ｂとを
備えている。本実施例においては、副燃焼室９ａの形状
は、半径Ｒ2 に距離Ｌを加えた点Ｃを中心とした半径ｒ
の円であり、且つ、ノズル７から副燃焼室９ａの奥部ま
での距離をＲ1 としたとき、Ｒ1 ＞Ｒ2 ＋ｒの関係を満
たし、副燃焼室９ａの出口部には、ノズル７に向かって
絞り部９ｂが形成される。そして、ノズル７の噴孔から
噴射される燃料が突起部１ｂの側方に向かうように設定
する。
【００１３】上記構成からなる本発明の作用について説
明する。ピストン１が上昇し上死点付近に達したとき、
ノズル７の各噴孔から噴射された燃料の噴霧は、突起部
１ｂの側方にずれた方向で、副燃焼室９ａの壁面近傍で
着火し、火炎は副燃焼室９ａの壁に沿って渦ａとなり矢
印方向に流れる。このとき、火炎は絞り部９ｂに沿って
噴霧側に曲げられ、噴霧の上流側で噴霧に向かって火炎
が膨張するため、既燃ガスの導入が促進される。そし
て、寸法Ｌの大小により噴霧内への既燃ガスの巻き込み
をコントロールすることができる。
明する。ピストン１が上昇し上死点付近に達したとき、
ノズル７の各噴孔から噴射された燃料の噴霧は、突起部
１ｂの側方にずれた方向で、副燃焼室９ａの壁面近傍で
着火し、火炎は副燃焼室９ａの壁に沿って渦ａとなり矢
印方向に流れる。このとき、火炎は絞り部９ｂに沿って
噴霧側に曲げられ、噴霧の上流側で噴霧に向かって火炎
が膨張するため、既燃ガスの導入が促進される。そし
て、寸法Ｌの大小により噴霧内への既燃ガスの巻き込み
をコントロールすることができる。
【００１４】上記作用を従来例と比較して説明すると、
従来の高圧噴射では、図６Ａに示すように、噴霧の噴射
方向に逆らって火炎が膨張する。このとき、噴霧の持つ
エネルギーが火炎の膨張エネルギーより大きいため図の
ように火炎と噴霧の間には空気層１１ができ、噴霧中こ
れが保たれ噴霧への既燃ガスの導入が起きずらい。ま
た、高圧噴射、小噴孔径ノズル、浅皿燃焼室および低ス
ワールを組合せる方式においては、従来の低圧噴射と比
較して同一噴射時期ではＮＯx の発生が多いため、噴射
タイミングを遅らせる必要がある。一方、スワールによ
る燃焼室内の乱れエネルギーは、図２に示すように、高
スワールほど大きく、また上死点で最大となりピストン
下降に伴って減衰する。従って、高圧噴射のような低ス
ワール且つ上死点前後で噴射する場合には、スワールに
よる火炎の混合効果は少ない。従来は、図６に示すよう
に、火炎は燃焼室の中心に向かって膨張するが、噴射中
は噴霧による空気流動に妨げられ、火炎による乱れエネ
ルギーが減衰し、噴射終了後は各々の火炎はスワールに
よって大きく流されるだけで、火炎の混合にスワールは
殆ど寄与せず、火炎内の乱れエネルギーは急速に減衰す
る。
従来の高圧噴射では、図６Ａに示すように、噴霧の噴射
方向に逆らって火炎が膨張する。このとき、噴霧の持つ
エネルギーが火炎の膨張エネルギーより大きいため図の
ように火炎と噴霧の間には空気層１１ができ、噴霧中こ
れが保たれ噴霧への既燃ガスの導入が起きずらい。ま
た、高圧噴射、小噴孔径ノズル、浅皿燃焼室および低ス
ワールを組合せる方式においては、従来の低圧噴射と比
較して同一噴射時期ではＮＯx の発生が多いため、噴射
タイミングを遅らせる必要がある。一方、スワールによ
る燃焼室内の乱れエネルギーは、図２に示すように、高
スワールほど大きく、また上死点で最大となりピストン
下降に伴って減衰する。従って、高圧噴射のような低ス
ワール且つ上死点前後で噴射する場合には、スワールに
よる火炎の混合効果は少ない。従来は、図６に示すよう
に、火炎は燃焼室の中心に向かって膨張するが、噴射中
は噴霧による空気流動に妨げられ、火炎による乱れエネ
ルギーが減衰し、噴射終了後は各々の火炎はスワールに
よって大きく流されるだけで、火炎の混合にスワールは
殆ど寄与せず、火炎内の乱れエネルギーは急速に減衰す
る。
【００１５】しかしながら、本発明においては、ノズル
７の各噴孔から噴射された燃料の噴霧は、突起部１ｂの
側方にずれた方向で、副燃焼室９ａの壁面近傍で着火
し、副燃焼室９ａの壁面に沿って火炎が膨張し、噴霧に
よる空気流動に妨げられないので、各副燃焼室９ａでの
火炎の膨張により発生した渦ａが、ピストン下降時も残
留し噴射終了後も存在するため、乱れエネルギーの減衰
が少なく混合が促進される。その結果、高圧噴射による
スモーク低減効果を損なうこと無く、ＮＯx の大幅な低
減が可能である。
７の各噴孔から噴射された燃料の噴霧は、突起部１ｂの
側方にずれた方向で、副燃焼室９ａの壁面近傍で着火
し、副燃焼室９ａの壁面に沿って火炎が膨張し、噴霧に
よる空気流動に妨げられないので、各副燃焼室９ａでの
火炎の膨張により発生した渦ａが、ピストン下降時も残
留し噴射終了後も存在するため、乱れエネルギーの減衰
が少なく混合が促進される。その結果、高圧噴射による
スモーク低減効果を損なうこと無く、ＮＯx の大幅な低
減が可能である。
【００１６】図３は副燃焼室９ａおよび絞り部９ｂの他
の実施例を示し、図Ａおよび図Ｂは絞り部９ｂを平面形
状とし、図Ｃは絞り部９ｂを突起形状としている。
の実施例を示し、図Ａおよび図Ｂは絞り部９ｂを平面形
状とし、図Ｃは絞り部９ｂを突起形状としている。
【００１７】図４および図５は、本発明の他の実施例を
示している。なお、図１の実施例と同一の構成および作
用については、同一番号を付けて説明を省略する。
示している。なお、図１の実施例と同一の構成および作
用については、同一番号を付けて説明を省略する。
【００１８】図４の実施例においては、副燃焼室９ａの
上部にも絞り部９ｃを形成し、燃料噴霧がピストンとシ
リンダヘッドの隙間部にもれることによるスモークの悪
化を防ぐようにしている。なお、図４では、図１の突起
部１ｂを省略している。図５の実施例においては、副燃
焼室９ａの出口に突起部９ｄを形成し、既燃ガスの巻き
込みをさらに促進させるようにしている。
上部にも絞り部９ｃを形成し、燃料噴霧がピストンとシ
リンダヘッドの隙間部にもれることによるスモークの悪
化を防ぐようにしている。なお、図４では、図１の突起
部１ｂを省略している。図５の実施例においては、副燃
焼室９ａの出口に突起部９ｄを形成し、既燃ガスの巻き
込みをさらに促進させるようにしている。
【図１】本発明の直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室の
１実施例を示し、図Ａは平面図、図Ｂは図ＡのＸ−Ｘ線
に沿って矢印方向に見た断面図、図Ｃは燃焼室の形状を
説明するための図である。
１実施例を示し、図Ａは平面図、図Ｂは図ＡのＸ−Ｘ線
に沿って矢印方向に見た断面図、図Ｃは燃焼室の形状を
説明するための図である。
【図２】乱れエネルギーとクランク角度およびスワール
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【図３】本発明に係わる副燃焼室の他の実施例を示す平
面図である。
面図である。
【図４】本発明の直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室の
他の実施例を示し、図Ａは平面図、図Ｂは図ＡのＸ−Ｘ
線に沿って矢印方向に見た断面図である。
他の実施例を示し、図Ａは平面図、図Ｂは図ＡのＸ−Ｘ
線に沿って矢印方向に見た断面図である。
【図５】本発明の直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室の
他の実施例を示す平面図である。
他の実施例を示す平面図である。
【図６】従来の直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室の例
を示し、図Ａは平面図、図Ｂは断面図である。
を示し、図Ａは平面図、図Ｂは断面図である。
１…ピストン、１ｂ…突起部、５…シリンダヘッド、６
…燃料噴射弁 ７…ノズル、９…燃焼室、９ａ…副燃焼室、９ｂ、９ｃ
…絞り部 ９ｄ…突起部
…燃料噴射弁 ７…ノズル、９…燃焼室、９ａ…副燃焼室、９ｂ、９ｃ
…絞り部 ９ｄ…突起部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻村欽司 茨城県つくば市苅間2530番地 財団法人 日本自動車研究所内 株式会社 新燃焼シ ステム研究所内 (56)参考文献 実開 昭51−42311（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】ピストンの頂部に形成された燃焼室と、シ
リンダヘッドに配設された燃料噴射弁と、該燃料噴射弁
のノズルに設けられた複数の噴孔と、前記ノズルの各噴
孔に対向して前記燃焼室の外周に形成された副燃焼室
と、該副燃焼室の出口部に形成された絞り部と、前記副
燃焼室の中心部に形成された突起部とを備え、前記ノズ
ルの噴孔からの燃料噴射方向を前記突起部の側方にずら
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3243133A JPH07122406B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3243133A JPH07122406B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0586864A JPH0586864A (ja) | 1993-04-06 |
| JPH07122406B2 true JPH07122406B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=17099291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3243133A Expired - Lifetime JPH07122406B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122406B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6621725B2 (en) | 2000-08-17 | 2003-09-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device with floating storage bulk region and method of manufacturing the same |
| FR2909725B1 (fr) * | 2006-12-12 | 2012-01-27 | Inst Francais Du Petrole | Moteur a combustion interne a injection directe de carburant avec un piston muni d'un bol logeant un teton,en particulier moteur de type diesel. |
| JP4657343B2 (ja) * | 2008-12-16 | 2011-03-23 | 本田技研工業株式会社 | 燃料直噴エンジン |
| US8967129B2 (en) | 2011-01-26 | 2015-03-03 | Caterpillar Inc. | Ducted combustion chamber for direct injection engines and method |
| EP3056710B1 (en) * | 2013-10-09 | 2019-02-27 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Piston for auxiliary chamber-type gas engine and auxiliary chamber-type gas engine |
| JP2015113802A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | 圧縮着火式内燃機関の制御装置 |
| US9909549B2 (en) | 2014-10-01 | 2018-03-06 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Ducted fuel injection |
| US10138855B2 (en) | 2015-07-01 | 2018-11-27 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Ducted fuel injection with ignition assist |
| US10161626B2 (en) | 2015-07-01 | 2018-12-25 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Ducted fuel injection |
| US10801395B1 (en) | 2016-11-29 | 2020-10-13 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Ducted fuel injection |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5142311U (ja) * | 1974-09-26 | 1976-03-29 |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP3243133A patent/JPH07122406B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0586864A (ja) | 1993-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003083119A (ja) | 直接噴射式ディーゼルエンジン | |
| JPH0586864A (ja) | 直接噴射式デイーゼル機関の燃焼室 | |
| JP2814346B2 (ja) | ディーゼルエンジンの燃焼室構造 | |
| JPH0610673A (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関 | |
| JP2653556B2 (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 | |
| JPH06336932A (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関 | |
| JP3695011B2 (ja) | 副室式エンジン | |
| JP2685668B2 (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 | |
| JP2675935B2 (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼方法 | |
| JPH05272338A (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 | |
| JP2653571B2 (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 | |
| JPH04262020A (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 | |
| JP2561761B2 (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関 | |
| JP3743575B2 (ja) | ディーゼル機関の燃料噴射制御装置 | |
| JPH10184364A (ja) | 直射式ディーゼルエンジンの燃焼室構造 | |
| JP2500397B2 (ja) | 断熱副室式エンジン | |
| JP3275470B2 (ja) | 副室式エンジン | |
| JP2653588B2 (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼方法 | |
| JP2987997B2 (ja) | 副室式燃焼室 | |
| JPH04219417A (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 | |
| JP2552579Y2 (ja) | 渦流室式ディーゼル機関の燃焼室 | |
| JPH04246274A (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関の燃料噴射装置 | |
| JP2500395B2 (ja) | 副室式断熱エンジン | |
| JPH05263646A (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室 | |
| JPH0693863A (ja) | 直接噴射式ディーゼル機関 |