JPH07224664A - 燃料衝突拡散式エンジン - Google Patents
燃料衝突拡散式エンジンInfo
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- JPH07224664A JPH07224664A JP6017547A JP1754794A JPH07224664A JP H07224664 A JPH07224664 A JP H07224664A JP 6017547 A JP6017547 A JP 6017547A JP 1754794 A JP1754794 A JP 1754794A JP H07224664 A JPH07224664 A JP H07224664A
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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
- 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
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃焼室の位置、形状を工夫して小形化が可能
とした衝突拡散式エンジンを提供する。 【構成】 衝突拡散式エンジンは、ピストン２５が往復
動するシリンダ室２７に連通する燃焼室３３をシリンダ
ヘッド２９の下部内に画成し、この燃焼室の側壁の一部
に突出して形成した燃料衝突部３７に対向して単孔噴射
ノズル３９を配設し、更に前記燃焼室の内壁面に断熱材
コーティング層４１を形成している。燃料衝突部３７
は、好適には截頭円錐形をなしている。また、燃焼室３
３とシリンダ室２７とを連絡する連絡口３５を、従来の
渦流室の場合のように偏心させてもよい。
とした衝突拡散式エンジンを提供する。 【構成】 衝突拡散式エンジンは、ピストン２５が往復
動するシリンダ室２７に連通する燃焼室３３をシリンダ
ヘッド２９の下部内に画成し、この燃焼室の側壁の一部
に突出して形成した燃料衝突部３７に対向して単孔噴射
ノズル３９を配設し、更に前記燃焼室の内壁面に断熱材
コーティング層４１を形成している。燃料衝突部３７
は、好適には截頭円錐形をなしている。また、燃焼室３
３とシリンダ室２７とを連絡する連絡口３５を、従来の
渦流室の場合のように偏心させてもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼室内に設けた衝突
部に噴射燃料を衝突させて円周方向へ拡散させて燃焼を
行う所謂燃料衝突拡散式エンジンに関するものである。
部に噴射燃料を衝突させて円周方向へ拡散させて燃焼を
行う所謂燃料衝突拡散式エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、広く使用されている直接噴射式デ
ィーゼルエンジンにおいては、多孔噴射弁の噴霧機能
と、主として吸気旋回流に基づく燃焼室内の空気流動と
を効果的に利用し、高い熱効率を得ているが、一方、多
孔噴射弁を用いることによる欠点、例えば噴出口の詰ま
りによる不安定噴射や、吸気旋回流を発生させるための
効率低下なども完全には避けられない形で残っている。
ィーゼルエンジンにおいては、多孔噴射弁の噴霧機能
と、主として吸気旋回流に基づく燃焼室内の空気流動と
を効果的に利用し、高い熱効率を得ているが、一方、多
孔噴射弁を用いることによる欠点、例えば噴出口の詰ま
りによる不安定噴射や、吸気旋回流を発生させるための
効率低下なども完全には避けられない形で残っている。
【０００３】これ等の欠点を解消するものとして、単孔
ノズルを用い、燃料の噴出液流をピストン頂面部に直接
衝突させ、放射状に拡散させるエンジンが提案されてい
る（特開昭６２−１３９９２１号公報参照）。この提案
に係る基本的構造及び作用を図４を参照して説明する
と、燃料噴射ノズル１から出た燃料噴流２は、ピストン
３の上部キャビティ４の中央部に突出形成された衝突面
５に衝突して半径方向外方へ向かう反射流６となる。こ
の燃料の反射流６は、ピストン３の上昇によって生ずる
スキッシュ流によりキャビティ４の全域に拡散し、良好
に燃焼する。このようにして拡散燃焼のスワール依存度
は、大巾に低下している。
ノズルを用い、燃料の噴出液流をピストン頂面部に直接
衝突させ、放射状に拡散させるエンジンが提案されてい
る（特開昭６２−１３９９２１号公報参照）。この提案
に係る基本的構造及び作用を図４を参照して説明する
と、燃料噴射ノズル１から出た燃料噴流２は、ピストン
３の上部キャビティ４の中央部に突出形成された衝突面
５に衝突して半径方向外方へ向かう反射流６となる。こ
の燃料の反射流６は、ピストン３の上昇によって生ずる
スキッシュ流によりキャビティ４の全域に拡散し、良好
に燃焼する。このようにして拡散燃焼のスワール依存度
は、大巾に低下している。
【０００４】上記の提案においては、ピストン３の頂面
に衝突面５が形成されているため、ピストン３の上下動
により熱膨張率噴射ノズル１と衝突面５の相対距離が変
化するから、これによる不具合もあり、上記の相対距離
の変化をなくす提案も行われている（特開平４−３１６
２０公報参照）。この提案に係る基本的構造及び作用を
図５を参照して説明すると、燃料噴射弁１１のノズルチ
ップ１２が挿着された筒状体１３が、シリンダヘッド１
４の下面から突出し、上昇したピストン１５の燃焼室１
６内に入るようになっている。ノズルチップ１２から噴
出した燃料液流は、筒状体１３の先端の衝突板１７に衝
突し、大小の液滴になって筒状体１３の突出部の窓から
半径方向外方へ反射拡散し、燃焼する。
に衝突面５が形成されているため、ピストン３の上下動
により熱膨張率噴射ノズル１と衝突面５の相対距離が変
化するから、これによる不具合もあり、上記の相対距離
の変化をなくす提案も行われている（特開平４−３１６
２０公報参照）。この提案に係る基本的構造及び作用を
図５を参照して説明すると、燃料噴射弁１１のノズルチ
ップ１２が挿着された筒状体１３が、シリンダヘッド１
４の下面から突出し、上昇したピストン１５の燃焼室１
６内に入るようになっている。ノズルチップ１２から噴
出した燃料液流は、筒状体１３の先端の衝突板１７に衝
突し、大小の液滴になって筒状体１３の突出部の窓から
半径方向外方へ反射拡散し、燃焼する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上に説明した従来の
衝突拡散式エンジンにあっては、衝突板又は衝突部をピ
ストン又はシリンダヘッドで支持するなど支持の仕方に
差異があるにしても、燃焼室をピストン頂面部に形成し
ている。このため、シリンダボア径即ちピストンの径が
小さい小形のエンジンにおいては、必要な燃焼室を形成
できず、結局小形の衝突拡散式エンジンの実現は極めて
困難であった。従って、本発明の目的は、燃焼室の位
置、形状を工夫して小形化が可能とした衝突拡散式エン
ジンを提供することである。
衝突拡散式エンジンにあっては、衝突板又は衝突部をピ
ストン又はシリンダヘッドで支持するなど支持の仕方に
差異があるにしても、燃焼室をピストン頂面部に形成し
ている。このため、シリンダボア径即ちピストンの径が
小さい小形のエンジンにおいては、必要な燃焼室を形成
できず、結局小形の衝突拡散式エンジンの実現は極めて
困難であった。従って、本発明の目的は、燃焼室の位
置、形状を工夫して小形化が可能とした衝突拡散式エン
ジンを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明による衝突拡散式エンジンは、ピストンが往
復動するシリンダ室に連通する燃焼室をシリンダヘッド
の下部内に画成し、この燃焼室の側壁の一部に突出して
形成した燃料衝突部に対向して噴射ノズルを配設してい
る。前述の燃料衝突部は、好適には截頭円錐形をなして
いる。この円錐形としては、純粋な正円錐形の他に、異
形のものでもよく、朝顔状、又はらっぱ状のものも含
む。更に、燃焼室とシリンダ室とを連絡する連絡口を、
従来の渦流室の場合のように偏心させてもよい。
め、本発明による衝突拡散式エンジンは、ピストンが往
復動するシリンダ室に連通する燃焼室をシリンダヘッド
の下部内に画成し、この燃焼室の側壁の一部に突出して
形成した燃料衝突部に対向して噴射ノズルを配設してい
る。前述の燃料衝突部は、好適には截頭円錐形をなして
いる。この円錐形としては、純粋な正円錐形の他に、異
形のものでもよく、朝顔状、又はらっぱ状のものも含
む。更に、燃焼室とシリンダ室とを連絡する連絡口を、
従来の渦流室の場合のように偏心させてもよい。
【０００７】
【作用】前述の構成の衝突拡散式エンジンにおいて、噴
射ノズルから噴射された燃料の液流は、突出した燃料衝
突部の中心部例えば截頭部に衝突し、細滴化する。燃料
の細滴は、反射により半径方向外方へ拡がり、燃焼室の
全域に拡散し、燃焼する。燃焼ガスは、燃焼室から、シ
リンダ室へ膨出し、高圧燃焼ガスの圧力がピストンの上
面に作用してピストンを押し下げ、駆動力を発生する。
燃焼室とシリンダ室との連絡口が、渦流室のように偏心
しているときは、空気の圧縮流が燃焼室内へ流入すると
きスワールを生じ、拡散が更に促進されて、完全な燃焼
が行われる。
射ノズルから噴射された燃料の液流は、突出した燃料衝
突部の中心部例えば截頭部に衝突し、細滴化する。燃料
の細滴は、反射により半径方向外方へ拡がり、燃焼室の
全域に拡散し、燃焼する。燃焼ガスは、燃焼室から、シ
リンダ室へ膨出し、高圧燃焼ガスの圧力がピストンの上
面に作用してピストンを押し下げ、駆動力を発生する。
燃焼室とシリンダ室との連絡口が、渦流室のように偏心
しているときは、空気の圧縮流が燃焼室内へ流入すると
きスワールを生じ、拡散が更に促進されて、完全な燃焼
が行われる。
【０００８】
【実施例】次に、本発明の好適な実施例について添付図
面を参照して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一
又は対応部分を示すものとする。図１において、図示し
ないシリンダライナが挿着されたシリンダブロック２１
の中に、ピストンリング２３が嵌装されたピストン２５
が往復動自在に設けられている。ピストン２５が往復動
するシリンダ室２７を閉じる形で、シリンダヘッド２９
がシリンダブロック２１の上面にガスケット３１を介し
て取着されている。図示していないが、通常の内燃機関
のようにシリンダヘッド２９には、吸気口や排気口が形
成され、吸気弁や排気弁が設けられている。
面を参照して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一
又は対応部分を示すものとする。図１において、図示し
ないシリンダライナが挿着されたシリンダブロック２１
の中に、ピストンリング２３が嵌装されたピストン２５
が往復動自在に設けられている。ピストン２５が往復動
するシリンダ室２７を閉じる形で、シリンダヘッド２９
がシリンダブロック２１の上面にガスケット３１を介し
て取着されている。図示していないが、通常の内燃機関
のようにシリンダヘッド２９には、吸気口や排気口が形
成され、吸気弁や排気弁が設けられている。
【０００９】シリンダヘッド２９の下部内には、燃焼室
３３が画成されているが、その外形形状は図２の透視斜
視図に示すように蒲鉾形をしており、広い断面積の連絡
口３５を介してシリンダ室２７に連絡している。その燃
焼室３３の側壁には、截頭円錐形即ち根元をカットされ
た朝顔の花状の燃料衝突部３７が形成され、この燃料衝
突部３７に対向して単一の燃料噴射弁（噴射ノズル）３
９が設けられている。この燃料噴射弁３９は、噴出され
た燃料が、その運動エネルギを失わずに燃料衝突部３７
の衝突面（截頭面）３７ａに衝突することが好ましく、
実施例では単孔のもの（いわゆるホールタイプ、ピント
ルタイプ、又はストロットルタイプ等）が使用される。
３３が画成されているが、その外形形状は図２の透視斜
視図に示すように蒲鉾形をしており、広い断面積の連絡
口３５を介してシリンダ室２７に連絡している。その燃
焼室３３の側壁には、截頭円錐形即ち根元をカットされ
た朝顔の花状の燃料衝突部３７が形成され、この燃料衝
突部３７に対向して単一の燃料噴射弁（噴射ノズル）３
９が設けられている。この燃料噴射弁３９は、噴出され
た燃料が、その運動エネルギを失わずに燃料衝突部３７
の衝突面（截頭面）３７ａに衝突することが好ましく、
実施例では単孔のもの（いわゆるホールタイプ、ピント
ルタイプ、又はストロットルタイプ等）が使用される。
【００１０】更に、燃料噴射弁３９の先端と衝突面３７
ａとの距離は、代表的には５〜２０ｍｍになるように設
定される。そして図１から明らかなように、燃料衝突部
３７を除いて燃焼室３３の内面には、セラミック等の断
熱材からなる断熱材コーティング層４１が形成され、シ
リンダヘッド２９内を流れる冷却水の影響が、燃焼室３
３の内部に及ぶことを防止している。
ａとの距離は、代表的には５〜２０ｍｍになるように設
定される。そして図１から明らかなように、燃料衝突部
３７を除いて燃焼室３３の内面には、セラミック等の断
熱材からなる断熱材コーティング層４１が形成され、シ
リンダヘッド２９内を流れる冷却水の影響が、燃焼室３
３の内部に及ぶことを防止している。
【００１１】以上の構成の衝突拡散式エンジンにおい
て、圧縮工程でピストン２５が上昇してくると、所定の
タイミングで燃料噴射弁３９から燃料が噴射される。噴
射された燃料は、噴流Ａとなって衝突面３７ａに衝突
し、流れは直角方向へ転向されて噴霧Ｂとなり拡散す
る。この噴霧Ｂは、空気過剰率が高く、燃焼室３３の全
域に広がり、燃焼が行われる。燃焼ガスは、連絡口３５
を通ってシリンダ室２７へ入り、ピストン２５を下方へ
押し下げる。
て、圧縮工程でピストン２５が上昇してくると、所定の
タイミングで燃料噴射弁３９から燃料が噴射される。噴
射された燃料は、噴流Ａとなって衝突面３７ａに衝突
し、流れは直角方向へ転向されて噴霧Ｂとなり拡散す
る。この噴霧Ｂは、空気過剰率が高く、燃焼室３３の全
域に広がり、燃焼が行われる。燃焼ガスは、連絡口３５
を通ってシリンダ室２７へ入り、ピストン２５を下方へ
押し下げる。
【００１２】なお、図１には示されていないが、ピスト
ン２５の上面に燃焼ガスの流れを効率よく導く案内溝又
は凹みを形成し、この部分を燃焼室の一部として利用し
てもよい。
ン２５の上面に燃焼ガスの流れを効率よく導く案内溝又
は凹みを形成し、この部分を燃焼室の一部として利用し
てもよい。
【００１３】以上の説明において、燃焼室３３の中で、
燃焼が行われるとしたが、殆どの燃焼が行われるという
ことであって、含有未燃焼燃料は、案内溝の有無にかか
わらずピストン２５の上方で燃焼する。
燃焼が行われるとしたが、殆どの燃焼が行われるという
ことであって、含有未燃焼燃料は、案内溝の有無にかか
わらずピストン２５の上方で燃焼する。
【００１４】前述した図１及び図２の実施例において、
燃焼室３３の下面全体を連絡口３５としたが、図３に示
すように燃焼室１３３の中心を一般的な渦流室と同様に
連絡口１３５に対し、偏位させてもよい。但し、連絡口
１３５の断面積は、従来の渦流室のものより大きくして
よく、この場合、絞り損失は無視できる。ピストン２５
の上昇に伴う圧縮空気は、偏心した連絡口１３５から燃
焼室１３３の中に流入し、旋回流を生ずる。燃料の噴
射、衝突、拡散は、前記実施例と同様に行われるが、旋
回流が出じているから、噴霧の拡散が促進され、混合気
の形成も早まって、スモーク排出量の少ない、ＮＯX排
出量も少ない燃焼が行われる。
燃焼室３３の下面全体を連絡口３５としたが、図３に示
すように燃焼室１３３の中心を一般的な渦流室と同様に
連絡口１３５に対し、偏位させてもよい。但し、連絡口
１３５の断面積は、従来の渦流室のものより大きくして
よく、この場合、絞り損失は無視できる。ピストン２５
の上昇に伴う圧縮空気は、偏心した連絡口１３５から燃
焼室１３３の中に流入し、旋回流を生ずる。燃料の噴
射、衝突、拡散は、前記実施例と同様に行われるが、旋
回流が出じているから、噴霧の拡散が促進され、混合気
の形成も早まって、スモーク排出量の少ない、ＮＯX排
出量も少ない燃焼が行われる。
【００１５】また、以上の実施例のいずれにおいても、
燃焼室の内面に断熱材コーティング層が形成されている
から、着火遅れもほとんどなく、ＮＯXの排出量も少な
く低温時や始動時もよい燃焼ができる。
燃焼室の内面に断熱材コーティング層が形成されている
から、着火遅れもほとんどなく、ＮＯXの排出量も少な
く低温時や始動時もよい燃焼ができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シリンダヘッドの内部に画成された燃焼室内で、燃料の
噴射、衝突、拡散が行われるので、燃費のよい、ＮＯX
の排出量が小さい燃焼を行い得、始動特性のよい衝突、
反射、拡散を行うことができる。特に、燃焼室がピスト
ン頂面でなく、シリンダヘッドに形成されているので、
ピストンの小径化に何の障害にならず、吸排気弁の移動
に対しても燃焼室の中を小さくすればよいから小形の衝
突拡散式エンジンを実現できる。
シリンダヘッドの内部に画成された燃焼室内で、燃料の
噴射、衝突、拡散が行われるので、燃費のよい、ＮＯX
の排出量が小さい燃焼を行い得、始動特性のよい衝突、
反射、拡散を行うことができる。特に、燃焼室がピスト
ン頂面でなく、シリンダヘッドに形成されているので、
ピストンの小径化に何の障害にならず、吸排気弁の移動
に対しても燃焼室の中を小さくすればよいから小形の衝
突拡散式エンジンを実現できる。
【図１】 本発明の実施例の要部を示す部分立断面図で
ある。
ある。
【図２】 図１の実施例における燃焼室の概念構造を示
す透視斜視図である。
す透視斜視図である。
【図３】 本発明の改変実施例の要部を示す透視斜視図
である。
である。
【図４】 従来のものの構造を示す部分立断面図であ
る。
る。
【図５】 他の従来のものの構造を示す部分立断面図で
ある。
ある。
２５…ピストン、２７…シリンダ室、２９…シリンダヘ
ッド、３３…燃焼室、３５…連絡口、３７…燃料衝突
部、３７ａ…衝突面、３９…噴射ノズル（燃料噴射
弁）、４１…断熱材コーティング層、１３３…燃焼室、
１３５…連絡口。
ッド、３３…燃焼室、３５…連絡口、３７…燃料衝突
部、３７ａ…衝突面、３９…噴射ノズル（燃料噴射
弁）、４１…断熱材コーティング層、１３３…燃焼室、
１３５…連絡口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｂ 23/02 Ｈ Ｅ Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｄ 9429−3Ｇ
Claims (3)
- 【請求項１】 シリンダヘッドの下部に、シリンダ室に
連通する燃焼室を画成し、該燃焼室の側壁に形成した燃
料衝突部に対向して噴射ノズルを配設してなる燃料衝突
拡散式エンジン。 - 【請求項２】 前記燃料衝突部を截頭円錐形状に形成し
てなる請求項１に記載の燃料衝突拡散式エンジン。 - 【請求項３】 前記シリンダ室と前記燃焼室との連絡口
を前記截頭円錐形状の燃料衝突部の中心に対し偏位して
なる請求項２に記載の燃料衝突拡散式エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6017547A JPH07224664A (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | 燃料衝突拡散式エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6017547A JPH07224664A (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | 燃料衝突拡散式エンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07224664A true JPH07224664A (ja) | 1995-08-22 |
Family
ID=11946946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6017547A Pending JPH07224664A (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | 燃料衝突拡散式エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07224664A (ja) |
-
1994
- 1994-02-14 JP JP6017547A patent/JPH07224664A/ja active Pending
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