JPH08296442A - 直接噴射式ディーゼルエンジン - Google Patents
直接噴射式ディーゼルエンジンInfo
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- JPH08296442A JPH08296442A JP7106493A JP10649395A JPH08296442A JP H08296442 A JPH08296442 A JP H08296442A JP 7106493 A JP7106493 A JP 7106493A JP 10649395 A JP10649395 A JP 10649395A JP H08296442 A JPH08296442 A JP H08296442A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 タイミングリタードさせた場合であっても、
燃料噴霧を燃焼室内に均一に拡散することができ、以
て、燃焼状態を改善してＮＯX 及びスモークの生成量を
低減することができる直接噴射式ディーゼルエンジンを
提供すること。 【構成】 ピストン11頂面12に浅皿型燃焼室13を形成
し、この燃焼室13の横断面積を拡大するように燃焼室13
の上縁部14をピストン11外周方向に開いた第１案内部15
と、この燃焼室13の横断面積を縮小するように燃焼室13
の上縁部14をピストン11中心方向に湾曲させた第２案内
部16とを、この燃焼室13の周方向に交互に配設すると共
に、この燃焼室13内に燃料を噴射する燃料噴射弁22の噴
孔23，24を、前記第１案内部15と第２案内部16の両方に
配向した。
燃料噴霧を燃焼室内に均一に拡散することができ、以
て、燃焼状態を改善してＮＯX 及びスモークの生成量を
低減することができる直接噴射式ディーゼルエンジンを
提供すること。 【構成】 ピストン11頂面12に浅皿型燃焼室13を形成
し、この燃焼室13の横断面積を拡大するように燃焼室13
の上縁部14をピストン11外周方向に開いた第１案内部15
と、この燃焼室13の横断面積を縮小するように燃焼室13
の上縁部14をピストン11中心方向に湾曲させた第２案内
部16とを、この燃焼室13の周方向に交互に配設すると共
に、この燃焼室13内に燃料を噴射する燃料噴射弁22の噴
孔23，24を、前記第１案内部15と第２案内部16の両方に
配向した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＮＯX 及びスモークの低
減を図り得る直接噴射式ディーゼルエンジンに関するも
のである。
減を図り得る直接噴射式ディーゼルエンジンに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ディーゼルエンジンにおい
て、ＮＯX 生成量を低減するためにタイミングリタード
等の方策を講じている。タイミングリタードは、着火時
期を遅らせることによって燃焼最高温度を低下させ、窒
素と酸素の反応を抑制する手法であり、一般的に10°リ
タードさせると約20〜30％、20°リタードさせると約40
〜65％程度のＮＯX 低減効果が得られることが判明して
いる。しかしながら、タイミングリタードを採用する
と、熱効率が低下するため、出力や燃費性能を悪化させ
るだけでなく、多くの場合、スモーク生成量を増加させ
る要因となる。
て、ＮＯX 生成量を低減するためにタイミングリタード
等の方策を講じている。タイミングリタードは、着火時
期を遅らせることによって燃焼最高温度を低下させ、窒
素と酸素の反応を抑制する手法であり、一般的に10°リ
タードさせると約20〜30％、20°リタードさせると約40
〜65％程度のＮＯX 低減効果が得られることが判明して
いる。しかしながら、タイミングリタードを採用する
と、熱効率が低下するため、出力や燃費性能を悪化させ
るだけでなく、多くの場合、スモーク生成量を増加させ
る要因となる。
【０００３】一方、従来の直接噴射式ディーゼルエンジ
ンの燃焼室は、図３又は図４に示される形状のものが多
用されている。図３に示す形状は、一般的に浅皿型と呼
称されるものであり、燃焼室１の側壁２が縦断面視で上
方に拡開する形状となっている。そして、タイミングリ
タード時に側壁２に衝突した燃料噴霧３は、燃焼室１か
ら外側に広がり、ピストン頂面４より上方のシリンダラ
イナー５近傍に拡散することになる。
ンの燃焼室は、図３又は図４に示される形状のものが多
用されている。図３に示す形状は、一般的に浅皿型と呼
称されるものであり、燃焼室１の側壁２が縦断面視で上
方に拡開する形状となっている。そして、タイミングリ
タード時に側壁２に衝突した燃料噴霧３は、燃焼室１か
ら外側に広がり、ピストン頂面４より上方のシリンダラ
イナー５近傍に拡散することになる。
【０００４】また、図４に示す形状は、一般的にリエン
トラント浅皿型と呼称されるもので、燃焼室１の側壁２
が縦断面視で上方に向かって窄まる形状となっており、
タイミングリタード時に、側壁２に衝突した燃料噴霧３
は、円錐状の斜面として形成された底壁６に沿って燃焼
室１の中心部に集まることになる。
トラント浅皿型と呼称されるもので、燃焼室１の側壁２
が縦断面視で上方に向かって窄まる形状となっており、
タイミングリタード時に、側壁２に衝突した燃料噴霧３
は、円錐状の斜面として形成された底壁６に沿って燃焼
室１の中心部に集まることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した如く、図３に
示す浅皿型の燃焼室１では、燃料噴霧３は燃焼室１の周
辺部に集中するので、燃焼室１中央部の燃料濃度が薄く
なり、逆に、図４に示すリエントラント浅皿型の燃焼室
１の場合には、燃料噴霧３は燃焼室１の中央部に集中す
るので、燃焼室１周辺部の燃料濃度が薄くなる。従っ
て、いずれの形状を採用した場合にも、燃焼室１内にお
ける燃料分布が不均一になって、スモークの増大を招く
という問題が生じる。
示す浅皿型の燃焼室１では、燃料噴霧３は燃焼室１の周
辺部に集中するので、燃焼室１中央部の燃料濃度が薄く
なり、逆に、図４に示すリエントラント浅皿型の燃焼室
１の場合には、燃料噴霧３は燃焼室１の中央部に集中す
るので、燃焼室１周辺部の燃料濃度が薄くなる。従っ
て、いずれの形状を採用した場合にも、燃焼室１内にお
ける燃料分布が不均一になって、スモークの増大を招く
という問題が生じる。
【０００６】本発明は以上の問題点に鑑みて、タイミン
グリタードさせた場合であっても、燃焼室内に噴射され
る燃料噴霧を、燃焼室内に均一に拡散することができ、
以て、燃焼状態を改善してＮＯX 及びスモークの生成量
を低減することができる直接噴射式ディーゼルエンジン
を提供することを目的とするものである。
グリタードさせた場合であっても、燃焼室内に噴射され
る燃料噴霧を、燃焼室内に均一に拡散することができ、
以て、燃焼状態を改善してＮＯX 及びスモークの生成量
を低減することができる直接噴射式ディーゼルエンジン
を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る直接噴射式ディーゼルエンジンは、ピス
トン頂面に浅皿型燃焼室を形成した直接噴射式ディーゼ
ルエンジンにおいて、この燃焼室の横断面積を拡大する
ように燃焼室の上縁部をピストン外周方向に開いた第１
案内部と、この燃焼室の横断面積を縮小するように燃焼
室の上縁部をピストン中心方向に湾曲させた第２案内部
とを、この燃焼室の周方向に交互に配設すると共に、こ
の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴孔を、前記
第１案内部と第２案内部の両方に配向したものである。
の本発明に係る直接噴射式ディーゼルエンジンは、ピス
トン頂面に浅皿型燃焼室を形成した直接噴射式ディーゼ
ルエンジンにおいて、この燃焼室の横断面積を拡大する
ように燃焼室の上縁部をピストン外周方向に開いた第１
案内部と、この燃焼室の横断面積を縮小するように燃焼
室の上縁部をピストン中心方向に湾曲させた第２案内部
とを、この燃焼室の周方向に交互に配設すると共に、こ
の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴孔を、前記
第１案内部と第２案内部の両方に配向したものである。
【０００８】前記第１案内部は、ピストンを縦断面視し
た場合に、燃焼室の側壁が上方に拡開し、それ故、燃焼
室の横断面積が拡大される形状となり、第２案内部は、
ピストンを縦断面視した場合に、燃焼室の側壁が上方に
向かって窄まる形状となり、それ故、燃焼室の横断面積
が縮小される形状となる。また、前記燃料噴射弁には、
第１案内部の方向に噴射するための噴孔と、第２案内部
の方向に噴射するための噴孔を形成し、両者がバランス
良く配置されるようにして、第１案内部に向けて噴射さ
れる燃料噴霧の量と、第２案内部に向けて噴射される燃
料噴霧の量が概ね等量となるように分配すると好まし
い。
た場合に、燃焼室の側壁が上方に拡開し、それ故、燃焼
室の横断面積が拡大される形状となり、第２案内部は、
ピストンを縦断面視した場合に、燃焼室の側壁が上方に
向かって窄まる形状となり、それ故、燃焼室の横断面積
が縮小される形状となる。また、前記燃料噴射弁には、
第１案内部の方向に噴射するための噴孔と、第２案内部
の方向に噴射するための噴孔を形成し、両者がバランス
良く配置されるようにして、第１案内部に向けて噴射さ
れる燃料噴霧の量と、第２案内部に向けて噴射される燃
料噴霧の量が概ね等量となるように分配すると好まし
い。
【０００９】
【作 用】本発明の直接噴射式ディーゼルエンジンは以
上の構成を有しているため、燃料噴霧の一部は燃料噴射
弁の噴孔から第１案内部に向かい、残りの燃料噴霧は第
２案内部に向かうことになる。そして、タイミングリタ
ード時において、第１案内部に衝突した燃料噴霧は、こ
の第１案内部の形状に沿って案内され、主として燃焼室
の周辺部に分散することになる。一方、第２案内部に衝
突した燃料噴霧は跳ね返り、この第２案内部から燃焼室
底壁の形状に沿って案内され、主として燃焼室中央部に
分布することになる。
上の構成を有しているため、燃料噴霧の一部は燃料噴射
弁の噴孔から第１案内部に向かい、残りの燃料噴霧は第
２案内部に向かうことになる。そして、タイミングリタ
ード時において、第１案内部に衝突した燃料噴霧は、こ
の第１案内部の形状に沿って案内され、主として燃焼室
の周辺部に分散することになる。一方、第２案内部に衝
突した燃料噴霧は跳ね返り、この第２案内部から燃焼室
底壁の形状に沿って案内され、主として燃焼室中央部に
分布することになる。
【００１０】従って、燃焼室内における燃料噴霧の分布
状態は、燃焼室中央部から周辺部まで略均一に分散する
ことになり、燃焼条件の改善を図ることができるので、
スモークの生成量は低減される。
状態は、燃焼室中央部から周辺部まで略均一に分散する
ことになり、燃焼条件の改善を図ることができるので、
スモークの生成量は低減される。
【００１１】
【実施例】次に、図１及び図２を参照して、本発明の直
接噴射式ディーゼルエンジンの一実施例について説明す
る。図１は、本実施例の直接噴射式ディーゼルエンジン
に用いられるピストン11の平面図であり、ピストン11の
頂面12に浅皿型の燃焼室13が形成されている。この燃焼
室13は、横断面即ちピストン11の頂面12に対して平行な
面で断面とした場合に、その容積をピストン11の外周方
向に拡大するように、上縁部14を外側に開いた第１案内
部15を、燃焼室13の周方向に相互に離間して４箇所形成
している。
接噴射式ディーゼルエンジンの一実施例について説明す
る。図１は、本実施例の直接噴射式ディーゼルエンジン
に用いられるピストン11の平面図であり、ピストン11の
頂面12に浅皿型の燃焼室13が形成されている。この燃焼
室13は、横断面即ちピストン11の頂面12に対して平行な
面で断面とした場合に、その容積をピストン11の外周方
向に拡大するように、上縁部14を外側に開いた第１案内
部15を、燃焼室13の周方向に相互に離間して４箇所形成
している。
【００１２】また、上記同様に横断面とした場合に、そ
の容積をピストン11の中心方向に縮小するように、上縁
部14を内側に窄めた第２案内部16を、前記第１案内部15
同士の間に配設して、この第１案内部15と第２案内部16
が、この燃焼室13の周方向に交互に並ぶようにしてい
る。図２には、クランク角度で10°タイミングリタード
させた状態における、図１のＡ−Ａ線で断面にしたピス
トン11と、このピストン11に形成したリング溝17に嵌合
するピストンリング18と、このピストン11を摺動自在に
収容するシリンダライナー19と、このシリンダライナー
19が嵌合するシリンダブロックに締結されるシリンダヘ
ッド20と、このシリンダヘッド20と前記シリンダブロッ
クとの間をシールするガスケット21と、シリンダヘッド
20に固定される燃料噴射弁22が示されている。
の容積をピストン11の中心方向に縮小するように、上縁
部14を内側に窄めた第２案内部16を、前記第１案内部15
同士の間に配設して、この第１案内部15と第２案内部16
が、この燃焼室13の周方向に交互に並ぶようにしてい
る。図２には、クランク角度で10°タイミングリタード
させた状態における、図１のＡ−Ａ線で断面にしたピス
トン11と、このピストン11に形成したリング溝17に嵌合
するピストンリング18と、このピストン11を摺動自在に
収容するシリンダライナー19と、このシリンダライナー
19が嵌合するシリンダブロックに締結されるシリンダヘ
ッド20と、このシリンダヘッド20と前記シリンダブロッ
クとの間をシールするガスケット21と、シリンダヘッド
20に固定される燃料噴射弁22が示されている。
【００１３】この図２の如く、ピストン11を縦断面視す
ると、前記燃焼室13の形状は、第１案内部15において、
燃焼室13の側壁が上方外側に拡開し、第２案内部16にお
いて、燃焼室13の側壁が上方内側に向かって窄まる形状
となる。前記燃料噴射弁22には、４箇所の第１案内部15
にそれぞれ対峙する４個の噴孔23と、４箇所の第２案内
部16にそれぞれ対峙する４個の噴孔24がそれぞれ形成さ
れており、第１案内部15に向けて噴射された燃料噴霧25
は、矢印で示す如く、第１案内部15の形状に沿って上方
に案内され、燃焼室13周辺部から、ピストン11の頂面12
上方のシリンダライナー19近傍にかけて分散し、第２案
内部16に向けて噴射された燃料噴霧26は、矢印で示す如
く、第２案内部16に衝突した後、下方に潜り込むように
折り返し、燃焼室13底壁に沿って、この燃焼室13の中央
部付近に分布することになる。
ると、前記燃焼室13の形状は、第１案内部15において、
燃焼室13の側壁が上方外側に拡開し、第２案内部16にお
いて、燃焼室13の側壁が上方内側に向かって窄まる形状
となる。前記燃料噴射弁22には、４箇所の第１案内部15
にそれぞれ対峙する４個の噴孔23と、４箇所の第２案内
部16にそれぞれ対峙する４個の噴孔24がそれぞれ形成さ
れており、第１案内部15に向けて噴射された燃料噴霧25
は、矢印で示す如く、第１案内部15の形状に沿って上方
に案内され、燃焼室13周辺部から、ピストン11の頂面12
上方のシリンダライナー19近傍にかけて分散し、第２案
内部16に向けて噴射された燃料噴霧26は、矢印で示す如
く、第２案内部16に衝突した後、下方に潜り込むように
折り返し、燃焼室13底壁に沿って、この燃焼室13の中央
部付近に分布することになる。
【００１４】これにより、燃焼室13内とピストン11の頂
面12上方空間に分布する燃料噴霧25，26は略均一に分散
することになり、局部的に燃料濃度が高くなる箇所が生
じないため、燃料を完全燃焼させることができ、スモー
クの生成量を大幅に低減することができる。また、スモ
ーク生成量を低減できるので、従来よりも着火時期の制
御自由度を高めることが可能となり、よりＮＯX 生成量
を低減する上で効果的な時期に着火させることが可能と
なる。
面12上方空間に分布する燃料噴霧25，26は略均一に分散
することになり、局部的に燃料濃度が高くなる箇所が生
じないため、燃料を完全燃焼させることができ、スモー
クの生成量を大幅に低減することができる。また、スモ
ーク生成量を低減できるので、従来よりも着火時期の制
御自由度を高めることが可能となり、よりＮＯX 生成量
を低減する上で効果的な時期に着火させることが可能と
なる。
【００１５】
【発明の効果】本発明の直接噴射式ディーゼルエンジン
は、ピストン頂面に浅皿型燃焼室を形成した直接噴射式
ディーゼルエンジンにおいて、この燃焼室の横断面積を
拡大するように燃焼室の上縁部をピストン外周方向に開
いた第１案内部と、この燃焼室の横断面積を縮小するよ
うに燃焼室の上縁部をピストン中心方向に湾曲させた第
２案内部とを、この燃焼室の周方向に交互に配設すると
共に、この燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴孔
を、前記第１案内部と第２案内部の両方に配向したの
で、以下の効果を奏することができる。
は、ピストン頂面に浅皿型燃焼室を形成した直接噴射式
ディーゼルエンジンにおいて、この燃焼室の横断面積を
拡大するように燃焼室の上縁部をピストン外周方向に開
いた第１案内部と、この燃焼室の横断面積を縮小するよ
うに燃焼室の上縁部をピストン中心方向に湾曲させた第
２案内部とを、この燃焼室の周方向に交互に配設すると
共に、この燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴孔
を、前記第１案内部と第２案内部の両方に配向したの
で、以下の効果を奏することができる。
【００１６】タイミングリタード時において、第１案内
部に衝突した燃料噴霧は、この第１案内部の形状に沿っ
て外側に案内されるので、主として燃焼室の周辺部とピ
ストン頂面上部に分散させることができ、一方、第２案
内部に衝突した燃料噴霧は跳ね返り、この第２案内部か
ら燃焼室底壁の形状に沿って内側に案内されるので、主
として燃焼室中央部に分布させることができる。
部に衝突した燃料噴霧は、この第１案内部の形状に沿っ
て外側に案内されるので、主として燃焼室の周辺部とピ
ストン頂面上部に分散させることができ、一方、第２案
内部に衝突した燃料噴霧は跳ね返り、この第２案内部か
ら燃焼室底壁の形状に沿って内側に案内されるので、主
として燃焼室中央部に分布させることができる。
【００１７】従って、燃焼室内外における燃料噴霧の分
布状態を、燃焼室中央部から周辺部とピストン頂面上部
まで略均一に分散させることが可能となり、タイミング
リタード時の燃焼条件を改善して、スモーク生成量の低
減を図りながら、ＮＯX 生成量も低減することができ
る。
布状態を、燃焼室中央部から周辺部とピストン頂面上部
まで略均一に分散させることが可能となり、タイミング
リタード時の燃焼条件を改善して、スモーク生成量の低
減を図りながら、ＮＯX 生成量も低減することができ
る。
【図１】本発明の一実施例における直接噴射式ディーゼ
ルエンジンのピストンの平面図である。
ルエンジンのピストンの平面図である。
【図２】図１のピストンを使用した直接噴射式ディーゼ
ルエンジンの燃焼室周りのＡ−Ａ線縦断面図である。
ルエンジンの燃焼室周りのＡ−Ａ線縦断面図である。
【図３】従来の直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室
周りの縦断面図である。
周りの縦断面図である。
【図４】従来の直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室
周りの縦断面図である。
周りの縦断面図である。
11 ピストン 12 頂面 13 燃焼室 14 上縁部 15 第１案内部 16 第２案内部 22 燃料噴射弁 23 噴孔 24 噴孔
Claims (1)
- 【請求項１】 ピストン頂面に浅皿型燃焼室を形成した
直接噴射式ディーゼルエンジンにおいて、この燃焼室の
横断面積を拡大するように燃焼室の上縁部をピストン外
周方向に開いた第１案内部と、この燃焼室の横断面積を
縮小するように燃焼室の上縁部をピストン中心方向に湾
曲させた第２案内部とを、この燃焼室の周方向に交互に
配設すると共に、この燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴
射弁の噴孔を、前記第１案内部と第２案内部の両方に配
向した直接噴射式ディーゼルエンジン。
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