JPH10238350A - ディーゼル機関の燃焼室構造 - Google Patents
ディーゼル機関の燃焼室構造Info
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- JPH10238350A JPH10238350A JP9045452A JP4545297A JPH10238350A JP H10238350 A JPH10238350 A JP H10238350A JP 9045452 A JP9045452 A JP 9045452A JP 4545297 A JP4545297 A JP 4545297A JP H10238350 A JPH10238350 A JP H10238350A
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- combustion
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- F02B23/0618—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 having in-cylinder means to influence the charge motion
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ＣＣＤ（Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｃｈａｍｂ
ｅｒ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｅｒｂａｎｃｅ システム）の
ような高価な付加装置を用いることなく、リッチ・リー
ンバーンを実現してＮＯｘとスモークの同時低減を図り
得るディーゼル機関の燃焼室構造を提供する。 【解決手段】 ピストン頂面２に燃焼室３を凹設し、燃
焼室３内に燃料噴射ノズル４から噴射された燃料Ｆを燃
焼室３内に衝突拡散させる衝突部材５を設け、燃焼室３
下方のピストン１内部に空気を収容する空気室１１を設
け、空気室１１と燃焼室３とを連通する連絡通路１３を
設けた。空気室１１は、後期リーン燃焼のための空気を
貯蔵するだけではなく、燃焼室３を小さくするための無
駄容積としても機能するため、従来ピストン頂面２に無
駄容積として設けられていた環状溝が不要となり、スワ
ールＳは全て燃焼室３に閉じ込められる。よって、初期
リッチ燃焼時にスモーク成分の発生が抑制され、僅かに
発生したスモーク成分は後期リーン燃焼時に空気室１１
から燃焼室３への空気流Ｙによって再燃焼される。
ｅｒ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｅｒｂａｎｃｅ システム）の
ような高価な付加装置を用いることなく、リッチ・リー
ンバーンを実現してＮＯｘとスモークの同時低減を図り
得るディーゼル機関の燃焼室構造を提供する。 【解決手段】 ピストン頂面２に燃焼室３を凹設し、燃
焼室３内に燃料噴射ノズル４から噴射された燃料Ｆを燃
焼室３内に衝突拡散させる衝突部材５を設け、燃焼室３
下方のピストン１内部に空気を収容する空気室１１を設
け、空気室１１と燃焼室３とを連通する連絡通路１３を
設けた。空気室１１は、後期リーン燃焼のための空気を
貯蔵するだけではなく、燃焼室３を小さくするための無
駄容積としても機能するため、従来ピストン頂面２に無
駄容積として設けられていた環状溝が不要となり、スワ
ールＳは全て燃焼室３に閉じ込められる。よって、初期
リッチ燃焼時にスモーク成分の発生が抑制され、僅かに
発生したスモーク成分は後期リーン燃焼時に空気室１１
から燃焼室３への空気流Ｙによって再燃焼される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、まずリッチバーン
させその後速やかにリーンバーンさせるようにしたディ
ーゼル機関の燃焼室構造に関するものである。
させその後速やかにリーンバーンさせるようにしたディ
ーゼル機関の燃焼室構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル機関から排出されるＮＯｘ量
は、燃焼領域における空気過剰率と強い相関があり、図
６に示すように、空気過剰率λｃが極端に低いリッチ状
態（λｃ＜0.8 ）か、極端に高いリーン状態（λｃ＞1.
6 ）で燃焼を行えば、ＮＯｘ（図ではＮＯ）の生成を抑
制できる。なお、λｃ＝１は理論空燃比に相当する。か
かる特性を利用することにより、ＮＯｘの低減を図る技
術として、リッチ・リーンバーンの開発が進められてい
る。
は、燃焼領域における空気過剰率と強い相関があり、図
６に示すように、空気過剰率λｃが極端に低いリッチ状
態（λｃ＜0.8 ）か、極端に高いリーン状態（λｃ＞1.
6 ）で燃焼を行えば、ＮＯｘ（図ではＮＯ）の生成を抑
制できる。なお、λｃ＝１は理論空燃比に相当する。か
かる特性を利用することにより、ＮＯｘの低減を図る技
術として、リッチ・リーンバーンの開発が進められてい
る。
【０００３】リッチ・リーンバーンは、１回の燃焼行程
を上記リッチ状態とリーン状態とだけを用いて行おうと
するもので、リッチ状態にて着火および初期の燃焼を行
い、その後リーン状態にて中〜後期の燃焼を行う。これ
により、ＮＯｘの発生を抑制しつつ、初期のリッチ燃焼
時に生成された可燃性の中間生成物（ＣＯ，ＨＣ，シア
ン等）やスモーク成分（Ｃ）を後期のリーン燃焼時に再
燃焼させて、全体としてＮＯｘおよびスモークの発生量
を抑制するものである。
を上記リッチ状態とリーン状態とだけを用いて行おうと
するもので、リッチ状態にて着火および初期の燃焼を行
い、その後リーン状態にて中〜後期の燃焼を行う。これ
により、ＮＯｘの発生を抑制しつつ、初期のリッチ燃焼
時に生成された可燃性の中間生成物（ＣＯ，ＨＣ，シア
ン等）やスモーク成分（Ｃ）を後期のリーン燃焼時に再
燃焼させて、全体としてＮＯｘおよびスモークの発生量
を抑制するものである。
【０００４】これを実現する燃焼室構造として、図４お
よび図５に示すものが知られている。この燃焼室構造
は、ピストンａの頂面ｂに無駄容積として環状溝ｃを形
成することにより、圧縮比の関係からピストン頂面ｂに
凹設される燃焼室ｄの小容積化を図り、ピストン上死点
近傍においてこの小容積の燃焼室ｄ内にて初期リッチ燃
焼を行うと共に、その後の膨張行程時において初期リッ
チ燃焼で生成された可燃性中間生成物やスモーク成分を
環状溝ｃ内の空気と混合させて後期リーン燃焼させるも
のである。
よび図５に示すものが知られている。この燃焼室構造
は、ピストンａの頂面ｂに無駄容積として環状溝ｃを形
成することにより、圧縮比の関係からピストン頂面ｂに
凹設される燃焼室ｄの小容積化を図り、ピストン上死点
近傍においてこの小容積の燃焼室ｄ内にて初期リッチ燃
焼を行うと共に、その後の膨張行程時において初期リッ
チ燃焼で生成された可燃性中間生成物やスモーク成分を
環状溝ｃ内の空気と混合させて後期リーン燃焼させるも
のである。
【０００５】詳しくは、初期リッチ燃焼には、燃料噴射
ノズルｅから噴射された燃料を衝突部材ｆに衝突させる
衝突拡散燃焼を用いている。（特開昭62-63121号公報、
特開昭62-113822 号公報等参照）。また、後期リーン燃
焼には、副室ｇ内に噴射された燃料の燃焼ガスをシリン
ダｊ内に噴出して攪乱流を生成するＣＣＤシステムｉ
（Combustion Chamber for Disterbance）を併用してい
る（実公昭55-14749号公報、特開平7-26960 号公報等参
照）。
ノズルｅから噴射された燃料を衝突部材ｆに衝突させる
衝突拡散燃焼を用いている。（特開昭62-63121号公報、
特開昭62-113822 号公報等参照）。また、後期リーン燃
焼には、副室ｇ内に噴射された燃料の燃焼ガスをシリン
ダｊ内に噴出して攪乱流を生成するＣＣＤシステムｉ
（Combustion Chamber for Disterbance）を併用してい
る（実公昭55-14749号公報、特開平7-26960 号公報等参
照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の燃焼
室構造にあっては、ピストン頂面ｂに無駄容積としての
環状溝ｃを形成しているので、カーブされた吸気ポート
からシリンダ内に導かれたスワールの一部が燃焼室ｄで
なく上記環状溝ｃに閉じ込められてしまい、燃焼室ｄ内
の空気流動が弱くなる。このため、初期リッチ燃焼時に
おける衝突拡散噴霧と空気との混合が不十分となって多
量のスモーク成分が発生することとなり、このスモーク
成分を再燃焼させるためにＣＣＤシステムｉを用いて後
期リーン燃焼を高攪乱する必要があるのである。
室構造にあっては、ピストン頂面ｂに無駄容積としての
環状溝ｃを形成しているので、カーブされた吸気ポート
からシリンダ内に導かれたスワールの一部が燃焼室ｄで
なく上記環状溝ｃに閉じ込められてしまい、燃焼室ｄ内
の空気流動が弱くなる。このため、初期リッチ燃焼時に
おける衝突拡散噴霧と空気との混合が不十分となって多
量のスモーク成分が発生することとなり、このスモーク
成分を再燃焼させるためにＣＣＤシステムｉを用いて後
期リーン燃焼を高攪乱する必要があるのである。
【０００７】従って、仮に初期リッチ燃焼において衝突
拡散噴霧と空気とを十分混合できれば、スモーク成分の
発生を抑制できるのでＣＣＤシステムｉのような複雑な
付加装置を用いる必要はなく、この点で改良の余地が残
されている。ＣＣＤシステムｉは、専用の副室ｇならび
に副噴射ノズルｈが必要となり、動弁機構および吸排気
ポートのスペースを制限するため、量産エンジンには採
用したくない。
拡散噴霧と空気とを十分混合できれば、スモーク成分の
発生を抑制できるのでＣＣＤシステムｉのような複雑な
付加装置を用いる必要はなく、この点で改良の余地が残
されている。ＣＣＤシステムｉは、専用の副室ｇならび
に副噴射ノズルｈが必要となり、動弁機構および吸排気
ポートのスペースを制限するため、量産エンジンには採
用したくない。
【０００８】また、ＣＣＤシステムｉからシリンダｊ内
に噴出されるガスはそれ自体既燃ガス（酸素が少ない）
であるために、このＣＣＤシステムｉを用いて後期リー
ン燃焼を攪乱した場合には、後期燃焼がリーン領域（λ
ｃ＞1.6 ）に移行しきれず、後期燃焼においてＮＯｘが
発生してしまう。
に噴出されるガスはそれ自体既燃ガス（酸素が少ない）
であるために、このＣＣＤシステムｉを用いて後期リー
ン燃焼を攪乱した場合には、後期燃焼がリーン領域（λ
ｃ＞1.6 ）に移行しきれず、後期燃焼においてＮＯｘが
発生してしまう。
【０００９】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、ＣＣＤシステムのような高価な付加装置を用い
ることなく、本来のリッチ・リーンバーンを実現してＮ
Ｏｘとスモークの同時低減を図り得るディーゼル機関の
燃焼室構造を提供することにある。
目的は、ＣＣＤシステムのような高価な付加装置を用い
ることなく、本来のリッチ・リーンバーンを実現してＮ
Ｏｘとスモークの同時低減を図り得るディーゼル機関の
燃焼室構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、ピストン頂面に燃焼室を凹設し、該燃焼室内に
燃料噴射ノズルから噴射された燃料を当該燃焼室内に衝
突拡散させる衝突部材を設け、上記燃焼室下方のピスト
ン内部に所定量の空気を収容する空気室を設け、該空気
室と上記燃焼室とを連通する連絡通路を設けたものであ
る。
発明は、ピストン頂面に燃焼室を凹設し、該燃焼室内に
燃料噴射ノズルから噴射された燃料を当該燃焼室内に衝
突拡散させる衝突部材を設け、上記燃焼室下方のピスト
ン内部に所定量の空気を収容する空気室を設け、該空気
室と上記燃焼室とを連通する連絡通路を設けたものであ
る。
【００１１】本発明によれば、ピストン上死点近傍おい
て、燃料噴射ノズルから噴射された燃料が衝突部材に衝
突して燃焼室内に拡散し、燃焼室内にて初期リッチ燃焼
が達成される。その後、ピストンが下降すると、空気室
内の空気が連絡通路を通って燃焼室内に流出し、後期リ
ーン燃焼に移行する。
て、燃料噴射ノズルから噴射された燃料が衝突部材に衝
突して燃焼室内に拡散し、燃焼室内にて初期リッチ燃焼
が達成される。その後、ピストンが下降すると、空気室
内の空気が連絡通路を通って燃焼室内に流出し、後期リ
ーン燃焼に移行する。
【００１２】ここで、上記空気室は、後期リーン燃焼の
ための空気を貯蔵するだけではなく、燃焼室を小さくす
るための無駄容積としても機能する。そのため、従来ピ
ストンの頂面に無駄容積として設けられていた環状溝が
不要となり、吸気ポートで生成されたスワールは全て上
記燃焼室に閉じ込められる。
ための空気を貯蔵するだけではなく、燃焼室を小さくす
るための無駄容積としても機能する。そのため、従来ピ
ストンの頂面に無駄容積として設けられていた環状溝が
不要となり、吸気ポートで生成されたスワールは全て上
記燃焼室に閉じ込められる。
【００１３】この結果、燃焼室内の初期リッチ燃焼にお
いて、衝突拡散噴霧と空気とが均一に混合され、スモー
ク成分の発生が抑制される。よって、続く後期リーン燃
焼において、ＣＣＤシステムの如き高い攪乱を生じさせ
なくとも、空気室からの燃焼室への空気流のみによって
上記スモーク成分を再燃焼でき、スモークの発生を抑制
できる。
いて、衝突拡散噴霧と空気とが均一に混合され、スモー
ク成分の発生が抑制される。よって、続く後期リーン燃
焼において、ＣＣＤシステムの如き高い攪乱を生じさせ
なくとも、空気室からの燃焼室への空気流のみによって
上記スモーク成分を再燃焼でき、スモークの発生を抑制
できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１５】図１に示すように、ピストン１の頂面２に
は、その内部をスワールが周回する燃焼室３が凹設され
ている。燃焼室３の平断面形状は、一般的な円形に限ら
ず図２(a),(b) に示すような四角形や凹凸形状とし、ス
ワールに乱れを与えるようにしてもよい。スワールは、
シリンダヘッドにカーブ形成された図示しない公知の吸
気ポートによってシリンダ内に周方向に生成され、ピス
トン１の上昇によって燃焼室３内に押し込まれる。
は、その内部をスワールが周回する燃焼室３が凹設され
ている。燃焼室３の平断面形状は、一般的な円形に限ら
ず図２(a),(b) に示すような四角形や凹凸形状とし、ス
ワールに乱れを与えるようにしてもよい。スワールは、
シリンダヘッドにカーブ形成された図示しない公知の吸
気ポートによってシリンダ内に周方向に生成され、ピス
トン１の上昇によって燃焼室３内に押し込まれる。
【００１６】燃焼室３内には、燃料噴射ノズル４から噴
射された燃料を、燃焼室３内に霧状に衝突拡散させるた
めの衝突部材５が設けられている。衝突部材５は、燃焼
室３の軸心領域の底部に、上方に隆起させて形成されて
おり、その周囲と燃焼室側面６との間にスワール通路７
を形成する。他方、燃料噴射ノズル４は、燃焼室３の略
中央に臨ませてシリンダヘッド８に取り付けられてお
り、上記衝突部材５の衝突面９に指向された噴孔１０を
有している。
射された燃料を、燃焼室３内に霧状に衝突拡散させるた
めの衝突部材５が設けられている。衝突部材５は、燃焼
室３の軸心領域の底部に、上方に隆起させて形成されて
おり、その周囲と燃焼室側面６との間にスワール通路７
を形成する。他方、燃料噴射ノズル４は、燃焼室３の略
中央に臨ませてシリンダヘッド８に取り付けられてお
り、上記衝突部材５の衝突面９に指向された噴孔１０を
有している。
【００１７】かかる燃焼室３の下方のピストン１の内部
には、所定量の空気を収容する空気室１１が形成されて
いる。本実施形態では環状の空気室１１が形成されたピ
ストン本体１ａに燃焼室３が形成された燃焼室部材３ａ
を嵌め込み、これらを下からボルト１２で結合するよう
にしたが、これに限らず上からボルト止めしてもよい
し、燃焼室部材３ａをネジ込みによってピストン本体１
ａに取り付けてもよい。また、燃焼室３と空気室１１と
鋳造時の中子等によって一体成形してもよい。
には、所定量の空気を収容する空気室１１が形成されて
いる。本実施形態では環状の空気室１１が形成されたピ
ストン本体１ａに燃焼室３が形成された燃焼室部材３ａ
を嵌め込み、これらを下からボルト１２で結合するよう
にしたが、これに限らず上からボルト止めしてもよい
し、燃焼室部材３ａをネジ込みによってピストン本体１
ａに取り付けてもよい。また、燃焼室３と空気室１１と
鋳造時の中子等によって一体成形してもよい。
【００１８】空気室１１と燃焼室３とは、連絡通路１３
を介して連通されている。連絡通路１３は、周方向に所
定間隔を隔てて複数（４個程度）放射状に配置されてお
り、それぞれ空気室１１側から燃焼室３の側壁６の接線
方向に向けてθ＝45度＋α程度の角度で形成されてい
る。また、これら連絡通路１３の形状は、ピストン１の
下降時における空気室１１から燃焼室３への空気の流出
速度が速くなるように最適設計されている。例えば各連
絡通路１３を燃焼室３内のスワール方向に又はその逆方
向に螺旋状に捩って成形してもよい。
を介して連通されている。連絡通路１３は、周方向に所
定間隔を隔てて複数（４個程度）放射状に配置されてお
り、それぞれ空気室１１側から燃焼室３の側壁６の接線
方向に向けてθ＝45度＋α程度の角度で形成されてい
る。また、これら連絡通路１３の形状は、ピストン１の
下降時における空気室１１から燃焼室３への空気の流出
速度が速くなるように最適設計されている。例えば各連
絡通路１３を燃焼室３内のスワール方向に又はその逆方
向に螺旋状に捩って成形してもよい。
【００１９】燃焼室３と空気室１１の容積は次ようにし
て決定する。まず、燃焼室３の容積を、ＮＯｘ低減効果
を得たい運転領域（例えばＮＯｘ排出量の多くなる中負
荷以上の運転領域）における燃料噴射ノズル４からの燃
料噴射量に対して、燃焼室３内の空気過剰率λｃがλｃ
＜0.8 となるように設定する。初期リッチバーンを行う
ためである。そして、その燃焼室３の容積と予め設定さ
れた圧縮比に基づいて、空気室１１の容積を決定する。
空気室１１と燃焼室３とが連絡通路１３で連通されてい
るので、圧縮比はこれら空気室１１と燃焼室３とを加算
した容積に関係するのである。
て決定する。まず、燃焼室３の容積を、ＮＯｘ低減効果
を得たい運転領域（例えばＮＯｘ排出量の多くなる中負
荷以上の運転領域）における燃料噴射ノズル４からの燃
料噴射量に対して、燃焼室３内の空気過剰率λｃがλｃ
＜0.8 となるように設定する。初期リッチバーンを行う
ためである。そして、その燃焼室３の容積と予め設定さ
れた圧縮比に基づいて、空気室１１の容積を決定する。
空気室１１と燃焼室３とが連絡通路１３で連通されてい
るので、圧縮比はこれら空気室１１と燃焼室３とを加算
した容積に関係するのである。
【００２０】具体的には、燃焼室３の容積：空気室１１
の容積＝３：７〜７：３程度が好ましい。この関係であ
れば、空気室１１内に圧縮行程中に蓄えられた空気が続
く膨張行程時に連絡通路１３から噴出したとき、燃焼室
３内の初期リッチバーンによって生成された可燃性中間
生成物（ＣＯ，ＨＣ，シアン等）やスモーク成分（Ｃ）
が燃焼室３の上方に押し出され易く、初期リッチバーン
（λｃ＜0.8 ）から速やかに後期リーンバーン（λｃ＞
1.6 ）に移行し易い。
の容積＝３：７〜７：３程度が好ましい。この関係であ
れば、空気室１１内に圧縮行程中に蓄えられた空気が続
く膨張行程時に連絡通路１３から噴出したとき、燃焼室
３内の初期リッチバーンによって生成された可燃性中間
生成物（ＣＯ，ＨＣ，シアン等）やスモーク成分（Ｃ）
が燃焼室３の上方に押し出され易く、初期リッチバーン
（λｃ＜0.8 ）から速やかに後期リーンバーン（λｃ＞
1.6 ）に移行し易い。
【００２１】また、燃焼室３の開口部１４の内径Ｄは、
燃焼室３内に閉じ込められたスワールの溢流を抑えるべ
く、ある程度絞ることが好ましい。また、上死点におけ
るピストン頂面２とシリンダヘッド８との隙間ｔは、ス
キッシュ流を強くするため、出来るだけ小さくすること
が好ましい。
燃焼室３内に閉じ込められたスワールの溢流を抑えるべ
く、ある程度絞ることが好ましい。また、上死点におけ
るピストン頂面２とシリンダヘッド８との隙間ｔは、ス
キッシュ流を強くするため、出来るだけ小さくすること
が好ましい。
【００２２】以上の構成からなる本実施形態の作用を図
３を用いて説明する。
３を用いて説明する。
【００２３】図３(a) に示すように、ピストン１の上死
点近傍おいて、燃料噴射ノズル４から噴射された燃料Ｆ
が衝突部材５の衝突面９に衝突して燃焼室３内に均一に
拡散（微粒化）し、燃焼室３内にて初期リッチ燃焼（衝
突拡散燃焼）が達成される。その後、図３(b) に示すよ
うに、膨張行程においてピストン１が下降すると、空気
室１１内の空気が連絡通路１３を通って燃焼室３内に流
出し、速やかに後期リーン燃焼に移行する。これによ
り、図６におけるリッチ領域（λｃ＜0.8 ）およびリー
ン領域（λｃ＞1.6 ）で燃焼を行うことができ、低ＮＯ
ｘとなる。
点近傍おいて、燃料噴射ノズル４から噴射された燃料Ｆ
が衝突部材５の衝突面９に衝突して燃焼室３内に均一に
拡散（微粒化）し、燃焼室３内にて初期リッチ燃焼（衝
突拡散燃焼）が達成される。その後、図３(b) に示すよ
うに、膨張行程においてピストン１が下降すると、空気
室１１内の空気が連絡通路１３を通って燃焼室３内に流
出し、速やかに後期リーン燃焼に移行する。これによ
り、図６におけるリッチ領域（λｃ＜0.8 ）およびリー
ン領域（λｃ＞1.6 ）で燃焼を行うことができ、低ＮＯ
ｘとなる。
【００２４】ここで、上記空気室１１は、後期リーン燃
焼のための空気を貯蔵するだけではなく、燃焼室３を小
さくするための無駄容積としても機能する。そのため、
図４に示すように従来ピストン頂面ｂに無駄容積として
設けられていた環状溝ｃが不要となり、吸気ポートで生
成されたスワールはピストン上死点において全て上記小
容積の燃焼室３に閉じ込められる。このようにスワール
が全て燃焼室３に閉じ込めらると共に、その燃焼室３が
小容量化（小径化）されているので、燃焼室３内に閉じ
込められるスワールＳの流量と流速が大きくなり、燃焼
室３内での初期リッチ燃焼時において衝突拡散噴霧と空
気とが均一に混合される。
焼のための空気を貯蔵するだけではなく、燃焼室３を小
さくするための無駄容積としても機能する。そのため、
図４に示すように従来ピストン頂面ｂに無駄容積として
設けられていた環状溝ｃが不要となり、吸気ポートで生
成されたスワールはピストン上死点において全て上記小
容積の燃焼室３に閉じ込められる。このようにスワール
が全て燃焼室３に閉じ込めらると共に、その燃焼室３が
小容量化（小径化）されているので、燃焼室３内に閉じ
込められるスワールＳの流量と流速が大きくなり、燃焼
室３内での初期リッチ燃焼時において衝突拡散噴霧と空
気とが均一に混合される。
【００２５】また、燃焼室３の開口部１４の内径Ｄが絞
られているため、初期リッチ燃焼時における燃焼室３内
のスワールの溢流が抑えられ、また上死点におけるピス
トン頂面２とシリンダヘッド８との隙間ｔが狭められて
いるため、燃焼室３内に巻き込むスキッシュ流Ｘが強く
なる。よって、かかるスワールＳとスキッシュ流Ｘとに
よって、燃焼室３内の初期リッチ燃焼における衝突拡散
噴霧と空気とが十分均一に混合されることとなり、初期
リッチ燃焼におけるスモーク成分（Ｃ）の発生が抑制さ
れる。
られているため、初期リッチ燃焼時における燃焼室３内
のスワールの溢流が抑えられ、また上死点におけるピス
トン頂面２とシリンダヘッド８との隙間ｔが狭められて
いるため、燃焼室３内に巻き込むスキッシュ流Ｘが強く
なる。よって、かかるスワールＳとスキッシュ流Ｘとに
よって、燃焼室３内の初期リッチ燃焼における衝突拡散
噴霧と空気とが十分均一に混合されることとなり、初期
リッチ燃焼におけるスモーク成分（Ｃ）の発生が抑制さ
れる。
【００２６】従って、図３(b) に示す続く後期リーン燃
焼において、従来のように複雑高価で設置スペースが大
きなＣＣＤシステムｉを用いて高い攪乱を生じさせなく
とも、空気室１１からの燃焼室３への空気流Ｙによっ
て、初期リッチ燃焼時に生成されたスモーク成分（少
量）を再燃焼でき、スモークの発生を抑制できる。な
お、かかる後期リーン燃焼において、初期リッチ燃焼時
に生成された可燃性中間生成物（ＣＯ，ＨＣ，シアン
等）も再燃焼される。
焼において、従来のように複雑高価で設置スペースが大
きなＣＣＤシステムｉを用いて高い攪乱を生じさせなく
とも、空気室１１からの燃焼室３への空気流Ｙによっ
て、初期リッチ燃焼時に生成されたスモーク成分（少
量）を再燃焼でき、スモークの発生を抑制できる。な
お、かかる後期リーン燃焼において、初期リッチ燃焼時
に生成された可燃性中間生成物（ＣＯ，ＨＣ，シアン
等）も再燃焼される。
【００２７】また、後期リーン燃焼においては、空気室
１１内の空気が付加されることによって図６において空
気過剰率λｃ＞1.6 となり、低ＮＯｘとなることは勿論
である。すなわち、本実施形態は、従来のＣＣＤシステ
ムｉのように既燃ガス（酸素が少ない）を噴射すること
で攪乱を生じさせるものではなく、空気室１１内の空気
を噴射することによってスモーク成分および可燃性中間
生成物を再燃焼させているので、中〜後期燃焼を完全な
リーン燃焼（λｃ＞1.6 ）とすることができ、ＮＯｘの
発生を確実に抑制できる。
１１内の空気が付加されることによって図６において空
気過剰率λｃ＞1.6 となり、低ＮＯｘとなることは勿論
である。すなわち、本実施形態は、従来のＣＣＤシステ
ムｉのように既燃ガス（酸素が少ない）を噴射すること
で攪乱を生じさせるものではなく、空気室１１内の空気
を噴射することによってスモーク成分および可燃性中間
生成物を再燃焼させているので、中〜後期燃焼を完全な
リーン燃焼（λｃ＞1.6 ）とすることができ、ＮＯｘの
発生を確実に抑制できる。
【００２８】空気室１１から燃焼室３へ噴射される空気
流Ｙの発生メカニズム説明する。まず、ピストン１が上
昇すると、シリンダ内の空気が燃焼室３および連絡通路
１３を通って空気室１１内に貯蔵される。そして、ピス
トン１の上死点近傍にて、図３(a) に示す初期リッチ燃
焼が行われるが、このとき空気室１１内の圧力は、燃焼
圧力により極めて高圧となる。よって、その後図３(b)
に示すようにピストン１が下降すると、燃焼室３内の圧
力が急速に下がるため、空気室１１内の空気が連絡通路
１３を通って燃焼室３内に噴出するのである。
流Ｙの発生メカニズム説明する。まず、ピストン１が上
昇すると、シリンダ内の空気が燃焼室３および連絡通路
１３を通って空気室１１内に貯蔵される。そして、ピス
トン１の上死点近傍にて、図３(a) に示す初期リッチ燃
焼が行われるが、このとき空気室１１内の圧力は、燃焼
圧力により極めて高圧となる。よって、その後図３(b)
に示すようにピストン１が下降すると、燃焼室３内の圧
力が急速に下がるため、空気室１１内の空気が連絡通路
１３を通って燃焼室３内に噴出するのである。
【００２９】この空気流Ｙおよびピストン下降時に生じ
る逆スキッシュ流Ｚによって、図６に示す初期リッチ燃
焼（λｃ＜0.8 ）からＮＯｘ発生量が多い0.8 ≦λｃ≦
1.6の領域を瞬時に通過して速やかに後期リーン燃焼
（λｃ＞1.6 ）に移行し、このためＮＯｘの発生が抑制
されることになる。
る逆スキッシュ流Ｚによって、図６に示す初期リッチ燃
焼（λｃ＜0.8 ）からＮＯｘ発生量が多い0.8 ≦λｃ≦
1.6の領域を瞬時に通過して速やかに後期リーン燃焼
（λｃ＞1.6 ）に移行し、このためＮＯｘの発生が抑制
されることになる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るディー
ゼル機関の燃焼室構造によれば、ＣＣＤシステムのよう
な複雑高価な付加装置を用いることなく、リッチ・リー
ンバーンを実現でき、ＮＯｘとスモークの同時低減を図
ることができる。
ゼル機関の燃焼室構造によれば、ＣＣＤシステムのよう
な複雑高価な付加装置を用いることなく、リッチ・リー
ンバーンを実現でき、ＮＯｘとスモークの同時低減を図
ることができる。
【図１】本発明の一実施形態を示すディーゼル機関の燃
焼室構造の側断面図である。
焼室構造の側断面図である。
【図２】上記燃焼室構造の平断面形状の変形例を示す説
明図である。
明図である。
【図３】上記燃焼室構造の燃焼状態を示す説明図であ
り、(a) は初期リッチ燃焼を示す側断面図、(b) は後期
リーン燃焼を示す側断面図である。
り、(a) は初期リッチ燃焼を示す側断面図、(b) は後期
リーン燃焼を示す側断面図である。
【図４】従来例を示すディーゼル機関の燃焼室構造の側
断面図である。
断面図である。
【図５】図４の V-V線矢示図である。
【図６】空気過剰率λｃとＮＯの発生量を示す図であ
る。
る。
１ ピストン ２ ピストン頂面 ３ 燃焼室 ４ 燃料噴射ノズル ５ 衝突部材 １１ 空気室 １３ 連絡通路 Ｆ 燃料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ｄ
Claims (1)
- 【請求項１】 ピストン頂面に燃焼室を凹設し、該燃焼
室内に燃料噴射ノズルから噴射された燃料を当該燃焼室
内に衝突拡散させる衝突部材を設け、上記燃焼室下方の
ピストン内部に所定量の空気を収容する空気室を設け、
該空気室と上記燃焼室とを連通する連絡通路を設けたこ
とを特徴とするディーゼル機関の燃焼室構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9045452A JPH10238350A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | ディーゼル機関の燃焼室構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9045452A JPH10238350A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | ディーゼル機関の燃焼室構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10238350A true JPH10238350A (ja) | 1998-09-08 |
Family
ID=12719748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9045452A Pending JPH10238350A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | ディーゼル機関の燃焼室構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10238350A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101907035A (zh) * | 2010-07-30 | 2010-12-08 | 宁波大叶园林设备有限公司 | 内燃机函数波燃烧室及与点火装置的搭配 |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP9045452A patent/JPH10238350A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101907035A (zh) * | 2010-07-30 | 2010-12-08 | 宁波大叶园林设备有限公司 | 内燃机函数波燃烧室及与点火装置的搭配 |
| CN101907035B (zh) | 2010-07-30 | 2012-10-10 | 宁波大叶园林设备有限公司 | 内燃机函数波燃烧室及与点火装置的搭配 |
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