JPH1061442A - 渦流室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室 - Google Patents

渦流室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室

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JPH1061442A
JPH1061442A JP8237240A JP23724096A JPH1061442A JP H1061442 A JPH1061442 A JP H1061442A JP 8237240 A JP8237240 A JP 8237240A JP 23724096 A JP23724096 A JP 23724096A JP H1061442 A JPH1061442 A JP H1061442A
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JP
Japan
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chamber
piston
diesel engine
guide groove
type diesel
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JP8237240A
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Kiyomi Nakakita
清己 中北
Minaji Inayoshi
三七二 稲吉
Yoshihiro Hotta
義博 堀田
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Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/08—Engines characterised by precombustion chambers the chamber being of air-swirl type
    • 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
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主室全体の酸素を有効に利用して、パーティ
キュレートおよびスモークを低減すること。 【解決手段】 渦流室で生成された燃焼ガスを噴孔を介
して主室内に噴出される渦流室式ディーゼルエンジンの
ピストン燃焼室において、ピストン４の頂部４１に略Ｖ
字状のキャビティ５１、５２が形成され、前記Ｖ字状の
キャビティの分岐部５３に案内溝６を形成した渦流室式
ディーゼルエンジンのピストン燃焼室。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、渦流室で生成され
た燃焼ガスを噴孔を介して噴出される渦流室式ディーゼ
ルエンジンのピストン燃焼室において、ピストン頂部に
二股に分かれた略Ｖ字状のキャビティが形成され、前記
Ｖ字状のキャビティの分岐部に前記噴孔の下流側に延在
する案内溝を形成して、火炎の主室への分配を促進する
ことにより、主室全体の酸素を有効に利用して、パーテ
ィキュレートおよびスモークを低減する渦流室式ディー
ゼルエンジンのピストン燃焼室に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の第１の渦流室式ディーゼルエンジ
ンのピストン燃焼室（実開昭５７−７８７２５）は、図
９に示されるように渦流室で生成された燃焼ガスを噴孔
を介して噴出される渦流室式ディーゼルエンジンのピス
トン燃焼室において、前記噴孔の下流側のピストンＰの
頂部Ｔに２個の円形のキャビティＣを振り分け部Ｄによ
って連通させた双葉型主室を形成するものであった。
【０００３】燃焼期間の初期には前記渦流室から噴出し
てきた噴流を前記振り分け部Ｄで左右に分けて反転さ
せ、前記主室の前記噴孔側の酸素を利用するとともに、
燃焼期間の中期以降には噴流の勢いが強くなり、さらに
ピストンＰが下がってヘッドとの間のクリアランスが大
きくなるために前記振り分け部Ｄを乗り越えて直進する
噴流が多くなり、従って前記噴孔に対向する領域の酸素
を利用するものであった。そして、上記従来の第１の渦
流室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記ピ
ストンＰの円形の前記キャビティＣの全投影面積が大き
いため、分岐する２個の円形キャビティの間に第３の溝
を設けてもその効果が余り期待できないとともに、主室
の小容積化の要請に対応することが出来ないことにな
る。
【０００４】また従来の第２の渦流室式ディーゼルエン
ジンのピストン燃焼室は、図１０に示されるように渦流
室で生成された燃焼ガスを噴孔を介して噴出される渦流
室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室において、ピ
ストンＰの頂部Ｔに二股に分かれた略Ｖ字状のキャビテ
ィＶを形成するため、主室容積を減少させながらキャビ
ティＶを深くすることが出来るととにもに、前記振り分
け部Ｄを前記渦流室との噴孔の近くに設けられているの
で、前記渦流室から噴出してきた噴流を前記振り分け部
Ｄで左右に分けて反転させる効果が極めて強く、前記噴
孔側の酸素を激しい流動によって有効に利用することが
出来るものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】近年、排出ガス規制のレベルが厳しくなっ
てきていることから前記渦流室の容積を大きく設定する
必要が生じてきており、従って前記主室の容積を減少せ
ざるを得なくなってきている。このため上記第１の渦流
室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記ピス
トンＰの前記キャビティＣの全投影面積が大きいため、
ピストンＰの前記キャビティＣの深さを浅くせざるを得
ず、上記効果を得ることが困難になってきているという
問題があった。
【０００７】また上記第２の渦流室式ディーゼルエンジ
ンのピストン燃焼室は、前記主室の前記噴孔側の酸素を
利用するものの、噴流を前記振り分け部で分けて反転さ
せる効果が強すぎるため、前記主室の前記噴孔に対向す
る領域の酸素を有効に利用出来ないという問題があっ
た。
【０００８】そこで本発明者らは、渦流室で生成された
燃焼ガスを噴孔を介して噴出される渦流室式ディーゼル
エンジンのピストン燃焼室において、ピストン頂部に二
股に分かれて形成された略Ｖ字状のキャビティの分岐部
に前記噴孔の下流側に延在する案内溝を形成して、主室
の前記分岐部に対向する領域に火炎を供給するという本
発明の技術的思想に着眼し、さらに研究開発を重ねた結
果、火炎の主室への分配を促進することにより、主室全
体の酸素を有効に利用して、パーティキュレートおよび
スモークを低減するという目的を達成するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）の渦流室式ディーゼルエンジンのピストン
燃焼室は、渦流室で生成された燃焼ガスを噴孔を介して
噴出される渦流室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼
室において、ピストン頂部に二股に分かれた略Ｖ字状の
キャビティが形成され、前記Ｖ字状のキャビティの分岐
部に前記噴孔の下流側に延在する案内溝を形成したもの
である。
【００１０】本発明（請求項２に記載の第２発明）の渦
流室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記第
１発明において、前記案内溝の断面形状が、矩形状にな
るように形成されているものである。
【００１１】本発明（請求項３に記載の第３発明）の渦
流室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記第
１発明において、前記案内溝の断面形状が、円弧状にな
るように形成されているものである。
【００１２】本発明（請求項４に記載の第４発明）の渦
流室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記第
１発明において、前記案内溝が、前記噴孔の長手軸に沿
って延在している一条の直線状の溝によって構成されて
いるものである。
【００１３】本発明（請求項５に記載の第５発明）の渦
流室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記第
１発明において、前記案内溝が、複数に分かれた分岐溝
によって構成されているものである。
【００１４】本発明（請求項６に記載の第６発明）の渦
流室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記第
１発明において、前記案内溝が、Ｖ字状のキャビティを
連絡する扇形状の溝によって構成されているものであ
る。
【００１５】
【発明の作用および効果】上記構成より成る第１発明の
渦流室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記
渦流室で生成された燃焼ガスが前記噴孔を介して噴出さ
れ、前記ピストン頂部に二股に分かれて形成され略Ｖ字
状の前記キャビティに沿って前記燃焼ガスが供給される
とともに、前記Ｖ字状のキャビティの分岐部において前
記噴孔の下流側に延在して形成された前記案内溝に沿っ
て前記燃焼ガスが供給されるので、火炎の主室への分配
を促進することにより、主室全体の酸素を有効に利用し
て、パーティキュレートおよびスモークを低減するとい
う効果を奏するものである。
【００１６】上記構成より成る第２発明の渦流室式ディ
ーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記渦流室で生成
された燃焼ガスが前記噴孔を介して噴出され、前記ピス
トン頂部に二股に分かれて形成され略Ｖ字状の前記キャ
ビティに沿って前記燃焼ガスが供給されるとともに、前
記Ｖ字状のキャビティの分岐部において前記噴孔の下流
側に延在して形成された前記案内溝に沿って前記燃焼ガ
スが供給されるので、火炎の主室への分配を促進するこ
とにより、主室全体の酸素を有効に利用して、パーティ
キュレートおよびスモークを低減するという効果を奏す
るとともに、前記案内溝の断面形状が矩形状に形成され
ているので、前記燃焼ガスの安定した流れを形成すると
いう効果を奏するものである。
【００１７】上記構成より成る第３発明の渦流室式ディ
ーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記渦流室で生成
された燃焼ガスが前記噴孔を介して噴出され、前記ピス
トン頂部に二股に分かれて形成され略Ｖ字状の前記キャ
ビティに沿って前記燃焼ガスが供給されるとともに、前
記Ｖ字状のキャビティの分岐部において前記噴孔の下流
側に延在して形成された前記案内溝に沿って前記燃焼ガ
スが供給されるので、火炎の主室への分配を促進するこ
とにより、主室全体の酸素を有効に利用して、パーティ
キュレートおよびスモークを低減するという効果を奏す
るとともに、前記案内溝の断面形状が円弧状に形成され
ているので、前記燃焼ガスの該案内溝からの分散を促進
して主室全体の酸素を一層有効に利用して、パーティキ
ュレートおよびスモークを一層低減するという効果を奏
するものである。
【００１８】上記構成より成る第４発明の渦流室式ディ
ーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記渦流室で生成
された燃焼ガスが前記噴孔を介して噴出され、前記ピス
トン頂部に二股に分かれて形成され略Ｖ字状の前記キャ
ビティに沿って前記燃焼ガスが供給されるとともに、前
記Ｖ字状のキャビティの分岐部において前記噴孔の下流
側に延在して形成された前記案内溝に沿って前記燃焼ガ
スが供給されるので、火炎の主室への分配を促進するこ
とにより、主室全体の酸素を有効に利用して、パーティ
キュレートおよびスモークを低減するという効果を奏す
るとともに、前記案内溝が、前記噴孔の長手軸に沿って
延在している一条の前記直線状の溝によって構成されて
いるので、前記燃焼ガスのスムーズな流れを形成すると
いう効果を奏するものである。
【００１９】上記構成より成る第５発明の渦流室式ディ
ーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記渦流室で生成
された燃焼ガスが前記噴孔を介して噴出され、前記ピス
トン頂部に二股に分かれて形成され略Ｖ字状の前記キャ
ビティに沿って前記燃焼ガスが供給されるとともに、前
記Ｖ字状のキャビティの分岐部において前記噴孔の下流
側に延在して形成された前記案内溝に沿って前記燃焼ガ
スが供給されるので、火炎の主室への分配を促進するこ
とにより、主室全体の酸素を有効に利用して、パーティ
キュレートおよびスモークを低減するという効果を奏す
るとともに、前記案内溝が、複数に分かれた前記分岐溝
によって構成されているので、前記燃焼ガスが該分岐溝
によって主室内に広く分散され、該主室全体の酸素を一
層有効に利用して、パーティキュレートおよびスモーク
を一層低減するという効果を奏するものである。
【００２０】上記構成より成る第６発明の渦流室式ディ
ーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記渦流室で生成
された燃焼ガスが前記噴孔を介して噴出され、前記ピス
トン頂部に二股に分かれて形成され略Ｖ字状の前記キャ
ビティに沿って前記燃焼ガスが供給されるとともに、前
記Ｖ字状のキャビティの分岐部において前記噴孔の下流
側に延在して形成された前記案内溝に沿って前記燃焼ガ
スが供給されるので、火炎の主室への分配を促進するこ
とにより、主室全体の酸素を有効に利用して、パーティ
キュレートおよびスモークを低減するという効果を奏す
るとともに、前記案内溝が、Ｖ字状のキャビティを連絡
する前記扇形状の溝によって構成されているので、前記
燃焼ガスが該扇形状の溝によって主室内に広く分散さ
れ、該主室全体の酸素を一層有効に利用して、パーティ
キュレートおよびスモークを一層低減するという効果を
奏するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。
【００２２】（第１実施形態）本第１実施形態の渦流室
式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、図１ないし
図４に示されるように渦流室１で生成された燃焼ガスを
噴孔２を介して主室３内に噴出される渦流室式ディーゼ
ルエンジンのピストン燃焼室において、ピストン４の頂
部４１に略Ｖ字状のキャビティ５１、５２が形成され、
前記Ｖ字状のキャビティの分岐部５３に案内溝６を形成
したものである。
【００２３】前記渦流室式ディーゼルエンジンは、ピス
トン４が往復動自在に介挿されるシリンダブロック１１
と、該シリンダプロック１１の上部に載置されるシリン
ダヘッド１２と、該シリンダヘッド１２内に形成された
渦流室１と、該渦流室１内の半球状の上部に噴口が開口
した燃料噴射弁１３と、該渦流室１内上部に先端が突出
して配設されたグロープラグ１４と、該渦流室１内下部
に配設され前記噴孔２が斜めに形成されたチャンバ口金
１５とから成る。
【００２４】前記ピストン４の頂部４１には、図１ない
し図３に示されるように２個の円弧状の溝によって構成
され、前記噴孔２に対向する位置に形成された分岐部５
３から二股に分かれ、末広がり形状に配設された前記主
室３を構成する略Ｖ字状のキャビティ５１、５２が形成
されている。
【００２５】該キャビティ５１、５２は、図２および図
３に示されるように長手軸に沿う縦断面形状が矩形にな
るように構成されるとともに、該長手軸に直角な方向の
横断面形状が、横方向の燃焼ガスの分散を促進する観点
より半円弧状に形成されている。よって前記分岐部５３
には、後述する前記案内溝６の深さの半分位のところに
直線状の稜線が形成される。
【００２６】前記案内溝６は、図１に示されるように前
記Ｖ字状のキャビティの分岐部５３に前記噴孔２の下流
側において前記噴孔の長手軸に沿って延在して形成され
た一条の直線状の溝６によって構成されるものである。
【００２７】該案内溝６は、図２および図３に示される
ように長手軸に沿う縦断面形状および該長手軸に直角な
方向の横断面形状が、ともに一定深さの矩形になるよう
に形成されている。
【００２８】上記構成より成る第１実施形態の渦流室式
ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記半球状の
渦流室１で生成された燃焼ガスが前記噴孔２を介して前
記主室３内に噴出され、前記ピストン４の前記頂部４１
に二股に分かれて形成され略Ｖ字状の前記キャビティ５
１、５２に沿って前記燃焼ガスが供給される。
【００２９】前記Ｖ字状のキャビティ５１、５２の前記
分岐部５３において、前記噴孔２を介して前記主室３内
に噴出された燃焼ガスの一部が、前記噴孔２の下流側に
延在して形成された前記案内溝６に沿って供給されるの
で、前記噴孔２に対向する前記Ｖ字状のキャビティ５
１、５２の間の領域に燃焼ガスが供給される。
【００３０】上記作用を奏する第１実施形態の渦流室式
ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、燃焼ガスの一
部が、前記案内溝６に沿って供給され、前記噴孔２に対
向する前記Ｖ字状のキャビティ５１、５２の間の領域に
供給されるので、火炎の前記主室３への分配を促進する
ことにより、前記主室３の全体の酸素を有効に利用し
て、パーティキュレートおよびスモークを低減するとい
う効果を奏するものである。
【００３１】また第１実施形態の渦流室式ディーゼルエ
ンジンのピストン燃焼室は、前記案内溝６の断面形状が
一定深さの矩形状に形成されているので、前記燃焼ガス
の安定した流れを形成するという効果を奏するものであ
る。
【００３２】（第２実施形態）本第２実施形態の渦流室
式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記第１実
施形態において一条の直線状の溝によって構成された前
記案内溝６を、図５および図６に示されるように二股に
分かれた分岐溝６１、６２に変更した点が相違点であ
り、以下相違点を中心に説明する。
【００３３】前記分岐溝６１、６２の断面形状が、図６
に示されるように主室内への燃焼ガスの分散を促進する
観点より、半円弧状になるような曲面によって形成され
ているものである。
【００３４】上記構成より成る第２実施形態の渦流室式
ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記案内溝
が、二股に分かれた前記分岐溝６１、６２によって構成
されているので、前記燃焼ガスが該分岐溝６１、６２に
よって前記主室３内に広く分散され、該主室全体の酸素
を一層有効に利用して、パーティキュレートおよびスモ
ークを一層低減するという効果を奏するものである。
【００３５】また第２実施形態の渦流室式ディーゼルエ
ンジンのピストン燃焼室は、前記案内溝６の断面形状が
円弧状に形成されているので、前記燃焼ガスの該案内溝
からの分散を促進して、前記主室３全体の酸素を一層有
効に利用して、パーティキュレートおよびスモークを一
層低減するという効果を奏するものである。
【００３６】さらに第２実施形態の渦流室式ディーゼル
エンジンのピストン燃焼室は、前記キャビティ５１、５
２および前記分岐溝６１、６２をともに円弧状断面に形
成したので、近年の排出ガス規制のレベルに対応する渦
流室の大容積化に応じた主室の小容積化を実現し、実用
的なピストン燃焼室を実現するという効果を奏する。
【００３７】（第３実施形態）本第３実施形態の渦流室
式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記第１実
施形態において一条の直線状の溝によって構成された前
記案内溝６を、図７に示されるようにＶ字状のキャビテ
ィ５１、５２の間を連絡する扇形状の溝６３に変更した
点が相違点であり、以下相違点を中心に説明する。
【００３８】上記構成より成る第３実施形態の渦流室式
ディーゼルエンジンのピストン燃焼室は、前記案内溝
が、Ｖ字状のキャビティを連絡する前記扇形状の溝６３
によって、前記燃焼ガスが広い角度範囲に亘り供給され
るので、前記主室３内に広く分散され、該主室全体の酸
素を一層有効に利用して、パーティキュレートおよびス
モークを一層低減するという効果を奏するものである。
【００３９】上述の実施形態は、説明のために例示した
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【００４０】上述の第１実施形態においては、一例とし
て前記案内溝を矩形断面とした例について説明したが、
本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、例え
ば図８に示されるように案内溝を円弧状断面に形成し
て、主室内への燃焼ガスおよび火炎の分散を容易にし
て、前記主室全体の酸素を一層有効に利用して、パーテ
ィキュレートおよびスモークを一層低減する態様を採用
することが出来るものである。
【００４１】上述の実施形態においては、一例として前
記案内溝をキャビティと同様の深さに形成した例につい
て説明したが、本発明としてはそれらに限定されるもの
では無く、例えば案内溝の深さをキャビティの深さより
浅くしたり、場合によっては案内溝の深さをキャビティ
の深さより深くすることが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のピストン燃焼室を示す
平面図である。
【図２】本第１実施形態におけるキャビティおよび案内
溝の図１中Ａ−Ａ線に沿う横断面形状を示す横断面図で
ある。
【図３】本第１実施形態におけるキャビティおよび案内
溝の図１中Ｂ−Ｂ線に沿う縦断面形状を示す縦断面図で
ある。
【図４】本第１実施形態を適用した渦流室式ディーゼル
エンジンを示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態のピストン燃焼室を示す
平面図である。
【図６】本第２実施形態におけるキャビティおよび案内
溝の図５中Ｃ−Ｃ線に沿う横断面形状を示す横断面図で
ある。
【図７】本発明の第３実施形態のピストン燃焼室を示す
平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の変形態様におけるキャ
ビティおよび案内溝の横断面形状を示す横断面図であ
る。
【図９】従来の第１のピストン燃焼室を示す平面図であ
る。
【図１０】従来の第２のピストン燃焼室を示す平面図で
ある。
【符号の説明】
１ 渦流室 ２ 噴孔 ３ 主室 ４ ピストン ４１ 頂部 ５１、５２ キャビティ ５３ 分岐部 ６ 案内溝

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 渦流室で生成された燃焼ガスを噴孔を介
    して噴出される渦流室式ディーゼルエンジンのピストン
    燃焼室において、 ピストン頂部に二股に分かれた略Ｖ字状のキャビティが
    形成され、 前記Ｖ字状のキャビティの分岐部に前記噴孔の下流側に
    延在する案内溝を形成したことを特徴とする渦流室式デ
    ィーゼルエンジンのピストン燃焼室。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 前記案内溝の断面形状が、矩形状になるように形成され
    ていることを特徴とする渦流室式ディーゼルエンジンの
    ピストン燃焼室。
  3. 【請求項３】 請求項１において、 前記案内溝の断面形状が、円弧状になるように形成され
    ていることを特徴とする渦流室式ディーゼルエンジンの
    ピストン燃焼室。
  4. 【請求項４】 請求項１において、 前記案内溝が、前記噴孔の長手軸に沿って延在している
    一条の直線状の溝によって構成されていることを特徴と
    する渦流室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室。
  5. 【請求項５】 請求項１において、 前記案内溝が、複数に分かれた分岐溝によって構成され
    ていることを特徴とする渦流室式ディーゼルエンジンの
    ピストン燃焼室。
  6. 【請求項６】 請求項１において、 前記案内溝が、Ｖ字状のキャビティを連絡する扇形状の
    溝によって構成されていることを特徴とする渦流室式デ
    ィーゼルエンジンのピストン燃焼室。
JP8237240A 1996-08-19 1996-08-19 渦流室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室 Pending JPH1061442A (ja)

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JP8237240A Pending JPH1061442A (ja) 1996-08-19 1996-08-19 渦流室式ディーゼルエンジンのピストン燃焼室

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JP (1) JPH1061442A (ja)

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