JPS60132022A - 直接噴射式内燃機関の燃焼室 - Google Patents
直接噴射式内燃機関の燃焼室Info
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- JPS60132022A JPS60132022A JP58241517A JP24151783A JPS60132022A JP S60132022 A JPS60132022 A JP S60132022A JP 58241517 A JP58241517 A JP 58241517A JP 24151783 A JP24151783 A JP 24151783A JP S60132022 A JPS60132022 A JP S60132022A
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- combustion chamber
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は直接噴射式内燃機関の燃焼室に関する。
（従来例）
一般に直接噴射式内燃機関では、燃焼室がピストン頂部
にキャビティ（凹部）を設けることにより形成され、燃
料はその燃焼室において初めて吸入空気と出合うように
なっている。従って燃料と吸入空気の燃焼室内での混合
程度が機関の性能を直接左右することになることから、
この混合を促進するために燃焼室内の空気にスワール（
旋回渦流運動）全与えて噴射燃料の分布分散の良化を図
っている。スワール発生手段としては、ヘリカルボート
、ダイレクショナルボート、シュラウドバルブ等の手段
が知られている。
にキャビティ（凹部）を設けることにより形成され、燃
料はその燃焼室において初めて吸入空気と出合うように
なっている。従って燃料と吸入空気の燃焼室内での混合
程度が機関の性能を直接左右することになることから、
この混合を促進するために燃焼室内の空気にスワール（
旋回渦流運動）全与えて噴射燃料の分布分散の良化を図
っている。スワール発生手段としては、ヘリカルボート
、ダイレクショナルボート、シュラウドバルブ等の手段
が知られている。
それらの手段は、いずれも混合促進のために強いスワー
ルが発生し得るように開発されてきたのであるが、上記
一般の内燃機関ではスワールが強くなりすぎると排気ガ
ス中のＮＯｘ成分が増大する傾向を有することが分かつ
てきた。即ちＮ０ｘＢ低減するためには、スワールが強
くならないようにすることが重要な要件となることが明
らかになった。しかしながらスワールを弱くすることは
、噴射燃料の分布分散が悪化して燃料と空気との混合が
充分になされなくなること全意味し、燃焼状態の悪化を
きたして出力トルクの低下、排煙の増大等を招く不具合
が生じる。
ルが発生し得るように開発されてきたのであるが、上記
一般の内燃機関ではスワールが強くなりすぎると排気ガ
ス中のＮＯｘ成分が増大する傾向を有することが分かつ
てきた。即ちＮ０ｘＢ低減するためには、スワールが強
くならないようにすることが重要な要件となることが明
らかになった。しかしながらスワールを弱くすることは
、噴射燃料の分布分散が悪化して燃料と空気との混合が
充分になされなくなること全意味し、燃焼状態の悪化を
きたして出力トルクの低下、排煙の増大等を招く不具合
が生じる。
そこでスワールを強くすることなく燃料と空気との混合
を良化し得る構成として、キャビティの横断面形状を略
三角形や略四角形としたり（例えば特公昭５０−６６０
８号、特公昭５１−２９２４２号、特公昭５１−２９２
４８号）、又キャピテイ内に突起全形成する構成（ｆｉ
ｌえは実公昭５５−４５１５号、実公昭５８−１９８０
２号、実開昭５７−１８９６８１号〕が種々提案されて
いる。しかしそれら従来の構成では切削工程で製作する
ことは困難であり、ダイキャスト等で成型する必要があ
ることがら、キャビティの正確な容積全確保することが
難しく、又キャビティ形状にばらつきが生じ易す不具合
がある。又そ九ら不具合に起因して製品化された内燃機
関に性能上のばらつきが生じ易い欠点がある。
を良化し得る構成として、キャビティの横断面形状を略
三角形や略四角形としたり（例えば特公昭５０−６６０
８号、特公昭５１−２９２４２号、特公昭５１−２９２
４８号）、又キャピテイ内に突起全形成する構成（ｆｉ
ｌえは実公昭５５−４５１５号、実公昭５８−１９８０
２号、実開昭５７−１８９６８１号〕が種々提案されて
いる。しかしそれら従来の構成では切削工程で製作する
ことは困難であり、ダイキャスト等で成型する必要があ
ることがら、キャビティの正確な容積全確保することが
難しく、又キャビティ形状にばらつきが生じ易す不具合
がある。又そ九ら不具合に起因して製品化された内燃機
関に性能上のばらつきが生じ易い欠点がある。
特に小型の内燃機関においてはそれらの不具合が顕著に
なるため、上記従来の構成全採用するのは難しい。
なるため、上記従来の構成全採用するのは難しい。
（発明の目的）
ａ） 切削による機械加工で製作可能とすることによっ
て、キャビティの正確な形状、容積が得られるようにし
、性能上のばらつきを防止する。
て、キャビティの正確な形状、容積が得られるようにし
、性能上のばらつきを防止する。
［有］）スワールを強くすることなく燃料と空気との混
合を良化し得る構成として、小型内燃機関に適した構成
を得る。
合を良化し得る構成として、小型内燃機関に適した構成
を得る。
（発明の構成）
次の事項全必須の要件とする直接噴射式内燃機関の燃焼
室である。
室である。
れ） ピストン頂部に横断面円形のキャビティを設ける
。
。
（ト） キャビティ周縁部のピストンにピストン摺動方
向の穴を設けて、円柱形ビンを嵌合固定する。
向の穴を設けて、円柱形ビンを嵌合固定する。
（Ｑ） ビンの配置を燃料噴射ノズルの噴射方向に略一
致せしめる。
致せしめる。
（実施例）
第１図において、ピストンｌの頂部には燃焼室となるキ
ャビティ２がピストン１の中心線０ｆ−０１から偏倚し
た位置に形成されている。キャビティ２は横断面円形で
あ）（第２図）、底面中央に中心＠Ｏｘ Ｏａｋ中心と
する円錐形突起８が形成されている。又キャビティ２の
側壁面４Ｆｉ上方に向いわずかに開くテーパ状に形成さ
れ、上記突起８との間は環状の湾曲面形に形成されてい
る。ピストンｌ上方に配置されるシリンダヘッド（図示
せず）に固定された燃料噴射ノズル５は、中心０．−ｏ
。
ャビティ２がピストン１の中心線０ｆ−０１から偏倚し
た位置に形成されている。キャビティ２は横断面円形で
あ）（第２図）、底面中央に中心＠Ｏｘ Ｏａｋ中心と
する円錐形突起８が形成されている。又キャビティ２の
側壁面４Ｆｉ上方に向いわずかに開くテーパ状に形成さ
れ、上記突起８との間は環状の湾曲面形に形成されてい
る。ピストンｌ上方に配置されるシリンダヘッド（図示
せず）に固定された燃料噴射ノズル５は、中心０．−ｏ
。
から離れかつ中心０２−Ｏｘかられずかに偏倚した位置
に配置され、下端のノズル部６が中心０．−０゜側に向
くように傾斜した姿勢に保持されている。
に配置され、下端のノズル部６が中心０．−０゜側に向
くように傾斜した姿勢に保持されている。
第２図に示すようにノズル部６から噴射される燃料は、
互いに等角度を有する方向Ａ】、ＡＲｌＡｌｌの８方向
に噴射されるようになっている。ピストンｌのキャビテ
イ２周縁部には方向Ａ１ ｓ Ａ２、Ａ Ｂの延長線上
に中心を有する８個の穴７．８．９が形成されている。
互いに等角度を有する方向Ａ】、ＡＲｌＡｌｌの８方向
に噴射されるようになっている。ピストンｌのキャビテ
イ２周縁部には方向Ａ１ ｓ Ａ２、Ａ Ｂの延長線上
に中心を有する８個の穴７．８．９が形成されている。
穴７．８．９は第１図に示すように中心線０．−０２と
平行に延在しており、＠壁面の一部がキャビティ２内に
開口している。各穴７．８（９）には円柱形のビンｌ
０．１１ （１２）が圧入ニよって嵌合され、上端部は
固着強度を増す意味でかしめられている。ビンｌ ０．
１１ （１２）の上端ハピストンｌの頂面よりわずかに
下った位置にあシ、下端部は穴７．８（９）の下端部に
よって全周にゎた力保持されている。
平行に延在しており、＠壁面の一部がキャビティ２内に
開口している。各穴７．８（９）には円柱形のビンｌ
０．１１ （１２）が圧入ニよって嵌合され、上端部は
固着強度を増す意味でかしめられている。ビンｌ ０．
１１ （１２）の上端ハピストンｌの頂面よりわずかに
下った位置にあシ、下端部は穴７．８（９）の下端部に
よって全周にゎた力保持されている。
ここでビン１０．１１，１２の材質は適宜、アルミニウ
ム等の非鉄金属、鉄系金属又はセラミックス等が採用さ
れる。又第８図に示すようにビン１０（１１，１２）の
直径ｄとキャビティ２の直径りとの此ｄ／Ｄ Ｕ ０．
１５〜０．２０程度に設定され、各ビン１０ （１１，
１２）のキャビティ２内突出量はビン１０ （１１，１
２）の円周方向突出角ａとして最大の部分（ビンの上端
部）で９０°〜１８０°に設定される。
ム等の非鉄金属、鉄系金属又はセラミックス等が採用さ
れる。又第８図に示すようにビン１０（１１，１２）の
直径ｄとキャビティ２の直径りとの此ｄ／Ｄ Ｕ ０．
１５〜０．２０程度に設定され、各ビン１０ （１１，
１２）のキャビティ２内突出量はビン１０ （１１，１
２）の円周方向突出角ａとして最大の部分（ビンの上端
部）で９０°〜１８０°に設定される。
次に作動を説明する。燃料はノズル５から各ビン１０．
１１，１２に向けて３方向Ａｌ、 Ａ２ 、Ａｓに噴射
される。又キャビティ２内では種々の手段、例えばシュ
ラウドバルブ、ダイレクショナルボート、へりカルポー
ト等によって吸気に矢印Ｓ方向（第２図〕のスワールが
発生している。従ってノズル５から噴射された燃料は、
その一部がまずキャピテイ２内のＳ方向のスワールに衝
突して直接吸気中に分散混合しく一次飛散）、残る燃料
はスワール内を貫通してビン１０．１１．１２の外周面
に達する。ビン１０，１１．１２の外周面では燃料が飛
散しく二次飛散）、残部がビン１０．１１．１２とキャ
ピテイ２の壁面に膜状に連着される。
１１，１２に向けて３方向Ａｌ、 Ａ２ 、Ａｓに噴射
される。又キャビティ２内では種々の手段、例えばシュ
ラウドバルブ、ダイレクショナルボート、へりカルポー
ト等によって吸気に矢印Ｓ方向（第２図〕のスワールが
発生している。従ってノズル５から噴射された燃料は、
その一部がまずキャピテイ２内のＳ方向のスワールに衝
突して直接吸気中に分散混合しく一次飛散）、残る燃料
はスワール内を貫通してビン１０．１１．１２の外周面
に達する。ビン１０，１１．１２の外周面では燃料が飛
散しく二次飛散）、残部がビン１０．１１．１２とキャ
ピテイ２の壁面に膜状に連着される。
この燃料の燃焼は、まず上記−次飛散によって得られた
混合気の部分に自然着火が生じて始まる。
混合気の部分に自然着火が生じて始まる。
続いて上記２次飛散によって得られた混合気に着火し、
更にキャビティ２の壁面に連着されていた燃料が、上記
着火によって発生した熱とピストン１からの熱を受けて
蒸発する。蒸発した燃料はキャビティ２内のスワールに
混入してゆき、燃焼する。
更にキャビティ２の壁面に連着されていた燃料が、上記
着火によって発生した熱とピストン１からの熱を受けて
蒸発する。蒸発した燃料はキャビティ２内のスワールに
混入してゆき、燃焼する。
上記燃焼行程において、第１〜第３図に示す実施例では
ビン１０．１１．１２の一部をキャビティ２内に突出さ
せであることから、ビン１０．１１゜１２に衝突したと
きの燃料の飛散（二次飛散）はビン１０．１１．１２の
外周面形状に従ってキャビティ２０円周方向に強まり、
又燃料の連着もキャビティ２０円周方向に広くなる。し
かもビン１０．１１．１２のスワール下手側ではビン１
０，１１゜１２によって小さな渦流が形成され、この乱
流形成によって吸気への燃料の混合が促進される。又機
関の回転数が上るとそれに伴ってスワールが高速化する
が、ビン１０，１１，１２にスワールが衝突することに
よって乱流が生じる効果はスワールが高速化すればする
ｔｌど犬となる。即ちスワールが強くなればなる＃ユど
減衰される割合は大きくなる。従って上記実施例によれ
ば、低回転数域におけるスワール速度を充分に保持しつ
つ、高速回転域におけるスワール速度の増大全抑制する
ことができる。
ビン１０．１１．１２の一部をキャビティ２内に突出さ
せであることから、ビン１０．１１゜１２に衝突したと
きの燃料の飛散（二次飛散）はビン１０．１１．１２の
外周面形状に従ってキャビティ２０円周方向に強まり、
又燃料の連着もキャビティ２０円周方向に広くなる。し
かもビン１０．１１．１２のスワール下手側ではビン１
０，１１゜１２によって小さな渦流が形成され、この乱
流形成によって吸気への燃料の混合が促進される。又機
関の回転数が上るとそれに伴ってスワールが高速化する
が、ビン１０，１１，１２にスワールが衝突することに
よって乱流が生じる効果はスワールが高速化すればする
ｔｌど犬となる。即ちスワールが強くなればなる＃ユど
減衰される割合は大きくなる。従って上記実施例によれ
ば、低回転数域におけるスワール速度を充分に保持しつ
つ、高速回転域におけるスワール速度の増大全抑制する
ことができる。
次に製作工程について説明する。ピストンｌの頂部にキ
ャビティ２を設ける際には、切削による機械加工で行な
うことが可能である。機械加工でキャビティ２を形成す
れば、ダイキャストによる場合に比べて格段の精度全確
保できる。続いてキャビティ２の周囲に穴７．８．９ｔ
−設けるが、この場合も機械加工によって形成すること
ができ、穴７．８．９にビン１０．１１．１２を圧入固
定した場合のキャビティ２内への突出量は所定通シ正確
に確保できる。
ャビティ２を設ける際には、切削による機械加工で行な
うことが可能である。機械加工でキャビティ２を形成す
れば、ダイキャストによる場合に比べて格段の精度全確
保できる。続いてキャビティ２の周囲に穴７．８．９ｔ
−設けるが、この場合も機械加工によって形成すること
ができ、穴７．８．９にビン１０．１１．１２を圧入固
定した場合のキャビティ２内への突出量は所定通シ正確
に確保できる。
なおキャビティ２内に突出するビン１０．１１．１２ｔ
ｉピストンｌと別体であるので、ビン１０．１３１２の
材質を適宜選択することができる。
ｉピストンｌと別体であるので、ビン１０．１３１２の
材質を適宜選択することができる。
例えばビン１０．１１．１２Ｔｈピストンｌよりも熱伝
導率の低い鉄系金属やセラミックス製等にする場合には
、機関作動中においてビン１０，１１．１２が熱点とな
シ、燃料の気化を助長することから排気中のＮ０Ｘｉ低
減させる効果が増大する。
導率の低い鉄系金属やセラミックス製等にする場合には
、機関作動中においてビン１０，１１．１２が熱点とな
シ、燃料の気化を助長することから排気中のＮ０Ｘｉ低
減させる効果が増大する。
（発明の効果）
（ａ） 吸気のスワールを強くすることなく燃料と空気
との混合を良化し得るので、軽負荷時の白煙及び高負荷
時の黒煙を同時に低減することができる。
との混合を良化し得るので、軽負荷時の白煙及び高負荷
時の黒煙を同時に低減することができる。
又ＮＯＸ低減効果も大である。
中） 切削による機械加工で製作できるので、キャビテ
ィの正確な形状、容積が得られ、製品間の性能上のばら
つキラ防止することができる。
ィの正確な形状、容積が得られ、製品間の性能上のばら
つキラ防止することができる。
（０） 小型のピストンでもキャビティ形状の正確性が
確保できるので、小型内燃機関への採用に適している。
確保できるので、小型内燃機関への採用に適している。
（別の実施例）
←） 第４図に示すように、ノズル部６の噴射方向Ａｌ
、Ａ２、Ａａミラビン１０．１１．１２側方向に対し角
度θだけスワール下手側に設定してもよい。
、Ａ２、Ａａミラビン１０．１１．１２側方向に対し角
度θだけスワール下手側に設定してもよい。
この場合、角度θは０〜１２°程度が好ましい。
■）第５図に示すように、ピストン１、キャビティ２及
びノズル部６を同心に配置してもよい。
びノズル部６を同心に配置してもよい。
（Ｃ） ビン及び燃料噴射方向は、８箇所に限られるこ
とはなく、例えば第６図に示すようにピン１５及び噴射
方向Ａ４ ’ｅ ４箇所としてもよい。
とはなく、例えば第６図に示すようにピン１５及び噴射
方向Ａ４ ’ｅ ４箇所としてもよい。
第１図は本発明による燃焼室の縦断面図、第２図は第１
図の１−１断面図、第８図は帛２図の詳細を示す部分図
、第４図、第５図、第６図はそれぞれ別の実施例の第２
図に相当する図である。１・・・ピストン、２・・・キ
ーヤビテイ、５・・・燃料噴射ノズル、７．８．９・・
・穴、１０，１１．１２．１５・・・ビン隼Ａｌｓ Ａ
ｚ 、ＡＢ、Ａ４・・・噴射方向特許出願人 川崎重工
業株式会社
図の１−１断面図、第８図は帛２図の詳細を示す部分図
、第４図、第５図、第６図はそれぞれ別の実施例の第２
図に相当する図である。１・・・ピストン、２・・・キ
ーヤビテイ、５・・・燃料噴射ノズル、７．８．９・・
・穴、１０，１１．１２．１５・・・ビン隼Ａｌｓ Ａ
ｚ 、ＡＢ、Ａ４・・・噴射方向特許出願人 川崎重工
業株式会社
Claims (5)
- （１） ピストン頂部に横断面円形のキャビティを設け
、キャビティ周縁部のピストンにピストン摺動方向の穴
を設けて円柱形ピンを嵌合固定し、ピンの配置を燃料噴
射ノズルの噴射方向に略一致せしめると共に、ビン外周
部の一部を乱流発生用としてキャビティ内に突出させた
こと全特徴とする直接噴射式内燃機関の燃焼室。 - （２）上記ピンの材質を、非鉄金属、鉄糸金属又はセラ
ミックスとする特許請求の範囲第１項記載の直接噴射式
内燃機関の燃焼室。 - （３）上記ピンの位置を、燃料噴射ノズルの噴射方向よ
りもわずかにスワール上手側に配置した特許請求の範囲
第１項記載の直接噴射式内燃機関の燃焼室。 - （４） 上記ピンのキャビティ内突出量が、ピンの円周
方向突出角として最大の部分で９０°〜１８０°である
特許請求の範囲第１項記載の直接噴射式内燃機関の燃焼
室。 - （５） 上記ピンの直径とキャビティの直径の比が０．
１５〜０．２０である特許請求の範囲第１項記載の直接
噴射式内燃機関の燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58241517A JPS60132022A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | 直接噴射式内燃機関の燃焼室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58241517A JPS60132022A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | 直接噴射式内燃機関の燃焼室 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60132022A true JPS60132022A (ja) | 1985-07-13 |
| JPS6367008B2 JPS6367008B2 (ja) | 1988-12-22 |
Family
ID=17075515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58241517A Granted JPS60132022A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | 直接噴射式内燃機関の燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60132022A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004031554A1 (en) * | 2002-10-02 | 2004-04-15 | Westport Research Inc. | Direct injection combustion chamber geometry |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5195508A (en) * | 1975-02-20 | 1976-08-21 | Deiizerukikanno nenshoshitsu | |
| JPS5332212A (en) * | 1976-09-08 | 1978-03-27 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Combustion chamber for direct ignition type diesel engine |
-
1983
- 1983-12-21 JP JP58241517A patent/JPS60132022A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5195508A (en) * | 1975-02-20 | 1976-08-21 | Deiizerukikanno nenshoshitsu | |
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|---|---|---|---|---|
| WO2004031554A1 (en) * | 2002-10-02 | 2004-04-15 | Westport Research Inc. | Direct injection combustion chamber geometry |
| US7213564B2 (en) | 2002-10-02 | 2007-05-08 | Westport Power Inc. | Direct injection combustion chamber geometry |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6367008B2 (ja) | 1988-12-22 |
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