JPS636728B2 - - Google Patents
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- JPS636728B2 JPS636728B2 JP58122397A JP12239783A JPS636728B2 JP S636728 B2 JPS636728 B2 JP S636728B2 JP 58122397 A JP58122397 A JP 58122397A JP 12239783 A JP12239783 A JP 12239783A JP S636728 B2 JPS636728 B2 JP S636728B2
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- 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
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—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
- F02B23/0696—W-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder wall
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B23/0645—Details related to the fuel injector or the fuel spray
- F02B23/0648—Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition
- F02B23/0651—Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition the fuel spray impinging on reflecting surfaces or being specially guided throughout the combustion space
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はピストン頂部に凹部の主燃焼室を有す
る直噴式内燃機関の燃焼室に関するものである。
る直噴式内燃機関の燃焼室に関するものである。
従来、一般に直噴式内燃機関の燃焼室は、第１
図の側断面図及び第２図の平面図に示すごとく、
ピストン１の頂部に凹部２の主燃焼室を有するト
ロイダル形のものが使用されており、同一のシリ
ンダ内径Ｄに対して、この凹部２の径ｄを大きく
すると、燃料噴射弁３の噴口からの燃料の噴霧到
達距離ｌが間接的にのび、噴射到達距離l1＜l2に
対し、低速・低負荷時の排気刺激臭レベルは、第
３図に示すごとく同一有効圧縮比εの場合には良
好となり、更に有効圧縮比εを高めると改善され
る。
図の側断面図及び第２図の平面図に示すごとく、
ピストン１の頂部に凹部２の主燃焼室を有するト
ロイダル形のものが使用されており、同一のシリ
ンダ内径Ｄに対して、この凹部２の径ｄを大きく
すると、燃料噴射弁３の噴口からの燃料の噴霧到
達距離ｌが間接的にのび、噴射到達距離l1＜l2に
対し、低速・低負荷時の排気刺激臭レベルは、第
３図に示すごとく同一有効圧縮比εの場合には良
好となり、更に有効圧縮比εを高めると改善され
る。
なお、第２図においてθで示すのは、各噴口よ
りの燃料噴霧の広がり角度であり、矢印Ｓで示す
のはスワール方向である。
りの燃料噴霧の広がり角度であり、矢印Ｓで示す
のはスワール方向である。
上記有効圧縮比εを上げることは、ピストン１
の凹部２の容積を小さくすることであり、かつ凹
部２の径ｄを大きくすることはｄ／Dに逆比例し
てスキツシユ速度を低下させる。
の凹部２の容積を小さくすることであり、かつ凹
部２の径ｄを大きくすることはｄ／Dに逆比例し
てスキツシユ速度を低下させる。
このため主燃焼室容積比、スキツシユ速度低下
のため、第４図に示すように最大出力Psは大幅に
低下し、低速・低負荷時の排気刺激臭の低減のた
めの径ｄの拡大及び有効圧縮比εの向上は高速・
高負荷時の最大出力を低下させる。
のため、第４図に示すように最大出力Psは大幅に
低下し、低速・低負荷時の排気刺激臭の低減のた
めの径ｄの拡大及び有効圧縮比εの向上は高速・
高負荷時の最大出力を低下させる。
即ち、直噴式内燃機関の低速・低負荷時の微量
燃料噴射をピストン１の凹部２内で完全燃焼させ
て排気刺激臭を改善するには有効圧縮比εの上
昇、噴霧到達距離ｌの拡大が必要である。
燃料噴射をピストン１の凹部２内で完全燃焼させ
て排気刺激臭を改善するには有効圧縮比εの上
昇、噴霧到達距離ｌの拡大が必要である。
これを従来のトロイダル形の燃焼室で実施する
と、排気刺激臭低減は可能であるが、高速・高出
力時には高圧縮比と噴霧到達距離ｌの拡大により
燃料が過早着火すると共に、スキツシユ力の低下
のため燃焼期間が長びき、最大出力、排気色、燃
料消費が悪化する。
と、排気刺激臭低減は可能であるが、高速・高出
力時には高圧縮比と噴霧到達距離ｌの拡大により
燃料が過早着火すると共に、スキツシユ力の低下
のため燃焼期間が長びき、最大出力、排気色、燃
料消費が悪化する。
上記の対策として、直噴式デイーゼル機関の燃
焼室に関する特公昭51−29242号、特公昭51−
29243号及び特公昭51−29244号の発明において
は、凹部の主燃焼室の角部に燃料噴霧を当てずに
直線部に当てて反射させており、また、その角部
の曲率ｒに対する各噴口からの衝突部半径との比
ｒ／Ｒが０から0.075のためＲよりｒが必ず小さ
い。
焼室に関する特公昭51−29242号、特公昭51−
29243号及び特公昭51−29244号の発明において
は、凹部の主燃焼室の角部に燃料噴霧を当てずに
直線部に当てて反射させており、また、その角部
の曲率ｒに対する各噴口からの衝突部半径との比
ｒ／Ｒが０から0.075のためＲよりｒが必ず小さ
い。
この曲率ｒが小さいと、燃料噴霧が衝突後に集
積され、蒸発速度が落ち、燃焼が長びき性能が悪
化すると共に、燃料中の残査分等が堆積し、上記
の性能が更に悪化する。
積され、蒸発速度が落ち、燃焼が長びき性能が悪
化すると共に、燃料中の残査分等が堆積し、上記
の性能が更に悪化する。
また、燃焼室構造に関する実開昭57−168729号
の考案及びデイーゼル機関の燃焼室に関する特公
昭49−16881号の発明のごとく燃料噴霧の衝突面
を小さく湾曲させたり、反射により飛散させよう
とするものは、低力時の微量噴射時は噴射速度が
高負荷時に比べて非常に小さく、ほとんど反射し
ない、このため反射させるべく設けた壁上に未燃
燃料が堆積し、未燃または未燃ガスを発生して、
排気刺激臭を発するという欠点がある。
の考案及びデイーゼル機関の燃焼室に関する特公
昭49−16881号の発明のごとく燃料噴霧の衝突面
を小さく湾曲させたり、反射により飛散させよう
とするものは、低力時の微量噴射時は噴射速度が
高負荷時に比べて非常に小さく、ほとんど反射し
ない、このため反射させるべく設けた壁上に未燃
燃料が堆積し、未燃または未燃ガスを発生して、
排気刺激臭を発するという欠点がある。
更に、デイーゼルエンジンの燃焼室に関する実
開昭57−107821号ならびに直噴式デイーゼル機関
の燃焼室に関する実公昭55−4515号及び実開昭57
−139631号の各考案においては、低力時に圧縮空
気中で微量噴霧を完全燃焼させるものであるが、
その凹部の形状からみて、その圧縮途中にスワー
ルにブレーキをかけ、現実にはスワールで噴霧が
流れないという欠点があり、更に上記実開昭57−
139631号の考案においては、燃料衝突部の内壁の
曲率が小さいため、微量噴霧時に未燃燃料が拡が
らず、未燃ガスを発すると共に、ピストン面積に
対する開口面積が大きく、スキツシユ力が低下
し、スワールによる凹部の気流が圧縮中に低下し
てしまうという欠点もある。
開昭57−107821号ならびに直噴式デイーゼル機関
の燃焼室に関する実公昭55−4515号及び実開昭57
−139631号の各考案においては、低力時に圧縮空
気中で微量噴霧を完全燃焼させるものであるが、
その凹部の形状からみて、その圧縮途中にスワー
ルにブレーキをかけ、現実にはスワールで噴霧が
流れないという欠点があり、更に上記実開昭57−
139631号の考案においては、燃料衝突部の内壁の
曲率が小さいため、微量噴霧時に未燃燃料が拡が
らず、未燃ガスを発すると共に、ピストン面積に
対する開口面積が大きく、スキツシユ力が低下
し、スワールによる凹部の気流が圧縮中に低下し
てしまうという欠点もある。
そこで、本発明は前記従来の欠点を解消し、直
噴式内燃機関の低速・低力時における排気刺激臭
を改善すると共に、その高速・高出力時に最大出
力、排気色、燃費等を向上させることを目的とし
てなされたものである。
噴式内燃機関の低速・低力時における排気刺激臭
を改善すると共に、その高速・高出力時に最大出
力、排気色、燃費等を向上させることを目的とし
てなされたものである。
即ち、本発明はピストンの頂部に凹部の主燃焼
室を有する直噴式内燃機関において、その凹部
に、燃料噴射弁の各噴口から噴射される燃料の燃
料噴霧が衝突する壁面までの噴口中心からの距離
L1をそのシリンダ内径の0.25から0.35倍に、かつ
燃料噴霧の広がり角度θ＝18゜〜25゜に対応した燃
料衝突壁面を噴口数に対応して形成すると共に、
これら各燃料衝突壁面間を、上記距離L1の0.7か
ら0.9倍の噴口中心からの距離L2に設定され、ス
ワール流入側内壁面の曲率がr1、スワール流出側
内壁面の曲率が曲率r1より大きな曲率r2を有する
中間壁面で連続して、該凹部を風車形に形成し、
かつ同主燃焼室内の底部には噴射燃料が底部にふ
れないように深くし、他の噴射燃料間の底部の高
さを大とした燃料弁噴口数と同一の多面体の角錐
形の凸部を設けたことを特徴とする直噴式内燃機
関の燃焼室である。
室を有する直噴式内燃機関において、その凹部
に、燃料噴射弁の各噴口から噴射される燃料の燃
料噴霧が衝突する壁面までの噴口中心からの距離
L1をそのシリンダ内径の0.25から0.35倍に、かつ
燃料噴霧の広がり角度θ＝18゜〜25゜に対応した燃
料衝突壁面を噴口数に対応して形成すると共に、
これら各燃料衝突壁面間を、上記距離L1の0.7か
ら0.9倍の噴口中心からの距離L2に設定され、ス
ワール流入側内壁面の曲率がr1、スワール流出側
内壁面の曲率が曲率r1より大きな曲率r2を有する
中間壁面で連続して、該凹部を風車形に形成し、
かつ同主燃焼室内の底部には噴射燃料が底部にふ
れないように深くし、他の噴射燃料間の底部の高
さを大とした燃料弁噴口数と同一の多面体の角錐
形の凸部を設けたことを特徴とする直噴式内燃機
関の燃焼室である。
以下図面を参照して本発明の実施例を説明する
が、第５図は本発明の実施例１における直噴式内
燃機関の燃焼室を示す側断面図、第６図は第５図
の平面図であり、ピストン１の頂部に凹部２から
なる主燃焼室を有するこの直噴式内燃機関では、
その凹部２を、燃料噴射弁３の各噴口から噴射さ
れる燃料噴霧がその広がり角度θ＝18゜〜25゜で衝
突する壁面2Aの形状を、第７図の要部平面図に
示すごとく、噴口中心Noからその衝突する壁面
までの距離L1をシリンダ内径Ｄに対し、L1＝
（0.25〜0.35）×Ｄに設定し、燃料衝突の壁面２Ａ
を燃料噴射弁３の噴口数に対応して形成してい
る。
が、第５図は本発明の実施例１における直噴式内
燃機関の燃焼室を示す側断面図、第６図は第５図
の平面図であり、ピストン１の頂部に凹部２から
なる主燃焼室を有するこの直噴式内燃機関では、
その凹部２を、燃料噴射弁３の各噴口から噴射さ
れる燃料噴霧がその広がり角度θ＝18゜〜25゜で衝
突する壁面2Aの形状を、第７図の要部平面図に
示すごとく、噴口中心Noからその衝突する壁面
までの距離L1をシリンダ内径Ｄに対し、L1＝
（0.25〜0.35）×Ｄに設定し、燃料衝突の壁面２Ａ
を燃料噴射弁３の噴口数に対応して形成してい
る。
次に、上記４個の燃料衝突の壁面２Ａ間を、上
記の噴口中心Noからの距離L1の0.7から0.9倍に
相当する噴口中心Noからの距離L2に設定され、
スワール流入側内壁面の曲率がr1、スワール流出
側内壁面の曲率が曲率r1よりも大きな曲率r2を有
する中間壁面２Ｂで形成し、燃料噴霧が衝突する
壁面２Ａと中間壁面２Ｂとを連続して風車形に形
成している。
記の噴口中心Noからの距離L1の0.7から0.9倍に
相当する噴口中心Noからの距離L2に設定され、
スワール流入側内壁面の曲率がr1、スワール流出
側内壁面の曲率が曲率r1よりも大きな曲率r2を有
する中間壁面２Ｂで形成し、燃料噴霧が衝突する
壁面２Ａと中間壁面２Ｂとを連続して風車形に形
成している。
更に、本実施例では凹部２の主燃焼室内の底部
には、噴射された各燃料噴霧がふれないように底
部の高さを低く形成し、かつ各燃料噴霧間のむだ
な部分は埋めるようにその底部の高さを高くした
第８図に示すような噴口数と同一の多面体の角錐
形の凸部２Ｃを形成している。
には、噴射された各燃料噴霧がふれないように底
部の高さを低く形成し、かつ各燃料噴霧間のむだ
な部分は埋めるようにその底部の高さを高くした
第８図に示すような噴口数と同一の多面体の角錐
形の凸部２Ｃを形成している。
このように風車形に形成された凹部２において
は、第６図のＳ方向で示すスワールにより凹部２
の内壁に衝突後の燃料フイルムがスムーズに流さ
れて形成され、ピストン表面積に対する開口面積
を縮少し、スキツシユ力の低下を防止することが
できる。
は、第６図のＳ方向で示すスワールにより凹部２
の内壁に衝突後の燃料フイルムがスムーズに流さ
れて形成され、ピストン表面積に対する開口面積
を縮少し、スキツシユ力の低下を防止することが
できる。
上記のごとく、凹部２の内壁面の噴口中心No
からの距離L1，L2をL2／L1＝0.7〜0.9にすること
により、この凹部２内には第９図において矢印Ｅ
で示すような渦流が発生し、燃料噴霧と空気との
混合が促進されると共に、ピストン上面に流出さ
れて空気の利用度が向上する。
からの距離L1，L2をL2／L1＝0.7〜0.9にすること
により、この凹部２内には第９図において矢印Ｅ
で示すような渦流が発生し、燃料噴霧と空気との
混合が促進されると共に、ピストン上面に流出さ
れて空気の利用度が向上する。
なお、前記曲率r1の中心点の位置は、第７図の
実施例１で限定されるものではなく、第１０図の
実施例２に示すごとく、噴射される燃料噴霧中心
と一致しても良い。
実施例１で限定されるものではなく、第１０図の
実施例２に示すごとく、噴射される燃料噴霧中心
と一致しても良い。
従つて、本発明の燃焼室を適用した直噴式内燃
機関では、その低速・低力時の微量燃料を圧縮空
気中で完全燃焼させるため、適正な有効圧縮比の
もとでの噴霧到達距離を底部にも燃料噴霧が当ら
ない形状で確保し、更に、高速・高力時には多量
の燃料をその衝突部に当てるが、吸入スワールに
よるスワール下流にスムーズに内壁面上をフイル
ム状に流すためのゆるやかな内壁形状とし、また
噴射燃料に流入してくるスワールに無駄な渦流発
生をさせないための流入側形状としている。
機関では、その低速・低力時の微量燃料を圧縮空
気中で完全燃焼させるため、適正な有効圧縮比の
もとでの噴霧到達距離を底部にも燃料噴霧が当ら
ない形状で確保し、更に、高速・高力時には多量
の燃料をその衝突部に当てるが、吸入スワールに
よるスワール下流にスムーズに内壁面上をフイル
ム状に流すためのゆるやかな内壁形状とし、また
噴射燃料に流入してくるスワールに無駄な渦流発
生をさせないための流入側形状としている。
また、燃料衝突後のスワール下流の内壁より一
部の未燃蒸発ガスはピストン上面へ流出され、ピ
ストン上面の空気の利用度が向上する。
部の未燃蒸発ガスはピストン上面へ流出され、ピ
ストン上面の空気の利用度が向上する。
その結果、高速・高負荷時の最大出力が増大
し、排気色及び燃費が改良されるという効果があ
る。
し、排気色及び燃費が改良されるという効果があ
る。
なお、本発明は主として直噴式デイーゼル機関
に対して有効に適用される。
に対して有効に適用される。
第１図は従来の直噴式内燃機関の燃焼室の側断
面図、第２図は第１図の平面図、第３図は第１図
の燃焼室における排気刺激臭レベル、有効圧縮比
及び噴霧到達距離との関係を示す線図、第４図は
第１図の燃焼室における最大出力、有効圧縮比及
び噴霧到達距離との関係を示す線図、第５図は本
発明の実施例１における直噴式内燃機関の燃焼室
を示す側断面図、第６図は第５図の平面図、第７
図は第５図の凹部の平面図、第８図は第５図の凹
部の底部を示す平面図、第９図は第５図の凹部に
発生する渦流を示す平面図、第１０図は本発明の
実施例２における燃焼室の凹部の平面図である。 １……ピストン、２……凹部、２Ａ……壁面、
２Ｂ……中間壁面、Ｄ……シリンダ内径、L1，
L2……距離、No……噴口中心、r1，r2……曲率。
面図、第２図は第１図の平面図、第３図は第１図
の燃焼室における排気刺激臭レベル、有効圧縮比
及び噴霧到達距離との関係を示す線図、第４図は
第１図の燃焼室における最大出力、有効圧縮比及
び噴霧到達距離との関係を示す線図、第５図は本
発明の実施例１における直噴式内燃機関の燃焼室
を示す側断面図、第６図は第５図の平面図、第７
図は第５図の凹部の平面図、第８図は第５図の凹
部の底部を示す平面図、第９図は第５図の凹部に
発生する渦流を示す平面図、第１０図は本発明の
実施例２における燃焼室の凹部の平面図である。 １……ピストン、２……凹部、２Ａ……壁面、
２Ｂ……中間壁面、Ｄ……シリンダ内径、L1，
L2……距離、No……噴口中心、r1，r2……曲率。
Claims (1)
- １ ピストン頂部に凹部の主燃焼室を有する直噴
式内燃機関において、その凹部に、燃料噴射弁の
各噴口から噴射される燃料の燃料噴霧が衝突する
壁面までの噴口中心からの距離L1をそのシリン
ダ内径の0.25から0.35倍に、かつ燃料噴霧の広が
り角度θ＝18゜〜25゜に対応した燃料衝突壁面を噴
口数に対応して形成すると共に、これら各燃料衝
突壁面間を、上記距離L1の0.7から0.9倍の噴口中
心からの距離L2に設定され、スワール流入側内
壁面の曲率がr1、スワール流出側内壁面の曲率が
曲率r1より大きな曲率r2を有する中間壁面で連続
して、該凹部を風車形に形成し、かつ同主燃焼室
内の底部には噴射燃料が底部にふれないように深
くし、他の噴射燃料間の底部の高さを大とした燃
料弁噴口数と同一の多面体の角錐形の凸部を設け
たことを特徴とする直噴式内燃機関の燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122397A JPS6017223A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 直噴式内燃機関の燃焼室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122397A JPS6017223A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 直噴式内燃機関の燃焼室 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017223A JPS6017223A (ja) | 1985-01-29 |
| JPS636728B2 true JPS636728B2 (ja) | 1988-02-12 |
Family
ID=14834778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58122397A Granted JPS6017223A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 直噴式内燃機関の燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6017223A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0235636U (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-07 | ||
| JPH0395629U (ja) * | 1990-01-18 | 1991-09-30 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5496556A (en) * | 1978-01-17 | 1979-07-31 | Teijin Ltd | Polyester resin composition |
| JPS54103457A (en) * | 1978-02-02 | 1979-08-14 | Teijin Ltd | Polyester resin composition and its production |
| JPS634332U (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-12 | ||
| KR20020072396A (ko) * | 2001-03-09 | 2002-09-16 | 황범수 | 필터 미디어 및 이를 이용한 에어필터 |
| US7210448B2 (en) | 2002-06-11 | 2007-05-01 | Cummins, Inc. | Internal combustion engine producing low emissions |
| US6732703B2 (en) | 2002-06-11 | 2004-05-11 | Cummins Inc. | Internal combustion engine producing low emissions |
| WO2012125961A1 (en) | 2011-03-17 | 2012-09-20 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Piston for internal combustion engine |
| JP6881285B2 (ja) * | 2017-12-27 | 2021-06-02 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
-
1983
- 1983-07-07 JP JP58122397A patent/JPS6017223A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0235636U (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-07 | ||
| JPH0395629U (ja) * | 1990-01-18 | 1991-09-30 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6017223A (ja) | 1985-01-29 |
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