JP2000352316A - 直接噴射式圧縮着火機関の燃焼室 - Google Patents
直接噴射式圧縮着火機関の燃焼室Info
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- 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
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- 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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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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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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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気中の有害物質を低減して出力を増大させ
る。 【解決手段】 ピストン１０の頂面に形成したキャビテ
ィ１１を、最大径Ｄが最大深さＨの３．５倍以上の浅皿
型にし、キャビティ１１の底面１２には、山部１３を中
央部に、谷部１４を周辺部に形成し、山部１３を緩斜面
にしてキャビティ１１の底面１２を滑らかに連続した曲
面にし、キャビティ１１において直径Ｄ／４の中央領域
を全領域の３．５％以下の容積にし、ピストン１０の上
死点位置において、シリンダヘッドにキャビティ１１と
同心状に取り付けた燃料噴射弁１６の噴霧軸心とキャビ
ティ１１の側面１５との交点からピストン１０頂面まで
の距離ｈをキャビティ１１の最大深さＨの半分以下にし
た直接噴射式圧縮着火機関の燃焼室。
る。 【解決手段】 ピストン１０の頂面に形成したキャビテ
ィ１１を、最大径Ｄが最大深さＨの３．５倍以上の浅皿
型にし、キャビティ１１の底面１２には、山部１３を中
央部に、谷部１４を周辺部に形成し、山部１３を緩斜面
にしてキャビティ１１の底面１２を滑らかに連続した曲
面にし、キャビティ１１において直径Ｄ／４の中央領域
を全領域の３．５％以下の容積にし、ピストン１０の上
死点位置において、シリンダヘッドにキャビティ１１と
同心状に取り付けた燃料噴射弁１６の噴霧軸心とキャビ
ティ１１の側面１５との交点からピストン１０頂面まで
の距離ｈをキャビティ１１の最大深さＨの半分以下にし
た直接噴射式圧縮着火機関の燃焼室。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に自動車に用い
られる直接噴射式圧縮着火機関の燃焼室に関する。
られる直接噴射式圧縮着火機関の燃焼室に関する。
【０００２】
【従来の技術】行程容積が１気筒当り約８００ｃｃ以下
で、最高回転数が約３０００ｒｐｍ以上の高速運転を行
う小型の直接噴射式ディーゼル内燃機関の一般的な燃焼
室において、ピストンの頂面に同心に形成した回転体形
状のキャビティ１は、図５（ａ）に示すように、底面２
を、ピストンの頂面と平行する平面にしている。又は、
図５（ｂ）に示すように、底面２の中央部に、なだらか
で低い山部３を形成している。
で、最高回転数が約３０００ｒｐｍ以上の高速運転を行
う小型の直接噴射式ディーゼル内燃機関の一般的な燃焼
室において、ピストンの頂面に同心に形成した回転体形
状のキャビティ１は、図５（ａ）に示すように、底面２
を、ピストンの頂面と平行する平面にしている。又は、
図５（ｂ）に示すように、底面２の中央部に、なだらか
で低い山部３を形成している。
【０００３】このような一般的な燃焼室においては、キ
ャビティ１の中央領域で吸入空気のスワールが弱くて噴
霧燃料と吸入空気との混合作用が弱く、その混合作用の
弱い中央領域がキャビティ１の全領域に占める割合が高
いので、噴霧燃料と吸入空気との混合作用が不十分であ
る。排気中の有害物質が増加し、出力が低下する。
ャビティ１の中央領域で吸入空気のスワールが弱くて噴
霧燃料と吸入空気との混合作用が弱く、その混合作用の
弱い中央領域がキャビティ１の全領域に占める割合が高
いので、噴霧燃料と吸入空気との混合作用が不十分であ
る。排気中の有害物質が増加し、出力が低下する。
【０００４】そこで、噴霧燃料と吸入空気との混合を促
進するため、近年、燃焼室において、図６（ａ）に示す
ように、キャビティ１の底面２中央部の山部３を高くし
てスワールの弱い中央領域を狭め、又は、図６（ｂ）に
示すように、キャビティ１の底面２周辺部の谷部４を概
略トーラス形状に広くしてスワールの強い周辺領域を拡
大し、キャビティ１のスワールの弱い中央領域がキャビ
ティ１の全領域に占める割合を低下させることが行われ
ている。
進するため、近年、燃焼室において、図６（ａ）に示す
ように、キャビティ１の底面２中央部の山部３を高くし
てスワールの弱い中央領域を狭め、又は、図６（ｂ）に
示すように、キャビティ１の底面２周辺部の谷部４を概
略トーラス形状に広くしてスワールの強い周辺領域を拡
大し、キャビティ１のスワールの弱い中央領域がキャビ
ティ１の全領域に占める割合を低下させることが行われ
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、本発明者の
研究によると、上記のような直接噴射式ディーゼル内燃
機関において、中低速運転、例えば回転数が２０００ｒ
ｐｍ位の運転を行うと、図６（ａ）（ｂ）に示す近年の
燃焼室においては、それぞれ、噴霧燃料の蒸気は、燃焼
後期に、図７（ａ）（ｂ）に示すように分布する。
研究によると、上記のような直接噴射式ディーゼル内燃
機関において、中低速運転、例えば回転数が２０００ｒ
ｐｍ位の運転を行うと、図６（ａ）（ｂ）に示す近年の
燃焼室においては、それぞれ、噴霧燃料の蒸気は、燃焼
後期に、図７（ａ）（ｂ）に示すように分布する。
【０００６】図６（ａ）に示す燃焼室においては、キャ
ビティ１の底面２が周辺部から中央部に向かうに従って
均等勾配でなだらかに高くなっているので、中低速運転
時の燃焼後期に、噴霧燃料は、キャビティ１の底面２を
周辺部から中央部に上り、図７（ａ）に丸で囲って示す
ように、キャビティ１の中央領域に集まる。
ビティ１の底面２が周辺部から中央部に向かうに従って
均等勾配でなだらかに高くなっているので、中低速運転
時の燃焼後期に、噴霧燃料は、キャビティ１の底面２を
周辺部から中央部に上り、図７（ａ）に丸で囲って示す
ように、キャビティ１の中央領域に集まる。
【０００７】図６（ｂ）に示す燃焼室においては、キャ
ビティ１の底面２は、谷部４の山部３側で勾配がきつ
く、谷部４と山部３との間に段部５があるので、中低速
運転時の燃焼後期に、噴霧燃料は、キャビティ１の底面
２を周辺部から中央部に上り難く、図７（ｂ）に丸で囲
って示すように、キャビティ１の中央領域に集まり難
い。
ビティ１の底面２は、谷部４の山部３側で勾配がきつ
く、谷部４と山部３との間に段部５があるので、中低速
運転時の燃焼後期に、噴霧燃料は、キャビティ１の底面
２を周辺部から中央部に上り難く、図７（ｂ）に丸で囲
って示すように、キャビティ１の中央領域に集まり難
い。
【０００８】その結果、回転数が２０００ｒｐｍ位の全
負荷運転時に、図６（ａ）の燃焼室においては、噴霧燃
料と吸入空気との混合作用が弱いキャビティ１の中央領
域に噴霧燃料が集まり易いので、図８に示すように、排
気中のスモークが多くなる。図６（ｂ）の燃焼室におい
ては、噴霧燃料と吸入空気との混合作用が弱いキャビテ
ィ１の中央領域に噴霧燃料が集まり難いので、図８に示
すように、排気中のスモークが少なくなる。
負荷運転時に、図６（ａ）の燃焼室においては、噴霧燃
料と吸入空気との混合作用が弱いキャビティ１の中央領
域に噴霧燃料が集まり易いので、図８に示すように、排
気中のスモークが多くなる。図６（ｂ）の燃焼室におい
ては、噴霧燃料と吸入空気との混合作用が弱いキャビテ
ィ１の中央領域に噴霧燃料が集まり難いので、図８に示
すように、排気中のスモークが少なくなる。
【０００９】また、直接噴射式ディーゼル内燃機関にお
いて、高速運転、例えば回転数が４０００ｒｐｍ位の運
転を行うと、図６（ａ）（ｂ）の燃焼室においては、そ
れぞれ、吸入空気は、圧縮行程の後期に、図９（ａ）
（ｂ）に示すように流動する。
いて、高速運転、例えば回転数が４０００ｒｐｍ位の運
転を行うと、図６（ａ）（ｂ）の燃焼室においては、そ
れぞれ、吸入空気は、圧縮行程の後期に、図９（ａ）
（ｂ）に示すように流動する。
【００１０】図６（ａ）の燃焼室においては、キャビテ
ィ１の底面２が周辺部から中央部に向かうに従って均等
勾配でなだらかに高くなっているので、高速運転時の圧
縮行程後期に、キャビティ１内の吸入空気をシリンダヘ
ッド側に吹き上げる力が弱く、図９（ａ）に矢印で示す
ように、キャビティ１内の吸入空気がシリンダヘッドと
ピストン頂面との間のスキッシュエリアに流出し難い。
ィ１の底面２が周辺部から中央部に向かうに従って均等
勾配でなだらかに高くなっているので、高速運転時の圧
縮行程後期に、キャビティ１内の吸入空気をシリンダヘ
ッド側に吹き上げる力が弱く、図９（ａ）に矢印で示す
ように、キャビティ１内の吸入空気がシリンダヘッドと
ピストン頂面との間のスキッシュエリアに流出し難い。
【００１１】図６（ｂ）の燃焼室においては、キャビテ
ィ１の底面２は、谷部４の山部３側で勾配がきつく、谷
部４と山部３との間に段部５があるので、高速運転時の
圧縮行程後期に、キャビティ１内の吸入空気を吹き上げ
る力が強く、図９（ｂ）に矢印で示すように、キャビテ
ィ１内の吸入空気がスキッシュエリアに流出し易い。
ィ１の底面２は、谷部４の山部３側で勾配がきつく、谷
部４と山部３との間に段部５があるので、高速運転時の
圧縮行程後期に、キャビティ１内の吸入空気を吹き上げ
る力が強く、図９（ｂ）に矢印で示すように、キャビテ
ィ１内の吸入空気がスキッシュエリアに流出し易い。
【００１２】その結果、回転数が４０００ｒｐｍ位の全
負荷運転時に、図６（ａ）の燃焼室においては、キャビ
ティ１内の噴霧燃料ないし火炎がスキッシュエリアに吹
きこぼれ難いので、図１０に示すように、排気中のスモ
ークが少なくなる。図６（ｂ）の燃焼室においては、キ
ャビティ１内の噴霧燃料ないし火炎がスキッシュエリア
に吹きこぼれ易いので、図１０に示すように、排気中の
スモークが多くなる。
負荷運転時に、図６（ａ）の燃焼室においては、キャビ
ティ１内の噴霧燃料ないし火炎がスキッシュエリアに吹
きこぼれ難いので、図１０に示すように、排気中のスモ
ークが少なくなる。図６（ｂ）の燃焼室においては、キ
ャビティ１内の噴霧燃料ないし火炎がスキッシュエリア
に吹きこぼれ易いので、図１０に示すように、排気中の
スモークが多くなる。
【００１３】結局、排気中のスモークは、図６（ａ）の
燃焼室においては、中低速運転時に多く、高速運転時に
少ない。図６（ｂ）の燃焼室においては、逆に、中低速
運転時に少なく、高速運転時に多い。
燃焼室においては、中低速運転時に多く、高速運転時に
少ない。図６（ｂ）の燃焼室においては、逆に、中低速
運転時に少なく、高速運転時に多い。
【００１４】いずれの燃焼室においても、排気中のスモ
ークなどの有害物質を低減し難く、出力を増大させ難
い。
ークなどの有害物質を低減し難く、出力を増大させ難
い。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の直接噴射式圧縮
着火機関の燃焼室は、図１に例示するように、ピストン
１０の頂面に形成したキャビティ１１を、最大径Ｄが最
大深さＨの３．５倍以上の浅皿型にし、キャビティ１１
の底面１２に山部１３を中央部に、谷部１４を周辺部に
それぞれ形成し、山部１３を緩斜面にしてキャビティ１
１の底面１２を滑らかに連続した曲面にし、キャビティ
１１の直径Ｄ／４の中央領域をキャビティ１１全領域の
３．５％以下の容積にし、ピストン１０の上死点位置に
おいて、シリンダヘッドにキャビティ１１と同心状に取
り付けた燃料噴射弁１６の噴霧軸心とキャビティ１１の
側面１５との交点からピストン１０の頂面までの距離ｈ
をキャビティ１１の最大深さＨの半分以下にしたことを
特徴とする。
着火機関の燃焼室は、図１に例示するように、ピストン
１０の頂面に形成したキャビティ１１を、最大径Ｄが最
大深さＨの３．５倍以上の浅皿型にし、キャビティ１１
の底面１２に山部１３を中央部に、谷部１４を周辺部に
それぞれ形成し、山部１３を緩斜面にしてキャビティ１
１の底面１２を滑らかに連続した曲面にし、キャビティ
１１の直径Ｄ／４の中央領域をキャビティ１１全領域の
３．５％以下の容積にし、ピストン１０の上死点位置に
おいて、シリンダヘッドにキャビティ１１と同心状に取
り付けた燃料噴射弁１６の噴霧軸心とキャビティ１１の
側面１５との交点からピストン１０の頂面までの距離ｈ
をキャビティ１１の最大深さＨの半分以下にしたことを
特徴とする。
【００１６】また、上記の燃焼室において、ピストン１
０の上死点位置において、燃料噴射弁１６の円錐形状噴
霧領域は、キャビティ１１の底面１２とは、山部１３で
最も接近し、その最接近位置の隙間ｃは、４ｍｍ以下に
したことを特徴とする。
０の上死点位置において、燃料噴射弁１６の円錐形状噴
霧領域は、キャビティ１１の底面１２とは、山部１３で
最も接近し、その最接近位置の隙間ｃは、４ｍｍ以下に
したことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】直接噴射式圧縮着火機関は、行程
容積が１気筒当り約８００ｃｃ以下で、最高回転数が約
３０００ｒｐｍ以上の高速運転を行う自動車用小型ディ
ーゼル内燃機関である。
容積が１気筒当り約８００ｃｃ以下で、最高回転数が約
３０００ｒｐｍ以上の高速運転を行う自動車用小型ディ
ーゼル内燃機関である。
【００１８】その燃焼室は、シリンダブロックに嵌め込
んだシリンダライナにピストンを嵌合し、シリンダブロ
ックに固定したシリンダヘッドでシリンダライナのピス
トン頂面側開口を閉鎖して構成している。
んだシリンダライナにピストンを嵌合し、シリンダブロ
ックに固定したシリンダヘッドでシリンダライナのピス
トン頂面側開口を閉鎖して構成している。
【００１９】ピストン１０は、図１に示すように、頂面
にキャビティ１１を同心の回転体形状に形成している。
にキャビティ１１を同心の回転体形状に形成している。
【００２０】キャビティ１１は、浅皿型にし、最大径Ｄ
を最大深さＨの３．５倍以上にしている。大径で浅い。
を最大深さＨの３．５倍以上にしている。大径で浅い。
【００２１】キャビティ１１の底面１２には、その中央
部に山部１３を、その周辺部に谷部１４を、それぞれ、
同心の回転体形状に形成している。山部１３の勾配は、
全域を緩くし、頂付近を麓付近より緩くしている。
部に山部１３を、その周辺部に谷部１４を、それぞれ、
同心の回転体形状に形成している。山部１３の勾配は、
全域を緩くし、頂付近を麓付近より緩くしている。
【００２２】キャビティ１１の内面を構成する底面１２
と側面１５は、段部ないし角部のない滑らかに連続した
曲面にしている。
と側面１５は、段部ないし角部のない滑らかに連続した
曲面にしている。
【００２３】大径で浅い浅皿型のキャビティ１１は、直
径Ｄ／４の中央領域を全領域の３．５％以下、実施例で
は２．５％、の容積にしている。吸入空気のスワールの
弱い中央領域は狭くし、スワールの強い周辺領域を広く
している。噴霧燃料と吸入空気との混合作用が促進され
る。
径Ｄ／４の中央領域を全領域の３．５％以下、実施例で
は２．５％、の容積にしている。吸入空気のスワールの
弱い中央領域は狭くし、スワールの強い周辺領域を広く
している。噴霧燃料と吸入空気との混合作用が促進され
る。
【００２４】シリンダヘッドには、燃料を先端から複数
の放射方向に噴霧する燃料噴射弁１６をキャビティ１１
と同心位置に取り付けている。
の放射方向に噴霧する燃料噴射弁１６をキャビティ１１
と同心位置に取り付けている。
【００２５】図１に示すピストン１０の上死点位置にお
いて、燃料噴射弁１６の各噴霧軸心とキャビティ１１の
側面１５との交点からピストン１０の頂面までの距離ｈ
は、キャビティ１１の最大深さＨの半分以下にしてい
る。燃料噴射弁１６からキャビティ１１に燃料を噴霧す
る位置は、キャビティ１１の浅い位置にしている。
いて、燃料噴射弁１６の各噴霧軸心とキャビティ１１の
側面１５との交点からピストン１０の頂面までの距離ｈ
は、キャビティ１１の最大深さＨの半分以下にしてい
る。燃料噴射弁１６からキャビティ１１に燃料を噴霧す
る位置は、キャビティ１１の浅い位置にしている。
【００２６】また、図１に示すピストン１０の上死点位
置において、燃料噴射弁１６の各円錐形状噴霧領域、更
に正確に表現すると、燃料噴射弁１６の各噴霧軸心から
キャビティ１１の底面１２側に噴霧角θの半分の角度θ
／２、実施例では７．５度、傾斜した線は、キャビティ
１１の底面１２とは、山部１３で最も接近し、その最接
近位置の隙間ｃは、４ｍｍ以下、実施例では２ｍｍ弱、
にしている。
置において、燃料噴射弁１６の各円錐形状噴霧領域、更
に正確に表現すると、燃料噴射弁１６の各噴霧軸心から
キャビティ１１の底面１２側に噴霧角θの半分の角度θ
／２、実施例では７．５度、傾斜した線は、キャビティ
１１の底面１２とは、山部１３で最も接近し、その最接
近位置の隙間ｃは、４ｍｍ以下、実施例では２ｍｍ弱、
にしている。
【００２７】上記の最小隙間ｃの位置より周辺側では、
燃料噴射弁１６の各円錐形状噴霧領域とキャビティ１１
の底面１２との間に、最小隙間ｃより広い隙間があっ
て、噴霧燃料と混合する吸入空気の必要量が存在する空
間がある。特に、噴霧燃料が分裂する位置より周辺側、
即ち、多量の吸入空気を必要とする範囲に多量の吸入空
気が存在する空間がある。
燃料噴射弁１６の各円錐形状噴霧領域とキャビティ１１
の底面１２との間に、最小隙間ｃより広い隙間があっ
て、噴霧燃料と混合する吸入空気の必要量が存在する空
間がある。特に、噴霧燃料が分裂する位置より周辺側、
即ち、多量の吸入空気を必要とする範囲に多量の吸入空
気が存在する空間がある。
【００２８】更に、燃料噴射弁１６の各円錐形状噴霧領
域とキャビティ１１の底面１２との間は、上記の最小隙
間ｃ位置の中央側が周辺側より狭い。この最小隙間ｃ位
置の中央側は、噴霧燃料が未だ分裂しない領域である。
従って、この領域では、噴霧燃料がキャビティ１１の底
面１２との間でせん断力を受けて吸入空気との混合が促
進される。キャビティ１１は、大径で浅い浅皿型であっ
て中央領域が狭いので、噴霧燃料がせん断力を受けて吸
入空気との混合が促進される効果がある領域が広く存在
する。噴霧燃料と吸入空気との混合作用が促進される。
域とキャビティ１１の底面１２との間は、上記の最小隙
間ｃ位置の中央側が周辺側より狭い。この最小隙間ｃ位
置の中央側は、噴霧燃料が未だ分裂しない領域である。
従って、この領域では、噴霧燃料がキャビティ１１の底
面１２との間でせん断力を受けて吸入空気との混合が促
進される。キャビティ１１は、大径で浅い浅皿型であっ
て中央領域が狭いので、噴霧燃料がせん断力を受けて吸
入空気との混合が促進される効果がある領域が広く存在
する。噴霧燃料と吸入空気との混合作用が促進される。
【００２９】直接噴射式ディーゼル内燃機関において、
中低速運転、例えば回転数が２０００ｒｐｍ位の運転を
行うと、燃焼室においては、噴霧燃料ないし火炎は、燃
焼期間の中期以降に、図２に濃度で密度を示すように分
布し、スワールの弱いキャビティ１１の中央領域に集ま
り難い。噴霧燃料と吸入空気との混合作用が弱いキャビ
ティ１１の中央領域に噴霧燃料ないし火炎が集まってス
モークや炭化水素（ＨＣ）が生成されるのが防止され
る。
中低速運転、例えば回転数が２０００ｒｐｍ位の運転を
行うと、燃焼室においては、噴霧燃料ないし火炎は、燃
焼期間の中期以降に、図２に濃度で密度を示すように分
布し、スワールの弱いキャビティ１１の中央領域に集ま
り難い。噴霧燃料と吸入空気との混合作用が弱いキャビ
ティ１１の中央領域に噴霧燃料ないし火炎が集まってス
モークや炭化水素（ＨＣ）が生成されるのが防止され
る。
【００３０】浅皿型のキャビティ１１において、燃料の
噴霧位置が浅く噴霧燃料が側面１５の上部に衝突するの
で、燃焼期間の中期以降に、噴霧燃料ないし火炎は、側
面１５に沿って底面１２側に移動し、その後、底面１２
に沿って中央領域に向かって移動する。移動距離が長い
ので、中央領域に到達する前に燃え尽きてしまう量が多
い。その上、中央領域は、狭いので、噴霧燃料ないし火
炎が集まり難い。
噴霧位置が浅く噴霧燃料が側面１５の上部に衝突するの
で、燃焼期間の中期以降に、噴霧燃料ないし火炎は、側
面１５に沿って底面１２側に移動し、その後、底面１２
に沿って中央領域に向かって移動する。移動距離が長い
ので、中央領域に到達する前に燃え尽きてしまう量が多
い。その上、中央領域は、狭いので、噴霧燃料ないし火
炎が集まり難い。
【００３１】また、燃料噴射弁１６の噴射期間の後期
に、燃料噴射弁１６の噴霧先端が火炎で取り囲まれるこ
とが防止される。噴射期間の全期に渡って、燃料噴射弁
１６から噴霧される燃料に空気が接触する。燃料噴射弁
１６の噴霧先端が火炎で包まれないことにより、更に、
スモークや炭化水素（ＨＣ）が生成されるのが防止され
る。
に、燃料噴射弁１６の噴霧先端が火炎で取り囲まれるこ
とが防止される。噴射期間の全期に渡って、燃料噴射弁
１６から噴霧される燃料に空気が接触する。燃料噴射弁
１６の噴霧先端が火炎で包まれないことにより、更に、
スモークや炭化水素（ＨＣ）が生成されるのが防止され
る。
【００３２】直接噴射式ディーゼル内燃機関において、
高速運転、例えば回転数が４０００ｒｐｍ位の運転を行
うと、燃焼室においては、キャビティ１１の底面１２が
滑らかに連続した曲面であって底面１２の山部１３が緩
斜面であるので、キャビティ１１内の吸入空気は、圧縮
行程の後期に、図３に矢印で示すように流動する。キャ
ビティ１１内の吸入空気は、シリンダヘッド側に吹き上
げる力が弱く、シリンダヘッドとピストン１０頂面との
間のスキッシュエリアに流出し難い。キャビティ１１内
の噴霧燃料ないし火炎がスキッシュエリアに吹きこぼれ
るのが防止される。排気中のスモークが減少し、出力が
増加する。
高速運転、例えば回転数が４０００ｒｐｍ位の運転を行
うと、燃焼室においては、キャビティ１１の底面１２が
滑らかに連続した曲面であって底面１２の山部１３が緩
斜面であるので、キャビティ１１内の吸入空気は、圧縮
行程の後期に、図３に矢印で示すように流動する。キャ
ビティ１１内の吸入空気は、シリンダヘッド側に吹き上
げる力が弱く、シリンダヘッドとピストン１０頂面との
間のスキッシュエリアに流出し難い。キャビティ１１内
の噴霧燃料ないし火炎がスキッシュエリアに吹きこぼれ
るのが防止される。排気中のスモークが減少し、出力が
増加する。
【００３３】また、キャビティ１１内の火炎を吹き上げ
る力が弱く、シリンダヘッドに接触する火炎の量が減少
する。シリンダヘッドは、熱負荷が減少し、熱障害が発
生し難い。
る力が弱く、シリンダヘッドに接触する火炎の量が減少
する。シリンダヘッドは、熱負荷が減少し、熱障害が発
生し難い。
【００３４】［実 験］直接噴射式ディーゼル内燃機関
の燃焼室において、キャビティ１１の直径Ｄ／４の中央
領域がキャビティ１１の全領域に占める割合を各値に設
定し、各場合について、それぞれ、回転数が２０００ｒ
ｐｍの運転を行い、排気中のスモーク量を測定した。
の燃焼室において、キャビティ１１の直径Ｄ／４の中央
領域がキャビティ１１の全領域に占める割合を各値に設
定し、各場合について、それぞれ、回転数が２０００ｒ
ｐｍの運転を行い、排気中のスモーク量を測定した。
【００３５】図４に示すように、上記の割合が３．５％
以下になると、排気中のスモークが非常に少なくなる。
なお、図５（ａ）に示したように、キャビティ１の底面
２が平坦である場合は、上記の割合が６％強になり、図
４に示すように、排気中のスモークが非常に多い。
以下になると、排気中のスモークが非常に少なくなる。
なお、図５（ａ）に示したように、キャビティ１の底面
２が平坦である場合は、上記の割合が６％強になり、図
４に示すように、排気中のスモークが非常に多い。
【００３６】
【発明の効果】本発明においては、噴霧燃料と吸入空気
との混合作用が促進され、排気中のスモークなどの有害
物質を低減して出力を増大させ易い。
との混合作用が促進され、排気中のスモークなどの有害
物質を低減して出力を増大させ易い。
【図１】本発明の実施形態における直接噴射式圧縮着火
機関の燃焼室の一部省略縦断面図。
機関の燃焼室の一部省略縦断面図。
【図２】同機関の中低速運転時の燃焼期間中期以降にお
ける燃焼室の噴霧燃料ないし火炎の分布状態を示す半載
縦断面図。
ける燃焼室の噴霧燃料ないし火炎の分布状態を示す半載
縦断面図。
【図３】同機関の高速運転時の圧縮行程後期における燃
焼室の吸入空気の流動状態を示す半載縦断面図。
焼室の吸入空気の流動状態を示す半載縦断面図。
【図４】直接噴射式ディーゼル内燃機関の燃焼室におけ
る、キャビティ中央領域が全領域に占める割合と排気中
のスモーク量との関係を示す線図。
る、キャビティ中央領域が全領域に占める割合と排気中
のスモーク量との関係を示す線図。
【図５】直接噴射式ディーゼル内燃機関における一般的
な燃焼室の一部省略縦断面図。
な燃焼室の一部省略縦断面図。
【図６】直接噴射式ディーゼル内燃機関における近年の
燃焼室の一部省略縦断面図。
燃焼室の一部省略縦断面図。
【図７】同機関の中低速運転時の燃焼後期における近年
の燃焼室の噴霧燃料分布状態を示す半載縦断面図。
の燃焼室の噴霧燃料分布状態を示す半載縦断面図。
【図８】同機関の近年の燃焼室における中低速運転時の
排気中のスモーク量を示す図。
排気中のスモーク量を示す図。
【図９】同機関の高速運転時の圧縮行程後期における近
年の燃焼室の吸入空気流動状態を示す半載縦断面図。
年の燃焼室の吸入空気流動状態を示す半載縦断面図。
【図１０】同機関の近年の燃焼室における高速運転時の
排気中のスモーク量を示す図。
排気中のスモーク量を示す図。
１０ ピストン １１ キャビティ １２ キャビティの底面 １３ キャビティ底面の山部 １４ キャビティ底面の谷部 １５ キャビティの側面 １６ 燃料噴射弁 Ｄ キャビティの最大径 Ｈ キャビティの最大深さ ｈ 燃料噴射弁の噴霧軸心とキャビティの側面との交点
からピストン頂面までの距離 ｃ 燃料噴射弁の円錐形状噴霧領域とキャビティの底面
との間の最小隙間 θ 燃料噴射弁の噴霧角
からピストン頂面までの距離 ｃ 燃料噴射弁の円錐形状噴霧領域とキャビティの底面
との間の最小隙間 θ 燃料噴射弁の噴霧角
フロントページの続き (72)発明者 稲吉 三七二 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 冬頭 孝之 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 中北 清己 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 稲垣 和久 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 阪田 一郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 川口 暁生 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小川 孝 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 藤原 清 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 岡田 晋 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G023 AA04 AA07 AB05 AC05 AD02 AD06 AD08 AD09 AD14 3G066 AA07 AB02 AD12 BA16 BA24 BA26 CC01 CC34 CC48
Claims (2)
- 【請求項１】 ピストンの頂面に形成したキャビティ
を、最大径が最大深さの３．５倍以上の浅皿型にし、 キャビティの底面に山部を中央部に、谷部を周辺部にそ
れぞれ形成し、山部を緩斜面にしてキャビティの底面を
滑らかに連続した曲面にし、キャビティの最大径の四半
分直径の中央領域をキャビティ全領域の３．５％以下の
容積にし、 ピストンの上死点位置において、シリンダヘッドにキャ
ビティと同心状に取り付けた燃料噴射弁の噴霧軸心とキ
ャビティの側面との交点からピストンの頂面までの距離
をキャビティの最大深さの半分以下にしたことを特徴と
する直接噴射式圧縮着火機関の燃焼室。 - 【請求項２】 ピストンの上死点位置において、燃料噴
射弁の円錐形状噴霧領域は、キャビティの底面とは、山
部で最も接近し、その最接近位置の隙間は、４ｍｍ以下
にしたことを特徴とする請求項１に記載の直接噴射式圧
縮着火機関の燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11162578A JP2000352316A (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 直接噴射式圧縮着火機関の燃焼室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11162578A JP2000352316A (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 直接噴射式圧縮着火機関の燃焼室 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000352316A true JP2000352316A (ja) | 2000-12-19 |
Family
ID=15757260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11162578A Pending JP2000352316A (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 直接噴射式圧縮着火機関の燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000352316A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6688279B2 (en) | 2001-10-12 | 2004-02-10 | Isuzu Motors Limited | Compression-ignition internal combustion engine |
| EP1409858A1 (en) * | 2001-07-23 | 2004-04-21 | International Engine Intellectual Property Company LLC. | Combustion chamber |
| WO2006040936A1 (ja) * | 2004-10-14 | 2006-04-20 | Yanmar Co., Ltd. | 直噴式ディーゼル機関の燃焼室形状 |
| FR2925605A1 (fr) * | 2007-12-19 | 2009-06-26 | Renault Sas | Chambre de combustion pour moteur thermique suralimente a injection directe |
| JP2011506847A (ja) * | 2007-12-19 | 2011-03-03 | ルノー・エス・アー・エス | 燃焼機関の燃焼室 |
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| JPWO2015177897A1 (ja) * | 2014-05-22 | 2017-04-20 | 日産自動車株式会社 | ディーゼルエンジンの燃焼室構造 |
| CN111649352A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-09-11 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种自持式流体振荡器及火箭基组合循环发动机 |
-
1999
- 1999-06-09 JP JP11162578A patent/JP2000352316A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1409858A1 (en) * | 2001-07-23 | 2004-04-21 | International Engine Intellectual Property Company LLC. | Combustion chamber |
| EP1409858A4 (en) * | 2001-07-23 | 2004-10-06 | Int Engine Intellectual Prop | COMBUSTION CHAMBER |
| JP2004536992A (ja) * | 2001-07-23 | 2004-12-09 | インターナショナル エンジン インテレクチュアル プロパティー カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 燃焼室 |
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| US9284877B2 (en) | 2012-09-14 | 2016-03-15 | Doosan Infracore Co., Ltd. | Combustion chamber of direct injection diesel engine for reducing the NOx |
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| US9938887B2 (en) | 2014-05-22 | 2018-04-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Combustion chamber structure for diesel engine |
| CN111649352A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-09-11 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种自持式流体振荡器及火箭基组合循环发动机 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060324 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060404 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060524 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061212 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070529 |