JPH10252476A - 直噴式ディーゼル機関の燃焼方法 - Google Patents
直噴式ディーゼル機関の燃焼方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パイロット噴射を予混合化することによっ
て、パイロット燃焼内に酸素を残し、通常パイロット噴
射の欠点である酸欠によるすすの悪化を解消する。ま
た、通常のパイロット噴射では、パイロット噴射自体の
着火でＮＯｘが発生するが、予混合パイロットを用いれ
ば、パイロット噴射の希薄燃焼により、ＮＯｘ発生を抑
制する。また、全量予混合自着火させるのに比べ、主噴
射は従来のディーゼル燃焼と同じ燃焼形態となるので、
高出力・低ＴＨＣを実現する。主たる目的は、すす性能
やＮＯｘを悪化させることなく、パイロット着火によっ
て、主噴射の着火遅れを短縮し、低騒音・低ＮＯｘを実
現する。 【解決手段】 圧縮行程中期に総噴射量の一部の燃料
を、パイロット噴射し、かつ燃焼室内の限定された領域
内で蒸発拡散させ、希薄な均一予混合気を生成し、圧縮
上死点付近で自己着火させ、さらに上死点付近で主噴射
を行うものである。
て、パイロット燃焼内に酸素を残し、通常パイロット噴
射の欠点である酸欠によるすすの悪化を解消する。ま
た、通常のパイロット噴射では、パイロット噴射自体の
着火でＮＯｘが発生するが、予混合パイロットを用いれ
ば、パイロット噴射の希薄燃焼により、ＮＯｘ発生を抑
制する。また、全量予混合自着火させるのに比べ、主噴
射は従来のディーゼル燃焼と同じ燃焼形態となるので、
高出力・低ＴＨＣを実現する。主たる目的は、すす性能
やＮＯｘを悪化させることなく、パイロット着火によっ
て、主噴射の着火遅れを短縮し、低騒音・低ＮＯｘを実
現する。 【解決手段】 圧縮行程中期に総噴射量の一部の燃料
を、パイロット噴射し、かつ燃焼室内の限定された領域
内で蒸発拡散させ、希薄な均一予混合気を生成し、圧縮
上死点付近で自己着火させ、さらに上死点付近で主噴射
を行うものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】騒音軽減の面から副室式燃焼
機構を採用しているディーゼル機関を、高効率な直噴式
ディーゼル機関とする為の燃焼方法に関する。
機構を採用しているディーゼル機関を、高効率な直噴式
ディーゼル機関とする為の燃焼方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、圧縮行程中期に総噴射量の一
部の燃料を一次噴射する技術であるパイロット噴射に関
する技術は公知とされているのである。例えば、特開平
５−１４１２４３号公報に記載の技術の如くである。し
かし、従来のパイロット噴射の場合には、主噴射の前１
０〜３０°程度の位置でパイロット噴射を行なうのであ
る。この場合、パイロット噴射と主噴射の方向が一致し
ているため、パイロット着火の燃焼領域が酸欠となり、
さらに、その部分に主噴射が行われるため、すすが発生
するという不具合があったのである。さらに、パイロッ
ト噴射は、当量比での着火が起こるため、大量のＮＯｘ
が発生するという不具合があったのである。また、通常
の圧縮予混合自着火燃焼方式、即ち、圧縮行程中期に全
燃料を噴射し、完全に蒸発混合させて自着火させる方法
も公知とされているのである。しかし、この場合にも、
全体に希薄化しなければ、ＮＯｘが多くなるので、多く
の燃料を噴くことができないため、出力が低いという不
具合があったのである。また、完全な予混合気を生成す
るため、未燃ＨＣが多くなるという不具合もあったので
ある。また、主噴射に先立って噴射を行うものには、フ
ューミゲーション（予混合吸気をパイロット着火する技
術）やＶＩＧＯＭ法（吸気行程噴射でパイロット着火す
る古い技術）があるが、いずれもすす性能や未燃ＨＣが
悪化することから、実機には採用されていなかったので
ある。
部の燃料を一次噴射する技術であるパイロット噴射に関
する技術は公知とされているのである。例えば、特開平
５−１４１２４３号公報に記載の技術の如くである。し
かし、従来のパイロット噴射の場合には、主噴射の前１
０〜３０°程度の位置でパイロット噴射を行なうのであ
る。この場合、パイロット噴射と主噴射の方向が一致し
ているため、パイロット着火の燃焼領域が酸欠となり、
さらに、その部分に主噴射が行われるため、すすが発生
するという不具合があったのである。さらに、パイロッ
ト噴射は、当量比での着火が起こるため、大量のＮＯｘ
が発生するという不具合があったのである。また、通常
の圧縮予混合自着火燃焼方式、即ち、圧縮行程中期に全
燃料を噴射し、完全に蒸発混合させて自着火させる方法
も公知とされているのである。しかし、この場合にも、
全体に希薄化しなければ、ＮＯｘが多くなるので、多く
の燃料を噴くことができないため、出力が低いという不
具合があったのである。また、完全な予混合気を生成す
るため、未燃ＨＣが多くなるという不具合もあったので
ある。また、主噴射に先立って噴射を行うものには、フ
ューミゲーション（予混合吸気をパイロット着火する技
術）やＶＩＧＯＭ法（吸気行程噴射でパイロット着火す
る古い技術）があるが、いずれもすす性能や未燃ＨＣが
悪化することから、実機には採用されていなかったので
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の不具合を解消せんとするものである。本発明によ
り、パイロット噴射を希薄予混合気とすることによっ
て、パイロット燃焼内に酸素を残し、通常パイロット噴
射の欠点である酸欠によるすすの悪化を解消するもので
ある。また、通常のパイロット噴射では、パイロット噴
射自体の着火でＮＯｘが発生するが、予混合パイロット
を用いれば、パイロット噴射の希薄燃焼により、ＮＯｘ
発生が抑制できるのである。また、全量予混合自着火さ
せるのに比べ、主噴射は従来のディーゼル燃焼と同じ燃
焼形態となるので、高出力・低ＴＨＣが実現できるので
ある。主たる目的は、すす性能やＮＯｘを悪化させるこ
となく、パイロット着火によって、主噴射の着火遅れを
短縮し、低騒音・低ＮＯｘを実現することである。
技術の不具合を解消せんとするものである。本発明によ
り、パイロット噴射を希薄予混合気とすることによっ
て、パイロット燃焼内に酸素を残し、通常パイロット噴
射の欠点である酸欠によるすすの悪化を解消するもので
ある。また、通常のパイロット噴射では、パイロット噴
射自体の着火でＮＯｘが発生するが、予混合パイロット
を用いれば、パイロット噴射の希薄燃焼により、ＮＯｘ
発生が抑制できるのである。また、全量予混合自着火さ
せるのに比べ、主噴射は従来のディーゼル燃焼と同じ燃
焼形態となるので、高出力・低ＴＨＣが実現できるので
ある。主たる目的は、すす性能やＮＯｘを悪化させるこ
となく、パイロット着火によって、主噴射の着火遅れを
短縮し、低騒音・低ＮＯｘを実現することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する手段
を説明する。請求項１においては、圧縮行程中期に総噴
射量の一部の燃料を、一次噴射（以下パイロット噴射）
し、かつ燃焼室内の限定された領域内で蒸発拡散させ、
該限定された領域内で希薄な均一予混合気を生成し、圧
縮上死点付近で自己着火させ、さらに上死点付近で主噴
射を行うものである。
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する手段
を説明する。請求項１においては、圧縮行程中期に総噴
射量の一部の燃料を、一次噴射（以下パイロット噴射）
し、かつ燃焼室内の限定された領域内で蒸発拡散させ、
該限定された領域内で希薄な均一予混合気を生成し、圧
縮上死点付近で自己着火させ、さらに上死点付近で主噴
射を行うものである。
【０００５】請求項２においては、請求項１記載の直噴
式ディーゼル機関の燃焼方法において、単噴口もしくは
多噴口のホールノズルを複数個有し、一方をパイロット
・一方を主噴射用とし、パイロット噴射は、燃焼室内に
設けられた特定領域に噴射し、主噴射は、パイロット燃
焼領域以外の近接した燃焼室内領域に噴射するものであ
る。
式ディーゼル機関の燃焼方法において、単噴口もしくは
多噴口のホールノズルを複数個有し、一方をパイロット
・一方を主噴射用とし、パイロット噴射は、燃焼室内に
設けられた特定領域に噴射し、主噴射は、パイロット燃
焼領域以外の近接した燃焼室内領域に噴射するものであ
る。
【０００６】請求項３においては、請求項２記載の直噴
式ディーゼル機関の燃焼方法において、燃焼室中央に円
柱状突起を有し、その外周に環状溝をもち、この領域を
パイロット燃焼領域とする燃焼室形状と、主噴射を突起
先端の平面部に衝突させ、拡散させるものである。
式ディーゼル機関の燃焼方法において、燃焼室中央に円
柱状突起を有し、その外周に環状溝をもち、この領域を
パイロット燃焼領域とする燃焼室形状と、主噴射を突起
先端の平面部に衝突させ、拡散させるものである。
【０００７】請求項４においては、請求項１記載の直噴
式ディーゼル機関の燃焼方法において、単噴口もしくは
多噴口のホールノズルを１個有し、パイロット噴射時に
は、パイロット燃焼領域に直接噴射が行われ、主噴射時
期にはピストンの燃焼室側壁の一部に衝突し、パイロッ
ト燃焼領域に隣接する領域に噴霧を拡散させるものであ
る。
式ディーゼル機関の燃焼方法において、単噴口もしくは
多噴口のホールノズルを１個有し、パイロット噴射時に
は、パイロット燃焼領域に直接噴射が行われ、主噴射時
期にはピストンの燃焼室側壁の一部に衝突し、パイロッ
ト燃焼領域に隣接する領域に噴霧を拡散させるものであ
る。
【０００８】請求項５においては、請求項４記載の直噴
式ディーゼル機関の燃焼方法において、燃焼室中央に円
柱状突起を有し、円柱状突起の直上に噴射ノズルを有
し、円柱状突起の外周に環状溝をもち、パイロット噴射
時には、噴射ノズルと円柱状突起間の距離を、噴射され
た燃料が霧化する距離よりも大きくして、噴霧を環状溝
領域に拡散させるとともに、圧縮上死点付近での噴射ノ
ズルと円柱状突起間の距離を、噴射された燃料が霧化す
る距離よりも小さくして、主噴射を分裂しない液柱状態
で突起先端の平面部に衝突させ、環状溝に近接した燃焼
室内に拡散させるものである。
式ディーゼル機関の燃焼方法において、燃焼室中央に円
柱状突起を有し、円柱状突起の直上に噴射ノズルを有
し、円柱状突起の外周に環状溝をもち、パイロット噴射
時には、噴射ノズルと円柱状突起間の距離を、噴射され
た燃料が霧化する距離よりも大きくして、噴霧を環状溝
領域に拡散させるとともに、圧縮上死点付近での噴射ノ
ズルと円柱状突起間の距離を、噴射された燃料が霧化す
る距離よりも小さくして、主噴射を分裂しない液柱状態
で突起先端の平面部に衝突させ、環状溝に近接した燃焼
室内に拡散させるものである。
【０００９】請求項６においては、請求項５記載の直噴
式ディーゼル機関の燃焼方法において、多噴口ノズルを
用いる湯合に、円柱状突起の先端部を部分的に円錐形状
としたものである。
式ディーゼル機関の燃焼方法において、多噴口ノズルを
用いる湯合に、円柱状突起の先端部を部分的に円錐形状
としたものである。
【００１０】請求項７においては、請求項５記載の直噴
式ディーゼル機関の燃焼方法において、多噴口ノズルを
用いる場合に、円柱状突起の先端部の中央付近を平坦に
し、外周付近を円弧状のくぼみ形状とするものである。
式ディーゼル機関の燃焼方法において、多噴口ノズルを
用いる場合に、円柱状突起の先端部の中央付近を平坦に
し、外周付近を円弧状のくぼみ形状とするものである。
【００１１】請求項８においては、請求項３記載の直噴
式ディーゼル機関の燃焼方法において、１本のホールノ
ズルともう１本のスロットルノズルを有し、スロットル
ノズルをパイロット、他方のホースノズルを主噴射用と
するものである。
式ディーゼル機関の燃焼方法において、１本のホールノ
ズルともう１本のスロットルノズルを有し、スロットル
ノズルをパイロット、他方のホースノズルを主噴射用と
するものである。
【００１２】請求項９においては、請求項１記載の直噴
式ディーゼル機関の燃焼方法において、パイロット燃焼
領域を断熱性の高い材料で囲むものである。
式ディーゼル機関の燃焼方法において、パイロット燃焼
領域を断熱性の高い材料で囲むものである。
【００１３】請求項１０においては、請求項２記載の直
噴式ディーゼル機関の燃焼方法において、１本のホール
ノズルともう１本のスロットルノズルを有し、ホールノ
ズルをパイロット、他方のスロットノズルを主噴射用と
したものである。
噴式ディーゼル機関の燃焼方法において、１本のホール
ノズルともう１本のスロットルノズルを有し、ホールノ
ズルをパイロット、他方のスロットノズルを主噴射用と
したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を説明す
る。図１はディーゼル機関におけるパイロット噴射の効
果を筒内圧力の変化に対して図示した図面、図２はディ
ーゼル機関におけるパイロット噴射の課題を示す図面、
図３は請求項１の本発明のパイロット噴射の構造を示す
図面、図４も請求項１の本発明のパイロット噴射の作動
概念図、図５は請求項２の本発明のパイロット噴射の作
動概念を示す図面、図６は請求項３の本発明の作動概念
図、図７は請求項４の本発明の作動概念図、図８は請求
項５の発明の噴霧の発達過程を示す図面、図９も請求項
５の本発明の作動概念図、図１０は請求項６の本発明の
作動概念図、図１１は請求項７の本発明の作動概念図、
図１２は請求項８の本発明の作動概念図、図１３は請求
項９の本発明の構造図、図１４は請求項１０の本発明の
圧縮比と筒内温度の変化を示す図面、図１５は請求項９
の本発明の圧縮比とシリンダ内容積分布を示す図面、図
１６は請求項１０の本発明の構造及び作動概念図であ
る。
る。図１はディーゼル機関におけるパイロット噴射の効
果を筒内圧力の変化に対して図示した図面、図２はディ
ーゼル機関におけるパイロット噴射の課題を示す図面、
図３は請求項１の本発明のパイロット噴射の構造を示す
図面、図４も請求項１の本発明のパイロット噴射の作動
概念図、図５は請求項２の本発明のパイロット噴射の作
動概念を示す図面、図６は請求項３の本発明の作動概念
図、図７は請求項４の本発明の作動概念図、図８は請求
項５の発明の噴霧の発達過程を示す図面、図９も請求項
５の本発明の作動概念図、図１０は請求項６の本発明の
作動概念図、図１１は請求項７の本発明の作動概念図、
図１２は請求項８の本発明の作動概念図、図１３は請求
項９の本発明の構造図、図１４は請求項１０の本発明の
圧縮比と筒内温度の変化を示す図面、図１５は請求項９
の本発明の圧縮比とシリンダ内容積分布を示す図面、図
１６は請求項１０の本発明の構造及び作動概念図であ
る。
【００１５】図１は、請求項１の本発明のディーゼル機
関における筒内圧力を示したものである。ディーゼルエ
ンジンの燃焼騒音は、筒内圧力の上昇率と強い関係があ
り、上昇率が高くなるほど騒音が大きくなる。通常の主
噴射のみのディーゼル燃焼の場合は、図１中Ａで示す如
くであり、噴射された燃料は、一定の着火遅れの後に着
火するが、この期間の間に燃焼しやすい濃度の予混合気
を大量に生成し、一気に燃焼する（予混合燃焼）。この
ため、筒内圧力上昇率が高くなる。図中Ｂの如く、パイ
ロット噴射を行う場合には、少量の燃料が先に蒸発し着
火するため、主噴射は着火遅れが小さくなる。そのため
に急激な予混合燃焼の割合が小さくなり、筒内圧力上昇
率が小さくなる。
関における筒内圧力を示したものである。ディーゼルエ
ンジンの燃焼騒音は、筒内圧力の上昇率と強い関係があ
り、上昇率が高くなるほど騒音が大きくなる。通常の主
噴射のみのディーゼル燃焼の場合は、図１中Ａで示す如
くであり、噴射された燃料は、一定の着火遅れの後に着
火するが、この期間の間に燃焼しやすい濃度の予混合気
を大量に生成し、一気に燃焼する（予混合燃焼）。この
ため、筒内圧力上昇率が高くなる。図中Ｂの如く、パイ
ロット噴射を行う場合には、少量の燃料が先に蒸発し着
火するため、主噴射は着火遅れが小さくなる。そのため
に急激な予混合燃焼の割合が小さくなり、筒内圧力上昇
率が小さくなる。
【００１６】従来のパイロット噴射は、圧縮トップ付近
でパイロット・主噴射の両方が行われるものである。故
に、従来のパイロット噴射式ディーゼル機関は、図２に
示すように、圧縮上死点付近でパイロット噴射が着火し
た後に、主噴射が来るため、主噴射の酸欠が起こり一般
的にすすの悪化が生じるのである。また、パイロット噴
射の火炎自体は高温火炎となるため、ＮＯｘが生成され
るのである。本発明は、図３に示す如く構成したもので
ある。主噴射用噴射ノズル１用には主噴射用燃料ポンプ
１１から、パイロット用噴射ノズル２にはパイロット用
噴射用燃料ポンプ１２から高圧燃料が供給される。図４
に示すように、圧縮行程中期にパイロット用噴射ノズル
２より少量の噴射であるパイロット噴射５として噴霧さ
れ、燃焼室３内の特定の予混合気形成領域４に向けて噴
射され、そこで蒸発しながら、均一な予混合気６を生成
する。この際、予混合気６の濃度は、十分にＮＯｘが低
くなる程度の希薄な混合気とする。この混合気は、圧縮
され高温となり、上死点付近で自着火しパイロット火炎
７となる（図４）。
でパイロット・主噴射の両方が行われるものである。故
に、従来のパイロット噴射式ディーゼル機関は、図２に
示すように、圧縮上死点付近でパイロット噴射が着火し
た後に、主噴射が来るため、主噴射の酸欠が起こり一般
的にすすの悪化が生じるのである。また、パイロット噴
射の火炎自体は高温火炎となるため、ＮＯｘが生成され
るのである。本発明は、図３に示す如く構成したもので
ある。主噴射用噴射ノズル１用には主噴射用燃料ポンプ
１１から、パイロット用噴射ノズル２にはパイロット用
噴射用燃料ポンプ１２から高圧燃料が供給される。図４
に示すように、圧縮行程中期にパイロット用噴射ノズル
２より少量の噴射であるパイロット噴射５として噴霧さ
れ、燃焼室３内の特定の予混合気形成領域４に向けて噴
射され、そこで蒸発しながら、均一な予混合気６を生成
する。この際、予混合気６の濃度は、十分にＮＯｘが低
くなる程度の希薄な混合気とする。この混合気は、圧縮
され高温となり、上死点付近で自着火しパイロット火炎
７となる（図４）。
【００１７】希薄予混合気の自着火であるため、この火
炎はほとんどＮＯｘやすすを発生しない。さらにこの自
着火タイミング付近で、主噴射用噴射ノズル１より主噴
射８を行い、予混合気６が自着火したパイロット火炎７
によって、着火遅れの少ない拡散燃焼を行わせることが
出来るのである。本発明でのパイロット火炎７は、希薄
であるために残存酸素があり、従来のパイロット燃焼の
ようなすすの悪化がなく、低騒音と低スモークを両立さ
せることが可能である。従来は、すすの悪化をなるべく
起こさないように、着火遅れを無くす方法が、発明され
て無かったのである。本発明は、直噴ディーゼル機関の
燃焼方式を根底から変えることが出来る。
炎はほとんどＮＯｘやすすを発生しない。さらにこの自
着火タイミング付近で、主噴射用噴射ノズル１より主噴
射８を行い、予混合気６が自着火したパイロット火炎７
によって、着火遅れの少ない拡散燃焼を行わせることが
出来るのである。本発明でのパイロット火炎７は、希薄
であるために残存酸素があり、従来のパイロット燃焼の
ようなすすの悪化がなく、低騒音と低スモークを両立さ
せることが可能である。従来は、すすの悪化をなるべく
起こさないように、着火遅れを無くす方法が、発明され
て無かったのである。本発明は、直噴ディーゼル機関の
燃焼方式を根底から変えることが出来る。
【００１８】図５において、請求項２の発明を説明す
る。請求項２の発明は、単噴口もしくは多噴口のホール
ノズルを複数個有し、一方をパイロット用噴射ノズル２
とし、他方を主噴射用噴射ノズル１とし、パイロット噴
射は、燃焼室３内に設けられた予混合気形成領域４に噴
射し、主噴射は、パイロット燃焼領域以外の近接した燃
焼室３内の領域に噴射するように構成したものである。
図５に示すように、２つの噴射ノズルの内、一方をパイ
ロット噴射用ノズル１とし、他方を主噴射用ノズル２と
する。パイロット噴射は、燃焼室内の限定された領域に
噴射され、請求項１と同様に蒸発混合し、自着火してパ
イロット火炎７となり、ノズルより主噴射が行われる。
この主噴射用噴射ノズル１による主噴射は、領域以外の
燃焼室３内の領域の近接する領域に噴射される。したが
って、パイロット火炎７に直接に主噴射８が送り込まれ
ることが無く、主噴射の酸欠によるすすの悪化が少なく
なるである。
る。請求項２の発明は、単噴口もしくは多噴口のホール
ノズルを複数個有し、一方をパイロット用噴射ノズル２
とし、他方を主噴射用噴射ノズル１とし、パイロット噴
射は、燃焼室３内に設けられた予混合気形成領域４に噴
射し、主噴射は、パイロット燃焼領域以外の近接した燃
焼室３内の領域に噴射するように構成したものである。
図５に示すように、２つの噴射ノズルの内、一方をパイ
ロット噴射用ノズル１とし、他方を主噴射用ノズル２と
する。パイロット噴射は、燃焼室内の限定された領域に
噴射され、請求項１と同様に蒸発混合し、自着火してパ
イロット火炎７となり、ノズルより主噴射が行われる。
この主噴射用噴射ノズル１による主噴射は、領域以外の
燃焼室３内の領域の近接する領域に噴射される。したが
って、パイロット火炎７に直接に主噴射８が送り込まれ
ることが無く、主噴射の酸欠によるすすの悪化が少なく
なるである。
【００１９】次に請求項３の発明を図６に基づいて説明
する。請求項３の発明においては、燃焼室３の中央に円
柱状突起Ａを有し、その外周に環状溝１４を構成し、こ
の環状溝１４の領域を、パイロット用噴射ノズル２から
のパイロット噴射５による、パイロット燃焼領域とする
燃焼室形状とし、主噴射を円柱状突起Ａの突起先端の平
面部に衝突させ、拡散させるように構成したものであ
る。これにより、円柱状突起Ａへの衝突拡散を用いて主
噴射８を広く拡散させ、壁面付着量も減少させて、すす
・青白煙の両方の低減を図ることが出来たものである。
する。請求項３の発明においては、燃焼室３の中央に円
柱状突起Ａを有し、その外周に環状溝１４を構成し、こ
の環状溝１４の領域を、パイロット用噴射ノズル２から
のパイロット噴射５による、パイロット燃焼領域とする
燃焼室形状とし、主噴射を円柱状突起Ａの突起先端の平
面部に衝突させ、拡散させるように構成したものであ
る。これにより、円柱状突起Ａへの衝突拡散を用いて主
噴射８を広く拡散させ、壁面付着量も減少させて、すす
・青白煙の両方の低減を図ることが出来たものである。
【００２０】図６に示すように、主噴射用噴射ノズル１
とパイロット用噴射ノズル２の２つの噴射ノズルの内、
一方をパイロット用噴射ノズル２とし、他方をパイロッ
ト用噴射ノズル２とする。燃焼室３の中央付近には、円
柱状突起Ａを設け、この円柱状突起Ａの外周部に環状溝
１４を設ける。または、この環状溝１４の上方に噴射さ
れるパイロット噴射５は、環状溝１４に噴射され、請求
項１と同様に蒸発混合された予混合気６となり、次に自
着火したパイロット火炎７となり、主噴射用噴射ノズル
１より主噴射８が行われる。この主噴射８は、円柱状突
起Ａと環状溝１４の上方から噴射され、円柱状突起Ａの
平坦な頂部に衝突し拡散する。この拡散によって、主噴
射８の拡散が促進され、すす性能が向上するとともに、
パイロット火炎７の領域に接する領域に、主噴射８を配
置することができるのである。
とパイロット用噴射ノズル２の２つの噴射ノズルの内、
一方をパイロット用噴射ノズル２とし、他方をパイロッ
ト用噴射ノズル２とする。燃焼室３の中央付近には、円
柱状突起Ａを設け、この円柱状突起Ａの外周部に環状溝
１４を設ける。または、この環状溝１４の上方に噴射さ
れるパイロット噴射５は、環状溝１４に噴射され、請求
項１と同様に蒸発混合された予混合気６となり、次に自
着火したパイロット火炎７となり、主噴射用噴射ノズル
１より主噴射８が行われる。この主噴射８は、円柱状突
起Ａと環状溝１４の上方から噴射され、円柱状突起Ａの
平坦な頂部に衝突し拡散する。この拡散によって、主噴
射８の拡散が促進され、すす性能が向上するとともに、
パイロット火炎７の領域に接する領域に、主噴射８を配
置することができるのである。
【００２１】次に図７に基づいて、請求項４の発明を説
明する。請求項４の発明は、単噴口もしくは多噴口のホ
ールノズル９を１個有し、パイロット噴射時には、パイ
ロット燃焼領域に直接噴射が行われ、主噴射時期にはピ
ストンの燃焼室側壁の一部に衝突し、パイロット燃焼領
域に隣接する領域に噴霧を拡散させるものである。図７
に示すように、シリンダ内に単噴口もしくは多噴口のホ
ールノズル９を持つ。燃焼室３の中央付近には、月形の
くぼみである予混合気形成領域４を設ける。パイロット
噴射時には、ピストンが遠くにあり、この時に予混合気
形成領域４に向けてパイロット噴射５を行う。蒸発混合
により予混合気６が構成されて、自着火しパイロット火
炎７となった後に、主噴射８が行われる。この主噴射８
の時期には、ピストンがホールノズル９に接近している
ため、噴霧は、円形くぼみにより構成された予混合気形
成領域４以外の壁面に衝突し、これを覆う様に拡散させ
る。これによって、単噴口もしくは多噴口のホールノズ
ル９の１弁で２回の噴射を行わせ、自動的にパイロット
火炎７の領域に接する領域に主噴射を配置することがで
き、請求項２の発明と同様の効果を得ることができる。
その他の項目については、請求項１の発明と同じであ
る。
明する。請求項４の発明は、単噴口もしくは多噴口のホ
ールノズル９を１個有し、パイロット噴射時には、パイ
ロット燃焼領域に直接噴射が行われ、主噴射時期にはピ
ストンの燃焼室側壁の一部に衝突し、パイロット燃焼領
域に隣接する領域に噴霧を拡散させるものである。図７
に示すように、シリンダ内に単噴口もしくは多噴口のホ
ールノズル９を持つ。燃焼室３の中央付近には、月形の
くぼみである予混合気形成領域４を設ける。パイロット
噴射時には、ピストンが遠くにあり、この時に予混合気
形成領域４に向けてパイロット噴射５を行う。蒸発混合
により予混合気６が構成されて、自着火しパイロット火
炎７となった後に、主噴射８が行われる。この主噴射８
の時期には、ピストンがホールノズル９に接近している
ため、噴霧は、円形くぼみにより構成された予混合気形
成領域４以外の壁面に衝突し、これを覆う様に拡散させ
る。これによって、単噴口もしくは多噴口のホールノズ
ル９の１弁で２回の噴射を行わせ、自動的にパイロット
火炎７の領域に接する領域に主噴射を配置することがで
き、請求項２の発明と同様の効果を得ることができる。
その他の項目については、請求項１の発明と同じであ
る。
【００２２】次に請求項５の発明を、図８・図９に基づ
いて説明する。請求項５の発明は、燃焼室３中央に円柱
状突起Ａを有し、円柱状突起Ａの直上に単噴口もしくは
多噴口のホールノズル９を有し、円柱外周に環状溝１４
をもち、パイロット噴射５の時には、単噴口もしくは多
噴口のホールノズル９と円柱状突起Ａの間の距離を、噴
射された燃料が霧化する距離よりも大きくして、噴霧を
環状溝１４の領域に拡散させるとともに、圧縮上死点付
近での噴射ノズル９と円柱状突起Ａの距離を噴射された
燃料が霧化する距離よりも小さくして、主噴射８を分裂
しない液柱状態で円柱状突起Ａの先端の平面部に衝突さ
せ、環状溝１４に近接した燃焼室３内に拡散させるもの
である。
いて説明する。請求項５の発明は、燃焼室３中央に円柱
状突起Ａを有し、円柱状突起Ａの直上に単噴口もしくは
多噴口のホールノズル９を有し、円柱外周に環状溝１４
をもち、パイロット噴射５の時には、単噴口もしくは多
噴口のホールノズル９と円柱状突起Ａの間の距離を、噴
射された燃料が霧化する距離よりも大きくして、噴霧を
環状溝１４の領域に拡散させるとともに、圧縮上死点付
近での噴射ノズル９と円柱状突起Ａの距離を噴射された
燃料が霧化する距離よりも小さくして、主噴射８を分裂
しない液柱状態で円柱状突起Ａの先端の平面部に衝突さ
せ、環状溝１４に近接した燃焼室３内に拡散させるもの
である。
【００２３】図８においては、噴射された燃料が分裂す
る過程を示したもので、一定の距離（噴霧分裂長さ）ま
では、液柱状態である。本発明は、この現象を用いるも
のである。図９に示すように、燃焼室３の中央付近に円
柱状突起Ａを設け、この円柱状突起Ａの外周部に環状溝
１４を設ける。また円柱状突起Ａの上方に、単噴口もし
くは多噴口のホールノズル９を配置する。パイロット噴
射５の時期には、ピストンとノズルに距離があるため、
噴射されたパイロット噴射５は、十分に霧化する。よっ
て、突起の外周に沿って別れ、１４に導かれる。請求項
１と同様に蒸発混合された予混合気６となり、次に自著
火してパイロット火炎７となり、噴射ノズル９より主噴
射８が行われる。この主噴射時期には、円柱状突起Ａの
上面が噴射ノズル９に近づくために、主噴射８は霧化す
る前に円柱状突起Ａに衝突する。よって、円柱状突起Ａ
の平坦な頂部で衝突拡散する。この拡散によって、主噴
射８の微粒化と拡散が促進され、すす性能が向上すると
ともに、自動的にパイロット火炎７の領域に接する領域
に、主噴射８を配置することができる。また、噴霧の壁
面付着が少なく、青白煙を低減できるのである。
る過程を示したもので、一定の距離（噴霧分裂長さ）ま
では、液柱状態である。本発明は、この現象を用いるも
のである。図９に示すように、燃焼室３の中央付近に円
柱状突起Ａを設け、この円柱状突起Ａの外周部に環状溝
１４を設ける。また円柱状突起Ａの上方に、単噴口もし
くは多噴口のホールノズル９を配置する。パイロット噴
射５の時期には、ピストンとノズルに距離があるため、
噴射されたパイロット噴射５は、十分に霧化する。よっ
て、突起の外周に沿って別れ、１４に導かれる。請求項
１と同様に蒸発混合された予混合気６となり、次に自著
火してパイロット火炎７となり、噴射ノズル９より主噴
射８が行われる。この主噴射時期には、円柱状突起Ａの
上面が噴射ノズル９に近づくために、主噴射８は霧化す
る前に円柱状突起Ａに衝突する。よって、円柱状突起Ａ
の平坦な頂部で衝突拡散する。この拡散によって、主噴
射８の微粒化と拡散が促進され、すす性能が向上すると
ともに、自動的にパイロット火炎７の領域に接する領域
に、主噴射８を配置することができる。また、噴霧の壁
面付着が少なく、青白煙を低減できるのである。
【００２４】次に図９と図１０により、請求項６の発明
を説明する。請求項６の発明は、多噴口ノズルを用いる
場合に、円柱状突起Ａの先端部を部分的に円錐形状とし
たものである。主たる構造は、図９と同様である。図１
０に示すように、燃焼室中央付近に設けた円柱状の円柱
状突起Ａの先端部を、円錐形状にし、主噴射８をこの円
錐面に衝突させる。平坦な面に衝突させると、図１０−
（ａ）の図面に示す様に拡散した噴霧間に隙間が生じ
て、空気の利用率が低下する。一方本発明のように円錐
面に衝突させると、曲面形状であるために、噴霧が広い
角度で拡散し、図１０−（ｂ）の図面に示すように、噴
霧間の隙間が減少する。これによって、主噴射８の空気
の利用率が向上し、すす性能が向上する。
を説明する。請求項６の発明は、多噴口ノズルを用いる
場合に、円柱状突起Ａの先端部を部分的に円錐形状とし
たものである。主たる構造は、図９と同様である。図１
０に示すように、燃焼室中央付近に設けた円柱状の円柱
状突起Ａの先端部を、円錐形状にし、主噴射８をこの円
錐面に衝突させる。平坦な面に衝突させると、図１０−
（ａ）の図面に示す様に拡散した噴霧間に隙間が生じ
て、空気の利用率が低下する。一方本発明のように円錐
面に衝突させると、曲面形状であるために、噴霧が広い
角度で拡散し、図１０−（ｂ）の図面に示すように、噴
霧間の隙間が減少する。これによって、主噴射８の空気
の利用率が向上し、すす性能が向上する。
【００２５】次に、図９と図１１により、請求項７の発
明を説明する。請求項７の発明は、多噴口ノズルを用い
る場合に、円柱状突起の先端部の中央付近を平坦にし、
外周付近を円弧状のくぼみ形状としたものである。主た
る構造は、図９と同様である。図１１に示すように、燃
焼室中央付近に設けた円柱状突起Ａの先端部を、中央付
近を平面形状１３にし、外周部を円弧状のくぼみ形状１
５とする。主噴射８は圧縮上死点付近に開始され、当初
中央付近の平面形状１３に衝突する。噴射の後期になる
と、ピストンが下降し、噴射弁と突起との距離が大きく
なり、突起の外周に近いところに、衝突点が移動する。
よって、平面形状１３から円弧状のくぼみ形状１５に衝
突点が移り、円弧に沿って上方に噴霧が拡散する。初期
の拡散噴霧は、パイロット火炎７に近く、着火遅れが短
くなり、燃焼を開始する。その後の噴霧は、上方の未使
用の空気に向けて拡散されるため、シリンダ軸方向の空
気利用率が高くなり、すす性能が向上する。また、パイ
ロット着火の効果を有効に活用できる。
明を説明する。請求項７の発明は、多噴口ノズルを用い
る場合に、円柱状突起の先端部の中央付近を平坦にし、
外周付近を円弧状のくぼみ形状としたものである。主た
る構造は、図９と同様である。図１１に示すように、燃
焼室中央付近に設けた円柱状突起Ａの先端部を、中央付
近を平面形状１３にし、外周部を円弧状のくぼみ形状１
５とする。主噴射８は圧縮上死点付近に開始され、当初
中央付近の平面形状１３に衝突する。噴射の後期になる
と、ピストンが下降し、噴射弁と突起との距離が大きく
なり、突起の外周に近いところに、衝突点が移動する。
よって、平面形状１３から円弧状のくぼみ形状１５に衝
突点が移り、円弧に沿って上方に噴霧が拡散する。初期
の拡散噴霧は、パイロット火炎７に近く、着火遅れが短
くなり、燃焼を開始する。その後の噴霧は、上方の未使
用の空気に向けて拡散されるため、シリンダ軸方向の空
気利用率が高くなり、すす性能が向上する。また、パイ
ロット着火の効果を有効に活用できる。
【００２６】次に、図６と図１２により、請求項８の発
明を説明する。請求項８の発明は、１本のホールノズル
ともう１本のスロットルノズルを有し、スロットルノズ
ルをパイロット、他方のホースノズルを主噴射用とする
ものである。図１２に請求項８の発明の構造を示す。主
たる構造は図６と同様で、パイロット用噴射ノズル２を
図中に示すようなスロットル弁とする。スロットル弁の
噴霧は、図に示すように、ノズルを出た時点から霧化
し、中空のコーン状（メガホン状）の形状をしている。
そのため、燃焼室中央の突起に触れることなく、パイロ
ット燃焼用の予混合気形成領域の全体に均等に燃料噴霧
を配置することができる。これによって、パイロット燃
焼用予混合気の均一化を促進し、自着火時期の安定化向
上およびパイロット火炎の低ＮＯｘ化・すす低減を可能
となる。それ以外の作動原理は、請求項３の発明と同様
である。
明を説明する。請求項８の発明は、１本のホールノズル
ともう１本のスロットルノズルを有し、スロットルノズ
ルをパイロット、他方のホースノズルを主噴射用とする
ものである。図１２に請求項８の発明の構造を示す。主
たる構造は図６と同様で、パイロット用噴射ノズル２を
図中に示すようなスロットル弁とする。スロットル弁の
噴霧は、図に示すように、ノズルを出た時点から霧化
し、中空のコーン状（メガホン状）の形状をしている。
そのため、燃焼室中央の突起に触れることなく、パイロ
ット燃焼用の予混合気形成領域の全体に均等に燃料噴霧
を配置することができる。これによって、パイロット燃
焼用予混合気の均一化を促進し、自着火時期の安定化向
上およびパイロット火炎の低ＮＯｘ化・すす低減を可能
となる。それ以外の作動原理は、請求項３の発明と同様
である。
【００２７】次に、図４と図１３により請求項９の発明
を説明する。請求項９の発明は、パイロット燃焼領域を
断熱性の高い材料Ｃで囲んだものである。図１３に構造
を示す。主たる構造は図４と同様である。パイロット噴
射を蒸発拡散させて、均一希薄予混合気を作る領域であ
る環状溝１４を取り囲む燃焼室３壁面を、セラミクス等
の断熱性の高い材料Ｃとする。図１４に圧縮比と筒内温
度の時間変化を示す。通常の金属材料の場合（Ａ）、圧
縮中に高温の圧縮空気から熱が逃げる（熱損失）ため
に、圧縮上死点付近では、断熱時（Ｂ）に比べて温度が
低くなり、燃料の自着火温度以下になると着火しなくな
る。一方、圧縮比を高くして、着火温度にまで温度を上
げる場合には、図１５に示すように、トップクリアラン
ス等の無駄容積は一定であるために、燃焼室容積を小さ
くする必要が有り、燃焼室の空気が少なくなる。一般的
に燃焼室内の空気量は、すす性能と深い関係があるの
で、高圧縮比とすると、すす性能上不利となる。そこ
で、本発明では、予混合パイロット領域を、断熱性の高
い材料Ｃで断熱し、その部分の熱損失を小さくし、図１
３に示すように、燃焼室内に局部的な高温領域を形成
し、圧縮比を上げることなく、安定したパイロット自着
火を行なわせる。又、主噴射が衝突する際に、壁面温度
が高いと、その点で沸騰現象（膜沸騰・遷移沸騰）が起
こり、微粒化が促進される。
を説明する。請求項９の発明は、パイロット燃焼領域を
断熱性の高い材料Ｃで囲んだものである。図１３に構造
を示す。主たる構造は図４と同様である。パイロット噴
射を蒸発拡散させて、均一希薄予混合気を作る領域であ
る環状溝１４を取り囲む燃焼室３壁面を、セラミクス等
の断熱性の高い材料Ｃとする。図１４に圧縮比と筒内温
度の時間変化を示す。通常の金属材料の場合（Ａ）、圧
縮中に高温の圧縮空気から熱が逃げる（熱損失）ため
に、圧縮上死点付近では、断熱時（Ｂ）に比べて温度が
低くなり、燃料の自着火温度以下になると着火しなくな
る。一方、圧縮比を高くして、着火温度にまで温度を上
げる場合には、図１５に示すように、トップクリアラン
ス等の無駄容積は一定であるために、燃焼室容積を小さ
くする必要が有り、燃焼室の空気が少なくなる。一般的
に燃焼室内の空気量は、すす性能と深い関係があるの
で、高圧縮比とすると、すす性能上不利となる。そこ
で、本発明では、予混合パイロット領域を、断熱性の高
い材料Ｃで断熱し、その部分の熱損失を小さくし、図１
３に示すように、燃焼室内に局部的な高温領域を形成
し、圧縮比を上げることなく、安定したパイロット自着
火を行なわせる。又、主噴射が衝突する際に、壁面温度
が高いと、その点で沸騰現象（膜沸騰・遷移沸騰）が起
こり、微粒化が促進される。
【００２８】次に図１６により、請求項１０の発明を説
明する。請求項１０の発明は、１本のホールノズルとも
う１本のスロットルノズルを有し、ホールノズルをパイ
ロット、他方のスロットノズルを主噴射用としたもので
ある。図１６に請求項１０の発明の構造を示す。燃焼の
概念は、請求項２の発明と共通であるが、主噴射を行う
主噴射用噴射ノズル１に、拡散性の高いスロットルノズ
ルを用いるとともに、燃焼室形状を主噴射の噴霧形状に
近い形状とするとともに、燃焼室中央付近に、パイロッ
ト燃焼領域である予混合気形成領域４を設ける。圧縮中
期にパイロット用噴射ノズル２より噴かれた燃料は、燃
焼室中央部で蒸発混合し、上死点近くで自着火してパイ
ロット火炎７となる。これに接するように、主噴射用噴
射ノズル１より主噴封が噴かれる。この噴霧は、図のよ
うにコーン形状となるため、空気を有効に利用するため
に、燃焼室も噴霧形状に近い形とする。主噴射は噴射直
後に、１６の位置でパイロット火炎に接触し、短い着火
遅れで燃焼を開始する。
明する。請求項１０の発明は、１本のホールノズルとも
う１本のスロットルノズルを有し、ホールノズルをパイ
ロット、他方のスロットノズルを主噴射用としたもので
ある。図１６に請求項１０の発明の構造を示す。燃焼の
概念は、請求項２の発明と共通であるが、主噴射を行う
主噴射用噴射ノズル１に、拡散性の高いスロットルノズ
ルを用いるとともに、燃焼室形状を主噴射の噴霧形状に
近い形状とするとともに、燃焼室中央付近に、パイロッ
ト燃焼領域である予混合気形成領域４を設ける。圧縮中
期にパイロット用噴射ノズル２より噴かれた燃料は、燃
焼室中央部で蒸発混合し、上死点近くで自着火してパイ
ロット火炎７となる。これに接するように、主噴射用噴
射ノズル１より主噴封が噴かれる。この噴霧は、図のよ
うにコーン形状となるため、空気を有効に利用するため
に、燃焼室も噴霧形状に近い形とする。主噴射は噴射直
後に、１６の位置でパイロット火炎に接触し、短い着火
遅れで燃焼を開始する。
【００２９】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するものである。請求項１の発明におい
ては、圧縮行程中期に総噴射量の一部の燃料を、一次噴
射（以下パイロット噴射）し、かつ燃焼室内の限定され
た領域内で蒸発拡散させ、希薄な均一予混合気を生成
し、圧縮上死点付近で自己着火させ、さらに上死点付近
で主噴射を行うので、パイロット噴射を予混合化するこ
とによって、パイロット燃焼内に酸素を残し、通常パイ
ロット噴射の欠点である酸欠によるすすの悪化を解消す
ることが出来たのである。また、通常のパイロット噴射
では、パイロット噴射自体の着火でＮＯｘが発生する
が、予混合パイロットを用いれば、パイロット噴射の希
薄燃焼により、ＮＯｘ発生が抑制できるのである。ま
た、全量予混合自着火させるのに比べ、主噴射は従来の
ディーゼル燃焼と同じ燃焼形態となるので、高出力・低
ＴＨＣが実現できるのである。主たる目的は、すす性能
やＮＯｘを悪化させることなく、パイロット着火によっ
て、主噴射の着火遅れを短縮し、低騒音・低ＮＯｘを実
現することができるのである。
ような効果を奏するものである。請求項１の発明におい
ては、圧縮行程中期に総噴射量の一部の燃料を、一次噴
射（以下パイロット噴射）し、かつ燃焼室内の限定され
た領域内で蒸発拡散させ、希薄な均一予混合気を生成
し、圧縮上死点付近で自己着火させ、さらに上死点付近
で主噴射を行うので、パイロット噴射を予混合化するこ
とによって、パイロット燃焼内に酸素を残し、通常パイ
ロット噴射の欠点である酸欠によるすすの悪化を解消す
ることが出来たのである。また、通常のパイロット噴射
では、パイロット噴射自体の着火でＮＯｘが発生する
が、予混合パイロットを用いれば、パイロット噴射の希
薄燃焼により、ＮＯｘ発生が抑制できるのである。ま
た、全量予混合自着火させるのに比べ、主噴射は従来の
ディーゼル燃焼と同じ燃焼形態となるので、高出力・低
ＴＨＣが実現できるのである。主たる目的は、すす性能
やＮＯｘを悪化させることなく、パイロット着火によっ
て、主噴射の着火遅れを短縮し、低騒音・低ＮＯｘを実
現することができるのである。
【００３０】請求項２の発明においては、請求項１記載
の直噴式ディーゼル機関の燃焼方法において、単噴口も
しくは多噴口のホールノズルを複数個有し、一方をパイ
ロット・一方を主噴射用とし、パイロット噴射は、燃焼
室内に設けられた特定領域に噴射し、主噴射は、パイロ
ット燃焼領域以外の近接した燃焼室内領域に噴射するこ
とにより、主噴射をパイロット火炎に近接した領域に配
置し、両者の衝突を回避して、着火おくれ短縮効果をそ
のままに、すす性能の悪化を抑制することが可能となっ
たのである。
の直噴式ディーゼル機関の燃焼方法において、単噴口も
しくは多噴口のホールノズルを複数個有し、一方をパイ
ロット・一方を主噴射用とし、パイロット噴射は、燃焼
室内に設けられた特定領域に噴射し、主噴射は、パイロ
ット燃焼領域以外の近接した燃焼室内領域に噴射するこ
とにより、主噴射をパイロット火炎に近接した領域に配
置し、両者の衝突を回避して、着火おくれ短縮効果をそ
のままに、すす性能の悪化を抑制することが可能となっ
たのである。
【００３１】請求項３の発明の如く構成することによ
り、突起への衝突拡散を用いて主噴射を広く拡散させ、
壁面付着量も減少させて、すす・青白煙の両方の低減を
図ることが出来たのである。
り、突起への衝突拡散を用いて主噴射を広く拡散させ、
壁面付着量も減少させて、すす・青白煙の両方の低減を
図ることが出来たのである。
【００３２】請求項４の如く構成したので、１本のノズ
ルで請求項２の発明と同様の効果が得られるように構成
できたものである。
ルで請求項２の発明と同様の効果が得られるように構成
できたものである。
【００３３】請求項５の如く構成したので、噴射ノズル
とピストンの位置関係が、時間によって変化することを
用いて、１本のノズルで発明３と同様にすす・青白煙の
低減という効果が得られるように構成することが出来た
ものである。
とピストンの位置関係が、時間によって変化することを
用いて、１本のノズルで発明３と同様にすす・青白煙の
低減という効果が得られるように構成することが出来た
ものである。
【００３４】請求項６の発明においては、主噴射の水平
方向の拡散を強化することによって、すす性能を向上さ
せることが出来たのである。
方向の拡散を強化することによって、すす性能を向上さ
せることが出来たのである。
【００３５】請求項７の発明においては、主噴射の噴射
期間中に、ピストンが下がるにつれて、衝突噴霧を上方
に拡散させることが可能となり、これにより、酸素を有
効に利用でき、すすを低減させることか出来たのであ
る。
期間中に、ピストンが下がるにつれて、衝突噴霧を上方
に拡散させることが可能となり、これにより、酸素を有
効に利用でき、すすを低減させることか出来たのであ
る。
【００３６】請求項８の発明では、噴霧拡散性の高いス
ロットル弁をパイロット噴射に用いて、パイロット領域
に均等に燃料を配置し、パイロット燃焼用予混合気の均
一化を促進し、自着火時期の安定化向上およびパイロッ
ト火炎の低ＮＯｘ化・すす低減を可能としたものであ
る。
ロットル弁をパイロット噴射に用いて、パイロット領域
に均等に燃料を配置し、パイロット燃焼用予混合気の均
一化を促進し、自着火時期の安定化向上およびパイロッ
ト火炎の低ＮＯｘ化・すす低減を可能としたものであ
る。
【００３７】請求項１のパイロット噴射は、希薄な均一
混合気とすることで、低ＮＯｘ・低すす濃度としている
が、希薄であるがゆえに、自着火させるためにかなりの
高温にする必要がある。高温場を作るには、圧縮比を高
くすることが一般的であるが、圧縮比を高くすればする
ほど、主燃焼のＮＯｘが高くなるとともに燃焼室内の空
気量（容積比）が少なくなる（トップクリアランスの容
積は一定であるため）。これは、すす性能の悪化を招
く。よって、予混合圧縮自着火させる領域のみを高温に
するのが理想的であり、請求項９の発明においては、こ
れによりすす性能の悪化を解消することが出来たのであ
る。
混合気とすることで、低ＮＯｘ・低すす濃度としている
が、希薄であるがゆえに、自着火させるためにかなりの
高温にする必要がある。高温場を作るには、圧縮比を高
くすることが一般的であるが、圧縮比を高くすればする
ほど、主燃焼のＮＯｘが高くなるとともに燃焼室内の空
気量（容積比）が少なくなる（トップクリアランスの容
積は一定であるため）。これは、すす性能の悪化を招
く。よって、予混合圧縮自着火させる領域のみを高温に
するのが理想的であり、請求項９の発明においては、こ
れによりすす性能の悪化を解消することが出来たのであ
る。
【００３８】請求項１０の発明は、請求項２の発明に加
えて、主噴射の燃焼室内拡散を高め、主燃焼で発生する
すすやＮＯｘを低減するとともに、主噴射が燃焼室壁面
に付着しにくくすることで、青白煙を低減することが出
来たのである。
えて、主噴射の燃焼室内拡散を高め、主燃焼で発生する
すすやＮＯｘを低減するとともに、主噴射が燃焼室壁面
に付着しにくくすることで、青白煙を低減することが出
来たのである。
【図１】ディーゼル機関におけるパイロット噴射の効果
を筒内圧力の変化に対し図示した図面。
を筒内圧力の変化に対し図示した図面。
【図２】ディーゼル機関におけるパイロット噴射の課題
を示す図面。
を示す図面。
【図３】請求項１の本発明のパイロット噴射の構造を示
す図面。
す図面。
【図４】請求項１の本発明のパイロット噴射の作動概念
図。
図。
【図５】同じく請求項２の本発明のパイロット噴射の作
動概念を示す図面。
動概念を示す図面。
【図６】同じく請求項３の本発明の作動概念図。
【図７】同じく請求項４の本発明の作動概念図。
【図８】請求項５の発明の噴霧の発達過程を示す図面。
【図９】請求項５の本発明の作動概念図。
【図１０】請求項６の本発明の作動概念図。
【図１１】請求項７の本発明の作動概念図。
【図１２】請求項８の本発明の作動概念図。
【図１３】請求項９の本発明の構造図。
【図１４】請求項１０の本発明の圧縮比と筒内温度の変
化を示す図面。
化を示す図面。
【図１５】請求項９の本発明の圧縮比とシリンダ内容積
分布を示す図面。
分布を示す図面。
【図１６】請求項１０の本発明の構造及び作動概念図。
【符号の説明】 Ａ 円柱状突起 Ｃ 断熱性の高い材料 １ 主噴射用噴射ノズル ２ パイロット用噴射ノズル ３ 燃焼室 ４ 予混合気形成領域 ５ パイロット噴射 ６ 予混合気 ７ パイロット火炎 ８ 主噴射 ９ 単噴口もしくは多噴口のホールノズル １３ 平面形状 １５ 円弧状のくぼみ形状
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/38 Ｆ０２Ｄ 41/38 Ｂ 41/40 41/40 Ｄ Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ａ Ｆ０２Ｍ 61/08 Ｆ０２Ｍ 61/08 Ｈ 61/14 ３１０ 61/14 ３１０Ｄ ３１０Ｕ 61/18 ３２０ 61/18 ３２０Ｚ ３６０ ３６０Ｊ 63/00 63/00 Ｍ
Claims (10)
- 【請求項１】 圧縮行程中期に総噴射量の一部の燃料
を、パイロット噴射し、かつ燃焼室内の限定された領域
内で蒸発拡散させ、該限定された領域内で希薄な均一予
混合気を生成し、圧縮上死点付近で自己着火させ、さら
に上死点付近で主噴射を行うことを特徴とする直噴式デ
ィーゼル機関の燃焼方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の直噴式ディーゼル機関の
燃焼方法において、単噴口もしくは多噴口のホールノズ
ルを複数個有し、一方をパイロット・一方を主噴射用と
し、パイロット噴射は、燃焼室内に設けられた特定領域
に噴射し、主噴射は、パイロット燃焼領域以外の近接し
た燃焼室内領域に噴射することを特徴とする直噴式ディ
ーゼル機関の燃焼方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の直噴式ディーゼル機関の
燃焼方法において、燃焼室中央に円柱状突起を有し、そ
の外周に環状溝をもち、この領域をパイロット燃焼領域
とする燃焼室形状と、主噴射を突起先端の平面部に衝突
させ、拡散させることを特徴とする直噴式ディーゼル機
関の燃焼方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の直噴式ディーゼル機関の
燃焼方法において、単噴口もしくは多噴口のホールノズ
ルを１個有し、パイロット噴射時には、パイロット燃焼
領域に直接噴射が行われ、主噴射時期にはピストンの燃
焼室側壁の一部に衝突し、パイロット燃焼領域に隣接す
る領域に噴霧を拡散させることを特徴とする直噴式ディ
ーゼル機関の燃焼方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の直噴式ディーゼル機関の
燃焼方法において、燃焼室中央に円柱状突起を有し、円
柱状突起の直上に噴射ノズルを有し、円柱状突起の外周
に環状溝をもち、パイロット噴射時には、噴射ノズルと
円柱状突起間の距離を、噴射された燃料が霧化する距離
よりも大きくして、噴霧を環状溝領域に拡散させるとと
もに、圧縮上死点付近での噴射ノズルと円柱状突起間の
距離を、噴射された燃料が霧化する距離よりも小さくし
て、主噴射を分裂しない液柱状態で突起先端の平面部に
衝突させ、環状溝に近接した燃焼室内に拡散させること
を特徴とする直噴式ディーゼル機関の燃焼方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の直噴式ディーゼル機関の
燃焼方法において、多噴口ノズルを用いる湯合に、円柱
状突起の先端部を部分的に円錐形状としたことを特徴と
する直噴式ディーゼル機関の燃焼方法。 - 【請求項７】 請求項５記載の直噴式ディーゼル機関の
燃焼方法において、多噴口ノズルを用いる場合に、円柱
状突起の先端部の中央付近を平坦にし、外周付近を円弧
状のくぼみ形状とすることを特徴とする直噴式ディーゼ
ル機関の燃焼方法。 - 【請求項８】 請求項３記載の直噴式ディーゼル機関の
燃焼方法において、１本のホールノズルともう１本のス
ロットルノズルを有し、スロットルノズルをパイロッ
ト、他方のホースノズルを主噴射用とすることを特徴と
する直噴式ディーゼル機関の燃焼方法。 - 【請求項９】 請求項１記載の直噴式ディーゼル機関の
燃焼方法において、パイロット燃焼領域を断熱性の高い
材料で囲むことを特徴とする直噴式ディーゼル機関の燃
焼方法。 - 【請求項１０】 請求項２記載の直噴式ディーゼル機関
の燃焼方法において、１本のホールノズルともう１本の
スロットルノズルを有し、ホールノズルをパイロット、
他方のスロットルノズルを主噴射用としたことを特徴と
する直噴式ディーゼル機関の燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05200097A JP3804879B2 (ja) | 1997-03-06 | 1997-03-06 | 直噴式ディーゼル機関の燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05200097A JP3804879B2 (ja) | 1997-03-06 | 1997-03-06 | 直噴式ディーゼル機関の燃焼方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10252476A true JPH10252476A (ja) | 1998-09-22 |
| JP3804879B2 JP3804879B2 (ja) | 2006-08-02 |
Family
ID=12902579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05200097A Expired - Fee Related JP3804879B2 (ja) | 1997-03-06 | 1997-03-06 | 直噴式ディーゼル機関の燃焼方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3804879B2 (ja) |
Cited By (16)
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| US11773802B2 (en) * | 2021-10-14 | 2023-10-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
-
1997
- 1997-03-06 JP JP05200097A patent/JP3804879B2/ja not_active Expired - Fee Related
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