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JPH05106442A - 直接噴射式デイーゼル機関 - Google Patents

直接噴射式デイーゼル機関

Info

Publication number
JPH05106442A
JPH05106442A JP3296390A JP29639091A JPH05106442A JP H05106442 A JPH05106442 A JP H05106442A JP 3296390 A JP3296390 A JP 3296390A JP 29639091 A JP29639091 A JP 29639091A JP H05106442 A JPH05106442 A JP H05106442A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cavity
piston
top surface
peripheral wall
nox
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3296390A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiichi Imamori
敏一 今森
Jiro Fukutome
二朗 福留
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanmar Diesel Engine Co Ltd filed Critical Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Priority to JP3296390A priority Critical patent/JPH05106442A/ja
Publication of JPH05106442A publication Critical patent/JPH05106442A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • 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
    • F02B23/0645—Details related to the fuel injector or the fuel spray
    • F02B23/0669—Details related to the fuel injector or the fuel spray having multiple fuel spray jets per injector nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F02B23/0645—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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • 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
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャビティの壁面に衝突した噴霧の強い拡乱
を生ずることがなく、キャビティ内の空気を有効に利用
して、急激燃焼を抑制してＮＯｘの発生量を大幅に低減
し、なおかつ、噴霧の重なりを防止し、キャビティ内の
空気を有効に利用して、吐煙の発生を抑制し、ＮＯｘの
排出量を大幅に低減する。 【構成】 ピストン頂面（11）に浅皿形状のキャビティ
（12）を形成し、このキャビティ（12）の外周壁（13）
をピストン頂面に対して１３０〜１４５度の傾斜角αで
外方に拡がった拡開形状とする一方、ノズル噴口（14）
（15）を大小交互の噴口径でかつシリンダ方向に異角の
噴口として円周方向に配置して、小噴口（14）はキャビ
ティ底部（16）に向けて噴射させ、大噴口（15）は小噴
口（14）側よりも上方のキャビティ外周（13）部に向け
て噴射させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、主として中・大型機
関に用いられる直接噴射式ディーゼル機関であって、特
にピストン頂面に浅皿形状のキャビティを形成して、こ
のキャビティに向けて燃料を噴射させるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は、従来におけるこの種直接噴射式
ディーゼル機関の燃焼室の構造を示したものである。図
において、１はピストンであり、このピストン１の頂面
に、その中央部が隆起した浅皿形状の燃焼室キャビティ
２を形成している。このキャビティ２の外周壁３は、開
口面に向かって拡開するような傾斜状とされているが、
この傾斜角αが、ピストン頂面に対して１２０度程度以
下とされている。噴口は、大噴口と小噴口を円周方向に
交互に配置したもので、大噴口より噴射される噴霧は、
燃焼室キャビティ外周壁３に衝突するようなするどい角
度となっており、また小噴口も燃焼室キャビティ底部の
Ｒ形状部寄りの位置に向け噴射させるようになってい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近時、直接噴射式ディ
ーゼル機関においてＮＯｘの排出を大幅に低減すること
が求められている。かかるＮＯｘの発生は、燃焼温度を
下げることによって大きく改善できることが知られてお
り、従来、この燃焼温度を下げる手段として、噴射時期
を遅らせることが行われて来た。しかし、そのように噴
射時期を遅らせる方法のみでは、最近のＮＯｘ排出規制
に対応することが出来ず、燃焼温度を低下させるための
他の手段が求められている。そして、このような手段の
１つとして、燃焼を出来るだけゆるやかに行なって急激
燃焼を抑えることが考えられるが、他方、燃焼温度が低
くなると、一般にディーゼル機関特有の吐煙の発生量が
増加する傾向にあり、これら２つの課題を同時に満足さ
せることが必要となる。
【０００４】ところが、上記図７に示した従来の燃焼室
においては、まず、キャビティ２の外周壁３の傾斜角α
が１２０度程度と小さく、また、この外周面に向けて大
噴口から噴射される噴霧の角度がするどい角度となって
おり、噴霧が直角に近い状態で外周壁３に衝突し、この
ために噴霧が拡乱し急激燃焼が行われる。また小噴口か
ら噴射される噴霧も、キャビティ底部Ｒ形状部寄りの位
置に向けて噴射されるため底部Ｒ形状部に直角に衝突し
急激燃焼が行われるという問題がある。このため、噴射
時期を遅らせ燃焼初期の急激燃焼を抑制するのである
が、これによると噴射後期がおくれ、吐煙の発生量が増
加するので、噴射圧力を高め微粒化をはかるとか、過給
圧を高め空気量を増加し、燃焼を促進する手段がとられ
ている。しかしこれらの吐煙対策はＮＯｘの発生量を増
加するため、総合的にＮＯｘの発生はある程度でサチュ
レートする不都合がある。
【０００５】この発明は、このような従来の欠点を解消
して、キャビティの壁面に衝突した噴霧の強い拡乱を生
ずることがなく、キャビティ内の空気を有効に利用し
て、急激燃焼を抑制してＮＯｘの発生量を大幅に低減
し、なおかつ、噴霧の重なりを防止し、キャビティ内の
空気を有効に利用して、吐煙の発生を抑制し、ＮＯｘの
排出量を大幅に低減できるようにした直接噴射式ディー
ゼル機関を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明では、図１〜図４で示すように、ピストン
頂面（11）に浅皿形状のキャビティ（12）を形成し、こ
のキャビティ（12）の外周壁（13）をピストン頂面に対
して１３０〜１４５度の傾斜角αで外方に拡がった拡開
形状とする一方、ノズル噴口（14）（15）を大小交互の
噴口径でかつシリンダ方向に異角の噴口として円周方向
に配置して、小噴口（14）はキャビティ底部（16）に向
けて噴射させ、大噴口（15）は小噴口（14）側よりも上
方のキャビティ外周壁（13）部に向けて噴射させること
を特徴とするものである。
【０００７】上記において、キャビティ外周壁（13）に
向けて噴射する大噴口（15）は、望ましくはその噴口角
βを、ピストン頂面（11）に対して１４５〜１５５度と
し、他方、キャビティ底部（16）に向けて噴射する小噴
口（14）の噴口角γは、同じくピストン頂面（11）に対
して１２０〜１３０度とする。
【０００８】また、噴口数は、多すぎると噴霧相互が重
なりあって、燃焼不良を起しやすく、他方、少なすぎる
と燃焼室キャビティ空間の空気を有効利用できないこと
になり、結局、図２のように噴霧(14a)(15a)が重ならな
い範囲で多くとることとすると、１０〜１２とすること
が望ましく、また、大噴口（15）と小噴口（14）を円周
方向に交互に配置する。大噴口（15）と小噴口（14）と
の噴口比は、１：0.4〜0.6 が望ましい。
【０００９】ピストン直径Ｄに対するキャビティ開口部
の直径ｄは、前記のような外周壁（13）の傾斜角αによ
って、ピストンの下降に伴って到達距離が長くなること
になり、この意味で、ｄ／Ｄは大きい方が良いが、燃焼
室頂部の熱負荷が増大するためｄ／Ｄ＝0.85程度とする
ことが望ましい。
【００１０】なお、図では、各噴口（14）（15）の中心
線が一点に集中するように配置しているが、区々であっ
ても良い。
【００１１】
【実施例】上記のような大小の噴口（14）（15）を備え
たディーゼル機関において、燃焼室キャビティ（12）の
開口角度αの変更に伴うＮＯｘと吐煙の排出量を測定し
たところ、図５のとおりであり、開口角度αをあまり大
きく過ぎると、ＮＯｘは大幅に低下するが吐煙の排出量
が急激に増大し、結局本発明のように130 〜145 度にお
いて最も良好な結果が得られた。このときの大噴口（1
5）の噴口角βは150度であり、小噴口（14）の噴口角γ
は125 度であった。
【００１２】また、燃焼室キャビティ（12）の開口角度
αを135 度とし、大小の噴口（14）（15）の噴口角β、
γをそれぞれ150 度、125 度として、総噴口面積を一定
としたときの噴口数に対するＮＯｘ及び吐煙の排出量を
測定したところ、図６のとおりであり、10〜12の範囲で
最も望ましい結果を得られた。
【００１３】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ピス
トン頂面のキャビティの外周壁を従来のものより大きく
することによって、ピストンの下降と共に、大噴口から
噴射される噴霧の長さが有効に利用でき、かつ流れが乱
れることなくスムーズに行われ、燃焼温度の低下及びキ
ャビティ上部の空気（酸素）を多数の各噴霧に拡大でき
るためＮＯｘの排出量を大幅に低減することができる。
しかも、上記のように、小噴口で微粒化された噴霧の燃
焼により、大噴口の噴霧の燃焼を促進し、吐煙の悪化を
伴うことなくＮＯｘの大幅な低減が可能となるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の燃焼室の縦断面図である。
【図２】燃料噴霧の噴射方向を示す燃焼室の要部の平面
図である。
【図３】燃料噴射弁先端の噴口部の縦断面図である。
【図４】同じく底面図である。
【図５】燃焼室キャビティの開口角度に対するＮＯｘと
吐煙の排出量を示すグラフである。
【図６】ノズル噴口数に対するＮＯｘと吐煙の排出量を
示すグラフである。
【図７】従来の燃焼室を示す縦断面図である。
【符号の説明】
（11） ピストン頂面 （12） 燃焼室キャビティ （13） 外周壁 （14） 小噴口 （15） 大噴口 （16） キャビティ底部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ピストン頂面に浅皿形状のキャビティを形成し、このキ
    ャビティの外周壁をピストン頂面に対して１３０〜１４
    ５度の傾斜角で外方に拡がった拡開形状の燃焼室におい
    て、ノズル噴口を大小交互でかつシリンダ方向に異角の
    噴口とし、小噴口はキャビティ底部に向けて噴射させ、
    大噴口は小噴口側よりも上方のキャビティ外周壁部に向
    けて噴射させることを特徴とする直接噴射式ディーゼル
    機関。
JP3296390A 1991-10-15 1991-10-15 直接噴射式デイーゼル機関 Pending JPH05106442A (ja)

Priority Applications (1)

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JP3296390A JPH05106442A (ja) 1991-10-15 1991-10-15 直接噴射式デイーゼル機関

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JP3296390A JPH05106442A (ja) 1991-10-15 1991-10-15 直接噴射式デイーゼル機関

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JP3296390A Pending JPH05106442A (ja) 1991-10-15 1991-10-15 直接噴射式デイーゼル機関

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