(57)【要約】【課題】全運転領域においてスモークの発生を減少させることができる技術を提供する。【解決手段】ピストン２に形成されたキャビティ５の最大径をＤ１、リップ径をＤ２、最大深さをＨとした場合に、リエントラント率である（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１の値を略０．１、かつ、アスペクト比であるＤ１／Ｈの値を略４とする。また、さらに、ピストン２の外径をＤ０とした場合に、リップ径Ｄ２をピストン外径Ｄ０で除した値を０．５以上０．７以下とする。【選択図】図１
2010048260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンに形成されたキャビティの最大径をＤ１、リップ径をＤ２、最大深さをＨとした場合に、リエントラント率である（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１の値が略０．１であり、かつ、アスペクト比であるＤ１／Ｈの値が略４であることを特徴とする直接噴射式圧縮着火機関のリエントラント型燃焼室。
【請求項２】
前記ピストンの外径をＤ０とした場合に、前記リップ径Ｄ２を前記ピストン外径Ｄ０で除した値が０．５以上０．７以下である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リエントラント型燃焼室。
【請求項３】
リエントラント型燃焼室を有する直接噴射式圧縮着火機関において、
複数の噴孔を有する燃料噴射弁が前記燃焼室内に前記噴孔を臨ませるように設けられており、
前記燃料噴射弁により噴射された燃料の噴霧軸線とピストンが上死点に位置するときの前記燃焼室の壁面との交点Ｐからピストン頂面までのシリンダ軸方向距離Ｌを、ピストンに形成されたキャビティの最大深さＨで除した値が０．３以上０．５以下であり、かつ、前記噴霧軸線と前記交点Ｐとを通る平面上において、前記交点Ｐで前記燃焼室の壁面に接する接線と前記噴霧軸線のなす角が３０°以上４５°以下であることを特徴とする直接噴射式圧縮着火機関。
【請求項４】
前記キャビティの最大径をＤ１、リップ径をＤ２とした場合に、リエントラント率である（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１の値が略０．１であり、かつ、アスペクト比であるＤ１／Ｈの値が略４であることを特徴とする請求項３に記載の直接噴射式圧縮着火機関。
【請求項５】
前記ピストンの外径をＤ０とした場合に、前記リップ径Ｄ２を前記ピストン外径Ｄ０で除した値が０．５以上０．７以下であることを特徴とする請求項４に記載の直接噴射式圧縮着火機関。
【請求項６】
前記ピストン外径Ｄ０、前記リップ径Ｄ２、スワール比Ｓ及び前記燃料噴射弁の噴孔数Ｎとの間に（Ｄ０／Ｄ２）２×Ｓ×Ｎ＝略５６の関係が成立するように形成されることを特徴とする請求項５に記載の直接噴射式圧縮着火機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
直接噴射式圧縮着火機関（ディーゼル機関）の燃焼室として、噴霧燃料と吸入空気との混合を促進するため、キャビティの底面中央部の山部を高くしてスワールの弱い中央領域を狭め、キャビティのスワールの弱い中央領域がキャビティの全領域に占める割合を低下させることが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載されたリエントラント型燃焼室においては、図１２に示すシリンダボア１００の直径Ａを１００として、各部の寸法が以下のように設定されている。キャビティ１０１のピストン頂面１０２における開口径Ｂが４５〜６２に、キャビティ１０１の外縁直径Ｃは略６５、最大深さＤは略１８に設定されている。
【０００４】
このような燃焼室形状とすることにより、軽負荷運転時にキャビティの中央部に存在する必要最小限の空気を燃焼に供することでＮＯｘの増加を回避することができ、高負荷運転時にキャビティの周辺部に存在する多量の空気を燃焼に供することでスモークの発生を減少させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１０４６７号公報
【特許文献２】特開平１−２０００１４号公報
【特許文献３】特開２０００−３５２３１６号公報
【特許文献４】特開昭６０−１１９３２３号公報
【特許文献５】特開２００２−３６４３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１で提案されたリエントラント型燃焼室においては、キャビティ１０１の開口径Ｂと外縁直径Ｃとの関係、あるいはキャビティ１０１の外縁直径Ｃと最大深さＤとの関係については具体的に言及されていない。本発明者の研究によると、これらの関係によっては、軽負荷運転時のスモーク発生を抑制することは期待できないことが判明した。
【０００７】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、全運転領域においてスモークの発生を減少させることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る直接噴射式圧縮着火機関のリエントラント型燃焼室においては、ピストンに形成されたキャビティの最大径をＤ１、リップ径をＤ２、最大深さをＨとした場合に、リエントラント率である（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１の値が略０．１であり、かつ、アスペクト比であるＤ１／Ｈの値が略４であることを特徴とする。
【０００９】
本発明者の研究により、アスペクト比が略４であるとき、直接噴射式圧縮着火機関である内燃機関が低速運転領域である場合には、リエントラント率が０．１以下である場合よ
りも０．１より大きい方が、スキッシュ流が燃焼室中心に向かうために、燃料と空気の混合がうまく行われずにスモークがより多く発生することが判明した。一方、内燃機関が高速運転領域である場合には、燃焼室内に発生するタンブル流が大きいので、リエントラント率が０．１以上である場合よりも０．１より小さい方が、噴射された燃料がピストン頂面とシリンダヘッドの間に入り易くなるためスモークがより多く発生することが判明した。それゆえ、全運転領域においてスモーク発生を減少させるためには、リエントラント率が略０．１であることが好ましい。
【００１０】
また、リエントラント型燃焼室においては、内燃機関に備えられた燃料噴射弁からの噴霧は、リップ部からその下方に形成された最大径部への拡径部の壁面へ衝突するように構成されている。それゆえ、キャビティの最大径Ｄ１が小さくなるのに応じて、つまり最大深さＨが同一であるとするとアスペクト比が小さくなるのに応じて、燃料噴射弁の噴孔から噴霧の燃焼室壁面への衝突位置までの距離が短くなる。
【００１１】
本発明者の研究により、リエントラント率が略０．１であるとき、内燃機関が高速運転領域である場合には、アスペクト比が４以下である場合よりも４より大きい方が、燃料の燃焼室壁面への衝突距離が長く、また、かかる運転領域では燃焼室内に発生するタンブル流が強いため、噴霧が燃焼室壁面へ到達し難くなるので、燃料と空気がうまく混合されずにスモークがより多く発生することが判明した。
【００１２】
また、内燃機関が中速運転領域である場合には、アスペクト比が４以上である場合よりも４より小さい方が、燃料噴射弁の噴孔と燃焼室壁面までの距離が短くなり、高速運転領域よりも噴霧が燃焼室壁面に到達し易くなるが、燃焼室内で発生するタンブル流も比較的弱いために噴射された燃料の燃焼室壁面への付着が多くなり、燃料と空気がうまく混合されずにスモークがより多く発生することが判明した。
【００１３】
また、内燃機関が低速運転領域である場合には、気筒内でタンブル流が形成され難くなり、アスペクト比が４より大きくなるのに応じて、燃焼室内においてもタンブル流が形成され難くなり、燃料と空気がうまく混合されずにスモークがより多く発生することが判明した。以上のことより、全運転領域においてスモーク発生を低減させるためには、アスペクト比が略４であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る直接噴射式圧縮着火機関のリエントラント型燃焼室においては、リエントラント率が略０．１であり、かつ、アスペクト比が略４であるので、スモークの発生を最小限に抑えることができる。
【００１５】
また、前記ピストンの外径をＤ０とした場合に、前記リップ径Ｄ２を前記ピストン外径Ｄ０で除した値が０．５以上０．７以下であることが好適である。
【００１６】
内燃機関においては、ピストンが下死点から上死点へ上昇する圧縮行程において、吸気ポートからのスワールエネルギーが保存され、燃焼室内において運動量が保存されるので、スワール流の角速度は（Ｄ２／Ｄ０）２×スワール比に比例する。
【００１７】
それゆえ、ピストンの外径Ｄ０の値が小さくなるほど角速度が速くなり、隣接する噴霧同士が重なり易くなるためスモークが発生し易くなる。一方、ピストンの外径Ｄ０の値が大きくなるほど角速度が遅くなり、隣接する噴霧同士が重なり難くなるが、かかる場合にはスワール流が弱くなり燃料と空気がうまく混合し難くなるのでスモークが発生し易くなる。
【００１８】
本発明者の研究により、リエントラント率を０．１、アスペクト比を４に固定した場合
、リップ径Ｄ２をピストン外径Ｄ０で除した値であるＤ２／Ｄ０が０．５より小さくなるほど、及び０．７より大きくなるほどスモーク発生量が増加することが判明した。それゆえ、Ｄ２／Ｄ０の値が０．５以上０．７以下である場合に、スモークの発生を最小限に抑えることができる。
【００１９】
また、本発明に係るリエントラント型燃焼室を有する直接噴射式圧縮着火機関においては、複数の噴孔を有する燃料噴射弁が前記燃焼室内に前記噴孔を臨ませるように設けられており、前記燃料噴射弁により噴射された燃料の噴霧軸線とピストンが上死点に位置するときの前記燃焼室の壁面との交点Ｐからピストン頂面までのシリンダ軸方向距離Ｌを、ピストンに形成されたキャビティの最大深さＨで除した値が０．３以上０．５以下であり、かつ、前記噴霧軸線と前記交点Ｐとを通る平面上において、前記交点Ｐで前記燃焼室の壁面に接する接線と前記噴霧軸線のなす角が３０°以上４５°以下であることを特徴とする。
【００２０】
燃料噴射弁により噴射された燃料の噴霧軸線とピストンが上死点に位置するときの燃焼室の壁面との交点Ｐからピストン頂面までのシリンダ軸方向距離Ｌが短い場合には、スキッシュエリアに噴霧が入り易くなるのでスモークが発生し易くなる。一方、距離Ｌが長い場合には燃焼室内に形成されるタンブル流に対して燃焼室壁面衝突後の噴霧が逆流し易くなるため燃料と空気がうまく混合し難くなりスモークが発生し易くなる。本発明者の研究により、距離Ｌをキャビティの最大深さＨで除した値であるＬ／Ｈが０．３以上０．５以下である場合にスモークの発生が減少することが判明した。
【００２１】
また、燃料噴射弁により噴射された燃料の噴霧軸線と交点Ｐとを通る平面上において、交点Ｐで燃焼室壁面に接する接線と噴霧軸線のなす角の角度αが小さいと、噴霧のエネルギが微粒化に使われずに燃料がほとんど燃焼室壁面に付着するか壁面近傍に存在することとなり、スモークが発生してしまう。一方、角度αが大きいと燃焼室内に形成されるタンブル流に対して逆方向にも噴霧が巻き上がり易くなるため燃料と空気がうまく混合し難くなりスモークが発生し易くなる。本発明者の研究により、角度αが３０°以上４５°以下である場合にスモークの発生が減少することが判明した。
【００２２】
本発明に係る直接噴射式圧縮着火機関においては、Ｌ／Ｈが０．３以上０．５以下であり、かつ、角度αが３０°以上４５°以下であるので、スモークの発生を最小限に抑えることができる。
【００２３】
また、かかる直接噴射式圧縮着火機関においても、前記キャビティの最大径をＤ１、リップ径をＤ２とした場合に、リエントラント率である（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１の値が略０．１であり、かつ、アスペクト比であるＤ１／Ｈの値が略４であることが好適であるのは上述した通りである。さらに、前記ピストンの外径をＤ０とした場合に、前記リップ径Ｄ２を前記ピストン外径Ｄ０で除した値が０．５以上０．７以下であることが好適であるのも上述した通りである。
【００２４】
また、前記ピストン外径Ｄ０、前記リップ径Ｄ２、スワール比Ｓ及び前記燃料噴射弁の噴孔数Ｎとの間に（Ｄ０／Ｄ２）２×Ｓ×Ｎ＝略５６の関係が成立するように形成されることが好適である。
【００２５】
上述したように、スワール流の角速度は（Ｄ２／Ｄ０）２×スワール比に比例し、この角速度を燃料噴射弁の噴孔数で割ると隣接する噴霧への到達時間となる。それゆえ、Ｄ０及びＤ２が一定であるとすると、燃料噴射弁の噴孔数が多いほど到達時間が短くなり、隣接する噴霧同士が重なり易くなるためスモークが発生し易くなる。一方、噴孔数が少ないほど到達時間が長くなり隣接する噴霧同士が重なり難くなるが、総燃料噴射量は同じであ
る場合１つの噴孔から噴射される燃料量が多くなり、燃料が霧化・気化し難くなるので、燃料と空気がうまく混合し難くなりスモークが発生し易くなる。
【００２６】
本発明者の研究により、前記ピストン外径Ｄ０、前記リップ径Ｄ２、スワール比Ｓ及び前記燃料噴射弁の噴孔数Ｎとの間に（Ｄ０／Ｄ２）２×Ｓ×Ｎ＝略５６の関係が成立するように形成されている場合にスモークの発生を最小限に抑えることができることが判明した。それゆえ、本発明に係る直接噴射式圧縮着火機関のように構成することで、スモークの発生を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば、全運転領域においてスモークの発生を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１に係るリエントラント型燃焼室を有する直接噴射式圧縮着火機関の部分断面図である。
【図２】リエントラント率とスモーク発生率の関係を示す図である。
【図３】リエントラント率が大きい場合のリエントラント型燃焼室におけるスキッシュ流の発生の様子を示す図である。
【図４】リエントラント率が小さい場合のリエントラント型燃焼室における燃料の流れの様子を示す図である。
【図５】アスペクト比とスモーク発生率の関係を示す図である。
【図６】Ｄ２／Ｄ０とスモーク発生量の関係を示す図である。
【図７】Ｄ２／Ｄ０とＨＣ発生量の関係を示す図である。
【図８】Ａとスモーク発生量の関係を示す図である。
【図９】１０個の噴孔を有する燃料噴射弁の噴霧軸線を示す図である。
【図１０】Ｌ／Ｈとスモーク発生量の関係を示す図である。
【図１１】αとスモーク発生量の関係を示す図である。
【図１２】従来のリエントラント型燃焼室を有する直接噴射式圧縮着火機関の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この最良の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００３０】
図１に基づいて本実施例１に係る直接噴射式圧縮着火機関の燃焼室について説明する。当該燃焼室は、シリンダブロックのシリンダ１にピストン外径Ｄ０のピストン２を嵌合し、シリンダブロックに固定したシリンダヘッド３でシリンダ１におけるピストン頂面２ａ側開口を閉鎖することにより構成されている。そして、燃焼室内に噴孔が臨むように燃料噴射弁４が設けられている。
【００３１】
ピストン２は、図１に示すように、頂面にキャビティ５を同心の回転体形状に形成している。キャビティ５は、図１に示すように最大径をＤ１、リップ径をＤ２、最大深さをＨとすると、リップ径Ｄ２＜最大径Ｄ１である、いわゆるリエントラント型燃焼室であり、最大径Ｄ１に対して最大深さＨが小さい浅皿型の燃焼室でもある。
【００３２】
一般的に、内燃機関が低速運転領域、高速運転領域などいかなる運転領域であるかによ
って、燃焼室内に発生するスワール流やタンブル流も異なるため、空気と燃料の混合度合いも異なる。また、本発明者の研究によると、このようなリエントラント型燃焼室においては、リエントラント率（＝（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１）及びアスペクト比（＝Ｄ１／Ｈ）の値によっても空気と燃料の混合度合いも異なり、それに応じてスモークの発生量が異なることが判明した。
【００３３】
図２に示したのが、アスペクト比を４に固定してリエントラント率を変更した場合の、低速運転領域及び高速運転領域におけるスモーク発生率の実験データである。本図に示すように、内燃機関が低速運転領域である場合には、リエントラント率が０．１以下である場合にはスモーク発生率が零であるのに対して、リエントラント率が０．１より大きくなるほど零より大きくなる。これはリエントラント率が大きいと、図３に示すようにスキッシュ流が燃焼室中心に向かうために、燃料と空気の混合がうまく行われずにスモークが増加してしまうものと考えられる。
【００３４】
一方、内燃機関が高速運転領域である場合には、リエントラント率が０．１以上である場合にはスモーク発生率が４％であるのに対して、リエントラント率が０．１より小さい場合には、その値が小さくなるほどスモーク発生率が大きくなる。これは、かかる運転領域においては、燃焼室内に発生するタンブル流も大きいので、リエントラント率が小さいと、図４に示すように噴射された燃料がピストン頂面２ａとシリンダヘッド３の間に入り易くなるためスモークが増加してしまうものと考えられる。
【００３５】
また、図５に示したのが、リエントラント率を０．１に固定してアスペクト比を変更した場合の、低速、中速及び高速運転領域におけるスモーク発生率の実験データである。本図に示すように、内燃機関が低速運転領域であるときには、アスペクト比が４以下である場合にはスモーク発生率が零であるのに対して、アスペクト比が４より大きくなるほど増加していく。これは、かかる運転領域においては、気筒内にタンブル流が形成され難くなり、アスペクト比が大きい方が、燃焼室内でもタンブル流が形成され難くなるので、燃料と空気がうまく混合されずにスモークが発生してしまうものと考えられる。
【００３６】
また、内燃機関が中速運転領域であるときには、アスペクト比が４以上である場合にはスモーク発生率が零であるのに対して、アスペクト比が４より小さくなるほど増加していく。これは、アスペクト比が小さいと、燃料噴射弁の噴孔と燃焼室の壁面までの距離が短く、また、かかる運転領域では燃焼室内で発生するタンブル流も弱いために噴射された燃料の燃焼室壁面への付着が多くなり、燃料と空気がうまく混合されずにスモークが発生してしまうものと考えられる。
【００３７】
また、内燃機関が高速運転領域であるときには、アスペクト比が４以下である場合にはスモーク発生率が３％であるのに対して、アスペクト比が４より大きくなるほど増加していく。これは、アスペクト比が大きいと、ピストンスピードが速いのに対して噴射された燃料の燃焼室壁面への衝突距離が長く、また、かかる運転領域では燃焼室内に発生するタンブル流が強いため、噴霧が燃焼室壁面へ到達し難くなり、燃料と空気がうまく混合されずにスモークが発生してしまうものと考えられる。
【００３８】
また、アスペクト比が小さいと、燃料噴射弁の噴射孔と燃焼室の壁面までの距離が短いので噴射された燃料の燃焼室壁面への付着が多くなり、断熱され難くなり燃費が悪化してしまう。
【００３９】
以上のことより、このようなリエントラント型燃焼室においては、リエントラント率が略０．１、アスペクト比が略４であることが好ましい。
【００４０】
このような燃焼系を有する内燃機関においては、ピストン２が下死点から上死点へ上昇する圧縮行程において、吸気ポートからのスワールエネルギーが保存されて、燃焼室内に運動量が保存されるので、スワール流の角速度は（Ｄ２／Ｄ０）２×スワール比に比例する。そして、この角速度を燃料噴射弁４の噴孔数で割ると隣接する噴霧への到達時間となる。
【００４１】
それゆえ、燃料噴射弁４の噴孔数が同じであるとすると、ピストン２の外径Ｄ０の値が小さくなるほど角速度が速くなり、隣接する噴霧同士が重なり易くなるためスモークが発生し易くなる。一方、外径Ｄ０の値が大きくなるほど到達時間が遅くなり、隣接する噴霧同士が重なり難くなるが、かかる場合にはスワール流が弱いために燃料と空気がうまく混合し難くなるのでスモークが発生し易くなる。
【００４２】
本発明者の研究により、リエントラント率を０．１、アスペクト比を４に固定して、Ｄ２／Ｄ０を変更させた場合のスモーク及びＨＣの発生量は図６、７のようになることが判明した。図６に示すように、Ｄ２／Ｄ０が０．５より小さくなるほど、及び０．７より大きくなるほどスモーク発生量が増加していることがわかる。このことは、スモークを発生させないように運転させるには、燃料噴射時期を遅らせる必要があり、燃費が悪化することを意味している。また、図７に示すように、Ｄ２／Ｄ０が０．５より大きくなるほどＨＣ発生量が増加していることがわかる。以上のことにより、Ｄ２／Ｄ０の値は０．５以上０．７以下であることが好ましい。
【００４３】
また、リエントラント率を０．１、アスペクト比を４に固定した場合、Ｄ２／Ｄ０の値に応じて圧縮比が変動する。つまり、Ｄ２／Ｄ０の値が大きくなるのに応じて圧縮比が小さくなっていく。それゆえ、Ｄ２／Ｄ０の値が０．５以上０．７以下であることは、Ｄ２／Ｄ０の値が０．５より小さい場合と比べて低圧縮比であることを意味している。
【００４４】
上述したように、スワール流の角速度は（Ｄ２／Ｄ０）２×スワール比に比例し、この角速度を燃料噴射弁の噴孔数で割ると隣接する噴霧への到達時間となる。それゆえ、Ｄ０及びＤ２が一定である場合には、燃料噴射弁の噴孔数が多いと到達時間が短くなり、隣接する噴霧同士が重なり易くなるためスモークが発生し易くなる。一方、噴孔数が少ないと到達時間が長くなり隣接する噴霧同士が重なり難くなるが、総燃料噴射量は同じであるので１つの噴孔から噴射される燃料量が多くなり、霧化・気化し難くなるので、燃料と空気がうまく混合し難くなりスモークが発生し易くなる。
【００４５】
本発明者は、Ａ＝（Ｄ０／Ｄ２）２×スワール比×噴孔数として、Ａに応じてどのようにスモーク発生量が変動するかを研究したところ図８のようになることが判明した。つまりＡが略５６のときにスモーク排出量が最低になる。それゆえ、Ｄ０＝８６(ｍｍ)、Ｄ２＝５２．７(ｍｍ)、スワール比＝２．１である場合には、５６／（（８６／５２．７）２×２．１）＝１０となり、燃料噴射弁４の噴孔数としては１０が好適であることがわかる。つまり、かかる場合には、図９に示すように、燃料噴射弁４に、円周方向３６°の等間隔となる向きに燃料を噴射するように１０個の噴孔を形成することが好適である。
【００４６】
また、本発明者の研究によると、図１に示すように、燃料噴射弁４により噴射された燃料の噴霧軸線とピストンが上死点に位置するときの燃焼室の壁面との交点Ｐからピストン頂面２ａまでのシリンダ軸方向距離をＬとすると、Ｌ／Ｈが０．３より小さい場合スキッシュエリアに噴霧が入り易くなりスモークも発生し易くなる。一方、Ｌ／Ｈが０．５より大きい場合には燃焼室内に形成されるタンブル流に対して燃焼室壁面衝突後の噴霧が逆流し易くなるため燃料と空気がうまく混合し難くなりスモークが発生し易くなる。つまり、Ｌ／Ｈを変更させた場合のスモークの発生レベルは図１０のようになる。したがって、Ｌ／Ｈは０．３以上０．５以下であることが好適である。
【００４７】
また、本発明者の研究によると、図１に示すような噴霧軸線と交点Ｐとを通る平面上において、交点Ｐで燃焼室の壁面に接する接線と噴霧軸線のなす角αが、３０°より小さいほど、噴霧のエネルギが微粒化に使われずに燃料がほとんど燃焼室壁面に付着するか壁面近傍に存在し易くなり、スモーク発生量が増加してしまう。また、かかる場合においては断熱が困難となり燃費が悪化してしまう。一方、角度αが５０°より大きいほど燃焼室内に形成されるタンブル流に対して逆方向にも噴霧が巻き上がり易くなるため燃料と空気がうまく混合し難くなりスモークが発生し易くなる。つまり、角度αを変更させた場合のスモークの発生量は図１１のようになる。したがって、角度αは３０°以上４５°以下であることが好適である。
【００４８】
以上説明したように、キャビティ５の形状、つまりリエントラント型燃焼室の形状を、リエントラント率が略０．１、アスペクト比が略４、Ｄ２／Ｄ０が０．５以上０．７以下となるように形成することによりスモークの発生を減少させることができる。
【００４９】
また、リエントラント型燃焼室を有する直接噴射式圧縮着火機関においては、リエントラント率が略０．１、アスペクト比が略４、Ｄ２／Ｄ０が０．５以上０．７以下となるように形成すると共に、Ｌ／Ｈが０．３以上０．５以下、αが３０°以上４５°以下となるように燃料噴射弁４の位置およびリエントラント型燃焼室の形状を決定することによりスモークの発生を減少させることができる。
【００５０】
さらに、当該機関のスワール比をＳ、燃料噴射弁の噴孔数をＮとした場合に、（Ｄ０／Ｄ２）２×Ｓ×Ｎ＝略５６の関係が成立するように形成することにより、スモークの発生を減少させることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ シリンダ
２ ピストン
３ シリンダヘッド
４ 燃料噴射弁
５ キャビティ
【図１】
2010048260.tif 000003
【図２】
2010048260.tif 000004
【図３】
2010048260.tif 000005
【図４】
2010048260.tif 000006
【図５】
2010048260.tif 000007
【図６】
2010048260.tif 000008
【図７】
2010048260.tif 000009
【図８】
2010048260.tif 000010
【図９】
2010048260.tif 000011
【図１０】
2010048260.tif 000012
【図１１】
2010048260.tif 000013
【図１２】
2010048260.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月3日(2009.12.3)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リエントラント型燃焼室を有する直接噴射式圧縮着火機関において、
複数の噴孔を有する燃料噴射弁が前記燃焼室内に前記噴孔を臨ませるように設けられており、
ピストン外径Ｄ０、ピストンに形成されたキャビティのリップ径Ｄ２、スワール比Ｓ及び前記燃料噴射弁の噴孔数Ｎとの間に（Ｄ０／Ｄ２）２×Ｓ×Ｎ＝略５６の関係が成立するように形成されることを特徴とする直接噴射式圧縮着火機関。
【請求項２】
前記キャビティの最大径をＤ１、リップ径をＤ２、最大深さをＨとした場合に、リエントラント率である（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１の値が略０．１であり、かつ、アスペクト比であるＤ１／Ｈの値が略４である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。
【請求項３】
前記ピストンの外径をＤ０とした場合に、前記リップ径Ｄ２を前記ピストン外径Ｄ０で除した値が０．５以上０．７以下であることを特徴とする請求項２に記載の直接噴射式圧縮着火機関。
【請求項４】
前記燃料噴射弁により噴射された燃料の噴霧軸線と前記ピストンが上死点に位置するときの前記燃焼室の壁面との交点Ｐからピストン頂面までのシリンダ軸方向距離Ｌを、前記キャビティの最大深さＨで除した値が０．３以上０．５以下であり、かつ、前記噴霧軸線と前記交点Ｐとを通る平面上において、前記交点Ｐで前記燃焼室の壁面に接する接線と前記噴霧軸線のなす角が３０°以上４５°以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の直接噴射式圧縮着火機関。