(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの頂面に浅皿型燃焼室を形成した直接噴射式ディーゼルエンジンにおいて、この燃焼室の横断面積を燃焼室底部から上縁部に向けて拡大するようにピストン外周方向に開いた第１案内部と、この燃焼室の横断面積を縮小するように燃焼室の上縁部をピストン中心方向に向けて湾曲させた第２案内部とを、この燃焼室の周方向に交互に配設すると共に、この燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴孔を、前記第１案内部と第２案内部に各々対応させて配向し、燃焼室の周辺部に分散する燃料噴霧と、燃焼室の中央部に分散する燃料噴霧を交互に形成するようにした直接噴射式ディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＮＯＸ  及びスモークの低減を図り得る直接噴射式ディーゼルエンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ディーゼルエンジンにおいて、ＮＯＸ  生成量を低減するためにタイミングリタード等の方策を講じている。タイミングリタードは、着火時期を遅らせることによって燃焼最高温度を低下させ、窒素と酸素の反応を抑制する手法であり、一般的に１０°リタードさせると約２０〜３０％、２０°リタードさせると約４０〜６５％程度のＮＯＸ  低減効果が得られることが判明している。しかしながら、タイミングリタードを採用すると、熱効率が低下するため、出力や燃費性能を悪化させるだけでなく、多くの場合、スモーク生成量を増加させる要因となる。
【０００３】
一方、従来の直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室は、図３又は図４に示される形状のものが多用されている。図３に示す形状は、一般的に浅皿型と呼称されるものであり、燃焼室１の側壁２が縦断面視で上方に拡開する形状となっている。そして、タイミングリタード時に側壁２に衝突した燃料噴霧３は、燃焼室１から外側に広がり、ピストン頂面４より上方のシリンダライナー５近傍に拡散することになる。
【０００４】
また、図４に示す形状は、一般的にリエントラント浅皿型と呼称されるもので、燃焼室１の側壁２が縦断面視で上方に向かって窄まる形状となっており、タイミングリタード時に、側壁２に衝突した燃料噴霧３は、円錐状の斜面として形成された底壁６に沿って燃焼室１の中心部に集まることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した如く、図３に示す浅皿型の燃焼室１では、燃料噴霧３は燃焼室１の周辺部に集中するので、燃焼室１中央部の燃料濃度が薄くなり、逆に、図４に示すリエントラント浅皿型の燃焼室１の場合には、燃料噴霧３は燃焼室１の中央部に集中するので、燃焼室１周辺部の燃料濃度が薄くなる。従って、いずれの形状を採用した場合にも、燃焼室１内における燃料分布が不均一になって、スモークの増大を招くという問題が生じる。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みて、タイミングリタードさせた場合であっても、燃焼室内に噴射される燃料噴霧を、燃焼室内に均一に拡散することができ、以て、燃焼状態を改善してＮＯＸ  及びスモークの生成量を低減することができる直接噴射式ディーゼルエンジンを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記目的を達成するための本発明に係る直接噴射式ディーゼルエンジンは、ピストンの頂面に浅皿型燃焼室を形成した直接噴射式ディーゼルエンジンにおいて、この燃焼室の横断面積を燃焼室底部から上縁部に向けて拡大するようにピストン外周方向に開いた第１案内部と、この燃焼室の横断面積を縮小するように燃焼室の上縁部をピストン中心方向に向けて湾曲させた第２案内部とを、この燃焼室の周方向に交互に配設すると共に、この燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴孔を、前記第１案内部と第２案内部に各々対応させて配向し、燃焼室の周辺部に分散する燃料噴霧と、燃焼室の中央部に分散する燃料噴霧を交互に形成するようにしたことを特徴としている。
【０００８】
前記第１案内部は、ピストンを縦断面視した場合に、燃焼室の側壁が上方に拡開し、それ故、燃焼室の横断面積が拡大される形状となり、第２案内部は、ピストンを縦断面視した場合に、燃焼室の側壁が上方に向かって窄まる形状となり、それ故、燃焼室の横断面積が縮小される形状となる。
また、前記燃料噴射弁には、第１案内部の方向に噴射するための噴孔と、第２案内部の方向に噴射するための噴孔を形成し、両者がバランス良く配置されるようにして、第１案内部に向けて噴射される燃料噴霧の量と、第２案内部に向けて噴射される燃料噴霧の量が概ね等量となるように分配すると好ましい。
【０００９】
【作  用】
本発明の直接噴射式ディーゼルエンジンは以上の構成を有しているため、燃料噴霧の一部は燃料噴射弁の噴孔から第１案内部に向かい、残りの燃料噴霧は第２案内部に向かうことになる。
そして、タイミングリタード時において、第１案内部に衝突した燃料噴霧は、この第１案内部の形状に沿って案内され、主として燃焼室の周辺部に分散することになる。一方、第２案内部に衝突した燃料噴霧は跳ね返り、この第２案内部から燃焼室底壁の形状に沿って案内され、主として燃焼室中央部に分布することになる。
【００１０】
従って、燃焼室内における燃料噴霧の分布状態は、燃焼室中央部から周辺部まで略均一に分散することになり、燃焼条件の改善を図ることができるので、スモークの生成量は低減される。
【００１１】
【実施例】
次に、図１及び図２を参照して、本発明の直接噴射式ディーゼルエンジンの一実施例について説明する。
図１は、本実施例の直接噴射式ディーゼルエンジンに用いられるピストン１１の平面図であり、ピストン１１の頂面１２に浅皿型の燃焼室１３が形成されている。この燃焼室１３は、横断面即ちピストン１１の頂面１２に対して平行な面で断面とした場合に、その容積をピストン１１の外周方向に拡大するように、上縁部１４を外側に開いた第１案内部１５を、燃焼室１３の周方向に相互に離間して４箇所形成している。
【００１２】
また、上記同様に横断面とした場合に、その容積をピストン１１の中心方向に縮小するように、上縁部１４を内側に窄めた第２案内部１６を、前記第１案内部１５同士の間に配設して、この第１案内部１５と第２案内部１６が、この燃焼室１３の周方向に交互に並ぶようにしている。
図２には、クランク角度で１０°タイミングリタードさせた状態における、図１のＡ−Ａ線で断面にしたピストン１１と、このピストン１１に形成したリング溝１７に嵌合するピストンリング１８と、このピストン１１を摺動自在に収容するシリンダライナー１９と、このシリンダライナー１９が嵌合するシリンダブロックに締結されるシリンダヘッド２０と、このシリンダヘッド２０と前記シリンダブロックとの間をシールするガスケット２１と、シリンダヘッド２０に固定される燃料噴射弁２２が示されている。
【００１３】
この図２の如く、ピストン１１を縦断面視すると、前記燃焼室１３の形状は、第１案内部１５において、燃焼室１３の側壁が上方外側に拡開し、第２案内部１６において、燃焼室１３の側壁が上方内側に向かって窄まる形状となる。
前記燃料噴射弁２２には、４箇所の第１案内部１５にそれぞれ対峙する４個の噴孔２３と、４箇所の第２案内部１６にそれぞれ対峙する４個の噴孔２４がそれぞれ形成されており、第１案内部１５に向けて噴射された燃料噴霧２５は、矢印で示す如く、第１案内部１５の形状に沿って上方に案内され、燃焼室１３周辺部から、ピストン１１の頂面１２上方のシリンダライナー１９近傍にかけて分散し、第２案内部１６に向けて噴射された燃料噴霧２６は、矢印で示す如く、第２案内部１６に衝突した後、下方に潜り込むように折り返し、燃焼室１３底壁に沿って、この燃焼室１３の中央部付近に分布することになる。
【００１４】
これにより、燃焼室１３内とピストン１１の頂面１２上方空間に分布する燃料噴霧２５，２６は略均一に分散することになり、局部的に燃料濃度が高くなる箇所が生じないため、燃料を完全燃焼させることができ、スモークの生成量を大幅に低減することができる。また、スモーク生成量を低減できるので、従来よりも着火時期の制御自由度を高めることが可能となり、よりＮＯＸ  生成量を低減する上で効果的な時期に着火させることが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の直接噴射式ディーゼルエンジンは、ピストンの頂面に浅皿型燃焼室を形成した直接噴射式ディーゼルエンジンにおいて、この燃焼室の横断面積を燃焼室底部から上縁部に向けて拡大するようにピストン外周方向に開いた第１案内部と、この燃焼室の横断面積を縮小するように燃焼室の上縁部をピストン中心方向に向けて湾曲させた第２案内部とを、この燃焼室の周方向に交互に配設すると共に、この燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴孔を、前記第１案内部と第２案内部に各々対応させて配向し、燃焼室の周辺部に分散する燃料噴霧と、燃焼室の中央部に分散する燃料噴霧を交互に形成するようにしたことを特徴としており、以下の効果を奏することができるものである。
【００１６】
タイミングリタード時において、第１案内部に衝突した燃料噴霧は、この第１案内部の形状に沿って外側に案内されるので、主として燃焼室の周辺部とピストン頂面上部に分散させることができ、一方、第２案内部に衝突した燃料噴霧は跳ね返り、この第２案内部から燃焼室底壁の形状に沿って内側に案内されるので、主として燃焼室中央部に分布させることができる。
【００１７】
従って、燃焼室内外における燃料噴霧の分布状態を、燃焼室中央部から周辺部とピストン頂面上部まで略均一に分散させることが可能となり、タイミングリタード時の燃焼条件を改善して、スモーク生成量の低減を図りながら、ＮＯＸ  生成量も低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における直接噴射式ディーゼルエンジンのピストンの平面図である。
【図２】図１のピストンを使用した直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室周りのＡ−Ａ線縦断面図である。
【図３】従来の直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室周りの縦断面図である。
【図４】従来の直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室周りの縦断面図である。
【符号の説明】
１１  ピストン
１２  頂面
１３  燃焼室
１４  上縁部
１５  第１案内部
１６  第２案内部
２２  燃料噴射弁
２３  噴孔
２４  噴孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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