(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に配置されたピストンの上面は、全体が平面状に形成され、且つ燃料噴射弁から、ピストン上部のシリンダ及びシリンダヘッドによる円筒形の燃焼室内に燃料を噴射して噴霧を生成させるディーゼルエンジンの燃料噴射方法において、シリンダ径方向へオフセットしてシリンダの内周面近傍に設けた燃料噴射弁から燃料を噴射して噴霧を生成させ、平面視で扇状に進行した噴霧を燃料噴射弁がオフセットされた側とは反対側において前記シリンダ内周面に当て、更に前記シリンダ内周面に当たってシリンダ内周面を周方向へ進行する所定の噴霧と、シリンダ内周面に当たってシリンダ内周面を前記噴霧の進行方向とは逆の方向へ進行する他の噴霧とを衝突させ、干渉させ、空気の取り込みを確保することを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射方法。
【請求項２】
前記シリンダ内に配置されたピストンの上面は、燃料噴射弁を設けた側から燃料噴射弁が設けられていない側へ向って全体が平面状の下り勾配に形成された請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射方法。
【請求項３】
シリンダ内に配置されたピストンの上面は、全体が平面状に形成され、且つ燃料噴射弁から、ピストン上部のシリンダ及びシリンダヘッドによる円筒形の燃焼室内に燃料を噴射して噴霧を生成させるディーゼルエンジンにおいて、前記燃料噴射弁をシリンダ径方向外方へオフセットして前記シリンダの内周面側に位置させ、
前記燃料噴射弁から燃料を噴射して噴霧を生成させた際には、平面視で扇状に進行した噴霧を燃料噴射弁がオフセットされた側とは反対側において前記シリンダ内周面に当て、更に前記シリンダ内周面に当たってシリンダ内周面を周方向へ進行する所定の噴霧と、シリンダ内周面に当たってシリンダ内周面を前記噴霧の進行方向とは逆の方向へ進行する他の噴霧とを衝突させ、干渉させ、空気の取り込みを確保するよう構成されたことを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項４】
前記燃料噴射弁の噴孔を、平面視で前記燃料噴射弁の軸心とシリンダの軸心を結んで形成された直線を基準として左右の二つのグループに分け、且つ、各噴孔を平面視で扇状となるよう配置すると共に、各噴孔の先端を、燃料噴射弁を設けた側から離反した側のシリンダ内周面に向けた請求項３記載のディーゼルエンジン。
【請求項５】
前記シリンダ内に配置されたピストンの上面は、燃料噴射弁を設けた側から燃料噴射弁が設けられていない側へ向って全体が平面状の下り勾配に形成された請求項３又は４に記載のディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディーゼルエンジンの燃料噴射方法及びディーゼルエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジにおいては、通常燃料噴射弁はシリンダヘッドに、シリンダの軸心の延長線上に位置するよう配置されている。而して、斯かる従来のディーゼルエンジンの一例は、図５、図６に示されている。図中、１はディーゼルエンジンであり、該ディーゼルエンジン１は、シリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に配設されてシリンダ２内を上下に往復動するピストン３と、シリンダヘッド４に取付けられた燃料噴射弁５と、図示してないが、シリンダヘッド４に取付けられた開閉可能な吸気弁や排気弁を備えており、シリンダ室のピストン３上部の部分は、燃焼室６を構成している。
【０００３】
又、燃料噴射弁５の下端側には、略同一間隔で円周方向へ４〜６箇の噴孔が形成されており、燃料噴射弁５の軸心Ｌ１は、略シリンダ３の軸心Ｌ２の延長線上に位置している。
【０００４】
上記ディーゼルエンジン１においては、圧縮工程においてピストン３が上死点近傍に到達すると、燃料は燃料噴射弁５から平面視で放射方向へ噴射されて燃焼室６で微粒化し、噴霧７が生成される。燃料を平面視で放射方向へ噴射するのは、生成された噴霧７同士の干渉を避けて噴霧７の過濃な部分が生じないようにし、燃焼不良が生じることを防止するためである。
【０００５】
而して、燃焼室６に対し放射方向へ噴射された噴霧７は、吸気弁からシリンダ２内に供給された空気を取込んでシリンダ２内周面側へ進行し、シリンダ２内周面にぶつかって進行方向を替え、シリンダ２内周面に沿い進行して、シリンダ２内周面における他の方向からの噴霧７と衝突して混合気となり、燃焼室６が圧縮されて着火温度に達すると混合気が燃焼する。
【０００６】
ディーゼルエンジンの先行技術文献としては種々のものがあるが、燃料噴射弁の軸心がピストンの軸心の延長線上にあるものとしては、例えば特許文献１、２がある。
【特許文献１】特開２００３−１７２１４４号公報
【特許文献２】特開平１０−２２７２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図５、図６に示すディーゼルエンジン１においては、燃料噴射弁５から噴射された燃料の噴霧７は、シリンダ２の内周面に到達するまでの間に空気を取込む。又、シリンダ２内周面に到達した噴霧７は、図６に示すように、シリンダ２内周面に沿い円周方向へ移動し、円周方向において反対側から到達した他の噴霧７の流れと衝突して混合する。
【０００８】
しかし、燃料噴射弁５の軸心Ｌ１がシリンダ２の軸心Ｌ２の延長線上の位置にあると、燃料噴射弁５からシリンダ２内周面までの距離が短く、又、シリンダ２内周面における周方向に対する噴霧７の進行距離も短い。このため、燃料噴射弁５から噴射された燃料の噴霧７は、シリンダ２内周面に到達してシリンダ２内周面に沿い進行し、衝突するまでに十分な空気を取込むことができず、その結果、噴霧７は酸素不足で燃焼して燃焼不良が生じ、粒子状物質（ＰＭ）が増加するという現象が生じる。
【０００９】
又、図５、図６に示すようなディーゼルエンジン１で、ピストン３に燃焼室が設けられている場合は、燃料噴射弁５からピストン３の燃焼室内周面までの距離がより短いため、噴霧７への空気の取込みはより一層不十分となり、燃焼不良は更に顕著になる。
【００１０】
なお、特許文献１は、燃料を上死点付近で噴射したとしても燃焼室内において噴霧を拡散し、すすの発生、窒素酸化物の発生を抑制するものであり、特許文献２は高負荷運転時における主噴孔及び副噴孔からの噴霧干渉を防止してスモーク悪化を防止するものである。従って、特許文献１、２は何れも本発明とは直接的な関連性はない。
【００１１】
本発明は、上述の実情に鑑み、燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧に十分に空気を取込んで燃焼不良が生じないようにしたディーゼルエンジンの燃料噴射方法及びディーゼルエンジンを提供することを目的としてなしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１のディーゼルエンジンの燃料噴射方法は、シリンダ内に配置されたピストンの上面は、全体が平面状に形成され、且つ燃料噴射弁から、ピストン上部のシリンダ及びシリンダヘッドによる円筒形の燃焼室内に燃料を噴射して噴霧を生成させるディーゼルエンジンの燃料噴射方法において、シリンダ径方向へオフセットしてシリンダの内周面近傍に設けた燃料噴射弁から燃料を噴射して噴霧を生成させ、平面視で扇状に進行した噴霧を燃料噴射弁がオフセットされた側とは反対側において前記シリンダ内周面に当て、更に前記シリンダ内周面に当たってシリンダ内周面を周方向へ進行する所定の噴霧と、シリンダ内周面に当たってシリンダ内周面を前記噴霧の進行方向とは逆の方向へ進行する他の噴霧とを衝突させ、干渉させ、空気の取り込みを確保するものである。
【００１３】
本発明の請求項２のディーゼルエンジンの燃料噴射方法は、前記シリンダ内に配置されたピストンの上面は、燃料噴射弁を設けた側から燃料噴射弁が設けられていない側へ向って全体が平面状の下り勾配に形成されたものである。
【００１４】
本発明の請求項３のディーゼルエンジンは、シリンダ内に配置されたピストンの上面は、全体が平面状に形成され、且つ燃料噴射弁から、ピストン上部のシリンダ及びシリンダヘッドによる円筒形の燃焼室内に燃料を噴射して噴霧を生成させるディーゼルエンジンにおいて、前記燃料噴射弁をシリンダ径方向外方へオフセットして前記シリンダの内周面側に位置させ、
前記燃料噴射弁から燃料を噴射して噴霧を生成させた際には、平面視で扇状に進行した噴霧を燃料噴射弁がオフセットされた側とは反対側において前記シリンダ内周面に当て、更に前記シリンダ内周面に当たってシリンダ内周面を周方向へ進行する所定の噴霧と、シリンダ内周面に当たってシリンダ内周面を前記噴霧の進行方向とは逆の方向へ進行する他の噴霧とを衝突させ、干渉させ、空気の取り込みを確保するよう構成されたものである。
【００１５】
本発明の請求項４のディーゼルエンジンは、前記燃料噴射弁の噴孔を、平面視で前記燃料噴射弁の軸心とシリンダの軸心を結んで形成された直線を基準として左右の二つのグループに分け、且つ、各噴孔を平面視で扇状となるよう配置すると共に、各噴孔の先端を、燃料噴射弁を設けた側から離反した側のシリンダ内周面に向けたものである。
【００１６】
本発明の請求項５のディーゼルエンジンにおいては、前記シリンダ内に配置されたピストンの上面は、燃料噴射弁を設けた側から燃料噴射弁が設けられていない側へ向って全体が平面状の下り勾配に形成されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１〜５に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射方法及びディーゼルエンジンによれば、燃料噴射弁はシリンダに対しオフセットされているため、燃料噴射弁からシリンダ内周面までの距離及び噴霧が沿って流れるシリンダ周方向の距離を十分に長く採ることができ、従って、燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧は、シリンダ内周面に到達してシリンダ内周面に沿い進行し、衝突、干渉するまでに十分な空気を取込むことができ且つ十分に混合する。その結果、噴霧の燃焼は均等に分散した十分な量の酸素と協働して行なわれるため、燃焼状態が良好となり、粒子状物質（ＰＭ）が減少する。
【００１８】
又、請求項５のディーゼルエンジンでは、噴霧の進行方向に向けてピストンが下り勾配に形成されているため、噴霧がピストンの表面に付着し難く、噴霧の略全てがシリンダ内周面にぶつかるまでの距離を稼げるため、より一層良好な作用効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜図３は本発明を実施する形態の第一例であって、図中、図５、図６と同一の符号を付した部分は同一のものを表わしている。
【００２０】
而して、本図示例の特長とするところは、燃料噴射弁５の軸心Ｌ１はシリンダ２の軸心Ｌ２から、シリンダ２径方向外方へ距離Ｓだけオフセットされており、燃料噴射弁５はシリンダ２の内周面近傍に位置していることである。又、燃料噴射弁５の噴孔５ａは、図３に示すように平面視で軸心Ｌ１，Ｌ２を結んだ直線Ｌ３を基準として左右の二つのグループに分けられると共に、各グループにおいて１〜３箇ずつ形成されている（図では一つのグループにおいて３箇を示す。）。
【００２１】
燃料噴射弁５の噴孔５ａが図３に示すように一方のグループで３箇の場合、直線Ｌ３を基準として最も直線Ｌ３側に位置する噴孔５ａの軸心Ｌ４までの角度α１は約２０度、隣合う噴孔５ａ，５ａ間の角度α２は約２０度である。又、直線Ｌ３を基準として左右片側の噴孔５ａが１箇の場合、直線Ｌ３を基準として、噴孔５ａの軸心Ｌ４までの角度は約３０度〜４５度、噴孔５ａが２箇の場合、直線Ｌ３を基準として直線Ｌ３側に位置する噴孔５ａの軸心Ｌ４までの角度は約２５度、隣合う噴孔５ａ，５ａ間の角度は約２５度である。すなわち、本図示例の燃料噴射弁５においては、何れの噴孔５ａも、平面視でその軸心Ｌ４と直線Ｌ３とで成す角度が鋭角であり、且つ全ての噴孔５ａの配置は全体として扇状に形成されており、しかも、噴孔５ａの先端は燃料噴射弁５から離反した側におけるシリンダ２の内周面に向っている。
【００２２】
なお、噴孔５ａの軸心Ｌ４は側面から見て、シリンダ２内周面の噴霧７がぶつかる側に向って下り勾配に形成されている。
【００２３】
次に、上記した実施の形態の作動を説明する。
本図示例におけるディーゼルエンジン１においては、二つのグループに分けられた燃料噴射弁５から二方向に分けて噴射された燃料の噴霧７は、図２に示すように平面視で扇状に広がりつつ進行し、シリンダ２の内周面に到達するまでの間に空気を取込む。又、シリンダ２内周面に到達した噴霧７は、図２に示すように、シリンダ２内周面に沿い周方向へ進行し、周方向において反対側から到達した他の噴霧７の流れと衝突して、干渉し、互いに入り込むようにして混合する。
【００２４】
本図示例においては、燃料噴射弁５はシリンダ２に対し距離Ｓだけオフセットしてあるため、燃料噴射弁５から噴霧７がぶつかるシリンダ２内周面までの距離及び噴霧７が沿って流れるシリンダ２の周方向の距離を十分に長くすることができる。従って、燃料噴射弁５から噴射された燃料の噴霧７は、シリンダ２内周面に到達してシリンダ２内周面に沿い周方向へ進行し、衝突するまでに十分な空気を取込むことができ、且つ十分に混合される。その結果、噴霧７は均等に分散した十分な量の酸素と協働して燃焼する結果、燃焼状態が良好となり、粒子状物質（ＰＭ）が減少する。
【００２５】
図４は本発明を実施する形態の第二例である。而して、本図示例のディーゼルエンジン１が図１〜図３のディーゼルエンジン１と異なる点は、ピストン３の上面が、側面視で、燃料噴射弁５側からピストン３の軸心Ｌ２を経て対向するピストン３の内周面側に向けて下り勾配に形成されていることである。ピストン３上面の傾斜角度βは約２０度程度である。
【００２６】
本図示例においても、前記図示例と同様の作用効果を奏し得るうえ、噴霧７の進行方向に向けてピストン３が下り勾配に形成されているため、噴霧７がピストン３の表面に付着し難く、噴霧７の略全てがシリンダ２内周面にぶつかるまでの距離を稼げるため、より一層良好な作用効果を得ることができる。
【００２７】
なお、本発明のディーゼルエンジンの燃料噴射方法及びディーゼルエンジンは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のディーゼルエンジンの燃料噴射方法及びディーゼルエンジンの実施の形態の第一例の断面正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図２の燃料噴射弁の噴孔の部分の拡大水平断面図である。
【図４】本発明のディーゼルエンジンの燃料噴射方法及びディーゼルエンジンの実施の形態の第二例の断面正面図である。
【図５】従来のディーゼルエンジンの一例の断面正面図である。
【図６】図５の平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ディーゼルエンジン
２  シリンダ
４ シリンダヘッド
３  ピストン
５  燃料噴射弁
５ａ    噴孔
６  燃焼室
７  噴霧
Ｌ１    軸心
Ｌ２    軸心
Ｌ３    直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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