JP2001221050A - 直噴ディーゼルエンジンのピストン - Google Patents
直噴ディーゼルエンジンのピストンInfo
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Abstract
し、該キャビティ5の開口部にリップ部7を有する直噴
ディーゼルエンジンにおいて、スキッシュ流を強化する
と共に、乱れ成分を大きくして、燃料の攪拌、混合を促
進することで、出力の向上及び高負荷時のスモーク低減
を図る。 【解決手段】 キャビティ5の開口部より外側のピスト
ン4冠面に、ピストン4外周側が高く、リップ部7側が
低くなるように、全周にわたる段差部10を設けて、外
周側を高冠面11、内周側を低冠面12とする。
Description
ンジンのピストンに関し、特にその冠面形状に関する。
ンとして、特開平2−146220号公報に示されるよ
うに、ピストン冠面の中央部に凹状のトロイダル型のキ
ャビティを有するものがあり、更に、該キャビティの開
口部に該開口部を狭めるように全周にわたって内周側に
突出するリップ部を有するものがある。
うな従来の直噴ディーゼルエンジンのピストンでは、ピ
ストンの上死点付近におけるピストン冠面とシリンダヘ
ッドとの隙間を小さくして、スキッシュ流を強化して
も、乱れ成分を大きくすることができないので、燃料の
攪拌、混合を十分には促進できず、出力の向上、高負荷
時のスモーク(PM)低減が十分ではなかった。
隙間を小さくすると、シリンダヘッドの熱劣化によるシ
リンダヘッド下面の膨張により、ピストン冠面との干渉
を生じる恐れもあった。
示されるピストンでは、ピストン冠面に段差部を設けて
いるが、これはその内側にシリンダヘッド側(燃料噴射
弁側)の盤状突起部材を入り込ませて、圧縮作用を行わ
せるためのものである。
ッシュ流を強化すると共に、乱れ成分を大きくして、燃
料の攪拌、混合を促進することで、出力の向上及び高負
荷時のスモーク低減を図り、更にシリンダヘッドの熱劣
化によるピストン冠面との干渉も確実に防止できる直噴
ディーゼルエンジンのピストンを提供することを目的と
する。
る発明では、ピストン冠面の中央部に凹状のキャビティ
を有し、該キャビティの開口部に該開口部を狭めるよう
に全周にわたって内周側に突出するリップ部を有する直
噴ディーゼルエンジンのピストンにおいて、キャビティ
の開口部より外側のピストン冠面に、ピストン外周側が
高く、リップ部側が低くなるように、全周にわたる段差
部を設けたことを特徴とする。
さΔhを、0.1〜0.5mmの範囲としたことを特徴
とする。請求項3に係る発明では、ピストンのボア径B
に対する段差部の内径Dの比(B/D)を、55〜80
%の範囲としたことを特徴とする。また、請求項4に係
る発明では、ピストンのボア径Bに対するリップ部の内
径Lの比(L/B)を、40〜50%の範囲としたこと
を特徴とする。
部をエッジにより形成したことを特徴とする。
な効果が得られる。ピストンが上死点に至る頃、燃料噴
射弁からキャビティ内に燃料が噴射供給され、蒸発過程
及び空気との混合過程を経て、着火、燃焼に至る。この
とき、ピストン冠面、特に段差部より外周側の高冠面
と、シリンダヘッドとのクリアランスにおいて、スキッ
シュ流が生成される。ここで、高冠面を高くして、前記
クリアランスを小さくできるので、スキッシュ流を強化
できる。また、このスキッシュ流は、高冠面上から内周
側の低冠面上へ流れる際に、段差部により乱れを生じ、
更にリップ部を回り込んでキャビティ内に流入する際に
も乱れを生じる。
乱れ成分が大きくなることにより、燃料の攪拌、混合が
促進される。しかも、段差部は全周にわたって設けら
れ、ピストン冠面側からキャビティ側へのスワール流と
同方向側へ設けられた形状であるため、吸気行程時に生
成されたスワール流を減衰させることもない。よって、
燃料の攪拌、混合の促進により、出力の向上及び高負荷
時のスモーク低減を図ることができる。
リンダヘッドとのクリアランスを小さくすると、シリン
ダヘッドの熱劣化によるシリンダヘッド下面の膨張によ
り、ピストン冠面との干渉が問題となるが、干渉が問題
となる内周側を低冠面としてあるので、干渉を避けるこ
とができ、その分、外周側の高冠面により、スキッシュ
流を強化することができる。
の高さΔhを最適化することで、より大きな効果を得る
ことができる。請求項3に係る発明によれば、ピストン
のボア径Bに対する段差部の内径Dの比(B/D)を最
適化することで、より大きな効果を得ることができる。
また、請求項4に係る発明によれば、ピストンのボア径
Bに対するリップ部の内径Lの比(L/B)を規定する
ことで、B/Dの最適化を確実なものとすることができ
る。
の角部をエッジにより形成することで、乱れ成分をより
大きくして、より大きな効果を得ることができる。
に基づいて説明する。図1は本発明の一実施形態を示す
直噴ディーゼルエンジンの要部断面図、図2は同上のピ
ストンの平面図である。
シリンダヘッド、3は燃料噴射弁、4はピストンであ
る。燃料噴射弁3は、シリンダヘッド2に取付けられ、
シリンダ1の中心軸に沿って、シリンダ1内に臨んでい
る。
ントラント型のキャビティ(凹状燃焼室)5が穿設され
ている。このキャビティ5は、底面中央部に円錐状の突
起部6を有し、その回りに断面略円弧状の環状溝として
形成されている。そして、キャビティ5の開口部には、
全周にわたって、該開口部を狭めるように、内周側に突
出するリップ部7が形成されている。
ティ5の開口部より外側の冠面)には、ピストン4外周
側が高く、内周側(リップ部7側)が低くなるように、
全周にわたる段差部10を形成してある。すなわち、必
要によりピストン4の冠面の高さを高くしておいて、リ
ップ部7の上面を全周にわたって削ることにより、段差
部10を挟んで、外周側の高冠面11と、内周側の低冠
面12とを形成してある。
気行程にてスワール流が生成されており、圧縮行程にて
ピストン4が上昇して、シリンダ1内の空気を圧縮する
と、圧縮された高温高圧の空気はスワール流を伴ってピ
ストン4のキャビティ5内に流入する。
噴射弁3からキャビティ5内に燃料が噴射供給され、蒸
発過程及び空気との混合過程を経て、着火、燃焼に至
る。このとき、ピストン4の冠面、特に外周側の高冠面
11と、シリンダヘッド2とのクリアランスにおいて、
図3に示すように、スキッシュ流が生成されるが、高冠
面11を高くして、前記クリアランスを小さくできるの
で、スキッシュ流を強化できる。また、このスキッシュ
流は、図3に示すように、高冠面11上から低冠面12
上へ流れる際に、段差部10により乱れを生じ、更にリ
ップ部7を回り込んでキャビティ5内に流入する際にも
乱れを生じる。
乱れ成分が大きくなることにより、燃料の攪拌、混合が
促進される。しかも、段差部10は全周にわたって設け
られているので、スワール流を減衰させることもない。
よって、燃料の攪拌、混合の促進により、出力の向上、
及び、高負荷時のスモーク(PM)低減を図ることがで
きる。
て、シリンダヘッド2とのクリアランスを小さくする
と、図4に示すようなシリンダヘッド2の熱劣化による
シリンダヘッド2下面の膨張により、ピストン4の冠面
との干渉が問題となるが、干渉が問題となる内周側を低
冠面12としてあるので、干渉を避けることができ、そ
の分、外周側の高冠面11により、スキッシュ流を強化
することができる。
めの図であり、図中Δhは段差部10の高さ、Bはピス
トン4のボア径、Dは段差部10の内径、Lはリップ部
7(キャビティ5開口部)の内径である。
て、縦軸にスモーク発生量及び熱損失をとったグラフで
あり、Δh=0.1〜0.5mmの範囲で、スモーク発
生量の低減と熱損失の低減とを両立できることを示して
いる。
て、外周側の高冠面11とシリンダヘッド2とのクリア
ランスを小さくするほど、スキッシュ流を強化して、混
合を改善でき、スモーク発生量を低減できるが、クリア
ランスが小さくなると、流速が増大して、熱損失が増大
し、燃費が悪化するので、Δhは0.1〜0.5mmの
範囲とする。
する段差部10の内径Dの比D/B(%)として、縦軸
にスモーク発生量をとったグラフであり、D/B=55
〜80%の範囲でスモーク発生量を低減できることを示
している。
小さくして、高冠面11におけるスキッシュ流の助走距
離を長くすることにより、スキッシュ流を強化するのが
よいが、段差部10の内径Dを小さくしすぎると、抵抗
が増え過ぎて効果が悪化してくるので、D/Bは55〜
80%の範囲とする。
ャビティ5開口部)の内径Lとも関連しており、図7
は、ピストン4のボア径Bに対するリップ部7(キャビ
ティ5開口部)の内径Lの比L/B(%)が、約45%
の場合の特性であるが、通常のリップ部付きピストンキ
ャビティでのL/B=40〜50%の範囲であれば、D
/B=55〜80%が最適範囲であるといえる。
ころの、段差部10の角部は、面取りやアールを設ける
ことなく、エッジとする。より大きな乱れを助長できる
からである。
からは、エッジとするのがよいが、熱負荷が問題となる
場合は、微小な面取り又はアールをつける。尚、図面で
は省略したが、ピストン冠面に、必要により、吸気バル
ブ及び排気バルブを逃げるためのバルブリセスを形成す
るようにしてもよいことはもちろんである。
ンジンの要部断面図
Claims (5)
- 【請求項1】ピストン冠面の中央部に凹状のキャビティ
を有し、該キャビティの開口部に該開口部を狭めるよう
に全周にわたって内周側に突出するリップ部を有する直
噴ディーゼルエンジンのピストンにおいて、 キャビティの開口部より外側のピストン冠面に、ピスト
ン外周側が高く、リップ部側が低くなるように、全周に
わたる段差部を設けたことを特徴とする直噴ディーゼル
エンジンのピストン。 - 【請求項2】前記段差部の高さΔhを、0.1〜0.5
mmの範囲としたことを特徴とする請求項1記載の直噴
ディーゼルエンジンのピストン。 - 【請求項3】ピストンのボア径Bに対する段差部の内径
Dの比(D/B)を、55〜80%の範囲としたことを
特徴とする請求項1又は請求項2記載の直噴ディーゼル
エンジンのピストン。 - 【請求項4】ピストンのボア径Bに対するリップ部の内
径Lの比(L/B)を、40〜50%の範囲としたこと
を特徴とする請求項3記載の直噴ディーゼルエンジンの
ピストン。 - 【請求項5】前記段差部の角部をエッジにより形成した
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに
記載の直噴ディーゼルエンジンのピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000033149A JP2001221050A (ja) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | 直噴ディーゼルエンジンのピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000033149A JP2001221050A (ja) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | 直噴ディーゼルエンジンのピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001221050A true JP2001221050A (ja) | 2001-08-17 |
Family
ID=18557670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000033149A Pending JP2001221050A (ja) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | 直噴ディーゼルエンジンのピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001221050A (ja) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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| A02 | Decision of refusal |
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