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JP2003083119A - 直接噴射式ディーゼルエンジン - Google Patents

直接噴射式ディーゼルエンジン

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JP2003083119A
JP2003083119A JP2001272141A JP2001272141A JP2003083119A JP 2003083119 A JP2003083119 A JP 2003083119A JP 2001272141 A JP2001272141 A JP 2001272141A JP 2001272141 A JP2001272141 A JP 2001272141A JP 2003083119 A JP2003083119 A JP 2003083119A
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injection mode
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Isuzu Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 予混合圧縮着火燃焼を実現しつつ、エンジン
の全ての運転領域で適切な燃料噴射を実行し、排ガスの
清浄化及び燃費低減を図る。 【解決手段】 直接噴射式ディーゼルエンジンにおい
て、ピストン１の圧縮上死点付近のタイミング（Ｉ）で
燃料を噴射する通常噴射モードと、この通常噴射モード
より早期のタイミング（II〜V）で且つ少なくとも噴射
終了まで燃料の着火が生じないようなタイミングで燃料
を噴射する予混合圧縮噴射モードとを備え、エンジンの
高負荷運転時には通常噴射モードで、エンジンの低中負
荷運転時には予混合圧縮噴射モードで燃料噴射を行う。
予混合圧縮着火燃焼による排ガス改善等の利益を受けつ
つ、エンジンの高負荷運転時に通常の拡散燃焼を実現
し、全運転領域に亘り適切な燃料噴射を実行することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直接噴射式ディーゼ
ルエンジンに係り、特に、予混合圧縮着火燃焼を実現し
て排ガスの清浄化及び燃費改善を図った直接噴射式ディ
ーゼルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関、特にディーゼルエンジンに対
する環境対応の要求が近年益々高まっており、黒煙など
の煤を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ
（ＤＰＦ）や、ＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ触媒等様々
な手段が講じられるようになってきている。また、黒煙
やＮＯｘを根本的に排出しないように、さらにはＣＯ2
低減のための低燃費化の要求に応えるために、様々な燃
焼方式も検討されている。
【０００３】しかし、最近注目されている連続再生式Ｄ
ＰＦやＮＯｘ触媒は有効に機能する温度が限られてお
り、特にエンジンの排ガス温度が低いエンジン低中負荷
領域では有効に機能しないなどの問題を抱えている。ま
た、上記ＤＰＦや触媒に対して、還元剤であるＨＣを燃
料から添加する場合は燃費の悪化を伴う。
【０００４】以上を鑑みれば、燃焼そのものを改善する
方が技術的には好ましいものである。
【０００５】その中で最近注目されてきているのが、燃
料噴射タイミングを通常タイミングから変更し、燃料噴
射開始から着火までの時間を稼ぐことにより、燃料を燃
焼室内で予混合した上で着火させる予混合燃焼である。
このような予混合燃焼をさせることにより低ＮＯｘ、低
スモークを実現できることが知られている。
【０００６】予混合燃焼は、通常の拡散燃焼をさせる場
合の燃料噴射タイミング（一般的にはＢＴＤＣ１０°〜
ＡＴＤＣ１０°）に対し、早期に燃料を噴射するもの
と、タイミングをリタードさせて着火遅れ期間を長くさ
せることにより予混合燃焼させるものとが知られてい
る。
【０００７】しかし、燃料噴射タイミングをリタードさ
せる場合は燃焼時期がどうしても上死点から離れたタイ
ミングになってしまうため、熱効率の悪化を無くすこと
が困難であり、燃費悪化を伴うため好ましくない。よっ
て早期に燃料を噴射する方が燃焼時期を上死点付近に設
定でき、燃費悪化を伴わず、好ましいと考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、通常より早期
に燃料を噴射する予混合燃焼（これを予混合圧縮着火燃
焼という）の場合、以下のような問題がある。
【０００９】まず、予混合圧縮着火燃焼は、エンジンの
全ての運転領域で実行することができないという点であ
る。即ち、高負荷時には多量の燃料噴射が実行されるた
め、エンジンが上死点付近に到達する前に着火が開始し
てしまい、ノッキングが激しくなり機関を損傷するから
である。また仮に上死点付近で着火が開始したとして
も、その後の燃焼が一気に行われて燃焼温度の上昇によ
りＮＯｘが増大するからである。
【００１０】次に、予混合圧縮着火燃焼では、通常より
ピストンが下方にあるときに燃料を噴射するため、噴射
角を適切に設定しないと、噴射した燃料がシリンダの内
側壁に付着してしまい、未燃ＨＣの増大やオイルの希釈
化等を招き、結果的に燃費悪化を招いてしまうという点
である。
【００１１】そこで、以上の問題に鑑みて本発明は創案
され、その目的は予混合圧縮着火燃焼を実現しつつ、エ
ンジンの全ての運転領域で適切な燃料噴射を実行し、排
ガスの清浄化及び燃費低減を図ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダ、シ
リンダヘッド及びピストンによって区画される燃焼室
と、上記ピストンに凹設され上記燃焼室の一部を区画形
成するキャビティと、上記燃焼室に燃料を噴射する燃料
噴射ノズルとを備えた直接噴射式ディーゼルエンジンに
おいて、上記ピストンの圧縮上死点付近のタイミングで
上記燃料噴射ノズルから燃料を噴射する通常噴射モード
と、この通常噴射モードより早期のタイミングで且つ少
なくとも噴射終了まで燃料の着火が生じないようなタイ
ミングで上記燃料噴射ノズルから燃料を噴射する予混合
圧縮噴射モードとを備え、エンジンの高負荷運転時には
上記通常噴射モードで燃料噴射を行い、エンジンの低中
負荷運転時には上記予混合圧縮噴射モードで燃料噴射を
行うものである。
【００１３】これによれば、エンジンの低中負荷運転時
には予混合圧縮噴射モードで燃料噴射を行うため、予混
合圧縮着火燃焼を実現し、排ガス改善等の利益を受け得
ると共に、エンジンの高負荷運転時には通常噴射モード
で燃料噴射を行うため、通常の拡散燃焼を実現し、結果
としてエンジンの全運転領域に亘り適切な燃料噴射を実
行することができる。
【００１４】ここで、空気過剰率が２．５未満の場合は
高負荷運転と判断して上記通常噴射モードで燃料噴射を
行い、空気過剰率が２．５以上の場合は低中負荷運転と
判断して上記予混合圧縮噴射モードで燃料噴射を行うの
が好ましい。
【００１５】また、上記燃料噴射ノズルのノズル軸線に
対する噴射角を、上記通常噴射モードにおいて上記キャ
ビティの最底位置より径方向外側のキャビティ内壁に燃
料が到達し、且つ、上記予混合圧縮噴射モードにおいて
少なくともキャビティ内壁に燃料が到達するような一定
の角度とするのが好ましい。
【００１６】これによれば、通常噴射モードと予混合圧
縮噴射モードとの両方でキャビティ内に燃料を噴射する
ことができ、予混合圧縮噴射モードではシリンダ内側壁
への燃料付着を防止できると共に、通常噴射モードでは
キャビティの最底位置より径方向外側に燃料を噴射する
ため、その最底位置付近への燃料溜まりを防止し未燃Ｈ
Ｃの排出を防止できる。
【００１７】ここで、上記噴射角が６７．５°以下であ
るのが好ましい。
【００１８】また上記予混合圧縮噴射モードにおける燃
料噴射開始タイミングが圧縮上死点前５０°以降２０°
以前であるのが好ましい。
【００１９】上記キャビティの底壁中央部に隆起部が形
成され、上記キャビティの側壁部がキャビティ入口に絞
りを形成しないような面で構成されるのが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】図１は本実施形態に係る直接噴射式ディー
ゼルエンジンの内部を示す断面図である。図示するよう
に、ピストン１がシリンダ２内に往復昇降自在に設けら
れ、シリンダ２の上部にはガスケット３を介してシリン
ダヘッド４が取り付けられる。これらピストン１、シリ
ンダ２及びシリンダヘッド４によって燃焼室５が区画さ
れる。ピストン１の頂部にはキャビティ６が凹設され、
キャビティ６が燃焼室５の一部を区画形成している。シ
リンダヘッド４には燃焼室５に燃料を噴射するための燃
料噴射ノズル７が取り付けられる。燃料噴射ノズル７の
先端部は燃焼室５内に突出され、その先端部には複数の
噴孔８が設けられる。
【００２２】ピストン１、シリンダ２、燃料噴射ノズル
７及びキャビティ６の軸心は同一の軸心Ｃ上にある。従
ってこれらは全て同軸に配置されることとなる。燃料噴
射ノズル７の噴孔８は、その軸心Ｃ上の同一高さ位置に
周方向に等間隔に配置され、それぞれ軸心Ｃに対し所定
の噴射角θをもって燃料を噴射するように指向される。
なお、図においては軸心Ｃを境に対称に表れる噴霧軸同
士のなす角（開き角）２θも示されており、この半分の
値θが各燃料噴霧の噴射角である。キャビティ６は軸心
Ｃに対称な形状をなしている。
【００２３】ここで、エンジンは燃料噴射量及び噴射時
期等がエンジン運転状態に基づき電子制御されるもので
あり、電子ガバナを備えた噴射ポンプ式ディーゼルエン
ジンであってもよいが、より噴射時期に対する自由度の
高いコモンレール式ディーゼルエンジンが好ましい。コ
モンレール式の場合、燃料噴射ノズル７は電子アクチュ
エータ（電磁ソレノイド等）を備えたインジェクタとす
ることができる。エンジン回転数やエンジン負荷等、エ
ンジン運転状態を検出するためのエンジン運転状態検出
手段が設けられ、これには少なくともエンジンの吸気量
を検出するための吸気量検出手段（エアフローセンサ
等）が含まれる。また検出されたエンジン運転状態に基
づいて目標値となる燃料噴射量及び噴射時期等を演算決
定し、この目標値に相当する燃料噴射を実行せしめる電
子制御ユニットが設けられる。
【００２４】キャビティ６は浅皿状の所謂トロイダル型
燃焼室をなし、できるだけ表面積が小さくなるような形
状とされている。ただし、燃焼室内において空気利用率
が低い底壁中央部にはなだらかに盛り上がった隆起部９
が形成される。また、キャビティ６の側壁部１０はキャ
ビティ入口に絞りを形成しないような面のみで構成され
ている。即ち、側壁部１０のあらゆる面は、上方に向か
うにつれ軸心Ｃから離れるか、或いは軸心Ｃと平行であ
り、上方に向かうにつれ軸心Ｃに近づくような面は存在
しない。言い換えれば上方に開いた面か上下に沿った面
のみが存在し、下方に開いた面は存在しない。これによ
りキャビティ６は、リップを有した所謂リエントラント
型燃焼室をなさないものとなる。
【００２５】図には複数のピストン位置が示される。最
も上方に示される(I)のが圧縮上死点付近の位置で、こ
れは圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）１０°から圧縮上死点後
（ＡＴＤＣ）１０°までの間に含まれる位置である。以
降、下方に向かうに従ってＢＴＤＣ２０°(II)、３０°
(III)、４０°(IV)、５０°(V)、６０°(VI)である。
【００２６】一方、図には複数の噴射角も示されてお
り、それぞれ上から順にθ＝７７．５°、７０°、６
２．５°、５５°の場合である。これらを２θで表すと
２θ＝１５５°、１４０°、１２５°、１１０°とな
る。
【００２７】次に、本実施形態のエンジンは、燃料噴射
のモードとして通常噴射モードと予混合圧縮噴射モード
との二種類を備えている。
【００２８】通常噴射モードは、ピストンの圧縮上死点
付近のタイミングで燃料噴射ノズル７から燃料を噴射す
るモードで、通常のエンジンと同様のタイミングで燃料
噴射を行うモードである。より具体的には、ＢＴＤＣ１
０°からＡＴＤＣ１０°までの間のいずれかの時期で燃
料の噴射を開始する。この通常噴射モードには、１回の
噴射で全ての噴射量を噴射する１回噴射の他に、少量の
パイロット噴射を行った後残りの量を主噴射で噴射する
２回噴射が含まれる。２回噴射の場合は後期の主噴射の
開始時期がＢＴＤＣ１０°からＡＴＤＣ１０°までの間
となる。そして例えば１回噴射の場合の燃焼形態は、燃
料噴射の初期に噴射した燃料が着火遅れ期間を経て着火
し、これによってできた火炎の中に継続して燃料を噴射
することによりその燃料が燃焼するという拡散燃焼の形
態を採る。
【００２９】ところで、拡散燃焼の場合火炎の中に新た
な燃料を噴射して燃焼させるため、元々酸素の少ないと
ころに燃料を供給して燃焼させなければならず、スモー
クが発生しやすい。そこで以下のような予混合圧縮噴射
モードを併用するようにしている。
【００３０】予混合圧縮噴射モードは、通常噴射モード
より早期のタイミングで、且つ少なくとも噴射終了まで
燃料の着火が生じないようなタイミングで、燃料噴射ノ
ズル７から燃料を噴射するモードである。より具体的に
は、ＢＴＤＣ５０°以降２０°以前のいずれかのタイミ
ングで燃料の噴射を開始する。このタイミングは燃料噴
射終了後に燃料の着火が開始するようなタイミングであ
る。前記同様、予混合圧縮噴射モードには、１回噴射の
他にパイロット噴射を伴う２回噴射が含まれる。２回噴
射の場合主噴射の開始時期がＢＴＤＣ５０°から２０°
までの間となる。例えば１回噴射の場合の燃焼形態は、
筒内温度及び圧力が未だ十分高くない状態で燃料が噴射
され、着火遅れ期間が増大されると共に、燃料と燃焼室
５内の空気とが十分攪拌、混合されて予混合気を形成
し、燃料噴射終了後、筒内圧力及び温度の上昇と共に燃
焼室５内のほぼ全域に拡散した予混合気が着火し、燃焼
に至るという予混合圧縮着火燃焼の形態を採る。全ての
燃料が空気と混合され、燃焼室内が均一、希薄化された
後に燃焼するため、燃料の周囲に酸素が十分ある中での
燃焼となりスモークを防止できると共に、燃焼速度が比
較的緩慢で、燃焼温度も急激に上昇しないためＮＯｘが
防止できる。
【００３１】ところで、上述したように、エンジンの高
負荷運転時にはノッキング等の問題があって予混合圧縮
噴射モード（予混合圧縮着火燃焼）を実行することがで
きない。
【００３２】そこで本実施形態では、高負荷運転時には
通常噴射モードによって通常同様の燃料噴射を行い、そ
れより低負荷側である低中負荷運転時には予混合圧縮噴
射モードによって燃料噴射を行う。こうすることで、排
ガス清浄化に有利な予混合圧縮着火燃焼を利用しつつ、
全ての運転領域で適切な燃料噴射を実行することができ
る。
【００３３】ここで、モードの切替タイミングないしい
ずれのモードを用いるか否かは、噴射する燃料量の大小
により決定すればよい訳だが、本実施形態では空気過剰
率の大小によりそれを決定するようにしている。試験上
では、予混合燃焼におけるディーゼルノックの発生は空
気過剰率λに大きく依存していることが判明しており、
空気過剰率λ＝２．５未満の領域でディーゼルノックが
激しくなることが確認された。従って、空気過剰率λが
所定値、本実施形態では２．５未満の場合は高負荷運転
と判断し、通常噴射モードで燃料噴射を行う。一方、空
気過剰率λが２．５以上の場合は低中負荷運転と判断
し、予混合圧縮噴射モードで燃料噴射を行う。
【００３４】より具体的には、電子制御ユニットが、吸
気量検出手段によって検出される実際の吸気量と目標燃
料噴射量とから空気過剰率λを計算し、λ＜２．５のと
きは通常噴射モードによる燃料噴射を実行し、λ≧２．
５のときは予混合圧縮噴射モードによる燃料噴射を実行
する。
【００３５】ところで、本実施形態では一定の噴孔８を
有する単一の燃料噴射ノズル７により２つのモードを実
現する。このため燃料噴射ノズル７の噴射角θを通常噴
射モードに合わせてあまりに大きくしてしまう（つまり
開き角２θを広げてしまう）と、予混合圧縮噴射モード
のときピストンが下方にあるため燃料噴霧がキャビティ
６内に入らずシリンダ２内側壁に衝突し、未燃ＨＣの増
大やオイルの希釈化等を招いてしまう。また、噴射角θ
を予混合圧縮噴射モードに合わせてあまりに小さくして
しまう（つまり開き角２θを狭めてしまう）と、通常噴
射モードのとき燃料噴霧がキャビティ６の底部に衝突し
キャビティ６内に溜まってしまって未燃ＨＣの増大等を
招いてしまう。このため、両モードを両立させるために
燃料噴射ノズル７の噴射角θが以下のように設定されて
いる。
【００３６】即ち、噴射角θは、通常噴射モードにおい
てキャビティ６の最底位置より径方向外側のキャビティ
内壁に燃料が到達し、且つ、予混合圧縮噴射モードにお
いて少なくともキャビティ内壁に燃料が到達するような
一定の角度に設定されている。
【００３７】キャビティ６の最底位置とはキャビティ６
が最も底となる位置ないしポイントで、図中Ｈの高さ位
置かつＲの半径位置が交差する位置Ｂである。この最底
位置Ｂは軸心Ｃの周りを１周する円として表れる。通常
噴射モードにおけるθ小側の限界が最底位置Ｂであり、
θ大側の限界は、キャビティ６の側壁部１０とピストン
頂面部１１とが交差する交差位置Ｋである。通常噴射モ
ードにおいては、これら最底位置Ｂと交差位置Ｋとの間
のキャビティ内壁に燃料が到達ないし衝突するように噴
射角θが設定される。
【００３８】また、予混合圧縮噴射モードにおいてはキ
ャビティ内壁に燃料が到達すればよく、要はキャビティ
６内に燃料が入ればよい。従ってθ大側の限界が交差位
置Ｋとして存在するだけで、θ小側の限界は存在しな
い。このようにすることができるのは、本モードでは通
常より早期に燃料が噴射され着火遅れ期間が増大される
ので、この間に全ての燃料を空気と混合でき、未燃ＨＣ
の問題が発生しないからである。
【００３９】ここで図を用いて噴射角θ（又は開き角２
θ）と噴射タイミングとの関係を説明すると次のように
なる。まず、通常噴射モードにおいては、ピストン２が
最も上方に示される位置にあるときに燃料噴射が行われ
ると仮定する。また予混合圧縮噴射モードにおいては、
ピストン２が図示されるＢＴＤＣ２０°、３０°、４０
°又は５０°の位置にあるときに燃料噴射が行われると
仮定する。なおＢＴＤＣ６０°の位置も示されるが、参
考までに描かれたものである。
【００４０】最も上方に示される噴射角θ＝７７．５°
（２θ＝１５５°）は、通常のエンジンに採用すること
ができる一般的な値である。この場合通常噴射モードで
は上記条件を当然満たし、予混合圧縮噴射モードでも噴
射開始タイミングがＢＴＤＣ２０°及び３０°なら上記
条件を満たす。しかし、ＢＴＤＣ４０°及び５０°のと
きは上記条件を満たさず、これにより予混合圧縮噴射モ
ードの噴射開始タイミングがＢＴＤＣ２０°又は３０°
なら噴射角θ＝７７．５°（２θ＝１５５°）は採用可
能である。
【００４１】また、θ＝７０°（２θ＝１４０°）も通
常噴射モードの上記条件を満たす。そして予混合圧縮噴
射モードでは噴射開始タイミングがＢＴＤＣ２０°及び
３０°なら上記条件を満たすが、ＢＴＤＣ４０°及び５
０°のときは上記条件を満たさない。よって予混合圧縮
噴射モードの噴射開始タイミングがＢＴＤＣ２０°又は
３０°ならば噴射角θ＝７０°（２θ＝１４０°）は採
用可能である。
【００４２】θ＝６２．５°（２θ＝１２５°）も通常
噴射モードの上記条件を満たす。そして予混合圧縮噴射
モードでは噴射開始タイミングがＢＴＤＣ２０°、３０
°及び４０°なら上記条件を満たすが、ＢＴＤＣ５０°
のときは上記条件を満たさない。よって予混合圧縮噴射
モードの噴射開始タイミングがＢＴＤＣ２０°、３０°
又は４０°ならば噴射角θ＝６２．５°（２θ＝１２５
°）は採用可能である。
【００４３】θ＝５５°（２θ＝１１０°）は通常噴射
モードの上記条件を満たしていない。この場合予混合圧
縮噴射モードのいずれの噴射開始タイミング（ＢＴＤＣ
２０°、３０°、４０°及び５０°）でも上記条件を満
たすが、通常噴射モードの上記条件を満たさない。よっ
て噴射角θ＝５５°（２θ＝１１０°）は採用すること
ができない。
【００４４】このように、噴射角θの決定に当たって
は、特に予混合圧縮噴射モードの噴射開始タイミング
と、キャビティ６の径や深さが関係してくるが、いずれ
にしても上記条件を満たすような角度にすることによ
り、通常噴射モードにおける未燃ＨＣ排出や予混合圧縮
噴射モードにおけるシリンダ２内側壁への燃料噴霧の衝
突等を防止できる。ここで通常噴射モードのとき、キャ
ビティ６の最底位置より径方向外側のキャビティ内壁に
燃料が到達するように燃料を噴射することにより、キャ
ビティ内壁への衝突後燃料をキャビティ内壁に沿って径
方向外側に流動させ、拡散させることができるので、よ
り広範囲の空気を利用でき、好ましい燃焼を実現でき
る。
【００４５】ところで、燃焼はできるだけシリンダヘッ
ド４下面から遠ざかった位置で行われるのが好ましい。
即ちシリンダヘッド４内にはウォータジャケットが形成
され、シリンダヘッド４が冷却水で冷却されているの
で、シリンダヘッド下面近傍で燃焼が行われるとシリン
ダヘッド４に熱を奪われ熱効率が下がり、燃費に不利で
あり、黒煙発生の原因ともなるからである。
【００４６】よってこういった観点からは噴射角θはで
きるだけ小さい方が好ましい。試験の結果、噴射角θが
６７．５°（２θ＝１３５°）以下だと燃費が向上し、
黒煙も抑制されることが判明した。従って噴射角θは６
７．５°以下とするのが好ましい。
【００４７】さらに、本実施形態ではできるだけ表面積
が小さくなるようなキャビティ形状を採用しているの
で、ピストン２にも熱を奪われ難く、熱効率及び燃費の
向上を図れる。またキャビティ６内において燃焼が外側
を中心に発生し、キャビティ中心部の空気利用率が低い
ため、この無駄部分を埋めるべく隆起部９を形成し、キ
ャビティ６をトロイダル型燃焼室の形態とした。
【００４８】一方、予混合圧縮着火燃焼の場合、燃焼室
５内の空気流動をできるだけ抑制した方が燃焼温度が低
下しＮＯｘが低減できると共に、熱損失の抑制により燃
費向上が図れることが分かっている。従って、本実施形
態のキャビティ６は、キャビティ入口部に径方向内側に
突出するようなリップがなく、所謂リエントラント型で
ないものを採用している。即ちリエントラント型は一般
的にキャビティ内のスワール保持能力が高く、これによ
って膨張行程時にキャビティ外の空気にもスワールを与
え、燃焼室全体としての空気流動を促進し、燃焼を活発
化することができて、通常の燃焼形態では好ましいこと
が知られている。しかしながら、予混合圧縮着火燃焼の
場合だと、元々予混合気が形成され燃焼が行われやすい
ために、燃焼が活発となり過ぎて燃焼温度が高くなり、
ＮＯｘが増大してしまう。また燃焼温度が高くなる分熱
損失も増大し燃費が悪化する。従って予混合圧縮着火燃
焼を行う本実施形態ではリエントラント型キャビティを
採用しないものである。なおこの意味では吸気ポートも
低スワール形状を採用するのがよい。
【００４９】以上、本発明の実施の形態は他にも様々な
ものが採用可能である。
【００５０】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、予混合圧
縮着火燃焼を実現しつつ、エンジンの全ての運転領域で
適切な燃料噴射を実行し、排ガスの清浄化及び燃費低減
を図ることができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの内部を示す
断面図である。
【符号の説明】
１ ピストン ２ シリンダ ４ シリンダヘッド ５ 燃焼室 ６ キャビティ ７ 燃料噴射ノズル ９ 隆起部 １０ 側壁部 Ｂ キャビティの最底位置 Ｃ 軸心 θ 噴射角 λ 空気過剰率
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｃ Ｆターム(参考） 3G023 AA02 AA04 AA05 AA07 AA18 AB05 AC05 AD02 AD14 3G084 AA01 BA09 BA15 DA02 DA10 DA38 EC01 FA18 FA26 3G301 HA02 HA04 JA02 JA22 JA24 JA26 KA08 KA09 MA01 MA19 MA23 MA26 MA27 MA29 NE15 PA01Z PA17Z PD01Z PE04Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダ、シリンダヘッド及びピストン
    によって区画される燃焼室と、上記ピストンに凹設され
    上記燃焼室の一部を区画形成するキャビティと、上記燃
    焼室に燃料を噴射する燃料噴射ノズルとを備えた直接噴
    射式ディーゼルエンジンにおいて、上記ピストンの圧縮
    上死点付近のタイミングで上記燃料噴射ノズルから燃料
    を噴射する通常噴射モードと、該通常噴射モードより早
    期のタイミングで且つ少なくとも噴射終了まで燃料の着
    火が生じないようなタイミングで上記燃料噴射ノズルか
    ら燃料を噴射する予混合圧縮噴射モードとを備え、エン
    ジンの高負荷運転時には上記通常噴射モードで燃料噴射
    を行い、エンジンの低中負荷運転時には上記予混合圧縮
    噴射モードで燃料噴射を行うことを特徴とする直接噴射
    式ディーゼルエンジン。
  2. 【請求項２】 空気過剰率が２．５未満の場合は高負荷
    運転と判断して上記通常噴射モードで燃料噴射を行い、
    空気過剰率が２．５以上の場合は低中負荷運転と判断し
    て上記予混合圧縮噴射モードで燃料噴射を行う請求項１
    記載の直接噴射式ディーゼルエンジン。
  3. 【請求項３】 上記燃料噴射ノズルのノズル軸線に対す
    る噴射角を、上記通常噴射モードにおいて上記キャビテ
    ィの最底位置より径方向外側のキャビティ内壁に燃料が
    到達し、且つ、上記予混合圧縮噴射モードにおいて少な
    くともキャビティ内壁に燃料が到達するような一定の角
    度とした請求項１又は２記載の直接噴射式ディーゼルエ
    ンジン。
  4. 【請求項４】 上記噴射角が６７．５°以下である請求
    項３記載の直接噴射式ディーゼルエンジン。
  5. 【請求項５】 上記予混合圧縮噴射モードにおける燃料
    噴射開始タイミングが圧縮上死点前５０°以降２０°以
    前である請求項１乃至４いずれかに記載の直接噴射式デ
    ィーゼルエンジン。
  6. 【請求項６】 上記キャビティの底壁中央部に隆起部が
    形成され、上記キャビティの側壁部がキャビティ入口に
    絞りを形成しないような面で構成される請求項１乃至５
    いずれかに記載の直接噴射式ディーゼルエンジン。
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