JP2565517Y2 - 渦流室式ディーゼル機関の燃焼室 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、渦流室式ディーゼル
機関の燃焼室の改良、特にピストン側のキャビティ構造
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】渦流室式ディーゼル機関においては、ピ
ストン頂面に、噴口下方からピストン中心に向けて延び
た溝状のトレンチ部を設けるとともに、該トレンチ部の
先端に一対の大キャビティ部を連続させてなる所謂クロ
ーバーリーフ型のキャビティを凹設した構成（例えば実
開昭６３−７９４３５号公報）が一般的であるが、この
種のキャビティ構造では、噴口からそのままトレンチ部
に沿って直進しようとする噴流の流れが強すぎるため、
大キャビティ部を乗り越えてシリンダボアに衝突し消炎
する火炎の割合が比較的多く、かつ主燃焼室の広い領域
に火炎が拡散しにくい。

【０００３】そこで、本出願人は、先に、特開平１−２
０００１２号公報等において、ピストン頂面に、噴口か
らの噴流の中心線を挟んで略円形の一対の大キャビティ
部を８の字状に連続して凹設するとともに、上記中心線
上でかつ噴口寄りに分散台を島状に隆起させ、かつこの
分散台の手前側の両側に、上記大キャビティ部と連通す
る側方キャビティ部を形成してなる燃焼室構造を提案し
ている。

【０００４】このものでは、渦流室から初期に噴出した
噴流が分散台に衝突して側方キャビティ部に拡散すると
ともに、この衝突により直進速度成分を弱められた一部
のガスが分散台を乗り越えて大キャビティ部内に流入
し、ここで旋回流を生起させる。また、ピストンの下降
に伴い、噴流の多くは、分散台を乗り越えて大キャビテ
ィ部内に流入するが、この段階では、その直進速度成分
が弱いため、やはり、大キャビティ部内周に沿って旋回
流を生起させる。従って、主燃焼室内での空気利用率を
良好に得ることができる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の燃焼室においては、噴口から火炎が噴出した直後の主
燃焼室側での初期燃焼が必ずしも十分に良好なものとは
ならない。また側方キャビティ部付近でのガス流動も分
散台に衝突して分散する噴流のみに依存しているため、
必ずしも十分ではない。従って、主燃焼室側での空気利
用率の向上、ひいては未燃燃料やスモークの排出量の抑
制等の点で更に改善の余地があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この考案に係る渦流室式
ディーゼル機関の燃焼室は、主燃焼室の周辺部に開口
し、かつ渦流室からの噴流が主燃焼室の中心に向かうよ
うに傾斜した噴口と、ピストン頂面に凹設され、かつ上
記噴流の中心線を挟んで左右にそれぞれ略円形に広がる
とともに、中央部で互いに連続した一対の大キャビティ
部と、上記大キャビティ部の噴口寄りでかつ上記中心線
上の位置に隆起し、かつ上記大キャビティ部の外殻の一
部を形成するとともに、噴口に対向する略直線状の後縁
を有する分散台と、ピストン頂面の噴口寄りの位置に凹
設され、かつ噴口下方付近からピストン周縁に沿って左
右に広がるとともに、上記分散台の両側で上記大キャビ
ティ部に連通した側方キャビティ部と、この側方キャビ
ティ部を画成する外殻の一部をなし、側方キャビティ部
からの噴流を大キャビティ部での旋回流の略接線方向に
導く案内壁部と、上記側方キャビティ部の噴口下方位置
から上記分散台に至る範囲に、噴口と略同一幅の溝状に
凹設され、かつ分散台後縁に接するピストン中心側の壁
面が、上方に向かうに従って噴口寄りとなるように傾斜
した凹部とを備えたことを特徴としている。

【０００７】

【作用】圧縮上死点付近で渦流室から噴口を通して噴出
した燃焼ガスは、先ず噴口下方に位置する凹部内に拡散
する。つまり、凹部内の空気を直ちに取り込んで初期燃
焼が行われる。

【０００８】そして、噴流はピストン中心へ向かって直
進しようとするため、分散台に衝突して側方キャビティ
部内に広く拡散する。このとき、凹部内に流入した噴流
は、ピストン中心側の傾斜した壁面に沿って噴口側へ戻
ろうとするため、噴口から噴出する噴流と互いに衝突
し、側方キャビティ部付近に活発なガス流動が生じる。

【０００９】またピストンの下降に伴い一部の噴流が分
散台を乗り越えて大キャビティ部側へ直進し、これによ
って大キャビティ部内に旋回流が生起される。この旋回
流によって大キャビティ部付近の空気が有効に利用され
る。そして、上記の側方キャビティ部へ向かった噴流
は、案内壁部に沿って大キャビティ部内に旋回流の略接
線方向から合流し、旋回流を強化する。

【００１０】

【実施例】以下、この考案の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１１】図１および図２は、この考案の一実施例を
示すもので、１がシリンダブロック、２がシリンダヘッ
ド、３がピストンを示している。シリンダボア４の上面
を覆うシリンダヘッド２下面は平坦面に形成されてお
り、ピストン３頂面との間に主燃焼室５が形成されてい
る。

【００１２】渦流室６は、シリンダヘッド２の側部に沿
って位置し、かつ該渦流室６から延びた噴口７が主燃焼
室５の周辺部に開口している。この噴口７は幅方向がや
や広くなった偏平な通路断面を有し、かつ渦流室６から
の噴流が主燃焼室５の中心に向かうように傾斜してい
る。図１には、上記の噴流のピストン３平面上における
中心線を符号Ｌにて示してある。

【００１３】主燃焼室５を画成するピストン３の頂面に
は、ピストン３中央部付近に、略円形をなす一対の大キ
ャビティ部８が一定の深さで凹設されている。この大キ
ャビティ部８は、上記中心線Ｌを挟んで左右に広がって
おり、全体として８の字状をなすとともに、中心線Ｌに
沿った中央部分が互いに連続して一体となっている。そ
して、両者の接続部となる中心線Ｌ上の噴口７と反対側
の外殻は、噴口７に向かって舌片状に延びており、両大
キャビティ部８を仕切る対向壁部９を形成している。
尚、上記大キャビティ部８は、吸排気弁のバルブリセス
を兼ねている。

【００１４】上記大キャビティ部８の噴口７寄りの位置
には、ピストン３頂面と同一高さまで島状に隆起した分
散台１０が設けられている。この分散台１０は、噴口７
に対向するように上記中心線Ｌ上に位置し、かつ大キャ
ビティ部８の外殻の一部をなすように略三角形の平面形
状を有している。具体的には、略円弧形に緩く湾曲した
一対の前縁１０ａが大キャビティ部８の外殻の一部を形
成し、かつ噴口７側の後縁１０ｂが噴口７に対向して直
線状をなしている。この後縁１０ｂの幅は、噴口７の開
口幅よりも若干大きく設定されている。尚、この分散台
１０の周囲の壁面は、ピストン３頂面に対し垂直面をな
している。

【００１５】またピストン３頂面の噴口７寄りの位置に
は、噴口７下方付近からピストン３周縁に沿って左右に
広がった側方キャビティ部１１が一定の深さで凹設され
ている。この側方キャビティ部１１は、大キャビティ部
８と同一の深さを有し、分散台１０の左右両側で大キヤ
ビティ部８と互いに一体に連通している。そして、側方
キヤビティ部１１の噴口７後方側の外殻１１ａはピスト
ン３周縁に沿った円弧形をなしている。また左右両側の
外殻は、ピストン３中心側へ向かうように滑らかに湾曲
しており、側方キヤビティ部１１から出る噴流を大キヤ
ビティ部８で生起される旋回流の略接線方向に導く案内
壁部１１ｂを形成している。尚、大キヤビティ部８や側
方キヤビティ部１１を形成する外殻の壁面は、分散台１
０と同様にピストン３頂面に対し垂直面をなしている。

【００１６】そして上記側方キヤビティ部１１の中央部
つまり噴口７下方部分には、噴流中心線Ｌに沿って更に
一段深く溝状の凹部１２が形成されている。この凹部１
２は、噴口７下方位置から分散台１０に至る範囲に、噴
口７の開口幅と略同一の幅で略矩形に凹設されたもの
で、図３に示すように両側の壁面１２ａはピストン３頂
面に対し垂直面をなしている。また分散台１０の後縁１
０ｂに接するピストン３中心側の壁面１２ｂは、図２に
示すように、上方へ向かうに従って噴口７寄りとなるよ
うに傾斜している。この傾斜した壁面１２ｂの上端は、
分散台１０後縁１０ｂの垂直な壁面に連続している。
尚、図示例では壁面１２ｂの下半部が垂直に近い形とな
っており、上半部が強く傾斜しているが、凹部１２の底
面から連続した傾斜面に形成しても良い。更に、噴口７
側つまりピストン３外周側の壁面１２ｃは、逆に、上方
へ向かうに従ってピストン３中心寄りとなるように傾斜
している。

【００１７】次に上記実施例の構成における作用につい
て説明する。

【００１８】圧縮上死点前に渦流室６に噴射された燃料
は渦流室６内で着火，燃焼し、圧縮上死点付近で未燃燃
料を含む火炎となって噴口７から主燃焼室５側へ噴出す
る。この燃焼ガスの噴流は、先ず噴口７が対向する凹部
１２の底面に衝突し、周囲に拡散する。このとき、凹部
１２内に存在する空気が直ちに火炎に取り込まれるた
め、初期の拡散燃焼が良好なものとなる。そして、凹部
１２内を噴流中心線Ｌに沿って直進しようとした噴流
は、分散台１０に衝突してせき止められるため、凹部１
２から流れ出て図１に矢印ａで示すように側方キャビテ
ィ部１１に広く拡散する。特に、凹部１２内を直進した
噴流がピストン３中心側の傾斜した壁面１２ｂに沿って
噴口７側へ戻ろうとするため、噴口７から出る噴流と衝
突し、この結果、凹部１２を中心として側方キャビティ
部１１付近で活発なガス流動が生じる。従って、未燃燃
料と空気との混合が促進され、側方キャビティ部１１周
辺での空気利用率が向上する。尚、凹部１２底面に衝突
した噴流の一部は噴口７後方へも廻り込もうとするが、
ピストン３外周側の壁面１２ｃがピストン３外周寄りに
傾斜しているため、ピストン３外周側へ流出しにくい。
つまり、シリンダボア４に衝突して消炎する火炎を一層
少なく抑制することができる。

【００１９】またピストン３の下降に伴って噴流の一部
は分散台１０を乗り越えて直進し、各大キャビティ部８
に流入する。これによって、大キャビティ部８内に矢印
ｂで示すような旋回流が生起される。ここで上記の噴流
は、対向壁部９によって滑らかに左右に分流されるの
で、ここを乗り越えてシリンダボア４に衝突する火炎は
少なくなり、かつ各大キャビティ部８内にそれだけ強い
旋回流が生起される。そして、上述したように側方キャ
ビティ部１１へ向かった噴流も、側方キャビティ部１１
の案内壁部１１ｂに沿って大キャビティ部８側へ案内さ
れ、大キャビティ部８内の旋回流に矢印ｃのように接線
方向から滑らかに合流するため、その旋回流が一層強め
られる。これにより、大キャビティ部８周辺の空気を取
り込みながら燃焼が広く拡散していく。

【００２０】従って、主燃焼室５の全域において空気利
用率を一層高めることができ、低負荷時における未燃燃
料の排出の抑制ならびに高負荷時におけるスモークの低
減を達成できる。

【００２１】

【考案の効果】以上の説明で明らかなように、この考案
に係る渦流室式ディーゼル機関の燃焼室によれば、側方
キャビティ部の噴口下方位置に更に凹部が設けられてい
るので、主燃焼室側での初期燃焼が一層良好なものにな
る。そして、凹部内を直進した噴流が傾斜した壁面に沿
って噴口側に戻され、噴口から噴出する噴流と衝突する
ため、側方キャビティ部周辺に活発なガス流動を生じさ
せることができる。従って、主燃焼室側での空気利用率
を一層高めることができ、低負荷時における未燃燃料の
排出の抑制ならびに高負荷時におけるスモークの低減を
達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る燃焼室の一実施例を示すピスト
ン頂面の平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った燃焼室要部の断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿ったピストン頂部の断面
図。

【符号の説明】

３…ピストン ５…主燃焼室 ６…渦流室 ７…噴口 ８…大キャビティ部 ９…対向壁部 １０…分散台 １１…側方キャビティ部 １２…凹部

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主燃焼室の周辺部に開口し、かつ渦流室
   からの噴流が主燃焼室の中心に向かうように傾斜した噴
   口と、ピストン頂面に凹設され、かつ上記噴流の中心線
   を挟んで左右にそれぞれ略円形に広がるとともに、中央
   部で互いに連続した一対の大キャビティ部と、上記大キ
   ャビティ部の噴口寄りでかつ上記中心線上の位置に隆起
   し、かつ上記大キャビティ部の外殻の一部を形成すると
   ともに、噴口に対向する略直線状の後縁を有する分散台
   と、ピストン頂面の噴口寄りの位置に凹設され、かつ噴
   口下方付近からピストン周縁に沿って左右に広がるとと
   もに、上記分散台の両側で上記大キャビティ部に連通し
   た側方キャビティ部と、この側方キャビティ部を画成す
   る外殻の一部をなし、側方キャビティ部からの噴流を大
   キャビティ部での旋回流の略接線方向に導く案内壁部
   と、上記側方キャビティ部の噴口下方位置から上記分散
   台に至る範囲に、噴口と略同一幅の溝状に凹設され、か
   つ分散台後縁に接するピストン中心側の壁面が、上方に
   向かうに従って噴口寄りとなるように傾斜した凹部とを
   備えたことを特徴とする渦流室式ディーゼル機関の燃焼
   室。