JP2566173Y2 - 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、特に吸気２弁式機関におけるピス
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の中で、各気筒
毎に２つの吸気弁と１つの排気弁を備えた吸気２弁式機
関では、ピストン頂面に、バルブリセスを兼ねた合計３
個の円形キャビティ部を凹設するのが一般的である。例
えば特開昭５８−９１３２７号公報には、ピストン頂面
において、噴口から噴出する噴流の上流側に噴流中心線
を挟んで一対の吸気側バルブリセス兼用のキャビティ部
を凹設するとともに、噴流下流側でかつ噴流中心線上に
排気側バルブリセス兼用のキャビティ部を凹設し、かつ
これらの３個のキャビティ部を、噴口下方から上記噴流
中心線に沿って延びた溝状のトレンチ部で連通させた構
成が示されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、噴口からそのままピストン中心側へ向か
って直進しようとする噴流の直進成分が強すぎるため、
左右へ広がる吸気側バルブリセス兼用キャビティ部への
拡散ならびに該キャビティ部内での流動が弱い。また直
進した噴流が排気側バルブリセス兼用キャビティ部をも
乗り越えてシリンダボア壁面に衝突し、消炎し易い。従
って、主燃焼室での空気利用率が低くなってしまい、特
に高負荷域でＨＣやＣＯ、更にはスモークの排出量が多
くなり、燃費も悪くなる虞れがあった。

【０００４】

【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、上記中心線部分で互いに一体に連続した吸気
弁用バルブリセスを兼ねる一対の第１キャビティ部と、
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、上記第１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第１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、上記第１キャ
ビティ部よりも噴流下流側でかつ上記噴流中心線上に凹
設されるとともに、上記第１キャビティ部と同一深さで
連続した排気弁用バルブリセスを兼ねる１つの第２キャ
ビティ部と、上記噴流中心線に沿って第１キャビティ部
底面に凹設され、かつ各第１キャビティ部の円周方向に
沿った第１延長部と第２キャビティ部内に延びる第２延
長部とを有する案内溝部と、この案内溝部の略中央部で
かつ上記噴流中心線上に、島状に隆起して形成された分
散台とを備えたことを特徴としている。

【０００５】

【作用】噴口から主燃焼室内に噴出した燃焼ガスの噴流
は、側方キャビティ部底面に衝突して一部が左右に拡散
する。つまり側方キャビティ部内の空気を取り込んで速
やかに拡散する。また噴流の多くは噴口から直進しよう
とするが、この直進した噴流は分散台に衝突し、左右に
分流する。そして、この左右に分流した噴流は案内溝部
の第１延長部に沿って流れようとし、左右の第１キャビ
ティ部内に旋回流を生起する。また側方キャビティ部に
向かった噴流も案内壁部に沿って上記旋回流に接線方向
から合流する。これにより一層強い旋回流が生起され
る。

【０００６】そして、噴流の一部は、分散台を乗り越
え、あるいは分散台左右の案内溝部を通って第２キャビ
ティ部内に流入する。特に、案内溝部の第２延長部内の
空気を取り込みながら第２キャビティ部側へ速やかに燃
焼が拡散する。ここでは、分散台との衝突により噴流の
直進成分が弱められているので、第２キャビティ部を乗
り越えてシリンダボアへ衝突する成分は少ない。

【０００７】

【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。

【０００８】図１，図２は、この考案の第１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。

【０００９】渦流室６は、シリンダヘッド２の側部、特
に吸気弁側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。

【００１０】主燃焼室５を画成するピストン３の頂面に
は、吸気弁のバルブリセスを兼ねる一対の略円形の第１
キャビティ部８と、排気弁のバルブリセスを兼ねる１個
の略円形の第２キャビティ部９とが凹設されている。こ
れらの３個のキャビティ部８，９は、いずれも同一の深
さを有しており、第１キャビティ部８が比較的噴口７寄
りの位置に上記噴流中心線Ｌを挟んで対称に配置されて
いるとともに、第２キャビティ部９がこれよりも噴流下
流側でかつ噴流中心線Ｌ上の位置に配置されている。そ
して、一対の第１キャビティ部８は、上記噴流中心線Ｌ
に沿った部分で互いに連続して一体となっており、全体
としてまゆ形に近い平面形状をなしている。また第２キ
ャビティ部９は、ピストン３中央部付近において第１キ
ャビティ部８と一体に連続している。尚、第１キャビテ
ィ部８の外殻と第２キャビティ部９の外殻とは、舌片状
をなす突出部１０において連続しており、互いに対向す
る一対の突出部１０によって第２キャビティ部９の噴流
上流側つまり入口側の開口幅が狭められた形となってい
る。

【００１１】またピストン３頂面の第１キャビティ部８
よりも噴口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１
１が凹設されている。この側方キャビティ部１１は第１
キャビティ部８と同一の深さを有しており、該側方キャ
ビティ部１１と第１キャビティ部８とは、噴口７より前
方の部分で互いに一体に連通している。そして、側方キ
ャビティ部１１の噴口７後方側の外殻１２ａ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、側方キャビティ部１１から出る噴流を第１キャビ
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１２ｂを形成している。尚、第１，第２キャビティ部
８，９や側方キャビティ部１１を形成する外殻の壁面
は、ピストン３頂面に対し垂直面をなしている。

【００１２】一方、両第１キャビティ部８の中間部つま
り噴流中心線Ｌに沿った両第１キャビティ部８の接続部
において、第１キャビティ部８底面に、大の字に近似し
た平面形状をなす案内溝部１３が凹設されている。この
案内溝部１３は、図２に示すように比較的浅く形成され
ているもので、噴口７寄りの入口部分１３ｃから各第１
キャビティ部８の円周方向に沿うように湾曲した第１延
長部１３ａが左右に分岐形成されているとともに、その
下流側部分に、第２キャビティ部９の左右に向かってＶ
字状に延びる一対の第２延長部１３ｂが設けられてい
る。そして、上記案内溝部１３の略中央部、詳しくは第
２延長部１３ｂの分岐部よりも上流側に、島状に隆起し
た分散台１４が形成されている。この分散台１４は、噴
流中心線Ｌ上に位置し、略菱形の平面形状を有している
とともに、ピストン３頂面と同一高さに形成されてい
る。

【００１３】次に上記実施例の構成における作用につい
て説明する。

【００１４】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から噴出する。この燃焼ガスの噴
流は、先ず噴口７が対向する側方キャビティ部１１中央
部の底面に衝突し、周囲に拡散する。つまり、一部の噴
流が矢印ａで示すように側方キャビティ部１１に広く拡
散し、その周囲の空気を取り込んで行くため、活発な初
期燃焼が行われる。

【００１５】一方、噴口７から出た噴流の多くは中心線
Ｌに沿って直進しようとするが、この直進成分は噴口７
に対向する分散台１４に衝突し、第１キャビティ部８内
に広く分散する。同時に、分散台１４を中心として左右
に分流し、かつ案内溝１３の第１延長部１３ａに案内さ
れて第１キャビティ部８の円周方向へ流れようとする。
これにより、第１キャビティ部８内に矢印ｂで示すよう
に旋回流が生起され、空気を取り込みながら燃焼が拡散
していく。しかも、前述したように側方キャビティ部１
１に流入した噴流は、側方キャビティ部１１の案内壁部
１２ｂに沿って第１キャビティ部８側へ案内され、第１
キャビティ部８での旋回流に接線方向から滑らかに合流
するので、第１キャビティ部８内で一層強く旋回流が生
起される。

【００１６】また直進してきた噴流の一部は、矢印ｃで
示すように分散台１４の左右を通り、あるいは分散台１
４を乗り越えて、第２キャビティ部９内に流入し、該第
２キャビティ部９の空気を取り込んで燃焼する。このと
き、噴流の直進速度成分は分散台１４との衝突により弱
められているので、第２キャビティ部９を乗り越えてシ
リンダボア４壁面に衝突する火炎は少なくなる。また、
このように直進速度成分が弱められていても、火炎は案
内溝部１３内の空気を取り込みながら第２延長部１３ｂ
に沿って第２キャビティ部９内に速やかに拡散する。特
に、一対の第２延長部１３ｂが第２キャビティ部９の左
右を向いて形成されているので、第２キャビティ部９内
に広くかつ速やかに燃焼が拡散する。

【００１７】従って、主燃焼室５の広い範囲で空気利用
率の高い良好な燃焼を確保することができ、スモークや
ＨＣ、ＣＯの低減が図れるとともに、燃費の点でも良好
なものとなる。

【００１８】次に、図３，図４は、この考案の第２実施
例を示している。この実施例では、側方キャビティ部１
１の左右両側における案内壁部１２ｂに連続して、更に
延長部１２ｃが形成されている。この延長部１２ｃは、
第１キャビティ部８の外殻の円弧に連続するような円弧
形に湾曲しており、先端が案内溝部１３の入口部分１３
ｃ付近を指向している。また、その高さは、案内壁部１
２ｂとピストン３頂面で接続し、かつここから先端へ向
かって徐々に低くなっていき、第１キャビティ部８底面
に滑らかに接続している。

【００１９】従って、この実施例では、噴口７下方で側
方キャビティ部１１内に拡散した噴流を、案内溝部１３
の入口部分１３ｃおよび分散台１４に向けて案内する作
用が強くなり、分散台１４における拡散効果が向上す
る。また、第１キャビティ部８での旋回流に接線方向か
ら合流する流れが強められ、第１キャビティ部８内の旋
回流が一層強くなって、燃料と空気との混合が良好なも
のとなる。

【００２０】

【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おいては、一
対の吸気弁と１個の排気弁とを各気筒毎に有する吸気２
弁式機関において、分散台および案内溝部によって吸気
側バルブリセスを兼ねる第１キャビティ部内に旋回流を
生起させるとともに、該第１キャビティ部内および側方
キャビティ部内に噴流を広く拡散させることができる。
また直進速度成分を弱めた形で排気側バルブリセスを兼
ねる第２キャビティ部内に噴流を広く拡散させることが
できる。そのため、シリンダボア壁面に噴流が衝突して
消炎するのを抑制できるとともに、主燃焼室の全域に亙
って空気利用率を高めることができる。従って、ＨＣや
ＣＯおよびスモークの排出を抑制できるとともに、燃費
の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る燃焼室の第１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】この考案に係る燃焼室の第２実施例を示すピス
トン頂面の平面図。

【図４】図３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…第１キャビティ部 ９…第２キャビティ部 １１…側方キャビティ部 １２ｂ…案内壁部 １３…案内溝部 １４…分散台

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、上記
   中心線部分で互いに一体に連続した吸気弁用バルブリセ
   スを兼ねる一対の第１キャビティ部と、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、上記第１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
   部からの噴流を第１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、上記第１キャビティ部よりも噴流
   下流側でかつ上記噴流中心線上に凹設されるとともに、
   上記第１キャビティ部と同一深さで連続した排気弁用バ
   ルブリセスを兼ねる１つの第２キャビティ部と、上記噴
   流中心線に沿って第１キャビティ部底面に凹設され、か
   つ各第１キャビティ部の円周方向に沿った第１延長部と
   第２キャビティ部内に延びる第２延長部とを有する案内
   溝部と、この案内溝部の略中央部でかつ上記噴流中心線
   上に、島状に隆起して形成された分散台とを備えたこと
   を特徴とする渦流室式ディーゼル機関の燃焼室。