JP2603562B2 - ディーゼルエンジンのうず室式燃焼室 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
うず室式燃焼室に関する。

【０００２】

【発明の背景】ディーゼルエンジンのうず室式燃焼室で
は、うず室にその噴口を接線状に連通させ、この噴口を
介して主燃焼室に前記うず室を連通させ、このうず室に
燃料噴射ノズルを臨ませたものが、一般的構造として採
用されている。

【０００３】ところで、このような構造のうず室式燃焼
室では、うず流の旋回に基づく遠心力により、うず室内
で質量の異なる未燃ガスと既燃ガスとが分離して、うず
室の中央近傍に質量の小さい既燃ガスが集合し、ここが
局部的に高温となってＮ０_Xの生成が促進される。この
ため、うず室式燃焼室では、ＮＯ_Xの低減が重要な課題
の一つとなっている。

【０００４】

【従来技術】従来、ＮＯ_Xの低減を図る技術として、実
開昭６０−１３９０３０号公報に開示されたものがあ
る。これは、図４に示すように、うず室１０１の中央近
傍内にガス排斥具１０２を設けたものである。これによ
れば、うず室１０１の中央近傍内に既燃ガスが流入する
のを阻止できるので、うず室１０１内での未燃ガスと既
燃ガスとの分離を妨げることができ、これによりうず室
１０１内に既燃ガスの集合による高温領域が形成される
のを防止してＮＯ_Xの発生量を低減させることができ
る。

【０００５】ところで、この従来技術につき、上記公報
では、うず室１０１内にガス排斥具１０２を設けたの
で、うず流の速度分布を均一化することができ、これに
より、燃料の分布を均一にしてＨＣ・ＣＯの発生量を低
減化させることができる旨説明されている。また、図４
（Ｂ）に示すように、特にガス排斥具１０２の両端部を
細くすることにより、うず室１０１から主燃焼室への燃
焼ガスの噴出を円滑に行わせることができるので、主燃
焼室の燃焼をスムーズに行わせることができ、これによ
りエンジンの出力を向上させることができるとともに燃
費を低減化させることができる旨説明されている。

【０００６】しかし、この従来技術には、うず流や燃焼
ガスについての改善手段が示されているのみで、ＨＣ・
ＣＯの低減化、エンジンの出力性能の向上、燃費の低減
化に最も重要な要素となる、噴射燃料の微細化や拡散の
促進についての工夫が欠けているため、次のような問題
が生じる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、噴
射燃料の微細化や拡散を十分に図ることができないた
め、噴射燃料と空気との混合性能の向上が望めない。こ
のため、燃焼性能を十分に高めることができず、ＨＣ・
ＣＯの低減化、エンジンの出力性能の向上、燃費の低減
化が十分に行えない。

【０００８】本発明は、ＮＯ_Xの低減化を図ると同時
に、噴射燃料の微細化や拡散の促進によってエンジンの
出力性能の向上等を十分に図ること、をその課題とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（第１発明） 第１発明は、図１（Ａ）に示すように、ディーゼルエン
ジンのうず室１に噴口２を接線状に連通させ、その噴口
２を介して主燃焼室３にうず室１を連通させ、そのうず
室１に燃料噴射ノズル４を臨ませ、そのうず室１内に柱
形状のガス排斥具５を設けた、ディーゼルエンジンのう
ず室式燃焼室において、次の点を特徴とする。

【００１０】すなわち、図１〜図３に示すように、ガス
排斥具５の軸心１７を、うず室１内でのうず流１０の旋
回の中心軸１８と一致させ、噴射燃料７の噴射軸心６が
ガス排斥具５の外周面と交わるように構成して、燃料噴
射ノズル４からの噴射燃料７が、ガス排斥具５の外周面
のうちの噴射軸心６との交点８付近の噴射激突面部分９
に激突し、反射して飛散するように構成し、ガス排斥具
５の外周面のうち、主燃焼室３から噴口２を介してうず
室１に押し込まれた空気が最初に通過する噴口２のうず
室内延長空間３３とラップする噴口延長側周面部分４０
のみに、通路拡大用凹入面３１を形成して、うず室内延
長空間３３での空気の通過抵抗が小さくなるように構成
し、通路拡大用凹入面３１よりもうず流１０の下流側に
噴射激突面部分９を位置させて、うず室内延長空間３３
でのうず流１０の通路断面積が、噴射激突面部分９に激
突して反射した噴射燃料７が飛散する燃料飛散空間７０
でのうず流１０の通路断面積よりも広くなるように構成
したものである。

【００１１】（第２発明）第２発明は、上記第１発明に
おいて、図２に示すように、前記通路拡大用凹入面３１
を、うず流１０の下流側に進むにつれて次第に狭くなる
前すぼまりの溝状に形成した、ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】（第１発明）第１発明の作用を図１（Ｄ）に基
づいて説明する。

【００１３】燃料噴射ノズル４からの噴射燃料７がガ
ス排斥具５の噴射激突部分９に激突し、反射して飛散す
ることにより、噴射燃料７の微細化と拡散とが促進され
る。

【００１４】ガス排斥具５にうず室１内の燃焼熱が蓄
熱され、そのガス排斥具５の蓄熱が噴射激突部分９に激
突した噴射燃料７に吸収されることにより、うず室１内
での噴射燃料７の気化が促進される。

【００１５】うず室１に押し込まれた空気が最初に通
過する噴口２のうず室内延長空間３３とラップする噴口
延長側周面部分４０に通路拡大用凹入面３１を形成した
ことにより、うず室内延長空間３３での空気の通過抵抗
が小さくなって、主燃焼室３からうず室内延長空間３３
に空気が勢いよく押し込まれる。そのうえ、うず室内延
長空間３３でのうず流１０の通路断面積が燃料飛散空間
７０でのうず流１０の通路断面積よりも広くなり、燃料
飛散空間７０のうず流１０の通路断面積が狭くなる分だ
け燃料飛散空間７０でのうず流１０の速度が速くなる。

【００１６】（第２発明） 第２発明は、上記第１発明の作用〜に加え、次のよ
うに作用する。 図２(Ｃ)に示すように、通路拡大用凹入面３１を、う
ず流１０の下流側に進むにつれて次第に狭くなる前すぼ
まりの溝状に形成したことにより、その出口付近でうず
流１０に微小うずを生じさせることができる。

【００１７】

【発明の効果】（第１発明）第１発明は、下記の効果
〜を奏する。

【００１８】燃料噴射ノズルからの噴射燃料がガス排
斥具の噴射激突部分に激突し、反射して飛散するように
構成したので、噴射燃料の微細化と拡散とを促進するこ
とができ、噴射燃料と空気との混合性能を高めて、燃焼
性能を向上させることができる。これにより、ＨＣ・Ｃ
Ｏの低減化、エンジンの出力性能の向上、燃費の低減化
を十分に図ることができる。

【００１９】噴射激突部分に激突した噴射燃料に、ガ
ス排斥具の蓄熱を吸収させることができ、うず室内での
噴射燃料の気化を促進して、噴射燃料の気化の遅れに起
因する発火遅れ期間を短縮できる。これにより、ディー
ゼルノックの発生を有効に防止できる。

【００２０】ガス排斥具の噴口延長側周面部分に通路
拡大用凹入面を形成し、その通路拡大用凹入面よりもう
ず流の下流側に噴射激突面部分を位置させたので、うず
室内延長空間での空気の通過抵抗が小さくなる分だけ主
燃焼室からうず室内延長空間に空気が勢いよく押し込ま
れる。そのうえ、燃料飛散空間のうず流の通路断面積が
狭くなる分だけ燃料飛散空間でのうず流の速度が速くな
る。このため、噴射激突面部分に激突することで微細化
して飛散した噴射燃料にうず流が高速度で当たって、噴
射燃料と空気との混合性能をより高めることができる。
これにより、ＨＣ・ＣＯの低減化、エンジンの出力性能
の向上、燃費の低減化を一層確実なものにすることがで
きる。

【００２１】（第２発明） 第２発明は、上記第１発明の効果〜に加え、次の効
果を奏する。 通路拡大用凹入面を、うず流の下流側に進むにつれて
次第に狭くなる前すぼまりの溝状に形成したので、その
出口付近でうず流に微小うずを生じさせることができ
る。このため噴射燃料と空気との混合性能を一層高める
ことができ、これにより上記効果で述べたＨＣ・ＣＯ
の低減化、エンジンの出力性能の向上、燃費の低減化を
一層確実なものにできる。

【００２２】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）図１は本考案の第１実施例に係るうず室
式燃焼室を説明する図で、図１（Ａ）はうず室式燃焼室
の縦断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面
図、図１（Ｃ）は第１実施例で用いるガス排斥具の斜視
図、図１（Ｄ）は図１（Ｃ）のＤ−Ｄ線断面図である。

【００２３】図１（Ａ）において、符号５０はディーゼ
ルエンジンのうず室式燃焼室を示しており、これは次の
ようになっている。図１（Ａ）に示すように、シリンダ
ブロック１１のシリンダ１２内にピストン１３を嵌入
し、ピストン１３の上側に主燃焼室３を形成している。
シリンダブロック１１上に組み付けたシリンダヘッド１
４内にうず室１を形成しており、うず室１の上半部はシ
リンダヘッド１４の肉壁内に形成し、うず室１の下半部
はシリンダヘッド１４に嵌め込んだ噴口口金１５内に形
成している。噴口口金１５の底壁にうず室１に接線状に
連通する噴口２を形成し、この噴口２を介して主燃焼室
３にうず室１を連通させている。うず室１内には、燃料
噴射ノズル４を臨ませている。

【００２４】このうず室式燃焼室５０では、ＮＯ_Xの発
生量を低減させるため、図１（Ａ）・（Ｂ）に示すよう
に、うず室１の中央近傍内にガス排斥具５を設けてい
る。このガス排斥具５は、図１（Ｃ）に示すように、円
柱状のもので、図１（Ｂ）に示すように、噴口口金１５
と一体に形成し、うず流１０の旋回中心軸１８に沿って
横架させている。ガス排斥具５の軸心１７はうず流１０
の旋回中心軸１８と一致させている。

【００２５】また、このうず室燃焼室５０では、噴射燃
料の微細化や拡散を促進するため、図１（Ａ）に示すよ
うに、燃料噴射ノズル４の噴射軸心６をガス排斥具５と
交わる向きに向かわせ、燃料噴射ノズル４からの噴射燃
料７が、そのガス排斥具５の外周面のうちの上記噴射軸
心６との交点８付近の噴射激突面部分９に衝突し、反射
して飛散するように構成している。

【００２６】この噴射激突面部分９は、円柱状のガス排
斥具５の周面をそのまま利用している。このため、この
噴射激突面部分９は、図１（Ｄ）に示すように、うず流
１０の旋回方向に沿って凸曲状となる。

【００２７】また、このうず室式燃焼室５０では、図１
（Ｄ）に示すように、燃料噴射ノズル４の噴射軸心６よ
りもうず流１０の上流側で、噴射激突面部分９に対して
噴射軸心６のなす角θを鋭角に設定しているので、噴射
燃料７をうず流１０の下流に向かって反射させ、噴射燃
料７をうず流１０にスムーズに巻き込ませることがで
き、これにより噴射燃料７と空気との混合性能を高める
ことができる。

【００２８】また、噴射激突面部分９に対して噴射軸心
６がなす角θを鋭角に設定しているので、噴射燃料７が
噴射激突面部分９に斜めから衝突し、噴射燃料７が正面
から衝突する場合に比べ、噴射燃料７の衝突面積が広が
り、噴射燃料７がガス排斥具５から受ける熱が増大す
る。このため、うず室１内での噴射燃料７の気化を促進
することができる。符号１９は前記交点８における噴射
激突面部分９の接線である。

【００２９】また、このうず室式燃焼室５０では、噴射
燃料と空気との混合性能を向上させるため、ガス排斥具
５の外周面のうち、噴口２のうず室内延長空間３３とラ
ップする噴口延長側周面部分４０に、通路拡大用凹入面
３１を形成している。

【００３０】（第２実施例）図２は第２実施例で用いる
ガス排斥具を説明する図である。この第２実施例では、
通路拡大用凹入面３１を、うず流１０の下流側に進むに
つれて次第に狭くなる前すぼまりの溝状に形成してい
る。

【００３１】（第３実施例）図３は第３実施例を説明す
る図である。この第３実施例は、前記第１実施例に、次
のような複数の構成要素を付加したものである。すなわ
ち、図３（Ｂ）に示すように、ガス排斥具５内に中空部
３０を形成し、ガス排斥具５の周面下側に圧入空気反転
案内面３２とを形成したものである。

【００３２】この第３実施例では、ガス排斥具５のうち
噴射激突面部分９の内部を中空部３０により中空にした
ので、ガス排斥具５の昇温が速い。このため、寒冷時に
も速やかな発火を行うことができ、これにより暖気性能
を向上させることができる。

【００３３】また、圧入空気反転案内面３２を、通路拡
大用凹入面３１からみてうず流１０の上流側に隣接する
上流側隣接周面部分４１に形成するとともに、これを、
噴口２からうず室１に押し込まれてきた空気の一部３４
をうず流１０に逆らう方向に案内する形状に形成したの
で、噴口２から押し込まれた空気の一部３４をうず流１
０に衝突させることができる。このため、うず流１０内
に微小うずを発生させることができ、これにより噴射燃
料７と空気との混合性能を高めることができる。

【００３４】本発明の実施例は以上の通りであるが、こ
の発明は上記実施例に限定されるものではない。例え
ば、第３実施例で付加した構成要素の一種又は二種以上
の組み合わせを、第１実施例及び第２実施例に付加して
もよい。

【００３５】また、ガス排斥具５は柱形状のものに限ら
ず、球形その他のブロック状のものであってもよい。こ
の場合には、うず室１の周壁から突出させた支持扞等に
これを支持させておけばよい。

【００３６】また、噴射燃料７を乱反射させるため、噴
射激突面部分９の表面に凹凸条を形成してもよい。この
凹凸条は平行に形成してもよいし、格子状に形成しても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の第１実施例に係るうず室式燃焼
室を説明する図で、図１（Ａ）はうず室式燃焼室の縦断
面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図１
（Ｃ）は第１実施例で用いるガス排斥具の斜視図、図１
（Ｄ）は図１（Ｃ）のＤ−Ｄ線断面図である。

【図２】図２は第２実施例で用いるガス排斥具を説明す
る図で、図２（Ａ）はガス排斥具の斜視図、図２（Ｂ）
は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図２（Ｃ）は図２
（Ｂ）のＣ方向矢視図である。

【図３】図３は第３実施例で用いるガス排斥具を説明す
る図で、図３（Ａ）はガス排斥具の斜視図、図３（Ｂ）
は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】図４は従来技術に係るうず室式燃焼室を説明す
る図で、図４（Ａ）はうず室式燃焼室の縦断面図、図４
（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１…うず室、２…１の噴口、３…主燃焼室、４…燃料噴
射ノズル、５…ガス排斥具、６…４の噴射軸心、７…噴
射燃料、８…交点、９…噴射激突面部分、１０…うず
流、３１…通路拡大用凹入面、３３…２のうず室内延長
空間、４０…噴口延長側周面部分。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンのうず室(１)に噴口
   (２)を接線状に連通させ、その噴口(２)を介して主燃焼
   室(３)に上記うず室(１)を連通させ、そのうず室(１)に
   燃料噴射ノズル(４)を臨ませ、そ のうず室(１)内に柱形状のガス排斥具(５)を設けたデ
   ィーゼルエンジンのうず室式燃焼室において、上記ガス排斥具(５)の軸心(１７)を、上記うず室(１)内
   でのうず流(１０)の旋回の中心軸(１８)と一致させ、 上記噴射燃料(７)の噴射軸心(６)が上記ガス排斥具(５)
   の外周面と交わるように構成して、上記 燃料噴射ノズル
   (４)からの噴射燃料(７)が、上記ガス排斥具(５)の外周
   面のうちの上記噴射軸心(６)との交点(８)付近の噴射激
   突面部分(９)に激突し、反射して飛散するように構成
   し、 上記ガス排斥具(５)の外周面のうち、上記主燃焼室(３)
   から上記噴口(２)を介して上記うず室(１)に押し込まれ
   た空気が最初に通過する上記噴口(２)のうず室内延長空
   間(３３)とラップする噴口延長側周面部分(４０)のみ
   に、通路拡大用凹入面(３１)を形成して、上記うず室内
   延長空間(３３)での空気の通過抵抗が小さくなるように
   構成し、 上記通路拡大用凹入面(３１)よりも上記うず流(１０)の
   下流側に上記噴射激突面部分(９)を位置させて、上記う
   ず室内延長空間(３３)でのうず流(１０)の通路断面積
   が、上記噴射激突面部分(９)に激突して反射した上記噴
   射燃料(７)が飛散する燃料飛散空間(７０)でのうず流
   (１０)の通路断面積よりも広くなるように構成した 、こ
   とを特徴とするディーゼルエンジンのうず室式燃焼室。
2. 【請求項２】 前記通路拡大用凹入面(３１)を、うず流
   (１０)の下流側に進むにつれて次第に狭くなる前すぼま
   りの溝状に形成した、ことを特徴とする請求項１に記載
   のディーゼルエンジンのうず室式燃焼室。