JP2683968B2 - ディーゼルエンジンのうず室式燃焼室 - Google Patents

ディーゼルエンジンのうず室式燃焼室

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JP2683968B2 JP3244811A JP24481191A JP2683968B2 JP 2683968 B2 JP2683968 B2 JP 2683968B2 JP 3244811 A JP3244811 A JP 3244811A JP 24481191 A JP24481191 A JP 24481191A JP 2683968 B2 JP2683968 B2 JP 2683968B2
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純 古山
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、特に小型のディーゼ
ルエンジンに適するうず室式燃焼室に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般にディーゼルエンジンのうず室式燃
焼室の基本構造は、従来より例えば図3〜図4で示すよ
うに構成されている。ここで、図3はうず室式燃焼室の
要部縦断側面図、図4はピストンヘッドの主燃焼室側の
端面図である。このうず室式燃焼室は、ディーゼルエン
ジンEの主燃焼室11に噴口12を介してうず室18を
連通し、うず室18に燃料噴射ノズル5を臨ませ、主燃
焼室11内でピストンヘッド4Aに凹み23を形成して
構成されている。
【0003】この凹み23により、主燃焼室11とうず
室18との間のガスの流れがスムースに行われるように
している。上記基本構造において、上記凹み23は、従
来技術では例えば図4で示すもの(株式会社養賢堂の刊
行物「内燃機関講義上巻(昭和51年9月10日発
行)」の第301頁)がある。即ち、上記凹み23は、
その先端が噴口12に対面する位置で、その終端がピス
トンヘッド4Aの中心部を越えて長く溝状に形成されて
いる。なお、図3中の符号1はシリンダヘッド、2はシ
リンダブロック、3はシリンダ、4はピストン、7は排
気弁、8はうず室口金を示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、エンジンの暖機速度が遅いうえ、ディーゼルノッ
クが起こり易い。つまり、エンジンの冷始動後の暖機期
間においては、主燃焼室11及びうず室18の温度が低
いため、圧縮工程でうず室18内の空気が温度上昇しに
くく、発火が遅く、燃焼性能が悪いため、暖機時間が長
い。また、うず室18内の空気が温度上昇しにくいた
め、燃料が噴射され始めてから発火するまでの発火遅れ
期間が長くなって、噴射燃料の蓄積量が多くなり、次の
爆発的燃焼期間で、急激な圧力上昇をきたし、ディーゼ
ルノックが生じ易い。本発明はこのような事情を考慮し
てなされたもので、エンジンの暖機速度を速め、併せて
ディーゼルノックを起こりにくくすることを技術課題と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために次のように構成したものである。ディーゼ
ルエンジンEの主燃焼室11の周辺部に噴口12を介し
てうず室18を連通させ、うず室18に燃料噴射ノズル
5を臨ませ、主燃焼室11内でピストンヘッド4Aに凹
み13を形成して構成したディーゼルエンジンのうず室
式燃焼室において、凹み13の上面13aは、噴口12
に対面する位置で、噴口12とほぼ同形同大で、凹み1
3の上面13aの全部が噴口12とほぼ重なり合う状態
に形成し、凹み13の底壁13bをピストンヘッド4A
の中心側へ向かった上り勾配に形成し、凹み13は、燃
焼ガスの流れ方向に沿う凹み長さよりも凹み深さの寸法
の方が短くなる底浅状に形成し、燃料噴射ノズル5の燃
料噴射軸心Zは、うず室18及び噴口12を順に通って
凹み13に至るように方向づけて構成したものである。
【0006】
【作 用】本発明は、次のように作用する。主燃焼室
11内の空気が圧縮工程で圧縮され、噴口12を経てう
ず室18へ流れて、うず室18内で渦流を発生する。次
いで燃料噴射ノズル5から噴射された噴霧燃料は、大半
が渦流と混合して混合気となるが、燃料噴射ノズル5の
燃料噴射軸心Zは、うず室18及び噴口12を順に通っ
て上記凹み13に至るように方向づけられているので、
噴霧燃料の一部分は噴口12を通過して確実に凹み13
に飛び込み、この凹み13にこもる。
【0007】うず室18で燃焼し始めた燃焼ガス流は、
噴口12から凹み13を経て主燃焼室11へ流れ込む。
このとき、その凹み13が底浅状のため、上記燃焼ガス
流は、その凹み13の底壁13bに強く吹き当たって、
この凹み底壁13bを強く加熱する。これと同時に、凹
み13内にこもっていた燃料も燃焼し始めて、その凹み
底壁13bを更に加熱して高温にする。
【0008】そして次の圧縮工程では、主燃焼室11内
の空気が凹み13を通過するときに、高温に畜熱された
凹み底壁13bで加熱されて温度上昇するので、うず室
18内での発火が速くなり、燃焼性能が良くなる。これ
により、エンジンの始動後の暖機期間において、暖機が
促進され、暖機時間が短くなる。また、うず室18内で
の発火が速くなるので、発火遅れ期間が短くなって、次
の爆発的燃焼期間での圧縮上昇が小さくなり、ディーゼ
ルノックが生じにくくなる。
【0009】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいてさらに
詳しく説明する。図1は本発明に係るうず室式燃焼室の
構成を示す要部の縦断面図、図2(A)は図1中のうず室
口金8の燃焼室側より見た端面図、図2(B)はピストン
ヘッドの端面図である。このうず室式燃焼室は、小型デ
ィーゼルエンジンEの主燃焼室11に噴口12を介して
うず室18を連通させ、うず室18に燃料噴射ノズル5
を臨ませ、主燃焼室11内でピストンヘッド4Aに凹み
13を形成して構成されている。
【0010】主燃焼室11は、シリンダブロックの中央
にシリンダ3を形成し、ピストン4をシリンダ3に上下
摺動自在に内嵌して形成される。うず室18は、シリン
ダヘッドの肉壁内に凹設したうず室上半球部18aと、
その下部開口端から嵌入された半割状のうず室口金8に
形成されたうず室下半球部18bとで形成されている。
【0011】このうず室18の上半球部18aには、燃
料噴射ノズル5の噴射口5aが臨ませてあり、燃料を噴
射させるように構成されている。噴口12は、図2(A)
で示すように、主噴口部12aの左右の各側面に左右一
対の脇噴口部12b・12bの各横側面を連通させて成
り、両脇噴口部12b・12bの軸心は主噴口部12a
の軸心Xに対して、主燃焼室11側からうず室18側に
進むに連れて近づく方向に傾斜させ、主噴口部12aと
各脇噴口部12b・12bとが連通する箇所の各連通壁
面部分に沿って各噴口内稜線12c・12cを縦走させ
て形成されている。
【0012】本発明では、前記凹み13は、図1及び図
2(B)で示すように、前記噴口12に対面する位置で、
噴口12とほぼ同形同大で、凹み13の全部が上記噴口
12とほぼ重なり合う状態に形成されている。そして、
前記燃料噴射ノズル5の燃料噴射軸心Zは、前記うず室
18及び上記噴口12を順に通って凹み13に至るよう
に方向づけられている。
【0013】上記構成によれば、圧縮工程において主燃
焼室11内の空気が圧縮され、圧縮空気が凹み13を経
て、うず室18へ流れ込み、うず室18内で渦流を発生す
る。次いで燃料噴射ノズル5から噴射された噴霧燃料
は、大半が渦流と混合して混合気となるが、燃料噴射ノ
ズル5の燃料噴射軸心Zは、うず室18及び噴口12を
順に通って上記凹み13に至るように方向づけられてい
るので、噴霧燃料の一部分は噴口12を通過して確実に
凹み13に飛び込み、この凹み13にこもる。
【0014】うず室18で燃焼し始めた燃焼ガス流は、
噴口12から凹み13を経て主燃焼室11へ流れ込む。
このとき、その凹み13が小さいため、上記燃焼ガス流
は、その凹み13の底壁13bに強く吹き当たって、こ
の凹み底壁13bを強く加熱する。これと同時に、凹み
13内にこもっていた燃料も燃焼し始めて、その凹み底
壁13bを更に加熱して高温にする。
【0015】そして次の圧縮工程では、主燃焼室11内
の空気が凹み13を通過するときに、高温に畜熱された
凹み底壁13bで加熱されて温度上昇するので、うず室
18内での発火が速くなり、燃焼性能が良くなる。これ
により、エンジンの始動後の暖機が促進され、暖機時間
が短くなる。また、うず室18内での発火が速くなるの
で、発火遅れ期間が短くなって、次の爆発的燃焼期間で
の圧縮上昇が小さくなり、ディーゼルノックが生じにく
くなる。
【0016】上記実施例では、噴口12が主噴口部12
aと、その主噴口部12aの各横側面に連通させた左右
一対の脇噴口部12b・12bとから成るものについて
例示したが、これには限らない。また同様に、凹み13
の形状についても、適宜変更を加えて実施できる。
【0017】
【発明の効果】本発明は、前記のように構成され作用す
ることから次の効果を奏する。 イ.「凹みにこもった燃焼熱がうず室へ流入する圧縮空
気を加熱するので、燃焼性能が良くなってエンジン始動
後の暖機速度を速める」凹みの上面は、噴口に対面する
位置で、その噴口とほぼ同形同大となっているうえ、凹
みを底浅状に形成してあるので、うず室で燃焼し始めた
燃焼ガス流は、噴口を通ったのち、ほぼ全て凹みへ吹き
当たって上記燃焼ガスの熱で凹みが加熱される。そし
て、この凹みにこもった燃焼熱が、次の圧縮工程で凹み
を経てうず室へ流入する圧縮空気を加熱するので、うず
室内での発火が速くなって燃焼性能が良くなり、これに
よってエンジン始動後の暖機速度を速めることができ
る。 ロ.「うず室へ流入する圧縮空気の温度が高められるの
で、うず室内での発火が速くなって発火遅れ期間が短く
なり、ディーゼルノックが生じにくい」圧縮工程でうず
室へ流入する圧縮空気の温度が、凹みにこもった燃焼熱
によって十分に高められることによって、うず室内での
発火が速くなる。従って、発火遅れ期間が短くなって次
の爆発的燃焼期間での圧縮上昇が小さくなり、これによ
ってディーゼルノックが生じにくくなる。 ハ.「通常のエンジン運転時における燃焼ガスの主燃焼
室内へのスムーズな拡散と、凹みを十分に加熱してうず
室内での発火を速くすることとを共に達成できる」凹み
の上面を噴口とほぼ同形同大にしたうえで、凹みの底壁
をピストンヘッドの中心側へ向かって上り勾配に形成し
たので、通常のエンジン運転時における燃焼ガスの主燃
焼室内へのスムーズな拡散と、凹みを十分に加熱して、
この凹みを経てうず室へ流入する圧縮空気の温度を十分
に高めることとを共に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るうず室式燃焼室の構成を示す要部
の縦断面図である。
【図2】本発明に係る噴口と凹みの関係を示す図であ
る。
【図3】従来例に係るうず室式燃焼室の要部縦断面図で
ある。
【図4】従来例に係るピストンヘッドの端面図である。
【符号の説明】
E…ディーゼルエンジン、1…シリンダヘッド、4A…
ピストンヘッド、5…燃料噴射ノズル、Z…燃料噴射ノ
ズルの軸心、11…主燃焼室、12…噴口、13…凹
み、13a…凹みの上面、13b…凹みの底壁、18…
うず室。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディーゼルエンジン(E)の主燃焼室(11)
    の周辺部に噴口(12)を介してうず室(18)を連通させ、そ
    うず室(18)に燃料噴射ノズル(5)を臨ませ、前記主燃
    焼室(11)内でピストンヘッド(4A)に凹み(13)を形成して
    構成したディーゼルエンジンのうず室式燃焼室におい
    て、 前記凹み(13)の上面(13a)は、前記噴口(12)に対面する
    位置で、その噴口(12)とほぼ同形同大で、前記凹み(13)
    の上面(13a)の全部が前記噴口(12)とほぼ重なり合う状
    態に形成し、前記凹み(13)の底壁(13b)を前記ピストンヘッド(4A)の
    中心側へ向かって上り勾配に形成し、前記凹み(13)は、
    燃焼ガスの流れ方向に沿う凹み長さよりも凹み深さの寸
    法の方が短くなる底浅状に形成し、 前記燃料噴射ノズル(5)の燃料噴射軸心(Z)は、前記う
    ず室(18)及び前記噴口(12)を順に通って前記凹み(13)に
    至るように方向づけて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。
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