JP2929058B2 - ディーゼルエンジンの副室式燃焼室 - 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
副室式燃焼室に関し、詳しくは、主燃焼室での主噴流の
噴射到達距離を長くできるものに関する。

【０００２】

【従来技術】ディーゼルエンジンの副室式燃焼室の従来
技術として図２に示すものがある。これは、本発明と同
様の基本構造を備えている。すなわち、図２（Ａ）に示
すように、主燃焼室１０１と副燃焼室１０２とを噴口１
０３で連通し、図２（Ｃ）に示すように、この噴口１０
３を筒形の主噴口１０４と複数本の筒形の副噴口１０６
・１０７とで構成し、この各副噴口１０６・１０７を主
噴口１０４の筒形成方向に沿って主噴口１０４の周側面
１０５から膨出させて形成してある。

【０００３】このような基本構造を備えた副室式燃焼室
によれば、図２（Ａ）に示す副燃焼室１０２で予混合燃
焼が行われ、ここで生じた燃焼膨張ガスが、図２（Ｂ）
・（Ｃ）に示すように、主噴口１０４から主噴流１０４
ｂとして、また、各副噴口１０６・１０７から副噴流１
０６ｂ・１０７ｂとして、主燃焼室１０１に噴出し、こ
こで拡散燃焼が行われる。

【０００４】この従来技術の場合、図２（Ｃ）に示すよ
うに、複数の副噴口１０６・１０７の各軸線１０６ａ・
１０７ａは主噴口軸線１０４ａと平行な向きになってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、図
２（Ｂ）・（Ｃ）に示す主噴流１０４ｂは、直進成分の
みからなる単純な直進流となる。このような単純な直進
流は、空気との衝突等により、その流速が急激に減衰す
る傾向がある。このため、図２（Ａ）に示すピストン１
０８とシリダヘッド１０９のクリアランス１１０が大き
い状態で、噴出が行われた場合には、クリアランス１１
０の絞り効果による加速が得られないことにより、主燃
焼室１０１での主噴流１０４ｂの流速が著しく遅くな
り、主噴流１０４ｂが主燃焼室端部１１１にまで到達し
ないことがある。この場合、主燃焼室端部１１１の空気
の利用率が低下し、主燃焼室１０１での拡散燃焼が悪く
なる。

【０００６】本発明の課題は、ディーゼルエンジンの副
室式燃焼室において、主燃焼室での主噴流の噴射到達距
離を長くできるものを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１（Ａ）に
例示するように、主燃焼室１と副燃焼室２とを噴口３で
連通し、図１（Ｃ）・（Ｅ）に例示するように、この噴
口３を筒形の主噴口４と複数本の筒形の副噴口６・７と
で構成し、この各副噴口６・７を主噴口４の筒形成方向
に沿って主噴口４の周側面５から膨出させて形成した、
ディーゼルエンジンの副室式燃焼室において、次のよう
にしたことを特徴とする。

【０００８】すなわち、図１（Ｃ）・（Ｅ）に例示する
ように、主燃焼室１での三箇所にバルブリセス１９・２
０・２１をそれぞれ設け、第１のバルブリセス２０は、
その中心が噴口３に対してシリンダ中心軸１７よりも遠
い位置に配置され、第２のバルブリセス１９と第３のバ
ルブリセス２１とは、その中心が噴口３に対して左右両
側となる位置にそれぞれ配置され、主噴口４の軸線４ａ
は、副燃焼室２から主燃焼室１へ向かうに従ってシリン
ダ中心軸１７側に近づくように傾斜し、ピストンヘッド
面８ａに扇状の燃焼膨張ガス案内溝２２を凹設し、その
燃焼膨張ガス案内溝２２は、噴口３と対面する部分２３
を要とし、その要２３から離れて第１のバルブリセス２
０へ近づくに従ってその左右の幅が次第に広がるととも
に、その深さが次第に浅くなるように形成し、第２のバ
ルブリセス１９と第３のバルブリセス２１とに燃焼膨張
ガス案内溝２２の左右の縁をそれぞれオーバーラップさ
せて構成し、主噴口４の周側面５上で各副噴口６・７が
同じ捩れ方向に傾くように、各副噴口６・７の軸線６ａ
・７ａを主噴口４の軸線４ａに対して傾けたものであ
る。

【０００９】

【発明の作用及び効果】図１（Ｂ）・（Ｃ）に例示する
ように、複数の副噴口６・７から噴出する副噴流６ｂ・
７ｂが、各副噴口６・７の軸線６ａ・７ａと同じ向きに
傾いた状態で主燃焼室１に噴出し、これらの各副噴流６
ｂ・７ｂが、主噴口４から噴出する主噴流４ｂの外周部
分を斜めにかすめることにより、主噴流４ｂに各副噴口
６・７の同じ捩れ方向の捩り力１２が付与され、主噴流
４ｂがきりもみ状旋回流となる。そのきりもみ状旋回流
は、直進成分のみからなる単純な直進流に比べて、衝突
する空気の抵抗などによる流速の減衰率が小さく、これ
によって噴口３から離れた第１のバルブリセス２０へも
十分な燃焼ガスを供給できる。

【００１０】一方、燃焼膨張ガス案内溝２２の左右の縁
が、第２のバルブリセス１９と第３のバルブリセス２１
とにそれぞれオーバーラップするので、噴口３から燃焼
膨張ガス案内溝２２の要２３付近へ噴出した燃焼ガス
が、燃焼膨張ガス案内溝２２の縁に沿って扇状に広が
り、燃焼膨張ガス案内溝２２の縁での各オーバーラップ
部分から第２のバルブリセス１９と、第３のバルブリセ
ス２１とへそれぞれ流れ込む。従って、噴口３から遠い
位置にある第１のバルブリセス２０のみならず、主噴流
４ｂの流れ方向から左右の横側にやや外れた位置にある
第２のバルブリセス１９及び第３のバルブリセス２１に
も燃焼ガスを十分、且つ、迅速に供給することができ、
これによって上記バルブリセス１９・２０・２１内の空
気の利用率が高まって、主燃焼室１での拡散燃焼が活性
化する。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例に係るディーゼルエンジンの副室
式燃焼室を説明する図で、図１（Ａ）は副室式燃焼室の
要部縦断側面図、図１（Ｂ）は主燃焼室の横断平面図、
図１（Ｃ）は噴口の模式平面図、図１（Ｄ）は噴口口金
の要部縦断側面図、図１（Ｅ）は噴口の変更例の図１
（Ｃ）相当図である。

【００１２】図１に示すディーゼルエンジンの副室式燃
焼室の構成は次の通りである。すなわち、図１（Ａ）に
示すように、シリンダ１３の上側にシリンダヘッド９を
組み付け、シリンダ１３にピストン８を内嵌し、ピスト
ン８とシリンダヘッド９との間に主燃焼室１を形成して
ある。シリンダヘッド９内には副燃焼室２となるうず室
を形成し、ここに燃料噴射ノズル１４を臨ませるととも
にグロープラグ１５を挿入してある。副燃焼室２は、シ
リンダヘッド９内に形成した下端開口状の空洞部にその
下側から噴口口金１６を嵌入して形成し、噴口口金１６
の底部に設けた噴口３で主燃焼室１と副燃焼室２とを連
通してある。図１（Ａ）・（Ｂ）に示すように、噴口３
の位置はシリンダ中心軸１７から後側に偏った位置に配
置してある。

【００１３】噴口３の構成は次の通りである。すなわ
ち、図１（Ｃ）に示すように、噴口３は、円筒形の主噴
口４と、二本の円筒形の左右副噴口６・７とで構成して
ある。図１（Ａ）・（Ｂ）に示すように、主噴口４の軸
線４ａはシリンダ中心軸１７に向けてある。図１（Ｃ）
に示すように、左右副噴口６・７は、主噴口４の筒形成
方向に沿って主噴口４の周側面５の前半部から膨出させ
て形成してある。

【００１４】そして、主噴口４の周側面５上で左右副噴
口６・７が同じ方向に捩れるように、左右副噴口６・７
の軸線６ａ・７ａを主噴口４の軸線４ａに対して傾けて
ある。図１（Ｃ）中の矢印６ｃは左副噴口６の捩れ方
向、矢印７ｃは右副噴口７の捩れ方向を示す。図１
（Ｄ）に示すように、この噴口３を側面から観察する
と、主噴口４の軸線４ａの仰角４ｄは４５度０分０秒の
角度に設定し、左副噴口６の軸線６ａの仰角６ｄは４８
度３７分３秒の角度に設定し、右副噴口７（実際には図
１（Ｄ）の紙面手前側に位置する）の軸線７ａの仰角７
ｄは４１度２２分５７秒の角度に設定してある。主噴口
４及び左右副噴口６・７はキリ加工により形成する。

【００１５】このような構成によれば、図１（Ｂ）・
（Ｃ）に示すように、左右副噴口６・７から噴出する左
右副噴流６ｂ・７ｂは、左右副噴口６・７の軸線６ａ・
７ａと同じ捩れ方向に傾いた状態で主燃焼室１に噴出す
る。そして、これら左右副噴流６ｂ・７ｂが、主噴口４
から噴出する主噴流４ｂの外周部分を斜めにかすめるこ
とにより、主噴流４ｂに左右副噴口６・７と同じ捩れ方
向の捩り力１２が付与され、主噴流４ｂがきりもみ状旋
回流となる。

【００１６】図１（Ｅ）に示す噴口の変更例では、左副
噴口６を主噴口４の周側面５の後半部に形成し、右副噴
口７を主噴口の周側面の前半部に形成してあるが、この
変更例でも、主噴口４の周側面５上で左右副噴口６・７
が同じ捩れ方向に傾くように、左右副噴口６・７の軸線
６ａ・７ａを主噴口４の軸線４ａに対して傾けてあるた
め、図１（Ｃ）の噴口と同様の機能を果たす。図１
（Ｅ）中の符号６ｃは左副噴口６の捩れ方向、７ｃは右
副噴口７の捩れ方向を示す。

【００１７】尚、このディーゼルエンジンは３弁式のも
のであり、図１（Ａ）中の符号１８は吸気弁、 図１
（Ａ）・（Ｂ）中の符号１９・２０は吸気弁用バルブリ
セス、２１は排気弁用バルブリセスを示す。また、符号
２２は燃焼膨張ガス案内溝であり、これは、噴口３の直
下部を要２３とする扇形に形成し、その両翼を排気弁用
バルブリセス２１及び右側の吸気弁用バルブリセス１９
とオーバーラップさせ、その先端部を他の吸気弁用バル
ブリセス２０とオーバーラップさせてある。また、燃焼
膨張ガス案内溝２２の内底面は、要２３の部分から先端
部に向けてその深さが次第に浅くなるように、傾斜させ
てある。

【００１８】本発明の実施例の内容は以上の通りである
が、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば、副燃焼室２には、うず室に代えて予燃焼室を用い
ることができる。また、主噴口４及び左右副噴口６・７
は、円筒形に代えて、テーパ筒形に形成してもよい。ま
た、副噴口の数は、二本に限らずそれ以上設けてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るディーゼルエンジンの副
室式燃焼室を説明する図で、図１（Ａ）は副室式燃焼室
の要部縦断側面図、図１（Ｂ）は主燃焼室の横断平面
図、図１（Ｃ）は噴口の模式平面図、図１（Ｄ）は噴口
口金の要部縦断側面図、図１（Ｅ）は噴口の変更例の図
１（Ｃ）相当図である。

【図２】従来技術に係るディーゼルエンジンの副室式燃
焼室を説明する図で、図２（Ａ）は図１（Ａ）相当図、
図２（Ｂ）は図１（Ｂ）相当図、図２（Ｃ）は図１
（Ｃ）相当図である。

【符号の説明】

１…主燃焼室、２…副燃焼室、３…噴口、４…主噴口、
４ａ…４の軸線、５…４の周側面、６…(左)副噴口、６
ａ…６の軸線、７…(右)副噴口、７ａ…７の軸線、８ａ
…ピストンヘッド面、１７…シリンダ中心軸、１９…吸
気弁用バルブリセス(第２のバルブリセス)、２０…吸気
弁用バルブリセス(第１のバルブリセス)、２１…排気弁
用バルブリセス(第３のバルブリセス)、２２…燃焼膨張
ガス案内溝、２３…２２の要。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 1/00 - 23/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主燃焼室(１)と副燃焼室(２)とを噴口
   (３)で連通し、この噴口(３)を筒形の主噴口(４)と複数
   本の筒形の副噴口(６)・(７)とで構成し、この各副噴口
   (６)・(７)を上記主噴口(４)の筒形成方向に沿って上記
   主噴口(４)の周側面(５)から膨出させて形成した、ディ
   ーゼルエンジンの副室式燃焼室において、上記主燃焼室(１)での三箇所にバルブリセス(１９)・
   (２０)・(２１)をそれぞれ設け、上記の第１のバルブリ
   セス(２０)は、その中心が上記噴口(３)に対してシリン
   ダ中心軸(１７)よりも遠い位置に配置され、上記の第２
   のバルブリセス(１９)と上記の第３のバルブリセス(２
   １)とは、その中心が上記噴口(３)に対して左右両側と
   なる位置にそれぞれ配置され、 上記主噴口(４)の軸線(４ａ)は、上記副燃焼室(２)から
   上記主燃焼室(１)へ向かうに従って上記シリンダ中心軸
   (１７)側に近づくように傾斜し、 ピストンヘッド面(８ａ)に扇状の燃焼膨張ガス案内溝
   (２２)を凹設し、その燃焼膨張ガス案内溝(２２)は、上
   記噴口(３)と対面する部分(２３)を要とし、その要(２
   ３)から離れて上記の第１のバルブリセス(２０)へ近づ
   くに従ってその左右の幅が次第に広がるとともに、その
   深さが次第に浅くなるように形成し、 上記の第２のバルブリセス(１９)と上記の第３のバルブ
   リセス(２１)とに上記燃焼膨張ガス案内溝(２２)の左右
   の縁をそれぞれオーバーラップさせて構成し 、 上記 主噴口(４)の周側面(５)上で上記各副噴口(６)・
   (７)が同じ捩れ方向に傾くように、上記各副噴口(６)・
   (７)の軸線(６ａ)・(７ａ)を上記主噴口(４)の軸線(４
   ａ)に対して傾けた、 ことを特徴とするディーゼルエンジンの副室式燃焼室。