JP3036201B2 - 渦流室式ディーゼル機関の燃焼室 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は渦流室式ディーゼル機
関の燃焼室の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】渦流室式ディーゼル機関は一般に略球形
ないしは椀形の渦流室を有しており、圧縮行程中に渦流
室内に強い旋回流を生起させて、ここに燃料を噴射し、
燃料と空気との混合ならびに燃焼を行わせ、更に未燃燃
料を含む燃焼ガスを噴口から主燃焼室内に噴出させて拡
散燃焼の完了を図るようになっている。そして、主燃焼
室側には、ピストン頂面に、噴口下方からピストン中心
に向けて延びたトレンチ部と該トレンチ部に連続する一
対の大キャビティ部とから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が一般的であり、上記噴口
を通して噴出する噴流を上記大キャビティ部内に案内し
て旋回流を生じさせることにより、空気利用率の向上を
図っている（例えば特開昭６３−２３３８８号公報、実
開昭６３−７９４３５号公報等）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のように略球
形ないしは椀形をなす渦流室においては、噴口中心線を
含む面に沿った中央部では強い旋回流が得られるもの
の、左右の側部では相対的に流れが弱く、渦流室全体と
しての空気利用率が十分に高く得られない。また噴口か
ら出た噴流は、クローバーリーフ型キャビティのトレン
チ部を通って直進し、かつ左右の大キャビティ部へ分流
して旋回する形となるが、噴口に対向する両大キャビテ
ィ部の接続部の中央に、直進した噴流が衝突するので、
必ずしも円滑に分流されない。従って、大キャビティ部
内に強い旋回流を生起させることができず、かつキャビ
ティの外郭を乗り越えてシリンダボアに衝突し、消炎す
る火炎が多い、という欠点がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る渦流室式
ディーゼル機関の燃焼室は、シリンダヘッド側に形成さ
れる渦流室をシリンダ中心軸を含む面に沿って２分する
ように渦流室内周に略全周に亘ってガイド壁を突設し、
かつ２分された各部と主燃焼室とをそれぞれ連通する一
対の噴口を略平行に形成するとともに、ピストン頂面に
は、略円形の一対のキャビティ部を凹設し、かつ各噴口
の下方付近からピストン中心側へ延びて各キャビティ部
にそれぞれ略接線方向から接続される一対の案内溝を形
成したことを特徴としている。

【０００５】

【作用】圧縮行程で各噴口を通して渦流室に押し込まれ
た空気により、渦流室内に旋回流が生じる。上記渦流室
は、その旋回流に沿って内周にガイド壁を有し、これに
より２分された形となっているため、それぞれの各部で
強い旋回流が発生する。つまり渦流室の側部でも十分強
い流れが得られる。

【０００６】そして、渦流室内での燃焼開始後、一対の
噴口から未燃ガスを含む燃焼ガスが噴流となって噴出す
るが、各噴口を出た噴流はピストン頂面の案内溝によっ
て個別に案内され、一対の大キャビティ部のそれぞれに
略接線方向から滑らかに流入する。これにより、大キャ
ビティ部内に強い旋回流が生起される。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。

【０００８】図１は、この発明に係る渦流室式ディーゼ
ル機関の要部を示すもので、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
画成されている。尚、６は吸気ポート、７は該吸気ポー
ト６を開閉する吸気弁を示している。

【０００９】またシリンダボア４周辺部に対応するシリ
ンダヘッド２の側部には、下面側からホットブラグ８が
圧入されており、該ホットブラグ８を利用して渦流室９
が形成されている。この渦流室９には、単噴口の燃料噴
射ノズル１０が臨設されているとともに、冷間始動時用
のグロープラグ１１がその先端を渦流室９内に突出させ
た形で配設されている。

【００１０】上記渦流室９は、図２，図３にも示すよう
に底部が僅かに平坦となった略球形をなしており、その
中央部内周面には、該渦流室９をシリンダ中心軸を含む
面に沿って２分するように全周に亙ってガイド壁１２が
突設されている。このガイド壁１２は、略三角形の断面
形状を有している。上記のガイド壁１２によって渦流室
９は等しい大きさの左右の部分９ａ，９ｂに２分されて
いるが、この各部分９ａ，９ｂの底面に開口するように
一対の噴口１３，１４がホットプラグ８に貫通形成され
ている。この一対の噴口１３，１４は、渦流室９の略接
線方向に向かうように傾斜しており、かつ図４に示すよ
うに平面図上では上記ガイド壁１２を中心として互いに
平行に形成されている。また燃料噴射ノズル１０は、上
記構成の渦流室９においてガイド壁１２に沿った中央部
の上方に配置されており、図３に示すように、その燃料
噴霧Ｆが渦流室９下部のガイド壁１２の頂部に衝突する
ように、噴射方向が設定されている。

【００１１】図５は、主燃焼室５を形成するピストン３
頂面の構成を示している。このピストン３の頂面には、
該ピストン３中央部付近に、略円形をなす一対の大キャ
ビティ部１５が一定の深さで凹設されている。この大キ
ャビティ部１５は、ピストン３頂面に想定される直径方
向の中心線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上の外郭は、ピストン３中心側へ向か
って舌片状に延びており、両大キャビティ部１５を仕切
る対向壁部１５ａを形成している。尚、上記大キャビテ
ィ部１５は、吸気弁７および図示せぬ排気弁のバルブリ
セスを兼ねている。また、上記中心線Ｌ上に渦流室９が
位置しており、この中心線Ｌに沿ってガイド壁１２が設
けられている。

【００１２】上記の噴口１３，１４の主燃焼室５側の先
端は、図５に示すように主燃焼室５の外周部に開口して
いるが、この噴口１３，１４の下方部分と上記大キャビ
ティ部１５とを連通するように、ピストン３頂面に一対
の案内溝１６，１７が凹設されている。これらの案内溝
１６，１７は、上記中心線Ｌを挟んで互いに平行に形成
されており、ピストン３中心部付近で大キャビティ部１
５にそれぞれ略接線方向から接続されている。また、各
案内溝１６，１７は、噴口１３，１４下方付近が最も深
く、ここからピストン３中心へ向かうに従って徐々に浅
くなり、かつ大キャビティ部１５底面に滑らかに連続し
ている。

【００１３】そして、噴口１３，１４下方の端部は、噴
口１３，１４の開口形状に対応した形状をなし、かつピ
ストン３頂面と同一高さを有する突起部１８によって互
いに明確に分離されている。また、これよりもピストン
３中心側の部分では、大キャビティ部１５底面と同一高
さを有する低い突条部１９によって左右の案内溝１６，
１７が仕切られている。

【００１４】次に上記実施例の構成における作用につい
て説明する。

【００１５】圧縮行程でピストン３が上昇すると、各噴
口１３，１４を通して渦流室９内に空気が押し込まれ、
各部分９ａ，９ｂ内で旋回流が生じる。このとき、渦流
室９内周には旋回流方向に沿ってガイド壁１２があるた
め、左右の部分９ａ，９ｂにおいて渦流室９側部に亙っ
て非常に強い旋回流が生起される。燃料は圧縮上死点前
に燃料噴射ノズル１０から渦流室９内に噴射され、旋回
流に乗って空気と混合し、着火，燃焼する。ここで、噴
射された燃料が、図３に示すようにガイド壁１２の頂部
に衝突し、左右の部分９ａ，９ｂに拡散するので、空気
との混合が促進される。従って、上述した旋回流の強化
と併せて渦流室９内での空気利用率を高めることができ
る。

【００１６】そして、渦流室９内の圧力上昇に伴い、圧
縮上死点付近で一対の噴口１３，１４から主燃焼室５側
に未燃燃料を含む燃焼ガスが噴出するが、この燃焼ガス
の噴流は、それぞれ案内溝１６，１７内を通って大キャ
ビティ部１５内に接線方向から滑らかに流入する。つま
り、中心線Ｌ上の対向壁部１５ａに衝突した噴流は該対
向壁部１５ａにより左右に分流されるが、噴流の多くは
案内溝１６，１７によって上記中心線Ｌを僅かにはずれ
た位置に向かうので、非常に滑らかに左右に分流するよ
うになり、大キャビティ部１５内に強い旋回流を生起す
ることができる。また対向壁部１５ａを乗り越えてシリ
ンダボア４に衝突し、消炎する成分も少なくなる。従っ
て、主燃焼室５側においても空気利用率を高めることが
でき、ＨＣやスモークを低減できる。尚、噴口１３，１
４下方においては、案内溝１６，１７の端部が噴口１
３，１４に対応した形状をなしているので、噴流が確実
に大キャビティ部１５側へ案内されるようになり、噴口
１３，１４後方へ廻り込んでシリンダボア４へ衝突する
ことがない。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る渦流室式ディーゼル機関の燃焼室によれば、ガイ
ド壁によって渦流室内全体に強い旋回流を生起できると
ともに、一対の噴口から出る噴流を個別に案内溝により
導くことで大キャビティ部内の旋回流を一層強めること
ができる。従って、渦流室および主燃焼室の双方で空気
利用率を高めることができ、低負荷時の未燃燃料の排出
や高負荷時のスモークの発生を大幅に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る渦流室式ディーゼル機関の燃焼
室を示す断面図。

【図２】この実施例の渦流室を示す図１のＡ−Ａ線に沿
った断面図。

【図３】渦流室内での燃料噴霧の状態を示す図１のＢ−
Ｂ線に沿った断面図。

【図４】ホットプラグの底面図。

【図５】ピストン頂面の構成を示す平面図。

【符号の説明】

５…主燃焼室 ９…渦流室 １２…ガイド壁 １３，１４…噴口 １５…大キャビティ部 １６，１７…案内溝

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッド側に形成される渦流室を
   シリンダ中心軸を含む面に沿って２分するように渦流室
   内周に略全周に亘ってガイド壁を突設し、かつ２分され
   た各部と主燃焼室とをそれぞれ連通する一対の噴口を略
   平行に形成するとともに、ピストン頂面には、略円形の
   一対のキャビティ部を凹設し、かつ各噴口の下方付近か
   らピストン中心側へ延びて各キャビティ部にそれぞれ略
   接線方向から接続される一対の案内溝を形成したことを
   特徴とする渦流室式ディーゼル機関の燃焼室。