JPH0299716A - 内燃機関の燃焼室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の燃焼室に係わり、特に空気に渦流を
付与させて予燃焼させる渦流副室を備えた燃焼室に関す
る。

［従来の技術］ ディーゼルエンジン等の燃焼室のうち、副室を備えたも
のとし、て、その圧縮行程で、吸入された空気に渦流状
の旋回を与え、噴射された燃料とその空気とを混合させ
て予燃焼させる「渦流式轟関の燃焼室Ｊ　（実開昭６２
−１７９３３号公報）等の提案が知られている。

二の種の提案は第３図に示すように、この種の提案の燃
焼室は、ピストン１の頂部を適宜窪ませて主燃焼室２を
形成すると共に、シリンダヘッド３内に、主燃焼室２に
臨んで連通ずる渦流副室４を形成し、てなる。

渦流副室４には、その内壁５に略接線方向に接続する連
通路６が接続してあり、吸気弁７が閉成される空気圧縮
行程において、渦流副室４内に圧縮空気を導入すること
で、所定の強さの旋回流を形成させるようになっている
。

そして、燃焼行程において、渦流副室４内に設けられた
燃料噴射ノズル８から供給された燃料を、グロープラグ
９により初期着火、あるいは自然着火させて第一段階の
燃焼を行い、その燃焼ガスを、連通路５から主燃焼室２
内に送り、第二段階の燃焼をさせるようになっている。

［発明が解決し、ようとする課題］ ところで、渦流副室２内で形成される旋回流は、一般に
その速度が速い（強い）はうが、空気利用率の高い、よ
い燃焼が得られる。このため、従来においては、連通路
５を絞ったり、その傾きを変えたりする構成が提案され
ていた。

し、かし、ながら、これらの提案においては、空気が渦
流副室２内へ流入する過程において、過大な摩擦損失（
絞り損失）が発生することとなり、空気圧縮行程におけ
るエネルギーロスにつながるという問題の他、第４図に
示すように、燃料噴射ノズルをシリンダヘッドに収容す
るにあたって形成されるノズル先端部とノズル収容部と
のデッドスペースＤによって、うす流を渦流副室の上流
で乱し減衰させてしまう問題があった。

そこで上記事情に鑑み、本発明は、連通路５の形状を変
えることなく、所望強度の渦流を得てミキシング効率を
向上させる内燃機関の燃焼室を提供する６ことを目的と
する。

Ｕ課題を解決するための手段］ 本発明は、シリンダヘッド内に中心から内壁までの距離
をうず流の下流側へ順次縮減した略球形の渦流副室を形
成すると共に、その最大距離にあたる内壁に先端面を壁
面の一部として燃料噴射ノズルを収容したものである。

［作　用］ 渦流副室に流入した空気は、その内壁に沿って旋回する
と共に、流路面積が縮小されていくことで、その速度が
増大され１強い渦流を形成する。

一方、燃料噴射ノズルは上記渦流副室中心と内壁との距
離が大なる位置でかつ内壁に対し、て燃料噴射ノズルの
渦流副室端面がその内壁の滑らかな一部を構成するよう
にシリンダヘッドに収容され固定されているから渦流副
室に対して燃料噴射ノズルが形成するデッドスペースを
大ＩＪに削減する。

二の結果、デッドスペースによるうす流の乱れを最小限
に止め上流、下流で安定した強度のうす流が生成される
９ 他方、下流へ向かい強度が順次増大するうす流に対し燃
料噴射ノズルから噴射された霧化燃料は、そのうす流に
よって攪拌されつつ渦流副室内の高温雰囲気で蒸気化し
、空気と混合するから、着火性能、燃焼性能に優れた混
合気を生成する。

したがって、燃焼性能が総合的に向上し１、スモークが
低減し出力が向上する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を、添付図面に従って説明する９ 第１図および第２図は、本発明に係る内燃機関の燃焼室
の一実施例を示したものである。同図において、従来と
同様の構成については同一符号を付し１、その説明を省
略する。なお、本発明を明示するために、直接関連のな
い構成については図示し、ていない。

二の燃焼室は、従来と同様の主燃焼室（図示せず）に連
通された渦流副室１１が、略球形を呈し。

てシリンダヘッド３内に形成されて構成されている。渦
流副室１１と主燃焼室とを連通させる連通路１２は、そ
の通路横断面が等し５くなるように筒状に形成されてい
ると共に、渦流副室１１の下側に斜めに接続されて、圧
縮行程においてピストン（図示せず）によって押された
空気を、渦流副室１１内に良好に導入するようになって
いる。

そし、て渦流副室１１は、本発明の特長となる特別の形
状に改良されており、その中心Ｏと内壁１３との半径方
向の距離１が、連通路１２と接続する位置く連通位置）
Ａから、空気旋回流（図中、矢印Ｂにて示す）の下流側
へゆくに従って順次縮減されている。すなわち、基本球
形Ｓと比較すると、渦流の流路断面績が次第に減少して
いくようになっている。本実施例にあっては、内壁１３
のある点に対して、連通位置Ａを起点とし、た中心角θ
と、距離１とが、逆比例する関係になっている。

この関係は、次式で表される。

１＝Ｆ（θ）・・・・・・・・■ ＝−ｍ・θ　・・・・・・■ 二こに　ｍ；比例定数 θ；中心角（ラジアン） 従って、第１図に示し、たように、中心０と内壁１３と
の距離１のうち、垂直断面視上の縦横方向のもので例示
すると、次のような関係になる。

ｓ＜ａ＜ｂ＜ｃ　　・・・・・・■ ここに　Ｓ；下流側の縦方向距Ｍ（基本球形Ｓの半径） ａ：下流側の横方向距離 ｂ；上流側の縦方向距離 Ｃ；上流側の横方向距離 また、第２図に示し、たように、水平断面で見た場合に
おいても、垂直断面とそれぞれ対応する位置（距離）に
おいて、この関係が成り立つ。ただし、この場合、空気
旋回流Ｂは、起点（Ａ）から両側に分かれるように流れ
るため、（ａ）が最も下流側になり、最小の距離になる
。なお、０式あるいは■式において、実際の設計にあた
り、他の流体Ｒ械１例えば渦巻きポンプやフランシス水
車等において使用されているゲージングの形状を利用す
ればよい、また、中心角θと距離オとの逆比例関係は、
精密に要求されるものではなく、それに近い関係にあれ
ばよい。

ところで本実施例にあってはシリンダヘッド３内に収容
し固定する燃料噴射ノズル１４は、連通路１２位置ＡＷ
りでかつ燃料噴射ノズル１４の軸線Ｘが上記渦流副室１
１の中心Ｏより儀かにうす流の上流である位置に収容さ
れ固定される。つまり燃料噴射ノズル１４は渦流副室１
１の中心Ｏと内壁１３との距離の大なる位置で、内Ｗ１
３の曲率半径の大きな位置に配設される。さらに実施例
にあって燃料噴射ノズル１４はその先端面１５が渦流副
室１１の内壁１３に対して接線となる位置に固定され、
渦流副室１１に対して燃料噴射ノズル１４が作るデッド
スペース１６を最小にするようにしている。

但し、燃料噴射ノズル１４を主噴口に先行して開放され
る副噴口を有したピント−形の燃料噴射ノズルを採用す
る場合、副噴口は燃料噴射ノズル１４の配設位置より渦
流の下流側の内壁１３へ向けて燃料を噴射し７、内壁１
３に渦流によって引き仲ばされ、圧縮空気熱と登熟によ
って蒸発する燃料のフィルムを形成するように向けて設
けられ、主唱口は燃料噴射ノズル１４の軸線と渦流副室
１１の中心Ｏを結ぶ線上より比較的渦流の上流側へ向け
て設けられる。

次に作用を説明する。

空気圧縮行程において、圧縮される空気は、連通路１２
を通って、渦流副室１１に入る。この空気は、渦流副室
１１の内壁１３に沿うように渦流状に旋回する。このと
き、その流路断面積は、距Ｍρが縮減されていることに
より、下流側へゆくに従って狭くなるので、流体運動法
則により、その流速は次第に増加される。すなわち強い
渦流が形成される。連通路１２の形状は、従来通りのも
のでよく、空気が通過するときの圧力損失等が増大する
ことがない。一方燃料噴射ノズル１４は上記渦流副室１
１の中心Ｏと内壁１３との距離が大なる位置に、かつ燃
料噴射ノズル１４の渦流副室１１側の端面１５を内壁１
３に対して接線上に位置させて配設すると、渦流副室１
１に対して燃料噴射ノズル１４が形成するデッドスペー
ス１６が削減され、生成されるうす流を渦流副室１１の
上流で減衰させることがないから、上流、下流において
所望する強度のうす流となる。このうす流に対−燃料噴
射ノズル１４から噴射された霧化燃料は、うす流によっ
て撹拌されつつ渦流副室１１内の高温雰囲気で確実に蒸
気化されて空気と混合し、着火性能、燃焼性能に優れた
混合気を生成する。

し、たがって、燃焼性能が総合的に向上し、スモークが
低減し出力が向上する。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

シリンダヘッド内に中心から内壁までの距離をうず流の
下流側へ順次縮減し、た略象形の渦流副室を形成すると
共に、その最大距離にあたる内壁に先端面を壁面の一部
として燃料噴射ノズルを収容したから、強い渦流により
、出力、燃費の向上及びスモークの低減が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の燃焼室の一実施例を示
した縦断面図、第２図はその■−■線矢視断面図、第３
図は従来の内燃機関の燃焼室を示した縦断面図、第４図
は第３図の部分拡大国である。 図中、１１は渦流副室、１３はその内壁、１４は燃料噴
射ノズル、１は渦流副室の中心と内壁との距離である。 特許出願人　いすダ自動軍株式会社 代理人弁理士　絹　　谷　　信　　雄 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．シリンダヘッド内に中心から内壁までの距離をうず
   流の下流側へ順次縮減した略球形の渦流副室を形成する
   と共に、その最大距離にあたる内壁に先端面を壁面の一
   部として燃料噴射ノズルを設けたことを特徴とする内燃
   機関の燃焼室。