JPH03225023A - デイーゼル機関の渦流室式燃焼室 - 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、ディーゼル機関の渦流室式燃焼室に関し、特
に、低温始動性を高められるとともに、渦流室内での燃
焼状態を改善でき、しかも、燃料噴射ノズルのオーバー
ヒートを防止できるようにした、ディーゼル機関の渦流
室式燃焼室に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のディーゼル機関の渦流室式燃焼室は、例えば第４
図あるいは第５図に示すように、主燃焼室１０１・２０
１と、その上側の横一側部に設けた渦流室１０２・２０
２と、渦流室１０２・２０２を主燃焼室１０１・２０１
に連通させる噴口１０３・２０３と、渦流室１０２・２
０２に燃料を噴射する燃料噴射ノズル１０５・２０５と
を備えている。上記噴口１０３・２０３は、渦流室１０
２・２０２の底面１０２ａ・２０２ａと主燃焼室１０１
−２０１の上端面１０１ａ２０１ａとにわたって形成さ
れ、その軸心１０４・２０４は渦流室１０２−２０２の
中心１０２ｃ２０２ｃよりも横外側に偏心する接線方向
に傾斜させである。

また、燃料噴射ノズル１０５・２０５の噴油口ｌ０６・
２０６は渦流室１０２・２０２の底面１０２ａ・２０２
ａに向けて開口されている。

上記噴油口１０６・２０６は、第４図に示す従来例では
渦流室１０２の上面１０２ｅ　（あるいはその間近）で
噴油口１０６が開口され、第５図に示す従来例では、渦
流室２０２の上面２０２ｅに開口する燃料助走通路２０
７が設けられ、この燃料助走通路２０７の奥まった位置
で噴油口２０６を開口させである。

〔発明が解決しようとする課題〕

第４図に示す従来例においては、低温始動時に圧縮によ
り高温になった空気が渦流室１０２の内面に接触して冷
却される。また、噴油口１０６が渦流室１０２の上面１
０２ｅの間近に配置されているので、噴油口１０６から
噴射された直後の粒径の大きい燃料液滴が流速が速く強
力な渦流に接触し、渦流室１０２の壁面に付着してから
気化するので、燃料と空気との混合効率が低い上に、燃
料液滴の気化熱によって渦流室１０２の内面が冷却され
、渦流室１０６内の空気が更に冷却される。

従って、この従来例によれば、渦流室１０２内の空気の
温度が低下することと、燃料の混合効率が低いこととが
原因となって、低温始動時の着火が困難になり易く、始
動性が悪いという問題がある。

更に、着火後に渦流が循環することにより燃焼により酸
素が消費された空気に噴油口１０６から噴射された燃料
が混合され、不完全燃焼が起こって出力や燃費性能が低
下するとともに、煤が発生して大気を汚染するという問
題がある。

第５図に示す従来例においては、渦流室２０２の渦流が
直接燃料噴射ノズル２０５の噴油口２０６に当たらない
ので、噴油口２０６から噴射された燃料液滴が比較的微
細化されてから渦流に巻き込まれる。従って、第４図に
示す従来例に比較すれば、渦流室２０６内での空気の温
度低下が少なく、また、空気と燃料との混合効率も良く
なる。

しかしながら、圧縮により高温になった空気が渦流室２
０２の内面に接触して冷却されることは解決できず、低
温始動性を高める上では不満が残される。また、着火後
に渦流が循環することにより燃焼後の酸素が少ない空気
に噴油口２０６から噴射された燃料が混合され、不完全
燃焼が起こって出力や燃費性能が低下するとともに、煤
が発生して大気を汚染するという問題も解決されていな
い。

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、低
温始動性を高められるとともに、渦流室内での燃焼状態
を改善でき、しかも、燃料噴射ノズルのオーバーヒート
を防止できるようにした、ディーゼル機関の渦流室式燃
焼室を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明が前提とするディーゼル機関の渦流室式燃焼室は
、例えば第１図、あるいは、第２図に示すように、次の
ように構成される。

即ち、主燃焼室１の上側の横一側部に渦流室２を設け、
渦流室２の底面２ａと主燃焼室１の上端面１ａとにわた
って噴口３があけられる。噴口３の軸心４は渦流室２の
中心２ｃよりも横外側に偏心する接線方向に傾斜させで
ある。また、渦流室２・１２の上側に設けた燃料噴射ノ
ズル５・１５の噴油口６・１６が渦流室２・１２の底面
２ａ・１２ａに向けられる。

本発明は、このような構成を備えるディーゼル機関の渦
流室式燃焼室を前提として、上記の目的を達成するため
、次のような手段を講じている。

即ち、渦流室２の上部２ｂに噴油口６から噴射された油
性７の始端近傍部７ａの外周囲を覆う噴霧保護筒８・１
８を設ける、という手段が講じられている。

〔作用〕

本発明においては、主燃焼室１の上側の横一側部に渦流
室２が設けられ、渦流室２を主燃焼室１に連通させる噴
口３の軸心４が渦流室２の中心２ｃよりも横外側に偏心
する接線方向に傾斜させであるので、圧縮行程において
、主燃焼室１から渦流室２に圧入された空気によって、
渦流室２内の横外側の部分から上部２ｂを経てその横内
側方向に流れ、更に、下部を経て横外側の部分に循環す
る渦流が形成される。この渦流は、渦流室２の上部２ｂ
に設けた噴霧保護筒８・１８に当たることにより、その
下流側の渦流室２の内面に沿う領域Ａ１で流速が遅くな
り、この領域Ａ１の空気によって渦流の流速が低下しな
い領域Ａ２の空気が渦流室２の内面に接触することが妨
げられる。これにより、渦流が渦流室２の内面に接触し
て冷却されることが緩和され、渦流室２内の空気の温度
低下が少なくなる。

また、噴油口６から噴射された油性７の始端近傍部７ａ
の外周囲が噴霧保護筒８・１８で覆われているので、噴
油口６から噴射された燃料は、粒子が大きいまま渦流室
２の内面に吹付けられることなく、ある程度微細化され
てから渦流の中に巻き込まれる。従って、一方では、渦
流室２の内面に付着した燃料の気化による渦流室２の内
面の温度低下を防止して、渦流室２内の空気が一層冷却
されることを防止でき、他方では、燃料と空気の混合効
率を高めることができる。

更に、着火後に渦流室２の上部２ｂに循環するしてきた
燃焼後の酸素が少ない空気は、噴霧保護筒８・１８によ
って噴油口６から噴射された油性７の始端近傍部７ａに
交わることを妨害されるので、濃厚な燃料が酸素の少な
い空気と混合されることが防止される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るディーゼル機関の渦流
室式燃焼室の縦断面図である。

このディーゼル機関の渦流室式燃焼室においては、渦流
室２が主燃焼室１の上側の横一側部に設けられ、渦流室
２の底面２ａと主燃焼室１の上端面１ａとにわたって噴
口３があけられる。渦流室２は、その中心２ｃを通る縦
軸心２ｄを中心とする回転体形に形成され、その上面２
ｅ及び底面２ａは半球面状に形成されている。また、上
記噴口３の軸心４は渦流室２の中心２ｃよりも横外側に
偏心する接線方向に傾斜させである。更に、渦流室２の
上側には燃料噴射ノズル５が設けられる。

この燃料噴射ノズル５の噴油口６は渦流室２の上面２ｅ
で、渦流室２の底面２ａに向けて開口される。そして、
燃料噴射ノズル５の先端部にはこの噴油口６から噴射さ
れた油性７の始端近傍部７ａの外周囲を取り囲むスリー
ブ８が外嵌されている。このスリーブ８の基端部には渦
流室２の土壁と燃料噴射ノズル５の先端部とで挟持され
る外つば８ａが形成され、スリーブ８の先端部８ｂは渦
流室２の上部２ｂに突出させである。なお、スリーブ８
の先端外周縁にはテーパ状のチャンファ８Ｃを付しであ
る。

このディーゼル機関の渦流室式燃焼室においては、圧縮
行程において、主燃焼室１から噴口３を経て渦流室２に
空気が圧入され、渦流室２内の横外側の部分から上部２
ｂを経てその横内側方向に流れ、更に、下部を経て横外
側の部分に循環する渦流が形成される。この渦流は、渦
流室２の上部２ｂに設けた噴霧保護筒８に当たることに
より、その下流側の渦流室２の内面に沿う領域Ａ１で流
速が遅くなり、この領域Ａ１の空気によって渦流の流速
が低下しない領域Ａ２の空気が渦流室２の内面に接触す
ること妨げる。これにより、渦流が渦流室２の内面に接
触して冷却されることが緩和され、渦流室２内の空気の
温度低下が少なくなる。

また、噴油口６から噴射された油性７の始端近傍部７ａ
の外周囲が噴霧保護筒８で覆われているので、噴油口６
から噴射された燃料は、粒子が大きいまま渦流室２の内
面に吹付けられることなく、ある程度微細化されてから
渦流の中に巻き込まれる。従って、一方では、渦流室２
の内面に粒径の大きい燃料液滴が吹付けられて付着する
ことが防止され、渦流室２の内面に付着した燃料の気化
によって渦流室２の内面が冷却されることを防止して、
渦流室２内の温度が一層低下することを防止できる。ま
た、他方では、微細化された燃料油滴を渦流に巻き込ま
せて、燃料と空気の混合効率を高めることができる。

そして、渦流の流速が低くなる領域Ａ１の形成と、粒径
が大きい燃料液滴の渦流室２の内面への付着が防止され
ることとによって渦流室２内の空気の温度低下が抑制さ
れることと、燃料と空気との混合効率が高められること
とが相乗的に作用して渦流室２内で燃料が着火し易くな
り、低温始動性を高めることができる。

更に、着火後に渦流室２の上部２ｂに循環するしてきた
燃焼後の酸素が少ない空気が噴霧保護筒８によって噴油
口６から噴射された油性７の始端近傍部７ａと交わるこ
とを妨害されて、濃厚な燃料が酸素の少ない空気と混合
されることが防止される。そして、このことと、上記の
ように空気と燃料の混合効率が高められることとがあい
まって不完全燃焼が起こることが防止され、出力及び燃
費性能が高められるとともに、不完全による煤の発生を
防止でき、大気汚染を防止を図ることができる。

加えて、燃料噴射ノズル５の先端部が油性７の始端近傍
部７ａの分だけ渦流から離れた位置に位置させられるの
で、燃料噴射ノズル５が直接に渦流室２内の火炎に曝さ
れることがなく、着火後の火炎による燃料噴射ノズル５
のオーバーヒートを防止できる。

第２図は本発明の他の実施例に係るディーゼル機関の渦
流室式燃焼室の縦断面図である。

この実施例はスリーブ１８の形状を除けば上記の一実施
例と同様に構成されているので、第２図において第１図
に示す各部分に対応する部分には上記の一実施例と同じ
符号と名称とを付している。

このスリーブ１８は、第２図及び第３図に示すように、
外つば１８ａを有し、その先端部１８ｂが渦流室２の上
部２ｂが突出している点では上記の一実施例と同じであ
る。しかしながら、このこのスリーブ１８は、先端の開
口１８ｄがその先端面１８ｅでの油性７の断面とほぼ同
じ大きさ及び形状に狭められており、その先端面１８ｅ
は渦流室２の上面２ｅとほぼ平行な曲面に形成されてい
る点で第１図のスリーブ８と異なっている。

この実施例によれば、上記の一実施例に比べてスリーブ
１８の先端による渦流の乱れが少なくなり、渦流の勢い
が強くなり、燃料と空気との混合効率が一層高められ、
低温始動性を一層高めることができる。

この実施例のその他の作用及び効果は上記の一実施例と
同様であるので、重複を避けるためその説明は省略する
。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明のディーゼル機関の渦流が遅くな
る領域を形成し、渦流と渦流室の内面との接触を抑制で
きるので、渦流室内の温度低下を小さく抑えることがで
きる。また、燃料噴射ノズルの噴油口から噴射された油
性の始端近傍部を噴れて付着することを防止でき、その
燃料液滴が気化する時の気化熱によって渦流室内の温度
が低下することを防止することができる。更に、燃料噴
射ノズルの噴油口から噴射された油性の始端近傍部を噴
霧保護筒によって渦流から保護し、燃料液滴をある程度
微細化させてから渦流に巻き込ませるので、空気と燃料
との混合効率が高められる。

そして、これらの作用が相乗的に作用して、着火が容易
になり、低温始動性が高められる。

また、着火前には空気と燃料とが高効率で混合され、着
火後には燃焼により酸素が少なくなった既燃ガスの噴霧
保護筒内への巻き込みを噴霧保護筒で防止して、既燃ガ
スと濃厚な油性の始端近傍部とが交わることが防止され
るので、不完全燃焼が起こり難くなる。その結果、出力
及び燃費性能を高めることができるとともに、不完全燃
焼による煤の発生を抑制でき、大気汚染の防止を図る上
で有利になる。

更に、燃料噴射ノズルが実際に燃焼が起こる渦流から油
性の始端近傍部の分だけ離れた位置に位置させられるの
で、燃料噴射ノズルが直接火炎に曝されることがなく、
着火後の火炎による燃料噴射ノズルのオーバーヒートを
防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るディーゼル機関の渦流
室式燃焼室の縦断面図、第２図は本発明の他の実施例に
係るディーゼル機関の渦流室式燃焼室の縦断面図、第３
図はそのスリーブの底面図、第４図は従来例の縦断面図
、第５図は他の従来例の縦断面図である。 １・・・主燃焼室、１ａ・・・上端面、２・・・渦流室
、２ａ・・・底面、２ｂ・・・上部、２ｃ・・・中心、
３・・・噴口、４・・・軸心、５・・・燃料噴射ノズル
、６・・・噴油口、７・・・油性、７ａ・・・始端近傍
部、８・・・噴霧保護筒、１８・・・噴霧保護筒。 特　許　出　願　人　　久保田鉄工株式会社名 図 −１２へ− 竿 図 葛 え

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主燃焼室（１）の上側の横一側部に渦流室（２）を
   設け、渦流室（２）の底面（２ａ）と主燃焼室（１）の
   上端面（１ａ）とにわたって噴口（３）をあけ、噴口（
   ３）の軸心（４）は渦流室（２）の中心（２ｃ）よりも
   横外側に偏心する接線方向に傾斜させ、渦流室（２）の
   上側に設けた燃料噴射ノズル（５）の噴油口（６）を渦
   流室（２）の底面（２ａ）・に向けた、ディーゼル機関
   の渦流室式燃焼室において、 渦流室（２）の上部（２ｂ）に噴油口（６）から噴射さ
   れた油性（７）の始端近傍部（７ａ）の外周囲を覆う噴
   霧保護筒（８）・（１８）を設けた事を特徴とする、デ
   ィーゼル機関の渦流室式燃焼室