JPH0343620A - 直接噴射式ディーゼル機関 - 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、直接噴射式ディーゼル機関の改良に関する。

従来の技術 この種従来の直接噴射式ディーゼル機関としては、種々
の形態のものがあり、その−例として第５図に示すよう
な所謂トロイダル形の燃焼室を備えたものが知られてい
る。

牌鯰木！６０日千刺１−１’　　開山１を寸ケ「シング
ブロ１．．々２は該シリンダブロックｌ上のシリンダヘ
ッド、３はシリンダブロック１内を摺動するピストン、
４は該ピストン３の頂部に切欠形成されたトロイダル形
の燃焼室であって、ピストン３により空気を高圧縮化し
、十分に高温になった時点で燃料噴射弁５から燃焼室４
全体に燃料が噴射され、この噴射力や自着火後の燃焼ガ
スにより燃焼室４内でスワールを生成して空気との混合
を得て自己着火させるようになっている。

ところで、一般にディーゼル機関の燃焼過程としては、
燃焼室に燃料が噴射されると燃料の加熱と蒸発等の物理
的遅れと化学的遅れによる所謂着火遅れ期間となり、青
火されると各部にきわめて急速に伝播して燃焼させる火
災伝播期間に入り、この火災伝播期間の所謂初期燃焼（
予混合燃焼）により発生する火炎で拡散燃焼つまり直接
燃焼期間となる。その後、後期燃焼期間に移行して略完
全な燃焼状態を得るようになっている。

発明が解決しようとする課題 々Ｄ　１６丁こ　　　古訂貢−）恐車ハ省４舛口Δｎに
ｒ４ブ　、−一σ　ＩＬ博開にあっては、１つの燃焼室
４内に吸気と燃料を噴射し、該燃焼室４内で生成される
燃焼ガス等のスワールを利用して燃焼させるようになっ
ており、このため、前記拡散燃焼の拡散速度も初期燃焼
の爆発（初爆）によるスワールの大きさによって影響さ
れる。

したがって、斯かる初爆を大きくすれば拡散速度が速く
なり膨張仕事割合は増加するが、大きな初爆により燃焼
時の冷却損失が増加するため、燃費が十分に向−ヒせず
、また筒内圧力も増大してしまう。逆に、初爆を小さく
すれば、燃焼時の冷却損失及び筒内圧力は低下するが拡
散速度が遅くなり、膨張仕事割合が悪化すると共に、燃
費も悪化してしまう。

そこで、燃焼改善を図るために、例えば実開昭５２−１
３８１０７号公報等に記載された技術なども提供されて
はいるが、空気室を含めた燃焼室全体に燃料を噴射し、
空気室でも燃焼させている以上、初爆が大きくなってし
まうため前述のような問題を解決する有効な手段にはな
り得ない。

課題を解決するための手段 本発明は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもので
、ピストンの頂部に燃焼室と空気室とを隔成する隔壁を
設けると共に、該隔壁の下端部に前記両室を連通ずる連
通孔を形成し、かつ前記空気室に燃料噴射弁の噴口を臨
設すると共に、該噴口を前記燃焼室に指向して配置した
ことを特徴としている。

作用 前記構成の本発明によれば、爆発行程時において、ピス
トンの上死点直前付近で燃料噴射弁から燃料が燃焼室内
のみに噴射され、この燃焼室内で空気との混合により小
さな初爆が開始される。続いてこの初爆によって燃焼室
内底部の空気が連通孔から空気室内に押し出され、これ
に伴い空気室内の圧縮空気も噴口方向に押し出されて噴
射燃料と強制的に混合し、燃焼室内で拡散燃焼が開始さ
れる。したがって、斯かる小さな初爆後における燃料と
空気との強制混合によって拡散燃焼が活発化し、拡散燃
焼期間を大巾に短縮することができる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図及び第２図は本発明に係る直接噴射式ディーゼル
機関の一実施例を示し、１１はシリンダブロック、１２
はシリンダヘッド、１３はシリンダブロック１１のシリ
ンダブロックを上下に摺動するピストンであって、この
ピストン１３は、頂部１４が耐熱材のセラミック材で形
成されてなり、この頂部１４には、深皿型のキャビティ
１５が形成されていると共に、該キャビティ１５の底面
略中央に略円筒状の隔壁１６が穿設されている。

この隔壁１６は、ピストン１３の上死点位置付近でシリ
ンダヘッド１２の下面１２ａと共働して外周側の円環状
の燃焼室１７と内周側の小径円柱状の空気室１８とを隔
成しており、その高さがピストン１３の頂面１４ａより
も若干低く形成されて上端縁１６ａとシリンダヘッド下
面１２ａとの間に隙間部１９が形成されるようになって
いる。

また、隔壁１６の上げ庇状の底壁１６ｂには、端が燃焼
室１７の底部１７Ｈに開口し、他端が空気室１８の底部
１８ａに夫々開口した立上り傾斜状の連通孔２０が略半
径方向に沿って穿設されている。この連通孔２０は、第
２図に示すように周方向へ９０°の等間隔をもって４つ
形成されていると共に、夫々の断面積が比較的小さく設
定されている。尚、前記隔壁１６は、底壁１６ｂ側から
上端縁１６ａに亘って漸次細いテーバ状に形成されてい
る。

また、前記シリンダへラド１２には、燃料噴射弁２１が
垂直に設けられており、この燃料噴射弁２１の先端に有
する噴口２１ａは、空気室１８の上部略中央に臨設され
ていると共に、該空気室１８のＬ部から前記隙間部１９
を介して燃焼室１７の外周壁に指向して配置されている
。

したがって、この実施例によれば、第３図に示すように
爆発行程時において、ピストン１３の上死点直前付近で
隔壁１６により燃焼室１７と空気室Ｉ８とに隔成される
と共に、燃料が燃料噴射弁２１からの燃料（破線矢印）
が空気室１８には噴射されずに隙間部１９を介して直接
燃焼室１７にのみ噴射される。このため、該燃焼室１７
内の空気と燃料が混合して小さな初爆が開始され、燃焼
ガス（実線矢印）によるスワールが発生する。続いて、
この初爆による燃焼ガスのスワールによって、燃焼室１
７底部１７ａ付近に存する空気（大矢印）が連通孔２０
から空気室１８の底部１８ａ内に押し出され、これに伴
い空気室１８内の圧縮空気も上方向っまり噴口２１方向
に押し出される。

このため該空気が空気室１８の上部及び隙間部１９付近
で噴射燃料と強制的に混合するので、燃焼室１７内で活
発な拡散燃焼が行なわれる。すなわち、前記従来例と本
実施例の燃焼室での熱発生率を比較して示す第４図から
も明らかなように、従来例（実線）は、初爆が小さい時
は拡散燃焼が不活発となり、後期燃焼期間が増加してい
るのに対し、本実施例（破線）では、小さな初爆後にお
ける燃料と空気との強制混合によって拡散燃焼が活発化
し、これによって拡散燃焼期間（直接燃焼期間）が十分
に短くなる。この結果、冷却損失を低下させつつ燃焼効
率を大巾に向上させることが可能になり、これによって
排気性能と燃費を改善できる。

また、小初爆化により筒内圧が大巾に低下するため、そ
の分、吸気過給圧を高めることが可能になり、機関の出
力向上が図れる。

しかも、本実施例では隔壁１６を含めたピストン１３の
頂部１３ａ全体をセラミック材で形成したため、耐熱性
が向上し、燃焼室１７の高温化により燃料の着火性が促
進されて初爆をより小さくすることができる。すなわち
、前記従来の機関にセラミック・を用いると燃焼室の高
温化により着火遅れ期間が短くなり初期燃焼割合が減少
して拡散燃焼を不活発にし、燃費を悪化させる虞があっ
た。

しかし、本実施例の場合は、逆に初期燃焼割合を小さく
する程、前述のような効果が大きくなるのテ、セラミッ
ク材を積極的に用いている。この結果、前述のように耐
熱性の向上が図れるばかりか、熱損失が低減すると共に
、燃焼効率も一層良好となり、排気性能や燃費の向上が
助長される。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明に係る直接噴射式
ディーゼル機関によれば、小初爆化を確保しつつ拡散燃
焼の活発化が図れるため、燃焼時の冷却損失及び筒内圧
力を十分に低下させることができると共に、燃焼効率が
向上し、これによって排気性能や燃費が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す直接噴射式ディーゼル
機関の要部断面図、第２図は本実施例に供されるピスト
ンの平面図、第３図は本実施例の作用を示す機関の要部
拡大断面図、第４図は従来例と本実施例の熱発生率を示
す特性図、第５園は従来の機関を示す要部断面図である
。 １３・・・ピストン、１４・・・頂部、１６・・・隔壁
、１７・・・燃焼室、１８〜・・空気室、２０・・・連
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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ピストンの頂部に燃焼室と空気室とを隔成する隔
   壁を設けると共に、該隔壁の下端部に前記両室を連通す
   る連通孔を形成し、かつ前記空気室に燃料噴射弁の噴口
   を臨設すると共に、該噴口を前記燃焼室に指向して配置
   したことを特徴とする直接噴射式ディーゼル機関。