JPH0370812A

JPH0370812A - デイーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口

Info

Publication number: JPH0370812A
Application number: JP20767189A
Authority: JP
Inventors: Mitsumasa Isoda; 磯田　光正; Tamotsu Nishitsuji; 西辻　保
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-08-09
Filing date: 1989-08-09
Publication date: 1991-03-26
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPH0826769B2

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、ディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口
に関し、特に、低温手始動限界温度を低くできるととも
に、出力の向上、燃費の低減及び運転騒音の減少を図れ
るようにしたディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴
口に関する。

〔従来の技術〕

従来、ディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口とし
ては、例えば第６図に示すように、主噴口２１の左右の
各側面に左右の各脇噴口２２Ｌ・２２Ｒの各側面を連通
させ、主噴口２１と各脇噴口２２Ｌ・２２Ｒとが連通ず
る箇所の各連通壁面部分にそってそれぞれ稜線２３Ｌ・
２３ＲをＵ走させて形成し、各脇噴口２２Ｌ・２２Ｒの
軸心を主噴口２１の軸心に対して主室から渦流室に進む
に連れて近付く方向に傾斜させたものがある。上記主噴
口２１及び両脇噴口２２Ｌ・２２Ｒの軸直交断面形状は
ほぼ円形に形成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来のディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口
は、圧縮行程において、主室側から渦流室に流入する時
に主噴口２１を通る気流と両脇噴口２２Ｌ・２２Ｒを通
る気流とが渦流室内で勢良く衝突して拡散するとともに
、主室から渦流室に流入する気流が各稜線２３Ｌ・２３
Ｒに接触することにより微小渦流を形成する。主噴口２
１及び両脇噴口２２Ｌ・２２Ｒに案内されて流入した気
流が形成する大きな渦流とこの微小渦流とが相乗的に作
用して渦流室内での空気中への燃料の拡散ないし混合の
効率が高くなる。また、爆発行程において、渦流室から
主室に噴出する混合気が、主噴口２１と両脇噴口２２Ｌ
・２２Ｒとに案内されて主室の全体にわたって勢い良く
噴出するとともに、両校線２３Ｌ・２３Ｒによって微小
渦流が形成されることにより主室内の空気と燃料とが主
室の全体にわたって均等にかつ効率高く混合される。そ
の結果、この種の噴口によれば、高出力を得ることがで
きるとともに、燃費を低減させることができる事が知ら
れている。

ところが、種々の実験を重ねるうちに、この従来の技術
によれば、セルスタータで始動されるディーゼルエンジ
ンの場合は例えば−１０℃程度の低温雰囲気中でもコー
ルドスタートができるが、手始動ではコールドスタート
ができないことが分かった。その原因は、手始動では始
動時の回転数が低く、噴口を通過する気流の勢力が比較
的小さくなる事にあると思われた。

そこで、噴口を通過する空気に対する抵抗を減少させる
ため、噴口を相似形状に拡大することを試みた。この先
行発明に係る噴口のスケールアップによれば従来よりも
低温の＋５℃程度での手始動が可能になった。しかし、
それよりも低温での手始動によるコールドスタート、特
に氷点下雰囲気中での手始動はできないことが分かった
。その原因は、噴口のスケールアップによって噴口の流
路抵抗は減少したが、主噴口２１及び脇噴口２２Ｌ・２
２Ｒの気流案内機能が低下したためであると思われる。

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであって、
例えば−５℃、好ましくは一１０℃程度の低温雰囲気中
でも手始動ができるようなディーゼルエンジンの渦流室
式燃焼室の噴口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〕

本発明は、例えば第１図に示すように、主噴口１の左右
の各側面に左右の各脇噴口２Ｌ・２Ｒの各側面を連通さ
せ、主噴口１と各脇噴口２Ｌ・２Ｒとが連通ずる箇所の
各連通壁面部分にそってそれぞれ稜線３Ｌ・３Ｒを縦走
させて形成し、各脇噴口２Ｌ・２Ｒの軸心を主噴口１の
軸心に対して主室４から渦流室５に進むに連れて近付く
方向に傾斜させたディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室
の噴口を前提とするものであって、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。

すなわち、主噴口ｌの軸直交断面形状を従来の円形断面
の主噴口を相似形状にスケールアップしたものに比べて
、前後径寸法ｄｌが大きくて左右径寸法ｄ２が小さい長
円形・楕円形・ないし多角形に形成する、という手段を
講じている。

〔作用〕

本発明においては、主噴口１の軸直交断面形状が従来の
円形断面の主噴口２１を相似形状にスケールアップした
ものに比べて、前後径寸法ｄｌが大きくて左右径寸法ｄ
２が小さい長円形・楕円形・ないし多角形に形成される
ので、従来の円形断面の主噴口を相似形状にスケールア
ップしたのと同様に、主噴口１の流路断面積を大きくし
て主噴口ｌの流路抵抗を小さくでき、主噴口の案内作用
によって形成される気流の勢いを強くすることができ、
主噴口１と両脇噴口２Ｌ・２Ｒによって案内される気流
を渦流室５内に流入する場合には渦流室５内で両脇噴口
２Ｌ・２Ｒに案内されて流入した気流に勢良く衝突させ
た後分散させることができ、また、主室４に噴出する場
合にも勢良く噴出させることができる。更に、主噴口ｌ
の左右径寸法ｄ２を円形断面の主噴口１を端にスケール
アップした場合に比べて小さくすることにより、稜線３
Ｌ・３Ｒの断面形状が先鋭化され、両種１３Ｌ・３Ｒに
よる微小渦流生成機能が高められる。

しかも、左右の稜線３Ｌ・３Ｒどうし間の幅が狭くて、
各稜′ａ３Ｌ・３Ｒに沿って発生する微小渦流が主噴口
１の中心軸１１に近いため、微小渦流は渦流室５に流れ
込む気流内に激しく巻き込まれて、効率良く攪拌分散さ
れていく。

本発明において、特に両脇噴口２Ｌ・２Ｒの軸直交断面
形状を、前後径寸法ｄ３が大きくて、左右径寸法ｄ４が
小さい長円形・楕円形ないし多角形に形成する場合には
、脇噴口２Ｌ・２Ｒを通る気流についても同様にその勢
いを強化できるとともに、稜線３Ｌ・３Ｒを先鋭化させ
てその微小渦流生成機能を高めることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第２図は部分油冷式ディーゼルエンジンの要部の縦断面
図である。同図に示すように、エンジンＥのシリンダ７
内には、上面がヘッドブロック８で覆われる主室４が形
成され、そのシリンダブロック８内に噴口９を介して主
室４に連通ずる渦流室５が洞設される。この渦流室５は
いわゆる梨型渦流室であり、その下半部を覆う口金１０
はシリンダヘッド８に焼嵌めされている。この渦流室５
には、圧縮行程で主室４から空気が圧入され、燃料噴射
ノズル１１から渦流室５内に噴射された燃料に着火させ
た後、爆発行程で渦流室５から主室４に爆発的に噴出さ
せ、主室４内全体にわたって混合気を分散させて燃焼さ
せるようになっている。

燃焼に伴う熱は、渦流室５及び主室４の片側に設けたオ
イルジャケット１２ａ・１２ｂを循環する潤滑油の一部
分に吸収され、強制空冷されるオイルクーラ１３から放
散されるとともに、シリンダ７の周囲及びシリンダヘッ
ド８に設けた冷却風通路１４を通過する冷却風に吸収さ
せて大気中に放散させるようになっている。

第１図は上記口金の底面図である。この口金ＩＯに形成
された噴口９は、主噴口１と左右の各脇噴口２Ｌ・２Ｒ
からなり、主噴口ｌの左右の各側面に左右の各脇噴口２
Ｌ・２Ｒの各側面が連通させである。また、主噴口ｌと
各脇噴口２Ｌ・２Ｒとが連通ずる箇所の各連通壁面部分
にそってそれぞれ稜線３Ｌ・３Ｒを縦走させて形成しで
ある。

左（右）脇噴口２Ｌ（２Ｒ）の軸心ＮＬ（ＮＲ）は、第
３図に示すように、主噴口Ｉの軸心１１に対して左（右
）に平行移動１２され、次に後方に平行移動！！３され
た後、錐先を中心にして左（右〉に揺動ｌ、され、更に
、錐先を中心にして後方に揺動される。そして、この方
向で穿孔することにより、軸心／ＬｉＲが主室４から渦
流室５に進むに連れて主噴口１の軸心１１に近付く方向
に傾斜する両脇噴口２Ｌ・２Ｒが形成される。

第４図はその噴口の主噴口の軸に直交する軸直交断面形
状を示す輪郭線図である。

同図において一点鎖線Ｔは従来の円形軸直交断面を有す
る噴口の輪郭を示し、２点鎖線Ｓはそれを相似形状にス
ケールアップさせた先行発明の噴口の輪郭を示し、太い
実線で本発明の噴口９の輪郭９Ｐが示されている。

同図に示すように、主噴口１の軸直交断面形状は長円形
に形成され、その前後径寸法ｄｌは従来の噴口のそれ、
あるいは、先行発明の噴口のそれよりも大きく、左右径
寸法ｄ２は従来の噴口のそれとほぼ同じで、先行発明の
噴口のそれよりも小さく形成しである。その結果、主噴
口１の断面積は従来の主噴口よりも広く、先行発明のそ
れとほぼ同じになっている。

また、両脇噴口２Ｌ・２Ｒの軸直交断面形状も長円形に
形成され、その前後径寸法ｄ３は従来の噴口のそれ、あ
るいは、先行発明の噴口のそれよりも大きく、左右径寸
法ｄ４は従来の噴口のそれとほぼ同じで、先行発明の噴
口のそれよりも小さく形成しである。その結果、両脇噴
口２Ｌ・２Ｒの断面積は従来の両脇噴口よりも広く、先
行発明のそれとほぼ同じになっている。

第５図は上記口金の縦断面図である。この口金１０では
、燃料噴射ノズル１１から渦流室５内に噴出された燃料
が主噴口ｌの渦流室５側の口縁１ａの後側部に当たって
渦流室５側に跳ね返り、渦流室５内の燃料濃度が過濃と
なることを防止するため、同図に示すように、主噴口１
の渦流室５側の口縁１ａの後側部にチャンファ６を形成
して、そこに鈍角のエツジが形成されるようにしである
。

なお、爆発行程において渦流室５から噴口９への流出を
円滑化するため、主噴口１の渦流室５側の口縁１ａの前
側部に同図の仮想線で示すようにチャンファ６ａを形成
してもよい。

この部′分油冷式ディーゼルエンジンＥの渦流室５の噴
口９によれば、圧縮行程において、主室４から渦流室５
に圧入される空気は、主噴口１と両脇噴口２Ｌ・２Ｒと
によって案内されて、渦流室５内で３つの勢いの強い流
れを形成し、互いに衝突してから渦流室５の全体に拡散
する強力で大きい渦流を形成する。また、主室４から渦
流室５に圧入される空気の一部分が稜線３Ｌ・３Ｒに接
触することにより微小な渦流を形成し、この微小渦流は
主噴口１と両脇噴口２Ｌ・２Ｒとによって案内された強
力な流れに乗って渦流室５の全体に拡散して行く。ここ
で、主噴口１及び左右の両脇噴口２Ｌ・２Ｒの前後径寸
法ｄｉ−ｄ３は従来の噴口のそれ、あるいは、先行発明
の噴口のそれよりも大きく、左右径寸法ｄ２・ｄ４は従
来の噴口のそれとほぼ同じで、先行発明の噴口のそれよ
りも小さく形成しであるので、噴口９の開口面積として
は、従来の噴口のそれよりも広（、先行発明のそれとほ
ぼ同じになっている。したがって、噴口９の流路抵抗は
減少し、比較的空気の流速が低くなる低速回転時にも、
内部に形成される大きい渦流の勢いを強くすることがで
きる。また、主噴口１及び左右の両脇噴口２Ｌ・２Ｒの
左右径寸法ｄ２・ｄ４を従来の噴口のそれとほぼ同じで
、先行発明の噴口のそれよりも小さくなるように形成す
ることにより、稜線３Ｌ・３Ｒが先鋭化され、その微小
渦流形成機能が先行発明のそれよりも高め、られる。

また、爆発行程においては、渦流室５から噴口９を通っ
て主室４に噴出する気流が主噴口１と両脇噴口２Ｌ・２
Ｒとによって案内されて主室４全体にわたって吹き広が
る大きい渦流を形成するとともに、その一部分が稜線３
Ｌ・３Ｒに接触して微小渦流を形成し、この微小渦流が
主噴口１と両脇噴口２Ｌ・２Ｒとによって案内された強
力で大きい渦流に乗って主室４全体に拡散して行く。こ
こでも、圧縮行程における主室４から渦流室５への空気
の流入と同様に、噴口９の流路抵抗は減少し、比較的混
合気の流速が低くなる低速回転時にも、主室４の内部に
形成される大きい渦流の勢いを強くすることができる。

また、主噴口１及び左右の両脇噴口２Ｌ・２Ｒの左右径
寸法ｄ２・ｄ４を従来の噴口のそれとほぼ同じで、先行
発明の噴口のそれよりも小さくなるように形成すること
により、稜線３Ｌ・３Ｒが先鋭化され、その微小渦流形
成機能が先行発明のそれよりも高められる。

そして、このように、圧縮行程においては渦流室５内で
の空気と燃料との混合効率を高めることができ、爆発行
程では主室４内での空気と燃料との混合効率を高めるこ
とができる結果、手始動時のように回転数が低く、主室
４から渦流室５に流入する空気の速度及び渦流室５から
主室４に噴出する空気の速度が比較的遅くなる場合にも
かかわらず、燃料と空気との混合効率を高くすることが
でき、雰囲気温度が例えば−１０℃という低温であって
も確実に手始動が出来た。

また、空気と燃料の混合効率が高められる結果、出力が
高められるとともに、燃費を節約することができる。

更に、圧縮行程において渦流室５内での空気と燃料との
混合効率を高めることができるので、着火遅れの発生を
防止でき、爆発的着火による運転騒音を減少させること
ができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、従来の噴口を相似形状
にスケ−ルア・ノブした噴口よりも主噴口の軸直交断面
形状の前後径寸法を大きくし、左右径寸法を小さくしで
あるので、そのスケールアップした噴口と同様に噴口の
流路断面積を大きくできる。これにより、主噴口の流路
抵抗を小さくして主噴口に案内される気流の勢いを強く
することができ、圧縮行程では、主噴口により形成され
た強力で大きい渦流を渦流室内で両脇噴口により形成さ
れた大きい渦流に勢い良く衝突させてこれらの大きい渦
流を渦流室の全体に勢い良く分散させることができる。

また、爆発行程においては、主室に勢い良く混合気を噴
出して、主室全体に勢い良く拡散する大きい渦流を形成
することができる。

また、本発明によれば、主噴口の軸直交断面形状の左右
径寸法を小さくすることにより、稜線を生する左右の微
小渦流同土間の幅が狭いため、両微小渦流は渦流室に流
れ込む気流内に激しく巻き込まれて、効率良く攪拌分散
されていく。

そして、圧縮工程において、渦流室全体にわたって勢い
良く広がる大きい渦流が形成されることと、稜線の微小
渦流形成機能の向上と、微小渦流が気流内に激しく巻き
込まれることとが相乗的に作用して渦流室での空気と燃
料の混合効率が著しく高められるとともに、爆発工程に
おいて、主室内の全体にわたって勢い良く拡散する大き
い渦流が形成されることと、稜線の微小渦流形成機能の
向上とが相乗的に作用して主室への混合気の拡散効率が
著しく高められ、その結果、低温手始動限界温度を低く
でき、出力の向上と燃費の低減を図ることができる。

また、渦流室内での空気と燃料の混合効率が著しく高め
られる結果、着火遅れの発生を防止することができ、爆
発的着火による運転騒音を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る口金の底面図、第２図
は部分油冷式ディーゼルエンジンの要部の縦断側面図、
第３図はその脇噴口の穿孔手順を示す説明図、第４図は
その噴口の主噴口の軸に直交する軸直交断面形状を示す
輪郭線図、第５図は上記口金の縦断側面図、第６図は従
来の口金の底面図である。１・・・主噴口、２Ｌ・・・脇噴口、２Ｒ・・・脇噴口
、３Ｌ・・・稜線、３Ｒ・・・稜線、４・・・主室、５
・・・渦流室、６・・・チャンファ、ｄｌ・・・主噴口
１の軸直交断面形状の前後径寸法、ｄ２・・・主噴口ｌ
の軸直交断面形状の左右径寸法、ｄ３・・・脇噴口２Ｌ
・２Ｒの軸直交断面形状の前後径寸法（ｄ３）、ｄ４・
・・脇噴口２Ｌ・２Ｒの軸直交断面形状の前後径寸法、
１１・・・主噴口１の軸心、βＬ・・・脇噴口２Ｌの軸
心、６Ｒ・・・脇噴口２Ｒの軸心。第１図第５図第２図

Claims

【特許請求の範囲】１、主噴口（１）の左右の各側面に左右の各脇噴口（２
Ｌ）・（２Ｒ）の各側面を連通させ、主噴口（１）と各
脇噴口（２Ｌ）・（２Ｒ）とが連通する箇所の各連通壁
面部分にそってそれぞれ稜線（３Ｌ）・（３Ｒ）を縦走
させて形成し、各脇噴口（２Ｌ）・（２Ｒ）の軸心を主
噴口（１）の軸心に対して主室（４）から渦流室（５）
に進むに連れて近付く方向に傾斜させたディーゼルエン
ジンの渦流室式燃焼室の噴口において、主噴口（１）の軸直交断面形状を前後径寸法（ｄ１）が
大きくて左右径寸法（ｄ２）が小さい長円形・楕円形・
ないし多角形に形成した事を特徴とする、ディーゼルエ
ンジンの渦流室式燃焼室の噴口２、脇噴口（２Ｌ）・（２Ｒ）の軸直交断面形状を前後
径寸法（ｄ３）が大きく、左右径寸法（ｄ４）が小さい
長円形・楕円形ないし多角形に形成した事を特徴とする
請求項１に記載のディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室
の噴口３、主噴口（１）の渦流室（５）側の口縁（１ａ）の少
なくとも後側部にチャンファ（６）が形成された事を特
徴とする請求項１または２に記載のディーゼルエンジン
の渦流室式燃焼室の噴口