JPH04255524A - ディーゼル機関の燃焼室 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ピストンとシリンダ
ヘッドとに挟まれた燃焼室空間とは連通孔を介して連通
する副室空間がシリンダヘッドに設けられたディーゼル
機関の燃焼室に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関は、噴射された燃料と燃
焼室内の空気とを、急激にかつ良好に混合させて、速や
かな燃焼を実現することが最も肝要であり、燃焼室改良
技術などそのための工夫が多数考えられている。

【０００３】図４にその一例を示す（特開昭６２−２１
４２１６号公報参照）。ピストン１の上面に形成された
主燃焼室３は、シリンダヘッド５内に形成された副燃焼
室７に連通孔８を介して連通している。これら主、副各
燃焼室３，７には、シリンダヘッド５に取付けた燃料噴
射弁９の噴孔１１，１３からそれぞれ噴射される燃料噴
霧Ａ，Ｂによって燃料が供給される。燃料噴射弁９内の
図示しない針弁のリフト初期すなわち噴射初期には、燃
料は噴孔１３からのみ噴射されて副燃焼室７に供給され
る。その後、さらに針弁がリフトすると、噴孔１１から
も燃料が噴射されて主燃焼室３にも燃料が供給される。

【０００４】このような構成のディーゼル機関の燃焼室
においては、ピストン１が上昇する圧縮行程時には、主
燃焼室３内の空気が副燃焼室７に押し込まれて副燃焼室
７内で渦流を生成する。この渦流中に噴孔１３から燃料
が噴射されることで、副燃焼室７内で燃料噴霧Ｂは逸早
く燃焼する。この燃焼により副燃焼室７内は圧力が高ま
り、燃焼ガスは連通孔８を経て主燃焼室３内に噴流とな
って流出する。この過程で、噴孔１１から燃料が噴射さ
れると、前記燃料ガスの噴流エネルギにより、この燃焼
噴霧Ａと主燃焼室３内の空気とが混合する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のディーゼル機関の燃焼室における燃焼過程で
は、副燃焼室７から主燃焼室３に向かう燃焼ガスの噴流
エネルギによって燃料噴霧Ａと主燃焼室３内の空気との
混合促進を図っており、燃料噴霧Ａ自体にはそれ程の勢
いがないことから、この噴流燃焼ガスが通過し到達する
部分についての混合は部分的に改善されるものの、主燃
焼室３の全域にわたって良好な混合を実現するのは極め
て困難である。

【０００６】そこでこの発明は、主燃焼室となるピスト
ンとシリンダヘッドとに挟まれた燃焼室空間における燃
料と空気との混合を、燃焼室空間全域にわたり良好に保
つことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ためにこの発明は、ピストンとシリンダヘッドとに挟ま
れた燃焼室空間とは連通孔を介して連通する副室空間を
シリンダヘッド内に設け、この副室空間の、前記連通孔
に隣接する領域を第１室とするとともに、連通孔から離
れた領域を第２室としてこの第２室には燃料滞留部を設
け、前記第１室と第２室とにそれぞれ個別に燃料を供給
する燃料供給手段を設け、この燃料供給手段による第２
室に対する燃料供給時期を第１室に対する燃料供給時期
より早めた構成としてある。

【０００８】

【作用】圧縮行程にて燃焼室空間内の空気が第１室及び
第２室からなる副室空間に押し込まれ、圧縮上死点近傍
にて、第２室にまず燃料が供給される。これに引き続き
第１室にも燃料が供給される。第２室に供給された燃料
は、燃料滞留部に滞留しつつ、やがて蒸発して着火し、
第２室の圧上昇をもたらす。この時期までには第１室に
供給された燃料は蒸発しており、この燃料蒸気は前記第
２室の圧力上昇により流出する燃焼ガスとともに蒸気噴
流として連通孔を通って燃焼室空間内に押し出され、燃
焼室空間内の空気と活発に混合する。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。

【００１０】図１は、この発明の一実施例のディーゼル
機関の燃焼室を示す断面図である。ピストン１５は、周
囲にピストンリング１７が嵌め込まれてシリンダブロッ
ク１９内に図中で上下方向に摺動可能に収納され、シリ
ンダブロック１９の上部にはシリンダヘッド２１が装着
されている。ピストン１５の上面には凹部２３が形成さ
れ、これによりピストン１５とシリンダヘッド２１とに
挟まれた燃焼室空間２５が形成される。

【００１１】上記凹部２３の図中で右側の端部には、凹
曲面部２７が形成されている。一方、シリンダヘッド２
１の上記凹曲面部２７の上方位置には、副室空間２９が
形成され、副室空間２９は、前記凹曲面部２７に沿って
開口するシリンダヘッド２１に設けられた連通孔３１に
より燃焼室空間２５に連通している。

【００１２】副室空間２９は、連通孔３１に隣接する領
域の第１室としての蒸気生成室３３と、蒸気生成室３３
との間に燃料滞留部としての段差部３５が形成されて蒸
気生成室３３に対し容積が拡大された領域の第２室とし
てのエネルギ室３７とに分割構成されている。これら蒸
気生成室３３及びエネルギ室３７に、それぞれ個別に燃
料を噴射する燃料供給手段としての第１燃料噴射弁３９
及び第２燃料噴射弁４１が、シリンダヘッド２１に装着
されている。各燃料噴射弁３９，４１は、内部に図示し
ない針弁を備えており、所定の開弁圧で針弁がリフトす
ることで燃料噴射が行われる。

【００１３】第１燃料噴射弁３９は、先端の噴孔４３が
エネルギ室３７の上部に開口する連通路４５内に臨み、
噴射される燃料噴霧を矢印Ｃのように、蒸気生成室３３
に達するよう連通孔３１に向けて流出させる。一方、第
２燃料噴射弁４１は、先端の噴孔４７がエネルギ室３７
の側部に開口する連通路４９内に臨み、噴射される燃料
噴霧を矢印Ｄのように、エネルギ室３７内の段差部３５
に向けて流出させる。段差部３５に向けて燃料を噴射す
る第２燃料噴射弁４１の噴射時期は、連通孔３１に向け
て燃料を噴射する第１燃料噴射弁３９の噴射時期より早
く設定してある。第１燃料噴射弁３９に先立ち第２燃料
噴射弁４１から燃料噴射を開始するためには、第２燃料
噴射弁４１の開弁圧を第１燃料噴射弁３９の開弁圧より
低くすればよい。これにより、２つの燃料噴射弁を使用
しているにも拘らず１台の燃料噴射ポンプで対応できる
。

【００１４】このような燃焼室構造を備えたディーゼル
機関においては、ピストン１５が図１に示すような圧縮
上死点近傍にて、まず第２燃料噴射弁４１から燃料が矢
印Ｄのように段差部３５に向けてエネルギ室３７内に噴
射される。このエネルギ室３７に噴射される燃料は、燃
焼に必要な燃料のうちの一部であり、これに引き続き第
１燃料噴射弁４１から残りの燃料が矢印Ｃのように蒸気
生成室３３に向けて噴射される。

【００１５】エネルギ室３７に噴射された燃料は、段差
部３５の影響によりここにとどまりつつ、やがて蒸発し
て着火しエネルギ室３７の圧力上昇をもたらす。この時
期までには、蒸気生成室３３に供給された燃料は蒸発を
完了しているものの着火までには至っていない。蒸気生
成室３３内の燃料蒸気は、エネルギ室３７の圧力上昇に
より燃焼ガスに押されて蒸気噴流となり、連通孔３１を
通過後燃焼室空間２５に流入する。燃焼室空間２５内に
流入した蒸気噴流は、ここで空気と混合しながら燃焼に
至る。このとき、蒸気生成室３３内の燃料蒸気は、それ
自体が燃焼ガスに押されて噴流となって燃焼室空間２５
に噴出するため、燃焼室空間２５内で広範に広がり、空
気との混合が燃焼室空間２５全域にわたり活発に行われ
る。これにより、急速にして、しかも完全なる燃焼が実
現され、燃料消費率の改善、出力性能の向上及び排気黒
煙の低減などが達成される。

【００１６】図２はこの発明の他の実施例を示すディー
ゼル機関の燃焼室の断面図である。この実施例は、燃料
供給手段として、１個のスプリット型燃料噴射弁５１を
シリンダヘッド２１に装着したものであり、先端の噴孔
形成部５３がエネルギ室３７の上部に開口する連通路５
５内に臨んでいる。その他の構成は前記図１の実施例と
同様であり、図１と同一構成要素には同一符号を付して
ある。

【００１７】上記スプリット型燃料噴射弁５１は、図３
にその先端部形状を示すように、ノズルボディ５７の先
端中央に形成された主噴孔５９と、針弁６１が着座する
シート面６３に開口するスプリット噴孔６５とを備えて
いる。針弁６１の先端にはスプレーピン６７が設けられ
ており、このスプレーピン６７は、針弁６１がシート面
６３に着座している状態からリフト量の小さい状態の噴
射初期には、主噴孔５９内に入り込んで主噴孔５９を塞
いでいる。

【００１８】針弁６１の中心軸線は連通孔３１の中心軸
線とほぼ一致しており、主噴孔５９から噴射される燃料
噴霧は矢印Ｅのように、蒸気生成室３３に達するよう連
通孔３１に向けて流出する。一方、スプリット噴孔６５
は針弁６１の中心軸線に対し傾斜してエネルギ室３７の
段差部３５に指向しており、ここから噴射される燃料噴
霧は矢印Ｆのように、エネルギ室３７内の段差部３５に
向けて流出する。

【００１９】針弁６１がシート面６３に着座している図
３に示す状態から、針弁６１のリフト量が小さい噴射初
期では、スプレーピン６７は主噴孔５９を塞いでおり、
このとき燃料噴射はスプリット噴孔６５のみから行われ
てエネルギ室３７に燃料が供給される。その後、針弁６
１のリフト量が増大すると、主噴孔５９が開放され、こ
のとき燃料噴射は通路面積の大きい主噴孔５９から主に
行われて蒸気生成室３３に燃料が供給される。

【００２０】このように、スプリット型燃料噴射弁５１
を用いることで、エネルギ室３７への燃料噴射を蒸気生
成室３３への燃料噴射より早くすることができるので、
前記図１の実施例と同様に、燃焼室空間２５の全域にわ
たり燃料と空気との混合が活発になされる。また、燃料
供給手段として、１つのスプリット型燃料噴射弁５１で
済むので、２つの燃料噴射弁を必要とする図１の実施例
に比べて組付け作業の簡略化、コスト低減、シリンダヘ
ッド２１の小型化が達成できる。

【００２１】なお、上記各実施例では、エネルギ室３７
に段差部３５を設けてこれを燃料滞留部としたが、段差
部３５を設けずエネルギ室３７の内壁に凹部を設けてこ
れを燃料滞留部としてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたようにこの発明によれ
ば、ピストンとシリンダヘッドとに挟まれた燃焼室空間
とは連通孔を介して連通する副室空間をシリンダヘッド
内に設け、この副室空間を連通孔に近い第１室と、遠い
燃料滞留部を備えた第２室とに分け、連通孔から遠い第
２室に燃料供給した後、第１室への燃料供給を行うよう
にしたので、第２室での燃焼による圧力上昇により第１
室の燃料蒸気は、燃焼ガスとともに噴流となって連通孔
を通って燃焼室空間内に押し出され、燃料蒸気は燃焼室
空間内で広範に拡がり、燃焼室空間内全域にわたって空
気と活発に混合する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のディーゼル機関の燃焼室
を示す断面図である。

【図２】この発明の他の実施例のディーゼル機関の燃焼
室を示す断面図である。

【図３】図２の実施例に使用される燃料噴射弁の先端部
の断面図である。

【図４】従来のディーゼル機関の燃焼室を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１５　　ピストン２１　　シリンダヘッド２５　　燃焼
室空間 ２９　　副室空間 ３１　　連通孔 ３３　　蒸気生成室（第１室） ３５　　段差部（燃料滞留部） ３７　　エネルギ室（第２室）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ピストンとシリンダヘッドとに挟まれ
   た燃焼室空間とは連通孔を介して連通する副室空間をシ
   リンダヘッド内に設け、この副室空間の、前記連通孔に
   隣接する領域を第１室とするとともに、連通孔から離れ
   た領域を第２室としてこの第２室には燃料滞留部を設け
   、前記第１室と第２室とにそれぞれ個別に燃料を供給す
   る燃料供給手段を設け、この燃料供給手段による第２室
   に対する燃料供給時期を第１室に対する燃料供給時期よ
   り早めたことを特徴とするディーゼル機関の燃焼室。