JPH0660575B2 - 渦流室式燃焼室 - Google Patents

渦流室式燃焼室

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JPH0660575B2
JPH0660575B2 JP59262427A JP26242784A JPH0660575B2 JP H0660575 B2 JPH0660575 B2 JP H0660575B2 JP 59262427 A JP59262427 A JP 59262427A JP 26242784 A JP26242784 A JP 26242784A JP H0660575 B2 JPH0660575 B2 JP H0660575B2
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清則 長門
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

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における渦流室式燃焼室
に関し、特に、渦流室に均一な渦流を生成して空気利用
率を向上させるための対策に関する。
(従来の技術) 従来、ディーゼルエンジンにおける渦流室式燃焼室とし
て、例えば、実公昭52−18643号公報に開示され
ているように、略円球状に形成された渦流室と、1渦流
室を主燃焼室と連通し渦流室に渦流を生成させる噴孔
と、上記噴孔の両側にて渦流室を主燃焼室と連通する補
助噴孔とを備え、ピストン頂部に設けられた突起により
ピストンが上死点付近にあるときには、補助噴孔の開口
面積を減少させて噴孔の絞り作用を強め、渦流の速度を
増大させる一方、ピストンが上死点付近にないときに
は、補助噴孔を開放して噴孔の絞り損失を低減させるよ
うにしたものは知られている。
(発明が解決しようとする課題) ところが、このような渦流室式燃焼室では、渦流室全体
に亘って渦流を生成すべく、噴孔の,該噴孔の軸線とほ
ぼ直交する面で切断した断面形状が渦流室内に生成され
る渦流の軸芯方向に長く形成されているので、噴孔壁面
との摩擦や空気相互の摩擦によって噴孔から噴出する渦
流の速度分布は上記渦流の軸芯方向の両端部に向って小
さくなる略放物線状の分布となる(第7図参照)。この
ため、噴孔の渦流軸芯方向両端部からの低速の渦流は渦
流室に噴射された燃料と充分にミキシングできず、空気
の利用率が低いことから、出力,燃費あるいはエミッシ
ョン性能の向上が望めない。
さりとて、噴孔の渦流軸芯方向両端部からの渦流速度を
増大させるべき噴孔の開口面積を減少させて噴孔の絞り
作用をさらに強めると、噴孔の中央部からの渦流速度も
増大して渦流が強くなり過ぎ、低速運転時に火炎が吹き
消されるという問題が生じることになり、空気利用率の
改善と低速安定性の確保との両立を図り得ない。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、噴孔の渦流軸芯方向両端部からの渦流のみの速
度をその中央部から渦流の速度とほぼ同等になるように
増大させることにより、渦流室の渦流速度を適切な速度
に均一化して、渦流と燃料とのミキシングを良好に行
い、空気利用率を改善するとともに低速安定性を確保す
ることにある。
(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、略円
球状に形成された渦流室と、該渦流室を主燃焼室と連通
し渦流室に渦流を生成させる噴孔とを備えた渦流室式燃
焼室を対象とし、上記噴孔の,該噴孔の軸線とほぼ直交
する面で切断した断面形状を、渦流室内に生成される渦
流の軸芯方向における両端部がその中央部よりも、渦流
室中心を上記切断面上に投影した投影中心を通る渦流軸
芯方向線に対して、上記切断面上で視た上記噴孔から渦
流室へ噴出する渦流の指向方向のみにおいて漸次遠ざか
った形状に形成する構成としたものである。
(作用) 上記の構成により、本発明では、噴孔における渦流軸芯
方向の両端部からの渦流はその中央部よりも、従来の渦
流軸芯方向に長いだけの噴孔と比べて渦流室中心からの
距離が大きい位置で渦流室に噴出されるので、噴孔壁面
との摩擦や空気相互の摩擦等による速度低下を補償し
て、大きな角速度により、その渦流速度が中央部からの
渦流の速度とほぼ同等に増大されることになり、渦流室
の渦流速度が適切な速度に均一化されることになる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第2図は、本発明の実施例に係る渦流室式燃焼室を備え
たディーゼルエンジンを示す。同図において、1はエン
ジンのシリンダ2を形成するシリンダブロック、3はシ
リンダブロック1の上面にガスケット4を介して接合さ
れたシリンダヘッド、5はシリンダ2内を往復動するピ
ストンであって、上記シリンダ2,ピストン5およびシ
リンダヘッド3で囲まれた空間により主燃焼室6が構成
されている。
上記シリンダヘッド3の下面には、シリンダブロック1
上面と対向する部分から主燃焼室6に臨む部分までの範
囲に亘ってほぼ略半円球状の底部7aを有する凹部7が
形成され、該凹部7には、上部にほぼ半円球状で底面が
シリンダヘッド3下面と平行な平坦面に形成された凹陥
部8aを有するインサート8がその下面をシリンダヘッ
ド3の下面と面一に位置せしめて嵌挿されていて、上記
凹部7の底部7aとインサート8の凹陥部8aとにより
シリンダヘッド3内に略円球状で平底形の渦流室9が形
成されている。上記インサート8には、上記渦流室9を
主燃焼室6と連通する噴孔10が形成されていて、主燃
焼室6の圧縮空気を渦流室9に噴出させて該渦流室9に
渦流を生成させるようにしている。
そして、本発明の特徴として、上記噴孔10は、第1図
および第2図に示すように、該噴孔10の軸線とほぼ直
交する面で切断した断面形状が略円弧形状であって、渦
流室9内に生成される渦流の軸芯方向における両端部1
0a,10aがその中央部10bよりも、渦流室中心1
1を上記切断面上に投影した投影中心を通る渦流軸芯方
向線に対して、上記切断面上で視た上記噴孔10から渦
流室9へ噴出する渦流の指向方向(図中の矢印)のみに
おいて漸次遠ざかった形状に形成されている。
尚、12は渦流室9に燃料を噴射する燃料噴射ノズル、
13はグロープラグである。
次に、上記実施例の作用を第3図および第7図に基づい
て説明するに、第7図に示す従来の渦流室式燃焼室や第
3図に示す上記実施例の渦流室式燃焼室では、噴孔の,
該噴孔の軸線とほぼ直交する面で切断した断面形状が渦
流軸芯方向に長く形成されているので、噴孔壁面との摩
擦や空気相互の摩擦によって噴孔から噴出する渦流の速
度分布は渦流軸芯方向の両端部に向って小さくなる略放
物線状分布となる。そのため、従来の渦流室式燃焼室で
は、渦流室での渦流の速度分布も第7図に示すような略
放物線状分布となり、渦流速度の均一化が得られない。
これに対して、上記本実施例の渦流室式燃焼室において
は、噴孔10の渦流軸芯方向の両端部10a,10aが
その中央部10bよりも、渦流室中心11の上記切断へ
の投影中心を通る渦流軸芯方向線に対して、上記切断面
上で視た上記噴孔10から渦流室9へ噴出する渦流の指
向方向のみにおいて漸次遠ざかった形状に形成されてい
るので、噴孔両端部10a,10aからの渦流は、中央
部10bからの渦流よりも渦流室中心11からの距離が
従来の噴孔(第7図)と比べて大きい位置で噴出され、
その分大きな角速度が得られることになり、渦流室9で
の渦流速度は、第3図に示すように、両端部10a,1
0aからの渦流速度が中央部10bからの渦流速度とほ
ぼ同等にまで増大補償されることから、渦流室9の渦流
の速度分布は均一化される。
その結果、渦流室9全体に亘って渦流と燃料噴射ノズル
12から噴射された燃料とのミキシングが良好に行われ
て空気利用率が改善され、出力,燃費およびエミッショ
ン性能の向上を図ることができる。しかも、噴孔10の
開口面積を適切に設定することにより、低速運転時の渦
流速度を火炎が吹き消されることのない適切な速度に均
一化することができるので、低速安定性を確保すること
が可能となる。
第4図および第5図は変形例を示し、上記実施例のよう
に平底形の渦流室9ではなく底面が噴孔10′に向って
傾斜する渦流室9′を備えた渦流室式燃焼室に本発明を
適用したものであり、上記噴孔10′を、上記実施例と
同様に噴孔10′の軸線とほぼ直交する面で切断した断
面形状が略円弧形状であって、渦流軸芯方向の両端部1
0′a,10′aがその中央部10′bよりも、渦流室
中心11′の上記切断面への投影中心を通る渦流軸芯方
向線に対して、上記切断面上での上記噴孔10′から渦
流室9′へ噴出する渦流の指向方向のみにおいて漸次遠
ざかった形状に形成したものであり、上記実施例と同様
の作用・効果を奏する。
尚、噴孔10または10′の形状は、略円弧状に限定さ
れず、例えば、第6図(a)または(b)に示すよう
に、噴孔10″または10を断面形状が略矩形状で、
渦流軸芯方向の両端部10″a,10″aまたは10
a,10aのみを渦流室中心の切断面への投影中心を
通る渦流軸芯方向線に対して、上記切断面上での上記噴
孔から渦流室へ噴出する渦流の指向方向のみにおいて漸
次遠ざけた形状に形成してもよい。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の渦流室式燃焼室によれ
ば、噴孔からの渦流のうち渦流軸芯方向の両端部からの
渦流をその中央部からの渦流よりも、従来の渦流軸芯方
向に長いだけの噴孔と比べて渦流室中心から離れた位置
で渦流室に噴出させるようにしたゝめに、噴孔両端部の
渦流に大きな角速度を付与することができるので、該両
端部からの渦流速度が中央部からの渦流の速度とほぼ同
等に増大させて渦流室の渦流速度を適正速度に均一化す
ることができる。
この結果、渦流室全体に亘って渦流と燃料とのミキシン
グを良好に行って空気利用率を改善し、出力,燃費およ
びエミッション性能を向上させることができる。しか
も、、低速運転時の渦流速度を火炎が吹き消されること
のない適切な速度に均一化することができる。よって、
ディーゼルエンジンにおける空気利用率の改善と低速安
定性の確保とを両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第6図は本発明の実施例を示し、第1図は渦流
室の横断面図、第2図はディーゼルエンジンの渦流室付
近の縦断側面図、第3図は渦流の速度分布を説明する説
明図、第4図は変形例を示す第1図相当図、第5図は同
変形例の第2図相当図、第6図は噴孔の変形形状を示す
図である。第7図は従来例の渦流の速度分布を説明する
第3図相当図である。 6……主燃焼室、9,9′……渦流室、10,10′,
10″,10……噴孔、10,10′a,10″a,
10a……端部、10b,10′b…中央部、11,
11′……渦流室中心。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】略円球状に形成された渦流室と、該渦流室
    を主燃焼室と連通し渦流室に渦流を生成させる噴孔とを
    備えた渦流室式燃焼室において、 上記噴孔の,該噴孔の軸線とほぼ直交する面で切断した
    断面形状は、上記渦流室内に生成される渦流の軸芯方向
    における両端部がその中央部よりも渦流室中心を上記切
    断面上に投影した投影中心を通る渦流軸芯方向線に対し
    て、上記切断面上で視た上記噴孔から渦流室へ噴出する
    渦流の指向方向のみにおいて漸次遠ざかった形状に形成
    されている ことを特徴とする渦流室式燃焼室。
JP59262427A 1984-12-12 1984-12-12 渦流室式燃焼室 Expired - Lifetime JPH0660575B2 (ja)

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JPS5949405A (ja) * 1982-09-13 1984-03-22 Babcock Hitachi Kk 燃焼方法

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