JPH066189Y2 - 渦流室式デイ−ゼルエンジン - Google Patents

渦流室式デイ−ゼルエンジン

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JPH066189Y2
JPH066189Y2 JP16154486U JP16154486U JPH066189Y2 JP H066189 Y2 JPH066189 Y2 JP H066189Y2 JP 16154486 U JP16154486 U JP 16154486U JP 16154486 U JP16154486 U JP 16154486U JP H066189 Y2 JPH066189 Y2 JP H066189Y2
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swirl
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diesel engine
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弘之 市川
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Isuzu Motors Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案はシリンダヘッドに渦流室を、ピストンに主室を
備えた渦流室式ディーゼルエンジンに係り、特に、渦流
室と主室とを接続する連絡通路に最小の通路抵抗で空気
またはガスの流速を調節することのできる開度制御手段
を設けた渦流室式ディーゼルエンジンに関する。
[従来の技術] 一般に渦流室式ディーゼル機関はシリンダヘッドの渦流
室にピストンにより圧縮された空気を通路を介して押込
み、その押込まれた空気に霧状の燃料を混合させて自発
燃焼させ、さらに渦流室での未燃ガス及び燃焼ガスを通
路を介して主室に導きこれらガスを主室の新気によって
再燃焼するように構成されている。
ところで、このような渦流室式ディーゼル機関の燃焼性
能(出力,燃費,燃焼騒音,スモーク,HC,NOx etc)を
良くし且つ安定させるためには、空気と燃料との混合を
促進する渦流室のスワールの強さをピストンの上昇速度
に見合せて調節する必要がある。これは、渦流室内に多
くの混合気をつくると着火遅れが生じて異常燃焼につな
がり、また混合気の量が少ないと失火を生じるからであ
る。
従来にあっては、スワールの強度を決定する通路の通路
口径を、ある回転領域内で目標とする燃焼性能が得られ
る口径に設定していたが、しかしこれは機関の運転領域
の全てにおいて目標性能を満足するものではなかった。
これを解消しようとする先行技術としては、第7図に示
す本出願人の渦流室式ディーゼルエンジンの噴口面積調
節動装置(実開昭58-16321号公報)や、第8図に示すデ
ィーゼル機関の燃焼室構造(実開昭59-141123号公報)
の提案がある。
第7図及び第8図に示される上記提案は、いずれも主室
bと渦流室cとを連通する通路dに、その通路dの軸方
向に対して交差する方向に出没されて通路dの開度を調
節する弁部材fを設け、さらにその弁部材fをアクチュ
エータによって作動するようにしたものである。
[考案が解決しようとする問題点] しかしながら上記提案には以下の問題点が残されてい
る。
圧縮空気が押込まれる通路は高圧になるので、この通
路の軸方向に対して交差する方向にピストン状の弁部材
を移動して開度を調節するように構成することは、シー
ル性の確保が困難である。
通路の軸方向に対して弁部材を交差する方向に移動し
て、通路の一部分を絞るようにしているため、押込む空
気や燃焼ガス,未燃ガスの出入時において弁部材によっ
て乱流T(第7図参照)が生成される。この乱流Tによ
って渦流室内のスワールが乱され渦流室及びピストンの
主室での燃焼性能(スモーク,出力)が悪化される。
通路抵抗が大きい。
これらが問題点として指摘されている。
[問題点を解決するための手段] 本考案は上記問題点を解決することを目的とし、本考案
は気筒と渦流室とを接続する連絡通路に、この通路の軸
方向に沿った回転軸を有し、その回転軸の所定の回転位
置でその回転軸の軸方向に沿って通路内壁より通路内方
に突出される開度制御手段を設けて構成されるものであ
る。
[作用] 気筒と渦流室とを接続する連絡通路の開度制御手段が、
その連絡通路の内壁よりその通路内方に突出される位置
まで回転位置を調節されることによって、連絡通路の通
路断面積がその連絡通路の軸方向に沿って減少される。
即ち連絡通路が最小通路断面積に且つ最小の通路抵抗で
調節され、これに応じてスワールの流速が調節され所望
のスワール強度を得ることができる。
この開度制御手段が上記開度位置を越えると連絡通路は
最大通路断面積に設定され、再びこの断面積に応じた強
度のスワールを得ることができる。これらから渦流室及
び主室で安定した燃焼性能を得ることができる。
[実施例] 以下に本考案の渦流室式ディーゼルエンジンの好適一実
施例を添付図面に基づいて説明する。
第1図に示す1はシリンダヘッド、2はシリンダボデ
ィ、3は渦流室、4は気筒、5はピストン、6は主室、
7はホットプラグ、60a,bはガスケット、61はリ
ングプレートである。
シリンダヘッド1内には、半球状の渦流室3が形成され
ており、その渦流室3の下部は、このシリンダヘッド1
に一体的に嵌合されたホットプラグ7内に形成されてい
る。即ちホットプラグ7はシリンダヘッド1から取り外
せるようになっている。ホットプラグ7はセラミック等
の耐熱・耐蝕性材料から形成される。
ホットプラグ7には、渦流室3と気筒4とを結ぶ連絡通
路10が形成され、この連絡通路10は渦流室3の接線
方向に傾斜されて、その渦流室3の内壁3aに沿って旋
回されるスワールSを生成するようになっている。また
渦流室3の上部には円筒状のノズル収容部11が形成さ
れており、このノズル収容部11に燃料噴射ノズル(図
示せず)が収容される。ノズル収容部11よりスワール
Sの下流側の渦流室3の上部には、グロープラグ収容部
12が形成される。
さて、本考案の渦流室式ディーゼルエンジンの特長とす
るところは、エンジンの回転数に見合ったスワールを渦
流室内に創生し、安定した燃焼性能を得ることにある。
そこで上記連絡通路10に流路断面積を調節する開度制
御手段50が設けられる。
本実施例にあって開度制御手段50は、連絡通路10の
軸方向に沿って形成された円弧状の溝部20と、この溝
部20に沿って嵌合され且つシリンダヘッド1に回転自
在に配設される軸部材21と、その軸部材21を機関の
回転数に基づいて動作する駆動装置22とから主に構成
される。セラミック等の耐熱・耐蝕性・低熱膨張率を有
する材料から形成される軸部材21はその軸方向に順次
縮径されて段状に形成されており、最大軸径を有する軸
部材21a(以下第1軸部と略す)の先端側が、上記溝
部20に嵌合され、その後端側がホットプラグ7に回転
自在に嵌合されている。この第1軸部21aの最後端は
円錐状に形成されてシート部21cとなっている。シー
ト部21cより後方の細い軸径の軸部材21b(以下第
2軸部と略す)は、シリンダヘッド1の一側に形成した
筒状の収容部25内に挿通されている。ホットプラグ7
内には上記第1軸部21aを嵌合する円筒部26が形成
され、その円筒部26の底部には、上記第1軸部21a
のシート部21cが気密に着座されるシート面27が形
成されている。また、この円筒部26にはその軸芯上に
上記第2軸部21bが挿通される軸穴28が形成され
る。
第1軸部21aには、その軸部材21がホットプラグ7
に嵌合された状態で、第2図にも示すようにその外周面
が渦流室3及び連絡通路10の内壁3a,10aを円周
方向に沿って滑らかに接続し、それら内壁3a,10a
の一部となるように軸方向に沿って切り欠いて軸方向に
沿った第2円弧部29aが形成される。したがって、こ
の第2円弧部29aを除く軸部材21の外周面は溝部2
0に沿う第1円弧部29bとなり、これらで半円状部が
形成される。軸部材21の第2円弧部29aが、溝部2
0に対面する位置に回転されたときには、第1円弧部2
9bが渦流室3及び連絡通路10の内壁3a,10a面
より内方へ突出される。即ち連絡通路10の通路断面積
は、その連絡通路10の軸方向に沿って突出される第1
円弧部29bによって最小通路断面積となるように調節
される。また第1軸部21aの先端はシリンダボディ2
に対して水平となるように切欠かれている。さらに、溝
部20の軸芯、即ち回転軸aは連絡通路10の半径方向
外方に僅かにAだけオフセットして設けられる(第1図
参照)。
次に上記の軸部材21を動作するための駆動装置22に
ついて説明する。
第1図に示すように、第2軸部21bの後端は更に縮径
されて、その縮径された部分にピニオンギヤ30が嵌合
されこのピニオンギヤ30がワッシャ31及びロックナ
ット32により一体化されている。一方、シリンダヘッ
ド1内には、そのピニオンギヤ30に噛合されるラック
部材33が、そのピニオンギヤ30を回転させる方向に
往復動自在に収容されている。ワッシャ31と収容部2
5間には両方向に付勢するロックスプリング34が介設
される。即ちこのロックスプリング34は軸部材21に
充分なガスシールを行なわせるものである。第3図にも
示されるように、ラック部材33の軸後端にはピストン
部35が一体に形成されており、シリンダヘッド1内に
は、そのピストン部35を収容し、作動流体が供給され
ることによって、上記ピストン部35を作動方向に動作
する流体室36が形成されている。37はめくら用プラ
グ、38はリターンスプリング、39はシールリングで
ある。このピストン部35を動作する流体としては作動
油または空気が用いられる。41は流体室36と流体供
給通路40とを接続する給排口である。この実施例にあ
って流体供給通路40は切換弁42を介して分岐され、
その分岐された一方がオイルポンプ43に、他方がオイ
ルパン44に接続されており、切換弁42を切換えるこ
とによってポンプ43から流体室36に作動油が供給で
き、また反対に、リターンスプリング38の付勢力によ
って作動油を流体室36からオイルポンプ43に戻すこ
とができる。45はコントローラであり、このコントロ
ーラ45には回転数センサ(ピックアップセンサ)46
が接続される。47はバッテリ等の電源である。
第5図は上記コントローラ45の制御内容を示すタイミ
ングチャートであり、図示されるように、上記センサ4
6の入力、即ちエンジンの回転数が低回転領域である場
合にはコントローラ45が切換弁42にOFF作動信号
を、高回転領域ではON作動信号を出力するようになっ
ている。この出力信号を受ける切換弁42はコントロー
ラ45がOFF出力のときにOFF作動、コントローラ
45がON出力のときにON作動となり、これに対して
軸部材21は切換弁42がOFF作動のときに、第4図
に示すように第1軸部21aの第1円弧部29bが連絡
通路10に突出されるようになっている。即ちオイルポ
ンプ43と流体室36とが接続された状態が切換弁42
のOFF作動となる。
ゆえに、コントローラ45が回転数センサ46の回転数
信号の出力を受けて、機関が低回転領域であると判断し
たときには、切換弁42にOFF作動信号を送信して流
体室36からオイルポンプ43に作動油を抜き、軸部材
21を回転させて連絡通路10を最小通路断面積に設定
する。これにより、渦流室3に押込まれる圧縮空気の流
速が増し渦流室3内にはエンジンの回転数に応じたピス
トン上昇速度に見合った強度のスワールSが生成され
る。このスワール強度が大きいと燃料噴射ノズル(図示
せず)からの霧化燃料がスワールSにより撹拌されて蒸
気化され、この低回転領域での燃焼性能を向上する。渦
流室3での燃焼ガス及び未燃ガスは連絡通路10を介し
て主室6へ導かれるが、乱流が生じることがなく且つ最
小の通路抵抗にて主室6へ導かれることになるため、主
室6においても安定した燃焼性能を得ることができる。
一方、コントローラ45が高回転領域であると判断した
ときには、切換弁42にON作動信号を送信して、流体
室36に作動油を供給してピストン部35に油圧を加え
ラック部材33,ピニオンギヤ30を動作し、軸部材2
1を回転させて連絡通路10を最大通路断面積に設定す
る。即ち渦流室3内にはこの回転領域でのエンジンの回
転数に応じたピストン上昇速度に見合った強度のスワー
ルSが作られることになり渦流室3及び主室6で安定し
た燃焼性能を得ることができる。
ここで、ラック部材33を負圧または正圧により動作す
る場合には、第6図に示すように上記ラック部材33の
後端にダイアフラム手段51を接続する。
負圧によって作動の場合は、ダイアフラム手段51のダ
イアフラム室52とバキュームポンプ(図示せず)とを
切換弁42を有する上記流体供給通路40にて接続し、
そのダイアフラム室52に負圧を生じさせた場合が、例
えば上記軸部材21の第2円弧部29aが連絡通路10
に突出されるように設定する。
正圧によって作動の場合は、ダイアフラム室52と加圧
ポンプ(図示せず)とを切換弁42を有する上記流体供
給通路40にて接続し、そのダイアフラム室52に正圧
を加えた場合が、例えば上記軸部材21の第2円弧部2
9aが連絡通路10内に突出されるように設定する。
尚、ラック部材33を動作するものとしては、パルスモ
ータ(=ステッピングモータ),コイル等による電磁式
のものでも容易に適用することができる。
[考案の効果] 以上説明したことから明らかなように本考案の渦流室式
ディーゼルエンジンによれば、次の如き優れた効果を発
揮できる。
(1)気筒と渦流室とを接続する連絡通路にエンジンの回
転数に基づいてその連絡通路の通路断面積を調節する開
度制御手段を設けたので、渦流室に生成するスワール強
度を調節することが可能になり、渦流室及び主室で安定
した燃焼特性を得ることができる。
(2)開度制御手段が連絡通路に沿った回転軸を有しその
回転軸の所定の回転角位置で連絡通路に沿って最小の通
路抵抗で絞るようにしたので、ガスの出入時に乱流が生
成されず渦流室には安定したスワールを生成し、主室に
は所期の流速をもつ燃焼ガス及び未燃ガスを導くことが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の渦流室式ディーゼルエンジンの好適一
実施例を示す縦断面図、第2図は第1図のII−II線断面
図、第3図は開度制御手段を示す概略図、第4図は軸部
材の動作を示す縦断面図、第5図はタイミングチャー
ト、第6図はダイアフラム手段とラック部材との連結を
示す図、第7図,第8図は従来例を示す概略断面図であ
る。 図中、3は渦流室、4は気筒、10は連絡通路、50は
開度制御手段、aは回転軸である。

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】気筒と渦流室とを接続する連絡通路に、こ
    の通路の軸方向に沿った回転軸を有し、所定の回転位置
    でその回転軸の軸方向に沿って通路内壁より通路内方に
    突出される開度制御手段を設けたことを特徴とする渦流
    室式ディーゼルエンジン。
  2. 【請求項2】上記開度制御手段が、上記通路にその軸方
    向に沿って形成された溝部と、この溝部に回転自在に納
    められ所定の回転位置でその溝部より通路内方に突出さ
    れる第1の円弧部と上記回転位置以外で上記溝部を巾方
    向に接続し平滑な連絡通路内壁を形成する第2の円弧部
    とから形成される半円状部を有した軸部材と、機関回転
    数が所定値に至ったときに上記軸部材を上記回転位置に
    動作する駆動装置とから構成された上記実用新案登録請
    求の範囲第1項記載の渦流室式ディーゼルエンジン。
JP16154486U 1986-10-23 1986-10-23 渦流室式デイ−ゼルエンジン Expired - Lifetime JPH066189Y2 (ja)

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JPS6367621U JPS6367621U (ja) 1988-05-07
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