JPH0716029Y2 - ディーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はディーゼルエンジンの燃焼室に関するものであ
る。

［従来の技術］ 一般に、ディーゼルエンジンは、シリンダヘッドとピス
トンで形成される主燃焼室の外に副室又は予燃焼室と呼
ばれる燃焼室をもち両燃焼室を小さな連絡孔で結んだ形
式の間接噴射式（IDI）エンジンと、ピストン頂面にキ
ャビティと称される凹部が形成され主燃焼室を構成する
直接噴射式（DI）エンジンとに大別される。

前記IDIエンジンでは、噴射ノズルから副室内へ噴射さ
れた燃料は、最初その一部が燃焼して高温高圧のガスを
発生し、その圧力によって副室から連絡孔を通じて主燃
焼室へ未燃焼燃料が噴出し、該未燃焼燃料が微粒化する
と同時に主燃焼室内の空気と充分に混合して燃焼するよ
うになっており、燃焼に起因する騒音が小さく、排気ガ
ス中のNOx濃度が低いという利点がある。

一方、前記DIエンジンでは、多孔の噴射ノズルよりキャ
ビティに高圧力で燃料を放射状に噴射して燃料の微粒化
と燃焼のため空気への浸透を図ると共に吸入空気にスワ
ールを与え燃料と空気を混和させ効率の良い燃焼を図っ
ている。尚、燃焼室の容積に対する表面積の比が小さい
ので熱損失が少なく、又副室損失もないので熱効率が高
いという利点がある。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、前記IDIエンジンの場合、副室と主燃焼
室とを結ぶ連絡孔は断面積が常に一定であり、圧縮行程
及び膨張行程に於いて大きな絞り抵抗となるため熱効率
が低下すると共に燃費も悪くなるという欠点を有する。
この為に、実公昭59-18096号公報或いは第３図に示され
る如く予燃焼室ａと主燃焼室ｂとを結ぶ連絡孔ｃを、ピ
ストンｄ頂部に固着した突起部ｅにより可変絞りとし
て、前記予燃焼室ａと主燃焼室ｂ間の絞り抵抗を排除す
る考案は公知である。

又、前記DIエンジンの場合、前記の如く燃料と空気の混
合について未だ充分でなく、且つ燃焼がかなり爆発的で
あり圧力上昇率が高いため、騒音が大きく、しかも排気
ガス中に含まれるNOx及び黒煙の量が増加するという更
に改善を要する点があった。

本考案は、斯かる実情に鑑み、IDIエンジンの欠点であ
る、前記燃焼ガスが予燃焼室と主燃焼室間へ噴出する際
の絞り抵抗を削減すると共にDIエンジンの直噴燃焼室に
特有のキャビティ内に未燃空気を集めこれに未燃ガスを
含む燃焼ガスを噴出させて混合を行い、熱効率及び燃費
の向上を図り得ると共に、騒音を低減し且つ排気ガス中
のNOx及び黒煙を低減し得るディーゼルエンジンの燃焼
室を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本考案はシリンダ内に摺動自在に嵌挿されたピストン頂
部にキャビティから成る主燃焼室を形成すると共に、該
主燃焼室中央部に、先端部が前記ピストン頂面より所要
量突出し且つ該先端部が円錐状に先細りとなるガスノズ
ルを前記ピストンと一体に設け、該ガスノズル先端面
に、軸心方向下方に延びる主穴を穿設すると共に該主穴
より半径方向へ放射状に延びる分配孔を前記主燃焼室に
開口させて設け、更に、シリンダヘッドに、燃料噴射ノ
ズルを備えた予燃焼室を形成すると共に、該予燃焼室と
前記主燃焼室との連絡部に、前記ピストンの上死点位置
に於いて前記ガスノズル先端部が嵌合可能なすり鉢状の
可変絞り孔を形成したことを特徴とするものである。

［作用］ 従って、ピストンの圧縮行程上死点位置で燃料噴射ノズ
ルから予燃焼室内へ噴射された燃料は、その一部が該予
燃焼室内で空燃比がリッチな状態で着火燃焼し、NOxの
生成が抑制されつつ高温高圧の燃焼ガスを発生し、該燃
焼ガス圧力にて未燃焼燃料が、ガスノズルの主穴から分
配孔を経て主燃焼室内へ噴出すると共に、ピストンの下
降に伴い前記ガスノズル先端部にて閉塞されていた可変
絞り孔の開口面積が徐々に拡大することにより、前記未
燃焼燃料が可変絞り孔からも主燃焼室内へ噴出し、絞り
損失も減少し主燃焼室内で強い撹拌作用が発生し、前記
未燃焼燃料が主燃焼室内の空気と激しく混ざり合って空
燃比がリーンな状態で完全燃焼し、排気ガス中の黒煙が
低減すると共に騒音も低減し、又、燃費も向上する。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。

第１図及び第２図は本考案の一実施例であり、円筒形の
シリンダライナ１内部にピストン２をピストンリング３
を介して摺動自在に嵌挿し、該ピストン２頂面に、該ピ
ストン２軸心と同心状のトロイダル型のキャビティから
成る主燃焼室４を形成すると共に、該主燃焼室４中央部
にガスノズル５をピストン２と一体に設ける。該ガスノ
ズル５は、その先端部がピストン２頂面より所要量突出
し且つ円錐状に先細りとなるようにしており、更に、そ
の先端面には、軸心方向下方に延びる主穴６を穿設する
と共に該主穴６より半径方向へ放射状に延びる分配孔７
を前記主燃焼室４に開口させて設けてある。

更に、シリンダヘッド８に、予燃焼室９を形成すると共
に、該予燃焼室９と前記主燃焼室４との連絡部に、前記
ピストン２の上死点位置に於いて前記ガスノズル５先端
部が嵌合可能なすり鉢状の可変絞り孔10を形成し、又、
前記予燃焼室９上部に、図示しない燃料噴射ポンプから
圧送される燃料が適時に噴射される噴射ノズル11を配設
する。

尚、図中、12はシリンダヘッドガスケットを示してい
る。

次に、上記実施例の作動を説明する。

吸入行程でピストン２の下降に伴い図示しないインテー
クマニホールドよりインテークバルブを介して主燃焼室
４及び予燃焼室９に吸入された空気は、圧縮行程でピス
トン２の上昇と共に圧縮され、又、該ピストン２の圧縮
上死点に於いて、それまで主燃焼室４と予燃焼室９とを
連通していた可変絞り孔10は、該可変絞り孔10にガスノ
ズル５の先端部が嵌合することにより閉塞される一方、
前記主燃焼室４及び予燃焼室９は、ガスノズル５の主穴
６及び分配孔７を介して連通されている。

この状態で噴射ノズル11から予燃焼室９内へ噴射された
燃料は、該予燃焼室９内でその一部が着火燃焼して高温
高圧の燃焼ガスを発生し、該燃焼ガス圧力によって未燃
焼燃料が、前記ガスノズル５の主穴６から分配孔７を経
て主燃焼室４内へ噴出すると共に、ピストン２の下降に
伴い前記ガスノズル５先端部にて閉塞されていた可変絞
り孔10が拡大していくことにより前記予燃焼室９内の未
燃焼燃料が可変絞り孔10からも主燃焼室４内へ噴出する
ことになり、該主燃焼室４内で強い撹拌作用が発生し前
記未燃焼燃料が主燃焼室４内の空気と激しく混ざり合っ
て完全燃焼する。

従って、予燃焼室９内での初期の燃焼に於いては、空燃
比がリッチな状態即ち空気に対し燃料が充分に濃い状態
で燃焼が行われるため、少い空気は、NOxの生成が抑制
され、その後の主燃焼室４内での燃焼に於いては、ガス
ノズル５の主穴６及び分配孔７と、開口面積が徐々に拡
大していく可変絞り孔10とにより、従来のIDIエンジン
の場合に問題となっていた絞り損失の影響を受けること
なく強撹拌の中で空燃比がリーンな状態即ち空気に対し
燃料が薄い状態で燃焼が行われるため、排気ガス中の黒
煙の低減並びに騒音の低減にも寄与でき、又、燃焼期間
はDIエンジンに近い値となって燃費も向上する。

尚、本考案のディーゼルエンジンの燃焼室は、上述の実
施例にのみ限定されるものではなく、本考案の要旨を逸
脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論
である。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案のディーゼルエンジンの燃
焼室によれば、IDIエンジンとDIエンジンの長所を合わ
せ持つような燃焼が可能となり、熱効率及び燃費の向上
を図り得ると共に、騒音を低減し且つ排気ガス中のNOx
及び黒煙を低減し得る等の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の側断面図、第２図は第１図
のII-II断面図、第３図は従来例の要部側断面図であ
る。 １はシリンダライナ、２はピストン、４は主燃焼室、５
はガスノズル、６は主穴、７は分配孔、８はシリンダヘ
ッド、９は予燃焼室、10は可変絞り孔、11は噴射ノズル
を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ内に摺動自在に嵌挿されたピスト
   ン頂部にキャビティから成る主燃焼室を形成すると共
   に、該主燃焼室中央部に、先端部が前記ピストン頂面よ
   り所要量突出し且つ該先端部が円錐状に先細りとなるガ
   スノズルを前記ピストンと一体に設け、該ガスノズル先
   端面に、軸心方向下方に延びる主穴を穿設すると共に該
   主穴より半径方向へ放射状に延びる分配孔を前記主燃焼
   室に開口させて設け、更に、シリンダヘッドに、燃料噴
   射ノズルを備えた予燃焼室を形成すると共に、該予燃焼
   室と前記主燃焼室との連絡部に、前記ピストンの上死点
   位置に於いて前記ガスノズル先端部が嵌合可能なすり鉢
   状の可変絞り孔を形成したことを特徴とするディーゼル
   エンジンの燃焼室。