JPH07324624A - 渦流室式ディーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 衝突面に衝突後の燃料噴流を渦流室側の空
間に飛散させると供にグロープラグと燃料噴射弁が吸・
排気バルブとその駆動部分に干渉しない様にする事を目
的とする。 【構成】 連絡通路３よりもシリンダの外側方向に空
気流を旋回させる渦流室１をシリンダの外側の方向に形
成し、渦流の下流側の壁面で渦流室側の連絡口に隣接し
たホットプラグの内面に斜めに燃料噴射方向を向け、衝
突面の終端部５ｂとそれに隣接した連絡通路３の内面と
の間に急角度の角部６を突出して形成し、グロープラグ
８を渦流室１の反シリンダ側の壁面から渦流室１に挿入
する。すると、燃料噴射弁７とグロープラグ８とを吸・
排気バルブとその駆動部分から離す事ができ、衝突時ま
たは衝突後に燃料噴流はグロープラグによって過熱され
て着火し易くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴流の衝突拡散を
行う渦流室式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】雑誌『内燃機関』１９９３年６月号の５
７ページに“燃料噴流の衝突拡散を利用したディーゼル
エンジン”が記載されている。このディーゼルエンジン
は直噴式である。そして燃料噴流の衝突拡散を行う方法
を渦流室式に適用した発明もある。

【０００２】特開平５─１０６４３７の出願では、燃料
噴射弁の噴射方向を渦流の下流側のホットプラグの内壁
面の底面に設けた切欠き溝に向けて、前記の切欠き溝か
ら渦流室側の連絡口付近の空間に衝突後の燃料噴流を飛
散させている。しかし切欠き溝の傾斜を連絡通路側に傾
け過ぎると、傾斜した切欠き溝と連絡通路の内面との角
度が鈍角になって、燃料噴流が連絡通路の空間に飛散し
にくくなり、更に連絡通路から渦流室に流入する時の空
気流の方向が従来よりも渦流室の中心側に向く事で渦流
室内の渦流が弱まる。この為、切欠き溝の傾斜には限度
がある。その為に、燃料噴射弁の噴口の位置を従来の一
般的なグロープラグの位置に近ずける必要がある。上記
の燃料噴射弁の噴口の位置の移動に応じて、グロープラ
グの位置をより渦流の下流側に移動すると、グロープラ
グの反渦流室側の部分が吸・排気バルブとその駆動部分
に干渉して、吸・排気バルブを渦流室から遠ざける分だ
け、吸・排気バルブのステムの中心軸を結ぶ線をシリン
ダ中心軸から遠ざけて、吸気バルブ面積を制限してしま
う。

【０００３】また噴射方向と燃料噴射弁の中心軸が同一
な燃料噴射弁を使用する場合は、燃料噴射弁とそれを取
り付ける為のスペースが吸・排気バルブとその駆動部分
に干渉してまう。また主燃焼室と渦流室の間の連絡通路
を形成するホットプラグはシリンダヘッドにはめ込まれ
ている。従ってホットプラグと吸・排気バルブのバルブ
シートとの間のシリンダヘッド部分が必要だった。この
為に吸・排気バルブの面積が制限されて一シリンダ当た
り２バルブまたは３バルブのバルブ配置は存在したが、
４バルブの渦流室式の燃焼室は存在しなかった。

【発明が解決しようとする課題】本発明は、衝突面に衝
突後の燃料噴流を渦流室側の連絡口付近の空間に飛散さ
せると供にグロープラグと燃料噴射弁とそれらを取り付
ける為のスペースが吸・排気バルブとその駆動部分に干
渉しない様にする渦流室式ディーゼルエンジンの燃焼室
を実現する事を課題とする。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】渦流室式ディーゼルエンジ
ンの燃焼室において、主燃焼室と渦流室の間の連絡通路
を通って渦流室に流入したばかりの空気流をシリンダの
外側の方向に旋回させる様に前記の連絡通路よりもシリ
ンダの外側方向に渦流室を形成し、渦流室の渦流の下流
側の壁面で前記の連絡通路の渦流室側の連絡口に隣接し
たホットプラグの渦流室側の内面を衝突面とし、前記の
衝突面の燃料噴流の流れ方向の終端部とそれに隣接した
前記の連絡通路の内面との間に急角度の角部を突出して
形成し、渦流室の反シリンダ側に燃料噴射弁を設けて燃
料噴射方向を前記の衝突面に斜めに向け、燃料噴射弁の
噴射角内の衝突面を燃料噴射方向に対して前記の終端部
側に傾け、燃料噴射弁の噴射角内の衝突面と前記の終端
部付近の衝突面とで凹みを形成し、グロープラグを渦流
室の反シリンダ側の壁面から渦流が旋回する壁面に沿っ
て挿入する構成としている。

【０００５】

【作用】燃料噴射弁から噴射された燃料噴流は衝突面に
斜めに衝突する。雑誌『内燃機関』１９９１年６月号の
２９ページによると、斜め衝突では主として流れ側に燃
料噴霧が発達し、反流れ側への成長はほとんど無い。本
発明では、衝突面上の燃料噴流の流れ方向の終端部に急
角度の角部を形成してあり、急角度の角部の先には連絡
通路の渦流室側の連絡口付近の空間があり、ここに斜め
衝突後の燃料噴流が飛散して細分化し、渦流室内で拡散
・混合して燃焼を開始する。そして燃焼開始後に噴射さ
れた燃料噴流は、壁面に付着し続ける事なく短期間で急
角度の角部から主燃焼室に流失する。

【０００６】また衝突面に沿って設置されたグロープラ
グに衝突した燃料噴流は、過熱されて着火し易くなる。
またグロープラグを連絡通路に隣接した渦流室の上部の
渦流が旋回する壁面に沿って設けた場合も、急角度の角
部から飛散した燃料噴流が過熱されて着火し易くなる。
本発明では、主燃焼室と渦流室の間の連絡通路を通って
渦流室に流入したばかりの空気流をシリンダの外側方向
に旋回させる様に、本発明の渦流室の壁面が形成されて
いる。すなわち、本発明の衝突面の燃料噴流の流れ方向
の終端部は突出していて、前記の連絡通路を渦流室の周
辺部に接線方向に近ずけて設定している。そして本発明
の衝突面は前記の連絡通路よりもシリンダの外側方向に
形成され、本発明の渦流室もシリンダの外側に形成され
ている。この為に本発明では、燃料噴射弁とグロープラ
グを渦流室の反シリンダ側の壁面に設置でき、燃料噴射
弁とグロープラグとを吸・排気バルブとその駆動部分か
ら離す事ができた。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の渦流室式ディーゼルエンジン
の燃焼室付近の断面図である。１は本発明の渦流室であ
り、２はピストン上面に設けた主燃焼室であり、３は主
燃焼室２と渦流室１の間の連絡通路である。前記の連絡
通路３を通って渦流室１に流入したばかりの空気流をシ
リンダの外側方向に旋回させる様に、渦流室１を前記の
連絡通路３よりもシリンダの外側方向に形成する。すな
わち、従来の渦流室とその連絡通路をシリンダ中心軸と
平行で渦流室を通る軸を中心に１８０゜回転する事に加
えてその渦流室を反シリンダ側に９０゜傾けた様な渦流
室とその連絡通路を作る。そして渦流室１の渦流の下流
側の壁面で前記の連絡通路３の渦流室１側の連絡口に隣
接したホットプラグ４の渦流室側の底面を衝突面５とす
る。

【０００８】そして前記の衝突面５の燃料噴流の流れ方
向の終端部５ｂとそれに隣接した前記の連絡通路３の内
面との間に急角度の角部６を突出して形成する。急角度
の角部６は、ここから衝突後の燃料噴流が連絡通路３の
渦流室１側の連絡口付近の空間に飛散できる様に急角度
に設定し、加えて連絡通路３が渦流室１内壁の接線方向
に接する様に突出して設定する。燃料噴射弁７は単噴口
式のものが使用でき、渦流室１の反シリンダ側に設け、
燃料噴射方向を前記の衝突面５に斜めに向ける。衝突面
５に衝突後の燃料噴流が前記の急角度の角部６に向かう
様に、燃料噴射弁７の噴射角内の衝突面５ａを燃料噴射
方向に対して前記の衝突面５の終端部側に傾ける。

【０００９】そして衝突面５の終端部付近の面５ｂと燃
料噴射弁７の噴射角内の衝突面５ａとで凹みを作って、
この事と急角度の角部６を突出して形成する事とで渦流
室を形成する。そして前記の凹みは凹んだ二つの平面で
も良いし、凹んだ曲面としても良い。衝突面５は燃料噴
射弁７の噴射角内の衝突面５ａと衝突面５の終端部付近
の面５ｂとから成る渦流を乱さない様に、グロープラグ
８を渦流室１の反シリンダ側の壁面から渦流が旋回する
壁面の内の衝突面５に沿って燃料噴流が衝突する位置ま
で挿入する。また渦流室１の渦流の下流側の壁面で連絡
通路３の渦流室１側の連絡口に隣接したホットプラグ４
の底面を衝突面５とするだけでなく、前記の渦流室の底
面の上流側に隣接したホットプラグ４の側壁を衝突面４
とし、ここに斜めに燃料噴射弁７の噴射方向を向けて
も、衝突後の燃料噴流を連絡通路３の渦流室１側の連絡
口付近の空間に飛散できる。

【００１０】また図２に示す様にグロープラグ８は、渦
流を乱さない様に、渦流が旋回する壁面の内の連絡通路
３に隣接した渦流室１の上部の壁面に沿って渦流室１の
反シリンダ側の壁面から挿入しても、急角度の角部６か
ら飛散する燃料噴流を加熱できる。次に本発明の応用例
を説明する。ホットプラグ４はここに付着する燃料噴流
を気化し易くする為のものであるが、従来の渦流室はシ
リンダの内側方向に渦流が旋回する為に燃料噴射弁の噴
射方向が連絡通路よりもシリンダの内側方向の渦流室の
下側部分に向いていて、この部分を高温化する為に、従
来は渦流室の下側部分の全体をホットプラグとしてい
た。これに対して、連絡通路３を形成する構造部分を分
割し、衝突面５に衝突後の燃料噴流を気化し易くする為
に、連絡通路３を形成する構造部分の内の連絡通路３よ
りもシリンダの外側方向の衝突面５付近をホットプラグ
すなわち断熱構造として、連絡通路３を形成する構造部
分の内の連絡通路３よりもシリンダの内側方向の部分を
ホットプラグとしない事に加えてここをシリンダヘッド
と同一の材料として、シリンダヘッドをアルミより高温
時の引っ張り強度・高温時の硬度の大きな鉄などの材料
とする。

【００１１】こうすると従来時に必要だったホットプラ
グをはめこむ為のシリンダヘッドの部分が不要になり、
この分だけ吸気バルブの設置面積を増加でき、４バルブ
化も可能になって、高速回転時の吸気充填率が向上して
高速回転時にトルクが向上し、より高速化が可能にな
る。

【発明の効果】本発明の構成によれば、燃料噴射弁とホ
ットプラグを吸・排気バルブとその駆動部分から離して
設置できる。従って本発明では、燃料噴射弁とホットプ
ラグの設置が吸・排気バルブとその駆動部分の設置を制
限しない分だけ、吸・排気バルブのステムの中心軸を結
ぶ線をシリンダ中心軸に近ずける事ができて、吸気バル
ブの設置面積を増加でき、高速回転時の吸気充填率が向
上して高速回転時にトルクが向上し、より高速化が可能
になる。

【００１２】また本発明の構成によれば、グロープラグ
が衝突時または衝突直後の燃料噴流を加熱できる為に、
始動性を向上できる。また渦流室内の衝突面に燃料噴流
を斜め衝突させる事で渦流室内面に多くの燃料が付着し
ていた従来の渦流室式の場合よりも早く主燃焼室に燃料
噴流を流失できる為に、燃焼期間を短縮でき、この分だ
け熱効率が向上する。また本発明の構成によれば、連絡
通路を除く渦流室が従来の渦流室よりもシリンダの外側
方向に位置する為に、渦流室と吸・排気バルブとの間が
広がって、これらの間の冷却水路を広げる事ができて、
これらの間の熱負荷が減少できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の渦流室式ディーゼルエンジンの燃焼室
付近の断面図。

【図２】渦流が旋回する壁面の内の連絡通路に隣接した
渦流室の上部の壁面に沿ってホットプラグを挿入した実
施例を示す渦流室式ディーゼルエンジンの燃焼室付近の
断面図。

【符号の説明】

１・・・渦流室 ２・・・主燃焼室 ３・・・主燃焼室と渦流室の間の連絡通路 ４・・・ホットプラグ ５ａ・・・燃料噴射弁の噴射角内の衝突面 ５ｂ・・・衝突面の終端部付近の衝突面 ６・・・衝突面の終端部とそれに隣接した連絡通路内面
との間の急角度の角部 ７・・・燃料噴射弁 ８・・・グロープラグ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主燃焼室と渦流室の間の連絡通路を通っ
   て渦流室に流入したばかりの空気流をシリンダの外側方
   向に旋回させる様に前記の連絡通路よりもシリンダの外
   側方向に渦流室を形成し、渦流室の渦流の下流側の壁面
   で前記の連絡通路の渦流室側の連絡口に隣接したホット
   プラグの渦流室側の内面を衝突面とし、前記の衝突面の
   燃料噴流の流れ方向の終端部とそれに隣接した前記の連
   絡通路の内面との間に急角度の角部を突出して形成し、
   渦流室の反シリンダ側に燃料噴射弁を設けて燃料噴射方
   向を前記の衝突面に斜めに向け、燃料噴射弁の噴射角内
   の衝突面を燃料噴射方向に対して前記の終端部側に傾
   け、燃料噴射弁の噴射角内の衝突面と前記の終端部付近
   の衝突面とで凹みを形成し、グロープラグを渦流室の反
   シリンダ側の壁面から渦流が旋回する壁面に沿って挿入
   する事を特徴とする渦流室式ディーゼルエンジンの燃焼
   室。
2. 【請求項２】 主燃焼室と渦流室の間の連絡通路を形成
   する構造部分の内の連絡通路よりもシリンダの外側方向
   の衝突面付近をホットプラグとして、前記の連絡通路を
   形成する構造部分の内の連絡通路よりもシリンダの内側
   方向の部分をホットプラグとしない事に加えてここをシ
   リンダヘッドと同一の材料として、シリンダヘッドをア
   ルミより高温時の強度の大きな材料とする事を特徴とす
   る前記請求項１に記載の渦流室式ディーゼルエンジンの
   燃焼室。