JPH0768898B2

JPH0768898B2 - デイーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口

Info

Publication number: JPH0768898B2
Application number: JP1207672A
Authority: JP
Inventors: 光正磯田; 保西辻
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-08-09
Filing date: 1989-08-09
Publication date: 1995-07-26
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: JPH0370813A

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の渦流室式燃焼室の噴口
に関し、特に、低温手始動限界温度を低くできるととも
に、出力の向上、燃費の低減及び運転騒音の減少を図れ
るようにしたディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴
口に関する。

〔従来の技術〕

従来、ディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口とし
ては、例えば第６図に示すように、主噴口21の左右の各
側面に左右の各脇噴口22L・22Rの各側面を連通させ、主
噴口21と各脇噴口22L・22Rとが連通する箇所の各連通壁
面部分にそってそれぞれ稜線23L・23Rを縦走させて形成
し、各脇噴口22L・22Rの軸心を主噴口21の軸心に対して
主室から渦流室に進むに連れて近付く方向に傾斜させた
ものがある。上記主噴口21及び両脇噴口22L・22Rの軸直
交断面形状はほぼ円形に形成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来のディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口
は、圧縮行程において、主室側から渦流室に流入する時
に主噴口21を通る気流と両脇噴口22L・22Rを通る気流と
が渦流室内で勢良く衝突して拡散するとともに、主室か
ら渦流室に流入する気流が各稜線23L・23Rに接触するこ
とにより微小渦流を形成する。主噴口21泳び量脇噴口22
L・22Rに案内されて流入した気流が形成する大きな渦流
とこの微小渦流とが相乗的に作用して渦流室内での空気
中への燃料の拡散ないし混合の効率が高くなる。また、
爆発行程において、渦流室から主室に噴出する混合気
が、主噴口21と両脇噴口22L・22Rとに案内されて主室の
全体にわたって勢良く噴出するとともに、両稜線23L・2
3Rによって形成される微小渦流が生じることにより主室
内の空気と燃料とが主室の全体にわたって均等にかつ効
率高く混合される。その結果、この種の噴口によれば、
高出力を得ることができるとともに、燃費を低減させる
ことができる事が知られている。

ところが、種々の実験を重ねるうちに、この従来の技術
によれば、セルスタータで始動されるディーゼルエンジ
ンの場合は例えば−10℃程度の低温雰囲気中でもコール
ドスタートができるが、手始動ではコールドスタートが
できないことが分かった。その原因は、手始動では始動
時の回転数が低く、噴口の流路抵抗により噴口を通過す
る気流の勢力が弱められる事にあると思われた。

そこで、噴口を通過する空気に対する抵抗を減少させる
ため、噴口を相似形状に拡大することを試みた。この先
行発明に係る噴口のスケールアップによれば従来よりも
低温の＋５℃程度での手始動が可能になった。しかし、
それよりも低温での手始動、特に氷点下雰囲気中での手
始動はできないことが分かった。その原因は、噴口のス
ケールアップによって噴口の流路抵抗は減少したが、主
噴口21及び脇噴口22L・22Rの気流案内機能が低下して気
流の勢力が弱くなり、また、稜線23L・23Rによる微小渦
流の形成機能が低下したためであると思われる。

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであって、
例えば−５℃、好ましくは−10℃程度の低温雰囲気中で
も手始動ができるようなディーゼルエンジンの渦流室式
燃焼室の噴口を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、例えば第１図に示すように、主噴口１の左右
の各側面に左右の各脇噴口2L・2Rの各側面を連通させ、
主噴口１と各脇噴口2L・2Rとが連通する箇所の各連通壁
面部分にそってそれぞれ稜線3L・3Rを縦走させて形成
し、各脇噴口2L・2Rの軸心lL・lRを主噴口１の軸心l1に
対して主室４から渦流室５に進むに連れて近付く方向に
傾斜させたディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口
を前提とするものであって、上記の目的を達成するた
め、次のような手段を講じている。

すなわち、各脇噴口2L・2Rの軸直交断面形状を前後径寸
法d3が大きくて左右径寸法d4が小さい長円形・楕円形・
ないし多角形に形成する、という手段を講じている。

〔作用〕

単に従来の噴口をスケールアップした場合に比べて各脇
噴口2L・2Rの軸直交断面における前後径寸法d2を大きく
し、左右径寸法d3を小さくすることにより、全体として
の流路断面積をそのスケールアップした場合と同様に大
きくすることができる。これにより、噴口によって案内
される気流に対する流路抵抗が小さくなり、気流の勢い
を大きくすることができる。したがって、圧縮行程で
は、両脇噴口2L・2Rから渦流室５に流入する気流が強く
なり、渦流室５全体に広がる大きい渦流を形成し、主噴
口１から流入する気流により形成される渦流と勢い良く
衝突させた後、渦流室５全体に勢い良く分散させること
ができる。また、爆発行程においては、主室４に噴出す
る気流を主室４の左右両脇に向かって勢い良く噴出し
て、主室４全体に大きく強い火炎流を形成できる。更
に、各脇噴口2L・2Rの左右径寸法d4を円形断面の主噴口
１を端にスケールアップした場合に比べて小さくするこ
とにより、稜線3L・3Rの断面形状が先鋭化され、両稜線
3L・3Rによる微小渦流生成機能が高められる。しかも、
左右の稜線3L・3R同士間の幅が狭くて、各稜線3L・3Rに
沿って発生する微小渦流が主噴口１の中心軸l1に近いた
め、微小かりゆうは、渦流室５に流れ込む気流内に激し
く巻き込まれて、効率良く攪拌・分散されていく。

そして、圧縮工程において、渦流室全体にわたって勢い
良く広がる大きい渦流が形成されることと、稜線の微小
渦流形成機能の向上と、微小渦流が気流内に激しく巻き
込まれることとが相乗的に作用して、渦流室での空気と
燃料の混合効率が著しく高められるとともに、爆発工程
において、主室内の全体にわたって勢い良く拡散する大
きい渦流が形成されることと、稜線の微小渦流形成機能
の向上とが相乗的に作用して主室への混合気の拡散効率
が著しく高められる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第２図は部分油冷式ディーゼルエンジンの要部の縦断面
図である。同図に示すように、エンジンＥのシリンダ７
内には、上面がヘッドブロック８で覆われる主室４が形
成され、そのシリンダブロック８内に噴口９を介して主
室４に連通する渦流室５が洞設される。この渦流室５は
いわゆる梨型渦流室であり、その下半部を覆う口金10は
シリンダヘッド８に焼嵌めされている。この渦流室５に
は、圧縮行程で主室４から空気が圧入され、燃料噴射ノ
ズル11から渦流室５内に噴射された燃料に着火させた
後、爆発行程で渦流室５から主室４に爆発的に噴出さ
せ、主室４内全体にわたって混合気を分散させて燃焼さ
せるようになっている。燃焼に伴う熱は、渦流室５及び
主室４の片側に設けたオイルジャケット12a・12bを流通
する潤滑油の一部分に吸収され、強制空冷されるオイル
クーラ13から放散されるとともに、シリンダ７の周囲及
びシリンダヘッド８に設けた冷却風通路14を通過する冷
却風に吸収させて大気中に放散させるようになってい
る。

第１図は上記口金の底面図である。この口金10に形成さ
れた噴口９は、主噴口１と左右の各脇噴口2L・2Rからな
り、主噴口１の左右の各側面に左右の各脇噴口2L・2Rの
各側面が連通させてある。また、主噴口１と各脇噴口2L
・2Rとが連通する箇所の各連通壁面部分にそってそれぞ
れ稜線3L・3Rを縦走させて形成してある。左（右）脇噴
口2L（2R）の軸心lL（lR）は、第３図に示すように、主
噴口１の軸心l1に対して左（右）に平行移動l₂され、次
に後方に平行移動l₃された後、錐先を中心にして左
（右）に揺動l₄され、更に、錐先を中心にして後方に揺
動される。そして、この方向で穿孔することにより、軸
心lL・lRが主室４から渦流室５に進むに連れて主噴口１
の軸心l1に近付く方向に傾斜する両脇噴口2L・2Rが形成
される。

第４図はその噴口の主噴口の軸に直交する軸直交断面形
状を示す輪郭線図である。

同図において一点鎖線Ｔは従来の円形軸直交断面を有す
る噴口の輪郭を示し、２点鎖線Ｓはそれを相似形状にス
ケールアップさせた先行発明の噴口の輪郭を示し、太い
実線で本発明の上記噴口９の輪郭9Pが示されている。

同図に示すように、主噴口１はその軸直交断面形状が従
来と同じ大きさの円形になるように形成される。

また、両脇噴口2L・2Rは、その軸直交断面形状が長円形
に形成され、その前後径寸法d3は従来の噴口のそれ、あ
るいは、先行発明の噴口のそれよりも大きく、左右径寸
法d4は従来の噴口のそれとほぼ同じで、先行発明の噴口
のそれよりも小さく形成してある。その結果、両脇噴口
2L・2Rの断面積は従来の両脇噴口よりも広く、先行発明
のそれとほぼ同じになっている。

第５図は上記口金の縦断面図である。この口金10では、
燃料噴射ノズル11から渦流室５内に噴出された燃料が主
噴口１の渦流室５側の口縁1aの後側部に当たって渦流室
５側に跳ね返り、渦流室５内の燃料濃度が過濃となるこ
とを防止するため、同図に示すように、主噴口１の渦流
室５側の口縁1aの後側部にチャンファ６を形成して、そ
こに鈍角のエッジが形成されるようにしてある。

なお、爆発行程において渦流室５から噴口９への流出を
円滑化するため、主噴口１の渦流室５側の口縁1aの前側
部に同図の仮想線で示すようにチャンファ6aを形成して
もよい。

この部分油冷式ディーゼルエンジンＥの渦流室５の噴口
９によれば、圧縮行程において、主室４から渦流室５に
圧入される空気は、主噴口１と両脇噴口2L・2Rとによっ
て案内されて、渦流室５内で３つの勢いの強い流れを形
成し、互いに衝突してから渦流室５の全体に拡散する強
力で大きい渦流を形成する。また、主室４から渦流室５
に圧入される空気の一部分が稜線3L・3Rに接触すること
により微小な渦流を形成し、この微小渦流は主噴口１と
両脇噴口2L・2Rとによって案内された強力な流れに乗っ
て渦流室５の全体に拡散して行く。

ここで、左右の両脇噴口2L・2Rの前後径寸法d3は従来の
噴口のそれ、あるいは、先行発明の噴口のそれよりも大
きく、左右径寸法d4は従来の噴口のそれとほぼ同じで、
先行発明の噴口のそれよりも小さく形成してあるので、
噴口９の開口面積としては、従来の噴口のそれよりも広
く、先行発明のそれとほぼ同じになっている。したがっ
て、噴口９の流路抵抗は減少し、比較的空気の流速が低
くなる低速回転時にも、内部に形成される大きい渦流の
勢いを強くすることができる。また、左右の両脇噴口2L
・2Rの左右径寸法d4を従来の噴口のそれとほぼ同じで、
先行発明の噴口のそれよりも小さくなるように形成する
ことにより、先行発明よりも稜線3L・3Rが先鋭化され、
その微小渦流形成機能が先行発明よりも高められる。

また、爆発行程においては、渦流室５から噴口９を通っ
て主室４に噴出する気流が主噴口１と両脇噴口2L・2Rと
によって案内されて主室４全体にわたって吹き広がる大
きい渦流を形成するとともに、その一部分が稜線3L・3R
に接触して微小渦流を形成し、この微小渦流が主噴口１
と両脇噴口2L・2Rとによって案内された強力で大きい渦
流に乗って主室４全体に拡散して行く。

ここでも、圧縮行程における主室４から渦流室５への空
気の流入と同様に、噴口９の流路抵抗は減少し、比較的
混合気の流速が低くなる低速回転時にも、主室４の内部
に形成される大きい渦流の勢いを強くすることができ
る。また、左右の両脇噴口2L・2Rの左右径寸法d4を従来
の噴口のそれとほぼ同じで、先行発明の噴口のそれより
も小さくなるように形成することにより、稜線3L・3Rが
先鋭化され、その微小渦流形成機能が先行発明のそれよ
りも高められる。

そして、このように、圧縮行程においては渦流室５内で
の空気と燃料との混合効率を高めることができ、爆発行
程では主室４内での空気と燃料との混合効率を高めるこ
とができる結果、手始動時のように回転数が低く、主室
４から渦流室５に流入する空気の速度及び渦流室５から
主室４に噴出する空気の速度が比較的遅くなる場合にも
かかわらず、燃料と空気との混合効率を高くすることが
でき、雰囲気温度が例えば−10℃という低温であっても
確実に手始動が出来た。また、空気と燃料の混合効率が
高められる結果、出力が高められるとともに、燃費を節
約することができる。更に、圧縮行程において渦流室５
内での空気と燃料との混合効率を高めることができるの
で、着火遅れの発生が防止され、着火遅れに起因する爆
発的着火の発生を防止して、運転騒音を減少させること
ができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、従来の噴口を相似形状
にスケールアップした噴口よりも各脇噴口の軸直交断面
形状の前後径寸法を大きくし、左右径寸法を小さくして
あるので、そのスケールアップした噴口と同様に噴口の
流路断面積を大きくできる。これにより、主噴口の流路
抵抗を小さくして主噴口に案内される気流の勢いを強く
することができ、圧縮行程では、両脇噴口により形成さ
れた強力で大きい渦流を渦流室内で主噴口により形成さ
れた大きい渦流に勢い良く衝突させてこれらの大きい渦
流を渦流室の全体に勢い良く分散させることができる。
また、爆発行程においては、主室の両脇部に勢い良く混
合気を噴出して、主室全体に勢い良く拡散する大きい渦
流を形成することができる。

また、本発明によれば、各脇噴口の軸直交断面形状の左
右径寸法を小さくすることにより、稜線を先鋭化させて
稜線の微小渦流形成機能を高めることができる。しか
も、左右の各稜線に沿って発生する左右の両微小渦流同
士間の幅が狭いため、両微小渦流は渦流室内に流れ込む
気流内に激しく巻き込まれて、効率良く攪拌・分散され
ていく。

そして、圧縮工程において、渦流室全体にわたって勢い
良く広がる大きい渦流が形成されることと、稜線の微小
渦流形成機能の向上と、微小渦流が気流内に激しく巻き
込まれることとが相乗的に作用して渦流室での空気と燃
料の混合効率が著しく高められるとともに、爆発工程に
おいて、主室内の全体にわたって勢い良く拡散する大き
い渦流が形成されることと、稜線の微小渦流形成機能の
向上とが相乗的に作用して主室への混合気の拡散効率が
著しく高められ、その結果、低温手始動限界温度を低く
でき、出力の向上と燃費の低減を図ることができる。ま
た、圧縮工程において渦流室での空気と燃料の混合効率
が著しく高められるので、着火遅れの発生を防止するこ
とができ、着火遅れに起因する爆発的着火による運転騒
音の発生を防止して、運転騒音を減少させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る口金の底面図、第２図
は部分油冷式ディーゼルエンジンの要部の縦断側面図、
第３図はその脇噴口の穿孔手順を示す説明図、第４図は
その噴口の主噴口の軸に直交する軸直交断面形状を示す
輪郭線図、第５図は上記口金の縦断側面図、第６図は従
来の口金の底面図である。１……主噴口、2L……脇噴口、2R……脇噴口、3L……稜
線、3R……稜線、４……主室、５……渦流室、６……チ
ャンファ、d3……脇噴口2L・2Rの軸直交断面形状の前後
径寸法（d3）、d4……脇噴口2L・2Rの軸直交断面形状の
前後径寸法、l1……主噴口１の軸心、lL……脇噴口2Lの
軸心、lR……脇噴口2Rの軸心。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主噴口（１）の左右の各側面に左右の各脇
噴口（2L）・（2R）の各側面を連通させ、主噴口（１）
と各脇噴口（2L）・（2R）とが連通する箇所の各連通壁
面部分にそってそれぞれ稜線（3L）・（3R）を縦走させ
て形成し、各脇噴口（2L）・（2R）の軸心（lL）・（l
R）を主噴口（１）の軸心（l1）に対して主室（４）か
ら渦流室（５）に進むに連れて近付く方向に傾斜させた
ディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口において、各脇噴口（2L）・（2R）の軸直交断面形状を前後径寸法
（d3）が大きくて左右径寸法（d4）が小さい長円形・楕
円形・ないし多角形に形成した事を特徴とする、ディー
ゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口
【請求項２】主噴口（１）の渦流室（５）側の口縁（1
a）の少なくとも後側部にチャンファ（６）が形成され
た事を特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン
の渦流室式燃焼室の噴口