JPH0828272A - 渦流室式ディーゼル機関の燃焼室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気利用率の高い渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室を提供する。 【構成】 ピストン３の頂面８に対して凹状に窪み、噴
流の中心線ｌを挟んで略円形に広がる一対の大キャビテ
ィ部１２を備える渦流室式ディーゼル機関において、各
大キャビティ部１２の底面２２に対して凹状に窪み、各
大キャビティ部１２の中央部に配置される一対の中心キ
ャビティ部３４を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、渦流室式ディーゼル機
関の燃焼室の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の渦流室式ディーゼル機関の主燃焼
室形状として例えば図１３に示すものが知られている
（特開平１−２０００１２号公報、参照）。

【０００３】これを説明すると、シリンダヘッド４の渦
流室５から燃料を含む噴流を噴出させる噴口６は、ピス
トン３の上方の主燃焼室９の周辺部に開口し、その平面
図上、主燃焼室９の中心に向かう噴流中心線ｌ上に位置
して、ピストン３の頂面８には、噴口６に近い位置に分
散台１３が形成される。

【０００４】略菱形に隆起して形成された分散台１３の
先方には、一対の大キャビティ部１２が噴流中心線ｌを
挟んで左右対称的に配した円弧形状の外郭１７によって
画成される。

【０００５】外郭１７の一部には前記噴流中心線ｌ上に
位置して略Ｖ字状に突出する対向壁部１７Ａが形成され
る。

【０００６】分散台１３の手前には同じく左右に互いに
連通する側方キャビティ部１４が形成され、この側方キ
ャビティ部１４は分散台１３の両側面において大キャビ
ティ部１２とも連通する。

【０００７】側方キャビティ部１４を画成する外郭１８
は、噴口６の背面側がピストン３の外周に沿って円弧状
に形成されるとともに、大キャビティ部１２との接続側
において、徐々にその曲率が小さくなるように湾曲させ
た案内部１８Ａが形成され、側方キャビティ部１４から
大キャビティ部１２に流入する噴流ガスを、大キャビテ
ィ部１２で生起される旋回流の接線方向から合流させる
ように分散台１３の先方に向けて案内するようになって
いる。

【０００８】大キャビティ底面２２は、大キャビティ部
１２と側方キャビティ部１４で段差なく連続し、ピスト
ン３の頂面８と平行な平面に形成される。

【０００９】以上のように構成され、圧縮上死点から膨
張行程に移行するに従い、渦流室５から噴口６を介して
主燃焼室９に噴出した未燃焼燃料を含む火炎噴流は、噴
流の直前に位置する分散台１３に衝突して、噴流中心線
ｌ上の略Ｖ字状の対向壁部１７Ａを境にして左右の大キ
ャビティ部１２に矢印ｃで示すように旋回流を生起す
る。

【００１０】また、分散台１３の手前から矢印ｂで示す
ように側方キャビティ部１４に分流した噴流は、円弧状
の外郭１８から連続する案内部１８Ａによって分散台１
３の先方の噴流中心線ｌに向かうように内方に導かれ、
大キャビティ部１２の旋回流に接線方向から合流する。

【００１１】このようにして未燃焼燃料成分を含む噴流
は、大キャビティ部１２において強い旋回流を生起しつ
つ空気を取り込みながら外側へと燃焼を拡散していく。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ピストン３
が上死点近傍にあって主燃焼室９の容積が小さくなり、
渦流室５からの火炎噴流が噴孔６を通って主燃焼室９に
噴出するとき、渦流室５の圧力は主燃焼室９に比べてか
なり高いため、火炎噴流は主燃焼室９の容積が大きい部
分に流れ込もうとする。

【００１３】しかしながら、ピストン頂面８に大キャビ
ティ部１２と側方キャビティ部１４が凹設される主燃焼
室形状にあっては、ピストン３が上死点近傍にあって主
燃焼室９の容積が小さくなり、主燃焼室９の容積が大キ
ャビティ部１２および側方キャビティ部１４に渡って広
い範囲に均一に分布する偏平な空間となるため、火炎噴
流は大キャビティ部１２のみならず側方キャビティ部１
４にもその多くが拡散し、大キャビティ部１２において
矢印ｃで示すように旋回する勢力を十分に強めることが
難しい。このため、空気利用率を十分に高められず、低
負荷運転時に排気中の未燃焼燃料成分の濃度を増大させ
たり、高負荷運転時にスモーク濃度を増大させるという
問題点を招いた。

【００１４】特に、渦流室５におけるスモークの発生を
抑えるために渦流室５の容積を大きくすると、主燃焼室
９の容積が制限されるため、大キャビティ部１２および
側方キャビティ部１４が小さくなり、大キャビティ部１
２に生起される旋回流の勢力を十分に高める容積配分が
困難になる。この場合、噴孔６を通って移動するガス量
が多いため、大キャビティ部１２に生起される旋回流を
十分に高めることはさらに困難となる。

【００１５】また、大キャビティ部１２と側方キャビテ
ィ部１４の間に分散台１３が隆起する主燃焼室形状にお
いて、渦流室からの噴流が主燃焼室の中央に向かうよう
に主燃焼室の周辺部に開口した主噴孔と、主噴孔よりピ
ストン中心側に位置して主燃焼室と渦流室を連通する副
噴孔を備える構造を適用すると、燃焼行程で主噴孔より
先に副噴孔を通って主燃焼室９に流れ込む未燃焼燃料を
多く含む噴流が、分散台１３に衝突して側方キャビティ
部１４に留まり、続いて噴出する酸素濃度が高温の火炎
噴流に巻き込まれ、酸素不足での燃焼が増加する結果、
未燃焼燃料およびスモークの排出量が増加する可能性が
ある。

【００１６】本発明は上記の問題点に着目し、空気利用
率の高い渦流室式ディーゼル機関の燃焼室を提供するこ
とを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
シリンダヘッドとピストンの間に画成される主燃焼室
と、シリンダヘッド側に画成される渦流室と、渦流室か
らの噴流が主燃焼室の中央に向かうように主燃焼室の周
辺部に開口する噴孔と、ピストンの頂面に対して凹状に
窪み、前記噴流の中心線を挟んで略円形に広がる一対の
大キャビティ部とを備える渦流室式ディーゼル機関にお
いて、前記各大キャビティ部の底面に対して凹状に窪
み、各大キャビティ部の中央部に配置される一対の中心
キャビティ部を備える。

【００１８】請求項２記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、シリンダヘッドとピストンの間に画成される
主燃焼室と、シリンダヘッド側に画成される渦流室と、
渦流室からの噴流が主燃焼室の中央に向かうように主燃
焼室の周辺部に開口する主噴孔と、主噴孔よりピストン
中心側に位置して主燃焼室と渦流室を連通する副噴孔
と、ピストンの頂面に対して凹状に窪み、前記主噴孔の
直下領域からピストン中心方向に延びる第一トレンチ部
と、第一トレンチ部の底面に対して凹状に窪み、前記副
噴孔の直下領域からピストン中心方向に延びる第二トレ
ンチ部と、ピストンの頂面に対して凹状に窪み、前記第
二トレンチ部に段差なく連続し、噴流の中心線を挟んで
略円形に広がる一対の大キャビティ部と、前記各大キャ
ビティ部の底面に対して凹状に窪み、各大キャビティ部
の中央部に配置される一対の中心キャビティ部とを備え
る。

【００１９】請求項３記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１または２のいずれかに記載の発明に
おいて、前記噴流の中心線上から各大キャビティ部の中
央部に向けて延びる放射線上に中心を持って円弧状に湾
曲する２つの円弧壁部と、各円弧壁部をそれぞれの円弧
に接する直線状に結ぶ接線壁部を有し、主燃焼室の周辺
部側に位置する円弧壁部の曲率半径をピストン中心側に
位置する円弧壁部の曲率半径より大きく形成する。

【００２０】請求項４記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１または２のいずれかに記載の発明に
おいて、前記中心キャビティ部を画成する外郭は、前記
噴流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向けて
延びる放射線上に中心を持つ円弧状に湾曲する２つの円
弧壁部と、各円弧壁部をそれぞれの円弧に接する直線状
に結ぶ接線壁部を有し、主燃焼室の周辺部側に位置する
円弧壁部の曲率半径をピストン中心側に位置する円弧壁
部の曲率半径と等しく形成する。

【００２１】請求項５記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１または２のいずれかに記載の発明に
おいて、前記中心キャビティ部を画成する外郭は、前記
噴流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向けて
延びる放射線上に中心を持つ円弧状に湾曲する２つの円
弧壁部と、大キャビティ部の外郭の対向壁部側に対峙し
て円弧状に湾曲する１つの円弧壁部と、各円弧壁部をそ
れぞれの円弧に接する直線状に結ぶ３つの接線壁部とを
有する。

【００２２】請求項６記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１または２のいずれかに記載の発明に
おいて、前記中心キャビティ部を画成する外郭は、前記
噴流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向けて
延びる放射線上に中心を持つ円弧状に湾曲する２つの円
弧壁部と、同じく放射線より主燃焼室の周辺部側に位置
して円弧状に湾曲する１つの円弧壁部と、各円弧壁部を
それぞれの円弧に接する直線状に結ぶ接線壁部とを有す
る。

【００２３】請求項７記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１または２のいずれかに記載の発明に
おいて、前記中心キャビティ部を画成する外郭は、前記
噴流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向けて
延びる放射線上に中心を持つ円弧状に湾曲する２つの円
弧壁部と、大キャビティ部の外郭の対向壁部側に対峙し
て円弧状に湾曲する１つの円弧壁部と、各円弧壁部をそ
れぞれの円弧に接する直線状に結ぶ２つの接線壁部と、
大キャビティ部の外郭の対向壁部側に対峙して各円弧壁
部を円弧状に結ぶ１つの円弧壁部とを有する。

【００２４】請求項８記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１から７のいずれかに記載の発明にお
いて、前記中心キャビティ部を画成する外郭の断面形
を、大キャビティ部を画成する底面から中心キャビティ
部を画成する底面にかけて滑らかに湾曲して形成する。

【００２５】請求項９記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１から７のいずれかに記載の発明にお
いて、前記中心キャビティ部を画成する底面を、前記噴
流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向けて延
びる放射線に沿って次第に下降するように傾斜させる。

【００２６】請求項１０記載の渦流室式ディーゼル機関
の燃焼室は、請求項１から７のいずれかに記載の発明に
おいて、前記中心キャビティ部を画成する底面を、前記
噴孔側から大キャビティ部の外郭の対向壁部側にかけて
噴流中心線に沿って次第に下降するように傾斜させる。

【００２７】

【作用】請求項１記載の渦流室式ディーゼル機関の燃焼
室は、各大キャビティ部の底面に対して凹状に窪み、各
大キャビティ部の中央部に配置される一対の中心キャビ
ティ部を備えるため、ピストンが上死点近傍にあり、主
燃焼室の容積が小さくなっているとき、主燃焼室のうち
中心キャビティ部が占める割合が大きい。

【００２８】ピストンが上死点付近にある燃焼行程の前
半で、渦流室から主燃焼室に拡散する噴流ガスは主燃焼
室の容積が大きい部分に流れ込もうとするため、噴孔か
ら噴出する火炎噴流は中心キャビティ部によって容積が
拡大する大キャビティ部の中央部に導かれ、大キャビテ
ィ部の内周に沿う旋回流となって拡散していく勢力が高
められる。

【００２９】大キャビティ部に生起される旋回流を強化
することにより、空気利用率を十分に高めて、低負荷運
転時に排気中の未燃焼燃料成分の濃度を低減させたり、
高負荷運転時にスモーク濃度を低下させることができ
る。

【００３０】請求項２記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、主噴孔と副噴孔から主燃焼室に噴出する噴流
ガスは、主燃焼室において第一トレンチ部および第二ト
レンチ部に案内されて左右の大キャビティ部へと流れ込
み、大キャビティ部の外郭および中心キャビティ部に案
内されて大キャビティ部に旋回流を生起する。

【００３１】主噴孔に先立って副噴孔から主燃焼室に噴
出する多くの燃料を含む噴流ガスは、第二トレンチ部に
案内されて各大キャビティ部へと速やかに拡散するた
め、主噴孔から噴出する酸素濃度が低い高温の火炎に巻
き込まれることがなく、熱分解によりスモークが発生す
ることを抑えられる。

【００３２】ピストンが上死点付近にある燃焼行程の前
半で、渦流室から主燃焼室に拡散する噴流ガスは主燃焼
室の容積が大きい部分に流れ込もうとするため、噴孔か
ら噴出する火炎噴流は中心キャビティ部によって容積が
拡大する大キャビティ部の中央部に導かれ、大キャビテ
ィ部の内周に沿う旋回流となって拡散していく勢力が高
められる。

【００３３】大キャビティ部に生起される旋回流を強化
することにより、空気利用率を十分に高めて、低負荷運
転時に排気中の未燃焼燃料成分の濃度を低減させたり、
高負荷運転時にスモーク濃度を低下させることができ
る。

【００３４】請求項３記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室において、中心キャビティ部は、主噴孔の延長線
上から大キャビティ部の中央部に向けて延びる放射線に
沿って主燃焼室の容積を拡大するため、この放射線に沿
って大キャビティ部の中央部へと拡散する噴流の勢力を
高め、大キャビティ部に生起される旋回流を強化して、
空気利用率を高められる。

【００３５】中心キャビティ部を画成する外郭は、主燃
焼室の周辺部側に位置する円弧壁部の曲率半径がピスト
ン中心側に位置する円弧壁部の曲率半径より大きく形成
されているため、中心キャビティ部は主燃焼室の容積を
各大キャビティ部の中央部に向けて延びる放射線に沿っ
て次第に拡大することになり、放射線に沿って各大キャ
ビティ部の中央部へと拡散する噴流ガスの勢力を有効に
高められる。

【００３６】請求項４記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室において、中心キャビティ部は、主噴孔の延長線
上から大キャビティ部の中央部に向けて延びる放射線に
沿って主燃焼室の容積を拡大するため、この放射線に沿
って大キャビティ部の中央部へと拡散する噴流の勢力を
高め、大キャビティ部に生起される旋回流を強化して、
空気利用率を高められる。

【００３７】また、中心キャビティ部を画成する外郭
は、主燃焼室の周辺部側に位置する円弧壁部の曲率半径
をピストン中心側に位置する円弧壁部の曲率半径と等し
く形成したため、ピストンを製造するとき、中心キャビ
ティ部を機械加工により形成する場合、２つの円弧壁部
を切削するカッタを交換する必要がなく加工することが
できるので、生産性を高められる。

【００３８】請求項５記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室において、ピストンが上死点付近にある燃焼行程
の前半で、中心キャビティ部は、主噴孔の延長線上から
各大キャビティ部の中央部に向けて延びる放射線に沿っ
て主燃焼室の容積を拡大するため、この放射線に沿って
各大キャビティ部の中央部へと拡散する噴流の勢力を高
め、大キャビティ部に生起される旋回流を強化して、空
気利用率を高められる。

【００３９】ピストンが上死点から下降する燃焼行程の
後半で、噴孔から噴出する火炎噴流が直接的に中心キャ
ビティ部に当たるとき、火炎噴流は大キャビティ部の外
郭の対向壁部側に対峙して円弧状に湾曲する円弧壁部お
よびこれから連続して延びる接線壁部に当たって上方向
に曲げられるため、噴孔から直進して大キャビティ部の
外郭を乗り越えてシリンダボアに衝突する火炎噴流の勢
力を弱めて、燃焼火炎のクエンチを減少させることがで
きる。

【００４０】請求項６記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室において、ピストンが上死点付近にある燃焼行程
の前半で、中心キャビティ部は、主噴孔の延長線上から
各大キャビティ部の中央部に向けて延びる放射線に沿っ
て主燃焼室の容積を拡大するとともに、主燃焼室の周辺
部に向けて容積を拡大するため、燃焼行程の初期から大
キャビティ部の中央部へと拡散する噴流の勢力を高め、
大キャビティ部に生起される旋回流を強化して、空気利
用率を高められる。

【００４１】請求項７記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室において、ピストンが上死点近傍にあり、主燃焼
室の容積が小さくなって、主燃焼室の容積のうち中心キ
ャビティ部が占める割合が大きいとき、キャビティ底面
に凹状に窪む中心キャビティ部は、主噴孔の延長線上か
ら各大キャビティ部の中央部に向けて延びる放射線に沿
ったＬ字形に主燃焼室の容積を拡大するため、この放射
線に沿って各大キャビティ部の中央部へと拡散する噴流
の勢力を高め、大キャビティ部に生起される旋回流を強
化して、空気利用率を高められる。

【００４２】ピストンが上死点から下降する燃焼行程の
後半で、噴孔から噴出する火炎噴流が直接的に中心キャ
ビティ部に当たるとき、火炎噴流は大キャビティ部の外
郭の対向壁部側に対峙して円弧状に湾曲する円弧壁部お
よびこれから連続して延びる接線壁部に当たって上方向
に曲げられる。このとき、中心キャビティ部は噴流中心
線と平行な辺を持つＬ字形に延びているので、中心キャ
ビティ部の外郭に当たる勢力を高めて、噴孔から直進し
て大キャビティ部の外郭を乗り越えてシリンダボアに衝
突する火炎噴流の勢力を有効に弱めて、燃焼火炎のクエ
ンチを減少させることができる。

【００４３】請求項８記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室において、ピストンが上死点付近にある燃焼行程
の前半で、渦流室からの噴流ガスが大キャビティ部から
中心キャビティ部へと流れ込むとき、大キャビティ部底
面と中心キャビティ部底面が滑らかに湾曲する外郭を介
して連続しているため、中心キャビティ部に流れ込む噴
流ガスが外郭から中心キャビティ部底面にかけて剥離を
起こさずに流れ込み、中心キャビティ部における空気利
用率を高められる。

【００４４】請求項９記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室において、ピストンが上死点付近にある燃焼行程
の前半で、渦流室からの噴流ガスが大キャビティ部から
中心キャビティ部へと流れ込むとき、中心キャビティ部
底面が主噴孔の延長線上から各大キャビティ部の中央部
に向けて延びる放射線に沿って下降するように傾斜して
いるため、中心キャビティ部に流れ込む噴流ガスが放射
線に沿って主燃焼室の周辺部へと拡散する勢力を高め、
大キャビティ部に生起される旋回流を強化して、主燃焼
室における空気利用率を高められる。

【００４５】請求項１０記載の渦流室式ディーゼル機関
の燃焼室において、ピストンが上死点付近にある燃焼行
程の前半で、渦流室からの噴流ガスが大キャビティ部か
ら中心キャビティ部へと流れ込むとき、中心キャビティ
部底面が噴流中心線に沿って噴孔側から大キャビティ部
の対向壁部側にかけて下降するように傾斜しているた
め、中心キャビティ部に流れ込む噴流ガスが対向壁部に
向けて拡散する勢力を高め、対向壁部を介して大キャビ
ティ部に生起される旋回流を強化して、主燃焼室におけ
る空気利用率を高められる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００４７】図２において、１はシリンダブロック、２
はシリンダヘッド、３はピストンである。シリンダヘッ
ド２の下面とピストン３の頂面８との間に主燃焼室９が
画成される。主燃焼室９を画成するシリンダヘッド２の
下面とピストン３の頂面８は、それぞれシリンダ軸Ｃと
直交する平面状に形成される。

【００４８】シリンダヘッド２とその下面から嵌合した
ホットプラグ３１との間に略球形の渦流室５が画成され
る。渦流室５には燃料噴射弁３２とグロープラグ３３が
その上部に臨むように配設されている。

【００４９】主燃焼室９と渦流室５は、主噴孔６と比較
的小径をした副噴孔７とを介して連通している。

【００５０】図１に示すように、主噴孔６は主燃焼室９
の周辺部に開口して渦流室５と連通し、副噴孔７は主噴
孔６よりピストン中心側に配置される。主噴孔６と副噴
孔７はその平面図上、ピストン中心と交わる噴流中心線
ｌ上に配置される。

【００５１】主噴孔６は噴流中心線ｌに対して直交する
方向に偏平な断面形状を有し、副噴孔７は円形の断面形
状を有する。

【００５２】主噴孔６はシリンダ軸Ｃに対して所定角度
で傾斜して形成される。主噴孔６は略球状をした渦流室
５に対してその接線方向に開口し、ピストン３が上昇す
る圧縮行程で主燃焼室９で圧縮される空気の大部分は、
主噴孔６を通って渦流室５に押し込まれ、渦流室５に渦
流（縦方向の旋回流）を生起する。

【００５３】ピストン３が上昇する圧縮行程で主燃焼室
９で圧縮される空気の一部は、副噴孔７を通って渦流室
５に押し込まれ、主噴孔６を介して渦流室５に生起され
る渦流に対向する。

【００５４】燃焼は、ピストン３の位置が上死点近傍
で、燃料噴射弁３２より燃料が噴射供給されることによ
り開始される。この渦流室５での燃焼開始に伴い、膨張
ガスと一部の未燃焼燃料とが副噴孔７と主噴孔６を通っ
て主燃焼室９へと噴出し、主燃焼室９内の空気と混合し
ながら燃焼する。副噴孔７の渦流室５側の開口部は渦流
室５の内壁における燃料噴射弁３２の燃料噴射方向に対
向する部位に開口している。副噴孔７は略球形をした渦
流室５に対して凹状に窪む淀み領域に連通するととも
に、燃料噴射弁３２の燃料噴射方向に配置される。これ
により、燃焼行程で多くの未燃焼燃料が副噴孔７を通っ
て主燃焼室９に噴出するようになっている。

【００５５】渦流室５からの噴流を主燃焼室９に速やか
に拡散させるため、ピストン３の頂面８には主噴孔６の
主燃焼室側開口部のほぼ直下領域からピストン中心に向
けて半径方向に延びる溝状の第一トレンチ部１１と、副
噴孔７の主燃焼室側開口部のほぼ直下領域からピストン
中心に向けて拡がる溝状の第二トレンチ部２６と、この
第二トレンチ部２６のピストン中心付近の領域から両側
方に広がる略円形の大キャビティ部１２とが形成されて
おり、これらでいわゆるクローバリーフ型のキャビティ
を構成している。

【００５６】第一トレンチ部１１は、主噴孔６の開口幅
よりわずかに大きい開口幅を持って平行に延びる外郭２
８によって溝状に画成される。

【００５７】第二トレンチ部２６は副噴孔７の開口径よ
り大きい曲率で湾曲する外郭２９によって、大キャビテ
ィ部１２に向けて広がる溝状に画成される。第二トレン
チ部２６の外郭２９は大キャビティ部１２の外郭１７と
滑らかに湾曲しながら連続する。

【００５８】第一トレンチ部１１を画成するトレンチ底
面２５と、大キャビティ部１２を画成する大キャビティ
底面２２と、中心キャビティ部３４を画成するキャビテ
ィ底面３０は、いずれもシリンダ軸Ｃに対して直交する
平面状に形成される。

【００５９】第一トレンチ部１１を画成するトレンチ底
面２５は、大キャビティ部１２を画成する大キャビティ
底面２２より浅く形成される。第二トレンチ部２６を画
成するトレンチ底面は、大キャビティ部１２を画成する
大キャビティ底面２２に対して段差なく同一平面上で連
続して形成される。

【００６０】ピストン頂面８に凹状に窪む２つの大キャ
ビティ部１２は、噴流中心線ｌを挟んで左右対称的に配
した円弧形状の外郭１７によって画成される。

【００６１】渦流室５からの噴流によって各大キャビテ
ィ部１２に旋回流を生起するため、外郭１７の一部には
前記噴流中心線ｌ上に位置して略Ｖ字状に突出する対向
壁部１７Ａが形成される。

【００６２】第一トレンチ部１１から各大キャビティ部
１２の中央部へと拡散する噴流の勢力を高めるため、大
キャビティ底面２２には各大キャビティ部１２の中央部
で凹状に窪む一対の中心キャビティ部３４が形成され
る。

【００６３】大キャビティ底面２２に凹状に窪む２つの
中心キャビティ部３４は、噴流中心線ｌを挟んで左右対
称的に配した外郭３５によって画成される。

【００６４】中心キャビティ部３４の外郭３５は、２つ
の大小円弧状に湾曲する大小円弧壁部３５Ａ，３５Ｂ
と、大小円弧壁部３５Ａ，３５Ｂをそれぞれの円弧に接
する直線状に結ぶ接線壁部３５Ｃを有する。

【００６５】各中心キャビティ部３４は、主噴孔６の延
長線上から各大キャビティ部１２の中央部に向けて延び
る放射線ｒに沿って形成される。このため、大小円弧壁
部３５Ａ，３５Ｂはそれぞれの湾曲中心が放射線ｒ上に
配置される。

【００６６】曲率半径の小さい小円弧壁部３５Ｂはピス
トン中心側に配置され、大円弧壁部３５Ａは主燃焼室９
の周辺部側に配置される。これにより、中心キャビティ
部３４は主燃焼室９の容積をピストン中心側から大キャ
ビティ部１２の外郭１７に向けて次第に拡大することに
なる。

【００６７】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００６８】ピストン３が上昇する圧縮行程で主燃焼室
９で圧縮される空気の大部分は、主噴孔６を通って渦流
室５に押し込まれ、渦流室５に渦流を生起する。副噴孔
７を通って押し込まれる空気流は、渦流室５に生起され
る渦流とは逆方向に旋回しようとする勢力を持つ。副噴
孔７は略球形をした渦流室５に対して凹状に窪む淀み領
域に連通するとともに、燃料噴射弁３２の燃料噴射方向
に配置されているため、燃焼行程で多くの未燃焼燃料が
副噴孔７を通って主燃焼室９に噴出する。

【００６９】燃焼は、ピストン３の位置が上死点近傍で
燃料噴射弁３２から燃料が噴射供給されることにより開
始される。この渦流室５における燃焼開始に伴い、膨張
ガスと一部の噴射燃料を含む火炎噴流が副噴孔７と主噴
孔６を通って主燃焼室９へと噴出し、主燃焼室９の空気
と混合しながら燃焼する。

【００７０】主噴孔６に先立って副噴孔７から主燃焼室
９に噴出する多くの燃料を含む噴流ガスは、第二トレン
チ部２６に案内されて左右の大キャビティ部１２へと速
やかに拡散するため、主噴孔６から噴出する酸素濃度が
低い高温の火炎噴流に巻き込まれることがなく、熱分解
によりスモークが発生することを抑えられる。

【００７１】主噴孔６と副噴孔７から主燃焼室９に噴出
する火炎噴流は、主燃焼室９において第一トレンチ部１
１および第二トレンチ部２６に案内されて左右の大キャ
ビティ部１２へと流れ込み、外郭１７および中心キャビ
ティ部３４に案内されて大キャビティ部１２で旋回流を
生起する。

【００７２】ピストン３が上死点近傍にあり、主燃焼室
９の容積が小さくなっているとき、主燃焼室９の容積の
うち中心キャビティ部３４が占める割合が大きいため、
主噴孔６から噴出する噴流ガスは中心キャビティ部３４
によって容積が拡大する大キャビティ部１２の中央部に
速やかに導かれ、図１に矢印ｇで示すように、大キャビ
ティ部１２の外郭１７に沿う旋回流となって拡散してい
く。

【００７３】大キャビティ底面２２に凹状に窪む２つの
中心キャビティ部３４は、主噴孔６の延長線上から各大
キャビティ部１２の中央部に向けて延びる放射線ｒに沿
って主燃焼室９の容積を拡大するため、第一トレンチ部
１１から放射線ｒに沿って各大キャビティ部１２の中央
部へと拡散する噴流の勢力を高められる。

【００７４】中心キャビティ部３４の外郭３５を構成す
る大円弧壁部３５Ａは小円弧壁部３５Ｂより主燃焼室９
の周辺部側に配置されているため、中心キャビティ部３
４は主燃焼室９の容積をピストン中心側から大キャビテ
ィ部１２の外郭１７に向けて次第に拡大することにな
り、火炎噴流量が増大する高負荷域においても第一トレ
ンチ部１１から放射線ｒに沿って各大キャビティ部１２
の中央部へと拡散する噴流の勢力を有効に高められる。

【００７５】このようにして未燃焼燃料成分を含む噴流
は、大キャビティ部１２において強い旋回流を生起しつ
つ空気を取り込みながら、主燃焼室９の広範な領域に伝
播、拡散していき、空気利用率を高められる。渦流室５
で発生したスモークは主燃焼室９で再燃焼し、高負荷時
のスモーク排出量を大幅に低減することができる。

【００７６】次に、図３に示す他の実施例について説明
する。なお、図１、図２との対応部分には同一符号を用
いて説明する。

【００７７】中心キャビティ部３４を画成する外郭３６
は、噴流の中心線ｌ上から各大キャビティ部１２の中央
部に向けて延びる放射線ｒ上に中心を持つ円弧状に湾曲
する２つの円弧壁部３６Ａ，３６Ｂと、各円弧壁部３６
Ａ，３６Ｂをそれぞれの円弧に接する直線状に結ぶ接線
壁部３６Ｃを有する。

【００７８】主燃焼室９の周辺部側に位置する円弧壁部
３６Ａの曲率半径はピストン中心側に位置する円弧壁部
３６Ｂの曲率半径と等しく形成される。したがって、円
弧壁部３６Ａ，３６Ｂを結ぶ２つの接線壁部３６Ｃは、
それぞれ放射線ｒと平行に配置される。

【００７９】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００８０】ピストン３が上死点近傍にあり、主燃焼室
９の容積が小さくなっているとき、主燃焼室９の容積の
うち中心キャビティ部３４が占める割合が大きいとき、
大キャビティ底面２２に凹状に窪む２つの中心キャビテ
ィ部３４は、主噴孔６の延長線上から各大キャビティ部
１２の中央部に向けて延びる放射線ｒに沿って主燃焼室
９の容積を拡大するため、第一トレンチ部１１から放射
線ｒに沿って各大キャビティ部１２の中央部へと拡散す
る噴流の勢力を高め、大キャビティ部１２に生起される
旋回流を強化して、空気利用率を高められる。

【００８１】また、２つの円弧壁部３６Ａ，３６Ｂを同
一径で湾曲させたため、ピストン３を製造するとき、中
心キャビティ部３４を機械加工により形成する場合、２
つの円弧壁部３６Ａ，３６Ｂを切削するカッタを交換す
る必要がなく加工することができるので、生産性を高め
られる。

【００８２】次に、図４に示す他の実施例について説明
する。なお、図１、図２との対応部分には同一符号を用
いて説明する。

【００８３】中心キャビティ部３４を画成する外郭４１
は、円弧状に湾曲する３つの円弧壁部４１Ａ，４１Ｂ，
４１Ｄと、各円弧壁部４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｄをそれぞ
れの円弧に接する直線状に結ぶ３つの接線壁部４１Ｃ，
４１Ｅ，４１Ｆを有する。

【００８４】２つの円弧壁部４１Ａ，４１Ｂは、噴流の
中心線ｌ上から各大キャビティ部１２の中央部に向けて
延びる放射線ｒ上に中心を持つ円弧に沿ってそれぞれ湾
曲して形成される。

【００８５】円弧壁部４１Ｄは、大キャビティ部１２の
外郭１７の対向壁部１７Ａ側に対峙して円弧状に湾曲し
て形成される。

【００８６】主燃焼室９の周辺部側に位置する円弧壁部
４１Ａの曲率半径はピストン中心側に位置する円弧壁部
４１Ｂの曲率半径と等しく形成される。対向壁部１７Ａ
側に対峙する円弧壁部４１Ｄの曲率半径は、他の２つの
円弧壁部４１Ａ，４１Ｂより大きく形成される。

【００８７】円弧壁部４１Ａ，４１Ｂを結ぶ１つの接線
壁部４１Ｃは、放射線ｒと平行に配置される。

【００８８】円弧壁部４１Ａと円弧壁部４１Ｄを結ぶ１
つの接線壁部４１Ｅは、噴流中心線ｌに対して略直交す
るように配置される。

【００８９】円弧壁部４１Ｂと円弧壁部４１Ｄを結ぶ１
つの接線壁部４１Ｆは、噴流中心線ｌに対して略平行に
延びるように配置される。

【００９０】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００９１】ピストン３が上死点近傍にあり、主燃焼室
９の容積が小さくなって、主燃焼室９の容積のうち中心
キャビティ部３４が占める割合が大きいとき、大キャビ
ティ底面２２に凹状に窪む２つの中心キャビティ部３４
は、主噴孔６の延長線上から各大キャビティ部１２の中
央部に向けて延びる放射線ｒに沿って主燃焼室９の容積
を拡大するため、第一トレンチ部１１から放射線ｒに沿
って各大キャビティ部１２の中央部へと拡散する噴流の
勢力を高め、大キャビティ部１２に生起される旋回流を
強化して、空気利用率を高められる。

【００９２】ピストン３が上死点から下降する燃焼行程
の後半で、主噴孔６および副噴孔７から噴出する火炎噴
流が直接的に中心キャビティ部３４に当たるとき、火炎
噴流は円弧壁部４１Ｄおよびこれから連続して延びる噴
流中心線ｌに略直交する接線壁部４１Ｅに当たって上方
向に曲げられるため、主噴孔６および副噴孔７から直進
して大キャビティ部１２の外郭１７を乗り越えてシリン
ダボアに衝突する火炎噴流の勢力を弱めて、燃焼火炎の
クエンチを減少させることができる。

【００９３】次に、図５に示す他の実施例について説明
する。なお、図１、図２との対応部分には同一符号を用
いて説明する。

【００９４】中心キャビティ部３４を画成する外郭４２
は、円弧状に湾曲する３つの円弧壁部４２Ａ，４２Ｂ，
４２Ｄと、各円弧壁部４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｄをそれぞ
れの円弧に接する直線状に結ぶ３つの接線壁部４２Ｃ，
４２Ｅ，４２Ｆを有する。

【００９５】２つの円弧壁部４２Ａ，４２Ｂは、噴流の
中心線ｌ上から各大キャビティ部１２の中央部に向けて
延びる放射線ｒ上に中心を持つ円弧に沿ってそれぞれ湾
曲して形成される。

【００９６】円弧壁部４２Ｄは、同じく放射線ｒより主
燃焼室９の周辺部側に位置し、かつ円弧壁部４２Ａに対
してピストン中心線ｍを挟んで主燃焼室９の周辺部側に
配置される。

【００９７】主燃焼室９の周辺部側に位置する円弧壁部
４２Ａの曲率半径はピストン中心側に位置する円弧壁部
４２Ｂの曲率半径と等しく形成される。主燃焼室９の周
辺部側に位置する円弧壁部４２Ｄの曲率半径は、他の２
つの円弧壁部４２Ａ，４２Ｂより大きく形成される。

【００９８】円弧壁部４２Ａ，４２Ｂを結ぶ１つの接線
壁部４２Ｃは、放射線ｒと平行に配置される。

【００９９】円弧壁部４２Ａと円弧壁部４２Ｄを結ぶ１
つの接線壁部４２Ｅは、噴流中心線ｌに対して略直交す
るように配置される。

【０１００】円弧壁部４２Ｂと円弧壁部４２Ｄを結ぶ１
つの接線壁部４２Ｆは、噴流中心線ｌに対して略平行に
延びるように配置される。

【０１０１】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【０１０２】ピストン３が上死点近傍にあり、主燃焼室
９の容積が小さくなって、主燃焼室９の容積のうち中心
キャビティ部３４が占める割合が大きいとき、大キャビ
ティ底面２２に凹状に窪む２つの中心キャビティ部３４
は、主噴孔６の延長線上から各大キャビティ部１２の中
央部に向けて延びる放射線ｒに沿って主燃焼室９の容積
を拡大するとともに、主燃焼室９の周辺部に向けて容積
を拡大するため、燃焼行程の初期の段階から大キャビテ
ィ部１２の中央部へと拡散する噴流の勢力を高め、大キ
ャビティ部１２に生起される旋回流を強化して、空気利
用率を高められる。

【０１０３】次に、図６に示す他の実施例について説明
する。なお、図１、図２との対応部分には同一符号を用
いて説明する。

【０１０４】中心キャビティ部３４を画成する外郭４３
は、円弧状に湾曲する３つの円弧壁部４３Ａ，４３Ｂ，
４３Ｄ，４３Ｇと、各円弧壁部４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｄ
をそれぞれの円弧に接する直線状に結ぶ３つの接線壁部
４３Ｅ，４３Ｆを有する。

【０１０５】２つの円弧壁部４３Ａ，４３Ｂは、噴流の
中心線ｌ上から各大キャビティ部１２の中央部に向けて
延びる放射線ｒ上に中心を持つ円弧に沿ってそれぞれ湾
曲して形成される。

【０１０６】円弧壁部４３Ｄは、大キャビティ部１２の
外郭１７の対向壁部１７Ａ側に対峙して円弧状に湾曲し
て形成される。

【０１０７】主燃焼室９の周辺部側に位置する円弧壁部
４３Ａの曲率半径はピストン中心側に位置する円弧壁部
４３Ｂの曲率半径と等しく形成される。対向壁部１７Ａ
側に対峙する円弧壁部４３Ｄの曲率半径は、他の２つの
円弧壁部４３Ａ，４３Ｂより大きく形成される。

【０１０８】円弧壁部４３Ａ，４３Ｂを結ぶ１つの円弧
壁部４３Ｇは、円弧壁部４３Ｄと同様に、大キャビティ
部１２の外郭１７の対向壁部１７Ａ側に対峙して円弧状
に湾曲して形成される。

【０１０９】円弧壁部４３Ａと円弧壁部４３Ｄを結ぶ１
つの接線壁部４３Ｅは、噴流中心線ｌに対して略直交す
るように配置される。

【０１１０】円弧壁部４３Ｂと円弧壁部４３Ｄを結ぶ１
つの接線壁部４３Ｆは、噴流中心線ｌに対して略平行に
延びるように配置される。

【０１１１】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【０１１２】ピストン３が上死点近傍にあり、主燃焼室
９の容積が小さくなって、主燃焼室９の容積のうち中心
キャビティ部３４が占める割合が大きいとき、大キャビ
ティ底面２２に凹状に窪む２つの中心キャビティ部３４
は、主噴孔６の延長線上から各大キャビティ部１２の中
央部に向けて延びる放射線ｒに沿ってＬ字形に主燃焼室
９の容積を拡大するため、第一トレンチ部１１から放射
線ｒに沿って各大キャビティ部１２の中央部へと拡散す
る噴流の勢力を高め、大キャビティ部１２に生起される
旋回流を強化して、空気利用率を高められる。

【０１１３】ピストン３が上死点から下降する燃焼行程
の後半で、主噴孔６および副噴孔７から円弧壁部４３Ｄ
およびこれから連続して延びる噴流中心線ｌに略直交す
る接線壁部４３Ｅに当たって上方向に曲げられる。この
とき、中心キャビティ部３４は噴流中心線ｌに沿った辺
を持つＬ字形に延びているので、火炎噴流が円弧壁部４
３Ｄおよび接線壁部４３Ｅに当たる勢力を高めて、主噴
孔６および副噴孔７から直進して大キャビティ部１２の
外郭１７を乗り越えてシリンダボアに衝突する火炎噴流
の勢力を弱めて、燃焼火炎のクエンチを有効に減少させ
ることができる。

【０１１４】次に、図７、図８に示す他の実施例につい
て説明する。なお、図１、図２との対応部分には同一符
号を用いて説明する。

【０１１５】中心キャビティ部３４を画成する外郭５１
の断面形は、大キャビティ部底面２２から中心キャビテ
ィ部底面５２にかけて滑らかに湾曲して形成される。外
郭５１は大キャビティ部底面２２に接する円弧と、中心
キャビティ部底面５２に接する円弧に沿って形成され
る。

【０１１６】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【０１１７】ピストン３が上死点近傍にあり、主燃焼室
９の容積が小さくなって、主燃焼室９の容積のうち中心
キャビティ部３４が占める割合が大きいとき、大キャビ
ティ底面２２に凹状に窪む２つの中心キャビティ部３４
は、主噴孔６の延長線上から各大キャビティ部１２の中
央部に向けて延びる放射線ｒに沿って主燃焼室９の容積
を拡大するため、第一トレンチ部１１から放射線ｒに沿
って各大キャビティ部１２の中央部へと拡散する噴流の
勢力を高め、大キャビティ部１２に生起される旋回流を
強化することができる。

【０１１８】このとき、大キャビティ部底面２２と中心
キャビティ部底面５２が滑らかに湾曲する外郭５１を介
して連続しているため、中心キャビティ部３４に流れ込
む噴流ガスが外郭５１から中心キャビティ部底面５２に
かけて剥離を起こさずに流れ込み、中心キャビティ部３
４における空気利用率を高められる。

【０１１９】なお、図３〜図６の各実施例に上記構造を
適用することも可能であり、それぞれの場合に同様の効
果が得られる。

【０１２０】次に、図９、図１０に示す他の実施例につ
いて説明する。なお、図１、図２との対応部分には同一
符号を用いて説明する。

【０１２１】中心キャビティ部３４は、主噴孔６の延長
線上から各大キャビティ部１２の中央部に向けて延びる
放射線ｒに沿って次第に深くなるように傾斜して形成さ
れる。

【０１２２】中心キャビティ部３４を画成する底面５５
は、放射線ｒに沿ってピストン中心側から主燃焼室９の
周辺部に向けて下降するように傾斜して形成される。

【０１２３】主燃焼室９の周辺部側に位置して中心キャ
ビティ部を画成する外郭５４の断面形は、中心キャビテ
ィ部底面５５から滑らかに湾曲して形成される。

【０１２４】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【０１２５】ピストン３が上死点近傍にあり、主燃焼室
９の容積が小さくなって、主燃焼室９の容積のうち中心
キャビティ部３４が占める割合が大きいとき、大キャビ
ティ底面２２に凹状に窪む２つの中心キャビティ部３４
は、主噴孔６の延長線上から各大キャビティ部１２の中
央部に向けて延びる放射線ｒに沿って主燃焼室９の容積
を次第に拡大するため、渦流室５からの噴流ガスが第一
トレンチ部１１から放射線ｒに沿って主燃焼室９の周辺
部へと拡散する勢力を高め、大キャビティ部１２に生起
される旋回流を強化して、主燃焼室９における空気利用
率を高められる。

【０１２６】なお、図３〜図６の各実施例に上記構造を
適用することも可能であり、それぞれの場合に同様の効
果が得られる。

【０１２７】次に、図１１、図１２に示す他の実施例に
ついて説明する。なお、図１、図２との対応部分には同
一符号を用いて説明する。

【０１２８】中心キャビティ部３４は、主噴孔６側から
対向壁部１７Ａ側にかけて次第に深くなるように傾斜し
て形成される。

【０１２９】対向壁部１７Ａ側に位置して中心キャビテ
ィ部を画成する外郭５６の断面形は、中心キャビティ部
底面５５から滑らかに湾曲して形成される。

【０１３０】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【０１３１】ピストン３が上死点近傍にあり、主燃焼室
９の容積が小さくなって、主燃焼室９の容積のうち中心
キャビティ部３４が占める割合が大きいとき、大キャビ
ティ底面２２に凹状に窪む２つの中心キャビティ部３４
は、主燃焼室９の容積を主噴孔６側からその周辺部側に
かけて次第に拡大するため、渦流室５からの噴流ガスが
大キャビティ部１２の外郭１７へと拡散する勢力を高
め、大キャビティ部１２に生起される旋回流を強化し
て、主燃焼室９における空気利用率を高められる。

【０１３２】なお、図３〜図６の各実施例に上記構造を
適用することも可能であり、それぞれの場合に同様の効
果が得られる。

【０１３３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
は、シリンダヘッドとピストンの間に画成される主燃焼
室と、シリンダヘッド側に画成される渦流室と、渦流室
からの噴流が主燃焼室の中央に向かうように主燃焼室の
周辺部に開口する噴孔と、ピストンの頂面に対して凹状
に窪み、前記噴流の中心線を挟んで略円形に広がる一対
の大キャビティ部とを備える渦流室式ディーゼル機関に
おいて、前記各大キャビティ部の底面に対して凹状に窪
み、各大キャビティ部の中央部に配置される一対の中心
キャビティ部を備えたため、ピストンが上死点近傍にあ
る燃焼行程の初期に、噴孔から噴出する火炎噴流は中心
キャビティ部によって容積が拡大する大キャビティ部の
中央部に導かれ、大キャビティ部の内周に沿う旋回流と
なって拡散していく勢力が高められ、主燃焼室における
空気利用率を十分に高めて、低負荷運転時に排気中の未
燃焼燃料成分の濃度を低減させたり、高負荷運転時にス
モーク濃度を低下させることができる。

【０１３４】請求項２記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、シリンダヘッドとピストンの間に画成される
主燃焼室と、シリンダヘッド側に画成される渦流室と、
渦流室からの噴流が主燃焼室の中央に向かうように主燃
焼室の周辺部に開口する主噴孔と、主噴孔よりピストン
中心側に位置して主燃焼室と渦流室を連通する副噴孔
と、ピストンの頂面に対して凹状に窪み、前記主噴孔の
直下領域からピストン中心方向に延びる第一トレンチ部
と、第一トレンチ部の底面に対して凹状に窪み、前記副
噴孔の直下領域からピストン中心方向に延びる第二トレ
ンチ部と、ピストンの頂面に対して凹状に窪み、前記第
二トレンチ部に段差なく連続し、噴流の中心線を挟んで
略円形に広がる一対の大キャビティ部と、前記各大キャ
ビティ部の底面に対して凹状に窪み、各大キャビティ部
の中央部に配置される一対の中心キャビティ部とを備え
たため、主噴孔に先立って副噴孔から主燃焼室に噴出す
る多くの燃料を含む噴流ガスは、第二トレンチ部に案内
されて各大キャビティ部へと速やかに拡散するため、主
噴孔から噴出する酸素濃度が低い高温の火炎に巻き込ま
れることがなく、熱分解によりスモークが発生すること
を抑えられる。また、ピストンが上死点近傍にある燃焼
行程の初期に、渦流室からの火炎噴流は中心キャビティ
部によって容積が拡大する大キャビティ部の中央部に導
かれ、大キャビティ部の内周に沿う旋回流となって拡散
していく勢力が高められ、主燃焼室における空気利用率
を十分に高めて、低負荷運転時に排気中の未燃焼燃料成
分の濃度を低減させたり、高負荷運転時にスモーク濃度
を低下させることができる。

【０１３５】請求項３記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１または２のいずれかに記載の発明に
おいて、前記噴流の中心線上から各大キャビティ部の中
央部に向けて延びる放射線上に中心を持って円弧状に湾
曲する２つの円弧壁部と、各円弧壁部をそれぞれの円弧
に接する直線状に結ぶ接線壁部を有し、主燃焼室の周辺
部側に位置する円弧壁部の曲率半径をピストン中心側に
位置する円弧壁部の曲率半径より大きく形成したため、
中心キャビティ部は放射線に沿って主燃焼室の容積を次
第に拡大し、ピストンが上死点近傍にある燃焼行程の初
期に、放射線に沿って大キャビティ部の中央部へと拡散
する噴流ガスの勢力を高め、大キャビティ部に生起され
る旋回流を強化して、空気利用率を高められる。

【０１３６】請求項４記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１または２のいずれかに記載の発明に
おいて、前記中心キャビティ部を画成する外郭は、前記
噴流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向けて
延びる放射線上に中心を持つ円弧状に湾曲する２つの円
弧壁部と、各円弧壁部をそれぞれの円弧に接する直線状
に結ぶ接線壁部を有し、主燃焼室の周辺部側に位置する
円弧壁部の曲率半径をピストン中心側に位置する円弧壁
部の曲率半径と等しく形成したため、中心キャビティ部
は放射線に沿って主燃焼室の容積を拡大し、ピストンが
上死点近傍にある燃焼行程の初期に、放射線に沿って大
キャビティ部の中央部へと拡散する噴流の勢力を高め、
大キャビティ部に生起される旋回流を強化して、空気利
用率を高められる。また、中心キャビティ部を機械加工
により形成する場合、２つの円弧壁部を切削するカッタ
を交換する必要がなく加工することができるので、生産
性を高められる。

【０１３７】請求項５記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１または２のいずれかに記載の発明に
おいて、前記中心キャビティ部を画成する外郭は、前記
噴流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向けて
延びる放射線上に中心を持つ円弧状に湾曲する２つの円
弧壁部と、大キャビティ部の外郭の対向壁部側に対峙し
て円弧状に湾曲する１つの円弧壁部と、各円弧壁部をそ
れぞれの円弧に接する直線状に結ぶ３つの接線壁部とを
有したため、中心キャビティ部は、主噴孔の放射線に沿
って主燃焼室の容積を拡大し、ピストンが上死点近傍に
ある燃焼行程の初期に、この放射線に沿って各大キャビ
ティ部の中央部へと拡散する噴流の勢力を高め、大キャ
ビティ部に生起される旋回流を強化して、空気利用率を
高められる。また、ピストンが上死点から下降する燃焼
行程の後半で、噴孔から噴出する火炎噴流が直接的に中
心キャビティ部に当たるとき、火炎噴流は大キャビティ
部の外郭の対向壁部側に対峙して円弧状に湾曲する円弧
壁部およびこれから連続して延びる接線壁部に当たって
上方向に曲げられるため、噴孔から直進して大キャビテ
ィ部の外郭を乗り越えてシリンダボアに衝突する火炎噴
流の勢力を弱めて、燃焼火炎のクエンチを減少させるこ
とができる。

【０１３８】請求項６記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１または２のいずれかに記載の発明に
おいて、前記中心キャビティ部を画成する外郭は、前記
噴流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向けて
延びる放射線上に中心を持つ円弧状に湾曲する２つの円
弧壁部と、同じく放射線より主燃焼室の周辺部側に位置
して円弧状に湾曲する１つの円弧壁部と、各円弧壁部を
それぞれの円弧に接する直線状に結ぶ接線壁部とを有し
たため、中心キャビティ部は、放射線に沿って主燃焼室
の容積を拡大するとともに、主燃焼室の周辺部に向けて
容積を拡大し、ピストンが上死点近傍にある燃焼行程の
初期に、大キャビティ部の中央部へと拡散する噴流の勢
力を高め、大キャビティ部に生起される旋回流を強化し
て、空気利用率を高められる。

【０１３９】請求項７記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１または２のいずれかに記載の発明に
おいて、前記中心キャビティ部を画成する外郭は、前記
噴流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向けて
延びる放射線上に中心を持つ円弧状に湾曲する２つの円
弧壁部と、大キャビティ部の外郭の対向壁部側に対峙し
て円弧状に湾曲する１つの円弧壁部と、各円弧壁部をそ
れぞれの円弧に接する直線状に結ぶ２つの接線壁部と、
大キャビティ部の外郭の対向壁部側に対峙して各円弧壁
部を円弧状に結ぶ１つの円弧壁部とを有したため、中心
キャビティ部は放射線に沿ったＬ字形に主燃焼室の容積
を拡大し、ピストンが上死点近傍にある燃焼行程の初期
に、この放射線に沿って各大キャビティ部の中央部へと
拡散する噴流の勢力を高め、大キャビティ部に生起され
る旋回流を強化して、空気利用率を高められる。また、
ピストンが上死点から下降する燃焼行程の後半で、中心
キャビティ部の外郭に当たる勢力を高めて、噴孔から直
進して大キャビティ部の外郭を乗り越えてシリンダボア
に衝突する火炎噴流の勢力を有効に弱めて、燃焼火炎の
クエンチを減少させることができる。

【０１４０】請求項８記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１から７のいずれかに記載の発明にお
いて、前記中心キャビティ部を画成する外郭の断面形
は、大キャビティ部を画成する底面から中心キャビティ
部を画成する底面にかけて滑らかに湾曲して形成したた
め、ピストンが上死点近傍にある燃焼行程の初期に、中
心キャビティ部に流れ込む噴流ガスが外郭から中心キャ
ビティ部底面にかけて剥離を起こさず、中心キャビティ
部における空気利用率を高められる。

【０１４１】請求項９記載の渦流室式ディーゼル機関の
燃焼室は、請求項１から７のいずれかに記載の発明にお
いて、前記中心キャビティ部を画成する底面は、前記噴
流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向けて延
びる放射線に沿って次第に下降するように傾斜させたた
め、中心キャビティ部に流れ込む噴流ガスが放射線に沿
って主燃焼室の周辺部へと拡散する勢力を高め、大キャ
ビティ部に生起される旋回流を強化して、主燃焼室にお
ける空気利用率を高められる。

【０１４２】請求項１０記載の渦流室式ディーゼル機関
の燃焼室は、請求項１から７のいずれかに記載の発明に
おいて、前記中心キャビティ部を画成する底面は、前記
噴孔側から大キャビティ部の外郭の対向壁部側にかけて
噴流中心線に沿って次第に下降するように傾斜させたた
め、中心キャビティ部に流れ込む噴流ガスが大キャビテ
ィ部の対向壁部に向けて拡散する勢力を高め、対向壁部
を介して大キャビティ部に生起される旋回流を強化し
て、主燃焼室における空気利用率を高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すピストンの平面図。

【図２】同じく図１のＡ−Ａ線に沿う機関の断面図。

【図３】他の実施例を示すピストンの平面図。

【図４】さらに他の実施例を示すピストンの平面図。

【図５】さらに他の実施例を示すピストンの平面図。

【図６】さらに他の実施例を示すピストンの平面図。

【図７】さらに他の実施例を示すピストンの平面図。

【図８】同じく図７のＢ−Ｂ線に沿うピストンの断面
図。

【図９】さらに他の実施例を示すピストンの平面図。

【図１０】同じく図９のＤ−Ｄ線に沿うピストンの断面
図。

【図１１】さらに他の実施例を示すピストンの平面図。

【図１２】同じく図１１のＥ−Ｅ線に沿うピストンの断
面図。

【図１３】従来例を示すピストンの平面図。

【符号の説明】

１ シリンダブロック ２ シリンダヘッド ３ ピストン ５ 渦流室 ６ 主噴孔 ７ 副噴孔 ８ ピストン頂面 ９ 主燃焼室 １１ 第一トレンチ部 １２ 大キャビティ部 １７ 大キャビティ部外郭 １７Ａ対向壁部 ２２ 大キャビティ部底面 ２５ 第一トレンチ部底面 ２６ 第二トレンチ部 ３０ 中心キャビティ部底面 ３２ 燃料噴射弁 ３４ 中心キャビティ部 ３５ 中心キャビティ部外郭 ３５Ａ円弧壁部 ３５Ｂ円弧壁部 ３５Ｃ接線壁部 ３５Ｄ接線壁部 ３６ 中心キャビティ部外郭 ３６Ａ円弧壁部 ３６Ｂ円弧壁部 ３６Ｃ接線壁部 ３６Ｄ接線壁部 ４１ 中心キャビティ部外郭 ４１Ａ円弧壁部 ４１Ｂ円弧壁部 ４１Ｃ接線壁部 ４１Ｄ円弧壁部 ４１Ｅ接線壁部 ４１Ｆ接線壁部 ４２ 中心キャビティ部外郭 ４２Ａ円弧壁部 ４２Ｂ円弧壁部 ４２Ｃ接線壁部 ４２Ｄ円弧壁部 ４２Ｅ接線壁部 ４２Ｆ接線壁部 ４３ 中心キャビティ部外郭 ４３Ａ円弧壁部 ４３Ｂ円弧壁部 ４３Ｄ円弧壁部 ４３Ｅ接線壁部 ４３Ｆ接線壁部 ４３Ｇ円弧壁部 ５１ 中心キャビティ部外郭 ５２ 中心キャビティ部底面 ５４ 中心キャビティ部外郭 ５５ 中心キャビティ部底面 ５６ 中心キャビティ部外郭 ５７ 中心キャビティ部底面

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッドとピストンの間に画成され
   る主燃焼室と、 シリンダヘッド側に画成される渦流室と、 渦流室からの噴流が主燃焼室の中央に向かうように主燃
   焼室の周辺部に開口する噴孔と、 ピストンの頂面に対して凹状に窪み、前記噴流の中心線
   を挟んで略円形に広がる一対の大キャビティ部とを備え
   る渦流室式ディーゼル機関において、 前記各大キャビティ部の底面に対して凹状に窪み、各大
   キャビティ部の中央部に配置される一対の中心キャビテ
   ィ部を備えたことを特徴とする渦流室式ディーゼル機関
   の燃焼室。
2. 【請求項２】シリンダヘッドとピストンの間に画成され
   る主燃焼室と、 シリンダヘッド側に画成される渦流室と、 渦流室からの噴流が主燃焼室の中央に向かうように主燃
   焼室の周辺部に開口する主噴孔と、 主噴孔よりピストン中心側に位置して主燃焼室と渦流室
   を連通する副噴孔と、 ピストンの頂面に対して凹状に窪み、前記主噴孔の直下
   領域からピストン中心方向に延びる第一トレンチ部と、 第一トレンチ部の底面に対して凹状に窪み、前記副噴孔
   の直下領域からピストン中心方向に延びる第二トレンチ
   部と、 ピストンの頂面に対して凹状に窪み、前記第二トレンチ
   部に段差なく連続し、噴流の中心線を挟んで略円形に広
   がる一対の大キャビティ部と、 前記各大キャビティ部の底面に対して凹状に窪み、各大
   キャビティ部の中央部に配置される一対の中心キャビテ
   ィ部とを備えたことを特徴とする渦流室式ディーゼル機
   関の燃焼室。
3. 【請求項３】前記噴流の中心線上から各大キャビティ部
   の中央部に向けて延びる放射線上に中心を持って円弧状
   に湾曲する２つの円弧壁部と、各円弧壁部をそれぞれの
   円弧に接する直線状に結ぶ接線壁部を有し、 主燃焼室の周辺部側に位置する円弧壁部の曲率半径をピ
   ストン中心側に位置する円弧壁部の曲率半径より大きく
   形成したことを特徴とする請求項１または２のいずれか
   に記載の渦流室式ディーゼル機関の燃焼室。
4. 【請求項４】前記中心キャビティ部を画成する外郭は、
   前記噴流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向
   けて延びる放射線上に中心を持つ円弧状に湾曲する２つ
   の円弧壁部と、各円弧壁部をそれぞれの円弧に接する直
   線状に結ぶ接線壁部とを有し、 主燃焼室の周辺部側に位置する円弧壁部の曲率半径をピ
   ストン中心側に位置する円弧壁部の曲率半径と等しく形
   成したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに
   記載の渦流室式ディーゼル機関の燃焼室。
5. 【請求項５】前記中心キャビティ部を画成する外郭は、
   前記噴流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向
   けて延びる放射線上に中心を持つ円弧状に湾曲する２つ
   の円弧壁部と、大キャビティ部の外郭の対向壁部側に対
   峙して円弧状に湾曲する１つの円弧壁部と、各円弧壁部
   をそれぞれの円弧に接する直線状に結ぶ３つの接線壁部
   とを有したことを特徴とする請求項１または２のいずれ
   かに記載の渦流室式ディーゼル機関の燃焼室。
6. 【請求項６】前記中心キャビティ部を画成する外郭は、
   前記噴流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向
   けて延びる放射線上に中心を持つ円弧状に湾曲する２つ
   の円弧壁部と、同じく放射線より主燃焼室の周辺部側に
   位置して円弧状に湾曲する１つの円弧壁部と、各円弧壁
   部をそれぞれの円弧に接する直線状に結ぶ接線壁部とを
   有したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに
   記載の渦流室式ディーゼル機関の燃焼室。
7. 【請求項７】前記中心キャビティ部を画成する外郭は、
   前記噴流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向
   けて延びる放射線上に中心を持つ円弧状に湾曲する２つ
   の円弧壁部と、大キャビティ部の外郭の対向壁部側に対
   峙して円弧状に湾曲する１つの円弧壁部と、各円弧壁部
   をそれぞれの円弧に接する直線状に結ぶ２つの接線壁部
   と、大キャビティ部の外郭の対向壁部側に対峙して各円
   弧壁部を円弧状に結ぶ１つの円弧壁部とを有したことを
   特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の渦流室
   式ディーゼル機関の燃焼室。
8. 【請求項８】前記中心キャビティ部を画成する外郭の断
   面形は、大キャビティ部を画成する底面から中心キャビ
   ティ部を画成する底面にかけて滑らかに湾曲して形成し
   たことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の
   渦流室式ディーゼル機関の燃焼室。
9. 【請求項９】前記中心キャビティ部を画成する底面は、
   前記噴流の中心線上から各大キャビティ部の中央部に向
   けて延びる放射線に沿って次第に下降するように傾斜さ
   せたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載
   の渦流室式ディーゼル機関の燃焼室。
10. 【請求項１０】前記中心キャビティ部を画成する底面
    は、前記噴孔側から大キャビティ部の外郭の対向壁部側
    にかけて噴流中心線に沿って次第に下降するように傾斜
    させたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記
    載の渦流室式ディーゼル機関の燃焼室。