JPH08319832A - ディーゼルエンジンの渦流室構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高濃度且つ多量のすすの発生を抑制して、ス
モークの悪化を防止するとともに、渦流室に形成される
渦流の弱化を防止すること。 【構成】 主燃焼室１に渦流室３に接線的に開口した連
絡孔２を介して連通するディーゼルエンジンにおいて、
前記渦流室３の下壁３１に開口した前記連絡孔２を介し
て該渦流室３内に流入した吸入空気の渦流を形成する円
弧状の内壁面３２と、該円弧状の内壁面３２に配設され
渦流室３内に噴孔を臨ました燃料噴射弁４が配設され、
前記円弧状の内壁面３２の該連絡孔に近接する部位に前
記燃料噴射弁４の噴孔から供給される燃料噴霧に対向す
るとともに、前記渦流室内に形成される渦流に沿って曲
面制御壁３４が形成され、渦流室３内より連絡孔２への
燃料の流出を制御し得る構成より成るディーゼルエンジ
ンの渦流室構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射弁に対向して
形成された隅部に基因するすすの発生を抑制してスモー
ク−ＮＯ_X のトレードオフを改善するディーゼルエンジ
ンの渦流室構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の第１のディーゼルエンジン渦流室
構造には、種々のものが存在するが、大きく分類する
と、図１４（ａ）および（ｂ）にに示すような丸形と平
底形がある。丸形は、強い渦流を形成できるため高トル
クを得られる反面、熱損失が大きく、燃費が悪い、ＮＯ
ｘ排出量が多い、高速で渦流が過大となる等の問題があ
る。一方、平底形は、渦流を適切に減衰させる効果を有
するため、高速時でも渦流が過大とならず、燃費も良
く、ＮＯｘ排出量を抑えうるうえ、始動性も良好とな
る。したがって近年、排気浄化と高性能、高速化の両立
を求められるようになってからは、平底形が一般に用い
られている。

【０００３】したがって、現在において「従来の渦流室
構造」とは、上記平底形を指すことになる。この構造
は、図１４（ｃ）に示すように円弧状の内壁面Ｉによっ
て主燃焼室Ｍから連絡孔Ｃを介して渦流室Ｋ内に流入し
た吸入空気の渦流が形成され、前記円弧状の内壁面Ｉに
配設された燃料噴射弁Ｖによって燃料が渦流中に噴射さ
れ、該燃料噴射弁Ｖに対向して前記渦流室Ｋの前記円弧
状の内壁面Ｉの下流に隅部Ｓが形成されていた。

【０００４】また従来の第２のディーゼルエンジンの渦
流室構造（特開平５−１０６４３７）は、図１５に示す
ように円弧状の内壁面Ｉによって主燃焼室Ｍから連絡孔
Ｃを介して渦流室Ｋ内に流入した吸入空気の渦流が形成
され、前記円弧状の内壁面Ｉに配設された燃料噴射弁に
よって燃料が渦流中に噴射され、該燃料噴射弁に対向し
て前記渦流室Ｋの前記円弧状の内壁面Ｉの下流に隅部Ｓ
が形成され、該隅部Ｓと前記連通孔Ｃとの間の底面Ｌの
一部に傾斜面Ｔを備えた切欠溝Ｅを形成して、主燃焼室
Ｍへの円滑な流出を実現するものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の第１のディ
ーゼルエンジンの渦流室構造は、該燃料噴射弁Ｖに対向
する前記円弧状の内壁面Ｉの下流に形成されている前記
渦流室Ｋの隅部Ｓが、前記渦流のよどみ領域（渦流が形
成されない領域）となっているために、大量の燃料が長
時間酸素不足の状態におかれるため、多量の高濃度のす
すが発生して、スモークが悪化するという問題があっ
た。

【０００６】また従来の第２のディーゼルエンジンの渦
流室構造は、前記隅部Ｓと前記連通孔Ｃとの間の底面Ｌ
の一部に形成された前記切欠溝Ｅに前記傾斜面Ｔが形成
されているため、前記連通孔Ｃの実質的通路長さが短く
なるので、前記渦流室Ｋ内に形成される渦流が弱くなる
という問題があった。

【０００７】そこで本発明者らは、渦流室において円弧
状の内壁面の前記連絡孔に近接する部位に燃料噴射弁の
噴孔から供給される燃料噴霧に対向して形成されるとと
もに、前記渦流室内に形成される渦流に沿って制御壁が
形成され、前記渦流室内より前記連絡孔への燃料の流出
を制御するして、渦流のよどみ領域を無くすという本発
明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねて、高濃
度且つ多量のすすの発生を抑制して、スモークの悪化を
防止するとともに、前記渦流室に形成される前記渦流の
弱化を防止するという目的を達成する本発明に到達し
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）のディーゼルエンジンの渦流室構造は、主
燃焼室および渦流室とから成り、該渦流室に接線的に開
口した連絡孔によって前記主燃焼室と渦流室とを連通す
るディーゼルエンジンにおいて、前記渦流室には、前記
連絡孔を介して該渦流室内に流入した吸入空気の渦流を
形成する円弧状の内壁面に配設され前記渦流室内に噴孔
を臨ました燃料噴射弁が配設され、前記円弧状の内壁面
の前記連絡孔に近接する部位に前記燃料噴射弁の前記噴
孔から供給される燃料噴霧に対向して形成されるととも
に、前記渦流室内に形成される渦流に沿って制御壁が形
成され、前記渦流室内より前記連絡孔への燃料の流出を
制御し得る構成より成るものである。

【０００９】本発明（請求項２に記載の第２発明）のデ
ィーゼルエンジンの渦流室構造は、主燃焼室および渦流
室とから成り、該渦流室に接線的に開口した連絡孔によ
って前記主燃焼室と渦流室とを連通するディーゼルエン
ジンにおいて、前記渦流室には、前記連絡孔を介して該
渦流室内に流入した吸入空気の渦流を形成する円弧状の
内壁面に配設され前記渦流室内に噴孔を臨ました燃料噴
射弁が配設され、前記円弧状の内壁面の前記連絡孔に近
接する部位に前記燃料噴射弁の前記噴孔から供給される
燃料噴霧に対向して形成された隅部とが配設され、前記
燃料噴射弁と前記隅部との間で該隅部に近い位置であっ
て、前記渦流室内に形成される渦流に沿って形成される
とともに、前記燃料噴射弁の前記噴孔から供給される燃
料噴霧に対向して形成された平面または凹曲面より成る
制御壁を形成したものである。

【００１０】本発明（請求項３に記載の第３発明）のデ
ィーゼルエンジンの渦流室構造は、第１発明および第２
発明のいずれかにおいて、前記制御壁が、前記円弧状の
内壁面に連続する滑らかな凹曲面によって構成されてい
るものである。

【００１１】本発明（請求項４に記載の第４発明）のデ
ィーゼルエンジンの渦流室構造は、第１発明および第２
発明のいずれかにおいて、前記制御壁が、前記燃料噴射
弁からの燃料噴霧の軸に交叉する平面を有する衝突板に
よって構成されているものである。

【００１２】

【作用】上記構成より成る第１発明のディーゼルエンジ
ンの渦流室構造は、前記渦流室に形成された前記円弧状
の内壁面および該円弧状の内壁面の下流に形成された前
記制御壁によって、前記連絡孔を介して該渦流室内に流
入した吸入空気の渦流を形成するとともに、前記円弧状
の内壁面に配設された前記燃料噴射弁によって前記形成
された渦流内に燃料が噴射され、渦流内に噴射された燃
料が前記渦流に沿って形成された前記制御壁に衝突して
飛散するとともに、一部は該制御壁に付着するが壁面近
傍を流れる強い渦流により速やかに前記主燃焼室に供給
するものである。

【００１３】上記構成より成る第２発明のディーゼルエ
ンジンの渦流室構造は、前記渦流室に形成された前記凹
曲面または平面によって構成されている前記制御壁によ
って、前記連絡孔を介して該渦流室内に流入した吸入空
気の渦流を有効に形成するとともに、前記円弧状の内壁
面に配設された前記燃料噴射弁によって前記形成された
渦流内に燃料が噴射され、渦流内に噴射された燃料が前
記凹曲面または平面の制御壁に衝突して飛散するととも
に、一部は該凹曲面または平面の制御壁に付着するが壁
面近傍を流れる強い渦流により速やかに前記主燃焼室に
供給するものである。

【００１４】上記構成より成る第３発明のディーゼルエ
ンジンの渦流室構造は、前記渦流室に形成された前記円
弧状の内壁面および該円弧状の内壁面の下流に形成され
た前記制御壁を構成する前記円弧状の内壁面に連続する
滑らかな凹曲面によって、前記連絡孔を介して該渦流室
内に流入した吸入空気の渦流を形成するとともに、前記
円弧状の内壁面に配設された前記燃料噴射弁によって前
記形成された渦流内に燃料が噴射され、渦流内に噴射さ
れた燃料が前記凹曲面の制御壁に衝突して飛散するとと
もに、一部は該制御壁に付着するが壁面近傍を流れる強
い渦流により速やかに前記主燃焼室に供給するものであ
る。

【００１５】上記構成より成る第４発明のディーゼルエ
ンジンの渦流室構造は、前記渦流室に形成された前記円
弧状の内壁面および該円弧状の内壁面の下流に形成され
た前記燃料噴射弁からの燃料噴霧の軸に交叉する平面を
有する衝突板によって構成されている前記制御壁によっ
て、前記連絡孔を介して該渦流室内に流入した吸入空気
の渦流を形成するとともに、前記円弧状の内壁面に配設
された前記燃料噴射弁によって前記形成された渦流内に
燃料が噴射され、渦流内に噴射された燃料が平面を有す
る衝突板に衝突して飛散するとともに、一部は該衝突板
に付着するが壁面近傍を流れる強い渦流により速やかに
前記主燃焼室に供給するものである。

【００１６】

【発明の効果】上記作用を奏する第１発明のディーゼル
エンジンの渦流室構造は、前記円弧状の内壁面およびそ
の下流に前記渦流に沿って形成された前記制御壁によっ
て渦流を形成するとともに、前記燃料噴射弁によって渦
流内に噴射された燃料が前記制御壁に衝突して飛散する
とともに、一部は該制御壁に付着するが壁面近傍を流れ
る強い渦流により速やかに前記主燃焼室に供給するの
で、高濃度且つ多量のすすの発生を抑制して、スモーク
の悪化を防止するとともに、前記渦流室に形成される前
記渦流の弱化を防止するという効果を奏する。

【００１７】上記作用を奏する第２発明のディーゼルエ
ンジンの渦流室構造は、凹曲面または平面によって構成
されている前記渦流に沿って形成された前記制御壁によ
って、前記連絡孔を介して該渦流室内に流入した吸入空
気の渦流を有効に形成するとともに、該凹曲面または平
面によって構成される前記制御壁に付着した一部の燃料
を壁面近傍を流れる前記強い渦流により速やかに前記主
燃焼室に供給するという効果を奏する。

【００１８】上記作用を奏する第３発明のディーゼルエ
ンジンの渦流室構造は、上記第１発明または第２発明の
効果に加え、前記燃料噴射弁によって渦流内に噴射され
た燃料を前記円弧状の内壁面に連続する滑らかな凹曲面
される前記制御壁に衝突させて前記渦流内に有効に飛散
させるとともに、該制御壁に付着した一部の燃料は、壁
面近傍を流れる強い渦流により速やかに前記主燃焼室に
供給されるという効果を奏する。

【００１９】上記作用を奏する第４発明のディーゼルエ
ンジンの渦流室構造は、上記第１発明または第２発明の
効果に加え、前記燃料噴射弁によって渦流内に噴射され
た燃料噴霧の軸に交叉する平面を有する前記衝突板に衝
突した燃料を、前記衝突板の前記平面によって前記渦流
内に飛散させるとともに、該制御壁に付着した一部の燃
料は、壁面近傍を流れる強い渦流により速やかに前記主
燃焼室に供給されるという効果を奏する。

【００２０】

【実施例】以下本発明の実施例につき、図面を用いて説
明する。

【００２１】（第１実施例）第１実施例のディーゼルエ
ンジンの渦流室構造は、図１に示すように主燃焼室１と
該主燃焼室１に連絡孔２を介して連通する渦流室３とか
ら成るディーゼルエンジンにおいて、前記渦流室３の下
壁３１に開口した前記連絡孔２を介して該渦流室３内に
流入した吸入空気の渦流を形成する円弧状の内壁面３２
と、該円弧状の内壁面３２に配設された燃料噴射弁４
と、前記円弧状の内壁面３２の下流に前記燃料噴射弁４
に対向して形成された隅部３３と前記燃料噴射弁４との
間であって該隅部３３に近い位置において燃料の噴射方
向軸と内壁面３２との交点ｘから下流側に向かって前記
円弧状の内壁面に連続して前記渦流に沿って形成され前
記燃料噴射弁４に対向する滑らかな曲面によって構成さ
れた曲面制御壁３４とから成るものである。

【００２２】前記主燃焼室１は、図１に示すようにシリ
ンダ１０と、該シリンダ１０内に往復動自在に介挿され
頂面１１０に凹部１１１が形成されたピストン１１とに
よって構成され、上壁１００の端部近傍に前記渦流室３
に連通する前記連通孔２が斜めに開口している。

【００２３】前記渦流室３は、図１に示すように前記主
燃焼室１に連絡する前記連絡孔２が開口した水平な下壁
３１と、前記連通孔２を介して該渦流室３内に流入した
吸入空気の渦流を形成する円弧状の内壁面３２と、前記
円弧状の内壁面３１の下流に前記燃料噴射弁４からの燃
料噴霧に対向して形成された隅部３３と、該隅部３３と
前記燃料噴射弁４との間であって該隅部３３に近い位置
において燃料の噴射方向軸と内壁面３２との交点ｘから
下流側に向かって前記円弧状の内壁面に連続して前記渦
流に沿って形成され前記燃料噴射弁４に対向する滑らか
な曲面によって構成された曲面制御壁３４とから成るも
のである。

【００２４】前記曲面制御壁３４は、前記渦流室３の前
記隅部３３の凹部を補填するように挿入された略三角形
状の断面を有する補填部材３４０の内壁面によって構成
される。

【００２５】前記燃料噴射弁４は、図１に示すように前
記水平に形成された下壁３１の上部に形成された前記円
弧状の内壁面３２の頂部に滑らかな曲面の前記曲面制御
壁３４に対向するように傾斜して穿設された開口部３２
１に配設され、その噴口は滑らかな曲面の前記曲面制御
壁３４の上流側端部ｘに対向している。

【００２６】前記円弧状の内壁面３２には、図１に示す
ように前記渦流室３内に形成される前記渦流の流れの方
向において前記燃料噴射弁４の下流に相当する位置に予
熱栓５が突出配設されている。

【００２７】上記構成より成る第１実施例のディーゼル
エンジンの渦流室構造は、前記渦流室３に形成された前
記円弧状の内壁面３２およびこれに連続する滑らかな曲
面によって構成されている前記曲面制御壁３４によっ
て、前記連絡孔２を介して該渦流室３内に流入した吸入
空気の渦流を有効に形成する。

【００２８】前記円弧状の内壁面３２に配設された前記
燃料噴射弁４によって、前記渦流室３に形成された前記
渦流内に燃料が噴射され、該渦流内に噴射された燃料が
前記曲面制御壁３４に衝突して飛散するとともに、一部
は該曲面制御壁３４に付着するが壁面に沿って流れる強
い渦流により蒸発空気との混合が進み速やかに前記連絡
孔２を通じて前記主燃焼室１に供給するものである。

【００２９】上記作用を奏する第１実施例のディーゼル
エンジンの渦流室構造は、前記燃料噴射弁４によって渦
流内に噴射された燃料が前記曲面制御壁３４に衝突して
飛散するとともに、一部は該曲面制御壁３４に付着する
が壁面に沿って流れる強い渦流により速やかに前記主燃
焼室１に供給するので、高濃度且つ多量のすすの発生を
抑制して、スモークの悪化を防止するという効果を奏す
る。

【００３０】また第１実施例のディーゼルエンジンの渦
流室構造は、上記従来の第２の渦流室構造のように、連
通孔の実質的長さを短くすることが無いので、前記渦流
室３に形成される前記渦流の弱化を防止するという効果
を奏する。

【００３１】さらに第１実施例のディーゼルエンジンの
渦流室構造は、前記円弧状の内壁面３２に連続する滑ら
かな曲面によって構成されている前記曲面制御壁３４に
よって、前記連絡孔２を介して該渦流室３内に流入した
吸入空気の渦流を有効に形成するとともに、該曲面制御
壁３４に付着した一部の燃料を壁面に沿って流れる前記
強い渦流により速やかに前記主燃焼室１に供給するとい
う効果を奏する。

【００３２】次に本第１実施例のディーゼルエンジンの
渦流室構造の作用効果を確認するために行った実験につ
いて以下述べる。実験に用いた試験用単筒機関は、ボア
９２ｍｍ、ストローク９２ｍｍ、行程容積６１３ｃ
ｍ³ 、圧縮比２０．８の主要諸元を有する。

【００３３】作用効果確認のため、排気特性の評価およ
び可視化実験を行った。条件は中速・中負荷に相当する
機関回転数１８００ｒｐｍ、噴射量３０ｍｍ³ ／ｓｔ、
噴射時期−８°ＡＴＤＣとした。

【００３４】また排気・燃焼特性は、第１／第２開弁圧
がそれぞれ１５／２０ＭＰａ、２５／３０ＭＰａの２種
類の２スプリングノズルについて評価し、このうちスモ
ーク生成量で差の大きかった２５／３０ＭＰａのノズル
について可視化を行った。以下表現の簡素化の観点によ
り、開弁圧１５／２０ＭＰａのノズルを単に１５／２
０、開弁圧２５／３０ＭＰａのものを２５／３０と略し
て示す。

【００３５】ＥＧＲについては、噴射量３０ｍｍ³ ／ｓ
ｔの場合には、予め機関を定常運転させて排出ガスを捕
集しておき、実験時に吸気に混入させるシステムとした
が、噴射量２０ｍｍ³ ／ｓｔの場合には、機関運転によ
る排出ガスを捕集する代わりに排出ガスに近い成分に調
整したボンブのガスを使用した。

【００３６】中負荷におけるスモーク特性（ＮＯ_X −ス
モークトレードオフ）は、従来の渦流室と比較して示し
た図２から明らかなように、スモークが２５／３０では
２０％低減され、１５／２０では８％低減される。１５
／２０において低減効果が小さいのは、低開弁圧化に伴
う主噴射率の低下により、もともと前記曲面対向壁に衝
突する燃料が減少しているからと推測される。

【００３７】ＮＯ_X は、図３（ｃ）に示すようにスモー
ク減にもかかわらず１５／２０では４％の低減、２５／
３０で６％の低減となる。この低減率は、ｇ／ｋｗｈで
示されるので、図示仕事率と体積効率の影響が含まれ
る。ｐｐｍで示した場合は、低減率はそれぞれ１％、２
％となる。ＮＯ_X の低下は、図４（ｄ）および図４
（ａ）に示すように燃焼期間の増加、排気温度の上昇に
代表される燃焼速度の低下によるものと推測される。

【００３８】上記燃焼特性の変化は、前記曲面制御壁３
４を設けることにより、前記隅部３３における渦流のよ
どみ領域（死水領域）がなくなり、未燃燃料の前記主燃
焼室１への流出が早まり、前記主燃焼室１のもつ酸化能
力以上に主燃焼室１側の燃焼割合が増加したため、図４
（ｂ）に示すように燃焼期間が増加したものと推測され
る。

【００３９】上述のように燃焼メカニズムの変化を仮定
すると、燃費率の悪化は、前記主燃焼室１における燃焼
割合が増加したため、主燃焼室１が持つ酸化能力では不
十分となったからと推測される。ただこの燃焼率の悪化
は、実用上何等支障を来すものではない。このためより
酸化能力の高い主燃焼室と組み合わせることで、燃費を
改善することができる。

【００４０】さらに、本第１実施例および従来例の中負
荷における混合気・火炎発達状況について、燃焼室内高
速度撮影結果に基づき以下述べる。噴射率抑制期間（−
８〜５°ＡＴＤＣ）においては、本第１実施例と従来と
で混合気・火炎発達状況について差は見られない。すな
わち、どちらも着火時の混合気形成量が少なく、噴霧先
端で着火するため、火炎に先立つ未燃混合気領域が存在
しない。前記燃料噴射弁４と曲面制御壁３４の間の距離
は、従来よりも短くなっているものの、噴霧は制御壁に
衝突せず、火炎は曲面制御壁を撫でるように発達するの
で、従来と同様に高濃度のすすは発生しない。

【００４１】主噴射期間（５〜１７°ＡＴＤＣ）におい
ては、本第１実施例と従来ともに噴霧が制御壁に衝突
し、すす雲が同様に生成されるが、本第１実施例におい
ては従来よりもすす雲生成量が少ない。

【００４２】また本第１実施例においては、図５に示す
ように前記連絡孔２の位置を通過して渦流室３内を旋回
するすす雲が少なく、連絡孔２から前記燃焼室１へ流出
するすす雲が多いことが分かる。

【００４３】主燃焼期間（１７〜６０°ＡＴＤＣ）にお
いて、本第１実施例と従来いずれも前記渦流室３の壁面
沿いに周回してきたすす雲が主燃焼室１の上部から下方
に拡散するが、図５に示すように上述したように従来例
においてはすす雲は前記主燃焼室１に排出されにくく、
前記渦流室３内に滞留するのに対し、本第１実施例にお
いては上述したようにすす雲が前記連通孔２から前記主
燃焼室１へ速やかに排出される。

【００４４】燃焼終了後（６０°ＡＴＤＣ〜）において
は、従来例においては、膨張行程になっても高濃度のす
す雲が残存し、次のサイクルまで持ち越されるのに対
し、本第１実施例においては６０°ＡＴＤＣ以降にはす
す雲は残らないのである。

【００４５】以上より、本第１実施例のディーゼルエン
ジンの渦流室構造は、高温かつ酸素不足状態での燃料の
蒸留を防止することで前記曲面制御壁３４からのすす雲
の発生を低減するうえに、発生したすす雲を素早く前記
主燃焼室１に排出することが出来るので、スモークを低
減する効果を奏することが実証された。

【００４６】（第２実施例）第２実施例のディーゼルエ
ンジンの渦流室構造は、前記第１実施例の前記曲面制御
壁３４を、図６および図１３に示すように前記円弧状の
内壁面３２の下流において、前記燃料噴射弁４と該燃料
噴射弁４に対向して形成された前記隅部３３との間であ
って衝突板の上流側端部がほぼ噴射方向中心軸線上に位
置した状態で該隅部３３に近い位置に配設された衝突拡
散板３７に変更した点が前記第１実施例と相違するの
で、相違点を中心に説明する。

【００４７】前記衝突拡散板３７は、図６に示すように
前記燃料噴射弁４から前記渦流室３内に形成される渦流
内に噴射された燃料が到達する位置に配設され、前記燃
料噴射弁４の噴口の軸に略直交するとともに、前記渦流
室の前記円弧状の内壁面３２によって形成される渦流の
流線に平行になるように形成されている平面３７１を有
する。

【００４８】前記衝突拡散板３７は、図１３に示すよう
に短冊状の矩形板部材３７０によって構成され、前記燃
料噴射弁４に対向する前記平面３７１にはドリルによっ
て穿設された一定間隔で複数の円孔３７２が３列形成さ
れている。

【００４９】上記構成より成る第２実施例のディーゼル
エンジンの渦流室構造は、前記渦流室３に形成された前
記円弧状の内壁面３２および該円弧状の内壁面３２の下
流に形成された前記制御壁を構成する前記燃料噴射弁４
からの燃料噴霧の軸に略直交した前記平面３７１に複数
の前記円孔３７２が形成された前記衝突拡散板３７によ
って、燃料噴霧のコア（噴霧中心の過濃部分）を飛散さ
せて、すす雲発生を抑制するものである。

【００５０】前記円弧状の内壁面３２に配設された前記
燃料噴射弁４によって前記形成された渦流内に燃料が噴
射され、渦流内に噴射された燃料が複数の円孔３７２が
形成された前記衝突拡散板３７に衝突して飛散するとと
もに、一部は該衝突拡散板３７に付着するが衝突拡散板
３７に沿って流れる強い渦流により速やかに前記主燃焼
室１に供給するものである。

【００５１】上記作用を奏する第２実施例のディーゼル
エンジンの渦流室構造は、前記円弧状の内壁面３２およ
びその下流に配設された前記衝突拡散板３７によって渦
流を形成するとともに、前記燃料噴射弁４によって渦流
内に噴射された燃料が前記衝突拡散板３７の平面３７１
に衝突して飛散するとともに、一部は該平面３７１に付
着するが壁面近傍を流れる強い渦流により速やかに剥離
させ蒸気と空気との混合を促進して前記主燃焼室１に供
給するので、高濃度且つ多量のすすの発生を抑制して、
スモークを改善するという効果を奏する。

【００５２】また第２実施例のディーゼルエンジンの渦
流室構造は、上記従来の第２の渦流室構造のように、連
通孔の実質的長さを短くすることが無いので、前記渦流
室３に形成される前記渦流の弱化を防止するという効果
を奏する。

【００５３】さらに第２実施例のディーゼルエンジンの
渦流室構造は、前記燃料噴射弁４によって渦流内に噴射
された燃料を前記円弧状の内壁面３２の下流に形成され
た前記燃料噴射弁４の軸に略直交した多数の円孔３７２
が形成された前記平面３７１を有する前記衝突拡散板３
７に衝突させて前記渦流室内に有効且つ幅広く飛散させ
ることにより、前記渦流室内での燃料分布をより均一化
して燃焼を促進し、高濃度のすす雲の生成を抑制する効
果を奏する。

【００５４】また第２実施例のディーゼルエンジンの渦
流室構造は、前記衝突拡散板３７の多数の円孔３７２が
形成された前記平面３７１に付着した一部の燃料は、前
記平面近傍を流れる強い渦流および複数の円孔３７２に
よって形成された流れの乱れにより壁面より剥離させ、
速やかに前記主燃焼室１に供給するという効果を奏す
る。

【００５５】次に本第２実施例のディーゼルエンジンの
渦流室構造の作用効果を確認するために前記第１実施例
と同様に行った実験について以下述べる。

【００５６】中負荷におけるスモーク特性（ＮＯ_X −ス
モークトレードオフ）は、従来の渦流室と比較して示し
た図１１から明らかなように、スモークが２５／３０で
は７０〜５５％と大幅に低減され、１５／２０でも若干
低減される。１５／２０において低減効果が小さいの
は、低開弁圧化によってもともと制御壁３３への衝突の
勢いが充分弱められているからと推測される。

【００５７】ＮＯ_X は、図９（ｂ）に示すように何れの
開弁圧でも従来より１０〜１７％低減されている。この
ため１５／２０でも等ＮＯ_X で比較すれば、図１１のス
モーク特性（トレードオフ線図）から明らかなようにス
モークが低減されていることになる。ＮＯ_X が低減され
るのは、図１０（ａ）に示すように前記渦流室３の温度
低下によるものである。

【００５８】図９および図１０に示されるように、ＨＣ
の増加（図９（ａ））、渦流室の温度の低下（図１０
（ａ））、燃焼期間の増加（図１０（ｂ））、燃費率の
悪化（図１０（ｃ））等、一般にスモークを悪化させる
要因ばかりであるが、本第２実施例においては最大７０
％もの低減になっている。この結果より、スモークの生
成には燃焼室全体のマクロな燃焼特性よりも、前記燃料
噴射弁４に対向する壁面との干渉が支配的であることが
立証され、本第２実施例においては前記衝突板３７がこ
の干渉に係る問題点（局所的な高濃度燃料域の出現とそ
の滞留）を大幅に改善していることが分かる。ただしこ
の燃費率の悪化は、実用上何等支障を来すものではな
い。またより酸化能力の高い主燃焼室と組み合わせるこ
とで、燃費を改善することができる。

【００５９】さらに、中負荷における混合気・火炎発達
状況について、可視化の結果に基づき以下述べる。噴射
率抑制期間（−８〜５°ＡＴＤＣ）においては、本第２
実施例は従来と同様に噴霧先端で着火するため、火炎に
先立つ未燃混合気領域が存在しない。火炎は、前記衝突
拡散板３７の裏側にも発達する。このことから衝突板が
初期の火炎の発生を阻害することのないように設置され
ていることが分かる。

【００６０】主噴射期間（５〜１７°ＡＴＤＣ）におい
ては、本第２実施例では、前記対向隅部３３からのすす
雲生成量が大幅に少なくなり、さらに生成したすす雲も
ほとんどが燃えきって消滅する。このことから、前記衝
突拡散板３７が噴霧の過濃領域をうまく分散、燃焼させ
ていることが分かる。

【００６１】主燃焼期間（１７〜６０°ＡＴＤＣ）にお
いて、本第２実施例では前記渦流室３の壁面沿いに周回
してくるすす雲が殆ど無いために、クランク角が進んで
も燃焼室上部からのすす雲の拡散が無く、単に全体の輝
度が落ちてくる。ただしその後、４０°ＡＴＤＣ以降で
は前記第１実施例に比べてすす雲の消滅が遅くなる。こ
れは、燃焼期間の増大と対応しており（図１０
（ｂ））、前記衝突拡散板３７によって渦流が減衰され
るために、後期での燃焼が衰えるものと考えられる。

【００６２】燃焼終了後（６０°ＡＴＤＣ〜）において
は、従来例のように次のサイクルまですす雲が残ること
はない。以上の可視化結果から、本第２実施例のスモー
ク低減要因は、前記衝突拡散板３７によって燃料噴射弁
４の制御壁（前記隅部３３）における局所的な燃料過濃
領域を分散させることによる、前記渦流室３内の燃焼改
善効果であることが分かる。

【００６３】上述の実施例は、説明のために例示したも
ので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【００６４】上述の第１実施例においては、前記制御壁
の一例として曲面制御壁の例について説明したが、本発
明としてはそれに限定するものではなく、図２０に示す
ように鋸歯状の凹凸を形成した曲面制御壁３５を採用す
ることが出来るものである。

【００６５】また上述の第２実施例においては、前記制
御壁の一例として多数の円孔を形成した平面を有する衝
突拡散板の例について説明したが、本発明としてはそれ
に限定するものではなく、図１２に示すように滑らかな
曲面を備えた衝突板３８を採用することも出来るもので
ある。

【００６６】また上述の第２実施例においては、一例と
して図１３に示すように多数の円孔３７２を衝突拡散板
３７の全体に亘り均一に形成する態様を採用したが、こ
の他図７に示すように前記衝突拡散板の平面の一方に寄
せて多数の円孔を形成した例の他に円孔を有しない平板
を採用することができる。

【００６７】さらに前記実施例において燃料噴射弁４の
初期噴射率を抑制した、例えば２スプリングノズルを用
いてエンジンの軽負荷から高負荷の全域運転における低
スモーク化等を図ったが、この他中・高負荷運転であれ
ば初期噴射率を制御することなく、上述の実施例の制御
壁のみで低スモーク化等を達成することが出来るのであ
る。

【００６８】また前記実施例における補填部材３４０
は、これを渦流室３に対して進退可能とし、すなわち、
中負荷にあっては前記実施例のように渦流室３内に配置
する一方、軽負荷にあっては渦流室３内より退出させて
隅部３３を露呈させ、エンジンの運転に対応して燃料の
流出を制御することにより、すすの発生をより一層抑制
する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の渦流室構造を示す断面図
である。

【図２】本第１実施例および従来例のＮＯ_X −スモーク
特性を示す線図である。

【図３】本第１実施例および従来例の中負荷における排
気特性を示す線図である。

【図４】本第１実施例および従来例の中負荷における燃
焼特性を示す線図である。

【図５】本第１実施例および従来例の渦流室から連通孔
への流れを示す説明図である。

【図６】本発明の第２実施例の渦流室構造を示す断面図
である。

【図７】本第２実施例の衝突拡散板を示す平面図であ
る。

【図８】本第２実施例および従来例の中負荷におけるＮ
Ｏ_X −スモーク特性を示す線図である。

【図９】本第２実施例および従来例の中負荷における排
気特性を示す線図である。

【図１０】本第２実施例および従来例の中負荷における
燃焼特性を示す線図である。

【図１１】曲面対向壁の変形例を示す断面図である。

【図１２】衝突板の変形例を示す断面図である。

【図１３】衝突拡散板に穿設される円形孔の変形例を示
す断面図である。

【図１４】従来の第１の渦流室構造それぞれを示す断面
図である。

【図１５】従来の第２の渦流室構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 主燃焼室 ２ 連通孔 ３ 渦流室 ４ 燃料噴射弁 ３１ 下壁 ３２ 円弧状の内壁面 ３３ 隅部 ３４ 曲面制御壁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主燃焼室および渦流室とから成り、該渦
   流室に接線的に開口した連絡孔によって前記主燃焼室と
   渦流室とを連通するディーゼルエンジンにおいて、 前記渦流室には、前記連絡孔を介して該渦流室内に流入
   した吸入空気の渦流を形成する円弧状の内壁面に配設さ
   れ前記渦流室内に噴孔を臨ました燃料噴射弁が配設さ
   れ、前記円弧状の内壁面の前記連絡孔に近接する部位に
   前記燃料噴射弁の前記噴孔から供給される燃料噴霧に対
   向して形成されるとともに、前記渦流室内に形成される
   渦流に沿って制御壁が形成され、前記渦流室内より前記
   連絡孔への燃料の流出を制御し得る構成より成ることを
   特徴とするディーゼルエンジンの渦流室構造。
2. 【請求項２】 主燃焼室および渦流室とから成り、該渦
   流室に接線的に開口した連絡孔によって前記主燃焼室と
   渦流室とを連通するディーゼルエンジンにおいて、 前記渦流室には、前記連絡孔を介して該渦流室内に流入
   した吸入空気の渦流を形成する円弧状の内壁面に配設さ
   れ前記渦流室内に噴孔を臨ました燃料噴射弁が配設さ
   れ、前記円弧状の内壁面の前記連絡孔に近接する部位に
   前記燃料噴射弁の前記噴孔から供給される燃料噴霧に対
   向して形成された隅部とが配設され、 前記燃料噴射弁と前記隅部との間で該隅部に近い位置で
   あって、前記渦流室内に形成される渦流に沿って形成さ
   れるとともに、前記燃料噴射弁の前記噴孔から供給され
   る燃料噴霧に対向して形成された平面または凹曲面より
   成る制御壁を形成したことを特徴とするディーゼルエン
   ジンの渦流室構造。
3. 【請求項３】 請求項１および２のいずれかにおいて、 前記制御壁が、前記円弧状の内壁面に連続する滑らかな
   凹曲面によって構成されていることを特徴とするディー
   ゼルエンジンの渦流室構造。
4. 【請求項４】 請求項１および２のいずれかにおいて、 前記制御壁が、前記燃料噴射弁からの燃料噴霧の軸に交
   叉する平面を有する衝突板によって構成されていること
   を特徴とするディーゼルエンジンの渦流室構造。