JPH10238349A - 渦流室式ディーゼル機関 - Google Patents
渦流室式ディーゼル機関Info
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- JPH10238349A JPH10238349A JP9041961A JP4196197A JPH10238349A JP H10238349 A JPH10238349 A JP H10238349A JP 9041961 A JP9041961 A JP 9041961A JP 4196197 A JP4196197 A JP 4196197A JP H10238349 A JPH10238349 A JP H10238349A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 渦流室式ディーゼル機関において、低速運転
時における渦流室内の渦流強さを弱くして白煙や燃焼音
の発生を抑制する。 【解決手段】 ピストン３とシリンダヘッド４の間の主
燃焼室５の一側上部に上部及び下部の内壁面が半球状で
略球形の渦流室６を配設し、渦流室６の下部から主燃焼
室５の中央部に向けて斜めに開口する主噴口７を形成す
るとともに、渦流室６の主燃焼室中央部寄りの側部から
渦流室６の中心軸と略平行に主噴口７に比して断面積の
小さい副噴口１０を形成し、渦流室６に燃料を噴射する
燃料噴射ノズル８を配置し、低速運転時に、主噴口７を
通って流入する空気で渦流が形成される一方、断面積の
小さい副噴口１０から渦流と対向する方向に空気が流入
して渦流に乱れを生じさせ、渦流を弱めるようにした。
時における渦流室内の渦流強さを弱くして白煙や燃焼音
の発生を抑制する。 【解決手段】 ピストン３とシリンダヘッド４の間の主
燃焼室５の一側上部に上部及び下部の内壁面が半球状で
略球形の渦流室６を配設し、渦流室６の下部から主燃焼
室５の中央部に向けて斜めに開口する主噴口７を形成す
るとともに、渦流室６の主燃焼室中央部寄りの側部から
渦流室６の中心軸と略平行に主噴口７に比して断面積の
小さい副噴口１０を形成し、渦流室６に燃料を噴射する
燃料噴射ノズル８を配置し、低速運転時に、主噴口７を
通って流入する空気で渦流が形成される一方、断面積の
小さい副噴口１０から渦流と対向する方向に空気が流入
して渦流に乱れを生じさせ、渦流を弱めるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主燃焼室一側上部
に噴口を介して連通された渦流室を配設するとともにそ
の渦流室に燃料噴射ノズルを配置した渦流室式ディーゼ
ル機関に関するものである。
に噴口を介して連通された渦流室を配設するとともにそ
の渦流室に燃料噴射ノズルを配置した渦流室式ディーゼ
ル機関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、主に４
サイクルディーゼル機関においては、図４に示すよう
に、シリンダ２１内のピストン２２とシリンダヘッド２
３の間の主燃焼室２４の上部一側に位置するようにシリ
ンダヘッド２３に渦流室２５が形成され、この渦流室２
５から主燃焼室２４の中央部に向けて斜めに噴口２６が
形成され、かつ渦流室２５内に燃料を噴射する燃料噴射
ノズル２７が配置されている。噴口２６は通常長円形な
いし長方形の断面形状とされており、燃料噴射ノズル２
７はピストン２２の上昇に伴って噴口２６から空気が流
入して渦流室２５内に強い渦流が発生するためにその流
入空気の渦流方向に沿って渦流室２５の内壁面に向けて
燃料を噴射するように配置されている。さらに、渦流室
２５をその下部の断面形状が略倒立台形状のリカルドタ
イプに形成し、燃料噴射ノズル２７からほぼそのコーナ
ー部に向けて燃料を噴射するようにして噴射された燃料
が渦流室２５の壁面に到達するまでの距離を確保し、燃
料が渦流室２５内で十分に気化されて白煙の発生を抑制
するように構成されている。図４において、２９はシリ
ンダヘッド２３に設けられた排気ポート、３０は排気バ
ルブである。
サイクルディーゼル機関においては、図４に示すよう
に、シリンダ２１内のピストン２２とシリンダヘッド２
３の間の主燃焼室２４の上部一側に位置するようにシリ
ンダヘッド２３に渦流室２５が形成され、この渦流室２
５から主燃焼室２４の中央部に向けて斜めに噴口２６が
形成され、かつ渦流室２５内に燃料を噴射する燃料噴射
ノズル２７が配置されている。噴口２６は通常長円形な
いし長方形の断面形状とされており、燃料噴射ノズル２
７はピストン２２の上昇に伴って噴口２６から空気が流
入して渦流室２５内に強い渦流が発生するためにその流
入空気の渦流方向に沿って渦流室２５の内壁面に向けて
燃料を噴射するように配置されている。さらに、渦流室
２５をその下部の断面形状が略倒立台形状のリカルドタ
イプに形成し、燃料噴射ノズル２７からほぼそのコーナ
ー部に向けて燃料を噴射するようにして噴射された燃料
が渦流室２５の壁面に到達するまでの距離を確保し、燃
料が渦流室２５内で十分に気化されて白煙の発生を抑制
するように構成されている。図４において、２９はシリ
ンダヘッド２３に設けられた排気ポート、３０は排気バ
ルブである。
【０００３】しかし、図４に示した構成の渦流室２５で
は、小型のディーゼル機関においては、渦流室２５が小
さくなるとともにより高速域で運転されるために、渦流
室２５内での渦流形成能力が低下し、また燃料噴射ノズ
ル２７から噴射された燃料の飛翔距離を十分に確保でき
ないため、燃料が渦流にすべて混合されることなく、渦
流室の壁面に燃料が付着し、燃料と空気との混合が不十
分になり、その結果渦流室２５内での混合気形成が完全
に行われず、急激な燃焼となって燃焼性能が低下すると
ともに、燃焼音が大きくなり、未燃焼ガスやスモークの
排出量が多くなるという問題があった。
は、小型のディーゼル機関においては、渦流室２５が小
さくなるとともにより高速域で運転されるために、渦流
室２５内での渦流形成能力が低下し、また燃料噴射ノズ
ル２７から噴射された燃料の飛翔距離を十分に確保でき
ないため、燃料が渦流にすべて混合されることなく、渦
流室の壁面に燃料が付着し、燃料と空気との混合が不十
分になり、その結果渦流室２５内での混合気形成が完全
に行われず、急激な燃焼となって燃焼性能が低下すると
ともに、燃焼音が大きくなり、未燃焼ガスやスモークの
排出量が多くなるという問題があった。
【０００４】そこで、本出願人は、先に特開平８−２９
１７１２号公報において、図５に示すように、渦流室６
をほぼ球形にして高速運転域での渦流形成能力を高め、
また噴口７を通路断面積の大きい主通孔１１とこの主通
孔１１のシリンダ周方向両側に連通させて形成した通路
断面積の小さい副通孔１２にて構成するとともに、副通
孔１２の軸芯を主通孔１１の軸芯よりもシリンダ軸芯方
向に対する傾斜角を大きく設定することにより、主通孔
１１と副通孔１２からの異なった方向の空気流によって
渦流室６全体で効果的に混合気が形成されるようにし、
更に燃料噴射ノズル８をその軸線が渦流室６の略中心Ｏ
を通って主通孔１１の略中心を通るように配設して渦流
室６が小さくても噴射された燃料がその壁面に付着しな
いようにしたものを提案している。
１７１２号公報において、図５に示すように、渦流室６
をほぼ球形にして高速運転域での渦流形成能力を高め、
また噴口７を通路断面積の大きい主通孔１１とこの主通
孔１１のシリンダ周方向両側に連通させて形成した通路
断面積の小さい副通孔１２にて構成するとともに、副通
孔１２の軸芯を主通孔１１の軸芯よりもシリンダ軸芯方
向に対する傾斜角を大きく設定することにより、主通孔
１１と副通孔１２からの異なった方向の空気流によって
渦流室６全体で効果的に混合気が形成されるようにし、
更に燃料噴射ノズル８をその軸線が渦流室６の略中心Ｏ
を通って主通孔１１の略中心を通るように配設して渦流
室６が小さくても噴射された燃料がその壁面に付着しな
いようにしたものを提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図５に示す
ような構成では、低温での始動時やアイドリング運転時
に、特に性状の良くない燃料を使用した場合に、白煙が
発生するという問題があり、その対策のために渦流室の
容積を小さくして圧縮比を高くすると、白煙はかなり解
消できても燃焼音が高くなってしまうという問題があっ
た。その原因について鋭意検討した結果、渦流室６がほ
ぼ球形であるため、低速運転時に渦流室６内の渦流の強
度が強くなり過ぎ、一旦着火しても失火してしまい、そ
の結果遅れて急激に燃焼して燃焼音が大きくなったり、
燃料が十分に燃焼し切れないまま排気されることによっ
て白煙を発生することが判明した。
ような構成では、低温での始動時やアイドリング運転時
に、特に性状の良くない燃料を使用した場合に、白煙が
発生するという問題があり、その対策のために渦流室の
容積を小さくして圧縮比を高くすると、白煙はかなり解
消できても燃焼音が高くなってしまうという問題があっ
た。その原因について鋭意検討した結果、渦流室６がほ
ぼ球形であるため、低速運転時に渦流室６内の渦流の強
度が強くなり過ぎ、一旦着火しても失火してしまい、そ
の結果遅れて急激に燃焼して燃焼音が大きくなったり、
燃料が十分に燃焼し切れないまま排気されることによっ
て白煙を発生することが判明した。
【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、低速運転時における渦流室内の渦流強さを弱くして
白煙や燃焼音の発生を抑制するようにした渦流室式ディ
ーゼル機関を提供することを目的とする。
み、低速運転時における渦流室内の渦流強さを弱くして
白煙や燃焼音の発生を抑制するようにした渦流室式ディ
ーゼル機関を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の渦流室式ディー
ゼル機関は、ピストンとシリンダヘッドの間の主燃焼室
の一側上部に上部及び下部の内壁面が半球状で略球形の
渦流室を配設し、渦流室の下部から主燃焼室の中央部に
向けて斜めに開口する主噴口を形成するとともに、渦流
室の主燃焼室中央部寄りの側部に渦流室の中心軸と略平
行に主噴口に比して断面積の小さい副噴口を形成し、渦
流室に燃料を噴射する燃料噴射ノズルを配置したもので
あり、圧縮工程において低速運転時には、主燃焼室から
主噴口から渦流室内に空気が流入して渦流が形成される
一方、断面積の小さい副噴口から渦流室内の渦流と対向
する方向に空気が流入することによって渦流に乱れを生
じさせて渦流が弱められ、その結果渦流室内に適度な強
さの渦流が形成され、白煙及び燃焼音が低減される。一
方、高速運転時には、副噴口の断面積が小さいために流
通抵抗が大きく殆ど作用しなくなり、主噴口からの空気
の流入により渦流室に適度な強さの渦流が形成されて、
混合気形成が完全に行われて良好な燃焼状態が得られ、
所望の出力性能が確保される。
ゼル機関は、ピストンとシリンダヘッドの間の主燃焼室
の一側上部に上部及び下部の内壁面が半球状で略球形の
渦流室を配設し、渦流室の下部から主燃焼室の中央部に
向けて斜めに開口する主噴口を形成するとともに、渦流
室の主燃焼室中央部寄りの側部に渦流室の中心軸と略平
行に主噴口に比して断面積の小さい副噴口を形成し、渦
流室に燃料を噴射する燃料噴射ノズルを配置したもので
あり、圧縮工程において低速運転時には、主燃焼室から
主噴口から渦流室内に空気が流入して渦流が形成される
一方、断面積の小さい副噴口から渦流室内の渦流と対向
する方向に空気が流入することによって渦流に乱れを生
じさせて渦流が弱められ、その結果渦流室内に適度な強
さの渦流が形成され、白煙及び燃焼音が低減される。一
方、高速運転時には、副噴口の断面積が小さいために流
通抵抗が大きく殆ど作用しなくなり、主噴口からの空気
の流入により渦流室に適度な強さの渦流が形成されて、
混合気形成が完全に行われて良好な燃焼状態が得られ、
所望の出力性能が確保される。
【０００８】また、燃料噴射ノズルを、燃料噴射方向が
渦流室の略中心を通り主噴口のほぼ中央部でその軸芯と
交わるように配設すると、燃料噴射ノズルから噴射され
た燃料が渦流室の略中心を通って主噴口に向かって飛散
するので、気化した燃料は主噴口から流入する空気流と
ともに渦流室内で混合気を形成して円滑に着火燃焼する
とともに、質量の大きい液滴状態の燃料は主噴口を通っ
て主燃焼室に向けて飛散して気化するので、液状の燃料
が渦流室の壁面に付着せず、安定した燃焼状態が得ら
れ、しかもその際に主噴口から流入して渦流室の壁面に
沿って旋回してきた渦流が、副噴口から渦流室内に噴出
する副空気流と衝突することによって両側に分流されて
旋回するので、渦流室内の全断面に渦流が形成されるば
かりでなく、渦流が主噴口の手前で両側に分流されるた
めに主噴口の開口部におけるスワール流が強過ぎるよう
なことがなく、上記液状の燃料が渦流室の壁面に付着し
ない効果が確実に得られ、安定した燃焼状態が得られ
る。
渦流室の略中心を通り主噴口のほぼ中央部でその軸芯と
交わるように配設すると、燃料噴射ノズルから噴射され
た燃料が渦流室の略中心を通って主噴口に向かって飛散
するので、気化した燃料は主噴口から流入する空気流と
ともに渦流室内で混合気を形成して円滑に着火燃焼する
とともに、質量の大きい液滴状態の燃料は主噴口を通っ
て主燃焼室に向けて飛散して気化するので、液状の燃料
が渦流室の壁面に付着せず、安定した燃焼状態が得ら
れ、しかもその際に主噴口から流入して渦流室の壁面に
沿って旋回してきた渦流が、副噴口から渦流室内に噴出
する副空気流と衝突することによって両側に分流されて
旋回するので、渦流室内の全断面に渦流が形成されるば
かりでなく、渦流が主噴口の手前で両側に分流されるた
めに主噴口の開口部におけるスワール流が強過ぎるよう
なことがなく、上記液状の燃料が渦流室の壁面に付着し
ない効果が確実に得られ、安定した燃焼状態が得られ
る。
【０００９】また、副噴口の断面積は主噴口と副噴口の
合計断面積の１．５〜１０％に設定することにより、上
記副噴口による作用が確実に得られるとともに、副噴口
からの空気流によって渦流室内の渦流強度が低下して出
力性能が低下するようなこともない。
合計断面積の１．５〜１０％に設定することにより、上
記副噴口による作用が確実に得られるとともに、副噴口
からの空気流によって渦流室内の渦流強度が低下して出
力性能が低下するようなこともない。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図３を参照して説明する。なお、図５で説明した従来
例と同一の構成要素については、同一の参照番号を付し
ている。
〜図３を参照して説明する。なお、図５で説明した従来
例と同一の構成要素については、同一の参照番号を付し
ている。
【００１１】図１において、１はシリンダブロック、２
はシリンダ、３はピストン、４はシリンダヘッドであ
る。５はシリンダ２内のピストン３とシリンダヘッド４
の間の主燃焼室である。シリンダヘッド４には、主燃焼
室５の上部一側に、上部及び下部の内壁面が半球状で略
球形の渦流室６が形成されている。図示例では若干縦長
の繭型である。この渦流室６の上部はシリンダヘッド４
に形成され、下部はシリンダヘッド４の下面からチャン
バー形成部材１６を嵌め込んで形成されている。
はシリンダ、３はピストン、４はシリンダヘッドであ
る。５はシリンダ２内のピストン３とシリンダヘッド４
の間の主燃焼室である。シリンダヘッド４には、主燃焼
室５の上部一側に、上部及び下部の内壁面が半球状で略
球形の渦流室６が形成されている。図示例では若干縦長
の繭型である。この渦流室６の上部はシリンダヘッド４
に形成され、下部はシリンダヘッド４の下面からチャン
バー形成部材１６を嵌め込んで形成されている。
【００１２】そして、このチャンバー形成部材１６に渦
流室６の下部から主燃焼室５の中央部に向けて斜めに貫
通する主噴口７が形成されている。渦流室６にはその内
部に燃料を噴射する燃料噴射ノズル８が配設されてい
る。９は渦流室６に配設された始動時に点火を助けるた
めのグロープラグである。１０は、渦流室６の主燃焼室
５中央部寄りの側部に、渦流室６のシリンダ軸芯と平行
な中心軸Ｐと略平行に穿孔された副噴口である。
流室６の下部から主燃焼室５の中央部に向けて斜めに貫
通する主噴口７が形成されている。渦流室６にはその内
部に燃料を噴射する燃料噴射ノズル８が配設されてい
る。９は渦流室６に配設された始動時に点火を助けるた
めのグロープラグである。１０は、渦流室６の主燃焼室
５中央部寄りの側部に、渦流室６のシリンダ軸芯と平行
な中心軸Ｐと略平行に穿孔された副噴口である。
【００１３】主噴口７は、図３に詳細に示すように、大
きな径ａを有して通路断面積の大きい主通孔１１と比較
的小さな平均径ｂを有して通路断面積の小さい一対の副
通孔１２から成るとともに、主通孔１１のシリンダ周方
向両側に副通孔１２を連通させて形成して構成されてお
り、かつ副通孔１２の軸芯Ｏ2 は主通孔１１の軸芯Ｏ1
よりもシリンダ軸芯方向に対する傾斜角がθ°だけ大き
く設定されている。さらに副通孔１２は、主噴口７の傾
斜方向に沿う面と平行な方向、即ちシリンダ周方向と直
交する方向の幅が、主燃焼室５側では副通孔１２の中間
部での径ｂよりもα1 だけ大きいｂ＋α1 となり、渦流
室６側では中間部での径ｂよりもα2 だけ小さいｂ−α
2 となるようなテーパ状に形成されている。
きな径ａを有して通路断面積の大きい主通孔１１と比較
的小さな平均径ｂを有して通路断面積の小さい一対の副
通孔１２から成るとともに、主通孔１１のシリンダ周方
向両側に副通孔１２を連通させて形成して構成されてお
り、かつ副通孔１２の軸芯Ｏ2 は主通孔１１の軸芯Ｏ1
よりもシリンダ軸芯方向に対する傾斜角がθ°だけ大き
く設定されている。さらに副通孔１２は、主噴口７の傾
斜方向に沿う面と平行な方向、即ちシリンダ周方向と直
交する方向の幅が、主燃焼室５側では副通孔１２の中間
部での径ｂよりもα1 だけ大きいｂ＋α1 となり、渦流
室６側では中間部での径ｂよりもα2 だけ小さいｂ−α
2 となるようなテーパ状に形成されている。
【００１４】また、燃料噴射ノズル８はその軸線が渦流
室６の略中心Ｏを通り主噴口７のほぼ中央部でその軸芯
と交わるように配設され、この燃料噴射ノズル８から主
噴口７に向けて燃料を噴射するように構成されている。
室６の略中心Ｏを通り主噴口７のほぼ中央部でその軸芯
と交わるように配設され、この燃料噴射ノズル８から主
噴口７に向けて燃料を噴射するように構成されている。
【００１５】また、副噴口１０は、その通路断面積が主
噴口７と副噴口１０の合計断面積の１．５〜１０％程度
に設定されている。また、副噴口１０を渦流室６の中心
軸Ｐに対して傾斜形成する場合には中心軸Ｐに対して±
１５°の範囲内に設定される。
噴口７と副噴口１０の合計断面積の１．５〜１０％程度
に設定されている。また、副噴口１０を渦流室６の中心
軸Ｐに対して傾斜形成する場合には中心軸Ｐに対して±
１５°の範囲内に設定される。
【００１６】以上の構成において、圧縮工程においてシ
リンダ２内をピストン３が上昇すると、シリンダ２内の
空気が圧縮されるとともにそれに伴って主噴口７から、
及び一部副噴口１０から渦流室６内に空気が流入して渦
流室６内に渦流が発生する。
リンダ２内をピストン３が上昇すると、シリンダ２内の
空気が圧縮されるとともにそれに伴って主噴口７から、
及び一部副噴口１０から渦流室６内に空気が流入して渦
流室６内に渦流が発生する。
【００１７】そして、ピストン３が上死点近傍（例えば
上死点の手前２０°）に到達すると噴射ノズル８から燃
料が噴射される。
上死点の手前２０°）に到達すると噴射ノズル８から燃
料が噴射される。
【００１８】その際に、低速運転時においては、図２
（ａ）に示すように、主燃焼室５から主噴口７を通って
渦流室６内に空気が流入して渦流１３が形成される一
方、断面積の小さい副噴口１０から渦流室６内に流入す
る空気により渦流室６内の渦流１３と対向する副空気流
１４が形成されることによって渦流１３に乱れが生じ、
その結果渦流１３が弱められて渦流室６内に適度な強さ
の渦流が形成される。
（ａ）に示すように、主燃焼室５から主噴口７を通って
渦流室６内に空気が流入して渦流１３が形成される一
方、断面積の小さい副噴口１０から渦流室６内に流入す
る空気により渦流室６内の渦流１３と対向する副空気流
１４が形成されることによって渦流１３に乱れが生じ、
その結果渦流１３が弱められて渦流室６内に適度な強さ
の渦流が形成される。
【００１９】また、燃料噴射ノズル８から噴射された燃
料は渦流室６の略中心Ｏを通って主噴口７に向かって飛
散するので、主噴口７に到達するまでに気化した燃料は
主噴口７から流入する高温の空気流にて形成された渦流
１３に混合して渦流室６内で混合気を形成して円滑に着
火燃焼し、かつその渦流１３は上記のように適度な強さ
に形成されるので失火することなく、円滑に燃焼が広が
る。一方、質量の大きい液滴状態の燃料は主噴口７を通
って主燃焼室５に向けて飛散して気化するので、液状の
燃料が渦流室６の内壁面に付着するようなことがなく、
遅れて急激に燃焼したり、未燃焼ガスを含む白煙となっ
て排気されることもなく、安定した燃焼状態が得られ
る。
料は渦流室６の略中心Ｏを通って主噴口７に向かって飛
散するので、主噴口７に到達するまでに気化した燃料は
主噴口７から流入する高温の空気流にて形成された渦流
１３に混合して渦流室６内で混合気を形成して円滑に着
火燃焼し、かつその渦流１３は上記のように適度な強さ
に形成されるので失火することなく、円滑に燃焼が広が
る。一方、質量の大きい液滴状態の燃料は主噴口７を通
って主燃焼室５に向けて飛散して気化するので、液状の
燃料が渦流室６の内壁面に付着するようなことがなく、
遅れて急激に燃焼したり、未燃焼ガスを含む白煙となっ
て排気されることもなく、安定した燃焼状態が得られ
る。
【００２０】しかも、その際に主噴口７から流入して渦
流室６の壁面に沿って旋回してきた渦流１３は、図２
（ｂ）に示すように、副噴口１０から渦流室６内に噴出
する副空気流１４と衝突することによって両側に分流１
３ａ、１３ｂされて旋回するので、渦流室６内の全断面
に渦流が形成されるばかりでなく、渦流１３が主噴口７
の手前で両側に分流１３ａ、１３ｂされるために主噴口
７の開口部における渦流１３が強過ぎるようなことがな
く、上記液状の燃料が渦流室６の内壁面に付着しない効
果が確実に得られる。かくして、安定した燃焼状態が得
られ、白煙及び燃焼音が効果的に低減される。
流室６の壁面に沿って旋回してきた渦流１３は、図２
（ｂ）に示すように、副噴口１０から渦流室６内に噴出
する副空気流１４と衝突することによって両側に分流１
３ａ、１３ｂされて旋回するので、渦流室６内の全断面
に渦流が形成されるばかりでなく、渦流１３が主噴口７
の手前で両側に分流１３ａ、１３ｂされるために主噴口
７の開口部における渦流１３が強過ぎるようなことがな
く、上記液状の燃料が渦流室６の内壁面に付着しない効
果が確実に得られる。かくして、安定した燃焼状態が得
られ、白煙及び燃焼音が効果的に低減される。
【００２１】一方、高速運転時においては、副噴口１０
の断面積が小さいので流通抵抗が大きく、そのために副
噴口１０から渦流室６内に流入する空気は殆ど無視でき
る程度となって副噴口１０は殆ど作用しなくなり、主噴
口７からの空気の流入により渦流室６に高速運転に対応
した適度な強さの渦流が形成されて、混合気形成が完全
に行われ、良好な燃焼状態が得られ、所望の出力性能が
確保される。
の断面積が小さいので流通抵抗が大きく、そのために副
噴口１０から渦流室６内に流入する空気は殆ど無視でき
る程度となって副噴口１０は殆ど作用しなくなり、主噴
口７からの空気の流入により渦流室６に高速運転に対応
した適度な強さの渦流が形成されて、混合気形成が完全
に行われ、良好な燃焼状態が得られ、所望の出力性能が
確保される。
【００２２】具体例を示すと、主噴口７の主通孔１１の
径が６ｍｍ、副通孔１２の平均径が３ｍｍの場合に、副
噴口１０の径をそれぞれ１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．
０ｍｍに設定した場合、１０００〜２０００ｒｐｍの低
速運転域において１．０ｍｍの場合は出力低下率が１０
％程度で、白煙及び燃焼音に大幅な改善が見られ、１．
５ｍｍの場合は出力低下率が１３〜１５％程度で、白煙
及び燃焼音をほぼ完全に無くすことができ、２．０ｍｍ
の場合は出力低下率が２０％で、白煙及び燃焼音を皆無
となった。一方、３６００ｒｐｍ程度の出力ピーク運転
状態では、１．０ｍｍや１．５ｍｍでは副噴口１０の影
響は殆ど皆無となり、２．０ｍｍでは若干出力低下傾向
となり、それ以上では出力性能の確保に悪影響を与え
る。
径が６ｍｍ、副通孔１２の平均径が３ｍｍの場合に、副
噴口１０の径をそれぞれ１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．
０ｍｍに設定した場合、１０００〜２０００ｒｐｍの低
速運転域において１．０ｍｍの場合は出力低下率が１０
％程度で、白煙及び燃焼音に大幅な改善が見られ、１．
５ｍｍの場合は出力低下率が１３〜１５％程度で、白煙
及び燃焼音をほぼ完全に無くすことができ、２．０ｍｍ
の場合は出力低下率が２０％で、白煙及び燃焼音を皆無
となった。一方、３６００ｒｐｍ程度の出力ピーク運転
状態では、１．０ｍｍや１．５ｍｍでは副噴口１０の影
響は殆ど皆無となり、２．０ｍｍでは若干出力低下傾向
となり、それ以上では出力性能の確保に悪影響を与え
る。
【００２３】かくして、副噴口１０は、その通路断面積
が主噴口７と副噴口１０の合計断面積の１．５％程度以
下では白煙及び燃焼音に対する改善が小さく、１０％程
度それ以上では出力性能の低下を来すことになり、１．
５〜１０％の範囲に設定するのが好ましい。
が主噴口７と副噴口１０の合計断面積の１．５％程度以
下では白煙及び燃焼音に対する改善が小さく、１０％程
度それ以上では出力性能の低下を来すことになり、１．
５〜１０％の範囲に設定するのが好ましい。
【００２４】また、本実施形態では、主噴口７の主通孔
１１と副通孔１２の傾斜角が異なっているために渦流室
６内に向けて異なった方向に空気が流れるので、燃料が
渦流室６の全体に拡散され、混合気形成が効果的に促進
される。また副通孔１２がより渦流室６の壁面に沿う状
態に傾斜されるとともにさらに副通孔１２が渦流室６に
向けてテーパ状に形成されていて通過する空気の流速が
速くなるので、渦流室６の壁面に沿う空気流れが圧縮行
程の早い時点から強く形成され、混合気を渦流室６全体
に効果的に拡散させることができ、従って渦流室６全体
にわたって混合気形成が完全に行われ、燃料を渦流室６
内の空気を有効利用して燃焼させ易くかつ急激な燃焼と
なり難く、良好な燃焼状態が確実に得られる。
１１と副通孔１２の傾斜角が異なっているために渦流室
６内に向けて異なった方向に空気が流れるので、燃料が
渦流室６の全体に拡散され、混合気形成が効果的に促進
される。また副通孔１２がより渦流室６の壁面に沿う状
態に傾斜されるとともにさらに副通孔１２が渦流室６に
向けてテーパ状に形成されていて通過する空気の流速が
速くなるので、渦流室６の壁面に沿う空気流れが圧縮行
程の早い時点から強く形成され、混合気を渦流室６全体
に効果的に拡散させることができ、従って渦流室６全体
にわたって混合気形成が完全に行われ、燃料を渦流室６
内の空気を有効利用して燃焼させ易くかつ急激な燃焼と
なり難く、良好な燃焼状態が確実に得られる。
【００２５】なお、上記実施形態の説明では４サイクル
ディーゼル機関の例を説明したが、本発明は２サイクル
ディーゼル機関にも適用でき、その場合にも同様の作用
効果が得られる。
ディーゼル機関の例を説明したが、本発明は２サイクル
ディーゼル機関にも適用でき、その場合にも同様の作用
効果が得られる。
【００２６】
【発明の効果】本発明の渦流室式ディーゼル機関によれ
ば、以上のように略球形の渦流室の下部から主燃焼室の
中央部に向けて斜めに開口する主噴口を形成するととも
に、渦流室の主燃焼室中央部寄りの側部に渦流室の中心
軸と略平行に主噴口に比して断面積の小さい副噴口を形
成しているので、低速運転時に主燃焼室から主噴口から
渦流室内に空気が流入して渦流が形成される一方、断面
積の小さい副噴口から渦流室内の渦流と対向する方向に
空気が流入することによって渦流に乱れが生じて渦流が
弱められ、その結果渦流室内に適度な強さの渦流を形成
できて白煙及び燃焼音を低減することができ、しかも高
速運転時には副噴口は流通抵抗が大きいために殆ど作用
せず、渦流室に適度な強さの渦流を形成でき、混合気形
成が完全に行われて良好な燃焼状態が得られ、所望の出
力性能を確保することができるという効果を発揮する。
ば、以上のように略球形の渦流室の下部から主燃焼室の
中央部に向けて斜めに開口する主噴口を形成するととも
に、渦流室の主燃焼室中央部寄りの側部に渦流室の中心
軸と略平行に主噴口に比して断面積の小さい副噴口を形
成しているので、低速運転時に主燃焼室から主噴口から
渦流室内に空気が流入して渦流が形成される一方、断面
積の小さい副噴口から渦流室内の渦流と対向する方向に
空気が流入することによって渦流に乱れが生じて渦流が
弱められ、その結果渦流室内に適度な強さの渦流を形成
できて白煙及び燃焼音を低減することができ、しかも高
速運転時には副噴口は流通抵抗が大きいために殆ど作用
せず、渦流室に適度な強さの渦流を形成でき、混合気形
成が完全に行われて良好な燃焼状態が得られ、所望の出
力性能を確保することができるという効果を発揮する。
【００２７】また、燃料噴射ノズルを、燃料噴射方向が
渦流室の略中心を通り主噴口のほぼ中央部でその軸芯と
交わるように配設すると、燃料噴射ノズルから噴射され
た燃料が渦流室の略中心を通って主噴口に向かって飛散
するので、気化した燃料が渦流室内で混合気を形成して
円滑に着火燃焼するとともに、液滴状の燃料が主噴口を
通って主燃焼室に向けて飛散して気化し、液状の燃料が
渦流室の壁面に付着しないために安定した燃焼状態を得
ることができ、しかもその際に渦流室のスワール流が副
噴口から渦流室内に噴出する副空気流と衝突して両側に
分かれて旋回するので、主噴口の開口部におけるスワー
ル流が強くなり過ぎることがなく、上記液状の燃料が渦
流室の壁面に付着しない効果が確実に得られ、安定した
燃焼状態が得られる。
渦流室の略中心を通り主噴口のほぼ中央部でその軸芯と
交わるように配設すると、燃料噴射ノズルから噴射され
た燃料が渦流室の略中心を通って主噴口に向かって飛散
するので、気化した燃料が渦流室内で混合気を形成して
円滑に着火燃焼するとともに、液滴状の燃料が主噴口を
通って主燃焼室に向けて飛散して気化し、液状の燃料が
渦流室の壁面に付着しないために安定した燃焼状態を得
ることができ、しかもその際に渦流室のスワール流が副
噴口から渦流室内に噴出する副空気流と衝突して両側に
分かれて旋回するので、主噴口の開口部におけるスワー
ル流が強くなり過ぎることがなく、上記液状の燃料が渦
流室の壁面に付着しない効果が確実に得られ、安定した
燃焼状態が得られる。
【００２８】また、副噴口の断面積を主噴口と副噴口の
合計断面積の１．５〜１０％に設定すると、上記効果が
確実に得られるとともに、副噴口からの空気流によって
渦流室内のスワール強度が低下して出力性能が低下する
ようなこともない。
合計断面積の１．５〜１０％に設定すると、上記効果が
確実に得られるとともに、副噴口からの空気流によって
渦流室内のスワール強度が低下して出力性能が低下する
ようなこともない。
【図１】本発明の渦流室式ディーゼル機関の一実施形態
における要部の縦断面正面図である。
における要部の縦断面正面図である。
【図２】同実施形態における渦流室内でのスワール流と
燃料噴射状態の説明図であって、（ａ）は正面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
燃料噴射状態の説明図であって、（ａ）は正面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】同実施形態における主噴口の詳細縦断面正面図
と同図におけるＡ〜Ｃ方向から見た主噴口と副噴口の形
状の説明図である。
と同図におけるＡ〜Ｃ方向から見た主噴口と副噴口の形
状の説明図である。
【図４】従来例の渦流室式ディーゼル機関の要部の縦断
面図である。
面図である。
【図５】他の従来例の渦流室式ディーゼル機関の要部の
縦断面図である。
縦断面図である。
３ ピストン ４ シリンダヘッド ５ 主燃焼室 ６ 渦流室 ７ 主噴口 ８ 噴射ノズル １０ 副噴口
Claims (3)
- 【請求項１】 ピストンとシリンダヘッドの間の主燃焼
室の一側上部に上部及び下部の内壁面が半球状で略球形
の渦流室を配設し、渦流室の下部から主燃焼室の中央部
に向けて斜めに開口する主噴口を形成するとともに、渦
流室の主燃焼室中央部寄りの側部に渦流室の中心軸と略
平行に主噴口に比して断面積の小さい副噴口を形成し、
渦流室に燃料を噴射する燃料噴射ノズルを配置したこと
を特徴とする渦流室式ディーゼル機関。 - 【請求項２】 燃料噴射ノズルを、燃料噴射方向が渦流
室の略中心を通り主噴口のほぼ中央部でその軸芯と交わ
るように配設したことを特徴とする請求項１記載の渦流
室式ディーゼル機関。 - 【請求項３】 副噴口の断面積は、主噴口と副噴口の合
計断面積の１．５〜１０％に設定したことを特徴とする
請求項１記載の渦流室式ディーゼル機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9041961A JPH10238349A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | 渦流室式ディーゼル機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9041961A JPH10238349A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | 渦流室式ディーゼル機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10238349A true JPH10238349A (ja) | 1998-09-08 |
Family
ID=12622793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9041961A Pending JPH10238349A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | 渦流室式ディーゼル機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10238349A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000097029A (ja) * | 1998-09-22 | 2000-04-04 | Kubota Corp | 副室式燃焼室を備えたディーゼルエンジンの連通孔口金 |
| JP2004162687A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-06-10 | Kubota Corp | ディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の連絡通路 |
-
1997
- 1997-02-26 JP JP9041961A patent/JPH10238349A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000097029A (ja) * | 1998-09-22 | 2000-04-04 | Kubota Corp | 副室式燃焼室を備えたディーゼルエンジンの連通孔口金 |
| JP2004162687A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-06-10 | Kubota Corp | ディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の連絡通路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040323 |