JPS603312Y2 - 直噴式デイ−ゼル機関の燃焼室 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は直噴式ディーゼル機関の燃焼室の改良に係り、
特に燃焼室底部にスワール攪乱用突起を設け、混合気の
完全燃焼を図るための燃焼室の構成に関する。

直噴式ディーゼル機関は圧縮された高温高圧の空気中へ
燃料噴射弁を用いて燃料を噴射射し、この空気の温度に
より自然発火を起すものであり、燃料は燃焼室中で、は
じめて噴霧状とされ、空気に混入されるものであり装置
としては簡単で済むが、キャブレータを有し空気と燃料
の混合気をあらかじめ作って燃焼室へ噴射するタイプや
予燃焼室で混合気を作製するタイプの内燃機関と較べて
混合気の均一性が劣るという欠点が従来より指摘されて
いる。

この理由を従来の燃焼室の平面図及びその中央断面図で
ある第１図イ及び口を用いて説明すると、図より明らか
な如く、この種の内燃機関ではピストン１の中心線２上
に設けられた燃料噴射弁３より噴出した微粒状燃料が噴
口中心線１０上を進行して側壁６の方向へ噴きつけられ
ることにより燃料ガスの濃度は側壁６の近傍においても
つとも濃く、中心部において薄い、所謂偏在性を有する
ことになり、これが混合気の不均一性を生じさせる原因
である。

このような問題点を解消するための公知手段として、例
えば燃料室を画成する周壁と燃焼室中心に設けた円錐状
突起との略中間に環状偏向部を段設し、この環状偏向部
によって噴射耐燃料を偏向分散させる如くなしたディー
ゼル機関の燃焼室（実公昭４６−３２９６１号公報参照
）が知られているが、かかる公知手段は噴霧燃料を直接
環状偏向部に衝突させるものであるから、衝突により燃
料の蒸発が遅れ気化が十分に行われないことにより不完
全燃焼を生じ、特にアイドル運転時において顕著な青煙
、白煙、悪臭を発生する。

また、一方において、ピストン頂部に形成したキャビテ
ィ底壁中央部に水平断面が噴射ノズル噴口数と同数の放
射状突起を有する中央突部を形成した燃焼室が特開昭５
４−７１２１１号公報において提案されているが、該公
報記載の放射状突起はキャビティ底壁から中心に向けて
立上った形状をなし、キャビティ内周面まで延設されて
いないため、キャビティ内で最も強い外周部のスワール
を利用することが出来ず、噴霧燃料の撹乱作用が十分発
揮されない問題があり、この点について更に改善すべき
余地を残していた。

本考案は叙上の如き従来技術に内在する不完全燃焼の欠
点を解消し、大気汚染の公害を生じないディーゼル機関
を提供することを目的とするものであり、直噴式ディー
ゼル機関のピストン上部に形成される燃焼室において、
その底部に所謂スワールを攪乱する機能を有する突起を
配設することによって燃焼室底部を流れるスワールの回
転速度を減衰させ燃焼室内に無数の小さい渦を生ぜしめ
、噴霧燃料と空気を攪拌することにより混合気の均一性
を高める構成を特徴とするものであり、従来燃焼室内に
おいて単にピストン中心まわりの旋回運動のみ行い、混
合気の攪拌に寄与していなかったスワール、特に、燃焼
室側壁に沿う外周部の強いスワールに、積極的な攪拌機
能を与えることにより、完全燃焼を可能とするものであ
る。

以下、更に第２図以下の添付図面を参照して、本考案の
実施例を説明する。

第２図イ９口は本考案装置の一実施例の平面図、断面図
であり、シリンダー１の頂部平面４より凹陥した燃焼室
は側壁６及び底面７よりなっており、該底面７の中心部
において底面７より上方向へ膨出した円錐状突起８を有
し、前記燃焼室の底面７には該底面７より上方へ突出す
る凸段部９がスワールの回転を減衰させる目的でピスト
ン中心線２のまわりに放射状に降伏をなして設けられて
いる。

ここに前記降伏凸設部９の高さＨは通常燃焼室上部にお
けるスワールの回転を継続させ、燃焼室底部においての
み減衰させるため及び燃料が直接該凸設部に衝突しない
よう燃料噴射弁３の噴口中心線１０と側壁６との交点１
１を含みピストン中心線２に直角な平面１５の高さＨ′
よりは低く決定されている。

第３図は前記第２図に示した実施例とは異る実施例を示
しており、ピストン中心部の円錐状突起８が省略され、
平面図イに認められる十字型の放射状凸段部１２の陵線
１３は中心部１４においても直線をもって連らなってい
る。

なお、上記第２図および第３図に示した燃焼室の凸段部
９，１２はいずれも、その陵線１３が底面７と略々平行
していると共に、外方端が所要高さの燃焼室側壁６に連
続するように延設されている。

これらいずれの実施例の場合も凸段部は燃料噴射弁３の
噴口中心線１０と側壁６の交点１１を含みピストン中心
線２に直角な平面１５より下方に配設されている。

本考案は以上説明した如く燃焼室底部にスワール攪乱用
突起を設け、且つ該スワール攪乱用突起を燃料噴射弁の
噴口中心線と燃焼室側壁との交点を含みピストン中心線
に直角な平面より下方に配設したことにより、吸気ポー
トより流入し燃焼室内を回転するスワールがそのうち燃
焼室上層部で回転するものは一定回転速度を維持するが
、燃焼室底部で回転するスワールはスワール攪乱用突起
と衝突して減衰され、従って前記上下両層のスワールの
回転速度差によって両層の境界部には無数の小さな空気
の渦を生じ、これにより燃焼室内の混合気を攪拌するこ
とができる。

以上述べた如く本考案はスワール回転に伴う空気流の攪
乱を利用して混合気の均一化を図るものであり、噴霧燃
料を直接燃焼室内壁等に衝突させて噴霧の分散を図るも
のでないから気化の不良に伴う排気濃度の悪化を招くこ
とはなく、従って青煙、白煙、悪臭等の公害源の発生を
防止することができ、直噴式内燃機関の利点であるシリ
ンダヘッドの製作容易性、電磁コイルの不要性、高熱効
率性等を保持しつつ、キャブレータや予熱焼室を設けた
場合と同様の完全燃焼による低公害性、安価な燃料でも
使用しうる経済性等の長所を発揮する。

又スワール攪乱用突起は噴霧燃料が燃料噴射弁から噴射
され、燃焼室内を進行する区域より下方に設けられであ
るから噴霧燃料がスワール攪乱用突起に直接噴きつけら
れることはなく、排気濃度の悪化を招く如き不都合が回
避される。

しかも実験によれば本考案においては燃焼室側壁に沿う
外周部の強いスワールを撹乱用突起に衝突させて生じた
活発な渦が空気と燃料の混合気形成に特に有効であり、
その結果噴射時期を遅らせても排気濃度が悪化せず、且
つ、噴射時期を遅らせることによりＮＯｘの低減が観測
され、更に筒内最高圧の低下により燃焼騒音についても
改善が認められた。

【図面の簡単な説明】

第１図イ９口は従来の燃焼室の平面図及びその中央断面
図、第２図および第３図はそれぞれ本考案に係る実施例
を示すものであり同図中イはそれぞれの平面図、口はそ
れぞれのＩ−Ｉ断面図である。 １・・・・・ピストン、２・・・・・・ピストン中心線
、３・・・・・・燃料噴射弁、５・・・・・・燃焼室、
６・・・・・・側壁、７・・・・・・底面、１８・・・
・・・燃焼室底部、９，１２・・・・・・曲設部（スワ
ール攪乱用突起）、１０・・・・・・噴口中心線、１１
・・・・・・交点、１５・・・・・・平面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ピストン上部に形成した燃焼室５の底面７から上向きに
   ピストン中心を中心として放射状に延びるスワール攪乱
   用の隆状突起９，１２を突設してなる直噴式ディーゼル
   機関において、前記突起９．１２をピストン中心から燃
   焼室側壁６に亘り、その陵線１３が前記底面７と略々平
   行し、かつ、所要高さを有して側壁６に連続するよう延
   設せしめると共に、前記突起９，１２を燃料噴射弁３の
   噴口中心線１０と燃焼室側壁６との交点１１を含みピス
   トン中心２に直交する平面１５より下方に配置せしめる
   ことを特徴とする直噴式ディーゼル機関の燃焼室。