JPS61182417A - デイ−ゼルエンジンの燃焼室構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直噴式ディーセルエンンノの燃焼室構造に関
するものである。

従来から、小型の直噴式ディーゼルエンジンでは、特に
低負荷時の完全燃焼を促産させるために。

第１図に示すようなピストン２の頂部２ａに開口する燃
焼室４をピストン２内部へ向は末広がり形状になるよう
に、側壁４ａを傾斜させて形成する所謂リエントラント
タイプの燃焼室が多く用いられている。

これは、ピストン２の下降時の拡散燃焼時期において、
燃焼室４内からシリンダ周壁近傍へ噴出した火炎がシリ
ンダ周壁近傍の比較的低温な空気層Ｑ（一般にクウェン
チゾーンと呼ばれている。

以下クウェンチゾーンと称する）及び低温のシリンダ壁
に接触して冷却され、その結果完全燃焼が行われず火炎
中の炭素粒子がもえ残って、吐煙濃度の増加、出力低下
等の不具合を発生する可能性が極めて高く、これらの不
具合を解消するために。

第１図に示す様に燃焼室４の側壁４ａを傾斜させて上記
クウェンチゾーンＱへ火炎が流入しないようにしたもの
である。

ところが、この様なリエントラントタイプの燃焼室では
、第１図に示すように噴射ノズル６から噴射された燃料
が燃焼室側壁４ａの傾斜によゆ燃焼室４の下部に噴霧が
集中しやすく２部分的な空気利用率の低下を招くため吐
煙濃度減少効果が少ないという欠点を有していた。

そこで、上記リエントラントタイプの燃焼室において噴
霧を燃焼室４内のより上方で分散させるためには、第２
図に示す様に噴射ノズル６を燃焼室４内に大きく突出し
て噴射角θを広げ壁面衝突後の噴霧を燃焼室上部にも分
布させる必要があるが、噴射ノズル６の突出増加はノズ
ル先端が更に高温になり、ノズルのバルブシート面とバ
ルブとが焼き付く等の不具合が生じる可能性が高いとい
う不具合があった。

更に、上記リエントラントタイプの燃焼室では。

高負荷状態で燃焼の噴霧量が多い場合には、燃焼室の上
方が絞られているので燃料が燃焼室の外に噴出しにくく
空気不足となり、出力が低下して吐煙濃度が高くなると
いう不具合もあった。

また、高負荷時の空気不足を解消させるためには、第３
図に示すような燃焼室８の開口縁部１０が絞られていな
い所謂オープンタイプの燃焼室を用いて、噴射ノズル６
から噴射された燃料が燃焼室８内ばかりでなく燃焼室の
外側のシリンダ部分にも燃料が流出して上記シリンダ部
分の空気をも積極的に利用しようとする燃焼室がある。

しがしながら、この様なオーブンタイプの燃焼室では。

低負荷時に燃焼室８から上述したクウェンチゾーンＱへ
燃焼ガスが乗り上げられて、燃焼ガスが冷却され黒煙の
発生が増加するという不具合が生じていた。このため、
小型の直噴ディーゼルエンジンでは高負荷から低負荷の
全状態に適応する燃焼室を得ることが難しかった。

そこで２本発明は、これらの不具合の解消を図ろうとす
るもので、燃料噴射ノズルから噴射された燃料が燃焼室
側壁に到達するまでに燃料が全て蒸散燃焼しない程度の
１気筒当たＦ）　３００ｃｃ〜８００ｃｃ位の排気量を
有する直噴式小型ディーゼルエンジンに関し、エンジン
の低負荷から高負荷までの全範囲にわたり、燃料の噴霧
をピストンの変位に応じて有効に燃焼室内で反射させ、
燃焼室内又はシリンダ内において十分に空気と混合させ
る様に誘導し、空気不足を解消させて、吐煙濃度を低減
させ出力を向上させ、結果として燃費の向上を図るよう
にした直噴ディーゼルエンジンの燃焼室を提供すること
を目的としたものである。

本発明は、シリンダブロックと、同シリンダブロックの
上部に配設されたシリンダヘッドと、上記シリンダブロ
ックと上記シリンダヘッドとによって覆われたシリンダ
内に嵌装されたピストンと、同ピストンの頂部に凹設さ
れた燃焼室と、同燃焼室内に燃料を噴霧すべくシリンダ
ヘッドに配設された燃料噴射ノズルとを有する直噴式デ
ィーゼルエンジンにおいて、上記燃焼室の側壁が回転体
として形成され、更に同側壁が、上記燃焼室の開口縁部
から下方に向かうにつれて内径が大きくなるように形成
された案内壁と、同案内壁の下部に下方に向かうにつれ
て内径が小さくなる様に形成された第１燃料反射壁と、
同第１燃料反射壁の下部に位置し上記燃焼室中心軸線と
略平行に形成された第２燃料反射壁と、上記案内壁、上
記第１燃料反射壁及び上記第２燃料反射壁によって周囲
が囲まれて構成される第１燃焼室と、同第１燃焼室の下
方に設けられ側壁上部が円弧形状を有する第２燃焼室と
を備え、上記燃料噴射ノズルが、上記ピストンの上死点
位置において、燃料噴霧が上記第１燃焼室と上記第２燃
焼室との接合部に向かうように噴孔が配置されたことを
特徴とするディーゼルエンジンの燃焼室構造である。

本発明の構成によれば、ピストンの上死点位置において
、燃料噴霧が上記第１燃焼室と上記第２燃焼室との接合
部に向かうように噴孔が配置されおり、更に本発明の対
象としている１気筒当たりの排気量が３００ｃｃ〜８０
０ｃｃのエンジンでは、エンジンの低負荷時に燃料噴射
ノズルから燃料が燃焼室内に噴射され噴霧が燃焼室の側
壁に到達するときにピストンがほぼ上死点付近に位置す
ることとなる。

このため、低負荷時には、噴射された燃料の主流Ａ１が
第１燃焼室と第２燃焼室との接合部から第２燃料反射壁
にかけて衝突することとなる。衝突後、噴震燃料の主流
Ａ１は、第２燃料反射壁に沿って下方に流れ、更に上記
接合部で第２燃焼室の側壁から離れて第２燃焼室内に生
じている縦方向旋回流の流れに沿って第２燃焼室内下方
に向かう燃料流Ｂ１が生じ、同燃料流Ｂ１と第２燃焼室
内の空気とが混合されることとなる。この燃料流Ｂ１と
第２燃焼室の側壁との間には空気層Ｅ１が生しることと
なる。このため上記空気層Ｅ１により燃料流Ｂ１が側壁
によって冷却されることなく。

また燃料流Ｂ１の周囲に空気が十分に与えられ。

燃料流Ｂ１の燃焼は極めて良好に行われるものである。

また第２燃焼室の下部に燃料が集まって過濃部分が生し
る乙とがなく、黒煙発生を防止出来るものであり、更に
上方に向った燃料又は火炎も案内壁によってクウェンチ
ゾーンＱに直接流入することがなく、吐煙濃度を減少さ
せることができるものである。。

また、エンジノの中負荷状態では、上記低負荷の燃焼室
内の状態に更にピストンが下降し燃料が噴霧される状態
が加わることとなる。このピストンが下降した状態では
燃料噴射ノズルと燃焼室との相対的距離が上記低負荷の
状態に比べて長くなるので、ノズルから噴射された噴霧
Ａ２は第２燃料反射壁から同第２燃料反射壁と第１燃料
反射壁との曲折された第２連結部にかけて主に衝突する
こととなる。第２燃料反射壁は中心軸線ＣＯにほぼ平行
に形成されているので、第２燃料反射壁によって反射さ
れた燃料の主流は、第２燃焼室の中央部に向って流れる
燃料流Ｂ２となる。

従って、この燃料流Ｂ２の方向は前記燃料流Ｂ１の方向
より上方へ向かうこととな９．燃料流Ｂ２と燃料流Ｂ１
との間に空気層Ｅ２が生じろこととなる。よって、第２
燃焼室内では空気層Ｅｌ。

燃料流Ｂｌ、空気層Ｅ２．燃料流Ｂ２の層ができ。

更に燃焼室内のスワール及び縦方向旋回流と共に燃料と
空気との混色が良好に行われるものであり、燃焼による
吐煙濃度を減少させることができるものである。

更に、エンジンの高負荷状態では、上記中負荷の燃焼室
内の状態にピストンが更に下降し燃料が噴霧される状態
が加わることとなる。上記中負荷の状態で説明したピス
トンの位置より更にピストンが下降した状態では、燃料
噴射ノズルから噴射された燃料の主流Ａ３が第１燃料反
射壁から同第１燃料反射壁と案内壁との第１連結部にか
けて主に衝突することとなる。第１燃料反射壁で反射さ
れた燃料の主流は第２燃焼室の中央部上方に向って流れ
、燃料流Ｂ３を生じろ。

そして、この燃料流Ｂ３は上記燃料流Ｂ１．、Ｂ２の方
向に比べ更に上方へ向かうこととなり同燃料流Ｂ２との
間に空気層Ｅ３を存在させろこととなる。よって、第２
燃焼室内では空気層Ｅｌ、燃料流Ｂｌ、空気層Ｅ２．燃
料流Ｂ２．空気層Ｅ３及び燃料流Ｂ３の層ができ、更に
第２燃焼室内に生じている縦方向旋回流及びスワールの
空気の流れと共に、燃料と空気との混合が極めて良好に
行われ、燃焼による吐煙濃度を減少させることができる
ものである。

また、案内壁に沿って火炎又は燃料が燃焼室の上方のシ
リンダ空間に流出され、シリンダ内の空気を有効に利用
でき、高負荷時の空気不足を解消できるものである。

更に、低負荷時から高負荷時の全範囲にわたって反射壁
が斜め上方に向けて形成された第１燃料反射壁及び第１
燃焼室と第２燃焼室との接合部により、噴霧された燃料
が燃焼室の下部に集中せず燃焼室の全体に分散されるの
で、燃料噴射ノズルのシリンダヘッドの下面からの突出
量δを小さくでき、燃料噴射ノズルの先端部を高熱に曝
さなくてもすむ効果を有するものである。

以下２本発明の第１実施例の構成及び作用効果について
第４図〜第１５図に基づいて説明する。

なお、本実施例において開示される直噴式ディーゼルエ
ンジンは、燃料噴射ノズルから噴射された燃料が燃焼室
側壁に衝突するまでに燃料が全て蒸散燃焼してしまわな
い１気筒当）＋３００ｃｃ〜８００　ｃｃの排気量を有
する小型ディーゼルエンジンを対象としているものであ
る。

第４図及び第５図の縦断面図において、２０はシリンダ
ブロック、２２は同シリンダブロック２０の上部にガス
ケツＩ・２４を介して配設されたシリンダヘッドであり
、同シリンダヘッド２２には噴射ノズル２６が配設され
ている。

シリンダブロック２０とシリンダヘッド２２とにより覆
われてシリンダ２８が形成され、同シリンダ２８内には
ピストン３ｏが嵌装されており。

同ピストン３０の頂部３０ａに開口３３を有する燃焼室
３２が凹設されている。同燃焼室３２の側壁３２ａは中
心軸線ＩＯを中心とした回転体として形成されている。

同側壁３２ａは、第５図に示す如く、上記開ロｌメ縁旨
・ら下方に向うにつれて内径が大きくなる様に形成され
た案内壁３４と、同案内壁３４の下部に第１連結部５０
を介して下方に向かうにつれて内径が小さくなる様に形
成された第１燃料反射壁３６と、同第１燃料反射壁３６
の下部には第２連結部５２を介して中心軸線４０に略平
行に形成された直線状の第２燃料反射壁３８が設けられ
。

案内壁３４．第１燃料反射壁３６及び第２燃料反射壁３
８によって周囲が囲まれて第１燃焼室４４が構成されて
いる。

そして上記第２燃料反射壁３８の下方には後述するエツ
ジ部４２を介して側壁４８ａが延びている。この側壁４
８ａの上半分は第５図に図示した０点を中心とする半径
ＲＯの円弧状に形成されており、更に側壁４８ａにより
囲まれて第２燃焼室４８が形成され、第１燃焼室４４の
下方に位置している。更に、直線状の第２燃料反射壁３
８の下端と側壁４８ａの円弧上の上端との接合部はエツ
ジ部４２として形成されている。案内壁３４と中心軸線
ｌ０とのなす角ａは３０°となる様に、また第１燃料反
射壁３６と中心軸線４０とのなす角βは３０°となる様
に夫々構成されている。

また、第１燃焼室４４の開口縁部３３は円弧Ｒ１の形状
を有する様に形成され、このＲ１は０５關であり、第１
連結部５０は円弧Ｒ２を有する様に形成され、とのＲ２
は０５閾である。

更に、第２燃焼室４８の側壁４８ａの上方部のＲＯは、
中心０が中心軸線１０と平行でエツジ部４２を通る直線
１１よりも中心軸線ｉｏ側に位置するように構成され、
更にＲ−４５間に構成されている。

また、ピストン３０の径Ｂ、第１燃焼室４４の上方開口
部の径ＤＩ、第１燃焼室４４の最大径Ｄ２、エツジ部４
２の径Ｄ３．第２燃焼室４８の最大径Ｄ４及び燃焼室３
２の高さＨの各位は夫々次の様に形成されている。

第１燃焼室の最大径Ｄ２と第２燃焼室の最大径Ｄ４との
比：　　Ｄ２／Ｄ４＝０．９６工ツジ部４２の内径Ｄ３
と第２燃焼室の最大径Ｄ４との比：　Ｄ３／Ｄ４＝０．
９２ 第１燃焼室の上部開口径Ｄ１と第２燃焼室の最大径Ｄ４
との比：　Ｄｉ／Ｄ４＝０．８６第２燃焼室の最大径Ｄ
４とピストン径Ｂとの比：　Ｄ　４７　Ｂ＝０．５４ 燃焼室の高さＨと第２燃焼室の最大径Ｄ４との比：　Ｈ
／　Ｄ　４　＝０．３５ また。第４図及び第６図に示すように燃焼室の中心軸９
１０と噴射ノズル２６の先端部の中心との距離ｒは１．
０＋ｎｍ、シリンダヘッド下面からのノズル２６の突出
凰δは２．５ｍ＋ｎとなる様に夫々構成されている。

上記本実施例の構成において、エンジンの圧縮行程中ピ
ストン３０はシリンダ２８内を上昇し上死点に達する。

この上死点付近の状態における空気の流れを考えると、
第７図に示す如く、燃焼室３２の周囲から燃焼室内に向
ってスキッシュＫが強く発生する。このスキッシュには
燃焼室３２の中央部に向って集まろうとするため中央部
に高圧部Ｇが生じる。高圧部Ｇに衝突して下方に向かっ
たスキッシュには、第１燃料反射壁３６と案内壁３４に
より誘導されて第１燃焼室４４内に於て縦方向旋回流に
１を生じる。また、高圧部Ｇの下方部分も周囲の燃焼室
部分に比へ高圧となり、準高圧部Ｇ′を形成するので、
スキッシュにの第２燃焼室４８への流れは、縦方向旋回
流に１と高圧部Ｇとの間を下降し、その後準高圧部Ｇ′
によって燃焼室３２の周壁部に押し出され、第７図に示
す様な縦方向旋回流に２を生じ、スキッシュＫにより縦
方向旋回流Ｋｌ、に２の流れが生じることとなる。

更に燃焼室３２内では、上記スキッシュに、［方向旋回
流Ｋｌ、に２の他に第７図に示すスワールＳ１．Ｓ２が
発生しており、これらの空気の流れが混合し、燃焼室３
２内に圧縮された空気が充満された状態となっている。

上述した燃焼室３２内の空気の状態において。

燃料が燃焼室３２内に燃料噴射ノズル２６から噴射され
ると、第８図−ａに示す様にピストン３０が上死点付近
に位置するため、噴射された燃料の主流Ａ１がエツジ部
４２から第２燃料反射壁３８にかけて衝突することとな
る。衝突後、噴霧燃料の主流は、第２燃料反射壁３８に
沿って下方に流れ、更にエツジ部４２で第２燃焼室４８
の側壁４８ａから離れて前記縦方向旋回流に２の流れに
沿って第８図−ａ記載の燃料流Ｂ１となって流れ。

第２燃焼室４８内の圧縮された空気と混合されることと
なる。この燃料流Ｂ１と第２燃焼室の側壁４８ａとの間
には空気層Ｅ１が生じることとなり。

同空気層Ｅ１により燃料流Ｂ１が側壁４８ａによって冷
却されることなく、また燃料流Ｂ１の周囲に空気が十分
に与えられ、燃料流Ｂ１は空気と混合され燃焼するもの
である。

また、第２燃料反射壁３８によって反射された上記燃料
の一部は第８図−ａに示す如く、第２燃料反射壁３８．
第１燃料反射壁３６に沿って上昇し、流れＣ１を生じる
ものであり、同燃料流Ｃ１も第１燃焼室４４内で前記縦
方向旋回流に１の空気の流れによって空気との混合が良
好に行われ。

燃料流Ｃ１は燃焼する。

また、第８図−ｂに示す如く、ピストンの上死点からピ
ストン３０が少し下降し噴射ノズル２６から噴射された
燃料の主流Ａ２は第２燃料反射壁３８から同第２燃料反
射壁３８と第１燃料反射壁３６との曲折された第２連結
部５２にかけて主に衝突し、第２燃料反射壁３８によっ
て反射された燃料の主流は、第２燃焼室４８の中央部に
向って高圧部Ｇ中を図中８２の方向に流れることとなる
。

従って、乙の燃料流Ｂ２の方向は前記第８図−ａにて説
明した燃料流Ｂ１の方向に比べ上方に向かうこととなり
、燃料流Ｂ２と燃料流Ｂ１との間に空気層Ｅ２が生じる
こととなる。よって、第２燃焼室４８内では空気層Ｅｌ
、燃料流Ｂｌ、空気層Ｅ２．燃料流Ｂ２の層ができ、更
にスワールＳ２及び縦方向旋回ＷＥＫ２と共に燃料と空
気との混合が良好に行われ、燃焼するものである。

一方、主流Ａ２の第１燃料反射壁３６にて反射された燃
料の主流は、第１燃焼室４４の中央に向って高圧部Ｇ中
を図中０２の流れとなって移動し。

空気と混合し、燃焼するものである。

従って、第１燃焼室４４内においても第２燃焼室４８内
においても燃料と空気の混合が良好に行われろ。なお、
燃焼室３２からピストン３０の上面３０ａとシリンダヘ
ッド２２との空間へ向って流出した燃料又は火炎は、案
内壁３４によって。

燃焼室３２の上方に向けられる。

？Ｊ、　８　図−ｃに示す様に、更にピストン３０が下
降し、噴射ノズル２６から噴射された燃料の主流Ａ３が
第１燃料反射壁３６から同第１燃料反射壁３６と案内壁
３４との第１連結部５０にかけて主に衝突すると、第１
燃料反射壁３６で反射された燃料の主流は図中８３とし
て示すように第２燃焼室４８の中央部上方に向って高圧
部Ｇ′内に流れる。そして、この燃料流Ｂ３は前記第８
図−ｂにて説明した燃料流Ｂ２に比べ更に上方へ向かう
こととなり燃料流Ｂ２との間に空気層Ｅ３を存在させる
こととなる。よって、第２燃焼室４８内では空気層Ｅｌ
、燃料流Ｂｌ、空気層Ｅ２．燃料流Ｂ　。

２、空気層Ｅ３及び燃料流Ｂ３の層ができ、更に第７図
にて説明した縦方向旋回流に２及びスワールＳ２の空気
の流れと共に、燃料と空気との混合が極めて良好に行わ
れ、燃焼時の吐煙濃度を減少できるものである。

一方、案内壁３４に向って反射された燃料は。

案内壁３４に沿って燃焼室３２の上方に向って図中Ｃ３
方向に流れ、この燃料流Ｃ３はビスＩ−ン３０とシリン
ダヘッド２２との間の空気と混合し。

燃焼する。

ここで、負荷が変動し燃料の噴霧量（噴霧時間）が変化
した場合について低負荷、中負荷及び高負荷に分けてそ
れぞれ説明する。

まず、第８図−ａの状態で燃料が燃料噴射ノズル２６か
ら噴霧され第８図−ｂの状態にならないうちに噴霧が終
了する様な低負荷の状態について説明する。ここでは第
８図−ａ（ご基づいて燃料噴霧の流れを説明したとおり
、第２燃焼室４８の側壁４８ａと燃料流Ｂ１との間に空
気層Ｅ１が存在し、更に第２燃焼室内の縦方向旋回流に
２及びスワールＳ２の流れにより空気と充分に混合され
。

燃焼室３２内で燃焼が行われるものである。

また、第８図−ａから第８図−すの状態まで燃料が噴霧
され、第８図−Ｃの状態となる前に噴霧が終了する中負
荷の状態においては、第２燃焼室４８において空気層Ｅ
ｌ、燃料流Ｂｌ、空気層Ｅ２及び燃料流Ｂ２の層が生じ
、第１燃焼室４４において燃料流Ｃ２が第１燃焼室４４
の中央部に向って流れるので、燃焼室３２全体で縦方向
旋回流Ｋｌ、に２及びスワール３１，３２の作用で混合
が行われ燃焼室３２内の空気が充分に使用されるもので
ある。

更に、第８図−ａから第８図−〇のピストン位置まで燃
料が噴霧される高負荷の状態においては。

第１燃焼室４４内に燃料流ＣＩ、燃料流Ｃ２，燃料流Ｃ
３を生じさせ、また第２燃焼室４８内に空気層Ｅｌ、主
燃料流Ｂｌ、空気層Ｅ２．燃料流Ｂ２、空気層Ｅ３．燃
料流Ｂ３を生じさせ、さらに縦方向旋回流Ｋｌ、に２及
びスワール３１．Ｓ２の作用で燃焼室３２内の空気と燃
料が充分に混合して燃焼する。

従って２本実施例によれば、低負荷においては空気層Ｅ
１により燃料が燃焼室特に第２燃焼室４８の側壁４８ａ
付着して冷却するのを防止し、また第２燃焼室４８の下
部に燃料が集まって過濃部分が生じることがなく、黒煙
発生を防止出来るものである。更に、上方に向った燃料
又は火炎も３４によってクウェンチゾーンＱに直接流入
することがなく、吐煙濃度を減少させることができる。

また、高負荷では火炎又は燃料が案内壁３４に沿って燃
焼室３２の上方の空間に流出され、クウェンチゾーンＱ
に直接流出しないので、クウェンチゾーンＱで冷却され
ることがなく、吸入空気を有効に使用し、空気不足とな
ることを解消できるものである。

更に、第１燃料反射壁３６．エツジ部４２により、噴霧
された燃料が燃焼室３２の下部に集中せず燃焼室３２の
全体に分散され、燃料噴射ノズル２６のンリンダヘッド
２２の下面からの突出量δを小さくできるので燃料噴射
ノズル２６の先端部を高熱に曝さなくてもすむ効果を有
する。

更にまた、本実施例の構成では第５図に示すように縦断
面形状において、燃焼室の開口縁部３３が円弧Ｒ１の形
状を有し、更に第１連結部５ｏが円弧Ｒ２の形状を有す
るように夫々形成され、Ｒ１＝　Ｒ２＝０．５ｍｍとな
っているので、開口縁部３３及び第１連結部５０に燃焼
室内の高熱によって亀裂等が生じる不具合を解消できる
ものである。

更に、上記構造において本発明者は角α、角β。

円弧Ｒ１，Ｒ２，第１燃焼室４４の上方開口部の径ＤＩ
、第１燃焼室４４の最大径Ｄ２．エツジ部４２の径Ｄ３
．第２燃焼室４８の最大径Ｄ４．ピストン３０の径Ｂ、
燃焼室３２の高さＨ２燃焼室の中心位置とノズルの中心
位置との距ｇｌｒを種々代え、かつ排気量が１気筒当す
４００ｃｃ〜５００　ｃｃであり、圧縮比は１８〜１９
の範囲の多数の直噴式ディーゼルエンジンを用いて実験
を行ったところ次のような結果がえられた。また２本実
験は、エンジンの回転数を一定とした状態で、吐煙濃度
を一定値におさえた場合の各パラメータに対して出力を
測定したものである。

そして、第９図〜第１４図に図示したものは、パラメー
タ毎に測定結果の最大値に対する各測定値の割合を示し
たもので、出力比として表されている。すなわち、パラ
メータ毎に最大出力との割合を表したものである。

本発明者は、経験から出力が最大出力の９５％以上にお
いては、エンジンの運転におけろ出力低下の影響が極め
て少ないことから、吐煙濃度を一定値以下に抑えた状態
で各パラメータ毎に最大出力値に対する出力比が９５％
〜１００％の範囲のものを選択することとした。

以下、各パラメータに対し夫々第９図〜第１４図に基づ
いて説明する。

まず、燃焼室の中心軸線４０と案内壁３４とのなす角α
に関しては、第９図に示す如＜、３００≦α≦４０’に
おいて最大出力を得ることができ、更ニ１５°≦α≦５
０°において最大出力の９５％〜１００％を得ることが
できるものである。ここでαの値を大きくとりすぎると
、第１燃焼室４４の上方開口縁部３３が鋭くなりすぎて
、耐熱性が悪化し。

また１５°以下になると出力比が９５％息下になるので
好ましくない。従って、実験結果より１５°≦ａ≦４５
°が適するものである。

また、燃焼室の中心軸線１０と第１燃料反射壁３６との
なす角βに関しては、第１０図に示す如く、β−＝３０
°において最大出力を得ることができ。

１５°≦β≦４５°において最大出力の９５％〜１００
％の範囲となりこの角度範囲が好ましいものである。

また、第２燃焼室の最大径Ｄ４とピストン外径Ｂとの比
Ｄ４７Ｂと出力との関係は第１１図に示す如／、、Ｄ４
／Ｂが０５５のときに最大出力を有し。

０４≦Ｄ４７Ｂ≦０６において最大出力の９５％〜１０
０％となることが判るものである。よって、０４≦Ｄ４
７Ｂ≦０６　の範囲が適するとみなせるものである。

更にまた、燃焼室の深さＨと第２燃焼室の最大径Ｄ４と
の比Ｈ／Ｄ４と出力との関係は第１２図に示ず如＜、Ｈ
／Ｄ４が０３８にて最大出力を有し。

０３≦Ｈ／Ｄ４≦０５において最大出力の９５％〜１０
０％となることが判るものである。よって、０３≦Ｈ／
Ｄ４≦０５　の範囲が適するとみなせるものである。

また、燃焼室の中心位置とノズルの中心位置との距ｇｌ
ｒと出力との関係は、第１３図に示す如くエンジンの常
用回転域内である２、　５００ｒｐｍにおいて。

第１３図に示す如（、ｒ≦２．５Ｍで最大出力の９５％
〜１００％となることが判るものである。よって。

ｒ≦２．５＋ｎｍ　　の範囲が適するとみなせるもので
ある。

更に、噴射ノズル２６のシリンダヘッドの下面からの突
出量δについて検討するためイこ１本願発明者は噴射ノ
ズルの突出量δとノズルシート部の温度との関係を実測
し第１４図に示す様な結果を得た。一般に、噴射ノズル
の熱に対する悪影響を避けるためには、ノズルシート部
の温度を２００℃以下とする必要があるので、第１４図
からδ≦３５閣とする必要がある。更にノズル突出量δ
が零に近い場合には、シリンダヘッドの下面壁に燃料が
直接付着する等の不具合を生じることから、δ≧２．０
１０１１１とする必要がある。従ってこれらを考慮して
、　　２．０ｗｍ≦δ≦３．５ｍｍ　　の範囲が適する
ものである。

なお、噴射ノズル突出量δの値を２．０ｍ≦δ≦３５ｍ
ｍとした場合には２前述した第８図−ａ〜第８図−Ｃに
て説明した夫々の作用及び効果を有することが本発明者
の実験により確認されている。また、上記Ｒ１，Ｒ２は
、　０．３ｍ＋ｎ≦Ｒ１≦１．ｏｍ＋ｉ　　。

０、３ｍｍ≦Ｒ２≦１．０ｍｍ　　が夫々適しているこ
とも本発明者の実験により確認されている。

更に１本実施例のものは、燃焼室側壁が回転体によって
構成されているので、第１５図に示す様な回転体のカッ
ター９０を用い、同カッター９０自信を回転させながら
、更に燃焼室の中心軸線ｅＯを中心として回転させるこ
とにより、燃焼室３２の仕上げを極めて容易に行えるも
のである。

次に、第２実施例について第１６図〜第１９図に基づい
て説明する。なお２本第２実施例の構成のうち前記第１
実施例の構成と実質的に同一の部分については同一符号
を付して詳細な説明を省略する。

本実施例のディーゼルエンジンは、第１実施例と同様に
１気筒当たりの排気量が３００ｃｃ〜８００ｃｃの小型
の直噴式ディーゼルエンジンに関するものである。

本実施例の構成は、第１６図に示す如く、ピストン６０
の上部にピストンの頂面６０ａに開口する燃焼室６２が
設けられており、同燃焼室６２の中心軸線ＩＯの付近に
燃料噴射ノズル６３が配設されており、この燃料噴射ノ
ズル６３の噴孔の個数（本実施例では４個）と同じ４個
の側壁部から燃焼室６２の側壁が構成されている。すな
わち、燃焼室６２の側壁部は第１の側壁部６２ａと第２
の側壁部６２ａ′とが周方向に９０°ごとに交互に並ん
で形成されており、第１の側壁部６２ａ及び第２の側壁
部６２ａ′の縦断面形状は、基本的には前記第１実施例
の燃焼室側壁の縦断面形状と略同様である。

第１の側壁部６２ａばピストン６０の頂面６０ａの開口
縁部から下方に向うにつれて内径が大きくなる様に形成
された第１案内壁６４．同第１案内壁６４の下部に第１
連結部８０を介して下方に向うにつれて内径が小さくな
る様に形成された第１燃料反射壁６６、更に第１燃料反
射壁６６の下方には第２連結部８２を介して中心軸線ｌ
Ｏと略平行に形成された第２燃料反射壁６８を有してい
る。

更に、第１の側壁部６２ａは第２燃料反射壁６８の下部
に、上部が円弧Ｒをなす第１下側壁７８ａを構成してい
る。エツジ部７２は第２燃料反射壁６８と第１下側壁７
８ａとの接合部に形成されている。

また、第１の側壁部６２ａに隣接して設けられた第２の
側壁部６２ａ′は、第ｊの側壁部６２ａと同様に、ピス
トン６０の頂面６０ａの開口縁部から下方に向うにつれ
て内径が大きくなる様に形成された第２案内壁６５．同
第２案内壁６５の下部に第３連結部８０’を介して下方
１ζ向うにつれて内径が小さくなる様に形成された第３
燃料反射壁６６′、更に第３燃料反射壁６６″の下方に
第４連結部８２′を介して中心軸線ｌ０と略平行に形成
された第４燃料反射壁６８′を有している。

更に、第４燃料反射壁６８′の下部には、上部が円弧Ｒ
”をなす第２下側壁７８ａ′を形成している。エツジ部
７２′は第４燃料反射壁６８′と第２下側壁７８ａ′と
の接合部に形成されている。

第１燃焼室７４は、第１案内壁６４．第１連結部８０、
第１燃料反射壁６６、第２連結部８２゜第２燃料反射壁
６８．第２案内壁６５．第３連結部８０′、第３燃料反
射壁６６′、第４連結部８２′び第４燃料反射壁６８′
によって構成されている。また、第２燃焼室７８は、第
１下側壁７８ａ、第２下側壁７８ａ′により囲まれて形
成されている。

なお、第１の側壁部６２ａのピストン頂面６０ａの開口
縁部６１の径と、第２の側壁部’６２ａ’のピストン頂
面６０ａの開口縁部゛６１２の径とは同一径Ｄ１となる
ように構成され、第１案内壁６４と第１燃料反射壁６６
との第１連結部８０の内径と、第２案内壁６５と第３燃
料反射壁６６′との第３連結部８０′の内径とは同一径
Ｄ２となるように、第２燃料反射壁６８の内径と第４燃
料反射壁６８’の内径とは同一径Ｄ３となる様に、更に
第１下側壁７８ａの最大径と第２下側壁７８ａ”　。

の最大径とが同一径Ｄ４となる様に夫々構成されている
。

また、第１の側壁部６２ａの第１燃料反射壁６６と中心
軸線ｌ０とのなす角β１と、第２の側壁部６２ａ′の第
３燃料反射壁６６′と中心軸線４０とのなず角β２とは
略等しく形成されている。

更に、燃焼室６２の頂面から第１の側壁部６２ａのエツ
ジ部７２までの深さｈｌは上記頂面６０ｈ）ら第２の側
壁部６２ａ′のエツジ部７２′までの深さｈ　２に比べ
浅（形成されており、また第１の側壁部６２ａの第１燃
料反射壁６６の上縁から第２燃料反射壁６８の下縁まで
の高さｈ３は第２の側壁部６２ａ′の第３燃料反射壁６
６′の上縁から第２燃料反射壁６８′下縁までの高さと
同一となる様に、更に第１の側壁部６２ａの第２燃料反
射壁６８の長さと第２の側壁部６２ａ′の第４燃料反射
壁６８′の長さとは同一のｈ４となる様に夫々形成され
ている。また、第１の側壁部６２ａのエツジ部７２と第
２の側壁部６２ａ′のエツジ部７２′との周方向の連結
部は第１７図に示す様に段差Δｈを有している。

噴射ノズル６３はシリンダヘッドに固定され、その噴孔
を中心軸線ＩＯに対しθ１．θ２の角度で燃料が噴射さ
れるように形成され、燃料噴射ノズル６３とエツジ部７
２．７２′を周方向に結んだ線ｎとの相対的な関係を第
１８図に示す様に。

噴射ノズル６３からの各噴射はピストンの上死点近傍で
エツジ部７２．７２’のやや一上方に位置する第２燃料
反射壁６８，６８’に夫々衝突する様に配置されている
。

そしてビス１〜ン直径Ｂ、第１燃焼室の最大径Ｄ２、エ
ツジ部の内径Ｄ３．第２燃焼室の最大径Ｄ４、燃焼室の
深さＨ２第１の側壁部６２ａのエツジ部７２の深さｈｌ
、第２の側壁部６２ａ′の工ソジ部７２′の１業さ）＋
２．第１燃焼反射壁と第２燃料反射壁の高さｈ３及び第
２燃料反射壁の高さｈ４との間には夫々法に示す関係を
有するように構成されている。

Ｄ４　／　Ｂ：　ｏ、ｓｏ、　Ｄ３　／　Ｄ４：　０．
９０Ｄ２／Ｄ４：　０．９５．ＤＩ／Ｄ４：　ｏ、ｇｓ
Ｈ／Ｄ４：　０．４０．Ｈ１／Ｄ４：　０．４０ｈ２／
Ｄ４：　０．６０．ｈ３／Ｄ４：　０．１５ｈ４　／　
Ｄ４：　０．０７５ 更によた２噴射ノズルの中心軸綿ｌＯに対する第１の側
壁部６２ａに向かう噴射角θ１及び第２の側壁部６２ａ
′に向かう噴射角θ２．第１燃料反射壁６６と中心軸線
ｅＯとのなす角β１及び第３燃料反射壁６６゛と中心軸
線ｌ０とのなす角β２は夫々 θ１：　７５°、θ２：　６５°。

β１：　５０°、β・２：　５０゜ となっている。

上記第２実施例の構成によれば、エンジンの圧縮行程に
おいてピストン６０がシリンダ内を上昇して上死点付近
に到達した状態では、第１９図に示すように、燃焼室６
２の周囲から燃焼室６２内に向ってスキッシュに、に’
が強く発生する。

スキッシュに、に’は、燃焼室６２の中央部に向って集
まろうとするため中央部に高圧部Ｇが生じる。高圧部Ｇ
に衝突して下方に向かったスキッシュには、第１．第３
燃料反射壁６６．６６ゝと第１．第２案内壁６４，６５
により誘導されて第１燃焼室７４内において縦方向旋回
流Ｋｌ、Ｋｌ”が生じる。高圧部Ｇの下方部分も周囲の
燃焼室部分に比べ高圧となり、車高圧部Ｇ′が形成され
るので、スキッシュに、に′の主な流れは、縦方向旋回
流に１．Ｋｌ’と高圧部Ｇとの間を下降し、その後型高
圧部Ｇ′によって燃焼室６２の周壁部に押し出され、第
１９図に示すような縦方向旋回流に２．に２’　を生じ
ることとなる。

更に燃焼室６２内では、上記スキッシュに、に’、縦方
向旋回流Ｋｌ、Ｋｌ”、に２．に２’のほかに第１９図
に示すスワール３１，３２が発生しており、これらの空
気の流れが混流し、燃焼室６２内に圧縮された空気が充
満されることとなる。

エンジンの高負荷状態（燃料噴霧時間が長い状態）では
、上記の様な状態の燃焼室６２内に噴射ノズル６３によ
って燃料が噴射され始め、第２０図−ａに示すように燃
焼室周壁に衝突することとなり、更にピストンが下降を
始め第２０図−ｂの状態に移行してゆき、第２０図−〇
の状態で噴射ノズル６３からの燃料噴射が終了すること
となる。

まず第２０図−ａに図示されている如く、燃料の噴射が
開始され、燃焼室周壁に衝突する状態では、第１の側壁
６２ａに関して述べると、噴射された燃料の主流Ａ１が
エツジ部７２から第２燃料反射壁６８にかけて衝突する
こととなる。そして、第２燃料反射壁６８に１鮒突した
噴震燃料の主流は。

第２燃料反射壁６８に沿って下方に向い、更にエツジ部
７２において、第２燃焼室７８の第１下側壁７８ａから
離れて圧縮された空気内を上記縦方向旋回？＆に２によ
って第２燃焼室７８内の中心部に向かう燃料流Ｂ１が生
じ、更に燃料流Ｂ１と第２燃焼室７８の第１下側壁７８
ａとの間には燃料流Ｂ１によって区切られた空気層Ｅ１
が生しることなる。

また、第２燃料反射壁６８によって反射された燃料の一
部は、第２０図−ａに示す様に第１燃焼室７４の上方に
向かう流れＣ１となり、上記縦方向旋回流に１によって
上方に向って流れることとなる。

更に、第２の側壁６２ａ′に関しても第１の側壁６２ａ
と略同様の燃料の反射及び拡散が行われるものであり、
第２０図−ａに図示する様に噴射ノズル６３から噴霧さ
れた燃料の主流ＡＩ’が第４燃料反射壁６８”により反
射され下方に向かいエツジ部７２′より第２燃焼室７８
の中央部に向かう燃料流Ｂ１”と、第１燃焼室７４の中
央に向う燃料流ＣＩ’　とを夫々生じさせ、また燃料流
８１′と第２下側壁７８ａ′との間に空気層Ｅｌ’を形
成させているものである。

更に２本実施例の構成では、エツジ部７２，７２′が上
下方向にΔｈの差を有して段違いに形成されているので
燃焼室６２の中心部へ流れた燃料流Ｂ１°は燃料流Ｂ１
より下へろぐり込み、また燃料流Ｃ１は第１案内壁６４
により中心軸線ＩＯ力方向流れ、また燃料流Ｃ１’　も
第２案内壁６５に反射されて中心軸線ｅＯ力方向流れる
が、第１案内壁６４は第２案内壁６５より中心軸ｆｓ１
０とのなす角が大きいので、燃料流Ｃ１の第１案内壁６
４への衝突部の方が燃料流Ｃ１’の第２案内壁６５への
衝突部に対して上方に位置するので第１燃焼室７４内に
おいて燃料流Ｃ１が燃料流Ｃ１’より上方に位置するこ
ととなる。

更に、これらの燃料流Ｂｌ、Ｂｌ’　、Ｃ１，ＣＩ’が
燃焼室内の中心軸１ｔｐｅｏまわりのスワール３１゜Ｓ
２によって燃焼室６２内に広がり空気と燃料とが層状に
分布されるものである。

また、第２０図−ｂに示す如く、上死点からピストノロ
０が少し下降し噴射ノズル６３から噴射された燃料の主
流Ａ２．Ａ２’が第２燃料反射壁６８から同第２燃料反
射壁６８と第１燃料反射壁６６との第２連結部８２にか
けて主に衝突する状態においては、第２燃料反射壁６８
によって反射された燃料の主流は、第２燃焼室６８の中
央部に向って準高圧部Ｇ′中を図中８２の方向へ流れる
こととなる。このため燃料流Ｂ２は、前記第２０図−ａ
にて説明した燃料流Ｂ１よりも上方において中心軸線Ｉ
Ｏに向かう流れの方向となり、燃料流Ｂ２と燃料流Ｂ１
との間に空気層Ｅ２が存在することとなる。よって、第
２燃焼室７８内では、第２０図−ａにて説明した空気Ｊ
ＩＥＩ、燃料流Ｂ１と空気層Ｅ２及び燃料流Ｂ２の層が
できるものである。

また第２連結部８２にて反射された燃料は、噴射の勢い
により第１燃料反射壁６６に沿って上方に向って流れ更
に第１案内壁６４の下方に衝突して反射され高圧部Ｇ中
を中心軸線ＩＯに向って進み燃料流Ｃ２を形成すること
となる。

更に２本実施例の構成では、第２の側壁６２ａ′におい
ても燃料流Ｂｌ’　、Ｂ２’　、Ｃ１’　、Ｃ２’が夫
々生じており、第１の側壁６２ａの部分で生じている燃
料流Ｂ　１．Ｂ　２．Ｃ１，Ｃ２とは夫々上下方向に段
差を有し、また燃焼室内にスワールＳ１、Ｓ２が形成さ
れているので、第２０図−ａで説明したと同様に、更に
細かく空気と燃料とが層状に分布されるものである。

第２０図−Ｃに示す様に、更にピストン６０が下降し噴
射ノズル６３から噴射された燃料の主流Ａ３が第１燃料
反射壁６６から第１連結部８０にかけて主に衝突する状
態においては、第１燃料反射壁６６で反射された燃料の
主流は、第２連結部８２から第２燃焼室７８の中央部上
方に向って準高圧部Ｇ′中を図中８３の方向へ流れ、燃
料流Ｂ２との間に空気層Ｅ３が存在することとなる。よ
って第２燃焼室７８内では第２０図−ａ及び第２０図−
すで説明した空気層Ｅ１．燃料ｉＢ１．空気層Ｅ２．燃
料流Ｂ２と、空気層Ｅ３及び燃料流Ｂ３の層ができるも
のである。　　　　　　　　　また、第１燃料反射壁６
６と案内壁６４との第１連結部８０に衝突した燃料流Ｃ
３は第１案内壁６４に沿って燃焼室６２の上方のシリン
ダ部に向って流れることとなり、第２０図−ａ及び第２
０図−すで説明した燃料流Ｃ１，Ｃ２と共に燃料流Ｃ３
が生じることとなる。

更に２本実施例の構成では燃焼室６２の第２の側壁６２
ｎ′においても第１の側壁６２ａと略同様に、燃料流Ｂ
ｌ’　、Ｂ２’　、Ｂ３’　、Ｃ１’　、Ｃ２’、０３
′が夫々生じており、第１の側壁６２ａにおいて生じて
いる燃料流Ｂ　１．Ｂ　２．Ｂ　３．Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３
とは、夫々上下方向に段差を有しているので、燃焼室６
２内のスワールＳ１．Ｓ２によって、上記燃料流と燃焼
室内の空気とが極めて細かく層状に分布されるものであ
る。

また、エンジンの中負荷状態では、前記第１９図にて説
明したように圧縮された空気が充満された燃焼室６２内
に噴射ノズル６３によって燃料が噴射され始め、第２０
図−ａに示す様に燃焼室側壁６２ａ、６２ａ’に燃料が
衝突することとなり。

更にピストン６０が下降し第２０図−ｂの状態で噴射ノ
ズル６３からの燃料噴霧が終了するものと考えることが
できる。第２０図−ａ及び第２０図−ｂの各状態におけ
る作用は、前記゛高負荷時の第２０図−ａ及び第２０図
−すの各状態における作用とほぼ同一となる。

更に２エノジノの低負荷状態では、前記２０図に関して
説明したように圧縮された空気が充満された燃焼室６２
内に第２０図−ａに示す様に燃焼室側壁６２　ａ、　６
２　ａ’に燃料が衝突する状態で燃料噴霧が終了するも
のと考えることができる。

第２０図−ａの状態における作用は前記高負荷時の第２
０図−ａ状態におけろ作用とほぼ同一となる。。

従っ゛Ｃ２本第２実施例ではエンジンの低負荷・中負荷
及び高負荷時においては、第２０図−ａ。

第２０図−ｂ及び第２０図−Ｃにて夫々説明したように
、空気と燃料とが極めて細かく層状に分布され、スキッ
シュに、に’　、縦方向旋回流に１．に１’、に２．に
２”及びスワール３１．Ｓ２の作用によって燃料と空気
とが十分に攪拌されて両者の混合が良好に行われ、吐煙
濃度の減少が図れるものである。

また、空気層Ｅ１．Ｅ１’の作用により燃料流Ｂ１．Ｂ
１’が第１．第２下側壁７８ａ、７８ａ’によって冷却
されることなく、また燃料流Ｂｌ。

Ｂｌ’の周囲に空気が充分に与えられろものであり、吐
煙濃度の減少が図れるものである。

更に、第２０図−Ｃの状態では燃焼室上方のシリンダ部
の空気中に燃料又は火炎を積極的に流出させるので、高
負荷時の空気不足を解消できるものである。

なお、燃焼室からシリンダ部へ向って流出した燃料又は
火炎は第１．第２案内壁６４．６５によってｆｆｌ焼室
の上方へ向けられるので、クウェンチゾーンＱへ直接燃
料又は火炎が流入することを防止でき、吐煙濃度の増加
を防止できるものである。

また２本実施例の構成においては、前記第２０図−ｂ及
び第２０図−〇に基づいて夫々説明した如（、下方に向
うにつれて内径が小さくなる第１゜第３燃料反射壁６６
．６６′及びエツジ部７２゜７２′の作用により、噴霧
された燃料が燃焼室６２の下部に集中せず燃焼室６２内
全体に分布され。

噴射ノズル６３のシリンダヘッドからの突出量δを小さ
くできるので、噴射ノズル６３の先端部を高２八にさら
さな（てすむという効果をも有するものである。

なお２本発明者の実験によれば、前述した各数値の範囲
を下記のとおり規定することにより、前記第１実施例の
構成のものに比べて常用回転数全域（１１０００ｒｐ〜
４０００ｒｐｍ）にわたり、吐煙濃度を一定値におさえ
た場合の出力が約１０％向上することが判ったものであ
る。

１気筒当りの排気量　　４００ｃｃ〜５００　ｃｃ圧縮
比　　　　　　　　　１８〜１９ ０４０≦Ｄ４／Ｂ≦０．６０ ０３０≦Ｈ／Ｄ４≦０５０゜ ０８５≦Ｄ３／Ｄ４≦０．９５゜ ０９０≦Ｄ２／Ｄ４≦１００゜ ０８０≦ＤＩ／Ｄ４≦０．９０゜ Ｑ、　’ＩＱ≦ｈｌ／Ｄ４≦０．５０゜０５０≦ｈ２／
Ｄ４≦０７０゜ ０１０≦ｈ３／Ｄ４≦０３０゜ ００３≦ｈ４／Ｄ４≦０１５゜ ７０°≦６１≦８０°、６０°≦θ２≦７０°。

３５°　≦β１≦６５°　、３５°　≦β２≦６５°　
。

ただし Ｂ：　ピストン３０の径 Ｄｌ；第１燃焼室４４の上方開口部の径Ｄ２：第１燃焼
室４４の最大径 Ｄ３：エツジ部４２の径 Ｄ４：第２燃焼室４８の最大径 Ｈ：燃焼室３２の高さ ｈｌ：燃焼室６２の開口から第１の側壁部６２ａのエツ
ジ部７２までの距離 ｈ２：燃焼室６２の開口から第２の側壁部６２８′のエ
ツジ部７２’　までの距離 ｈ３：第１燃料反射壁と第２燃料反射壁とを合せた全高
さく第１の側壁部６２ａと第２の側壁部６２８′とは同
一高さ） ｈ４；第２燃料反射壁の高さく第１の側壁部６２ａと第
２の側壁部６２８′とは同一高さ） θ１：中心軸線ＩＯに対する噴射角 θ２：中心軸ｌ１ｊＩＩＯに対する噴射角β１：第１の
側壁部６２ａの第１燃料反射壁６６と中心軸線ｅＯとの
なす角 β２：第２の側壁部６２ａ′の第１燃料反射壁６６′と
中心軸線ｌＯとのなす角 なお２本実施例においては、第１７図に示した如く第１
の側壁部６２ａと第２の側壁部６２ａ′との連結部分が
段差を有する様に形成されているが、同接続部を第２１
図に示す如く第１の側壁部６２ｎと第２の側壁部６２ａ
′とをなめらかに繋ぐ様に接続部７０を構成することに
より、スワールＳｌ、Ｓ２の流速を弱めろことなく、上
記第２実施例の効果をより向上できるものである。

次に２本発明の第３実施例について第２２図〜第２６図
に基づいて説明する。なお、上記第１実施例と実質的に
同一の部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する
。

本実施例の、ディーゼルエンジンは、第１実施例及び第
２実施例と略同様に１気筒当たりの排気量力３００ｃｃ
〜８００ｃｃの小型の直噴式ディーゼルエンジンに関す
るものである。

本実施例の構造は、第２２図に示すように、ピストン１
００の上部に頂面１００ａに開口する燃焼室１０２が凹
設されており、燃焼室１０２の側壁１０２ａの上部には
燃焼室１０２の中心軸線ＩＯに対して傾斜角γ１傾斜さ
せピストン１００の内部へ末広がり形状となるように案
内壁１０４が形成されている。燃焼室１．０２の側壁１
０２ａの案内壁１０４の下方には、上下方向中間部に燃
焼室１０２内方に向はリング状の突出部１０６が突設さ
れており、同突出部１０６によって燃焼室１０２が上下
方向に第１燃焼室１０８と第２燃焼室１１０とに分割さ
れている。

そして、突出部１０６はその外面壁を燃焼室１０２の中
心軸線ＩＯに対し下方に向うにつれて内径が小さくなる
ように傾斜され傾斜角γ２を有する第１燃料反射壁１１
２と、中心軸線１０方向に延在する第２燃料反射壁１１
４と、第２燃焼室１１０の上部壁面１１６とにより構成
されている。

そして、突出部１０６は燃焼室１０２底面からの高さが
周方向に沿い変化するように傾斜して形成されており２
周方向に沿って燃焼室の中心軸線１０に垂直な平面に対
し傾斜角γ３を有する第１傾斜部分１２０と傾斜角γ４
を有する第２傾斜部分１２２とが交互に形成されている
。また、１２４は燃料噴射ノズルであり、燃焼室の中心
軸線ＩＯの近傍に配置されており、ピストンの上支点付
近において燃料噴射ノズル１２４からの噴霧が上記突起
部１０６の第２燃焼室１１０の上部壁面１１６に衝突す
る様に同ノズル１２４が配置されている。

ここて２本実施例に記載した第１燃焼室の開ロ径Ｄｉ、
第１燃焼室１０８の最大径Ｄ２．第２燃料反射壁１１４
の内径Ｄ３．第２燃焼室１１０の最大径Ｄ４２燃焼室の
深さＨの関係は夫々、 Ｄ４７Ｂ＝０．５．Ｈ／Ｄ４＝０．４゜Ｄ３／Ｄ４＝０
．９０．Ｄ２／Ｄ４＝０．９５゜Ｄ　１　／　Ｄ　４　
＝０．８５゜ となり、 更に、案内壁１０４と中心軸線ｌ０とのなす角γｌ。

第１燃料反射壁１１２と中心軸線ｌ０とのなす角γ２゜
突出部１０６の第１傾斜部分１２０と中心軸ｆｉＪＩＩ
Ｏに垂直な平面とのなす角γ３．突出部１０Ｂの第２傾
斜部分１２２と中心軸、１１５！１０に垂直な平面との
なす角γ４は夫々 γ１＝３０’　、γ２＝４５’　、γ３＝５”、γ４＝
　２５’となるように構成されている。

本実施例の構成によれば、エンジンの圧縮行程において
ピストン１００がシリンダ内を上昇し上死点付近の状態
における空気の流れを考えると、第２３図に示す如く、
燃焼室１０２の周囲から燃焼室１０２内に向ってスキッ
シュＫが強く発生する。スキッシュには、燃焼室１０２
の中央部に向って集まろうとするため中央部に高圧部Ｇ
が生じる。高圧部Ｇに衝突して下方に向かったスキッシ
ュには、第１燃料反射壁１１２と案内壁１０４により誘
導されて縦方向旋回流に１が生じる。高圧部Ｇの下方部
分も周囲の燃焼室部分に比べ高圧となり、準高圧部Ｇ′
が形成されるので、スキッシュにの主な流れは。

縦方向旋回流に１と高圧部Ｇとの間を下降し、その後、
準高圧部Ｇ′によって燃焼室１０２０周壁部に押し出さ
れ、第２３図に示す様な縦方向旋回流に２を生じること
となる。更に燃焼室１０２内では。

上記スキツシユに、［方向旋回流Ｋｌ、に２の他に第２
３図に示すスワール３１．Ｓ２が発生しており、これら
の空気の流れが混流された状態で、第１燃焼室１０８及
び第２燃焼室１１０内に圧縮された空気が充満されるこ
ととなる。

エンジンの高負荷状態では、第２３図に関して説明した
様に圧縮された空気が充満された燃焼室１０２内に燃料
が噴霧され、第２４図−ａに示す第２燃焼室１１０の上
部壁面１１６に燃料が衝突する状態からピストンが下降
し第２４図−すの状態に移行し、更にビス）・ンが下降
して第２４図−Ｃの状態で噴射ノズル１２４からの噴霧
が終了するものと前文ることができる。

第２４図−ａに示すように、噴射されｔ二燃料の主流Ａ
１が第２燃焼室１１０内周壁上部１１６に衝突する場合
には、燃料流Ａ１の大部分は第２燃焼室１１０の内周壁
１１０ａに案内され、更に前記縦方向旋回流に２により
第２燃焼室１１０中央へ向う燃料流Ｂ１となる。また、
突起１０６により上方に反射された燃料流Ｃ１は縦方向
旋回流に１により第１燃焼室１０８の中央へ向う燃料流
となる。

また、第２４図−ｂに示すように、ピストンが下降した
場合には、噴射ノズル１２４が上記第２４図−ａの場合
より相対的上方に位置するため、噴射ノズル１２４から
噴射される燃料の主流Ａ２は。

第２燃料反射壁１１４に衝突し、噴震は第２燃焼室１１
０中央へ向けて燃料流Ｂ　２’が生じ、前記第２４図−
ａにて説明した燃料流Ｂ１に比べて上方に流れることと
なる。また、第２燃料反射壁１１４上方に衝突した噴霧
は、第１燃料反射壁１１２において反射されて、第１燃
焼室１０８上部中央へ誘導される燃料流Ｃ２が生じるこ
ととなる。

ピストン１１０が更に下降し第２４図−Ｃに示す様に噴
射ノズル１２４から噴射された噴７ｉＡ３が第１燃料反
射壁１１２に衝突する状態では、第２４図−Ｃに示すよ
うに噴射ノズル１２４から噴射された噴震Ａ３が第１燃
料反射壁１１２に衝突し、案内壁１０４に沿ってピスト
ン１００の燃焼室１０２の上方のシリンダ部に向かう燃
料流Ｃ３と、第２燃焼室１１０上方部中央に向う燃料流
Ｂ３とが生じることとなる。

ところで、上述のようにして分散されるべく噴射ノズル
１２４から噴射される燃料の噴霧は、噴射初期は燃料が
液体の状態で第２５図に示すＸ点に衝突するが、その後
燃料が微粒化されるとスワールＳｌ、３２の影響を大き
く受は第２５図中矢印Ｆの方向に流されることとなり徐
々に衝突点がＸ点からＹ点のように変化することとなる
。

ところが衝突点Ｘと衝突点Ｙとはピストンの下降にとも
なって上下方向の位置が異なるため、それぞれの衝突点
における噴霧が上記第１．第２傾斜部分１２０．１２２
によって反射誘導または案内誘導される高さが時間の経
過とともに変化することとなる。このため、噴霧の反射
において、燃焼室１０２内における突出部１０６の高さ
が刻々変化するように作用し、上記第１．第２傾斜部分
１２０．１２２の傾斜面によって燃焼室側壁に衝突した
燃料を中心軸線ＩＯに垂直な平面内で旋回させる働きが
生じるものである。従って周方向に傾斜している突出部
１０６と燃焼室１０２内のスワールＳｌ、３２との協働
作用により突出部１０６により分散される噴震が。

燃焼室１０２内の多層にわたり十分に分散分布するよう
になる。このように、ピストン１００の各変位において
、噴霧を、空気スワール３１．３２を介在した状態で、
燃焼室１０２の上、中、下部に多層分布させることがで
きるようになり、燃料と空気との混合が充分に行われ空
気利用率が増加する。

また、ピストン１００の各変位時において、噴霧は燃焼
室１０２の中心方向へ向は誘導されるため。

着火後も温度の低いシリング壁方向すなわちクウェンチ
ゾーンＱへ火炎が拡がりにくくなる。

このように、燃焼室１０２内の局部的な過濃混合気形成
がさけられ、また拡散燃焼期に、火炎がクウェンチゾー
ンＱへ噴出することを抑止できるため、黒煙発生量が大
幅に低減され吐煙濃度で制限される出力の向上が可能に
なる。

更に、高負荷状態では第２４図−Ｃに於て説明したよう
に、燃焼室１０２上方のシリンダ部に燃料又は火炎が流
出し、上記燃焼室１０２上方のシリンダ部の空気を燃焼
に利用でき、空気不足の解消が図れるものである。

また、エンジノの中負荷状態では、前記第２５図にて説
明したように圧縮された空気が充満された燃焼室１０２
内に噴射ノズル１２４によって燃料が噴射され始め２第
２４図−ａ（ご示す様に燃焼室周壁に燃料が面突するこ
ととなり、更にピストン１００が下降し第２４図−すの
状態で噴射ノズル１２４からの燃料噴霧が終了するもの
と考えることができろ。第２４図−ａ及び第２４図−ｂ
の各状態に゛おける作用は、前記高負荷時の第２４図−
ａ及び第２４図−すの各状態における作用とほぼ同一と
なる。

更に、エンジンの低負荷状態では２前記第２５図に関し
て説明したように圧縮された空気が充満された燃焼室１
０２内に第２４図−ａに示す様に燃焼室周壁に燃料が衝
突する状態で燃料噴霧が終了するものと考えることがで
きる。第２４図−ａの状態における作用は前記高負荷時
の第２４図−ａ状態における作用とほぼ同一となる。

従って、エンジンの低負荷及び中負荷状態においても、
燃焼室１０２内のスワール流ｓ１，３２と突出部１０Ｇ
の周方向傾斜との協働作用により、突出部１０６により
分散される噴霧が燃焼室１０２内の多層にわたり充分分
散分布するので、空気利用率が増加し、吐煙濃度の減少
が図れるものである。なお、第２５図は第１実施例にて
示した突出部１０Ｂの高さが一定の構造による場合と同
一の吐煙濃度状態において２本実施例の構造による突出
部１０６の高さが変化する場合の出力特性を示しており
。

実線■で示す本考案燃焼室構造による場合は、一点鎖線
■で示す構造による場合より、５〜１０％程度出力が向
上するようになる。

なお２本願発明者の実験によれば、前述した各数値の範
囲を下記のとおり規定することにより。

前記第１実施例の構成のものに比べて常用回転数全域（
１０００ｒｐ＋ａ〜４０００ｒｐｍ）にわたり、吐煙濃
度を一定値におさえた場合の出力が約５％向上すること
が判ったものである。

１気筒当りの排気量　　４００ｃｃ〜５００　ｃｃ圧縮
比　　　　　　　　１８〜１９ ０４≦Ｄ４７Ｂ≦０．６ ０３≦Ｈ／　Ｄ≦０５ ０８５≦Ｄ３／Ｄ４　≦０９５ ０９≦Ｄ２／Ｄ４　≦１０ ０８≦Ｄｉ／Ｄ４　≦０９ １０’　　≦７１≦４５゜ ３０°　≦７２≦６０゜ ３°≦７３≦１５°又は−３°≦γ３≦−１５゜１２°
≦γ４≦８０°又は−１２°≦γ４≦−８０゜ただし、 Ｂ；　ピストン１００の径 Ｄｌ；第１燃焼室１０８の上方開口部゛の径Ｄ２．第１
燃焼室１０ｇの最大径 Ｄ３；第２燃料反射壁１１４の内径 Ｄ４；第２燃焼室１１０の最大径 Ｈ，燃焼室１０２の高さ γ１；案内壁１０４と中心軸線ｌＯとのなす角γ２；第
１燃料反射壁１１２と中心軸線ｌ０とのなす角 γ３；突出部１０６の第１傾斜部分１２０と中心軸線Ｉ
Ｏに垂直な平面とのなす角 γ４；突出部１０６の第２傾斜部分１２２と中心軸線１
０に垂直な平面とのなす角 また２本実施例によれば噴射ノズル１２４を燃焼室１０
２内に過大に突出させないままで、吐煙濃度を低減でき
るようになり、噴射ノズル１２４先端の熱による耐久性
の低下を回避できるようになる。

なお、突出部１０Ｂは、燃焼室１０２内における所要の
上下位置で周方向に断続状態で突出させるようにしても
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は従来の燃焼室形状を示す縦
断面図、第４図及び第５図は本発明の第１実施例を示す
縦断面図、第６図は第１実施例の平面図、第７図、第８
図−ａ、第８図−す、及び第８図−〇は同第１実施例の
燃料及び空気の流れの説明図、第９図〜第１４図は第１
実施例に基づｔ ２実施例の噴霧方向を説明する概念図、第に）図。 第２４図−ａ、第２４図−す、第２４図−Ｃ及び第２５
図は同第３実施例の燃料及び空気の流れの説明図、第２
６図は同第３実施例の効果を示すグラフである。 ２０　ンリノダブロック１２２　シリンダヘッド、２６
，６３，１２４　　燃料噴射ノズル；２８シリツク；　
　３０．　６０．１００　　ピストン、３２，６２．１
０２　　燃焼室；　　３４，６４，１０４　　案内壁；
　３６．６６．１１２　　第１燃料反射壁、３８，６８
，１１４　　第２燃料反射壁；　４４，７４，１０８　
　第１燃焼室、４８，７８，１１０　　第２燃焼室；４
２，７２　工ンジ部；１０６　　突出部；６４　第１案
内壁；６５　第２案内壁；　６６”　第３燃料反射壁；
　６８′　第４燃料反射壁 第　１　　図　　　　　　　　　　　、　２　。 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 稲　匹 第ｅ　ｒｘｉ−ａ 第８　図−ｂ 第δ　図−〇 出力よしく７）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
出力比（２：）　　　　　　　　　　　　　　　　出力
よしくｚ）ノズルシート卸ジＡ７１　（・Ｃ）　　　　
　　　　　出力比Ｃ％）第１６図 第１７図 第１ｆ３図 第１９図 第２０図−〇 第２０図−ｂ 第２０図−〇 第２１図 第２３図 第と４図−α づ１ 第２４図−す 第２４−図−Ｃ 第２５図 第Ｚ°６＠ ニレジン匣Ｉ呟」ソ蔓 昭和６０年特許願第　２０８１、 発明の名称 ディーゼルエンジンの９焼’Ｍ構造 補正をす・ろ者 事件との関係　特許出願人

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダブロックと、同シリンダブロックの上部
   に配設されたシリンダヘッドと、上記シリンダブロック
   のシリンダ内に嵌装されたピストンと、同ピストンの頂
   部に凹設され上記シリンダヘッドによって上面が覆われ
   た燃焼室と、同燃焼室内に燃料を噴霧すべくシリンダヘ
   ッドに配設された燃料噴射ノズルとを有する直噴式ディ
   ーゼルエンジンにおいて、 上記燃焼室が回転体として形成され、同燃焼室が、側壁
   が上記燃焼室の開口縁部から下方に向かうにつれて内径
   が大きくなるように形成された案内壁と、同案内壁の下
   部に下方に向かうにつれて内径が小さくなるように形成
   された第１燃料反射壁と、同第１燃料反射壁の下部に位
   置し上記燃焼室中心軸線ｌ０と略平行に形成された第２
   燃料反射壁とによって周囲が囲まれて構成される第１燃
   焼室、および同第１燃焼室の下方に設けられ側壁部上部
   が円弧形状を有する第２燃焼室とから構成され、さらに
   、上記燃料噴射ノズルが、上記ピストンの上死点位置に
   おいて、燃料噴霧が上記第１燃焼室と上記第２燃焼室と
   の接合部に向かうように噴孔が配置されたことを特徴と
   するディーゼルエンジンの燃焼室構造
2. （２）シリンダブロックと、同シリンダブロックの上部
   に配設されたシリンダヘッドと、上記シリンダブロック
   のシリンダ内に嵌装されたピストンと、同ピストンの頂
   部に凹設され上記シリンダヘッドで上面が覆われた燃焼
   室と、同燃焼室内に燃料を噴霧すべくシリンダヘッドに
   配設された燃料噴射ノズルとを有する直噴式ディーゼル
   エンジンにおいて、 上記燃焼室の側壁が周方向に上記燃料噴射ノズルの噴孔
   の個数と同数でかつ二種形状の第１及び第２の側壁部が
   交互に並んで構成され、 上記第１の側壁部が、上記燃焼室の開口縁部から下方に
   向かうにつれて内径が大きくなるように形成された第１
   案内壁と、同第１案内壁の下部に下方に向かうにつれて
   内径が小さくなる様に形成された第１燃料反射壁と、同
   第１燃料反射壁の下部に位置し上記燃焼室の中心軸線ｌ
   ０と略平行に形成された第２燃料反射壁と、上記第１案
   内壁、上記第１燃料反射壁及び上記第２燃料反射壁によ
   って周囲の一部分が囲まれて構成された第１燃焼室と、
   同第１燃焼室の下方に設けられ側壁上部が円弧形状を有
   する第２燃焼室の側壁とから構成され、 更に、上記第２の側壁部が、上記燃焼室の開口縁部から
   下方に向かうにつれて内径が大きくなるように形成され
   ると共に上記第１案内壁よりも傾斜が緩やかに形成され
   た第２案内壁と、同第２案内壁の下部に下方に向かうに
   つれて内径が小さくなる様に形成されると共に上記第１
   燃料反射壁と略同じ傾斜を有する第３燃料反射壁と、同
   第３燃料反射壁の下部に位置し上記燃焼室の中心軸線ｌ
   ０と略平行に形成された第４燃料反射壁と、上記第２案
   内壁、上記第３燃料反射壁及び上記第４燃料反射壁によ
   って周囲の一部分が囲まれて構成された第１燃焼室と、
   同第１燃焼室の下方に設けられ側壁上部が円弧形状を有
   する第２燃焼室の側壁とから構成され、上記燃料噴射ノ
   ズルが、上記ピストンの上死点位置において、燃料噴霧
   が上記第１の側壁の上記第１燃焼室と上記第２の燃焼室
   との接合部及び上記第２の側壁の上記第１燃焼室と上記
   第２の燃焼室との接合部に夫々向かうように噴孔が配置
   されたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼室構
   造
3. （３）シリンダブロックと、同シリンダブロックの上部
   に配設されたシリンダヘッドと、上記シリンダブロック
   のシリンダ内に嵌装されたピストンと、同ピストンの頂
   部に凹設され上記シリンダヘッドで上面が覆われた燃焼
   室と、同燃焼室内に燃料を噴霧すべくシリンダヘッドに
   配設された燃料噴射ノズルとを有する直噴式ディーゼル
   エンジンにおいて、 上記燃焼室の側壁が、同燃焼室の開口縁部から下方に向
   かうにつれて内径が大きくなるように形成された案内壁
   と、同案内壁の下部に燃焼室の中心軸線ｌ０に向って突
   出した突出部とから構成され、上記突出部により上記燃
   焼室が上下方向に第１燃焼室と第２燃焼室とに分割され
   、更に上記突出部が、上記燃焼室の周方向に沿って、上
   下方向に傾斜する第１傾斜部分と同第１傾斜部分と逆方
   向に傾斜された第２傾斜部分とが交互に並べられて形成
   されたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼室構
   造