JPS6120260Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は燃焼室に関するものであり、殊に直噴
式デイーゼルエンジン用燃焼室に係るものであ
る。

上記デイーゼルエンジン用燃焼室は、一般にピ
ストン頂部に形成したキヤビテイより成り、この
キヤビテイの形状により浅皿型，深皿型，球型な
どに大別される。

これら形状のうち、上記深皿型と称される燃焼
室が、出力性能，排気特性，燃費性能，騒音特
性，耐久性等々の面から、自動車用エンジンに適
していると言われており、事実多くの自動車用エ
ンジンに採用されている。

この深皿型燃焼室も、更に、ザウラ型燃焼室に
代表される如きクローズドチヤンバ式とトロイダ
ル型燃焼室に代表されるオープンチヤンバ式とに
大別され、それぞれ長所と短所とを兼ね備えてい
る。

即ち、クローズチヤンバ式はオープンチヤンバ
式に比して排気性能：殊にスモーク特性が良い反
面、燃費特性が悪い。

これは、キヤビテイの開口に於ける絞りの有無
を起因し、この絞りのないオープンチヤンバ式で
は燃焼室への空気の流入あるいはそこからの燃焼
ガスの流出に際して上記開口は何の抵抗ともなら
ないが、開口に絞りを与えたクローズドチヤンバ
式に於てはこの際に該開口が大きな抵抗となつて
燃費特性を悪化させる。また、燃焼室内に燃料が
噴射された場合、クローズドチヤンバ式では開口
が絞つてあるため、該噴霧はこの開口の下方に好
適に噴入し燃焼室内に分散されるも外部への飛散
は殆んどないが、オープンチヤンバ式では上記開
口に絞りがないために該噴霧の一部が燃焼室外部
へ飛散することを防止し得ず、該飛散噴霧がシリ
ンダヘツド下面やシリンダライナに触れてスモー
クを発生することからスモーク特性を悪化させて
いるのである。

本考案はこれらの点に鑑みてなされたものであ
つて、直噴式デイーゼルエンジン用深皿型オープ
ンチヤンバ式燃焼室の開口部直下の内側壁に、該
燃焼室軸心方向に対して大・小２種の曲率半径を
持つと共にそのラジアル方向に対しても大・小２
種の曲率半径を備えたポケツト部を凹形成するこ
とにより、クローズドチヤンバ式燃焼室に見られ
る如き長所をも兼ね備えさせんとするものであ
る。

以下図示せる本考案の一実施例について詳説す
るに、第１図に於て１０はピストンでその頂部に
深皿型のキヤビテイ１１が形成されており、ここ
に燃焼室１２が構成されている。そしてこの燃焼
室１２の略々中心位置に燃料噴射ノズル１３が位
置づけされており、キヤビテイ内側壁１４に形成
したポケツト部１６に向けて燃料の噴霧１５を放
射状に噴射することができる様になつている。
尚、図中矢印Ｓはスワールの施回方向を示す。

上記内側壁１４には第２図及び第３図から明ら
かな様に、上記燃焼室１２の軸心Ｃ方向に対して
ｒ，Ｒなる２種の曲率半径を持ち且つそのラジア
ル方向に対してもｑ，Ｑなる２種の曲率半径を備
えたポケツト部１６がキヤビテイ１１の開口部１
９の直下に前記噴霧１５の数だけ凹形成されてい
て、上記噴霧１５の飛散方向が制御されている。

即ち、燃焼室１２の軸心Ｃ方向に対して該ポケ
ツト部１６は、第２図に示す如く、上記噴霧１５
の幾何学的中心Ｊと図中点線にて示すキヤビテイ
基礎内側壁Ｗとの交点付近のある点Ｘ１を中心と
すると共に該交点付近に於ける上記噴霧１５の幾
何学的な上記軸心Ｃ方向への拡散を考慮して決定
された曲率半径ｒにて形成される第１プロフイル
１７と、上記中心点Ｘ１を通り燃焼室軸線Ｃに直
角な線Ｌ上付近のある点Ｘ２を中心とすると共に
上記曲率半径ｒより大きい曲率半径Ｒにて形成さ
れる第２プロフイル１８とにより定まる輪郭を持
ち、前記基礎内側壁Ｗに対して最大深さｔだけ窪
む様になされており第１のプロフイル１７はキヤ
ビテイ開口部１９にまた第２のプロフイル１８は
キヤビテイ下部内側壁２０に夫々滑らかに連結さ
れている。この場合、該開口部１９並びに下部内
側壁２０は、いずれも略々前記キヤビテイ基礎内
側壁Ｗと一致している。

また前記燃焼室１２のラジアル方向に対して該
ポケツト部１６は、第３図に示す如く、前記中心
Ｊと前記基礎内側壁Ｗとの交点付近のある点Ｘ３
を中心とすると共に前記最大深さｔを確保し且つ
上記交点付近に於ける噴霧１５の幾何学的ラジア
ル方向の拡散を考慮して決定された曲率半径ｑに
て形成される第３プロフイル２１と、上記中心点
Ｘ３を通り前記燃焼室軸心Ｃに垂直な線Ｍ上のあ
る点Ｘ４を中心とすると共に上記曲率半径ｑより
大なる曲率半径Ｑにて形成される第４プロフイル
２２とより定まる輪郭を持ち、前記スワールＳの
上流側に第３プロフイル２１が、同下流側に第４
プロフイル２２が位置する如く形成されており、
第３プロフイル２１は前記キヤビテイ内側壁１４
から比較的急激に落ち込むのに対し第４プロフイ
ル２２は比較的滑らかに同内側壁１４に連なる様
になつている。

以上の如き４つのプロフイル１７，１８，２
１，２２をもつて構成されたポケツト部１６を、
上記開口部１９の直下であつてキヤビテイ１１の
内側壁１４の噴霧１５の衝突部位に備えた本考案
燃焼室１２に於ては、前記ノズル１３より噴射さ
れた噴霧１５は該ポケツト部１６に都合良くガイ
ドされる故、軸心Ｃ方向に対しては第２図中白抜
矢印にて示す様に、前記開口部１９を介して燃焼
室外部へ飛散することなく燃焼室底方中心部へ格
好に導流され、またラジアル方向に関しては第３
図中白抜矢印にて示す如くスワールＳの流れに従
つて噴霧１５を広く拡散させることができるので
ある。

なぜならば、該噴霧１５の中心Ｊは第１プロフ
イル１７の中心点Ｘ１近傍に指向されており且つ
該プロフイル１７の曲率半径ｒは該噴霧１５の軸
心Ｃ方向への拡散を考慮して設定されている故、
噴霧１５はこのプロフイル１７に確実にホールド
され、開口部１９方向への飛散が防止される。更
に、該噴霧１５は大きな曲率半径Ｒの第２プロフ
イル１８に沿つて滑らかに流下し、前記下部内側
壁２０を経て燃焼室底方中心部へ押し出され、燃
焼室中心部の空気と都合よく混合することができ
る。

また、ラジアル方向に関しても上述と同様に、
噴霧１５は第３プロフイル２１に確実にホールド
され且つその後に第４プロフイル２２に沿つて流
れ、スワールＳの方向に好適に導びかれ、燃焼室
中心部の空気と都合良く混合して行くことができ
る。そして、上記プロフイル２１はキヤビテイ内
側壁１４に対して比較的急激に落ち窪んでいるた
め、第３図中小さな矢印Ｖにて示す様に、この部
分にてスワールＳが乱れ、これが噴霧１５と空気
との混合を更に促進するものである。

この様に、本考案燃焼室によれば、オープンチ
ヤンバ式燃焼室でありながら、上述の如き適切な
プロフイルのポケツト部１６を形成することによ
り、クローズドチヤンバ式燃焼室に見られる開口
部１９の絞り作用に類似した作用を巧みに醸し出
させてスモークの発生を抑制すると共に、噴霧１
５を更に燃焼室底方中心部並びにラジアル方向へ
導流拡散させることによりその部分にある空気を
有効に活用することができる故、出力性能，燃費
性能等が更に向上する。しかも本考案に於ける前
記開口部１９は、実質的に何等絞られてはいない
故、クローズドチヤンバ式燃焼室の如き欠点は生
ぜず、オープンチヤンバ式燃焼室本来の長所をそ
のまま活かすことができるものである。

尚、例えば曲率半径ｒの中心点Ｘ１は中心Ｊと
内側壁Ｗとの交点付近に置かれる如く、また曲率
半径Ｒの中心点Ｘ２は該中心点Ｘ１を通り前記直
角な線Ｌ上に置かれる旨の説明を成したが、これ
ら（中心点Ｘ３，Ｘ４をも含む）は厳密な意味で
ここに置かれることを指すのではなく、本考案の
技術思想を脱しない範囲でこれを多少動かすこと
を妨げるものではない。また、曲率半径Ｒあるい
はＱは曲率半径ｒもしくはｑに比して大であるこ
とが必要であるも、実験によれば1.5r＜Ｒ＜3r，
1.8q＜4q，ｑ≦ｒ等の関係を持たせることが肝
要である。更に開口部１９の厚さＨは、前記曲率
半径ｒとの関係に於て、0.7＜ｔ＜1.5r程度とす
ることが得策である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すピストンの上
面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は
第２図のＢ−Ｂ断面図である。 １０……ピストン、１１……キヤビテイ、１２
……燃焼室、１３……ノズル、１４……内側壁、
１５……噴霧、１６……ポケツト部、１７，１
８，２１，２２……プロフイル、１９……開口
部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. その略々中心に位置付けされた燃料噴射ノズル
   １３から噴霧１５を放射状に直接キヤビテイ内側
   壁１４に向けて噴射する形式の直噴式デイーゼル
   エンジン用深皿型オープンチヤンバ式燃焼室１２
   に於て、キヤビテイ開口部１９の直下のキヤビテ
   イ内側壁１４に上記噴霧１５の数に対応したポケ
   ツト部１６を凹形成すると共に、該ポケツト部は
   前記噴霧１５の幾何学的中心Ｊとキヤビテイ１１
   の基礎円側壁Ｗとの交点付近のある点Ｘ１の中心
   点とし且つ該交点付近に於ける上記噴霧１５の幾
   何学的燃焼室軸心方向拡散を考慮して決定される
   曲率半径ｒにて形成される第１プロフイル１７
   と、上記中心点Ｘ１を通り且つ上記燃焼室の軸心
   Ｃに直角な線Ｌ上付近のある点Ｘ２を中心点とし
   ました上記曲率半径ｒより大なる曲率半径Ｒにて
   形成される第２のプロフイル１８とより成るとと
   もに最大深さｔを有する上記軸心方向の輪郭を持
   ち、更に第１プロフイル１７はキヤビテイ開口１
   ９に対して比較的急激に落ち窪みまた第２のプロ
   フイル１８はキヤビテイ下部内側壁２０に対して
   円滑に連結する一方、前記中心Ｊと前記内側壁Ｗ
   との交点付近のある点Ｘ３を中心点とすると共に
   上記最大深さｔを確保し且つ上記交点付近に於け
   る噴霧の幾何学的ラジアル方向の拡散を考慮して
   決定される曲率半径ｑにて形成される第３プロフ
   イル２１と、上記中心点Ｘ３を通り前記軸心に垂
   直な線Ｍ上のある点Ｘ４を中心点とし且つ上記曲
   率半径ｑより大なる曲率半径Ｑにて形成される第
   ４プロフイル２２とより成る燃焼室ラジアル方向
   の輪郭を備え、また第３プロフイル２１は第４プ
   ロフイル２２に対してスワールＳの施回方向に関
   して上流に位置付けされる様に構成し更に該第３
   プロフイル２１はキヤビテイ内側壁１４から比較
   的急激に落ち窪み第４プロフイル２２は同内側壁
   １４に対して滑らかに連結する様に成し、もつて
   前記噴霧１５の略々全量が上記ポケツト部１６に
   受け止められ且つそれにより燃焼室内に広く拡散
   し得る如く導流させる様にした燃焼室。