JPS6124663Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、直接噴射式デイーゼルエンジン、
詳細には、拡散燃焼過程において、火炎が冷却さ
れたシリンダ壁に衝突することにより生ずる不完
全燃焼を防止し、燃焼効率の向上と排ガス中の
HC，スモーク濃度の低減化を図つた直接噴射式
デイーゼルエンジンに関する。

従来の直接噴射式デイーゼルエンジンとして
は、例えば第１、２図に示すようなものがある。
１は冷却水により冷却されるシリンダブロツクで
あり、このシリンダブロツク１にはシリンダ孔２
が形成されている。シリンダ孔２内にはピストン
３が摺動自在に挿入されており、ピストン３の頂
面には略円形のキヤビテイ４が形成されている。
このキヤビテイ４の側壁には同一円弧を有する凹
部５が４個形成されており、また、このキヤビテ
イ４の底面中央部には突起６が形成されている。
前記シリンダブロツク１にはガスケツト７を介し
てシリンダヘツド８がシリンダ孔２を閉止するよ
うに固定されており、シリンダヘツド８とピスト
ン３の頂面との間には間隙９が形成されている。
シリンダヘツド８には前記キヤビテイ４に向つて
燃料を噴射する燃料噴射ノズル１０が取り付けら
れており、この燃料噴射ノズル１０の噴孔（図示
せず）はキヤビテイ４の凹部５に向つて開口して
いる。一方、シリンダヘツド８とシリンダブロツ
ク１内面とキヤビテイ４を含めたピストン３の頂
面とは燃料室１１を画成しており、この燃焼室１
１にはシリンダヘツド８に設けられた吸入ポート
（図示せず）から空気が導入される。

次に作用を説明すると、ピストン３が下降する
吸入行程では、吸入ポートからキヤビテイ４内に
流入する空気がキヤビテイ４内を旋回しうず流
（スワール）を形成している。次いで、ピストン
３が上昇する圧縮行程では間隙９が狭くなるにつ
れて、間隙９からキヤビテイ４に向う空気流が形
成され、この空気流はスキツシユと呼ばれピスト
ン３の上死点である圧縮行程の終期で最大とな
る。この圧縮行程の終期直前で燃料噴射ノズル１
０から燃料噴射Ｘがキヤビテイ４の凹部５のそれ
ぞれの一端部に向つて噴出される。噴出された燃
料噴霧は旋回するスワールに撹拌され空気と混合
されながらキヤビテイ４の壁面に衝突し、そのは
ね返り分はピストン３頂面空間に形成されている
スキツシユによつて、さらに撹拌される。そし
て、若干の着火遅れを経て、混合比が最適となつ
たところで着火し、燃焼が爆発的に行なわれる。
後続の燃料噴霧は噴霧ジエツトを形成し、そこに
周囲の空気が導入されて次々と燃焼が進行する。
この燃焼の圧力によつて、ピストン３は下方に押
し下げられ、ピストン３は膨張行程に移行する。
この膨張行程において、キヤビテイ４内の火炎が
間隙９に向つて噴流し、間隙９内の未燃空気によ
つて燃焼は継続され拡散燃焼する。

しかしながら、このような従来の直接噴射式デ
イーゼルエンジンにあつては、キヤビテイ内の火
炎が燃焼による圧力上昇および膨張行程における
ピストンの下降による逆スキツシユのためキヤビ
テイ内からシリンダ壁に向つて急速に噴流するよ
うになつていたため、火炎が冷却水により冷却さ
れたシリンダ壁により冷却されることとなる。そ
の結果、不完全燃焼が起こり、時に、燃焼が停止
し、排ガス中のHCやスモーク濃度が増加すると
いう問題点があつた。

この考案は、このような従来の問題点に着目し
てなされたものであり、直接噴射式デイーゼルエ
ンジンにおいて、キヤビテイを略長円形（楕円形
を含む）に形成するとともに、このキヤビテイの
長軸方向に延在するように複数の補助キヤビテイ
を該キヤビテイの両側に形成し、さらに、燃料噴
射ノズルから燃料をキヤビテイの略長軸方向に噴
射することにより、上記問題点を解決することを
目的としている。

以下、この考案を図面に基づいて説明する。な
お、従来例と同一構成部分には同一符号を附して
使用する。

第３、４図はこの考案の一実施例を示す図であ
る。まず、構成を説明する。１は冷却水により冷
却されるシリンダブロツクであり、このシリンダ
ブロツク１にはシリンダ孔２が形成されている。
シリンダ孔２内にはピストン１５が摺動自在に挿
入されており、ピストン１５の頂面中央部にはキ
ヤビテイ１６が形成されている。このキヤビテイ
１６は、第４図に示すように、ピストン１５の軸
線をその中心とする略長円形であり、ここで略長
円形は楕円形を含む概念である。さらに、ピスト
ン１５の頂面には該キヤビテイ１６の長軸方向に
延在する一対の補助キヤビテイ１７がキヤビテイ
１６の両側に形成されており、この補助キヤビテ
イ１７はピストン１５の外周近傍に形成され略円
弧状をしている。一方、シリンダブロツク１の上
端にはガスケツト７を介して吸入ポート（図示せ
ず）が形成されたシリンダヘツド８が固定されて
おり、このシリンダヘツド８とピストン１５の頂
面との間には間隙９が形成されている。シリンダ
ヘツド８には前記キヤビテイ１６内に燃料噴霧を
噴出する燃料噴射ノズル１０が設けられており、
この燃料噴射ノズル１０の中心軸はピストン１５
の軸線と略一致している。この燃料噴射ノズル１
０の先端部には円周方向に一対の噴孔（図示せ
ず）が配設されており、これら噴孔からキヤビテ
イ１６に噴出される燃料噴霧はキヤビテイ１６の
略長軸方向に向つている。したがつて、燃料噴霧
はキヤビテイ１６の短軸方向の壁と衝突すること
なくキヤビテイ１６内のスワール空気と十分混合
される。一方、シリンダヘツド８とシリンダ２壁
とキヤビテイ４を含めたピストン１５の頂面とは
燃焼室１１を画成しており、この燃焼室１１には
シリンダヘツド８に設けられた吸入ポート（図示
せず）から空気が導入される。

次に作用を説明する。

ピストン１５が下降する吸入行程では、吸入ポ
ートから燃焼室１１に流入する空気が燃焼室１１
内を旋回しうず流（スワール）を形成し、このス
ワールはキヤビテイ１６内にも生じる。次いで、
ピストン１５が上昇する圧縮行程では間隙９が狭
くなるにつれて、間隙９からキヤビテイ１６に向
う空気流が形成され、この空気流はスキツシユと
呼ばれピストン１５の上死点である圧縮行程の終
期で最大となる。この圧縮行程の終期直前で燃料
噴射ノズル１０から燃料噴霧がキヤビテイ１６の
略長軸方向に噴出される。そのため、燃料噴霧
は、キヤビテイ１６の短軸方向の壁に衝突するこ
となく、キヤビテイ１６内に形成されたスワール
によりスワールの旋回方向に押し流されらがら撹
拌され、微粒化、蒸発過程を経て空気と混合す
る。混合化が最適となつたところで着火し、キヤ
ビテイ１６内で燃焼が爆発的に行なわれる。後続
の燃料噴霧は噴霧ジエツトを形成し、そこに周囲
の空気が導入されて次々と燃焼が進行する。この
燃焼の圧力によつてピストン１５は、下方に押し
下げられ、ピストン１５は膨張行程に移行する。
この膨張行程においては、キヤビテイ１６内の火
炎や燃料噴霧と空気との混合気体が間隙９に向つ
て噴流し、間隙９内の空気によつて燃焼が継続さ
れ拡散燃焼に移行する。このとき、燃焼室１１の
圧力はピストン１５の下降につれて低下する。し
たがつて、補助キヤビテイ１７内の空気が間隙９
に噴流しキヤビテイ１６から間隙９に向つて噴流
する火炎や混合気体と衝突する。その結果、火炎
や混合気体が冷却されたシリンダ２壁に衝突せ
ず、燃焼が効率よく行われる。

第５、６図には、他の実施例を示す。

この実施例は、略長円形のキヤビテイの両側に
それぞれ複数個の補助キヤビテイを形成したもの
である。なお、第３、４図に示す実施例の構成と
同一構成部分には同一符号のみを附してその説明
を省略する。２０は略長円形のキヤビテイ１６の
両側にそれぞれ４個づつ形成された補助キヤビテ
イであり、これら補助キヤビテイ２０はキヤビテ
イ１６の長軸方向に延在している。これら補助キ
ヤビテイ２０は第６図に示すようにキヤビテイ１
６から離れピストン１５の外周に近いものほどそ
の深さが増すように形成されている。したがつ
て、これら補助キヤビテイ２０内に圧縮行程中圧
入された空気は、ピストン１５の下降する膨張行
程中これら補助キヤビテイ２０内からそれぞれ深
さに応じた遅延時間をもつて間隙９に噴流する。
これら補助キヤビテイ２０から噴流する空気は、
キヤビテイ１６から間隙９に噴流した火炎や混合
気体と次々に衝突し、火炎や混合気体がシリンダ
２壁に衝突することにより確実に防止できる。

以上説明してきたように、この考案によれば、
シリンダ内摺動自在に収納されたピストンと、ピ
ストン頂面に形成されたキヤビテイと、シリンダ
ヘツドに設けられたキヤビテイに向つて燃料を噴
射する燃料噴射ノズルと、を備えた直接噴射式デ
イーゼルエンジンにおいて、前記キヤビテイを略
長円形（楕円形を含む）に形成するとともに、こ
のキヤビテイの長軸方向に延在するように複数の
補助キヤビテイを該キヤビテイの両側に形成し、
さらに、前記燃料噴射ノズルから燃料をキヤビテ
イの略長軸方向に噴射するようにしたため、拡散
行程において、キヤビテイから噴流する火炎や燃
料噴霧と空気との混合気体が補助キヤビテイから
噴流する空気と衝突し、冷却水により冷却された
シリンダ壁に火炎や混合気体が衝突することを防
止できる。その結果、燃焼効率を向上させること
ができるとともに、排気ガス中のHCやスモーク
濃度を低減できるという効果が得られる。

他の実施例においては、火炎や混合気体がシリ
ンダ壁に衝突することをより確実に防止できるた
め、さらに燃焼効率を向上させることができると
ともに、より排気ガス中のHCやスモーク濃度を
低減できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１、２図は直接噴射式デイーゼルエンジンを
示す図であり、第１図はその断面図、第２図は第
１図のピストン頂面を示す図、第３、４図はこの
考案の直接噴射式デイーゼルエンジンの一実施例
を示す図であり、第３図はその断面図、第４図は
第３図のピストン頂面を示す図、第５、６図はこ
の考案の直接噴射式デイーゼルエンジンの他の実
施例を示す図であり、第５図はその断面図、第６
図は第５図のピストン頂面図である。 ２……シリンダ、８……シリンダヘツド、１０
……燃料噴射ノズル、１５……ピストン、１６…
…キヤビテイ、１７，２０……補助キヤビテイ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダ内に摺動自在に収納されたピストン
   と、ピストン頂面に形成されたキヤビテイと、シ
   リンダヘツドに設けられたキヤビテイに向つて燃
   料を噴射する燃料噴射ノズルと、を備えた直接噴
   射式デイーゼルエンジンにおいて、前記キヤビテ
   イを略長円形に形成するとともに、このキヤビテ
   イの長軸方向に延在するように複数の補助キヤビ
   テイを該キヤビテイの両側に形成し、さらに、前
   記燃料噴射ノズルから燃料をキヤビテイの略長軸
   方向に噴射するようにしたことを特徴とする直接
   噴射式デイーゼルエンジン。