JPS6125891B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は渦流室式デイーゼルエンジン、詳細
には、主連通孔および副連通孔とにより主燃焼室
に連通された渦流室に、燃料を噴射するノズルを
多噴口ノズルとするとともに、その１噴口を副連
通孔の軸線を指向するように設けることにより、
渦流室内に噴射された燃料の拡散を図るとともに
副連通孔の特徴を生かし燃焼効率の向上を図つた
渦流室式デイーゼルエンジンに関する。

従来の渦流室式デイーゼルエンジンとしては、
例えば実開昭53−47405号公報に記載されたもの
（渦流室式燃焼室）があり、この渦流室式燃焼室
は第１，２図に示すように構成されている。すな
わち、第１，２図に示されている渦流室式デイー
ゼルエンジンは、シリンダブロツク１とピストン
２およびシリンダヘツド３により画成された主燃
焼室４と、シリンダヘツド３に形成され主連通孔
５と副連通孔６とにより主燃焼室４に連通された
渦流室７と、主連通孔５と副連通孔６の軸線を含
み渦流室７内を２分する仮想平面Ｘ上にその噴口
８が位置するように取付けられた単噴口ノズル９
と、を有しており、この単噴口ノズル９の噴口８
は前記副連通孔６の軸線を指向している。

この渦流室式デイーゼルエンジンにおいては、
ピストン２が上昇する圧縮工程において、主燃焼
室４の空気が渦流室７に流入し、渦流を形成す
る。この渦流は平面Ｘに沿つて渦流室７内を旋回
し、また、ピストン２の上昇に伴い、渦流室７お
よび主燃焼室４の空気の温度が上昇する。このピ
ストン２の上死点直前に、単噴口ノズル９の噴口
８から燃料噴霧が副連通孔６に向つて噴射され、
噴射された燃料噴霧は第２図に示すように副連通
孔６に向つて放射状に進行し、この燃料噴霧の一
部は着火遅れ期間中に副連通孔６を通過して主燃
焼室４に供給される。その後、主燃焼室４と渦流
室７の両室で燃焼が発生し、さらに、ピストン２
の下降に伴い渦流室７の燃料ガスが主燃焼室４に
流出し、主燃焼室４で燃焼が断続する。このよう
に、渦流室７に噴射された燃料噴霧の一部が副連
通孔６を通して主燃焼室４に供給されるため、渦
流室７の燃料ガス濃度を低下させることができ
る。したがつて、渦流室７内での燃焼温度を高め
ることにより、燃焼効率の向上を図つている。

しかしながら、このような従来の渦流室式デイ
ーゼルエンジンにあつては、単噴口ノズル９を使
用しその噴口８を副連通孔６の軸線に指向させ、
かつ、渦流室７の渦流が主連通孔５の軸線と副連
通孔６の軸線とを含む平面Ｘに沿つて旋回するよ
うになつていたため、単噴口ノズル９の噴口８よ
り噴射された燃料噴霧が十分拡散されず、渦流室
７内で前記平面Ｘを中心軸とする領域が燃料過濃
領域７ａとなり、その両サイドが燃料希薄領域７
ｂとなる。したがつて、燃焼の初期に渦流室７よ
り燃料過濃領域７ａの燃料ガスが主燃焼室４に流
れこみ、初期燃焼において空気量が不足し、排気
ガス中のNOxやHC濃度が増加するという問題点
があつた。

この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、渦流室式デイーゼルエンジン
において、燃料噴射ノズルを単噴口ノズルとし、
その１噴口が副連通孔の軸線を指向するように設
け、この噴口より噴射された燃料噴霧の大部分が
着火遅れ期間中に副連通孔より主燃焼室に供給さ
れることにより、渦流室内でこの噴口より副連通
孔に向つて噴射された燃料噴霧領域を燃料希薄領
域とするとともに、渦流室内の他の領域を他の噴
口より噴射された燃料噴霧により燃料過濃領域と
し、燃焼初期、希薄燃焼ガスが主連通孔より主燃
焼室へ噴出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、この発明を図面に基づいて説明する。

第３，４，５図は、この発明の一実施例を示す
図であり、この実施例の説明にあたり、第１，２
図に示した従来例と同一構成部分には同一符号を
附して使用する。

まず、構成を説明すると、第３図において１は
シリンダブロツクであり、シリンダブロツク１内
にはピストン２が摺動自在に収納されている。シ
リンダブロツク１の上端にはシリンダヘツド３が
固定されており、これらのシリンダブロツク１と
ピストン２の上面とシリンダヘツド３とにより主
燃焼室４が画成されている。シリンダヘツド３に
は渦流室７が形成されており、またシリンダヘツ
ド３にはこの渦流室７と前記主燃焼室４とを連通
する一対の主連通孔５および副連通孔６とが形成
されている。この主連通孔５および副連通孔６
は、第４図に示すように、それぞれの軸線を含む
同一平面Ｙ上に大略位置するように形成されてお
り、また、シリンダヘツド３には、この平面Ｙ上
に大略位置するように第５図に詳示する３噴口ノ
ズル１１が取付けられている。この３噴口ノズル
１１の主噴口１２は前記平面Ｙ上に位置するとと
もに、第４図に示すように、前記副連通孔６の軸
線を指向しており、他の２つの副噴口１３，１４
は平面Ｙに対し対称で、かつ、所定角度（渦流室
７の側壁面略中央部に指向する角度）を有してい
る。また、第５図に示すように副噴口１３，１４
の開口面積は等しく、かつ、これらの２つの副噴
口１３，１４の開口面積の和は主噴口１２の開口
面積より大きい。したがつて、主噴口１２より噴
射された燃料噴霧が着火遅れ期間中に主燃焼室４
に流入するため、主噴口１２より噴射された平面
Ｙを中心とする燃料噴霧の領域は燃料に比し空気
の多い燃料希薄領域１５となり、２つの副噴口１
３，１４より噴射された平面Ｙの両側の燃料噴霧
の領域は燃料に比し空気の少ない燃料過濃領域１
６となる。また、シリンダヘツド３には図示しな
い吸気ポートと排気ポートが形成されている。

次に作用を説明する。

吸入行程時吸気ポートより主燃焼室４に吸入さ
れた空気は、圧縮工程中のピストン２の上昇によ
つて、渦流室７に流入し平面Ｙに沿つて渦流室７
内を旋回する渦流を形成する。さらに、ピストン
２の上昇に伴い、燃焼室４および渦流室７の空気
は圧縮、加熱され、ピストン２の上死点直前で、
渦流室７内に３噴口ノズル１１から燃料噴霧が噴
射される。噴射された燃料噴霧のうち２つの副噴
口１３，１４から平面Ｙの両側に対称に噴射され
た燃料噴霧は渦流室７内の両側に拡散し、主噴口
１２から副連通孔６に向つて噴射された燃料噴霧
は渦流室７内を平面Ｙを中心に拡散するととも
に、その大部分は着火遅れの期間内に副連通孔６
を通つて主燃焼室４に入る。したがつて、渦流室
７内は平面Ｙを中心とする近傍の領域が燃料の量
に比して空気の量が多い燃料希薄領域１５とな
り、平面Ｙを中心としてその両側が燃料の量に比
して空気の量が少ない燃料過濃領域１６となる。
すなわち、副噴口１３，１４の開口面積の和は主
噴口１２の開口面積より大きく、かつ、主噴口１
２から噴射された燃料噴霧の大部分は副連通孔６
より主燃焼室４へ供給されてしまう、その結果、
副連通孔６に指向した主噴口１２より噴射された
燃料噴霧の拡散領域は副噴口１３，１４より噴射
された燃料噴霧の拡散領域よりも燃料の希薄な領
域となる。その後、主燃焼室４に供給された燃料
と過流室７の燃料とが共に着火し、初期燃焼が始
まる。ピストン２の下降に伴い渦流室７の燃焼ガ
スのうち、まず、渦流の中心にある燃料希薄領域
１５の燃焼ガスが主連通孔５より主燃焼室４に進
入する。この燃焼ガスは燃料量に比べ空気量が多
いため、高温であり、副連通孔６より供給された
主燃焼室４の燃料の燃焼を良好なものとする。そ
の結果、初期燃焼が完全に行なわれ、排気ガス中
のNOxやHCの低減を図ることができる。その
後、主連通孔５より燃料過濃領域１６の燃焼ガス
が主燃焼室４に送り込まれ、主燃焼室４内の空気
と混合されながら拡散燃焼される。この拡散燃焼
とされる燃料過濃領域１６の燃焼ガスは拡散燃焼
されるまで時間があり、かつ、主燃焼室４に進入
する際にも撹拌されるため、空気と十分撹拌され
ており、拡散燃焼は十分に完全燃焼される。した
がつて、排気ガス中のNOxやHCの低減を図るこ
とができる。

なお、この実施例にあつては、燃料噴射ノズル
を３噴口ノズルとしたが、３噴口ノズルに限るも
のではなく、多噴口ノズルを使用しそのうちの１
噴口が副連通孔を指向するものであればよい。ま
た、３噴口ノズルにおいて、副噴口を主噴口に対
して対称で、かつ、２つの副噴口の開口面積が同
じで、２つの副噴口の開口面積の和が主噴口の開
口面積より大きいものとしたが、この条件を満足
するものに限るものではない。

以上説明してきたように、この発明によれば、
その構成をシリンダヘツドの設けられた渦流室
と、シリンダヘツドとピストンの上面との間に形
成された主燃焼室と、これらの主燃焼室と渦流室
とを連通する一対の主連通孔および副連通孔と、
を備えた渦流室式デイーゼルエンジンにおいて、
前記渦流室に燃料を噴射する多噴口ノズルを、そ
の一噴口が前記副連通孔の軸線を指向するように
設け、渦流室内でこの噴口より副連通孔に向つて
噴射された燃料噴霧の近辺を燃料希薄領域とする
とともに、さらに、この燃料希薄領域の周囲を燃
料過濃領域とし、燃焼初期、高温で希薄燃焼ガス
が主連通孔より主燃焼室へ噴出するようにしたの
で副連通孔を有する渦流室式デイーゼルエンジン
の特徴である渦流室での燃焼温度の上昇を図るこ
とができるとともに、燃焼室での燃焼を完全燃焼
させることができる。したがつて、排気ガス中の
NOxやHC濃度を低減することができるという効
果が得られる。

また、前述した実施例は上記効果に加えて、更
に以下の様な効果がある。すなわち、渦流室の燃
料噴霧を対称的に分布させることができ、初期燃
焼の高温化と拡散燃焼の完全燃焼化をより一層図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は従来の渦流室式デイーゼルエンジ
ンを示す図であり、第１図はその概略断面図、第
２図は第１図の−矢視断面図、第３，４，５
図はこの発明の渦流室式デイーゼルエンジンの一
実施例を示す図であり、第３図はその概略断面
図、第４図は第３図の−矢視断面図、第５図
は３噴口ノズルの拡大断面図である。 ２……ピストン、３……シリンダヘツド、４…
…主燃焼室、５……主連通孔、６……副連通孔、
７……渦流室、１１……３噴口ノズル、１２……
主噴口、１３，１４……副噴口、１５……燃料希
薄領域、１６……燃料過濃領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダヘツドに設けられた渦流室と、シリ
   ンダヘツドとピストンの上面との間に形成された
   主燃焼室と、これらの主燃焼室と渦流室とを連通
   する主連通孔および副連通孔と、を備えた渦流室
   式デイーゼルエンジンにおいて、前記渦流室に燃
   料を噴射する多噴口ノズルを、その１噴口が前記
   副連通孔の軸線を指向するように設け、渦流室内
   のこの噴口より副連通孔に向つて噴射された燃料
   噴霧の近辺を燃料希薄領域とするとともに、さら
   に、この燃料希薄領域の周囲を燃料過濃領域と
   し、燃焼初期に希薄燃焼ガスが主連通孔より主燃
   焼室へ噴出するようにしたことを特徴とする渦流
   室式デイーゼルエンジン。