JPS6224760Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はHC等の未燃成分及びスモーク等の排
出量低減化を図つた直接噴射式内燃機関に関す
る。

内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射して燃焼
させるいわゆる直接噴射式内燃機関例えば直噴デ
イーゼル機関は出力特性に優れる反面未燃成分の
排出量が多いという欠点を有する。

例えば第１図に示す直噴式デイーゼル機関に関
して説明すると、シリンダ１の内周面を往復摺動
するピストン２の頂面にキヤビテイ３が凹設され
ており、シリンダヘツド４に設けた噴射ノズル５
から燃料をキヤビテイ３の内周壁３ａに向け噴射
供給している。

ここにおいてピストン２の圧縮行程においては
ピストン２とシリンダヘツド４との間のクリアラ
ンス燃焼室即ち主室６内の空気が圧縮されてキヤ
ビテイ３内にスキツシユ流となつて流入し大きな
空気流動を与える。そして圧縮上死点直前におい
て噴射ノズル５からキヤビテイ３に向けて燃料が
噴射され若干の着火遅れとなつて燃焼が開始され
る。次期膨張行程において、キヤビテイ３内の火
炎が主室６内に逆スキツシユ流となつて吹き出さ
れ、該主室６内の空気と火炎とが混合されつつ燃
焼が継続するのである。（(株)山海堂、昭和55年３
月発行「自動車工学全書第５巻デイーゼルエンジ
ン」P.120） しかしかかる従来の直噴式デイーゼル機関によ
ると、噴射ノズル５から噴射された燃料の一部が
キヤビテイ内周壁３ａに液滴状に衝突付着しこれ
が底壁３ｂに滞流してしまい、主室６からの空気
流が該底壁３ｂに澱んだ液滴状燃料を気化するの
に困難性を生じ良好な混合気を得られないままに
着火燃焼することは避けることができなかつた。
従つて燃料は液滴燃焼となつて空気利用率が悪化
し、HC等の未燃成分或いはスモークの排出量が
多くなるという不都合があつた。

上記不都合の解消を目的として、ピストン上死
点におけるスキツシユ流れを、ピストン上面から
キヤビテイに向けられた多数の細孔を介してキヤ
ビテイ内に導き、もつて燃料噴霧と空気の充分な
混合を図ろうとしたものも見うけられる（実開昭
53−152002号公報）。

しかしこのものは、ピストン上昇（圧縮）行程
でキヤビテイ内にスキツシユ流を生じさせるもの
で、噴射燃料の着火燃焼後におけるピストン下降
（膨張）行程までキヤビテイ内の空気流動を長く
維持することが困難であつた。それ故、キヤビテ
イ内壁に付着した燃料液滴の気化特性、シリンダ
内の膨張行程における空気流動特性に劣り、空気
利用率が依然として改善されたとは言い難かつ
た。

本考案はかかる従来構造の不都合を解消すべく
なしたもので、ピストン圧縮行程上死点付近のス
キツシユ流を利用する他に、ピストンの上死点近
傍である膨張行程の初期にキヤビテイの底壁に滞
流した液滴状燃料に圧縮空気を直接吹きかけ強制
的にその気化促進を図ると共に気化混合気のキヤ
ビテイ内の流動を大きくし燃焼を改善するように
した直接噴射式内燃機関の燃焼室を提供するもの
である。

以下に本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。尚従来例と同一要素にはこれと同一の符号を
付して説明を省略する。

第２図及び第３図において、キヤビテイ３は円
筒形空間をなしその底壁３ｂの中央部が上方に盛
り上がつた形状をなしている。そしてこの場合噴
射ノズル５は多噴口式であつてキヤビテイ３の内
周壁３ａ複数箇所に燃料を噴射供給する。

シリンダヘツド４内には噴孔１１を介して主室
６と連通する小室１２を設ける。この小室１２は
図示程大きくなくともよく、噴孔１１の開口面積
は該噴孔１１を流通する空気の抵抗を可及的に小
になるように比較的大きく設計する。

一方、ピストン２の頂面一部には前記噴孔１１
の一部にピストン上死点及びその近傍で突入する
小ピストン部１３を上方に突出形成される。従つ
て噴孔１１はピストンが上死点及びその近傍に位
置しない限り常に開放されている。

また同じくピストン上死点近傍で前記一部閉塞
された噴孔１１に対応するピストン頂面からキヤ
ビテイ３の底壁３ｂ付近に連通する連絡通路１４
をピストン２内に開設する。この連絡通路１４は
キヤビテイ３に近づくにつれて通路面積が小とな
りかつ開口方向がキヤビテイ３の内周壁３ａに対
して接線方向を向く。

シリンダヘツド４には、開示しないが吸気ポー
ト、排気ポート、吸気弁及び排気弁が設けられて
いることはいうまでもない。

上記構成によれば、ピストン圧縮上死点近傍で
噴射ノズル５から燃料がキヤビテイ３内周壁に向
けて噴射されると共に主室６内の空気はスキツシ
ユ流となつてキヤビテイ３内に流入しキヤビテイ
３内のガス流動を大きくして前記噴射燃料と空気
との混合を促進する。そして該混合気は着火燃焼
して膨張行程に移行するが、このとき、キヤビテ
イ３の内周壁に付着した液滴状の燃料は底壁３ｂ
に滞溜しまた底壁付近には気化して濃混合気とな
つて澱む。

しかし、本考案ではピストン上死点近傍で小ピ
ストン部１３が噴孔１１内に突入し噴孔１１を狭
めると共に小室１２内の空気を噴孔１１を経由し
連絡通路１４からキヤビテイ３内底壁付近に噴出
させる。

かかる空気噴出流は次のような現象によつて行
われる。即ち、ピストン２による空気圧縮と、ピ
ストン上死点直前付近で噴射された燃料の着火膨
張とに基づく圧力上昇は、略均一にキヤビテイ
３、主室６及び小室１２内に及ぼされるが、ピス
トン膨張行程に入りピストン２が下降すると、キ
ヤビテイ３及び主室６内の空気圧力が、これらと
小ピストン部１３によつて絞られた噴孔１１を介
して連通する小室１２内の空気圧力に較べて低下
し、その圧力差に基づいて高圧の小室１２から空
気が噴孔１１を介して連絡通路１４方向へ噴出す
るのである。尚、上記圧力差は、小ピストン部１
３が噴孔１１の開口面積を絞つている限り、ピス
トン２の下降につれて継続的に発生する。

上記空気噴出流は連絡通路１４が徐々に小通路
面積になつていることから強い噴出流が得られる
と共にキヤビテイ３底壁近傍の内周壁に接線方向
に向けられるから、前記底壁付近に澱んだ濃混合
気を吹き飛ばしかつ底壁に滞溜した液滴状燃料と
の空気の接触機会を多くする。即ち液滴状燃料と
の空気接触により気化を促進しつつ生成された混
合気を運搬し次に来た空気と残留液滴燃料との空
気接触を良好にするという連続的繰り返しによつ
て気化を促進するのである。小室１２からの空気
噴出流は、ピストン圧縮行程上死点近傍における
スキツシユ流に加え、その後のピストン膨張行程
上死点付近においてなされるから、キヤビテイ３
及び主室６内の空気流動が長く継続的に行なわれ
て、燃料の気化特性が向上し空気利用率が良好と
なる。

このとき、連絡通路１４の開口方向を主室６か
ら流入する空気のスキツシユ流及び図示しない吸
気ポートからの空気流入によるスワール流の順方
向を向くようにしておけば、キヤビテイ３内の空
気流動は促進されこそすれ阻害されることはな
い。これによつて更に空気と燃料の混合を促進し
火炎伝播速度を大にして燃焼を改善し火炎が主室
内に良好に導かれるようにしてHC、スモーク発
生を極力抑制するのである。

上記において噴孔１１の通路面積はピストン上
死点近傍にならないと絞られずかつ上死点に行く
につれピストン位置に応じ変化する。従つてピス
トン上死点近傍以外では充分な通路面積を与える
から主室６と小室１２との間の噴孔１１を経由す
る空気流通抵抗を小さくでき、従来の直噴式デイ
ーゼル機関に比して何らポンピングロス上の不都
合を生じず燃費低下を招かない。

尚実施例におけるキヤビテイの形状、噴射ノズ
ルの種類はその他知られたもので代替可能である
ことはいうまでもない。

以上述べたように、主室とシリンダヘツドに設
けた小室とをピストン位置により通路面積が変化
する噴孔により連結し、更にピストン上死点近傍
において小室内の空気をキヤビテイ底壁近傍でか
つ内壁に対して概ね接線方向に噴出するように構
成したので、ピストン圧縮行程上死点付近のスキ
ツシユ流に加え、ピストン膨張行程上死点付近に
おいてもキヤビテイ及び主室内に、小室内の空気
を噴出させることができ、もつて長時間空気流動
を確保できるため、キヤビテイ底壁に澱む濃混合
気及び液滴状燃料の気化混合を促進し空気利用率
を向上して燃焼を改善できる。これによつてHC
等未燃成分並びにスモーク等の排出量を低減でき
燃費を向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直噴式デイーゼル機関の燃焼室
形状を示す縦断面図、第２図は本考案に係る直噴
式デイーゼル機関の燃焼室の一実施例を示す縦断
面図、第３図は同上におけるピストンの平面図で
ある。 １……シリンダ、２……ピストン、３……キヤ
ビテイ、３ａ……内周壁、３ｂ……底壁、４……
シリンダヘツド、５……噴射ノズル、６……主
室、１１……噴孔、１２……小室、１３……小ピ
ストン部、１４……連絡通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダ内を往復摺動するピストン頂面にキヤ
   ビテイを設けた直接噴射式内燃機関において、シ
   リンダヘツド内に設けられピストンとシリンダヘ
   ツド間の主室に噴孔を介して連通する小室と、ピ
   ストン頂面から突出しピストン上死点において前
   記噴孔内一部に突入する小ピストン部と、ピスト
   ン内に設けられピストン上死点近傍において前記
   噴孔とキヤビテイ底壁付近とを連通しキヤビテイ
   内面に対して概ね接線方向に開口する連絡通路
   と、を備えたことを特徴とする直接噴射式内燃機
   関。