JPS63105227A - 直噴式デイ−ゼル機関の燃焼室 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は直噴式ディーゼル機関の燃焼室に関し、特に
燃焼室内の空気に流動を与えて燃焼時に於ける空気利用
率を古め、排気未燃物の減少を図った直噴式ディーゼル
機関の燃焼室に関する。

［従来の技術］ 近年、排気未燃物を減少させるために種々の燃焼ｖ＃ｌ
造が提案されている。

一例としては第３図に示すようにピストンａの頂部すに
軸芯方向に沿って開口径が順次拡大されたりエンドラン
ト形の燃焼室を形成したものや、ピストンに凹設された
キャピテイに上記リエントラント形の燃焼室を形成する
ライナーを一体的に設けたもの（実開昭５０−７０７１
５号公報）がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述のりエンドラント形状の燃焼室は、燃焼室の開口上
部を絞ることにより、燃焼室の空気に流動を与える空気
流、即ち、スキッシュ流を生じさせ、空気と霧化燃料と
の混合を促進させようとしたものである。

しかし、第４図（イ）に示すように、リエントラント形
の燃焼室にあっては、燃焼室ｆの周側壁Ｃと底壁ｄとが
接する曲面の曲率半径Ｒ１が小さすぎると、スキッシュ
流ｖ１の旋回半径も小さくなり、■燃焼室の開口上部側
に混合気生成に全く利用されない空気ゾーンｅが形成さ
れる、■スキッシュ流の流速が大きくなり、霧化燃料が
周側壁Ｃと底壁ｄとが接する曲面側へ集められ、その曲
面の部分に燃料が液状で溜ってしまう、等の問題が発生
する。したがって燃焼が悪化しトＩＣが多く排出される
ことになり好ましくない。そこで第４図（ロ）に示すよ
うに曲率半径Ｒ２を大きくすると、スキッシュ流ｖ２の
旋回半径も大きくなるが、このようにすると、■スキッ
シュ流ｖ２が燃焼室の外部即ち、シリンダへ飛び出すこ
とになるため、これに伴なって霧化燃料及び空気の一部
がシリンダへ運ばれる、■スキッシュ流ｖ２の流速が弱
められるが、空気と霧化燃料を攪拌するには充分ではな
い。　　　　・ 以上のことからりエンドラント形の燃焼室においてスキ
ッシュ流の流速と旋回半径を適正にし、優れた燃焼性能
を得ることが求められていた。

し問題点を解決するための手段］ この発明は上記問題点を解決することを目的としている
。この発明はピストン頂部に、このピストンの軸芯方向
に沿って開口径が順次拡大された燃焼室を形成し、該燃
焼室の底壁と周側壁とが接する曲面の曲率半径Ｒ３，燃
焼室の深さをＨとしたときに曲率半径Ｒ３と燃焼室の深
さＨとの関係を ０．１８　≦Ｒｓ／Ｈ≦　０．３２ に設定して直噴式ディーゼル機関の燃焼室を構成するも
のである。

［作　用］ 燃焼室の底壁と周側壁とが接する曲列半径Ｒ５を燃焼室
の深さＨに対して ０．１８≦Ｒｓ　／Ｈ≦０．３２ の範囲で設定したので、燃焼室の開口上部から燃焼室内
へ押し込まれるスキッシュ流の旋回半径が、この燃焼室
からシリンダに飛びだすことのない半径に設定されたこ
とになる。またスキッシュ流の流速は燃焼室に部分的な
燃料溜りを生じさせることのない流速に設定されるから
、燃焼室の空気利用率が向上されて排気未燃物（Ｈｃ　
、ＮＯｘ等）の排出を抑えた燃焼を得ることができる。

［実施例］ 以下にこの発明の直噴式ディーゼルｍ関の燃焼室の好適
一実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図に示されるようにピストン１には、このピストン
頂部２に頂部３を基準面として軸芯方向に窪まされて燃
焼室４が形成されている。

この燃焼室４の開口径りは深さ方向に沿って順次拡大し
て形成されており、ピストン１の軸線を通る垂直断面が
概略台形状を成すように形成される。台形の斜辺となる
部分の燃焼室４の周側壁４ａとピストン１頂面３側の間
口上部縁５を形成する部分は円弧面６にて滑らかに接続
され、また燃焼室４の周側壁４ａの底部側と燃焼室４の
底壁４ｂとは円弧状の曲面４Ｃによって滑らかに接続さ
れている。燃焼室４の底１４ｂはこの実施例にあっては
周側壁４ａ側よりも軸芯側が僅かに窪ませられて形成さ
れ全体的に滑らかな円弧面を成すように形成されている
。

このように形成することによって燃焼室４の開口上部に
は、半径方向内方へ延出されたリップ部７が形成される
ことになる。また本実施例にあっての燃焼室４の水平断
面は円形となるように形成されるが、この水平断面が四
角、互角などの多角形状でも良く、その際に円周方向の
隅部は適当な曲率の曲面で滑らかに接続される。

さて、この発明の実施例にあって燃焼室４０周側壁４ａ
と底壁４ｂに接する曲面４ｃの曲率半径Ｒｓは以下のよ
うに設定される。

即ち、燃焼室４の窪み深さをＨとすると、０．１８≦Ｒ
ｓ／）−１≦０．３２ の関係が示す範囲で曲面４Ｃの曲率半径Ｒ３が設定され
る。

したがって、ピストン１の圧縮行程終期に於けるスキッ
シュ流■が、燃焼室４の開口上部から絞られて燃焼室４
内に押し込まれ、燃焼室４の底壁４ｂに沿い周側壁４ａ
に向かって反転され゛る。反転されたスキッシュ流Ｖは
曲面４Ｃが成す曲率半径Ｒ１に従い、周側壁４ａの上部
側へ流れる。周側壁４ａの上部とピストン１の頂面３と
は円弧面６にて接続されているから、この接続部分でス
キッシュ流Ｖが剥離され再び燃焼室４の底壁４ｂ側へ向
かって反転される。ここで、周側壁４Ｃ＠僅かに円弧状
に形成することによりスキッシュ流の剥離を促進させる
ことができるから、この剥離に関しては周側壁４ａの曲
率の調整によって自在に行なうことができる。

ゆえに、この発明の実施例にあってスキッシュ流Ｖの旋
回半径ＲＶが、このスキッシュ流Ｖがシリンダへ飛び出
すことのない大きさで且つスキッシュ流Ｖの流速が噴射
ノズル１０からの霧化燃料を燃焼室４の一部に液状に集
めることがない流速に設定されるから、燃焼室４内に供
給された空気及び霧化燃料が有効に攪拌されることにな
る。このため空気利用率が大幅に向上し、燃焼としては
排気未燃物（Ｈａ　、ＮＯｘ　＞を大幅に低減した燃焼
が可能になる。

第２図には）ｌｃの排出ａ度が示してあり、同図によれ
ばＲｓ　　（曲面の曲率半径）／Ｈ（燃焼室の窪み深さ
）が０．１８〜０．３２の範囲で設定すると、Ｈｃの排
出濃度が６ｏｏ　［ｐ、ｐ、ｍ　１以内に制限できるこ
とが確認されている。

ところで、上記燃焼室４内に臨ませて燃料噴射ノズル１
０が配設されるが、燃料噴射ノズルとしては燃焼室４の
円周方向に間隔をおいて霧化燃料を噴射するもの、先行
して微粒化された燃料噴霧を噴射した摂理れて主噴霧を
噴射するように構成したもの、軽負荷では上記微粒化さ
れた燃料噴霧を噴射し、軽負荷を越えると主噴霧も噴射
するように構成されたものがある。これら種々の燃料噴
射ノズルを設ける場合にあって噴霧方向は、上記のスキ
ッシュ流Ｖを交差する方向、あるいは対向する方向に向
けられる。その際に噴霧の貫徹力を充分に考慮し、燃焼
室内の混合気層を負荷に応じて生成できるように噴霧方
向が定められる。

また、燃焼室４内に予めスワール流が生成されている場
合は、更に空気利用率が高められる。この場合スキッシ
ュ流は旋回しがらトロイダル方向へ回転する複合流とな
る。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように、この発明の直噴
式ディーゼル機関の燃焼室によれば次のごとき優れた効
果を発揮できる。

（１）　　ピストン頂部に軸芯方向に沿って間口径が順
次拡大された燃焼室を形成し、この燃焼室の底壁と周側
壁とが接する曲面の曲率半径Ｒ３を燃焼室の窪み深ざを
Ｈとして ０．１８≦Ｒｓ　／ｆ−１≦０．３２ の範囲に設定したので、燃焼室からシリンダへスキッシ
ュ流が飛び出すことがなくなり、これに伴なって燃料噴
霧及び空気を燃焼室に閉じ込めて有効に攪拌で・きる。

（Ｖ　空気利用のなされないゾーンが燃焼室に形成され
ないので、燃焼を良くし排気未燃物の排出を低く抑える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好適一実施例を示すピストンの縦断
面図、第２図はＨＣＣ排出成度示す性能図、第３図、第
４図は従来例を示ｖｖｌ略図である。 図中、１はピストン、２はピストン頂部、４は燃焼室、
４ａは周側壁、４ｂは底壁、４Ｃは曲面である。 １ピストン ２ピストン頂部 ４燃焼室 ４ａ周側壁 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ピストン頂部に軸芯方向に沿って開口径が順次拡大され
   た燃焼室を形成し、該燃焼室の底壁と周側壁とが接する
   曲面の曲率半径Ｒｓを次式に基づいて形成したことを特
   徴とする直噴式ディーゼル機関の燃焼室。 ０．１８≦Ｒｓ／Ｈ≦０．３２ （式中、Ｈは燃焼室の深さ）