JPS6314022Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ 本考案は直接噴射式デイーゼル機関の燃焼室構
造に係り、特にシリンダ内に充填される吸気を十
分に燃焼に寄与させることにより、機関の性能向
上、NO_Xの低減及びスモークの改善を達成する
ことができる直接噴射式デイーゼル機関の燃焼室
構造に関する。

［考案の技術的背景とその問題点］ 一般に直接噴射式デイーゼル機関は、第１図に
示すごとく、シリンダ１内に流入された吸気を上
昇するピストン２で圧縮して高温高圧に至らし
め、ピストン２が上死点近傍に達した際にシリン
ダヘツド３に設けられた燃料噴射ノズル４から直
接燃料を噴射することで自発着火させて燃焼させ
るようになつている。

従来この種の直接噴射式デイーゼル機関にあつ
ては、シリンダヘツド３に臨むピストンヘツド５
には、その略中央部が円柱状乃至角柱状に陥没さ
れシリンダヘツド３側に開口されて燃焼室６が形
成されている。この燃焼室６は、圧縮行程におい
てスワールと、噴射される燃料噴霧とを積極的に
取り込んでこれらを十分に混合気化させて燃焼効
率を向上させるように機能する。

ところで従来の燃焼室６は、第１図に示すごと
く、その開口縁部７を介して、ヘツドクリアラン
ス（ピストン２が上死点に達した時にシリンダヘ
ツド３とピストンヘツド５との間に形成される空
隙部）８へ直接連なるように連続されていたた
め、燃焼室６内で生成された混合気がヘツドクリ
アランス８へと流出してしまい、ヘツドクリアラ
ンス８側に対する燃焼室６内での燃焼比率が高ま
らず機関の出力性能、即ちシリンダ内平均有効圧
（以下、Pmeという。）が小さいという欠点があ
つた。

これに対処すべく、第２図に示すように燃焼室
９の開口縁部１０全周に亘つて、これより径方向
内方にリツプ１１を突出させて形成し、燃焼室９
とヘツドクリアランス８とを区画して混合気を燃
焼室９内に閉じ込めるようにしたものが知られて
いる。このように構成すれば上述のものよりも燃
焼室９内での燃焼比率を高めることができPme
を大きくすることができるが、シリンダ１内に充
填されるも燃焼室９外、即ちヘツドクリアランス
８側で圧縮される吸気を十分に燃焼させることが
できず、NO_Xを多量に発生させたり、燃焼室９
内の空燃比が低くなつて有害成分を含有するスモ
ークを発生させる可能性が高く環境衛生上好まし
くなかつた。

ここに関連する技術として、「無公害燃料噴
射式エンジン」（特開昭52−4919号公報）、「燃
焼室」（特公昭51−42249号公報）、並びに「デ
イーゼル機関の直接噴射式燃焼室」（特開昭56−
29018号公報）が提案されているが、これらには
夫々次のような問題があつた。

は、円盤状の混合室の出入口を、混合室に対
して非同心円形に形成することにより設けられる
舌片によつて、混合気分布を燃焼室（シリンダヘ
ツド側）と混合室とに分けると共に、混合室から
の火炎伝播を遅らせ、燃焼速度、圧力上昇速度の
緩慢化を図つてNO_X低減、スモーク改善、機関
性能の向上を達成しようとするものである。

この提案では、燃料噴射ノズルの設置位置が混
合室のセンタに対して偏心された形式の機関を開
示しており、このような構成の場合混合室内に噴
射される燃料噴霧とスワールとによる混合気の燃
焼室側への流出に関し、混合気の流出量がノズル
に近い側と遠い側とで不均一化し、燃焼室側での
空燃比が燃焼室の周方向に沿つてアンバランスと
なつて燃焼室側での空気利用が均等になされない
と考えられる。

は、多角形状のキヤビテイ内における衝突燃
料の反射と、多角形のコーナ部を覆う上壁とによ
り、燃料の分散分布、燃料及びスワールのキヤビ
テイ内への閉じ込めを確保して、キヤビテイ内に
おける混合気濃度の適正化を達成しようとするも
のである。そしてこの提案では、キヤビテイ外へ
の燃料流出がキヤビテイ内での空気利用率を悪化
させるという前提の下に、上壁に、燃料及びスワ
ールのキヤビテイ外への流出防止機能を持たせて
おり、基本的には上述した全周リツプに相当する
ものである。また上記目的達成のために、燃焼噴
霧は全てリツプ下に到達するようになされてい
る。

従つて構造上上壁の張出量が浅かつたり、殆ど
張出しの無い部分が存在しても、これら部分では
燃料及びスワールを積極的且つ十分にシリンダヘ
ツド側に流し得るものとは考えられず、シリンダ
ヘツド側の空気利用の確保のためには不十分であ
ると考えられる。

は、キヤビテイの入口形状をノズル近傍で円
形とし、ノズル遠方で角形とすることにより入口
周辺のスワールと燃料噴霧とのミキシングを改善
し、キヤビテイに対して偏心されたノズルを採用
した場合のキヤビテイ内における混合気の均一化
を図ろうとするものである。

この提案においてもリツプは、キヤビテイ内へ
のスワールの保存等混合気の閉じ込め機能が主で
あり、従つて殆ど入口全周に亘つて形成されてい
る。

従つて、上記と同様に混合気のシリンダヘツ
ド側への流出は不十分であると考えられる。また
リツプを形成する入口形状がノズルとの関係で設
定されて、ノズル近傍と遠方とで混合気の流出量
は不均一となり、上記と同様に、空気利用が均
等になされないと考えられる。

更に、関連する技術として、「２弁式直接噴射
式内燃機関の燃焼室」（実開昭56−17318号公報）
が提案されている。

［考案の目的］ 本考案は上述した如き問題点に鑑みて創案され
たものであり、その目的は、シリンダ内に充填さ
れる吸気を十分に燃焼に寄与させることにより、
機関の性能向上、NO_Xの低減及びスモークの改
善を達成することができる直接噴射式デイーゼル
機関の燃焼室構造を提供するにある。

［考案の実施例］ 以下に本考案の好適一実施例を添付図面に従つ
て詳述する。

第３図、第４図及び第５図に示すごとく、２は
シリンダ１内に往復移動されるピストンであり、
シリンダヘツド３に臨むピストンヘツド５には、
その略中央部が陥没されシリンダヘツド３側に開
口されて燃焼室１２が形成される。

この燃焼室１２は、従来と同様に、圧縮行程に
おいてスワールＳと、ピストン２が上死点近傍に
達した時にシリンダヘツド３の燃焼室１２中央位
置に設けられた燃料噴射ノズル４から噴射される
燃料噴霧Ｆを取り込み、これらを混合気Ｍ化させ
て燃焼させるように構成されている。

特に本考案にあつては、この燃焼室１２をヘツ
ドクリアランス８側へ開放する開口縁部１３に沿
つて部分的に、即ち開口縁部１３の周方向に沿つ
て等間隔でリツプ１４……が形成される。このリ
ツプ１４……は、開口縁部１３からその径方向内
方の燃焼室１２側へ突出され、燃焼室１２をヘツ
ドクリアランス８側から区画して混合気Ｍの一部
を燃焼室１２内に閉じ込める廂様に形成される。
更に詳述すると、このリツプ１４……は、燃料Ｆ
を所定の方向へ噴射する燃料噴射ノズル４の噴口
４ａ……が臨む燃焼室１２内壁の上方の開口縁部
１３に、噴口４ａ……に選択的に、即ち噴口４ａ
からみると、これら噴口４ａ夫々がリツプ１４間
及びリツプ１４下の燃焼室１２内壁に交互に臨む
ように、対応させて等間隔で設けられる。

逆に言えば、開口縁部１３全域に亘つて形成さ
れたリツプのうち、噴口４ａ……に臨むリツプ部
分を交互に切除して、燃焼室１２をヘツドクリア
ランス８側へ開放して混合気Ｍの一部をヘツドク
リアランス８側へ流出させるように構成したと考
えても同じである。

本実施例にあつては、図示するごとく、燃焼室
１２は円柱状に陥没されて形成され、燃料噴射ノ
ズル４の４つの噴口４ａ……に臨む開口縁部１３
には、これに沿つて等間隔を隔てて互い違いに２
つの噴口４ａ……に対応させて径方向内方に弦様
に突出され混合気Ｍの一部を燃焼室１２内に閉じ
込めるリツプ１４……が形成されると共に、他の
２つの噴口４ａに対応するそれらリツプ１４……
間は、混合気Ｍの残部をヘツドクリアランス８側
へ流出させるべく開口縁部１３が、燃焼室１２と
ヘツドクリアランス８とを連なるように連続させ
ている。

ところで、以上のように燃焼室１２を構成した
本考案にあつては、その内方に生成される混合気
Ｍのうち、その一部をリツプ１４……により燃焼
室１２内に閉じ込めて積極的に燃焼させるも、他
方混合気Ｍの他の一部、即ち残りをリツプ１４…
…間の開口縁部１３からヘツドクリアランス８側
へ流出させ、ヘツドクリアランス８内に充填され
圧縮された吸気をも十分に燃焼に寄与させること
になる。

特に、リツプ１４を等間隔で形成すると共に、
噴口４ａをこれらリツプ１４間及びリツプ１４下
夫々に対応させたことにより、燃焼室１２からヘ
ツドクリアランス８へ流出される混合気Ｍをヘツ
ドクリアランス８全域に亘つて均等に分布させる
ことができ、ヘツドクリアランス８の空気を利用
した燃焼をバランスよく行わせることができる。

従つて、従来ヘツドクリアランス８に残存し、
殆ど燃焼に利用されず、反対に燃焼室１２内の燃
焼熱によりNO_Xを発生する一要因となつていた
吸気を積極的に燃焼に寄与させるので、可及的に
NO_Xの低減を図ることができると共に、燃焼室
１２内の吸気スワール量に対する燃料過多、即ち
空燃比の低下による有害物質の生成を抑えてスモ
ークの改善をなし得、更に燃焼室１２内の空燃比
を改善して燃焼させることができるので機関の性
能向上、Pmeの向上をも達成できる。

第６図には、同一噴射タイミングの条件下にお
いて、本考案の燃焼室Ａと、開口縁部全周にリツ
プを形成した従来の燃焼室Ｂと、リツプを形成し
ない従来の燃焼室Ｃに対するPme，NO_X及びス
モークの測定結果が示されている。図中、○，
△，□は最大トルク点におけるスモーク、NO_X、
Pmeの各測定値であり、●，■は最高出力点に
おけるスモーク、Pmeの各測定値である。この
実験結果からわかるように、従来に比べPmeの
向上、NO_Xの低減、スモークの改善が達成でき
る。

［変形実施例］ 第７図及び第８図には、上記実施例の変形例が
示されている。第７図に示すものは、燃焼室１５
を角柱状に陥没させて形成し、相対向する隅部開
口縁部１６……に臨む噴口４ａ……に対応させて
選択的にリツプ１７……を形成したものである。
第８図に示すものは、６つの噴口４ａ……を備え
た燃料噴射ノズル４に対応させて構成したもので
ある。

これら変形例にあつても上記実施例と同様な効
果を発揮するが、これらに限定されるものではな
く考案の要旨を変更しない範囲で種々に変更して
実施し得ることは勿論である。

［考案の効果］ 以上要するに、本考案によれば以下の如き優れ
た効果を発揮する。

(1) シリンダ内に充填される吸気を十分に燃焼に
寄与させることにより、従来ヘツドクリアラン
ス側に残存してNO_X生成の一要因となつてい
た吸気を燃焼させてNO_Xの低減を図ることが
できると共に、燃焼室内の空燃比低下による有
害物質生成を抑えてスモークの改善をなし得、
更に空燃比の改善により機関の性能向上をも達
成できる。

(2) 特に、リツプを等間隔で形成すると共に、噴
口をこれらリツプ間及びリツプ下夫々に対応さ
せたことにより、燃焼室からヘツドクリアラン
スへ流出される混合気をヘツドクリアランス全
域に亘つて均等に分布させることができ、ヘツ
ドクリアランスの空気を利用した燃焼をバラン
スよく行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は直接噴射式デイーゼル機関を示す側断
面図、第２図は開口縁部全周にリツプを形成した
従来の燃焼室を示す側断面図、第３図は本考案の
好適一実施例を示す平面図、第４図は第３図にお
ける−線矢視断面図、第５図は第３図におけ
る−線矢視断面図、第６図は本考案の燃焼室
と従来の燃焼室とにおけるPme、NO_X、スモー
クの各測定値を示すグラフ、第７図及び第８図は
変形実施例を示す平面図である。 図中、３はシリンダヘツド、４は燃料噴射ノズ
ル、４ａはその噴口、５はピストンヘツド、１２
は燃焼室、１３はその開口縁部、１４はリツプで
ある。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ピストンヘツドを陥没させてシリンダヘツド側
   に開口されその中央位置の燃料噴射ノズルからの
   燃料噴霧とスワールとで混合気を生成する燃焼室
   の開口縁部に、その周方向に沿つて等間隔で該燃
   焼室内方に突出させて、混合気の一部を該燃焼室
   内に閉じ込め残部を上記シリンダヘツド側へ流出
   させるリツプを形成し、上記燃料噴射ノズルの各
   噴口を、上記リツプ間及び該リツプ下の上記燃焼
   室内壁に臨ませたことを特徴とする直接噴射式デ
   イーゼル機関の燃焼室構造。