JPS63162926A - 内燃機関の燃焼室 - 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］ この発明は内燃機関の燃焼室に関し、特に燃焼室内の空
気に大きな流動を与えて燃焼時における空気利用率を高
め、燃焼性能の向上を図る内燃機関の燃焼室に関する。

［従来の技術］ 一般に、直接噴射式ディーゼル内燃機関は第３図に示す
ように、ピストンａの頂部にこれを窪ませて燃焼室すを
形成し、この燃焼１ｂの略中心に噴射ノズルＣを配設し
て、この噴射ノズルＣに形成した複数の噴口ｄ°から燃
焼室す内に放射状に燃料噴ＩＦを噴射し、その燃料噴ｎ
Ｆを燃焼室す内に生成されるスワールＳによって拡散さ
せてそこに燃料と空気との混合気１！Ｍを形成するよう
にしている。

［発明が解決しようとする問題点１ ところが、従来の直接噴射式ディーゼル内燃機関では、
第３図に明らかなように、混合気層Ｍ−Ｍ間に燃料噴ｍ
Ｆが全く存在しない空気層へが残存してしまい、その空
気１ｉ５Ａは混合気ＩＭの拡大・形成に殆んで寄与し得
ずに利用不可能な空気と化してしまう問題があった。こ
れは、燃料噴ｎＦあるいは混合気層Ｍと空気層へとがあ
まり大きな相対速度差を持゛たずにスワールＳによって
燃焼室す内を旋回してしまうためで、燃料噴霧Ｆあるい
は混合気層Ｍとが互いにその相対位１ｆｆｌｌｌｌ係を
保持したままになって、スワールＳではもはや燃料噴霧
Ｆを更に拡散させて混合気層Ｍを拡大できなくなるから
である。その結果、燃料と空気との十分な混合が計れな
くなり空気利用率が不十分になって所期の機関性能（出
力、トルク、燃費、スモーク。

ＣＯ，ＩＩｃ、　ＮＯＸ等）が１９られなかった。

また、一般的に直接噴射式ディーゼル内燃機関では、機
関の低速回転域においてはスワールＳの強度は高い事が
望ましいが、その低速回転域でスワールＳの強さが最適
になるようにスワール比を設定してしまうと、そのスワ
ール比のままでは高速回転域でスワールＳが強くなりす
ぎてしまう欠点があった。

一方、実開昭５４−１６９６０２号公報に「ディーゼル
エンジン用ピストン装置」の提案がなされている。

この提案は、第４図に示すように、ピストンａの本体に
圧縮行程中に生じる圧縮空気を、燃焼室す内にスワール
Ｓの方向とは逆方向に送り込む噴流孔ｅを設けたもので
ある。しかしながらこの提案では、噴流孔ｅをただ単に
スワールＳの方向とは逆向きに形成しただけなので、機
関回転速度に応じてスワールＳの調節はある程度期待で
きるが燃焼室す内にスワールＳとは別の旋回流を積極的
に生成することは難しく、燃料噴ｒＩＩＦの拡散性を大
幅に向上させることは困難であった。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、上記ス
ワールに加えて更に別の吸気の乱流を燃焼室内に有効に
作用させることができ、もって混合気層の拡散性を高め
得、かつスワールの強さを機関回転域の全域にｎつで最
適にコントロールすることができる内燃機関の燃焼室を
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ピストン頂部に軸芯方向に沿って下方にｍ１
０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に、該曲面の接線方向で上記ピス
トン頂部に連通ずる空気導入孔を形成すると共に、該空
気導入孔を臨ませた噴口を有づる燃料噴射ノズルを配設
して内燃機関の燃焼室を構成するものである。

［作　用］ ピストンが圧縮行程の終期近傍に至ると、ピストンの燃
焼室内には、燃焼室の底壁に衝突して曲面に沿い且つ周
側壁に沿って開口上部に向うスキッシュ流が生成される
。同時期に空気導入孔から燃焼室内へ噴出される空気流
は、そのスキッシュ流と衝突されることで拡散され乱さ
れ、開口上部側へ運ばれながら空気と噴口から霧化され
て供給された燃料との混合を促進する乱流を作る。

一方、燃焼室内には周側壁側から燃焼室の中心側へ向う
スワール流が生成されているから、上記乱流によって混
合気化を促進された燃料がまず着火されると、この着火
によって生じた火炎が燃焼室中心側の混合気に速やかに
伝播される。また、デッドスペース、燃焼室内の空気や
未燃燃料、未燃混合気を有効に燃焼させることができる
。従って、燃焼としては着火性に優れた拡散燃焼が行わ
れるから、燃焼未燃物（ＩＩＣ，ＮＯＸ　、スモーク、
パティキュレート）の排出を抑えた上で出力燃費等の燃
焼性能を向上できる。

［実施例］ 以下にこの発明の内燃機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、第２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に頂面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４深さ方向に沿って順次拡大して形
成されでおり、ピストン１の＠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側の開口上部縁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Ｍ１４ａ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の底壁４ｂ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４の周側壁４ａ
と底壁４ｂに接する曲面４Ｇには、この曲面４Ｇの接線
方向で、上記ピストン頂部２に連通ずる複数の空気導入
孔９が開口されている。

また、燃焼室４には、燃焼室４の略軸芯上に位置させて
燃料噴射ノズル１０が配設されている。

燃料噴射ノズル１０は図示しないシリンダヘッド内に収
容され固着されるもので、燃焼室４内を臨ませられる先
端部１１には、上記曲面４Ｃと周側壁４ａとの接する近
傍を臨ませられ燃料を霧化して噴出する噴口１２が形成
されている。

この噴口１２は上記先端部１１に円周方向に間隔をおい
て形成されており、この実施例では燃焼室４の容積に合
わせて噴口数が４となっている。

さらに、各噴口１２の１！！！焼室内の開口位置は、こ
の実施例では、上記燃料噴射ノズル１０が開作動されて
、各噴口１２から霧化して供給された燃料の噴霧線ｒ１
．ｆ２．ｆ３．ｆ４の到達位置に上記空気導入孔９が位
置するように定められる。すなわち、各空気導入孔９は
、圧縮行程終期に燃焼室４内へ押し込まれ、曲面４Ｃ及
び周側壁４ａに沿って燃焼室４の開口１５の上部側へ反
転するスキッシュ流Ｖに対して、同時期に、そのスキッ
シュ流■に対向させて燃焼室４内に空気流Ｔを導入し、
その空気ｖｌＴとスキッシュ流Ｖとの衝突及び流体間ｗ
ｌ擦により広範囲に拡散されて燃焼室４内の上部に向い
、燃料と空気との混合を促進して燃焼性能を高める乱流
Ｒを生成するものである。

次に作用を説明する。

ピストン１の圧縮行程終期におけるスキッシュ流■、は
、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ｔ檗４ｂ及び曲面４Ｃに沿って且つ周
側壁４ａに向かって反転される。反転されたスキッシュ
流■は曲面４Ｃが成す曲率半径に従い、周側壁４ａの上
部側へ流れようとするが、同時期にピストン頂部２側の
空気が空気導入孔９内へ押し込まれるから、押し込まれ
た空気が燃焼室４側の開口から空気流Ｔとして噴出され
反転された部分のスキッシュ流に衝突する。

この衝突によってスキッシュ流は乱されて拡散される。

この拡散により、燃焼室４の底壁４ｂ側から開口１５側
へ運ばれて燃料と空気との混合を向上させる乱流Ｒが生
成されるから、燃焼室４内へ霧化して供給された燃料は
、蒸気化が促進され速やかに空気に混合する。即ち燃焼
室４内には石火性能のよい混合気が作られる。一方、燃
焼室４内にはスワールボート（図示せず）から供給され
て、流体慣性によって燃焼室４の周側壁４ａ側から燃焼
室４の中心側へ向うスワールＳが生成されているから、
このスワールＳによって作られた混合気に上記乱流Ｒに
よって作られた混合気の火炎が伝播される。この結果燃
焼としては拡散燃焼が達成され、空気利用率が大巾に向
上する。ゆえに、燃焼未燃物（ｔｉｃ、　ＮＯｘ　、ス
モーク、パティキュレート等）の排出を抑え、出り、燃
費等の燃焼性能を大巾に向上させることができる。

また乱流Ｒを生成することは燃焼室４の底壁４ｂ側に霧
化燃料を部分的に液状に集めることがないから、燃焼ｖ
４内に供給された空気及び霧化燃料が有効に撹拌される
ことになる。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように、この発明の内燃
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。

中　ピストン頂部に軸芯方向に沿って下方に開口が順次
拡大された燃焼室を形成し、その燃焼室の底壁と周側壁
とが接する曲面に、その曲面の接線方向で上記ピストン
頂部に連通ずる空気導入孔を形成すると共に、その空気
導入孔を臨ませた噴口を有する燃料噴射ノズルを配設し
たので、１５焼室内に燃料と空気との混合を促進し、混
合気の拡散を促進する乱流を生成でき、この結果空気利
用率が大巾に向上し、燃焼未燃物の排出を低く抑え且つ
燃焼性能を大巾に向上できる。

（２）　　空気導入孔の形成によりデッドスペースに分
布された未燃燃料及び空気を、燃焼に対して有効に利用
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図は第１図の平面図、第３図、第４図は従来
例を示す概略図である。 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、９は空気導入
孔、１ｏは燃料噴射ノズル、１２は噴口である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ピストン頂部に軸芯方向に沿って下方に開口が順次拡大
   された燃焼室を形成し、該燃焼室の底壁と周側壁とが接
   する曲面に、該曲面の接線方向で上記ピストン頂部に連
   通する空気導入孔を形成すると共に、該空気導入孔を臨
   ませた噴口を有する燃料噴射ノズルを配設したことを特
   徴とする内燃機関の燃焼室。