JPS6325309Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は直噴式デイーゼル機関の燃焼室に関す
るものである。

［従来の技術］ 特公昭51−29242号公報や特公昭54−81412号公
報に記載されているような従来の直噴式デイーゼ
ル機関にあつては、気化器に於て予め燃料と空気
とが混合されて燃焼室に送り込まれる如きガソリ
ン機関や予燃焼室にて燃料と空気とを混合させる
副室式デイーゼル機関と異なり、上死点付近に於
て燃料が直接燃焼室内に噴射されそこで初めて燃
料と空気とが出会い、約1000分の１秒のオーダー
と言う非常に短い時間内にこの両者が混合され、
且つ直ちに燃焼しなければならない。従つて、こ
の噴霧燃料と空気との混合の良否が直ちに出力、
トルク、燃費、スモーク、CO，HC，NOX等の
機関性能に大きく影響を及ぼしてくるのである。

この混合を促進するために、従来から吸気に燃
焼室軸心回りのスワールを与えて、噴射された燃
料噴霧を広く燃焼室内に拡散させて空気と燃料と
の混合状態を向上させんとしている。

即ち、一般的な燃焼室は第１図に示す様に、ピ
ストンＰに形成された燃料室Ｃの略中心に置かれ
たノズルＮより燃料噴霧Ｊを放射状に噴射し、噴
霧燃料ＦをスワールＳによつて拡散させてそこに
燃料と空気の混合気層Ｍを形成せんとしている。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、同図より明らかな様に、混合気
層Ｍと混合気層M′との間には噴霧燃料Ｆの全く
存在しない空気層Ａが残存してしまつている。そ
して、この空気層Ａはもはや混合気層Ｍの拡大形
成に殆ど寄与しない言わば利用不可能空気と化し
てしまうのである。なぜならば、微粒化されてい
る燃料噴霧Ｆあるいは混合気層Ｍと空気層Ａと
は、あまり大きな相対速度の差を持たずに燃料室
Ｃ内を旋回しているが故、この噴霧燃料Ｆあるい
は混合気層Ｍと空気層Ａとは互いにその相対位置
関係を保持したままでスワールＳによつて燃料室
Ｃ内で旋回されるにすぎず、噴霧燃料Ｆをより拡
散させて更に混合気層Ｍを拡大させんとするため
にはもはや該スワールＳは役立たないのである。

従つて、従来公知の直噴式デイーゼル機関にあ
つてはまだまだ空気利用率が低く、これを向上さ
せることによつて燃料効率を更に改善し得る余地
が多く残されていたのである。

実開昭51−76201号や実開昭51−158902号公報
のようにピストン頂部から燃焼室内面に向けて連
絡孔を設けるものがあるが、これらは水平方向の
スワールを促進するだけであり、垂直方向の旋回
流を生成することがないので、噴射燃料の拡散混
合には必ずしも十分であるとはいえなかつた。

本考案はこの点に着目してなされたものであ
り、燃焼室内に従来のスワールに加えて垂直方向
の旋回流を生成せしめ、それらの合流によつて吸
気のターブレンスを惹起こさせることにより、噴
射燃料の拡散を促進させ、混合気層を拡大し空気
利用率の向上を図り、機関性能を改善し得る直噴
式デイーゼル機関燃焼室を提供せんとするもので
ある。

更に、本考案の直噴式デイーゼル機関の燃焼室
は、前記垂直方向の旋回流を生成せしめるため
に、燃焼室の各内壁面に設ける透孔の出口を燃料
噴霧衝突部より上方に開口することにより、前記
出口に燃料噴霧が流入することを防止し、その燃
料噴霧の流入によるカーボンデポジツトの堆積を
未然に防いで前記透孔を清浄な状態に保ち、前記
旋回流の強さを向上させる直噴式デイーゼル機関
燃焼室を提供せんとするものである。

［問題を解決するための手段］ 本考案の直噴式デイーゼル機関の燃焼室は４つ
の内壁面とこれらを結ぶ円弧状コーナ部をもち、
前記内壁面上端から中心に向けて等幅のリツプが
形成され且つ前記各内壁面に向け燃料噴射ノズル
から燃料噴射が行なわれる四角形燃焼室をピスト
ンに設け、前記燃料噴射による燃料噴霧衝突部よ
りスワール方向に隣接する内壁面に向けられた軸
線をもち、入口がピストン頂部に、出口が燃焼室
底部に向い且つ前記燃料噴霧衝突部より上方に開
口し、垂直方向の旋回流を発生せしめる透孔を前
記各内壁面に設けてなるものである。

［作用］ まず燃料室Ｃを４角形状と成してあるので、内
壁面Ｗの夫々にノズルＮから燃料噴霧Ｊを斜方向
から噴射・衝突させ、これをスワールＳの下流に
向かつて反射させてコーナ部Ｙから隣接する別の
内壁面Ｗにわたつて広く拡散させることができ
る。従つて、第１図の如き従来の燃焼室に比較し
て非常に大きな混合気層を発生させて大巾に前記
空気利用率を向上させることができる。

また、この燃焼室はリツプＨを備えているの
で、燃料噴霧Ｊが上述の如くして内壁面Ｗに衝突
して反射するに際して、その上方即ち開口Ｚ方向
への飛散が該リツプＨによつて防止され、もつぱ
ら燃料室Ｃの下方へ拡散する。そして噴霧燃料Ｆ
の大部分は、リツプＨに覆われたコーナ部Ｙに分
布しているから、逆スキツシユが作用しても容易
に燃料室Ｃ外へ飛散することはなく、よつて混合
気がシリンダーヘツドやシリンダーライナーに塗
着して生成されるスモークを低減できる。

更に、本考案燃焼室では透孔Ｇが形成されてい
るので、圧縮行程の終段に於てピストンＰとシリ
ンダーヘツドとの間に挟まれる空気がその出口ｇ
からコーナ部Ｙに噴出される。このとき、このコ
ーナ部Ｙは４角形状と成した燃料室ＣにリツプＨ
を設けてあるから、この噴流が存する平面は上方
がリツプＨによつてほヾおおわれかつ底部Ｄと内
壁面Ｗとで囲まれた如き形状となるためこれは第
３図に示される如き垂直方向の旋回流Ｔとなる。
そしてこの旋回流ＴはスワールＳの存在のもと
に、第２図に示す如く、スパイラル状のタービユ
レンスＱを生むことになりこのタービユレンスＱ
の生ずる部分に拡散している噴霧燃料Ｆは更に広
く拡散されて空気との混合が促進され、大巾に空
気利用率を高めることができる。

また、出口ｇは燃料噴霧Ｊの衝突部Ｋより上方
に開口されているから、前記出口ｇに燃料噴霧Ｊ
が流入することが防止され、その燃料噴霧の流入
にカーボンデポジツトの堆積を未然に防いで前記
透孔Ｇを清浄な状態に保持でき、旋回流Ｔの強さ
を向上させる。

［実施例］ 以下図示せる本考案の一実施例について説明す
る。第２図及びに第３図に示す如く、燃料室Ｃは
ピストンＰ内に形成されており、燃料室Ｃの上方
にはシリンダーヘツドに取付けられたノズルＮが
配設されている。また、この燃料室Ｃは、開口Ｚ
及びリツプＨを残しその下方に於て、４つの略垂
直な平面部分Ｘを有する内面壁Ｗを等間隔に配
し、これらを円弧状のコーナ部Ｙにて結び、その
横断面形状が略４角形となる様な空間から成つて
いる。そして該燃料室Ｃがシリンダーヘツドに面
するリツプＨに開けた開口Ｚも４角形状を呈する
様に、上記内面壁Ｗ及びコーナ部Ｙから等幅ｔだ
け燃料室中心方向へリツプが突き出していて、該
開口は絞られた構造となつている。

そして、上記ノズルＮは内面壁Ｗの数即ち４面
に合わせて４つの噴孔を備えていて、その各々よ
り噴出される燃料噴霧Ｊは前記内壁面Ｗとコーナ
部Ｙとで構成される燃料室Ｃの内壁面Ｗに対して
斜め方向から衝突し、且つその内に発生せしめて
あるスワールＳの下流方向に反射流下する様に、
その噴射方向を規制してある。また、第２図に於
けるＩは吸気弁用凹部、Ｅは排気弁用凹部であ
る。

更に、Ｇは一端をピストンＰの頂部Ｕに開口し
他端を前記コーナ部Ｙの近傍の内壁面Ｗに開口す
る透孔であり、燃料噴霧Ｊの数に合わせて４つ形
成されている。

そして上記透孔Ｇの出口ｇは、前記燃料噴霧Ｊ
の内壁面Ｗに於ける衝突部Ｋを通るピストンの縦
断面図でみて、前記衝突部Ｋの上方に開口されて
おり、且つ該透孔Ｇの軸心Ｌは前記燃料噴霧Ｊの
スワール方向への反射流下を促進する方向、即ち
スワール方向と同方向の速度成分を持ち様に指向
され、更に上記出口ｇより噴出した空気がコーナ
部Ｙにてその底部Ｄと内壁面ＷとリツプＨとによ
つて第３図に示す如く垂直方向の旋回流Ｔを発生
し得る様に上記軸心Ｌを方向付けしてある。

以上の様な構造の本考案燃焼室では、まず燃料
室Ｃを４角形状と成してあるので、内壁面Ｗの
夫々にノズルＮから燃料噴霧Ｊを斜方向から噴
射・衝突させ、これをスワールＳの下流に向かつ
て反射させてコーナ部Ｙから隣接する別の内壁面
Ｗにわたつて広く拡散させることができる。従つ
て、第１図の如き従来の燃焼室に比較して非常に
大きな混合気層を発生させて大巾に前記空気利用
率を向上させることができる。

また、この燃焼室はリツプＨを備えているの
で、燃料噴霧Ｊが上述の如くして内壁面Ｗに衝突
して反射するに際して、その上方即ち開口Ｚ方向
への飛散が該リツプＨによつて防止され、もつぱ
ら燃料室Ｃの下方へ拡散する。そして噴霧燃料Ｆ
の大部分は、リツプＨに覆われたコーナ部Ｙに分
布しているから、逆スキツシユが作用しても容易
に燃料室Ｃ外へ飛散することはなく、よつて混合
気がシリンダーヘツドやシリンダーライナーに塗
着して生成されるスモークを低減できる。

更に、本考案燃焼室では透孔Ｇが形成されてい
るので、圧縮行程の終段に於てピストンＰとシリ
ンダーヘツドとの間に挟まれる空気がその出口ｇ
からコーナ部Ｙに噴出される。このとき、このコ
ーナ部Ｙは４角形状と成した燃料室ＣにリツプＨ
を設けてあるから、この噴流が存する平面は上方
がリツプＨによつてほゞおおわれかつ底部Ｄと内
壁面Ｗとで囲まれた如き形状となるためこれは第
３図に示される如き垂直方向の旋回流Ｔとなる。
そしてこの旋回流ＴはスワールＳの存在のもの
に、第２図に示す如く、スパイラル状のタービユ
レンスＱを生むことになりこのタービユレンスＱ
の生ずる部分に拡散している噴霧燃料Ｆは更に広
く拡散されて空気との混合が促進され、大巾に空
気利用率を高めることができるのである。

このとき、出口ｇは燃料噴霧Ｊの衝突部Ｋより
上方に開口されているから、前記出口ｇに燃料噴
霧Ｊが流入することが防止され、その燃料噴霧の
流入にカーボンデポジツトの堆積を未然に防いで
前記透孔Ｇを清浄な状態に保持でき、旋回流Ｔの
強さを向上させる。

また、図示実施例の如く透孔Ｇの出口ｇを入口
より細径とすることにより、前記噴流を強化する
ことができる。

［考案の効果］ 本考案の直噴式デイーゼル機関の燃焼室は４つ
の内壁面とこれらを結ぶ円弧状コーナ部をもち、
前記内壁面上端から中心に向けて等幅のリツプが
形成され且つ前記各内壁面に向け燃料噴射ノズル
から燃料噴射が行なわれる四角形燃焼室をピスト
ンに設け、前記燃料噴射による燃料噴霧衝突部よ
りスワール方向に隣接する内壁面に向けられた軸
線をもち、入口がピストン頂部に、出口が燃焼室
底部に向い且つ前記燃料噴霧衝突部より上方に開
口し、垂直方向の旋回流を発生せしめる透孔を前
記各内壁面に設けてなるので、前記燃焼室におい
て、垂直方向の旋回流が得られ、その旋回流と水
平方向のスワールとが合流してスワール方向にス
パイラル状のタービユレンスを得ることができ、
このタービユレンスによつて燃焼室内の噴霧燃料
の拡散が促進され、空気利用率が向上し、良好な
燃焼状態が得られる効果を奏する。

更に、本考案の直噴式デイーゼル機関は、前記
透孔の出口が燃料噴霧衝突部より上方に開口され
ているから、前記出口に燃料噴霧が流入すること
が防止され、その燃料噴霧の流入によるカーボン
デポジツトの堆積を未然に防いで、前記透孔を清
浄な状態に保ち、前記旋回流の強さを向上させる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来公知の燃焼室に於ける燃料噴霧の
拡がりを示す説明図、第２図は本考案の一実施例
を示すピストンの平面図、第３図は第２図のＢ−
Ｂ断面図である。 Ｃ：燃料室、Ｎ：ノズル、Ｓ：スワール、Ｗ：
内壁面、Ｐ：ピストン、Ｙ：コーナ部、Ｚ：開
口、Ｈ：リツプ、Ｇ：透孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ４つの内壁面とこれらを結ぶ円弧状コーナ部を
   もち、前記内壁面上端から中心に向けて等幅のリ
   ツプが形成され且つ前記各内壁面に向け燃料噴射
   ノズルから燃料噴射が行なわれる四角形燃焼室を
   ピストンに設け、前記燃料噴射による燃料噴霧衝
   突部よりスワール方向に隣接する内壁面に向けら
   れた軸線をもち、入口がピストン頂部に、出口が
   燃焼室底部に向い且つ前記燃料噴霧衝突部より上
   方に開口し、垂直方向の旋回流を発生せしめる透
   孔を前記各内壁面に設けてなる直噴式デイーゼル
   機関の燃焼室。