JPS63306222A - 内燃機関 - 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１ 本発明は内燃機関に係り、特にディーゼル燃焼方式に低
セタン（市の燃料を適用する際に好適な内燃ａｒｍにｌ
ＩＯする。

［従来の技術１ 一般にディーぜル式内燃機関は、その燃料としてセタン
価の極めて小さなアルコール、ガソリン等を使用する場
合には、火花点火式内燃機関として構成される。モして
Ｑの火花点火式内燃ａ　１１は、スパークプラグ等の点
火手段の近傍に可燃適正空燃比の混合気が存在すれば、
他の部分の混合気状態の如何を問わず、火花放電により
良好な燃焼が達成され、従って可燃適正空燃比の混合気
が点火手段の近傍に存在するが否かが重要である。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述した内燃機関にあっては、噴射燃料量が
少なく混合気生成の難しい低負荷時には混合気が非常に
稀薄となり、火花Ｍ電にょっても火炎が仏播けずミスフ
ァイＸ７を生じ易い。

ここに、低負荷時には吸気を絞って吸入空気槽を減少さ
けることが考えられ、このようにすれば燃料着火性を向
上できるが、絞りによる機関のボンピングロスが増加し
、燃費等が劣化する問題がある。この問題は、結局低負
荷時には点火手段の近１カに可燃適正空燃比の混合気を
確保できないという点に基づくものである。

そこで、第４図に示すように、燃料噴射ノズルａから直
接点火手段すに向けて燃料を噴射して、微粒化若しくは
蒸気化した燃料の混合気を点火手段すの近傍に濃１つに
形成させることが考えられる。

しかしながら、混合気Ｃは、燃焼室ｄの上部に設けられ
た点火手段すの近傍よりも、その下方の燃焼室底部ｅに
多く存在することとなり、適切な燃焼を充分に達成でき
ない場合がある。

ここに本出願人は関連する技術とし−（第５図及び第６
図に示すように、燃焼室ｒの内壁０に形成した段部りに
より燃焼室ｆ内に噴射撚＃３１　ｉを集合させる集合空
間ｊを形成するとともに、この集合空間ｊ内に点火手段
舷を設けて、狭い集合空間ｊ内に濃厚な混合気（を分布
させてこの混合気βに点火手段にで着火させるようにし
た「内燃ｖ１関」（特願昭６１−５２５４６号）を提案
した。本提案によれば、噴射燃料量の少ない低ｆｉＭ時
から＾負荷時にｎつで点火手段にの近傍に混合気βを濃
厚に分布させて確実に着火燃焼させることができる。

しかしながら、本提案にあっては、ピストンヘッドｍ上
方から燃焼室ｆ内に流れ込むスワールｎ１特に段部１１
によって狭められた集合空間ｊに直接流れ込むスワール
１１が、この集合空間ｊで絞り込まれてその流速が高め
られる傾向にあり、その結果流速の高いスワールｎによ
って点火手段舷の火花が瞬時に吹き消されて着火できな
い場合があった。

本発明は上述したような問題点に鑑み−（：　ｆｌＪ案
されたものであり、その目的はディーゼル式内燃機関を
低セタン価燃料用の火花点火式内燃機関として構成する
場合に、低負荷時にあってら適正な燃焼を確保できる内
燃機関を提供するにある。

［問題点を解決するための手段〕 本発明は、燃焼室内に段部を形成し、段部に、そのスワ
ール流れ方向後方に生成されるよどみの燃焼室外方ｌ＼
の流出を規制するリップを形成すると共に、リップのス
ワール流れ方向後方に点火下段を配設して構成される。

［作　用］ 次に本発明の作用について述べる。

第１図及び第２図に示すように、燃焼室１内に形成され
た段部２により、燃焼室１内に流れ込むスワールＳは、
段部２のスワールＳ流れ方向後方で、そのまま旋回を続
ける主流部分Ｓ１と、このスワールＳの主流部分Ｓ１に
対し置き去りにされて段部２の背後に回り込む渦等の流
れ部分Ｓ２とに分解され、この流れ部分Ｓ２がよどみ王
を生成する。このよどみＴでは、スワールＳ２の動圧が
小さくなっており、空気の緩やかな攪畔作用を生じてい
る。また、スワールＳ等が随伴する燃料もこのよどみＴ
に滞留することとなり、その混合気に点火手段１２で着
火するようになっている。そして殊にリップ１８により
、生成されたよどみ王が燃焼室１の外方へ流出するのを
規制して、混合気を点火手段１２による着火燃焼に有効
に寄与させるようになっている。

［実施例］ １ス下に本発明の好適実施例を添付図面に従って詳述す
る。

第１図及び第２図には、直接噴射式ディーゼル機関等に
採用される燃焼室１が示されている。この燃焼室゛１は
、ピストンヘッド３を方形状に陥没させて、その周側部
を形成する壁面１ａ、１ｂに区画され−（平断面角形状
の角形Ｍ焼室１で形成される。この燃焼室１内には、ピ
ストンヘッド３上方から燃焼室１内に流れ込み、その後
方へと流れてゆくスワールＳによどみ王を生じさせるた
めの段部２が形成される。この段部２は第１図及び第２
図に示づように、その上方を流れて後方に流出してゆく
スワールＳから、そのまま燃焼室１内で旋回を続ける主
流部分ＳＬに対し、置き去りにされて段部２の背後に回
り込む動圧の小さな渦等の弱い流れ（図中、Ｓｌで示す
）を生じさせ、この弱い流れＳｌに基づくよどみ王を生
成するように機能する。具体的にはこの段部２は、１組
の壁面１ｂによって区画される燃焼室１の角部１ｄに、
その高さ方向に沿って燃焼室゛１の底面１Ｃから段追い
に隆起させて突出形成される。また本実施例にあつ−（
は段部２は、角部１ｄから燃焼室１の中央に向って拡張
された四辺形状に形成され、スワールＳが通過する段部
２上面の表面積Ａが拡張されてピストンヘッド３の上方
から燃焼ｖ１の周方向に沿って流入してくるスワールＳ
の通過のチ１νンスを多く確保できるようになっている
。これは、段部２自体は燃焼室１内に深さが段違いに浅
くなった狭められた空間を形成し、スワールＳに絞り効
果を与えてその流速を高めるが、その後段部２を経過し
たスワールＳが過度に減衰されるとスワールの主流部分
Ｓ１の勢いが弱められてしまい、燃焼！１全体で見た場
合の混合気生成に悪影響を及ば寸おそれがある。そこで
段部２の表面積へを広く形成することにより、段部２上
を流通するスワール５ｆｆｉを多く確保して必要なよど
み王を生成させつつ充分なスワール流（主流部分ＳＲ）
を継続して燃焼室１内に旋回させるようになっている。

また段部２は燃焼苗１の角部１ｄに形成されているため
、燃焼室１の遠心部を流れる高速のスワールＳが通過す
るようになっており・主流部分Ｓ１の維持並びによどみ
Ｔの生成に対して更に効果的である。

尚、充分な主流部分Ｓ１が得られる場合には、段部２は
その表面積へを狭めるように比較的幅狭に形成しても良
い。

また第１図及び第２図に示すように、段部２はこれより
スワールＳの流れ方向後方の燃焼室１の壁面１ａに間隔
を隔て−（相対向する段部壁２ａを有するように構成さ
れる。

上述したよどみＴは、段部２を経過したスワールＳの一
部Ｓ２が置き去りにされることで生成されるが、これの
みならず一般に流体が壁にぶつかって一旦その運動が停
止される場合にも生じ、本実施例にあっては主流部分Ｓ
１の一部が壁面１ａに衝突することで生成される。主流
部分Ｓ１が壁面１ａに衝突することで生じた一部の弱い
流れは、スキッシュの影響等で燃焼室底面’ｌ　ｃ側へ
押し流され、更に底面１Ｃには燃焼室′１上方のような
強いスツールＳが存在しないため壁面ｉ　ａから段部壁
２ａへと戻るような緩やかな流れを生じ（図中、Ｓ３で
示す）、上述した置き去りにされた弱い流れＳｌと共に
動圧の小さな、緩やかな攪拌作用を伴うよどみＴを生ず
ることになる。即ら段部２に、これよりスワールＳ流れ
方向後方の燃焼室１の壁面１ａに間隔を隔てて相対向す
る段部壁２ａを形成することは、これら壁１ａ、２ａ間
に区画させた空間に、段部２によって生じる弱い流れＳ
ｌと、（れのみならず燃焼室壁面１ａにスワール（主流
部分）Ｓｌが衝突して生じる弱い流れＳ３をも加えさせ
てその相乗効果により、一層明確で効果的なよどみＴを
生み出すことができることになる。

そしてこのような燃焼室壁面１ａとの位置関係、並びに
上述した段部２上面の表面積Ａの確保、燃焼で１遠心部
の強いスワールＳの通過可能性の観点から、段部２を燃
焼′ｉ！１の角部’＋ｄに形成するようになっている。

更に、上述したよどみＴの生成に関し、よどみＴ内の流
れ、殊に燃焼室１の壁面１　ａに衝突して段部壁２ａ側
に流れる弱い流れｓ３が、段部壁２ａに沿って上昇して
第３図に示すように、その−上方を流れるスワールＳに
衝突乃至引き込まれる等して、よどみＴの混合気が燃焼
室１外方へ流出していくおそれがある（図中、Ｂで示す
）。そしてこのような混合気の流出は、未燃分の発生に
よる排ガス性能の劣化や、燃費を悪化させることとなる
。

ここに第１図及び第２図に示すように、端部２にはその
後方に生成されるよどみ王の燃焼室１外方への流出をノ
ｇ制するためのリップ１８が形成される。具体的にはリ
ップ１８は、段部２の段部壁２ａに、スワールＳの流れ
方向に沿ってその流れ方向後方の燃焼室１の壁面１ａに
接近させて、よどみ王が生成される空間を上方から覆う
ように廂様に張り出して形成される。

このようにリップ１８を形成することにより、よどみ王
が生成される空間をその上方に流れるスワールＳから仕
切ってよどみＴ中の流れが燃焼室゛１外方ｌ＼流出する
のを規制でき、混合気を点火手段１２による着火燃焼に
有効に寄与さけて排ガスの劣化や燃費の悪化を防止しつ
つ燃焼室１内で適切な燃焼をｔ”ｔわけることができる
。

尚、リップ１８の形成により、上述の段部２の表面積Δ
も相当拡張することができる。

このように構成された燃焼室１には、シリンダヘッド４
に形成された取付孔５に装６さＵて燃焼室１内に燃料を
噴射するノズル６が設けられる。

本実施例にあっては第１図及び第２図に示すように、球
状頭部７に、同一口径の複数の噴口８〜１１が、燃焼室
甲面ｉａ、１ｂの周方向に沿っτｎいに間隔を隔てて放
射状に形成されたノズル６が採用される。このノズル６
は、低負荷時から高負荷時にｎつで、これらすべての噴
口８〜１１から燃料Ｆ１．Ｆ２を噴射するようになって
いる。また殊にこのノズル６は、複数設けられた噴口８
〜１１のうち少なくとも１つの噴口８をよどみＴに臨ま
せて設けられる。そして、この噴口８はよどみＴに向（
ノーＣ囁霧Ｆ１を噴射し、噴射された燃料Ｆ１は緩やか
な攪拌流様に流動づるよどみＴの中で混合気化しつつ濃
厚に滞留するようになっている。

他方他の噴口９〜１１は、他の角部１ｄ付近に燃料Ｆ２
を噴射することになる。

更に、段部２のスワールＳ流れ方向後方に生成されるよ
どみ王には、？Ｉ１１留される混合気に着火させるだめ
の一般的構成で成るスパークプラグ等の点火手段１２が
設けられる。この点火手段１２はシリンダヘッド４に形
成された取付孔１３内に取り付けられ支持される。

次に実施例の作用について述べる。

ピストンヘッド３の上方から燃焼室１の周方向に沿っ−
Ｃ燃焼至１内に流入してくるスワールＳは、その一部が
段部２の存在、並びに段部壁２ａに相対向する燃焼室１
の甲面１ａとの衝突により、これら壁面１ａ、２ａ間の
空間に置き去りにされ（図中、５２−Ｃ・示す）、また
は甲面１ａから段部壁２ａに戻るような流れ（図中、Ｓ
３で示す）を生じて、段部２のスワールＳ流れ方向後方
によどみＴを生成することになる。

本実施例に採用されるノズル６は、低負荷時から高負荷
時にＮつ−（全ての噴口８〜１１から燃ｔＩＦ＋　、Ｆ
２を噴射する型式のものであり、従来の燃焼室構造（第
４図参照）では燃料が燃焼室全域に均一に拡散してしま
い、殊に燃料噴射量が少ないアイドリング時等低負荷時
には混合気が稀λ！となって点火手段１２の近傍に着火
可能な混合気を確保することが困難である。

ここに、よどみＴに臨む噴口８から噴射された燃料Ｆ１
は、よどみＴ中の攪拌作用を呈する動圧の小さな緩やか
な流れにより混合気化される。また段部２上等に噴射さ
れた燃料Ｆ２も、スワールＳに随伴されて燃焼室１内に
旋回されており、その一部混合気は壁面１ａに衝突して
段部２側へ戻る流れＳ３と共によどみＴ中に混入されて
くる。

このようにして、よどみＴ中には、混合気が１厚に分色
されることになる。このようなｊ９厚な況合気の分布の
下、よどみ王に配設された点火手段１２は、噴霧Ｆ里の
噴射終了時に火花放電され、混合気を瞬時に着火させて
その後の火炎伝播により急速燃焼を達成できる。

このように、低負荷時において点火手段１２の近１方に
濃密に混合気を確保して確実に着火させることができる
。従って、低セタン価のアルコール。

ガソリン等の燃料を使用する場合にあっても、ミスノア
イψを防止でき、アルデヒド、１−ＩＣ，未燃アルコー
ル、ｆｔ白煙等の排出を抑制した優れた燃焼を達成でき
る。また絞りによるボンピングロス等もなく燃費の面か
らも良好な性能を発揮させ得る。

他方、中・高負萄時にあっては針弁は大きくリフトされ
て複数の噴口８〜１１から多伝の噴ｆＪＦｒ。

Ｅ２が１＠射されて燃焼室１全体が均一に濃厚な混合気
分布となるマルチジェットを達成できる。この結果、燃
焼室１全体として濃厚な混合気分布を確保でき、充分な
着火性の下、高出力を得ることができる。

［発明の効果］ １ス上要するに本発明によれば、次のような優れた効果
を発揮着る。

（１）　　燃焼室内に、その後方へ流れてゆくスワール
によどみを生じさせるための段部を形成し、この段部に
、よどみの燃焼室外方ｌ＼の流出を規制御るリップを形
成すると共に、リップのスワール流れ方向後方に生成さ
れるよどみに点火手段を配設したことにより、点火手段
近傍に混合気を濃厚に分布させて゛効果的且つ確実に着
火させることができる。

（２）　　従って低セタン価の燃料であってもミスファ
イヤを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す平面図、第２図は第１図
の■−■線矢視断面図、第３図はよどみの燃焼室外方へ
の流出を説明する側断面図、第４図は従来考えられた内
燃機関を示す側断面図、第５図は１３Ｑ還技術を示す側
断面図、第６図はその平面図である。 図中、１は燃焼室、１ａ、１ｂはその壁面、１Ｃはその
底面、２は段部、２ａは段部壁、６はノズル、８〜１１
はその噴口、１２は点大手段、１８はリップ、Ｓはスワ
ール、Ｔはよどみである。 特豹出願人　　　いすず自動車株式会社代理人弁理士　
　絹　　谷　　信　　雄第２図 第４図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室内に段部を形成し、該段部に、そのスワー
   ル流れ方向後方に生成されるよどみの上記燃焼室外方へ
   の流出を規制するリップを形成すると共に、該リップの
   スワール流れ方向後方に点火手段を配設したことを特徴
   とする内燃機関。
2. （２）上記段部が、上記燃焼室の壁面にその高さ方向に
   沿って該燃焼室の底面から隆起させて突出形成された前
   記特許請求の範囲第１項記載の内燃機関。
3. （３）上記燃焼室が、その壁面に区画されて平断面角形
   状の角形燃焼室で形成された前記特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の内燃機間。
4. （４）上記段部が、これよりスワール流れ方向後方の上
   記燃焼室の壁面に間隔を隔てて相対向する段部壁を有す
   る前記特許請求の範囲第１項〜第３項いずれかの項に記
   載の内燃機関。
5. （５）上記燃焼室が、その内部に燃料を噴射するノズル
   を有し、該ノズルの噴口が上記段部のスワール流れ方向
   後方に臨ませられた前記特許請求の範囲第１項〜第４項
   いずれかの項に記載の内燃機関。
6. （６）上記ノズルが、上記燃焼室の壁面の周方向に沿つ
   て互いに間隔を隔てた複数の噴口を有し、それら噴口の
   少なくとも１つの噴口が上記よどみに臨ませられた前記
   特許請求の範囲第５項記載の内燃機関。
7. （７）上記リップが、上記段部に、スワールの流れ方向
   に沿って廂様に張り出して形成された前記特許請求の範
   囲第１項〜第６項いずれかの項に記載の内燃機関。
8. （８）上記リップが、上記段部壁に、スワールの流れ方
   向後方へ上記燃焼室の壁面に接近するように張り出して
   形成された前記特許請求の範囲第１項〜第７項いずれか
   の項に記載の内燃機関。