JP2545357Y2 - 渦流室式ディーゼル機関の燃焼室 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、渦流室式ディーゼル機関の燃焼室形状の改
良に関する。

（従来の技術） 渦流室式ディーゼル機関の主燃焼室形状として、第４
図A,Bに示したようなものが知られている。これを説明
すると、シリンダ中心からオフセットして位置するよう
にシリンダヘッド４に設けられた渦流室５が噴孔６を介
して主燃焼室９に連通しており、ピストン３の頂面８に
は前記噴孔６の主燃焼室側開口部のほぼ直下領域から半
径方向に延びる溝状のトレンチ部26と、このトレンチ部
26のピストン中心付近の領域から両側方に広がる略円形
のキャビティ部10とが形成されており、これらでいわゆ
るクローバリーフ型のキャビティを構成している。

この渦流室式燃焼室構造にあっては、圧縮行程で主燃
焼室９から噴孔６を通って渦流室５へと流入した空気が
渦流（スワール）を形成する。燃焼は、この渦流へと図
示しない噴射ノズルを介して燃料を噴射供給することに
より開始され、この渦流室５での燃焼開始に伴い、膨張
ガスと一部の噴射燃料とが噴孔６を介して主燃焼室９へ
と噴出する。この噴出ガス中の燃料は、ピストン３のト
レンチ部26に沿って主燃焼室９の中心方向へと導かれ、
さらに第４図Ｂの矢印ａで示したように両側方のキャビ
ティ部10へ旋回流となって拡散する。これにより、燃料
はほぼ同図に破線で示した範囲の主燃焼室内空気と混合
して燃焼することになる。（この種の燃焼室構造に関す
る公知例としては、例えば実開昭50-138403号、同57-78
724号、特開昭54-59512号公報等を参照。） （考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の渦流室式燃焼室にあ
っては、トレンチ部26が渦流室５からの噴流の方向に沿
っているため、このトレンチ部26に沿って噴孔６から半
径方向へと進む噴流の勢いが相対的に大きく、キャビテ
ィ部10を始めとしてトレンチ部26の側方へと拡散する噴
流の勢力は比較的弱いものになる。このため、特に噴流
の上流にあたるトレンチ部26の基端付近とその両側方で
は燃料と空気との混合が不充分で、空気利用率が小さく
なりがちである。このことは、低負荷運転時には排気中
の未燃燃料成分の濃度増大を、高負荷運転時にはスモー
ク濃度の増大を引き起こすことになる。

本考案はこうした従来の問題点を解消することを目的
としている。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本考案では、主燃焼室の縁
部付近に渦流室からの噴孔を開口させた渦流室式ディー
ゼル機関の燃焼室において、ピストン頂面に、ピストン
中心付近の領域から略円形に広がる左右の大キャビティ
部と、噴孔の下方にあたるトレンチ部から分岐して各大
キャビティ部に連通する左右の側方キャビティ部を画成
する外郭に、大キャビティ部内の燃焼ガスの旋回流に対
して側方キャビティ部からの燃焼ガス流が接線方向から
略同一方向に合流するように、その端部が前記大キャビ
ティ部外郭に合流する形状のガイド部を形成した。

（作用） 上記構成において、渦流室及び噴孔からの燃料を含む
燃焼ガスの噴流はその一部が直接左右の大キャビティ部
に流れ込み、噴孔から見てピストン上の下流域にて左右
に分かれたのち噴孔方向に戻って再び合流する態様の旋
回流を形成する。また、渦流室から燃焼ガス噴流の一部
は、噴孔を出た直後に左右の側方キャビティ部に分流
し、該側方キャビティ部の末端にてガイド部に沿って前
記大キャビティ部での旋回流に合流する方向に案内され
る。これにより、一般に渦流室からの燃焼ガス噴流が流
れにくい噴孔直下の両側方領域にも側方キャビティ部を
介して噴流が拡散されると共に、大キャビティ部に生起
される旋回流を強化して、燃焼室の全域にわたって空気
利用率が向上する。

このようにして、燃料分を含む燃焼ガスの噴流が主燃
焼室の広い範囲にわたって十分に拡散されることから、
主燃焼室内空気が有効に利用されて良好な燃焼性状が得
られる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。なお、第４図A,Bとの対応部分には同図と同一の符
号を付して示すことにする。

第１図Ａまたは第１図Ｂにおいて、12はピストン頂面
８上でその中心付近の領域から両側方に略円形に広がる
大キャビティ部で、噴流の中心線ｌを挟んで対称的に円
弧を配した形状の外郭17によって画成される。この外郭
17には噴流中心線ｌ上に略Ｖ字状をなして突出する対向
壁部17Aが形成される。

14は噴孔６の下方にあたるトレンチ部11から両側方に
延びて大キャビティ部12に連通する側方キャビティ部で
ある。

13は噴流中心線ｌ上に位置するように形成された分散
台で、各大キャビティ部12および各側方キャビティ部14
の底面から島状に***した形状を有しており、噴孔６に
相対する外郭形状は略Ｖ字状をなして突出している。

分散台13との間で側方キャビティ部14を画成する外郭
18は、トレンチ部11からその途中までピストン３の外形
線に沿って円形に広がり、その途中から曲率を徐々に小
さくするガイド部18Aを形成する。このガイド部18Aは側
方キャビティ部14を通って大キャビティ部12に流入する
噴流ガスを、大キャビティ部12において生起される噴流
ガスの旋回流に対してその略接線方向から合流させるよ
うに湾曲する。

上記構成に基づき、膨張行程で渦流室５から噴孔６を
介して主燃焼室９へと噴出した未燃燃料を含む噴流は、
噴孔６の直ぐ下流側に位置する分散台13に衝突して、第
１図Ｂの矢印ｂで示したように左右の側方キャビティ部
14へと分流し、トレンチ部11の付近においても側方への
噴流の拡散がなされるとともに、その一部は分散台13を
乗り越えて略Ｖ字状対向壁部17Aに衝突して、同図の矢
印ｃで示したように左右の大キャビティ部12へと拡散
し、外郭17に案内されて旋回流が生起される。

側方キャビティ部14を通って大キャビティ部12に流入
する噴流は、ガイド部18Aに案内されて矢印ｂで示した
ように大キャビティ部12において生起された旋回流に対
して略接線方向から合流する。これにより、合流部付近
で淀みが生じることを抑制し、大キャビティ部12に生起
される旋回流を一層強めることができる。

この結果、第１図Ｂに破線で表したように、従来に比
較して噴流の拡散域が極めて広く、したがって主燃焼室
９の空気を十分に利用して効率の良い燃焼をさせること
ができる。

次に、第２図A,Bに示す他の実施例は、ピストン頂面
８に外郭部17を挟んで噴孔６と相対する位置に半月形の
溝15を形成する。

この溝15を画成する外郭部19はピストン３の外形線に
沿う円弧に形成され、対向壁部17Aを乗り越えた噴流を
この外郭部19に衝突させることにより、噴流ガスがシリ
ンダブロック１の内壁７に衝突して消炎を起こすことを
防止でき、HC、スモークの低減がはかれる。

次に、第３図A,Bに示す他の実施例は、ピストン頂面
８に、噴孔６の直下に位置するトレンチ部11から大キャ
ビティ部20へと半径方向に延びる溝状の直線通路部21を
形成するとともに、同じくトレンチ部11から両側方に延
びて大キャビティ部20に連通する側方キャビティ部22を
形成する。直線通路部21の通路幅は噴孔６の開口幅より
小さく形成する。

23は直線通路部21と左右側方キャビティ部22および左
右大キャビティ部20との間に位置するように形成された
左右の分散台で、各大キャビティ部20および側方キャビ
ティ部22の底面から島状に***した形状を有している。

分散台23との間で側方キャビティ部22を画成する外郭
25は、大キャビティ部20に近付くにつれて次第に湾曲す
るガイド部25Aを形成し、このガイド部25Aは側方キャビ
ティ部22を通過して大キャビティ部20に流入する噴流
を、大キャビティ部20において生起される噴流に対して
略接線方向から合流させるように湾曲する。

この場合も、噴孔６を介して主燃焼室９へと噴出した
未燃焼成分を含む噴流ガスのうち、第３図Ｂの矢印ｄで
示したようにトレンチ部11から側方キャビティ部22に分
流する流れが生じ、ガイド部25Aに案内されて大キャビ
ティ部20に生起される旋回流に略接線方向から合流する
が、同図の矢印ｅで示すように中心通路部21を通って左
右の大キャビティ部20に分流する流れが大きくなり、大
キャビティ部20における旋回流が強化する。この結果、
同図に破線で表したように、噴流の拡散域が極めて広
く、したがって主燃焼室９の空気を十分に利用して効率
の良い燃焼をさせることができる。

（考案の効果） 以上の通り本考案によれば、噴孔直下の両側方とい
う、渦流室からの噴流が流れにくい領域にも側方キャビ
ティ部を介して噴流を拡散させるとともに、この側方キ
ャビティ部を通過する噴流を大キャビティ部に生起され
る旋回流に対して略接線方向から合流させるようにした
ので、大キャビティ部の旋回流を強化して、主燃焼室の
全域に亙って空気利用率を高められ、従って低負荷運転
時の未燃燃料分や高負荷運転時のスモークの排出量が大
幅に低減するという効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本考案の一実施例の要部縦断面図、同図Ｂは
そのピストンの平面図である。第２図Ａは本考案の他の
実施例の要部縦断面図、同図Ｂはそのピストンの平面図
である。第３図Ａはさらに他の実施例の要部縦断面図、
同図Ｂはそのピストンの平面図である。第４図Ａは従来
例の要部縦断面図、同図Ｂはそのピストンの平面図であ
る。 ３……ピストン、４……シリンダヘッド、５……渦流
室、６……噴孔、８……ピストン頂面、９……主燃焼
室、11……トレンチ部、12,20……大キャビティ部、13,
23……分散台、14,22……側方キャビティ部、18,25……
外郭、18A,25A……ガイド部。

Claims (5)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】主燃焼室の縁部付近に渦流室からの噴孔を
   開口させた渦流室式ディーゼル機関の燃焼室において、 ピストン頂面に、ピストン中心付近の領域から略円形に
   広がる左右の大キャビティ部と、噴孔の下方にあたるト
   レンチ部から分岐して各大キャビティ部に連通する左右
   の側方キャビティ部を画成する外郭に、大キャビティ部
   内の燃焼ガスの旋回流に対して側方キャビティ部からの
   燃焼ガス流が接線方向から略同一方向に合流するよう
   に、その端部が前記大キャビティ部外郭に合流する形状
   のガイド部を形成したこと を特徴とする渦流室式ディーゼル機関の燃焼室。
2. 【請求項２】側方キャビティ部の左右のガイド部は、ピ
   ストン外形線に沿って互いに離れる方向に広がった後反
   転して互いに接近する方向に延びていることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項に記載の渦流室式ディ
   ーゼル機関の燃焼室。
3. 【請求項３】大キャビティ部を挟んで噴孔と相対する位
   置に、噴孔と対向する円弧状の外郭部を備えた半月形の
   溝を形成したことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項または第２項の何れかに記載の渦流室式ディーゼ
   ル機関の燃焼室。
4. 【請求項４】ピストン頂面に、噴孔からの噴流中心線上
   であって側方キャビティ部と大キャビティ部との略中間
   に位置するように島状に分散台を***させたことを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項から第３項の何れ
   かに記載の渦流室式ディーゼル機関の燃焼室。
5. 【請求項５】ピストン頂面に、噴孔からの噴流中心線の
   両側であって側方キャビティ部と大キャビティ部との略
   中間に位置するように島状に１対の分散台を***させる
   と共に、噴孔直下のトレンチ部から大キャビティ部へと
   各分散台の間を通って半径方向に延びる直線通路部を形
   成したことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
   から第３項の何れかに記載の渦流室式ディーゼル機関の
   燃焼室。