JPH0643806B2 - デイ−ゼルエンジンのうず室式燃焼室 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、うず室から主燃焼室に燃焼気流を左右に広が
らせて噴出するディーゼルエンジンのうず室式燃焼室に
関し、ピストンが上死点付近を通過する期間においても
空気利用率を向上できるうえ、リングスティックやピス
トンの熱歪みを防止できるものを提供する。

〈従来技術〉 本発明の対象となるディーゼルエンジンのうず室式燃焼
室の基本構造は、第３図に示すように、ディーゼルエン
ジンＥの主燃焼室１の偏心箇所に噴口２を介してうず室
３を連通し、噴口２の軸心４はうず室３から主燃焼室１
に近づくほど主燃焼室１の中央部に近づく傾斜状に方向
付け、噴口２の左右両側面５はうず室３内で膨張する燃
焼気流の左右両側部を広がり角をもつて左右に広がらせ
るように形成したものである。

一般に、うず室式燃焼室において、噴口を単に円筒状に
形成したものでは、うず室３から噴口２を通つて噴き出
た燃焼気流は主燃焼室１内ではあまり広がらず空気利用
率が低下する。

従つて、主燃焼室１での燃焼気流の分散性能を向上し、
空気利用率を高めるために、噴口２の左右両側面をテー
パー状にして燃焼気流を左右に広がるようにしたもの
を、本出願人は先に特公昭５７−５９４１０号公報にお
いて提案した。

即ち、上記公報では、丸孔の両翼部に一対の脇路を付設
して噴口２を形成し、圧縮上昇した扁平なピストンヘッ
ドに向けて当該噴口２から燃焼気流を噴出し、噴口２の
軸心４方向への燃焼主流と、この主流を中心として適正
に開角した左・右の副流とを発生させて空気利用率を高
めている。

〈発明が解決しようとす問題点〉 一般に、うず室への渦流効率を上げるためには、うず室
３の容積をなるべく大きくとり、主燃焼室１をなるべく
小さくとる必要があり、このためピストン上死点隙間が
非常に狭くなっている。

従つて、上記従来技術では、ピストンが上死点近くを通
過する期間において、噴口２２が扁平なピストンヘッド
で塞がれたようになるため、うず室３で膨張する燃焼気
流は、噴口２の出口で大きな流動抵抗を受けて、主燃焼
室１の前方へスムーズに適正に噴出しなくなり、左右へ
大きく広がり過ぎて、その流れが乱れてしまう（例え
ば、理想的燃焼気流の広がり角を６０度とすれば、ピス
トンが上死点を通過するときには略１２０度にもな
る）。

このため、燃焼気流は、前方に充満している空気とうま
く混合できず、空気利用率を低下させてしまい、エンジ
ンの出力を減少させ、燃費を悪化させる。

また、燃焼気流のうちの左右に広がり過ぎた部分では、
燃料が多過ぎて空気不足が起こり、カーボンを多量に発
生させるためリングスティックを生じ易い。そのうえ、
当該カーボンの発生位置はピストンとシリンダとの摺動
面に近いために、当該摺動面にカーボンが侵入しやす
く、リングスティックをさらに促進させてしまう。

しかも、燃焼気流は上述のように前方へ噴出しにくく、
噴口付近の局部が過熱され、主燃焼室内での加熱に偏り
が出来るためにピストンが熱歪みを起こす虞れがあつ
た。

本発明は、ピストンが上死点付近を通過する期間におい
ても主燃焼室内での空気利用率を高めるとともに、リン
グスティックやピストンの熱歪みをなくすことを技術的
課題とする。

〈問題点を解決するための手段〉 上述のように、うず室式燃焼室にあつては、燃焼室内の
空気利用率を高める目的で噴口の左右両側面をうず室か
ら主燃焼室に向かつて左右に広げてあるが、本発明はピ
ストンヘッドに凹みを設け、その形状を最適のものにす
ることにより、燃焼気流の分散性能を充分発揮させて上
記課題を達成しようとするものである。

即ち、本発明は、実施例に対応する図面に示すように、
ピストン６の上死点付近において噴口２から噴出する燃
焼気流を主燃焼室１内で案内する凹み７をピストンヘッ
ド８に設け、この凹み７を始端部１０から先端部１２に
進むにつれて浅くなる形に形成するとともに、平面視で
始端部１０から先端部１２に進むにつれて左右に広がる
２直線に挟まれた形に形成し、凹み７の始端部１０を出
口全体に臨ませたことを特徴とする。

〈作用〉 ピストン６が上死点近くを通過する期間においても、出
口全体はピストンヘッド８に形成した凹み７の始端部に
臨んで開かれ、しかもこの凹み７が始端部１０から先端
部１２に進むにつれて浅くなる形に形成されているとと
もに、平面視で始端部１０から先端部１２に進むにつれ
て左右に広がる２直線に挟まれた形に形成されているの
で、噴口２から主燃焼室１に噴出した燃焼気流は、凹み
７内を放射状にその先端部１２に向って抵抗なくスムー
ズに進むことができ、左右へ速やかに拡散しながら、し
かもピストンヘッド面が当該噴口に接近することによる
気流の広がり過ぎを適正に防止できる。

従つて、燃焼気流は常に主燃焼室１内に乱れることなく
所期の通り正しく分散し、空気との混合を主燃焼室１の
全体に亘つて有効に行なうことができる。

〈発明の効果〉 (1)ピストンが上死点付近を通過する期間においても、
うず室から噴出した燃焼気流は主燃焼室内で乱れること
なく所期通り正しく分散し、当該主燃焼室内の全体に亘
つて空気との混合を有効に促進できるので、空気利用率
を高めることができる。

(2)燃焼気流の分散性が向上して、部分的な空気不足の
発生が解消されるので、カーボンの発生が少なくなる。

このため、カーボンがシリンダとピストンとの摺動面間
に噛み込んでリングスティックを生ずることを有効に防
止できる。

(3)噴口から噴出した燃焼空流は、ピストンが上死点を
通過する期間においても主燃焼室の前方へスムーズに噴
出するので、燃焼気流が噴口付近に偏在してピストンの
一部を過熱し、加熱に偏りが生ずることはなく、もつて
ピストンが熱歪みを起こすことを防止できる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は第１実施例を示すピストンヘッドの平面図、第
２図はピストンヘッド周辺の縦断右側面図、第３図は縦
形ディーゼルエンジンの要部縦断右側面図、第４図は噴
口の模式図であつて、ディーゼルエンジンＥのシリンダ
ブロック１４の中央にシリンダ１５を形成し、ピストン
６をシリンダ１５に上下摺動自在に内嵌する。

シリンダブロック１４の上方にシリンダヘッド１６を組
み付け、シリンダヘッド１６の後半部のうち、シリンダ
ブロック１４の主燃焼室１に面する肉壁内に燃料噴射空
間１９を穿孔し、その下部開口端縁から半割状の噴射室
部材２０を嵌合して、燃料噴射空間１９の上半球部と噴
射室部材２０の下半球部とでうず室３を形成する。

上記シリンダヘッド１６の後半部の上端部から燃料噴射
空間１９にかけてノズル嵌挿孔２１を貫設し、この嵌挿
孔２１に燃料噴射ノズル２２を嵌挿して、その先端噴口
部２３をうず室３に臨ませる。

上記噴射室部材２０に噴口２を後ろ上り傾斜状、即ち、
噴口２の軸心４をうず室３から主燃焼室１に近づくほど
主燃焼室１の中央部に近づく傾斜状に方向付ける。

上記噴口２は、第４図に示すように、燃焼気流の主要噴
出路となる丸孔２４を中央に貫設し、そのやや前方寄り
の左右両側面５に亘つて脇路２５を空け、その境界を峯
状に形成して構成される。

丸孔２４の軸心に対して脇路２５の左右側壁をうず室３
から主燃焼室１に行くほど左右に拡開するように傾斜さ
せて、噴口２から主燃焼室１に噴出した燃焼気流が左右
両側方に広がるようにする。

尚、上記噴口２は、燃焼気流を左右に広がらせるような
形状のものを基本とするので、主燃焼室に近づくほどそ
の通路断面の形状を左右に広がらせる形態であれば、噴
口の形状はそれ以上特定されるわけではない。

従つて、上記実施例のほかに、例えば、第１０図に示す
ように楕円状主路の長軸方向左右両翼に脇路を設けたも
の、第１１図に示すように噴口上面及び下面ともに左右
に長い長孔にしたもの、第１２図に示すように噴口上面
を前後に長い長孔にし噴口下面を円孔にしたもの、又
は、第１３図に示すように噴口上面を前後に長い長孔に
し、噴孔下面を左右に長い長孔にしたもの等であつても
差し支えない。

一方、ピストンヘッド８に略６０度に開いた扇形の凹み
７を設け、凹み７は扇のかなめ部である始端部１０が最
も深く、先端部１２に進むにつれて浅くなるように形成
される（第１図参照）。

上記凹み７をピストンヘッド８の中心寄りに配置し、そ
の始端部１０を前記噴口２の主燃焼室側の開口端に臨ま
せて、噴口２から噴出した燃焼気流が凹み始端部１０か
ら扇形の全表面部に適正に広がつて先端部１２にスムー
ズに達するように構成する（第２図参照）。

凹み７の形状は、始端部１０を縦断断方向に沿つて曲線
状に切り下げ、当該始端部１０から先端部１２にかけて
の部位を同じく縦方向に沿つて前上り傾斜する直線状に
形成して、上記曲線部と直線部を滑らかに連続せしめた
ものである。

尚、凹み７は、始端部１０から先端部１２に進むにつれ
て左右に広がる形状であれば良いので、その縦断方向の
形態は上記実施例に限らず、以下の場合でも差し支えな
い。

即ち、第５図は凹み７の第２実施例を示し、始端部１０
を縦断方向に沿つて後ろ上り傾斜する直線状に切り下
げ、始端部１０から凹み中途部にかけての部位を同じく
縦断方向に沿つて同一の深さの直線状に、また、当該中
途部から先端部１２にかけての部位を下方に凹んだ曲線
状に各々形成して、上記直線部３１に曲線部３２を滑ら
かに連続せしめたものである。

当該実施例では、単曲面３２を下方に凹ませる分だけ第
１実施例に比べて凹み７を深く形成できるので、燃焼気
流が広がり過ぎるのをより適正に防止できる。

第６図は凹み７の第３実施例を示し、第１実施例のう
ち、始端部１０の切り下げ開始部位を曲面状に形成し
て、凹み７とピストンヘッド８の上端面とを滑らかな連
続面で接続したものであり、始端部１０に尖鋭な角部が
できることをなくし、亀裂やヒートポイントの発生を防
止することができる。

第７図及び第８図は凹み７の第４実施例を示し、第２実
施例のうち、凹みの中途部から先端部１２にかけての部
位を縦断方向に沿つて前上がり傾斜する直線部３４に形
成し、前方、中央及び後方の直線部を夫々折れ線状に接
続したものである。

第９図は凹み７の第５実施例を示し、第１実施例のう
ち、始端部１０を縦断方向に沿つて垂直な直線状に切り
下げたものである。

他方、噴口２と扇形の凹み７との相対位置関係を示す
と、第１４図は噴口２が凹み７の始端部１０に一様にな
り、扇形凹み７の開き角度を噴口２から噴出した燃焼気
流の左右への広がり角度に一致させたものである。

また、第１５図は扇形凹み７の開き角度を上記実施例と
同様に設定し、噴口２を凹み７の始端部１０から若干前
方にずらせて位置付けたもので、噴口２から噴出した燃
焼気流の広がりの左右端縁３５が凹み７の左右両側端縁
３６から内方にずれ込むことになるために、気流の左右
端縁３５に近接する外方に負圧を生じ易い。この結果、
凹みの側端縁３６から内方に空気３７が吸引され易くな
つて、主燃焼室１内の燃焼気流と空気との混合を一層効
果的に促進することができる。

第１６図は扇形凹み７の開き角度を燃焼気流の左右への
広がり角度より若干大きく設定したものである。

尚、本発明は、ピストンヘッド８に始端部１０から先端
部１２に進むにつれて左右に広がる２直線に挟まれた形
状の凹み７を設けたことを特徴とするもので、凹み７の
平面視における形状としては、扇形状に限らず、例え
ば、三角形状等を採ることができる。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１実施例を示
すピストンヘッドの平面図、第２図はピストンヘッド周
辺の縦断右側面図、第３図は縦形ディーゼルエンジンの
要部縦断右側面図、第４図は噴口の模式図、第５図は第
２実施例を示すピストンヘッドの縦断右側面図、第６図
は第３実施例を示す第５図相当図、第７図は第４実施例
を示す第１図相当図、第８図は同実施例を示す第５図相
当図、第９図は第５実施例を示す第５図相当図、第１０
図〜１３図は各々噴口の他の実施例を示す第４図相当
図、第１４図〜１６図は各々噴口と凹みとの相対位置関
係を示す概略平面図である。 １……主燃焼室、２……噴口、３……うず室、４……２
の軸心、５……２の左右両側面、６……ピストン、７…
…凹み、８……ピストンヘッド、１０……７の始端部、
１２……７の終端部、Ｅ……ディーゼルエンジン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−29513（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−131009（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−91420（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭57−59410（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭57−2650（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭61−13707（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディーゼルエンジン(E)の主燃焼室(1)の偏
   心箇所に噴口(2)を介してうず室(3)を連通し、噴口(2)
   の軸心(4)はうず室(3)から主燃焼室(1)に近づくほど主
   燃焼室(1)の中央部に近づく傾斜状に方向付け、噴口(2)
   の左右両側面(5)はうず室(3)内で膨張する燃焼気流の左
   右両側部を主燃焼室(1)に向って広がり角をもって左右
   に広がらせるように形成したディーゼルエンジンのうず
   室式燃焼室において、 ピストン(6)の上死点付近において噴口(2)から噴出する
   燃焼気流を主燃焼室(1)内で案内する凹み(7)をピストン
   ヘッド(8)に設け、 この凹み(7)を始端部(10)から先端部(12)に進むにつれ
   て浅くなる形に形成するとともに、平面視で始端部(10)
   から先端部(12)に進むにつれて左右に広がる２直線に挟
   まれた形に形成し、 凹み(7)の始端部(10)を噴口(2)の出口全体に臨ませたこ
   とを特徴とするディーゼルエンジンのうず室式燃焼室。