JPS602491B2 - 直接噴射式デイ−ゼル機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、直接噴射式ディーゼル機関に関するものであ
る。

さらに詳しくは、燃焼室内における燃料と空気との混合
気形成および燃焼炎の発達を均一となるように制御し、
よって出力向上およびスモーク低減に寄与することので
きる直接噴射式ディーゼル機関に関する。〔従釆技術〕 直接噴射式ディーゼル機関の深皿形燃焼室はピストン口
径に比べて燃焼室口径が４・さし、ので、ピストンの圧
縮行程の終りに燃焼室と項隙部との間に空気の強い流れ
の押込流、すなわちスキッシュができ、上死点後はその
逆方向の流れの逆スキッシユができる。

さらに吸気のスワールが与えられている場合は、ピスト
ンが上死点にあるときそれが数倍にも増遠される。この
初期に与えられるスワールをシリンダスワールと称し、
後者の増遠されたスワールをボウルスワールと称する。
これらスキッシュ、逆スキッシュ、スワールなどの空気
流動は、混合気の形成と燃焼に対して重要な影響を与え
、これらを適切に制御し、バランスさせることにより理
想的な燃焼をさせることができる。しかるに、従釆のピ
ストン上面から見た形状が円形の深皿形燃焼室による燃
焼は、これら空気流動が理想的に制御されていないため
、燃料の分布が均一でなく燃焼性能を十分に発揮しえて
いないという欠点がある。すなわち、従来の深皿形燃焼
室による直接噴射式ディーゼル機関では、燃焼室内の燃
料の分布は比較的均一にできているが、頂隙部における
燃料の分布が均一化されておらず、不完全燃焼によるス
モーク発生、出力低下の原因となっている。燃焼におけ
るスワールの没割は、噴射ノズルよりの噴射燃料と空気
とから混合気を形成し、さらにそれを燃焼室内の円周方
向に均一に分布させることにある。

また逆スキッシュの燃焼における役割は、ピストンが下
降行程に入るとき燃焼室内の既燃〜未燃の混合ガスを勢
よく頂隙部に送り出し、そこで新しい空気と接触させて
燃焼させることにある。すなわち、燃焼室内の燃料を頂
隙部に分布させるのである。しかし、従来のピストン上
面から見た形状が円形の深皿形燃焼室では、噴射ノズル
による噴霧の一部は燃焼室の円周壁に膜状に付着し、そ
れが蒸発燃焼するが、この噴射燃料は燃焼室壁の円周方
向に均一に付着することはできないので、逆スキッシュ
によって頂隙部に搬出される燃料の分布も必然均一にな
らないことになる。また燃焼室が噴射ノズルの中心から
偏心していると「複数個の蹟口を有する噴射ノズルの各
暖□から燃焼室内壁までの噴霧到達距離が微妙に違うた
め、付着燃料量が変わり、したがって逆スキッシュによ
って搬出される燃料の分布も均一化されないことになる
。このように、従釆の深皿形燃焼室による場合、燃焼室
内の燃料分布は室内のボウルスワールが増遠されている
ため均一化は達成できるとしても、頂隙部の円周方向の
均一化はシリンダスヮールが増遠されてし、ないため達
成するとができないことになる。また「燃焼室の上部形
状および下部形状を円形にすると共に、上部の閉口径を
下部閉口径よりも小さくした燃焼室が知られている。

この燃焼室は、従来の深皿形燃焼室に較べて、燃焼室か
らピストン上面に向って流出する逆スキッシュが強くな
るため、燃料と空気の混合がある程度良くなるが、この
方式の燃焼室ではシリンダスワールおよびボウルスワー
ルに変化を与えることができず、したがって前記従来の
深皿形燃焼室の問題点を解消するまでに至ってなかった
。さらにまた、燃焼室の上部形状を円形又は角形にし、
下部形状を角形にした燃焼室が特関昭４９−７２５０８
号によって提案された。

この方式は、ノズルからの燃料曙霧を燃焼室下部の角形
部に噴射するものであり、この場合は、下部角形燃焼室
の隅角部に小さな渦が生じ、燃料噴霧を隅角部に集中す
ることによって混合気形成を助長することができるが、
その反面、この方式のように下部形状が角形のものでは
燃料と空気の混合に重要な役割を果すボウルスワールが
減衰させられるという問題がありＬ したがって、この
方式のものでは、混合気形成にとって相反する現象を惹
起し、その結果、従来の深皿形燃焼室に較べて混合気形
成が若干良好になるだけのものであった。さらに、この
方式のものでは、下部角形燃焼室の隅角部に集中した混
合気を隅角部に停滞させることになり、燃焼に必要な新
しい空気との出合いを妨げるために、燃焼性能を十分に
発揮しえないという欠点がある。・〔発明の目的〕 本発明の目的は、上述のような従来の欠点を解消し、燃
焼室および頂隙部のいずれにも燃料分布を均一化するこ
とを可能とし、スモーク低減および出力向上を可能とす
る直接噴射式ディーゼル機関を提供せんとすることにあ
る。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する本発明の直接噴射式ディーゼル機関
は、ピストン頂部に燃焼室を設け、該燃焼室に対応して
複数個の暖口をもつ燃料噴射ノズルを臨ませてなる直接
噴射式ディーゼル機関において、前記燃焼室の下部を円
形状とし、上部関口部を多角形状に構成し、前記上部多
角形状の開□部の各辺が、前記下部円形部の緑部よりも
内方に位置し〜かつ前記上部多角形状の開□部の隅角部
が、少なくとも前記下部円形部の縁部と面一もし〈は綾
部よりも内方に位置するようにし、かつシリンダヘッド
の吸気ボートにより燃焼室内の吸気にスワールを与える
と共に、燃料噴射ノズルからの燃料噂霧を、前記上部多
角形状開□部の隅角部近辺の、燃焼室下部の円形部に向
けて噴射するようにし、該贋霧燃料がスワールにより流
されて燃焼室壁に到達する部位の上部に上部開口部の各
辺が位置するようにしたことを特徴とするものである。

〔実施例〕以下、図に示す本発明の実施態様によって具
体的に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す直接噴射式ディーゼル機
関の縦断面図、第２図は第１図の１−１断面図である。

また、第３図は従来のディーゼル機関における混合気の
燃料濃度分布を示す横断面図である。第１図および第２
図において、１はシリンダであり、このシリンダ１にピ
ストン２が鉄合し、上下に往復運動する。

ピストン２の頂部には、下部が円形状に構成され、上部
開□部が多角形状に構成された燃焼室３が設けられてい
る。

前記燃焼室３は、実施例では多角形状の開□を有するス
キッシュ制御板４を下部円形部の上部に固着することに
より構成されている。５はシリンダ上部に装着された噴
射ノズルであり、この噴射ノズル５は４個所に燃料噴射
用の贋口を有しており、燃料を燃焼室３内の四方に噴射
する。

また、この噴射ノズル５は燃焼室３に対し距離Ｘだけ偏
心して設けられている。スキッシュ制御板４は、図示例
では第２図に示すように、噴射ノズル５の暖□数に対応
して４角形の閉口部を有し、またその開ロ部の各辺が下
部円形部の縁部よりも内方に位置すると共に、その開□
部の隅角部が少なくとも下部円形部の縁部と面一もしく
は綾部よりも内方に位置するように形成されていて、ス
キッシュ制御板４の閉口部の各辺および各角部の下部燃
焼室側壁からの距離Ｌおよびその寸法がそれぞれ異なる
ように設定されている。

また、第１図の６は頂隙部である。次に、本発明による
作用を述べる。

燃焼室を頂部にもつピストン２が上昇行程に入り、上死
点前に噴射ノズル５から燃料噂霧が、上部多角形状開□
部の隅角部近辺の、燃焼室３の下部円形部に向けて噴射
される。ここにおいて、シリンダヘッドの吸気ボートに
より発生したスワールは、燃焼室３の下部円形部に入る
途中で、上部の角形部によって若干減衰させられるが、
燃焼室３の下部円形都内で燃料噴射と出合って混合気を
形成する過程ではスワールの減衰が少なく（これは下部
が円形であるため）「したがって強いスワールであり、
しかも上部の角形部でスワールが抵抗を受けたときに角
部に小さな渦が発生し、この渦は正スキッシュによって
さらに燃焼室の下部に送り込まれるため、スワールはよ
り一層混合気形成を促進することになる。すなわち、本
発明では、燃焼室の下部円形部でのスワールの減衰が少
ないことと、上部多角形部の角部で小さな渦を発生する
ことにより、混合気形成が促進されることになる。次い
でピストン２が圧縮行程を終り、上死点から下降行程に
入ると第１図の矢印Ａで示すような逆スキッシュができ
、さらに第２図の矢印Ｂで示すシリングスワールが増遠
されて、矢印Ｃで示すボウルスワールができる。したが
って、噴射ノズル５の４つの頃口から噴霧された燃料は
、燃焼室３内においてボウルスワールＣによりそのスワ
ール方向に流れるが、この場合、本発明のようにスキッ
シュ制御板４が設けられていない従来の深皿形燃焼室の
場合には、噴射ノズル５の４つの燈□から頃霧された燃
料は、第３図に示すように、燃焼室３内においてボウル
スワールＣによりそのスワール方向に流されて、そこか
ら逆スキツシュＡにより頂隙部６に向ってそのまま噴出
されることになる。

したがって頂隙部６においては、濃度の高い混合気であ
る４個所の○部分（噴覆された燃料がボウルスワールＣ
によってそのスワール方向に流され、そこからそのまま
頂隙部６に噴出した部分）とそれらの間の濃度の薄い４
個所のＥ部分とができ、いずれにしても燃料の不均一分
布が発生することになる。なお、第３図において、点線
は燃料燈霧方向、一点鎖線は本考案における上部関口部
を示す。本発明は、第１図、第２図に示すように、また
第３図にその上部関口部を示したように、スキッシュ制
御板４が燃焼室３の下部円形部の上部に設けてあり、こ
のスキッシュ制御板４は燃料分布の稀薄になるＥ部分に
対応する部分は下部円形部の内壁との距離夕を４・さく
して燃料の噴出しやすい，ようにしてあり、また燃料分
布の濃厚になるＤ部分に対応する部分は下部円形部の内
壁との距離Ｌを大きくして燃料の搬出を抑えるようにし
てある。

このように、距離の小さいその部分からは逆スキツシユ
による燃料の噴出がしやすいようにし、距離の大きいＬ
の部分からは逆スキッシュによる燃料の搬出を抑えるこ
とにより、頂隙部６の燃料分布を均一化することができ
る。また、噴射ノズル５が下部燃焼室３に対し×だけ徳
心しているので、上部の４角形の関口部の各辺のＬおよ
び各角部のどをそれぞれ寸法を変えて、頂隙部６の燃料
分布を均一化するようにしてある。なお、上記実施例で
は燃焼室の上部形状として、４角形のスキッシュ制御板
について説明したが、噴射ノズルの暖□に応じて３角形
、５角形、６角形など任意に設定することができる。

〔発明の効果〕

上記のごとく、本発明の直接噴射式ディーゼル機関は、
ピストン頂部に燃焼室を設け、該燃焼室に対応して複数
個の頃口をもつ燃料噴射ノズルを臨ませてなる直接噴射
式ディーゼル機関において、前記燃焼室の下部を円形状
とし、上部関口部を多角形状に構成し、前記上部多角形
状の関口部の各辺が、前記下部円形部の綾部よりも内方
に位置し、かつ前記上部多角形状の閉口部の隅角部が、
少なくとも前記下部円形部の綾部と面一もし〈は綾部よ
りも内方に位置するようにし、かつシリンダヘッドの吸
気ボートにより燃焼室内の吸気にスワールを与えると共
に、燃料噴射ノズルからの燃料燈霧を、前記上部多角形
状関口部の隅角部近辺の、燃焼室下部の円形部に向けて
噴射するようにし、該階霧燃料がスワールにより流され
て燃焼室壁に到達する部位の上部に上部閉口部の各辺が
位置するようにしたので、上部多角形状の関口部の緑部
の内方への位置が小さい隅角部近辺からは逆スキッシュ
による燃料の噴出がしやすく、また上部多角形状の閉口
部の縁部の内方への位置が大きい部分の各辺からは逆ス
キッシュによる燃料の搬出を抑えることができる。

したがって、各辺を贋霧燃料がスワールにより流されて
燃焼室壁に到達する部位の上部に位置させて該部分から
の燃料の搬出を抑えるようにし、またそれらの部分の間
に隅角部近辺を位置させて燃料の噴出をしやすくするこ
とにより、逆スキッシュによる項隙部の燃料分布を均一
化するようにコントロールすることができ、完全燃焼が
行なわれるような理想的な空気利用がはかられることに
ある。

したがって、本発明によれば、不完全燃焼によるスモー
クが低減され、出力向上を達成することの可能な直接噴
射式ディーゼル機関を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す直接噴射式ディーゼル機
関の縦断面図、第２図は第１図の１一１断面図である。 第３図は従釆のディーゼル機関における混合気の燃料濃
度分布を示す横断面図である。１…シリンダ、２・・・
ピストン、３…下部燃焼室、４…スキッシュ制御板、５
・・・噴射ノズル、６・・・頂隙部、Ａ・・・逆スキッ
シュ、Ｂ・・・シリンダスワール、Ｃ…ボールスワール
。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ピストン頂部に燃焼室を設け、該燃焼室に対応して
   複数個の噴口をもつ燃料噴射ノズルを臨ませてなる直接
   噴射式デイーゼル機関において、前記燃焼室の下部を円
   形状とし、上部開口部を多角形状に構成し、前記上部多
   角形状の開口部の各辺が、前記下部円形部の縁部よりも
   内方に位置し、かつ前記上部多角形状の開口部の隅角部
   が、少なくとも前記下部円形部の縁部と面一もしくは縁
   部よりも内方に位置するようにし、かつシリンダヘツド
   の吸気ポートにより燃焼室内の吸気にスワールを与える
   と共に、燃料噴射ノズルからの燃料噴霧を、前記上部多
   角形状開口部の隅角部近辺の、燃焼室下部の円形部に向
   けて噴射するようにし、該噴霧燃料がスワールにより流
   されて燃焼室壁に到達する部位の上部に上部開口部の各
   辺が位置するようにしたことを特徴とする直接噴射式デ
   イーゼル機関。