JPS6120261Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は燃焼室に関するものであり、殊に直噴
式デイーゼルエンジン用燃焼室に係るものであ
る。

上記デイーゼルエンジン用燃焼室は、一般にピ
ストン頂部に形成したキヤビデイより成り、この
キヤビデイの形状により浅皿型，深皿型，球型な
どに大別される。

これらの形状のうち、上記深皿型と称される燃
焼室が、出力性能，排気特性，燃費性能，騒音特
性，耐久性等々の面から、自動車用エンジンに適
していると言われており、事実多くの自動車用エ
ンジンに採用されている。

この深皿型燃焼室も、更に、ザウラ型燃焼室に
代表される如きクローズドチヤンバ式とトロイダ
ル型燃焼室に代表されるオープンチヤンバ式とに
大別され、それぞれ長所と短所とを兼ね備えてい
る。

即ち、クローズドチヤンバ式はオープンチヤン
バ式に比して排気性能：殊にスモーク特性が良に
反面、燃費特性が悪い。

これは、キヤビデイの開口に於ける絞りの有無
に起因し、この絞りのないオープンチヤンバ式で
は燃焼室への空気の流入あるいはそこからの燃焼
ガスの流出に際して上記開口は何の抵抗ともなら
ないが、開口に絞りを与えたクローズドチヤンバ
式に於てはこの際に該開口が大きな抵抗となつて
燃費特性を悪化させる。また、燃焼室内に燃料が
噴射された場合、クローズドチヤンバ式では開口
が絞つてあるため、該噴霧はこの開口の下方に好
適に噴入し燃焼室内に分散されるも外部への飛散
は殆んどないが、オープンチヤンバ式では上記開
口に絞りがないために該噴霧の一部が燃焼室外部
へ飛散することを防止し得ず、該飛散噴霧がシリ
ンダヘツド下面やシリンダライナに触れてスモー
クを発生することからスモーク特性を悪化させて
いるのである。

本考案はこれらの点に鑑みてなされたものであ
つて、直噴式デイーゼルエンジン用深皿型オープ
ンチヤンバ式燃焼室の開口部直下の内側壁に該燃
焼室軸心方向に対して大・小２種の曲率半径を持
つたアンダーカツト部を設けると共にそのラジア
ル方向に対しても更に大・小２種の曲率半径を持
つたポケツト部を形成することにより、それにク
ローズドチヤンバ式燃焼室に見られる如き長所を
も兼ね備えさせんとするものである。

以下図示せる本考案の一実施例について詳説す
るに、第１図に於て１０はピストンでその頂部に
深皿型のキヤビデイ１１が形成されており、ここ
に燃焼室１２が構成されている。そしてこの燃焼
室１２の略々中心位置に燃料噴射ノズル１３が位
置づけされており、キヤビデイ内側壁１４に向け
て燃料の噴霧１５を放射状に噴射することができ
る様になつている。尚、図中矢印Ｓはスワールの
施回方向を示す。

上記内側壁１４には、第２図に拡大視せる如き
ｒ，Ｒなる２種の曲率半径をもつて形成されたア
ンダーカツト部１６と、更にそこに、第３図に拡
大視せる様なｑ，Ｑなる２種の曲率半径をもつて
構成されたポケツト部１７があつて、前記ノズル
１３から噴射される噴霧１５は該ポケツト部１７
に指向されていてその飛散方向はアンダーカツト
部１６とポケツト部１７により適切に制御されて
いる。

即ち、燃焼室１２の軸心Ｃ方向に対して該アン
ダーカツト部１６は、第２図に示す如く、上記噴
霧１５の幾何学的中心Ｊと該図中点線にて示すキ
ヤビデイ基礎内側壁Ｗとの交点付近のある点Ｘ１
を中心とすると共に該交点付近に於ける上記噴霧
１５の幾何学的な上記軸心Ｃ方向への拡散を考慮
して決定された曲率半径ｒにて形成される第１プ
ロフイル１８と、上記中心点Ｘ１を通り燃焼室軸
線Ｃに直角な線Ｌ上付近のある点Ｘ２を中心とす
ると共に上記曲率半径ｒより大きい曲率半径Ｒに
て形成される第２プロフイル１９とにより定まる
輪郭を持ち、前記基礎内側壁Ｗに対して最大深さ
Ｔだけ窪む様になされており第１プロフイル１８
はキヤビデイ開口部２０に対して比較的急に落ち
込み、また第２のプロフイル１９はキヤビデイ下
部内側壁２１に対して滑らかに連絡されている。
この場合、該開口部２０並びに下部内側壁２１
は、いずれも略々前記キヤビデイ基礎内側壁Ｗと
一致している。

勿論、この様にして構成されるアンダーカツト
部１６は、第１図から明らかな様に上記開口部２
０の直下に於てキヤビデイ１１の全周にわたつて
形成されている。そして、該アンダーカツト部１
６内に、更にポケツト部１７が４ヶ所（前記ノズ
ル１３が４つの噴霧１５を噴射する様になつてい
ることに合せて）凹形成せしめてあり、前記軸線
Ｃ方向に対して該ポケツト部１７は上記アンダー
カツト１６に滑らかに連結されている。

一方、燃焼室１２のラジアル方向に対して、該
ポケツト部１７は、第３図に示す如く、前記中心
Ｊと前記基礎内側壁Ｗとの交点付近のある点Ｘ３
を中心とすると共に前記最大深さＴより更に深さ
ｔだけの窪みを確保し且つ上記交点付近に於ける
噴霧１５の幾何学的ラジアル方向の拡散を考慮し
て決定された曲率半径ｑにて形成される半球状の
第３プロフイル２２と、上記中心点Ｘ３を通り前
記燃焼室軸心Ｃに垂直な線Ｍ上のある点Ｘ４を中
心とすると共に上記曲率半径ｑより大なる曲率半
径Ｑにて形成される部分球状の第４プロフイル２
３とより定まる輪郭を持ち、前記スワールＳの上
流側に第３プロフイル２２が、同下流側に第４プ
ロフイル２３が位置する如く形成されており、第
３プロフイル２２は前記キヤビデイ内側壁１４か
ら比較的急激に落ち込むのに対し第４プロフイル
２３は比較的滑らかに同内側壁１４に連なる様に
なつている。

以上の様に、曲率半径ｒ，Ｒにて形成される第
１，第２プロフイル１８，１９を組み合せて成る
アンダーカツト部１６を開口部２０の直下にキヤ
ビデイ１１の全周にわたつて有するとともに、噴
霧１５の衝突する部位に曲率半径ｑ，Ｑにて形成
される半球状の第３プロフイルと部分球状の第４
プロフイルとを組み合せて成るポケツト部１７を
備える本考案燃焼室にあつては、次の様にして噴
霧１５の飛散が制御される。

即ち、燃焼室軸心Ｃ方向については、深さＴの
アンダーカツト部１６と深さｔのポケツト部１７
があつて上記噴霧１５の中心Ｊはそれらの第１及
びに第３プロフイル１８，２２の中心点Ｘ１，Ｘ
３近傍に指向されており且つ該プロフイル１８，
２２の曲率半径ｒ，Ｒは該噴霧１５の軸心Ｃ方向
への拡散を考慮して設定されている故、噴霧１５
はこのプロフイル１８，２２に確実にホールドさ
れ、開口部２０方向の飛散が防止される。更に、
該噴霧１５は大きな曲率半径Ｒの第２プロフイル
１９に沿つて滑らかに流下し、前記下部内側壁２
１を経て燃焼室底方中心部へ押し出され、燃焼室
中心部と空気と都合よく混合することができる。

また、ラジアル方向に関しても上述と同様に、
噴霧１５は第３プロフイル２２に確実にホールド
され且つその後に第４プロフイル２３に沿つて流
れ、スワールＳの方向に好適に導びかれ、燃焼室
中心部の空気と都合良く混合して行くことができ
る。そして、上記プロフイル２２はキヤビデイ内
側壁１４に対して比較的急激に落ち窪んでいるた
め、第３図中小さな矢印Ｖにて示す様に、この部
分にてスワールＳが乱れ、これが噴霧１５と空気
との混合を更に促進するものである。

この様に、本考案燃焼室によれば、オープンチ
ヤンバ式燃焼室でありながら、上述の如き適切な
プロフイルのアンダーカツト部１６とポケツト部
１７とを形成することにより、クローズドチヤン
バ式燃焼室に見られる開口部２０の絞り作用に類
似した作用を巧みに醸し出させてスモークの発生
を抑制すると共に、噴霧１５を更に燃焼室底方中
心部並びにラジアル方向へ導流拡散させることに
よりその部分にある空気を有効に活用することが
できる故、出力性能，燃費性能等が更に向上す
る。しかも本考案に於ける前記開口部２０は、実
質的に何等絞られてはいない故、クローズドチヤ
ンバ式燃焼室の如き欠点は生ぜず、オープンチヤ
ンバ式燃焼室本来の長所をそのまま活かすことが
できるのである。

尚、例えば曲率半径ｒの中心点Ｘ１は中心Ｊと
内側壁Ｗとの交点付近に置かれる如く、また曲率
半径Ｒの中心点Ｘ２は該中心点Ｘ１を通り前記直
角な線Ｌ上に置かれる旨の説明を成したが、これ
ら（中心点Ｘ３，Ｘ４をも含む）は厳密な意味で
ここに置かれることを指すのではなく、本考案の
技術思想を脱しない範囲でこれを多少動かすこと
を妨げるものではない。また、曲率半径Ｒあるい
はＱは曲率半径ｒもしくはｑに比して大であるこ
とが必要であるも、実験によれば1.5r＜Ｒ＜3r，
1.8q＜Ｑ＜4q，ｑ≦ｒ等の関係を持たせ、ｔ＜
Ｔとすることが肝要である。更に開口部１９の厚
さＲは、前記曲率半径ｒとの関係に於て、0.7r＜
ｔ＜1.5r程度とすることが得策である。また、ポ
ケツト部１７の軸心Ｃ方向のプロフイルをアンダ
ーカツト部１６のプロフイル１８，１９と相似形
としておくことも有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すピストンの上
面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は
第２図のＢ−Ｂ断面図である。 １０……ピストン、１１……キヤビデイ、１２
……燃焼室、１３……ノズル、１４……内側壁、
１５……噴霧、１６……アンダーカツト部、１７
……ポケツト部、１８，１９，２２，２３……プ
ロフイル、２０……開口部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. その略々中心に位置付けされた燃料噴射ノズル
   １３から噴霧１５を放射状に直接キヤビテイ内側
   壁１４に向けて噴射する形式の直噴式デイーゼル
   エンジン用深皿型オープンチヤンバ式燃焼室１２
   に於て、キヤビテイ開口部２０の直下のキヤビテ
   イ内側壁１４の全周に深さＴだけ窪んだアンダー
   カツト部１６を形成すると共に上記噴霧１５の数
   に対応したポケツト部１７を上記アンダーカツト
   部１６より更に深さｔだけ窪む如く凹形成し、上
   記アンダーカツト部１６は、上記噴霧１５の幾何
   学的中心Ｊとキヤビデイ１１の基礎円側壁Ｗとの
   交点付近のある点Ｘ１を中心点とし且つ該交点付
   近に於ける上記噴霧１５の幾何学的拡散を考慮し
   て決定される曲率半径ｒにて形成される第１プロ
   フイル１８と、上記中心点Ｘ１を通り且つ上記燃
   焼室の軸心Ｃに直角な線Ｌ上付近のある点Ｘ２を
   中心点としまた上記曲率半径ｒより大なる曲率半
   径Ｒにて形成される第２のプロフイル１９とより
   成るとともに最大深さＴを有する上記軸心Ｃ方向
   の輪郭を持ち、またこの第１プロフイル１８はキ
   ヤビデイ開口２０に対して比較的急激に落ち窪
   み、第２プロフイル１９はキヤビデイ下部内側壁
   ２１に対して円滑に連絡する一方、このアンダー
   カツト部１６の輪郭と略々相似形のポケツト部１
   ７を該アンダーカツト部に滑らかに連結し、更に
   該ポケツト部１７は、前記中心Ｊと前記内側壁Ｗ
   との交点付近のある点Ｘ３を中心点とすると共
   に、上記最大深さｔを確保し且つ上記交点付近に
   於ける噴霧の幾何学的ラジアル方向の拡散を考慮
   して決定される曲率半径ｑにて形成される第３プ
   ロフイル２２と上記中心点Ｘ３を通り前記軸心に
   垂直な線Ｍ上のある点Ｘ４を中心点とし、且つ上
   記曲率半径ｑより大なる曲率半径Ｑにて形成され
   る第４プロフイル２３とより成る燃焼室ラジアル
   方向の輪郭を備え、また該第３プロフイル２２は
   第４プロフイル２３に対してスワールＳの施回方
   向に関して上流に位置付けされる様に構成し更に
   該第３プロフイル２２はキヤビデイ内側壁１４か
   ら比較的急激に落ち窪み第４プロフイル２３は同
   内側壁１４に対して滑らかに連結する様に成し、
   もつて前記噴霧１５の略々全量が上記ポケツト部
   １７に受け止められ且つ該ポケツト部１７とアン
   ダーカツト部１６により燃焼室内に広く拡散し得
   る如く導流させる様にした燃焼室。