JPH0776530B2 - 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、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
気利用率を効果的に向上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
づけ、上死点付近にあるピストンヘッド８に噴口２から
燃焼気流を吹き付けるように構成したものである。

この形式の従来技術としては、噴口２を単に円筒状に形
成したものや、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、特公昭57−59410号
公報に示すように、丸孔の両翼部に一対の脇路を付設し
て下広がりテーパー状の噴口２を形成し、この噴口２か
ら圧縮上昇した偏平なピストンヘッドに向けて左右への
広がり角を持たせて燃焼気流を噴出させたものがある。

〈従来技術の問題点〉 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
非常に狭くなつている。

従つて、上記従来技術において、ピストンが上点近くと
通過する期間において、噴口２が偏平なピストンヘッド
で塞がれたようになるため、噴口２を単なる筒状に形成
する場合はもとより、下広がりテーパー状に形成する場
合でも、うず室３で膨脹する燃焼気流は、噴口２の出口
で大きな流動抵抗を受けて、圧力損失を起こす。

しかも、燃焼気流が流動抵抗を受けるために、火災伝播
にも遅れを生じ、燃焼性能を低下させてしまう。

〈先行発明〉 そこで、本出願人はピストンが上死点付近を通過する期
間でも燃焼気流の流動抵抗を低減する目的で、第10図に
示す発明を先に提案した。

即ち、上記先行発明は、始端部10から先端部12に進むに
つれて左右に広がりながら浅くなる扇形の凹み７をピス
トンヘッド８に形成し、凹み７の始端部10をうず室31に
空けた噴口２に臨ませたものである。

上記先行案では、ピストン（６）が上死点近くを通過す
る期間においても、噴口２はピストンヘッド８に形成し
た凹み７の始端部10に臨んで開放された状態になるの
で、噴口２から主燃焼室１に噴出した燃焼気流は、流動
抵抗を受けることなく凹み７に入り、スムーズにその先
端部12に向つて案内される。

従つて、燃焼気流の流動抵抗を大幅に小さくして、圧力
損失を低減し、火災伝播の遅れをなくせる。

しかしながら、凹み７に入つた燃焼気流は、この凹みの
開角に従つて左右に広がつて進むが、凹み７の左右両側
面53・53の拘束を受けてこの内部だけで広がつてゆこう
とし、主燃焼室１内の空気との混合が制限される虞れが
ある。

本発明は、主燃焼室における空気利用率をより一層向上
させることを技術的課題とする。

〈課題を解決するための手段〉 上記課題を達成するための手段を、実施例に対応する第
１図乃至第９図を用いて以下に説明する。

即ち、本発明は、ピストン６が上死点付近にある場合
に、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、始端部10から先端部
12に進むにつれて左右に広がる形に形成し、凹み７の始
端部10を噴口２に臨ませ、凹み７の左右両側面53・53上
広がり形状に形成したものである。

〈作用〉 噴口２から凹み７の始端部10に噴出した燃焼気流は、そ
の凹み７の中を左右に広がりながら先端部12に向けて進
むが、この凹み７の左右両側面53・53は上広がり形状に
形成されて、凹み７の外部にいわば開放されるので、方
向を持つた燃焼気流の流れによつて、凹み７の外部にあ
る空気がこの左右両側面53・53から凹み７の内部に引き
込まれ、燃焼気流と混合を促進しながら先端部12より主
燃焼室１の全体に広がつてゆく。

〈発明の効果〉 先ず、本発明においては、ピストンヘッドに凹みを形成
することにより、燃焼気流の流動抵抗を小さくして圧力
損失をなくし、火災伝播を速やかにできる。

また、凹みの左右両側面を上広がり形状にするので、こ
の左右両側面で凹みの外部の空気が引き込まれ易くなつ
て、燃焼気流と空気との混合を促進し、空気利用率を向
上できる。

〈実施例〉 以下、本考案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11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に面する内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11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の各軸心を下方に行くほど
左右に拡開するように傾斜させて（即ち、脇路25の通路
断面積を主燃焼室１に近づくほど、左右方向に増加する
ように構成して）、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、燃焼気流を左右に広がらせるようなテーパー形状の
噴口２としては、上記実施例の他に、例えば、第12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
したものでも良いが、本発明においては、第13図のよう
に単に筒状に形成した噴口２を用いることもできる。

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
る。

凹み７の左右両側面53・53のうち、始端部10から先端部
寄り中途部54までの間の始端寄り側壁部分50は第５図に
示すように直角に切り起こすとともに、上記中途部54か
ら先端部12までの中間側部分52は第６図に示すように、
開角θの上広がり平滑面状に形成する。

この場合、左右両側面53・53の壁面角度の態様として
は、例えば、上記始端寄り側壁部分50を第７図に示すよ
うに、いわゆるアリ溝状に形成して燃焼気流の方向の拘
束力を高めても良いし、中間側部分52を第８図に示すよ
うに上広がり曲面状にして凹み７の外部から内部に空気
を引き込み易くしても良い。

また、凹み７の縦断方向の形状は、始端部10を球状に穿
ち、当該始端部10から先端部12にかけての部位を上り傾
斜状の平坦面として、上記球面部と平坦面を滑らかに連
通せしめたものである。

他方、第４図は本発明の第２実施例を示し、凹み７の左
右両側面53・53を、始端寄り部分50、中間側部分52及び
先端寄り部分55の三つに区分けし、始端寄り部分50及び
先端寄り部分55をともに直角に切り起こすとともに（第
５図及び第９図参照。但し、第９図は第４図のＲ−Ｒ線
断面図である。）、中間側部分52だけを第６図に示すよ
うに、開角θの上広がり平滑面状に設定する。

この場合、上記中間側部分52を第８図に示すように上広
がり曲面状にし、始端寄り及び先端寄りの両部分50・55
を第７図に示すようにアリ溝状にしても差し支えない。

また、本発明の第３実施例としては、第１実施例及び第
２実施例で連続的な上広がり面に形成した中間側部分52
を断続的に設け、いわば複数の細い傾斜状開放溝を左右
両側面53に直交する方向に刻設する形態にしても差し支
えない。

また、凹み７は、始端部10から先端部12に進むにつれて
浅くなる形状であれば良いので、その縦断方向の形状は
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14図は凹み７の縦断方向の第１変形例を示し、
始端部10を後ろ上り傾斜状の平坦面30に切り下ろし、始
端部10から凹みの中途部にかけての部位を同一深さの平
坦面31とし、当該中途部から先端部12にかけてを下方に
凹んだ単曲面32（前後方向に曲率半径を有する）とし
て、上記平坦面31に単曲面32を滑らかに連続せしめたも
のである。

第15図は凹み７の縦断方向の第２変形例を示し、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６の上壁面とを滑らか
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16図は凹み７の縦断方向の第３変形例を示し、第１変
形例のうち、凹みの中途部から先端部12にかけての部位
を前上がり傾斜状の平坦面34に形成し、前方、中央及び
後方の平坦面を夫々折れ線状に接続したものである。

第17図は凹み７の縦断方向の第４変形例を示し、第１変
形例のうち、始端部10を垂直な平坦面状に切り下げたも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図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図は第２実施例を示
す第１図相当図、第５図は第１図又は第４図におけるＰ
−Ｐ線断面図、第６図は第１図又は第４図におけるＱ−
Ｑ線断面図、第７図は始端部寄り側面部分の他の実施例
を示す第５図相当図、第８図は中間側部分の他の実施例
を示す第６図相当図、第９図は第４図におけるＲ−Ｒ線
断面図、第10図は先行発明を示す第１図相当図、第11図
は噴口の模式図、第12図及び第13図は各々噴口の他の変
形例を示す第１図相当図、第14図〜第17図は各々凹みの
縦断方向の変形例を示すピストンヘッドの要部縦断右側
面図である。 １……主燃焼室、２……噴口、３……うず室、４……軸
心、６……ピストン、７……凹み、８……ピストンヘッ
ド、10……７の始端部、12……７の先端部、53……左右
両側面。

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
   づく傾斜状に方向づけ、上死点付近にあるピストンヘッ
   ド（８）に噴口（２）から燃焼気流を吹き付けるように
   構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）が上死点付近にある場合に、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、始端部（1
   0）から先端部（12）に進むにつれて左右に広がる形に
   形成し、凹み（７）の左右両側面（53・53）を上広がり
   形状に形成し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。