JPH01104914A - 渦室式デイーゼルエンジンのピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、渦室から噴口を介して主燃焼室に噴射された
燃焼気流が、主燃焼室のシリンダヘッド側端面の主燃焼
室軸心から偏心した位置に開口させた噴口からピストン
側でシリンダ軸心方向に接近する傾斜方向に噴出され、
かつ、主燃焼室軸心方向からみて横に広がる末広がり状
に噴出されるように構成された渦室式ディーゼルエンジ
ンに使用される渦室式ディーゼルエンジンのピストンに
関し、特に、空気利用率を高めて燃焼効率及び出力を高
めるとともにカーボンや青白煙の発生を防止できるよう
にした渦室式ディーゼルエンジンのピストンに関するも
のである。

〈従来の技術〉 渦室式ディーゼルエンジンの多くは例えば第１図に示す
ように、渦室６がシリンダヘッド４内のシリンダ軸心か
ら偏心し７た位置に設けられ、この渦室６と主燃焼室１
とを連通ずる噴口７は主燃焼室１のシリンダへラド４側
端面のシリンダ軸心から偏心した位置に開口され、この
噴口７の中心線は通常シリンダへラド４側からピストン
５側に進むにつれてシリンダ軸心方向に接近するように
傾斜させである。また、ピストン５のトップ面８は通常
平面に形成されている。更に、通常、渦室式ディーゼル
エンジンでは渦室６の容積に対する主燃焼室ｌの容積を
できるだけ小さく設定して渦室６での渦流効果を高める
ために、ピストンのトップ面８を平坦に形成し、また、
上死点におけるピストン５のトップ面８と主燃焼室１の
シリダヘッド４側端面との間隔をできるだけ小さくしで
ある。

ところで、このような噴口７の断面形状を単純な円形に
形成したものでは、噴口７から主燃焼室１内に噴射され
た燃焼気流の広がりが比較的狭く、空気利用率が低くな
るという問題がある。

そこで、渦室式ディーゼルエンジンにおいて空気利用率
を高める方法として、例えば特公昭５７−５９４１０号
公報に示すように噴口７の左右両側面を渦室６側から主
燃焼室１側に向かって広がるテーバ状に形成することが
提案されている。噴口７の形状をこのように構成すると
、噴口７から主燃焼室１に噴射された燃焼気流が主燃焼
室１内の左右両側に広く広がり、空気利用率を高めるこ
七ができる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記のようにトップ面８を平坦に形成し
である従来のピストンによれば、上死点におけるピスト
ン５のトップ面８と主燃焼室１のシリダヘッド４側端面
との間隔を小さくすると、ピストン５が上死点及びその
近傍に位置する時に噴口７がピストン５のトップ面８に
非常に接近し、燃焼気流の噴口７からの噴出に対する抵
抗が非常に大きくなって燃焼気流が主燃焼室１に勢いよ
く噴出し難くなるとともに、その抵抗が噴口７の全周囲
にわたって略均等になり、燃焼気流が単純な円筒径の噴
口と同じように方向性が損なわれて噴射され、主燃焼室
の噴口と反対側では空気利用率が低下する一方、主燃焼
室の噴口側では未燃焼燃料が過剰に噴射され、不完全燃
焼、カーボンの発生、青白煙の発生等の問題を招くこと
になる。

また、噴口７から噴出された燃料気流のうち斜め横方向
に広がりながら噴射された燃料気流は主燃焼室１の噴口
７の反対側から主燃焼室１の周面に沿って噴口７側に還
流してくるが、エンジンの高速化あるいは高圧縮化が進
められるとこのような還流が不十分にな杓、主燃焼室１
の噴口７の反対側から噴口７側までの主燃焼室１の周面
に沿う部分の空気利用率が低下するという問題が生じて
くる。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであって
、例えば第１図に示すように渦室６から噴口７を介して
主燃焼室１に噴射された燃焼気流が、主燃焼室１のシリ
ンダヘッド４側端面のシリンダ軸心から偏心した位置に
開口させた噴口７からピストン５側で主燃焼室軸心方向
に接近する傾斜方向を中心に、かつ、主燃焼室軸心方向
からみて横に末広がり状に噴出されるように構成された
渦室式ディーゼルエンジンに使用される渦室式ディーゼ
ルエンジンのピストンにおいて、空気利用率を高めて燃
焼効率及び出力を高めるとともにカーボンや青白煙の発
生を防止できるようにした渦室式ディーゼルエンジンの
ピストンを提供することを目的とするものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明に係る渦室式ディーゼルエンジンのピストンは、
上記の目的を達成するために、例えば第１図ないし第３
図に示すように、ピストン５のトップ面１０に噴射案内
用の凹部１１を形成し、この凹部１１は上記噴口７に対
向する案内始端部１４を中心としてピストン５の軸心方
向からみて燃焼気流の中心線の両横に末広がり状に広が
る扇形に形成するとともに、この凹部１１の案内始端部
１４と先端部１５との間に燃焼気流をシリンダヘッド４
側に偏向させる凸部１６を形成したことを特徴とするも
のである。

く作用〉 本発明によれば、ピストンが上死点あるいはその近傍に
位置する間に噴口から噴射される燃焼気流は凹部の案内
始端部に噴射され、凹部に案内されて凹部内で扇形に広
がりながら主燃焼室の噴口とは反対側に進む。つまり、
燃焼気流は凹部によって噴射方向を制限され、主燃焼室
の噴口とは反対側に多く、しかも、適当に燃焼気流の中
心線の両横に広がるように流れるので、主燃焼室内の噴
口とは反対側の多量の空気を燃焼にを効に利用できるよ
うになるとともに、主燃焼室の噴口側への燃焼気流の噴
射量を少なくしてカーボンや青白煙の発生を防止できる
ことになるのである。そして、燃焼気流は凹部内を案内
始端部から先端部に向かって進行する間に凸部によって
シリンダヘッド側に偏向され、凹部からシリンダヘッド
側に出ることにより燃焼気流の一部分が凹部に規制され
る範囲よりも広く横方向に広がり、主燃焼室の中間から
その周面に沿って噴口側に還流する流れを形成する。こ
のようにして、ピストンが上死点あるいはその近傍に在
るうちに主燃焼室の中間からその周回に沿って噴口側に
還流する流れを形成することによって、高速化あるいは
高圧縮比を図ったときに利用され難い主燃焼室の部分の
空気を十分に燃料と混合でき、−層空気利用率及び出力
を高めることができるるのである。

〈実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るピストンを装着した渦
室式ディーゼルエンジンの要部の縦断面図であり、第２
図はそのピストンの平面図であり、第３図はそのピスト
ンにより形成される主燃焼室内の燃料気流を示す模式図
、第４図は上記エンジンの噴口の模式図である。

第１図に示された渦室式ディーゼルエンジンＥの主燃焼
室１は、シリンダブロック２に内嵌されたシリンダライ
ナ３と、シリンダブロック２の上側に固定されたシリン
ダヘッド４と、シリンダライナ３に摺動可能に内嵌され
たピストン５とによって区画される。シリンダヘッド４
内には、主燃焼室１の軸心からその周縁の近傍まで偏心
させた位置に渦室６が形成され、渦室６と主燃焼室１と
は噴口７によって連通されている。

噴口７の形状は、渦室６から噴口７を介して主燃焼室１
に噴射された燃焼気流が、主燃焼室１のシリンダヘッド
４側端面の主燃焼室軸心から偏心した位置に開口させた
噴口７からピストン５側で主燃焼室軸心方向に接近する
傾斜方向を中心に、かつ、シリンダ軸心方向からみて横
に末広がり状に噴出するように形成されておれば特に限
定されないが、例えば、第１図及び第４図、第５図、第
６図、第７図あるいは第８図に示すような形状に形成す
ればよい。

即ち、第１図及び第４図に示す噴口７は、中心軸がシリ
ンダヘッド４側からピストン５側に向かうにつれて主燃
焼室１の軸心る接近するように傾斜した円孔からなる主
孔８とその両側にこれと連通ずるように形成された１対
のテーパ孔からなる副孔９とで構成されている。テーパ
孔９は渦室６側から主燃焼室１側に向かって次第に拡大
され、円孔８とテーパ孔９と境界は峰状に形成されてい
る。尚、第１図及び第４図に示す噴口７によれば、主燃
焼室１に噴出された燃焼気流は主燃焼室１のシリンダへ
ラド４側端面の主燃焼室軸心から偏心した位置に開口さ
せた噴口７からピストン５側で主燃焼室軸心方向に接近
する傾斜方向を中心に、かつ、シリンダ軸心方向からみ
て左右方向（第１図上では上下方向）に約６０＠の広が
りをもって末広がり状に噴出されるようになっている。

また、第５図に示す噴口７は渦室６側から主燃焼室１側
に向かって次第に拡大される楕円孔からなる主孔８と、
これの両側にこれと連通ずるように形成され、渦室６側
から主燃焼室１側に向かって次第に拡大される円孔から
なる１対の副孔９とで構成されている。

第６図に示す噴口７は渦室６側から主燃焼室１側に向か
って次第に拡大される楕円孔で構成され、第７図に示す
噴口７は渦室７側端で前後に長い楕円形に形成され、主
燃焼室１側端で円形に形成される。第８図に示す噴口７
は渦室７側端で前後に長い楕円形に形成され、主燃焼室
１側端で左右に長い楕円形になるように形成される。

上記ピストン５のトップ面１０には上記噴口７から噴射
される燃焼気流を案内する凹部１１と、吸気弁用パルプ
リセス１２と、排気弁用パルプリセス１３とが形成され
ている。

上記凹部１１は第２図に示すように上記噴口７に対向す
る案内始端部１４を中心として燃焼気流の中心線の両横
に末広がり状に広がる扇形に形成される。

この凹部１１の扇形の挟角は、燃焼気流の広がり角度以
上の鋭角であれば特に制限されないが、ここでは燃焼気
流の広がり角度と同じ約６０″としである。また、案内
始端部１４はピストン５が上死点あるいはその近傍に位
置するときの燃焼気流を略漏れなく受は入れるように形
成されておればよく、例えば第１図ないし第３図に示す
ようにピストン５が上死点あるいはその近傍に位置する
ときに噴口７にこれの軸心方向から対向する位置に配置
することができるほか、図示はしないが噴口７に主燃焼
室軸心方向に対向する位置に配置することもできる。

この凹部１１の案内始端部１４と先端部１５との間には
第１図及び第３図に示すように燃焼気流をシリンダへラ
ド４側に偏向させる凸部１６が形成される。この凸部１
６は平面視において案内始端部１４を中心とする円弧状
に形成してもよく、また、凹部１１を横断する直線状に
形成してもよい。また、凹部１１の両側縁間の全部にわ
たって形成してもその間の一部分に形成してもよい。こ
こでは、燃焼気流が主燃焼室内１内でできるだけ多量の
空気と混合されるように、凸部１６を平面視において案
内始端部１４を中心とする円弧状に、凹部１１の両側縁
間の全部にわたって形成しである。尚、第２図の１点鎖
線は凸部１６の中心線を示している。

上記のように構成されたピストン５によれば、ピストン
５が上死点あるいはその近傍に位置する間に噴口７から
噴射される燃焼気流は凹部１１の案内始端部１４に向か
って噴射され、凹部１１に案内されて凹部１１内で第２
図の矢印ａで示すように扇形に広がりながら主燃焼室１
の噴口７とは反対側に向かって進む。つまり、ピストン
５が上死点あるいはその近傍に位置する間に燃焼気流は
凹部１１によって噴射方向を制限され、主燃焼室１の噴
口７とは反対側に、しかも、適当に横方向に広がるよう
に流れるので、燃焼気流と主燃焼室１内の噴口７とは反
対側の多量の空気とを効率よく混合させて空気利用率及
び出力を高めるとともに、主燃焼室１の噴口７側への燃
焼気流の噴射量を少なくしてカーボンや青白煙の発生を
防止できることになるのである。そして、燃焼気流は凹
部１１内を案内始端部１４から先端部１５に向かって進
行する間に凸部１６によってシリンダヘッド４側に偏向
され、その一部分が主燃焼室１の噴口７とは反対側に到
達する前に第２図に矢印すで示すように凹部１１によっ
て制限される範囲よりも横方向に広がって主燃焼室ｌの
周面に到達し、そこから主燃焼室１の周面に沿って噴口
７側に還流する。これにより、高速化あるいは高圧縮比
化を図ったときに燃料気流が到達し難くなる主燃焼室１
内の部分に十分な燃料が供給され、空気利用率が一層高
められ、出力を一層高めることができるのである。

尚、ピストン５が上死点あるいはその近傍にある時に噴
射された燃焼気流の一部分は例えば第３図の矢印Ｃで示
すように、ピストン５が上死点から下降する間に噴口７
から噴射される後続の燃焼気流（矢印ｄで示す）によっ
てもう−度ピストン５側に向は変えられることにより主
燃焼室１内で言わば宙返りして主燃焼室１の噴口７とは
反対側の周縁部に到達することになり、燃焼気流が一層
効率よく主燃焼室１内の多量の空気と混合され、空気利
用率及び出力を一層高められる。また、ピストン５が一
定以上下降すれば燃焼気流は噴口７によって規制される
方向に末広がり状に噴射されて反対側の周縁部に到達し
、更に主燃焼室１の周面に沿って噴口７側に流れて主燃
焼室ｌの噴口７側の空気とも混合される。その結果、燃
焼気流が主燃焼室１内全体にわたる多量の空気と混合さ
れ、空気利用率及び出力が一層高められるのである。

第９図は本発明の他の実施例に係る渦室式デイ−ゼルエ
ンジンのピストンの平面図であす、第１０図はその周縁
案内溝の縦断面図である。

この実施例では、上記の一実施例の構成に加えて両バル
ブリセス１２，１３からピストン５の周縁にそって円弧
状に延びる周縁案内溝１７が形成される。

この実施例によれば、凹部１１を介して両バルブリセス
１２．１３に流入した燃焼気流が周縁案内溝１７に案内
されて勢いよく主燃焼室１の噴口７側に流れるので、凹
部１１を流れる燃焼気流の両側縁部やこの周縁案内溝１
７を流れる燃焼気流に周囲の空気を多量に巻き込むこと
により空気利用率を更に高めることができ、主燃焼室１
の周面に沿う部分の空気利用率を一層高めることができ
る。また、主燃焼室１全体にわたって均等に燃焼を進行
させることができ、ピストン５の各部分に平均的に圧力
が作用するので、ピストンの首振り現象が非常に起こり
難くなり、運転騒音を現象させることができる。

尚、上記の各実施例では、トップ面１０にバルブリセス
１２．１３が形成されているが、本発明はパルプリセス
１２．１３を有しないピストンにも適用できる。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明のピストンはトップ面に、ピスト
ンが上死点あるいはその近傍に位置するときに噴口から
噴射される燃焼気流を受は入れ、主燃焼室軸心方向から
見て噴口と反対側に向かって次第に横方向に広がるよう
に燃焼気流を案内する凹部を有するので、噴口から噴射
される燃料の大部分を主燃焼室の噴口からその反対側に
わたる大容積の空気と混合させて空気利用率を高める一
方、主燃焼室軸心から噴口側に噴口より更に偏心する方
向に広がる小容積の主燃焼室部分への燃料噴射量を減少
させて不完全燃焼の発生を防止できるから、出力を高め
ることができる。また、噴口より更に周縁方向に広がる
小容積の主燃焼室部分への燃料噴射量を減少させて不完
全燃焼の発生を防止することにより、不完全燃焼による
カーボンの発生、カーボンによるピストンリングの焼付
き、青白煙の発生等を防止できる。更に、燃焼気流を凸
部によってシリンダヘッド側に偏向させることにより主
燃焼室内で燃焼気流を途中から凹部で規制される範囲よ
りも横方向に広げて主燃焼室の周面に向かわせ、周面に
沿って噴口側に還流させるようにしであるので、高速化
あるいは高圧縮比化を図ったときに燃焼気流が到達し難
くなる主燃焼室の噴口寄りの周面にそった部分に十分燃
焼気流を供給することができ、空気利用率を一層高めて
出力を一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るピストンを装着した渦
室式ディーゼ゛ルエンジンの要部の縦断面図、第２図は
そのピストンの平面図、第３図はそのピストンにより形
成される主燃焼室内の燃料気流を示す模式図、第４図は
上記エンジンの噴口の模式図、第５図ないし第８図はそ
れぞれ噴口の変形例を示す模式図、第９図は本発明の他
の実施例に係る渦室式ディーゼルエンジンのピストンの
平面図、第１０図はその周縁案内溝の縦断面図である。 Ｅ・・・渦室式ディーゼルエンジン、１・・・主燃焼室
、４・・・シリンダヘッド、５・・・ピストン、６・・
・渦室、７・・・噴口、１０・・・トップ面、１１・・
・凹部、１４・・・案内始端部、１５・・・先端部、１
６・・・凸部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　渦室６から噴口７を介して主燃焼室１に噴射され
   た燃焼気流が、主燃焼室１のシリンダヘッド４側端面の
   主燃焼室軸心から偏心した位置に開口させた噴口７から
   ピストン５側で主燃焼室軸心方向に接近する傾斜方向に
   噴出され、かつ、主燃焼室軸心方向からみて横に末広が
   り状に噴出されるように構成された渦室式ディーゼルエ
   ンジンＥに使用される渦室式ディーゼルエンジンのピス
   トンにおいて、該ピストン５のトップ面１０に噴射案内
   用 の凹部１１を形成し、この凹部１１は上記噴口７に対向
   する案内始端部１４を中心としてピストン５の軸心方向
   からみて燃焼気流の中心線の両横に末広がり状に広がる
   扇形に形成するとともに、この凹部１１の案内始端部１
   ４と先端部１５との間に燃焼気流をシリンダヘッド４側
   に偏向させる凸部１６を形成したことを特徴とする、渦
   室式ディーゼルエンジンのピストン。