JPH02267314A - 直接噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は燃焼室内でのスワール生成機構を備えた直接
噴射式ディーゼルエンジンの燃焼室に関する。

（従来の技術） 直接噴射式ディーゼルエンジンは副室式のものに比べて
吸気の絞り損失が少い一方で、燃焼室内でのダイナミッ
クな空気流動を得難いことから燃焼性能の低下を招きや
すい。このため多くの場合、これを補償するために局部
的にスワールを強化してここへ燃料を噴射するようにし
ている。

このようなスワール生成機構を備えた燃焼室としては、
従来例えば第６図および第７図に示したようなものがあ
る（特開昭５６−１２９７１６号公報参照）。図面にお
いて符号１０１はシリンダブロック、１０３はシリンダ
ヘッド、１０５および１０７はそれぞれシリンダヘッド
１０３に装着された吸気弁および排気弁、１１１はピス
トンを示しており、これらによって燃焼室１００が形成
されている。第６図はピストン１１１がほぼ上死点にあ
る場合を示している。

ピストン１１１には、そのクラウン１１３の上面１１３
ａに開放されたほぼ短円筒状のキャビティ１１５が形成
されている。クラウン１１３には、その上面１１３ａと
キャビティの内側面１１５ａとに開放された複数条、こ
の例では４条のスリット溝１１７が形成されており、各
スリット溝１１７には、それらの中心線がキャビティ１
１５の中心軸線０を避けるようにオフセットが附されて
いる。

以上の構成により、圧縮行程においてピストン１１１が
上死点に近づくと、平坦なりラウン上面１１３ａとシリ
ンダヘッド１０３との間で圧縮された空気が強いスキッ
シュ流となってキャビティ１１５へ流入するとともに、
このスキッシュ流は各スリット溝１１７にも流入してキ
ャビティの内側面１１５ａから噴出する。スリット溝１
１７には前述したようにオフセットが附されているので
、上記の噴出気流は上側面１１５ａに案内されて旋回し
ながら、キャビティ１１５に流入してきたスキッシュ流
を伴ってスワールを生成する。したがって、このとき燃
料噴射弁１０９からキャビティ１１５内へ燃料が噴射さ
れると、その燃料霧滴がスワールに伴われて分散しつつ
燃焼するので、これにより燃焼性能が改善される。

更に、スワール生成機構を備えた従来の燃焼室としては
第８図および第９図に示したようなものがある（特開昭
５８−１０７８１２号公報参照）。

すなわち、第９図はピストンの上面図であって、このピ
ストン１１１のクラウン上面１１３ａには短円筒状のキ
ャビティ１１５を形成しである。キャピテイ１１５の周
囲にはセラミックスで作られた例えば３個の板状の湾曲
した突片１２１がビス１１９によって固定され、これら
隣合う突片１２１の間にはクラウン上面１１３ａの外縁
部１１３ｂからキャビティ１１５へ至る渦巻き満１２３
を形成しである。

第８図はこの燃焼室におけるシリンダヘッド側の下面図
であって、このシリンダヘッド１０３にはセラミックス
で作られたリング１３１がビス１２９によって固定され
ている。リング１３１には、ピストン１１１側における
前記クラウン上面１１３ａの外縁部１１３ｂおよび渦巻
き溝１２３とにそれぞれ対応するリング部１３１ａおよ
び突出部１３１ｂが形成されている。

以上の構成により、ピストン１１１が、［死点に近づく
と、各突片１２１がリング１３１に挿入されてその周辺
の空気がリング１３１のリング部１３１ａと突出部１３
１ｂとによって押し潰されてゆくので、この空気が渦巻
き満１２３からキャビティ１１５へ噴入してキャビティ
１１５内にスワールを生成する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような従来の燃焼室には次のような欠点
が内在している。

まず第６図、第７図のものにあっては、スリット溝１１
７がキャビティ１１５に対してデッドボリュームとなる
ことで、エンジン出力を向トさせるためにはスリット溝
をあまり大きくすることができない。その結果、このス
リット溝を通るスキッシュ流が制限されるので、スワー
ルの流勢を所望するように強化できないということであ
る。

また第８図、第９図のものにあっては、ピストン１１１
が上死点に近づくにつれて突片１２１の周辺の空間がリ
ング１３１にって埋められてゆくので、前述したデッド
ボリュームは僅少に抑えられる。しかしその反面、上記
空間内の空気はキャビティ１１５へ直接流入できないま
ま、これが突片１２１周辺を巡って渦巻き溝１２３から
噴出する間に、スキッシュによる乱流成分が減哀してし
まう。そのため、キャビティ１１５内に生成されるスワ
ールはその内部での活性に劣ることから燃料霧滴の分散
性の低下を招くことになる。

そこでこの発明の目的は、スキッシュ流をできるだけ減
衰させないでこれに強いスワールを附与する点にある。

［発明の構成］ （課題をｗＩ決するための手段） 前記課題を解決するためのこの発明の手段は、燃焼室の
一端を構成するピストンが、そのクラウン上面に開放さ
れたキャビティと、このキャビティの内側面およびクラ
ウン上面に開放されてキャビティの中心軸線に対しオフ
セットが附された複数のスリット溝とを有し、また燃焼
室の他端を構成するシリンダヘッド側には、ピストンの
上死点近傍においてこれらのスリット溝に挿入可能な翼
板を設けたものである。

（作用） この手段によれば、ピストンが上昇して上死点に近づく
と、シリンダヘッド側に設けられた複数の翼板がクラウ
ン上面に開放されたスリット溝に挿入されるので、クラ
ウン上面とシリンダヘッドとの間の空間が複数に分割さ
れ、この状態でこれら空間内の空気が強いスキッシュ流
となる。スリット溝およびこれに対応する翼板はキャビ
ティの中心軸線に対してオフセットが附されているので
、ビス下ンが上死点に至る途上で上記のスキッシュ流は
響板に案内されて旋回しながら主１１ビテイに流入する
。この結果キャビティ内には極めて活性に富んだスワー
ルが生成される。

また一方では、スリット溝には内板が進入しながらスリ
ット空間を埋めてゆくので、キャビデイに対するデッド
ボリュームを大幅に排除することが可能になり、更には
スリット溝から排除される空気がキャビティの内側面か
ら噴出するので、これによってスワールの生成が助長さ
れる。

（実施例） 第１図および第２図を参照してこの発明の一実施例を説
明する。

前記第６図、第７図のものと同様にして、燃焼室１はシ
リンダブロック３と、吸気弁７．排気弁９、燃料噴射弁
１０等が取付けられたシリンダヘッド５と、ピストン１
５とによって構成され、第１図はピストン１５がほぼ上
死点にあるときの状態を示している。

ピストン１５のクラウン１７には、その上面１７ａのほ
ぼ中央部から凹陥する短円筒状のキトピティ２１を形成
しである。クラウン１７には、その上面１７ａとキャビ
ティ２１の内側面２１ａとに開放された３条の直状のス
リット溝２３を形成しである。これらのスリット溝２３
は、吸気弁７および排気弁９の対向部位を避けてキャビ
ティ２１の中心軸線０に対し軸対称に配置され、かつこ
れらのスリット溝２３が上記中心軸Ｗ；ＡＯへ指向しな
いようにオフヒツトを附しである。

一方、シリンダヘッド５の下面には、各スリット溝２３
と対向させて３条の響板２５を突設しである。そして、
ピストン１５が上死点の近傍に至って強いスキッシュが
生じる頃にスリット溝２３の上縁が響板２５の下縁に達
し、その後翼板２５がスリット溝２３へ適度の遊隙をも
って挿入されつつ上死点においてその下縁がスリット溝
２３の底面と近接するように、これら相互の寸法関係が
定められる。

したがって、ピストン１５が上死点の近傍に至ってクラ
ウン上面１７ａとシリンダヘッド５との間の環状空間に
強いスキッシュが生じる頃、各翼板２５がスリット溝２
３に挿入され始めて上記の環状空間を３分割する。そし
て、ピストン１５が尚上昇を続けるとき、スキッシュ流
が上記分割された空間から押出されながらオフセットさ
れた各響板２５により矢印Ａのように旋回が附されてそ
のまま主１１ピテイ２１に流入する。この結果、キャビ
ティ内にはスキッシュに基づく乱流成分に富んだダイナ
ミックなスワールＳが生成される。

また上記の過程においてスリット溝２３内の空気が響板
２５により押出されてキャビティ２１の内側面２１ａか
ら上記矢印Ａと同方向に噴出するので、これがスワール
Ｓの生成を助長する。上死点の極く近傍ではスリット溝
２３が翼板２５によってほぼ埋められるので、燃料霧滴
の混合、燃焼に当ってキャビティ２１の容積をいたずら
に増加させることがない。

また、この実施例は燃焼室内のスキッシュ流によりスワ
ールを生成するシステムであるため、吸気行程において
へりカルポート等の吸気ポートによるスワールの生成を
行う必要がなくなる。この結果、吸気抵抗の小さいスト
レート吸気ポートが使用できるので、吸気充填効率が向
上して出力増加が達成される。

第３図および第４図はこの発明を４弁型燃焼室に適用し
た場合の一実施例を示したものである。

尚、前述した実施例と実質同一の機能をもつ部分には、
第１図、第２図で用いた記号を附して重複する説明を省
略する。

シリンダヘッド５には２個の吸気弁７と２個の排気弁９
とがほぼ等角度関係で装着されている。

キャビティ２１が形成されたピストン１５のクラウン１
７には、−Ｆ２４個の吸、排気弁７，９との対向部位に
、それぞれ前述した実施例と同様にオフセットを附した
スリット溝２３が形成され、これらのスリット溝２３は
クラウン上面１７ａとキャビティ内側面２１ａとに開放
されている。

一方、各吸気弁７および排気弁９の傘部下面には、それ
ぞれスリット溝２３と対向する翼板２５を一体に形成し
である。スリット溝２３と内板２５との寸法関係は前述
した実施例の場合と同じである。そして、上記の対向関
係を保持するために、吸、排気弁７，９には回り止めが
施されている。

第５図は上記回り止め手段の一例を示したもので、この
手段は吸（排）気弁７（９）の弁軸７ａ（９ａ）を支持
するためにシリンダヘッド５に嵌着された弁ガイド３１
の上端部両側にスロット溝３３を形成し、弁軸７ａ（９
ａ）には直径方向にコックビン３５を嵌着して、その両
端部をスロット溝３３に係入してなるものである。

この実施例の作用は先の実施例の場合とほぼ同じであり
、吸、排気弁７．９が下降して開弁するときは、ピスト
ン１５がこれよりも下位にあって退避しているので、両
者が干渉し合うことがない。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明の構成によれば、上死点の
近傍において生成される強いスキッシュ流が、オフセッ
トが附された翼板に案内されて旋回しながらそのままキ
ャビティへ流入するので、キャビティ内には乱流成分を
多聞に含むダイナミックなスワールが生成される。した
がって、キャビティ内に燃料を噴射すると、その燃料霧
滴と空気とが活発に混合し合うので、これによって燃焼
性能を大幅に向上させることができる。また、上死点に
おいては翼板がスリット溝に入り込むので、スリット溝
を形成することによりキャビティのデッドボリュームは
排除され、燃焼悪化は防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る燃焼室の縦断面図、
第２図は第１図におけるピストンの上面図、第３図はこ
の発明の別の実施例に係る燃焼室の縦断面図、第４図は
第３図におけるピストンの上面図、第５図は第３図のｖ
−■断面図、第６図は従来例に係る燃焼室の縦断面図、
第７図は第６図におけるピストンの上面図、第８図およ
び第９図は別の従来例に係る燃焼室を説明する図であっ
て、第８図はシリンダヘッドの下面図、第９図はピスト
ンの上面図である。 １・・・燃焼室　　　　　　５・・・シリンダヘッド１
５・・・ピストン　　　　１７・・・クラウン１７ａ・
・・クラウン上面　２１・・・キャピテイ２３・・・ス
リット溝　　　２５・・・翼板代理人　弁理士　　三　
好　秀　和 第２図 第４ 図 第３図 第５図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室の一端を構成するピストンが、そのクラウン上面
   に関放されたキャビティと、このキャビティの内側面お
   よびクラウン上面に開放されてキャビティの中心軸線に
   対しオフセットが附された複数のスリット溝とを有し、
   燃焼室の他端を構成するシリンダヘッド側には、ピスト
   ンの上死点近傍において前記スリット溝に挿入可能な翼
   板を設けたことを特徴とする直接噴射式ディーゼルエン
   ジンの燃焼室。