JPH0264219A - 内燃機関の燃焼室 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の燃焼室に係わり、特に空気に渦流を
付与させて予燃焼させる渦流副室を備えた燃焼室に関す
る。

［従来の技術］ ディーゼルエンジン等の燃焼室のうち、副室を備えたも
のとして、その圧縮行程で、吸入された空気に渦流状の
旋回を与え、噴射された燃料とその空気とを混合させて
予燃焼させる渦流式燃焼室が知られている。

第３図に示すように、従来この種の燃焼室は、ピストン
１の頂部を適宜窪ませて主燃焼室２を形成すると共に、
シリンダへラド３内に、この主燃焼室２に゛臨んで連通
ずる渦流副室４を形成してなる。この渦流副室４には、
その内壁５へ略接線方向に接続する連通路６が備えられ
ており、吸気弁７が開成される空気圧縮行程において、
渦流副室４内に空気を導くことで、所定の強さの旋回流
を形成させるようになっている。

そして、燃焼行程において、渦流副室４内に設けられた
燃料噴射ノズル８から供給された燃料を、グロープラグ
９により初期着火あるいは自然着火させて第一段階の燃
焼を行い、その燃焼ガスを、連通路５から主燃焼室２内
に送り、第二段階の燃焼をさせるようになっている。

［発明が解決しようとする課ｆｆ］ ところで、渦流副室２内で形成される旋回流は、その速
度が速い（強い）はうが、空気利用率の高い、よい燃焼
が得られる。このため、従来においては、連通路５を絞
ったり、その傾きを変えなりする構成が提案されていた
。

しかしながら、これらの提案においては、空気が渦流副
室２内へ流入する過程において、過大な摩擦損失（絞り
損失）が発生することとなり、空気圧縮行程におけるエ
ネルギーロスにつながるという問題があった。

そこで本発明は、上記事情に鑑み、連通路５の形状を変
えることなく、所望する強さの渦流が得られる燃焼室を
提供すべく創案されたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、シリンダヘッド内に主燃焼室へ連通する略球
形の渦流副室を形成し、この渦流副室の中心と内壁との
距離を、上記連通ずる位置から空気旋回流の下流側へ順
次縮減させたものである。

１作　用コ 上記構成によって、渦流副室に流入した空気は、その内
壁に沿って旋回すると共に、流路面積が縮小されていく
ことで、その速度が増大され、強い渦流が形成される。

［実施例］ 以下１本発明の実施例を、添付図面に従って説明する。

第１図および第２図は、本発明に係る内燃機関の燃焼室
の一実施例を示したものである。同図において、従来と
同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略
する。なお１本発明を明示するなめに、直接関連のない
構成については図示していない。

二の燃焼室は、従来と同様の主燃焼室（図示せず）に連
通された渦流副室１１が、略球形を呈してシリンダヘッ
ド３内に形成されて構成されている。この渦流副室１１
と主燃焼室とを連通させる連通路１２は、その通路横断
面が等し、くなるように筒状に形成されていると共に、
渦流副室１１の下側に斜めに接続されて、圧縮行程にお
いてピストン（図示せず）によって押された空気を、渦
流副室１１内に適宜導くようになっている。

そして渦流副室１１は、本発明の特長となる特別の形状
に改良されており、その中心Ｏと内壁１３との半径方向
の距離１が、連通路１２と接続する位置（連通位置）Ａ
から、空気旋回？Ｌ（図中、矢印Ｂにて示す）の下流側
へゆくに従って順次縮減されている。すなわち、基本球
形Ｓと比較すると、渦流の流路断面積が次第に減少して
いくようになりでいる。本実施例にあっては、内壁１３
のある点に対して、連通位ｒ！ｌＡを起点とした中心角
θと、距Ｍ１とが、逆比例する関係になっている。

二の関係は、次式で表されろ。

磨＝Ｆ（θ）・・・・・・・・■ ＝−Ｉｎ・θ　・・・・・・■ ここに　ｍ；比例定数 θ：中心角（ラジアン） 従って、第１図に示したように、中心０と内壁１３との
距Ｍｊのうち５垂直断面視上の縦横方向のもので例示す
ると、次のような関係になる９Ｓくａくｂ＜Ｃ・・・・
・・■ ここに　Ｓ；下流側の縦方向距離（基本球形Ｓの半径） ａ；下流側の横方向距離 ｂ；上流側の縦方向距離 Ｃ：上流側の横方向距離 また、第２図に示したように、水平断面で見た場合にお
いてら、垂直断面とそれぞれ対応する位置く距離）にお
いて、この関係が成り立つ、ただしこの場合、空気旋回
流Ｂは、起点（Ａ）から両側に分かれるように流れるた
め、（ａ）が最も下流側になり、最小の距離になる。

次に本実施例の作用を説明する。

空気圧縮行程において、圧縮される空気は、連通路１２
を通って、渦流副室１１に入る５この空気は、渦流副室
１１の内壁１３に沿うように渦流状に旋回する。このと
き、その流路断面積は、距離１が縮減されていることに
より、下流側へゆくに従って狭くなるので、公知の流体
運動法則により、その流速は次第に増加される９すなわ
ち強い渦流が形成される。そし、て、燃焼行程において
。

この渦流の下で、所定の第一段階の燃焼が行われ、更に
主燃焼室へ燃焼ガスが排出されることで、第二段階の燃
焼が行われる。

このように、渦流副室１１内で形成される渦流を、旋回
過程で次第に強まるようにし、なので、所望の燃焼が得
られて、出力、燃費の向上及びスモークの低減が成され
る。また、連通路１２の形状は、従来通りのものでよく
、空気が通過するときの圧力損失等が増大することがな
く、出力の低下を防止できる。

なお、０式あるいは０式において、実際の設計にあたっ
ては、他の流体機械、例えば渦巻きポンプやフランシス
水車等において使用されているケーシングの形状を利用
すればよい９まな、中心角θと距離Ｉとの逆比例関係は
、精密に要求されるものではなく、それに近い関係にあ
れば、充分本発明の作用がなされるものである。

ところで上述の如く渦流副室で生成される渦流の強度を
下流側に行くにし９たかって順次大きくするように形成
した渦流副室にあって、この渦流副室内に燃料を霧化し
て供給する燃料噴射ノズルは、基本的に渦流副室の上部
にその渦流副室内を直接臨まぜてシリンダヘッドに配設
され、かつその配設位置を基準とし、て渦流副室で生成
する渦流の下流側の内壁へ向けて燃料を噴射し、内壁に
渦流によって引き伸ばされ、圧縮空気熱と登熟によって
蒸発する燃料のフィルムを形成するように配設される。

このような位置に燃料噴射ノズルを配設すると、強い渦
流によって噴射された燃料噴霧と空気との混合が促進さ
れて適正な量の予混合気が生成されるようになり、かつ
その予混合気の燃焼に対し、て上記燃料のフィルムが生
成する燃料の蒸気が順次供給されるようになるから、着
火性能、燃焼性能を共に向上できるようになる９すなわ
ち比較的急速な燃焼がおこなわれて機関出力を向上しつ
つ、スモークを減少し１、燃費を向上させる。

１旦り燃料噴射ノズルを主唱口に先行して開放される副
噴口を有し、たピント−形の燃料噴射ノズルを採用する
場合、副噴口は燃料噴射ノズルの配設位置より渦流の下
流側の内壁へ向けて燃料を噴射し、内壁に渦流によって
引き伸ばされ、圧縮空気熱と登熟によって蒸発する燃料
のフィルムを形成するように向けて設けられ、主唱口は
燃料噴射ノズルの軸心と渦流副室の中心を結ぶ線上より
比較的渦流の上流側へ向けて設けられる。

他のピント−形の燃料噴射ノズルの配設態様としては、
上記渦流副室の上部にこの渦流副室を臨ませて通路を形
成し、通路上部にその通路を介して渦流副室内を臨むよ
うに燃料噴射ノズルを配設するようにする９この場合、
燃料噴射ノズルの副噴口は通路内面の下部に臨ませ、副
噴口から噴射されろｆｉｉｔ拉子化粒子た燃Ｉゞ１噴霧
を通路内面に衝突させることで更に微粒子化を促進し、
着火性能を向上させるようにする５ ［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

（１）主燃焼室へ連通ずる略球形の渦流副室を形成し、
その中心と内壁との距離を、連通する位置から空気旋回
流の□下流側へ順次縮減させたので、強い渦流により、
出力、燃費の向上及びスモークの低減が達成される。

（２）渦流副室の形状のみを改良する構成なので、空気
圧縮行程において出力低下することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の燃焼室の一実施例を示
した縦断面図、第２図はその■−■線矢視断面図、第３
図は従来の内燃機関の燃焼室を示し、た縦断面図である
。 図中、１１は渦流副室、１３はその内壁、１は渦流副室
の中心と内壁との距離である。 特許出願人　　いすダ自動車株式会社 代理人弁理士　　絹　　谷　　信　　雄第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．シリンダヘッド内に主燃焼室へ連通する略球形の渦
   流副室を形成し、該渦流副室の中心と内壁との距離を、
   上記連通する位置から空気旋回流の下流側へ順次縮減さ
   せたことを特徴とする内燃機関の燃焼室。