JPH0370813A

JPH0370813A - デイーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口

Info

Publication number: JPH0370813A
Application number: JP20767289A
Authority: JP
Inventors: Mitsumasa Isoda; 磯田　光正; Tamotsu Nishitsuji; 西辻　保
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-08-09
Filing date: 1989-08-09
Publication date: 1991-03-26
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: JPH0768898B2

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、ディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口
に関し、特に、低温手始動限界温度を低くできるととも
に、出力の向上、燃費の低減及び運転騒音の減少を図れ
るようにしたディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴
口に関する。

〔従来の技術〕

従来、ディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口とし
ては、例えば第６図に示すように、主噴口２１の左右の
各側面に左右の各脇噴口２２Ｌ・２２Ｒの各側面を連通
させ、主噴口２１と各脇噴口２２Ｌ・２２Ｒとが連通ず
る箇所の各連通壁面部分にそってそれぞれ稜線２３Ｌ・
２３Ｒを縦走させて形成し、各脇噴口２２Ｌ・２２Ｒの
軸心を主噴口２１の軸心に対して主室から渦流室に進む
に連れて近付く方向に傾斜させたものがある。上記主噴
口２１及び両脇噴口２２Ｌ・２２Ｒの軸直変断面形状は
ほぼ円形に形成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来のディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴口
は、圧縮行程において、主室側から渦流室に流入する時
に主噴口２１を通る気流と両脇噴口２２Ｌ・２２Ｒを通
る気流とが渦流室内で勢良く衝突して拡散するとともに
、主室から渦流室に流入する気流が各稜線２３Ｌ・２３
Ｒに接触することにより微小渦流を形成する。主噴口２
１及び両脇噴口２２Ｌ・２２Ｒに案内されて流入した気
流が形成する大きな渦流とこの微小渦流とが相乗的に作
用して渦流室内での空気中への燃料の拡散ないし混合の
効率が高くなる。また、爆発行程において、渦流室から
主室に噴出する混合気が、主噴口２１と両脇噴口２２Ｌ
・２２Ｒとに案内されて主室の全体にわたって勢良く噴
出するとともに、両種ＭＡ　２３　Ｌ・２３Ｒによって
形成される微小渦流が生じることにより主室内の空気と
燃料とが主室の全体にわたって均等にかつ効率高く混合
される。その結果、この種の噴口によれば、高出力を得
ることができるとともに、燃費を低減させることができ
る事が知られている。

ところが、種々の実験を重ねるうちに、この従来の技術
によれば、セルスタータで始動されるディーゼルエンジ
ンの場合は例えば−１０℃程度の低温雰囲気中でもコー
ルドスタートができるが、手始動ではコールドスタート
ができないことが分かった。その原因は、手始動では始
動時の回転数が低く、噴口の流路抵抗により噴口を通過
する気流の勢力が弱められる事にあると思われた。

そこで、噴口を通過する空気に対する抵抗を減少させる
ため、噴口を相似形状に拡大することを試みた。この先
行発明に係る噴口のスケールアンプによれば従来よりも
低温の＋５℃程度での手始動が可能になった。しかし、
それよりも低温での手始動、特に氷点下雰囲気中での手
始動はできないことが分かった。その原因は、噴口のス
ケールアップによって噴口の流路抵抗は減少したが、主
噴口２１及び脇噴口２２Ｌ・２２Ｒの気流案内機能が低
下して気流の勢力が弱くなり、また、稜線２３Ｌ・２３
Ｒによる微小渦流の形成機能が低下したためであると思
われる。

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであって、
例えば−５℃、好ましくは一１０℃程度の低温雰囲気中
でも手始動ができるようなディーゼルエンジンの渦流室
式燃焼室の噴口を提供することを目的とするものである
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、例えば第１図に示すように、主噴口ｌの左右
の各側面に左右の各脇噴口２Ｌ・２Ｒの各側面を連通さ
せ、主噴口ｌと各脇噴口２Ｌ・２Ｒとが連通ずる箇所の
各連通壁面部分にそってそれぞれ稜線３Ｌ・３Ｒを縦走
させて形成し、各脇噴口２Ｌ・２Ｒの軸心ＪＬ−ｆＲを
主噴口１の軸心ｊＩｌに対して主室４から渦流室５に進
むに連れて近付く方向に傾斜させたディーゼルエンジン
の渦流室式燃焼室の噴口を前提とするものであって、上
記の目的を遠戚するため、次のような手段を講じている
。

すなわち、各脇噴口２Ｌ・２Ｒの軸直交断面形状を前後
径寸法ｄ３が大きくて左右径寸法ｄ４が小さい長円形・
楕円形・ないし多角形に形成する、という手段を講じて
いる。

〔作用〕

単に従来の噴口をスケールアンプした場合に比べて各脇
噴口２Ｌ・２Ｒの軸直交断面における前後径寸法ｄ２を
大きくし、左右径寸法ｄ３を小さくすることにより、全
体としての流路断面積をそのスケールアップした場合と
同様に大きくすることができる。これにより、噴口によ
って案内される気流に対する流路抵抗が小さくなり、気
流の勢いを大きくすることができる。したがって、圧縮
行程では、両脇噴口２Ｌ・２Ｒから渦流室５に流入する
気流が強くなり、渦流室５全体に広がる大きい渦流を形
成し、主噴口ｌから流入する気流により形成される渦流
と勢い良く衝突させた後、渦流室５全体に勢い良く分散
させることができる。

また、爆発行程においては、主室４に噴出する気流を主
室４の左右両脇に向かって勢い良く噴出して、主室４全
体に大きく強い火炎流を形成できる。

更に、各脇噴口２Ｌ・２Ｒの左右径寸法ｄ４を円形断面
の主噴口ｌを端にスケールアップした場合に比べて小さ
くすることにより、稜線３Ｌ・３Ｒの断面形状が先鋭化
され、両種線３Ｌ・３Ｒによる微小渦流生成機能が高め
られる。しかも、左右の稜線３Ｌ・３Ｒ同土間の幅が狭
くて、各稜線３Ｌ・３Ｒに沿って発生する微小渦流が主
噴口ｌの中心軸１１に近いため、微小かりゅうは、渦流
室５に流れ込む気流内に激しく巻き込まれて、効率良く
攪拌・分散されていく。

そして、圧縮工程において、渦流室全体にわたって勢い
良く広がる大きい渦流が形成されることと、稜線の微小
渦流形成機能の向上と、微小渦流が気流内に激しく巻き
込まれることとが相乗的に作用して、渦流室での空気と
燃料の混合効率が著しく高められるとともに、爆発工程
において、主室内の全体にわたって勢い良く拡散する大
きい渦流が形成されることと、稜線の微小渦流形成機能
の向上とが相乗的に作用して主室への混合気の拡散効率
が著しく高められる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第２図は部分油冷式ディーゼルエンジンの要部の縦断面
図である。同図に示すように、エンジンＥのシリンダ７
内には、上面がヘッドブロック８で覆われる主室４が形
成され、そのシリンダブロック８内に噴口９を介して主
室４に連通ずる渦流室５が洞設される。この渦流室５は
いわゆる梨型渦流室であり、その下半部を覆う口金１０
はシリンダヘッド３に焼嵌めされている。この渦流室５
には、圧縮行程で主室４から空気が圧入され、燃料噴射
ノズル１１から渦流室５内に噴射された燃料に着火させ
た後、爆発行程で渦流室５から主室４に爆発的に噴出さ
せ、主室４内全体にわたって混合気を分散させて燃焼さ
せるようになっている。

燃焼に伴う熱は、渦流室５及び主室４の片側に設けたオ
イルジャケット１２ａ・１２ｂを流通する潤滑油の一部
分に吸収され、強制空冷されるオイルクーラ１３から放
散されるとともに、シリンダ７の周囲及びシリンダヘッ
ド８に設けた冷却風道路１４を通過する冷却風に吸収さ
せて大気中に放散させるようになっている。

第１図は上記口金の底面図である。この口金１０に形成
された噴口９は、主噴口１と左右の各脇噴口２Ｌ・２Ｒ
からなり、主噴口１の左右の各側面に左右の各脇噴口２
Ｌ・２Ｒの各側面が連通させである。また、主噴口ｌと
各脇噴口２Ｌ・２Ｒとが連通ずる箇所の各連通壁面部分
にそってそれぞれ稜線３Ｌ・３Ｒを縦走させて形成しで
ある。

左（右）脇噴口２Ｌ（２Ｒ）の軸心１Ｌ（ＮＲ）は、第
３図に示すように、主噴口１の軸心１１に対して左（右
〉に平行移動７！２され、次に後方に平行移動１３され
た後、錐先を中心にして左（右）に揺動１４され２．更
に、錐先を中心にして後方に揺動される。そして、この
方向で穿孔することにより、軸心ＪＬＩ！Ｒが主室４か
ら渦流室５に進むに連れて主噴口１の軸心１１に近付く
方向に傾斜する両脇噴口２Ｌ・２Ｒが形成される。

第４図はその噴口の主噴口の軸に直交する軸直交断面形
状を示す輪郭線図である。

同図において一点鎖線Ｔは従来の円形軸直交断面を有す
る噴口の輪郭を示し、２点鎖線ＳはそれＰが示されてい
る。

同図に示すように、主噴口１はその軸直交断面形状が従
来と同じ大きさの円形になるように形成される。

また、両脇噴口２Ｌ・２Ｒは、その軸直交断面形状が長
円形に形成され、その前後径寸法ｄ３は従来の噴口のそ
れ、あるいは、先行発明の噴口のそれよりも大きく、左
右径寸法ｄ４は従来の噴口のそれとほぼ同じで、先行発
明の噴口のそれよりも小さく形成しである。その結果、
両脇噴口２Ｌ・２Ｒの断面積は従来の両脇噴口よりも広
く、先行発明のそれとほぼ同じになっている。

第５図は上記口金の縦断面図である。この口金１０では
、燃料噴射ノズル１１から渦流室５内に噴出された燃料
が主噴口１の渦流室５側の口縁１ａの後側部に当たって
渦流室５側に跳ね返り、渦流室５内の燃料濃度が過濃と
なることを防止するため、同図に示すように、主噴口１
の渦流室５例の口縁１ａの後側部にチャンファ６を形成
して、そこに鈍角のエツジが形成されるようにしである
。

なお、爆発行程において渦流室５から噴口９への流出を
円滑化するため、主噴口１の渦流室５側の口縁１ａの前
側部に同図の仮想線で示すようにチャンファ６ａを形成
してもよい。

この部分油冷式ディーゼルニンジンＥの渦流室５の噴口
９によれば、圧縮行程において、主室４から渦流室５に
圧入される空気は、主噴口１と両脇噴口２Ｌ・２Ｒとに
よって案内されて、渦流室５内で３つの勢いの強い流れ
を形成し、互いに衝突してから渦流室５の全体に拡散す
る強力で大きい渦流を形成する。また、主室４から渦流
室５に圧入される空気の一部分が稜線３Ｌ・３Ｒに接触
することにより微小な渦流を形成し、この微小渦流は主
噴口１と両脇噴口２Ｌ・２Ｒとによって案内された強力
な流れに乗って渦流室５の全体に拡散して行く。

ここで、左右の両脇噴口２Ｌ・２Ｒの前後径寸法ｄ３は
従来の噴口のそれ、あるいは、先行発明の噴口のそれよ
りも大きく、左右径寸法ｄ４は従来の噴口のそれとほぼ
同じで、先行発明の噴口のそれよりも小さく形成しであ
るので、噴口９の開口面積としては、従来の噴口のそれ
よりも広く、先行発明のそれとほぼ同じになっている。

したがって、噴口９の流路抵抗は減少し、比較的空気の
流速が低くなる低速回転時にも、内部に形成される大き
い渦流の勢いを強くすることができる。また、左右の両
脇噴口２Ｌ・２Ｒの左右径寸法ｄ４を従来の噴口のそれ
とほぼ同じで、先行発明の噴口のそれよりも小さくなる
ように形成することにより、先行発明よりも稜ｉ３Ｌ・
３Ｒが先鋭化され、その微小渦流形成機能が先行発明よ
りも高められる。

また、爆発行程においては、渦流室５から噴口９を通っ
て主室４に噴出する気流が主噴口１と両脇噴口２Ｌ・２
Ｒとによって案内されて主室４全体にわたって吹き広が
る大きい渦流を形成するとともに、その一部分が稜＆ｊ
１３Ｌ・３Ｒｇ接触して微小渦流を形成し、この微小渦
流が主噴口１と両脇噴口２Ｌ・２Ｒとによって案内され
た強力で大きい渦流に乗って主室４全体に拡散して行く
。

ここでも、圧縮行程における主室４から渦流室５への空
気の流入と同様に、噴口９の流路抵抗は減少し、比較的
混合気の流速が低くなる低速回転時にも、主室４の内部
に形成される大きい渦流の勢いを強くすることができる
。また、左右の両脇噴口２Ｌ・２Ｒの左右径寸法ｄ４を
従来の噴口のそれとほぼ同じで、先行発明の噴口のそれ
よりも小さくなるように形成することにより、稜線３Ｌ
・３Ｒが先鋭化され、その微小渦流形成機能が先行発明
のそれよりも高められる。

そして、このように、圧縮行程においては渦流室５内で
の空気と燃料との混合効率を高めることができ、爆発行
程では主室４内での空気と燃料との混合効率を高めるこ
とができる結果、手始動時のように回転数が低く、主室
４から渦流室５に流入する空気の速度及び渦流室５から
主室４に噴出する空気の速度が比較的遅くなる場合にも
かかわらず、燃料と空気との混合効率を高くすることが
でき、雰囲気温度が例えば−１０’Ｃという低温であっ
ても確実に手始動が出来た。また、空気と燃料の混合効
率が高められる結果、出力が高められるとともに、燃費
を節約することができる。更に、圧縮行程において渦流
室５内での空気と燃料との混合効率を高めることができ
るので、着火遅れの発生が防止され、着火遅れに起因す
る爆発的着火の発生を防止して、運転騒音を減少させる
ことができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、従来の噴口を相似形状
にスケールアップした噴口よりも各脇噴口の軸直交断面
形状の前後径寸法を大きくし、左右径寸法を小さくしで
あるので、そのスケールアップした噴口と同様に噴口の
流路断面積を大きくできる。これにより、主噴口の流路
抵抗を小さくして主噴口に案内される気流の勢いを強く
することができ、圧縮行程では、両脇噴口により形成さ
れた強力で大きい渦流を渦流室内で主噴口により形成さ
れた大きい渦流に勢い良く衝突させてこれらの大きい渦
流を渦流室の全体に勢い良く分散させることができる。

また、爆発行程においては、主室の両脇部に勢い良く混
合気を噴出して、主室全体に勢い良く拡散する大きい渦
流を形成することができる。

また、本発明によれば、各脇噴口の軸直交断面形状の左
右径寸法を小さくすることにより、稜線を先鋭化させて
稜線の微小渦流形成機能を高めることができる。しかも
、左右の各稜線に沿って発生する左右の両微小渦流同土
間の幅が狭いため、両微小渦流は渦流室内に流れ込む気
流内に激しく巻き込まれて、効率良く攪拌・分散されて
いく。

そして、圧縮工程において、渦流室全体にわたって勢い
良く広がる大きい渦流が形成されることと、稜線の微小
渦流形ｒＩｊ、機能の向上と、微小渦流が気流内に激し
く巻き込まれることとが相乗的に作用して渦流室での空
気と燃料の混合効率が著しく高められるとともに、爆発
工程において、主室内の全体にわたって勢い良く拡散す
る大きい渦流が形成されることと、稜線の微小渦流形成
機能の向上とが相乗的に作用して主室への混合気の拡散
効率が著しく高められ、その結果、低温手始動限界温度
を低くでき、出力の向上と燃費の低減を図ることができ
る。また、圧縮工程において渦流室での空気と燃料の混
合効率が著しく高められるので、着火遅れの発生を防止
することができ、着火遅れに起因する爆発的着火による
運転騒音の発生を防止して、運転騒音を減少させること
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口金の底面図、第２図
は部分油冷式ディーゼルエンジンの要部の縦断側面図、
第３図はその脇噴口の穿孔手順を示す説明図、第４図は
その噴口の主噴口の軸に直交する軸直交断面形状を示す
輪郭線図、第５図は上記口金の縦断側面図、第６図は従
来の口金の底面図である。１・・・主噴口、２Ｌ・・・脇噴口、２Ｒ・・・脇噴口
、３Ｌ・・・稜線、３Ｒ・・・稜線、４・・・主室、５
・・・渦流室、６・・・チャンファ、ｄ３・・・脇噴口
２Ｌ・２Ｒの軸直交断面形状の前後径寸法（ｄ３）、ｄ
４・・・脇噴口２Ｌ・２Ｒの軸直交断面形状の前後径寸
法、Ｉｌｌ・・・主噴口１の軸心、７！Ｌ・・・脇噴口
２Ｌの軸心、ｌＲ・・・脇噴口２Ｒの軸心。第１図第６図第５図第３図第２図

Claims

【特許請求の範囲】１、主噴口（１）の左右の各側面に左右の各脇噴口（２
Ｌ）・（２Ｒ）の各側面を連通させ、主噴口（１）と各
脇噴口（２Ｌ）・（２Ｒ）とが連通する箇所の各連通壁
面部分にそってそれぞれ稜線（３Ｌ）・（３Ｒ）を縦走
させて形成し、各脇噴口（２Ｌ）・（２Ｒ）の軸心（ｌ
Ｌ）・（ｌＲ）を主噴口（１）の軸心（ｌ１）に対して
主室（４）から渦流室（５）に進むに連れて近付く方向
に傾斜させたディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の噴
口において、各脇噴口（２Ｌ）・（２Ｒ）の軸直交断面
形状を前後径寸法（ｄ３）が大きくて左右径寸法（ｄ４
）が小さい長円形・楕円形・ないし多角形に形成した事
を特徴とする、ディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の
噴口２、主噴口（１）の渦流室（５）側の口縁（１ａ）の少
なくとも後側部にチャンファ（６）が形成された事を特
徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの渦流室
式燃焼室の噴口