JPH045428A - 内燃機関の燃焼室構造 - Google Patents

内燃機関の燃焼室構造

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JPH045428A
JPH045428A JP2107052A JP10705290A JPH045428A JP H045428 A JPH045428 A JP H045428A JP 2107052 A JP2107052 A JP 2107052A JP 10705290 A JP10705290 A JP 10705290A JP H045428 A JPH045428 A JP H045428A
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piston
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堀内　重昭
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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］ 本発明は直接噴射式ディーゼル機関における吸気スワー
ルに対し燃料が効果的に混合され、燃焼後期の燃焼状態
が活性化される、内燃機関の燃焼室構造に関するもので
ある。
［従来の技術］ 第９．１０図に示すように、従来の内燃機関の燃焼室２
２はピストン２の冠部のほぼ中心に周壁２４の輪郭がほ
ぼ正方形をなし、底Ｗ２５の中心に上方へ突出する円錐
状の突部２６を備え、周壁２４の上方部分が開口縁部２
３により狭められた構成になっており、矢印で示すよう
に、燃料は燃焼室２２の上側中心からほぼ正方形の周壁
２４の各辺へ斜めに噴射される。このような内燃機関の
燃焼室は、例えば特開昭６２−１５７２２４号公報によ
り知られている。
上）ホの内燃機関の燃焼室構造では、第１１図に線２っ
て示すように、燃焼状態の時間的変化をクランク角度で
表すと、燃焼初期に燃料が吸気スワールＸを横切る時の
燃焼により熱発生率が高くなるが、燃焼後期には燃料が
燃焼室の周壁２４に衝突し、周壁に付着した燃料が完全
に燃焼しないで残るために、熱発生率が極端に低くなる
。上述の燃焼状態では１発生熱量の多い燃焼初期にＮＯ
ｘ成分が発生する一方、発生熱量の少ない燃焼後期に燃
料の不完全燃焼によりスモークや黒煙が発生しやすい。
なお、燃料を高圧噴射することは、スモークや黒煙を低
減する効果があるが、ＮＯＸは増加する傾向があり、Ｎ
ＯＸとスモークや黒煙を同時に制限することは非常に難
しい。
従来の内燃機関の燃焼室を燃焼過程での熱発生率の鑑点
から改善するには、第１１図に線３０で示すように、燃
焼後期の燃焼を活性化することがＭ要である。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は上述の問題に鑑み、燃焼中に燃焼ガス（
火炎）の運動を乱して周壁に付着した燃料を周壁面から
迅速に剥離して燃料の燃焼を促進する、−内燃機関の燃
焼室構造を提供することにある。
Ｃ問題を解決するための手段１ 上記目的を達成するために、本発明の構成はピストンの
冠面から窪んだ燃焼室の底面中心に上方へ突出するほぼ
円錐状の突壁を備え、突壁の上端から下方へ延びる噴射
燃料入口を、燃焼室の底面よりも下側に配設した副室へ
連通し、副室から燃焼室の底面周縁側へ開口する複数の
燃焼ガス噴出口を備えたものである。
〔作用］ 本発明によれば、燃焼後期に主噴霧よりも若干遅れて燃
料を燃焼室の上側中心の入口から燃焼室の下側の副室へ
噴射し、副苗の燃焼ガスを噴出口から燃焼室の底面と同
壁面に沿って噴流させ、燃焼ガスに乱れを生じさせ、同
時に周壁に付着している燃料を迅速に剥離し、燃焼を活
性化する。
燃焼ガスの噴流の向きを吸気スワールと逆向きとするこ
とにより、燃焼室での燃焼ガスの流れに乱れが生じ、燃
焼が一層活性化される。
Ｖ発明の実施例］ 第１図は本発明を適用するのに好適なピストンの連接棒
との連結構造を示す正面断面図である。
ディーゼル機関の例として示されるピストン２は、ピス
トン冠面２ａに（ぼみを設けて燃焼室３３が形成される
一方、外周壁に公知のピストンリングが装着され、スカ
ート部７の内部が中空とされるのは従来のものとほぼ同
様である。
ピストン冠部の裏面に、下方へ突出する球面５を備えた
凸部４が形成される。凸部４の周囲は環状空部６により
区画され、環状空部６に冷却のための潤滑油が充填され
るか、外部から供給される。
凸部４の球面５に、冷却と潤滑のための油を保持するく
ぼみ５ａが設けられる。連接棒１３の先端部に椀形の受
板１２が一体に形成される。受板１２の球面をなす凹部
１２ａが球面５へ摺動可能に係合される。
凸部４と受板１２との係合を保持するために、受板１２
の裏面に、球面をなす凹部８ａを有する環状の押え８が
当接される。押え８はスカート部７に螺合した筒形のナ
ツト９に支持される。ナツト９はスカート部７に係合し
た止め輪１０により弛みを抑えられる。
連接棒１３の基端部１４の半円形のくぼみ１４ａと、軸
受キャップ１５の半円形のくぼみ１５ａとの間に、クラ
ンク軸１６（軸心で表す）の腕の先端部の軸部が連結さ
れる。連接棒１３の基端部の構成は従来のものと同様で
ある。連接棒１３の先端部の受板１２は、ピストン冠部
の裏面の凸部４を支持し、クランク軸１６の回転に伴っ
て揺動する。
上述の構造によると、ピストン冠部の裏面の凸部４に、
連接棒１３の受板１２の凹部１２ａが揺動し得るように
係合されるので、従来のビン連結構造に比べて、連接棒
の揺動中心が大幅にピストン冠面へ接近し、しかもピス
トン冠部に十分深い燃焼室３３を配設できる。また、揺
動中心ａとピストン冠面２ａとの間の寸法ｐが縮小され
るので、この縮小分だけクランク軸１６の腕（長ざｒ）
を長くすると、ピストン２のストロークが増大され。
シリンダ本体の高さｈを変更しないでも排気量を増大し
得る。
なお、連接棒の先端部の受板に球面凹部の代りに設けた
半円筒面くクランク軸と平行な断面半円形の溝）で、ピ
ストンの軸部（ｌｉ面面内円形凸部）を支持してもよい
。
第２図は本発明による燃焼室を備えたピストンの正面断
面図、第３図は同平面図である。ピストン２の冠部に周
壁３４により区画される燃焼室３３が形成され、燃焼室
３３の開口縁部３４ａは燃焼至３３の中心側へ僅かに突
出して燃焼室３３を狭める。燃焼Ｗ３３の底部に浅い円
筒部３５が形成され、円筒部３５の底面中心に椀形の凹
部３６が形成される。円筒部３５に円板の中心から上方
へ突出する円錐部を有する突壁３７が嵌合され、複数の
ボルト４２によりピストン冠部に固定される。
突！！！３７の底面にドーム型の凹部３９が形成され、
前述の凹部３６と凹部３９により副室４１が形成される
。突壁３７の中心に設けた上下方向の噴射燃料を導入す
るための入口３８により、副室４１は燃焼室３３の中心
部に開口される。また、副ｖ４１は噴出口４０を経て燃
焼室３３の底面、詳しくは突壁３７の底面３７ａへ斜め
に開口し、周壁３４の壁面に沿って燃焼ガスが吹き出す
ように構成される。
次に、本発明による内燃機関の燃焼室の作用について説
明する。ピストン２の上側中心に配設した燃料噴射ノズ
ルの複数の噴口から燃料が燃焼！３３の周壁３４へ向っ
て噴出され（第９，１０図参照）、また好ましくは少し
遅れて燃料噴射ノズルから燃料が突壁３７の入口３８を
経て−ｊ至４１へ噴射される。
＠Ｂ１１１射ノズルから周壁３４へ噴射された燃料は周
壁３４へ到達する前に、一部の燃料が燃焼室３３の吸気
スワールＸの空気と混合して着火燃焼する。残余の燃料
は周壁３４に付着する。
方、燃料噴射ノズルから入口３８を経て副室４１へ噴射
された燃料は、副室４１で燃焼しながら噴出口４０から
周壁３４の壁面に沿って流れ、全体として第３図に矢印
ｙく吸気スワール×と反対方向）で示すように周壁３４
に沿って旋回する。
５＋ｌＩ室４１から周壁面に沿って流れる燃焼ガスによ
り、周壁３４に付着した燃料が迅速に剥離され、空気と
混合されて燃焼する。こうして、従来は周壁３４に付着
したまま不完全燃焼を起していた燃料が１周壁３４から
剥離されて燃焼するので、従来例に比べて燃焼後期の燃
焼状態が活発になり、排ガス中のスモークや黒煙が減じ
られる。
なあ、第５．６図に示すように、副室４１の形状は球形
でも、断面楕円形の偏平なものでもよい。
第２図に示すように、副室４１の容積を拡大するために
、ピストン冠部の凹部３６の内径を突壁３７の凹部３９
のそれよりも大きくしても、第７図に示すように、逆に
ピストン冠部に十分な肉厚がない場合は、ピストン冠部
の凹部３６の内径を突壁３７の凹部３９のそれよりも小
さくしてもよい。
この場合は凹部３６と凹部３９との接続部の段差により
、副室４１における燃料と空気が効果的に攪拌される。
入口３８については、第４図に示すように、入口３８の
内端壁部が凹部３９の内部へ突出した形とし、第６．７
図に示すように副室４１へ近づくに従って入口３８の通
路面積がテーバ状に拡がるようにすれば、比較的偏平な
副室４１でも燃料と空気の混合が良好に行われる。
以上は第１図に示した連接棒との連結構造をもつピスト
ンの場合について説明したが、第８図に示すように、従
来のピストンピンにより連接棒と連結されるピストンの
場合でも、燃焼ｖ３３の円錐状突部２６を有する底部に
突壁３７を配設して偏平な副室４１を形成し、突壁３７
の中心の入口３８へ燃料を噴射すれば、この燃料が副室
４１で着火し、燃焼ガスが副′ｉ４１から噴出口４０を
経て燃焼室３３の周壁面に沿って流れるので、周壁に付
着した燃料が剥離され、燃焼する。
［発明の効果］ 本発明は上述のように、ピストンの冠面から窪んだ燃焼
室の底面中心に上方へ突出するほぼ円錐状の突壁を備え
、突壁の上端から下方へ延びる噴射燃料入口を、燃焼室
の底面よりも下側に配設した副室へ連通し、副室から燃
焼室の底面周縁側へ開口する複数の燃焼ガス噴出口を備
えたから、燃焼後期に副室の噴出口から燃焼室の匿面を
経て周壁面へ向かう燃焼ガスの噴流により、周壁に付着
した燃料が周壁面から迅速に剥離されるので、燃焼後期
の燃焼が活性化される。したがって、燃焼初期から燃焼
後期にわたり熱発生率が均一化され、ＮＯｘの発生が抑
えられると同時に、スモークや黒煙の発生が減じられる
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明が適用される燃焼室に有利なピストンと
連接棒との連結構造を示す正面断面図、第２図は同燃焼
至の正面断面図、第３図は同平面図、第４〜７図は本発
明の変更実施例に係る燃焼室構造の正面断面図、第８図
は本発明を従来の般的なピストンに適用した燃焼室構造
の正面断面図、第９図は従来の内燃機関の燃焼室構造の
底面図、第１０図は同正面断面図、第１１図は燃焼状態
を従来例と対比して表す線図である。 ２：ピストン　３３：燃焼室　３４：周！ｉ　　３７：
突壁　３７ａ：底面　３８：入口　４０：噴出口４１：
副室

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　ピストンの冠面から窪んだ燃焼室の底面中心に上方へ
    突出するほぼ円錐状の突壁を備え、突壁の上端から下方
    へ延びる噴射燃料入口を、燃焼室の底面よりも下側に配
    設した副室へ連通し、副室から燃焼室の底面周縁側へ開
    口する複数の燃焼ガス噴出口を備えたことを特徴とする
    内燃機関の燃焼室構造。
JP2107052A 1990-03-30 1990-04-23 内燃機関の燃焼室構造 Pending JPH045428A (ja)

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