JPH0673335U - 副室式ディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 副室式ディーゼルエンジンにおいてピストン
の主燃焼室のミキシング効率を高めてスモーク、パティ
キュレートを改善する。 【構成】 ピストン１６の頂部に主燃焼室１７を凹設す
る。外側部を互いに重ね合わせてシリンダヘッド２内に
第１渦流室３と第２渦流室４とを形成すると共にこれら
第１渦流室３と第２渦流室４と間に互いを連通する連通
部５を形成する。シリンダ７からこれら渦流室３，４を
隔絶するシリンダヘッド下面部６に、シリンダ７と第１
渦流室３及びシリンダ７と第２渦流室４とを夫々連通す
べく第１噴孔８及び第２噴孔９を設ける。第１噴孔８と
第２噴孔９とをそのシリンダ７寄りの位置で合流させ、
シリンダヘッド２に上記第１渦流室３及び第２渦流室４
の一方のみに燃料噴霧を供給すべく燃料噴射ノズル１５
を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、副室式ディーゼルエンジンに係り、特にシリンダヘッド内に２つの 渦流室を互いに連通させて形成した副室式ディーゼルエンジンに関するものであ る。

【０００２】

【従来の技術】

ディーゼルエンジンには、一般に、ピストンに凹設された主燃焼室（主室）に 燃料噴霧を直接供給するという形式のもの（直接噴射式ディーゼルエンジン）と 、シリンダヘッド内に形成した渦流室に燃料噴霧を供給してその渦流室で予燃焼 を生じさせ、そしてその渦流室の予燃焼ガス（燃焼火炎と混合気とからなる半燃 焼ガスをいう。）をピストンの主燃焼室に噴孔（連絡口）を介して供給してここ で燃焼を完結させるという形式のもの（副室式ディーゼルエンジン）とがある。

【０００３】 このうち副室式ディーゼルエンジンは、容積の小さい渦流室に燃料噴霧を均 一に拡散させることができ、しかも濃い予混合気（着火性のよい混合気をいう。 ）を分散させることができるため、熱発生率が高くＨＣのきわめて少ない急速燃 焼を得ることができる、ピストンの主燃焼室で予燃焼ガスを拡散燃焼させるこ とができるため、ＮＯｘを減少させることができる、という長所を持っており、 低公害ディーゼルエンジンとして広く採用されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、従来の副室式ディーゼルエンジンにあっても、ピストンの主燃焼室に おいて予燃焼ガスと燃焼用空気との混合が十分でなく、スモーク、パテイキュレ ートがまだ多いという問題があった。

【０００５】 本考案の目的は、パティキュレート，スモークの排出量が格段に少ない副室式 ディーゼルエンジンを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成すべく、ピストン頂部に凹設された主燃焼室と、外側 部を互いに重ね合わせてシリンダヘッド内に形成された第１渦流室と第２渦流室 と、これら第１渦流室と第２渦流室との重ね合わせにより形成された連通部と、 シリンダから第１渦流室及び第２渦流室を隔絶するシリンダヘッド下面部にシリ ンダと第１渦流室及びシリンダと第２渦流室とを連通すべく設けられた第１噴孔 及び第２噴孔とを有した副室式ディーゼルエンジンにおいて、上記第１噴孔と第 ２噴孔のシリンダ側開口端部をシリンダ寄り位置で合流させ、上記シリンダヘッ ドに上記第１渦流室及び第２渦流室の一方のみに燃料噴霧を供給すべく燃料噴射 ノズルを設けたものである。

【０００７】

【作用】

圧縮行程に入ると、シリンダ内の圧力の上昇に伴ってシリンダの圧縮空気が第 １噴孔及び第２噴孔からそれぞれ第１渦流室及び第２渦流室に流入する。第１噴 孔を通じて第１渦流室内に流入した圧縮空気は、第１渦流室内に渦流を発生させ 、第２噴孔から第２渦流室内に流入した圧縮空気は、第２渦流室内に渦流を発生 させる。

【０００８】 圧縮行程終期に入ると、燃料噴射ノズルから第１渦流室又は第２渦流室の一方 のみに燃料噴霧が供給される。ここでは便宜上、燃料噴霧の供給を受ける渦流室 を第１渦流室とする。第１渦流室に供給された燃料噴霧は、第１渦流室の渦流に よる攪拌と高温雰囲気の熱エネルギとにより蒸発を促されて予混合気化し、急速 に燃焼する。このとき燃焼による圧力は、連通部を介して第２渦流室に均等に作 用する。このため第１噴孔からシリンダ内へ予燃焼ガスが噴出されるときは、第 ２噴孔からもシリンダ内へ向かって燃焼用空気が噴出されることになり、予燃焼 ガスと第２渦流室の燃焼用空気とは、シリンダ側で合流し混じり合ってシリンダ 内へ噴出されピストンの主燃焼室でさらに空気と混合される。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の好適一実施例を添付図面に従って説明する。

【００１０】 図１には本考案に係る副室式ディーゼルエンジンの側断面図が示されている。 図示されるように、副室１は、その外側部を互いに重ね合わせてシリンダヘッド ２内に形成された第１渦流室３と第２渦流室４とから成り、連通部５は、その第 １渦流室３と第２渦流室４とを互いに重ね合わせた部分から成っている。第１渦 流室３と第２渦流室４の容積は略同じ容積に設定され、また、第１渦流室３と第 ２渦流室４との合計容積は、１つの渦流室と１つの主燃焼室とを備えた従来の副 室式ディーゼルエンジンの渦流室の容積と同等となるように定められている。

【００１１】 シリンダヘッド下面部６には、シリンダ７と第１渦流室３及び第２渦流室４と の間を隔絶する部位に、シリンダ７と第１渦流室３、シリンダ７と第２渦流室４ とをそれぞれ連通させて第１噴孔８及び第２噴孔９が設けられている。

【００１２】 第１噴孔８は、そのシリンダ側開口端部１８が主燃焼室１７の外周側に臨ませ られ、第２噴孔９のシリンダ側開口端部１０は、第１噴孔８のシリンダ側開口端 部１８と連通されている。そして第１噴孔８の第１渦流室側開口端部１１は、こ の第１渦流室３に水平軸回りの渦流Ｖ１を生成すべくその内壁１２に接線方向に 臨ませられ、第２噴孔９の第２渦流室側開口端部１３は、第２渦流室４に水平軸 回りの渦流Ｖ２を生成すべく第２渦流室４の内壁１４に接線方向に臨ませられて いる。なお、第１噴孔８及び第２噴孔９は、絞り損失が少なくかつ第１渦流室３ 及び第２渦流室４内に適正な強度の渦流Ｖ１，渦流Ｖ２をそれぞれ生じさせるこ とができる口径にそれぞれ定められている。

【００１３】 燃料噴射ノズル１５は、シリンダヘッド２の第１渦流室３を区画形成する部分 にこの第１渦流室３のみに燃料噴霧Ｆを供給すべく取り付けられている。

【００１４】 このように本実施例にあっては、第１噴孔８のシリンダ７寄り位置において第 １噴孔８のシリンダ側開口端部１８と第２噴孔のシリンダ側開口端部１０とを合 流させかつ、第１渦流室３のみに燃料噴霧Ｆを供給すべく燃料噴射ノズル１５を 取り付けることによって、圧縮行程においては、第１噴孔８及び第２噴孔９から 第１渦流室３及び第２渦流室４に燃焼用空気を流入させ、また燃焼行程において は、第１噴孔８から予燃焼ガスを主燃焼室１７へ向けて噴出させると同時に第２ 噴孔９から燃焼用空気をピストン１６の主燃焼室１７へ向けて噴出させるように 構成されている。

【００１５】 次に本実施例の作用を説明する。

【００１６】 図１に示すように、圧縮行程に入ると、シリンダ７内の圧力の上昇に伴ってシ リンダ７の圧縮空気が第１噴孔８及び第２噴孔９から第１渦流室３及び第２渦流 室４にそれぞれ流入する。第１噴孔８を通じて第１渦流室３内に流入した圧縮空 気は、図２に示すように、第１渦流室３内に渦流Ｖ１を発生させ、第２噴孔９か ら第２渦流室４内に流入した圧縮空気は、その渦流Ｖ１と同一回転方向に渦流Ｖ ２を発生させる。したがって渦流Ｖ１と渦流Ｖ２とが接する箇所における空気の せん断はなく、渦流Ｖ１及び渦流Ｖ２の相互干渉による渦流強度の低下はない。

【００１７】 図１に示す如く、圧縮行程終期に、燃料噴射ノズル１５から第１渦流室３に燃 料噴霧Ｆが噴射されると、第１噴孔８から噴射された燃料噴霧Ｆは、渦流Ｖ１に よる機械的な攪拌と高温な第１渦流室３内雰囲気とにより、蒸発を促され燃焼用 空気と混合されて予混合気化し、第１渦流室３に均等に分散する。本実施例にあ っては、予混合気の濃度は、第１渦流室３の容積が従来の渦流室の略半分となっ ているためかなり濃く、したがって予混合気が自発燃焼温度に達して燃焼したと きは、従来より熱発生率，燃焼圧力が遥かに高い燃焼が起き、ＨＣは従来と比べ て大巾に減少する。

【００１８】 このとき連通部５の存在により、第１渦流室３から第２渦流室４に燃焼圧力が 伝播されるため、第１渦流室３と第２渦流室４との圧力は等しくなる。このため 、図３に示す如く、第２渦流室４で燃焼が生じて予燃焼ガスが第１噴孔８から主 燃焼室１７に供給される拡散燃焼期において、第２渦流室４に蓄えられてあった 燃焼用空気が、第２噴孔９から第１噴孔８のシリンダ側開口端部１８と第２噴孔 ９のシリンダ側開口端部１０との合流部１９に向かって一気に噴出されることに なる。このため予燃焼ガスは、第１噴孔８と第２噴孔９との合流部１９にてまず 第２渦流室４の燃焼用空気と一次混合され、さらに主燃焼室１７内にてこの主燃 焼室１７の燃焼用空気と二次混合される。よって、強力な予燃焼ガスと燃焼用空 気との混合ガスによる機械的な攪拌によって、従来の問題となっていた予燃焼ガ スと燃焼用空気の混合性の低さは解消され、スモーク、パティキュレートの酸化 燃焼は著しく改善されるようになり、スモーク、パティキュレート，Ｎｏｘは大 巾に減少する。

【００１９】 なお、副室式ディーゼルエンジンに係る先行技術には、シリンダヘッド内に外 側部を互いに重ね合わせて第１渦流室と第２渦流室とを形成し、これら第１，第 ２渦流室をシリンダから隔絶するシリンダヘッド下面部に両渦流室とシリンダ内 とを連通させて噴孔（連絡口）を形成し、その第１渦流室と第２渦流室との重ね 合わせにより得られたバンク状の仕切り部によって、第１渦流室と第２渦流室と に減衰のない渦流をそれぞれ生成できるようにしたもの（実開平 4-82323号公報 ）が提案されているが、この提案は、第２渦流室を従来通りそのまま燃焼室に使 用するというものであり、本実施例に示したように第２渦流室４に蓄えられた燃 焼用空気を、第１渦流室３の燃焼圧力を利用して第２噴孔９から噴出させ、その 第２噴孔９からの燃焼用空気を主燃焼室１７に入る直前において第１噴孔８から 主燃焼室１７に入ろうとする予燃焼ガスに混合させて、予燃焼ガスと燃焼用空気 との混合性を改善しようとしたものではない。したがってこの提案の構成によっ ては、スモーク、パティキュレートを大巾に減少させることはできない。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したことから明らかなように本考案によれば次の如き優れた効果を発 揮する。

【００２１】 (1) ピストンの主燃焼室に入る前と主燃焼室に入るときの双方において予燃焼ガ スと燃焼用空気とが混合されるようにしたので、スモーク、パティキュレートの 酸化燃焼を著しく促進することができる。

【００２２】 (2) スモーク、パティキュレートを大巾に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係わる副室式ディーゼルエンジンの好
適一実施例を示した側断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【符号の説明】

２ シリンダヘッド ３ 第１渦流室 ４ 第２渦流室 ５ 連通部 ７ シリンダ ８ 第１噴孔 ９ 第２噴孔 １０ シリンダ側開口端部 １５ 燃料噴射ノズル １８ シリンダ側開口端部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストン頂部に凹設された主燃焼室と、
   外側部を互いに重ね合わせてシリンダヘッド内に形成さ
   れた第１渦流室と第２渦流室と、これら第１渦流室と第
   ２渦流室との重ね合わせにより形成された連通部と、シ
   リンダから第１渦流室及び第２渦流室を隔絶するシリン
   ダヘッド下面部にシリンダと第１渦流室及びシリンダと
   第２渦流室とを連通すべく設けられた第１噴孔及び第２
   噴孔とを有した副室式ディーゼルエンジンにおいて、上
   記第１噴孔と第２噴孔のシリンダ側開口端部をシリンダ
   寄り位置で合流させ、上記シリンダヘッドに上記第１渦
   流室及び第２渦流室の一方のみに燃料噴霧を供給すべく
   燃料噴射ノズルを設けたことを特徴とする副室式ディー
   ゼルエンジン。