JPH082425Y2 - 副室式デイ−ゼルエンジン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、副室式ディーゼルエンジンに関する。

従来の技術 従来のこの種副室式ディーゼルエンジンとしては、例
えば第５図に示すようなものが知られている。

概略を説明すれば、シリンダブロック１上に配置され
たシリンダヘッド２の下面2aとピストン３の頂面3aとの
間に主燃焼室４が形成されていると共に、シリンダヘッ
ド２の内部に副室たる略球形状の渦流室５が形成されて
おり、この渦流室５と主燃焼室４とは断面略楕円形の噴
口６によって連通している。また、上記ピストン３は、
第６図にも示すように頂面3aにクローバリーフ状のキャ
ビティ７が形成されていると共に、上記噴口６の直下位
置には上記キャビティ７と連続する直線状の矩形通路溝
８が形成されている。また、上記渦流室５内には、図外
の燃料噴射ノズルと始動性の向上を図るグロープラグ設
けられている。

そして、周知のように主燃焼室４内の空気がピストン
３の上昇に伴って噴口６から渦流室５内に圧送され、こ
れによって内部で強い渦流が発生する。一方、上記ピス
トン３が略上死点位置に達すると噴射ノズルから燃料が
渦流室５内に噴射されて上記渦流空気と混合して圧縮温
度により自着火する。次いで、ピストン３の膨張行程中
に上記着火燃料が噴口６から主燃焼室４内に噴出し、通
路溝８からキャビティ７内に流れ込み、該キャビティ７
を含む主燃焼室４で完全燃焼するようになっている（実
開昭57−174725号公報等参照）。

一方、他の従来例としては、実開昭52−30511号公報
等に記載されているものは、ピストンの頂面に、直径方
向に沿って主噴口溝部が形成されていると共に、該主噴
口溝部の先端側両側に吸排気弁のバルブリセスが形成さ
れている。また主噴口溝部の基端側両側に副噴口溝部が
形成されていると共に、該両副噴口溝部とバルブリセス
との間には、該両者を連通させる連通溝が形成されてい
る。さらに、夫々の深さが、主噴口溝部，副噴口溝部，
バルブリセス，連通溝の順に浅く形成されており、主噴
口溝部には、主噴口から燃料がピストン中心方向に沿っ
て噴出され、各副噴口溝部には副噴口からピストン周方
向に沿って噴出されて、多方向からの噴出によって空気
利用率を向上させるようになっている。

考案が解決しようとする問題点 しかしながら、上記前者における従来の副室式ディー
ゼルエンジンにあっては、上記直線状の通路溝８の噴出
燃料に対する指向案内作用が比較的強いため、噴出燃料
の主燃焼室内での空気利用率が低くなってしまう。すな
わち、渦流室５から噴口６を介して噴出された着火燃料
は、第６図に示すように通路溝８によって略直進方向に
案内され、その一部がキャビティ７の前壁7aに突き当た
って矢印ａ方向に沿ってキャビティ７内を旋回するが、
他は破線で示すように前壁7aを乗り越えて前方向に流れ
込む。したがって、前方向域Ｐにおける空気利用は十分
に図れるものの、通路溝８の左右両側域S,Sの空気と混
合状態つまり空気利用率が低くなる。この結果、主燃焼
室４内での良好な燃焼状態が得られず、機関低負荷時に
は排気ガス中のHC濃度が高くなり、一方、高負荷時にお
いてはスモーク濃度が高くなるといった問題がある。

一方、後者における従来例にあっては、各溝部等の深
度を変化させて、噴出燃料をスワールの回転方向へ滑ら
かに案内できるものの、前記燃料噴出は１つの主噴口か
ら主噴口溝部へ、２つの副噴口か各副噴口溝部へ夫々噴
出されるため、主噴口溝部の噴流はピストン頂面の中心
を通ってシリンダ壁に突き当たりそのまま左右へ分流し
てシリンダの円周方向に回り込み各副噴口溝側へ流入す
る一方、各副噴口溝部の噴流は、該副噴口溝部及び連通
溝に案内されて主噴口溝の先端方向へ回り込む。したが
って、主噴口溝部と各副噴口溝部を通った夫々の対向す
る流れがバルブリセス内に流入することになるため、バ
ルブリセス内で一定方向の旋回流を生成することができ
ない。この結果、強いスワール力を得ることができず、
主燃焼室内での空気利用率を十分に向上させることが困
難である。

問題点を解決するための手段 本考案は、前記各従来の問題点に鑑みて案出されたも
ので、シリンダヘッド下面とピストン頂面との間に主燃
焼室を形成すると共に、上記シリンダヘッドの内部に副
室を形成し、かつ上記シリンダヘッド下部の主燃焼室の
縁部付近に開口形成されて、先端部がピストンの中心方
向に指向した噴口のみによって上記主燃焼室と副室とを
連通した福室式ディーゼルエンジンであって、上記ピス
トン３の頂面外周部付近に形成されて、上記噴口からの
噴流をピストン中心方向へ案内する通路溝と、該通路溝
の先端側に連続して形成され、かつ通路溝を挾んで両側
に円形状に広がる主キャビティと、該主キャビティの前
端側外郭を滑らかに連続させ、かつ上記噴口からの噴流
に対向して立設された凸部と、上記主キャビティの両側
に上記通路溝寄りに形成され、該通路溝と不連続でかつ
主キャビティに連続し、該主キャビティより深度の浅い
副キャビティとを備え、上記噴口から通路溝を通って主
キャビティ内に噴出された噴流の一部を、上記副キャビ
ティによって通路溝の両側付近へ旋回させたことを特徴
としている。

また、上記主キャビティの両側に上記通路溝寄りに形
成された上記副キャビティを、主キャビティから外方へ
拡開する扇状に形成したことを特徴としている。

さらに、上記主キャビティの両側に上記通路溝寄りに
形成された上記副キャビティを、主キャビティから外方
へ拡開する円弧状に形成したことを特徴としている。

作用 噴口から主燃焼室に噴出した着火燃料は、通路溝によ
ってピストンの中心方向つまり両主キャビティの中央付
近にのみ案内され、噴流に対向する凸部に突き当たって
左右に分流し、各主キャビティ内に旋回流を生成する。
また、凸部に突き当たった噴流の一部は、そのまま凸部
を乗り越えて前方向へ流れ、シリンダ壁面に沿って左右
に分流して拡散する。さらに、主キャビティ内の旋回流
の一部が副キャビティ内に流入し、通路溝の両側の領域
にも噴流を拡散させる。

特に、副キャビティが通路溝と不連続になっているた
め、噴流をピストン中心方向にのみ噴出させる構成と相
俟って、噴流の一部が通路溝が副キャビティを通過して
主キャビティに流入し、凸部に案内されて主キャビティ
に流入した噴流と衝突するようなことがない。したがっ
て、主キャビティ内での噴流の流れは、凸部に案内され
て主キャビティに流入する流れだけとなり、強い旋回流
を得ることが可能になる。

実施例 以下、この考案の実施例を図面に基づいて詳述する。
尚、上記従来と共通の構成個所には同一の符号を付して
説明する。

第１図はこの考案に係る副室式ディーゼルエンジンの
第１実施例を示している。

図中１はシリンダブロック、２はシリンダヘッド、３
はピストン、４はシリンダヘッド２の下面2aとピストン
３の頂面3aとの間に形成された主燃焼室、５はシリンダ
ヘッド２の内部に形成された副室たる渦流室、６は主燃
焼室４と渦流室５を連通する噴口であって、上記ピスト
ン３は、第２図にも示すように頂面3aの中心線Ｘの右側
にクローバリーフ状の主キャビティ７が形成されている
と共に、上記噴口６の直下位置に上記主キャビティ７と
連続する直線状の矩形通路溝８が形成されている。

前記噴口６は、第１図に示すようにシリンダヘッド２
下部の主燃焼室４の縁部付近に開口形成されて、主燃焼
室４と渦流室５とを連通していると共に、先端部がピス
トン３の頂面3aの中心方向に指向している。前記主キャ
ビティ７は、第２図に示すように通路溝８の先端側に連
続して形成され、かつ通路溝８を挾んで両側に円形状に
広がるように形成されている。また、この主キャビティ
７は、第１図に示すように深さが通路溝８と同一に設定
されかつ全体の深さが均一に設定されており、その前方
位置、つまり、通路溝８と対向する位置に凸部たる前周
壁7aを有している。前記通路溝８は、基端側がピストン
３の頂面3a外周部付近に形成されていると共に、先端が
主キャビティ７を介してピストン３の頂面3a中心方向に
指向している。

そして、上記主キャビティ７の両側の通路溝８寄り、
つまり該通路溝８の両端部から若干離れた位置に副キャ
ビティ11,11が形成されている。つまり、通路溝８とは
不連続に副キャビティ11,11が形成されている。具体的
に説明すれば、この副キャビティ11,11は、主キャビテ
ィ７から外方へ約90°拡開した扇形を呈し、各内側縁が
通路溝８と、各外側縁が上記中心線Ｘと夫々平行に配置
されていると共に、夫々主キャビティ７の深さよりも浅
くかつ平坦に形成されている。また、小円弧状の内端縁
11a,11aが、主キャビティ７の後周壁7b,7bに連続して形
成されていると共に、大円弧状の外端縁11b,11bがピス
トン３の外縁まで延設されている。そして、シリンダヘ
ッド２の下面2aからの深度は、ピストン頂面3a,副キャ
ビティ11,主キャビティ７の順に大きくなっている。

上記構成のこの実施例によれば、ピストン３の膨張行
程中において渦流室５から噴口６を介して主燃焼室４に
噴出した着火燃料は、第２図に示すように通路溝８によ
って直進方向へ案内され、その一部が主キャビティ７の
前周壁7aを乗り越えて前方方向へ流れ、図外のシリンダ
壁に突き当たる。さらにここから矢印ｂのように左右方
向へ分流して旋回流を生成しながら副キャビティ11,11
側に回り込み、斯かる噴出前方域での空気の有効利用を
図ることができる。

一方、通路溝８から直進した他の着火燃料は、主キャ
ビティ７の前周壁7aに突き当たり、そのまま該前周壁7a
に沿って矢印ａのように左右に分流して旋回流を生成
し、そこから更に矢印ｃのように後周壁7b,7bを乗り越
えて副キャビティ11,11内へ速やかに流入する。したが
って、前周壁7aを乗り越えた噴流がシリンダの壁面に突
き当たって矢印ｂのように分流して拡散するため主キャ
ビティ前方の空気の有効利用が図れる。

また、前周壁7aに突き当たった噴流は、主キャビティ
７内で矢印ａのように分流して互いに反対方向へ強い旋
回流になり、その一部が各副キャビティ21,21内に流入
するため、主キャビティ７内での空気の有効利用が図れ
ると共に、副キャビティ21,21つまり噴流の到達しにく
い通路溝８の両側付近までの広い領域での空気の有効利
用が図れる。

特に、副キャビティ21,21が通路溝８と不連続になっ
ているため、前述のように噴流がピストン３の中心方向
にのみ噴出することと相俟って、噴流が通路溝８から副
キャビティ21,21に直接的に流入して逆に主キャビティ
７に流入して該主キャビティ７内の前記旋回流と衝突す
ることが十分に防止できる。したがって、主キャビティ
７内での噴流の旋回方向が一定となり、強いスワールを
得ることが可能になる。これによって、前述のように主
燃焼室４内での空気の利用率が向上して、燃焼改善が図
れ、機関低負荷時の排気ガス中のHC濃度や、高負荷時の
スモーク濃度を十分に低下させることができる。この結
果、燃焼が改善され、排気ガス中のスモークやHC量が減
少する。

第３図は、この考案の第２実施例を示しており、第１
実施例と異なるところは、第４図にも示すように通路溝
８の両側に配置される副キャビティ21,21を円弧状に形
成したところにあります。すなわち、この副キャビティ
21,21は、各内端縁21a,21aが主キャビティ７の略中央周
壁7c,7cに連続形成され、また、各外端縁21b,21bがピス
トン３の外縁から若干内側に配置され、つまり、内壁2
2,22に囲まれた形に形成されている。尚、他の構成は上
記第１実施例と同様である。

したがって、この実施例では、着火燃料の一部が、通
路溝８によって主キャビティ７の前方向の十分な空気利
用が図れると共に、他が主キャビティ７の前周壁7aに突
き当たり矢印ａ方向に左右に分流して副キャビティ21,2
1内に入り、ここで矢印ｄのように内壁22に沿って旋回
するため、強い旋回流が得られ空気との混合作用が促進
される。これによって、排気ガス中のスモークやHC量を
一層減少させることができる。

尚、上記各実施例の渦流室内には、燃料噴射ノズルと
グロープラグが配設されていることは云うまでもない。

考案の効果 以上の説明で明らかなように、この考案に係る副室式
ディーゼルエンジンによれば、ピストンの膨張行程中に
おいて副室から主燃焼室に噴出した着火燃料が、噴出前
方向の空気の有効利用が図れることは勿論のこと、凸部
に突き当たった着火燃料は主キャビティ内で分流して互
いに反対方向の強い旋回流となり、またその一部が各副
キャビティに滑らか流入するため、主キャビティ内と通
路溝の両側付近での空気の有効利用が図れる。

特に、副キャビティと通路溝が不連続になっているた
め、該通路溝に噴出した着火燃料が副キャビティから主
キャビティ内に流入することが防止される。したがっ
て、主キャビティ内の前記旋回流に対する衝突が防止さ
れて、該主キャビティ内で強い旋回流が維持され、これ
によって空気の有効利用率が一段と向上する。この結
果、主燃焼室における燃焼改善が図れ、機関低負荷時の
排気ガス中のHC濃度や、高負荷時のスモーク濃度を十分
に低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る副室式ディーゼルエンジンの第
１実施例を示す断面図、第２図は第１図のII−II矢視
図、第３図はこの考案の第２実施例を示す断面図、第４
図は第３図のIV−IV矢視図、第５図は従来の副室式ディ
ーゼルエンジンの断面図、第６図は第５図のVI−VI矢視
図である。 ２…シリンダヘッド、2a…下面、３…ピストン、3a…頂
面、４…主燃焼室、５…渦流室（副室）、６…噴口、７
…主キャビティ、８…通路溝、11,12…副キャビティ。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッド下面とピストン頂面との間
   に主燃焼室を形成すると共に、上記シリンダヘッドの内
   部に副室を形成し、かつ上記シリンダヘッド下部の主燃
   焼室の縁部付近に開口形成されて、先端部がピストンの
   中心方向に指向した噴口のみによって上記主燃焼室と副
   室とを連通した副室式ディーゼルエンジンであって、 上記ピストンの頂面外周部付近に形成されて、上記噴口
   からの噴流をピストン中心方向へ案内する通路溝と、該
   通路溝の先端側に連続して形成され、かつ通路溝を挾ん
   で両側に円形状に広がる主キャビティと、該主キャビテ
   ィの前端側外郭を滑らかに連続させ、かつ上記噴口から
   の噴流に対向して立設された凸部と、上記主キャビティ
   の両側に上記通路溝寄りに形成され、該通路溝と不連続
   でかつ主キャビティに連続し、該主キャビティより深度
   の浅い副キャビティとを備え、上記噴口から通路溝を通
   って主キャビティ内に噴出された噴流の一部を、上記副
   キャビティによって通路溝の両側付近へ旋回させたこと
   を特徴とする副室式ディーゼルエンジン。
2. 【請求項２】上記主キャビティの両側に上記通路溝寄り
   に形成された上記副キャビティを、主キャビティから外
   方へ拡開する扇状に形成したことを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の副室式ディーゼルエンジ
   ン。
3. 【請求項３】上記主キャビティの両側に上記通路溝寄り
   に形成された上記副キャビティを、主キャビティから外
   方へ拡開する円弧状に形成したことを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の副室式ディーゼルエンジ
   ン。