JPH082426Y2 - ピストンの燃焼室 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は内燃機関、特に直接噴射式のディーゼル機関
のピストンの燃焼室に関するものである。

（従来の技術） 従来から、機関の内部で燃料を燃焼させて空気を直接
加熱し、その膨張によってピストンを往復動させ、仕事
を行う内燃機関が知られており、大型車等においては、
高圧縮化で熱比率の良いディーゼル機関が良く用いられ
ている。このディーゼル機関のピストン並びにその近傍
部は第８図に示される如く構成されている。同図におい
て、シリンダライナ５により形成されるシリンダ空間内
にはピストン１が配置されており、該ピストン１はシリ
ンダ空間内を摺動自在である。このピストン１の上部に
は燃焼室（キャビティーとも言う）２が形成されてお
り、該燃焼室２は略円柱状空洞部をなしている。この燃
焼室２及びシリンダライナ５の上部にはシリンダヘッド
４が搭載されており、該シリンダヘッド４にはインジェ
クタ３が設けられている。そして、ピストン１を上方に
摺動させて吸入空気を圧縮高熱化し、その時に上記イン
ジェクタ３から燃焼室２に向かって軽油（燃料）を噴射
させて自然発火するようになっている。

このように、従来の燃焼室２の形状は単純な円筒状で
あるために、側壁面付近で発達した燃料噴霧火災はその
発達が充分でないまま、一部はピストン１上面とシリン
ダヘッド４下面との間に形成される隙間部分９に侵入し
易く、火災が冷却されて燃焼が充分に進行せずに不完全
燃焼を起こすという問題点がある。

また、燃焼室２の形状は単純な円筒状であることから
その内壁面の面積はさほど広くなく、従って、燃料噴霧
の一部は側壁面から底面に発達する際に、空気流速の小
さい燃焼室中央に集まってしまう傾向があり、そのよう
になると、燃料と空気との混合が不充分となり、これま
た不完全燃焼を起こしてしまうことになる。

そこで、斯くの如き上記問題点を解消した内燃機関の
燃焼室（特願昭62−85813）が本出願人により際に提案
されている。この燃焼室を簡単に説明すれば、各噴口か
らの噴霧が当接する壁面を底面に行くに従って大となる
円弧状に切り欠いたものである。

（考案が解決しようとする問題点） ところでこの燃焼室は、燃焼室軸心とインジェクタ軸
心とが一致している場合に適用されることが望ましい。
よって、燃焼室軸心とインジェクタ軸心とが一致してい
ない場合、すなわちインジェクタが第８図に示されるよ
うに傾斜して配置される場合等においては、第９図に示
されるように、ピストン軸心1aとインジェクタ先端6zと
が一致せず、実際に噴霧が当接する内壁位置P,Q,T,Uと
特願昭62−85813において切り欠く円弧の中心位置p,q,
t,uとがそれぞれずれてしまうので、噴霧火災をバラン
ス良く発達させるのは今一歩不充分である。

本考案の目的は傾斜して配置されたインジェクタから
の燃料噴霧をバランス良く発達させ、燃焼効率を向上さ
せるピストンの燃焼室を提供することにある。

この考案の前記並びにその他の目的と新規な特徴につ
いては、本明細書の記述及び添付図面から明らかになる
であろう。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、ピストンの軸心に対して傾斜して配置さ
れ、かつ上記軸心から側方にずれた位置に噴口を有する
インジェクタの上記噴口からの燃料噴霧を受ける上記軸
心と同心の略円柱状の空洞部をなすピストンの燃焼室に
おいて、上記噴口に対向する上記空洞部の壁面を、上記
噴口からの燃料噴霧の方向を含む上記ピストンの摺動方
向面上、または上記噴口の中心線を含む上記摺動方向面
と交わる上記壁面上の線と、上記ピストンの軸心とを含
む面上に、上記ピストンの軸心と方向が一致する軸心を
有し、空洞部の底面に行くに従って大となる円弧状に切
欠いたことを特徴としている。

（作用） 本考案によれば、円弧状切欠きの各軸心はインジェク
タからの実際の噴霧方向に関連づけた位置にそれぞれ決
定され、該円弧状切欠きは燃料噴霧をバランス良く発達
させ、燃焼効率を向上させるよう働く。

（実施例） 以下本考案の実施例を図面を参照しながら説明する。
第１図は本考案の第１の実施例を示すピストンの上面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図である。

この実施例のピストンの燃焼室が特願昭62−85813の
それと違う点は、第１図、第２図に示される如く、ピス
トンの軸心1aに一致しないインジェクタ先端6zからの燃
料噴霧に対向する位置の空洞部の各壁面P,Q,T,Uを、ピ
ストンの軸心1aと噴霧方向に対向する各壁面P,Q,T,Uと
を含む各面7A,7B,7C,7D上の、ピストンの軸心1aと方向
が一致する軸心12A,12B,12C,12Dを軸心として、底面に
行くに従って大となる円弧状に切欠いた点である。ここ
で、本実施例のインジェクタ３は噴口6A,6B,6C,6Dの４
噴口を有しており、第２図には示されていないが、噴口
6Dは噴口6Aの90°時計回りの方向に、一方噴口6Bは噴口
6Cの90°時計回りの方向にそれぞれ設けられている。

そして、円弧状に切欠くことにより形成される各切欠
き部12a,12b,12c,12dの底面における横方向の各凹み深
さは、第２図に示されるように特願昭62−85813と同様
に全て等しい値ｈとされており、また各切欠き部12a,12
b,12c,12dの底面における軸心12A,12B,12C,12Dを軸心と
した各切欠き円弧も全て等しい値Ｒとされている。な
お、第１図中に仮想線で示される円弧は、燃焼室12底面
とテーパ状円弧面の下方への延長線との交点を示してい
る。

そして、この切欠き部12a,12b,12c,12dは、円弧R1,R
2,R3,R4を底面円弧として有する円錐形のカッタを、第
２図の仮想線で示されるように略円柱状空洞部をなす従
来の燃焼室に挿入し、各カッタの軸心をピストンの軸心
1aと噴霧方向に対向する各壁面P,Q,T,Uとを含む各面7A,
7B,7C,7D上で壁面に向かってそれぞれ同じ寸法追い込
み、切削することにより形成される。

このように構成されている第１の実施例の燃焼室によ
れば、次のような効果を得ることができる。

すなわち、各切欠き部12a,12b,12c,12dを、ピストン
軸心1a（燃焼室中心）を軸心として振り分けずに、イン
ジェクタ先端6zのズレ及び噴霧方向を考慮して、ピスト
ンの軸心1aと燃料噴霧方向に対向する各壁面P,Q,T,Uと
を含む面7A,7B,7C,7D上に軸心12A,12B,12C,12Dを設定
し、その軸心12A,12B,12C,12Dを軸心として円弧状にそ
れぞれ切り欠くようにしたので、各燃料噴霧をバランス
良く発達させることが可能となる。また、燃料噴霧と切
欠き部12a,12b,12c,12dとの位置関係を、それぞれの切
欠き部で全て同等にしているので、さらに、各燃料噴霧
はバランス良く発達することになる。

また、このピストンの燃焼室12によれば、各切欠き部
12a,12b,12c,12dとも燃焼室上部から底面部へと順次円
弧状切欠きが大きくなるよう形成されているので、燃料
噴霧がピストン１上部とシリンダヘッド４下面との間に
形成される隙間部９（第２図，第８図参照）へ移動しず
らくなり、燃焼室底面へ大半が誘導されるようになると
共に、側壁面円周の周長が長くなることから燃焼室中央
部への燃料噴霧の発達が抑えられ、空気流速の大きい燃
焼室側壁部（切欠き部）へ混合気を集めることができ、
燃料と空気との混合を良好にして燃焼を行うことが可能
となる。

次に、第１の実施例の第１の変形例について説明す
る。

この第１の変形例の燃焼室14が第１の実施例のそれと
異なる点は、第３図に示されるように、切欠き部14a,14
b,14c,14dの容積（容量）を変化させた点である。すな
わち、横方向の各凹み深さは全て等しい値ｈとし、ピス
トンの軸心1aと噴霧方向に対向する該各壁面P,Q,T,Uと
を含む各面7A,7B,7C,7D上の軸心14A,14B,14C,14Dを軸心
とした各切欠き円弧をR1,R2,R3,R4にそれぞれを変え、
各切欠き部14a,14b,14c,14dを形成した点である。この
切欠き円弧の大小関係はR1＞R2＞R3＞R4となっている。

ここで、第２図に示されるように、本実施例のインジ
ェクタ３はピストン１の軸心1aに対して傾斜しているの
で、インジェクタ３の軸心3aと、インジェクタ３の噴口
6A,6B,6C,6Dのそれぞれの軸心6a,6b,6c,6dとのなす角θ
a,θb,θc,θｄが大きくなる程その噴霧量が減少するこ
とになる。すなわち本実施例においては、θａ＜θｂ＜
θｄなる大小関係となっているので、噴霧を受ける切欠
き部のその量の大小関係は12a＞12b＞12c＞12dとなる。
よって、各噴霧火炎の形成を一様ならしめるには、その
各噴霧量に応じて噴霧が当接する燃焼室の容量を変える
ことが好ましい。

然るに、この第１の変形例においては、切欠き部14a,
14b,14c,14dの容量を、インジェクタ３の軸心3aと噴口6
A,6B,6C,6Dの軸心6a,6b,6c,6dとのなす角θa,θb,θc,
θｄが大きくなる程小さくしている。すなわち切欠き円
弧を角度θに応じて変化させ、その切欠き容量を、噴霧
が多く当接する壁面ほど大きく、反対に噴霧が少ししか
当接しない壁面ほど小さくしている。

よって、この第１の変形例によれば、上記第１の実施
例と同様な効果が得られるのは勿論のこと、各燃料噴霧
がさらに一様にされ、各燃料噴霧がよりバランス良く発
達することになる。

次に、第１の実施例の第２の変形例について説明す
る。

この第２の変形例の燃焼室13が先の第１の変形例のそ
れと異なる点は、第４図に示されるように、切欠き部13
a,13b,13c,13dの容積の変化を、横方向の各凹み深さh1,
h2,h3,h4により行い、軸心13A,13B,13C,13Dを軸心とし
た切欠き円弧R1,R2,R3,R4の大きさを全て等しい円弧Ｒ
とした点である。ここで、各凹み深さh1,h2,h3,h4の大
小関係はh1＞h2＞h3＞h4となっている。また、切欠き部
13b,13c,13dの外側の仮想線は、第１図において説明し
た切欠き部12b,12c,12dの在った位置を表している。す
なわち凹み深さの違いを示している。

このように燃焼室13を構成しても第１の変形例と同様
な効果を得ることができるのは勿論のこと、切欠き部に
応じた円弧を有するカッタをそれぞれ備える必要がな
く、一個のカッタで切削ができるようになるので、製造
コストの低減が図れるようになる。

次に、本考案の第２の実施例について説明する。

この第２の実施例の燃焼室15か第１の実施例のそれと
異なる点は、第５図に示される如く、燃料噴霧に対向す
る位置の空洞部の各壁面P,Q,T,Uを、燃料噴霧方向を含
むピストン１の摺動方向面8A,8B,8C,8D上の、ピストン
の軸心1aと方向が一致する軸心15A,15B,15C,15Dを軸心
として切欠いた点である。

ここで、各切欠き部15a,15b,15c,15dの底面における
横方向の各凹み深さは、第１の実施例と同様に全て等し
い値ｈとされており、底面における軸心15A,15B,15C,15
Dを軸心とした各切欠き円弧も全て等しい値Ｒとされて
いる。

このように燃焼室15を構成しても第１の実施例と同様
な効果を得ることができるのは勿論のこと、各噴口から
の噴霧を各切欠き部15a,15b,15c,15dに直角に衝突させ
ることが可能となるので、切欠き部における噴霧を、そ
の衝突位置の上流と下流に均等に分けることができ、燃
焼効率が向上され、さらに性能改善がなされることにな
る。

次に、第２の実施例の第１の変形例について説明す
る。

この第２の実施例の第１の変形例の燃焼室17が第２の
実施例のそれと異なる点は、第６図に示されるように、
切欠き部17a,17b,17c,17dの容積（容量）を、第３図に
示した変形例に従って変化させた点である。すなわち、
横方向の各凹み深さを全て等しい値ｈとし、燃料噴霧方
向を含むピストン１の摺動方向面8A,8B,8C,8D上の軸心1
7A,17B,17C,17Dを軸心として各切欠き円弧をR1,R2,R3,R
4にそれぞれを変え、各切欠き部17a,17b,17c,17dを形成
した点であり、各切欠きの容量は、噴霧が多く当接する
壁面ほど大きく、反対に噴霧が少ししか当接しない壁面
ほど小さくされている。

このように燃焼室17を構成しても第２の実施例と同様
な効果を得ることができるのは勿論のこと、第１の実施
例の第１の変形例による効果、すなわち各燃料噴霧がさ
らに一様にされるという効果が得られ、各燃料噴霧がよ
りバランス良く発達するようになる。

次に、第２の実施例の第２の変形例について説明す
る。

この第２の変形例の燃焼室16が先の第２の実施例の第
１の変形例のそれと異なる点は、第７図に示されるよう
に、切欠き部16a,16b,16c,16dの容積を、第４図に示し
た変形例に従って変化させた点である。すなわち、各切
欠き部16a,16b,16c,16dの容積変化を、横方向の各凹み
深さh1,h2,h3,h4により行い、燃料噴霧方向を含むピス
トン１の摺動方向面8A,8B,8C,8D上の軸心16A,16B,16C,1
6Dを軸心とした切欠き円弧R1,R2,R3,R4の大きさを全て
等しい円弧Ｒとした点である。ここで切欠き部17b,17c,
17dの外側の仮想線は、第５図において説明した切欠き
部15b,15c,15dの在った位置を表している。すなわち凹
み深さの違いを示している。

このように燃焼室16を構成しても第２の実施例の第１
の変形例と同様な効果を得ることができるのは勿論のこ
と、切欠き部に応じた円弧を有するカッタをそれぞれ備
える必要がなく、一個のカッタで切削ができるようにな
るので、製造コストの低減が図れるようになる。

以上本考案者によってなされた考案を実施例に基づき
具体的に説明したが、本考案は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可
能であることは言うまでもなく、例えば、上記実施例で
は、インジェクタの噴口の数を４個としているが、４個
に限られるものではない。

なお、上記実施例は、傾斜して配置されたインジェク
タからの燃料噴霧を受ける燃焼室全てに対して適用可能
であり、インジェクタが２個以上設けられている場合等
には特に有効である。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、ピストンの軸心に対し
て傾斜して配置され、かつ上記軸心から側方にずれた位
置に噴口を有する燃焼室において、円弧状切欠きの各軸
心をインジェクタからの実際の噴霧方向に関連づけた位
置にそれぞれし、燃焼室内壁面を、底面に行くに従って
大となる円弧状にそれぞれ切欠くようしたので、燃料噴
霧がバランス良く発達するようになり、燃焼効率の向上
が図られるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１の実施例を示すピストンの上面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は本考案の
第１の実施例の第１の変形例を示すピストンの上面図、
第４図は本考案の第１の実施例の第２の変形例を示すピ
ストンの上面図、第５図は本考案の第２の実施例を示す
ピストンの上面図、第６図は本考案の第２の実施例の第
１の変形例を示すピストンの上面図、第７図は本考案の
第２の実施例の第２の変形例を示すピストンの上面図、
第８図は従来技術を示すディーゼル機関のピストン並び
にその近傍部の要部断面図、第９図はインジェクタ軸心
とピストン軸心とが一致する場合と一致しない場合の噴
霧の壁面上の当接位置を説明するピストンの上面図であ
る。 １……ピストン、1a……ピストンの軸心、2,12,13,14,1
5,16,17……燃焼室、３……インジェクタ、6A,6C……噴
口、7A,7B,7C,7D……ピストンの軸心と噴霧方向に対向
する壁面とを含む面、8A,8B,8C,8D……噴霧方向を含む
ピストンの摺動方向面、12A〜12D,13A〜13D,14A〜14D,1
5A〜15D,16A〜16D,17A〜17D……切欠き部の軸心、12a〜
12d,13a〜13d,14a〜14d,15a〜15d,16a〜16d,17a〜17d…
…切欠き部、P,Q,T,U……噴霧方向に対向する空洞部の
壁面、R,R1,R2,R3,R4……円弧。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンの軸心に対して傾斜して配置さ
   れ、かつ上記軸心から側方にずれた位置に噴口を有する
   インジェクタの上記噴口からの燃料噴霧を受ける上記軸
   心と同心の略円柱状の空洞部をなすピストンの燃焼室に
   おいて、上記噴口に対向する上記空洞部の壁面を、上記
   噴口からの燃料噴霧の方向を含む上記ピストンの摺動方
   向面上、または上記噴口の中心線を含む上記摺動方向面
   と交わる上記壁面上の線と、上記ピストンの軸心とを含
   む面上に、上記ピストンの軸心と方向が一致する軸心を
   有し、空洞部の底面に行くに従って大となる円弧状に切
   欠いたことを特徴とするピストンの燃焼室。