JPH085305Y2 - 渦流室式ディーゼル機関の燃焼室 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、渦流室式ディーゼル機関の燃焼室形状の改
良に関する。

（従来の技術） 渦流室式ディーゼル機関の主燃焼室形状として、第２
図A,Bに示したようなものが知られている。これを説明
すると、シリンダヘッド４には一対の吸排気ポート15,1
6と、これらを開閉する吸排気弁11,12がそれぞれ設けら
れ、吸気弁11の弁径は排気弁12より所定の比率で大きく
形成され、吸気の充填効率と排気ガスの掃気効果を両立
するようになっている。

シリンダ中心からオフセットして位置するようにシリ
ンダヘッド４に設けられた渦流室５が噴孔６を介して主
燃焼室９に連通しており、ピストン３の頂面８には前記
噴孔６の主燃焼室側開口部のほぼ直下領域からピストン
中心線Ｏに沿って半径方向に延びる溝状のトレンチ部７
と、このトレンチ部７の末端ピストン中心付近の領域か
ら両側方に拡がる略円形のキャビティ部10とが形成され
ており、これらでいわゆるクローバリーフ型のキャビテ
ィを構成している。

シリンダヘッド４の下面4aには、バルブシート13,14
と同心的に円形リセス17,18が所定の深さで開口し、上
記各キャビティ部10に対峙して円盤状の空間を画成して
いる。なお、各バルブシート13,14の間にはざぐり部19
が形成されて、機関運転中にこの部分が熱により割れを
生じることを防止している。

この渦流室式燃焼室構造にあっては、圧縮行程で主燃
焼室９から噴孔６を通って渦流室５へと流入した空気が
渦流（スワール）を形成する。燃焼は、この渦流へと図
示しない噴射ノズルを介して燃料を噴射供給することに
より開始され、この渦流室５での燃焼開始に伴い、膨張
ガスと一部の噴射燃料とが噴孔６を介して主燃焼室９へ
と噴出する。この噴出ガス中の燃料は、ピストン３のト
レンチ部７に沿って主燃焼室９の中心方向へと導かれ、
さらに第２図Ａの矢印a,bで示したように両側方のキャ
ビティ部10とシリンダヘッド４の各リセス17,18によっ
て画成される円盤状空間へ旋回流となって拡散し、主燃
焼室内空気と混合して燃焼することになる。

なお、この種の燃焼室構造に関する公知例としては、
例えば実開昭57-78724号公報等がある。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の渦流室式燃焼室にあ
っては、シリンダヘッド４の下面4aに形成される各リセ
ス17,18は吸排気弁11,12に対応して非対称に形成されて
おり、吸気側リセス17がトレンチ部７に重合するのに対
して、排気側リセス18がトレンチ部７と重合しないた
め、キャビティ部10を始めとしてトレンチ部７の側方に
拡散する噴流の勢いは吸気側リセス17の方が相対的に大
きく、排気弁側リセス18が対峙するキャビティ部10の方
では燃料と空気との混合が不充分で、空気利用率が小さ
くなりがちである。このことは、低負荷運転時には排気
中の未燃燃料成分の濃度増大を、高負荷運転時にはスモ
ーク濃度の増大を引き起こすことになる。

本考案はこうした従来の問題点を解消することを目的
としている。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本考案では、シリンダヘッ
ド下面とピストン頂面との間に形成された主燃焼室と、
シリンダヘッドの内部に形成された副室とを備え、主燃
焼室の縁部付近に開口し、かつ、ピストン中心方向に指
向する噴孔によって主燃焼室と副室とを連通するととも
に、この噴孔の中心線と略直交する方向に配列される互
いに大きさの異なる吸気弁と排気弁に対応した一対の吸
気ポートと排気ポートをシリンダヘッド下面に開口させ
た渦流室式ディーゼル機関の燃焼室において、 ピストン頂面には、噴孔の下方からピストン中心付近
に延びる溝状トレンチ部と、このトレンチ部のピストン
中心付近に連続し、かつトレンチ部を挟んで対称的に拡
がる略円形の２つのキャビティ部とを形成する一方、 シリンダヘッド下面には、吸気弁と排気弁をそれぞれ
囲み、かつそれぞれの一部が前記トレンチ部のピストン
中心付近に重合し、さらにトレンチ部に対して対称に配
置された同一直径の２つの円形リセスを形成した。

（作用） 上記構成において、渦流室から噴孔を経て主燃焼室に
噴出する燃料を含む燃焼ガスの噴流は、まずその噴流中
心に沿って形成された溝状のトレンチ部に当たり、この
トレンチ部から分流してピストン頂面の各キャビティ部
とシリンダヘッド下面の各リセスの間に画成される２つ
の円盤状空間に旋回流となって拡散するが、この２つの
円盤状空間は共にトレンチ部に重合するとともに、噴流
中心について互いに対称的に形成されているため、噴流
の噴出方向に対してほぼ均等に分流して主燃焼室内に拡
散してゆく。したがって、燃料分を含む燃焼ガスの噴流
が主燃焼室の広い範囲にわたって十分に拡散されて、良
好な燃焼性状が得られる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を第１図A,Bに基づいて説明す
る。なお、第２図A,Bとの対応部分には同図と同一の符
号を付して示すことにする。

シリンダヘッド４には主燃焼室９の縁部付近に渦流室
５および噴孔６が形成され、ピストン３には噴孔６の直
下領域からピストン中心に延びる溝状のトレンチ部７を
ピストン中心線Ｏ上に形成し、このトレンチ部７の末端
領域（ピストン中心）から両側方に拡がる略円形のキャ
ビティ部10とが形成されており、これらでいわゆるクロ
ーバリーフ型のキャビティを構成している。

シリンダヘッド４の下面4aに一対の吸排気ポート15,1
6および吸排気弁11,12を中心線Ｏを挾むようにして配設
する。吸気弁11の弁径は排気弁12に対して所定の比率で
大きく形成されている。

シリンダヘッド４の下面4aには吸排気ポート15と同心
的に円形リセル21を形成し、吸気弁11がバルブシート13
に着座した状態でそのフェイス端面11aとリセス21によ
りヘッド下面4aに対して所定深さの円形凹部を画成する
ようになっている。

シリンダヘッド４の下面4aには排気ポート16と偏心し
てこれを囲むように円形リセス22を形成し、このリセス
22の内側には排気ポート16と同心的に円形リセス23を形
成する。排気弁12がバルブシート14に着座した状態でそ
のフェイス端面12aとリセス段部22aおよびリセス22の内
周部22bとによりヘッド下面4aに対して上記リセス21と
同一深さの円形凹部を画成するようになっている。

吸気側リセス21と排気側リセス22は、互いにキャビテ
ィ部10とほぼ同一径として、それぞれ各キャビティ部10
に対峙するようにピストン中心線Ｏについて対称的に形
成し、ピストン３が上死点付近にあるときに各リセス2
1,22と各キャビティ部10の間で２つの円盤状空間を画成
する。

吸気側リセス21と排気側リセス22は、互いにピストン
中心線Ｏ上で交わるように配置して、平面投影上ピスト
ン３の溝状トレンチ部７に対してそれぞれ同一比率で重
合させる。

リセス22の段部22aには各バルブシート13,14の間に位
置してざぐり部25が形成されて、機関運転中にこの部分
が熱により割れを生じることを防止している。

このように構成してあり、次に作用について説明す
る。

渦流室５から噴孔６を経て主燃焼室９に噴出する燃料
を含む燃焼ガスの噴流は、まずその噴流中心に沿って形
成された溝状のトレンチ部７に当たり、このトレンチ部
７から第１図Ａに矢印c,dで示すように分流してピスト
ン３の各キャビティ部10とシリンダヘッド下面4aの各リ
セス21,22の間に画成される円盤状各空間に旋回流とな
って拡散する。

このとき、リセス22を小径排気弁12に対して偏心して
形成することにより、上記２つの円盤状各空間を噴流中
心について対称的に形成しており、しかも各リセス21,2
2が各キャビティ部10と共にトレンチ部７に重合してい
るため、噴流はトレンチ部７から矢印c,dの方向に対し
てほぼ均等に分流して主燃焼室９内に対称的に拡散して
ゆく。したがって、燃料分を含む燃焼ガスの噴流が主燃
焼室９の広い範囲にわたって十分に拡散されて、主燃焼
室９内の空気が有効に利用されて良好な燃焼性状が得ら
れる。

（考案の効果） 以上の通り本考案によれば、渦流室の噴孔の中心線に
対し略直交するように互いに大きさの異なる吸気弁と排
気弁とを配列し、ピストン頂面の溝状トレンチ部からク
ローバリーフ形に拡がる２つのキャビティ部を前記吸排
気弁に対向するように形成した構成の燃焼室において、
シリンダヘッド下面に一対の吸排気弁をそれぞれ囲む円
形リセスをトレンチ部に重合するとともに同一直径に形
成し、渦流室から噴出する噴流を、トレンチ部から各リ
セスと各キャビティ部によって画成される２つの円盤状
空間に均等に分流して主燃焼室内に対称的に拡散させる
ようにしたので、主燃焼室の全域にわたって空気利用率
を高められ、したがって低負荷運転時の未燃燃料分や高
負荷運転時のスモークの排出量が大幅に低減するという
効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本考案の一実施例のシリンダヘッドの平面
図、第１図Ｂは同図のＸ−Ｘ線に沿う側断面図である。
第２図Ａは従来例を示すシリンダヘッドの平面図、第２
図Ｂは同図のＸ−Ｘ線に沿う側断面図である。 ３…ピストン、４…シリンダヘッド、4a…ヘッド下面、
５…渦流室、６…噴孔、７…トレンチ部、９…主燃焼
室、10…キャビティ部、11…吸気弁、12…排気弁、21,2
2…リセス

Claims (1)

【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
   に形成された主燃焼室と、シリンダヘッドの内部に形成
   された副室とを備え、主燃焼室の縁部付近に開口し、か
   つ、ピストン中心方向に指向する噴孔によって主燃焼室
   と副室とを連通するとともに、この噴孔の中心線と略直
   交する方向に配列される互いに大きさの異なる吸気弁と
   排気弁に対応した一対の吸気ポートと排気ポートをシリ
   ンダヘッド下面に開口させた渦流室式ディーゼル機関の
   燃焼室において、 ピストン頂面には、噴孔の下方からピストン中心付近に
   延びる溝状トレンチ部と、このトレンチ部のピストン中
   心付近に連続し、かつトレンチ部を挟んで対称的に拡が
   る略円形の２つのキャビティ部とを形成する一方、 シリンダヘッド下面には、吸気弁と排気弁をそれぞれ囲
   み、かつそれぞれの一部が前記トレンチ部のピストン中
   心付近に重合し、さらにトレンチ部に対して対称に配置
   された同一直径の２つの円形リセスを形成したこと を特徴とする渦流室式ディーゼル機関の燃焼室。