JPS603311Y2 - 直噴式デイ−ゼル機関の燃焼室 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は直噴式ディーゼル機関の燃焼室の改良に係り、
詳しくは混合気を完全燃焼させるために、スワールの回
転軌道を修正させ混合気の攪拌を行うための渦巻状案内
翼を燃焼室底部に設けた燃焼室の構成に関するものであ
る。

直噴式ディーゼル機関は圧縮された高温高圧の空気中へ
燃料噴射弁を用いて燃料を噴射し、この空気の温度によ
り自然発火を起すものであり、燃料は燃焼室中ではじめ
て噴霧状とされ、空気に混入されるものであり、装置と
しては簡単で済むが、キャブレータを有し空気と燃料の
混合気をあらかじめ作って燃焼室へ噴射するタイプや予
燃焼室で混合気を作製するタイプの内燃機関と較べて混
合気の均一性が劣るという欠点が従来より指摘されてい
る。

この理由を従来の燃焼室の平面図及びその中央断面図で
ある第１図イ及び口を用いて説明すると、図より明らか
な如く、この種の内燃機関ではピストン１の中心線２上
に設けられた燃料噴射弁３より噴出した微粒状燃料が噴
口中心線４上を進行して側壁５の方向へ噴きつけられる
ことにより、燃料ガスの濃度は側壁５の近傍においても
つとも濃く、中心部において薄い所謂偏在性を有するこ
とになり、これが混合気の不均一性を生じさせる原因で
ある。

このような問題点を解消するための公知手段として、例
えば燃焼室を画成する周壁と燃焼室中心に設けた円錐状
突起との略中間に環状偏向部を段設し、この環状偏向部
によって噴射燃料を偏向分散させる如くなしたディーゼ
ル機関の燃焼室（実公昭４６−３２９６１号公報参照）
や噴口から噴射された燃料ジェットの大部分が衝突して
、その拡散方向を変更し得るような燃料衝突板を設けた
燃焼室（実公昭５２−１８６４涛公報参照）が知られて
いるが、かかる公知手段は噴霧燃料を直接環状偏向部や
燃料衝突板に衝突させるものであるから衝突により燃料
の蒸発が遅れ気化が十分に行なわれないことにより不完
全燃焼を生じ、特にアイドル運転時において顕著な青煙
、白煙、悪臭を発生させる難点を有している。

また、一方においてピストン頂部に形成したキャビティ
ーの略中心から半径方向に複数の羽根を延設し、該複数
の羽根にピストン頂部平面に対して傾斜する斜面部を設
けた燃焼室が特開昭５３−２２９０７号公報において提
案されているが、該公報記載の羽根はその半径がキャビ
ティーより小さく、キャビティー内壁との間にスワール
を通過させる隙間が存在するため、スワールで最も強い
外周部のスワールを利用したり、ピストン摺動方向の流
れを含む３次元的な攪拌流を生じさせることが出来ず、
噴霧燃料の撹乱作用が十分発揮されない問題があり、こ
の点について更に改善すべき余地を残していた。

本考案は以上述べた如き従来技術に内在する不完全燃焼
の欠点を解消し、大気汚染の公害を生じないディーゼル
機関を提供することを目的とするものであり、直噴式デ
ィーゼル機関のピストン上部に形成される燃焼室におい
てその底面に渦巻状案内翼を配設し、所謂スワールを攪
乱し減衰させる機能を有し且つスワールの回転軌道を一
定方向に修正させ燃焼室底部を流れるスワールに中心方
向若しくは側壁方向へ向う方向性を与えこれによって燃
焼室内に上昇気流若しくは下降気流を発生させ、もって
燃焼室内の空気を攪拌することによって混合気の均一性
を高める構成を特徴とするものであり、従来燃焼室内に
おいて単にピストン中心まわりの旋回運動のみを行い、
混合気の攪拌に寄与していなかったスワールに、積極的
な攪拌機能を与えることにより、完全燃焼を可能とする
ものである。

以下、更に第２図以下の添付図面を参照して本考案の実
施例を説明する。

第２図イは一実施例の平面図であり、同図口はそのＩ−
Ｉ断面図である。

第２図においてシリンダー１の頂部平面６より凹陥した
燃焼室７はその側壁５．底面９により画成され、該底面
９の中心部に底面９より上方向へ膨出する円錐状突起１
６を有し、且つ、該円錐状突起１６を中心として底面９
より上方向へ膨出した隆状案内翼１０を有している。

前記案内翼１０はピストン中心線２のまわりに渦巻状を
なしており、渦巻のひねり方向は矢印１１で示したスワ
ールの回転方向とは逆向きであると共にスワールの回転
を完全には阻止せず、且つ、燃料噴霧が直接衝突しない
ように燃料噴射弁３の燃料噴出方向を示す噴口中心線４
と燃焼室側壁５との交点１２を含み、ピストン中心線２
に直角の平面１３より下方に設けられている。

本実施例は以上述べた如く構成されているから吸気ポー
トより流入したスワールのうち燃焼室上部を流れるもの
は別設回転を阻害されないから一定半径の軌道上を一定
速度をもって回転するが、燃焼室底部を流れるスワール
は案内翼１０に衝突し、そのひねり方向に従って軌道を
修正し、矢印１４で示す如き案内翼１０に沿って側壁５
から中心方向へ流れる気流を生じさせる。

かかる流れが生じると側壁５近傍の空気が中心方向へ流
れこれを補うため側壁近傍に矢印１７で示す下降気流が
生じる。

この空気の流れにより濃度の濃い側壁５近傍の燃料ガス
は中心部の稀薄なガスと混合され、混合気が均一化し完
全燃焼が遠戚される。

又吸気ポートより流入した燃焼室内を回転するスワール
のうち燃焼室上層部で回転するものは一定回転速度を維
持するが、燃焼室底部で回転するスワールはスワール攪
乱用突起と衝突し、減衰されるから前記上下両層のスワ
ール回転速度差によって両層の境界部には無数の小さな
空気の渦を生じ、さらに混合気の均一化が促進される。

他の実施例を示す第３図イ９口においては案内翼１０１
のひねりの向きはスワールの回転方向を示す矢印１１の
向きと同方向に決定されている。

従って燃焼室底部を旋回するスワールは案内翼１０１と
衝突し、矢印１４１で示される中心部から側壁５の方向
への流れに変換される。

この流れ１４１は側壁５に突き当って上昇気流１７１と
なるから中心部に存在した燃料ガスの稀薄な側壁部の濃
いガスと混じり合って混合気の均一化が進行する。

この場合においても燃焼室上層部のスワールの速度差に
よって生じる混合気の攪拌については第２図の場合と同
様である。

又前記した如き燃焼室中心部から側壁５方向へ若しくは
側壁５近傍から燃焼室中心部へ向う気流は燃焼室内を循
環するものであるから当然に中心部における下降若しく
は上昇気流をも生ぜしめ混合気の均一化が促進される。

上述の如き案内翼１０，１０１のひねり方向は噴霧の貫
通力等に噴射系との組み合わせにより最適のものを選択
することができると共に、案内翼の数は各噴霧に対する
渦の状態を同一とさせるためには燃焼噴射弁の噴口の数
と一致させることが望ましいが、各噴霧に対する渦の状
態を異らせる必要のある場合等には噴口の数と異らせる
場合もある。

以上述べた如く本考案は燃焼室底部を流れるスワールの
回転軌道を案内翼により修正し、燃焼室の中心部から側
壁部へ若しくは側壁部から中心部へ向かう気流を発生さ
せ、更に燃焼室上層から下層へ若しくは下層から上層へ
向かう気流を生せしめることにより混合気の均一化を図
るものであり、強力な渦流により混合気の均一化を図る
予燃焼室と同様の機能な直噴式ディーゼル機関の燃焼室
に与えたものである。

従って噴霧燃料を直接燃焼室内壁等に衝突させて噴霧の
分散を図るものとは根本的に異るから、燃焼気化の不良
に伴う排気濃度の悪化を招くことはなく、従って青煙、
白煙、悪臭等の公害源の発生を防止しうるものであり、
直噴式内燃機関のシリンダヘッドの製作容易性、電磁コ
イルの不要性、高熱効率性等の利点を保持しつつキャブ
レータや予燃焼室を設けた場合と同様の完全燃焼による
低公害性、安価な燃料でも使用しうる経済性等の長所を
生じるものである。

又、スワール攪乱用突起は噴霧燃料が燃料噴射弁から噴
射され燃焼室内を進行する区域より下方に設けられてい
るから、噴霧燃料が渦巻状案内翼に直接噴きつけられる
ことはなく、排気濃度の悪化を招く如き不都合が回避さ
れる。

しかも実験によれば、本考案においては渦巻状案内翼に
より生じた活発な渦が空気と燃料の混合気形成に特に有
効であり、その結果噴射時期を遅らせても排気濃度が悪
化せず、且つ、噴射時期を遅らせることによりＮＯｘの
低減が観測され、更に筒内最高の低下により燃焼騒音に
ついても改善が認められた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃焼室を示し同図イはその平面図、口は
中央断面図、第２図及び第３図はそれぞれ本考案に係る
実施例を示し、各々イは平面図、口は各Ｉ−Ｉ断面図で
ある。 ３・・・・・・燃料噴射弁、４・・・・・・頃日中心線
、５・・・・・・燃焼室側壁、９・・・・・・燃焼室底
面 １０・・・・・・渦巻状案内翼、１２・・・・・・
交点、１３・・・・・・平面、１８・・・・・・底部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ピストン上部に形成した燃焼室７の底面９から上向きに
   ピストン中心を中心として放射状に延びるスワール攪乱
   用の峰状案内翼１０を突設してなる直噴式ディーゼル機
   関において、前記案内翼１０をピストン中心から燃焼室
   側壁５に亘って一定方向に湾曲させ、かつ、その陵線が
   所要高さを保って前記燃焼室側壁５に連続するよう平面
   形状渦巻形に延設すると共に、前記案内翼１０を燃料噴
   射弁３の噴口中心線４と燃焼室側壁５との交点１２を含
   みピストン中心線２に直交する平面１３より下方に配設
   せしめたことを特徴とする直噴式ディーゼル機関の燃焼
   室。