JPS6129940Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は直接噴射式内燃機関の燃焼装置に係
り、特に、燃焼室を上部と下部よりなる二段式と
なすと共に、上下燃焼室へ噴射する燃焼ガスの粒
度に差を設け、且つ、上部燃焼室内に燃料ガスの
流れを積極的に乱す角部を設ける如くなした燃焼
装置に関するものである。

直接噴射式内燃機関は、シリンダ内へ燃料噴射
弁を用いて燃料を直接噴射し、シリンダ内を摺動
するピストンの往復運動により空気と燃料の混合
気を圧縮し、その際生じる圧縮熱により燃料に引
火させるものであり、燃料はピストン上部の燃焼
室中ではじめて噴霧状とされ、空気中に混入され
るものであつて、装置としては簡単で済むが、キ
ヤブレータを有し空気と燃料の混合気を予め作つ
て燃焼室へ噴射する形式の内燃機関や、予燃焼室
で混合気を作製する形式の内燃機関に較べると、
混合気の均一性が劣るという欠点が従来より存在
する。この様な欠点の生じる理由はピストンの中
心線上に設けられた燃料噴射弁より噴出した微粒
状燃料が噴射弁より燃焼室側壁に向かつて噴きつ
けられるため、燃料ガスの濃度は側壁の近傍にお
いてもつとも濃く、燃焼室中心部において薄い、
所謂偏在性を有し、混合気の不均一性が生じるた
め、空気とよく混じつた部分は完全燃焼し、それ
以外の部分では不完全燃焼を生じるためである。

この様な問題点を解消する手段として、上部燃
焼室と同燃焼室の径より小さい径の下部燃焼室と
を重ね合せて形成される単一の燃焼室をピストン
に設け、燃料を上記上部および下部燃焼室にそれ
ぞれ噴射するようにすると共に、上記上部燃焼室
の燃料噴霧が衝突する壁面と燃料噴射ノズルの噴
口との距離を下部燃焼室のそれよりも大きくした
ことを特徴とする内燃機関の燃焼室（実公昭53−
22642号公報参照）が知られており、この場合、
上部燃焼室と下部燃焼室で段階的に燃焼が行わ
れ、燃焼が穏やかとなり、筒内最高圧力及び燃焼
音が低くなる等の効果がある。しかし上記した如
き混合気の撹拌、混合による均一化という点で
は、燃焼室内にできるだけ乱流を生じさせ、この
ような乱流（マイクロスワール）によつて混合気
の撹拌、均一化を進めるのが望ましいが、上記先
行技術（実公昭53−22642号公報掲載）の場合に
は、上部燃焼室の内面は全て滑らかな曲面により
形成されており、噴口より噴射された燃料噴霧が
上部燃焼室の内面に衝突しても、滑らかな流れを
形成するのみで乱流が生じることがなく、燃料と
空気の混合が充分であるとは言い難い。又この例
の場合上部燃焼室の下部燃焼室の燃焼時期に差を
生じる結果、爆発力が小となつて出力が小さくな
り、同じ出力を得ようとすれば、ピストン径を大
きくし、しかも燃料噴射量を多くしなければなら
ず、エンジンの大型化、燃費の増大を引き起すこ
とになる。

本考案は以上述べた如き従来の直接噴射式機関
に内在する不都合の解消を目的とし、ピストン頂
部に上部燃焼室と下部燃焼室よりなる燃焼室を設
け、下部燃焼室の径を上部燃焼室の径より小とな
し、燃料噴射ノズルにより上部、下部両燃焼室に
それぞれ燃料を噴射する如くなした直接噴射式内
燃機関において、前記燃料噴射ノズルの噴口の径
を、上部燃焼室に向けられる噴口の径より下部燃
焼室に向けられる噴口の径が小となる如く決定
し、燃料粒子の大なるものを上部燃焼室に、一
方、燃料粒子の小さいものを下部燃焼室に噴射す
るようになすと共に、上記上部燃焼室の内面に燃
料噴射ガスが衝突し、マイクロスワールを生ずる
角部を形成した如き構成を特徴とする直接噴射式
内燃機関の燃焼装置を提供するものである。

以下、更に添付した図面を参照しつつ、本考案
の実施例につき詳しく説明する。第１図は本考案
の一実施例である燃焼装置の断面図、第２図は同
装置の平面図である。これらの図において、シリ
ンダブロツク１に嵌着されたシリンダ２内に摺動
自在に挿入されたピストン３の頂部に設けられた
燃焼室４は２段重ねの上部燃焼室５と下部燃焼室
６とより構成されており、上部燃焼室５はピスト
ン３の頂部平面７より垂直に陥没する側部内面８
と、該側部内面８に垂直の段部平面９及び上記頂
部平面７とにより区割された空間よりなり、下部
燃焼室６は上記段部平面９より下方へ陥没し、中
央において隆起する膨出部１０を有する中央底面
１１と、上記段部平面９とによつて区割された空
間よりなり、上部燃焼室５の径ｄは下部燃焼室６
の径d₀より大きく形成されている。そして上記上
部燃焼室５を構成する側部内面８と段部平面９と
の交叉部は乱流（マイクロスワール）を生じるよ
うに角部１２を構成し、上記燃焼室４の上部に設
けた燃料噴射ノズル１３の噴口の内、大径の噴口
１４，１４…は燃料噴射時において、燃料が上記
角部１２に向かつて噴射されるように、矢印Ｘで
示す如き傾斜をもつて穿設されており、又小径の
噴口１５，１５…は矢印Ｙで示す如く、燃料ガス
が下部燃焼室６の中央底面１１に向かつて噴射さ
れる如き傾斜をもつて穿設されている。

従つて上記実施例において燃料噴射に際して
は、ピストン３の往復工程において、もつとも圧
縮比が高くなつた時点で、燃料噴射ノズル１３の
小径の噴口１５，１５…より噴出された小粒の燃
料は下部燃焼室６に向かい、大径の噴口１４，１
４…より噴射された大粒の燃料は上部燃焼室５に
向かつて同時に進むが、上部燃焼室５の容積の方
が下部燃焼室６の容積より大きいため、上部燃焼
室５内の大きい粒子と、下部燃焼室６内に小さい
粒子の完全に蒸発するまでの時間が同じになるか
ら、上下燃焼室５，６内の燃料が同時に爆発する
ことになる。又上部燃焼室５内に入つた燃料ガス
はその内面に設けた角部１２に衝突して乱流（マ
イクロスワール）を生じるから、燃料と空気の混
合が促進され、上部燃焼室５内での燃料の蒸発性
能を助長する。

本考案は以上述べた如く大型の上部燃焼室と小
型の下部燃焼室を設け、上部燃焼室へは大粒の燃
料を、下部燃焼室へは小粒の燃料を噴きつける如
くなし、上部燃焼室には燃料噴霧が乱流（マイク
ロスワール）を起す角部を設けたものであるか
ら、上部燃焼室における燃料の蒸発が促進され、
上下両燃焼室内での燃料の完全蒸発に要する時間
がほぼ同じになるため、全燃焼室において瞬間的
に、爆発を生じ、爆発力を大にし、出力の増大を
図ることができる。又上部燃焼室の乱流により混
合気の均一化が可能となる結果、燃費の低減、排
気色の向上が可能となり、小型で高出力のエンジ
ンを達成するものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である燃焼装置の断
面図、第２図は同装置の平面図である。 ４……燃焼室、５……上部燃焼室、６……下部
燃焼室、１２……角部、１３……ノズル、１４，
１５……噴口、d₀，ｄ……径。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ピストン頂部に上部燃焼室と下部燃焼室よりな
   る燃焼室を設け、下部燃焼室の径を上部燃焼室の
   径より小となし、燃料噴射ノズルにより上部、下
   部両燃焼室にそれぞれ燃料を噴射する如くなした
   直接噴射式内燃機関において、前記燃料噴射ノズ
   ルの噴口の径を、上部燃焼室に向けられる噴口の
   径より下部燃焼室に向けられる噴口の径が小とな
   る如く決定し、且つ、上記上部燃焼室の内面に該
   上部燃焼室を構成する側部内面と段部平面との交
   差による角部を形成すると共に、前記燃料噴射ノ
   ズルの噴口のうち、径の大なるものを前記角部に
   向け燃料噴射ガスが衝突する如く穿設せしめたこ
   とを特徴とする直接噴射式内燃機関の燃焼装置。