JP2518408Y2 - ディーゼル機関の燃焼装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はディーゼル機関の燃焼装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図に示すものは従来形の単噴口サイドインジェク
ション式ディーゼル機関の断面図である。図において01
はシリンダヘッド、02はシリンダライナ、03はピスト
ン、04は燃焼室、05は燃料弁、06は燃料噴霧、07はピス
トンとシリンダヘッド間の隙間部分、Swは空気スワール
である。第４図はシリンダと燃焼室と吸排気弁の関係図
であり、02はシリンダライナ、03はピストン、04は燃焼
室、05は燃料弁、09は吸気弁、010は排気弁、D_Sは燃料
の噴射方向、Swは空気スワールを示す。第５図は燃料噴
霧の運動方向を示す説明図である。

上記構成のディーゼル機関において、ピストン03が上
昇して上死点の近くに近づくと、燃料弁05から燃料が噴
射され、燃料噴霧06が形成される。このとき燃料弁05か
らの噴霧が一本であることを考慮して、燃料と空気の混
合を促進するため給気行程中に強い空気スワールSwを発
生させるようにしている。燃焼室04中ではできるだけ燃
料噴霧を広げて空気との接触面積を大きくし、混合気の
形成を良くするため球面としている。通常このような効
果即ち強いスワールの利用と燃焼室壁面上への燃料の広
い分散をねらい、噴射方向を設定しており、良好な燃焼
が得られるようにしているが、通常従来例では第４図に
示すように、燃料弁の位置はシリンダヘッドの吸排気弁
位置との関係で決めており、燃焼室は燃料弁の位置から
決めているため、従来は同図に示すように噴射方向を設
定している。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが従来形の燃焼室形状では、噴射された燃料は
燃焼室壁面に衝突して広がり空気スワールに流されなが
ら発達する。この時強い空気スワールにより噴霧を燃焼
室内に水平に旋回させ、燃焼室内空気を充分に利用する
ように意図している。しかし実際の装置では定められた
期間内に燃料を供給する必要があるので、噴霧を細かく
するため燃料弁の噴口面積を小さくすることができず、
従って空気スワールに対して相対的に噴霧の貫徹力が強
過ぎる状況となっている。従って燃料噴霧は壁面に衝突
後空気スワールによって水平方向に十分旋回させられる
ことなく、壁面によりコントロールされて運動方向を維
持し、噴霧内への空気導入及び分散が十分行われず一か
たまりとなって第５図に示すように燃料室外へ流出す
る。この燃焼室外に流出した噴霧は、第３図に示すシリ
ンダヘッド01とピストン03の間の隙間07に入り込み、空
気導入が阻害されまた十分の燃焼が行われなくなる。

このように従来装置では、特に燃焼室への噴霧衝突の
前後の噴霧内への空気導入が少なく不十分であり、燃焼
室内に貯えた空気を十分に利用することができず、空気
利用率が低下し燃焼効率が悪化し、排気濃度の増加を起
している。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係るディーゼル機関の燃焼室は、ピストンに
略球形の燃焼室を有すると共にシリンダヘッドに上記燃
焼室の外周付近に位置し１個の噴口を具え１本の噴霧を
形成する１本の燃料弁を配設した直接噴射式ディーゼル
機関において；上記燃焼室内でシリンダ中心Ｏと燃焼室
中心Ｐとを結ぶ直線のうち燃焼室中心Ｐに対してシリン
ダ中心Ｏと反対の直線部分に幾何学的燃料噴射方向D_Sが
直交するように構成されたことを特徴としている。

〔作用〕

シリンダ中心に対し燃焼室中心の偏心方向側に形成さ
れた強いスワールによって、壁面衝突までの空間におけ
る噴霧への空気導入を高め、燃料と空気の混合を促進す
ると共に、噴霧の貫徹力を抑え壁面衝突後の噴霧運動を
燃焼室内の旋回方向に変化させ、空気利用率の向上と良
好な燃焼の実現をはかっている。

〔実施例〕

以下第１〜２図を参照し本考案の一実施例について説
明する。

第１図は本考案に係る燃焼装置の平面図であり、第２
図は燃焼室がシリンダ中心に対して偏心して設けられて
いる場合のシリンダ内の空気流速を示す平面図である。
第１図においてピストン03の上面には燃焼室４が偏心し
て設置されている。この実施例においてはシリンダ中心
Ｏと燃焼室中心Ｐとを結ぶ直線のうち燃焼室中心Ｐに対
してシリンダ中心Ｏから反対側の直線部分に幾何学的噴
射方向D_Sが直交するように燃料弁05の燃料噴射方向D_Sを
決定している。Ａの斜線領域は燃焼室内の空気流速の高
い領域、Swはシリンダ内のスワール方向を示しており、
また第２図において03はピストン、04は燃焼室、11の破
線で示す矢印はピストン頂面とシリンダヘッド間の空気
旋回流成分、12の実線で示す矢印は燃焼室内の旋回流成
分、Swはシリンダ内のスワール方向を示す。

次に前記実施例の作用について説明する。

直噴ディーゼル機関では、通常吸気行程中に吸気ポー
トによりシリンダ内にスワールと呼ばれる空気の旋回流
Swを形成するようにしているが、ピストンが上昇して圧
縮行程に入るに伴ない、ピストン頂面とシリンダヘッド
間にはさまれた領域の空気は、特に燃料が噴射される圧
縮上死点付近では外領域の容積が小さくなるため、その
大部分は燃焼室側へ押し出され、旋回方向流速成分と燃
焼室方向流速成分を持ったいわゆるスキッシュ流を形成
する。しかしシリンダ中心に対して燃焼室位置が偏心即
ちオフセットしている場合には、ピストン頂面上の各位
置により上記スキッシュの強度が異なっており、さらに
スキッシュ流は燃焼室内の旋回流にも影響を与え、燃焼
室内の旋回流速にも場合により強、弱分布を生じる。第
２図は以上の状況を示した平面図で、シリンダ中心Ｏと
燃焼室中心Ｐとが図のように偏心している場合には偏心
方向と反対側のピストン頂面では容積変化が大きいため
スキッシュ流速が大きくなり、又逆に偏心方向のピスト
ン頂面ではスキッシュ流速が小さくなる。この状況は破
線つきの矢印11のようになる。一方燃焼室内での旋回流
速は対向位置の上記スキッシュ流速により大きく影響を
受け、偏心方向の内周燃焼室壁面近傍Ａの旋回流速は偏
心方向と反対側のスキッシュ流の影響で強くなり、逆に
反偏心方向の同壁面近傍の流速は、偏心方向側のスキッ
シュ流の影響により弱くなる。この状況は12の実線付矢
印で示すとおりである。従来形の燃焼室では第４図に示
すとおり、燃焼室における噴射方向D_Sの設定は、シリン
ダヘッドの吸排気弁09,010の位置により燃料弁05の配置
が決められ、ついで燃焼室の位置が決定されると云う機
関構造上の制限から決められており、燃焼室内の空気流
れを必ずしも有効に利用しているとは限らず、むしろ空
気流れの弱い領域に主として噴霧を発達させている場合
もあった。

これに対し本考案では、上記燃焼室内での空気流速分
布形成状況を活用しようとしたもので、第１図に示すよ
うに幾何学的噴射方向をシリンダ中心Ｏと燃焼室中心Ｐ
を通る直線のうち燃焼室中心に対して反シリンダ中心部
分に直交させ、燃焼室04内での燃焼室偏心方向側の内壁
近傍の旋回流速が相対的に大きい領域Ａに燃料噴霧を発
達させるように構成したもので、該領域Ａの強い旋回流
により噴霧内への空気導入を促進すると共に噴霧の貫徹
力を抑え、燃焼室壁面に衝突後の噴霧を燃焼室04内で十
分旋回させて完全燃焼をはかり燃焼室外へ一気に流出す
ることを防止するようにしたものである。

〔考案の効果〕

本考案に係るディーゼル機関の燃焼室は前記のとおり
構成され、燃焼室オフセットにより燃焼室内の領域Ａに
形成された強い旋回流を利用し、噴霧への空気導入を促
進すると共に、噴霧の貫徹力を弱め、噴霧が燃焼室外へ
一気に流出するのを防止し、空気利用率を高めて燃焼効
率の上昇をはかり、排気濃度が低く騒音も少く良好な燃
焼が得られるようにしたのが特徴である。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図は本考案の実施例で第１図はその構成平面
図、第２図は燃焼室がオフセットした時のシリンダ内の
旋回流を示す平面図である。第３〜５図は従来例で、第
３図は単噴孔サイドインジェクション燃焼システムの構
成断面図、第４図は第１図応当図、第５図は噴霧の運動
方向を示す斜視図である。 03……ピストン、04……燃焼室、Ａ……燃焼室内で旋回
流の大きい領域、Ｏ……シリンダ中心、Ｐ……燃焼室中
心、D_S……幾何学的噴射方向、Sw……スワール。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストン（03）に略球形の燃焼室を有する
   と共に、シリンダヘッドに上記燃焼室の外周付近に位置
   して１個の噴口を具え、１本の噴霧を形成する１本の燃
   料弁（05）を配設した直接噴射式ディーゼル機関におい
   て、上記燃料弁（05）からの幾何学的噴射方向（Ds）を
   上記燃焼室内でシリンダ中心（Ｏ）と燃焼室中心（Ｐ）
   とを結ぶ直線のうち、燃焼室中心（Ｐ）に対してシリン
   ダ中心（Ｏ）と反対側の直線部分に直交するように形成
   したことを特徴とするディーゼル機関の燃焼装置。