JP2014066191A

JP2014066191A - ディーゼルエンジン

Info

Publication number: JP2014066191A
Application number: JP2012212088A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Koyama; 秀行小山; Ryutaro Komura; 隆太郎小村
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-04-17

Abstract

【課題】吸気経路を工夫して、簡単にＮＯ_Ｘの発生を抑制することができるディーゼルエンジンを提供する。
【解決手段】シリンダヘッド１に取り付けられた吸気通路２と、シリンダヘッド１に設けられた吸気ポート３とを備え、吸気通路２と吸気ポート３とで吸気経路１５が形成されたディーゼルエンジンにおいて、吸気ポート３の吸気入口３ａに対して、吸気通路２の吸気出口２ａが吸気の通過方向５と直交する向きにずらされることにより、吸気ポート３の吸気入口３ａと吸気通路２の吸気出口２ａとの間に、吸気方向の通過方向５と直交する向きのずれ面６・６が形成されている。吸気ポート３の吸気入口３ａと吸気通路２の吸気出口２ａとの間に、吸気経路１５から後退した凹部や吸気経路１５に突出した凸部を形成してもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、ディーゼルエンジンに関し、詳しくは、吸気経路を工夫して、簡単にＮＯ_Ｘの発生を抑制することができるディーゼルエンジンに関する。

従来、シリンダヘッドに取り付けられた吸気通路と、シリンダヘッドに設けられた吸気ポートとを備え、吸気通路と吸気ポートとで吸気経路が形成されたディーゼルエンジンがある(例えば、特許文献１参照)。
この種のディーゼルエンジンによれば、吸気経路で吸気をスムーズに導入することができる利点がある。
しかし、この従来技術では、着火遅れによる急激な燃焼を抑制する手段がなく、問題があった。

実開平６−６７８２９号公報(図１参照)

《問題》ＮＯ_Ｘの発生量が多かった。
着火遅れによる急激な燃焼を抑制する手段がなく、ＮＯ_Ｘの発生量が多かった。

本発明の課題は、吸気経路を工夫して、簡単にＮＯ_Ｘの発生を抑制することができる、ディーゼルエンジンを提供することにある。

(請求項１と請求項２に係る発明に共通する発明特定事項)
図２(Ａ)または図５(Ａ)に例示するように、シリンダヘッド(１)に取り付けられた吸気通路(２)と、シリンダヘッド(１)に設けられた吸気ポート(３)とを備え、吸気通路(２)と吸気ポート(３)とで吸気経路(１５)が形成されたディーゼルエンジン。

(請求項１に係る発明に固有の発明特定事項)
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、吸気ポート(３)に対して、吸気通路(２)が吸気の通過方向(５)と直交する向きにずらされることにより、
吸気ポート(３)の吸気入口(３ａ)と吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)との間に、吸気方向の通過方向(５)と直交する向きのずれ面(６)(６)が形成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。

(請求項２に係る発明に固有の発明特定事項)
図５(Ａ)(Ｂ)に例示するように、吸気ポート(３)と吸気通路(２)とに対して、ガスケット(４)の開口(４ａ)が吸気の通過方向(５)と直交する向きにずらされることにより、
吸気ポート(３)の吸気入口(３ａ)と吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)との間に、ガスケット(４)の開口縁部(４ｂ)が吸気経路(１５)から後退した凹部(７)が形成されるとともに、吸気ポート(３)の吸気入口周縁部(３ｂ)と吸気通路(２)の吸気出口周縁部(２ｂ)との間からガスケット(４)の開口縁部(４ｂ)が吸気経路(１５)に突出した凸部(８)が形成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。

(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》吸気経路を工夫して、簡単にＮＯ_Ｘの発生を抑制することができる。
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、吸気ポート(３)の吸気入口(３ａ)と吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)との間に、吸気方向の通過方向(５)と直交する向きのずれ面(６)(６)が形成されているので、吸気経路(１５)を工夫して、簡単にＮＯ_Ｘの発生を抑制することができる。
その理由は明らかではないが、次のように推定される。
すなわち、吸気経路(１５)の途中のずれ面(６)(６)による段差で、吸気ポート(３)内にカルマン渦による乱流が発生し、この乱流が燃焼室(９)に流れ込み、燃焼室(９)に噴霧された噴霧燃料を拡散させ、燃焼室(９)での着火遅れが抑制され、着火遅れによる急激な燃焼が抑制され、ＮＯ_Ｘの発生が抑制される。

《効果》既存のエンジン部品を転用して、簡単にＮＯ_Ｘの低減機能を有する吸気経路を得ることができる。
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、吸気ポート(３)に対して、吸気通路(２)を吸気の通過方向(５)と直交する向きにずらすだけで、吸気ポート(３)の吸気入口(３ａ)と吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)との間に、吸気方向の通過方向(５)と直交する向きのずれ面(６)(６)が形成されるので、既存のエンジン部品を転用して、簡単にＮＯ_Ｘの低減機能を有する吸気経路(１５)を得ることができる。

(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》吸気経路を工夫して、簡単にＮＯ_Ｘの発生を抑制することができる。
図５(Ａ)(Ｂ)に例示するように、吸気ポート(３)の吸気入口(３ａ)と吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)との間に、ガスケット(４)の開口縁部(４ｂ)が後退した凹部(７)が形成されるとともに、吸気ポート(３)の吸気入口周縁部(３ｂ)と吸気通路(２)の吸気出口周縁部(２ｂ)との間からガスケット(４)の開口縁部(４ｂ)が突出した凸部(８)が形成されているので、吸気経路(１５)を工夫して、簡単にＮＯ_Ｘの発生を抑制することができる。
その理由は明らかではないが、次のように推定される。
すなわち、吸気経路(１５)の途中の凹部(７)や凸部(８)による段差で、吸気ポート(３)内にカルマン渦による乱流が発生し、この乱流が燃焼室(９)に流れ込み、燃焼室(９)に噴霧された噴霧燃料を拡散させ、燃焼室(９)での着火遅れが抑制され、着火遅れによる急激な燃焼が抑制され、ＮＯ_Ｘの発生が抑制される。

《効果》既存のエンジン部品を転用して、簡単にＮＯ_Ｘの低減機能を有する吸気経路を得ることができる。
図５(Ａ)(Ｂ)に例示するように、吸気ポート(３)の吸気入口(３ａ)と吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)とに対して、ガスケット(４)を吸気の通過方向(５)と直交する向きにずらすだけで、吸気ポート(３)の吸気入口(３ａ)と吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)との間に、ガスケット(４)の開口縁部(４ｂ)が吸気経路(１５)から後退した凹部(７)が形成されるとともに、吸気ポート(３)の吸気入口周縁部(３ｂ)と吸気通路(２)の吸気出口周縁部(２ｂ)との間からガスケット(４)の開口縁部(４ｂ)が吸気経路(１５)に突出した凸部(８)が形成されるので、既存のエンジン部品を転用して、簡単にＮＯ_Ｘの低減機能を有する吸気経路(１５)を得ることができる。

(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》ＮＯ_Ｘの低減機能を高めることができる。
図３に例示するように、燃焼室(９)が副室式燃焼室(９ａ)とされ、副燃焼室(１０)と主燃焼室(１１)とが連通孔(１２)で連通しているので、ＮＯ_Ｘの低減機能を高めることができる。
その理由は明らかではないが、次のように推定される。
すなわち、吸気ポート(３)から主燃焼室(１１)に流れ込んだ吸気の乱流は、圧縮行程で連通孔(１２)を通過する過程で、相互に接触し、微細化され、副燃焼室(１０)での噴霧燃料の拡散機能が高まり、着火遅れが抑制され、着火遅れによる急激な燃焼が抑制され、ＮＯ_Ｘの低減機能を高めることができる。

(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》ＮＯ_Ｘの低減機能を高めることができる。
図４に例示するように、連通孔(１２)が、主連通孔(１３)と主連通孔(１３)の内周に形成された脇溝(１４)(１４)とからなるので、ＮＯ_Ｘの低減機能を高めることができる。
その理由は明らかではないが、次のように推定される。
すなわち、主連通孔(１３)と脇溝(１４)(１４)とは通路抵抗が異なるため、これらを通過する吸気流に流速差が生じ、その流速差により新たな乱流が発生し、副燃焼室(１０)での噴霧燃料の拡散機能が高まり、着火遅れによる急激な燃焼が抑制され、ＮＯ_Ｘの低減機能を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係るディーゼルエンジンの模式平面図である。図２(Ａ)は図１のIIＡ−IIＡ線断面図、図２(Ｂ)は吸気通路側から見た吸気通路の通路出口と吸気ポートの吸気入口との位置関係を示す説明図である。図１のIII−III線断面図である。図１のエンジンで用いる副室式燃焼室の連通孔を説明する図で、図４(Ａ)は口金の縦断側面図、図４(Ｂ)は連通孔の斜視図、図４(Ｃ)は図４(Ａ)のＣ方向矢視図、図４(Ｄ)は口金の連通孔部分の底面図である。本発明の第２実施形態に係るディーゼルエンジンの説明図で、図５(Ａ)は図２(Ａ)相当図、図５(Ｂ)は図２(Ｂ)相当図である。

図１〜図４は本発明の第１実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図、図５は本発明の第２実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図であり、各実施形態では、立形の多気筒ディーゼルエンジンについて説明する。

このエンジンの概要は、次の通りである。
図２、図３に示すように、シリンダブロック(１６)の上部にシリンダヘッド(１)が組み付けられ、シリンダヘッド(１)の上部にシリンダヘッドカバー(１７)が組み付けられている。
図１に示すように、シリンダヘッド(１)の横一側には吸気通路(２)が、横他側には排気通路(１８)がそれぞれ取り付けられている。吸気通路(２)は吸気マニホルド(１９)であり、排気通路(１８)は排気マニホルド(２０)である。シリンダヘッド(１)には吸気ポート(３)と排気ポート(２１)とが設けられている。
図２、図３に示すように、シリンダヘッドカバー(１７)内には吸気弁(２２)と排気弁(２３)を連動するロッカアーム(２４)(２５)が収容されている。

図２(Ａ)に示すように、シリンダヘッド(１)に取り付けられた吸気通路(２)と、シリンダヘッド(１)に設けられた吸気ポート(３)とを備え、吸気通路(２)と吸気ポート(３)とで吸気経路(１５)が形成される。
吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)と吸気ポート(３)の吸気入口(３ａ)とが対向し、吸気出口周縁部(２ｂ)と吸気入口周縁部(３ｂ)との間にはガスケット(４)が挟み付けられている。

図２(Ａ)(Ｂ)に示すように、吸気ポート(３)に対して、吸気通路(２)が吸気の通過方向(５)と直交する向きにずらされることにより、吸気ポート(３)の吸気入口(３ａ)と吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)との間に、吸気方向の通過方向(５)と直交する向きのずれ面(６)(６)が形成されている。
ガスケット(４)も吸気通路(２)と同じ向きにずらされている。

図２(Ａ)(Ｂ)に示すように、吸気ポート(３)に対して、吸気通路(２)とガスケット(４)とが、上向きにずらされている。
吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)の上開口縁とガスケット(４)の開口(４ａ)の上開口縁とが同じ高さとされ、これらよりも低い位置に吸気ポート(３)の入口開口(３ａ)の上開口縁が位置し、吸気経路(１５)の上側に吸気ポート(３)の吸気入口周縁部(３ｂ)で吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)に対向するずれ面(６)が形成されている。
また、吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)の下開口縁とガスケット(４)の開口(４ａ)の下開口縁が同じ高さとされ、これらよりも低い位置に吸気ポート(３)の入口開口(３ａ)の下開口縁が位置し、吸気経路(１５)の下側にガスケット(４)の開口縁部(４ｂ)で吸気ポート(３)の吸気入口(３ａ)に対向するずれ面(６)が形成されている。

図３に示すように、燃焼室が副室式燃焼室(９)とされ、副燃焼室(１０)と主燃焼室(１１)とが連通孔(１２)で連通している。
シリンダヘッド(１)の窪み(２６)に下側から口金(２７)が圧入され、窪み(２７)の奥端部(２６ａ)と口金(２７)の凹部(２７ａ)とで球形の副燃焼室(１０)が形成され、副燃焼室(１０)に燃料噴射ノズル(２８)が差し込まれている。副燃焼室(１０)はうず室である。主燃焼室(１１)はシリンダ(２９)に収容されたピストン(３０)とシリンダヘッド(１)との間に形成されている。連通孔(１２)は口金(２７)に形成されている。

図４(Ａ)〜(Ｄ)に示すように、連通孔(１２)が、主連通孔(１３)と主連通孔(１３)の内周に形成された脇溝(１４)(１４)とからなる。
主連通孔(１３)の両脇に一対の脇溝(１４)(１４)が配置されている。
シリンダ(２９)の外周側を外側、シリンダ(２９)の軸線(２９ａ)側を内側とし、図４(Ａ)に示すように、主連通孔(１２)の軸線(１２ａ)と直交する方向から口金(２７)を見た場合に、各脇溝(１４)の軸線(１４ａ)が主連通孔(１３)の軸線(１３ａ)よりも内側になるように、各脇溝(１４)が配置され、口金(２７)の下面(２７ａ)に対する各脇溝(１４)の軸線(１４ａ)の仰角が、主連通孔(１２)の軸線(１２ａ)の仰角よりも小さくなるように、各脇溝(１４)が方向付けられている。主連通孔(１２)の軸線(１２ａ)の仰角は４５°である。連通孔(１３)の軸線(１３ａ)と主連通孔(１２)の軸線(１２ａ)とはほぼ重なる
図４(Ｂ)〜(Ｄ)に示すように、一対の脇溝(１４)(１４)の軸線(１４ａ)(１４ａ)の相互の離間距離は、外側に行くにつれて、次第に狭くなるように、各脇溝(１４)(１４)が方向付けられている。また、各脇溝(１４)の通路断面積は、外側に行くにつれて次第に小さくなるように構成されている。

図５(Ａ)(Ｂ)に示す第２実施形態は、吸気ポート(３)と吸気通路(２)とに対して、これらの間のガスケット(４)の開口(４ａ)が、吸気の通過方向(５)と直交する向きにずらされることにより、吸気ポート(３)の吸気入口(３ａ)と吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)との間に、ガスケット(４)の開口縁部(４ｂ)が吸気経路(１５)から後退した凹部(７)が形成されるとともに、吸気ポート(３)の吸気入口周縁部(３ｂ)と吸気通路(２)の吸気出口周縁部(２ｂ)との間からガスケット(４)の開口縁部(４ｂ)が吸気経路(１５)に突出した凸部(８)が形成されている。

図５(Ａ)(Ｂ)に示すように、吸気ポート(３)と吸気通路(２)とに対して、ガスケット(４)が上側にずらされている。
吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)の上開口縁と吸気ポート(３)の入口開口(３ａ)の上開口縁とが同じ高さとされ、これらよりも高い位置にガスケット(４)の開口(４ａ)の上開口縁が位置し、吸気経路(１５)の上側に凹部(７)が形成されている。
吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)の下開口縁と吸気ポート(３)の入口開口(３ａ)の下開口縁とが同じ高さとされ、これらよりも高い位置にガスケット(４)の開口(４ａ)の下開口縁が位置し、吸気経路(１５)の下側に凸部(８)が形成されている。
他の構造は、第１実施形態と同様に構成されており、図５(Ａ)(Ｂ)中、第１実施形態と同一の要素には図２(Ａ)(Ｂ)と同一の符号を付しておく。

(１) シリンダヘッド
(２) 吸気通路
(２ａ) 吸気出口
(２ｂ) 吸気出口周縁部
(３) 吸気ポート
(３ａ) 吸気入口
(３ｂ) 吸気入口周縁部
(４) ガスケット
(４ａ) 開口
(４ｂ) 開口縁部
(５) 吸気の通過方向
(６) 段差面
(７) 凹部
(８) 凸部
(９) 燃焼室
(９ａ) 副室式燃焼室
(１０) 副燃焼室
(１１) 主燃焼室
(１２) 連通孔
(１３) 主連通孔
(１４) 脇溝
(１５) 吸気経路

Claims

シリンダヘッド(１)に取り付けられた吸気通路(２)と、シリンダヘッド(１)に設けられた吸気ポート(３)とを備え、吸気通路(２)と吸気ポート(３)とで吸気経路(１５)が形成されたディーゼルエンジンにおいて、
吸気ポート(３)に対して、吸気通路(２)が吸気の通過方向(５)と直交する向きにずらされることにより、
吸気ポート(３)の吸気入口(３ａ)と吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)との間に、吸気方向の通過方向(５)と直交する向きのずれ面(６)(６)が形成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
シリンダヘッド(１)に取り付けられた吸気通路(２)と、シリンダヘッド(１)に設けられた吸気ポート(３)とを備え、吸気通路(２)と吸気ポート(３)とで吸気経路(１５)が形成されたディーゼルエンジンにおいて、
吸気ポート(３)と吸気通路(２)とに対して、これらの間のガスケット(４)が吸気の通過方向(５)と直交する向きにずらされることにより、
吸気ポート(３)の吸気入口(３ａ)と吸気通路(２)の吸気出口(２ａ)との間に、ガスケット(４)の開口縁部(４ｂ)が吸気経路(１５)から後退した凹部(７)が形成されるとともに、吸気ポート(３)の吸気入口周縁部(３ｂ)と吸気通路(２)の吸気出口周縁部(２ｂ)との間からガスケット(４)の開口縁部(４ｂ)が吸気経路(１５)に突出した凸部(８)が形成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
請求項１または請求項２に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
燃焼室(９)が副室式燃焼室(９ａ)とされ、副燃焼室(１０)と主燃焼室(１１)とが連通孔(１２)で連通している、ことを特徴とするディーゼルエンジン
請求項３に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
連通孔(１２)が、主連通孔(１３)と主連通孔(１３)の内周に形成された脇溝(１４)(１４)とからなる、ことを特徴とするディーゼルエンジン。