JP2017172410A - 直噴式エンジンの燃焼室構造 - Google Patents
直噴式エンジンの燃焼室構造 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017172410A JP2017172410A JP2016057698A JP2016057698A JP2017172410A JP 2017172410 A JP2017172410 A JP 2017172410A JP 2016057698 A JP2016057698 A JP 2016057698A JP 2016057698 A JP2016057698 A JP 2016057698A JP 2017172410 A JP2017172410 A JP 2017172410A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion chamber
- piston
- head
- valve
- piston head
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
【課題】 直噴式エンジンにおいて、燃料の噴射を安定させ、安定した燃焼を実現することを可能とする。
【解決手段】 内壁が曲面をなすキャビティ３１ｘが中央に形成されたピストンヘッド３１と、ピストンヘッド３１を有するピストン３０が上死点にあるときにピストンヘッド３１のキャビティ３１ｘの曲面から滑らかに繋がる曲面をなす凹部４１ｘ、４１ｙが形成されたバルブヘッド４１ａ、４１ｂと、ピストンヘッド３０のキャビティ３１ｘとバルブヘッド４１ａ、４１ｂの凹部４１ｘ、４１ｙとを含んで形成された燃焼室５０に配設され、バルブヘッド４１ａ、４１ｂに直接燃料を噴射するインジェクタ６０とを備えた、直噴式エンジンの燃焼室構造１。
【選択図】 図１
【解決手段】 内壁が曲面をなすキャビティ３１ｘが中央に形成されたピストンヘッド３１と、ピストンヘッド３１を有するピストン３０が上死点にあるときにピストンヘッド３１のキャビティ３１ｘの曲面から滑らかに繋がる曲面をなす凹部４１ｘ、４１ｙが形成されたバルブヘッド４１ａ、４１ｂと、ピストンヘッド３０のキャビティ３１ｘとバルブヘッド４１ａ、４１ｂの凹部４１ｘ、４１ｙとを含んで形成された燃焼室５０に配設され、バルブヘッド４１ａ、４１ｂに直接燃料を噴射するインジェクタ６０とを備えた、直噴式エンジンの燃焼室構造１。
【選択図】 図１
Description
本発明は、自動車等の直噴式エンジンの燃焼室構造に関する。
図４は、従来のディーゼルエンジンの燃焼室構造の構成を示す図である。図４に示すように、エンジン１００の燃焼室１１１は、シリンダブロック１１２に形成されたシリンダ１１２ａと、該シリンダ１１２ａ内を往復動するピストン１１３の頂面１１３ａと、吸排気ポート１１４ａ、１１４ｂをそれぞれ開閉する吸気弁１１５及び排気弁１１６が配設されたシリンダヘッド１１４の、ピストン１１３の頂面１１３ａと対向する下面１１４ｃとで構成されている。
ピストン１１３の頂面１１３ａには、シリンダヘッド１１４の下面１１４ｃから離れる方向に凹となる円形のキャビティ１３０が形成されており、キャビティ１３０内の空間も燃焼室１１１を構成している。そして、キャビティ１３０もしくは燃焼室１１１の中央に先端部が位置するように、シリンダヘッド１１４に燃料噴射弁１１７が取り付けられている。
燃料噴射弁１１７の先端部の周囲には複数の噴孔１１７ａが形成され、ピストン１１３の圧縮上死点近傍において、キャビティ１３０の周辺に向けて放射状に燃料を噴射するように構成されている（例えば、特許文献１を参照）。
上記従来の技術においては、以下のような課題があった。すなわち、エンジンにおいて燃料噴射弁１１７における燃料の噴射のタイミングと、ピストン１１３の往復運動の位相とは一致しない。これは、ピストン１１３のキャビティ１３０内において噴孔１１７ａから噴射される燃料の到達位置がピストンの上死点毎に異なることを意味し、燃焼室１１１周縁のスキッシュエリアへの燃料の漏れ量を変動させ、キャビティ１３０における空燃比の低下、変動を引き起こし、安定した燃焼の妨げとなっていた。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ディーゼルエンジンのような直噴式エンジンにおいて、燃料の噴射を安定させ、安定した燃焼を実現することが可能な直噴式エンジンの燃焼室構造を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の側面は、内壁が曲面をなす凹部が中央に形成されたピストンヘッドと、前記ピストンヘッドを有するピストンが上死点にあるときに前記ピストンヘッドの凹部の曲面から滑らかに繋がる曲面をなす凹面が形成されたバルブヘッドと、前記ピストンヘッドの凹部と前記バルブヘッドの凹面とを含んで形成された燃焼室内に配設され、前記バルブヘッドに直接燃料を噴射するインジェクタとを備えた、直噴式エンジンの燃焼室構造である。
なお、本発明は、他の側面として、前記バルブヘッドを収容するシリンダヘッドの内壁はペントルーフ形状を有するものであってもよい。
以上のような本発明は、直噴式エンジンにおいて、燃料の噴射を安定させ安定した燃焼を実現することが可能になるという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本発明の実施の形態に係る直噴式エンジンの燃焼室構造の構成を示す断面図であり、図３は、本発明の実施の形態に係る直噴式エンジンの燃焼室構造の構成を模式的に示す平面図であり、図１は図３のＡ−Ａ直線による断面図として、図２は図３のＢ−Ｂ直線による断面図として、それぞれ示される。
図１に示すように、本実施の形態における直噴式エンジンの燃焼室構造１は、ディーゼルエンジンを例に取り、シリンダブロック１０、シリンダブロック１０の上方に位置するシリンダヘッド２０、シリンダブロック１０内を往復するとともに図示しないコンロッドに連結されるピストン３０を主要な構成として備える。シリンダヘッド２０においては、ピストン３０のピストンヘッド３１とともに燃焼室５０を形成する内壁２０ｘ並びに燃焼室５０と連通する吸気ポート２１ｘ及び排気ポート２２ｘが形成される。
燃焼室５０内には吸気バルブのバルブヘッド４１ａが、図示しないカム等の機構により動作するバルブステム４１ｂにより上下動自在に固定される。同様に、燃焼室５０内には、排気バルブのバルブヘッド４２ａがバルブステム４２ｂにより上下動自在に固定される。
シリンダヘッドの内壁２０ｘは、バルブステム４１ｂ及び４２ｂに略直交してなるペントルーフ形状を形成し、したがって、バルブステム４１ｂ及び４２ｂは、それぞれシリンダの延出方向に対して斜行して配置され、図２に示すように、内壁２０ｘのバルブヘッド４１ａ及び４１ｂが設けられていない面は、ピストンヘッド３１に対して交差する略円錐面を形成している。
更に、シリンダヘッド２０にはインジェクタ６０が装着されており、先端が燃焼室５０の天井に露出している。
次に、燃焼室５０の構成を説明する。燃焼室５０の内壁は、シリンダヘッド２０の内壁２０ｘ、バルブヘッド４１ａ及び４２ａの表面、並びにピストンヘッド３１の中央に形成されたキャビティ３１ｘの内壁により形成される。
バルブヘッド４１ａの表面には、中央がバルブステム４１ｂ側に向かって後退するように湾曲してなる凹部４１ｘが形成され、同様に、バルブヘッド４２ａの表面には、中央がバルブステム４２ｂ側に向かって後退するように湾曲してなる凹部４２ｘが形成される。
ピストンヘッド３１のキャビティ３１ｘは、インジェクタ６０の先端に向かって突出して形成された突出部３１ｘ１の周囲に、平面視すなわち図３の平面図の方向から見て環状に形成され、突出部３１ｘ１及び周縁の間が、シリンダの下方に向かって凸に突出するよう湾曲してなる態様を有する。更に、キャビティ３１ｘの周縁と、バルブヘッド４１ａ及び４２ａの凹部４１ｘ及び４２ｘとは、図１に示すように、ピストン３０がシリンダ内にて上死点にある際に、滑らかに繋がる曲面を形成している。
次に、インジェクタ６０は、先端に４つの燃料噴射口６１ｘと４つの燃料噴射口６１ｙとが交互に配置して設けられている。燃料噴射口６１ｘは燃料噴射口６１ｙより大きな憤孔径を有し、図３に示すように、平面視において燃料噴射口６１ｘはバルブヘッド４１ａ及び４２ａにそれぞれ対向して配置され、燃料噴射口６１ｙは隣接するバルブヘッドの間に対向して配置される。
更に、図１及び２に示すように、側面視において燃料噴射口６１ｘはそれぞれバルブヘッド４１ａ及び４２ａの凹部４１ｘ及び４２ｘに対向して配置されるとともに、燃料噴射口６１ｙは燃料噴射口６１ｙよりもピストン３０向きに傾斜して、ピストンヘッド３１のキャビティ３１ｘの表面に対向して配置される。
以上の構成において、直噴式エンジンの燃焼室構造１は本発明の直噴式エンジンの燃焼室構造に相当し、ピストンヘッド３１は本発明のピストンヘッドに相当し、バルブヘッド４１ａ及び４２ａは本発明のバルブヘッドに相当し、インジェクタ６０は本発明のインジェクタに相当する。また、キャビティ３１ｘは本発明のピストンヘッドの凹部に相当し、バルブヘッド４１ａ及び４２ａの凹部４１ｘ及び４２ｘは、本発明のバルブヘッドの凹面に相当する。
以上の構成を有する本実施の形態の直噴式エンジンの燃焼室構造１は、バルブヘッド４１ａ及び４２ａの凹部４１ｘ及び４２ｘ及びピストンヘッド３１のキャビティ３１ｘにより形成される燃焼室５０において、ピストン３０がシリンダ内にて上死点にある際に、滑らかに繋がる曲面を形成しており、インジェクタ６０の燃料噴射口６１ｘがバルブヘッド４１ａ及び４２ａの凹部４１ｘ及び４２ｘにそれぞれ対向して配置された構成を備えたことを特徴とする。
すなわち、図１に示すように、本実施の形態においては、上記構成を備えたことにより、インジェクタ６０の燃料噴射口６１ｘから噴射された燃料Ｆ１は、バルブヘッド４１ａ及び４２ａの凹部４１ｘ及び４２ｘに衝突し、その表面に沿って図中矢印に沿ってキャビティ３１ｘ内に回り込み、突出部３１ｘ１を経由してインジェクタ６０へ帰還するようにループする軌跡を描く流れを形成する。
以上の動作において、燃料Ｆ１の到達位置は、ピストン３０の位置に依らず常に燃焼室の５０の一定の位置に固定される。したがって、燃焼室５０周縁のスキッシュエリアへの燃料の漏れ量の変動が抑制される。さらに、燃料Ｆ１の噴霧が、燃料室内でループする軌跡を描くことにより、燃焼室５０内にて安定した形状を保ちつつ拡散することで、燃料の噴出タイミングとピストン３０の往復運動の位相差に伴い生ずるスキッシュエリアへの燃料漏れの影響を軽減して、燃焼室５０内の燃焼ムラを低減する。したがって、燃料の噴射を安定させ、安定した燃焼を実現することが可能となる。
更に、本実施の形態においては、インジェクタ６０の燃料噴射口６１ｙが、燃焼室５０内にてバルブヘッド４１ａ及び４２ａに対向しない位置であって、ピストンヘッド３１のキャビティ３１ｘに向かって傾斜して配置された構成を備えたことを特徴とする。これにより、燃料Ｆ２の到達位置は、燃料噴射口６１ｘから噴射された燃料Ｆ１の到達しにくい箇所に及ぶこととなり、燃焼室５０内における空気利用効率を向上させることができる。
したがって、安定した燃焼を実現することが可能となる。
更に、本実施の形態においては、シリンダヘッド２０側において燃焼室５０を構成する内壁２０ｘがペントルーフ形状を備えたことを特徴とする。これにより、吸気バルブのバルブヘッド４１ａの寸法を大型化して、燃焼室５０における空気の導入量を増加させ、安定した燃料を実現することが可能となる。
以上のように、本発明の実施の形態の直噴式エンジンの燃焼室構造１によれば、バルブヘッド４１ａ及び４２ａの凹部４１ｘ及び４２ｘ及びピストンヘッド３１のキャビティ３１ｘにより形成される燃焼室５０において、ピストン３０がシリンダ内にて上死点にある際に、滑らかに繋がる曲面を形成しており、インジェクタ６０の燃料噴射口６１ｘがバルブヘッド４１ａ及び４２ａの凹部４１ｘ及び４２ｘにそれぞれ対向して配置された構成を備えたことにより、燃料の噴射を安定させ、安定した燃焼を実現することが可能となる。
しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。
上記の説明においては、インジェクタ６０は燃料噴射口６１ｘと燃料噴射口６１ｙとが交互に配置して設けられている構成としたが、少なくとも燃料噴射口６１ｘが設けられる構成であればよい。
更に、上記の説明においては、シリンダヘッド２０の内壁２０ｘはペントルーフ形状であるとしたが、従来例同様、ピストンヘッド３１と平行な面を形成するものであってもよい。
更に、本発明は、例えば、ディーゼルエンジン自動車の他、ハイブリッド自動車、二輪車、船舶他、直噴式エンジンにより動作する任意の輸送機器及び当該機器に用いられる任意の構成のエンジンにおいて実施してもよい。
以上のように、本発明は、直噴式エンジンの燃焼室構造であって、内壁が曲面をなす凹部が中央に形成されたピストンヘッドと、前記ピストンヘッドを有するピストンが上死点にあるときに前記ピストンヘッドの凹部の曲面から滑らかに繋がる曲面をなす凹面が形成されたバルブヘッドと、前記ピストンヘッドの凹部と前記バルブヘッドの凹面とを含んで形成された燃焼室内に配設され、前記バルブヘッドに直接燃料を噴射するインジェクタとを備えたものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。
したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。
以上のような本発明は、直噴式エンジンにおいて、燃料の噴射を安定させ、安定した燃焼を実現することが可能になるという効果を奏し、例えばディーゼルエンジンを搭載した車両への適用において有用である。
１ 直噴式エンジンの燃焼室構造
１０ シリンダブロック
２０ シリンダヘッド
２０ｘ 内壁
２１ｘ 吸気ポート
２２ｘ 排気ポート
３０ ピストン
３１ ピストンヘッド
３１ｘ キャビティ
３１ｘ１ 突出部
４１ａ、４２ａ バルブヘッド
４１ｂ、４２ｂ バルブステム
４１ｘ、４２ｘ 凹部
５０ 燃焼室
６０ インジェクタ
６１ｘ、６１ｙ 燃料噴射口
１０ シリンダブロック
２０ シリンダヘッド
２０ｘ 内壁
２１ｘ 吸気ポート
２２ｘ 排気ポート
３０ ピストン
３１ ピストンヘッド
３１ｘ キャビティ
３１ｘ１ 突出部
４１ａ、４２ａ バルブヘッド
４１ｂ、４２ｂ バルブステム
４１ｘ、４２ｘ 凹部
５０ 燃焼室
６０ インジェクタ
６１ｘ、６１ｙ 燃料噴射口
Claims (1)
- 内壁が曲面をなす凹部が中央に形成されたピストンヘッドと、
前記ピストンヘッドを有するピストンが上死点にあるときに前記ピストンヘッドの凹部の曲面から滑らかに繋がる曲面をなす凹面が形成されたバルブヘッドと、
前記ピストンヘッドの凹部と前記バルブヘッドの凹面とを含んで形成された燃焼室内に配設され、前記バルブヘッドに直接燃料を噴射するインジェクタとを備えた、
直噴式エンジンの燃焼室構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016057698A JP6636836B2 (ja) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | 直噴式エンジンの燃焼室構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016057698A JP6636836B2 (ja) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | 直噴式エンジンの燃焼室構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017172410A true JP2017172410A (ja) | 2017-09-28 |
| JP6636836B2 JP6636836B2 (ja) | 2020-01-29 |
Family
ID=59971222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016057698A Active JP6636836B2 (ja) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | 直噴式エンジンの燃焼室構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6636836B2 (ja) |
-
2016
- 2016-03-22 JP JP2016057698A patent/JP6636836B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6636836B2 (ja) | 2020-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2516833B1 (en) | Piston for an internal combustion engine | |
| US10196963B2 (en) | Internal combustion engine | |
| US20130146021A1 (en) | Toroidal Combustion Chamber With Side Injection | |
| CN108026880B (zh) | 发动机 | |
| JP2013113120A (ja) | 内燃機関 | |
| CN102213135A (zh) | 具有由燃料喷射导致的燃烧室混合的发动机 | |
| US20140069393A1 (en) | Fuel injection apparatus for internal combustion engine | |
| JP4662755B2 (ja) | 燃料噴射システム | |
| CN111954755B (zh) | 内燃机的燃烧室构造 | |
| JP6636836B2 (ja) | 直噴式エンジンの燃焼室構造 | |
| US6928978B2 (en) | In-cylinder direct-injection engine and cylinder head | |
| US10385802B2 (en) | Piston of internal combustion engine | |
| JP6564288B2 (ja) | ピストン | |
| US10648398B2 (en) | Intake structure of internal combustion engine | |
| US10876495B2 (en) | Piston design for splitting jets into streams | |
| CN108026881B (zh) | 发动机 | |
| JP2016121567A (ja) | 筒内噴射式エンジン | |
| JP2006152825A (ja) | 内燃機関の燃焼室 | |
| KR102394997B1 (ko) | 내연 기관 | |
| US20200063644A1 (en) | Diesel engine | |
| JP2015113802A (ja) | 圧縮着火式内燃機関の制御装置 | |
| JP6547406B2 (ja) | 内燃機関 | |
| JP2019120154A (ja) | ガスエンジンの燃焼室構造 | |
| JP2014224495A (ja) | 直噴式ディーゼルエンジン | |
| JP2019065776A (ja) | 内燃機関の燃料噴射ノズル及び内燃機関 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190225 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191206 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191217 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191219 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6636836 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |