JP2018150908A - ディーゼルエンジンの燃焼室構造及びピストン - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼状態の悪化を抑制しつつ圧縮比を高めることができるディーゼルエンジンの燃焼室構造及びピストンを提供する。【解決手段】ディーゼルエンジンの燃焼室構造５０は、ディーゼルエンジン１の燃焼室５１の底面５２から側面５３に至るように設けられたリブ６０を複数個有し、互いに隣接するリブの間の領域には、リブが形成されていない非リブ領域７０が形成され、非リブ領域に向けて燃料Ｆを噴射する燃料噴射弁４０を備え、非リブ領域は、燃料噴射弁から噴射された燃料が非リブ領域に直接衝突しない大きさに設定されている、ことを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室構造及びピストンに関し、詳しくはリブを有する燃焼室構造及びピストンに関する。

一般に、ディーゼルエンジンの燃焼室は、ピストンの上面に形成された凹部と、ピストンが上死点位置にあるときのシリンダヘッドの下面とによって区画されている（例えば特許文献１参照）。そして、燃焼室は、ピストンの凹部に形成された底面と、底面の外周縁から燃焼室の軸方向で上方側へ延在する側面と、シリンダヘッドの下面によって構成された天井面とを備えている。燃料噴射弁は、シリンダヘッドに配置されており、燃焼室の天井面から燃料を噴射している。

特開平４−２２８８２１号公報

ところで、近年、ディーゼルエンジンの燃焼状態の悪化を抑制しつつ圧縮比を高めることのできる技術の開発が望まれている。しかしながら、従来、このような技術が十分に開発されているとはいえなかった。

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、燃焼状態の悪化を抑制しつつ圧縮比を高めることができるディーゼルエンジンの燃焼室構造及びピストンを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼室構造は、ディーゼルエンジンの燃焼室の底面から側面に至るように設けられたリブを複数個有し、互いに隣接する前記リブの間の領域には、前記リブが形成されていない非リブ領域が形成され、前記非リブ領域に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、前記非リブ領域は、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が前記非リブ領域に直接衝突しない大きさに設定されている、ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明に係るディーゼルエンジンのピストンは、ピストンの上面に形成された凹部の底面から側面に至るように設けられたリブを複数個有し、互いに隣接する前記リブの間の領域には、前記リブが形成されていない非リブ領域が形成され、前記非リブ領域は、ディーゼルエンジンの燃料噴射弁からの燃料の噴射方向に位置するよう構成され、且つ、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が前記非リブ領域に直接衝突しない大きさに設定されている、ことを特徴とする。

本発明に係る燃焼室構造及びピストンによれば、燃焼室構造が複数個のリブを有するので、リブを有さない燃焼室構造やピストンの場合に比較して、燃焼室の容積を低減させることができる。これにより、ディーゼルエンジンの圧縮比を高めることができる。また、燃料噴射弁が非リブ領域に向けて燃料を噴射する（すなわち、非リブ領域が燃料噴射弁からの燃料の噴射方向に位置する）ので、噴射された燃料がリブに直接衝突することが抑制
されている。これにより、燃料がリブに直接衝突することに伴う燃焼状態の悪化が抑制されている。また、非リブ領域が燃料噴射弁から噴射された燃料が非リブ領域に直接衝突しない大きさに設定されているので、燃料が非リブ領域に直接衝突することも抑制されている。これにより、燃料が非リブ領域に直接衝突することに伴う燃焼状態の悪化も抑制されている。

実施形態に係る燃焼室構造を有するディーゼルエンジンの模式的断面図である。 図２（ａ）はピストンの上面を上方側から視認した様子の模式図である。図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面の模式図である。 図３（ａ）は図２（ａ）の燃焼室に燃料が噴射された様子の模式図である。図３（ｂ）は図２（ｂ）の燃焼室に燃料が噴射された様子の模式図である。

以下、本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの燃焼室構造５０（以下、燃焼室構造５０と略称する）及びピストン３０について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る燃焼室構造５０を有するディーゼルエンジン１の模式的断面図である。なお、図１には右手系のＸ−Ｙ−Ｚの直交座標が参考用として図示されている。図１のディーゼルエンジン１は車両に搭載されており、シリンダブロック１０、シリンダヘッド２０、ピストン３０、及び燃料噴射弁４０を備えている。シリンダヘッド２０はシリンダブロック１０の上方（Ｚ方向）側に配置されている。ピストン３０はシリンダブロック１０に形成されたシリンダ１１に、上下方向に摺動可能に配置されている。なお、シリンダブロック１０は、その上面にガスケット（図示せず）を備えている。

なお、本実施形態において、「上方（Ｚ方向）」とはピストン３０の摺動方向でピストン３０がシリンダヘッド２０に近づく方向（又はクランクシャフトから遠ざかる方向）をいい、「下方（−Ｚ方向）」とはピストン３０の摺動方向でピストン３０がシリンダヘッド２０から遠ざかる方向（又はクランクシャフトに近づく方向）をいう。また本実施形態に係るディーゼルエンジン１は、一例として、車両のエンジンルームに縦置き状態で配置されているので、本実施形態に係る「下方」は重力の方向に相当している。

ディーゼルエンジン１の燃焼室５１は、ピストン３０の上面（頂面）に形成された凹部３１と、ピストン３０が上死点位置にあるときのシリンダヘッド２０の下面とによって区画されている。なお、図１に図示されている軸線１００は、燃焼室５１の中心軸を示している。この燃焼室５１は、ピストン３０の凹部３１に形成された底面５２と、底面５２の外周縁から燃焼室５１の軸方向（軸線１００に沿った方向）で上方側へ延在する側面５３と、シリンダヘッド２０の下面によって構成された天井面５４とを備えている。燃料噴射弁４０は、シリンダヘッド２０に配置されており、燃焼室５１の天井面５４の中央部から燃料を噴射している。本実施形態に係る燃焼室構造５０は、この燃焼室５１及び燃料噴射弁４０を備える構成になっている。

なお、本実施形態に係る燃焼室５１の底面５２は、一例として、中央側に向かうに従って徐々に上方側に突出する形状になっている。但し、底面５２の形状はこれに限定されるものではない。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、燃焼室構造５０の詳細を説明するための模式図である。具体的には、図２（ａ）はピストン３０の上面を上方側から視認した様子を模式的に示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面を模式的に示している。燃焼室構造５０及びピストン３０は、燃焼室５１（具体的には燃焼室５１の一部を構成する、ピストン３０の凹部３１）の底面５２から側面５３に至るように設けられたリブ６０を複数個有している。なお、図２では、リブ６０の形状を視認し易くするため、リブ６０にチェック模様が施されている。また、互いに隣接するリブ６０の間の領域には、リブ６０の形成されていない非リブ領域７０が形成されている。

リブ６０の個数は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、一例として６個である。また、本実施形態に係る各々のリブ６０は、一例として、燃焼室５１の中央から外周方向に放射状に、隣接するリブ６０との角度の間隔が等しくなるような態様で（すなわち円周方向に等角度間隔で）、配置されている。また、本実施形態に係る複数個のリブ６０は、燃焼室５１の底面５２の中央部において接続している。但し、リブ６０の形状はこれに限定されるものではない。例えば、複数個のリブ６０は、底面５２の中央部において接続していなくてもよい。

また、各々のリブ６０は、底面リブ片６１と、側面リブ片６２とを有している。底面リブ片６１は、燃焼室５１の底面５２の中央から底面５２の外周縁（底面外周縁）に至るように設けられた部分である。側面リブ片６２は、底面リブ片６１における底面外周縁の部分から上方に延在するように設けられた部分である。なお、底面リブ片６１は、燃焼室５１の底面５２から上方側に突出するように設けられており、側面リブ片６２は燃焼室５１の側面５３から径方向で内側に突出するように設けられている。

なお、本実施形態においては、一例として、底面リブ片６１の幅及び側面リブ片６２の幅は同じ値に設定されている。また、各々のリブ６０の高さ及び幅は、互いに同じ値に設定されている（すなわち、各々のリブ６０の容積は同じ値に設定されている）。但し、リブ６０の形状の具体例はこれに限定されるものではない。

また、本実施形態において、燃焼室５１の容積に対する複数個のリブ６０の容積の割合は、一例として、５％になっている。すなわち、本実施形態において、「（複数個のリブ６０の容積の合計値）／（燃焼室５１の容積）×１００」は５％である。但し、燃焼室５１の容積に対する複数個のリブ６０の容積の割合は、この５％に限定されるものではなく、５％よりも大きくてもよく、小さくてもよい。

続いて燃料噴射弁４０の構成について説明する。図３（ａ）は図２（ａ）の燃焼室５１に燃料噴射弁４０から燃料（Ｆ）が噴射された様子の模式図であり、図３（ｂ）は図２（ｂ）の燃焼室５１に燃料噴射弁４０から燃料（Ｆ）が噴射された様子の模式図である。なお、燃料（Ｆ）の様子を視認し易くするために、燃焼室５１の構成は想像線で図示されている。

燃料噴射弁４０は複数個の噴孔（図示せず）を有している。具体的には、本実施形態に係る燃料噴射弁４０は、一例として、６個の噴孔を有している。各々の噴孔は、非リブ領域７０に向けて燃料（Ｆ）を噴霧状に噴射するように設定されている。すなわち、非リブ領域７０は、燃料噴射弁４０からの燃料の噴射方向に位置するように設けられている。

別の観点で、これを説明すると、本実施形態に係る燃料噴射弁４０は、上面視で複数の方向（本実施形態では６方向）に向けて燃料を噴霧状に噴射しており、噴射された各々の噴霧状の燃料（すなわち燃料噴霧）の延長上に非リブ領域７０が設けられ、各々の燃料噴霧の間の部分にリブ６０が設けられている。

また、本実施形態に係る非リブ領域７０は、燃料噴射弁４０から噴射された燃料（Ｆ）が非リブ領域７０に直接衝突しない大きさに設定されている。具体的には、本実施形態に係る非リブ領域７０の底面である非リブ底面７１の深さ、及び、非リブ領域７０の側面で
ある非リブ側面７２の内径は、燃料噴射弁４０から噴射された燃料（Ｆ）が非リブ底面７１及び非リブ側面７２に直接衝突しないような値に設定されている。

続いて、本実施形態に係る燃焼室構造５０及びピストン３０の作用効果について説明する。本実施形態によれば、複数個のリブ６０を有するので、リブ６０が形成されていない燃焼室構造及びピストン、具体的にはリブ６０が形成されておらず且つ燃焼室５１の内径及び高さが本実施形態と同じである燃焼室構造やピストンに比較して、燃焼室５１の容積を低減させることができる。これにより、ディーゼルエンジン１の圧縮比を高めることができる。また、燃料噴射弁４０が非リブ領域７０に向けて燃料（Ｆ）を噴射する（すなわち、非リブ領域７０が燃料噴射弁４０からの燃料の噴射方向に位置する）ので、噴射された燃料（Ｆ）がリブ６０に直接衝突することが抑制されている。これにより、燃料（Ｆ）がリブ６０に直接衝突することに伴う燃焼状態の悪化が抑制されている。さらに、非リブ領域７０が燃料噴射弁４０から噴射された燃料（Ｆ）が非リブ領域７０に直接衝突しない大きさに設定されているので、燃料（Ｆ）が非リブ領域７０に直接衝突することに伴う燃焼状態の悪化も抑制されている。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ ディーゼルエンジン
３０ ピストン
３１ 凹部
４０ 燃料噴射弁
５０ 燃焼室構造
５１ 燃焼室
５２ 底面
５３ 側面
６０ リブ
７０ 非リブ領域

Claims (2)

1. ディーゼルエンジンの燃焼室の底面から側面に至るように設けられたリブを複数個有し、
   互いに隣接する前記リブの間の領域には、前記リブが形成されていない非リブ領域が形成され、
   前記非リブ領域に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、
   前記非リブ領域は、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が前記非リブ領域に直接衝突しない大きさに設定されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼室構造。
2. ピストンの上面に形成された凹部の底面から側面に至るように設けられたリブを複数個有し、
   互いに隣接する前記リブの間の領域には、前記リブが形成されていない非リブ領域が形成され、
   前記非リブ領域は、ディーゼルエンジンの燃料噴射弁からの燃料の噴射方向に位置するよう構成され、且つ、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が前記非リブ領域に直接衝突しない大きさに設定されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンのピストン。

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