JP2023128612A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストン頂面から突部に燃料を円滑に案内できる内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関は、シリンダを有するシリンダブロックと、シリンダヘッドと、前記シリンダを摺動するピストンと、を有する内燃機関である。内燃機関は、前記ピストンの上死点よりも前記シリンダヘッド側に配置され、前記シリンダの内側に向かって突出する突部と、前記ピストンの頂面に配置され、前記突部に向かって延びるとともに前記シリンダヘッドに向かって傾斜する傾斜部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本開示は、内燃機関に関する。

従来、ピストンとシリンダヘッドの間に配置され、シリンダ内側に向かって突出するチャンバプレートを有する内燃機関が知られている（例えば、特許文献１の燃料衝突部材を参照）。

特開平１０－２２７２１７

特許文献１は、シリンダヘッドとチャンバプレートの突部との間で燃焼室を形成する内燃機関を開示する。このため特許文献１の内燃機関は、チャンバプレートに燃料を衝突させ拡散させる。このような構造の内燃機関の場合、チャンバプレートに邪魔されてピストン頂面をシリンダヘッドに向けて高くすることが困難である。このため、圧縮比を変更することが困難である。圧縮比を変更できるようにするためには、突部に加えてピストン頂面も使用して燃料を拡散させることが好ましい。

本開示は、ピストン頂面から突部に燃料を円滑に案内できる内燃機関を提供することにある。

本開示に係る内燃機関は、シリンダを有するシリンダブロックと、シリンダヘッドと、前記シリンダを摺動するピストンと、を有する内燃機関である。内燃機関は、前記ピストンの上死点よりも前記シリンダヘッド側に配置され、前記シリンダの内側に向かって突出する突部と、前記ピストンの頂面に配置され、前記突部に向かって延びるとともに前記シリンダヘッドに向かって傾斜する傾斜部と、を備える。

この内燃機関によれば、シリンダに供給された燃料がピストンの頂面から突部に案内され、突部によって燃料が拡散される。このため、ピストンの頂面の形状を変更しやすい。これによって、圧縮比も変更しやすい。この結果、内燃機関の燃焼がよくなる。

本開示によれば、ピストン頂面から突部に燃料を円滑に案内できる内燃機関を提供できる。

本開示の実施形態による内燃機関の断面図。 本開示の実施形態によるピストンおよび突部の拡大図。 他の実施形態によるピストンおよび突部の拡大図。

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック２と、シリンダヘッド４と、ピストン６と、チャンバプレート８と、シリンダヘッドガスケット１０と、燃料噴射弁１２と、を備える。

シリンダブロック２は、シリンダ２１を有する。シリンダヘッド４は、シリンダヘッドガスケット１０と、チャンバプレート８とを挟んでシリンダブロック２の上方に固定される。シリンダヘッド４には、燃料噴射弁１２、吸気バルブ４１および排気バルブ４２などが配置される。本実施形態の内燃機関１は、シリンダ２１に直接燃料を噴射するディーゼルエンジンである。また、本実施形態の内燃機関１は、シリンダ２１が上下方向に配置される例を用いて説明する。

図２に示すように、ピストン６は、傾斜部６１と、段部６２と、を有する。ピストン６は、シリンダ２１内を摺動する。傾斜部６１は、円筒形のピストン６の頂面６ａの周囲に配置される。傾斜部６１は、後述するチャンバプレート８の突部８１に向かって延びるとともにシリンダヘッド４に向かって傾斜する。言い換えると、傾斜部６１は、シリンダ２１の内側から外側に向かって延び、内燃機関１の上方に向けて延びる。傾斜部６１は、後述するチャンバプレートの突部８１に形成される湾曲面８２の曲率に合わせたＲ面６１ａが設けられる。

段部６２は、頂面６ａの周囲に形成され、頂面６ａからシリンダヘッド４と反対側に向かって下がった下段面６２ａを有する。段部６２は、チャンバプレートの突部８ａよりも側面６２ｂがシリンダ２１の中心側に位置するように形成される。

ピストン６は、ピストン６の上死点において、ピストン６の頂面６ａの中央が、突部８１の下端よりもシリンダヘッド４側に位置する。具体的には、ピストン６の頂面６ａは、シリンダ２１の略中心の位置から吸気バルブ４１が配置される吸気側、および排気バルブ４２が配置される排気側に向けてシリンダヘッド４と反対側（本実施形態では下方）に向けて傾斜するスキッシュ６３が形成される。スキッシュ６３は、シリンダ２１の中心付近が稜線を形成し、稜線の高さがチャンバプレート８の下面よりも高い位置に形成される。これによって、圧縮比が高くできる。

チャンバプレート８は、突部８１と、湾曲面８２と、を有する。本実施形態では、突部８１は湾曲面８２を挟んで、シリンダブロック２側と、シリンダヘッド４側と、に２つ形成される。チャンバプレート８は、ステンレスなどの金属製の板状部材である。

突部８１は、ピストン６の段部６２の上死点の位置よりもシリンダヘッド４側に配置される。突部８１は、シリンダ２１の内側に向かって突出する。シリンダブロック２側の突部８１は、ピストン６の段部６２に収容される。湾曲面８２は、突部８１のシリンダ２１の内側の端部８１ａからシリンダ２１の外側に向かって湾曲する。

チャンバプレート８とシリンダブロック２との間には、断熱性の高いシリンダヘッドガスケット１０が配置される。チャンバプレート８と、シリンダヘッド４との間にも断熱性の高いシリンダヘッドガスケット１０が配置される。シリンダヘッドガスケット１０は、グラファイト、雲母、メタルガスケットに樹脂コートをしたもの、樹脂ガスケットなどの熱伝導率の低いガスケットである。これによって、チャンバプレート８を挟み込み、チャンバプレート８が温度の高い状態を保持する。この結果、内燃機関１の冷却損失が低減できる。

図１および図２に示すように、このように、傾斜部６１とチャンバプレート８の突部８１を設けることによって、燃料噴射弁１２から噴射された燃料の噴霧（図１のＭ参照）が傾斜部６１に沿ってシリンダヘッド４側に押し上げられ、噴霧がチャンバプレート８に向けて円滑に案内される。これによって、ピストン６と突部８１との間に噴霧が吸い込まれることを防止できる。

チャンバプレート８に案内された噴霧は、湾曲面８２に沿ってシリンダヘッド４側に上昇し、拡散する。また、本実施形態では、シリンダヘッド４側の突部８１によって、シリンダ２１の内側に向けて押し返され、さらに噴霧が拡散する。これによってシリンダ２１内の燃焼がよくなる。

さらに、ピストンの段部６２とチャンバプレート８の突部８１によってラビリンス構造となるため、チャンバプレート８に付着した燃料を含んだオイルなどは、ピストン６の壁面６ｂに落ちにくい。これによって内燃機関１のオイル希釈化を防止できる。

また、ピストン６に段部６２を形成することによって、頂面６ａをシリンダヘッド４に近づけることができる。これによって、ピストン６の上死点において、燃焼室の表面積を減らせるため、内燃機関１の冷却損失を低減できる。さらに、段部６２に突部８１が収容されるため、頂面６ａの形状を変更しやすい。このため、本実施形態のようなスキッシュ６３を形成し、圧縮比を高めることもできる。

以上説明した通り、本開示によれば、ピストン６の頂面６ａから突部８１に燃料を円滑に案内できる内燃機関１を提供できる。

＜他の実施形態＞
以上、本実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は、必要に応じて任意に組み合わせ可能である。

（ａ）上記実施形態では、突部８１は、湾曲面８２を挟んでシリンダブロック２側と、シリンダヘッド４側の合計２つ設けたが、本開示はこれに限定されない。図３（ａ）に示すように、例えば突部８１は、シリンダブロック２側に一つ設けてもよい。

（ｂ）上記実施形態では、チャンバプレート８に湾曲面８２を設けたが、湾曲面８２は必ずしも必要ではない。例えば、図３（ｂ）に示すように、直線的に傾斜した傾斜面２８２であってもよい。

（ｃ）上記実施形態では、湾曲面８２とＲ面６１ａの曲率を合わせる例を用いて説明したが、本開示はこれに限定されない。傾斜部６１と突部８１が連続した面であれば、必ずしも、湾曲面８２とＲ面６１ａの曲率が一致していなくてもよい。

１：内燃機関，２：シリンダブロック
４：シリンダヘッド，６：ピストン，６ａ：頂面
８：チャンバプレート，８ａ：突部
１０：シリンダヘッドガスケット，２１：シリンダ
６１：傾斜部，６２：段部，６２ａ：下段面，６３：スキッシュ
８１：突部，８１ａ：端部，８２：湾曲面

Claims (4)

1. シリンダを有するシリンダブロックと、シリンダヘッドと、前記シリンダを摺動するピストンと、を有する内燃機関であって、
   前記ピストンの上死点よりも前記シリンダヘッド側に配置され、前記シリンダの内側に向かって突出する突部と、
   前記ピストンの頂面に配置され、前記突部に向かって延びるとともに前記シリンダヘッドに向かって傾斜する傾斜部と、
   を備える内燃機関。
2. 前記頂面の周囲に形成され、前記頂面から前記シリンダヘッドと反対側に向かって下がった下段面を有する段部をさらに備え、
   前記ピストンの上死点において、前記段部に前記突部の下端が収まる、
   請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記突部は、前記突部の前記シリンダの内側の端部から前記シリンダの外側に向かって湾曲する湾曲面を有する、
   請求項１または２に記載の内燃機関。
4. 前記ピストンの上死点において、前記ピストンの頂面の中央が、前記突部の下端よりも前記シリンダヘッド側に位置する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関。