JP2829531B2 - ディーゼルエンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はディーゼルエンジンに係り、詳しくは主燃
焼室と副燃焼室とを備え、この副燃焼室に燃料を噴射し
て自己着火するディーゼルエンジンに関する。

［従来の技術］ 車両等に搭載されるディーゼルエンジンには主燃焼室
と副燃焼室とを備え、この副燃焼室に燃料を噴射して自
己着火するものがある。

従来、シリンダヘッドとシリンダブロックに備えられ
たピストンとで主燃焼室を形成し、またシリンダヘッド
に形成された凹部に主燃焼室と連通する連通路を有する
ホットプラグを嵌合し、さらにこの凹部に蓋体を嵌合し
て、この蓋体とホットプラグとで副燃焼室を形成するも
のがある（特開昭61−232331号）。

［発明が解決しようとする課題］ このように、シリンダヘッドに形成された凹部にホッ
トプラグを嵌合し、蓋体で閉塞して副燃焼室を形成する
と、ホットプラグが主燃焼室側に抜けることが防止され
る。ところが、ホットプラグとで副燃焼室を形成する蓋
体は、凹部に蓋をするようにシリンダヘッドに深く嵌合
されるため、シール方向が複数となって、燃焼ガスや冷
却水等のシール構造が複雑である。

また、主燃焼室の回りがシリンダヘッドのウォータジ
ャケットを流れる冷却水で冷却されるため、特に圧縮比
を低く設定したエンジンにおいては燃焼を所定の温度に
維持することができない場合がある。このため、主燃焼
室で不完全燃焼が生じ、炭化水素HC、一酸化炭素COの発
生が増加したり、特に低温時の始動暖気性や燃焼安定性
が悪くならざるを得ないことがある。

この発明はこのような実状に鑑みてなされたもので、
主燃焼室と副燃焼室を形成するシリンダヘッドを２分割
してシール構造を容易にすると共に、炭化水素HC、一酸
化炭素COの発生が少なく、低温時の始動暖気性や燃焼安
定性に優れたディーゼルエンジンを提供することを目的
としている。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するために、この発明は、シリンダヘ
ッドとシリンダブロックに備えられたピストンとで主燃
焼室を形成し、この主燃焼室と連通する副燃焼室を前記
シリンダヘッドに嵌合したホットプラグで形成し、前記
副燃焼室に燃料を噴射して自己着火するディーゼルエン
ジンにおいて、前記シリンダヘッドをヘッド下部とヘッ
ド上部とに２分割して同一平面で互いに接合させると共
に、前記ヘッド下部のボア径より外側部分に前記ヘッド
上部に形成したウォータジャケットとシリンダブロック
に形成したウォータジャケットとを連通する連通路を形
成したことを特徴としている。

［作用］ この発明では、シリンダヘッドをシリンダブロック側
ヘッド部と非シリンダブロック側ヘッド部とを２分割し
て同一平面で互い接合させ、このシリンダブロック側ヘ
ッド部に嵌合したホッドプラグを挟み込んで保持してい
る。このように、２分割したシリンダブロック側ヘッド
部と非シリンダブロック側ヘッド部とを同一平面で接合
させることで、一方向からシールすることができ、燃焼
ガスや冷却水のシール構造が簡単である。

また、シリンダブロック側ヘッド部にはボア径より外
側部分に、非シリンダブロック側ヘッド部のウォータジ
ャケットとシリンダブロックのウォータジャケットとを
連通する連通路が形成されている。このため、冷却水で
主燃焼室の温度が低下することがなく、主燃焼室を所定
の燃焼温度に維持することができ、不完全燃焼が軽減す
る。

［実施例］ 次に、この発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図はディーゼルエンジンの断面図、第２図は燃焼
室の断面図、第３図はガスケットの構造を示す図、第４
図はシリンダヘッドのシリンダブロック側ヘッド部の平
面図、第５図はシリンダヘッドの非シリンダブロック側
ヘッド部の平面図、第６図は第５図のVI−VI断面図であ
る。

図面中、符号１は並列３気筒の２サイクルディーゼル
エンジンで、クランクケース２内にクランク室３が形成
され、このクランクケース２に形成された吸気通路４に
はリードバルブ５が設けられている。この吸気通路４に
は吸気管６が接続され、ピストン７の作動でクランク室
３が負圧になると、リードバルブ５が自動的に開いて空
気をクランク室３に供給する。

クランクケース２にはシリンダブロック８が載置さ
れ、このシリンダブロック８にはシリンダヘッド９が取
付けられている。シリンダブロック８にはスリーブ10が
嵌合され、このスリーブ10内をピストン７が往復運動可
能に設けられている。このピストン７はピストンピン11
を介してコンロッド12に連結され、このコンロッド12は
クランクピン13を介してクランク軸14に連結されてい
る。このクランク軸14はクランクケース２に回動可能に
軸支され、クランクケース２にはバランサー15が取付け
られている。

シリンダブロック８には排気通路16が形成されてお
り、排気通路16の開口部16aはピストン７の作動によっ
て開閉され、排気行程で排気通路16から排気ガスが排出
される。さらに、この排気通路16の上方位置には排気通
路16の下流側と連通する連通路17が形成されており、そ
の開口部17aは排気通路16の開口部16aの上に位置してい
る。連通路17には排気タイミング制御バルブ18が設けら
れ、この排気タイミング制御バルブ18で連通路17が開閉
され、これで排気タイミングを変化させることができる
ようになっている。

シリンダブロック８にはまた掃気通路19が形成され、
この掃気通路19によってクランク室３と主燃焼室21とが
連通され、同様にピストン７の作動によって開閉され、
掃気行程でクランク室３の空気が主燃焼室21へ供給され
る。

シリンダヘッド９は非シリンダブロック側ヘッド部22
とシリンダブロック側ヘッド部23とに二分割されてお
り、二分割することでシリンダヘッド９自体の製造を容
易にしている。

シリンダヘッド９のシリンダブロック側ヘッド部23に
は断熱板27が鋳造で一体に形成され、さらにホットプラ
グ28がシリンダブロック側ヘッド部23の上方から断熱板
27を貫通して嵌合されている。断熱板27はシリンダブロ
ック８に設けられたピストン７の頂部に対向して設けら
れ、断熱板27の外径L1は第２図に示すように、ボア径L3
より大きくなっている。さらに、断熱板27の外周には突
部27aを設けて外径L2となっており、熱間時にシリンダ
ブロック側ヘッド部23から抜けることがないようになっ
ている。

ホットプラグ28の下面28aは断熱板27の下面27bと同一
面になっており、シリンダブロック側ヘッド部23に設け
た断熱板27とホットプラグ28とで、シリンダブロック８
に設けられたピストン７の頂部との間に主燃焼室21を形
成している。

断熱板27はシリンダブロック側ヘッド部23より熱伝導
率の小さい部材で形成されており、例えばシリンダブロ
ック側ヘッド部23はアルミニウムで形成され、断熱板27
は鋳鉄、鉄、SUS等で形成され、この断熱板27で主燃焼
室21内の熱がシリンダブロック側ヘッド部23に熱伝達で
逃げることを規制して主燃焼室21を保温し、燃料が完全
燃焼するようにしている。

シリンダブロック側ヘッド部23に嵌合されたホットプ
ラグ28の凹部28bと、非シリンダブロック側ヘッド部22
の凹部22aとで燃焼室20の副燃焼室29が形成され、この
副燃焼室29はホットプラグ28に形成された連絡孔30で主
燃焼室21と連通している。この連絡孔30は副燃焼室29の
略中央部に臨むように、また主燃焼室21の略中央部を臨
むように傾斜して形成し、副燃焼室29からの燃焼が主燃
焼室21に円滑に伝達されるようになっている。

シリンダヘッド９の非シリンダブロック側ヘッド部22
には副燃焼室29に臨むようにインジェクタ31とグロープ
ラグ32とが設けられている。

インジェクタ31から所定の噴射タイミングで燃料が副
燃焼室29に噴射され、このインジェクタ31の燃料噴射に
より自己着火して燃料が燃焼する。また、グロープラグ
32は副燃焼室29内にその加熱部32aが位置しており、エ
ンジンの暖機時に副燃焼室29の空気の温度を上昇させて
容易に着火できるようにして始動性を向上させている。

シリンダヘッド９の非シリンダブロック側ヘッド部22
には第２図及び第５図に示すように、ウォータジャケッ
ト33がそれぞれの気筒に連通して形成され、このウォー
タジャケット33にはインジェクタ31の周囲に形成された
通路34が連通路34aを介して連通されている。さらに、
ウォータジャケット33及び通路34にはシリンダブロック
側ヘッド部23に形成された連通通路35を介してシリンダ
ブロック８のウォータジャケット36が連通している。

非シリンダブロック側ヘッド部22のウォータジャケッ
ト33から冷却水は第５図に示すように、一端部の開口部
33aから流出されて図示しないラジェータへ給送されて
いる。

シリンダヘッド９のシリンダブロック側ヘッド部23と
非シリンダブロック側ヘッド部22とはシリンダ軸線L4と
直交する同一平面F1で互いに接合させるようになってい
る。シリンダブロック側ヘッド部23には各気筒のホット
プラグ28の周囲の３箇所に取付ネジ孔50が形成され、こ
の周囲にビードリード60が形成され、さらに側部には貫
通取付孔51が形成され、この周囲にもビードリード61が
形成されている。また、ホットプラグ28とシリンダブロ
ック側ヘッド部23の嵌合部には位置決めピン52が嵌合さ
れ、ホットプラグ28の回り止めを行なっている。

非シリンダブロック側ヘッド部22にはシリンダブロッ
ク側ヘッド部23の取付ネジ孔50及び貫通取付孔51に対応
する位置に、貫通取付孔53,54がそれぞれ形成されてい
る。シリンダブロック側ヘッド部23と非シリンダブロッ
ク側ヘッド部22は両者の接合面にガスケット25を挟ん
で、非シリンダブロック側ヘッド部22の貫通取付孔53か
ら取付ボルト55をシリンダブロック側ヘッド部23の取付
ネジ孔50に螺着して固定される。このシリンダブロック
側ヘッド部23及び非シリンダブロック側ヘッド部22はシ
リンダブロック側ヘッド部23の接合面とシリンダブロッ
ク８の接合面にガスケット24を挟んで、非シリンダブロ
ック側ヘッド部22及びシリンダブロック側ヘッド部23の
貫通取付孔54,51に取付ボルト56を貫通してシリンダブ
ロック８の取付ネジ孔57に螺着して一体に固定される。
このシリンダブロック８とシリンダブロック側ヘッド部
23の接合面、またシリンダブロック側ヘッド部23と非シ
リンダブロック側ヘッド部22の接合面はいずれもシリン
ダ軸線L4と直交する同一平面F1,F2で平行であり、しか
もそれぞれの取付ボルト55,56でシリンダ軸線L4方向か
ら締付固定されるから、それぞれ同一方向から簡単な締
付操作で、一体かつ強固に固定することができる。

また、シリンダブロック側ヘッド部22と非シリンダブ
ロック側ヘッド部23とは同一平面F1で互いに接合させる
ようになっているから、１個のガスケット25で燃焼ガス
や冷却水のシールを行なうことができる。同様にシリン
ダブロック側ヘッド部23とシリンダブロック８との接合
面も同一平面となっているため、１個のガスケット24で
燃焼ガスや冷却水のシールを行なうことができ、シール
構造が極めて簡単である。

また、シリンダブロック８とシリンダブロック側ヘッ
ド部23との間に設けられたガスケット24と、シリンダブ
ロック側ヘッド部23と非シリンダブロック側ヘッド部22
との間に設けられたガスケット25は例えば第３図に示す
ように、３枚重ねのステンレス板37〜39で構成され、両
外側のステンレス板38,39に突起38a,39aが形成されてお
り、これらを両方向から押圧することで気密性を向上す
るようになっている。ガスケット24には燃焼室20の主燃
焼室21の両側に突起40を設けて気密性を向上させ、また
ガスケット25には燃焼室20の副燃焼室29の両側に突起42
を設けて気密性を向上させている。

このガスケット24,25の材質をシリンダブロック８及
び非シリンダブロック側ヘッド部22より熱伝導率の小さ
い材質を選ぶことにより、シリンダブロック側ヘッド部
23からの熱がガスケット24,25でシリンダブロック８や
ヘット上部22側へ逃げることを規制して、主燃焼室21を
保温し、燃料が完全燃焼するようになる。

また、この主燃焼室21を形成するシリンダブロック側
ヘッド部23には冷却水の連通路35をボア径から外方の位
置に設けるだけであり、ボア径の内側の主燃焼室21と対
向する部分にはウォータジャケットや通路を設けていな
いので、シリンダブロック側ヘッド部23が、換言すれば
主燃焼室21や副燃焼室29が冷却水で必要以上に冷却され
ることがなく、不完全燃焼が軽減され、不完全燃焼によ
るHC、CO及びNOxの発生を低減することができる。

また、低負荷時の不完全燃焼が軽減されて白煙も防止
することができ、さらに鉄温時の始動暖気性や燃焼安定
性も改善される。

第７図及び第８図はこの発明の他の実施例を示してお
り、第７図は燃焼室部分の断面図、第８図はシリンダヘ
ッドの非シリンダブロック側ヘッド部の平面図である。
この実施例では第１図乃至第６図に示したものと同一符
号で示した部材は同様に構成されているから説明を省略
する。

シリンダヘッド９のシリンダブロック側ヘッド部23に
ホットプラグ28が下方から嵌合され、このホットプラグ
28に断熱板50がヘッド下方から嵌合され、断熱板50をシ
リンダヘッド９のシリンダブロック側ヘッド部23と別体
に形成している。この断熱板50の外径L5は脱落しないよ
うにボア径L6より大径となっている。

このように、断熱板50をシリンダヘッド９のシリンダ
ブロック側ヘッド部23と別体にすると、断熱板50とシリ
ンダブロック側ヘッド部23との材質の差により熱膨張率
が異なるため、熱間時に断熱板50とシリンダブロック側
ヘッド部23との間に断熱空気層が形成されるので、保温
効果が一層高まる。

また、シリンダブロック８に形成されたウォータジャ
ケット36から冷却水は、シリンダブロック側ヘッド部23
に形成された連通路35から非シリンダブロック側ヘッド
部22の通路34へ、また非シリンダブロック側ヘッド部23
の通路33bを介してウォータジャケット33へ送られる。

このそれぞれの気筒に連通して形成されたウォータジ
ャケット33は蓋58がビス59で締付固定されている。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、シリンダヘッドを
シリンダブロック側ヘッド部と非シリンダブロック側ヘ
ッド部とを２分割して同一平面で互いに接合させたか
ら、一方向からシールするだけで燃焼ガスや冷却水をシ
ールすることができ、シール構造が簡単である。

また、分割されたシリンダブロック側ヘッド部にはボ
ア径より外側部分に、非シリンダブロック側ヘッド部の
ウォータジャケットとシリンダブロックのウォータジャ
ケットとを連通する連通路を形成したから、冷却水で主
燃焼室の温度が低下することがなく、燃焼を所定の燃焼
温度に維持することができ、不完全燃焼が軽減する。

従って、排気ガス中に含まれる炭化水素HC、一酸化炭
素CO自体の発生を軽減することができる。また、低負荷
時の不完全燃焼が軽減されて白煙も防止することがで
き、さらに低温時の始動暖気性や燃焼安定性も改善され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はディーゼルエンジンの断面図、第２図は燃焼室
の断面図、第３図はガスケットの構造を示す図、第４図
はシリンダヘッドのシリンダブロック側ヘッド部の平面
図、第５図はシリンダヘッドの非シリンダブロック側ヘ
ッド部の平面図、第６図は第５図のVI−VI断面図、第７
図及び第８図はこの発明の他の実施例を示しており、第
７図は燃焼室部分の断面図、第８図はシリンダヘッドの
非シリンダブロック側ヘッド部の平面図である。 図中符号７はピストン、８はシリンダブロック、９はシ
リンダヘッド、21は主燃焼室、22は非シリンダブロック
側ヘッド部、23はシリンダブロック側ヘッド部、24,25
はガスケット、29は副燃焼室、30は連絡孔、28はホット
プラグ、33,36はウォータジャケット、34は通路、35,34
aは連通路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−232331（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−44914（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−113139（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−176456（ＪＰ，Ｕ) 登録実用新案362312（ＪＰ，Ｚ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02F 1/24 F02F 1/36 F02B 19/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッドとシリンダブロックに備え
   られたピストンとで主燃焼室を形成し、この主燃焼室と
   連通する副燃焼室を前記シリンダヘッドに嵌合したホッ
   トプラグで形成し、前記副燃焼室に燃料を噴射して自己
   着火するディーゼルエンジンにおいて、前記シリンダヘ
   ッドをシリンダブロック側ヘッド部と非シリンダブロッ
   ク側ヘッド部とに２分割して同一平面で互いに接合させ
   ると共に、前記ホットプラグを前記シリンダブロック側
   ヘッド部と非シリンダブロック側ヘッド部とで保持し、
   さらに前記シリンダブロック側ヘッド部のボア径より外
   側部分に前記非シリンダブロック側ヘッド部に形成した
   ウォータジャケットとシリンダブロックに形成したウォ
   ータジャケットとを連通する連通路を形成したことを特
   徴とするディーゼルエンジン。