JP2906854B2 - 副室付ディーゼル機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は副室付ディーゼル機関に
関する。

【０００２】

【従来の技術】シリンダヘッド内壁面上にほぼ円筒状を
なす凹溝を形成し、この凹溝内に給気弁をシリンダ軸線
と平行をなすように配置すると給気弁の下方に円筒状の
空間が形成されてしまい、その結果圧縮比が低下してし
まう。そこでこの円筒状の空間を埋めるために給気弁の
弁体の肉厚を厚くして給気弁の弁体を円筒状とし、給気
弁閉弁時に給気弁の弁体の下面がシリンダヘッド内壁面
と面一をなすようにした副室付２サイクルディーゼル機
関が公知である（実開平２−１３９３３２号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの副室
付２サイクルディーゼル機関において給気弁をシリンダ
軸線に対して傾斜させ、この場合に給気弁の下方に形成
される空間全体を給気弁の弁体によって埋めようとする
と給気弁傾斜側の弁体下面がシリンダヘッド内壁面から
主室内に大きく突き出してしまう。しかしながらこのよ
うに給気弁の弁体下面がシリンダヘッド内壁面から大き
く突き出すと副室から噴出した燃焼ガスが給気弁弁体の
突き出した部分に直接衝突し、斯くして給気弁弁体が局
所的に過熱されるために給気弁の耐久性が低下すること
いう問題を生ずる。また、給気弁の弁体下面がシリンダ
ヘッド内壁面から大きく突き出ると給気弁との干渉を避
けるためにピストン頂面上に凹溝を形成しなければなら
なくなる。しかしながらこのような凹溝を形成すると副
室から噴出した燃焼ガスの流動が阻害され、斯くして燃
焼に悪影響を及ぼすという問題も生ずる。

【０００４】これに対してこれらの問題が生じないよう
に給気弁閉弁時に吸気弁の弁体が全くシリンダヘッド内
壁面から突き出ないようにすると今度は吸気弁の下方に
大きな空間が形成されてしまい、斯くして圧縮比が低下
してしまうという問題を生ずる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、副室から噴出した燃焼ガスが到達
するシリンダヘッド内壁面上に給気弁を配置した副室付
ディーゼル機関において、給気弁をシリンダ軸線に対し
て傾斜配置すると共に給気弁閉弁時に給気弁軸線に関し
給気弁傾斜側の給気弁下面がシリンダヘッド内壁面とほ
ぼ面一となるように給気弁下面を円錐状に形成してい
る。

【０００６】

【作用】給気弁閉弁時に給気弁傾斜側の給気弁下面がシ
リンダヘッド内壁面とほぼ面一をなすのでこのときに給
気弁がシリンダヘッド内壁面から主室内に突き出ること
がない。また、給気弁下面が円錐状に形成されているの
で給気弁の下方に形成される空間の容積は小さくなる。

【０００７】

【実施例】図１から図６に本発明を２サイクルディーゼ
ル機関に適用した場合を示す。しかしながら本発明を４
サイクルディーゼル機関に適用することもできる。図１
から図６を参照すると、１はシリンダブロック、２はシ
リンダブロック１内で往復動するピストン、３はシリン
ダブロック１上に固締されたシリンダヘッド、４はピス
トン２の頂面とシリンダヘッド内壁面３ａ間に形成され
た主室、５はシリンダヘッド内壁面３ａの周縁部上方の
シリンダヘッド３内に形成された副室、６は主室４内に
開口する副室５の噴口、７は副室５内に向けて燃料を噴
射するための燃料噴射弁、８は副室５内に配置されたグ
ロープラブを夫々示す。

【０００８】図１から図６に示される実施例では図１お
よび図２に示されるようにシリンダヘッド内壁面３ａの
一側周辺部には３個の排気弁９，１０，１１が配置さ
れ、シリンダヘッド内壁面３ａの他側周辺部には２個の
給気弁１２，１３が配置される。更にシリンダヘッド内
壁面３ａの中央部には第３の、即ち追加の給気弁１４が
配置される。図１に示されるように排気弁９と排気弁１
０はシリンダ軸線を含む対称平面Ｋ−Ｋに関して対称的
に配置され、給気弁１２と給気弁１３も対称平面Ｋ−Ｋ
に関して対称的に配置される。また、３個の給気弁１
２，１３，１４によって囲まれたシリンダヘッド内壁面
３ａの周辺部に副室５の噴口６が配置され、更に排気弁
１１、給気弁１４および噴口６は対称平面Ｋ−Ｋ上に配
置される。従って図１から図６に示す実施例ではシリン
ダヘッド内壁面３ａの周辺部に３個の排気弁９，１０，
１１、２個の給気弁１２，１３および噴口６がほぼ等角
度間隔で配置され、シリンダヘッド内壁面３ａのほぼ中
央部に追加の給気弁１４が配置されている形となってい
る。

【０００９】図１および図４に示されるようにシリンダ
ヘッド内壁面３ａ上には凹部１５が形成され、この凹部
１５の最奥部に給気弁１２が配置される。排気弁９，１
０，１１側に位置する凹部１５の内周壁面部分１６は給
気弁１２の外周縁に沿って延びる円筒状をなしており、
この円筒状内周壁面部分１６を除く凹部１５の内周壁面
部分１７は主室４内に向けて拡開する円錐状に形成され
ている。従って円筒状内周壁面部分１６に対面する給気
弁１２の開口は円筒状内周壁面部分１６によって覆われ
ることになり、従ってこの円筒状内周壁面部分１６は排
気弁９，１０，１１側に形成される給気弁１２の開口を
覆うマスク壁を形成している。図１から図６に示す実施
例ではこのマスク壁１６は最大リフト位置にある給気弁
１２よりも下方まで延びており、従って排気弁９，１
０，１１側に形成される給気弁１２の開口は排気弁１２
の全開弁期間に亘ってマスク壁１６により覆われること
になる。しかしながらマスク壁１６の高さを少し低くし
て給気弁１２のリフト量が小さいときのみ給気弁１２の
開口をマスク壁１６によって覆うようにすることもでき
る。

【００１０】一方、図１に示されるようにシリンダヘッ
ド内壁面３ａ上には対称平面Ｋ−Ｋに関して凹部１５と
対称的な形状を有する凹部１８が形成され、この凹部１
８の最奥部に給気弁１３が配置される。排気弁９，１
０，１１側に位置する凹部１８の内周壁面部分１９は給
気弁１３の外周縁に沿って延びる円筒状をなしており、
この円筒状内周壁面部分１９を除く凹部１８の内周壁面
部分２０は主室４内に向けて拡開する円錐状に形成され
ている。従って円筒状内周壁面部分１９に対面する給気
弁１３の開口は円筒状内周壁面部分１９によって覆われ
ることになり、従ってこの円筒状内周壁面部分１９は排
気弁９，１０，１１側に形成される給気弁１３の開口を
覆うマスク壁を形成している。図１から図６に示す実施
例ではこのマスク壁１９はマスク壁１６と同様に最大リ
フト位置にある給気弁１３よりも下方まで延びており、
従って排気弁９，１０，１１側に形成される給気弁１３
の開口は給気弁１３の全開弁期間に亘ってマスク壁１９
により覆われることになる。しかしながらこのマスク壁
１９についてもマスク壁１９の高さを少し低くして給気
弁１３のリフト量が小さいときのみ給気弁１３の開口を
マスク壁１９によって覆うようにすることもできる。

【００１１】一方、図１および図５に示されるようにシ
リンダヘッド内壁面３ａ上には凹部２１が形成され、こ
の凹部２１の最奥部に給気弁１４が配置される。排気弁
９，１０，１１側に位置する凹部２１の内周壁面部分２
２は給気弁１４の外周縁に沿って延びる円筒状をなして
おり、この円筒状内周壁面部分２２を除く凹部１５の内
周壁面部分２３は主室４内に向けて拡開する円錐状に形
成されている。従って円筒状内周壁面部分２２に対面す
る給気弁１４の開口は円筒状内周壁面部分２２によって
覆われることになり、従ってこの円筒状内周壁面部分２
２は排気弁９，１０，１１側に形成される給気弁１４の
開口を覆うマスク壁を形成している。図１から図６に示
す実施例ではこのマスク壁２２はマスク壁１６，１９と
同様に最大リフト位置にある給気弁１４よりも下方まで
延びており、従って排気弁９，１０，１１側に形成され
る給気弁１４の開口は給気弁１４の全開弁期間に亘って
マスク壁２２により覆われることになる。しかしながら
このマスク壁２２についてもマスク壁２２の高さを少し
低くして給気弁１４のリフト量が小さいときのみ給気弁
１４の開口をマスク壁２２によって覆うようにすること
もできる。

【００１２】一方、図５および図６に示されるように給
気弁１４の弁体１４ａは弁シート部１４ｂの下方に円筒
部１４ｃを有し、円筒部１４ｃの下方に円錐部１４ｄを
有する。給気弁１４はシリンダ軸線に対して副室５側に
傾斜配置されており、円筒部１４ｃは弁シート部１４ｂ
の外周縁とほぼ同一の径を有すると共に給気弁１４傾斜
側の円筒部１４ｃの最下端部はシリンダヘッド内壁面３
ａとほぼ面一になっている。一方、円錐部１４ｄの軸線
は給気弁１４の軸線に一致しており、給気弁１４の軸線
に関し給気弁１４傾斜側の円錐部１４ｄの下面はシリン
ダヘッド内壁面３ａとほぼ面一になっている。

【００１３】一方、各排気弁９，１０，１１に対しては
マスク壁が設けられておらず、従って排気弁９，１０，
１１が開弁すると排気弁９，１０，１１は全周に亘って
主室４内に開口する。図１から図６に示す実施例では全
排気弁９，１０，１１がシリンダヘッド３内に摺動可能
に挿入された対応するバルブリフタ２４を介して共通の
カムシャフト２５により駆動され、全給気弁１２，１
３，１４がシリンダヘッド３内に摺動可能に挿入された
対応するバルブリフタ２６を介して共通のカムシャフト
２７により駆動される。即ち、全排気弁９，１０，１１
はロッカーアームを介することなく各排気弁９，１０，
１１の軸線上に位置する共通のカムシャフト２５によっ
て直接駆動され、全給気弁１２，１３，１４はロッカー
アームを介することなく各給気弁１２，１３，１４の軸
線上に位置する共通のカムシャフト２７によって直接駆
動される。

【００１４】シリンダヘッド３内には各排気弁９，１
０，１１まで延びる全排気弁９，１０，１１に対して共
通の排気ポート２８が形成され、更にシリンダヘッド３
内には副室５の両側において各給気弁１２，１３まで延
びる一対の給気ポート２９，３０が形成される。また、
シリンダヘッド３内には各給気ポート２９，３０から夫
々分岐して給気弁１４まで延びかつ給気弁１４の近傍に
おいて互いに合流する一対の給気枝通路３１，３２が形
成される。従って給気弁１２，１３からは夫々対応する
給気ポート２９，３０を介して新気が供給され、給気弁
１４からは各給気ポート２９，３０から各給気枝通路３
１，３２内に分流された新気が供給される。

【００１５】図３、図５および図６に示されるようにピ
ストン２の頂面上には副室５の噴口６から噴出した燃焼
ガスを各給気弁１２，１３，１４の下方へ案内するため
に副室５の噴口６の下方から各給気弁１２，１３，１４
の下方まで延びる二葉状の燃焼ガス案内溝３３が形成さ
れている。図７は排気弁９，１０，１１および給気弁１
２，１３，１４の開弁期間を示している。図７に示され
るように各排気弁９，１０，１１は各給気弁１２，１
３，１４よりも先に開弁し、先に閉弁する。

【００１６】次に図８から図１０を参照しつつ図１から
図６に示す２サイクルディーゼル機関の作動について説
明する。前述したように各排気弁９，１０，１１は各給
気弁１２，１３，１４よりも先に開弁する。各排気弁
９，１０，１１が開弁すると主室４内の既燃ガスが急激
に排気ポート２８内に排出され、即ちブローダウンを生
じ、その結果主室４内の圧力が急激に低下する。主室４
内の圧力が低下すると副室５内の既燃ガスが噴口６を介
して主室４内に流出する。

【００１７】次いで各給気弁１２，１３，１４が開弁す
ると機関駆動の機械式過給機（図示せず）から各給気ポ
ート２９，３０内に送り込まれた新気が各給気弁１２，
１３，１４を介して主室４内に供給される。このとき前
述したように排気弁９，１０，１１側に形成される各給
気弁１２，１３，１４の開口は夫々対応するマスク壁１
６，１９，２２によって覆われているので新気は排気弁
９，１０，１１と反対側に位置する各給気弁１２，１
３，１４の開口を通って主室４内に流入する。この場
合、給気弁１２，１３はシリンダヘッド内壁面３ａの周
辺部に配置されているのでこれら給気弁１２，１３から
流入した新気は図８および図１０において矢印Ｘで示す
ように夫々対応する給気弁１２，１３下方のシリンダボ
ア内壁面１ａに沿って下降し、次いでピストン２の頂面
に沿って進行し、次いで排気弁９，１０下方のシリンダ
ボア内壁面１ａに沿って上昇する。即ち、各給気弁１
２，１３から流入した新気は主室４の周縁部に沿ってル
ープ状に流れ、このループ状に流れる新気Ｘによって主
室４内の既燃ガスが各排気弁９，１０，１１から排出さ
れる。従って各給気弁１２，１３から流入する新気Ｘに
よって主室４の周縁部が掃気されることになる。

【００１８】これに対して給気弁１４はシリンダヘッド
内壁面３ａの中央部に配置されているので給気弁１４か
ら流入した新気は図９および図１０において矢印Ｙで示
すように主室４の中央部を下降し、次いでピストン２の
頂面において向きを変えた後に排気弁９，１０，１１下
方のシリンダボア内壁面１ａに沿って上昇する。主室４
の中央部に存在する既燃ガスはこの新気流Ｙによって排
気ポート２８内に排出され、従って主室４内の中央部は
給気弁１４から流入する新気Ｙによって掃気されること
になる。このように給気弁１２，１３から流入する新気
によって主室４の周縁部が掃気され、給気弁１４から流
入する新気によって主室４の中央部が掃気されるので各
給気弁１２，１３，１４から流入する新気によって主室
４内全体が良好に掃気されることになる。

【００１９】次いで排気弁９，１０，１１が閉弁し、給
気弁１２，１３，１４が閉弁するとピストン２の上昇作
用により主室４内のガスが噴口６を介して副室５内に送
り込まれ、次いで燃料噴射弁７から副室５内に燃料が噴
射される。本発明による実施例では上述したように主室
４内全体が良好に掃気されるので副室５内には多量の新
気を含んだガスが送り込まれ、斯くして燃料噴射弁７か
ら副室５内に噴射された燃料が良好に燃焼せしめられる
ことになる。副室５内で燃焼が開始されると燃焼ガスが
未燃混合気と共に噴口６から主室４内に噴出する。これ
らの燃焼ガスと未燃ガスはピストン２の頂面上に形成さ
れた燃焼ガス案内溝３３により案内されて各給気弁１
２，１３，１４の下方に向かい、この未燃ガスは主室４
内の空気と混合して燃焼せしめられる。

【００２０】ところで図６において破線で示すように給
気弁１４の下方に形成される空間を埋めるべく円筒部１
４ｃの厚さを厚くすると給気弁１４の閉弁時に円筒部１
４ｃがシリンダヘッド内壁面３ａから突き出してしま
う。その結果、燃焼ガス案内溝３３により案内された燃
焼ガスが円筒部１４ｃの突き出した部分に衝突するため
にこの部分が過熱され、斯くして給気弁１４の耐久性が
低下するという問題を生ずる。しかしながら本発明では
図６に示されるように給気弁１４ａ閉弁時には給気弁１
４の弁体１４ａがシリンダヘッド内壁面３ａから突き出
すことがないので弁体１４ａの一部に局所的に燃焼ガス
が衝突することがなく、斯くして給気弁１４が局所的に
過熱されることがないので給気弁１４の耐久性を向上す
ることができることになる。

【００２１】また、図６において円錐部１４ｄを設けな
い場合、即ち円筒部１４ｃの下面を平坦面から形成した
場合には噴口６から噴出した燃焼ガスが弁体１４ａに直
接衝突するのを回避することができるが弁体１４ａの下
方に形成される空間の容積が大きくなり、斯くして圧縮
比が低下してしまう。しかしながら本発明では円筒部１
４ｃの下方に円錐部１４ｄが形成されているのでこの円
錐部１４ｄが占める容積だけ弁体１４ａの下方に形成さ
れる空間の容積を減少させることができ、斯くしてこの
空間の容積減少分だけ圧縮比を高めることができる。

【００２２】

【発明の効果】給気弁をシリンダ軸線に対して傾斜した
場合であっても圧縮比を高めつつ給気弁が局所的に過熱
されるのを阻止することができ、斯くして機関の出力を
向上させつつ給気弁の耐久性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】シリンダヘッド内壁面の底面図である。

【図２】シリンダヘッドの平面断面図である。

【図３】ピストン頂面の平面図である。

【図４】図２のIV−IV線に沿ってみた内燃機関の側面断
面図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿ってみた内燃機関の側面断
面図である。

【図６】図５の一部拡大側面断面図である。

【図７】給気弁および排気弁の開弁期間を示す線図であ
る。

【図８】図４と同一断面に沿ってみた内燃機関の側面断
面図である。

【図９】図５と同一断面に沿ってみた内燃機関の側面断
面図である。

【図１０】図解的に示した内燃機関の斜視図である。

【符号の説明】

５…副室 ６…噴口 ９，１０，１１…排気弁 １２，１３，１４…給気弁 １６，１９，２２…マスク壁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 副室から噴出した燃焼ガスが到達するシ
   リンダヘッド内壁面上に給気弁を配置した副室付ディー
   ゼル機関において、給気弁をシリンダ軸線に対して傾斜
   配置すると共に給気弁閉弁時に給気弁軸線に関し給気弁
   傾斜側の給気弁下面がシリンダヘッド内壁面とほぼ面一
   となるように給気弁下面を円錐状に形成した副室付ディ
   ーゼル機関。