JP3057393B2 - 副燃焼室式ディーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents

副燃焼室式ディーゼルエンジンの燃焼室

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、副燃焼室式ディーゼル
エンジンの燃焼室に関する。
【0002】
【従来技術】従来、副燃焼室式ディーゼルエンジンの燃
焼室として、特開昭58−138217号公報に開示さ
れた技術(図5参照)、実公昭61−13707号公報
に開示された技術(図6参照)がある。
【0003】これら従来技術は、副燃焼室に燃料噴射ノ
ズルを臨ませ、シリンダ中心103から偏心した位置に
噴口104を設け、この噴口104を介して副燃焼室を
主燃焼室に連通して、副燃焼室から噴口104を介して
噴出した燃焼膨張ガスが、主燃焼室で左右一対のうず巻
106・107を形成するように構成するとともに、主
燃焼室に臨むピストンヘッド面108に左右一対のバル
ブリセス110・111を凹設した燃焼室に関するもの
である。そして、これらは、バルブリセス110・11
1に溜まっている多量の空気とうず巻106・107を
形成する燃焼膨張ガスとを接触させ、これらを混合させ
ることで、燃焼性能の向上を図ろうとするものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
は、バルブリセス110・111がないものに比べ、燃
焼性能に格別大きな向上は見られない。その理由として
は、バルブリセス110・111に溜まっている空気と
うず巻106・107を形成する燃焼膨張ガスとが確実
に混合していないためと考えられる。
【0005】本発明は、バルブリセスに溜まっている空
気とうず巻を形成する燃焼膨張ガスとを確実に混合させ
ることをその課題とする。
【0006】
【発明の経過】従来では、うず巻106・107が主燃
焼室のいかなる場所に発生するかは全く知られていなか
ったため、まず、発明者らは、本発明に先立ち、うず巻
106・107の発生箇所を調べてみた。その結果、シ
リンダ中心103から偏心した位置に噴口104を設
け、この噴口104を介して副燃焼室を主燃焼室に連通
した構造の燃焼室では、一般に、うず巻106・107
の各うず中心114・115が特定の場所に位置するこ
とを発見した。すなわち、図5及び図6に例示するよう
に、噴口104とシリンダ中心103とを通る仮想縦走
線112とシリンダ中心103で直交する仮想横断線1
13を想定した場合、この仮想横断線113よりも噴口
104寄りに、うず巻106・107の各うず中心11
4・115が位置することを発見した。
【0007】次に、発明者らは、この発見に基づき、上
記各従来技術で燃焼性能が向上しない原因が、うず巻1
06・107とバルブリセス110・111との位置関
係にあるものと考え、各うず中心114・115と各リ
セス中心116・117の位置を比較してみた。その結
果、上記各従来技術では、各リセス中心116・117
が、仮想横断線113上または仮想横断線113よりも
噴口104から離れる側に位置し、各うず中心114・
115から大きく外れていることを確認した。
【0008】そして、発明者らは、上記各従来技術で燃
焼性能が向上しない原因は、各リセス中心116・11
7が各うず中心114・115と一致していないため、
バルブリセス110・111に溜まっている空気の多く
がうず巻106・107を形成する燃焼膨張ガスと接触
せず、これらの混合が確実に行われていなかった点にあ
ることをつきとめる一方、リセス中心116・117を
うず中心114・115と一致させることにより、燃焼
性能を向上させうることを見い出し、この発明に至っ
た。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明では、図1に例示
するように、副燃焼室1に燃料噴射ノズル2を臨ませ、
シリンダ中心3から偏心した位置に噴口4を設け、この
噴口4を介して上記副燃焼室1を主燃焼室5に連通し
て、上記副燃焼室1から噴口4を介して噴出した燃焼膨
張ガスが、上記主燃焼室5で左右一対のうず巻6・7を
形成するように構成するとともに、上記主燃焼室5に臨
むピストンヘッド面8とシリンダヘッド面9との少なく
とも一方に左右一対のバルブリセス10・11を凹設し
た副燃焼室式ディーゼルエンジンの燃焼室において、次
のようにしたことを特徴とする。
【0010】すなわち、図1または図4に例示するよう
に、上記噴口4とシリンダ中心3とを通る仮想縦走線1
2と上記シリンダ中心3で直交する仮想横断線13を想
定した場合、この仮想横断線13よりも上記噴口4寄り
に位置する、上記うず巻6・7の各うず中心14・15
とほぼ一致する位置に、上記バルブリセス10・11の
各リセス中心16・17を設定し、上記噴口4と対面す
る部分41から上記各バルブリセス10・11の仮想縦
走線12寄り部分42・43にわたり、上記ピストンヘ
ッド面8に二股状の燃焼膨張ガス案内溝40を凹設し、
上記燃焼膨張ガスが上記うず巻6・7と直進ガス27と
に分かれる、燃焼膨張ガス案内溝40の二股状前端部4
5の前側に、立ち上がり部46を介して直進ガス案内面
47を段上がり状に設けた、ことを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明の作用を図1(A)に基づいて説明す
る。本発明では、各リセス中心16・17を各うず中心
14・15とほぼ一致させたので、バルブリセス10・
11内に溜まった空気は、うず巻6・7を形成する燃焼
膨張ガスに周囲から取り囲まれ、これに引きずられて、
うず巻6・7と同方向に矢印18・19のように旋回す
る。この際、空気の比重は燃焼膨張ガスのそれよりも大
きいため、遠心力差により、空気は矢印20・21のよ
うにうず巻6・7を形成する燃焼膨張ガス内に拡散す
る。しかも、燃焼膨張ガスが燃焼膨張ガス案内溝40で
抵抗少なく案内されるうえ、立ち上がり部46の抵抗に
よつて、直進ガス27の一部がうず巻6・7側に偏向さ
れるので、このうず巻6・7の流速は高い。このため、
バルブリセス10・11内に溜まった空気とうず巻6・
7を形成する燃焼膨張ガスとの混合が確実に行われる。
【0012】
【発明の効果】各リセス中心を各うず中心と一致させ
たので、バルブリセス内に溜まった空気は、うず巻を形
成する燃焼膨張ガスに周囲から取り囲まれ、これに引き
ずられて、うず巻と同方向に旋回し、遠心力差により、
燃焼膨張ガス内に拡散する。しかも、しかも、燃焼膨張
ガスが燃焼膨張ガス案内溝で抵抗少なく案内されるう
え、立ち上がり部の抵抗によつて、直進ガスの一部がう
ず巻側に偏向されるので、このうず巻の流速は高い。こ
のため、バルブリセス内に溜まった空気とうず巻を形成
する燃焼膨張ガスとの混合が確実に行われる。したがっ
て、燃焼性能が高まり、これにより出力性能が向上する
とともに燃費の低減が図られる。
【0013】バルブリセスを特定の位置に配置し、ピ
ストンヘッド面に燃焼膨張ガス案内溝と立ち上がり部と
直進ガス案内面とを形成するだけであるから、既存の燃
焼室を僅かに変更するだけで製作でき、製造コストが低
廉で済む。
【0014】主燃焼室での空気と燃焼膨張ガスとの混
合性能がよいので、主燃焼室での燃焼温度の温度分布が
より均一となり、シリンダヘッド、ピストンヘッド等、
主燃焼室を構成する部分の熱歪みが軽減され、その熱破
損や熱変形が抑制される。
【0015】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
まず、実施例1について説明する。図1は本発明の実施
例1に係る副燃焼室式ディーゼルエンジンの燃焼室を説
明する図であり、図1(A)はシリンダに内嵌されたシ
リンダヘッドの平面図、図1(B)は図1(A)のB−
B線断面図、図1(C)は図1(A)のC−C線断面
図、図1(D)は図1(A)のD−D線断面図、図1
(E)は図1(A)のE−E線断面図である。図2は図
1の燃焼室で使用する噴口の模式図である。
【0016】この実施例1の燃焼室は、次のようになっ
ている。すなわち、図1(B)に示すように、シリンダ
22の上側にシリンダヘッド23を組み付け、シリンダ
22にピストンヘッド24を内嵌し、シリンダ22内に
主燃焼室5を形成してある。シリンダヘッド23内に
は、燃料噴射ノズル2を臨ませたほぼ球形のうず室式の
副燃焼室1を形成し、噴口4を介して副燃焼室1を主燃
焼室5を連通してある。図1(A)に示すように、噴口
4はシリンダ中心3から偏心した位置に設けてある。図
2に示すように、この噴口4は、斜め方向に設けられた
主通路25の左右両側に沿って、下側拡開状の脇通路2
6・26を形成して構成してある。
【0017】この燃焼室では、図1(B)に示す副燃焼
室1から噴口4を介して噴出した燃焼膨張ガスが、主燃
焼室5で図1(A)に示すように、左右一対のうず巻6
・7を形成する。そして、その各うず中心14・15
は、次のように位置する。すなわち、噴口4とシリンダ
中心3を通る仮想縦走線12とシリンダ中心3で直交す
る仮想横断線13を想定した場合、この仮想横断線13
よりも噴口4寄りに各うず中心14・15が位置する。
また、噴口4から噴出する燃焼膨張ガスの一部は、うず
巻6・7から分かれ、仮想縦走線12に沿って直進する
直進ガス27となる。
【0018】また、図1(B)・(C)に示すように、
シリンダヘッド23内には、吸気ポート28と排気ポー
ト29とを形成し、吸気ポート28の二個の吸気弁口3
0・31に二個の吸気弁32・33を開閉自在に設け、
排気ポート29の排気弁口34に排気弁35を開閉自在
に設けてある。いわゆる三弁式の構造である。これら吸
排気弁32・33・35は、プッシュロッド36等から
なる動弁装置を介して所定のタイミングで開閉されるよ
うにしてある。そして、これら吸排気弁32・33・3
5と対向する位置で、主燃焼室5に臨むピストンヘッド
面8に、図1(A)に示すように、左右一対のバルブリ
セス10・11と前側のバルブリセス37とを凹設して
ある。
【0019】この実施例では、図1(A)に示すよう
に、左右一対のバルブリセス10・11に溜まった空気
とうず巻6・7を形成する燃焼膨張ガスとの混合を確実
に行わせるため、仮想横断線13よりも噴口4寄りに位
置する、うず巻6・7の各うず中心14・15とほぼ一
致する位置に、バルブリセス10・11の各リセス中心
16・17を設定してある。このように構成した場合、
このバルブリセス10・11内に溜まった空気は、うず
巻6・7を形成する燃焼膨張ガスに周囲から取り囲ま
れ、これに引きずられて、うず巻6・7と同方向に矢印
18・19のように旋回する。この際、空気の比重は燃
焼膨張ガスのそれよりも大きいため、遠心力差により、
空気は矢印20・21のようにうず巻6・7を形成する
燃焼膨張ガス内に拡散し、これらの混合が確実に行われ
る。
【0020】また、うず巻6・7の流速を高くするた
め、ピストンヘッド面8に燃焼膨張ガス案内溝40を凹
設してある。この燃焼膨張ガス案内溝40は扇形で、噴
口4と対面する部分41を扇の要とし、仮想縦走線12
に沿って噴口4から離れるにしたがい、その幅が次第に
広がるとともに、その深さが次第に浅くなるように形成
してある。そして、燃焼膨張ガス案内溝40は、噴口4
と対面する部分41からバルブリセス10・11の仮想
縦走線12寄り部分42・43にわたり、二股状に形成
し、燃焼膨張ガスがうず巻6・7と直進ガス27との分
かれる、燃焼膨張ガス案内溝40の二股状前端部45の
前側に、立ち上がり部46を介して、前方上り傾斜状の
直進ガス案内面47を段上がり状に設けてある。
【0021】このような構成によれば、燃焼膨張ガスが
燃焼膨張ガス案内溝40で抵抗少なく案内されるうえ、
立ち上がり部46の抵抗によつて、直進ガス27の一部
がうず巻6・7側に偏向されるので、このうず巻6・7
の流速は高くなる。
【0022】また、前側のバルブリセス37のリセス中
心38は、直進ガス27が通過する仮想縦走線12付近
に設定されている。このため、前側のバルブリセス37
に溜まった空気と直進ガス27との混合も有効に行われ
る。
【0023】図3は本発明の実施例2に係る燃焼室の図
1(C)相当図であり、この実施例2では、図1に示す
実施例1の左右一対のバルブリセス10・11を、主燃
焼室5に臨むシリンダヘッド面9に形成したものであ
る。
【0024】図4は本発明の実施例3に係る燃焼室を説
明する図で、図4(A)はこの燃焼室に用いるピストン
ヘッドの平面図、図4(B)は図4(A)のB−B線断
面図、図4(C)は図4(A)のC−C線断面図、図4
(D)は図4(A)のD−D線断面図である。この実施
例3は、図1に示す実施例1の燃焼膨張ガス案内溝40
を仮想縦走線12に沿う矩形状に形成したものである。
この実施例3では、燃焼膨張ガス案内溝40は、噴口4
と対面する部分41から、仮想縦走線12に沿って噴口
4から離れるにしたがい、その深さが次第に浅くなるよ
うに形成してある。
【0025】本発明の実施例の内容は以上の通りである
が、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば、副燃焼室1は予燃焼室式であってもよい。また、
左右一対のバルブリセス10・11は、ピストンヘッド
面8とシリンダヘッド面9の双方に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施例1に係る副燃焼室式ディ
ーゼルエンジンの燃焼室を説明する図で、図1(A)は
シリンダに内嵌されたシリンダヘッドの平面図、図1
(B)は図1(A)のB−B線断面図、図1(C)は図
1(A)のC−C線断面図、図1(D)は図1(A)の
D−D線断面図、図1(E)は図1(A)のE−E線断
面図である。
【図2】図2は図1の燃焼室で使用する噴口の模式図で
ある。
【図3】図3は本発明の実施例2に係る燃焼室の図1
(C)相当図である。
【図4】図4は本発明の実施例3に係る燃焼室を説明す
る図で、図4(A)はこの燃焼室に用いるピストンヘッ
ドの平面図、図4(B)は図4(A)のB−B線断面
図、図4(C)は図4(A)のC−C線断面図、図4
(D)は図4(A)のD−D線断面図である。
【図5】従来技術に係る燃焼室のピストンヘッドの平面
図である。
【図6】他の従来技術に係る燃焼室のピストンヘッドの
平面図である。
【符号の説明】
1…副燃焼室、2…燃料噴射ノズル、3…シリンダ中
心、4…噴口、5…主燃焼室、6・7…左右一対のうず
巻、8…ピストンヘッド面、9…シリンダヘッド面、1
0・11…左右一対のバルブリセス、12…仮想縦走
線、13…仮想横断線、14・15…6・7の各うず中
心、16・17…10・11の各リセス中心、27…直
進ガス、40…燃焼膨張ガス案内溝、41…4と対面す
る部分、42・43…10・11の12寄り部分、45
…40の二股状前端部、46…立ち上がり部、47…直
進ガス案内面。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−276212(JP,A) 特開 昭58−138217(JP,A) 特開 昭54−20204(JP,A) 特開 昭58−91326(JP,A) 実開 平3−63718(JP,U) 実開 昭63−119828(JP,U) 実開 昭63−100633(JP,U) 実開 昭63−104634(JP,U) 実開 昭59−91420(JP,U) 実開 昭56−132329(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 19/00 - 19/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 副燃焼室(1)に燃料噴射ノズル(2)を臨
    ませ、シリンダ中心(3)から偏心した位置に噴口(4)を
    設け、この噴口(4)を介して上記副燃焼室(1)を主燃焼
    室(5)に連通して、上記副燃焼室(1)から噴口(4)を介
    して噴出した燃焼膨張ガスが、上記主燃焼室(5)で左右
    一対のうず巻(6)・(7)を形成するように構成するとと
    もに、上記主燃焼室(5)に臨むピストンヘッド面(8)と
    シリンダヘッド面(9)との少なくとも一方に左右一対の
    バルブリセス(10)・(11)を凹設した副燃焼室式ディ
    ーゼルエンジンの燃焼室において、 上記噴口(4)とシリンダ中心(3)とを通る仮想縦走線
    (12)と上記シリンダ中心(3)で直交する仮想横断線
    (13)を想定した場合、この仮想横断線(13)よりも上
    記噴口(4)寄りに位置する、上記うず巻(6)・(7)の各
    うず中心(14)・(15)とほぼ一致する位置に、上記バ
    ルブリセス(10)・(11)の各リセス中心(16)・(1
    7)を設定し、 上記噴口(4)と対面する部分(41)から上記各バルブリ
    セス(10)・(11)の仮想縦走線(12)寄り部分(42)
    ・(43)にわたり、上記ピストンヘッド面(8)に二股状
    の燃焼膨張ガス案内溝(40)を凹設し、上記燃焼膨張ガ
    スが上記うず巻(6)・(7)と直進ガス(27)とに分かれ
    る、燃焼膨張ガス案内溝(40)の二股状前端部(45)の
    前側に、立ち上がり部(46)を介して直進ガス案内面
    (47)を段上がり状に設けた、ことを特徴とする副燃焼
    室式ディーゼルエンジンの燃焼室。
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