JP3330745B2 - ディーゼル機関 - Google Patents

ディーゼル機関

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JP3330745B2 JP23729594A JP23729594A JP3330745B2 JP 3330745 B2 JP3330745 B2 JP 3330745B2 JP 23729594 A JP23729594 A JP 23729594A JP 23729594 A JP23729594 A JP 23729594A JP 3330745 B2 JP3330745 B2 JP 3330745B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低速でかつ大型のディ
ーゼル機関であって、吸気を1弁と排気を1弁の2弁式
とした場合の、吸気ポートと燃料噴射弁の噴口の形状に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の低速大型のシリンダ径が300〜
400ミリ程度で2弁式のディーゼル機関においては、
吸気量を確保する為にバルブ座の径が大きくなり、シリ
ンダライナの周よりも、バルブ座の外周の方が外側に
突出するので、バルブ上下動凹部を設けている。そし
て、このバルブ上下動凹部3の外周に沿った形状に吸気
ポート5の外径が構成されていたのである。しかし、こ
の場合には、吸気ポートからの吸気の流れが、バルブ上
下動凹部の部分で阻害され、バルブ径の大きさに似合っ
た有効吸気通路面積を得ることが出来ず、逆に、バルブ
上下動凹部に衝突した吸気の流れが、バルブ上下動凹部
に衝突せずに流れ込む吸気の流れを阻害し、吸気量を減
少させるという不具合があったのである。
【0003】また、ディーゼル機関の高出力化に伴い、
噴射量を増加させる必要があり、その為に燃料弁の総噴
口面積を大きくする必要がある。総噴口面積を増加させ
る方法としては、噴口数の増加又は1つ当りの噴口面積
を大きくするしかない。しかし、噴口数の増加について
は、各噴口からの燃料噴霧のオーバーラップ等によって
限界がある。また1つ当りの噴口面積を大きくした場合
にも、噴射圧力の高い高負荷時は問題なくても、噴射圧
力の低い低負荷時は噴口面積が大きい為に噴霧特性が悪
化し燃焼性能が悪化してしまうのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、吸気ポート
の形状を適正なものとすることにより、吸気量の増大を
図り、また吸気量の増大により、燃費や排気色や熱負荷
の低減等のディーゼル機関性能の向上を図るのである。
また、副噴口から噴射された燃料噴霧が、シリンダライ
ナの壁面やピストン頂面に衝突しないようにシリンダラ
イナのバルブ上下動凹部を利用したものである。これに
より燃料噴霧流の到達距離を充分に得ることが出来て、
良好な燃焼が得られるのである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。請求項1においては、内燃機関のシ
リンダライナ1の周よりも外側に、吸気バルブ2のバ
ルブ座4の外周が突出し、該シリンダライナ1の上端
に、該吸気バルブ2を上下動可能とする吸気バルブ上下
動凹部3を設けた構成において、吸気バルブ2のバルブ
座4に連通する吸気ポート5の出口側端部の形状を、十
六夜の月形に欠落部5aを設けた形状とし、シリンダラ
イナ1の下方の円形部分に沿っ た半月形の部分だけ、内
部に向かって突出した部分を設けたものである。
【0006】請求項2においては、請求項1記載のディ
ーゼル機関において、燃料弁の噴口として、主噴口6に
加えて副噴口7を設け、該副噴口7の噴口径は、主噴口
6の噴口径よりも小さくし、また副噴口7の成す角度b
は主噴口6の成す角度aよりも大きくし、副噴口7を前
シリンダライナ1の吸気バルブ上下動凹部3の中心線
上に向けて開口したものである。
【0007】
【作用】次に作用を説明する。請求項1によれば、吸気
ポート5からの流入空気の流れの一部が、吸気バルブ上
下動凹部3に衝突しないように構成することが出来たの
で、見かけのポートの断面積は減少したが、吸気流の流
線をスムーズに揃えることにより、滞留してしまう吸気
流の流線dや、本線に戻ろうとする吸気流の流線gが無
くなり、吸入空気量は増大した。これにより、流入空気
量を増大することが出来るので、燃費と熱負荷の低減を
図り、排気色の悪化を防ぐことができた。
【0008】請求項2によれば、噴霧到達距離を充分に
得ることが出来るので、良好な燃焼が得られる。
【0009】
【実施例】次に実施例を説明する。図1は本発明のシリ
ンダライナ1とバルブ座4の部分を示す平面図、図2は
本発明のバルブ座4とシリンダライナ1と吸気バルブ2
の部分の側面一部断面図、図3は本発明の吸気バルブ座
4と吸気ポート5の関係位置を示す図面、図4は本発明
の吸気流の流線を示す俯瞰図、図5は従来の吸気バルブ
座4と吸気ポート5の関係位置を示す平面図と側面図、
図6は従来の吸気流の流線を示す俯瞰図、図7は本発明
の吸気ポート5の形状と、従来の吸気ポート5の形状と
の吸気流量の比較を示す図面、図8は主噴口6と副噴口
7を設けた発明の燃料噴霧流を示す側面図、図9は同じ
く主噴口6と副噴口7の燃料噴霧流の平面図、図10は
副噴口7と主噴口6の位置関係を示す側面断面図、図1
1は本発明と従来構造との、出力と排気色との関係を示
す図面である。
【0010】図1,図2,図3において、本発明の構成
を説明する。本発明のディーゼル機関は低速でピストン
ストロークが大きく、かつシリンダライナ1の径が大径
である。シリンダライナ1の径は例えば、300〜40
0ミリである。そして、弁は吸気バルブ2が1本と排気
バルブ12が1本の2弁式である。該吸気バルブ2と排
気バルブ12との間は或る程度の間隔が必要であり、ま
た吸気量を一定以上必要であるので、バルブ外径も大き
くなり、図1の如く、吸気バルブ座4と排気バルブ座1
4の外径が、シリンダライナ1の径から突出してしま
うのである。該吸気バルブ座4に向かってシリンダヘッ
ドHの内部に吸気ポート5が穿設されており、同様に排
気バルブ座14に向かってシリンダヘッドHの内部に排
気ポート15が穿設されている。
【0011】そして、低速大型のディーゼル機関におい
て、吸気バルブ座4がシリンダライナ1の径から突出
した場合には、シリンダライナ1の外周部分に、吸気バ
ルブ上下動凹部3と排気バルブ上下動凹部13が穿設
、この部分において、吸気バルブ2と排気バルブ12
が上下可能に構成しているのである。本発明は、吸気ポ
ートからの吸気流の流線の一部がシリンダライナ1の吸
気バルブ上下動凹部3に衝突するのを防止する為に、吸
気ポート5の出口側即ち燃焼室側の形状をシリンダライ
ナ1の下部の円形の形状に沿った形状としたものであ
る。また吸気ポート5のながれがスムーズにシリンダラ
イナ1内に流入出来るように、吸気ポート5の出口形状
に沿ってポート形状を真っ直ぐに、立ち上げた形状とし
ている。排気ポート15の部分の形状は、そのまま排気
バルブ上下動凹部13に沿った形状としている。
【0012】この吸気バルブ上下動凹部3と排気バルブ
上下動凹部13に向かって、吸気ポート5と排気ポート
15が穿設されるのであるが、従来は当然のことのよう
に、吸気バルブ上下動凹部3を含めた吸気バルブ座4の
全周に向かって、吸気ポート5が開口されていたのであ
る。この従来の構成は、図5において図示している。即
ち吸気ポート5が吸気バルブ座4に向かう端部が円形断
面に構成されていたのである。これに対して、本発明は
吸気ポート5が吸気バルブ座4に向かう部分の端面を、
シリンダライナ1の下方の円形部分の延長に沿うよう
に、半月形の部分だけ、内部に向かって突出した部分を
設け、吸気ポート5の端部の形状を、十六夜の月形に欠
落部5aを設けた形状としたものである。
【0013】このように構成したことにより、図6に示
す如く、従来の形状の如く吸気ポート5の吸気バルブ座
4に向かった端部を円形とした場合の吸気流の流線にお
いて発生していた不具合を解消することが出来たのであ
る。即ち、従来は図6に示す如く、吸気ポート5から吸
気バルブ上下動凹部3に流れて、そこで滞留してしまう
吸気流の流線dが発生し、また吸気バルブ上下動凹部3
の部分で曲げられて、本線に戻ろうとする吸気流の流線
gが発生し、該吸気流の流線gは真っ直ぐに流れる吸気
流の流線eと衝突して吸気の滞留部分を構成し、これら
が重なりあって吸気量の減少となっていたのである。
【0014】本発明においては、欠落部5aを構成した
ことにより、滞留してしまう吸気流の流線dや本線に戻
ろうとする吸気流の流線gが発生しなくなり、真っ直ぐ
に流れる吸気流の流線eのみであるので、スムースな吸
気の流れとなり、吸気ポート5の端部の形が欠落部5a
の部分だけ断面積が小さくなったにも関わらず、吸気流
量を多くすることが出来たのである。このように欠落部
5aを設けたことによる吸気量の増加の状態が、図7に
吸気バルブリフトと吸気流量の関係のグラフとして示さ
れている。
【0015】次に図8より図11において、吸気バルブ
上下動凹部3と排気バルブ上下動凹部13を設けたシリ
ンダライナ1において、燃料噴射バルブの噴口体10
に、副噴口7と主噴口6との2種類の噴口を設けた構成
を説明する。副噴口7の数は吸気バルブ上下動凹部3と
排気バルブ上下動凹部13の数だけとする。本実施例で
は、2個である。副噴口7の位置は、吸気バルブ上下動
凹部3と排気バルブ上下動凹部13の或る方向とする。
副噴口7を穿孔する位置は、副噴口7の中心線とシリン
ダライナ1の内壁の交点がトップクリアランスの1/2
となるように構成している。
【0016】該主噴口6と副噴口7は、図10に示す如
く上下の位置に穿孔されている。そして主噴口6は円周
上を8等分した位置に噴口径mを大径として穿孔してい
る。また副噴口7は主噴口6よりも上方の位置に、噴口
径nを小径として穿孔している。また主噴口6の成す角
度aは副噴口7の成す角度bよりも小に構成している。
このように構成することにより、図8と図9に示す如
く、副噴口7からの燃料噴霧流9は上方で細く長く噴霧
され、主噴口6からの燃料噴霧流8は、太く短くピスト
ンPの頂部の穿設凹部に向かって噴霧されるように構成
している。
【0017】そして、本発明の副噴口7から出た燃料噴
霧流9は、吸気バルブ上下動凹部3と排気バルブ上下動
凹部13の方向に向けられており、燃料噴霧流9は燃料
噴霧流8よりも到達距離を長く構成することが出来たの
である。そしてこのように、主噴口6と副噴口7を構成
したことによる効果は、図11に示す如く、出力を下げ
た場合にも、排気色が上昇しないディーゼル機関とする
ことが出来たのである。
【0018】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。請求項1の如く構成した
ので、吸気ポート5からの流入空気の流れの一部が、吸
気バルブ上下動凹部3に衝突しないように構成すること
が出来たので、見かけのポートの断面積は減少したが、
吸気流の流線をスムーズに揃えることにより、滞留して
しまう吸気流の流線dや本線に戻ろうとする吸気流の流
線gが無くなり、吸入空気量は増大した。これにより、
流入空気量を増大することが出来るので、燃費と熱負荷
の低減を図り、排気色の悪化を防ぐことができたのであ
る。
【0019】請求項2の如く構成したので、噴霧到達距
離を充分に得ることが出来るので、良好な燃焼が得られ
るのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシリンダライナ1とバルブ座4の部分
を示す平面図。
【図2】本発明のバルブ座4とシリンダライナ1と吸気
バルブ2の部分の側面一部断面図。
【図3】本発明の吸気バルブ座4と吸気ポート5の関係
位置を示す図面。
【図4】本発明の吸気流の流線を示す俯瞰図。
【図5】従来の吸気バルブ座4と吸気ポート5の関係位
置を示す平面図と側面図。
【図6】従来の吸気流の流線を示す俯瞰図。
【図7】本発明の吸気ポート5の形状と、従来の吸気ポ
ート5の形状との吸気流量の比較を示す図面。
【図8】主噴口6と副噴口7を設けた発明の燃料噴霧流
を示す側面図。
【図9】同じく主噴口6と副噴口7の燃料噴霧流の平面
図。
【図10】副噴口7と主噴口6の位置関係を示す側面断
面図。
【図11】本発明と従来構造との、出力と排気色との関
係を示す図面。
【符号の説明】
1 シリンダライナ 2 吸気バルブ 3 吸気バルブ上下動凹部 4 吸気バルブ座 5 吸気ポート 6 主噴口 7 副噴口 8 燃料噴霧流 9 燃料噴霧流 13 排気バルブ上下動凹部 14 排気バルブ座 15 排気ポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02B 31/00 331 F02B 31/00 331E F02M 61/18 320 F02M 61/18 320D (56)参考文献 特開 平5−106442(JP,A) 実開 昭56−49230(JP,U) 実開 平5−30430(JP,U) 実開 平3−83372(JP,U) 実開 平3−41127(JP,U) 実開 平1−95531(JP,U) 実開 昭63−21733(JP,U) 特公 昭47−37726(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02F 1/42 F01L 3/06 F02B 23/02 F02B 31/00 F02M 61/18

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関のシリンダライナ1の周より
    も外側に、吸気バルブ2のバルブ座4の外周が突出し、
    該シリンダライナ1の上端に、該吸気バルブ2を上下動
    可能とする吸気バルブ上下動凹部3を設けた構成におい
    て、吸気バルブ2のバルブ座4に連通する吸気ポート5
    の出口側端部の形状を、十六夜の月形に欠落部5aを設
    けた形状とし、シリンダライナ1の下方の円形部分に沿
    った半月形の部分だけ、内部に向かって突出した部分を
    設けたことを特徴とするディーゼル機関。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のディーゼル機関におい
    て、燃料弁の噴口として、主噴口6に加えて副噴口7を
    設け、該副噴口7の噴口径は、主噴口6の噴口径よりも
    小さくし、また副噴口7の成す角度bは主噴口6の成す
    角度aよりも大きくし、副噴口7を前記シリンダライナ
    1の吸気バルブ上下動凹部3の中心線上に向けて開口
    たことを特徴とするディーゼル機関。
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