JP3618626B2 - 渦流式ディーゼル機関の構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダ内の主燃焼室に噴孔を介して連通する略球形の副燃焼室内に、燃料を噴射供給すると共に、前記主燃焼室から押し上げられる圧縮空気に渦流を発生することによって燃料の着火燃焼性を促進するようにした渦流式ディーゼル機関において、その構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の渦流式ディーゼル機関は、ピストン内蔵のシリンダの頂部におけるシリンダヘッドの内部に、燃料噴射ノズルにて燃料が噴射供給される略球形の副燃焼室を、当該副燃焼室の略下半分をシリンダヘッドの下面にインサートした口金部材にて形成するように設け、この副燃焼室を、前記シリンダ内の主燃焼室に、前記口金部材に副燃焼室に対して接線方向に穿設の主噴孔にて連通するという構成であることにより、前記主噴孔から副燃焼室内に流入し副燃焼室の内壁面に沿って旋回してきた渦流を、前記主噴孔から副燃焼室内に流入する圧縮空気流によって加速されるというように渦流が強くなり過ぎる傾向があった。
【０００３】
そこで、先行技術としての特開平１０−２３８３４９号公報は、前記口金部材のうち、前記主噴孔の副燃焼室内への開口部に隣接する部分に、前記主燃焼室と副燃焼室とを連通する小径の副噴孔を、前記主噴孔と逆向きの接線方向に穿設し、前記主噴孔から副燃焼室内に流入し副燃焼室の内壁面に沿って旋回してきた渦流を、前記主噴孔の手前において、前記副噴孔から副燃焼室内に噴出する圧縮空気流にて左右に分流にすることにより、燃料の着火燃焼性をより向上することを提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この先行技術において、その副噴孔から副燃焼室内に噴出する圧縮空気流は、副燃焼室内に主噴孔からの押し上げにて形成される渦流とは、その方向が互いに逆向きであることにより、前記副噴孔は、副燃焼室内における渦流をできるだけ減殺することないように、その内径を設定する必要がある。
【０００５】
しかし、前記副噴孔を小径にすると、主燃焼室の圧縮空気がこの副噴孔に入るときの入り口抵抗、及び圧縮空気がこの副噴孔内を流れるときの流れ抵抗が大きくて、当該副噴孔から副燃焼室内への圧縮空気流の勢いが弱くなるので、副噴孔を設けることによる効果を充分に発揮することができないばかりか、前記副燃焼室の下半分を形成するため前記口金部材をロストワックス法等にて鋳造する場合に、この鋳造と同時に前記副噴孔を形成することができず、前記副噴孔を、口金部材の鋳造後において、別の機械加工にて穿設しなければならないので、価格のアップを招来するのである。
【０００６】
また、前記副噴孔を大径にした場合には、前記口金部材をロストワックス法等にて鋳造するとき同時に副噴孔を形成することが容易にできる反面、当該副噴孔から副燃焼室内への圧縮空気流が強くなり過ぎるので、副燃焼室内における渦流を大幅に減殺することになり、ひいては、出力の低下を招来するのである。
【０００７】
本発明は、この問題を解消することを技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明は、
「ピストン内蔵のシリンダ内における主燃焼室と、シリンダヘッドに口金部材のインサートにて形成した副燃焼室とを、前記口金部材に副燃焼室内に渦流を発生するように接線方向に穿設した大径の主噴孔にて連通する一方、前記口金部材のうち前記主噴孔の副燃焼室内への開口部に隣接する部分に、前記主燃焼室と副燃焼室とを連通する小径の副噴孔を、前記主噴孔の接線方向と逆向きの接線方向に穿設して成る渦流式ディーゼル機関において 前記副噴孔のうち前記副燃焼室側の部分を、その内径を前記副燃焼室に向かう軸線方向に沿って同じにしたストレート孔に形成する一方、前記副噴孔のうち前記主燃焼室側の部分を、その内径を前記主燃焼室に向かう軸線方向に沿って次第に大きくしたテーパ孔に形成する。」
という構成にした。
【０００９】
【発明の作用・効果】
このように、小径の副噴孔のうち主燃焼室側の部分を、その内径を主燃焼室に向かって次第に大きくしたテーパ孔に形成することにより、主燃焼室内の圧縮空気が副噴孔内に入るときの入り口抵抗を低減できると共に、前記副噴孔のうち前記副燃焼室側の部分に形成されたストレート孔の長さが前記テーパ孔の長さだけ短くなることで、副噴孔内における流れ抵抗も低減できるから、副噴孔から副燃焼室内に噴出する圧縮空気流を、当該副噴孔の内径を大きくすることなく、確実に強くすることができる。
【００１０】
また、前記主噴孔と副噴孔とを備えた口金部材を、ロストワックス法等にて鋳造する場合に、前記副噴孔を、当該副噴孔の一部をテーパ孔に構成したことで、その内径を大きくすることなく、鋳造と同時に形成することができる。
【００１１】
従って、本発明によると、副燃焼室に対する副噴孔を設けたことによる燃料の着火燃焼性の向上を、出力の低下及び価格のアップを招来することなく確実に達成できる効果を有する。
【００１２】
特に、請求項２に記載したように、前記副噴孔における前記ストレート孔のうち前記副燃焼室に臨む部分を大径孔に形成することにより、この副噴孔のうち前記ストレート孔の長さが更に短くなるから、当該副噴孔内における流れ抵抗をより低減できると共に、当該副噴孔を口金部材の鋳造と同時に形成することの容易性をより向上でき、前記した効果を更に助長できる利点がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面について説明する。
【００１４】
図１〜図３は、第１の実施の形態を示す。この図において、符号１は、シリンダ２を備えたシリンダブロックを、符号３は、このシリンダブロック１の上面に前記シリンダ２の頂部を塞ぐように締結したシリンダヘッドを各々示し、前記シリンダブロック１におけるシリンダ２内には、往復動するピストン４が内蔵され、シリンダ２内のうちピストン４とシリンダヘッド３の下面との間が主燃焼室５に形成されている。
【００１５】
また、符号６は、前記シリンダヘッド３の内部に形成した略球形の副燃焼室を示し、この副燃焼室６の略下半分は、シリンダヘッド３の下面側にインサートした耐熱金属製の口金部材７にて形成されている。
【００１６】
前記口金部材７には、前記主燃焼室５を前記副燃焼室６とを連通する大径Ｄの主噴孔８が、前記副燃焼室６に対して接線方向に向かうように、つまり、副燃焼室６内に渦流を発生するように接線方向に穿設されている。なお、本実施の形態の場合、前記主噴孔８の左右両側には、拡張溝９が設けられている。
【００１７】
また、前記シリンダヘッド３には、燃料を噴射供給するための燃料噴射ノズル１０が、前記副燃焼室６内にのぞむように取付けられていると共に、始動に際しての着火を助けるためのグロープラグ１１が、前記副燃焼室６内に突出するように取付けられている。この場合において、前記燃料噴射ノズル１０の軸線１０ａは、当該燃料噴射ノズル１０が噴射される燃料が、前記主噴孔８の副燃焼室６内への開口部の略中心に向かうように設定されている。
【００１８】
更にまた、前記口金部材７のうち前記主噴孔８の副燃焼室６内への開口部に隣接する部分に、前記主燃焼室５を前記副燃焼室６とを連通する小径ｄの副噴孔１２が、前記主噴孔８と逆向きの接線方向になるようにして穿設されている。なお、図面は、この副噴孔１２の下端を、主噴孔８のうち主燃焼室５に近い部位に開口する場合を示したが、この副噴孔１２の下端は、主燃焼室５に直接に開口するように構成しても良い。
【００１９】
そして、前記副噴孔１２のうち主燃焼室５にのぞむ適宜長さの部分を、その内径ｄを主燃焼室に向かって次第に大きくしたテーパ孔１２ａに形成する。
【００２０】
この構成において、シリンダ２内のピストン４の上昇動による圧縮行程のとき主燃焼室５における圧縮空気は、主噴孔８を介して副燃焼室６内に向かって押し上げられて、副燃焼室６の内壁面に沿って流れることより、副燃焼室６内には、矢印Ａで示すような渦流が発生する。
【００２１】
これと同時に、主燃焼室５における圧縮空気の一部は、副噴孔１２を介して副燃焼室６内に向かって押し上げられることにより、副燃焼室８内には、矢印Ｂで示す圧縮空気流が発生する。
【００２２】
これにより、前記主噴孔８による矢印Ａで示す渦流は、前記主噴孔８の手前において、前記副噴孔１２から副燃焼室６内に噴出する矢印Ｂで示す圧縮空気流にて左右に分流にすることになるから、燃料噴射ノズル１０より噴射供給される燃料の着火燃焼性をより向上することができる。
【００２３】
この場合において、前記小径ｄの副噴孔１２のうち主燃焼室５にのぞむ適宜長さの部分を、その内径を主燃焼室５に向かって次第に大きくしたテーパ孔１２ａに形成したことにより、主燃焼室５内の圧縮空気が副噴孔１２内に入るときの入り口抵抗を低減できると共に、前記副噴孔１２のうち小径ｄの部分（ストレート孔）における長さが前記テーパ孔１２ａの長さだけ短くなることで、副噴孔１２内における流れ抵抗も低減できるから、副噴孔１２から副燃焼室６内に噴出する圧縮空気流を、当該副噴孔１２の内径を大きくすることなく、確実に強くすることができる。
【００２４】
また、前記小径ｄの副噴孔１２のうち主燃焼室５にのぞむ適宜長さの部分を、その内径を主燃焼室５に向かって次第に大きくしたテーパ孔１２ａに形成したことにより、前記口金部材７を、ロストワックス法等にて鋳造する場合に、この鋳造と同時に、前記副噴孔１２を形成することができる。
【００２５】
次に、図４は第２の実施の形態を示す。この第２の実施の形態は、前記副噴孔１２のうち副燃焼室６にのぞむ部分を大径孔１２ｂにしたものであり、これにより、この副噴孔１２のうち小径ｄの部分（ストレート孔）における長さが更に短くなるから、当該副噴孔１２内における流れ抵抗をより低減できると共に、当該副噴孔１２を口金部材７の鋳造と同時に形成することの容易性をより向上できるのである。
【００２６】
なお、前記した図示の実施の形態では、副噴孔１２が、主噴孔８に開口していることにより、この副噴孔１２の長さをより短くでき、その鋳造性をより向上できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す縦断正面図である。
【図２】前記第１の実施の形態における口金部材を示す拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ −ＩＩＩ 視断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における口金部材を示す拡大図である。
【符号の説明】
１ シリンダブロック
２ シリンダ
３ シリンダヘッド
４ ピストン
５ 主燃焼室
６ 副燃焼室
７ 口金部材
８ 副噴孔
１０ 燃料噴射ノズル
１２ 副噴孔
１２ａ テーパ孔
１２ｂ 大径孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダ内の主燃焼室に噴孔を介して連通する略球形の副燃焼室内に、燃料を噴射供給すると共に、前記主燃焼室から押し上げられる圧縮空気に渦流を発生することによって燃料の着火燃焼性を促進するようにした渦流式ディーゼル機関において、その構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の渦流式ディーゼル機関は、ピストン内蔵のシリンダの頂部におけるシリンダヘッドの内部に、燃料噴射ノズルにて燃料が噴射供給される略球形の副燃焼室を、当該副燃焼室の略下半分をシリンダヘッドの下面にインサートした口金部材にて形成するように設け、この副燃焼室を、前記シリンダ内の主燃焼室に、前記口金部材に副燃焼室に対して接線方向に穿設の主噴孔にて連通するという構成であることにより、前記主噴孔から副燃焼室内に流入し副燃焼室の内壁面に沿って旋回してきた渦流を、前記主噴孔から副燃焼室内に流入する圧縮空気流によって加速されるというように渦流が強くなり過ぎる傾向があった。
【０００３】
そこで、先行技術としての特開平１０−２３８３４９号公報は、前記口金部材のうち、前記主噴孔の副燃焼室内への開口部に隣接する部分に、前記主燃焼室と副燃焼室とを連通する小径の副噴孔を、前記主噴孔と逆向きの接線方向に穿設し、前記主噴孔から副燃焼室内に流入し副燃焼室の内壁面に沿って旋回してきた渦流を、前記主噴孔の手前において、前記副噴孔から副燃焼室内に噴出する圧縮空気流にて左右に分流にすることにより、燃料の着火燃焼性をより向上することを提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この先行技術において、その副噴孔から副燃焼室内に噴出する圧縮空気流は、副燃焼室内に主噴孔からの押し上げにて形成される渦流とは、その方向が互いに逆向きであることにより、前記副噴孔は、副燃焼室内における渦流をできるだけ減殺することないように、その内径を設定する必要がある。
【０００５】
しかし、前記副噴孔を小径にすると、主燃焼室の圧縮空気がこの副噴孔に入るときの入り口抵抗、及び圧縮空気がこの副噴孔内を流れるときの流れ抵抗が大きくて、当該副噴孔から副燃焼室内への圧縮空気流の勢いが弱くなるので、副噴孔を設けることによる効果を充分に発揮することができないばかりか、前記副燃焼室の下半分を形成するため前記口金部材をロストワックス法等にて鋳造する場合に、この鋳造と同時に前記副噴孔を形成することができず、前記副噴孔を、口金部材の鋳造後において、別の機械加工にて穿設しなければならないので、価格のアップを招来するのである。
【０００６】
また、前記副噴孔を大径にした場合には、前記口金部材をロストワックス法等にて鋳造するとき同時に副噴孔を形成することが容易にできる反面、当該副噴孔から副燃焼室内への圧縮空気流が強くなり過ぎるので、副燃焼室内における渦流を大幅に減殺することになり、ひいては、出力の低下を招来するのである。
【０００７】
本発明は、この問題を解消することを技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明は、
「ピストン内蔵のシリンダ内における主燃焼室と、シリンダヘッドに口金部材のインサートにて形成した副燃焼室とを、前記口金部材に副燃焼室内に渦流を発生するように接線方向に穿設した大径の主噴孔にて連通する一方、前記口金部材のうち前記主噴孔の副燃焼室内への開口部に隣接する部分に、前記主燃焼室と副燃焼室とを連通する小径の副噴孔を、前記主噴孔の接線方向と逆向きの接線方向に穿設して成る渦流式ディーゼル機関において 前記副噴孔のうち前記副燃焼室側の部分を、その内径を前記副燃焼室に向かう軸線方向に沿って同じにしたストレート孔に形成する一方、前記副噴孔のうち前記主燃焼室側の部分を、その内径を前記主燃焼室に向かう軸線方向に沿って次第に大きくしたテーパ孔に形成する。」
という構成にした。
【０００９】
【発明の作用・効果】
このように、小径の副噴孔のうち主燃焼室側の部分を、その内径を主燃焼室に向かって次第に大きくしたテーパ孔に形成することにより、主燃焼室内の圧縮空気が副噴孔内に入るときの入り口抵抗を低減できると共に、前記副噴孔のうち前記副燃焼室側の部分に形成されたストレート孔の長さが前記テーパ孔の長さだけ短くなることで、副噴孔内における流れ抵抗も低減できるから、副噴孔から副燃焼室内に噴出する圧縮空気流を、当該副噴孔の内径を大きくすることなく、確実に強くすることができる。
【００１０】
また、前記主噴孔と副噴孔とを備えた口金部材を、ロストワックス法等にて鋳造する場合に、前記副噴孔を、当該副噴孔の一部をテーパ孔に構成したことで、その内径を大きくすることなく、鋳造と同時に形成することができる。
【００１１】
従って、本発明によると、副燃焼室に対する副噴孔を設けたことによる燃料の着火燃焼性の向上を、出力の低下及び価格のアップを招来することなく確実に達成できる効果を有する。
【００１２】
特に、請求項２に記載したように、前記副噴孔における前記ストレート孔のうち前記副燃焼室に臨む部分を大径孔に形成することにより、この副噴孔のうち前記ストレート孔の長さが更に短くなるから、当該副噴孔内における流れ抵抗をより低減できると共に、当該副噴孔を口金部材の鋳造と同時に形成することの容易性をより向上でき、前記した効果を更に助長できる利点がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面について説明する。
【００１４】
図１〜図３は、第１の実施の形態を示す。この図において、符号１は、シリンダ２を備えたシリンダブロックを、符号３は、このシリンダブロック１の上面に前記シリンダ２の頂部を塞ぐように締結したシリンダヘッドを各々示し、前記シリンダブロック１におけるシリンダ２内には、往復動するピストン４が内蔵され、シリンダ２内のうちピストン４とシリンダヘッド３の下面との間が主燃焼室５に形成されている。
【００１５】
また、符号６は、前記シリンダヘッド３の内部に形成した略球形の副燃焼室を示し、この副燃焼室６の略下半分は、シリンダヘッド３の下面側にインサートした耐熱金属製の口金部材７にて形成されている。
【００１６】
前記口金部材７には、前記主燃焼室５を前記副燃焼室６とを連通する大径Ｄの主噴孔８が、前記副燃焼室６に対して接線方向に向かうように、つまり、副燃焼室６内に渦流を発生するように接線方向に穿設されている。なお、本実施の形態の場合、前記主噴孔８の左右両側には、拡張溝９が設けられている。
【００１７】
また、前記シリンダヘッド３には、燃料を噴射供給するための燃料噴射ノズル１０が、前記副燃焼室６内にのぞむように取付けられていると共に、始動に際しての着火を助けるためのグロープラグ１１が、前記副燃焼室６内に突出するように取付けられている。この場合において、前記燃料噴射ノズル１０の軸線１０ａは、当該燃料噴射ノズル１０が噴射される燃料が、前記主噴孔８の副燃焼室６内への開口部の略中心に向かうように設定されている。
【００１８】
更にまた、前記口金部材７のうち前記主噴孔８の副燃焼室６内への開口部に隣接する部分に、前記主燃焼室５を前記副燃焼室６とを連通する小径ｄの副噴孔１２が、前記主噴孔８と逆向きの接線方向になるようにして穿設されている。なお、図面は、この副噴孔１２の下端を、主噴孔８のうち主燃焼室５に近い部位に開口する場合を示したが、この副噴孔１２の下端は、主燃焼室５に直接に開口するように構成しても良い。
【００１９】
そして、前記副噴孔１２のうち主燃焼室５にのぞむ適宜長さの部分を、その内径ｄを主燃焼室に向かって次第に大きくしたテーパ孔１２ａに形成する。
【００２０】
この構成において、シリンダ２内のピストン４の上昇動による圧縮行程のとき主燃焼室５における圧縮空気は、主噴孔８を介して副燃焼室６内に向かって押し上げられて、副燃焼室６の内壁面に沿って流れることより、副燃焼室６内には、矢印Ａで示すような渦流が発生する。
【００２１】
これと同時に、主燃焼室５における圧縮空気の一部は、副噴孔１２を介して副燃焼室６内に向かって押し上げられることにより、副燃焼室８内には、矢印Ｂで示す圧縮空気流が発生する。
【００２２】
これにより、前記主噴孔８による矢印Ａで示す渦流は、前記主噴孔８の手前において、前記副噴孔１２から副燃焼室６内に噴出する矢印Ｂで示す圧縮空気流にて左右に分流にすることになるから、燃料噴射ノズル１０より噴射供給される燃料の着火燃焼性をより向上することができる。
【００２３】
この場合において、前記小径ｄの副噴孔１２のうち主燃焼室５にのぞむ適宜長さの部分を、その内径を主燃焼室５に向かって次第に大きくしたテーパ孔１２ａに形成したことにより、主燃焼室５内の圧縮空気が副噴孔１２内に入るときの入り口抵抗を低減できると共に、前記副噴孔１２のうち小径ｄの部分（ストレート孔）における長さが前記テーパ孔１２ａの長さだけ短くなることで、副噴孔１２内における流れ抵抗も低減できるから、副噴孔１２から副燃焼室６内に噴出する圧縮空気流を、当該副噴孔１２の内径を大きくすることなく、確実に強くすることができる。
【００２４】
また、前記小径ｄの副噴孔１２のうち主燃焼室５にのぞむ適宜長さの部分を、その内径を主燃焼室５に向かって次第に大きくしたテーパ孔１２ａに形成したことにより、前記口金部材７を、ロストワックス法等にて鋳造する場合に、この鋳造と同時に、前記副噴孔１２を形成することができる。
【００２５】
次に、図４は第２の実施の形態を示す。この第２の実施の形態は、前記副噴孔１２のうち副燃焼室６にのぞむ部分を大径孔１２ｂにしたものであり、これにより、この副噴孔１２のうち小径ｄの部分（ストレート孔）における長さが更に短くなるから、当該副噴孔１２内における流れ抵抗をより低減できると共に、当該副噴孔１２を口金部材７の鋳造と同時に形成することの容易性をより向上できるのである。
【００２６】
なお、前記した図示の実施の形態では、副噴孔１２が、主噴孔８に開口していることにより、この副噴孔１２の長さをより短くでき、その鋳造性をより向上できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す縦断正面図である。
【図２】前記第１の実施の形態における口金部材を示す拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ −ＩＩＩ 視断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における口金部材を示す拡大図である。
【符号の説明】
１ シリンダブロック
２ シリンダ
３ シリンダヘッド
４ ピストン
５ 主燃焼室
６ 副燃焼室
７ 口金部材
８ 副噴孔
１０ 燃料噴射ノズル
１２ 副噴孔
１２ａ テーパ孔
１２ｂ 大径孔
Claims (2)
- ピストン内蔵のシリンダ内における主燃焼室と、シリンダヘッドに口金部材のインサートにて形成した副燃焼室とを、前記口金部材に副燃焼室内に渦流を発生するように接線方向に穿設した大径の主噴孔にて連通する一方、前記口金部材のうち前記主噴孔の副燃焼室内への開口部に隣接する部分に、前記主燃焼室と副燃焼室とを連通する小径の副噴孔を、前記主噴孔の接線方向と逆向きの接線方向に穿設して成る渦流式ディーゼル機関において、
前記副噴孔のうち前記副燃焼室側の部分を、その内径を前記副燃焼室に向かう軸線方向に沿って同じにしたストレート孔に形成する一方、前記副噴孔のうち前記主燃焼室側の部分を、その内径を前記主燃焼室に向かう軸線方向に沿って次第に大きくしたテーパ孔に形成したことを特徴とする渦流式ディーゼル機関の構造。 - 前記副噴孔における前記ストレート孔のうち前記副燃焼室に臨む部分を、大径孔に形成したことを特徴とする請求項１に記載した渦流式ディーゼル機関の構造。
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| JP7491833B2 (ja) | 2020-12-25 | 2024-05-28 | 株式会社クボタ | ディーゼルエンジン |
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2000
- 2000-03-01 JP JP2000056293A patent/JP3618626B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001248444A (ja) | 2001-09-14 |
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