JPH04194314A - ２ストロークディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、２ストロークデイーゼルエンジンに関する。

（従来の技術およびその１１ 従来の２ストロークエンジンにおける燃料の供給方式と
して、掃気バルブの直前の掃気ポートに燃料を噴射する
ポート噴射方式（例えば実開昭６１−２０１８１８号公
報等）や、燃焼室に直播的に燃料を噴射する直噴方式（
例えば実開昭６２−５７７３３号公報、特開平！　−３
１５６３１号公報）がある。

（発明が解決しようとする創１ しかしながら、直噴方式は圧縮行程の後半で燃料を噴射
することにより、燃料の吹き抜けは防止できるものの、
噴射燃料の微粒化や霧化特性に問題があり、燃冑や出力
あるいは排気岨成の点で問題を残している。

本発明は、こうした従来の問題点を解決した２ス）ｅｙ
−クディーゼルエンジンを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明では、２ストロ−クディ
ーゼルエンジンにおいて、シリンダヘッドに過給機から
圧送される新気を燃焼室に導く掃気ポートを形成すると
ともに、燃焼室から燃焼ガスを排出する排気ポートを形
成し、この掃気ポートまたは排気ポートをエンジン回転
に同期して開閉する掃気バルブまたは排気バルブをそれ
ぞれ設け、シリンダヘッドの燃焼室壁に排気バルブのま
わりに拡がるヘッド部と、このヘッド部に対して凹状に
窪むキャビティをそれぞれ形成し、このキャビティの内
部に臨んで掃気バルブと燃料噴射弁をそれぞれ配設し、
ピストンの頂部にその上死点近傍でキャビティ入口部に
嵌合する凸部を突出形成した。

（作用） ピストンが下降する掃排気行程の前半では、先に排気バ
ルブが開弁してａ燃焼ガスを排気ポートに流出させる。

続いて掃気バルブが開弁することによりキャビティを介
して燃焼室に新気が流入する。掃気ポートからキャビテ
ィに流入した新気は、斗ヤビティの内壁面に沿ってシリ
ングに流入し、この新気の流入により燃焼室の燃焼ガス
を排気ポートへと押し出し、強力なループ掃気効果を促
し、燃焼ガスと新気が置換される。また、新気がキャビ
ティを通ってシリング下方に導かれることにより、燃焼
室における新気の流れ経路が良くなるため、新気が排気
ポートにそのまま吹き抜けることを抑制する。

ピストンの上昇に伴ってピストン頂面とこれに対向する
燃焼室壁のヘッド部および排気バルブ端面の闇で圧縮さ
れた空気流がキャビティ内に押し込まれる一方、ピスト
ンが上死点近傍に達すると、燃料噴射弁から燃料がキャ
ビティにおける空気流動の中に噴射され、空気と燃料の
混合が促され、良好か着火性能を確保する。

ピストンが下降する膨張行程では、ピストン凸部がキャ
ビティ入口部から抜けて、キャビティ内から火炎と共に
未燃燃料を含む噴流がシリング内の主燃焼室へ噴出し、
シリンダ内で拡散しながら燃焼が続けられる。

ピストンの上死点近傍では、ピストン凸部がキャビティ
入口部に嵌合することにより、燃焼がスがキャビティ内
に閉じ込められる期間が十分に設けられる。このため、
キャビティ内が商圧高温化して燃焼エネルギが高められ
、ピストンの下降に伴いピストン凸部がキャビティ入口
部から、抜けることでキャビティからシリング内に流れ
込む火炎と未燃燃料を含む〃ス魔の勢力が強化される。

その結果、シリング内における燃焼中期から後期の空気
利用率が＾められ、スモーク等のエミッシｊンの低減が
はかれる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図、第２図に示すように、直噴式２ストロークデイ
ーゼルエンジンは、そのシリングへラド４とシリング１
Ｇおよびピストン６により主室７を画成する１図中、１
９．２０はそれぞれつオータジャケットである。

シリングへラド４には一対の掃気ポート１１と一対の排
気ポート１２がそれぞれ形成され、各掃気ポート１１を
開閉する掃気バルブ１と各排気ポート１２を開閉する排
気バルブ２がそれぞれ一対で設けられる。

各掃気ポート１１の上流橢には図示しない過給機が設け
られ、エアクリーナから取り入れられた新気が圧送され
る。

シリングへγド４には排気バルブ２のまわりにヘッド部
１３が平面状に形成されるとともに、このヘッド部１３
に対して凹状に窪むキャビティ９が形成され、このキャ
ビティ９内に臨んで一対の掃気バルブ１と単一の燃料噴
射弁３がそれぞれ設けられる。

キャビティ９は各掃気バルブ１のまわりに拡がる土壁部
１４と、シリング１０の墓艮上に延びるシリングｆｆｉ
長壁面１６と、各掃気バルブ１のまわりから所定の間隔
をもつ円弧断面で立ち上がる一対の円筒壁面１７とによ
って画成される。各円筒壁面１７の下端にキャビティ９
の内側に向けて突出する突起２４が円弧状にそれぞれ形
成される。

燃料噴射弁３はシリング藍艮壁面１６からキャビティ９
内に臨み、同円ＩＩ壁面１７の間でｖ字状をなして突出
する稜部１８に向けて取付けられる。

なお、燃料噴射弁３からはスロットルバルブ又はアクセ
ルの開度やエンジン回転数に応じた燃料量が噴射供給さ
れる。

ピストン６の頂面１５にはキャビティ９の入口部分に嵌
合する凸部２３が突出形成される。この凸部２３は、平
面図上でキャビティ９と相似形に形成され、シリング１
０、キャビティ９のシリング延長壁面１６、および突起
２４に対して所定の隙間を持って嵌合する。

凸ＷＳ２３は所是高さで突出し、ピストン６の上死点を
挾んで１０〜２０°の範囲内で設定される所定クランク
角度範囲で凸［２３がキャビティ９を閉塞する。この実
施例では第３図に示すクランク角度範囲でキャビティ９
を閉塞する。

各掃気パルプ１と各排気パルプ２はそれぞれシリンダヘ
ッド４上に設けられる図示しないカムに従動し、＃Ｓ３
図に示す所定のタイミングでエンジン回（に同期して開
閉作動する。

各排気パルプ２は互いに同期して開閉作動し、ピストン
６が下降する途中で開弁し、ピストン６が下死点（ＢＤ
Ｃ）を越えて上昇に転じてから閉弁する。

各掃気パルプ１は互いに同期して開閉作動し、各排気パ
ルプ２と所定のオーバラップ期間をもって開弁する。

また、燃料噴射弁３からの燃料噴射期間はピストン６の
上死点（ＴＤＣ）よりわずかに進角して設定される。

ピストン６の頂面１５と、凸部２３の頂面２５はそれぞ
れシリング１０の輪方向と直交する平面状に形成される
一方、各掃気パルプ１が着座するバルブシート２１と、
各排気パルプ２が着座するバルブシート２２はこれら各
頂面１５．２５と平行に配置され、各パルプシー）２１
．２２からそれぞれ連続的に拡がる土壁部１４とヘッド
部１３も各頂面１５，２５に平行な平面状に形成される
。

ピストン６が上死点にあるとき、ピストン頂面１５とヘ
ッド部１３の間に画成される主室７の容積は、凸部頂面
２５とキャビティ上壁部１４の間に画成されるキャビテ
ィ９の容積に対して３０％程度の割合に設定される。

ピストン６にはシリング１０との間１こ３つのピストン
リング２６，２７，２８が介装される。各ピストンリン
グ２６，２７．２８はシリング１０の輪方向に所定の間
隔で配置され、ピストン６の姿勢を制御する。尚、各ピ
ストンリング２６，２７．２８の軸方向の間隔を大きく
することにより、姿勢制御をより良好に保つことができ
る。

次に作用について説明する。

２ストロークデイーゼルエンジンはピストン６が上昇す
る毎に爆発が起こり、ピストン６がシリング１０を１回
往復動する毎に吸入、圧縮、爆発、排気の行程が行われ
る。

ピストン６が下降する掃排気行程の前半では、先に各排
気パルプ２が開弁して既燃焼ガスを各排気ポート１２に
流出させ、続いて各掃気パルプ１が開弁することによＩ
）キャビティ９を介して主室７に新気が流入する。

第４Ａ図はピストン下死点付近におけるガス流動状態を
表しており、各掃気パルプ１が開弁した状態で、各掃気
パルプ１の傘部外周縁とキャビティ９の各円筒壁面１７
の隙間が比較的に小さいため、掃気ポート１１からキャ
ビティ９のシリンダ延長壁面１Ｇの方向に向かう新気の
勢力が大きくなり、キャビティ９に流入した新気はシリ
ング、ｔｉ壁面１６からシリング１０の壁面に沿ってシ
リング１０内に流入し、この新気の流入により主室７の
既燃焼ガスを排気ポート１２へと押し出すループ掃気効
果を促し、燃焼ガスと新気が置換される。また、このよ
うに新気の流れ経路を長くとることにより、新気が排気
ポート１２にそのまま吹き抜けることを抑制できる。

第４Ｂ図はピストン６が上昇する圧縮行程におけるガス
流動状態を表しており、キャビティ９では各円筒壁面１
７によって案内されて各掃気パルプ１の下側に旋回流が
対称的に生起される。Ｉｍいてピストン凸部２３がキャ
ビティ９に侵入しつつピストン６が上死点近傍に達する
とき、ピストン頂面１５とこれに対向するヘッド部１３
お上り排気バルブ２の端面の間で圧縮された空気がキャ
ビティ９内に押し込まれる一方、この空気流動の中に燃
料噴射弁３から燃料がキャビティ９内に噴射される。こ
の燃料噴霧は第４Ｃ図に示すようにＶ字状に突出する稜
部１８に衝突し、各円筒壁面１７に沿ってガス流と同一
方向に旋回し、空気と燃□　　料の混合が促され、良好
な着火性能を確保される。

このように、キャビティ９内で燃焼が開始され、ピスト
ン６が下降していくが、第５Ａ図、＄５Ｂ図に示すよう
に、ピストン凸部２３がキャビティ９内に嵌合するクラ
゛ンク角度ｉｉｗで、キャビティ９内に燃焼ガスと未燃
混合気が閉じ込められ、第５Ｃ図に示すように、ピスト
ン６の下降に伴ってピストン凸部２３がキャビティ９か
ら抜けると、ピストン凸ｓ２３とシリンダヘッド部１３
の間隙を通ってキャビティ９内座ら主室７へ火炎と未燃
成分がその燃焼エネルギによって噴出し、シリング１０
内の未利用空気に拡散しながら燃焼を続ける。

このように、ピストン６が上死点から下降する１０〜２
０°のクランク角度範囲で、燃焼ガスがピストン凸ｆｉ
２３によりキャビティ９内に閉じ込められることにより
、キャビティ９内が高圧高温化して燃焼エネルギが高め
られる。このため、ピストン凸部２３がキャビティ９か
ら抜けることによりキャビティ９から主室７に噴出する
火炎と未燃燃料を含むガス流の勢力が強化されで、シリ
ング１０内における燃焼中期から後期の空気利用率が高
められ、スモーク等のエミフシタンを低減できる。

仮に、ピストン凸部２３を有していないピストンを用い
た場合、ピストンが上死点から下降するのに伴−でキャ
ビティ９と主室７がすぐに連通して、キャビティ９内に
燃焼ガスが閉じ込められる期間が短くなり、キャビティ
９から主室７に噴出するガス流がピストンの上死点付近
で終わってしまうため、上記のように拡散燃焼が十分に
行われないのである。

また、ピストン６が上死点にあるとき、主室７の容積が
燃焼室全容積に対して３０〜５０％程度の割合に設定さ
れることにより、キャビティ９内では理論空燃比または
リッチ側で燃焼させて、燃焼初期に生成されやすいＮＯ
ｘを低減することができる。

次に、第６図に示す他の実施例は、ピストン３０の頂面
３２からキャビティ９内に嵌合する凸部３１を塊状に隆
起させて形成するもので、これによりピストン３２の重
量バランスを改善するとともに、軽量化がはかられる。

次に、第７図に示す他の実施例は、シリングへラド３４
にはキャビティ３５の周囲にはピストン３６に向けて突
出する突起３７が形成され、ピストン３６にはこの突起
３７に嵌合する凸部３８が溝状に形成されるとともに、
このｒ！Ｊ部３８の両側にはキャビティ３５に嵌合する
凸部３９と排気パルプ２に向けて突出する凸ｓ４０がそ
れぞれ形成される。

この場合も、ピストン３６の重量バランスが改善される
とともに、ピストン３６の上死点近傍におけるキャビテ
ィ３５の密封性を高められる。

（発明の効果） 以上の通り本発明によれば、２ストロークデイーゼルエ
ンクンにおいて、シリン−ダヘッドの燃焼室壁に排気バ
ルブのまわりに拡がるヘッド部と、このヘッド部に対し
て凹状に窪むキャビティをそれぞれ形成し、このキャビ
ティの内部に臨んで掃スパルプと燃料噴射弁をそれぞれ
配設し、ピストン頂部にその上死点近傍でキャビティ入
口部に嵌合する凸部を突出形成したため、ループ掃スを
促してシリング内の残留ガスを低減し、新スが排気ポー
トに吹き抜けることを防止するとともに、キャビティお
よびシリング内で燃料と空気の混合を促進して空気利用
率を＾められ、さらに燃焼中期から後期にかけての拡散
燃焼が促進され、２ス）。

−クディーゼルエンジンの出力、燃費および排気エミッ
シ１ンを改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すエンジンの横断面図、第
２図は燃焼室の平面図、第３図は贅ヤビティ開閉時期と
パルプ開閉弁時期および燃料噴射時期を示す角度線図、
第４Ａ図〜第４Ｃ図、第５Ａ図〜第ｓＣ図はそれぞれ燃
焼室における〃ス流動を表す図である。！ｌＩＩ＄６図
、第７図はそれぞれ他の実施例を示すエンジンの横断面
図である。 １・・・掃気パルプ、２・・・排気パルプ、３・・・燃
料噴射弁、４・・・シリンダヘッド、６・・・ピストン
、７・・・主室、９・・・キャビティ、１０・・・シリ
ング、１１・・・掃気ポート、１２・・・排気ポート、
１５・・・ピストン頂面、２３−・・ピストン凸部。 第２図 第３図 ＴＤＣ ＤＣ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダヘッドに過給機から圧送される新気を燃焼室に
   導く掃気ポートを形成するとともに、燃焼室から燃焼ガ
   スを排出する排気ポートを形成し、この掃気ポートまた
   は排気ポートをエンジン回転に同期して開閉する掃気バ
   ルブまたは排気バルブをそれぞれ設け、シリンダヘッド
   の燃焼室壁に排気バルブのまわりに拡がるヘッド部と、
   このヘッド部に対して凹状に窪むキャビティをそれぞれ
   形成し、このキャビティの内部に臨んで掃気バルブと燃
   料噴射弁をそれぞれ配設し、ピストンの頂部にその上死
   点近傍でキャビティ入口部に嵌合する凸部を突出させた
   ことを特徴とする２ストロークディーゼルエンジン。