JPS6365119A - デイ−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〕 本発明は副燃焼室を有するディーゼルエンジンに関する
ものである。

〔従来の技術〕

ディーゼルエンジンは、空気のみをシリンダ内に吸入し
、圧縮工程路わり付近で高ｌＡ高圧となった空気中に燃
料を噴射することによって、燃料を自己着火させるもの
である。したがって、従来、ディーゼルエンジンは、圧
縮温度を高めるために、高圧縮比とされている。

〔発明が解決しようとする間ツ点］ このため、ディーゼルエンジンおいては、−Ｃ的に知ら
れているように、熱効率が高い利点がある反面、圧縮比
が高くされるのに伴ってシリンダ内の圧力が高（なる不
具合があった。その結果、機関に大きな強度が要求され
、機関重量が嵩む欠点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、シリン
ダ内の圧力上昇が実質的に抑えられるディーゼルエンジ
ンを提供するものである。

本発明に係るディーゼルエンジンは、シリンダヘッドに
副燃焼室に連通され調整ピストンを摺動自在に保持した
容積調整室を設けると共に、ピストンを副燃焼室に対し
て進退するアクチュエータに連結したものである。

〔作用〕

本発明においては、高負荷運転域において８１！１整ピ
ストンを副燃焼室から後退させることによって燃焼室全
体の容積が大きくなり圧縮比が低くなるので、シリンダ
内の圧力上昇が抑えられ、始動時や低負荷運転域におい
ては調整ピストンを副燃焼室方向に前進させることによ
って燃焼室全体の容積が小さくなり圧縮比が高くなるの
で、容易な始動ならびに安定した燃焼が得られる。

〔実施例〕

先ず、具体的な実施例の説明に入る前に、本発明がなさ
れるに至った経緯について説明する。一般にディーゼル
エンジンは、機関の高負荷運転域において、最適な燃焼
状態が得られるように設定されており、機関に加わる負
荷の大きさや圧縮比や給気比などさまざまな要因によっ
て燃焼状態が微妙に変化することが知られている。

そこで、本出願人は、ディーゼルエンジンにおいて、こ
れらさまざまな要因の燃焼に及ぼす影響について考察な
らびに考察に基づいて実験を繰返し行った。その結果、
低負荷運転域においては燃料の噴霧密度が小さく、始動
時においては燃料噴射量は多いが燃焼室温度が低いため
に、圧縮比を高くして噴射開始時の圧縮温度を十分に高
くしないと安定した燃焼が得られないが、高負荷運転域
においては、始動時や低負荷運転域に比較して圧縮比を
低くしても安定した燃焼が得られることを見出したので
ある。これは、高負荷運転域においては、燃料の噴射量
が多いために、燃料が自己着火しうる圧縮温度でさえあ
れば安定した燃焼が得られると考えられることによる。

すなわち、自己着火した燃料は発熱して温度を上昇させ
ながら燃焼するため、続いて噴射される燃料が速やかに
蒸発しながら良好に燃焼すると考えられる。

次に、本発明の一実施例を図により詳細に説明する。図
は本発明に係るディーゼルエンジンを示す断面図で、同
図において符号１で示すものはクランク室圧縮式の２サ
イクルデイーゼルエンジンを示す。このエンジンｌはク
ランク軸２のジャーナル部２ａを回転自在に軸承し、ク
ランク腕２ｂおよびクランクピン部２Ｃを収容するクラ
ンク室を形成しているクランクケース３と、このクラン
クケース３の上方に配設されピストン４を収容したシリ
ンダ本体５と、このシリンダ本体５で形成されたシリン
ダ６の上方を覆って燃焼室７を形成するシリンダヘッド
８などから構成されている。

９は前記クランク軸２とピストン４とを連結する連接棒
、ｌＯはピストン４の環状溝に嵌着されたピストンリン
グである。

前記シリンダ本体５は、アルミ合金製で外周面に冷却フ
ィン１１が一体に形成されたシリンダケーシング５ａと
、このシリンダケーシング５ａに鋳込まれた円筒状のシ
リンダライナ５ｂとからなり、このライナ５ｂによって
ピストン４を摺動自在に保持するシリンダ６が形成され
ている。

前記シリンダへ、ド８はアルミ合金製で外周面に冷却フ
ィン１１が一体に形成されている。１５は副燃焼室で、
シリンダヘッド８に固定された鋳鋼型の副燃焼室形成部
材１６と鋳鉄やセラミック等からなるホ、ドブラグ１７
によって、シリンダ６．１：の中央部に形成されている
。１８は副燃焼室１５と前記燃焼室７とを連通ずる連絡
通路、１９は先端部を副燃焼室１５に臨ませるようにシ
リンダヘッド８に装着された燃料噴射弁であり、噴射管
で図示しない燃料噴射ポンプに接続されている。

前記シリンダ６の周面には、−個の排気孔２１およびそ
の両側に複数個の掃気孔２２が開口されている。排気孔
２１は排気孔２１から斜め下方へ向かって延びる排気通
路２３に連通され、掃気孔２２は掃気通路でクランク室
に連通されている。

２５は排気孔２１の反対側のシリンダ周面に開口された
吸気孔で、吸気孔２５から斜めト方へ向かって延びる吸
気通路２６に連通されている。２７は吸気通路２６の途
中に設けられたり−ド弁で、ピストン４の下側が負圧の
ときに吸気通路２６を開いて新気をクランク室に供給す
るものである。

ここで、前記排気孔２１の上縁の高さ、燃焼室７の容積
および副燃焼室１５の容積は、容易な始動および低負荷
運転域において安定した燃焼を可能とする最低限の圧縮
圧（１８ｋｇ／ｃＡ程度）が得られる圧縮比となるよう
に設定されている。換言すれば、一般的なディーゼルエ
ンジンに比較して低い圧縮比とされている。

３１はシリンダヘッド８に設けられ副燃焼室１５に連通
された断面円形状を呈する容積調整室である。この容積
調整室３１は、下端が副燃焼室１５の上部において開口
され、この開口から斜め上方へ向かってシリンダヘッド
８の上面にまで直線状に延びている。３２はこの容積調
整室３１の内面に摺動自在に保持された調整ピストンで
あり、外周面には容積調整室３１の内面との間を気密に
するピストンリング３３が嵌着されている。３５は副燃
焼室１５に対して進退するロッド３５ａを有するアクチ
ュエータであり、前記調整ピストン３２はロッド３５ａ
の先端部に連結されている。

アクチュエータ３５としては、例えば油圧を利用して軸
の直線往復運動を行う油圧シリンダ装置等を利用するこ
とができる。ここで、容積調整室３１の内径や調整ピス
トン３２のストロークＳは、図中鎖線で示す調整ピスト
ン３２が最大限後退した状態において、問ａ荷運転域で
安定した燃焼を可能とする最低限あるいはそれよりも僅
かに大きい圧縮圧（１３〜１６ｋｇ／ｃ＋＋１程度）が
得られる圧縮比となるように設定されている。

４１はアクチュエータ３５を駆動する駆動回路で、負イ
；ｉ信号発生手段４２で発生した負荷信号に応してアク
チュエータ３５のロッド３５ａが副燃焼室１５に対して
進退するように制ｊ１するものである。詳述すれば、駆
動回路４１は、エンジン１が停止状態や低負荷運転状態
にあるときの負荷信号が入力された場合には、ロッド３
５ａを前進させ、エンジン１が高負荷運転状態にあると
きの負荷信号が入力された場合には、ロッド３５ａを後
退させるようにアクチュエータ３５を制御する。

前記負荷信号発生手段４２としては、エンジン１の負荷
に応じて手動で操作するスイッチ、燃料の噴射量やエン
ジン回転速度を検出するセンサ等を利用することができ
る。

このように構成された２サイクルデイーゼルエンジンに
おいては、クランク室圧縮式の２サイクルガソリンエン
ジンと同様に作動するが、副燃焼室１５に連通された容
積調整室３１内に調整ピストン３２を摺動自在に保持し
、この調整ピストン３２を負荷信号によって制御される
アクチュエータ３５に連結しているので、負荷信号に応
じて調整ピストン３２を進退させることにより、容積調
整室３１の副燃焼室１５に連通された部分の容積を連続
的に増減することができる。

したがって、高負荷運転域においてはアク千ユエータ３
５で調整ピストン３２を副燃焼室１５から後退させろこ
とができる。この場合は燃焼室７全体の容積が大きくな
るので、圧縮比が低くくなる。その結果、圧縮圧力を低
くすることができるので、その分燃料噴射後にシリンダ
内圧力が一ヒ昇するのを抑えることができる。ここで、
高負荷運転域においては、燃料の噴射量が多く自己着火
しやすい状態となっているので、圧縮比を低くしても燃
焼が不安定になることはない。

一方、燃焼室温度が低かったり燃料の噴射量が少なかっ
たりして燃焼が不安定になりやすい始動時や低負荷運転
域においては、アクチュエータ３５でＡＩ”！整ピスト
ン３２を副燃焼室　１５方向へ前進させることができる
。この場合は燃焼室７全体の容積が小さくなるので、圧
縮比が高くなる。

その結果、圧縮温度を高めて、容易な始動ならびに安定
した燃焼を得ることができる。ここで、低負荷運転域に
おいては燃料の噴射量が少な（、始動時においては燃焼
室温度が低いために、燃料噴射後のシリンダ内圧力は高
負荷運転域のように上昇することがない。

したがって、シリンダ内の圧力上昇が大きい高負荷運転
域において圧力上昇を抑えることができるので、実質的
にシリンダ内圧力が上昇するのを抑えることができる。

そのため、シリンダ内圧力の低下に伴って要求される機
関強度も小さくなり、機関の軽量化がはかれる。そして
、この軽量化によって往復動部品や回転部品に加わる慣
性力を軽減でき、エンジン回転速度を高くすることがで
きるので、エンジン出力の向上がはかれる。また、ガソ
リンを混合した空気を圧縮する場合に比較して圧縮温度
を高（することができるので、ガソリンエンジンに比較
して熱効率が高められ、燃料消費量が低くなる。

さらに、ディーゼルエンジンの機関強度をガソリンエン
ジンの機関強度に近づけることも可能になるから、ガソ
リンエンジンを構成する部品の多くを、そのままの状態
であるいは材質を変更したりａｊｉ′Ｌな加工を施した
りすることによってディーゼルエンジンに転用し、ガソ
リンエンジンの生産設備の多くを’！Ｒ用したディーゼ
ルエンジンの製造が可能になるという実用上の効果も期
待できる。

なお、上記実施例においては、クランク室掃気弐の２サ
イクルデイーゼルエンジンに実施した例について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、副燃焼
室を有する４サイクルデイーゼルエンジンにも実施でき
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、シリンダヘッドに
副燃焼室に連通され調整ピストンを摺動自在に保持した
容積調整室を設けると共に、調整ピストンを副燃焼室に
対して進退するアクチュエータに連結したから、高負荷
運転域において調整ピストンを副燃焼室から後退させる
ことによって燃焼室全体の容積が大きくなり圧縮比が低
くなるので、シリンダ内の圧力上昇が抑えられ、始動時
や低負荷運転域においては調整ピストンを副燃焼室方向
に前進させることによって燃焼室全体の容積が小さくな
り圧縮比が高くなるので、容易な始動ならびに安定した
燃焼が得られる。

したがって、シリンダ内の圧力上昇が大きい高負荷運転
域において上昇を抑えることができるので、実質的にシ
リンダ内圧力が上昇するのを抑えることができる。その
結果、エンジンに要求される機関強度が小さくなり、部
品の軽量化によって部品に加わる慣性力が軽減できるか
ら、エンジン回転速度を高くして出力の向上がはかれる
。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る２サイクルデイーゼルエンジンを示す
断面図である。 ４・・・・ピストン、５・・・・シリンダ本体、７・・
・・燃焼室、８・・・・シリンダヘッド、１５・・・・
副燃焼室、３１・・・・容積調整室、３２・・・・調整
ピストン、３５・・・、アクチュエータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダヘッドに副燃焼室を有するディーゼルエンジン
   において、前記シリンダヘッドに副燃焼室に連通され調
   整ピストンを摺動自在に保持した容積調整室を設けると
   共に、前記調整ピストンを副燃焼室に対して進退するア
   クチュエータに連結してなるディーゼルエンジン。