(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連絡孔を介して主燃焼室に連通する副燃焼室を備えるディーゼルエンジンであって、
前記副燃焼室の内壁面において、前記連絡孔の手前であって且つ前記副燃焼室内に噴射された燃料が衝突する位置に突出するように設けられており、前記副燃焼室内に形成される旋回流の流れ方向が前記副燃焼室の中央部へ向くように前記副燃焼室内に設けられた流れ方向規制部を具備することを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記流れ方向規制部は、シリンダライナの中心軸線に直交する方向から視て段形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンのＮＯｘ排出量の低減に有効な技術として、排気ガスの一部を吸気ガスに混合させる排気ガス再循環（EGR:Exhaust Gas Recirculation）が知られている（下記特許文献１参照）。このＥＧＲがＮＯｘ排出量の低減に有効な理由として、（１）排気ガスの一部の再循環により排気ガス量が減るためＮＯｘ排出量が減る、（２）吸気ガス中の酸素濃度が低下することで燃焼温度が下がるためＮＯｘ排出量が減る、（３）排気ガス中の水蒸気やＣＯ２が吸気ガスに混ざることで燃焼時の温度上昇が抑制されるためＮＯｘ排出量が減る、などが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４４５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＥＧＲをディーゼルエンジンに適用するためには、排気ガスを再循環させるための配管や、ＥＧＲ率を制御するためのバルブ、体積効率を上げるためのＥＧＲクーラなどの補機類を追加する必要があるため、部品コストの増加やエンジンサイズの大型化を招くという問題があった。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、部品コストの増加やエンジンサイズの大型化を招くことなく、ＮＯｘ排出量を低減することの可能なディーゼルエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、ディーゼルエンジンに係る第１の解決手段として、連絡孔を介して主燃焼室に連通する副燃焼室を備えるディーゼルエンジンであって、前記副燃焼室内に形成される旋回流の流れ方向が、少なくとも前記連絡孔の手前で前記副燃焼室の中央部へ向くように前記副燃焼室内に設けられた流れ方向規制部を具備する、という手段を採用する。
【０００７】
また、本発明では、ディーゼルエンジンに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記流れ方向規制部は、前記副燃焼室の内壁面において少なくとも前記連絡孔の手前であって且つ前記副燃焼室内に噴射された燃料が衝突する位置に設けられていると共に、シリンダライナの中心軸線に直交する方向から視て段形状を有している、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来のように、排気ガスを再循環させるための配管や、ＥＧＲ率を制御するためのバルブ、体積効率を上げるためのＥＧＲクーラなどの補機類を追加することなく、ＥＧＲと同様の効果（ＮＯｘ排出量の低減効果）を得られるため、その結果、部品コストの増加やエンジンサイズの大型化を招くことなく、ＮＯｘ排出量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態における渦流室式ディーゼルエンジンＥの特徴的な構成を抽出して図示したものである。
【図２】流れ方向規制部８を渦流室５内に設けない場合（従来の渦流室式ディーゼルエンジンの構造）における渦流室５内の燃料濃度分布（図２（ａ））と、流れ方向規制部８を渦流室５内に設けた場合（本実施形態における渦流室式ディーゼルエンジンＥの構造）における渦流室５内の燃料濃度分布（図２（ｂ））である。
【図３】渦流室式ディーゼルエンジンＥの変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下では、本発明に係るディーゼルエンジンとして、連絡孔を介して主燃焼室に連通する副燃焼室（渦流室）を備える渦流室式ディーゼルエンジンを例示して説明する。図１は、本実施形態における渦流室式ディーゼルエンジンＥの特徴的な構成を抽出して図示したものであり、他の部分については公知の渦流室式ディーゼルエンジンと同様であるので図示を省略している。
【００１１】
この図１において、符号１は、渦流室式ディーゼルエンジンＥのシリンダブロック内に設けられた円筒形状のシリンダライナである。符号２は、シリンダライナ１の上部に設けられたシリンダヘッドである。符号３は、シリンダライナ１内において当該シリンダライナ１の内壁面１ａに沿って摺動自在に嵌挿されたピストンである。符号４は、シリンダライナ１内においてピストン３の頂上面３ａとシリンダヘッド２の下面２ａとの間に形成される主燃焼室である。符号５は、シリンダヘッド２内に主燃焼室４から独立して設けられた球形状の渦流室である。符号６は、主燃焼室４と渦流室５とを連通させるためにシリンダヘッド２に設けられた連絡孔である。
【００１２】
符号７は、燃料噴射口７ａが渦流室５内に露出するようにシリンダヘッド２に装着された燃料噴射弁である。符号８は、後述のように渦流室５内に形成される旋回流（渦流）Ｃの流れ方向が、少なくとも連絡孔６の手前で渦流室５の中央部へ向くように当該渦流室５内に設けられた流れ方向規制部である。具体的には、この流れ方向規制部８は、図１に示すように、渦流室５の内壁面５ａにおいて、少なくとも連絡孔６の手前であって且つ燃料噴射弁７の燃料噴射口７ａに対向する位置（燃料噴射口７ａから噴射された燃料Ｆが衝突する位置）に設けられていると共に、シリンダライナ１の中心軸線に直交する方向から視て段形状を有している。
【００１３】
このような構成を備える渦流室式ディーゼルエンジンＥの作用・効果は以下の通りである。まず、圧縮工程において、主燃焼室４内の空気がピストン３の上昇移動に伴って圧縮され、連絡孔６を介して渦流室５に押し込まれることにより、渦流室５内に旋回流Ｃが形成され、燃料噴射弁７の燃料噴射口７ａから噴射された燃料Ｆと空気との混合が促進される。この時、流れ方向規制部８の存在によって、旋回流Ｃの流れ方向が連絡孔６の手前で渦流室５の中央部へ向くことにより、渦流室５内の広範囲に燃料Ｆが分布するようになる。
【００１４】
図２（ａ）は、流れ方向規制部８が渦流室５内に存在しない場合（従来の渦流室式ディーゼルエンジンの構造）における渦流室５内の燃料濃度分布を表し、図２（ｂ）は、流れ方向規制部８が渦流室５内に存在する場合（本実施形態における渦流室式ディーゼルエンジンＥの構造）における渦流室５内の燃料濃度分布を表している。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、流れ方向規制部８が渦流室５内に存在しない場合、渦流室５の底部、つまり連絡孔６周辺では燃料濃度が高くなることがわかる。一方、図２（ｂ）に示すように、流れ方向規制部８が渦流室５内に存在する場合、渦流室５内の広範囲に燃料Ｆが分布することにより、連絡孔６周辺では相対的に燃料濃度が低くなることがわかる。
【００１６】
つまり、流れ方向規制部８が渦流室５内に存在する場合、渦流室５内の燃焼によって発生した高圧燃焼ガスが連絡孔６を介して主燃焼室４へ噴出する際に、連絡孔６周辺で燃料濃度が低くなっているため、主燃焼室４へ噴出する既燃ガスの量が減少する一方、渦流室５内に残留する既燃ガスの量が増えることになる。この渦流室５内に残留する既燃ガスが、次の圧縮工程で渦流室５に導入される空気と混ざるため、ＥＧＲ（排気ガス再循環）と同様の効果（ＮＯｘ排出量の低減効果）を得ることができる。
【００１７】
以上説明したように、本実施形態における渦流室式ディーゼルエンジンＥによれば、排気ガスを再循環させるための配管や、ＥＧＲ率を制御するためのバルブ、体積効率を上げるためのＥＧＲクーラなどの補機類を追加することなく、ＥＧＲと同様の効果（ＮＯｘ排出量の低減効果）を得られるため、その結果、部品コストの増加やエンジンサイズの大型化を招くことなく、ＮＯｘ排出量を低減することが可能となる。
【００１８】
なお、上記実施形態では、流れ方向規制部８が渦流室５内においてシリンダライナ１の中心軸線に直交する方向から視て段形状を有する場合を例示したが、流れ方向規制部８の形状はこのような段形状に限定されるものではなく、渦流室５内に形成される旋回流Ｃの流れ方向を連絡孔６の手前で渦流室５の中央部へ向かわせることが可能な形状であれば、どのような形状を採用しても良い。例えば、図３に示すように、板形状の流れ方向規制部８’を渦流室５の内壁面５ａから突出するように設けても良い。
【符号の説明】
【００１９】
Ｅ…渦流室式ディーゼルエンジン、１…シリンダライナ、２…シリンダヘッド、３…ピストン、４…主燃焼室、５…渦流室（副燃焼室）、６…連絡孔、７…燃料噴射弁、８、８’…流れ方向規制部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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