(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの頂面に、双葉型主室と、燃料噴射弁を有する副室からの噴流をこの双葉型主室に案内する案内溝とが形成された副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室において、
前記案内溝の深さを前記双葉型主室よりも深く形成すると共に、この案内溝の前記双葉型主室との接続部には、前記案内溝と滑らかに接続する補助燃焼室を設け、この補助燃焼室と前記双葉型主室との境界部の段部は、前記副室からの噴流が２つに分断されるように前記案内溝側に突出させ、前記補助燃焼室の底面はこの段部の高さが前記双葉型主室の左右方向に向かって次第に少なくなるようななだらかな斜面と、この斜面に連続する延長斜面によって、前記ピストンの頂面まで延長し、
前記段部によって二分された噴流がこれらのなだらかな斜面と延長斜面に沿って上昇して前記ピストンの頂面に流れ込むようにしたことを特徴とする副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室。
【請求項２】
前記延長斜面と前記双葉型主室の底面との段差を、補助斜面によって滑らかに接続したことを特徴とする請求項１に記載の副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室に関し、特に、ピストンの頂面に形成された主燃焼室の形状を改良して、燃焼を良好にした副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃焼室内の空気をピストンで圧縮し、圧縮空気中に燃料を噴射して自己着火させるディーゼルエンジンは熱効率の良い内燃機関として知られている。近年、このようなディーゼルエンジンに対して、排気ガス中のＮＯｘと黒煙（スモーク）の低減を行う必要が生じている。
【０００３】
このような要求に対し、副燃焼室を備えた副室式ディーゼルエンジンにおいては、ＮＯｘやスモークの低減のために主燃焼室の形状を工夫して、副燃焼室からの噴流が主燃焼室において空気と十分に混合されて主燃焼室内の燃焼を良くすることが行われている。
図４（ａ）  は従来の副室付ディーゼルエンジンの部分拡大断面図であり、チャンバ部材６を装着した副室付ディーゼルエンジンにおける主燃焼室２と副燃焼室４の部位を拡大して示している。図４（ａ）  に示すように、シリンダブロック５０にはピストン１が上下動可能に収容されており、ピストン１の頂部には主燃焼室２が形成されている。また、シリンダブロック５０の上部にはシリンダヘッド６０があり、このシリンダヘッド６０の一部に、燃料噴射弁１０を備えた副燃焼室４がチャンバ部材６を嵌め込むことによって形成されている。主、副燃焼室２，４は、チャンバ部材６に設けられた連通孔５によって連通されている。４８は冷間始動時に通電されてエンジンの始動を確実にするグロープラグ、４９はシリンダブロック５０とシリンダヘッド６０の間に介装されたガスケットである。
【０００４】
ピストン１の頂面に形成された主燃焼室２は一般に、図４（ｂ）  に示すように双葉型主室２０と、副燃焼室４からの噴流をこの双葉型主室２０に導くための案内溝３とを備えている。以上のように構成された副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室２は、ピストン１の上死点においてシリンダヘッド６０との隙間Ｘが１ｍｍ程度であり、双葉型主室２０の深さＹが２ｍｍ程度である。
【０００５】
この従来の副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室２においては、副燃焼室４内に燃料が噴射されて着火されると、燃焼ガスは噴流となって副燃焼室４から連通孔５を通り、主燃焼室２の案内溝３から双葉型主室２０内に噴出し、主燃焼室２側の空気と混合されて燃焼が促進される。
図４（ｂ）  に示す矢印は、副燃焼室４から連通孔５を通り、主燃焼室２の案内溝３から双葉型主室２０内に噴出する噴流の流れを示すものである。噴流は案内溝３に噴出された後、その一部は双葉型主室２０内を回り、また一部は双葉型主室２０の段部を乗り越えてシリンダブロック６０との間の空間に流出し、そこにある空気と混ざって燃焼する。
【０００６】
しかしながら、図４（ａ）  ，（ｂ）  のように構成された従来の副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室２の形状では、ピストン１の頂面の点線Ｓで示す部分にある空気の利用率が低いという課題があった。
そこで、燃焼室内での空気の利用率を向上させて燃焼を良くするために、実開昭５７−１７４７２４号公報には、副燃焼室と連通するピストン頂面に案内溝と双葉型主室とからなる主燃焼室を備えるディーゼルエンジンにおいて、主燃焼室を構成する双葉型主室の案内溝から遠い側の段部を、双葉型の形状を保持させたまま階段状に形成し、案内溝の方向からθの角度には階段の奥行を広げたものが開示されている。この提案では、案内溝および案内溝に近い側の双葉型主室の深さは深くなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実開昭５７−１７４７２４号公報に提案の副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室では、案内溝から出た噴流は、左右に分けられた後、階段状の段部に一段ずつ衝突しながら流れるので、段部によってその流れおよび噴流の広がりが妨げられてしまうという問題点があった。また、階段を上昇する噴流の流れの向きは直線状で混合が不十分であり、更に、広げられた噴流によって双葉型主室内の空気があまり取り込まれることなくピストンの頂面に押し出されるので、ピストンの頂面においても噴流と空気との混合も妨げられるという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、副燃焼室からの噴流を滑らかに双葉型主室の両側に回り込ませると共に、この回り込んだ噴流と、副燃焼室から直進する噴流とが効率良く混合されるように主燃焼室の案内溝と双葉型主室の形状を工夫して、燃焼室内での燃焼を良好にすることができる副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明は、ピストンの頂面に、双葉型主室と、燃料噴射弁を有する副室からの噴流をこの双葉型主室に案内する案内溝とが形成された副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室において、案内溝の深さを双葉型主室よりも深く形成すると共に、この案内溝の双葉型主室との接続部には、案内溝と滑らかに接続する補助燃焼室を設け、この補助燃焼室と双葉型主室との境界部の段部は、副室からの噴流が２つに分断されるように案内溝側に突出させ、補助燃焼室の底面はこの段部の高さが双葉型主室の左右方向に向かって次第に少なくなるようななだらかな斜面と、この斜面に接続する延長斜面によって、前記ピストンの頂面まで延長し、段部によって二分された噴流がこれらのなだらかな斜面と延長斜面に沿って上昇してピストンの頂面に流れ込むようにしたことを特徴としている。
この場合、延長斜面と双葉型主室の底面との段差を、補助斜面によって滑らかに接続することができる。
【００１０】
【作用】
本発明の副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室によれば、副燃焼室から噴出される噴流が案内溝から補助燃焼室に入り、案内溝の正面に形成された段部によって、補助燃焼室内で左右に流れる噴流と、段部を越えて双葉型主室内を直進する噴流に分けられる。補助燃焼室の左右に分けられた噴流は、双葉型の主燃焼室の案内溝側の側面に沿ってなだらかな斜面を登ってその一部が双葉型主室に回り込み、段部を越えて双葉型主室内を進み双葉型の主燃焼室の段部によって左右に分流される噴流と混合され、残りの部分が延長斜面を登ってピストンの頂面に流れる。この結果、双葉型の主燃焼室の案内溝側の側面に沿ってなだらかな斜面を登ることによって勢いが弱められていない噴流と、案内溝から直進した後に左右に分流された噴流とが双葉型主室内で衝突し、回りの空気を攪拌しながら双葉型主室からピストン頂面に溢れ出すと共に、延長斜面を登った噴流が直接ピストン頂面に達するので、ピストン上の空気の利用率が向上し、燃焼が良くなる。また、延長斜面を補助斜面によって滑らかに双葉型主室の底面に接続しておけば、延長斜面上での噴流の混合を増大させることができる。
【００１１】
【実施例】
以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
図１（ａ）  は本発明の副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室２の第１の実施例における案内溝３０と双葉型主室２０の構成を示すピストン１の平面図であり、図１（ｂ）  は図１（ａ）  のピストン１をその中心線ＣＬで半分に切断してこの実施例の双葉型主室２０の形状を示す斜視図であり、図１（ｃ）  は図１（ａ）  のＡ−Ａ線における断面を示している。
【００１２】
この実施例では、ピストン１の頂面に双葉型主室２０と、燃料噴射弁を有する副燃焼室（図４参照）からの噴流をこの双葉型主室２０に案内する案内溝３０とが形成されているディーゼルエンジンにおいて、案内溝３０の底面３３の深さが、図１（ｂ）  に示すように、双葉型主室２０の底面２２の深さよりも深く形成されている。そして、この実施例では、図１（ａ）  に示すように、案内溝３０と双葉型主室２０との接続部に補助燃焼室４０が形成されている。この補助燃焼室４０は案内溝３０と滑らかに接続し、その後は双葉型主室２０の側壁２３に沿って所定距離だけ延長されると共に、その深さが次第に浅くなって双葉型主室２０に滑らかに接続している。また、この補助燃焼室４０の双葉型主室２０との境界部は段部２１となっている。
【００１３】
一方、双葉型主室２０の底面２２は、図示しない副燃焼室からの噴流が補助燃焼室４０内で２つに分断されるように、案内溝３０側、即ち、噴流入口側に突出されており、補助燃焼室４０と底面２２との間の段部２１は湾曲状に形成されている。補助燃焼室４０の案内溝３０に接続する底面４１は、案内溝３０の底面３３と同じ深さであり、補助燃焼室４０の双葉型主室２０の側壁２３に沿った部分の深さは、その深さが次第に浅くなる斜面４２になっている。また、双葉型主室２０にはこの中を流れる噴流が２つに分断されるような突出部２４が設けられている。
【００１４】
従って、補助燃焼室４０と双葉型主室２０の底面２２との境界にある段部２１の高さは双葉型主室２０の左右方向に向かって次第に少なくなるように次第に減少し、補助燃焼室４０の斜面４２はなだらかに双葉型主室２０の底面２２に接続されている。
なお、補助燃焼室４０と双葉型主室２０の底面２２との境界にある段部２１は、噴流がスムーズに斜面４２を登るように、双葉型主室２０の側壁２３の形状に合わせて湾曲形状に形成されている。
【００１５】
以上のように構成された実施例では、副燃焼室からの噴流は図１（ａ）  ，（ｂ）  に矢印で示すように補助燃焼室４０内および双葉型主室２０内を流れる。即ち、副燃焼室からの噴流は矢印▲１▼で示すように最初に案内溝３０から補助燃焼室４０内に流入する。補助燃焼室４０内に入った噴流は矢印▲２▼で示すように段部２１によって補助燃焼室４０内で左右に振り分けられる。このように、噴流が案内溝３０のすぐ近くで振り分けられることにより、従来形状のものよりいち早く主燃焼室内の空気との混合が開始される。
【００１６】
補助燃焼室４０内で左右に振り分けられた噴流は、双葉型主室２０の側壁２３に沿って進み、矢印▲４▼で示すように徐々に浅くなる斜面４２に導かれて上昇し、双葉型主室２０内に流れ込む。このとき、矢印▲４▼で示す噴流は、段部を越えることなく、滑らかな斜面４２を上昇するので、その勢いが弱められることがなく、強い勢いで双葉型主室２０内に流れ込むことができる。
【００１７】
一方、案内溝３０から補助燃焼室４０に入った噴流の一部は、段部２１を乗り越えて双葉型主室２０に入り、双葉型主室２０の突出部２４によって左右に振り分けられ、矢印（３）（図１では○付数字の３）  で示すように双葉型主室２０内を流れる。
補助燃焼室４０から双葉型主室２０に入り込んだ噴流（４）（図１では○付数字の４）  と、段部２１を越えて双葉型主室２０に入り込んだ後に突出部２４によって振り分けられた噴流（３）（図１では○付数字の３）  とは互いに逆向きの旋回流成分を帯びているので、双葉型主室２０の左右の部位で衝突する。この衝突により、双方の流れと周囲の空気とを非常に良く攪拌し、燃焼ガス中に空気が取り込まれ、混合、燃焼の改善が得られる。
【００１８】
噴流は更にその後に混合しながら双葉型主室２０の外側に矢印（７）（図では○付数字の７）  で示すように流れ出るので、従来と同様に矢印（５），（６）（図１では○付数字の５，６）  で示す噴流とも良く混ざり、従来十分に利用されていなかった双葉型主室２０からピストン１の外周部にかけての部分Ｓ（点線で示す）の空気も利用することができ、燃焼が更に良くなる。
図２（ａ）  は本発明の副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室の第２の実施例における案内溝３０と双葉型主室２０の構成を示すピストン１の平面図であり、図２（ｂ）  は図２（ａ）  のＢ−Ｂ線における断面図、図２（ｃ）  は図１（ａ）  のＣ−Ｃ線における断面図、図２（ｄ）  は図２（ａ）  のピストン１をその中心線ＣＬで半分に切断してこの実施例の双葉型主室２０の形状を示す斜視図である。この第２の実施例では、第１の実施例で説明した部分と同じ構成部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、補助燃焼室４０の左右に分かれてからの斜面４２が、図２(b) ，(c) ，(d) に示すように、双葉型主室２０の底面２２と同じ高さになった後も更に延長され、延長斜面４３が設けられている点である。４５は延長斜面４３と双葉型主室２０の底面２２との段差であり、この段差４５は双葉型主室２０の底面２２からピストン１の頂面まで徐々に大きくなっている。また、図２(a) ，(d) における斜面４２と延長斜面４３の間の点線が双葉型主室２０の底面２２と同じ高さを示している。そして、第２の実施例における延長斜面４３の最終的な高さは、ピストン１の頂面と同じになっている。
【００２０】
この第２の実施例の副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室２０は、第１の実施例のものに比べて、補助燃焼室４０からの噴流の流れをより多くピストン１の頂面に導くことができ、燃焼のバランスを双葉型主室２０の中からその外側のピストン１の頂面に移すことができる。
図３（ａ）  は本発明の副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室の第３の実施例における案内溝３０と双葉型主室２０の構成を示すピストン１の平面図であり、図３（ｂ）  は図３（ａ）  のピストン１をその中心線ＣＬで半分に切断してこの実施例の双葉型主室２０の形状を示す斜視図である。この第３の実施例でも第１の実施例で説明した部分と同じ構成部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２１】
第３の実施例が第２の実施例と異なる点は、延長斜面４３と双葉型主室２０の底面２２との段差４５（図２（ｄ）  参照）が補助斜面４４によって滑らかに双葉型主室２０の底面２２に繋げられている点である。この補助斜面４４によって延長斜面４３と双葉型主室２０の底面２２との段差４５はなくなっている。
この第３の実施例の副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室２０は、第２の実施例のものに比べて、補助燃焼室４０からの噴流の流れをより多くピストン１の頂面に導くことができると共に、双葉型主室２０の突出部２４を越えて補助斜面４４側に流れてきた噴流を滑らかに延長斜面４３側に導くことができ、延長斜面４３上での噴流の混合を増大させることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室によれば、副燃焼室からの噴流が案内溝から補助燃焼室に入り、案内溝の正面に形成された段部によって、補助燃焼室内で左右に流れる噴流と段部を越えて双葉型主室内を直進する噴流に分けられ、左右に分けられた噴流は斜面を登って勢いを失うことなくその一部が双葉型主室に回り込み、段部を越えて双葉型の主室内で左右に分流された噴流と強く混合され、残りの部分が延長斜面を登ってピストンの頂面に流れる。この結果、補助燃焼室の斜面の下流側の双葉型主室内で噴流が強く衝突し、回りの空気を攪拌しながら双葉型主室からピストン頂面に溢れ出すと共に、延長斜面を登った噴流が直接ピストン頂面に達するので、ピストン上の空気の利用率が向上し、燃焼が良くなるという効果がある。また、延長斜面が補助斜面によって滑らかに双葉型主室の底面に接続されているものでは、延長斜面上での噴流の混合が増大し、更に燃焼が良くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）  は本発明の副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室の第１の実施例における案内溝と双葉型主室の構成を示すピストンの平面図、（ｂ）  は（ａ）  のピストンをその中心線で半分に切断して双葉型主室の形状を示す斜視図、（ｃ）  は（ａ）  のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】（ａ）  は本発明の副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室の第２の実施例における案内溝と双葉型主室の構成を示すピストンの平面図、（ｂ）  は（ａ）  のＢ−Ｂ線における断面図、（ｃ）  は（ａ）  のＣ−Ｃ線における断面図、（ｄ）  は（ａ）  のピストンをその中心線で半分に切断して第２の実施例の双葉型主室の形状を示す斜視図である。
【図３】（ａ）  は本発明の副室式ディーゼルエンジンの主燃焼室の第３の実施例における案内溝と双葉型主室の構成を示すピストンの平面図、（ｂ）  は（ａ）  のピストンをその中心線で半分に切断して第３の実施例の双葉型主室の形状を示す斜視図である。
【図４】（ａ）  は従来の副室付ディーゼルエンジンにおける主燃焼室と副燃焼室の部位を拡大して示す部分断面図、（ｂ）  は（ａ）  のピストンの頂面に設けられた双葉型主室と案内溝の形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…ピストン
２…主燃焼室
４…副燃焼室
５…連通孔
１０…本発明の燃料噴射弁
２０…双葉型主室
２１…段部
２２…底面
２３…側壁
２４…突出部
３０…案内溝
３３…底面
４０…補助燃焼室
４１…底面
４２…斜面
４３…延長斜面
４４…補助斜面
４５…段差
【図１】
0003554385.tif 000002
【図２】
0003554385.tif 000003
【図３】
0003554385.tif 000004
【図４】
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