(57)【要約】  【課題】主燃焼室の空気利用率を高めることができるディーゼルエンジンの渦室式燃焼室を提供する。  【解決手段】シリンダヘッド４に渦室５を設け、この渦室５と主燃焼室３とを噴口６で連通させ、渦室５にインジェクタ７を臨ませ、このインジェクタ７から渦室５に燃料を噴射し、渦室５で燃料の一部を燃焼させ、未燃焼燃料を含む燃焼膨張ガスを噴口６で主燃焼室３の外周縁部側から主燃焼室３の中央部側に向けて噴出させ、未燃焼燃料を主燃焼室３の空気と混合させて主燃焼室３で燃焼を行わせるようにした、ディーゼルエンジンの渦室式燃焼室において、ピストン頂面１の外周縁部にその外周縁に沿う円弧状の膨張ガス案内溝８を設け、この膨張ガス案内溝８の中央部を噴口６と対向させることにより、噴口６から主燃焼室３に噴出した燃焼膨張ガスの一部を膨張ガス案内溝８でピストン頂面１の外周縁部に案内するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン頂面(１)とこれに対向するシリンダヘッド底面(２)との間に主燃焼室(３)を形成し、シリンダヘッド(４)に渦室(５)を設け、この渦室(５)と主燃焼室(３)とを噴口(６)で連通させ、渦室(５)にインジェクタ(７)を臨ませ、このインジェクタ(７)から渦室(５)に燃料を噴射し、渦室(５)で燃料の一部を燃焼させ、未燃焼燃料を含む燃焼膨張ガスを噴口(６)で主燃焼室(３)の外周縁部側から主燃焼室(３)の中央部側に向けて噴出させ、未燃焼燃料を主燃焼室(３)の空気と混合させて主燃焼室(３)で燃焼を行わせるようにした、ディーゼルエンジンの渦室式燃焼室において、
ピストン頂面(１)の外周縁部にその外周縁に沿う円弧状の膨張ガス案内溝(８)を設け、この膨張ガス案内溝(８)の中央部を噴口(６)と対向させることにより、噴口(６)から主燃焼室(３)に噴出した燃焼膨張ガスの一部を膨張ガス案内溝(８)でピストン頂面(１)の外周縁部に案内するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの渦室式燃焼室。
【請求項２】
請求項１に記載したディーゼルエンジンの渦室式燃焼室において、
シリンダ中心軸線(９)と平行な向きに見て、噴口中心軸延長線(１０)の両脇で、シリンダヘッド底面(２)にバルブリセス(１１)(１１)を設け、膨張ガス案内溝(８)で案内された燃焼膨張ガスがピストン頂面(１)の外周縁部側からバルブリセス(１１)(１１)に流入するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの渦室式燃焼室。
【請求項３】
請求項２に記載したディーゼルエンジンの渦室式燃焼室において、
膨張ガス案内溝(８)の両端部を傾斜させ、膨張ガス案内溝(８)で案内された燃焼膨張ガスが、この両端部の傾斜面(１２)(１２)でバルブリセス(１１)(１１)に向けて偏向されるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの渦室式燃焼室。
【請求項４】
請求項１に記載したディーゼルエンジンの渦室式燃焼室において、
シリンダ中心軸線(９)と平行な向きに見て、噴口中心軸延長線(１０)の両脇で、ピストン頂面(１)にバルブリセス(１１)(１１)を設け、膨張ガス案内溝(８)で案内された燃焼膨張ガスがビストン頂面(１)の外周縁部側からバルブリセス(１１)(１１)に流入するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの渦室式燃焼室。
【請求項５】
請求項４に記載したディーゼルエンジンの渦室式燃焼室において、
膨張ガス案内溝(８)の両端部をバルブリセス(１１)(１１)と連通させた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの渦室式燃焼室。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載したディーゼルエンジンの渦室式燃焼室において、
シリンダ中心軸線(９)と平行な向きに見て、膨張ガス案内溝(８)の中央部から噴口中心軸延長線(１０)に沿って中央案内溝(１３)を導出した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの渦室式燃焼室。
【請求項７】
請求項６に記載したディーゼルエンジンの渦室式燃焼室において、
中央案内溝(１３)の通路断面積を円弧状の膨張ガス案内溝(８)の通路断面積よりも小さくした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの渦室式燃焼室。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載したディーゼルエンジンの渦室式燃焼室において、
中央案内溝(１３)の終端部を傾斜させ、中央案内溝(１３)で案内される燃焼膨張ガスが、この終端部の傾斜面(１４)でピストンヘッド底面(２)に向けて偏向されるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの渦室式燃焼室。
【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の渦室式燃焼室に関し、詳しくは、主燃焼室の空気利用率を高めることができるディーゼルエンジンの渦室式燃焼室に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のディーゼルエンジンの渦室式燃焼室として、本発明と同様、ピストン頂面とこれに対向するシリンダヘッド底面との間に主燃焼室を形成し、シリンダヘッドに渦室を設け、この渦室と主燃焼室とを噴口で連通させ、渦室にインジェクタを臨ませ、このインジェクタから渦室に燃料を噴射し、渦室で燃料の一部を燃焼させ、未燃焼燃料を含む燃焼膨張ガスを噴口で主燃焼室の外周縁部側から主燃焼室の中央部側に向けて噴出させ、未燃焼燃料を主燃焼室の空気と混合させて主燃焼室で燃焼を行わせるようにしたものがある(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
しかし、上記従来の渦室式燃焼室では、膨張ガス案内溝が扇形で、噴口から主燃焼室に噴出した燃焼膨張ガスを膨張ガス案内溝でピストン頂面の中央部に案内する構造となっているため、問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１１９５７号公報(図１参照)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、次の問題がある。
《問題》  主燃焼室の空気利用率が低い。
膨張ガス案内溝が扇形で、噴口から主燃焼室に噴出した燃焼膨張ガスを膨張溝案内溝でピストン頂面の中央部に案内する構造となっているため、シリンダ中心軸線と平行な向きに見て、噴口の両側に位置する主燃焼室部分を、燃焼膨張ガスが通過せず、この部分の空気が未燃焼燃料との混合に用いられず、主燃焼室の空気利用率が低い。このため、これが出力性能や排気ガス性能の向上を妨げる要因となっている。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決することができるディーゼルエンジンの渦室式燃焼室、すなわち、主燃焼室の空気利用率を高めることができるディーゼルエンジンの渦室式燃焼室を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１(Ｃ)または図２(Ｃ)に例示するように、ピストン頂面(１)とこれに対向するシリンダヘッド底面(２)との間に主燃焼室(３)を形成し、シリンダヘッド(４)に渦室(５)を設け、この渦室(５)と主燃焼室(３)とを噴口(６)で連通させ、渦室(５)にインジェクタ(７)を臨ませ、このインジェクタ(７)から渦室(５)に燃料を噴射し、渦室(５)で燃料の一部を燃焼させ、未燃焼燃料を含む燃焼膨張ガスを噴口(６)で主燃焼室(３)の外周縁部側から主燃焼室(３)の中央部側に向けて噴出させ、未燃焼燃料を主燃焼室(３)の空気と混合させて主燃焼室(３)で燃焼を行わせるようにした、ディーゼルエンジンの渦室式燃焼室において、
図１(Ｂ)または図２(Ｂ)に例示するように、ピストン頂面(１)の外周縁部にその外周縁に沿う円弧状の膨張ガス案内溝(８)を設け、この膨張ガス案内溝(８)の中央部を噴口(６)と対向させることにより、噴口(６)から主燃焼室(３)に噴出した燃焼膨張ガスの一部を膨張ガス案内溝(８)でピストン頂面(１)の外周縁部に案内するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの渦室式燃焼室。
【発明の効果】
【０００８】
（請求項１に係る発明）
《効果》  主燃焼室の空気利用率を高めることができる。
図１(Ｂ)または図２(Ｂ)に例示するように、ピストン頂面(１)の外周縁部にその外周縁に沿う円弧状の膨張ガス案内溝(８)を設け、この膨張ガス案内溝(８)の中央部を噴口(６)と対向させることにより、噴口(６)から主燃焼室(３)に噴出した燃焼膨張ガスの一部を膨張ガス案内溝(８)でピストン頂面(１)の外周縁部に案内するようにしたので、シリンダ中心軸線(９)と平行な向きに見て、噴口(６)の両側に位置する主燃焼室部分を、膨張ガス案内溝(８)で案内された燃焼膨張ガスが通過するため、この部分の空気が未燃焼燃料との混合に用いられ、主燃焼室(３)の空気利用率を高めることができる。このため、出力性能や排気ガス性能の向上を図ることができる。
【０００９】
（請求項２に係る発明）
請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  主燃焼室の空気利用率を高めることができる。
図１(Ａ)に例示するように、シリンダ中心軸線(９)と平行な向きに見て、噴口中心軸延長線(１０)の両脇で、シリンダヘッド底面(２)にバルブリセス(１１)(１１)を設け、図１(Ｂ)に例示するように、膨張ガス案内溝(８)で案内された燃焼膨張ガスがビストン頂面(１)の外周縁部側からバルブリセス(１１)(１１)に流入するようにしたので、燃焼膨張ガスの到達が困難であったビストン頂面(１)の外周縁部側のバルブリセス部分の空気と未燃焼燃料との混合が促進され、主燃焼室(３)の空気利用率を高めることができる。
【００１０】
（請求項３に係る発明）
請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  主燃焼室の空気利用率を高めることができる。
図１(Ｄ)に例示するように、膨張ガス案内溝(８)の両端部を傾斜させ、膨張ガス案内溝(８)で案内された燃焼膨張ガスが、この両端部の傾斜面(１２)(１２)でバルブリセス(１１)(１１)に向けて偏向されるようにしたので、膨張ガス案内溝(８)からバルブリセス(１１)(１１)に燃料膨張ガスがスムーズに流入し、バルブリセス(１１)(１１)の空気と未燃焼燃料との混合が促進され、主燃焼室(３)の空気利用率を高めることができる。
【００１１】
（請求項４に係る発明）
請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  主燃焼室の空気利用率を高めることができる。
図２(Ｂ)に例示するように、シリンダ中心軸線(９)と平行な向きに見て、噴口中心軸延長線(１０)の両側で、ピストン頂面(１)にバルブリセス(１１)(１１)を設け、膨張ガス案内溝(８)で案内された燃焼膨張ガスが、ピストン頂面(１)の外周縁部側からバルブリセス(１１)(１１)に流入するようにしたので、燃焼膨張ガスの到達が困難であったピストン頂面(１)の外周縁部側のバルブリセス部分の空気と未燃焼燃料との混合が促進され、主燃焼室(３)の空気利用率を高めることができる。
【００１２】
（請求項５に係る発明）
請求項４に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  主燃焼室の空気利用率を高めることができる。
図２(Ｂ)(Ｄ)に例示するように、膨張ガス案内溝(８)の両端部をバルブリセス(１１)(１１)と連通させたので、膨張ガス案内溝(８)からバルブリセス(１１)(１１)に燃料膨張ガスがスムーズに流入し、バルブリセス(１１)(１１)の空気と未燃焼燃料との混合が促進され、主燃焼室(３)の空気利用率を高めることができる。
【００１３】
（請求項６に係る発明）
請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  主燃焼室の空気利用率を高めることができる。
図１(Ｂ)または図２(Ｂ)に例示するように、シリンダ中心軸線(９)と平行な向きに見て、膨張ガス案内溝(８)の中央部から噴口中心軸延長線(１０)に沿って中央案内溝(１３)を導出したので、中央案内溝(８)の案内で、噴口(６)と反対側に位置する主燃焼室部分にも十分な燃焼膨張ガスが到達し、この主燃焼室部分の空気と未燃焼燃料との混合が促進され、主燃焼室(３)の空気利用率を高めることができる。
【００１４】
（請求項７に係る発明）
請求項６に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  主燃焼室の空気利用率を高めることができる。
図１(Ｂ)または図２(Ｂ)に例示するように、中央案内溝(１３)の通路断面積を円弧状の膨張ガス案内溝(８)の通路断面積よりも小さくしたので、円弧状の膨張ガス案内溝(８)での燃焼膨張ガスの案内量が確保され、噴口(６)の両側に位置する主燃焼室部分を、所定量の燃焼膨張ガスが通過し、この部分の空気が未燃焼燃料との混合に用いられ、主燃焼室(３)の空気利用率を高めることができる。
【００１５】
（請求項８に係る発明）
請求項６または請求項７に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  
図１(Ｃ)または図２(Ｃ)に例示するように、中央案内溝(１３)の終端部を傾斜させ、中央案内溝(１３)で案内される燃焼膨張ガスが、この終端部の傾斜面(１４)でピストンヘッド底面(２)に向けて偏向されるようにしたので、中央案内溝(１３)から主燃焼室(３)に燃料膨張ガスがスムーズに流入し、噴口(６)と反対側に位置する主燃焼室部分に、所定量の燃焼膨張ガスが到達し、この主燃焼室部分の空気が未燃焼燃料との混合に用いられ、主燃焼室(３)の空気利用率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るディーゼルエンジンの渦室式燃焼室を説明する図、図２は本発明の第２実施形態に係るディーゼルエンジンの渦室式燃焼室を説明する図である。
【００１７】
図１に示す第１実施形態の内容は、次の通りである。
図１(Ｃ)に示すように、ピストン頂面(１)とこれに対向するシリンダヘッド底面(２)との間に主燃焼室(３)を形成し、シリンダヘッド(４)に渦室(５)を設け、この渦室(５)と主燃焼室(３)とを噴口(６)で連通させ、渦室(５)にインジェクタ(７)を臨ませ、このインジェクタ(７)から渦室(５)に燃料を噴射し、渦室(５)で燃料の一部を燃焼させ、未燃焼燃料を含む燃焼膨張ガスを噴口(６)で主燃焼室(３)の外周縁部側から主燃焼室(３)の中央部側に向けて噴出させ、未燃焼燃料を主燃焼室(３)の空気と混合させて主燃焼室(３)で燃焼を行わせるようにしている。シリンダヘッド底面(２)から上向きに窪み(１５)を形成し、この窪み(１５)の下部に口金(１６)を嵌め、この口金(１６)の上面から下向きに半球型の窪み(１７)を形成し、上向きの窪み(１５)の奥端の半球部分と口金(１６)の半球型の窪み(１７)とで球形の渦室(５)を形成している。口金(１６)の底壁(１８)にはシリンダ中心軸線(９)に対して４５°の傾斜をもつ噴口(６)を形成している。口金(１６)はシリンダ周壁(１９)寄りに配置している。圧縮行程では主燃焼室(３)から噴口(６)を介して渦室(５)に圧縮空気が押し込まれ、これが渦室(５)で渦流(２０)となる。圧縮行程終期でインジェクタ(７)から燃料が噴射されると、この燃料が渦流(２０)に巻き込まれ、その一部が燃焼し、未燃焼燃料を含む燃焼膨張ガスが噴口(６)から主燃焼室(３)に噴出する。
【００１８】
燃焼膨張ガスの案内手段の工夫は、次の通りである。
図１(Ｂ)に示すように、ピストン頂面(１)の外周縁部にその外周縁に沿う円弧状の膨張ガス案内溝(８)を設け、この膨張ガス案内溝(８)の中央部を噴口(６)と対向させることにより、噴口(６)から主燃焼室(３)に噴出した燃焼膨張ガスの一部を膨張ガス案内溝(８)でピストン頂面(１)の外周縁部に案内するようにしている。膨張ガス案内溝(８)は、ピストン頂面(１)の外周縁部全周長の１／４の長さに設定している。シリンダ中心軸線(９)と平行な向きに見て、噴口(６)は膨張ガス案内溝(８)の中央部と重なる位置に配置している。噴口(６)は主噴口の両脇に副噴口を一連に形成した３噴口構造である。
【００１９】
バルブリセスに関する工夫は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、シリンダ中心軸線(９)と平行な向きに見て、噴口中心軸延長線(１０)の両脇で、シリンダヘッド底面(２)にバルブリセス(１１)(１１)を設け、膨張ガス案内溝(８)で案内された燃焼膨張ガスがピストン頂面(１)の外周縁部側からバルブリセス(１１)(１１)に流入するようにしている。この燃焼膨張ガスの流れは図１(Ｂ)の矢印(２１)(２１)の通りであり、燃焼膨張ガスは、バルブリセス(１１)(１１)内を旋回する。図１(Ｄ)に示すように、このバルブリセス(１１)(１１)は吸排気弁(２２)(２２)の弁座(２３)(２３)をシリンダヘッド底面(２)から奥側に進出させることにより、弁座(２３)(２３)の手前に形成している。また、図１(Ｄ)に示すように、膨張ガス案内溝(８)の両端部を傾斜させ、膨張ガス案内溝(８)で案内された燃焼膨張ガスが、この両端部の傾斜面(１２)(１２)でバルブリセス(１１)(１１)に向けて偏向されるようにしている。この傾斜面(１２)(１２)は膨張ガス案内溝(８)の底面と鈍角をなしている。この燃焼膨張ガスの流れは図１(Ｄ)の矢印(２１)(２１)の通りである。
【００２０】
中央案内溝に関する工夫は、次の通りである。
図１(Ｂ)に示すように、シリンダ中心軸線(９)と平行な向きに見て、膨張ガス案内溝(８)の中央部から噴口中心軸延長線(１０)に沿って中央案内溝(１３)を導出している。中央案内溝(１３)の通路断面積を円弧状の膨張ガス案内溝(８)の通路断面積よりも小さくしている。図１(Ｃ)に示すように、中央案内溝(１３)の終端部を傾斜させ、中央案内溝(１３)で案内される燃焼膨張ガスが、この終端部の傾斜面(１４)でピストンヘッド底面(２)に向けて偏向されるようにしている。この傾斜面(１４)は膨張ガス案内溝(８)の底面(２４)と鈍角をなしている。この燃焼膨張ガスの流れは、図１(Ｂ)及び図１(Ｃ)の矢印(２５)の通りである。
【００２１】
図２に示す第２実施形態の構造は、次の点で第１実施形態と異なる。
第１実施形態では、図１に示すように、シリンダヘッド底面(２)にバルブリセス(１１)(１１)を形成したのに対し、この第２実施形態では、図２(Ｂ)に示すように、シリンダ中心軸線(９)と平行な向きに見て、噴口中心軸延長線(１０)の両脇で、ピストン頂面(１)にバルブリセス(１１)(１１)を設け、膨張ガス案内溝(８)で案内された燃焼膨張ガスがビストン頂面(１)の外周縁部側からバルブリセス(１１)(１１)に流入するようにしている。また、図２(Ｂ)(Ｄ)に示すように、膨張ガス案内溝(８)の両端部をバルブリセス(１１)(１１)と連通させている他の構成と機能は、第１実施形態と同一であり、図２中、第１実施形態と同一の要素には、同一の符号を付しておく。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るディーゼルエンジンの渦室式燃焼室を説明する図で、図１(Ａ)はシリンダヘッド底面の図、図１(Ｂ)はピストン頂面の図、図１(Ｃ)は図１(Ｂ)のＣ−Ｃ線断面図、図１(Ｄ)は図１(Ｂ)のＤ−Ｄ線断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るディーゼルエンジンの渦室式燃焼室を説明する図で、図２(Ａ)はシリンダヘッド底面の図、図２(Ｂ)はピストン頂面の図、図２(Ｃ)は図２(Ｂ)のＣ−Ｃ線断面図、図２(Ｄ)は図２(Ｂ)のＤ−Ｄ線断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
(１) ピストン頂面
(２) シリンダヘッド底面
(３) 主燃焼室
(４) シリンダヘッド
(５) 渦室
(６) 噴口
(７) インジェクタ
(８) 膨張ガス案内溝
(９) シリンダ中心軸線
(１０) 噴口中心軸延長線
(１１) バルブリセス
(１２) 傾斜面
【図１】
2008082221.tif 000003
【図２】
2008082221.tif 000004