(57)【要約】  【課題】燃料インジェクタ４のノズル部４ａが過熱し難い副室式ディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】副室式ディーゼルエンジンにおいて、ノズル部収容室３ａは、ノズル部４ａの先端面４ｂを覆う防熱壁３ｂを備え、防熱壁３ｂは、噴射燃料通過孔３ｃを備えると共に、周囲の副室内周壁２ａと連続する肉壁で構成され、ノズル部収容室３ａは、ノズル部４ａの先端面４ｂと防熱壁３ｂの間に防熱空間３ｄを備え、防熱空間３ｄは、噴射燃料通過孔３ｃを介して副室２と連通している。【選択図】    図１
2022001750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド(１)内に設けられた副室(２)と、インジェクタ挿通孔(３)と、インジェクタ挿通孔(３)に挿通された燃料インジェクタ(４)と、燃料インジェクタ(４)のノズル部(４ａ)を収容するインジェクタ挿通孔(３)のノズル部収容室(３ａ)を備えた、副室式ディーゼルエンジンにおいて、
ノズル部収容室(３ａ)は、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)を覆う防熱壁(３ｂ)を備え、防熱壁(３ｂ)は、噴射燃料通過孔(３ｃ)を備えると共に、周囲の副室内周壁(２ａ)と連続するシリンダヘッド(１)の肉壁で構成され、
ノズル部収容室(３ａ)は、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)と防熱壁(３ｂ)の間に防熱空間(３ｄ)を備え、防熱空間(３ｄ)は、噴射燃料通過孔(３ｃ)を介して副室(２)と連通している、ことを特徴とする副室式ディーゼルエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載された副室式ディーゼルエンジンにおいて、
副室(２)は渦室(２ｂ)とされ、渦室(２ｂ)に臨む防熱壁内周面(３ｂａ)と、防熱壁内周面(３ｂａ)の周囲の渦室内周面(２ｂａ)で、球面形状の旋回流案内面(２ｃ)が形成されている、ことを特徴とする副室式ディーゼルエンジン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された副室式ディーゼルエンジンにおいて、
ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)は防熱空間(３ｄ)に向けて露出されている、ことを特徴とする副室式ディーゼルエンジン。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載された副室式ディーゼルエンジンにおいて、
防熱壁(３ｂ)は、噴射燃料通過孔(３ｃ)の周縁部にノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)に近づく環形突条(３ｂｂ)を備え、環形突条(３ｂｂ)とノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)の間に、絞り隙間(３ｄａ)が形成されている、ことを特徴とする副室式ディーゼルエンジン。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載された副室式ディーゼルエンジンにおいて、
防熱空間(３ｄ)に、金属製の防熱板(３ｅ)が収容され、防熱板(３ｅ)は、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)と防熱壁(３ｂ)の間に挟み付けられている、ことを特徴とする副室式ディーゼルエンジン。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された副室式ディーゼルエンジンにおいて、
噴射燃料通過孔(３ｃ)の最小部(３ｄ)の直径は、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)の直径の２０％以上で５０％未満の範囲内の長さとされている、ことを特徴とする副室式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、副室式ディーゼルエンジンに関し、詳しくは、燃料インジェクタのノズル部が過熱し難い副室式ディーゼルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダヘッド内に設けられた副室と、副室に向けてシリンダヘッドを貫通するインジェクタ挿通孔と、インジェクタ挿通孔に挿通された燃料インジェクタと、燃料インジェクタのノズル部を収容するインジェクタ挿通孔のノズル部収容部を備えた、副室式ディーゼルエンジンがある(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４５９４０号公報(図１，２参照)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
《問題点》
特許文献１のエンジンでは、燃料インジェクタのノズル部を覆う防熱キャップを備えているため、シリンダヘッドと別部品である防熱キャップの熱は、シリンダヘッドに伝わり難く、防熱キャップが高温になり、燃料インジェクタのノズル部が過熱し易い。
【０００５】
本発明の課題は、燃料インジェクタのノズル部が過熱し難い副室式ディーゼルエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明の主要な構成は、次の通りである。
図１〜３に例示するように、ノズル部収容室(３ａ)は、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)を覆う防熱壁(３ｂ)を備え、防熱壁(３ｂ)は、噴射燃料通過孔(３ｃ)を備えると共に、周囲の副室内周壁(２ａ)と連続するシリンダヘッド(１)の肉壁で構成され、
ノズル部収容室(３ａ)は、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)と防熱壁(３ｂ)の間に防熱空間(３ｄ)を備え、防熱空間(３ｄ)は、噴射燃料通過孔(３ｃ)を介して副室(２)と連通している、ことを特徴とする副室式ディーゼルエンジン。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明は、次の効果を奏する。
《効果１》  燃料インジェクタ(４)のノズル部(４ａ)が過熱し難い。
このエンジンでは、図１〜３に示すように、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)を覆う防熱壁(３ｂ)は、周囲の副室内周壁(２ａ)と連続するシリンダヘッド(１)の肉壁で構成されているため、防熱壁(３ｂ)の熱が、シリンダヘッド(１)に放熱され、防熱壁(３ｂ)が高温にならず、燃料インジェクタ(４)のノズル部(４ａ)が過熱し難い。
【０００８】
《効果２》  ノズル部(４ａ)の過熱抑制機能が高い。
このエンジンでは、図１〜３に示すノズル部(４ａ)の過熱抑制機能が高い。その理由は、次のように推定される。
このエンジンでは、圧縮上死点付近で副室(２)内に発生した高圧の燃焼ガスが、噴射燃料通過孔(３ｃ)から防熱空間(３ｄ)に高速で流入しようとするため、噴射燃料通過孔(３ｃ)を通過する燃焼ガスの圧力損失が大きくなり、燃焼ガスの防熱空間(３ｄ)への流入が抑制され、防熱空間(３ｄ)内に比較的多くの後述する低温の空気が残留し、この低温の空気の断熱作用で、防熱壁(３ｂ)からノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)への熱伝達が抑制される。そして、燃焼行程中に防熱空間(３ｄ)内で昇温した比較的低圧の高温空気が、排気行程や吸気行程で、噴射燃料通過孔(３ｃ)から副室(２)に低速で流出しようとするため、噴射燃料通過孔(３ｃ)を通過する高温空気の圧力損失が小さくなり、高温空気の副室(２)への流出が促進される。そして、圧縮行程前半に、主燃焼室(９)から副室(２)内に押し込まれた比較的低圧の低温空気が噴射燃料通過孔(３ｃ)から防熱空間(３ｄ)に低速で流入しようとするため、噴射燃料通過孔(３ｃ)を通過する低温空気の圧力損失が小さくなり、低温空気の防熱空間(３ｄ)への流入が促進される。このため、防熱空間(３ｄ)の高温空気と副室(２)の低温空気の交換が促進され、低温空気でノズル部(４ａ)が強力に冷却され、ノズル部(４ａ)の過熱が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る副室式ディーゼルエンジンの要部断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る副室式ディーゼルエンジンの要部断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る副室式ディーゼルエンジンの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１〜３は、本発明の実施形態に係る副室式ディーゼルエンジンを説明する図で、図１は第１実施形態、図２は第２実施形態、図３は第３実施形態を示している。この実施形態では、立形の水冷渦室式ディーゼルエンジンについて説明する。
【００１１】
まず、第１実施形態について説明する。
図１に示すように、この第１実施形態のエンジンは、シリンダブロック(５)と、シリンダブロック(５)の上部に組み付けられたシリンダヘッド(１)と、ピストンヘッド(８)を備えている。
【００１２】
図１に示すように、シリンダブロック(５)は、シリンダ部(５ａ)を備え、シリンダ部(５ａ)内にはピストンヘッド(８)が昇降自在に内嵌され、シリンダ部(５ａ)内にシリンダヘッド(１)とピストンヘッド(８)で挟まれた主燃焼室(９)が形成されている。
【００１３】
図１に示すように、シリンダヘッド(１)は、副室(２)を備えている。
シリンダヘッド(１)は、その下面から上向きに凹入された凹入部(１ｂ)を備え、凹入部(１ｂ)の奥側に上側に凹入された上側半球面(１ｃ)を備え、凹入部(１ｂ)の入口側には口金(１０)が内嵌され、口金(１０)は、その上側から下向きに凹入された下側半球面(１０ａ)を備え、上側半球面(１ｃ)と下側半球面(１０ａ)で球形の副室(２)が形成されている。
副室(２)は、口金(１０)の噴口(１０ｂ)で主燃焼室(９)と連通している。
副室(２)には、燃料インジェクタ(４)のノズル部(４ａ)が臨み、グロープラグ(１２)が差し込まれている。
図１に示すように、燃料インジェクタ(４)の燃料噴射軸線(４ｃ)は、渦室(２)の中心点(２d)と噴口(１０ｂ)を通過して、主燃焼室(９)に向けられている。
燃料インジェクタ(４)の燃料噴射軸線(４ｃ)は、渦室(２)の中心部と噴口(１０ｂ)を通過して、主燃焼室(９)に向けられているものであればよい。渦室(２)の中心部とは、渦室(２)の中心点(２d)とその周辺を含む領域をいう。
【００１４】
図１に示すように、シリンダヘッド(１)は、副室(２)を周囲から取り囲むヘッドジャケット(１ａ)を備え、シリンダブロック(５)は、シリンダ部(５ａ)を周囲から取り囲むシリンダジャケット(５ｂ)を備えている。シリンダジャケット(５ｂ)とヘッドジャケット(１ａ)は相互に連通して水冷ジャケット(１１)を構成し、水冷ジャケット(１１)内を通過するエンジン冷却水で、シリンダ部(５ａ)とシリンダヘッド(１)が水冷される。
【００１５】
図１に示すように、このエンジンは、シリンダヘッド(１)内に設けられた副室(２)と、インジェクタ挿通孔(３)と、インジェクタ挿通孔(３)に挿通された燃料インジェクタ(４)と、燃料インジェクタ(４)のノズル部(４ａ)を収容するインジェクタ挿通孔(３)のノズル部収容室(３ａ)を備えている。
【００１６】
図１に示すように、ノズル部収容室(３ａ)は、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)を覆う防熱壁(３ｂ)を備え、防熱壁(３ｂ)は、噴射燃料通過孔(３ｃ)を備えると共に、周囲の副室内周壁(２ａ)と連続するシリンダヘッド(１)の肉壁で構成されている。
ノズル部収容室(３ａ)は、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)と防熱壁(３ｂ)の間に防熱空間(３ｄ)を備え、防熱空間(３ｄ)は、噴射燃料通過孔(３ｃ)を介して副室(２)と連通している。
【００１７】
このエンジンでは、図１に示すように、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)を覆う防熱壁(３ｂ)は、周囲の副室内周壁(２ａ)と連続するシリンダヘッド(１)の肉壁で構成されているため、防熱壁(３ｂ)の熱が、シリンダヘッド(１)に伝わり易く、防熱壁(３ｂ)が高温になり難く、燃料インジェクタ(４)のノズル部(４ａ)が過熱し難い。
【００１８】
このエンジンでは、図１に示すノズル部(４ａ)の過熱抑制機能が高い。その理由は、次のように推定される。
このエンジンでは、圧縮上死点付近で副室(２)内に発生した高圧の燃焼ガスが、噴射燃料通過孔(３ｃ)から防熱空間(３ｄ)に高速で流入しようとするため、噴射燃料通過孔(３ｃ)を通過する燃焼ガスの圧力損失が大きくなり、燃焼ガスの防熱空間(３ｄ)への流入が抑制され、防熱空間(３ｄ)内に比較的多くの後述する低温の空気が残留し、この低温の空気の断熱作用で、防熱壁(３ｂ)からノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)への熱伝達が抑制される。そして、燃焼行程中に防熱空間(３ｄ)内で昇温した比較的低圧の高温空気が、排気行程や吸気行程で、噴射燃料通過孔(３ｃ)から副室(２)に低速で流出しようとするため、噴射燃料通過孔(３ｃ)を通過する高温空気の圧力損失が小さくなり、高温空気の副室(２)への流出が促進される。そして、圧縮行程前半に、主燃焼室(９)から副室(２)内に押し込まれた比較的低圧の低温空気が噴射燃料通過孔(３ｃ)から防熱空間(３ｄ)に低速で流入しようとするため、噴射燃料通過孔(３ｃ)を通過する低温空気の圧力損失が小さくなり、低温空気の防熱空間(３ｄ)への流入が促進される。このため、防熱空間(３ｄ)の高温空気と副室(２)の低温空気の交換が促進され、低温空気でノズル部(４ａ)が強力に冷却され、ノズル部(４ａ)の過熱が抑制される。
【００１９】
図１に示すように、副室(２)は渦室(２ｂ)とされ、渦室(２ｂ)に臨む防熱壁内周面(３ｂａ)と、防熱壁内周面(３ｂａ)の周囲の渦室内周面(２ｂａ)で、球面形状の旋回流案内面(２ｃ)が形成されている。
【００２０】
このエンジンでは、図１に示す防熱壁内周面(３ｂａ)と、防熱壁内周面(３ｂａ)の周囲の渦室内周面(２ｂａ)で形成される球面形状の旋回流案内面(２ｃ)の案内で、渦室(２ｂ)内の圧縮空気の旋回流(６)がスムーズに旋回するため、燃料インジェクタ(４)のノズル部(４ａ)から噴射された燃料(７)が圧縮空気にスムーズに拡散され、予混合燃焼の促進により、燃焼性能が高まる。
これにより、このエンジンでは、エンジン出力の向上、スモークの低減を図ることができる。
【００２１】
図１に示すように、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)は防熱空間(３ｄ)に向けて露出されている。
このエンジンでは、圧縮行程前半に図１に示す防熱空間(３ｄ)に流入した低温空気でノズル部(４ａ)が冷却されるため、ノズル部(４ａ)の過熱抑制機能が高い。
【００２２】
次に、第２実施形態のエンジンについて説明する。
図２の第２実施形態は、図１の第１実施形態に環形突条(３ｂｂ)を追加したもので、他の点は第１実施形態と同じ構成と機能を備えている。図２中、図１の第１実施形態と同一の要素には、図１と同じ符号を付しておく。
図２に示すように、防熱壁(３ｂ)は、噴射燃料通過孔(３ｃ)の周縁部にノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)に近づく環形突条(３ｂｂ)を備え、環形突条(３ｂｂ)とノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)の間に、絞り隙間(３ｄａ)が形成されている。
【００２３】
図２の第２実施形態のエンジンでは、図２に示すノズル部(４ａ)の過熱抑制機能が高い。その理由は、次のように推定される。
このエンジンでは、絞り隙間(３ｄａ)も、噴射燃料通過孔(３ｃ)と同様に機能し、防熱空間(３ｄ)の高温空気と副室(２)の低温空気の交換が促進され、ノズル部(４ａ)の過熱抑制機能が高い。
【００２４】
次に、第３実施形態のエンジンについて説明する。
図３の第３実施形態は、図１の第１実施形態に防熱板(３ｅ)を追加したもので、他の点は第１実施形態と同じ構成と機能を備えている。図３中、図１の第１実施形態と同一の要素には、図１と同じ符号を付しておく。
このエンジンでは、図３に示す防熱空間(３ｄ)に、金属製の防熱板(３ｅ)が収容され、防熱板(３ｅ)は、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)と防熱壁(３ｂ)の間に挟み付けられている。
【００２５】
このエンジンでは、図３に示すノズル部(４ａ)の過熱抑制機能が高い。その理由は、次のように推定される。
このエンジンでは、燃料インジェクタ(４)の燃料噴射時に副室(２)内で発生した高圧の燃焼ガスの熱が、防熱板(３ｅ)で遮られるため、燃料インジェクタ(４)の先端面(４ｂ)に伝わり難い。また、燃料インジェクタ(４)のノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)の熱が、圧縮行程前半に副室(２)から防熱空間(３ｄ)内に押し込まれた比較的低温の空気で冷却された金属製の防熱板(３ｅ)と防熱壁(３ｂ)を介してシリンダヘッド(１)に放熱される。これらの理由により、このエンジンでは、ノズル部(４ａ)の過熱抑制機能が高い。
【００２６】
図１〜３に示すように、各実施形態では、噴射燃料通過孔(３ｃ)の最小部(３ｃａ)の直径は、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)の直径の２０％以上で５０％未満の範囲内の長さとされている。
【００２７】
このエンジンでは、ノズル部(４ａ)の過熱抑制機能が高い。
その理由は、次のように推定される。
噴射燃料通過孔(３ｃ)の最小部(３ｃａ)の直径がノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)の直径の２０％以上未満の長さであると、噴射燃料通過孔(３ｃ)が小さくなり過ぎ、噴射される燃料(７)が噴射燃料通過孔(３ｃ)の周壁に接触し、防熱空間(３ｄ)内に拡散し、燃焼により、防熱空間(３ｄ)内の空気の温度が上昇し、ノズル部(４ａ)を過熱させるおそれがある。他方、噴射燃料通過孔(３ｃ)の最小部(３ｃａ)の直径がノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)の直径の５０％以上の長さであると、噴射燃料通過孔(３ｃ)が大きくなり過ぎ、副室(２)から防熱空間(３ｄ)への燃焼ガスの流入が促進され、防熱空間(３ｄ)内の空気の温度が上昇し、ノズル部(４ａ)を過熱させるおそれがある。これに対し、噴射燃料通過孔(３ｃ)の最小部(３ｃａ)の直径が、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)の直径の２０％以上で５０％未満の範囲内の長さとされている場合には、上記問題がなく、ノズル部(４ａ)の過熱抑制機能が高い。
なお、噴射燃料通過孔(３ｃ)は、副室(２)から防熱空間(３ｄ)に向かって次第に内径が小さくなる錐台形状とされている。また、ノズル部(４ａ)の先端面(４ｂ)は円形とされている。
【符号の説明】
【００２８】
(１)…シリンダヘッド、(２)…副室、(２ａ)…副室内周壁、(２ｂ)…渦室、(２ｂａ)…渦室内周面、(２ｃ)…旋回流案内面、(３)…インジェクタ挿通孔、(３ａ)…ノズル部収容室、(３ｂ)…防熱壁、(３ｂａ)…防熱壁内周面、(３ｂｂ)…環形突条、(３ｃ)…噴射燃料通過孔、(３ｃａ)…最小部、(３ｄ)…防熱空間、(３ｄａ)…絞り隙間、(３ｅ)…防熱板、(４)…燃料インジェクタ、(４ａ)…ノズル部、(４ｂ)…先端面。
【図１】
2022001750.tif 000003
【図２】
2022001750.tif 000004
【図３】
2022001750.tif 000005