(57)【要約】      （修正有）【課題】シリンダ中央部の空気を十分有効に使うことができ、スモークを更に低減できる直噴式エンジンの燃焼室構造を提供する。【解決手段】ピストンの頂部中央に凹設された燃焼室の断面壁形状は、ピストン中央に向けて凸となる上部案内壁部６と、燃焼室の側壁下部と底壁外周部を区画する円弧状曲線で形成された下部案内壁部７と、燃焼室中央に形成され上方に盛り上がる中央底壁部８と、下部案内壁部７と中央底壁部８との間に形成され下部案内壁部７と滑らかに接続する緩和曲線で形成された中間底壁部９とを備え、中央底壁部８は、中間底壁部９からの噴流を上方に剥離させるため、中間底壁部９と接してはいるが、曲率半径が急変するよう円弧状曲線で形成されたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの頂部中央に凹設され、前記ピストンの上方に配置されたインジェクタから噴射された燃料の噴霧と空気の混合気を形成して燃焼させる燃焼室を備え、前記燃焼室の断面壁形状は、その燃焼室の上部にピストン中央に向けて凸となる上部案内壁部と、前記上部案内壁部と連続し燃焼室の側壁下部と底壁外周部を区画する円弧状曲線で形成された下部案内壁部と、前記燃焼室の中央に形成され上方に盛り上がる中央底壁部と、前記下部案内壁部と前記中央底壁部との間に形成され前記下部案内壁部と滑らかに接続する緩和曲線で形成された中間底壁部とを備え、前記中央底壁部は、前記中間底壁部からの噴流を上方に剥離させる円弧状曲線で形成されたことを特徴とする直噴式エンジンの燃焼室構造。
【請求項２】
前記緩和曲線が、クロソイド曲線からなる請求項１に記載の直噴式エンジンの燃焼室構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストン頂面に凹状の燃焼室が形成された直噴式エンジンの燃焼室構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４、図５（ａ）に示すように、直噴式ディーゼルエンジンのピストン２０の頂面２１には、燃焼室（窪み）２２が形成されており、インジェクタ５からの噴霧（主に軽油）が燃焼しながら燃焼室２２の形状にそって拡散するようになっている。
【０００３】
ところで、図５（ａ）に示すように、燃焼室２２には、断面円弧状に形成される壁面部分２３と断面直線状に形成される底面部分２４とが接続して形成されるものがある。かかる燃焼室２２では、噴霧が壁面部分２３から底面部分２４に沿って流れるとき、燃焼室２２の内面の曲率が急激に変わるため、噴霧の流れが淀むという問題があった。かかる問題を解決する手段としては、例えば、特許文献１のように壁面部分２３と底面部分２４との間に断面緩和曲線状の部分２５（図５（ｂ）参照）を形成することが知られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２１７３０６号公報
【特許文献２】特表２００４−５３６９９２号公報
【特許文献３】特開平０８−１３５４４９号公報
【特許文献４】特開平０７−０４２５５９号公報
【特許文献５】特開平１１−２１０４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図５（ｂ）に示すように、壁面部分２３と底面部分２４との間に断面緩和曲線状の部分２５を形成した場合、噴霧はいつまでも断面直線状の底面部分２４に沿って流れるため、シリンダ中央部の空気が十分有効に使えておらず、スモークの低減量に改善の余地があるという課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、シリンダ中央部の空気を十分有効に使うことができ、スモークを更に低減できる直噴式エンジンの燃焼室構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、ピストンの頂部中央に凹設され、前記ピストンの上方に配置されたインジェクタから噴射された燃料の噴霧と空気の混合気を形成して燃焼させる燃焼室を備え、前記燃焼室の断面壁形状は、その燃焼室の上部にピストン中央に向けて凸となる上部案内壁部と、前記上部案内壁部と連続し燃焼室の側壁下部と底壁外周部を区画する円弧状曲線で形成された下部案内壁部と、前記燃焼室の中央に形成され上方に盛り上がる中央底壁部と、前記下部案内壁部と前記中央底壁部との間に形成され前記下部案内壁部と滑らかに接続する緩和曲線で形成された中間底壁部とを備え、前記中央底壁部は、前記中間底壁部からの噴流を上方に剥離させる円弧状曲線で形成されたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の直噴式エンジンの燃焼室構造によれば、シリンダ中央部の空気を十分有効に使うことができ、スモークを更に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るピストンの要部拡大断面図である。
【図２】図１に係るピストンの斜視説明図である。
【図３】インジェクタからの噴流を説明する概略説明図であり、（ａ）は燃料噴射直後、（ｂ）はその後の状態を示す。
【図４】従来のピストンの断面説明図である。
【図５】（ａ）は、図４の要部拡大説明図であり、（ｂ）は、（ａ）の問題を解決した従来のピストンの要部拡大説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１１】
図２及び図３（ａ）に示すように、ピストン１は、直噴式エンジン２のシリンダ３内に上下に往復動自在に設けられている。直噴式エンジン２は、ディーゼルエンジンからなる。また、ピストン１は、シリンダ３に全周に亘って内接するよう略円柱状に形成されており、頂部中央には凹状の燃焼室４が形成されている。
【００１２】
燃焼室４は、ピストン１の上方に配置されたインジェクタ５から斜め下方に噴射される燃料の噴霧と空気の混合気を形成して燃焼させるためのものであり、平面視でインジェクタ５を中心とする円形に形成されている。
【００１３】
図１に示すように、燃焼室４の断面壁形状は、燃焼室４の上部にピストン中央に向けて凸となる上部案内壁部６と、上部案内壁部６と連続し燃焼室４の側壁下部と底壁外周部を区画する円弧状曲線で形成された下部案内壁部７と、燃焼室４の中央に形成され上方に盛り上がる中央底壁部８と、下部案内壁部７と中央底壁部８との間に形成され下部案内壁部７及び中央底壁部８と滑らかに接続する緩和曲線で形成された中間底壁部９とを備える。
【００１４】
上部案内壁部６は、インジェクタ５からの噴流を下方の下部案内壁部７に案内するものであり、燃焼室４の内周側に凸状に張り出すように形成されている。また、上部案内壁部６は、ピストン頂面、下部案内壁部７間を円弧曲線でつなぐ断面形状で形成されている。
【００１５】
下部案内壁部７は、上部案内壁部６からの噴流を燃焼室４の中央に案内するものであり、凹状に窪んで形成されている。
【００１６】
中央底壁部８は、中間底壁部９からの噴流を上方に剥離すべく円弧状曲線で形成されている。中央底壁部８は、噴流を上方に剥離させることで膨張行程中の下降するピストン中央からシリンダ３の中央に噴流を案内するようになっている。また、中央底壁部８の半径Ｒ１は、下部案内壁部７の半径Ｒ２よりも大きく形成されている。
【００１７】
中間底壁部９は、下部案内壁部７と滑らかに接続される緩和曲線状に形成されており、下部案内壁部７からの噴流を淀みなく中央底壁部８側に案内するようになっている。中間底壁部９は、下部案内壁部７と接続される外周側端部の半径が下部案内壁部７の半径Ｒ２と同じに形成されると共に、外周側端部から内周側端部に向かうにつれて曲率半径が連続的に大きくなるように形成されており、最終的に曲率半径∞即ち直線となり、中央底壁部８と接する。よって接点で曲率半径が急変することになり、噴霧が中央底壁部８から離れ、シリンダ中央部に向かっていく。具体的には、中間底壁部９は、クロソイド曲線で形成されている。
【００１８】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、圧縮行程中の上死点近傍でインジェクタ５から燃料が噴射されると、噴射された燃料とその周囲の空気とが噴流１０となって燃焼室４の上部案内壁部６に向かう。このとき、噴流１０は周囲の空気を巻き込みながら流れると共に、噴流１０内の燃料の霧と周囲の空気とが徐々に着火する。この後、噴流１０は徐々に着火する状態を維持したまま上部案内壁部６、下部案内壁部７及び中間底壁部９に沿って流れる。具体的には、噴流１０は、上部案内壁部６で下方に案内されたのち、円弧状の下部案内壁部７に沿って流れて燃焼室４の中央に向きを変えられ、中間底壁部９に沿って流れて中央底壁部８に向かって流れる。中間底壁部９は緩和曲線で形成されているため、下部案内壁部７と中間底壁部９との境や中間底壁部９と中央底壁部８との境で噴流１０が淀むことはなくスムーズに流れる。
【００２０】
図３（ｂ）に示すように、中央底壁部８が円弧状曲線で形成され、ピストン１は上死点を過ぎると下降することから、中央底壁部８に至った噴流１０は、中央底壁部８で上方に剥離され、ピストン上方に位置するシリンダ中央の空間に向かって流れ、シリンダ中央の空気と速やかに混合され、シリンダ中央の空気を有効に使って燃焼する。
【００２１】
このように、中間底壁部９を緩和曲線で形成し、中央底壁部８をわざと曲率を急激に変える円弧状曲線で形成するものとしたため、噴流１０を確実に上方に剥離させることができ、シリンダ３の中央部の空気を有効に使うことができ、スモークを更に低減させることができる。
【符号の説明】
【００２２】
１  ピストン
２  直噴式エンジン
４  燃焼室
６  上部案内壁部
７  下部案内壁部
８  中央底壁部
９  中間底壁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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