(57)【要約】      （修正有）【課題】副室式の燃焼室を備えたディーゼルエンジンにおいて、ピストンヘッドの形状をさらに工夫することにより、良好な燃焼状態や燃焼の安定化を図り、ひいては性能バラつきの低減や燃費向上が図れるように改善されるディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】エンジンの主燃焼室での偏心箇所に噴孔８を介して副室に連通されるとともに、噴孔８を主燃焼室の中央側へ向けて傾けることにより、副室から噴孔８を通して主燃焼室内へ燃焼気流１０が噴出したときには、燃焼気流１０が、上死点付近に至っているピストンヘッド１Ａの頂面１１に対して斜めに吹き付けられるように構成されているディーゼルエンジンにおいて、頂面１１の外周部における噴孔８の近傍となる箇所に、凹み４が分散配置されている。凹み４は、ポンチ加工による５箇所のポンチ穴４ａによるＸ形状の配列により構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの主燃焼室と副室とが前記主燃焼室での偏心箇所に設けられている噴孔を介して連通され、前記副室から前記噴孔を通して前記主燃焼室内へ燃焼気流が噴出したときには、前記燃焼気流が、上死点付近に至っているピストンヘッドの頂面に対して斜めに吹き付けられるように、前記噴孔が前記主燃焼室の中央側へ向けて傾ける構成とされているディーゼルエンジンであって、
前記頂面の外周部における前記噴孔の近傍となる箇所に、凹みが分散配置されているディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記凹みは、ポンチ加工による複数のポンチ穴の配列により構成されている請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【請求項３】
前記ポンチ穴の配列として、５箇所の穴による平面視で＋又はＸ形状を呈する配列に設定されている請求項２に記載のディーゼルエンジン。
【請求項４】
前記凹みは、平面視で＋又はＸ形状を呈する単一の穴により形成されている請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【請求項５】
前記凹みは、少なくとも前記噴孔の両脇に設けられている請求項１〜４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、副室式の燃焼室を備えたディーゼルエンジンに係り、詳しくは、ピストンヘッドの頂部に工夫を凝らし、燃費向上などの性能向上を図らんとする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のディーゼルエンジン、即ち、エンジンの主燃焼室と副室とが主燃焼室での偏心箇所に設けられている噴孔を介して連通され、副室から噴孔を通して主燃焼室内へ燃焼気流が噴出したときには、燃焼気流が、上死点付近に至っているピストンの頂面に対して斜めに吹き付けられるように、噴孔が主燃焼室の中央側へ向けて傾ける構成とされているディーゼルエンジンは、特許文献１において開示されたものなどが知られている。
【０００３】
従来の副室式（渦流室式）ディーゼルエンジンでは、上死点時、ピストンが反スラスト方向へ傾いており、口金とピストン頂部とのクリアランスは狭くなっている。燃焼爆発工程時、口金の噴孔からの噴流抵抗を下げるために、噴孔下部に扇状や廊下状などのリセスがピストンヘッドの頂面に形成されていることが多い。また、吸排気バルブとピストンの頂部との干渉を防止するためのバルブリセスが設けられている。
【０００４】
例えば、オフセットクランクエンジンにおいては、ピストンが上死点にある時、ピストンがスラスト側へ傾いており、扇状などの燃焼用のリセスを不要にすることは可能である。燃焼用のリセスを廃止できれば、燃焼室の容積比が向上し、安定した燃焼、即ち燃費向上に寄与できる。しかしながら、燃焼用のリセスを廃止すると、噴流が拡散して燃焼後半は単調な燃焼となることから、さらなる燃費向上は望み辛い。
【０００５】
燃焼用のリセスは、アルミ鋳造合金によるピストンの成形時に形成されるが、型成形ゆえに形状が安定し難い面があり、性能がバラつく原因となる場合がある。吸入効率を向上させるには、吸気バルブのタイミングを早めたり、排気バルブのタイミングを遅めたりすることが為されるが、それによってピストンの頂部と干渉するおそれが出るため、これらタイミング変更にも限度がある。
【０００６】
そのため、バルブ用のリセスの深さをさらに深くすることが考えられるが、そうすると容積比がさらに下がり、却って燃焼し難くなってしまい、燃費向上は不可能である。このように、副室式の燃焼室を備えたディーゼルエンジンにおいて、燃焼を良くして燃費向上などの性能向上を図るにはさらなる改善の余地が残されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２８５８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、副室式の燃焼室を備えたディーゼルエンジンにおいて、ピストンヘッドの形状をさらに工夫することにより、良好な燃焼状態や燃焼の安定化を図り、ひいては性能バラつきの低減や燃費向上が図れるように改善されるディーゼルエンジンを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、エンジンの主燃焼室９と副室６とが前記主燃焼室９での偏心箇所に設けられている噴孔８を介して連通され、前記副室６から前記噴孔８を通して前記主燃焼室内９へ燃焼気流１０が噴出したときには、前記燃焼気流１０が、上死点付近に至っているピストンヘッド１Ａの頂面１１に対して斜めに吹き付けられるように、前記噴孔８が前記主燃焼室９の中央側へ向けて傾ける構成とされているディーゼルエンジンにおいて、
前記頂面１１の外周部における前記噴孔８の近傍となる箇所に、凹み４が分散配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のディーゼルエンジンにおいて、
前記凹み４は、ポンチ加工による複数のポンチ穴４ａの配列により構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のディーゼルエンジンにおいて、
前記ポンチ穴４ａの配列として、５箇所の穴４ａによる平面視で＋又はＸ形状を呈する配列に設定されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載のディーゼルエンジンにおいて、
前記凹み４は、平面視で＋又はＸ形状を呈する単一の穴４ｂにより形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４に記載のディーゼルエンジンにおいて、
前記凹み４は、少なくとも前記噴孔８の両脇に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜５の発明によれば、ピストンヘッドの頂面の外周部における噴孔の近傍となる箇所に分散配置される凹みにより、燃焼後半においても噴流に微小な渦を設けることができて、噴出燃料と空気との混合が促進されるようになる。
凹みの存在により、ピストン頂部の表面積が増え、燃焼爆発エネルギーを効率よく回転運動に変換させることができる。
容積比を維持したままバルブリセスの深さを深くすることができるので、吸排気バルブの開閉タイミングを従来よりも幅広い範囲で変更設定することが可能になる。
その結果、ピストンヘッドの形状をさらに工夫することにより、良好な燃焼状態や燃焼の安定化を図り、ひいては性能バラつきの低減や燃費向上が図れるように改善されるディーゼルエンジンを提供することができる。
【００１５】
請求項２の発明は、複数のポンチ穴の配列により凹みを構成する手段であり、請求項３の発明は、その配列が、５箇所の穴による平面視で＋又はＸ形状を呈する配列としたものである。
【００１６】
請求項４の発明は、平面視で＋又はＸ形状を呈する単一の穴により凹みを形成させる手段である。そして、請求項５の発明は、ピストン上面における噴孔の両脇に位置する各箇所には必ず凹みを設ける手段である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ディーゼルエンジンのピストン頂部を示す平面図（実施形態１）
【図２】ディーゼルエンジンの要部縦断面図
【図３】ディーゼルエンジンのピストン頂部を示す平面図（実施形態２）
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明による副室式の燃焼室を備えたディーゼルエンジンの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
ディーゼルエンジンＤは、図２に示されるように、そのシリンダブロック２には、シリンダ３が設けられており、シリンダ３内にはピストン１が往復上下移動可能に内嵌されている。シリンダブロック２の上側にはシリンダヘッド５が組み付けられており、シリンダヘッド５には、副室（渦流室、うず室とも呼ばれる）６が設けられている。
【００２０】
シリンダヘッド５には燃料噴射ノズル７が貫通されており、燃料噴射ノズル７の先端噴射部７ａが副室６内に臨むように配置されている。副室６は、シリンダ３内に形成される主燃焼室９に、その主燃焼室９の偏心箇所に設けられる噴孔８を介して連通されている。
噴孔８は、副室６から主燃焼室９の中央部へ向かうように傾斜状に設けられており、副室６から噴孔８を通して主燃焼室９内へ燃焼気流１０（図１を参照）が噴出したときには、その燃焼気流１０が、上死点付近に至っているピストン１の頭部であるピストンヘッド１Ａの頂面１１に対して斜めに吹き付けられるようになっている（図２を参照）。
【００２１】
〔実施形態１〕
図１に示されるように、ピストン１の頂面１１には、吸排気バルブとの干渉防止用の逃がし凹みであるバルブリセス１２，１３が形成されている。これらバルブリセス１２，１３は、燃焼気流１０の流れ方向におけるやや下流側に寄った位置に配置されているが、その限りではない。
【００２２】
そして、ピストンヘッド１Ａの頂面１１の外周部における噴孔８の近傍となる箇所に、特殊な凹み４、即ち燃焼用の凹み４が分散配置されている。燃焼用の凹み４は、ポンチ加工による複数のポンチ穴４ａの配列により構成されており、具体的には、ポンチ穴４ａの配列として、５箇所のポンチ穴４ａを平面視でＸ形状を呈する状態に配列する設定とされている。つまり、ポンチによるディンプル加工である。
【００２３】
５箇所のポンチ穴４ａによるＸ状の燃焼用の凹み４は、図１においては、ピストン１の中心Ｐに関して放射状に配列されているが、それ以外でも良い。また、図示は省略するが、燃焼用の凹み４における５箇所のポンチ穴４ａの配列を、図１に示す状態から４５度傾け、３箇所の＋状の燃焼用の凹み４とすることも可能である。
【００２４】
このように、実施形態１による副室式の燃焼室を備えたディーゼルエンジンＤは、ピストン頂部のアルミ鋳造金型による従来の扇形リセスを廃止し、代わりに、ピストン１の頂面１１における噴孔８の下方となる位置に、比較的細かい特殊な凹み４が分散配置されたものである（これらの凹み４は、従来のピストンにおいて扇形リセスの外側に沿って配置されることに相当している）。
【００２５】
〔実施形態２〕
図３に示すように、凹み４が、平面視で＋又はＸ形状を呈する単一の穴４ｂにより形成されているものでも良い。この場合、単一の穴４ｂの一例としては、プラスドライバーでポンチされたような十字形凹み（プラスドライバーの先端形状による凹まされたような形状の凹み）４ｂにより凹み４が構成されている。
十字形凹み４ｂの配列は、図１に示す実施形態１の場合と同様に、ピストン１の頂面１１の外周部における噴孔８の両脇に相当する各位置、及び平面視で噴孔８から遠い側のバルブ用リセス１２との間にもう一つの十字形凹み４ｂの、計３箇所に形成されている。
【００２６】
実施形態１，２などによる凹み４が頂面１１に設けられたピストン１を有するエンジン、即ち、副室式の燃焼室を備えたディーゼルエンジンによれば、凹み４を設ける工夫により、次の１．〜４．ような作用効果が得られる。
【００２７】
１．ピストン１の頂面１１には、燃焼気流１０の流れ方向で上流側となる位置の複数箇所に、５箇所のポンチ穴４ａによるＸ状配列でなる凹み４が形成されているので、乱流を引き起こす作用が生じ、燃焼の後半においても燃焼気流１０（噴流）に微小な渦ができて、空気との混合が促進されるようになる。
２．ピストンヘッド１Ａの頂部としての表面積が増えるので、燃焼爆発エネルギーを効率良く回転運動へ伝動することができる。
３．燃焼室としての容積比を維持したままバルブリセス深さを従来よりも深くすることが可能になるので、吸排気カムとのタイミング変更（バルブタイミング変更）が、従来よりも広い範囲で行うことが可能になる。
【００２８】
４．従来の燃焼用のリセスを廃止できるので、燃焼室の容積比が向上し、安定した燃焼、即ち燃費向上に寄与できながらも、燃焼後半で空気との混合が促進されて勢い良く燃焼させることが可能になり、従って、エンジン性能の向上やバラつきの低減ができ、それによってさらなる燃費向上も可能となる。
【００２９】
〔別実施形態〕
凹み４は、噴孔８の両脇それぞれに２箇所以上形成するなど、４箇所以上に設ける手段でも良い。凹み４を、前記＋又はＸ状の５穴による凹み４や、プラス形状の単一穴による凹み４を、ピストン成形時に金型により一体成形させる手段も可能である。また、ローレット加工などにより、凹み４を形成することも可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１Ａ        ピストンヘッド
４          凹み
４ａ        ポンチ穴
４ｂ        単一の穴
６          副室
８          噴孔
９          主燃焼室
１０        燃焼気流
１１        頂面
【図１】
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【図２】
2016186283.tif 000004
【図３】
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