JP2019007456A - ディーゼルエンジンの副室形成用口金 - Google Patents
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Abstract
【課題】更なる構造工夫により、寒冷時における青白煙(未燃の燃料)排出抑制や冷始動性向上が図れる副室式ディーゼルエンジンの実現が可能となるように、より改善されたディーゼルエンジンの副室形成用金具を提供する。【解決手段】シリンダヘッド6における主燃焼室5に隣り合う状態で壁面に嵌着され、シリンダヘッド6に副燃焼室9を形成するディーゼルエンジンの副室形成用口金において、副燃焼室9を形成するための副室形成用凹部12が形成されている胴部10と、副室形成用凹部12と主燃焼室5とを連通する噴孔hが形成されている底部11とを有するとともに、シリンダヘッド6又はシリンダ部2との間に空間部sを形成可能な凹入部20が口金外面に形成されている。【選択図】図1
Description
本発明は、シリンダヘッドにおける主燃焼室に隣合う状態で壁面に嵌着され、シリンダヘッドに副燃焼室を形成するディーゼルエンジンの副室形成用口金に関する。
副室式ディーゼルエンジンは、シリンダヘッドに設けられた副燃焼室内に燃料の噴射を行う形式であり、副燃焼室は、シリンダ内に形成される主燃焼室に比べて小さな容積を有している。
副燃焼室にグロープラグと噴射ノズルが設けられ、寒冷時のエンジン始動ではグロープラグの熱で副燃焼室の空気を予熱して始動を容易にさせ、始動後は圧縮によって熱せられた空気が副燃焼室に入り込むことで着火される構造である。このようなエンジンの例としては、特許文献1において開示された物などが知られている。
即ち、副燃焼式ディーゼルエンジンにおいては、シリンダヘッドに嵌着されて主燃焼室に臨む副室形成用口金が設けられ、この副室形成用口金に、副燃焼室の一部及び主燃焼室に連通する噴孔が形成されている。噴孔は、副燃焼室で着火された燃料が火炎となって主燃焼室へ放出されるための通り道として機能する場所である。
副室式ディーゼルエンジンは、全ての回転域で容易に安定した燃焼状態が得られ、燃焼時間が長いため燃焼時の圧力と温度変化が穏やかで窒素酸化物と炭化水素の発生が少なく、騒音も低くできる利点がある。しかしながら、その反面、寒冷時の始動性が芳しくないとか、青白煙が排出され易いという慢性的な問題があった。
本発明の目的は、更なる構造工夫により、寒冷時における青白煙(未燃の燃料)排出抑制や冷始動性向上が図れる副室式ディーゼルエンジンの実現が可能となるように、より改善されたディーゼルエンジンの副室形成用口金を提供する点にある。
本発明は、シリンダヘッド6における主燃焼室5に隣り合う状態で壁面に嵌着され、シリンダヘッド6に副燃焼室9を形成するディーゼルエンジンの副室形成用口金において、
前記副燃焼室9を形成するための副室形成用凹部12が形成されている胴部10と、前記副室形成用凹部12と前記主燃焼室5とを連通する噴孔hが形成されている底部11とを有するとともに、前記シリンダヘッド6又はシリンダ部2との間に空間部sを形成可能な凹入部20が口金外面に形成されていることを特徴とする。
前記副燃焼室9を形成するための副室形成用凹部12が形成されている胴部10と、前記副室形成用凹部12と前記主燃焼室5とを連通する噴孔hが形成されている底部11とを有するとともに、前記シリンダヘッド6又はシリンダ部2との間に空間部sを形成可能な凹入部20が口金外面に形成されていることを特徴とする。
第2の本発明は、本発明によるディーゼルエンジンの副室形成用口金において、
前記凹入部20は、前記底部11の底面11Bに開口する状態で前記底部11に設けられた底凹入部20Aを有していることを特徴とする。
前記凹入部20は、前記底部11の底面11Bに開口する状態で前記底部11に設けられた底凹入部20Aを有していることを特徴とする。
第3の本発明は、第2の本発明によるディーゼルエンジンの副室形成用口金おいて、
前記底凹入部20Aは、前記底部11における前記噴孔hの存在側とは反対となる側に偏らせて形成されていることを特徴とする。
前記底凹入部20Aは、前記底部11における前記噴孔hの存在側とは反対となる側に偏らせて形成されていることを特徴とする。
第4の本発明は、本発明〜第3の本発明の何れか一つのディーゼルエンジンの副室形成用口金において、
前記凹入部20は、前記胴部10の外周面10Aに開口する状態で前記胴部10に設けられた外周凹入部20Bを有していることを特徴とする。
前記凹入部20は、前記胴部10の外周面10Aに開口する状態で前記胴部10に設けられた外周凹入部20Bを有していることを特徴とする。
第5の本発明は、第4の本発明によるディーゼルエンジンの副室形成用口金において、
前記外周凹入部20Bは、前記胴部10の外周の全周に亘って形成されていることを特徴とする。
前記外周凹入部20Bは、前記胴部10の外周の全周に亘って形成されていることを特徴とする。
第6の本発明は、本発明〜第5の本発明の何れか一つのディーゼルエンジンの副室形成用口金において、
前記底部11の径が、前記胴部10の外径よりも大に設定されていることを特徴とする。
前記底部11の径が、前記胴部10の外径よりも大に設定されていることを特徴とする。
第7の本発明は、本発明〜第6の本発明の何れか一つのディーゼルエンジンの副室形成用口金において、
前記底部11における前記噴孔hの底凹入部20A側の近傍に補助噴孔22が形成されていることを特徴とする。
前記底部11における前記噴孔hの底凹入部20A側の近傍に補助噴孔22が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、空間部を形成可能な凹入部が口金外面に形成されているので、寒冷時のエンジン始動のときでも、副燃焼室の内部がより早く暖まり、着火後の失火が抑制でき、エンジン回転数が安定する。従って、青白煙の排出抑制効果、並びに寒冷時のエンジン始動性が向上するディーゼルエンジンが、副室形成用口金のみの改造で済む安価な手段で達成することができる。
その結果、更なる構造工夫により、寒冷時における青白煙(未燃の燃料)排出抑制や冷始動性向上が図れる副室式ディーゼルエンジンの実現が可能となるように、より改善されたディーゼルエンジンの副室形成用口金を提供することができる。
以下に、本発明によるディーゼルエンジンの副室形成用口金の実施の形態を、小型の産業用ディーゼルエンジンの場合について、図面を参照しながら説明する。
図1(a)に示されるように、エンジンEのシリンダブロック1におけるシリンダ部2に、シリンダ3が縦向きに形成されており、シリンダ3にはピストン4が往復スライド移動可能に嵌入されている。主燃焼室5は、シリンダ3内のピストンヘッド4Aとシリンダヘッド6との間の空間に形成されている。
シリンダヘッド6におけるシリンダ中心軸からシリンダ周壁側に偏芯した位置に、シリンダ部2に開口する状態の装着穴7が形成され、装着穴7には副室形成用口金(チャンバー)8が収容されている。装着穴7は、シリンダヘッド6の主燃焼室5に臨むヘッド底面6aから順に、大径の開口部16と、小径の胴部収容部17と、胴部収容部17よりも奥に位置する空洞部18とを有して構成されている。
開口部16には、カップ状に形成された副室形成用口金8の底部11が収容されている。胴部収容部17は、副室形成用口金8の胴部10が収容される箇所であって開口部16よりも小径である。空洞部18は略半球形に凹んだ箇所に形成され、胴部収容部17とは段付き面(符記省略)で繋がる構成とされている。
図1(a)及び図2に示されるように、副室形成用口金8は、円柱状の胴部10と底部11とを含んだ段付円柱状の金具で形成されている。底部11は胴部10の一端側を胴部10の外径よりも大径で周方向に張り出させてフランジ状の嵌合鍔部11Aを有する状態に形成されている。胴部10の他端側には、胴部10の上端面から略半球形の副室形成用凹部12が形成されている。そして、副室形成用口金8の底部11には、副室形成用凹部12と主燃焼室5とを連通させる噴孔hが形成されている。
図1(a)に示されるように、空洞部18と胴部収容部17とは段付き面(符記省略)で繋がっており、副室形成用口金8がシリンダヘッド6に嵌着された組付け状態では、空洞部18の内周面18aと副室形成用口金8の副室形成用凹部12の内周面12aとが略面一に連続するように構成されている。即ち、空洞部18と副室形成用凹部12とによって略球形の副燃焼室9が形成されている。
図1、図2に示されるように、噴孔hは、副燃焼室9の内周面の略接線方向で、かつ、シリンダ中心軸に向かう傾斜状態に形成され、その燃焼室側での開口を噴口15とすることにより、副燃焼室9は渦室に形成されている。シリンダヘッド6には燃料噴射ノズル19が貫通されており、燃料噴射ノズル19の先端噴射部19aが副燃焼室9内に臨むように配置されている。
噴孔hは、中央の主噴孔13と、その両脇に張り出すように一体的に形成された一対の副噴孔14,14とを備えた略三つ葉形状の連通孔に形成されている。副燃焼室9と主燃焼室5とを連通する噴孔hは、副燃焼室9から主燃焼室5の中央部へ向かうように傾斜状に設けられている。副燃焼室9から噴孔hを通して主燃焼室5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4のピストンヘッド4Aの頂面4aに対して斜めに吹き付けられるように構成されている。
図1(a),(b)及び図2(a),(b)に示されるように、シリンダヘッド6及びシリンダ部2との間に空間部sを形成可能な凹入部20が口金外面(符記省略)に形成されている。副室形成用口金8には、底凹入部20A及び外周凹入部20Bを有する断熱用の凹入部20が形成されている。なお、口金外面は、胴部10の外周面、底部11の上面、外周面、及び底面11Bを含む概念である。
底凹入部20Aは、底部11の底面11Bに開口する(シリンダ部2の上面2aに向けて開口する)状態で底部11に設けられている。即ち、上下方向視で副室形成用口金8とシリンダ部2とが重なる部分の底部11に形成されている上方に凹入した湾曲形状の底凹入部20Aは、底部11の外周に沿う外周円弧面23、外周円弧面23より曲率が小の内周円弧面24を有している。
つまり、底凹入部20Aは、底部11における噴孔hの存在側とは反対となる側に偏らせて形成されている。この底凹入部20Aと上面2aとにより、ガスケット21を介した断熱用の空間部sが形成されている。底凹入部20Aの深さは、底部11の厚みの半分弱に設定されている。
外周凹入部20Bは、シリンダヘッド6に開口する状態で胴部10の外周に設けられている。外周凹入部20Bは、副室形成用凹部12の内周面12aに略沿った傾斜周面20bを有して、底部11の上面に連なる状態の略三角形の断面形状を呈して胴部10の全外周に亘るドーナツ状の空間部sに形成されている。図1に示されるように、外周凹入部20Bにおける副室形成用口金8の径方向深さ寸法dは、胴部10と底部11との半径差rの寸法と略同一に設定されているが、それ以外の深さでもよい。
図1、図2に示されるように、底部11における噴孔hの底凹入部20A側の両脇近傍のそれぞれに噴孔hである補助噴孔22,22が形成されている。これにより、図2(b)に示されるように、副室形成用口金8は底面視において笑顔のような形状、即ちスマイルチャンバーに形成されている。補助噴孔22は、副燃焼室9の略中央位置において底部11を貫いて主燃焼室5に開先開口する縦孔に形成されている。従って、副燃焼室9から補助噴孔22,22を通して、ピストンヘッド4Aに対面して向かう状態で主燃焼室5内へ燃焼気流が噴出するようにも構成されている。
そして、副室形成用凹部12の内周面12aと、主噴孔13及び副噴孔14,14それぞれの内面(符記省略)の面精度(面粗度)Raは、Ra≦0.3μmとなるように仕上げられている。望ましくは、面精度Raを、0.01μm≦Ra≦0.3μmとする。通常の面精度は1μm以上であるから、本実施形態による副室形成用口金8においては、精密仕上げとされている。この精密な面精度により、燃焼火炎がよりスムーズに流れ、冷却損失の一層の軽減に寄与できている。
以上述べた構成の副室形成用口金8の採用により、次の(1)〜(6)のような作用効果を得ることができる。
(1)補助噴孔22,22の近傍に断熱構造となる底凹入部20Aが設けられているので、寒冷時のエンジン始動のときに、副燃焼室9の内部がより早く暖まり、着火後の失火が抑制でき、エンジン回転数が安定する。従って、青白煙の排出抑制効果、並びに冷間時のエンジン始動性が向上する。
(1)補助噴孔22,22の近傍に断熱構造となる底凹入部20Aが設けられているので、寒冷時のエンジン始動のときに、副燃焼室9の内部がより早く暖まり、着火後の失火が抑制でき、エンジン回転数が安定する。従って、青白煙の排出抑制効果、並びに冷間時のエンジン始動性が向上する。
(2)排気量が1L未満などの小型産業用ディーゼルエンジンの青白煙排出抑制が、副室形成用口金8のみの改造で済む安価な手段で達成することができ、しかも、冷始動性能も向上する優れものである。
(3)空間部sの存在により、副燃焼室9の断熱度合いが促進されて熱が逃げ難いので、燃焼爆発の熱効率が向上し、燃費性能も改善されるようになる。
(4)熱効率が向上し、スモーク(黒煙)の排出が低減され、PM排出量も抑制させることが可能になる。
(3)空間部sの存在により、副燃焼室9の断熱度合いが促進されて熱が逃げ難いので、燃焼爆発の熱効率が向上し、燃費性能も改善されるようになる。
(4)熱効率が向上し、スモーク(黒煙)の排出が低減され、PM排出量も抑制させることが可能になる。
(5)図2(b)に示されるように、底面を見るだけで本発明によるスマイルチャンバー形状の副室形成用口金8を他のチャンバーと区別できるので、製造時の誤組付けが防止され、品質向上に寄与できる利点がある。
(6)副室形成用口金8の重量を、従来品に比べて軽量化することができるので、その分、熱膨張が穏やかになり、副室形成用口金8が圧入される部分、即ち装着穴7の熱膨張によるシリンダヘッド6の亀裂がより生じ難くくなる利点もある。
(6)副室形成用口金8の重量を、従来品に比べて軽量化することができるので、その分、熱膨張が穏やかになり、副室形成用口金8が圧入される部分、即ち装着穴7の熱膨張によるシリンダヘッド6の亀裂がより生じ難くくなる利点もある。
〔別実施形態〕
主噴孔13のみでなる噴孔hや、補助噴孔22が無い、又は1箇所有る構成の噴孔hでもよい。底部11と胴b10とが同径又は略同径とされた副室形成用口金8でもよい。底凹入部20Aのみ又は外周凹入部20Bのみ備える副室形成用口金8でもよい。外周凹入部20Bは、90度毎の4箇所に形成するなど、全周でなくてもよい。
主噴孔13のみでなる噴孔hや、補助噴孔22が無い、又は1箇所有る構成の噴孔hでもよい。底部11と胴b10とが同径又は略同径とされた副室形成用口金8でもよい。底凹入部20Aのみ又は外周凹入部20Bのみ備える副室形成用口金8でもよい。外周凹入部20Bは、90度毎の4箇所に形成するなど、全周でなくてもよい。
2 シリンダ部
5 主燃焼室
6 シリンダヘッド
9 副燃焼室
10 胴部
10A 外周面
11 底部
11A 底面
12 副室形成用凹部
20 凹入部
20A 底凹入部
20B 外周凹入部
22 補助噴孔
h 噴孔
s 空間部
5 主燃焼室
6 シリンダヘッド
9 副燃焼室
10 胴部
10A 外周面
11 底部
11A 底面
12 副室形成用凹部
20 凹入部
20A 底凹入部
20B 外周凹入部
22 補助噴孔
h 噴孔
s 空間部
Claims (7)
- シリンダヘッドにおける主燃焼室に隣り合う状態で壁面に嵌着され、シリンダヘッドに副燃焼室を形成するディーゼルエンジンの副室形成用口金であって、
前記副燃焼室を形成するための副室形成用凹部が形成されている胴部と、前記副室形成用凹部と前記主燃焼室とを連通する噴孔が形成されている底部とを有するとともに、前記シリンダヘッド又はシリンダ部との間に空間部を形成可能な凹入部が口金外面に形成されているディーゼルエンジンの副室形成用口金。 - 前記凹入部は、前記底部の底面に開口する状態で前記底部に設けられた底凹入部を有している請求項1に記載のディーゼルエンジンの副室形成用口金。
- 前記底凹入部は、前記底部における前記噴孔の存在側とは反対となる側に偏らせて形成されている請求項2に記載のディーゼルエンジンの副室形成用口金。
- 前記凹入部は、前記胴部の外周面に開口する状態で前記胴部に設けられた外周凹入部を有している請求項1〜3の何れか一項に記載のディーゼルエンジンの副室形成用口金。
- 前記外周凹入部は、前記胴部の外周の全周に亘って形成されている請求項4に記載のディーゼルエンジンの副室形成用口金。
- 前記底部の径が、前記胴部の外径よりも大に設定されている請求項1〜5の何れか一項に記載のディーゼルエンジンの副室形成用口金。
- 前記底部における前記噴孔の底凹入部側の近傍に補助噴孔が形成されている請求項1〜6の何れか一項に記載のディーゼルエンジンの副室形成用口金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017125829A JP2019007456A (ja) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | ディーゼルエンジンの副室形成用口金 |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019007456A true JP2019007456A (ja) | 2019-01-17 |
Family
ID=65028543
Family Applications (1)
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JP2017125829A Pending JP2019007456A (ja) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | ディーゼルエンジンの副室形成用口金 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2019007456A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7470036B2 (ja) | 2020-12-25 | 2024-04-17 | 株式会社クボタ | ディーゼルエンジン |
-
2017
- 2017-06-28 JP JP2017125829A patent/JP2019007456A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7470036B2 (ja) | 2020-12-25 | 2024-04-17 | 株式会社クボタ | ディーゼルエンジン |
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