JP2024090953A - Diesel engine with separate chamber - Google Patents

Abstract

【課題】噴孔とリセスとの関係に着目してのさらなる鋭意研究により、燃焼速度を速めるなどによって燃焼状態の改善を図り、燃費やスモークの改善が可能となるように、より改良された副室（ＩＤＩ）式ディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】主燃焼室５と、主燃焼室５から偏心した箇所に設けられる副室６とが噴孔９を介して連通され、ピストン８の天井壁８Ａにおける噴孔９から主燃焼室５へ噴出される燃焼流が吹き付けられる箇所に受止めリセスＲが形成され、噴孔９は、燃焼流の流れ方向Ｑの長さｂよりも燃焼流の流れ方向Ｑに対する左右方向の長さａが大きい横長形状に形成され、受止めリセスＲにおける噴孔９の直下となる部分２０の幅ｒが、噴孔９の左右方向の長さａ以上に設定されている副室式ディーゼルエンジン。【選択図】図３[Problem] To provide an improved pre-combustion chamber (IDI) type diesel engine that can improve fuel economy and smoke by improving the combustion state by increasing the combustion speed, etc., through further intensive research focusing on the relationship between the injection hole and the recess. [Solution] A pre-combustion chamber diesel engine in which a main combustion chamber 5 and an auxiliary chamber 6 provided at a location eccentric to the main combustion chamber 5 are connected via an injection hole 9, a receiving recess R is formed at a location on the ceiling wall 8A of a piston 8 where the combustion flow ejected from the injection hole 9 into the main combustion chamber 5 is blown, the injection hole 9 is formed in a horizontally elongated shape with a length a in the left-right direction relative to the flow direction Q of the combustion flow being greater than a length b in the flow direction Q of the combustion flow, and a width r of a portion 20 of the receiving recess R directly below the injection hole 9 is set to be greater than the length a in the left-right direction of the injection hole 9. [Selected drawing] Fig. 3

Description

本発明は、主燃焼室に噴孔を介して連なる副室が設けられた構造のディーゼルエンジン、即ち、副室式ディーゼルエンジンに関するものである。 The present invention relates to a diesel engine with a structure in which a pre-chamber is provided that is connected to the main combustion chamber via a nozzle hole, i.e., a pre-chamber type diesel engine.

主燃焼室（主室）の他に副燃焼室（副室）を設けた副室（ＩＤＩ：Ｉｎｄｉｒｅｃｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）式ディーゼルエンジンは、副室内に燃料を噴射して着火させ、副室の燃焼ガスが噴孔（絞り）を通じて主室内に噴出して燃焼が完了する、というものである。直噴（ＤＩ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）式ディーゼルエンジンは、「燃焼室表面積が大きくて絞り損失と熱損失が大きい」というＩＤＩの弱点をカバーできる良さがあり、近年では多用されてきている。 Indirect injection (IDI) diesel engines have a pre-combustion chamber in addition to the main combustion chamber. Fuel is injected into the pre-combustion chamber, where it is ignited, and the combustion gas in the pre-combustion chamber is ejected into the main chamber through a nozzle (throttle) to complete the combustion. Direct injection (DI) diesel engines have the advantage of being able to cover the weakness of IDI engines, which have a large combustion chamber surface area, resulting in large throttling losses and heat losses, and have come to be used more frequently in recent years.

副室（ＩＤＩ）式は、限られた副室内で燃料を噴射するので、火炎の流速を高くできて低圧の噴射弁でも確実に着火できる良さがある。また、副室内は空気量が少なく燃焼圧と燃焼温度が低いため、直噴（ＤＩ）式に比べて、ディーゼルノックが発生しづらく、ＮＯｘ生成量が少ないという利点もある。従って、副室式は比較的低速型のエンジンに適したシステムであることから、農機や建機、発電機、或いは後進国向けの各種産業機器などにおいては、依然として重要な動力源である。 The pre-chamber (IDI) system has the advantage that the flame flow rate can be increased and ignition can be ensured even with a low-pressure injection valve because the fuel is injected within a limited pre-chamber. In addition, because the amount of air in the pre-chamber is small and the combustion pressure and temperature are low, there is also the advantage that diesel knock is less likely to occur and less NOx is produced than with the direct injection (DI) system. Therefore, the pre-chamber system is a system suitable for relatively low-speed engines, and it remains an important power source for agricultural and construction machinery, generators, and various industrial equipment for developing countries.

副室式ディーゼルエンジンにおいては、実質的に燃焼室となる副室での渦流を強めることや、副室から主燃焼室への火炎伝播速度を速めることが重要なポイントであると考えられる。特許文献１では、渦流を弱めることなく始動性の改善が可能となる技術が開示され、特許文献２は、ピストンの天井壁に設けられるリセスの構造工夫により、燃焼効率を向上させる技術を開示している。 In a pre-chamber diesel engine, it is considered important to strengthen the vortex in the pre-chamber, which is essentially the combustion chamber, and to increase the flame propagation speed from the pre-chamber to the main combustion chamber. Patent Document 1 discloses a technology that makes it possible to improve starting performance without weakening the vortex, and Patent Document 2 discloses a technology that improves combustion efficiency by improving the structure of a recess provided in the ceiling wall of the piston.

しかしながら、技術の進歩や環境的要因から、副室式においても、さらなる燃費向上やスモークの改善が求められてきている。 However, due to technological advances and environmental factors, there is a demand for further improvements in fuel efficiency and smoke reduction even in pre-chamber engines.

特開２０１０－１８０７４４号公報JP 2010-180744 A 特開平７－２７９６７１号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-279671

本発明の目的は、噴孔とリセスとの関係に着目してのさらなる鋭意研究により、燃焼速度を速めるなどによって燃焼状態の改善を図り、燃費やスモークの改善が可能となるように、より改良された副室（ＩＤＩ）式ディーゼルエンジンを提供する点にある。 The object of the present invention is to provide an improved pre-combustion chamber (IDI) diesel engine that improves the combustion state by increasing the combustion speed, thereby improving fuel economy and smoke, through further intensive research focusing on the relationship between the nozzle hole and the recess.

本発明は、副室式ディーゼルエンジンにおいて、
主燃焼室と、前記主燃焼室から偏心した箇所に設けられる副室とが噴孔を介して連通され、ピストンの天井壁における前記噴孔から前記主燃焼室へ噴出される燃焼流が吹き付けられる箇所に受止めリセスが形成され、
前記噴孔は、前記燃焼流の流れ方向の長さよりも前記燃焼流の流れ方向に対する左右方向の長さが大きい横長形状に形成され、
前記受止めリセスにおける前記噴孔の直下となる部分（リセス始端部）の幅が、前記噴孔の左右方向の長さ以上に設定されていることを特徴とする。 The present invention relates to a pre-chamber diesel engine,
A main combustion chamber and an auxiliary chamber provided at a position eccentric to the main combustion chamber are communicated through a nozzle hole, and a receiving recess is formed at a position on the ceiling wall of the piston where the combustion flow ejected from the nozzle hole into the main combustion chamber is blown,
The injection hole is formed in a horizontally elongated shape, the length of the injection hole in the left-right direction with respect to the flow direction of the combustion flow being greater than the length of the injection hole in the flow direction of the combustion flow,
The width of the portion of the receiving recess directly below the nozzle hole (the recess start end) is set to be equal to or greater than the length of the nozzle hole in the left-right direction.

この場合、前記噴孔は、前記副室から前記主燃焼室の中央部に向かう傾斜孔に形成されていると好都合である。そして、前記噴孔は、主噴孔と、前記主噴孔の両脇に配置される一対の副噴孔とが連なる複葉形状の孔に形成されていればなお好都合である。 In this case, it is preferable that the nozzle hole is formed as an inclined hole that extends from the auxiliary chamber toward the center of the main combustion chamber. It is even more preferable that the nozzle hole is formed as a multi-leaf hole that is connected to a main nozzle hole and a pair of auxiliary nozzle holes arranged on both sides of the main nozzle hole.

本発明に関して、上述した構成（手段）以外の特徴構成や手段ついては、特許請求の範囲における請求項４以降を参照のこと。 For features and means of the present invention other than those described above, please refer to claims 4 and onwards.

本発明によれば、副室式ディーゼルエンジンにおいて、燃焼流の流れ方向の長さよりも左右方向の長さが大きい横長形状の噴孔を有し、かつ、受止めリセスの噴孔直下部位の幅が噴孔の左右方向の長さ以上であるから、副室内の燃焼ガス（燃焼流）が主燃焼室へ流れ易くなる作用が得られる。 According to the present invention, in a pre-chamber diesel engine, a horizontally elongated nozzle hole is provided whose left-right length is greater than its length in the direction of flow of the combustion flow, and the width of the receiving recess directly below the nozzle hole is equal to or greater than the left-right length of the nozzle hole, which makes it easier for the combustion gas (combustion flow) in the pre-chamber to flow into the main combustion chamber.

従って、副室での高温な燃焼ガスを噴孔を通して従来エンジンよりも素早く主燃焼室へ促すことができるようになり、スモークの低減作用、燃焼改善（燃費向上）作用を得ることが可能になる。つまり、副室式ディーゼルエンジンにおいて、スモーク低減、燃費向上の各種効果を奏することができるようになる。 As a result, the high-temperature combustion gas in the pre-chamber can be urged through the nozzle holes to the main combustion chamber more quickly than in conventional engines, reducing smoke and improving combustion (improving fuel efficiency). In other words, in a pre-chamber diesel engine, it is possible to achieve various effects such as reducing smoke and improving fuel efficiency.

その結果、噴孔とリセスとの関係に着目してのさらなる鋭意研究により、燃焼速度を速めるなどによって燃焼状態の改善を図り、燃費やスモークの改善が可能となるように、より改良された副室（ＩＤＩ）式ディーゼルエンジンを提供することができる。 As a result, through further intensive research focusing on the relationship between the nozzle hole and the recess, it will be possible to provide an improved pre-combustion chamber (IDI) diesel engine that improves the combustion state by increasing the combustion speed, thereby enabling improvements in fuel efficiency and smoke.

副室式ディーゼルエンジンの燃焼室部位を示す要部の縦断面図A longitudinal cross-sectional view of the main part of a pre-chamber diesel engine showing the combustion chamber. 図１の噴孔周辺を示す拡大断面図FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the nozzle hole periphery of FIG. ピストン（天井壁）と口金（噴孔）との関係を示し、（Ａ）は本実施形態の場合の展開図、（Ｂ）は別実施形態及び従来の場合の展開図1A shows the relationship between the piston (ceiling wall) and the nozzle (nozzle hole), and FIG. 1B shows an exploded view of the present embodiment, and FIG. 1B shows an exploded view of another embodiment and a conventional embodiment. 本発明（本実施形態）と従来とのそれぞれディーゼルエンジンによる各種試験の結果データを表す図表A table showing the results of various tests using diesel engines according to the present invention (present embodiment) and a conventional diesel engine.

以下に、本発明による副室式ディーゼルエンジンの実施の形態を、農用トラクタなどに適用される産業用の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は、インジェクタとグロープラグを含むようにシリンダヘッドを、その長手方向（気筒直列方向）に対して約２５度傾いた線（面）で切った断面図に相当する。 Below, an embodiment of a pre-chamber diesel engine according to the present invention will be described with reference to the drawings, in the case of an industrial diesel engine used in agricultural tractors and the like. Figure 1 corresponds to a cross-sectional view of a cylinder head cut along a line (plane) inclined at about 25 degrees to its longitudinal direction (direction in which the cylinders are aligned in series) so as to include an injector and a glow plug.

図１に、副室式ディーゼルエンジンの一例である過流式の産業用ディーゼルエンジンの副室周辺部の断面図が示されている。１はシリンダブロック、２はシリンダヘッド、３はインジェクタ、４はグロープラグ、５は主燃焼室（主室）、６は副室（副燃焼室）、７は副室形成用の口金、８はピストン、８Ｐはピストン中心、９は口金７に形成された噴孔、１０はウォータジャケット（シリンダヘッド２の冷却水通路）である。 Figure 1 shows a cross-sectional view of the area surrounding the pre-chamber of a swirl-flow type industrial diesel engine, which is an example of a pre-chamber type diesel engine. 1 is a cylinder block, 2 is a cylinder head, 3 is an injector, 4 is a glow plug, 5 is a main combustion chamber (main chamber), 6 is a pre-chamber (pre-combustion chamber), 7 is a nozzle for forming the pre-chamber, 8 is a piston, 8P is the center of the piston, 9 is a nozzle formed in the nozzle 7, and 10 is a water jacket (a cooling water passage in the cylinder head 2).

シリンダブロック１は、シリンダ（シリンダボア）１Ｂを形成するシリンダバレル（シリンダ壁）１Ａを有し、シリンダ１Ｂにはピストン８が内嵌されている。シリンダブロック１の上面（符記省略）とシリンダヘッド２の底面２ａとの間にはガスケット１１が挟まれ（介装され）ている。なお、ピストン８の圧縮上死点（ほぼ図１に示される状態）においては、主燃焼室５の容積は０（ゼロ）に近付き、実質的に副室６が燃焼室になる。 The cylinder block 1 has a cylinder barrel (cylinder wall) 1A that forms a cylinder (cylinder bore) 1B, and a piston 8 is fitted into the cylinder 1B. A gasket 11 is sandwiched (interposed) between the top surface (notation omitted) of the cylinder block 1 and the bottom surface 2a of the cylinder head 2. At the top dead center of compression of the piston 8 (approximately the state shown in Figure 1), the volume of the main combustion chamber 5 approaches 0 (zero), and the auxiliary chamber 6 essentially becomes the combustion chamber.

シリンダヘッド２にはインジェクタ３が装備され、インジェクタ３の先端噴射部３ａが副室６の上部に臨むように配置されている。副室６は、シリンダ１Ｂ内に形成される主燃焼室５に、その主燃焼室５の偏心箇所に設けられる噴孔９を介して連通されている。なお、図２においては、ガスケット１１（図１参照）の図示は省略してある。 The cylinder head 2 is equipped with an injector 3, and the tip injection part 3a of the injector 3 is arranged so as to face the upper part of the auxiliary chamber 6. The auxiliary chamber 6 is connected to the main combustion chamber 5 formed in the cylinder 1B through a nozzle hole 9 provided at an eccentric part of the main combustion chamber 5. Note that the gasket 11 (see FIG. 1) is omitted in FIG. 2.

噴孔９は、副室６の壁面（内周面）ｗの略接線方向で、かつ、主燃焼室５の中央部（ピストン軸心８Ｐ）に向かい、シリンダヘッド底面２ａ（この実施例では水平線）に対して傾斜角θで傾いた孔心９Ｐを有する傾斜孔（図２も参照）に形成されている。インジェクタ３は、先端噴射部３ａからの噴射燃料が噴孔９に向かうように傾斜配置されている。 The nozzle hole 9 is formed in a slanted hole (see also FIG. 2) with a hole center 9P that is approximately tangential to the wall surface (inner peripheral surface) w of the auxiliary combustion chamber 6 and faces the center of the main combustion chamber 5 (piston axis 8P) at an inclination angle θ with respect to the cylinder head bottom surface 2a (horizontal line in this embodiment). The injector 3 is positioned at an angle so that the injected fuel from the tip injection part 3a faces the nozzle hole 9.

図１、図２に示されるように、シリンダヘッド２におけるピストン８の軸心８Ｐからシリンダ周壁側に偏心した位置に、シリンダ１Ｂに開口する状態の副室形成穴２Ａが形成され、副室形成穴２Ａには副室形成用の口金（チャンバー）７が収容されている。副室形成穴２Ａは、シリンダヘッド２の主燃焼室５に臨むシリンダヘッド底面２ａから上に向けて順に、大径の開口部１２と、小径の胴部収容部１３と、胴部収容部１３よりも奥に位置する空洞部１４とを有して構成されている。 As shown in Figures 1 and 2, an auxiliary chamber forming hole 2A that opens into the cylinder 1B is formed in a position eccentric to the cylinder peripheral wall side from the axis 8P of the piston 8 in the cylinder head 2, and a nozzle (chamber) 7 for forming the auxiliary chamber is housed in the auxiliary chamber forming hole 2A. The auxiliary chamber forming hole 2A is configured with, in order from the cylinder head bottom surface 2a facing the main combustion chamber 5 of the cylinder head 2 upward, a large diameter opening 12, a small diameter body housing portion 13, and a cavity portion 14 located behind the body housing portion 13.

開口部１２には、カップ状に形成された口金７の底部７Ａが収容されている。胴部収容部１３は、口金７の胴部７Ｂが収容される箇所であって開口部１２よりも小径である。空洞部１４は半球よりも少し大きい略半球形に凹んだ箇所に形成され、胴部収容部１３とは段付き面（符記省略）で繋がる構成とされている。副室６は、その上下方向に延びる中心線（図示省略）が、ピストン８の外周端より若干ピストン軸心８Ｐに寄るように、シリンダ１Ｂに対して配置されている。 The opening 12 accommodates the bottom 7A of the nozzle 7, which is formed in a cup shape. The body accommodating section 13 accommodates the body 7B of the nozzle 7 and has a smaller diameter than the opening 12. The hollow section 14 is formed in a recessed area that is roughly hemispherical and slightly larger than a hemisphere, and is connected to the body accommodating section 13 by a stepped surface (not shown). The auxiliary chamber 6 is positioned with respect to the cylinder 1B so that its center line (not shown) extending in the vertical direction is slightly closer to the piston axis 8P than the outer circumferential end of the piston 8.

図１、図２に示されるように、口金７は、円柱状の胴部７Ｂと底部７Ａとを含んだ段付円柱状の金具で形成されている。底部７Ａは胴部７Ｂの一端側を胴部７Ｂの外径よりも大径で周方向に張り出たフランジ状の部位であって平らな底面７ａを有して形成されている。胴部７Ｂの他端側には、胴部７Ｂの上端面から半球よりも少し小さい略半球形の副室形成用凹部７Ｃが形成されている。 As shown in Figures 1 and 2, the nozzle 7 is formed of a stepped cylindrical metal fitting including a cylindrical body 7B and a bottom 7A. The bottom 7A is a flange-like portion that protrudes circumferentially from one end of the body 7B with a diameter larger than the outer diameter of the body 7B and has a flat bottom surface 7a. At the other end of the body 7B, a sub-chamber forming recess 7C that is approximately hemispherical and slightly smaller than a hemisphere is formed from the upper end surface of the body 7B.

球形（卵球形、まゆ形）の副室６は、空洞部１４と副室形成用凹部７Ｃとで構成され、噴孔９は、副室形成用凹部７Ｃと主燃焼室５とを連通させる部位として底部７Ａから胴部７Ｂにかけて形成されている。つまり、シリンダヘッド２における主燃焼室５に隣り合う状態で副室形成穴２Ａに嵌着される口金７には、副室６を形成するための副室形成用凹部７Ｃが形成される胴部７Ｂと、噴孔９とが形成されている。 The spherical (egg-spherical, cocoon-shaped) auxiliary chamber 6 is composed of a hollow portion 14 and an auxiliary chamber forming recess 7C, and the nozzle hole 9 is formed from the bottom 7A to the body 7B as a section that connects the auxiliary chamber forming recess 7C with the main combustion chamber 5. In other words, the nozzle 7 that is fitted into the auxiliary chamber forming hole 2A adjacent to the main combustion chamber 5 in the cylinder head 2 is formed with the body 7B where the auxiliary chamber forming recess 7C for forming the auxiliary chamber 6 is formed, and the nozzle hole 9.

図１～図３（Ａ）に示されるように、噴孔９は、主噴孔９Ａと、主噴孔９Ａの両脇に配置される一対の副噴孔９Ｂ，９Ｂとが連なる三つ葉形状（複葉形状の一例）の孔に形成されている。つまり、滑らかに３つに分割された先端部を持ち、かつ、基端が丸められた扇形を呈する噴孔９に形成されている（噴孔９の三つ葉形状は、ハート形の膨らみ先端側の中央にもう１つ外に向けての膨らみを設けて、計３つの膨らみあるような形状を呈している）。また、燃焼流の流れ方向で噴孔９の上流側に若干離れて左右それぞれに配置される一対の補助噴孔１５，１５を設けてもよい。 As shown in Figures 1 to 3(A), the nozzle hole 9 is formed in a trefoil shape (one example of a compound leaf shape) with a main nozzle hole 9A and a pair of auxiliary nozzle holes 9B, 9B arranged on either side of the main nozzle hole 9A. In other words, the nozzle hole 9 has a tip that is smoothly divided into three parts and a rounded base end, forming a sector shape (the trefoil shape of the nozzle hole 9 has a heart-shaped bulge with another bulge toward the outside in the center of the tip side, giving a total of three bulges). In addition, a pair of auxiliary nozzle holes 15, 15 may be provided on the left and right sides of the nozzle hole 9, slightly spaced apart upstream in the flow direction of the combustion flow.

図３（Ａ），（Ｂ）は、共に平面視によるピストン８と底面視による口金７とを、燃焼流の流れ方向Ｑ（孔心９Ｐ方向）で隣り合わせて描いたものであり、噴孔軸心である孔心９Ｐの左右に関しては、ピストン８と口金７とは互いに対応する位置関係にある。例えば、補助噴孔１５は、ピストン軸心８Ｐに沿う小円径の垂直孔に形成されており、一対の補助噴孔１５，１５どうしは、孔心９Ｐに対して対称となる位置関係にある。なお、噴孔９から方向を変えられて主燃焼室５へと流れる燃焼流の流れ方向Ｑ（図２を参照）は、平面視では孔心９Ｐ方向と互いに同じ方向〔図３（Ａ），（Ｂ）を参照〕を向いている。 Figures 3(A) and (B) both show the piston 8 in a plan view and the nozzle 7 in a bottom view, side by side in the flow direction Q (the direction of the hole center 9P) of the combustion flow, and the piston 8 and nozzle 7 are in a corresponding positional relationship on the left and right of the hole center 9P, which is the nozzle hole axis. For example, the auxiliary nozzle hole 15 is formed as a small circular vertical hole along the piston axis 8P, and the pair of auxiliary nozzle holes 15, 15 are in a symmetrical positional relationship with respect to the hole center 9P. Note that the flow direction Q (see Figure 2) of the combustion flow that is changed direction from the nozzle hole 9 and flows into the main combustion chamber 5 is in the same direction as the hole center 9P direction in a plan view [see Figures 3(A) and (B)].

図３（Ａ）に示されるように、口金７の底面７ａに開口する噴孔９は、孔心９Ｐに沿う方向である燃焼流の流れ方向Ｑの長さである前後長さ（全長）ｂよりも燃焼流の流れ方向Ｑに対する左右方向の長さである左右長さ（横幅）ａが大きい（ａ＞ｂ）横長形状に形成されている。つまり、主噴孔９Ａと一対の副噴孔９Ｂ，９Ｂとの並び方向の長さ（左右長さａ）が、噴孔９の（主噴孔９Ａの）全長（孔心９Ｐ方向長さ：前後長さｂ）よりも長い噴孔９に設定されている。 As shown in Figure 3 (A), the nozzle hole 9 opening to the bottom surface 7a of the nozzle 7 is formed in a horizontally elongated shape in which the left-right length (width) a, which is the length in the left-right direction relative to the combustion flow direction Q, is greater than the front-to-back length (total length) b, which is the length in the combustion flow direction Q, which is the direction along the hole center 9P (a > b). In other words, the length in the line-up direction of the main nozzle hole 9A and the pair of auxiliary nozzle holes 9B, 9B (left-to-right length a) is set to be longer than the total length of the nozzle hole 9 (main nozzle hole 9A) (length in the hole center 9P direction: front-to-back length b).

図１～図３（Ａ）に示されるように、ピストン８の天井壁８Ａにおける噴孔９から主燃焼室５へ噴出される燃焼流が吹き付けられる箇所に受止めリセスＲが形成されるとともに、吸気弁リセス１６及び排気弁リセス１７が形成されている。図２において、１８は吸気バルブ（図示省略）の軸部を通す軸孔、１８Ａはバルブ座、１９はシール材である。また、噴孔９の傾斜角θは、図２では４５度に描かれているが、それ以外に角度や、或いは４０～５０度などの範囲であってもよい。 As shown in Figures 1 to 3(A), a receiving recess R is formed at the location on the ceiling wall 8A of the piston 8 where the combustion flow ejected from the nozzle hole 9 into the main combustion chamber 5 hits, and an intake valve recess 16 and an exhaust valve recess 17 are also formed. In Figure 2, 18 is a shaft hole through which the shaft of the intake valve (not shown) passes, 18A is a valve seat, and 19 is a seal material. Also, the inclination angle θ of the nozzle hole 9 is depicted as 45 degrees in Figure 2, but it may be any other angle or may be in a range such as 40 to 50 degrees.

図３（Ａ）に示されるように、受止めリセスＲは、その平面視の形状が、受止めリセスＲの幅ｒが燃焼流の流れ方向Ｑでの位置の如何に拘わらず一定であり、かつ、燃焼流の流れ方向Ｑの長さである前後長さが幅よりも大となる長方形（矩形形状の一例）に設定されている。受止めリセスＲの幅（＝噴孔９の直下となる部分であるリセス始端部２０の幅）ｒは、噴孔９の横幅ａ以上（ｒ≧ａ）となるように設定されている。 As shown in FIG. 3(A), the shape of the receiving recess R in a plan view is set to a rectangle (an example of a rectangular shape) in which the width r of the receiving recess R is constant regardless of the position in the flow direction Q of the combustion flow, and the front-to-back length, which is the length in the flow direction Q of the combustion flow, is greater than the width. The width r of the receiving recess R (= the width of the recess start end 20, which is the portion directly below the nozzle hole 9) is set to be equal to or greater than the horizontal width a of the nozzle hole 9 (r≧a).

噴孔９の縦横寸法比に関しては、噴孔９の横幅ａと全長（前後長さ）ｂとの長さ割合の範囲は、１．３ｂ≦ａ≦１．６ｂであり、好ましくは１．４ｂ≦ａ≦１．５ｂに設定される。図３（Ａ）では、ａ＝約１．４６ｂで描かれている。また、リセス始端部２０の幅ｒと噴孔９の横幅ａとの長さ割合の範囲は、１．０５ａ≦ｒ≦１．２５ａであり、好ましくは１．１０ａ≦ｒ≦１．２０ａに設定される。図３（Ａ）では、ｒ＝約１．１８ａで描かれている。 Regarding the aspect ratio of the nozzle hole 9, the range of the length ratio between the width a of the nozzle hole 9 and the total length (front-to-back length) b is 1.3b≦a≦1.6b, and is preferably set to 1.4b≦a≦1.5b. In FIG. 3(A), a is depicted as about 1.46b. Also, the range of the length ratio between the width r of the recess start end 20 and the width a of the nozzle hole 9 is 1.05a≦r≦1.25a, and is preferably set to 1.10a≦r≦1.20a. In FIG. 3(A), r is depicted as about 1.18a.

なお、一対の補助噴孔１５，１５に対応するように、ごく浅い補助リセス２１を、天井壁８Ａにおけるリセス始端部２０の位置（燃焼流の流れ方向Ｑで最上流端の位置）付近を中心とする円弧状のものとして設けてもよい。 In addition, a very shallow auxiliary recess 21 may be provided in the shape of a circular arc centered near the position of the recess start end 20 in the ceiling wall 8A (the most upstream end position in the flow direction Q of the combustion flow) to correspond to a pair of auxiliary nozzle holes 15, 15.

受止めリセスＲは、図２に示されるように、リセス始端部２０の深さが最も深くて、燃焼流の流れ方向Ｑで下流側に行くに従って深さが浅くなるように、滑らかな湾曲底面（符記省略）を有する不均一深さのリセスに形成されている。そして、図３（Ａ）に示されるように、受止めリセスＲの燃焼流の流れ方向Ｑで中間箇所に排気弁リセス１７の外周部が重なっており、かつ、受止めリセスＲの燃焼流の流れ方向Ｑで下流側箇所に吸気弁リセス１６の外周部が重なっている。吸気弁リセス１６及び排気弁リセス１７の深さは、受止めリセスＲとの重なり部位においては受止めリセスＲの深さより少し深いが、これには限らない。 As shown in FIG. 2, the receiving recess R is formed as a recess of non-uniform depth with a smoothly curved bottom surface (notation omitted) so that the depth is greatest at the recess start end 20 and becomes shallower toward the downstream side in the flow direction Q of the combustion flow. As shown in FIG. 3(A), the outer periphery of the exhaust valve recess 17 overlaps with the middle part of the receiving recess R in the flow direction Q of the combustion flow, and the outer periphery of the intake valve recess 16 overlaps with the downstream part of the receiving recess R in the flow direction Q of the combustion flow. The depth of the intake valve recess 16 and the exhaust valve recess 17 is slightly deeper than the depth of the receiving recess R at the overlapping part with the receiving recess R, but is not limited to this.

噴孔９は、全長（燃焼流の流れ方向Ｑの長さ）ｂよりも横幅ａが大きい横長形状に形成され、かつ、受止めリセスＲの幅ｒが噴孔９の横幅ａ以上に設定されているので、副室６内の燃焼ガス（燃焼流）が主燃焼室５へ流れ易くなる。つまり、高温な燃焼ガスを素早く主燃焼室５へ促して、スモークの低減作用、燃焼改善（燃費向上）作用を得ることが可能になる。従って、スモーク低減、燃費向上の各種効果を奏することができる副室式ディーゼルエンジンが実現されている。 The nozzle hole 9 is formed in a horizontally elongated shape with a width a greater than its total length b (length in the flow direction Q of the combustion flow), and the width r of the receiving recess R is set to be greater than or equal to the width a of the nozzle hole 9, so that the combustion gas (combustion flow) in the auxiliary chamber 6 can easily flow into the main combustion chamber 5. In other words, it is possible to quickly urge the high-temperature combustion gas into the main combustion chamber 5, thereby reducing smoke and improving combustion (improving fuel efficiency). Thus, a pre-chamber type diesel engine is realized that can achieve various effects such as reducing smoke and improving fuel efficiency.

〔別実施形態〕
図３（Ｂ）に示されるように、受止めリセスＲは、その平面視の形状が燃焼流の流れ方向Ｑで下流側ほど横幅が大きくなる先拡がり形状に設定されても良く、扇形ならば好都合である。この扇形の受止めリセスＲにおいても、その基窄まり状始端部２２の左右長さｒは、噴孔９の横幅ａよりも長く（ｒ＞ａ）設定されている。また、吸排気弁リセス１６，１７と受止めリセスＲとは互いに重なる配置構成とされている。 [Another embodiment]
3B, the receiving recess R may be shaped in a plan view so that its width increases toward the downstream side in the flow direction Q of the combustion flow, and preferably is fan-shaped. Even in this fan-shaped receiving recess R, the left-right length r of the tapered starting end 22 is set to be longer than the width a of the injection hole 9 (r>a). The intake and exhaust valve recesses 16, 17 and the receiving recess R are arranged to overlap each other.

従来の扇形の受止めリセス２３は、図３（Ｂ）に仮想線（二点破線：想像線）で示されるように、その基尖り状始端部２３ａの幅が極めて狭く、文字通りの扇形に近いものであった。この別実施形態による扇形の受止めリセスＲは、基窄まり状始端部２２の横幅を従来のものよりも顕著に長くして先拡がり状とされたものである。 As shown by the imaginary line (dashed two-dot line: imaginary line) in Figure 3 (B), the conventional sector-shaped receiving recess 23 has an extremely narrow base-pointed beginning 23a, and is literally sector-shaped. In this alternative embodiment, the sector-shaped receiving recess R has a significantly longer width at the base-narrowed beginning 22 than the conventional one, making it flared at the tip.

〔実験による作用効果について〕
従来のエンジン、即ち、扇形の受止めリセス２３〔図３（Ｂ）参照〕及び一般的な噴孔（例えば、特開２０１９‐１１３００６号公報に記載の噴孔を参照）を有するディーゼルエンジンと、本発明（長方形の受止めリセスＲを持つ本実施形態）によるディーゼルエンジンと、について行った各種の実験結果のデータを図４に示す。 [Effects of the experiment]
FIG. 4 shows data on the results of various experiments conducted on a conventional engine, i.e., a diesel engine having a sector-shaped receiving recess 23 (see FIG. 3B) and a general nozzle hole (see, for example, the nozzle hole described in JP 2019-113006 A), and a diesel engine according to the present invention (this embodiment having a rectangular receiving recess R).

図４において、リセス形状において「矩形（実施例）」が本発明によるエンジンで、「扇形（比較例）」は従来エンジンである。定格出力（３０００ｒｐｍ）及び最大トルク（２２００ｒｐｍ）における燃費、スモークの実験データが記されている。 In Figure 4, the recess shape "rectangular (embodiment)" is the engine of the present invention, and "sector-shaped (comparison example)" is the conventional engine. Experimental data on fuel consumption and smoke at rated output (3000 rpm) and maximum torque (2200 rpm) are shown.

図４に示されるように、実施例（本発明によるディーゼルエンジン）は、比較例（従来のディーゼルエンジン）に比べて、定格出力（３０００ｒｐｍ）及び最大トルク（２２００ｒｐｍ）の双方において燃費が向上する。スモークについては、定格出力（３０００ｒｐｍ）での実施例及び比較例は共に０％と良好であるが、最大出力よりもエンジン回転数が低くなる最大トルク（２２００ｒｐｍ）では明らかに実施例の方が低減する。従って、スモーク低減及び燃費向上について効果が認められると言える。 As shown in Figure 4, the embodiment (diesel engine according to the present invention) has improved fuel economy at both rated power (3000 rpm) and maximum torque (2200 rpm) compared to the comparative example (conventional diesel engine). With regard to smoke, both the embodiment and the comparative example are good at 0% at rated power (3000 rpm), but at maximum torque (2200 rpm), where the engine speed is lower than maximum power, smoke is clearly reduced in the embodiment. Therefore, it can be said that the effects of reducing smoke and improving fuel economy can be recognized.

加えて、図示は省略するが、実施例（本発明によるディーゼルエンジン）は、比較例（従来のディーゼルエンジン）に比べて、燃焼ガスとピストンとの干渉が低減され、図示仕事量が低減（従来の９０～９５％）する効果もある。一例として、従来例の図示仕事量１５３．０Ｊが、実施例では１４１．８Ｊに低減された。 In addition, although not shown in the figures, the embodiment (diesel engine according to the present invention) has less interference between the combustion gas and the piston compared to the comparative example (conventional diesel engine), and also has the effect of reducing the indicated work load (90-95% of the conventional amount). As an example, the indicated work load of the conventional example, 153.0 J, is reduced to 141.8 J in the embodiment.

５ 主燃焼室
６ 副室
８ ピストン
８Ａ 天井壁
９ 噴孔
９Ａ 主噴孔
９Ｂ 副噴孔
１６ 吸気弁リセス
１７ 排気弁リセス
２０ リセス始端部（受止めリセスにおける噴孔の直下となる部分）
Ｑ 燃焼流の流れ方向
Ｒ 受止めリセス
ａ 噴孔の横幅（燃焼流の流れ方向に対する左右方向の長さ）
ｂ 噴孔の全長（燃焼流の流れ方向の長さ）
ｒ 受止めリセスの幅（リセス始端部の幅） 5 Main combustion chamber 6 Auxiliary chamber 8 Piston 8A Ceiling wall 9 Injection hole 9A Main injection hole 9B Auxiliary injection hole 16 Intake valve recess 17 Exhaust valve recess 20 Recess start end (portion of receiving recess directly below injection hole)
Q: Flow direction of the combustion flow R: Receiving recess a: Horizontal width of the nozzle hole (length in the left-right direction relative to the flow direction of the combustion flow)
b) Total length of the nozzle hole (length in the direction of the combustion flow)
r Width of receiving recess (width of the beginning of the recess)

Claims (6)

主燃焼室と、前記主燃焼室から偏心した箇所に設けられる副室とが噴孔を介して連通され、ピストンの天井壁における前記噴孔から前記主燃焼室へ噴出される燃焼流が吹き付けられる箇所に受止めリセスが形成され、
前記噴孔は、前記燃焼流の流れ方向の長さよりも前記燃焼流の流れ方向に対する左右方向の長さが大きい横長形状に形成され、
前記受止めリセスにおける前記噴孔の直下となる部分の幅が、前記噴孔の左右方向の長さ以上に設定されている副室式ディーゼルエンジン。 A main combustion chamber and an auxiliary chamber provided at a position eccentric to the main combustion chamber are communicated through a nozzle hole, and a receiving recess is formed at a position on the ceiling wall of the piston where the combustion flow ejected from the nozzle hole into the main combustion chamber is blown,
The injection hole is formed in a horizontally elongated shape, the length of the injection hole in the left-right direction with respect to the flow direction of the combustion flow being greater than the length of the injection hole in the flow direction of the combustion flow,
A diesel engine with a separate chamber, wherein the width of the portion of the receiving recess directly below the nozzle hole is set to be greater than or equal to the length of the nozzle hole in the left-right direction. 前記噴孔は、前記副室から前記主燃焼室の中央部に向かう傾斜孔に形成されている請求項１に記載の副室式ディーゼルエンジン。 The pre-chamber diesel engine according to claim 1, wherein the nozzle hole is formed as an inclined hole extending from the pre-chamber toward the center of the main combustion chamber. 前記噴孔は、主噴孔と、前記主噴孔の両脇に配置される一対の副噴孔とが連なる複葉形状の孔に形成されている請求項２に記載の副室式ディーゼルエンジン。 The diesel engine with a pre-chamber as described in claim 2, wherein the nozzle hole is formed as a multi-plane hole in which a main nozzle hole and a pair of auxiliary nozzle holes arranged on both sides of the main nozzle hole are connected. 前記受止めリセスの平面視の形状は、前記受止めリセスの横幅が前記燃焼流の流れ方向での位置の如何に拘わらず一定となる矩形形状に設定されている請求項１～３の何れか一項に記載の副室式ディーゼルエンジン。 The diesel engine with a pre-chamber according to any one of claims 1 to 3, wherein the shape of the receiving recess in a plan view is set to a rectangular shape in which the width of the receiving recess is constant regardless of the position of the receiving recess in the flow direction of the combustion flow. 前記受止めリセスの平面視の形状は、前記燃焼流の流れ方向で下流側ほど横幅が大きくなる先拡がり形状に設定されている請求項１～３の何れか一項に記載の副室式ディーゼルエンジン。 The diesel engine with a pre-chamber according to any one of claims 1 to 3, wherein the shape of the receiving recess in a plan view is set to a flared shape whose width increases toward the downstream side in the flow direction of the combustion flow. 前記ピストンの天井壁に、吸気弁リセス及び／又は排気弁リセスが形成されるとともに、前記受止めリセスと前記吸気弁リセス及び／又は排気弁リセスとが重なっている請求項４又は５に記載の副室式ディーゼルエンジン。 The diesel engine with a pre-chamber according to claim 4 or 5, wherein an intake valve recess and/or an exhaust valve recess are formed in the ceiling wall of the piston, and the receiving recess and the intake valve recess and/or the exhaust valve recess overlap.

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