JPH08319833A - 直噴式ディーゼルエンジン - Google Patents

直噴式ディーゼルエンジン

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JPH08319833A
JPH08319833A JP7123914A JP12391495A JPH08319833A JP H08319833 A JPH08319833 A JP H08319833A JP 7123914 A JP7123914 A JP 7123914A JP 12391495 A JP12391495 A JP 12391495A JP H08319833 A JPH08319833 A JP H08319833A
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JP
Japan
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combustion chamber
intake
valve
exhaust
diesel engine
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JP7123914A
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Manabu Hasegawa
学 長谷川
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼室にスキッシュとスワールの複合渦流を
生起し、燃焼後期まで強い乱れを維持する壁面形状を備
える直噴式ディーゼルエンジンを提供する。 【構成】 吸・排気バルブ９，１０をそれぞれのバルブ
フェイスが互いに対向するようにシリンダ中心線Ｃに対
して傾斜させ、燃焼室天井壁は閉弁位置にある吸・排気
バルブ９，１０の各バルブフェイスに概ね接する球面状
に湾曲した球面部２４と、球面部２４の周囲に位置して
シリンダ中心線と直交する平面状に広がる平面部２３と
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直噴式ディーゼルエン
ジンにおいて、燃焼室にスキッシュとスワールの複合渦
流を生起し、燃焼後期まで強い乱れを維持する壁面形状
への改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】１つのシリンダに吸・排気バルブを２本
づつ備える直噴式ディーゼルエンジンとして、従来例え
ば図１０に示すようなものがある(実開平２−１４２３
号公報、参照)。
【０００３】図において、１はシリンダ、２はピスト
ン、４はシリンダヘッド、５はピストン２の頂面２１に
開口したキャビティ、３はシリンダヘッド４に形成され
た吸気ポート、８はシリンダヘッド４に形成された排気
ポートである。ピストン２の往復運動は図示しないコン
ロッド７を介してクランクシャフトの回転運動に変換さ
れる。
【０００４】燃料噴射弁３３を取り囲むように２本の吸
気バルブ９と、２本の排気バルブ１０がそれぞれ設けら
れる。各吸気バルブ９が開かれるのに伴って各吸気ポー
ト３からシリンダ１に空気を吸入し、この空気をピスト
ン５で圧縮して着火燃焼させる。燃焼したガスは各排気
バルブ１０が開かれるのに伴って各排気ポート８に排出
される。これらの各行程が連続して繰り返される。
【０００５】吸・排気バルブ９，１０は、各バルブフェ
イス９ａ，１０ａが互いに対向するように、シリンダ中
心線に対してそれぞれ所定角度で傾斜するように配置さ
れる。
【０００６】燃焼室天井壁２２は各バルブフェイス９
ａ，１０ａに沿ってペントルーフ型に傾斜して形成され
る。ピストン２の頂面２１は、燃焼室天井壁２２およぴ
各バルブフェイス９ａ，１０ａに平行に対峙するように
傾斜して形成される。キャビティ５の底面５ｃも、燃焼
室天井壁２２およぴ各バルブフェイス９ａ，１０ａに平
行に対峙するように傾斜して形成される。
【０００７】各吸・排気バルブ９，１０を開閉駆動する
ために、シリンダヘッド４上には、２本のカムシャフト
１３，１４が設けられる。各カムシャフト１３，１４に
は、各吸・排気バルブ９，１０を開閉駆動する各吸・排
気カム１５，１６を有する。
【０００８】各カムシャフト１３，１４は、それぞれの
回転に伴って、各吸・排気カム１５，１６が各リフタ１
２を摺動させ、各リフタ１２が各吸・排気バルブ９，１
０を各バルブスプリング１９に抗して開閉させる。ま
た、排気カムシャフト１４に形成されたカム３１は、ロ
ッカアーム３２を揺動させ、燃料噴射弁３３を開閉駆動
する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置にあっては、ピストン２の頂面２１が燃焼
室天井壁２２およぴ各バルブフェイス９ａ，１０ａに対
峙するようにペントルーフ型に***して形成されている
ため、トップリング３４より上方に画成されるピストン
２とシリンダ１の隙間容積が増え、燃焼室の容積をキャ
ビティ５に集中させることができず、空気利用率が低下
して、ＨＣ、ＳＯＦ等のスモークの排出量が増えるとい
う問題点がある。
【００１０】また、ピストン２の頂面２１がペントルー
フ型に***して形成されているため、ピストン２が上死
点付近に到達するとき、ピストン２の頂面２１とシリン
ダヘッド４の燃焼室天井壁２２の間でシリンダ１内の空
気を圧縮してキャビティ５に流入するスキッシュ流の勢
力を十分に確保することができず、空気利用率が低下し
て、スモーク排出量が増えるという問題点がある。
【００１１】本発明は上記の問題点を解消し、燃焼室に
スキッシュとスワールの複合渦流を生起し、燃焼後期ま
で強い乱れを維持する壁面形状を備える直噴式ディーゼ
ルエンジンを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の直噴式
ディーゼルエンジンは、ピストンの頂面に凹状に窪むキ
ャビティと、ピストンとの間で燃焼室を画成する燃焼室
天井壁と、燃焼室天井壁の中央部に取付けられて燃料を
噴射する燃料噴射弁と、燃焼室天井壁に開口して吸気を
導入する複数の吸気ポートと、各吸気ポートを開閉する
複数の吸気バルブと、燃焼室天井壁に開口して排気を排
出する複数の排気ポートと、各排気ポートを開閉する複
数の排気バルブと、を備えるエンジンにおいて、前記吸
・排気バルブをそれぞれのバルブフェイスが互いに対向
するようにシリンダ中心線に対して傾斜させ、前記燃焼
室天井壁は閉弁位置にある吸・排気バルブの各バルブフ
ェイスに概ね接する球面状に湾曲した球面部と、球面部
の周囲に位置してシリンダ中心線と直交する平面状に広
がる平面部とを有する。
【００１３】請求項２に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンは、請求項１に記載の発明において、前記球面部の半
径をキャビティの半径と略等しく設定する。
【００１４】請求項３に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンは、請求項１または２に記載の発明において、前記燃
焼室天井壁の隣り合うバルブフェイスどうしが最も接近
する部位を通るシリンダ中心線を中心とする円弧を基準
円弧Ｓとすると、球面部の半径を基準円弧Ｓの半径より
大きく設定する。
【００１５】請求項４に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンは、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明にお
いて、前記各吸・排気バルブを開閉駆動する２本の吸・
排気カムシャフトを吸・排気バルブの上方に並んで設け
られる。
【００１６】請求項５に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンは、請求項１から４のいずれか一つに記載の発明にお
いて、低速低負荷域で中速中負荷域よりスワール比を高
め、かつ燃料噴射時期を遅らせる燃焼制御手段を備え
る。
【００１７】
【作用】請求項１に記載の直噴式ディーゼルエンジンに
おいて、前記燃焼室天井壁の平面部は、球面部の周囲に
位置してシリンダ中心線と直交する平面状に広がる構造
により、トップリングより上方に画成されるピストンと
シリンダの隙間容積が小さく抑えられ、燃焼室の容積を
キャビティに集中させて空気利用率を高め、ＨＣ、ＳＯ
Ｆ等のスモーク排出量の低減がはかれる。
【００１８】燃焼室天井壁の球面部は、閉弁位置にある
吸・排気バルブの各バルブフェイスに概ね接する球面状
に湾曲した構造により、バルブフェイスが互いに対向す
るように配置された各吸・排気バルブの周囲で凹状に窪
むバルブリセスの容積を小さくし、球面部と各バルブフ
ェイスによって画成される燃焼室の壁面を平滑にする。
これにより、燃焼室に生起されるスワールやスキッシュ
の勢力がバルブリセスの窪みによって減衰することが抑
えられるとともに、燃料噴射弁から燃焼室に放射状に噴
射される燃料噴霧がバルブリセスに入り込むことを抑制
し、スモーク排出量の低減がはかれる。
【００１９】請求項２に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンにおいて、球面部の半径をキャビティの半径と略等し
く設定することにより、ピストンの上死点付近で球面部
とキャビティの間に画成される燃焼室は、その表面積を
最小限にして、燃焼ガスから燃焼室天井壁やシリンダへ
の放熱量が抑えられる。
【００２０】これに対して、球面部の半径がキャビティ
の半径より大幅に大きくなると、ピストンの上死点付近
で球面部の外周部とピストン頂面の間で楔状の断面をし
た空間が画成されるため、燃焼室に生起されるスワール
の勢力が減衰したり、あるいは燃料噴射弁から燃焼室に
放射状に噴射される燃料噴霧の拡散が悪化して、スモー
ク排出量が増加する可能性がある。
【００２１】請求項３に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンにおいて、燃焼室天井壁の隣り合う各バルブフェイス
どうしが最も接近する部位は、その断面が球面部に含ま
れて円弧状に湾曲していることにより、熱応力が集中す
ることが緩和され、高速高負荷時に亀裂等が生じること
を防止できる。
【００２２】請求項４に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンにおいて、吸・排気バルブをそれぞれのバルブフェイ
スが互いに対向するようにシリンダ中心線に対して傾斜
しているため、吸・排気バルブ上で平行に延びる２本の
カムシャフトの間隔が確保され、各カムが干渉すること
が避けられる。この結果、吸・排気バルブとカムの間に
設けられるロッカアーム等の動弁機構が不要となり、部
品数を削減して、軽量化とコストダウンがはかれる。
【００２３】請求項５に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンにおいては、低速低負荷域で中速中負荷域よりスワー
ル比を高め、かつ燃料噴射時期を遅らせる燃焼制御を行
う構成により、低速低負荷域では緩やかな燃焼となっ
て、着火遅れ期間が長くなるため、ＮＯｘ濃度の低減が
はかれるとともに、スワールの勢力が増大して、燃焼室
の空気利用率が十分に得られ、スモーク濃度の低減がは
かれる。
【００２４】燃焼室天井壁の球面部によって、燃焼室に
生起されるスワールの勢力が高められることにより、吸
気ポートの先端を平面図上において渦巻き状に湾曲させ
てスワールを強化する必要がなく、吸気ポートの通路抵
抗を小さくし、高出力化がはかれる。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【００２６】図１において、１はシリンダ、２はピスト
ン、４はシリンダヘッド、５はピストン２の頂面２１に
開口したキャビティ、３はシリンダヘッド４に形成され
た吸気ポート、８はシリンダヘッド４に形成された排気
ポートである。ピストン２の往復運動は図示しないコン
ロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換され
る。
【００２７】ピストン２の頂面２１は、シリンダ中心線
Ｃに対して平面状に形成される。トロイダル形状のキャ
ビティ５は、シリンダ中心線Ｃを中心とする円筒面状の
側面５ａと、同じくシリンダ中心線Ｃを中心とする円錐
面状の底面５ｂとによって画成される。
【００２８】ピストン頂面２１は、キャビティ５のまわ
りに環状に広がり、ピストン２が上死点付近に到達する
とき、シリンダヘッド４の燃焼室天井壁２２の間でシリ
ンダ１内の空気を圧縮してキャビティ５に流入するスキ
ッシュ流を生起するスキッシュエリアを構成する。
【００２９】図２に示すように、シリンダヘッド１に
は、キャビティ５に燃料を放射状に噴射する燃料噴射弁
１１が設置される。燃料噴射弁１１はシリンダ中心線Ｃ
上に配置され、キャビティ５の中央に臨んでいる。
【００３０】燃料噴射弁１１を取り囲むように２本の吸
気バルブ９と、２本の排気バルブ１０がそれぞれ設けら
れる。各吸気バルブ９が開かれるのに伴って各吸気ポー
ト３からシリンダ１に空気を吸入し、この空気をピスト
ン５で圧縮して着火燃焼させる。燃焼したガスは各排気
バルブ１０が開かれるのに伴って各排気ポート８に排出
される。これらの各行程が連続して繰り返される。
【００３１】各吸気ポート３はその先端が平面図上にお
いて直線状に延びたストレート形状となっている。
【００３２】シリンダ１内に生起されるスワールの勢力
を調節する手段として、一方の吸気ポート３の開口面積
を調節するスワールコントロールバルブ（図示せず）が
設けられる。
【００３３】吸・排気バルブ９，１０は、各バルブフェ
イス９ａ，１０ａが互いに対向するように、シリンダ中
心線Ｃに対してそれぞれ所定角度で傾斜するように配置
される。
【００３４】吸・排気バルブ９，１０の挟み角は、後述
するように吸・排気バルブ９，１０を開閉駆動する吸・
排気カム１５，１６が互いに干渉しない範囲で、最も小
さい値となるように設定される。この場合、吸・排気バ
ルブ９，１０は、そのはさみ角が６°に設定され、シリ
ンダ中心線Ｃに対してそれぞれ３°づつ傾斜するように
配置される。
【００３５】燃焼室天井壁２２は、その外周部でシリン
ダ中心線Ｃに直交する平面状に広がる平面部２３と、そ
の中央部で球面状に窪む球面部２４とを備える。
【００３６】シリンダヘッド４の燃焼室天井壁２２に
は、各吸・排気バルブ９，１０を着座させる各バルブシ
ート１７，１８が嵌合される。燃焼室天井壁２２には各
バルブシート１７，１８を収装するように凹状に窪む各
バルブリセス２７，２８が形成される。
【００３７】燃焼室天井壁２２の球面部２４は、各吸・
排気バルブ９，１０のバルブフェイス９ａ，１０ａに概
ね接するように、所定の曲率半径で球面状に湾曲して形
成される。このため、球面部２４の曲率中心は、吸・排
気バルブ９，１０の中心線Ｉ，Ｅの交点に略一致してい
る。
【００３８】各吸・排気バルブ９，１０を開閉駆動する
ために、シリンダヘッド４上には、２本のカムシャフト
１３，１４が設けられる。各カムシャフト１３，１４に
は、各吸・排気バルブ９，１０を開閉駆動する各吸・排
気カム１５，１６を有する。
【００３９】各カムシャフト１３，１４には、図示しな
いクランクシャフトの回転力がプーリおよびタイミング
ベルトを介して１／２の速度に減速して伝達される。
【００４０】各カムシャフト１３，１４は、それぞれの
回転に伴って、各吸・排気カム１５，１６が各リフタ１
２を摺動させ、各リフタ１２が各吸・排気バルブ９ａ，
９ｂ，１０ａ，１０ｂを各バルブスプリング１９に抗し
て開閉させる。
【００４１】吸・排気バルブ９，１０は、６°の挟み角
をもって配置されているため、吸・排気バルブ９，１０
上で平行に延びる２本のカムシャフト１３，１４の間隔
が確保され、各カム１５，１６が干渉することが避けら
れる。この結果、ロッカアーム等の動弁機構が不要とな
り、部品数を削減して、軽量化とコストダウンがはかれ
る。
【００４２】図３において、６０は、燃料の噴射時期と
燃料の噴射量が電子制御される燃料噴射ポンプである。
燃料噴射ポンプ６０から圧送される燃料が、配管５８を
通って噴射弁１１に導かれる。
【００４３】６３は吸気通路、６５は排気通路、７６は
排気中のパーティキュレート等を捕集するフィルタ、７
７は排気音を低減する排気マフラである。
【００４４】６６は排気通路６５と吸気通路６３とを連
通するＥＧＲ通路、６７は制御負圧に応動するダイアフ
ラム式のＥＧＲ弁である。
【００４５】６８は負圧制御弁で、コントロールユニッ
ト７１からのデューティ信号に応じてバキュームポンプ
６９からの一定負圧を３段階に調整する。例えば、負圧
調整弁６８へのＯＦＦデューティ（一定周期のＯＦＦ時
間割合）が最大値で一定負圧がそのままＥＧＲ弁６７に
導入されるときは、排出ガスの５０％が還流される。こ
れはＥＧＲ率（＝ＥＧＲ量／新気量×１００％）が１０
０％に相当する。ＯＦＦデューティが段階的に小さくな
ると、ＥＧＲ弁６７への制御負圧の減少によりＥＧＲ弁
開度が小さくなってＥＧＲ流量が少なくなる。つまり、
ＯＦＦデューティを小さくするごとにＥＧＲ率が６０
％、３０％と小さくなる。
【００４６】６１は前述したスワールコントロールバル
ブ、６２はスワールコントロールバルブ６１を開閉駆動
するアクチュエータである。
【００４７】ＥＧＲ率とスワール比および燃料噴射時期
等をエンジンの運転条件に応じて制御するため、マイコ
ンからなるコントロールユニット７１が設けられる。コ
ントロールユニット７１では、アクセル開度（アクセル
ペダル開度）を検出するセンサ、エアクリーナ７５を介
して吸気通路６３に取り入れられる吸入空気量Ｑを検出
するエアフローメータ７３からの信号と、エンジン回転
数、エンジン水温等の検出信号を入力する。
【００４８】コントロールユニット７１は、所定の低速
低負荷域で中速中負荷域よりＥＧＲ率を高め、スワール
比を高めるとともに、燃料噴射時期を上死点の近傍まで
遅らせる制御を行う。低速低負荷域で燃料噴射時期を上
死点の近傍まで遅らせることにより、拡散燃焼より予混
合気燃焼の占める割合を大きくし、ＮＯｘ濃度とスモー
ク濃度の両方を低減する。
【００４９】運転条件に応じた燃料噴射時期の特性を図
６に示すと、高速高負荷時で上死点前８°まで進め、回
転数または負荷が下がるほど燃料噴射時期を段階的に遅
らせて、低速低負荷時に上死点まで遅らせる。
【００５０】ＥＧＲ率は、運転条件に応じて図４のよう
に設定している。図において、中速中負荷域と低速の全
負荷域でＥＧＲ率は１００％である。これに対して、高
速高負荷域においては、燃焼期間が長びいてスモークの
発生を完全に抑えることができないため、さらには排気
温度の上昇およびＥＧＲ流量の増大で吸気温度が上昇
し、ＥＧＲによるＮＯｘ低減の効果が減少することなど
のため、ＥＧＲ率を６０％、３０％と段階的に減少させ
ている。
【００５１】エンジンの発生するトルクとエンジン回転
数に対して図４に示したＥＧＲ率（目標ＥＧＲ率）の特
性が得られるように、アクセル開度（エンジン負荷相当
量）Ａｃｃとエンジン回転数Ｎｅをパラメータとするマ
ップ（図示せず）を設定しておき、このマップをルック
アップして、そのときの目標ＥＧＲ率を求める。これと
エアフローメータ流量（新気量）とからＥＧＲ流量を ＥＧＲ流量＝エアフローメータ流量×目標ＥＧＲ率 により計算し、この流量のＥＧＲガスが流れるように負
圧制御弁６８へのＯＦＦデューティを決定するのであ
る。
【００５２】運転条件に応じたスワール比の特性を図５
に示すと、低速になるほどスワール比を高くしている。
高速域では高スワール比に伴う体積効率の低下があらわ
になるし、噴射圧の高圧化による燃焼改善がスワールの
必要性を弱めることから、回転数が高くなるほどスワー
ルコントロールバルブ６１を段階的に開いて、スワール
比を減少させるのである。
【００５３】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
【００５４】直噴式ディーゼルエンジンの場合、燃料噴
射弁１１から燃焼室に噴射される燃料は、微粒化、蒸
発、空気との混合を経て燃焼に至る。
【００５５】図７に示すように、ピストン上死点前５°
のクランク角度で燃料噴射弁から燃料が燃焼室に噴射さ
れる従来ＤＩ方式の場合、ピストンが上死点に到達する
のに伴って拡散燃焼が急激に行われて、排気ガスのＮＯ
ｘ濃度が増加する。
【００５６】また、燃焼室に生起されるスワールの勢力
が十分に得られない燃焼室構造を備える直噴式ディーゼ
ルエンジンにおいて、燃料噴射時期を上死点の近傍まで
遅らせる制御を行う従来排気対応ＤＩ方式の場合、拡散
燃焼より予混合気燃焼の占める割合が大きくなってＮＯ
ｘ濃度の低減がはかれるものの、スワールの勢力が不足
して、燃焼室の空気利用率が十分に得られないため、Ｈ
Ｃ、ＳＯＦ等のスモーク濃度が増加する。
【００５７】これに対して平滑な燃焼室壁面形状を備え
る本発明ＤＩ方式は、低速低負荷域で中速中負荷域より
スワール比を高め、かつ燃料噴射時期を上死点まで遅ら
せる燃焼制御を行う構成により、低速低負荷域では緩や
かな燃焼となって、着火遅れ期間が長くなるため、ＮＯ
ｘ濃度の低減がはかれるとともに、燃焼室にスキッシュ
とスワールの複合渦流を生起し、燃焼後期まで強い乱れ
を維持して、燃焼室の空気利用率が十分に得られ、スモ
ーク濃度の低減がはかれる。
【００５８】すなわち、燃焼室天井壁２２の球面部２４
は、各吸・排気バルブ９，１０のバルブフェイス９ａ，
１０ａに対して概ね接する球面状に湾曲して形成されて
いるため、燃焼室天井壁２２に凹状に窪む各バルブリセ
ス２７，２８の容積を小さくして、球面部２４と各バル
ブフェイス９ａ，１０ａによって画成される燃焼室の壁
面を平滑にし、燃焼室に生起されるスワールの勢力がバ
ルブリセス２７，２８の窪みによって減衰することが抑
えられる。
【００５９】この結果、吸気ポート３はその先端を平面
図上において渦巻き状に湾曲させてスワールを強化する
必要がなく、吸気ポート３の通路抵抗を小さくし、高出
力化がはかれる。
【００６０】燃焼室天井壁２２の平面部２３は、球面部
２４の周囲に位置してシリンダ中心線Ｃと直交する平面
状に広がる構造により、トップリング３４より上方に画
成されるピストン２とシリンダ１の隙間容積が小さく抑
えられ、燃焼室の容積をキャビティ５に集中させて空気
利用率を高め、スモーク排出量の低減がはかれる。
【００６１】球面部２４によってバルブリセス２７，２
８の窪み容積を小さくすることにより、燃料噴射弁１１
から燃焼室に放射状に噴射される燃料噴霧がバルブリセ
ス２７，２８に入り込むことを抑制し、スモーク排出量
の低減がはかれる。
【００６２】また、ピストン２の頂面２１が燃焼室天井
壁２２およぴ各バルブフェイス９ａ，１０ａに平行に対
峙するようにシリンダ中心線Ｃと直交して形成されてい
るため、ピストン２が上死点付近に到達するとき、ピス
トン２の頂面２１とシリンダヘッド４の燃焼室天井壁２
２の間でシリンダ１内の空気を圧縮してキャビティ５に
流入するスキッシュ流の勢力を十分に確保し、空気利用
率を高めて、スモーク排出量の低減がはかれる。
【００６３】吸・排気バルブ９，１０の挟み角は、後述
するように吸・排気バルブ９，１０を開閉駆動する吸・
排気カム１５，１６が互いに干渉しない範囲で、最も小
さい値となるように設定されているため、ピストン頂面
２１との間でスキッシュ流を生起する燃焼室天井壁２２
のスキッシュエリア面積を最大限に確保し、スキッシュ
流の勢力を高めて、空気利用率の向上がはかれる。
【００６４】次に、図８に示す他の実施例は、燃焼室天
井壁２２の球面部２４の半径をキャビティ５の半径と略
等しく設定するものである。なお、図１との対応部分に
は同一符号を用いている。
【００６５】この場合、ピストン２の上死点付近で球面
部２４とキャビティ５の間に画成される燃焼室は、その
表面積を最小限にして、燃焼ガスから燃焼室天井壁２２
やシリンダ１への放熱量が抑えられる。
【００６６】これに対して、燃焼室天井壁２２の球面部
２４の半径がキャビティ５の半径より大幅に大きくなる
と、ピストン２の上死点付近で球面部２４の外周部とピ
ストン頂面２１の間で楔状の断面をした空間が画成され
るため、燃焼室に生起されるスワールの勢力が減衰した
り、あるいは燃料噴射弁１１から燃焼室に放射状に噴射
される燃料噴霧の拡散が悪化して、スモーク排出量が増
加する可能性がある。
【００６７】次に、図９に示す他の実施例は、燃焼室天
井壁２２の隣り合う各バルブフェイス９ａ，１０ａどう
しが最も接近する部位を通り、シリンダ中心線Ｃを中心
とする円弧を基準円弧Ｓとすると、球面部２４の半径を
基準円弧Ｓの半径より大きく設定するものである。な
お、図１との対応部分には同一符号を用いている。
【００６８】この場合、燃焼室天井壁２２の隣り合う各
バルブフェイス９ａ，１０ａどうしが最も接近する部位
は、その断面が球面部２４に含まれて円弧状に湾曲して
いるため、熱応力が集中することが緩和され、高速高負
荷時に亀裂等が生じることを防止できる。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の直
噴式ディーゼルエンジンは、吸・排気バルブをそれぞれ
のバルブフェイスが互いに対向するようにシリンダ中心
線に対して傾斜させ、燃焼室天井壁は閉弁位置にある吸
・排気バルブの各バルブフェイスに概ね接する球面状に
湾曲した球面部と球面部の周囲に位置してシリンダ中心
線と直交する平面状に広がる平面部を有する燃焼室構造
のため、燃焼室の容積をキャビティに集中させて空気利
用率を高められ、燃焼室に生起されるスワールの勢力が
バルブリセスの窪みによって減衰することが抑えられる
とともに、燃料噴射弁から燃焼室に放射状に噴射される
燃料噴霧がバルブリセスに入り込むことを抑制し、Ｈ
Ｃ、ＳＯＦ等のスモーク排出量の低減がはかれる。
【００７０】請求項２に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンにおいては、球面部の半径をキャビティの半径と略等
しく設定することにより、ピストンの上死点付近で球面
部とキャビティの間に画成される燃焼室は、その表面積
を最小限にして、燃焼ガスから燃焼室天井壁やシリンダ
への放熱量が抑えられ、燃費の低減がはかれる。
【００７１】請求項３に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンにおいては、燃焼室天井壁の隣り合う各バルブフェイ
スどうしが最も接近する部位は、その断面が球面部に含
まれて円弧状に湾曲していることにより、熱応力が集中
することが緩和され、高速高負荷時に亀裂等が生じるこ
とを防止できる。
【００７２】請求項４に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンにおいては、吸・排気バルブをそれぞれのバルブフェ
イスが互いに対向するようにシリンダ中心線に対して傾
斜させているため、吸・排気バルブ上で平行に延びる２
本のカムシャフトの間隔が確保され、各カムが干渉する
ことが避けられる。この結果、吸・排気バルブとカムの
間に設けられるロッカアーム等の動弁機構が不要とな
り、部品数を削減して、軽量化とコストダウンがはかれ
る。
【００７３】請求項５に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンにおいては、低速低負荷域で中速中負荷域よりスワー
ル比を高めかつ燃料噴射時期を遅らせる燃焼制御を行う
構成により、低速低負荷域では緩やかな燃焼となって、
着火遅れ期間が長くなるため、ＮＯｘ濃度の低減がはか
れるとともに、スワールの勢力が増大して、燃焼室の空
気利用率が十分に得られ、スモーク濃度の低減がはかれ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すエンジンの断面図。
【図２】同じく燃焼室天井壁等の平面図。
【図３】同じくエンジンの制御系を示すシステム図。
【図４】同じくＥＧＲ率の制御特性図。
【図５】同じくスワール比の制御特性図。
【図６】同じく燃料噴射時期の制御特性図。
【図７】同じく燃焼状態の説明図。
【図８】他の実施例を示すエンジンの断面図。
【図９】さらに他の実施例を示す燃焼室天井壁の平面
図。
【図１０】従来例を示すエンジンの断面図。
【符号の説明】
１ シリンダ ２ ピストン ５ キャビティ ８ 排気ポート ９ 吸気弁 ９ａバルブフェイス １０ 排気弁 １０ａバルブフェイス １１ 燃料噴射弁 １３ カムシャフト １４ カムシャフト １５ 吸気カム １６ 排気カム １７ バルブシート １８ バルブシート ２１ ピストン頂面 ２２ 燃焼室天井壁 ２３ 平面部 ２４ 球面部 ２７ バルブリセス ２８ バルブリセス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｂ 23/06 Ｆ０２Ｂ 23/06 Ｂ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ピストンの頂面に凹状に窪むキャビティ
    と、 ピストンとの間で燃焼室を画成する燃焼室天井壁と、 燃焼室天井壁の中央部に取付けられて燃料を噴射する燃
    料噴射弁と、 燃焼室天井壁に開口して吸気を導入する複数の吸気ポー
    トと、 各吸気ポートを開閉する複数の吸気バルブと、 燃焼室天井壁に開口して排気を排出する複数の排気ポー
    トと、 各排気ポートを開閉する複数の排気バルブと、 を備えるエンジンにおいて、 前記吸・排気バルブをそれぞれのバルブフェイスが互い
    に対向するようにシリンダ中心線に対して傾斜させ、 前記燃焼室天井壁は閉弁位置にある吸・排気バルブの各
    バルブフェイスに概ね接する球面状に湾曲した球面部
    と、球面部の周囲に位置してシリンダ中心線と直交する
    平面状に広がる平面部とを有したことを特徴とする直噴
    式ディーゼルエンジン。
  2. 【請求項２】前記球面部の半径をキャビティの半径と略
    等しく設定したことを特徴とする請求項１に記載の直噴
    式ディーゼルエンジン。
  3. 【請求項３】前記燃焼室天井壁の隣り合うバルブフェイ
    スどうしが最も接近する部位を通るシリンダ中心線を中
    心とする円弧を基準円弧Ｓとすると、 球面部の半径を基準円弧Ｓの半径より大きく設定したこ
    とを特徴とする請求項１または２に記載の直噴式ディー
    ゼルエンジン。
  4. 【請求項４】前記各吸・排気バルブを開閉駆動する２本
    の吸・排気カムシャフトを吸・排気バルブの上方に並ん
    で設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一
    つに記載の直噴式ディーゼルエンジン。
  5. 【請求項５】低速低負荷域で中速中負荷域よりスワール
    比を高めかつ燃料噴射時期を遅らせる燃焼制御手段を備
    えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに
    記載の直噴式ディーゼルエンジン。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009150347A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Honda Motor Co Ltd 燃料直噴エンジン
JP2012052530A (ja) * 2010-08-12 2012-03-15 Crf Soc Consortile Per Azioni 傾斜したエンジンバルブを有するディーゼルエンジン用燃焼室

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JP2009150347A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Honda Motor Co Ltd 燃料直噴エンジン
US8714136B2 (en) 2007-12-21 2014-05-06 Honda Motor Co., Ltd. Direct fuel-injection engine
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