JPH09125962A - 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents

直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室

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JPH09125962A
JPH09125962A JP7280183A JP28018395A JPH09125962A JP H09125962 A JPH09125962 A JP H09125962A JP 7280183 A JP7280183 A JP 7280183A JP 28018395 A JP28018395 A JP 28018395A JP H09125962 A JPH09125962 A JP H09125962A
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JP
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combustion chamber
head
piston
side combustion
inclined surface
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JP7280183A
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Yukimasa Kabe
幸正 可部
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/24Pistons  having means for guiding gases in cylinders, e.g. for guiding scavenging charge in two-stroke engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直噴ディーゼルエンジンの圧縮比を高め、吸
気スワールを促進する。 【解決手段】 直噴式ディーゼルエンジンEのヘッド側
燃焼室4a及びピストンヘッド6をともに円錐台状に形
成し、ピストンヘッド6の傾斜面7をヘッド側燃焼室4
aの傾斜面2に、ピストンヘッド6の頂面部8をヘッド
側燃焼室4aの奥内部3にそれぞれ臨ませる。ピストン
ヘッド6をヘッド側燃焼室4aに接近できるので、ヘッ
ド側燃焼室4aの容積を実質的に小さくしてエンジンE
の圧縮比が高まる。また、吸気は斜めにヘッド側燃焼室
4aに突入するため、吸気スワールが促進され、燃料と
空気の混合率が高まり、エンジンEの燃焼効率が向上す
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
ンの燃焼室に関し、エンジンの圧縮比を高め、燃焼効率
を向上できるものを提供する。
【0002】
【発明の背景】本発明の対象となる直噴式ディーゼルエ
ンジンの燃焼室の基本構造は、図1又は図3に示すよう
に、直噴式ディーゼルエンジンEのヘッド側燃焼室4a
を円錐台状に形成し、そのヘッド側燃焼室4aの傾斜面
2に吸気ポート10の出口10a及び排気ポート11の
入口11aを開け、当該ヘッド側燃焼室4aの奥内部3
に燃料噴射ノズル14を配置し、ヘッド側燃焼室4aを
下方のピストン5に臨ませて構成した形式のものであ
る。
【0003】
【従来の技術】この形式の従来技術としては、図3に示
すように、ピストンヘッド6が平坦な通常のピストン5
を縦型直噴式エンジンEのシリンダ13に内嵌し、この
ピストン5を円錐台状のヘッド側燃焼室4aに下方から
臨ませたものがある。
【0004】上記従来技術では、ヘッド側燃焼室4aを
円錐台状に形成し、ヘッド側燃焼室4aの傾斜面2に吸
気ポート10の出口10aを開けるため、当該吸気出口
10aの開口面積を大きく確保して吸気量を増大できる
うえ、吸気をシリンダ13に対して斜めから突入させて
燃焼室4内でスワールを起こし易くするため、燃料と空
気の混合効率が高まる。また、排気ポート11の入口1
1aの開口面積も同時に大きくできるので、排気を速や
かに燃焼室4から排気ポート11に排出でき、排気効率
も高まる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、ヘッド側燃焼室4aは円錐台状なのに、ピ
ストンヘッド6は平坦なので、ピストンヘッド6はヘッ
ド側燃焼室4aの奥内部3に接近できず、エンジンEの
圧縮比が低下して、エンジン出力が低くなるうえ、ディ
ーゼル・ノックを起こし易い。本発明は、上記事情を考
慮してなされたもので、直噴式ディーゼルエンジンの圧
縮比を高めるとともに、吸気スワールを高くすることを
技術的課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の手段を、実施例を示す図1〜図2により以下に説明す
る。即ち、請求項1に記載した本発明1は、前記基本構
造の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室において、上記
ピストン5の上部のピストンヘッド6を円錐台状に形成
し、ピストンヘッド6の傾斜面7をヘッド側燃焼室4a
の傾斜面2に、ピストンヘッド6の頂面部8をヘッド側
燃焼室4aの奥内部3に、それぞれ臨ませて構成したこ
とを特徴とするものである。
【0007】請求項2に記載した本発明2は、上記本発
明1において、ピストンヘッド3の頂面部8にピストン
側燃焼室4bを形成し、ピストンヘッド3の傾斜面7に
螺旋状の吸気案内溝12を形成し、螺旋状の吸気案内溝
12を傾斜面7の下部7aから傾斜面7の周方向に沿い
ながら上方の頂面部8に収束するように方向付け、吸気
ポート10の出口10aから流入した吸気をピストンヘ
ッド3の吸気案内溝12でピストン側燃焼室4bに案内
するように構成したことを特徴とするものである。
【0008】
【作用】本発明1では、ピストンヘッド6及びヘッド側
燃焼室4aをともに円錐台状に形成し、ピストンヘッド
6の傾斜面7をヘッド側燃焼室4aの傾斜面2に、ピス
トンヘッド6の頂面部8をヘッド側燃焼室4aの奥内部
3に、それぞれ接近できるので、燃焼室4の容積を小さ
くしてエンジンEの圧縮比を高められる。
【0009】本発明2では、ピストンヘッド3の頂面部
8に凹状のピストン側燃焼室4bを、ピストンヘッド3
の傾斜面7に螺旋状の吸気案内溝12をそれぞれ設け、
吸気案内溝12を傾斜面7の下部7aから傾斜面7の周
方向に沿いながら上方の頂面部8に集中するように方向
付けるので、ヘッド側燃焼室4aの傾斜面7から突入し
た吸気は吸気案内溝12に沿って強力に案内される。そ
のうえ、吸気はピストンヘッド頂面部8のピストン側燃
焼室4bに集中して空気密度を高め、そこに燃料噴射ノ
ズル14からの燃料が噴射される。その結果、空気と燃
料の混合が本発明1に比べてより促進される。
【0010】
【発明の効果】本発明1では、シリンダヘッド及びピス
トンヘッドをともに円錐台状にすることにより、エンジ
ンの圧縮比が高まり、エンジン出力が向上するうえ、圧
縮温度、圧力が高まり、ディーゼル・ノックを円滑に防
止できる。また、円錐台状のシリンダヘッドに開けた吸
気ポートから吸気が流入するため、吸気スワールが促進
されて燃料と空気の混合率も高まり、エンジンの燃焼効
率を高く保持できる。
【0011】本発明2では、シリンダヘッドの傾斜面か
らピストン側燃焼室に斜めに突入する吸気をさらに吸気
案内溝で強力に案内し、ピストン側燃焼室に収束させる
ため、空気と燃料の混合がより一層促進されて、エンジ
ンの燃焼効率がさらに向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて述べる。図1は縦型直噴式4弁ディーゼルエン
ジンの概略縦断面図、図2(A)は同エンジンのピストン
ヘッドの概略平面図、図2(B)は図2(A)中のP−P断
面の概略展開図である。図1に示すように、直噴式ディ
ーゼルエンジンEのシリンダ13の上方にシリンダヘッ
ド1を組み付けて、シリンダ13にピストン5を上下摺
動自在に内嵌し、ヘッド側燃焼室4aを下方のピストン
5に臨ませる。
【0013】図1及び図2に示すように、上記ヘッド側
燃焼室4aを円錐台状に形成し、ヘッド側燃焼室4aに
一対の吸気ポート10・10、及び一対の排気ポート1
1・11を互いに対向するように開ける。上記円錐台状
のヘッド側燃焼室4aの傾斜面2に各吸気ポート10の
出口10a、及び各排気ポート11の入口11aを開口
し、各吸気ポート出口10aに吸気弁15を、各排気ポ
ート入口11aに排気弁16をそれぞれ開閉可能に臨ま
せて、直噴式ディーゼルエンジンEを4弁エンジンとし
て構成する。また、円錐台状のヘッド側燃焼室4aの奥
内部3に燃料噴射ノズル14を上方から突入させ、その
噴射口を後述するピストン側燃焼室4bに臨ませる。
【0014】図1及び図2に示すように、前記ピストン
5の上部のピストンヘッド6を円錐台状に形成し、ピス
トンヘッド6の傾斜面7を上記ヘッド側燃焼室4aの傾
斜面2に、ピストンヘッド6の頂面部8をヘッド側燃焼
室4aの奥内部3に、それぞれ近接状に臨ませる。ま
た、上記ピストンヘッド3の頂面部8に凹状のピストン
側燃焼室4bを形成する。
【0015】図1及び図2に示すように、上記ピストン
ヘッド3の傾斜面7に4本の螺旋状の吸気案内溝12を
形成し、螺旋状の吸気案内溝12を傾斜面7の下部7a
から傾斜面7の周方向に沿いながら上方の頂面部8に集
中するように方向付け、各吸気ポート10の入口10a
から流入した吸気をピストンヘッド3の吸気案内溝12
で上記ピストン側燃焼室4bに案内可能に構成する。
【0016】即ち、当該螺旋状吸気案内溝12は、図2
(B)の展開図に示すように、円錐台状のピストンヘッド
3の傾斜面7に断面略三角形状の谷を螺旋状に凹設して
形成され、吸気案内溝12同士の間には凸状の稜面部1
7が形成される。図2(A)に示すように、上記吸気案内
溝12の螺旋の方向は前記吸気ポート10から流入する
吸気の方向に沿うとともに、前記燃料噴射ノズル14か
ら供給される燃料の噴射方向に沿うように設定される。
【0017】尚、ピストン5の外径を例えば50mmに設
定した場合、上記吸気案内溝12の谷の深さは、ピスト
ン5の外径寄り(即ち、ピストンヘッド6の下部7寄
り)の部位で1mm程度(換言すると、ピストン5の外径
の2%程度)が好ましい。
【0018】そこで、本実施例の直噴式ディーゼルエン
ジンの燃焼室の機能を説明する。上記実施形態では、ピ
ストンヘッド6及びヘッド側燃焼室4aをともに円錐台
状に形成し、ピストンヘッド6の傾斜面7をヘッド側燃
焼室4aの傾斜面2に、ピストンヘッド6の頂面部8を
ヘッド側燃焼室4aの奥内部3に、それぞれ接近できる
ので、ヘッド側燃焼室4aの容積を実質的に小さくして
エンジンEの圧縮比を高められる。これにより、ディー
ゼルエンジンEの出力が向上するとともに、圧縮温度、
圧力が高まり、ディーゼル・ノックを円滑に防止でき
る。
【0019】また、円錐台状のヘッド側燃焼室4aの傾
斜面2に吸気ポート出口10aを開けるため、当該出口
10aの開口面積を大きく形成して吸気量を増大できる
うえ、吸気をシリンダ13に対して斜めから突入させて
ヘッド側燃焼室4a内でスワールを起こし易くできる。
そのうえ、ピストンヘッド3の頂面部8にピストン側燃
焼室4bを、ピストンヘッド3の傾斜面7に螺旋状の吸
気案内溝12を、それぞれ設け、ヘッド側燃焼室4aの
傾斜面7から突入した吸気を吸気案内溝12に沿わせて
強力に案内できる。しかも、吸気はピストンヘッド頂面
部8のピストン側燃焼室4bに集中して空気密度を高
め、そこに燃料噴射ノズル14からの燃料が噴射される
ことになる。これにより、空気と燃料の混合が有効に促
進されて、エンジンEの燃焼効率が向上する。
【0020】尚、本発明は、上記実施例のようなシリン
ダが縦向きの縦型直噴式ディーゼルエンジンに限らず、
シリンダが水平向きの横型、或は、傾斜型エンジンにも
適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す縦型直噴式4弁ディーゼ
ルエンジンの概略縦断面図である。
【図2】図2(A)は同エンジンのピストンヘッドの概略
平面図、図2(B)は図2(A)中のP−P断面の概略展開
図である。
【図3】従来技術を示す図1の相当図である。
【符号の説明】
1…シリンダヘッド、2…ヘッド側燃焼室の傾斜面、3
…ヘッド側燃焼室の奥内部、4a…ヘッド側燃焼室、4
b…ピストン側燃焼室、5…ピストン、6…ピストンヘ
ッド、7…ピストンヘッドの傾斜面、8…ピストンヘッ
ドの頂面部、10…吸気ポート、10a…吸気ポートの
出口、11…排気ポート、11a…排気ポートの入口、
12…吸気案内溝、E…直噴式ディーゼルエンジン。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直噴式ディーゼルエンジン(E)のヘッド
    側燃焼室(4a)を円錐台状に形成し、そのヘッド側燃焼
    室(4a)の傾斜面(2)に吸気ポート(10)の出口(10
    a)及び排気ポート(11)の入口(11a)を開け、ヘッ
    ド側燃焼室(4a)の奥内部(3)に燃料噴射ノズル(14)
    を配置し、ヘッド側燃焼室(4a)を下方のピストン(5)
    に臨ませて構成した直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室
    において、 上記ピストン(5)の上部のピストンヘッド(6)を円錐台
    状に形成し、ピストンヘッド(6)の傾斜面(7)をヘッド
    側燃焼室(4a)の傾斜面(2)に、ピストンヘッド(6)の
    頂面部(8)をヘッド側燃焼室(4)の奥内部(3)に、それ
    ぞれ臨ませて構成したことを特徴とする直噴式ディーゼ
    ルエンジンの燃焼室。
  2. 【請求項2】 ピストンヘッド(3)の頂面部(8)に凹状
    のピストン側燃焼室(4b)を形成し、ピストンヘッド
    (3)の傾斜面(7)に螺旋状の吸気案内溝(12)を形成
    し、螺旋状の吸気案内溝(12)を傾斜面(7)の下部(7
    a)から傾斜面(7)の周方向に沿いながら上方の頂面部
    (8)に収束するように方向付け、吸気ポート(10)の出
    口(10a)から流入した吸気をピストンヘッド(3)の吸
    気案内溝(12)でピストン側燃焼室(4b)に案内するよ
    うに構成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の燃焼室。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009507169A (ja) * 2005-09-01 2009-02-19 ハリー, ブイ. レーマン, 内燃エンジンにおける燃料燃焼効率を高める装置及び方法
WO2010081491A1 (de) * 2009-01-18 2010-07-22 Fev Motorentechnik Gmbh Kleiner direkt-einspritzender dieselmotor
CN104005834A (zh) * 2013-02-26 2014-08-27 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有旋转诱导燃烧室的用于发动机的燃烧***
CN112065601A (zh) * 2020-09-11 2020-12-11 潍柴动力股份有限公司 一种活塞及发动机

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