JPH06221159A - ４弁ディーゼルエンジンの副室式燃焼室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】４弁ディーゼルエンジンの副室式燃焼室におい
て、次のようにした。すなわち、噴口３を主噴口１２と
その左右両脇の左右脇噴口１３・１４とで構成し、主燃
焼室１内の左右両側位置のうち、片方に径大バルブリセ
ス７・８を設け、他方に径小バルブリセス１０・１１を
設け、径大バルブリセス７・８の各リセス中心１５・１
６を結ぶ径大リセス連結軸線１７と、径小バルブリセス
１０・１１の各リセス中心１８・１９を結ぶ径小リセス
連結軸線２０とが、噴口３に向かってハの字状に拡開す
るように、バルブリセス７・８・１０・１１を配置し、
径大バルブリセス７・８側の脇噴口１４の径を、径小バ
ルブリセス１０・１１側の脇噴口１３の径よりも大きく
した。 【効果】噴口からのバルブリセス位置の遠近差や、バル
ブリセス径の大小によって生じていた燃焼膨張ガスと空
気の混合比率の差異を小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、４弁ディーゼルエンジ
ンの副室式燃焼室に関し、詳しくは、主燃焼室内での燃
焼膨張ガスと空気の混合比率の均一化を促進できるもの
に関する。

【０００２】

【従来技術】４弁ディーゼルエンジンの副室式燃焼室の
従来技術として図５に示すものがある。これは、本発明
と同様、次の基本構造を備えている。すなわち、主燃焼
室と副燃焼室とを噴口１０３で連通し、主燃焼室に臨む
ピストンヘッド面１０４に、二個の径大弁口と同心状の
径大バルブリセス１０７・１０８と、二個の径小弁口と
同心状の径小バルブリセス１１０・１１１とを凹設し、
噴口１０３から噴出させた燃焼膨張ガスが径大バルブリ
セス１０７・１０８と径小バルブリセス１１０・１１１
に向かうように構成してある。

【０００３】このような基本構造を備えた副室式燃焼室
では、副燃焼室内での予混合燃焼によって生じた燃焼膨
張ガスが、噴口１０３から中央噴流１２１及び左右脇噴
流１２２・１２３となって主燃焼室に噴出する。中央噴
流１２１は主燃焼室内を直進し、左右脇噴流１２２・１
２３は主燃焼室内で左右一対のうず流となる。そして、
この燃焼膨張ガスが主燃焼室内の空気と混合されること
により、主燃焼室で拡散燃焼が行われる。

【０００４】ところで、この従来技術では、噴口１０３
から近い位置に径大バルブリセス１０７・１０８を左右
横並びに設け、噴口１０３から遠い位置に径小バルブリ
セス１１０・１１１を左右横並びに設けてある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、次
の問題がある。噴口１０３から近い位置に径大バルブリ
セス１０７・１０８を左右横並びに設けてあるため、そ
のリセス間隔１２４は狭くなる。このため、噴口１０３
から噴出した燃焼膨張ガスの多くが径大バルブリセス１
０７・１０８に流れ込み、リセス隙間１２４からその前
側に抜ける燃焼膨張ガスが極端に少なくなることがあ
る。このため、燃焼膨張ガスと空気の混合比率が、噴口
１０３に近い径大バルブリセス１０７・１０８側ではガ
ス過剰側に偏り、噴口１０３から遠い径小バルブリセス
１１０・１１１側では空気過剰側に偏る傾向がある。こ
のように、バルブリセス位置の噴口１０３からの遠近差
により、主燃焼室内での燃焼膨張ガスと空気の混合比率
に差異を生じやすく、これが燃焼性能を低下させる要因
となっていた。

【０００６】本発明の課題は、４弁ディーゼルエンジン
の副室式燃焼室において、主燃焼室での燃焼膨張ガスと
空気の混合比率の均一化を促進することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１〜図４に
例示するように、主燃焼室１と副燃焼室２とを噴口３で
連通し、主燃焼室１に臨むピストンヘッド面４とシリン
ダヘッド面５との少なくとも一方に、二個の径大弁口６
と同心状の径大バルブリセス７・８と、二個の径小弁口
９と同心状の径小バルブリセス１０・１１とを凹設し、
噴口３から噴出させた燃焼膨張ガスが径大バルブリセス
７・８と径小バルブリセス１０・１１に向かうように構
成した、４弁ディーゼルエンジンの副室式燃焼室におい
て、次のようにしたことを特徴とする。

【０００８】すなわち、図１〜図４に例示するように、
噴口３を主噴口１２とその左右両脇の左右脇噴口１３・
１４とで構成し、主燃焼室１内の左右両側位置のうち、
片方に径大バルブリセス７・８を設け、他方に径小バル
ブリセス１０・１１を設け、径大バルブリセス７・８の
各リセス中心１５・１６を結ぶ径大リセス連結軸線１７
と、径小バルブリセス１０・１１の各リセス中心１８・
１９を結ぶ径小リセス連結軸線２０とが、噴口３に向か
ってハの字状に拡開するように、径大バルブリセス７・
８と径小バルブリセス１０・１１とを配置し、径大バル
ブリセス７・８側の脇噴口１４の径を、径小バルブリセ
ス１０・１１側の脇噴口１３の径よりも大きくした、こ
とを特徴とする。

【０００９】

【作用】図１〜図４に例示するように、噴口３から近い
側に径大バルブリセス７と径小のバルブリセス１０とを
左右横並びに配置でき、径大のバルブリセスを左右横並
びに配置する場合に比べ、そのリセス間隙２４を広くと
ることができる。このため、噴口３から噴出した燃焼膨
張ガスが広いリセス間隙２４からその前側に容易に抜
け、噴口３から遠い径大バルブリセス８と径小バルブリ
セス１１側にも十分な燃焼膨張ガスが供給される。この
ため、噴口３からのバルブリセス位置の遠近差によって
生じていた燃焼膨張ガスと空気の混合比率の差異を小さ
くできる。

【００１０】また、径大バルブリセス７・８側の脇噴口
１４の径を、径小バルブリセス１０・１１側の脇噴口１
３の径よりも大きくしたため、径大バルブリセス７・８
側への脇噴流２３の噴出量は多く、径小バルブリセス１
０・１１側への脇噴流２２の噴出量は少なくなる。この
ため、空気収容量の多い径大バルブリセス７・８側へは
これに対応して燃焼膨張ガスの多くが供給され、空気収
容量の少ない径小バルブリセス１０・１１側へはこれに
対応して燃焼膨張ガスが少なく供給される。このため、
バルブリセス径の大小によって生じていた燃焼膨張ガス
と空気の混合比率の差異を小さくできる。

【００１１】以上のように、噴口３からのバルブリセス
位置の遠近差や、バルブリセス径の大小によって生じて
いた燃焼膨張ガスと空気の混合比率の差異を小さくでき
るので、主燃焼室１内での燃焼膨張ガスと空気の混合比
率の均一化を促進でき、燃焼性能を高めることができ
る。

【００１２】

【発明の効果】噴口からのバルブリセス位置の遠近差
や、バルブリセス径の大小によって生じていた燃焼膨張
ガスと空気の混合比率の差異を小さくできるので、主燃
焼室内での燃焼膨張ガスと空気の混合比率の均一化を促
進でき、燃焼性能を高めることができる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例１に係るディーゼルエンジンの副
室式燃焼室を説明する図で、図１（Ａ）はシリンダに内
嵌されたシリンダヘッドの平面図、図１（Ｂ）は図１
（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＣ
−Ｃ線断面図である。図２は図１の副室式燃焼室で使用
する噴口の模式図である。

【００１４】この実施例１の副室式燃焼室の構成は次の
通りである。すなわち、図１（Ｂ）に示すように、シリ
ンダ２５の上側にシリンダヘッド２６に組み付け、シリ
ンダ２５にピストンヘッド２７を内嵌し、シリンダ２５
内に主燃焼室１を形成してある。シリンダヘッド２６内
には、燃料噴射ノズル２８を臨ませたほぼ球形のうず室
式の副燃焼室２を形成し、主燃焼室１と副燃焼室２とを
噴口３で連通してある。図１（Ａ）に示すように、噴口
３はシリンダ中心２９から偏心した位置に設けてある。
図２に示すように、この噴口３は斜め方向に形成した主
噴口１２とその左右両脇に設けた左右脇噴口１３・１４
とで構成してある。

【００１５】この副室式燃焼室では、図１（Ｂ）に示す
副燃焼室２内での予混合燃焼によって生じた燃焼膨張ガ
スが、図１（Ａ）に示すように、噴口３から中央噴流２
１及び左右脇噴流２２・２３となって主燃焼室１に噴出
する。中央噴流２１は主燃焼室１内を直進し、左右脇噴
流２２・２３は主燃焼室１内で左右一対のうず流とな
る。そして、この燃焼膨張ガスが主燃焼室１内の空気と
混合されることにより、主燃焼室１での拡散燃焼が行わ
れる。

【００１６】このエンジンは４弁式のもので、図１
（Ｃ）に示すように、シリンダヘッド２６内に吸気ポー
ト３０と排気ポート３１とを設け、吸気ポート３０の前
後二個の径大弁口６にそれぞれ吸気弁３２を開閉自在に
設け、排気ポート３１の前後二個の径小弁口９にそれぞ
れ排気弁３３を開閉自在に設けてある。この吸気弁３２
と排気弁３３は、図１（Ｂ）に示すプッシュロッド３４
等からなる動弁装置を介して所定のタイミングで開閉さ
れるようにしてある。そして、図１（Ａ）・（Ｂ）に示
すように、主燃焼室１に臨むピストンヘッド面４に、二
個の径大弁口６と同心状の二個の径大バルブリセス７・
８と、二個の径小弁口９と同心状の二個の径小バルブリ
セス１０・１１とを凹設し、噴口３から噴出させた燃焼
膨張ガスが径大バルブリセス７・８と径小バルブリセス
１０・１１に向かうように構成してある。

【００１７】この実施例では、噴口３からのバルブリセ
ス位置の遠近差によって生じていた燃焼膨張ガスと空気
の混合比率の差異を小さくするため、主燃焼室１の右側
に径大バルブリセス７・８を設け、左側に径小バルブリ
セス１０・１１を設け、径大バルブリセス７・８の各リ
セス中心１５・１６を結ぶ径大リセス連結軸線１７と、
径小バルブリセス１０・１１の各リセス中心１８・１９
を結ぶ径小リセス連結軸線２０とが、噴口３に向かって
ハの字状に拡開するように、径大バルブリセス７・８と
径小バルブリセス１０・１１とを配置してある。尚、噴
口３に近い側の径大バルブリセス７のリセス中心１５と
径小バルブリセス１０のリセス中心１８とは噴口３から
等距離に配置し、噴口３から遠い側の径大バルブリセス
８のリセス中心１６と径小バルブリセス１１のリセス中
心１９とは噴口３から等距離に配置してある。

【００１８】このように、噴口３から近い側に径大バル
ブリセス７と径小バルブリセス１０とを左右横並びに配
置でき、径大バルブリセスを左右横並びに配置する場合
に比べ、そのリセス間隙２４を広くとることができる。
このため、噴口３から噴出した燃焼膨張ガスが広いリセ
ス間隙２４を容易に抜け、噴口３から遠い側の径大バル
ブリセス８・径小バルブリセス１１側にも十分な燃焼膨
張ガスが供給される。このため、噴口からのバルブリセ
ス位置の遠近差によって生じていた燃焼膨張ガスと空気
の混合比率の差異を小さくできる。尚、噴口３から遠い
側のバルブリセス３・１１には広いリセス隙間４３を抜
けて直進してきた十分な量の燃焼膨張ガスの一部が落ち
込み、これがバルブリセス８・１１の周壁に沿ってうず
を巻く。このため、このバルブリセス８・１１内のうず
流の各うず中心３９・４０はリセス中心１６・１９とほ
ぼ一致する。

【００１９】更に、この実施例では、バルブリセス径の
大小によって生じていた燃焼膨張ガスと空気の混合比率
の差異を小さくするため、径大バルブリセス７・８側の
脇噴口１４の径を、径小バルブリセス１０・１１側の脇
噴口１３の径よりも大きくしてある。このため、径大バ
ルブリセス７・８側への脇噴流２３の噴出量は多く、径
小バルブリセス１０・１１側への脇噴流２２の噴出量は
少なくなる。このため、空気収容量の多い径大バルブリ
セス７・８側へはこれに対応して燃焼膨張ガスの多くが
供給され、空気収容量の少ない径小バルブリセス１０・
１１側へはこれに対応して燃焼膨張ガスが少なく供給さ
れる。このため、バルブリセス径の大小によって生じて
いた燃焼膨張ガスと空気の混合比率の差異を小さくでき
る。尚、左右脇噴流２２・２３のうず中心４１・４２
は、バルブリセス１０・７のリセス中心１８・１５とほ
ぼ一致する位置乃至はその近傍位置に位置させてある。

【００２０】以上のように、この実施例では、噴口３か
らのバルブリセス位置の遠近差や、バルブリセス径の大
小によって生じていた燃焼膨張ガスと空気の混合比率の
差異を小さくできるので、主燃焼室１内での燃焼膨張ガ
スと空気の混合比率の均一化を促進でき、燃焼性能を高
めることができる。

【００２１】図３は本発明の実施例２に係る副室式燃焼
室の図１（Ｃ）相当図であり、この実施例２では、図１
に示す実施例１の径大バルブリセス７・８及び径小バル
ブリセス１０・１１を、主燃焼室１に臨むシリンダヘッ
ド面５の径大弁口６及び径小口９の位置に形成したもの
である。

【００２２】図４は本発明の実施例３に係る副室式燃焼
室を説明する図で、図４（Ａ）はこの副室式燃焼室に用
いるピストンヘッドの平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）
のＢ−Ｂ線断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＣ−Ｃ線
断面図、図４（Ｄ）は図４（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図であ
る。この実施例３では、図１に示す実施例１のシリンダ
ヘッド面５に燃焼膨張ガス案内溝３５を凹設してある。

【００２３】この燃焼膨張ガス案内溝３５は、噴口３と
対面する部分３６から噴口３に近い径大バルブリセス７
と径小バルブリセス１０にかけて、扇形に形成してあ
る。この燃焼膨張ガス案内溝３５は、噴口３と対面する
部分３６を扇の要とし、噴口３から離れるにしたがい、
その幅が次第に広がるとともに、その深さが次第に浅く
なるように形成してある。

【００２４】そして、噴口３に近い側の径大バルブリセ
ス７と径小バルブリセス１０のリセス隙間２４から、二
股状の分流案内溝３７・３８を導出してある。この分流
案内溝３７・３８も噴口３から離れるにしたがい、その
深さが次第に浅くなるようにしてある。この二本の分流
案内溝３７・３８は、それぞれ噴口３から遠い側の径大
バルブリセス８と径小バルブリセス１１に接線状に接続
してある。そして、径大バルブリセス８と接続する分流
案内溝３８の幅は、径小バルブリセス１１と接続する分
流案内溝３７の幅よりも大きくし、径大バルブリセス８
への燃焼膨張ガスの分流量が径小バルブリセス１１への
燃焼膨張ガスの分流量より多くなるようにしてある。
尚、この実施例でも、左右脇噴流２２・２３のうず中心
４１・４２は、バルブリセス１０・７のリセス中心１８
・１５とほぼ一致する位置乃至はその近傍位置に位置さ
せてある。また、バルブリセス８・１１内のうず流の各
うず中心３９・４０はリセス中心１６・１９とほぼ一致
する。

【００２５】本発明の実施例の内容は以上の通りである
が、本発明は上記各実施例に限定されるものではない。
例えば、各実施例では副燃焼室２がうず室式のもので説
明したが、これは予燃焼室式のものであってもよい。ま
た、各実施例ではピストンヘッド面４またはシリンダヘ
ッド面５のいずれか一方にバルブリセスを形成したが、
ピストンヘッド面４とシリンダヘッド面５の双方にバル
ブリセスを形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係るディーゼルエンジンの
副室式燃焼室を説明する図で、図１（Ａ）はシリンダに
内嵌されたシリンダヘッドの平面図、図１（Ｂ）は図１
（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＣ
−Ｃ線断面図である。

【図２】図１の副室式燃焼室で使用する噴口の模式図で
ある。

【図３】本発明の実施例２に係る副室式燃焼室の図１
（Ｃ）相当図である。

【図４】本発明の実施例３に係る副室式燃焼室を説明す
る図で、図４（Ａ）はこの副室式燃焼室に用いるピスト
ンヘッドの平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ線
断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図、図
４（Ｄ）は図４（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。

【図５】従来技術に係るディーゼルエンジンの副室式燃
焼室に用いるピストンヘッドの平面図である。

【符号の説明】

１…主燃焼室、２…副燃焼室、３…噴口、４…ピストン
ヘッド面、５…シリンダヘッド面、６…径大弁口、７・
８…径大バルブリセス、９…径小弁口、１０・１１…径
小バルブリセス、１２…主噴口、１３・１４…左右脇噴
口、１５・１６…７・８のリセス中心、１７…径大リセ
ス連結軸線、１８・１９…１０・１１のリセス中心、２
０…径小リセス連結軸線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｆ 3/28 Ｂ 6965−3Ｇ (72)発明者 宮崎 学 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ堺 製造所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主燃焼室(１)と副燃焼室(２)とを噴口
   (３)で連通し、主燃焼室(１)に臨むピストンヘッド面
   (４)とシリンダヘッド面(５)との少なくとも一方に、二
   個の径大弁口(６)と同心状の径大バルブリセス(７)・
   (８)と、二個の径小弁口(９)と同心状の径小バルブリセ
   ス(１０)・(１１)とを凹設し、噴口(３)から噴出させた
   燃焼膨張ガスが径大バルブリセス(７)・(８)と径小バル
   ブリセス(１０)・(１１)に向かうように構成した、４弁
   ディーゼルエンジンの副室式燃焼室において、 噴口(３)を主噴口(１２)とその左右両脇の左右脇噴口
   (１３)・(１４)とで構成し、主燃焼室(１)内の左右両側
   位置のうち、片方に径大バルブリセス(７)・(８)を設
   け、他方に径小バルブリセス(１０)・(１１)を設け、径
   大バルブリセス(７)・(８)の各リセス中心(１５)・(１
   ６)を結ぶ径大リセス連結軸線(１７)と、径小バルブリ
   セス(１０)・(１１)の各リセス中心(１８)・(１９)を結
   ぶ径小リセス連結軸線(２０)とが、噴口(３)に向かって
   ハの字状に拡開するように、径大バルブリセス(７)・
   (８)と径小バルブリセス(１０)・(１１)とを配置し、径
   大バルブリセス(７)・(８)側の脇噴口(１４)の径を、径
   小バルブリセス(１０)・(１１)側の脇噴口(１３)の径よ
   りも大きくした、ことを特徴とする４弁ディーゼルエン
   ジンの副室式燃焼室。