JPH094456A - ３弁式頭上弁ディーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ３弁式の頭上弁ディーゼルエンジンにおいて
排気効率を高める。 【構成】 シリンダヘッドに２個の吸気弁４・４と１個
の排気弁５を設ける。ピストンヘッド７及びシリンダヘ
ッド下面のいずれかに排気用凹部８を設ける。排気用凹
部８を、平面視で排気弁５を含み、２個の吸気弁４・４
に向かって広がる形状にする。排気用凹部８の容積中心
をピストン６の中心から排気弁５側に偏位させる。 【効果】 排気用凹部８の形成により、排気行程におい
て排気が排気弁５の周辺に集中し円滑に排出されるの
で、排気効率が向上する。このため、排気が燃焼室に滞
留せず、吸気の流入も円滑になり、エンジンの充填効率
などが高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２個の吸気弁と１個の排
気弁を備えた３弁式頭上弁ディーゼルエンジンの燃焼室
に関し、排気効率を高めて、エンジンの充填効率などを
増し、排気ポート周肉壁の過熱を防止できるものを提供
する。

【０００２】

【発明の背景】一般に、ディーゼルエンジンでは、吸気
を効率的に行うために吸気弁を２個設ける場合がある
が、排気弁の方は、 (1) 副室式ディーゼルエンジンでは、副室口金をシリン
ダヘッド下面に嵌合するため、排気弁を２個設けるスペ
ースに乏しい。 (2) ２個の吸気弁に加え、排気弁を２個設けた４弁エン
ジンでは、シリンダヘッドの構造が複雑になる。 (3) 排気弁を２個設けると、排気弁同士の隔壁が過熱し
易くしかも薄肉であるため、クラックの生じる虞れが大
きい。 等の理由から１個に限定され、３弁式の頭上弁ディーゼ
ルエンジンとして構成される場合がある。

【０００３】本発明は、この３弁式ディーゼルエンジン
の燃焼室を対象とし、その基本構造は、図１〜図６に示
すように、シリンダ１の上方にシリンダヘッド２を組み
付け、シリンダヘッド２に２個の吸気弁４・４と１個の
排気弁５を設け、シリンダ１に内嵌したピストン６のピ
ストンヘッド７を吸気弁４、排気弁５及びシリンダヘッ
ド下面３に臨ませた形式のものである。

【０００４】

【従来の技術】この形式の従来技術としては、燃焼室を
中心にして、シリンダヘッド２の一半部に２個の吸気弁
４・４を設け、その他半部に吸気弁４よりやや大径の排
気弁５を設けたものが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、な
によりも排気弁５が一個であるため、排気の一部は燃焼
室内に滞留する傾向があり、排気の円滑な排出という点
では充分でない。

【０００６】そして、円滑な排気が行われないと、吸気
が燃焼室内にスムーズに流入できなくなり、エンジンの
充填効率、燃費、或は出力に悪影響が出る。また、高熱
の排気が滞留すると、排気ポートの傾斜周肉壁の部分が
過熱され易くなり、クラックや熱歪みが生じる虞れがあ
る。本発明は、３弁式の頭上弁ディーゼルエンジンで、
排気効率を高めることを技術的課題とする。

【０００７】

【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６により以下に説明す
る。即ち、本発明１は前記基本構造の３弁式頭上弁ディ
ーゼルエンジンの燃焼室において、上記ピストンヘッド
７及びシリンダヘッド下面３のいずれかに排気用凹部８
を設け、シリンダヘッド２からピストン６を平面視する
と、上記排気用凹部８は排気弁５の全体を含み、２個の
吸気弁４・４に向かって広がるとともに、排気用凹部８
の容積中心をピストン６の中心から排気弁５側に偏位さ
せたことを特徴とするものである。

【０００８】本発明２は、上記本発明１において、排気
用凹部８が排気弁５に近付くほど深く、吸気弁４に近付
くほど浅くなる傾斜状に形成されたことを特徴とするも
のである。

【０００９】上記排気用凹部８は吸気弁４に向かって広
がるが、これは、吸気弁４を一部含む場合と、吸気弁４
の周辺まで広がるが、吸気弁４は含まない場合の両方を
含む概念である。上記頭上弁ディーゼルエンジンＥは、
直噴式、副室式の両方を含む。

【００１０】

【作用】

(1) 本発明１では、ピストンヘッド７及びシリンダヘッ
ド下面３のいずれかに排気用凹部８を設けてあるので、
凹部８が窪む分だけ、排気ポートとピストンヘッド７の
距離が大きく拡張され、排気は排気ポートから円滑に排
出される。しかも、排気用凹部８は排気弁５の全体を含
み、２個の吸気弁４・４に向かって広がるように形成さ
れるので、排気行程で排気弁５の周辺に排気が集中し易
くなる。そのうえ、排気用凹部８の容積中心をピストン
６の中心から排気弁５側に偏位させるので、上記排気弁
５周辺への排気の集中は、より効率的になる。

【００１１】(2) 本発明２では、排気用凹部８を排気弁
５に近付くほど深くなる傾斜状に形成するため、排気用
凹部８の容積中心が排気弁５の側に一層偏位するので、
排気弁５周辺に排気が集中し易く、円滑に排出されるう
え、当該排気用凹部８の傾斜面の作用で排気弁５周辺へ
の排気の集中を促進できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて述べ
る。図１は実施例１を示す３弁式の縦型頭上弁ディーゼ
ルエンジンのピストンヘッドの平面図、図２は同ディー
ゼルエンジンの吸気弁及び排気弁周辺の縦断面図、図３
は同ディーゼルエンジンの副室及び吸気弁周辺の縦断面
図、図４は同ピストンヘッドの斜視図である。

【００１３】図３に示すように、上記頭上弁副室式ディ
ーゼルエンジンＥのシリンダ１の上方にシリンダヘッド
２を組み付け、シリンダ１にピストン６を上下動可能に
内嵌する。上記シリンダヘッド２のピストン６に臨む側
のシリンダヘッド下面３に副室口金１０を係合し、副室
口金１０内の副室１１(具体的には、渦流室)に燃料噴射
ノズル１２を上から突入させ、副室１１を噴孔１５を介
して主燃焼室１６に連通する。

【００１４】また、上記シリンダヘッド２に２本の吸気
ポート１３と１本の排気ポート１４を開口し、吸気ポー
ト１３・１３に２個の吸気弁４・４を、排気ポート１４
に１個の排気弁５を各々開閉可能に設けるとともに、ピ
ストンヘッド７を吸気弁４、排気弁５及びシリンダヘッ
ド下面３に臨ませて３弁式頭上弁ディーゼルエンジンを
構成する。尚、排気弁５の弁面の径は、吸気弁のそれよ
り若干大きく形成される。

【００１５】図１〜図４に示すように、上記ピストンヘ
ッド７の一半部側に２個のバルブリセス１７・１８を形
成し、その他半部側に略扇形の排気用凹部８を形成す
る。上記バルブリセス１７・１８はシリンダヘッド２側
の前記吸気弁４・４に、排気用凹部８は前記排気弁５に
各々対向して配置される。尚、排気用凹部８は排気弁５
に臨むバルブリセス１９を兼用する。

【００１６】図１に示すように、シリンダヘッド２から
ピストン６を平面視すると、上記排気用凹部８は排気弁
５をカナメ８ａとして、排気弁５の全体を含み、且つ、
２個の吸気弁４・４の一部を含むようにこれらの吸気弁
４に向かって扇形に広がるように形成される。また、図
２及び図４に示すように、当該排気用凹部８は、排気弁
５に近付くほど深く、吸気弁４に近付くほど浅くなる傾
斜状に形成されて(但し、同じ深さに形成することも可能
である)、排気用凹部８の容積中心は平面視でピストン
６の中心と排気弁５の中心との間に位置させてある。
尚、図１〜図４に示すように、上記排気用凹部８は平面
視で吸気弁４の一部を含むため、排気用凹部８の先端部
８ｂは２個のバルブリセス１７・１８と一部オーバラッ
プしている。

【００１７】そこで、本実施例１の３弁式の縦型副室デ
ィーゼルエンジンの燃焼室の機能を述べる。第一に、ピ
ストンヘッド７に設けた排気用凹部８は、排気弁５をカ
ナメとして２個の吸気弁４・４に向かって広がる扇形に
形成されるので、上記排気弁５周辺へ排気が、より円滑
に効率よく集中する。第二に、排気用凹部８が窪んでい
る分だけ排気ポート１４とピストンヘッド７の距離を大
きくとれ、排気を円滑に排出できる。第三に、排気用凹
部８の容積中心をピストン６の中心から排気弁５側に偏
位させるので、排気行程で排気弁５の周辺に排気が集中
し易くなり、排気ポート１４から効率よく排出される。
第四に、排気用凹部８を排気弁５に近付くほど深くなる
傾斜状に形成してあるため、この傾斜面の作用で排気弁
５周辺への排気の集中は一層促進される。

【００１８】この結果、排気行程において排気が排気弁
５の周辺に有効に集中し円滑に排出されるため、排気効
率が向上する。従って、排気が燃焼室に滞留せず、吸気
の流入も円滑になるため、ディーゼルエンジンＥの充填
効率、燃費、或は出力が高まる。また、高熱の排気が滞
留することがないので、排気ポート１４の傾斜周肉壁の
部分の過熱をなくして、クラックや熱歪みを防止でき
る。

【００１９】図５及び図６は本発明の実施例２を示し、
排気用凹部８をピストンヘッド７に設けた実施例１に替
えて、シリンダヘッド下面３に設けたものである。即
ち、図５に示すように、排気弁５の全体を含み、且つ、
吸気弁４・４の一部を含むように排気用凹部８を略円形
に形成し、図６に示すように、排気用凹部８の深さを排
気弁５から吸気弁４にかけて同じ深さに設定したもので
ある(但し、実施例１のように、排気弁５に向けて深く傾
斜することも可能である)。

【００２０】尚、上記排気用凹部８はシリンダヘッド下
面３に配置するため、副室口金１０の部分には抵触しな
いように形成される。また、符号２０はシリンダ側に想
定したシリンダボアを示す。

【００２１】以上のように、本発明では、排気用凹部８
は排気弁５の全体を含み、吸気弁４に向かって広がるこ
とを特徴とするので、排気用凹部８の先端部８ｂが吸気
弁４に一部重複する上記実施例１や２に限らず、排気用
凹部８が吸気弁４の周辺まで広がるが、吸気弁４を含ま
ないように形成されても差し支えない。また、本発明
は、直噴式ディーゼルエンジン、副室式(渦流式には限
定されない)ディーゼルエンジンを問わず適用される。
さらに、縦型頭上弁ディーゼルエンジンに限らず、シリ
ンダボアが横向きに配置された横型頭上弁ディーゼルエ
ンジンにも適用される。

【００２２】

【発明の効果】

(1) 本発明１では、排気用凹部の形成により、排気行程
において排気が排気弁の周辺に有効に集中し円滑に排出
されるため、排気効率が向上する。このため、排気が燃
焼室に滞留せず、吸気の流入も円滑になり、エンジンの
充填効率、燃費、或は出力が高まる。また、高熱の排気
が滞留することがないので、排気ポートの傾斜周肉壁の
部分の過熱をなくして、クラックや熱歪みを防止でき
る。

【００２３】(2) 本発明２では、排気用凹部を排気弁に
近付くほど深い傾斜状に形成して、排気弁周辺への排気
の集中と排出をより円滑に促進できるため、上記(1)の
効果が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す３弁式の縦型頭上弁デ
ィーゼルエンジンのピストンヘッドの平面図である。

【図２】同ディーゼルエンジンの吸気弁及び排気弁周辺
の縦断面図である。

【図３】同ディーゼルエンジンの副室及び吸気弁周辺の
縦断面図である。

【図４】同ピストンヘッドの斜視図である。

【図５】本発明の実施例２を示す図１の相当図である。

【図６】同実施例２を示す３弁式の縦型頭上弁ディーゼ
ルエンジンの副室及び排気弁周辺の縦断面図である。

【符号の説明】

１…シリンダ、２…シリンダヘッド、３…シリンダヘッ
ド下面、４…吸気弁、５…排気弁、６…ピストン、７…
ピストンヘッド、８…排気用凹部、Ｅ…３弁式頭上弁デ
ィーゼルエンジン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ(１)の上方にシリンダヘッド
   (２)を組み付け、シリンダヘッド(２)に２個の吸気弁
   (４・４)と１個の排気弁(５)を設け、シリンダ(１)に内
   嵌したピストン(６)のピストンヘッド(７)を吸気弁
   (４)、排気弁(５)及びシリンダヘッド下面(３)に臨ませ
   た３弁式頭上弁ディーゼルエンジンの燃焼室において、 上記ピストンヘッド(７)及びシリンダヘッド下面(３)の
   いずれかに排気用凹部(８)を設け、 シリンダヘッド(２)からピストン(６)を平面視すると、
   上記排気用凹部(８)は排気弁(５)の全体を含み、２個の
   吸気弁(４・４)に向かって広がるとともに、排気用凹部
   (８)の容積中心をピストン(６)の中心から排気弁(５)側
   に偏位させたことを特徴とする３弁式頭上弁ディーゼル
   エンジンの燃焼室。
2. 【請求項２】 排気用凹部(８)が排気弁(５)に近付くほ
   ど深く、吸気弁(４)に近付くほど浅くなる傾斜状に形成
   されたことを特徴とする請求項１に記載の３弁式頭上弁
   ディーゼルエンジンの燃焼室。