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JP6312242B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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JP6312242B2 - Internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関に関する。特に、燃料を燃焼室に直接噴射供給する内燃機関の燃焼室の構造に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine. In particular, the present invention relates to the structure of a combustion chamber of an internal combustion engine that directly injects fuel into the combustion chamber.

これまで、例えば、直接噴射式ディーゼルエンジン(燃料を直接燃焼室に噴射供給して燃焼させるディーゼルエンジン)においては、燃料噴霧の貫徹力(ペネトレーション)を上げるだけでなく、スワール(旋回流)やスキッシュ(縦方向流れ)といった空気流動を利用して、燃焼室内における燃料と空気の混合気の空間分布を制御して、空気利用率の改善延いては燃焼改善を図ってきた。   Up to now, for example, in a direct injection type diesel engine (a diesel engine that directly injects fuel into a combustion chamber and burns it), not only the penetration of fuel spray (penetration) is increased, but also swirl (swirl flow) and squish Air flow such as (longitudinal flow) has been used to control the spatial distribution of the mixture of fuel and air in the combustion chamber to improve the air utilization rate and to improve combustion.

より詳細には、これまでのディーゼル燃焼機関におけるリエントラント型燃焼室(図8参照)においては、燃料噴射圧力を高圧化して燃料噴霧の微粒化や貫徹力を増加させると共に、スワールにより燃料噴霧への空気導入を促進し、スキッシュによって混合気を燃焼室外にも導いて空気利用率を向上していた。しかしながら、エンジン回転速度や負荷などの運転条件によっては気流の強さが変わるため、燃焼室壁面に衝突した噴霧が滞留し、ススの生成や熱損失の増大があった。   More specifically, in a conventional reentrant combustion chamber (see FIG. 8) in a diesel combustion engine, the fuel injection pressure is increased to increase the atomization and penetration of the fuel spray and to the fuel spray by swirl. Air introduction was promoted, and the air-fuel ratio was improved by squishing the air-fuel mixture outside the combustion chamber. However, since the strength of the airflow changes depending on the operating conditions such as the engine speed and load, the spray colliding with the combustion chamber wall surface stays, soot generation and heat loss increase.

ここで、例えば、特許文献1には、図9に示すように、ピストン9の頂面に燃焼室の大半を成すように窪むキャビティ10を備え、該キャビティ10の内周面に気筒天井部の中心から燃料を放射状に噴射して自己着火せしめる直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室構造に関し、キャビティ10の開口の外周部にピストン9の頂面に対し所要深さだけ窪んで段差を成す抉り部(えぐり部)24を設け、該抉り部24の底面の外周部が半径方向外側へ向かうにつれ緩やかな曲面を描くように上昇してピストン9の頂面に到り且つ前記抉り部24の底面の内周部とキャビティ10の底面から立ち上がる燃焼室壁面部12とによりピストン9の頂面から一段下がった位置に入口リップ部11が形成されるように構成した燃焼室(2段リップ構造)を有するピストンが記載されている。   Here, for example, in Patent Document 1, as shown in FIG. 9, the top surface of the piston 9 includes a cavity 10 that is recessed so as to form most of the combustion chamber, and a cylinder ceiling portion is formed on the inner peripheral surface of the cavity 10. In relation to the combustion chamber structure of a direct injection type diesel engine in which fuel is injected radially from the center of the cylinder and self-ignited, a peripheral portion of the opening of the cavity 10 is recessed by a required depth with respect to the top surface of the piston 9 ( The outer peripheral portion of the bottom surface of the turned portion 24 rises so as to draw a gently curved surface as it goes outward in the radial direction, reaches the top surface of the piston 9 and is within the bottom surface of the turned portion 24. There is a combustion chamber (two-stage lip structure) configured such that the inlet lip portion 11 is formed at a position one step down from the top surface of the piston 9 by the peripheral portion and the combustion chamber wall surface portion 12 rising from the bottom surface of the cavity 10. Piston is described.

特開2007−211644号公報JP 2007-21644 A

かかる特許文献1に記載される燃焼室を備えたピストンによれば、燃焼室内において燃料噴霧と空気とのミキシングが改善され、より良好な燃焼を行わせることができ、直噴型ディーゼルエンジンの排ガスの改善を図ることができる。   According to the piston provided with the combustion chamber described in Patent Document 1, mixing of fuel spray and air is improved in the combustion chamber, and better combustion can be performed. Can be improved.

しかしながら、より一層のNOx排出量の低減の要請に伴って、燃焼温度を下げるためにEGR率をより一層高め、燃焼室内(筒内;シリンダ内)をより一層の低酸素濃度雰囲気に制御することが必要とされている。   However, in response to the demand for further reduction of NOx emissions, the EGR rate is further increased to lower the combustion temperature, and the combustion chamber (in-cylinder; in-cylinder) is controlled to an even lower oxygen concentration atmosphere. Is needed.

このような低酸素濃度の雰囲気では、燃焼室に臨んで開口される燃料インジェクタ(燃料噴射弁)の噴孔から噴射された燃料噴霧内への酸素の取り込みが不足することで、燃焼が悪化し、黒煙(スス)やHC(炭化水素)の排出量の増加が避けられないといった実情がある。   In such an atmosphere having a low oxygen concentration, combustion is worsened due to insufficient intake of oxygen into the fuel spray injected from the injection hole of the fuel injector (fuel injection valve) opened toward the combustion chamber. There is an actual situation that an increase in the emission of black smoke (soot) and HC (hydrocarbon) is inevitable.

本発明は、かかる実情に鑑みなされたものであり、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、燃焼室内が低酸素濃度雰囲気であっても、燃料噴霧内に効果的に酸素を取り込むことができ、以って黒煙(スス)やHC(炭化水素)の排出量の低減を図ることができる内燃機関を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is capable of effectively incorporating oxygen into the fuel spray even when the combustion chamber is in a low oxygen concentration atmosphere while having a relatively simple and low-cost configuration. Therefore, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can reduce the emission of black smoke (soot) and HC (hydrocarbon).

このため、本発明に係る内燃機関は、
内燃機関のピストン頂面と、シリンダヘッド下面と、ピストンが摺動自在に収容されるシリンダの内壁と、により囲まれた燃焼室を備えた内燃機関であって、
シリンダヘッドに取り付けられ、シリンダヘッド下面から燃焼室の略中央に臨んで燃料を噴射する燃料噴射ノズルを備えると共に、
前記燃焼室の外周側のシリンダヘッド下面に開口される外周側開口部と、
前記燃焼室の燃料噴射ノズル側のシリンダヘッド下面に開口される中央側開口部と、
前記シリンダヘッド内部に設けられ、前記外周側開口部と、前記中央側開口部と、を連通する通路と、
を含んで構成される連通部を備え
ピストンの往復運動方向に沿った方向から見たときに、前記外周側開口部の外周が、ピストンの頂面に凹設された燃焼室の入口径と内側で接する内接位置に配設される
ことを特徴とする。
Therefore, the internal combustion engine according to the present invention is
An internal combustion engine comprising a combustion chamber surrounded by a piston top surface of the internal combustion engine, a cylinder head lower surface, and an inner wall of a cylinder in which the piston is slidably accommodated,
A fuel injection nozzle that is attached to the cylinder head and injects fuel from the lower surface of the cylinder head to the approximate center of the combustion chamber,
An outer peripheral side opening that is opened on the lower surface of the cylinder head on the outer peripheral side of the combustion chamber;
A central opening that is opened in the lower surface of the cylinder head on the fuel injection nozzle side of the combustion chamber;
A passage provided inside the cylinder head and communicating the outer peripheral side opening and the central side opening;
It includes a communication unit configured to include a,
When viewed from a direction along the reciprocating direction of the piston, the outer periphery of the outer peripheral opening is disposed at an inscribed position in contact with the inlet diameter of the combustion chamber recessed in the top surface of the piston. It is characterized by that.

本発明において、前記外周側開口部の開口面積が、前記中央側開口部の開口面積より大きいことを特徴とすることができる。   In this invention, the opening area of the said outer peripheral side opening part may be larger than the opening area of the said center side opening part.

本発明において、隣接する連通部の中央側開口部が、燃焼室の周方向において連続するように構成されることを特徴とすることができる。   In the present invention, the center side opening part of the adjacent communication part may be configured to be continuous in the circumferential direction of the combustion chamber.

本発明において、前記連通部は、燃料噴射ノズルの外周と所定隙間を持って形成される燃料噴射ノズルと同心的な開口であることを特徴とすることができる。   In the present invention, the communication portion may be an opening concentric with the fuel injection nozzle formed with a predetermined gap from the outer periphery of the fuel injection nozzle.

本発明によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、燃焼室内が低酸素濃度雰囲気であっても、燃料噴霧内に効果的に酸素を取り込むことができ、以って黒煙(スス)やHC(炭化水素)の排出量の低減を図ることができる内燃機関を提供することができる。   According to the present invention, although it is a relatively simple and low-cost configuration, even if the combustion chamber has a low oxygen concentration atmosphere, oxygen can be effectively taken into the fuel spray, and thus black smoke ( It is possible to provide an internal combustion engine capable of reducing the soot and HC (hydrocarbon) emissions.

本発明の一実施の形態に係る内燃機関の燃焼室付近を模式的に表現した断面図(クランク軸と略直交する平面で切断した断面図)である。1 is a cross-sectional view (cross-sectional view cut along a plane substantially orthogonal to a crankshaft) schematically representing the vicinity of a combustion chamber of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 図1の燃焼室をシリンダヘッド下面側から見た図である。It is the figure which looked at the combustion chamber of FIG. 1 from the cylinder head lower surface side. 同上実施の形態に係る内燃機関の燃焼室付近の他の一例を模式的に表現した断面図(クランク軸と略直交する平面で切断した断面図)である。It is sectional drawing (sectional drawing cut | disconnected by the plane substantially orthogonal to a crankshaft) which represented typically another example of the combustion chamber vicinity of the internal combustion engine which concerns on embodiment same as the above. 図3の燃焼室をシリンダヘッド下面側から見た図である。It is the figure which looked at the combustion chamber of FIG. 3 from the cylinder head lower surface side. 図1或いは図3の内燃機関の燃焼室における外側開口部とピストン燃焼室との位置関係(最小半径位置)を説明するためにシリンダヘッド上方から当該内燃機関の燃焼室を見た図である。FIG. 4 is a view of the combustion chamber of the internal combustion engine viewed from above the cylinder head in order to explain the positional relationship (minimum radius position) between the outer opening and the piston combustion chamber in the combustion chamber of the internal combustion engine of FIG. 1 or FIG. 3. 図1或いは図3の内燃機関の燃焼室における外側開口部とピストン燃焼室との位置関係(最大半径位置)を説明するためにシリンダヘッド上方から当該内燃機関の燃焼室を見た図である。FIG. 4 is a view of the combustion chamber of the internal combustion engine viewed from above the cylinder head in order to explain the positional relationship (maximum radius position) between the outer opening and the piston combustion chamber in the combustion chamber of the internal combustion engine of FIG. 1 or FIG. 3. 図1の内燃機関の燃焼室における連通部200の形成するための一例を説明する断面図(クランク軸と略直交する平面で切断した断面図)である。FIG. 2 is a cross-sectional view (a cross-sectional view cut along a plane substantially orthogonal to a crankshaft) for explaining an example for forming the communication portion 200 in the combustion chamber of the internal combustion engine of FIG. 1. 従来の内燃機関の燃焼室(リエントラント型)の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the combustion chamber (reentrant type) of the conventional internal combustion engine. 従来の内燃機関の燃焼室(2段リップ構造)の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the combustion chamber (two-stage lip structure) of the conventional internal combustion engine.

以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.

本発明の一実施の形態に係る内燃機関100は、図1に示すように、シリンダヘッド110の下面と、ピストン120の頂面(上面)と、シリンダブロック130に嵌挿されるシリンダライナ140の内周壁面と、により画成される燃焼室150に、その先端の燃料噴射ノズル161が臨むように、燃料インジェクタ160がシリンダヘッド110に取り付けられている。   As shown in FIG. 1, an internal combustion engine 100 according to an embodiment of the present invention includes a lower surface of a cylinder head 110, a top surface (upper surface) of a piston 120, and a cylinder liner 140 fitted into a cylinder block 130. A fuel injector 160 is attached to the cylinder head 110 so that the fuel injection nozzle 161 at the tip thereof faces the combustion chamber 150 defined by the peripheral wall surface.

この燃料インジェクタ160は、気筒(燃焼室)毎にシリンダヘッド110に設けられ、その先端の燃料噴射ノズル161が、ピストン120の往復運動に沿った方向から見たときに燃焼室150の略中心となるように配設される。   The fuel injector 160 is provided in the cylinder head 110 for each cylinder (combustion chamber), and the fuel injection nozzle 161 at the tip of the fuel injector 160 is substantially at the center of the combustion chamber 150 when viewed from the direction along the reciprocating motion of the piston 120. It arrange | positions so that it may become.

燃焼室150に臨む燃料噴射ノズル161の先端には、例えば6〜10個の複数の噴孔が周方向に所定間隔で設けられていて、該複数の噴孔からピストン120の頂面に凹状に設けられたピストン燃焼室(キャビティ)121へ向けて、内燃機関100の運転状態(回転速度や負荷等)に応じて設定された燃料噴射量にて、所定タイミングで燃料が噴射供給されるようになっている。
なお、符号170は吸気弁、符号180は排気弁である。
At the tip of the fuel injection nozzle 161 facing the combustion chamber 150, for example, a plurality of 6 to 10 injection holes are provided at predetermined intervals in the circumferential direction, and the top surface of the piston 120 is recessed from the plurality of injection holes. To the provided piston combustion chamber (cavity) 121, fuel is injected and supplied at a predetermined timing with a fuel injection amount set according to the operating state (rotational speed, load, etc.) of the internal combustion engine 100. It has become.
Reference numeral 170 denotes an intake valve, and reference numeral 180 denotes an exhaust valve.

ここにおいて、一般的に、ディーゼルエンジンでは、ピストンが圧縮上死点に近づくに従い、燃焼室内に吸入された空気が高温・高圧となり、その雰囲気に高圧の燃料を噴射することで、自己着火によって燃焼が開始され、その後は燃料噴霧の持つ運動エネルギ等で燃料と空気の混合気を形成しながら拡散燃焼が行われる。   Here, in general, in a diesel engine, as the piston approaches compression top dead center, the air sucked into the combustion chamber becomes high temperature and high pressure, and combustion is performed by self-ignition by injecting high pressure fuel into the atmosphere. Then, diffusion combustion is performed while forming a mixture of fuel and air with kinetic energy or the like of the fuel spray.

近年の研究では、燃料噴霧構造が次第に解明され、燃料噴霧は周囲空気と運動量交換によって燃料噴霧内に空気を取り込むこと、燃焼が開始されると空気の取り込みは主に燃料噴霧の最上流の火炎に覆われない部分(燃料噴射ノズルから噴射された比較的直後の部分)で起こること、燃料噴射の終了と共に燃料噴霧の運動量は急速に減少し、燃料と空気の混合が緩慢なまま高温の既燃ガスと干渉して、多くの黒煙(スス)やHC(炭化水素)を生成することなどが解ってきた。   Recent research has gradually elucidated the structure of the fuel spray, and the fuel spray takes air into the fuel spray by exchanging momentum with the surrounding air, and when combustion starts, the air intake is mainly the uppermost flame of the fuel spray. Occurs in the part that is not covered by the fuel (relatively immediately after the injection from the fuel injection nozzle), the momentum of the fuel spray decreases rapidly with the end of the fuel injection, and the mixture of fuel and air remains slow and the It has been understood that a lot of black smoke (soot) and HC (hydrocarbon) are generated by interfering with the fuel gas.

このような燃料噴射期間の後期に噴射され運動量が減少している状態で燃料噴射終了後に燃焼に供される燃料噴霧の空気との混合を促進することができれば、燃焼期間の後期における燃焼(後期燃焼)を活発化させることができるため、燃費改善と黒煙(スス)やHC(炭化水素)の低減に貢献することが期待できる。   If mixing with the air of the fuel spray used for combustion after the end of fuel injection can be promoted in a state where the amount of momentum is injected in the latter part of such a fuel injection period, combustion in the latter part of the combustion period (late stage) (Combustion) can be activated, and it can be expected to contribute to improving fuel efficiency and reducing black smoke (soot) and HC (hydrocarbon).

このようなことから、本実施の形態においては、図1に示したように、シリンダヘッド110の下面側に連通部200を設ける構成を採用した。   For this reason, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a configuration in which the communication portion 200 is provided on the lower surface side of the cylinder head 110 is employed.

この連通部200は、シリンダヘッド110の下面にシリンダ(燃焼室)の外周側(付近)に臨んで開口される外周側開口部201と、燃料噴射ノズル161側(付近)に開口される中央側開口部202と、前記外周側開口部201と前記中央側開口部202とを連通する通路203と、を含んで構成されている。   The communication portion 200 includes an outer peripheral side opening 201 that opens toward the outer peripheral side (near) of the cylinder (combustion chamber) on the lower surface of the cylinder head 110, and a central side that opens toward the fuel injection nozzle 161 side (near). The opening 202 is configured to include a passage 203 that communicates the outer peripheral opening 201 and the central opening 202.

なお、連通部200(外周側開口部201、中央側開口部202、通路203)は、図2に示したように、吸気弁170、排気弁180、吸気ポート、排気ポートなどとの干渉を避けつつ燃焼室の周方向に複数レイアウトされることができる。   As shown in FIG. 2, the communication part 200 (outer peripheral side opening 201, central side opening 202, passage 203) avoids interference with the intake valve 170, the exhaust valve 180, the intake port, the exhaust port, and the like. However, a plurality of layouts can be arranged in the circumferential direction of the combustion chamber.

このような連通部200を備えたシリンダ(燃焼室)によれば、燃料噴射ノズル161の噴孔から燃焼室内に噴射された燃料噴霧が着火し、シリンダ(燃焼室)の外周に向かって火炎が成長すると、ピストン120の上昇運動等と相俟って、シリンダ(燃焼室)の外周側に存在する未使用の空気(酸素)がシリンダヘッド110の下面に設けた前記外周側開口部201を介して通路203内に導かれるようになる。   According to the cylinder (combustion chamber) provided with such a communication part 200, the fuel spray injected into the combustion chamber from the nozzle hole of the fuel injection nozzle 161 ignites, and the flame is directed toward the outer periphery of the cylinder (combustion chamber). When grown, along with the upward movement of the piston 120 and the like, unused air (oxygen) existing on the outer peripheral side of the cylinder (combustion chamber) passes through the outer peripheral opening 201 provided on the lower surface of the cylinder head 110. Then, it is guided into the passage 203.

これにより、前記外周側開口部201と反対側の前記中央側開口部202から、通路203内に蓄えられていた未使用の空気(酸素)を含む未使用の空気(酸素)が、シリンダ(燃焼室)へ噴出されることになる。   As a result, unused air (oxygen) including unused air (oxygen) stored in the passage 203 from the central side opening 202 on the opposite side of the outer peripheral side opening 201 becomes cylinder (combustion). Will be ejected to the room.

ここで、前記中央側開口部202は、燃料噴射ノズル161の噴孔近くに設けられているため、該中央側開口部202から噴出された未使用の空気(酸素)は、燃料噴霧の根元(基端)付近(燃料噴射期間の後期に噴射され運動量が減少している部分など)における空気導入が促進され、以って燃料後期を含めて全体として燃焼を活性化させることが可能となる。   Here, since the center side opening 202 is provided near the injection hole of the fuel injection nozzle 161, unused air (oxygen) ejected from the center side opening 202 is the root of the fuel spray ( The introduction of air in the vicinity of the base end (such as a portion in which the momentum is reduced in the later period of the fuel injection period) is promoted, so that the combustion can be activated as a whole including the later period of the fuel.

燃料噴射ノズル161の噴孔から噴出した燃料噴霧と、この燃料噴霧の周囲気体と、の混合は、従来は、燃料噴霧が持つ運動エネルギと、ピストン燃焼室(キャビティ)121の形状やスワール、スキッシュなどによる空気流動と、に頼って行われてきたが、本実施の形態によれば、火炎との反応が困難(燃焼での利用が困難)であった燃焼室(シリンダ)外周側の未使用の空気(酸素)を、燃焼圧力と温度との作用により、連通部200を介して移動させ、燃料噴射ノズル161の噴孔近くに噴出させることができるので、以って燃料噴霧内部への空気(酸素)の導入を従来以上に促進でき、燃焼温度を下げNOx排出量を低減するためにEGR率をより一層高め、燃焼室(シリンダ)内をより一層の低酸素濃度雰囲気に制御する場合であっても、燃焼を改善して黒煙(スス)やHC(炭化水素)の排出量を抑制することができる。   Conventionally, the fuel spray ejected from the nozzle hole of the fuel injection nozzle 161 and the surrounding gas of the fuel spray are mixed with the kinetic energy of the fuel spray, the shape of the piston combustion chamber (cavity) 121, swirl, and squish. However, according to the present embodiment, unused on the outer peripheral side of the combustion chamber (cylinder) where reaction with the flame is difficult (difficult to use in combustion) The air (oxygen) of the fuel can be moved via the communication portion 200 by the action of the combustion pressure and temperature, and can be ejected near the injection hole of the fuel injection nozzle 161, so that the air into the fuel spray (Oxygen) introduction can be promoted more than before, the EGR rate is further increased in order to lower the combustion temperature and reduce NOx emissions, and the combustion chamber (cylinder) is controlled to a lower oxygen concentration atmosphere. Ah Also, it is possible to suppress the emission of black smoke and improve combustion (soot) and HC (hydrocarbons).

なお、図3に示すように、外周側開口部201の開口面積(通路断面積)が、中央側開口部202の開口面積(通路断面積)より大きくなるように設定することができる。これにより、連通路203への空気の入口側である外周側開口部201と、出口側である中央側開口部202と、の圧力差を大きくすることができるため、一層効果的に、未使用の空気(酸素)を、燃料噴射ノズル161の噴孔近くのシリンダ(燃焼室)へ噴出させることができる。   As shown in FIG. 3, the opening area (passage cross-sectional area) of the outer peripheral opening 201 can be set to be larger than the opening area (passage cross-sectional area) of the central opening 202. As a result, the pressure difference between the outer opening 201 on the inlet side of the air into the communication passage 203 and the central opening 202 on the outlet side can be increased. This air (oxygen) can be ejected to a cylinder (combustion chamber) near the injection hole of the fuel injection nozzle 161.

ここで、中央側開口部202は、例えば、図4に示すように、燃焼室の周方向において連続させた構成とすることもできる。かかる場合においても、外周側開口部201の合計の開口面積(通路断面積)が、中央側開口部202の合計の開口面積(通路断面積)より大きくなるように設定することができる。   Here, for example, as shown in FIG. 4, the central opening 202 may be configured to be continuous in the circumferential direction of the combustion chamber. Even in such a case, the total opening area (passage cross-sectional area) of the outer peripheral opening 201 can be set to be larger than the total opening area (passage cross-sectional area) of the central opening 202.

また、外周側開口部201は、図5に示すように、ピストン120の往復運動方向に沿った方向から見たときに、外周側開口部201の外周が、ピストン燃焼室121の入口径(リップ部内径)122と内側で接する内接位置に配設されることができる。   Further, as shown in FIG. 5, the outer circumferential side opening 201 has an outer diameter of the outer circumferential side opening 201 that is the inlet diameter (lip) of the piston combustion chamber 121 when viewed from the direction along the reciprocating direction of the piston 120. (Inner diameter) 122 and can be disposed at an inscribed position in contact with the inside.

かかる位置は、燃焼室(シリンダ)外周側の未使用の空気を、ピストン燃焼室121の出口部(リップ部)による空気流動を効果的に利用して、外周側開口部201延いては通路203へと効果的に導くことができる最小半径位置(複数の外周側開口部201の中心を通るピッチ円の最小半径位置)である。   Such a position is obtained by effectively using the unused air on the outer peripheral side of the combustion chamber (cylinder) and the air flow by the outlet portion (lip portion) of the piston combustion chamber 121 to extend the outer peripheral side opening 201 and the passage 203. Is the minimum radius position (the minimum radius position of the pitch circle passing through the centers of the plurality of outer peripheral openings 201).

一方、外周側開口部201は、図6に示すように、ピストン120の往復運動方向に沿った方向から見たときに、外周側開口部201の外周が、ピストン燃焼室121の入口径(リップ部内径)と外側で接する外接位置に配設されることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 6, the outer peripheral side opening 201 has an outer periphery of the outer peripheral side opening 201 that is the inlet diameter (lip) of the piston combustion chamber 121 when viewed from the direction along the reciprocating direction of the piston 120. (Inner diameter) and can be disposed at a circumscribed position that contacts the outside.

かかる位置は、燃焼室(シリンダ)外周側の未使用の空気を、ピストン燃焼室121の出口部(リップ部)による空気流動を効果的に利用して、外周側開口部201延いては通路203へと効果的に導くことができる最大半径位置(複数の外周側開口部201の中心を通るピッチ円の最大半径位置)である。   Such a position is obtained by effectively using the unused air on the outer peripheral side of the combustion chamber (cylinder) and the air flow by the outlet portion (lip portion) of the piston combustion chamber 121 to extend the outer peripheral side opening 201 and the passage 203. Is the maximum radial position (the maximum radial position of the pitch circle passing through the centers of the plurality of outer peripheral openings 201).

すなわち、本実施の形態に係る外周側開口部201は、前記ピッチ円の最小半径位置から最大半径位置の範囲内に配設されることが、燃焼室(シリンダ)外周側の未使用の空気を、ピストン燃焼室121の出口部(リップ部)による空気流動を効果的に利用して外周側開口部201延いては通路203へと効果的に導くことができる点で好ましい。   That is, the outer peripheral side opening 201 according to the present embodiment is disposed within the range from the minimum radius position to the maximum radius position of the pitch circle, so that unused air on the outer peripheral side of the combustion chamber (cylinder) is removed. It is preferable in that the air flow at the outlet portion (lip portion) of the piston combustion chamber 121 can be effectively utilized and the outer peripheral side opening 201 can be extended to the passage 203 effectively.

ところで、連通部200(外周側開口部201、中央側開口部202、通路203)は、例えばシリンダヘッド111の鋳造の際に消失鋳型を用いることで形成することができる。   By the way, the communication part 200 (the outer peripheral side opening part 201, the center side opening part 202, the channel | path 203) can be formed by using a lost mold, for example in the case of casting of the cylinder head 111.

また、シリンダヘッド110を鋳造により成形した後、穴開け加工等の機械加工により形成することも可能である。このとき、シリンダヘッド横方向に伸びる通路203を穴開け加工した後、図7に示すような栓(プラグ)を利用することで通路203を形成することができる。   Further, after the cylinder head 110 is formed by casting, it can be formed by machining such as drilling. At this time, the passage 203 can be formed by using a plug as shown in FIG. 7 after drilling the passage 203 extending in the lateral direction of the cylinder head.

ところで、本実施の形態に係るピストン燃焼室121は、特許文献1に記載されているような2段リップ構造のものとすることができるが、これに限定されるものではなく、トロイダル型燃焼室、リエントラント型燃焼室、その他の形状とすることができるものである。   By the way, the piston combustion chamber 121 according to the present embodiment can have a two-stage lip structure as described in Patent Document 1, but is not limited to this, and a toroidal combustion chamber. , Reentrant combustion chambers and other shapes.

本実施の形態では、ディーゼルエンジンを例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガソリン、天然ガス、アルコール、バイオ燃料など軽油以外の燃料であっても、直接的に燃焼室に燃料を噴射供給する内燃機関であれば、本発明は適用可能であり、本発明の技術的範囲に含まれるものである。   In the present embodiment, the diesel engine has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and even a fuel other than light oil such as gasoline, natural gas, alcohol, biofuel, or the like is directly combusted. The present invention can be applied to any internal combustion engine that injects fuel into the chamber and is included in the technical scope of the present invention.

本発明は、上述した発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。   The present invention is not limited to the embodiments of the invention described above, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

100 内燃機関(エンジン)
110 シリンダヘッド
120 ピストン
121 ピストン燃焼室(キャビティ)
150 燃焼室
160 燃料インジェクタ
161 燃料噴射ノズル
200 連通部
201 外側開口部
202 中央側開口部
203 通路

100 Internal combustion engine
110 Cylinder head 120 Piston 121 Piston combustion chamber (cavity)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 150 Combustion chamber 160 Fuel injector 161 Fuel injection nozzle 200 Communication part 201 Outer opening part 202 Center side opening part 203 Passage

Claims (3)

内燃機関のピストン頂面と、シリンダヘッド下面と、ピストンが摺動自在に収容されるシリンダの内壁と、により囲まれた燃焼室を備えた内燃機関であって、
シリンダヘッドに取り付けられ、シリンダヘッド下面から燃焼室の略中央に臨んで燃料を噴射する燃料噴射ノズルを備えると共に、
前記燃焼室の外周側のシリンダヘッド下面に開口される外周側開口部と、
前記燃焼室の燃料噴射ノズル側のシリンダヘッド下面に開口される中央側開口部と、
前記シリンダヘッド内部に設けられ、前記外周側開口部と、前記中央側開口部と、を連通する通路と、
を含んで構成される連通部を備え
ピストンの往復運動方向に沿った方向から見たときに、前記外周側開口部の外周が、ピストンの頂面に凹設された燃焼室の入口径と内側で接する内接位置に配設される
ことを特徴とする内燃機関。
An internal combustion engine comprising a combustion chamber surrounded by a piston top surface of the internal combustion engine, a cylinder head lower surface, and an inner wall of a cylinder in which the piston is slidably accommodated,
A fuel injection nozzle that is attached to the cylinder head and injects fuel from the lower surface of the cylinder head to the approximate center of the combustion chamber,
An outer peripheral side opening that is opened on the lower surface of the cylinder head on the outer peripheral side of the combustion chamber;
A central opening that is opened in the lower surface of the cylinder head on the fuel injection nozzle side of the combustion chamber;
A passage provided inside the cylinder head and communicating the outer peripheral side opening and the central side opening;
It includes a communication unit configured to include a,
When viewed from a direction along the reciprocating direction of the piston, the outer periphery of the outer peripheral opening is disposed at an inscribed position in contact with the inlet diameter of the combustion chamber recessed in the top surface of the piston. An internal combustion engine characterized by that.
前記外周側開口部の開口面積が、前記中央側開口部の開口面積より大きいことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein an opening area of the outer peripheral opening is larger than an opening area of the central opening. 隣接する連通部の中央側開口部が、燃焼室の周方向において連続するように構成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関。
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a central opening of adjacent communication portions is configured to be continuous in a circumferential direction of the combustion chamber.
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