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公開番号2024047734
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-08
出願番号2022153393
出願日2022-09-27
発明の名称内燃機関の燃焼室構造
出願人いすゞ自動車株式会社
代理人弁理士法人鷲田国際特許事務所
主分類F02B 23/06 20060101AFI20240401BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】段差部を設けた燃焼室構造において、噴霧の広がりとシリンダヘッドとの干渉度合いを低減させ、空気と燃料の混合を促進させる。
【解決手段】内燃機関の燃焼室構造は、ピストン中心軸A1に対して所定の角度に傾斜してシリンダヘッドに設けられた燃料噴射弁と、ピストン6の頂面6aに、ピストン中心軸A1に対してオフセットして凹設されたキャビティ10と、キャビティ10の底面から立ち上がる側壁の周方向に沿って環状に設けられ、キャビティ10の中心に向かって突起したリップ部23a,23bと、リップ部23a,23bからキャビティ10の外周方向に向けて設けられ、頂面6aから所定の深さ窪んでいる段差部21a,21bと、を備える。段差部中心軸C1は、キャビティ中心軸D1に対してピストン中心軸A1側にオフセットされている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ピストン、シリンダ、及びシリンダヘッドにより画成される燃焼室を備えた内燃機関の燃焼室構造であって、
ピストン中心軸に対して所定の角度に傾斜して前記シリンダヘッドに設けられた燃料噴射弁と、
前記ピストンの頂面に、ピストン中心軸に対してオフセットして凹設されたキャビティと、
前記キャビティの底面から立ち上がる側壁の周方向に沿って環状に設けられ、キャビティの中心に向かって突起したリップ部と、
前記リップ部から前記キャビティの外周方向に向けて設けられ、前記頂面から所定の深さ窪んでいる段差部と、を備え、
段差部中心軸は、キャビティ中心軸に対して前記ピストン中心軸側にオフセットされている、
内燃機関の燃焼室構造。
続きを表示（約 170 文字）【請求項２】
前記段差部中心軸がオフセットされる距離は、前記キャビティ中心軸と前記ピストン中心軸の距離の２倍以下である
請求項１に記載の内燃機関の燃焼室構造。
【請求項３】
前記段差部中心軸は、前記ピストン中心軸に位置するようオフセットされている、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の燃焼室構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関の燃焼室構造に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料をキャビティに向けて直接噴射する直噴型の内燃機関のうち、１気筒当たりの吸気バルブと排気バルブの数が１つずつの内燃機関では、ポンピングロス増加を避けるため、できるだけバルブ径を大きくすることが望ましい。このような内燃機関として、特許文献１には、キャビティの中心をシリンダの中心からオフセットし、燃料噴射弁をキャビティ中央からオフセットしてピストン軸に対して所定の角度ずらして取り付けた直噴ディーゼルエンジンが記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、低速運転時におけるスキッシュエリアへの燃料噴霧の拡散状況を改善すること等を目的とした提案がなされている。特許文献２にて提案されている燃焼室構造は、キャビティの開口の外周部にピストン頂面に対し所要深さ窪んで段差を成し且つ半径方向外側へ向かうにつれ徐々に上昇して凹面状に立ち上がるガイド面を備えた抉り部と、該抉り部の底面の内周部とキャビティの底面から立ち上がる燃焼室壁面部とによりピストン頂面から一段下がった位置に形成されたリップ部とを、含んでいる。
【０００４】
図５は、特許文献１及び２に記載されているような構造を備えた、従来例の内燃機関の燃焼室構造の一例を示す模式図である。図５の例では、ピストン１０６の頂面６ａから下方向に窪むキャビティ１１０が設けられている。キャビティ１１０の中心は、ピストン中心軸Ａ１から紙面右方向にオフセットされている。
【０００５】
また、キャビティ１１０には、キャビティの開口の外周部に頂面６ａに対し所定の深さ窪んで段差を成し且つ半径方向外側へ向かうにつれ徐々に上昇して凹面状に立ち上がるガイド面１２２を備えた段差部１２１と、段差部１２１の底面の内周部とキャビティ１１０の底面から立ち上がる燃焼室壁面部とにより頂面６ａから一段下がった位置に形成されたリップ部１２３が形成されている。また、リップ部１２３とキャビティ１１０の底面との間の燃焼室壁面には、断面が円弧状になるボール部１１１が形成されている。
【０００６】
図５には、吸気弁３と燃料噴射弁５も示されている。燃料噴射弁５の噴霧口は、キャビティ中心軸から紙面右方向にオフセットされた軸Ｂ１上にある。また、燃料噴射弁５の軸Ｂ２は、ピストン中心軸Ａ１に平行な軸Ｂ１に対して斜めに傾いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０００－１９９４３１号公報
特開２０１４－２３８０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図６は、従来例に係る燃焼室構造における燃料噴霧の一例を示す模式図である。図６に示した従来例のように、リップ部１２３及び段差部１２１を有する形状の燃焼室では、燃料と空気が混ざりやすくするために、リップ部１２３を狙って燃料を噴霧することが一般的である。リップ部１２３に衝突した燃料は、段差部１２１に沿ってピストン６の頂面６ａへ向かうものと、ボール部１１１へ向かうものに分断されて広がっていき、空気と混合され、燃焼する。
【０００９】
ここで、キャビティ中心軸からオフセットされ、さらに斜めに傾いて配置されている燃料噴射弁５では、ノズルの角度と噴霧の角度が緩やかな方向Ｆ１側において、ノズルの角度と噴霧の角度が直角に近くなる方向Ｆ２側よりも多くの燃料が噴霧される。よって、方向Ｆ１側では、方向Ｆ２側と比べて、空気との混合を果たせない燃料が生じやすくなる。例えば、方向Ｆ１側において段差部１２１に沿ってピストン１０６の頂面６ａへ向かった燃料は、シリンダヘッド２の下面２ａとの干渉により拡散がせき止められ、噴霧の広がりと空気との混合が阻害されやすくなる。
【００１０】
図７は、従来例に係る燃焼室構造に向けて噴霧された燃料の拡散状況を示す模式図である。図７に示すように、図６で方向Ｆ１側に噴霧され、シリンダヘッド２の下面２ａとの干渉により拡散がせき止められた燃料は、領域Ｘ１１で局所的に過濃となる。そして、スート（煤）を多く排出する原因となるおそれがある。一方で、ピストン１０６の頂面６ａとシリンダヘッド２の下面２ａとの間のスキッシュエリアには、燃料との混合を果たせなかった空気が残ってしまう。
（【００１１】以降は省略されています）

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