JP2001289048A - 火花点火式エンジンの燃焼室 - Google Patents
火花点火式エンジンの燃焼室Info
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気量の小さい小型エンジンや4弁式エンジ
ンにおいて、副燃焼室を備え、予混合気の燃焼性を改善
して熱効率の向上とNOxの低減を図る。 【解決手段】 副燃焼室11に臨ませて設けた点火プラ
グ5により予混合気に火花着火させ、その着火火炎を主
燃焼室12内に流入させる。シリンダヘッド1のピスト
ン対向面中央部に点火プラグ5を突出させた対面金具1
5を凸設し、この対面金具15の下面にスキッシュガイ
ド面16aと、その内周に火炎ガイド上面16bを形成
する。ピストン頂面8aの中央部に副燃焼室11を凹設
し、その外周に主燃焼室12を凹設する。副燃焼室11
と主燃焼室12とを区画する画壁13の頂面に上記火炎
ガイド上面16bと対面する火炎ガイド下面17を形成
する。上記火炎ガイド上面16bと火炎ガイド下面17
の隙間を介して副燃焼室11内の着火火炎を主燃焼室1
2内に流入させる。
ンにおいて、副燃焼室を備え、予混合気の燃焼性を改善
して熱効率の向上とNOxの低減を図る。 【解決手段】 副燃焼室11に臨ませて設けた点火プラ
グ5により予混合気に火花着火させ、その着火火炎を主
燃焼室12内に流入させる。シリンダヘッド1のピスト
ン対向面中央部に点火プラグ5を突出させた対面金具1
5を凸設し、この対面金具15の下面にスキッシュガイ
ド面16aと、その内周に火炎ガイド上面16bを形成
する。ピストン頂面8aの中央部に副燃焼室11を凹設
し、その外周に主燃焼室12を凹設する。副燃焼室11
と主燃焼室12とを区画する画壁13の頂面に上記火炎
ガイド上面16bと対面する火炎ガイド下面17を形成
する。上記火炎ガイド上面16bと火炎ガイド下面17
の隙間を介して副燃焼室11内の着火火炎を主燃焼室1
2内に流入させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高効率でクリー
ンな燃焼を実現するための火花点火式エンジンの燃焼室
に関する。
ンな燃焼を実現するための火花点火式エンジンの燃焼室
に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の火花点火式エンジンの燃焼室と
しては、従来より例えば下記のものが知られている。そ
れは、点火プラグをシリンダヘッドに凹設した副燃焼室
内に臨ませて設け、上記副燃焼室内の予混合気に火花着
火させ、その着火火炎をピストン頂面に凹設した主燃焼
室内に流入させて当該主燃焼室内の予混合気を燃焼させ
るように構成されている。
しては、従来より例えば下記のものが知られている。そ
れは、点火プラグをシリンダヘッドに凹設した副燃焼室
内に臨ませて設け、上記副燃焼室内の予混合気に火花着
火させ、その着火火炎をピストン頂面に凹設した主燃焼
室内に流入させて当該主燃焼室内の予混合気を燃焼させ
るように構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、副
燃焼室がシリンダヘッドに形成されているが、排気量が
小さい小型エンジンや4弁式エンジンにおいては、シリ
ンダヘッドに副燃焼室を設ける余裕がない。また、天然
ガス燃料では、空気過剰率(λ)が大きくなるにつれて
燃焼速度が遅くなり、予混合気の燃焼性が低下し、熱効
率の向上及びNOxの低減が困難になる。
燃焼室がシリンダヘッドに形成されているが、排気量が
小さい小型エンジンや4弁式エンジンにおいては、シリ
ンダヘッドに副燃焼室を設ける余裕がない。また、天然
ガス燃料では、空気過剰率(λ)が大きくなるにつれて
燃焼速度が遅くなり、予混合気の燃焼性が低下し、熱効
率の向上及びNOxの低減が困難になる。
【0004】本発明はこのような事情を考慮したもの
で、(イ)排気量の小さい小型エンジンや4弁式エンジ
ンにおいても、副燃焼室を備える希薄燃焼式火花点火エ
ンジンを提供すること、(ロ)天然ガス燃料においても
燃焼速度を高め、予混合気の燃焼性を改善して熱効率の
向上及びNOxの低減を図ること、を技術課題とする。
で、(イ)排気量の小さい小型エンジンや4弁式エンジ
ンにおいても、副燃焼室を備える希薄燃焼式火花点火エ
ンジンを提供すること、(ロ)天然ガス燃料においても
燃焼速度を高め、予混合気の燃焼性を改善して熱効率の
向上及びNOxの低減を図ること、を技術課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図2に
示すように、以下の基本構成を備える。即ち、副燃焼室
(11)に臨ませて設けた点火プラグ(5)により、当
該副燃焼室(11)内の予混合気に火花着火させ、その
着火火炎を主燃焼室(12)内に流入させて当該主燃焼
室(12)内の予混合気を燃焼させるように構成する。
示すように、以下の基本構成を備える。即ち、副燃焼室
(11)に臨ませて設けた点火プラグ(5)により、当
該副燃焼室(11)内の予混合気に火花着火させ、その
着火火炎を主燃焼室(12)内に流入させて当該主燃焼
室(12)内の予混合気を燃焼させるように構成する。
【0006】上記課題を解決するために、請求項1に記
載の発明は、上記基本構成を備える火花点火式エンジン
の燃焼室において、例えば図1及び図2に示すように、
シリンダヘッド(1)のピストン対向面中央部に点火プ
ラグ(5)を突出させた対面金具(15)を凸設する。
この対面金具(15)の下面にスキッシュガイド面(1
6a)を形成するとともに、そのスキッシュガイド面
(16a)の内周に火炎ガイド上面(16b)を形成す
る。他方、ピストン頂面(8a)の中央部に上記副燃焼
室(11)を凹設するとともに、この副燃焼室(11)
の外周に上記主燃焼室(12)を凹設し、上記副燃焼室
(11)と主燃焼室(12)とを区画する画壁(13)
の頂面に上記火炎ガイド上面(16b)と対面する火炎
ガイド下面(17)を形成する。そして上記スキッシュ
ガイド面(16a)を介してスキッシュ流(S)を副燃
焼室(11)内に流入させ、上記火炎ガイド上面(16
b)と火炎ガイド下面(17)との隙間を介して、副燃
焼室(11)内の着火火炎を主燃焼室(12)内に流入
させるように構成する。
載の発明は、上記基本構成を備える火花点火式エンジン
の燃焼室において、例えば図1及び図2に示すように、
シリンダヘッド(1)のピストン対向面中央部に点火プ
ラグ(5)を突出させた対面金具(15)を凸設する。
この対面金具(15)の下面にスキッシュガイド面(1
6a)を形成するとともに、そのスキッシュガイド面
(16a)の内周に火炎ガイド上面(16b)を形成す
る。他方、ピストン頂面(8a)の中央部に上記副燃焼
室(11)を凹設するとともに、この副燃焼室(11)
の外周に上記主燃焼室(12)を凹設し、上記副燃焼室
(11)と主燃焼室(12)とを区画する画壁(13)
の頂面に上記火炎ガイド上面(16b)と対面する火炎
ガイド下面(17)を形成する。そして上記スキッシュ
ガイド面(16a)を介してスキッシュ流(S)を副燃
焼室(11)内に流入させ、上記火炎ガイド上面(16
b)と火炎ガイド下面(17)との隙間を介して、副燃
焼室(11)内の着火火炎を主燃焼室(12)内に流入
させるように構成する。
【0007】請求項2に記載の発明は、上記基本構成を
備える火花点火式エンジンの燃焼室において、例えば図
3に示すように、シリンダヘッド(1)のピストン対向
面中央部に点火プラグ(5)を突出させるとともに、そ
の点火プラグ(5)の外周に火炎ガイド上面(16b)
を形成する。他方、ピストン頂面(8a)の中央部に副
燃焼室(11)を凹設するとともに、この副燃焼室(1
1)の外周に主燃焼室(12)を凹設し、上記副燃焼室
(11)と主燃焼室(12)とを区画する画壁(13)
の頂面に、上記火炎ガイド上面(16b)と対面し、ス
キッシュガイドを兼ねる火炎ガイド下面(17)を形成
する。そして上記火炎ガイド下面(17)を介してスキ
ッシュ流(S)を副燃焼室(11)内に流入させ、上記
火炎ガイド上面(16b)と火炎ガイド下面(17)と
の隙間を介して、副燃焼室(11)内の着火火炎を主燃
焼室(12)内に流入させるように構成する。
備える火花点火式エンジンの燃焼室において、例えば図
3に示すように、シリンダヘッド(1)のピストン対向
面中央部に点火プラグ(5)を突出させるとともに、そ
の点火プラグ(5)の外周に火炎ガイド上面(16b)
を形成する。他方、ピストン頂面(8a)の中央部に副
燃焼室(11)を凹設するとともに、この副燃焼室(1
1)の外周に主燃焼室(12)を凹設し、上記副燃焼室
(11)と主燃焼室(12)とを区画する画壁(13)
の頂面に、上記火炎ガイド上面(16b)と対面し、ス
キッシュガイドを兼ねる火炎ガイド下面(17)を形成
する。そして上記火炎ガイド下面(17)を介してスキ
ッシュ流(S)を副燃焼室(11)内に流入させ、上記
火炎ガイド上面(16b)と火炎ガイド下面(17)と
の隙間を介して、副燃焼室(11)内の着火火炎を主燃
焼室(12)内に流入させるように構成する。
【0008】請求項3に記載の発明は、上記基本構成を
備える火花点火式エンジンの燃焼室において、例えば図
4に示すように、シリンダヘッド(1)のピストン対向
面中央部に上記点火プラグ(5)を突出させる。他方、
ピストン頂面(8a)の中央部に副燃焼室(11)を凹
設するとともに、この副燃焼室(11)の外周に主燃焼
室(12)を凹設し、上記副燃焼室(11)と主燃焼室
(12)とを区画する画壁(13)にスキッシュガイド
を兼ねる複数の火炎ガイド溝(18)を等角度間隔で形
成する。そして上記火炎ガイド溝(18)を介してスキ
ッシュ流(S)を副燃焼室(11)内に流入させ、圧縮
トップの近傍で上記副燃焼室(11)を点火プラグ
(5)により閉蓋するとともに、上記火炎ガイド溝(1
8)を介して副燃焼室(11)内の着火火炎を主燃焼室
(12)内に流入させるように構成する。
備える火花点火式エンジンの燃焼室において、例えば図
4に示すように、シリンダヘッド(1)のピストン対向
面中央部に上記点火プラグ(5)を突出させる。他方、
ピストン頂面(8a)の中央部に副燃焼室(11)を凹
設するとともに、この副燃焼室(11)の外周に主燃焼
室(12)を凹設し、上記副燃焼室(11)と主燃焼室
(12)とを区画する画壁(13)にスキッシュガイド
を兼ねる複数の火炎ガイド溝(18)を等角度間隔で形
成する。そして上記火炎ガイド溝(18)を介してスキ
ッシュ流(S)を副燃焼室(11)内に流入させ、圧縮
トップの近傍で上記副燃焼室(11)を点火プラグ
(5)により閉蓋するとともに、上記火炎ガイド溝(1
8)を介して副燃焼室(11)内の着火火炎を主燃焼室
(12)内に流入させるように構成する。
【0009】
【発明の作用・効果】本発明によれば、以下の作用・効
果を奏する。 (イ)請求項1乃至請求項3に記載の発明では、いずれ
もピストン頂面(8a)の中央部に副燃焼室(11)を
凹設するとともに、この副燃焼室(11)の外周に主燃
焼室(12)を凹設したことから、シリンダヘッドに副
燃焼室を設ける余裕がない小型エンジンや4弁式エンジ
ンにおいても、副燃焼室を備える火花点火式エンジンを
提供することができる。 (ロ)また、請求項1乃至請求項3に記載の発明では、
下記のようにいずれも天然ガス燃料の燃焼速度を高め、
予混合気の燃焼性を改善して熱効率の向上及びNOxの
低減を図ることができる。
果を奏する。 (イ)請求項1乃至請求項3に記載の発明では、いずれ
もピストン頂面(8a)の中央部に副燃焼室(11)を
凹設するとともに、この副燃焼室(11)の外周に主燃
焼室(12)を凹設したことから、シリンダヘッドに副
燃焼室を設ける余裕がない小型エンジンや4弁式エンジ
ンにおいても、副燃焼室を備える火花点火式エンジンを
提供することができる。 (ロ)また、請求項1乃至請求項3に記載の発明では、
下記のようにいずれも天然ガス燃料の燃焼速度を高め、
予混合気の燃焼性を改善して熱効率の向上及びNOxの
低減を図ることができる。
【0010】即ち、請求項1に記載の発明では、例えば
図1(A)(B)に示すように、上記対面金具(15)
の下面にスキッシュガイド面(16a)が形成されてお
り、圧縮行程でピストン(8)の上昇により発生したス
キッシュ流(S)の一部は、上記スキッシュガイド面
(16a)を介して上記ピストン頂面(8a)に凹設し
た副燃焼室(11)内に新気を導入して当該副燃焼室
(11)内の残留ガスを掃気する。また、上記スキッシ
ュ流(S)のその余の部分は上記主燃焼室(12)内に
流入し、主燃焼室(12)内では予混合気の衝突により
微小渦流が多量に発生する。そして副燃焼室(11)内
の着火火炎は、上記火炎ガイド上面(16b)と火炎ガ
イド下面(17)との隙間を介して主燃焼室(12)内
に流入し、当該主燃焼室(12)内の予混合気を速やか
に燃焼させる。これにより、圧縮トップの直後から極め
て短時間で完全燃焼し、主燃焼室内の予混合気の燃焼性
が改善され、熱効率の向上とNOxの低減が可能にな
る。
図1(A)(B)に示すように、上記対面金具(15)
の下面にスキッシュガイド面(16a)が形成されてお
り、圧縮行程でピストン(8)の上昇により発生したス
キッシュ流(S)の一部は、上記スキッシュガイド面
(16a)を介して上記ピストン頂面(8a)に凹設し
た副燃焼室(11)内に新気を導入して当該副燃焼室
(11)内の残留ガスを掃気する。また、上記スキッシ
ュ流(S)のその余の部分は上記主燃焼室(12)内に
流入し、主燃焼室(12)内では予混合気の衝突により
微小渦流が多量に発生する。そして副燃焼室(11)内
の着火火炎は、上記火炎ガイド上面(16b)と火炎ガ
イド下面(17)との隙間を介して主燃焼室(12)内
に流入し、当該主燃焼室(12)内の予混合気を速やか
に燃焼させる。これにより、圧縮トップの直後から極め
て短時間で完全燃焼し、主燃焼室内の予混合気の燃焼性
が改善され、熱効率の向上とNOxの低減が可能にな
る。
【0011】また、請求項2に記載の発明では、例えば
図3に示すように、副燃焼室(11)と主燃焼室(1
2)とを区画する画壁(13)の頂面にスキッシュガイ
ドを兼ねる火炎ガイド下面(17)が形成されており、
圧縮行程でピストン(8)の上昇により発生したスキッ
シュ流(S)の一部は、上記火炎ガイド下面(17)を
介して上記ピストン頂面(8a)に凹設した副燃焼室
(11)内に新気を導入して当該副燃焼室(11)内の
残留ガスを掃気する。また、上記スキッシュ流(S)の
その余の部分は上記主燃焼室(12)内に流入し、主燃
焼室(12)内では予混合気の衝突により微小渦流が多
量に発生する。そして副燃焼室(11)内の着火火炎
は、上記火炎ガイド上面(16b)と火炎ガイド下面
(17)との隙間を介して主燃焼室(12)内に流入
し、当該主燃焼室(12)内の予混合気を速やかに燃焼
させる。これにより請求項1の発明と同様に、主燃焼室
内の予混合気の燃焼性が改善され、熱効率の向上とNO
xの低減が可能になる。
図3に示すように、副燃焼室(11)と主燃焼室(1
2)とを区画する画壁(13)の頂面にスキッシュガイ
ドを兼ねる火炎ガイド下面(17)が形成されており、
圧縮行程でピストン(8)の上昇により発生したスキッ
シュ流(S)の一部は、上記火炎ガイド下面(17)を
介して上記ピストン頂面(8a)に凹設した副燃焼室
(11)内に新気を導入して当該副燃焼室(11)内の
残留ガスを掃気する。また、上記スキッシュ流(S)の
その余の部分は上記主燃焼室(12)内に流入し、主燃
焼室(12)内では予混合気の衝突により微小渦流が多
量に発生する。そして副燃焼室(11)内の着火火炎
は、上記火炎ガイド上面(16b)と火炎ガイド下面
(17)との隙間を介して主燃焼室(12)内に流入
し、当該主燃焼室(12)内の予混合気を速やかに燃焼
させる。これにより請求項1の発明と同様に、主燃焼室
内の予混合気の燃焼性が改善され、熱効率の向上とNO
xの低減が可能になる。
【0012】請求項3に記載の発明では、例えば図4に
示すように、副燃焼室(11)と主燃焼室(12)とを
区画する画壁(13)にスキッシュガイドを兼ねる複数
の火炎ガイド溝(18)が等角度間隔で形成されてお
り、圧縮行程でピストン(8)の上昇により発生したス
キッシュ流(S)の一部は、スキッシュガイドを兼ねる
上記火炎ガイド溝(18)を介して上記ピストン頂面
(8a)に凹設した副燃焼室(11)内に新気を導入し
て当該副燃焼室(11)内の残留ガスを掃気する。ま
た、上記スキッシュ流(S)のその余の部分は上記主燃
焼室(12)内に流入し、主燃焼室(12)内では予混
合気の衝突により微小渦流が多量に発生する。
示すように、副燃焼室(11)と主燃焼室(12)とを
区画する画壁(13)にスキッシュガイドを兼ねる複数
の火炎ガイド溝(18)が等角度間隔で形成されてお
り、圧縮行程でピストン(8)の上昇により発生したス
キッシュ流(S)の一部は、スキッシュガイドを兼ねる
上記火炎ガイド溝(18)を介して上記ピストン頂面
(8a)に凹設した副燃焼室(11)内に新気を導入し
て当該副燃焼室(11)内の残留ガスを掃気する。ま
た、上記スキッシュ流(S)のその余の部分は上記主燃
焼室(12)内に流入し、主燃焼室(12)内では予混
合気の衝突により微小渦流が多量に発生する。
【0013】また、圧縮トップの近傍では、上記副燃焼
室(11)は点火プラグ(5)により閉蓋されており、
当該副燃焼室(11)内の着火火炎は、上記火炎ガイド
溝(18)を介して主燃焼室(12)内に流入し、当該
主燃焼室(12)内の予混合気を速やかに燃焼させる。
これにより請求項1の発明と同様に、主燃焼室内の予混
合気の燃焼性が改善され、熱効率の向上とNOxの低減
が可能になる。
室(11)は点火プラグ(5)により閉蓋されており、
当該副燃焼室(11)内の着火火炎は、上記火炎ガイド
溝(18)を介して主燃焼室(12)内に流入し、当該
主燃焼室(12)内の予混合気を速やかに燃焼させる。
これにより請求項1の発明と同様に、主燃焼室内の予混
合気の燃焼性が改善され、熱効率の向上とNOxの低減
が可能になる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜図4に基づいてさらに詳しく説明する。ここで、図1
は本発明の第1の実施形態に係る燃焼室を示し、図1
(A)はその燃焼室の圧縮トップ前30°の状態を示す
縦断面図、図1(B)はその燃焼室の圧縮トップにおけ
る縦断面図、図2は上記燃焼室を備える火花点火式エン
ジンの概要図である。
〜図4に基づいてさらに詳しく説明する。ここで、図1
は本発明の第1の実施形態に係る燃焼室を示し、図1
(A)はその燃焼室の圧縮トップ前30°の状態を示す
縦断面図、図1(B)はその燃焼室の圧縮トップにおけ
る縦断面図、図2は上記燃焼室を備える火花点火式エン
ジンの概要図である。
【0015】本発明に係る火花点火式エンジン(E)
は、図2に示すように、吸気路(6a)に燃料噴射弁
(20)を設け、点火プラグ(5)をピストン頂面(8
a)に凹設した副燃焼室(11)内に臨ませて設け、上
記副燃焼室(11)内の予混合気に火花着火させ、その
着火火炎をピストン頂面(8a)に凹設した主燃焼室
(12)内に流入させて主燃焼室(12)内の予混合気
を燃焼させるように構成されている。なお、図2中の符
号(1)はシリンダヘッド、(2)はシリンダブロッ
ク、(4a)は吸気弁、(4b)は排気弁、(6a)は
吸気路、(6b)は排気路、(8)はピストン、(9)
はエアクリーナ、(21)は燃料噴射弁(20)の噴射
時期を制御する制御装置、(G)は天然ガス燃料をそれ
ぞれ示す。
は、図2に示すように、吸気路(6a)に燃料噴射弁
(20)を設け、点火プラグ(5)をピストン頂面(8
a)に凹設した副燃焼室(11)内に臨ませて設け、上
記副燃焼室(11)内の予混合気に火花着火させ、その
着火火炎をピストン頂面(8a)に凹設した主燃焼室
(12)内に流入させて主燃焼室(12)内の予混合気
を燃焼させるように構成されている。なお、図2中の符
号(1)はシリンダヘッド、(2)はシリンダブロッ
ク、(4a)は吸気弁、(4b)は排気弁、(6a)は
吸気路、(6b)は排気路、(8)はピストン、(9)
はエアクリーナ、(21)は燃料噴射弁(20)の噴射
時期を制御する制御装置、(G)は天然ガス燃料をそれ
ぞれ示す。
【0016】以下、本発明の特徴をなす構成について説
明する。第1の実施形態は、図1(A)(B)及び図2
に示すように、ピストン頂面(8a)の中央部に副燃焼
室(11)を凹設するとともに、この副燃焼室(11)
の外周にドーナッツ状の主燃焼室(12)を凹設する。
上記主燃焼室(12)のトップ外縁(12a)は中央寄
りにせり出ており、スキッシュ流(S)の強化を図って
いる。
明する。第1の実施形態は、図1(A)(B)及び図2
に示すように、ピストン頂面(8a)の中央部に副燃焼
室(11)を凹設するとともに、この副燃焼室(11)
の外周にドーナッツ状の主燃焼室(12)を凹設する。
上記主燃焼室(12)のトップ外縁(12a)は中央寄
りにせり出ており、スキッシュ流(S)の強化を図って
いる。
【0017】また、この実施形態では、図1及び図2に
示すように、シリンダヘッド(1)のピストン対向面に
副燃焼室(11)と主燃焼室(12)とに対面する対面
金具(15)を凸設する。上記点火プラグ(5)は、こ
の対面金具(15)を介してシリンダヘッド(1)のピ
ストン対向面中央部に組み付けられ、ピストン(8)の
圧縮トップにおいて点火プラグ(5)の電極が副燃焼室
(11)内に臨む。上記対面金具(15)は、高耐熱性
金属材料により製作され、その下面中央部に凹設した平
面視六角形の副燃焼室上半部(11a)を利用して、六
角レンチでネジ孔22に組み付けられる。
示すように、シリンダヘッド(1)のピストン対向面に
副燃焼室(11)と主燃焼室(12)とに対面する対面
金具(15)を凸設する。上記点火プラグ(5)は、こ
の対面金具(15)を介してシリンダヘッド(1)のピ
ストン対向面中央部に組み付けられ、ピストン(8)の
圧縮トップにおいて点火プラグ(5)の電極が副燃焼室
(11)内に臨む。上記対面金具(15)は、高耐熱性
金属材料により製作され、その下面中央部に凹設した平
面視六角形の副燃焼室上半部(11a)を利用して、六
角レンチでネジ孔22に組み付けられる。
【0018】上記対面金具(15)の下面の主燃焼室対
向面に、その外縁から中央に向かう下りテーパ状のスキ
ッシュガイド面(16a)が形成される。また、そのス
キッシュガイド面(16a)の内周に火炎ガイド上面
(16b)が形成される。他方、ピストン頂面(8a)
の中央部に副燃焼室(11)が凹設され、この副燃焼室
(11)の外周に主燃焼室(12)が凹設される。そし
て上記副燃焼室(11)と主燃焼室(12)とを区画す
る画壁(13)の頂面に上記火炎ガイド上面(16b)
とほぼ対面する火炎ガイド下面(17)が形成される。
これらのスキッシュガイド面(16a)、火炎ガイド上
面(16b)及び火炎ガイド下面(17)は以下のよう
に作用する。
向面に、その外縁から中央に向かう下りテーパ状のスキ
ッシュガイド面(16a)が形成される。また、そのス
キッシュガイド面(16a)の内周に火炎ガイド上面
(16b)が形成される。他方、ピストン頂面(8a)
の中央部に副燃焼室(11)が凹設され、この副燃焼室
(11)の外周に主燃焼室(12)が凹設される。そし
て上記副燃焼室(11)と主燃焼室(12)とを区画す
る画壁(13)の頂面に上記火炎ガイド上面(16b)
とほぼ対面する火炎ガイド下面(17)が形成される。
これらのスキッシュガイド面(16a)、火炎ガイド上
面(16b)及び火炎ガイド下面(17)は以下のよう
に作用する。
【0019】図1(A)に示すように、圧縮トップ前3
0°以降において、スキッシュ流(S)の一部は上記対
面金具(15)のスキッシュガイド面(16a)に案内
されて副燃焼室(11)内に流入し、上記スキッシュ流
(S)のその余の部分は上記主燃焼室(12)内に流入
する。そして上記副燃焼室(11)内に流入したスキッ
シュ流(S)により、その内部の残留ガスを掃気する。
また、主燃焼室(12)内に流入したスキッシュ流
(S)のその余の部分は、主燃焼室(12)内で予混合
気を衝突させて微小渦流を多量に発生する。そして圧縮
トップで着火した副燃焼室(11)内の火炎は、上記火
炎ガイド上面(16b)と火炎ガイド下面(17)との
隙間を通って主燃焼室(12)内中心部に向けて流入
し、主燃焼室(12)内の予混合気を速やかに燃焼させ
る。
0°以降において、スキッシュ流(S)の一部は上記対
面金具(15)のスキッシュガイド面(16a)に案内
されて副燃焼室(11)内に流入し、上記スキッシュ流
(S)のその余の部分は上記主燃焼室(12)内に流入
する。そして上記副燃焼室(11)内に流入したスキッ
シュ流(S)により、その内部の残留ガスを掃気する。
また、主燃焼室(12)内に流入したスキッシュ流
(S)のその余の部分は、主燃焼室(12)内で予混合
気を衝突させて微小渦流を多量に発生する。そして圧縮
トップで着火した副燃焼室(11)内の火炎は、上記火
炎ガイド上面(16b)と火炎ガイド下面(17)との
隙間を通って主燃焼室(12)内中心部に向けて流入
し、主燃焼室(12)内の予混合気を速やかに燃焼させ
る。
【0020】つまり、圧縮トップの近傍で副燃焼室(1
1)内の予混合気に着火すると、その副燃焼室(11)
の外周に最短距離で主燃焼室(12)が凹設されている
ことから、この主燃焼室(12)内に上記着火火炎が流
入して、その主燃焼室(12)内の予混合気の燃焼が一
段と促進される。これにより主燃焼室(12)内の予混
合気は、圧縮トップの直後から極めて短時間で完全燃焼
し、その燃焼性が改善され、熱効率の向上とNOxの低
減が可能になる。
1)内の予混合気に着火すると、その副燃焼室(11)
の外周に最短距離で主燃焼室(12)が凹設されている
ことから、この主燃焼室(12)内に上記着火火炎が流
入して、その主燃焼室(12)内の予混合気の燃焼が一
段と促進される。これにより主燃焼室(12)内の予混
合気は、圧縮トップの直後から極めて短時間で完全燃焼
し、その燃焼性が改善され、熱効率の向上とNOxの低
減が可能になる。
【0021】図3は本発明の第2の実施形態に係る燃焼
室の図1(B)相当図である。この実施形態では、シリ
ンダヘッド(1)のピストン対向面中央部に点火プラグ
(5)を突出させるとともに、その点火プラグ(5)の
外周に副燃焼室(11)の上半部(11a)を凹設し、
その外周に火炎ガイド上面(16b)を形成する。他
方、ピストン頂面(8a)の中央部に副燃焼室(11)
を凹設するとともに、この副燃焼室(11)の外周に主
燃焼室(12)を凹設し、上記副燃焼室(11)と主燃
焼室(12)とを区画する画壁(13)の頂面に、上記
火炎ガイド上面(16b)とほぼ対面させてスキッシュ
ガイドを兼ねる火炎ガイド下面(17)を形成する。上
記火炎ガイド上面(16b)及び火炎ガイド下面(1
7)は以下のように作用する。
室の図1(B)相当図である。この実施形態では、シリ
ンダヘッド(1)のピストン対向面中央部に点火プラグ
(5)を突出させるとともに、その点火プラグ(5)の
外周に副燃焼室(11)の上半部(11a)を凹設し、
その外周に火炎ガイド上面(16b)を形成する。他
方、ピストン頂面(8a)の中央部に副燃焼室(11)
を凹設するとともに、この副燃焼室(11)の外周に主
燃焼室(12)を凹設し、上記副燃焼室(11)と主燃
焼室(12)とを区画する画壁(13)の頂面に、上記
火炎ガイド上面(16b)とほぼ対面させてスキッシュ
ガイドを兼ねる火炎ガイド下面(17)を形成する。上
記火炎ガイド上面(16b)及び火炎ガイド下面(1
7)は以下のように作用する。
【0022】圧縮トップ前30°以降において、前記ス
キッシュ流(S)の一部は、スキッシュガイドを兼ねる
上記火炎ガイド下面(17)に案内されて副燃焼室(1
1)内に流入するとともに、上記スキッシュ流(S)の
その余の部分は上記主燃焼室(12)内に流入する。そ
して上記副燃焼室(11)内に流入したスキッシュ流
(S)は当該副燃焼室(11)内の残留ガスを掃気す
る。また、主燃焼室(12)内に流入したスキッシュ流
(S)のその余の部分は、主燃焼室(12)内で予混合
気を衝突させて微小渦流を多量に発生する。そして圧縮
トップで着火した副燃焼室(11)内の火炎は、上記気
火炎ガイド上面(16b)と火炎ガイド下面(17)と
の隙間を介して主燃焼室(12)内に流入し、第1の実
施形態と同様に、主燃焼室(12)内の予混合気を速や
かに燃焼させる。
キッシュ流(S)の一部は、スキッシュガイドを兼ねる
上記火炎ガイド下面(17)に案内されて副燃焼室(1
1)内に流入するとともに、上記スキッシュ流(S)の
その余の部分は上記主燃焼室(12)内に流入する。そ
して上記副燃焼室(11)内に流入したスキッシュ流
(S)は当該副燃焼室(11)内の残留ガスを掃気す
る。また、主燃焼室(12)内に流入したスキッシュ流
(S)のその余の部分は、主燃焼室(12)内で予混合
気を衝突させて微小渦流を多量に発生する。そして圧縮
トップで着火した副燃焼室(11)内の火炎は、上記気
火炎ガイド上面(16b)と火炎ガイド下面(17)と
の隙間を介して主燃焼室(12)内に流入し、第1の実
施形態と同様に、主燃焼室(12)内の予混合気を速や
かに燃焼させる。
【0023】図4は本発明の第3の実施形態を示し、図
4(A)はその燃焼室の図1(B)相当図、図4(B)
はその燃焼室の平面図、図4(C)は図4(B)中の要
部拡大図である。この実施形態では、シリンダヘッド
(1)のピストン対向面中央部に点火プラグ(5)を突
出させる。他方、ピストン頂面(8a)の中央部に副燃
焼室(11)を凹設するとともに、この副燃焼室(1
1)の外周に主燃焼室(12)を凹設する。そして上記
副燃焼室(11)と主燃焼室(12)とを区画する画壁
(13)にスキッシュガイドを兼ねる複数の火炎ガイド
溝(18)を等角度間隔で形成する。
4(A)はその燃焼室の図1(B)相当図、図4(B)
はその燃焼室の平面図、図4(C)は図4(B)中の要
部拡大図である。この実施形態では、シリンダヘッド
(1)のピストン対向面中央部に点火プラグ(5)を突
出させる。他方、ピストン頂面(8a)の中央部に副燃
焼室(11)を凹設するとともに、この副燃焼室(1
1)の外周に主燃焼室(12)を凹設する。そして上記
副燃焼室(11)と主燃焼室(12)とを区画する画壁
(13)にスキッシュガイドを兼ねる複数の火炎ガイド
溝(18)を等角度間隔で形成する。
【0024】この実施形態では、図4(A)に示すよう
に、圧縮トップ前30°以降において、上記副燃焼室
(11)は点火プラグ(5)により閉蓋される。即ち、
点火プラグ(5)と副燃焼室(11)との隙間は最小限
(約0.6mm)に設定され、スキッシュ流(S)の一
部はスキッシュガイドを兼ねる上記火炎ガイド溝(1
8)を介して副燃焼室(11)内に流入し、スキッシュ
流(S)のその余の部分は主燃焼室(12)内に流入す
る。上記火炎ガイド溝(18)は、図4(B)(C)に
示すように、主燃焼室側の溝(18a)が広く、副燃焼
室側の溝(18b)がその約半分に狭く形成されてい
る。これは、当該火炎ガイド溝(18)より流入する新
気の流量を増やし、上記副燃焼室(11)内の残留ガス
の掃気を促進することを意図したものである。この実施
形態によっても、第1及び第2の実施形態と同様に主燃
焼室(12)内の予混合気の燃焼性を一層確実に向上さ
せることができる。
に、圧縮トップ前30°以降において、上記副燃焼室
(11)は点火プラグ(5)により閉蓋される。即ち、
点火プラグ(5)と副燃焼室(11)との隙間は最小限
(約0.6mm)に設定され、スキッシュ流(S)の一
部はスキッシュガイドを兼ねる上記火炎ガイド溝(1
8)を介して副燃焼室(11)内に流入し、スキッシュ
流(S)のその余の部分は主燃焼室(12)内に流入す
る。上記火炎ガイド溝(18)は、図4(B)(C)に
示すように、主燃焼室側の溝(18a)が広く、副燃焼
室側の溝(18b)がその約半分に狭く形成されてい
る。これは、当該火炎ガイド溝(18)より流入する新
気の流量を増やし、上記副燃焼室(11)内の残留ガス
の掃気を促進することを意図したものである。この実施
形態によっても、第1及び第2の実施形態と同様に主燃
焼室(12)内の予混合気の燃焼性を一層確実に向上さ
せることができる。
【0025】即ち、副燃焼室なしでの希薄燃焼の場合、
燃焼速度が遅いことから着火時期を圧縮トップ前のかな
り早い時期に設定しているため、圧縮トップでは既に一
部の燃焼が始まり、圧縮トップ前の燃焼圧の上昇がエン
ジンの回転力に対してロス馬力となって出力低下の要因
となる。これに対して上記第1乃至第3の実施形態で
は、圧縮トップの直後から燃焼が開始され、副燃焼室
(11)から主燃焼室(12)への火炎の伝播が効率よ
く行われ、短時間で燃焼が完了する。これにより、上記
のようなロス馬力が解消されて出力向上を図ることがで
きる。
燃焼速度が遅いことから着火時期を圧縮トップ前のかな
り早い時期に設定しているため、圧縮トップでは既に一
部の燃焼が始まり、圧縮トップ前の燃焼圧の上昇がエン
ジンの回転力に対してロス馬力となって出力低下の要因
となる。これに対して上記第1乃至第3の実施形態で
は、圧縮トップの直後から燃焼が開始され、副燃焼室
(11)から主燃焼室(12)への火炎の伝播が効率よ
く行われ、短時間で燃焼が完了する。これにより、上記
のようなロス馬力が解消されて出力向上を図ることがで
きる。
【0026】上記構成を備える本発明は、天然ガスを燃
料とするガスエンジンに限らず、ガソリンエンジンにも
適用できる。また、上記副燃焼室や主燃焼室の具体的な
形状や圧縮比等について適宜変更を加えて実施すること
も可能である。また、副燃焼室及び主燃焼室をセラミッ
クス等の遮熱材で形成し、それをピストンヘツドに装着
しても差し支えない。その場合には、ピストン自体から
の冷却熱損失を大幅に低減することができる。
料とするガスエンジンに限らず、ガソリンエンジンにも
適用できる。また、上記副燃焼室や主燃焼室の具体的な
形状や圧縮比等について適宜変更を加えて実施すること
も可能である。また、副燃焼室及び主燃焼室をセラミッ
クス等の遮熱材で形成し、それをピストンヘツドに装着
しても差し支えない。その場合には、ピストン自体から
の冷却熱損失を大幅に低減することができる。
【図1】本発明の第1の実施形態に係る燃焼室を示し、
図1(A)はその燃焼室の圧縮トップ直前の状態を示す
縦断面図、図1(B)はその燃焼室の圧縮トップにおけ
る縦断面図である。
図1(A)はその燃焼室の圧縮トップ直前の状態を示す
縦断面図、図1(B)はその燃焼室の圧縮トップにおけ
る縦断面図である。
【図2】第1の実施形態に係る燃焼室を備える火花点火
式エンジンの概要図である。
式エンジンの概要図である。
【図3】本発明の第2の実施形態に係る燃焼室の図1
(B)相当図である。
(B)相当図である。
【図4】本発明の第3の実施形態を示し、図4(A)は
その燃焼室の図1(B)相当図、図4(B)はその燃焼
室の平面図、図4(C)は図4(B)中の要部拡大図で
ある。
その燃焼室の図1(B)相当図、図4(B)はその燃焼
室の平面図、図4(C)は図4(B)中の要部拡大図で
ある。
1…シリンダヘッド、5…点火プラグ、8…ピストン、
8a…ピストン頂面、10…スキッシュガイド、11…
副燃焼室、12…主燃焼室、13…画壁、15…対面金
具、16a…スキッシュガイド面、16b…火炎ガイド
上面、17…火炎ガイド下面、18…火炎ガイド溝、S
…スキッシュ流、E…火花点火式エンジン。
8a…ピストン頂面、10…スキッシュガイド、11…
副燃焼室、12…主燃焼室、13…画壁、15…対面金
具、16a…スキッシュガイド面、16b…火炎ガイド
上面、17…火炎ガイド下面、18…火炎ガイド溝、S
…スキッシュ流、E…火花点火式エンジン。
フロントページの続き (72)発明者 関野 博文 兵庫県尼崎市浜1丁目1番1号 株式会社 クボタ基盤技術研究所内 (72)発明者 大和 忠夫 兵庫県尼崎市浜1丁目1番1号 株式会社 クボタ基盤技術研究所内 Fターム(参考) 3G023 AA05 AB03 AC02 AC03 AC07 AD02 AD08 AD12 AD14 AD26 AD29 AD30 AE01
Claims (3)
- 【請求項1】 副燃焼室(11)に臨ませて設けた点火
プラグ(5)により、当該副燃焼室(11)内の予混合
気に火花着火させ、その着火火炎を主燃焼室(12)内
に流入させて当該主燃焼室(12)内の予混合気を燃焼
させるように構成した火花点火式エンジンの燃焼室にお
いて、 シリンダヘッド(1)のピストン対向面中央部に上記点
火プラグ(5)を突出させた対面金具(15)を凸設
し、この対面金具(15)の下面にスキッシュガイド面
(16a)を形成するとともに、そのスキッシュガイド
面(16a)の内周に火炎ガイド上面(16b)を形成
し、 ピストン頂面(8a)の中央部に上記副燃焼室(11)
を凹設するとともに、この副燃焼室(11)の外周に上
記主燃焼室(12)を凹設し、上記副燃焼室(11)と
主燃焼室(12)とを区画する画壁(13)の頂面に上
記火炎ガイド上面(16b)と対面する火炎ガイド下面
(17)を形成し、 上記スキッシュガイド面(16a)を介してスキッシュ
流(S)を副燃焼室(11)内に流入させ、上記火炎ガ
イド上面(16b)と火炎ガイド下面(17)との隙間
を介して、副燃焼室(11)内の着火火炎を主燃焼室
(12)内に流入させるように構成した、ことを特徴と
する火花点火式エンジンの燃焼室。 - 【請求項2】 副燃焼室(11)に臨ませて設けた点火
プラグ(5)により、副燃焼室(11)内の予混合気に
火花着火させ、その着火火炎を主燃焼室(12)内に流
入させて当該主燃焼室(12)内の予混合気を燃焼させ
るように構成した火花点火式エンジンの燃焼室におい
て、 シリンダヘッド(1)のピストン対向面中央部に上記点
火プラグ(5)を突出させるとともに、その点火プラグ
(5)の外周に火炎ガイド上面(16b)を形成し、 ピストン頂面(8a)の中央部に上記副燃焼室(11)
を凹設するとともに、この副燃焼室(11)の外周に上
記主燃焼室(12)を凹設し、上記副燃焼室(11)と
主燃焼室(12)とを区画する画壁(13)の頂面に、
上記火炎ガイド上面(16b)と対面し、スキッシュガ
イドを兼ねる火炎ガイド下面(17)を形成し、 上記火炎ガイド下面(17)を介してスキッシュ流
(S)を副燃焼室(11)内に流入させ、上記火炎ガイ
ド上面(16b)と火炎ガイド下面(17)との隙間を
介して、副燃焼室(11)内の着火火炎を主燃焼室(1
2)内に流入させるように構成した、ことを特徴とする
火花点火式エンジンの燃焼室。 - 【請求項3】 副燃焼室(11)に臨ませて設けた点火
プラグ(5)により、副燃焼室(11)内の予混合気に
火花着火させ、その着火火炎を主燃焼室(12)内に流
入させて当該主燃焼室(12)内の予混合気を燃焼させ
るように構成した火花点火式エンジンの燃焼室におい
て、 シリンダヘッド(1)のピストン対向面中央部に上記点
火プラグ(5)を突出させ、 ピストン頂面(8a)の中央部に上記副燃焼室(11)
を凹設するとともに、この副燃焼室(11)の外周に上
記主燃焼室(12)を凹設し、上記副燃焼室(11)と
主燃焼室(12)とを区画する画壁(13)にスキッシ
ュガイドを兼ねる複数の火炎ガイド溝(18)を等角度
間隔で形成し、 上記火炎ガイド溝(18)を介してスキッシュ流(S)
を副燃焼室(11)内に流入させ、圧縮トップの近傍で
上記副燃焼室(11)を点火プラグ(5)により閉蓋す
るとともに、上記火炎ガイド溝(18)を介して副燃焼
室(11)内の着火火炎を主燃焼室(12)内に流入さ
せるように構成した、ことを特徴とする火花点火式エン
ジンの燃焼室。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000101659A JP2001289048A (ja) | 2000-04-04 | 2000-04-04 | 火花点火式エンジンの燃焼室 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000101659A JP2001289048A (ja) | 2000-04-04 | 2000-04-04 | 火花点火式エンジンの燃焼室 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001289048A true JP2001289048A (ja) | 2001-10-19 |
Family
ID=18615659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000101659A Pending JP2001289048A (ja) | 2000-04-04 | 2000-04-04 | 火花点火式エンジンの燃焼室 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001289048A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104727924A (zh) * | 2013-12-21 | 2015-06-24 | 窦斌 | 一种分区燃烧的汽油机燃烧室 |
JP2019085922A (ja) * | 2017-11-07 | 2019-06-06 | 株式会社Subaru | エンジン |
-
2000
- 2000-04-04 JP JP2000101659A patent/JP2001289048A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104727924A (zh) * | 2013-12-21 | 2015-06-24 | 窦斌 | 一种分区燃烧的汽油机燃烧室 |
JP2019085922A (ja) * | 2017-11-07 | 2019-06-06 | 株式会社Subaru | エンジン |
JP7002917B2 (ja) | 2017-11-07 | 2022-01-20 | 株式会社Subaru | エンジン |
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