JP2002081321A - 内燃機関の噴出構造 - Google Patents
内燃機関の噴出構造Info
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- chamber
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃焼室に開口する噴出口から噴出する燃料、
混合気又は火炎ジェットの噴出方向・形状を燃焼室の中
心部領域の燃焼を迅速に行うよう制御する内燃機関の噴
出構造を提供する。 【解決手段】 燃料、混合気又は火炎ジェット（Ｊ）が
流過する連通路（３、４）が燃焼室（２）の近傍領域で
その断面積が漸次増加するように形成する。
混合気又は火炎ジェットの噴出方向・形状を燃焼室の中
心部領域の燃焼を迅速に行うよう制御する内燃機関の噴
出構造を提供する。 【解決手段】 燃料、混合気又は火炎ジェット（Ｊ）が
流過する連通路（３、４）が燃焼室（２）の近傍領域で
その断面積が漸次増加するように形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
或いは主燃焼室に開口し、燃料、混合気又は火炎ジェッ
トを噴出する噴出構造に関する。
或いは主燃焼室に開口し、燃料、混合気又は火炎ジェッ
トを噴出する噴出構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】副室式機関による希薄燃焼方式では、図
１４および図１５にその例を示すように、点火栓Ｐａを
有する副室１をシリンダヘッドＨ側に設け、その副室１
とピストンＰ側に設けた燃焼室（以下、副室に対応して
主室と記す）２とを連通路３および１４で連通してい
る。副室１内には、圧縮行程において連通路３を通って
新気が流入し、点火時期には着火に適した濃度の混合気
が形成されてこれに点火することで連通路３、１４を通
じて副室１から主室２へ火炎ジェットＪが噴出し、燃焼
が不安定な希薄混合気を主室２内で安定して燃焼させて
いる。したがって、総合した混合比を大幅に希薄に設定
することができ、高い熱効率の達成と同時に、ＮＯｘ等
の有害排出ガスの低減を実現できる。
１４および図１５にその例を示すように、点火栓Ｐａを
有する副室１をシリンダヘッドＨ側に設け、その副室１
とピストンＰ側に設けた燃焼室（以下、副室に対応して
主室と記す）２とを連通路３および１４で連通してい
る。副室１内には、圧縮行程において連通路３を通って
新気が流入し、点火時期には着火に適した濃度の混合気
が形成されてこれに点火することで連通路３、１４を通
じて副室１から主室２へ火炎ジェットＪが噴出し、燃焼
が不安定な希薄混合気を主室２内で安定して燃焼させて
いる。したがって、総合した混合比を大幅に希薄に設定
することができ、高い熱効率の達成と同時に、ＮＯｘ等
の有害排出ガスの低減を実現できる。
【０００３】しかしながら、図に示された連通路は、副
室１から分岐点Ｘに至る通路３と、分岐点Ｘから主室２
に向け放射状に穿れた複数（図示例では４本）の燃焼室
の近傍領域の通路１４とからなり、それぞれ同一断面形
状のストレート孔の組み合わせで形成されている。した
がって、火炎ジェットＪは、主室２内へ直線状に噴出
し、図において符号Ｂで示す燃焼室（主室）中心部領域
は燃焼がし難く、未燃焼ガスの排出および効率の低下を
招いている。
室１から分岐点Ｘに至る通路３と、分岐点Ｘから主室２
に向け放射状に穿れた複数（図示例では４本）の燃焼室
の近傍領域の通路１４とからなり、それぞれ同一断面形
状のストレート孔の組み合わせで形成されている。した
がって、火炎ジェットＪは、主室２内へ直線状に噴出
し、図において符号Ｂで示す燃焼室（主室）中心部領域
は燃焼がし難く、未燃焼ガスの排出および効率の低下を
招いている。
【０００４】そこで、例えば、特開昭５９−１３６５１
６号公報に開示されているように、連通路をテーパー形
状にすることも考えられるが、この技術のように連通路
全体をテーパー形状とすると、火炎ジェットの噴出速度
が減少し、噴出時期が遅れて定容（オットー）サイクル
から外れ、熱効率の低下を来してしまう。
６号公報に開示されているように、連通路をテーパー形
状にすることも考えられるが、この技術のように連通路
全体をテーパー形状とすると、火炎ジェットの噴出速度
が減少し、噴出時期が遅れて定容（オットー）サイクル
から外れ、熱効率の低下を来してしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に対処し、燃焼室に開口する噴出口から噴出する燃
料、混合気又は火炎ジェットの噴出方向・形状を制御
し、特に従来不十分であった燃焼室の中心部領域の燃焼
を迅速に行うことができる噴出構造を提供することを目
的としている。
点に対処し、燃焼室に開口する噴出口から噴出する燃
料、混合気又は火炎ジェットの噴出方向・形状を制御
し、特に従来不十分であった燃焼室の中心部領域の燃焼
を迅速に行うことができる噴出構造を提供することを目
的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関の燃
焼室或いは主燃焼室に燃料、混合気又は火炎ジェットを
噴出する噴出構造において、燃料、混合気又は火炎ジェ
ットが流過する連通路が、燃焼室或いは主燃焼室の近傍
領域で、その断面積が増加する様に構成されていること
を特徴としている。或いは、内燃機関の燃焼室に開口
し、燃料、混合気又は火炎ジェットを噴出する噴出構造
において、燃料、混合気又は火炎ジェットが流過する連
通路が燃焼室の近傍領域でその断面積が漸次増加するよ
うに形成されていることを特徴としている。
焼室或いは主燃焼室に燃料、混合気又は火炎ジェットを
噴出する噴出構造において、燃料、混合気又は火炎ジェ
ットが流過する連通路が、燃焼室或いは主燃焼室の近傍
領域で、その断面積が増加する様に構成されていること
を特徴としている。或いは、内燃機関の燃焼室に開口
し、燃料、混合気又は火炎ジェットを噴出する噴出構造
において、燃料、混合気又は火炎ジェットが流過する連
通路が燃焼室の近傍領域でその断面積が漸次増加するよ
うに形成されていることを特徴としている。
【０００７】ここで、前記内燃機関は副室式ガスエンジ
ンであり、前記連通路は副室で点火することによって生
じた火炎ジェットが流過して主燃焼室に到達するべく構
成され、副室下部と分岐点とを連通する連通路及び分岐
点と主燃焼室への噴射口とを連通する主燃焼室近傍領域
を有しており、主燃焼室近傍領域で前記連通路の断面積
が拡大しつつ主燃焼室への噴出口へ至る様に構成されて
いるのが好ましい。或いは、前記内燃機関は副室を有す
るガスエンジンであり、前記連通路は副室内で着火する
ことで生じた火炎ジェットが流過して噴出口より燃焼室
に噴出するように構成されており、前記連通路は副室か
ら分岐点に連通し、その分岐点から燃焼室への噴出口に
連通する燃焼室の近傍領域でその断面積が漸次増加する
ように形成されているのが好ましい。
ンであり、前記連通路は副室で点火することによって生
じた火炎ジェットが流過して主燃焼室に到達するべく構
成され、副室下部と分岐点とを連通する連通路及び分岐
点と主燃焼室への噴射口とを連通する主燃焼室近傍領域
を有しており、主燃焼室近傍領域で前記連通路の断面積
が拡大しつつ主燃焼室への噴出口へ至る様に構成されて
いるのが好ましい。或いは、前記内燃機関は副室を有す
るガスエンジンであり、前記連通路は副室内で着火する
ことで生じた火炎ジェットが流過して噴出口より燃焼室
に噴出するように構成されており、前記連通路は副室か
ら分岐点に連通し、その分岐点から燃焼室への噴出口に
連通する燃焼室の近傍領域でその断面積が漸次増加する
ように形成されているのが好ましい。
【０００８】本発明によれば、副室内で着火されて生じ
た燃料、混合気又は火炎ジェットは、副室から連通路を
流過し、分岐点を通って燃焼室の近傍領域或いは主燃焼
室近傍領域で断面積を拡大した状態で、噴出口から燃焼
室或いは主燃焼室内に、噴出時期が遅れることなく、扇
状に広がって噴出する。したがって、従来、燃焼が充分
に行われなかった燃焼室の中心部領域に対しても、燃
料、混合気又は火炎ジェットが拡散或いは分布して燃焼
が行われる。そのため、未燃焼ガスを生ずることがな
く、かつ全体にテーパーを設けた連通路の場合のように
噴出速度の低下が少ないので迅速に燃焼し、定容サイク
ルから外れることがなく、希薄燃料を高熱効率で運転す
ることができる。
た燃料、混合気又は火炎ジェットは、副室から連通路を
流過し、分岐点を通って燃焼室の近傍領域或いは主燃焼
室近傍領域で断面積を拡大した状態で、噴出口から燃焼
室或いは主燃焼室内に、噴出時期が遅れることなく、扇
状に広がって噴出する。したがって、従来、燃焼が充分
に行われなかった燃焼室の中心部領域に対しても、燃
料、混合気又は火炎ジェットが拡散或いは分布して燃焼
が行われる。そのため、未燃焼ガスを生ずることがな
く、かつ全体にテーパーを設けた連通路の場合のように
噴出速度の低下が少ないので迅速に燃焼し、定容サイク
ルから外れることがなく、希薄燃料を高熱効率で運転す
ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。なお、前記図１４および図１５で説
明した従来技術と同等の構成部品は、同じ符号を付し、
重複した説明は省略する。図１および図２において、副
室１から主室２への連通路（燃料、混合気又は火炎ジェ
ットが流過する連通路）は、副室１の底部から分岐点Ｘ
に連通する通路３（副室下部と分岐点とを連通する連通
路）と、分岐点Ｘから主室２へ向け放射状に設けられた
複数（本実施形態では４本）の燃焼室近傍領域の通路４
（分岐点と主燃焼室への噴射口とを連通する主燃焼室近
傍領域）とから構成されている。ここで、通路４が構成
されている領域は、上述の「燃焼室或いは主燃焼室の近
傍領域」に相当する。通路４の断面は、分岐点Ｘ寄りの
ストレート状から噴出口の近傍で漸次断面積が増加する
テーパー状に形成されている。すなわち、主室２近傍の
領域における通路４の断面積は、主室２に向かうに連れ
て増大する様に構成されている（主燃焼室近傍領域で前
記連通路の断面積が拡大しつつ主燃焼室への噴出口へ至
る様に構成されている）。
施形態を説明する。なお、前記図１４および図１５で説
明した従来技術と同等の構成部品は、同じ符号を付し、
重複した説明は省略する。図１および図２において、副
室１から主室２への連通路（燃料、混合気又は火炎ジェ
ットが流過する連通路）は、副室１の底部から分岐点Ｘ
に連通する通路３（副室下部と分岐点とを連通する連通
路）と、分岐点Ｘから主室２へ向け放射状に設けられた
複数（本実施形態では４本）の燃焼室近傍領域の通路４
（分岐点と主燃焼室への噴射口とを連通する主燃焼室近
傍領域）とから構成されている。ここで、通路４が構成
されている領域は、上述の「燃焼室或いは主燃焼室の近
傍領域」に相当する。通路４の断面は、分岐点Ｘ寄りの
ストレート状から噴出口の近傍で漸次断面積が増加する
テーパー状に形成されている。すなわち、主室２近傍の
領域における通路４の断面積は、主室２に向かうに連れ
て増大する様に構成されている（主燃焼室近傍領域で前
記連通路の断面積が拡大しつつ主燃焼室への噴出口へ至
る様に構成されている）。
【００１０】また、図３および図４には別の実施形態が
示されている。副室１Ａは、その底部が円錐状に形成さ
れており、その尖端部が分岐点Ｘとなって前記図１の実
施形態と同様に燃焼室近傍領域の通路４が放射状に主室
２に向け開口しており、噴出口の近傍領域ではその断面
積が漸次増加するテーパー状に形成されている。
示されている。副室１Ａは、その底部が円錐状に形成さ
れており、その尖端部が分岐点Ｘとなって前記図１の実
施形態と同様に燃焼室近傍領域の通路４が放射状に主室
２に向け開口しており、噴出口の近傍領域ではその断面
積が漸次増加するテーパー状に形成されている。
【００１１】図５および図６には、本発明の噴出口と従
来の噴出口とを比較した実験例が示されている。図５で
は、横軸に空気過剰率、縦軸に図示熱効率が採られ、符
号Ａは本発明、符号Ｂは従来技術を示し、本発明によっ
て熱効率が向上している。また、図６には、横軸に空気
過剰率、縦軸に未燃焼炭化水素がｐｐｍで示され、本発
明Ａが、従来技術Ｂに対して排出ガスが改善されている
ことが分かる。
来の噴出口とを比較した実験例が示されている。図５で
は、横軸に空気過剰率、縦軸に図示熱効率が採られ、符
号Ａは本発明、符号Ｂは従来技術を示し、本発明によっ
て熱効率が向上している。また、図６には、横軸に空気
過剰率、縦軸に未燃焼炭化水素がｐｐｍで示され、本発
明Ａが、従来技術Ｂに対して排出ガスが改善されている
ことが分かる。
【００１２】図７および図８には、高速度カメラで撮影
した燃焼写真が示されている。図７は従来技術（図１４
に示す）による断面積増加のないストレートの連通路１
４、図８は本発明（図１に示す）によるテーパー状の連
通路４によるそれぞれ主室２への火炎ジェットＪの噴出
状況が示されている。図７と図８とは、左から右へ順次
時間経過で比較して示されており、本発明によれば、燃
焼室の中心部領域に時間遅れがなく燃焼域が広がってい
ることが分かる。
した燃焼写真が示されている。図７は従来技術（図１４
に示す）による断面積増加のないストレートの連通路１
４、図８は本発明（図１に示す）によるテーパー状の連
通路４によるそれぞれ主室２への火炎ジェットＪの噴出
状況が示されている。図７と図８とは、左から右へ順次
時間経過で比較して示されており、本発明によれば、燃
焼室の中心部領域に時間遅れがなく燃焼域が広がってい
ることが分かる。
【００１３】また、図９〜図１３には、燃焼室近傍領域
の通路４の断面積が漸次増加する形状についての実施形
態が示されている。図９には、前記の図１〜図４にて説
明したテーパー状の通路で、ストレート状の通路４ａか
ら断面積増加部４ｂはテーパー状に拡がって断面積が増
加し、主室２に開口している例が示されている。
の通路４の断面積が漸次増加する形状についての実施形
態が示されている。図９には、前記の図１〜図４にて説
明したテーパー状の通路で、ストレート状の通路４ａか
ら断面積増加部４ｂはテーパー状に拡がって断面積が増
加し、主室２に開口している例が示されている。
【００１４】また、図１０の例では、断面積増加部４ｃ
は階段状に断面積が増加するように形成されている。
は階段状に断面積が増加するように形成されている。
【００１５】そして、図１１の例では、断面積増加部４
ｄは凹面状に断面積が増加するように形成されている。
ｄは凹面状に断面積が増加するように形成されている。
【００１６】さらに、図１２の例では、断面積増加部４
ｅはラッパ状に漸次断面積が増加するように形成されて
いる。
ｅはラッパ状に漸次断面積が増加するように形成されて
いる。
【００１７】また、図１３の例では、円筒状の通路４ａ
から断面積増加部４ｆが矩形断面のテーパーで断面積が
増加するように形成されている。そして、主室２の形状
に対応し、例えば浅皿燃焼室に対しては平坦に、深い燃
焼室に対しては縦長に開口する。
から断面積増加部４ｆが矩形断面のテーパーで断面積が
増加するように形成されている。そして、主室２の形状
に対応し、例えば浅皿燃焼室に対しては平坦に、深い燃
焼室に対しては縦長に開口する。
【００１８】図示の実施形態はあくまでも例示であり、
本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記載ではない。従
って、図示の実施形態に対しては、種々の変形や置換、
設計変更が可能であることを付記する。例えば、図示の
実施形態では、副室式ガスエンジンが例示されている
が、その他の内燃機関、例えばディーゼル機関について
も、本発明を適用することは可能である。
本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記載ではない。従
って、図示の実施形態に対しては、種々の変形や置換、
設計変更が可能であることを付記する。例えば、図示の
実施形態では、副室式ガスエンジンが例示されている
が、その他の内燃機関、例えばディーゼル機関について
も、本発明を適用することは可能である。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、従来、希薄燃焼方式の副室式機関等では燃
焼が充分に行われなかった燃焼室或いは主燃焼室の中心
部領域に対しても、燃料、混合気又は火炎ジェットが扇
状に拡散して分布し、未燃焼ガスを生ずることなく燃焼
する。しかも、全体にテーパーを設けた連通路の場合の
ように噴出速度の低下が少なく、迅速に燃焼する。さら
に、定容サイクルから外れること無く、高熱効率で希薄
燃焼方式の運転を行うことができる。
ているので、従来、希薄燃焼方式の副室式機関等では燃
焼が充分に行われなかった燃焼室或いは主燃焼室の中心
部領域に対しても、燃料、混合気又は火炎ジェットが扇
状に拡散して分布し、未燃焼ガスを生ずることなく燃焼
する。しかも、全体にテーパーを設けた連通路の場合の
ように噴出速度の低下が少なく、迅速に燃焼する。さら
に、定容サイクルから外れること無く、高熱効率で希薄
燃焼方式の運転を行うことができる。
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】本発明の別の実施形態を示す断面図。
【図４】図３の平面図。
【図５】本発明と従来技術との図示熱効率を比較した
図。
図。
【図６】本発明と従来技術との未燃焼炭化水素を比較し
た図。
た図。
【図７】従来技術による燃焼室における燃焼状態を示す
高速度写真。
高速度写真。
【図８】本発明による燃焼室における燃焼状態を図７と
比較して示す高速度写真。
比較して示す高速度写真。
【図９】連通路の燃焼室近傍領域の一実施形態を示す断
面図。
面図。
【図１０】連通路の燃焼室近傍領域の別の実施形態を示
す断面図。
す断面図。
【図１１】連通路の燃焼室近傍領域のさらに別の実施形
態を示す断面図。
態を示す断面図。
【図１２】連通路の燃焼室近傍領域のさらに別の実施形
態を示す断面図。
態を示す断面図。
【図１３】連通路の燃焼室近傍領域のさらに別の実施形
態を示す斜視図。
態を示す斜視図。
【図１４】従来の副室式燃焼室を示す断面図。
【図１５】図１４の平面図。
１・・・副室 ２・・・主室 ３・・・連通路 ４、１４・・・（燃焼室近傍領域の）通路 Ｊ・・・火炎ジェット Ｘ・・・分岐点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｑ (72)発明者 川 端 康 晴 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G023 AA02 AA03 AB03 AB05 AC03 AD02 AD27 AD28 3G024 AA03 DA01 DA02
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃機関の燃焼室或いは主燃焼室に燃
料、混合気又は火炎ジェットを噴出する噴出構造におい
て、燃料、混合気又は火炎ジェットが流過する連通路
が、燃焼室或いは主燃焼室の近傍領域で、その断面積が
増加する様に構成されていることを特徴とする内燃機関
の噴出構造。 - 【請求項２】 前記内燃機関は副室式ガスエンジンであ
り、前記連通路は副室で点火することによって生じた火
炎ジェットが流過して主燃焼室に到達するべく構成さ
れ、副室下部と分岐点とを連通する連通路及び分岐点と
主燃焼室への噴射口とを連通する主燃焼室近傍領域を有
しており、主燃焼室近傍領域で前記連通路の断面積が拡
大しつつ主燃焼室への噴出口へ至る様に構成されている
請求項１の内燃機関の噴出構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000269598A JP2002081321A (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 内燃機関の噴出構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000269598A JP2002081321A (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 内燃機関の噴出構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002081321A true JP2002081321A (ja) | 2002-03-22 |
Family
ID=18756175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000269598A Pending JP2002081321A (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 内燃機関の噴出構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002081321A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007247420A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Nissan Motor Co Ltd | 副室式内燃機関 |
| WO2011008414A1 (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Hayes Diversified Technologies, Inc. | High efficiency pre-chamber internal combustion engines and methods thereof |
| JP2012067665A (ja) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Keihin Corp | ガス燃料用噴射弁及びその製造方法 |
| JP2012137083A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 副室式ガスエンジン |
| CH715113A1 (de) * | 2018-06-19 | 2019-12-30 | Liebherr Machines Bulle Sa | Vorkammerkerze für eine Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschine mit Vorkammer. |
| JPWO2020196209A1 (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | ||
| WO2020196210A1 (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 三菱自動車工業株式会社 | 副室式内燃機関 |
-
2000
- 2000-09-06 JP JP2000269598A patent/JP2002081321A/ja active Pending
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