JP2003106152A - Combustion chamber of internal combustion engine - Google Patents
Combustion chamber of internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関燃焼室に
関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a combustion chamber of an internal combustion engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】内燃機関の排気系には、通常、排気ガス
を浄化するための触媒装置が配置されている。しかしな
がら、このような触媒装置は、機関始動時において触媒
が活性化温度へ昇温するまでの間は排気ガスを浄化する
ことができない。このために、機関始動時において触媒
装置を早期に昇温すべく点火時期を遅角して排気ガス温
度を高める等の昇温制御が実施されるが、昇温制御を実
施しても触媒装置が瞬間的に昇温されるわけではなく、
触媒装置が昇温されるまでの間は依然として排気ガスを
浄化することができない。2. Description of the Related Art In an exhaust system of an internal combustion engine, a catalyst device for purifying exhaust gas is usually arranged. However, such a catalyst device cannot purify the exhaust gas until the temperature of the catalyst rises to the activation temperature when the engine is started. For this reason, when the engine is started, temperature rising control such as retarding the ignition timing to raise the exhaust gas temperature is carried out in order to quickly raise the temperature of the catalyst device. Is not heated instantaneously,
The exhaust gas cannot be purified until the temperature of the catalyst device is raised.
【０００３】それにより、燃焼室から排出される有害物
質量を低減することが望まれており、特開平５−８６８
６３号公報には、燃焼室の周囲部分に形成されるリング
クレビス等の隙間回りに酸化触媒をコーティングするこ
とが開示されている。このような隙間内の混合気は、燃
焼室外への放熱によって冷却され易く、不完全燃焼して
未燃燃料を比較的多く発生する。しかしながら、この隙
間回りにコーティングされた酸化触媒は、燃焼熱によっ
て機関始動時から活性化しているために、ここで発生す
る比較的多量の未燃燃料を機関始動時から浄化すること
ができ、燃焼室から排出される未燃燃料量を低減するこ
とが可能となる。Therefore, it is desired to reduce the amount of harmful substances discharged from the combustion chamber.
Japanese Patent Laid-Open No. 63-63 discloses that an oxidation catalyst is coated around a gap such as a ring clevis formed in the peripheral portion of the combustion chamber. The air-fuel mixture in such a gap is easily cooled by heat radiation to the outside of the combustion chamber and incompletely burns to generate a relatively large amount of unburned fuel. However, since the oxidation catalyst coated around this gap is activated by the combustion heat from the engine start, it is possible to purify a relatively large amount of unburned fuel generated here from the engine start. It is possible to reduce the amount of unburned fuel discharged from the chamber.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術によっ
て、確かに、燃焼室から排出される未燃燃料量を機関始
動時から低減することが可能となるが、燃焼室内では他
にも比較的多量の未燃燃料が発生する部分があり、この
部分で発生した未燃燃料は依然として燃焼室から排出さ
れている。また、燃焼室内で発生する有害物質は未燃燃
料だけではなく、例えば、ＮＯX等は浄化されずに燃焼
室から排出されてしまう。このように、前述の従来技術
では、燃焼室から排出される有害物質量を十分に低減し
てはおらず、改善の余地がある。The above-mentioned conventional technique can certainly reduce the amount of unburned fuel discharged from the combustion chamber from the time of engine start. There is a portion where a large amount of unburned fuel is generated, and the unburned fuel generated in this portion is still discharged from the combustion chamber. Further, the harmful substances generated in the combustion chamber are not only unburned fuel but, for example, NO x and the like are exhausted from the combustion chamber without being purified. As described above, the above-mentioned conventional technique does not sufficiently reduce the amount of harmful substances discharged from the combustion chamber, and there is room for improvement.
【０００５】従って、本発明の目的は、燃焼室から排出
される有害物質量を十分に低減することを可能とする内
燃機関燃焼室を提供することである。Therefore, it is an object of the present invention to provide an internal combustion engine combustion chamber capable of sufficiently reducing the amount of harmful substances discharged from the combustion chamber.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の内燃機関燃焼室は、着火直前の混合気の空燃比分
布に基づき燃焼室内の有害物質発生領域を特定し、前記
有害物質発生領域に接する燃焼室内壁部分には前記有害
物質発生領域で発生する有害物質に応じた浄化触媒が配
置されていることを特徴とする。In the internal combustion engine combustion chamber according to claim 1 according to the present invention, the harmful substance generation region in the combustion chamber is specified based on the air-fuel ratio distribution of the air-fuel mixture immediately before ignition, and the harmful substance generation is performed. It is characterized in that a purifying catalyst corresponding to a harmful substance generated in the harmful substance generating region is arranged on a wall portion of the combustion chamber in contact with the region.
【０００７】また、本発明による請求項２に記載の内燃
機関燃焼室は、請求項１に記載の内燃機関燃焼室におい
て、空燃比分布におけるリッチ領域は、前記有害物質と
して未燃燃料が発生する前記有害物質発生領域と特定さ
れ、前記燃焼室内壁部分には酸化触媒が配置されること
を特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the internal combustion engine combustion chamber according to the first aspect, unburned fuel is generated as the harmful substance in the rich region in the air-fuel ratio distribution. An oxidation catalyst is arranged on the inner wall of the combustion chamber, which is specified as the harmful substance generation region.
【０００８】また、本発明による請求項３に記載の内燃
機関燃焼室は、請求項２に記載の内燃機関燃焼室におい
て、前記リッチ領域は、前記燃焼室内の排気弁側である
ことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided the internal combustion engine combustion chamber according to the second aspect, wherein the rich region is on the exhaust valve side of the combustion chamber. To do.
【０００９】また、本発明による請求項４に記載の内燃
機関燃焼室は、請求項１に記載の内燃機関燃焼室におい
て、空燃比分布におけるリーン領域は、前記有害物質と
してＮＯXが発生する前記有害物質発生領域と特定さ
れ、前記燃焼室内壁部分にはＮＯX浄化触媒が配置され
ることを特徴とする。Further, the internal combustion engine combustion chamber according to claim 4 of the present invention, in an internal combustion engine combustion chamber as claimed in claim 1, the lean region in the air-fuel ratio distribution, NO X is produced as the harmful substance the A NO x purification catalyst is arranged on the inner wall of the combustion chamber, which is specified as a harmful substance generation region.
【００１０】また、本発明による請求項５に記載の内燃
機関燃焼室は、請求項４に記載の内燃機関燃焼室におい
て、前記リーン領域は、前記燃焼室内の吸気弁側である
ことを特徴とする。The internal combustion engine combustion chamber according to a fifth aspect of the present invention is the internal combustion engine combustion chamber according to the fourth aspect, wherein the lean region is on the intake valve side of the combustion chamber. To do.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】図１は本発明による内燃機関燃焼
室を示す気筒内概略縦断面図であり、図２は図１のシリ
ンダヘッド底面図である。これらの図において、１はシ
リンダブロック、２はシリンダヘッドである。シリンダ
ブロック１にはピストン３が摺動するためのシリンダボ
アが形成されている。シリンダブロック１におけるシリ
ンダボア外側の空間１ａは冷却水通路である。シリンダ
ヘッド２にはシリンダボアに接続されるペントルーフ形
状の凹部が形成され、シリンダボア及び凹部とピストン
３とによって燃焼室４が区画される。1 is a schematic vertical sectional view in a cylinder showing a combustion chamber of an internal combustion engine according to the present invention, and FIG. 2 is a bottom view of the cylinder head of FIG. In these figures, 1 is a cylinder block, and 2 is a cylinder head. The cylinder block 1 is formed with a cylinder bore through which the piston 3 slides. The space 1a outside the cylinder bore in the cylinder block 1 is a cooling water passage. The cylinder head 2 is formed with a pent roof-shaped recess connected to the cylinder bore, and the combustion chamber 4 is defined by the cylinder bore and the recess and the piston 3.
【００１２】５はシリンダヘッド２に形成された吸気ポ
ートであり、吸気弁６を介してシリンダヘッド２の凹部
から燃焼室４へ通じている。７はシリンダヘッド２に形
成された排気ポートであり、排気弁８を介してシリンダ
ヘッド２の凹部から燃焼室４へ通じている。９はシリン
ダヘッド２の凹部の略中心に配置された点火プラグであ
る。本実施形態においては、吸気二弁式であるために、
気筒毎の二つの吸気ポート５はシリンダヘッド２内で合
流し、その上流側に吸気管１０が接続される。吸気管１
０には燃料噴射弁１１が配置され、燃料噴射弁１１から
噴射された燃料が、二つの吸気ポート５を介して燃焼室
４内へ供給されるようになっている。Reference numeral 5 is an intake port formed in the cylinder head 2, and communicates from a recess of the cylinder head 2 to the combustion chamber 4 via an intake valve 6. An exhaust port 7 is formed in the cylinder head 2, and communicates with a combustion chamber 4 from a recess of the cylinder head 2 via an exhaust valve 8. Reference numeral 9 is an ignition plug arranged substantially in the center of the recess of the cylinder head 2. In the present embodiment, since it is an intake two-valve type,
The two intake ports 5 for each cylinder merge in the cylinder head 2, and the intake pipe 10 is connected to the upstream side thereof. Intake pipe 1
The fuel injection valve 11 is arranged at 0, and the fuel injected from the fuel injection valve 11 is supplied into the combustion chamber 4 through the two intake ports 5.
【００１３】本実施形態は、排気二弁式でもあるため
に、気筒毎の二つの排気ポート７はシリンダヘッド２内
で合流し、その下流側には、排気管（図示せず）が接続
されている。各排気管の合流部より下流側には三元触媒
装置等の触媒装置（図示せず）が配置され、排気ガス中
の有害物質を大気放出以前に浄化するようになってい
る。このような触媒装置は、担持する触媒が活性化温度
となっていない時、例えば、機関始動時等には排気ガス
を浄化することができないために、燃焼室４から排出さ
れる有害物質量を十分に低減することが望まれている。Since the present embodiment is also a two-valve exhaust type, the two exhaust ports 7 for each cylinder merge in the cylinder head 2, and an exhaust pipe (not shown) is connected to the downstream side thereof. ing. A catalyst device (not shown) such as a three-way catalyst device is arranged on the downstream side of the merging portion of the exhaust pipes, and the harmful substances in the exhaust gas are purified before being released into the atmosphere. In such a catalyst device, the amount of harmful substances discharged from the combustion chamber 4 is reduced because the exhaust gas cannot be purified when the supported catalyst is not at the activation temperature, for example, when the engine is started. It is desired to reduce it sufficiently.
【００１４】これを実現するために、本実施形態の内燃
機関燃焼室は、着火時における燃焼室４の内壁、すなわ
ち、圧縮上死点においてもピストン３によって覆われる
ことないシリンダボアの一部と、シリンダヘッド２の凹
部と、ピストン３の頂面とには、触媒が配置されてい
る。In order to realize this, the internal combustion engine combustion chamber of the present embodiment is provided with an inner wall of the combustion chamber 4 at the time of ignition, that is, a part of the cylinder bore which is not covered by the piston 3 even at the compression top dead center. A catalyst is arranged in the concave portion of the cylinder head 2 and the top surface of the piston 3.
【００１５】シリンダボアとピストン周囲上部とによっ
て形成される隙間Ｓ内には火炎伝播し難く、また、隙間
Ｓ内の混合気は燃焼してもシリンダボアに接触している
ために冷却され易いために、隙間Ｓ内の混合気は、空燃
比に係わらずに不完全燃焼となり易い。不完全燃焼とな
れば、一酸化炭素ＣＯ及び未燃燃料ＨＣが比較的多量の
発生することとなる。Flames are less likely to propagate in the gap S formed by the cylinder bore and the upper portion around the piston, and the air-fuel mixture in the gap S is easily cooled because it is in contact with the cylinder bore even if it burns. The air-fuel mixture in the gap S tends to be incompletely burned regardless of the air-fuel ratio. If the combustion is incomplete, a relatively large amount of carbon monoxide CO and unburned fuel HC will be generated.
【００１６】それにより、本実施形態では、着火時にお
いて隙間Ｓに接するシリンダボアの一部領域Ｃ（環状領
域）には、酸化触媒が配置されている。このように燃焼
室４内に配置された触媒は、燃焼熱によって機関始動時
から活性化するために、酸化触媒によって隙間Ｓで発生
するＣＯ及びＨＣを良好に浄化することができる。それ
により、燃焼室から排出される有害物質（ＣＯ及びＨ
Ｃ）を低減することができる。もちろん、隙間Ｓにおい
て発生するＣＯ及びＨＣをさらに良好に浄化するために
は、隙間Ｓに接するピストン側面の一部領域にも酸化触
媒を配置するようにしても良い。As a result, in the present embodiment, the oxidation catalyst is arranged in the partial region C (annular region) of the cylinder bore which is in contact with the gap S during ignition. Since the catalyst arranged in the combustion chamber 4 is activated by the combustion heat from the engine start, the CO and HC generated in the gap S can be satisfactorily purified by the oxidation catalyst. As a result, harmful substances (CO and H) emitted from the combustion chamber
C) can be reduced. Of course, in order to further purify CO and HC generated in the gap S, the oxidation catalyst may be arranged also in a part of the side surface of the piston in contact with the gap S.
【００１７】ところで、本実施形態では、燃料噴射弁１
１から吸気行程中（吸気同期噴射）又は吸気行程前（吸
気非同期噴射）に吸気管１０内へ噴射された燃料を吸気
と共に燃焼室４内へ供給するようになっており、こうし
て燃焼室４内へ供給された燃料及び吸気によって点火ま
でに理論空燃比の均質混合気を形成することが意図され
ている。By the way, in this embodiment, the fuel injection valve 1
The fuel injected into the intake pipe 10 from 1 during the intake stroke (intake synchronous injection) or before the intake stroke (asynchronous intake injection) is supplied into the combustion chamber 4 together with the intake air. It is intended to form a stoichiometric homogeneous mixture by ignition with fuel supplied to and intake air.
【００１８】吸気ポート５を通過する吸気には、燃焼室
４内の排気弁側へ向かう速度成分が付与されるために、
吸気弁６の傘部回りから燃焼室４内へ流入する吸気の大
部分は、シリンダボアの排気弁側に衝突する。それによ
り、この大部分の吸気と共に燃焼室４内へ供給された燃
料もシリンダボアの排気弁側に衝突し、その一部がそこ
に付着してしまう。この付着燃料は、シリンダボアから
の受熱によって圧縮行程等で気化するが、点火までの比
較的短い時間ではあまり分散せずに、燃焼室４内の排気
弁側に偏在することとなる。Since the intake air passing through the intake port 5 is given a velocity component toward the exhaust valve side in the combustion chamber 4,
Most of the intake air flowing into the combustion chamber 4 from around the head portion of the intake valve 6 collides with the exhaust valve side of the cylinder bore. As a result, the fuel supplied into the combustion chamber 4 together with most of the intake air also collides with the exhaust valve side of the cylinder bore, and a part thereof adheres thereto. The adhered fuel is vaporized in the compression stroke and the like by the heat received from the cylinder bore, but is not dispersed so much in a relatively short time until ignition and is unevenly distributed on the exhaust valve side in the combustion chamber 4.
【００１９】こうして、燃焼室４内に完全な理論空燃比
の均質混合気を形成することは困難であり、一般的に
は、燃焼室４内の排気弁側領域では、前述した燃料の偏
在によって理論空燃比より多少リッチとなり、燃焼室４
の吸気弁側では、その分、理論空燃比より多少リーンと
なり易い。本実施形態では、さらに、このような着火直
前の混合気の空燃比分布に基づいて燃焼室内壁に適当な
触媒を配置するようになっている。Thus, it is difficult to form a homogeneous air-fuel mixture having a perfect stoichiometric air-fuel ratio in the combustion chamber 4, and in general, in the exhaust valve side region in the combustion chamber 4, due to the uneven distribution of the fuel described above. It becomes slightly richer than the theoretical air-fuel ratio, and the combustion chamber 4
On the intake valve side of, the air-fuel ratio is somewhat leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. In this embodiment, further, an appropriate catalyst is arranged on the inner wall of the combustion chamber based on the air-fuel ratio distribution of the air-fuel mixture immediately before ignition.
【００２０】すなわち、燃焼室内のリッチ空燃比となる
領域は、不完全燃焼によって有害物質として未燃燃料Ｈ
Ｃ及び一酸化炭素ＣＯが発生する領域であるために、こ
の有害物質発生領域に接する燃焼室内壁部分ＡにはＨＣ
及びＣＯを浄化するための酸化触媒を配置する。That is, in the region of the combustion chamber where the rich air-fuel ratio is achieved, unburned fuel H is generated as a harmful substance due to incomplete combustion.
Since C and carbon monoxide CO are generated in the combustion chamber, HC is not present in the combustion chamber inner wall portion A in contact with the harmful substance generation region.
And an oxidation catalyst for purifying CO.
【００２１】また、燃焼室内のリーン空燃比となる領域
は、有害物質として窒素酸化物ＮＯ Xが発生する領域で
あるために、この有害物質発生領域に接する燃焼室内壁
部分ＢにはＮＯXを浄化するためのＮＯX触媒を配置す
る。Further, the region where the lean air-fuel ratio is in the combustion chamber
NO as a toxic substance XIn the area where
Because of this, the combustion chamber inner wall that is in contact with this hazardous substance generation area
NO for part BXNO to purifyXPlace the catalyst
It
【００２２】酸化触媒が配置される燃焼室内壁部分Ａ
は、図１に示すように、シリンダボア及びシリンダヘッ
ドの凹部における排気弁側部分であり、また、好ましく
は、二つの排気弁８の燃焼室側表面及びピストン頂面の
排気弁側も燃焼室内壁部分Ａとして酸化触媒を配置する
ことが好ましい。A wall portion A of the combustion chamber where the oxidation catalyst is arranged
As shown in FIG. 1, is the exhaust valve side portion in the recess of the cylinder bore and the cylinder head, and preferably, the combustion chamber side surfaces of the two exhaust valves 8 and the exhaust valve side of the piston top surface are also the combustion chamber inner wall. It is preferred to place the oxidation catalyst as part A.
【００２３】また、ＮＯX触媒が配置される燃焼室内壁
部分Ｂは、図１に示すように、シリンダボア及びシリン
ダヘッドの凹部における吸気弁側部分であり、また、好
ましくは、二つの吸気弁６の燃焼室側表面及びピストン
頂面の吸気弁側も燃焼室内壁部分ＢとしてＮＯX触媒を
配置することが好ましい。As shown in FIG. 1, the combustion chamber inner wall portion B where the NO X catalyst is arranged is the intake valve side portion in the recesses of the cylinder bore and the cylinder head, and preferably, the two intake valves 6 are provided. It is preferable that the NO x catalyst is disposed as the combustion chamber inner wall portion B on the combustion chamber side surface and the intake valve side of the piston top surface.
【００２４】これら燃焼室内に配置された触媒は、燃焼
熱によって機関始動時から活性化するために、近傍の有
害物質を良好に浄化し、燃焼室４から排出される有害物
質量を機関始動時から十分に低減することを可能とす
る。Since the catalysts arranged in these combustion chambers are activated by combustion heat from the time of engine startup, they clean up nearby harmful substances satisfactorily and reduce the amount of harmful substances discharged from the combustion chamber 4 during engine startup. It is possible to sufficiently reduce the above.
【００２５】ＮＯX触媒は、例えば、ＮＯXを吸蔵して還
元浄化するＮＯX吸蔵還元触媒である。この触媒は、例
えば、アルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウ
ムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、
ルビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、
カルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ
土類金属、ランタンＬａ、セリウムＣｅ、イットリウム
Ｙのような希土類、および遷移金属から選ばれた少なく
とも一つの成分と、白金Ｐｔのような貴金属とを担持さ
せたものである。The NO X catalyst is, for example, a NO X storage reduction catalyst that stores NO X and reduces and purifies it. This catalyst uses, for example, alumina as a carrier, and potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs,
Alkali metal such as rubidium Rb, barium Ba,
At least one component selected from an alkaline earth metal such as calcium Ca and strontium Sr, a rare earth such as lanthanum La, cerium Ce and yttrium Y, and a transition metal, and a noble metal such as platinum Pt were supported. It is a thing.
【００２６】このようなＮＯX吸蔵還元触媒として、白
金Ｐｔ及びカリウムＫを使用した場合を例として、以下
にＮＯXを吸収するメカニズムを説明する。まず、酸素
が、Ｏ2 -又はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着し、次い
で、ＮＯが白金Ｐｔの表面上でＯ2 -又はＯ2-と反応し、
ＮＯ2となる（２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2）。次いで生成さ
れたＮＯ2の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつＮＯX吸蔵
還元触媒内へ吸収され、カリウムＫと結合しながら硝酸
イオンＮＯ3 -の形でＮＯX吸蔵還元触媒内に拡散し、硝
酸カリウムＫＮＯ3を生成する。The mechanism for absorbing NO X will be described below by taking the case of using platinum Pt and potassium K as such NO X storage reduction catalyst. First, oxygen attaches to the surface of platinum Pt in the form of O 2 − or O 2− , then NO reacts with O 2 − or O 2− on the surface of platinum Pt,
It becomes NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ). Then, a part of the generated NO 2 is absorbed into the NO x storage reduction catalyst while being oxidized on platinum Pt, and is diffused into the NO x storage reduction catalyst in the form of nitrate ion NO 3 − while binding with potassium K. , Potassium nitrate KNO 3 .
【００２７】周囲の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面
でＮＯ2が生成され、ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵能
力が飽和しない限りＮＯ2が吸蔵される。しかしなが
ら、周囲の酸素濃度が低下することによってＮＯ2の生
成量が低下すると、逆に硝酸イオンＮＯ3 -がＮＯ2の形
でＮＯX吸蔵還元触媒から放出される。このＮＯ2は、こ
の時に周囲に存在するＨＣ及びＣＯと反応して還元浄化
される。The NO 2 is produced on the surface of the platinum Pt as high concentration of oxygen in the surrounding, NO 2 unless the NO X storage ability of the NO X occluding and reducing catalyst is not saturated is occluded. However, when the amount of NO 2 produced decreases due to a decrease in the ambient oxygen concentration, conversely, nitrate ions NO 3 − are released from the NO X storage reduction catalyst in the form of NO 2 . This NO 2 reacts with HC and CO existing at this time to be reduced and purified.
【００２８】燃焼室内に配置したＮＯX吸蔵還元触媒に
おけるＮＯX吸蔵可能量は有限であり、吸蔵されたＮＯX
量がＮＯX吸蔵可能量を超える以前にＮＯX吸蔵還元触媒
からＮＯXを放出させて還元浄化する必要がある。[0028] the NO X storage amount capable of the NO X storage reduction catalyst arranged in the combustion chamber is finite, occluded NO X
The amount has to reduce and purify by releasing NO X from the previous to the NO X occluding and reducing catalyst more than the NO X storage amount capable.
【００２９】例えば、機関運転時間等からＮＯX吸蔵還
元触媒へ吸蔵されたＮＯX量を推定可能であり、再生時
期と判断されれば、燃料噴射量を増大して燃焼室内の吸
気弁側でも空燃比がリッチになるようにし、ＮＯX吸蔵
還元触媒の周囲の酸素濃度を低下させる。それにより、
ＮＯX吸蔵還元触媒からはＮＯXが放出され、放出された
ＮＯXはリッチ空燃比の混合気の燃焼に伴って発生する
ＨＣ及びＣＯ等によって還元浄化される。For example, it is possible to estimate the NO X amount stored in the NO X storage reduction catalyst from the engine operating time, etc., and if it is judged that it is the regeneration time, the fuel injection amount is increased to the intake valve side in the combustion chamber. The air-fuel ratio is made rich, and the oxygen concentration around the NO X storage reduction catalyst is lowered. Thereby,
From the NO X storage reduction catalyst NO X is released, released NO X is reduced and purified by HC and CO etc. generated with the combustion of the mixture of the rich air-fuel ratio.
【００３０】本実施形態において、シリンダボアとピス
トン３とによって形成される隙間Ｓに接する燃焼室内壁
部分として、シリンダボアの一部に環状に酸化触媒を配
置したが、この隙間Ｓ内の不完全燃焼によって発生する
ＨＣ及びＣＯは、混合気空燃比がリーンである時にはそ
れほど多量とならないために、吸気弁側を省略して排気
弁側だけとしても良い。In the present embodiment, the oxidation catalyst is annularly arranged in a part of the cylinder bore as the inner wall of the combustion chamber which is in contact with the gap S formed by the cylinder bore and the piston 3. The generated HC and CO do not become so large when the air-fuel mixture is lean, so the intake valve side may be omitted and only the exhaust valve side may be provided.
【００３１】また、本実施形態において、混合気空燃比
がリッチとなる燃焼室の排気弁側に接する燃焼室内壁部
分全体に酸化触媒を配置するようにしたが、もちろん、
この燃焼室内壁部分の一部だけに酸化触媒を配置するよ
うにしても、燃焼室の排気弁側で発生するＨＣ及びＣＯ
を低減することが可能である。例えば、排気弁の燃焼室
側表面だけに酸化触媒を配置するようにしても良い。ま
た、ＮＯX触媒に関しても同様に、吸気弁の燃焼室側だ
けに配置するようにしても良い。Further, in the present embodiment, the oxidation catalyst is arranged on the entire inner wall portion of the combustion chamber which is in contact with the exhaust valve side of the combustion chamber where the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes rich.
Even if the oxidation catalyst is arranged only on a part of the inner wall of the combustion chamber, HC and CO generated on the exhaust valve side of the combustion chamber are generated.
Can be reduced. For example, the oxidation catalyst may be arranged only on the combustion chamber side surface of the exhaust valve. Similarly, the NO X catalyst may be arranged only on the combustion chamber side of the intake valve.
【００３２】また、前述したように、燃料噴射弁１１か
ら噴射された燃料は、吸気と共に燃焼室４内へ供給され
る。それにより、燃料を含む吸気が通過する吸気ポート
５内及び吸気弁６にはデポジットが生成されることがあ
る。これを防止するために、吸気ポート５内や吸気弁６
の傘部及び燃焼室側表面に酸化チタンを配置するように
しても良い。Further, as described above, the fuel injected from the fuel injection valve 11 is supplied into the combustion chamber 4 together with the intake air. As a result, a deposit may be generated in the intake port 5 and the intake valve 6 through which intake air containing fuel passes. In order to prevent this, the inside of the intake port 5 and the intake valve 6
Titanium oxide may be arranged on the umbrella portion and the surface on the combustion chamber side.
【００３３】前述した実施形態の内燃機関は、吸気管１
１内に燃料を噴射して通常は理論空燃比の混合気を燃焼
させるものである。しかしながら、内燃機関が気筒内へ
直接的に燃料を噴射するものである場合には、酸化触媒
とＮＯX触媒との配置は前述と異なるものとなる。この
ような筒内噴射式火花点火内燃機関の場合には、主に、
燃焼室の上部略中心に配置された点火プラグ近傍だけに
可燃混合気を形成する成層燃焼が実施される。それによ
り、可燃混合気に接するシリンダヘッド２の凹部におけ
る中央部分には酸化触媒を配置し、可燃混合気の回りの
非常に希薄な混合気（ほぼ空気）に接するシリンダヘッ
ドの凹部における周囲部分及びシリンダボア及びピスト
ン頂面にはＮＯX触媒を配置する。The internal combustion engine of the above-described embodiment has the intake pipe 1
The fuel is injected into the fuel cell No. 1 to normally burn the air-fuel mixture having the stoichiometric air-fuel ratio. However, the internal combustion engine when it is intended to inject directly the fuel into the cylinder, the arrangement of the oxidation catalyst and NO X catalyst becomes different from the above. In the case of such a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine, mainly,
Stratified combustion in which a combustible air-fuel mixture is formed is carried out only in the vicinity of a spark plug arranged substantially in the center of the upper portion of the combustion chamber. As a result, the oxidation catalyst is arranged in the central portion of the recess of the cylinder head 2 which comes into contact with the combustible mixture, and the peripheral portion of the recess of the cylinder head which comes into contact with a very lean mixture (almost air) around the combustible mixture and the cylinder bores and the piston top face to place the NO X catalyst.
【００３４】それにより、可燃混合気の燃焼に際して発
生するＣＯ及びＨＣは酸化触媒によって浄化され、ま
た、可燃混合気回りの希薄混合気の燃焼に際して発生す
るＮＯ XはＮＯX触媒によって浄化される。それにより、
燃焼室から排出される有害物質量を十分に低減すること
ができる。As a result, when combustible air-fuel mixture is burned,
The produced CO and HC are purified by an oxidation catalyst,
In addition, when the lean air-fuel mixture around the combustible air-fuel mixture is burned,
NO XIs NOXPurified by catalyst. Thereby,
Sufficiently reduce the amount of harmful substances emitted from the combustion chamber
You can
【００３５】ところで、筒内噴射式火花点火内燃機関に
おいては、圧縮行程噴射による前述した成層燃焼だけで
なく、吸気行程噴射によって均質燃焼も実施される。成
層燃焼において点火プラグ近傍に可燃混合気を形成する
には、一般的にピストン頂面に形成されたキャビティを
利用して噴射燃料を点火プラグ方向へ偏向するようにな
っているために、均質燃焼時において吸気行程で噴射さ
れる燃料も同様にピストン頂面のキャビティによって偏
向されて点火プラグ近傍に向けられる。それにより、均
質燃焼時において燃焼室内に完全な均質混合気を形成す
ることは困難であり、点火プラグ近傍には理論空燃比よ
り多少リッチな混合気が形成され、また、その回りに
は、その分多少リーンな混合気が形成され易い。By the way, in the cylinder injection type spark ignition internal combustion engine, not only the above-described stratified combustion by the compression stroke injection but also the homogeneous combustion by the intake stroke injection are performed. In order to form a combustible mixture near the spark plug in stratified charge combustion, a cavity formed on the top surface of the piston is generally used to deflect the injected fuel toward the spark plug. The fuel injected in the intake stroke at times is similarly deflected by the cavity on the top surface of the piston and directed toward the vicinity of the spark plug. As a result, it is difficult to form a complete homogeneous air-fuel mixture in the combustion chamber during homogeneous combustion, and an air-fuel mixture that is somewhat richer than the stoichiometric air-fuel ratio is formed in the vicinity of the spark plug. A slightly lean mixture is easily formed.
【００３６】従って、前述したように燃焼室内に酸化触
媒及びＮＯX触媒を配置することにより、リッチ混合気
により発生するＣＯ及びＨＣと、リーン混合気により発
生するＮＯXとを良好に浄化することはでき、均質燃焼
においても燃焼室から排出される有害物質量を十分に低
減することができる。[0036] Thus, by arranging the combustion chamber to the oxidation catalyst and NO X catalyst as described above, the CO and HC generated by the rich mixture, that satisfactorily purify the NO X generated by a lean air-fuel mixture Therefore, the amount of harmful substances discharged from the combustion chamber can be sufficiently reduced even in homogeneous combustion.
【００３７】前述した実施形態において、混合気空燃比
がリッチとなる燃焼室領域に接する燃焼室内壁部分には
酸化触媒を配置し、混合気空燃比がリーンとなる燃焼室
領域に接する燃焼室内壁部分にはＮＯX触媒を配置する
ようにしたが、もちろん、酸化触媒及びＮＯX触媒のい
ずれか一方だけを配置するようにしても、燃焼室から排
出されるＣＯ及びＨＣ又はＮＯXを十分に低減すること
ができる。In the above-described embodiment, an oxidation catalyst is arranged in the combustion chamber inner wall portion which is in contact with the combustion chamber region where the air-fuel mixture ratio is rich, and the combustion chamber inner wall which is in contact with the combustion chamber region where the mixture air-fuel ratio is lean. Although the NO x catalyst is arranged in the portion, of course, even if only one of the oxidation catalyst and the NO x catalyst is arranged, the CO and HC or NO x discharged from the combustion chamber can be sufficiently discharged. It can be reduced.
【００３８】[0038]
【発明の効果】本発明による内燃機関燃焼室によれば、
着火直前の混合気の空燃比分布に基づき燃焼室内の有害
物質発生領域を特定し、有害物質発生領域に接する燃焼
室内壁部分には有害物質発生領域で発生する有害物質に
応じた浄化触媒が配置されているために、燃焼室内に配
置された浄化触媒は、燃焼熱によって機関始動時から活
性化し、空燃比に応じて多量に発生する有害物質を常に
良好に浄化することができる。それにより、燃焼室から
排出される有害物質量を十分に低減することができる。According to the internal combustion engine combustion chamber of the present invention,
The harmful substance generation area in the combustion chamber is specified based on the air-fuel ratio distribution of the air-fuel mixture immediately before ignition, and a purification catalyst is placed on the inner wall of the combustion chamber that is in contact with the harmful substance generation area according to the harmful substances generated in the harmful substance generation area. Therefore, the purifying catalyst arranged in the combustion chamber is activated by the combustion heat from the engine start, and can always purify satisfactorily a large amount of harmful substances generated according to the air-fuel ratio. Thereby, the amount of harmful substances discharged from the combustion chamber can be sufficiently reduced.
【図１】本発明による内燃機関燃焼室を示す概略気筒内
縦断面図である。FIG. 1 is a schematic vertical sectional view in a cylinder showing a combustion chamber of an internal combustion engine according to the present invention.
【図２】図１のシリンダヘッド底面図である。FIG. 2 is a bottom view of the cylinder head of FIG.
５…吸気ポート ６…吸気弁 ７…排気ポート ８…排気弁 ９…点火プラグ 5 ... Intake port 6 ... Intake valve 7 ... Exhaust port 8 ... Exhaust valve 9 ... Spark plug
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G023 AA04 AA05 AB03 AC02 AE05 AG01 3G091 AA12 AA23 AB02 AB06 BA03 BA14 BA15 GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB17X HA01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 3G023 AA04 AA05 AB03 AC02 AE05 AG01 3G091 AA12 AA23 AB02 AB06 BA03 BA14 BA15 GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB17X HA01
Claims (5)
燃焼室内の有害物質発生領域を特定し、前記有害物質発
生領域に接する燃焼室内壁部分には前記有害物質発生領
域で発生する有害物質に応じた浄化触媒が配置されてい
ることを特徴とする内燃機関燃焼室。1. A toxic substance generation region in a combustion chamber is specified based on an air-fuel ratio distribution of an air-fuel mixture immediately before ignition, and a toxic substance generated in the toxic substance generation region is formed on a wall of the combustion chamber in contact with the toxic substance generation region. An internal combustion engine combustion chamber, characterized in that a purifying catalyst corresponding to the above is arranged.
有害物質として未燃燃料が発生する前記有害物質発生領
域と特定され、前記燃焼室内壁部分には酸化触媒が配置
されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関燃焼
室。2. A rich region in the air-fuel ratio distribution is specified as the harmful substance generation region where unburned fuel is generated as the harmful substance, and an oxidation catalyst is arranged on the inner wall of the combustion chamber. The internal combustion engine combustion chamber according to claim 1.
弁側であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関
燃焼室。3. The internal combustion engine combustion chamber according to claim 2, wherein the rich region is on the exhaust valve side in the combustion chamber.
有害物質としてＮＯ Xが発生する前記有害物質発生領域
と特定され、前記燃焼室内壁部分にはＮＯX浄化触媒が
配置されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関
燃焼室。4. The lean region in the air-fuel ratio distribution is
NO as a toxic substance XHazardous substance generation area where
And NO on the inner wall of the combustion chamber.XPurification catalyst
The internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is arranged.
Combustion chamber.
弁側であることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関
燃焼室。5. The internal combustion engine combustion chamber according to claim 4, wherein the lean region is on the intake valve side of the combustion chamber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001297693A JP2003106152A (en) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | Combustion chamber of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001297693A JP2003106152A (en) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | Combustion chamber of internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003106152A true JP2003106152A (en) | 2003-04-09 |
Family
ID=19118720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001297693A Pending JP2003106152A (en) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | Combustion chamber of internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003106152A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005023855A (en) * | 2003-07-03 | 2005-01-27 | Nissan Motor Co Ltd | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
| EP2671960A1 (en) | 2005-03-31 | 2013-12-11 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | High strength cold-rolled steel sheet and automobile components of steel having excellent properties in coating film adhesion, workability, and hydrogen embrittlement resistivity |
-
2001
- 2001-09-27 JP JP2001297693A patent/JP2003106152A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005023855A (en) * | 2003-07-03 | 2005-01-27 | Nissan Motor Co Ltd | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
| EP2671960A1 (en) | 2005-03-31 | 2013-12-11 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | High strength cold-rolled steel sheet and automobile components of steel having excellent properties in coating film adhesion, workability, and hydrogen embrittlement resistivity |
| EP2671961A1 (en) | 2005-03-31 | 2013-12-11 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | High strength cold-rolled steel sheet and automobile components of steel having excellent properties in coating film adhesion, workability, and hydrogen embrittlement resistivity |
| EP2679699A2 (en) | 2005-03-31 | 2014-01-01 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | High strength cold-rolled steel sheet and automobile components of steel having excellent properties in coating film adhesion, workability, and hydrogen embrittlement resistivity |
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