JP2819055B2 - 副燃焼室式断熱エンジン - Google Patents
副燃焼室式断熱エンジンInfo
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- JP2819055B2 JP2819055B2 JP2179916A JP17991690A JP2819055B2 JP 2819055 B2 JP2819055 B2 JP 2819055B2 JP 2179916 A JP2179916 A JP 2179916A JP 17991690 A JP17991690 A JP 17991690A JP 2819055 B2 JP2819055 B2 JP 2819055B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- combustion chamber
- sub
- injection hole
- piston
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、副燃焼室及び主燃焼室の内、少なくとも副
燃焼室の内壁が断熱材にて形成され、外部に対して断熱
されている副燃焼室式断熱エンジンに関する。
燃焼室の内壁が断熱材にて形成され、外部に対して断熱
されている副燃焼室式断熱エンジンに関する。
（従来の技術） 従来のエンジンでは、シリンダ内にて燃料の燃焼によ
り発生した熱エネルギの内の大半が、機械エネルギに変
換されることなく、排気ガス及び冷却水によって外部へ
排出されている。
り発生した熱エネルギの内の大半が、機械エネルギに変
換されることなく、排気ガス及び冷却水によって外部へ
排出されている。
該排出されるエネルギの内、排気ガスと共に排出され
るものは、ターボチャージャ等により回収し再生するこ
とができるが、冷却水によって排出されるものは、車内
暖房の熱源程度にしか利用されず、殆どの部分は大気中
へと放熱され、回収されていない。
るものは、ターボチャージャ等により回収し再生するこ
とができるが、冷却水によって排出されるものは、車内
暖房の熱源程度にしか利用されず、殆どの部分は大気中
へと放熱され、回収されていない。
そこで、燃焼室内壁を断熱材にて形成し、燃焼室内部
から外部へ伝達される熱エネルギ量を抑制し、冷却水に
より失われていた熱エネルギを排気ガスと共に排出し、
ターボチャージャ等による回収熱エネルギ量を増加させ
ることにより、エンジンの熱効率を向上させる断熱エン
ジンの提案が多数されており、例えば特願昭63−195717
号として既に出願されている。
から外部へ伝達される熱エネルギ量を抑制し、冷却水に
より失われていた熱エネルギを排気ガスと共に排出し、
ターボチャージャ等による回収熱エネルギ量を増加させ
ることにより、エンジンの熱効率を向上させる断熱エン
ジンの提案が多数されており、例えば特願昭63−195717
号として既に出願されている。
（発明が解決しようとする課題） 燃焼室内壁を断熱材にて形成していない、従来のいわ
ゆる冷却エンジンでは、燃料噴射ノズルから噴射された
燃料飛沫は液滴状態のまま燃焼室内の渦流中を貫通し、
燃料は該移動中に液滴表面から徐々に蒸発するため、該
貫通により半径方向の広範囲に到達し燃料蒸気は渦流内
に均一に分散し混合される。
ゆる冷却エンジンでは、燃料噴射ノズルから噴射された
燃料飛沫は液滴状態のまま燃焼室内の渦流中を貫通し、
燃料は該移動中に液滴表面から徐々に蒸発するため、該
貫通により半径方向の広範囲に到達し燃料蒸気は渦流内
に均一に分散し混合される。
ところが、上記の燃焼室内壁を断熱材にて形成した断
熱エンジンでは、燃焼室内部温度は冷却エンジンの燃焼
室内温度より高温となるため、燃焼噴射ノズルから噴射
された燃料は直ちに蒸発し気体となり、燃料噴射ノズル
の噴射口付近に停留し、燃料室内部の渦流速と同一速度
となり、従って燃料蒸気が充分に拡散せず、部分的に高
濃度の混合気が生成されることになる。
熱エンジンでは、燃焼室内部温度は冷却エンジンの燃焼
室内温度より高温となるため、燃焼噴射ノズルから噴射
された燃料は直ちに蒸発し気体となり、燃料噴射ノズル
の噴射口付近に停留し、燃料室内部の渦流速と同一速度
となり、従って燃料蒸気が充分に拡散せず、部分的に高
濃度の混合気が生成されることになる。
更に、該不完全混合状態の混合気が主燃料室に噴出す
る際には噴孔が絞りとなるため、濃混合気の燃焼により
副燃焼室での燃焼が抑制され、かつ圧力低下速度が低速
となり、副燃焼室内圧力は長時間高圧力状態を保つこと
になる。従って、主燃焼室内の圧力上昇速度も抑制され
る。
る際には噴孔が絞りとなるため、濃混合気の燃焼により
副燃焼室での燃焼が抑制され、かつ圧力低下速度が低速
となり、副燃焼室内圧力は長時間高圧力状態を保つこと
になる。従って、主燃焼室内の圧力上昇速度も抑制され
る。
すると、エンジンの性能が低下するばかりでなく燃焼
効率が悪化するという問題がある。
効率が悪化するという問題がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、断熱エ
ンジンの燃焼室内での燃料蒸気と空気との混合を良好に
行ない、かつ副燃焼室を含め燃焼室全体の温度を低温度
に抑制することのできる副燃焼室式断熱エンジンを提供
しようとするものである。
ンジンの燃焼室内での燃料蒸気と空気との混合を良好に
行ない、かつ副燃焼室を含め燃焼室全体の温度を低温度
に抑制することのできる副燃焼室式断熱エンジンを提供
しようとするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、少なくとも副燃焼室の内壁が断熱材
にて形成されている副燃焼室式断熱エンジンにおいて、
ピストンの摺動方向と平行に設けられた噴孔を有する副
燃焼室と、ピストンのヘッド面に垂直に設けられ該ピス
トンの上死点近傍にて上記噴孔内に進入し該噴孔の開口
面積を狭窄する突起と、該突起の上端面に設けられ、該
突起の直径よりも小さい直径を有し上端面には円錐状の
凹部が形成された円柱状の燃料拡散部と、上記副燃焼室
に噴孔と対向して設けられ上記燃料拡散部の上端面に噴
射燃料を衝突させ燃料の拡散を行う燃料噴射ノズルと、
該ピストンのヘッド面上の突起突出部の周囲に形成され
た凹溝と、を具備することを特徴とする副燃焼室式断熱
エンジンを提供できる。
にて形成されている副燃焼室式断熱エンジンにおいて、
ピストンの摺動方向と平行に設けられた噴孔を有する副
燃焼室と、ピストンのヘッド面に垂直に設けられ該ピス
トンの上死点近傍にて上記噴孔内に進入し該噴孔の開口
面積を狭窄する突起と、該突起の上端面に設けられ、該
突起の直径よりも小さい直径を有し上端面には円錐状の
凹部が形成された円柱状の燃料拡散部と、上記副燃焼室
に噴孔と対向して設けられ上記燃料拡散部の上端面に噴
射燃料を衝突させ燃料の拡散を行う燃料噴射ノズルと、
該ピストンのヘッド面上の突起突出部の周囲に形成され
た凹溝と、を具備することを特徴とする副燃焼室式断熱
エンジンを提供できる。
（作用） 本発明の副燃焼室式断熱エンジンでは、ピストンと連
動する燃料拡散部の上端面に噴射燃料を衝突させるの
で、該噴射された燃料は膜状に分散する。そして、突起
により狭窄された噴孔から副燃焼室内へと流入するスキ
ッシュ流を上記膜状に分散されている燃料に吹きつけ、
燃料の分散を促進させる。
動する燃料拡散部の上端面に噴射燃料を衝突させるの
で、該噴射された燃料は膜状に分散する。そして、突起
により狭窄された噴孔から副燃焼室内へと流入するスキ
ッシュ流を上記膜状に分散されている燃料に吹きつけ、
燃料の分散を促進させる。
該燃料の分散中は突起にて噴孔を閉鎖し、不完全混合
状態の混合気が主燃焼室側へ噴出することを防止する。
状態の混合気が主燃焼室側へ噴出することを防止する。
更には、均一に混合された混合気が主燃焼室へと噴出
する際には、一気に噴孔を開放し絞り抵抗なしに混合気
を噴出させ、該混合気と主燃焼室内部の空気との混合、
すなわち二次混合を良好に行なうと共に、副燃焼室内の
圧力を急速に低下させ燃焼温度を抑制する。
する際には、一気に噴孔を開放し絞り抵抗なしに混合気
を噴出させ、該混合気と主燃焼室内部の空気との混合、
すなわち二次混合を良好に行なうと共に、副燃焼室内の
圧力を急速に低下させ燃焼温度を抑制する。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明す
る。
る。
第１図は、本発明によるエンジンの構造を示す断面図
である。
である。
１はシリンダブロックであり、該シリンダブロック１
の内周面にはシリンダスリーブ11が嵌合されている。
の内周面にはシリンダスリーブ11が嵌合されている。
該シリンダブロック１の上部には、シリンダヘッド２
が配設されており、該シリンダヘッド２の主燃焼室側内
壁は断熱性を有するセラミック等により形成された断熱
層21で被覆されている。
が配設されており、該シリンダヘッド２の主燃焼室側内
壁は断熱性を有するセラミック等により形成された断熱
層21で被覆されている。
また、主燃焼室と外部とを連通する吸気管路及び排気
管路には、各々吸気バルブ（図示せず）及び排気バルブ
（図示せず）が配されており、該吸気管路及び排気管路
と主燃焼室との間を開閉制御している。
管路には、各々吸気バルブ（図示せず）及び排気バルブ
（図示せず）が配されており、該吸気管路及び排気管路
と主燃焼室との間を開閉制御している。
該シリンダヘッド２には、更に上記断熱層21と同様の
セラミック材等により形成された副燃焼室３が設けられ
ている。
セラミック材等により形成された副燃焼室３が設けられ
ている。
そして、該副燃焼室３には該副燃焼室３内部に燃料を
噴射する燃料噴射ノズル31が配設されている。
噴射する燃料噴射ノズル31が配設されている。
また、該副燃焼室３には上記主燃焼室と連通する噴孔
32が設けられており、上記シリンダスリーブ11内を摺動
するピストン４のピストンヘッド部に設けられた突起41
が、該ピストン４の上死点近傍位置にて、上記噴孔32内
部に侵入し、該噴孔32の開口部面積を狭窄する。
32が設けられており、上記シリンダスリーブ11内を摺動
するピストン４のピストンヘッド部に設けられた突起41
が、該ピストン４の上死点近傍位置にて、上記噴孔32内
部に侵入し、該噴孔32の開口部面積を狭窄する。
また、ピストンヘッド面上には更に該突起41の突出部
に凹溝42が周設されている。
に凹溝42が周設されている。
そして該突起41の上端面には該突起41より小径である
燃料拡散部43が接続されている。
燃料拡散部43が接続されている。
尚、本図はピストン４が上死点位置にある場合につい
て示している。
て示している。
次に、上記燃料拡散部43の形状について第２図を用い
て説明する。
て説明する。
第２図は、燃料拡散部周辺の拡大斜視図である。
本図に示すように、上記燃料拡散部43の上端面には円
錐状の凹部44が設けられている。
錐状の凹部44が設けられている。
上記燃料噴射ノズル31から噴射された燃料は該凹部44
の中心部に衝突するので、該噴射された燃料は凹部44の
円錐面に沿って全方向に分散し膜状となる。
の中心部に衝突するので、該噴射された燃料は凹部44の
円錐面に沿って全方向に分散し膜状となる。
次に、上記構成によるエンジンの作動について説明す
る。
る。
第３図は、上死点前の燃料噴射開始直後における副燃
焼室近傍部分の拡大断面図である。
焼室近傍部分の拡大断面図である。
圧縮行程終盤にて、上記燃料噴射ノズル31から上記凹
部44に対してＡにて示す燃料が噴射されると、該燃料の
流れ方向は上記凹部44の円錐面によって横方向に変更さ
れる。また、該燃料噴射開始時においては上記ピストン
３は、未だ上昇途中にあり、よって、副燃焼室３へは噴
孔32を介してスキッシュ流Ｂが流入し続けている。この
とき噴孔32は突起41によって開口面積が狭窄されている
ので、該スキッシュ流Ｂは高速流となり、上記膜状に拡
散している燃料に対してほぼ垂直に吹きつけることにな
る。
部44に対してＡにて示す燃料が噴射されると、該燃料の
流れ方向は上記凹部44の円錐面によって横方向に変更さ
れる。また、該燃料噴射開始時においては上記ピストン
３は、未だ上昇途中にあり、よって、副燃焼室３へは噴
孔32を介してスキッシュ流Ｂが流入し続けている。この
とき噴孔32は突起41によって開口面積が狭窄されている
ので、該スキッシュ流Ｂは高速流となり、上記膜状に拡
散している燃料に対してほぼ垂直に吹きつけることにな
る。
よって、気化した燃料は該スキッシュ流と共に副燃料
室３内部にて拡散し混合される。
室３内部にて拡散し混合される。
該混合された混合気の一部は燃焼を開始するため、副
燃焼室３内部の圧力は上昇する。
燃焼室３内部の圧力は上昇する。
すると、混合気の残りの部分は噴孔32と突起41との隙
間から徐々に主燃焼室へと噴出する。該噴出する混合気
は凹溝42内に残留している空気により燃焼し、主燃焼室
各部へと拡散する。
間から徐々に主燃焼室へと噴出する。該噴出する混合気
は凹溝42内に残留している空気により燃焼し、主燃焼室
各部へと拡散する。
ピストン４が更に下降し、突起41が噴孔32から離脱す
ると、副燃焼室３内の未燃焼混合気は該噴孔32から主燃
焼室へと一気に噴出する。
ると、副燃焼室３内の未燃焼混合気は該噴孔32から主燃
焼室へと一気に噴出する。
よって、燃焼の大部分は主燃料室内にて行われると共
に、ピストン４は下降中であるため主燃焼室及び副燃焼
室３の内部圧力は余り上昇せず、よって燃焼温度を低温
度に抑制することができる。
に、ピストン４は下降中であるため主燃焼室及び副燃焼
室３の内部圧力は余り上昇せず、よって燃焼温度を低温
度に抑制することができる。
以上から明らかなように、断熱エンジンのように圧縮
行程終期における空気温度が高温状態にて燃料を噴射し
た場合には混合気の生成が極めて悪いので、本発明によ
るエンジンでは、膜状に拡散した燃料に強制的に生成し
たスキッシュ流を吹きつけて混合気を生成し、また混合
気が副燃焼室内に滞留する時間を延長することにより均
一な混合気を生成し、濃混合気による燃焼から低温燃焼
に移行させ、主燃焼室への噴出を一気に行うことにより
燃焼温度を抑制し、かつ燃焼の大部分を主燃焼室内にて
行うという特徴を有している。
行程終期における空気温度が高温状態にて燃料を噴射し
た場合には混合気の生成が極めて悪いので、本発明によ
るエンジンでは、膜状に拡散した燃料に強制的に生成し
たスキッシュ流を吹きつけて混合気を生成し、また混合
気が副燃焼室内に滞留する時間を延長することにより均
一な混合気を生成し、濃混合気による燃焼から低温燃焼
に移行させ、主燃焼室への噴出を一気に行うことにより
燃焼温度を抑制し、かつ燃焼の大部分を主燃焼室内にて
行うという特徴を有している。
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本
発明の精神から逸れないかぎりで、種々の異なる実施例
は容易に構成できるから、本発明は前記特許請求の範囲
において記載した限定以外、特定の実施例に制約される
ものではない。
発明の精神から逸れないかぎりで、種々の異なる実施例
は容易に構成できるから、本発明は前記特許請求の範囲
において記載した限定以外、特定の実施例に制約される
ものではない。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、ピストンと連
動する燃料拡散部の上端面に噴射燃料を衝突させ、燃料
を膜状に分散させ、突起により狭窄された噴孔から副燃
焼室内へと流入するスキッシュ流を上記膜状に分散され
ている燃料に吹きつけ、燃料の分散を促進させるので、
均一な混合気を得ることができる。
動する燃料拡散部の上端面に噴射燃料を衝突させ、燃料
を膜状に分散させ、突起により狭窄された噴孔から副燃
焼室内へと流入するスキッシュ流を上記膜状に分散され
ている燃料に吹きつけ、燃料の分散を促進させるので、
均一な混合気を得ることができる。
また、該燃料の分散中は突起にて噴孔を閉鎖し、不完
全混合状態の混合気が主燃焼室側へ噴出することを防止
すると共に、均一に混合された混合気が主燃焼室へと噴
出する際には、一気に噴孔を開放し絞り抵抗なしに混合
気を噴出させ、該混合気と主燃焼室内部の空気との混
合、すなわち二次混合を良好に行なうと共に、副燃焼室
内の圧力を急速に低下させ燃焼温度を抑制するので、窒
素酸化物等の生成を減少させることができる。
全混合状態の混合気が主燃焼室側へ噴出することを防止
すると共に、均一に混合された混合気が主燃焼室へと噴
出する際には、一気に噴孔を開放し絞り抵抗なしに混合
気を噴出させ、該混合気と主燃焼室内部の空気との混
合、すなわち二次混合を良好に行なうと共に、副燃焼室
内の圧力を急速に低下させ燃焼温度を抑制するので、窒
素酸化物等の生成を減少させることができる。
更には、燃焼の大部分が主燃焼室内にて行われるた
め、エンジン効率等の性能を向上させることができる。
め、エンジン効率等の性能を向上させることができる。
第１図は、本発明によるエンジンの構造を示す断面図、
第２図は、燃料拡散部周辺の拡大斜視図、第３図は、上
死点前の副燃焼開始直後における副燃焼室近傍部分の拡
大断面図である。 １……シリンダブロック、２……シリンダヘッド、３…
…副燃焼室、４……ピストン、31……燃焼噴射ノズル、
32……噴孔、41……突起、43……燃料拡散部。
第２図は、燃料拡散部周辺の拡大斜視図、第３図は、上
死点前の副燃焼開始直後における副燃焼室近傍部分の拡
大断面図である。 １……シリンダブロック、２……シリンダヘッド、３…
…副燃焼室、４……ピストン、31……燃焼噴射ノズル、
32……噴孔、41……突起、43……燃料拡散部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ｐ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02B 1/00 - 23/10 F02M 61/14
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも副燃焼室の内壁が断熱材にて形
成されている副燃焼室式断熱エンジンにおいて、 ピストンの摺動方向と平行に設けられた噴孔を有する副
燃焼室と、 ピストンのヘッド面に垂直に設けられ該ピストンの上死
点近傍にて上記噴孔内に進入し該噴孔の開口面積を狭窄
する突起と、 該突起の上端面に設けられ、該突起の直径よりも小さい
直径を有し上端面には円錐状の凹部が形成された円柱状
の燃料拡散部と、 上記副燃焼室に噴孔と対向して設けられ上記燃料拡散部
の上端面に噴射燃料を衝突させ燃料の拡散を行う燃料噴
射ノズルと、 該ピストンのヘッド面上の突起突出部の周囲に形成され
た凹溝と、 を具備することを特徴とする副燃焼室式断熱エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2179916A JP2819055B2 (ja) | 1990-07-07 | 1990-07-07 | 副燃焼室式断熱エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2179916A JP2819055B2 (ja) | 1990-07-07 | 1990-07-07 | 副燃焼室式断熱エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0466719A JPH0466719A (ja) | 1992-03-03 |
| JP2819055B2 true JP2819055B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=16074163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2179916A Expired - Lifetime JP2819055B2 (ja) | 1990-07-07 | 1990-07-07 | 副燃焼室式断熱エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2819055B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020081625A (ko) * | 2001-04-19 | 2002-10-30 | 현대자동차주식회사 | 예혼합 연소를 위한 디젤엔진의 연소실 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5632034A (en) * | 1979-08-26 | 1981-04-01 | Norimasa Shoda | Combustion chamber for internal-combustion engine |
| JP2718071B2 (ja) * | 1988-07-21 | 1998-02-25 | いすゞ自動車株式会社 | 副室式断熱エンジン |
| JP2552906B2 (ja) * | 1988-08-05 | 1996-11-13 | 株式会社いすゞセラミックス研究所 | 断熱エンジン |
| JP2822606B2 (ja) * | 1990-05-31 | 1998-11-11 | いすゞ自動車株式会社 | 燃料衝突拡散式エンジン |
| JPH0463911A (ja) * | 1990-06-30 | 1992-02-28 | Isuzu Motors Ltd | 副室式エンジン |
-
1990
- 1990-07-07 JP JP2179916A patent/JP2819055B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0466719A (ja) | 1992-03-03 |
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