JP2845102B2 - 渦流式内燃機関 - Google Patents
渦流式内燃機関Info
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- JP2845102B2 JP2845102B2 JP23812393A JP23812393A JP2845102B2 JP 2845102 B2 JP2845102 B2 JP 2845102B2 JP 23812393 A JP23812393 A JP 23812393A JP 23812393 A JP23812393 A JP 23812393A JP 2845102 B2 JP2845102 B2 JP 2845102B2
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- Japan
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、渦流室付きエンジン、
特に、渦流室内に縦向き旋回を生成させて空気と燃料の
混合を行わせて着火を行う渦流式内燃機関に適用するこ
とが好適な渦流式内燃機関に関する。
特に、渦流室内に縦向き旋回を生成させて空気と燃料の
混合を行わせて着火を行う渦流式内燃機関に適用するこ
とが好適な渦流式内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧縮着火式のディーゼルエンジンのう
ち、渦流室付きエンジンは直噴式ディーゼルエンジンと
比べて圧縮比が高く、着火遅れが少なく、初期の熱発生
率を比較的低く抑えられ、ＮＯｘの発生率や、排煙濃度
の低減に適するとされている。
ち、渦流室付きエンジンは直噴式ディーゼルエンジンと
比べて圧縮比が高く、着火遅れが少なく、初期の熱発生
率を比較的低く抑えられ、ＮＯｘの発生率や、排煙濃度
の低減に適するとされている。
【０００３】例えば、図４に示すように、この渦流室付
きエンジンは、シリンダブロック１０内に形成されたシ
リンダの主燃焼室Ｃとシリンダヘッド１１内の渦流室１
２とが、口金１３内の噴口１４を通して連通されてい
る。
きエンジンは、シリンダブロック１０内に形成されたシ
リンダの主燃焼室Ｃとシリンダヘッド１１内の渦流室１
２とが、口金１３内の噴口１４を通して連通されてい
る。
【０００４】このエンジンは、シリンダブロック１０内
で摺動するピストン１５が圧縮上死点近傍にあるとき、
ピストン１５の頂面上の凹部１６により主燃焼室Ｃを形
成している。
で摺動するピストン１５が圧縮上死点近傍にあるとき、
ピストン１５の頂面上の凹部１６により主燃焼室Ｃを形
成している。
【０００５】ここで、エンジンは、その圧縮行程で空気
を渦流室１２に押し込み、渦流室１２で縦向き旋回流Ｆ
となった空気に圧縮行程終期に燃料噴射口１７より燃料
を噴射する。
を渦流室１２に押し込み、渦流室１２で縦向き旋回流Ｆ
となった空気に圧縮行程終期に燃料噴射口１７より燃料
を噴射する。
【０００６】すると、渦流室１２の混合気が着火して燃
焼膨張を開始する。この燃焼膨張を開始した混合気は噴
口１４より所定の噴口角で主燃焼室Ｃに噴出され、同室
の空気中に拡散して燃焼し、エンジンは燃焼膨張行程を
行うことになる。
焼膨張を開始する。この燃焼膨張を開始した混合気は噴
口１４より所定の噴口角で主燃焼室Ｃに噴出され、同室
の空気中に拡散して燃焼し、エンジンは燃焼膨張行程を
行うことになる。
【０００７】このように、渦流室付きエンジンでは渦流
室１２は主に混合気を生成してそれを確実に着火させ、
噴口１４を通してスムーズに主燃焼室Ｃに噴出する役割
を持ち、主燃焼室Ｃは渦流室１２で着火した混合気を良
好に燃焼させる役割をもつ。
室１２は主に混合気を生成してそれを確実に着火させ、
噴口１４を通してスムーズに主燃焼室Ｃに噴出する役割
を持ち、主燃焼室Ｃは渦流室１２で着火した混合気を良
好に燃焼させる役割をもつ。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、噴口の大きさ
は高速回転時に適するよう設定してあるため、低速回転
時には噴口を通る気体の流速が低下し、渦流室での渦流
の流速が遅くなり、空気と燃料のミキシング不足により
排煙濃度が高くなるとの問題があった。
は高速回転時に適するよう設定してあるため、低速回転
時には噴口を通る気体の流速が低下し、渦流室での渦流
の流速が遅くなり、空気と燃料のミキシング不足により
排煙濃度が高くなるとの問題があった。
【０００９】従って、本発明の目的は、低速、高速回転
のいずれにおいても、渦流室において、適度の渦を発生
させて排煙濃度の低減を図ることのできる渦流式内燃機
関を提供することにある。
のいずれにおいても、渦流室において、適度の渦を発生
させて排煙濃度の低減を図ることのできる渦流式内燃機
関を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、次のように構成した。
に本発明は、次のように構成した。
【００１１】（１）．シリンダとシリンダヘッドとピス
トンで形成される主燃焼室と、同燃焼室に渦流室中央部
の噴口と周辺部の噴口の２つの噴口を介して連通する渦
流室と、上記各噴口の面積を変化させる噴口面積可変手
段とを有し、当該内燃機関の回転速度が低い時には上記
渦流室中央部の噴口の面積を最小、上記周辺部の噴口の
面積を最大とし、同回転速度が高い時には上記渦流室中
央部の噴口の面積を最大、上記周辺部の噴口の面積を最
小とする渦流式内燃機関とした（請求項１）。
トンで形成される主燃焼室と、同燃焼室に渦流室中央部
の噴口と周辺部の噴口の２つの噴口を介して連通する渦
流室と、上記各噴口の面積を変化させる噴口面積可変手
段とを有し、当該内燃機関の回転速度が低い時には上記
渦流室中央部の噴口の面積を最小、上記周辺部の噴口の
面積を最大とし、同回転速度が高い時には上記渦流室中
央部の噴口の面積を最大、上記周辺部の噴口の面積を最
小とする渦流式内燃機関とした（請求項１）。
【００１２】（２）．（１）において、噴口面積可変手
段が噴口側壁に埋め込まれた切欠きを有する円柱と、同
円柱を回転させる回転手段と、同回転手段を制御する制
御手段と、を有することとした。
段が噴口側壁に埋め込まれた切欠きを有する円柱と、同
円柱を回転させる回転手段と、同回転手段を制御する制
御手段と、を有することとした。
【００１３】
【００１４】
【作用】低速回転時、高速回転時のそれぞれに適するよ
うに噴口の状態が変化する。
うに噴口の状態が変化する。
【００１５】
【実施例】図１、図２に本発明にかかる渦流室の噴口面
積可変装置を示す。図２は図１のＸ−Ｘ矢視断面に相当
する。これら図において、符号２５はシリンダを形成し
ているシリンダブロック、符号２６はシリンダヘッド、
符号２７はピストンを示し、これらの部材に囲まれた空
間として、主燃焼室Ｃが構成されている。
積可変装置を示す。図２は図１のＸ−Ｘ矢視断面に相当
する。これら図において、符号２５はシリンダを形成し
ているシリンダブロック、符号２６はシリンダヘッド、
符号２７はピストンを示し、これらの部材に囲まれた空
間として、主燃焼室Ｃが構成されている。
【００１６】渦流室２８はシリンダヘッド２６内であっ
て、主燃焼室Ｃの片側上方に形成されている。渦流室２
８と主燃焼室Ｃとに挾まれた口金２９には２つの噴口３
０，３１が形成されている。渦流室２８と主燃焼室Ｃと
はこれら、噴口３０，３１により連通されている。
て、主燃焼室Ｃの片側上方に形成されている。渦流室２
８と主燃焼室Ｃとに挾まれた口金２９には２つの噴口３
０，３１が形成されている。渦流室２８と主燃焼室Ｃと
はこれら、噴口３０，３１により連通されている。
【００１７】噴口３０、３１は共に同じ径を有し、同じ
角度αで傾いている。噴口３０は渦流室の中央部に位置
し、同渦流室の上部側壁に向いており、噴口３１は渦流
室の周辺部に位置し、同渦流室の下部側壁に向いてい
る。これら噴口３０、３１の各側壁部分にはそれぞれ切
欠き３２ａを有する円柱３２、切欠き３３ａを有する円
柱３３が回転自在に埋め込まれている。
角度αで傾いている。噴口３０は渦流室の中央部に位置
し、同渦流室の上部側壁に向いており、噴口３１は渦流
室の周辺部に位置し、同渦流室の下部側壁に向いてい
る。これら噴口３０、３１の各側壁部分にはそれぞれ切
欠き３２ａを有する円柱３２、切欠き３３ａを有する円
柱３３が回転自在に埋め込まれている。
【００１８】これらの円柱３２、３３はそれぞれが位置
する噴口３０、３１を横断するように設けられ、各切欠
き３２ａ、３３ａの形成領域は噴口３０、３１よりも大
きい。
する噴口３０、３１を横断するように設けられ、各切欠
き３２ａ、３３ａの形成領域は噴口３０、３１よりも大
きい。
【００１９】円柱３２、３３は、ある回転位置において
は円柱の曲面部分が側壁より突出した状態になるし、あ
る回転位置においては切欠きの平坦部が噴口の側壁と同
一の平面を形成してあたかも円柱が存在しないと同じ状
態になる。
は円柱の曲面部分が側壁より突出した状態になるし、あ
る回転位置においては切欠きの平坦部が噴口の側壁と同
一の平面を形成してあたかも円柱が存在しないと同じ状
態になる。
【００２０】円柱３２、３３の前者の態位を絞りモー
ド、後者の態位を開放モードを称する。これらのモード
の切り換えは円柱３２の端部に固定されたギヤＧ１と、
円柱３３の端部に固定されたギヤＧ２とを噛み合い状態
におき、さらにギヤＧ２にギヤＧ３を噛みあわせ、この
ギヤＧ３をステップモーターＭの軸に固定した構成とす
ることにより達成される。
ド、後者の態位を開放モードを称する。これらのモード
の切り換えは円柱３２の端部に固定されたギヤＧ１と、
円柱３３の端部に固定されたギヤＧ２とを噛み合い状態
におき、さらにギヤＧ２にギヤＧ３を噛みあわせ、この
ギヤＧ３をステップモーターＭの軸に固定した構成とす
ることにより達成される。
【００２１】各ギヤＧ１，Ｇ２，Ｇ３及びステップモー
タＭを以って円柱の回転手段が構成されている。
タＭを以って円柱の回転手段が構成されている。
【００２２】かかる噛み合わせにより、図１に示すよう
に円柱３２が絞りモードにあるときに円柱３３は開放モ
ードにあり、又、円柱３２が開放モードにあるときには
円柱３３は絞りモードになる。各モードにおいて円柱を
所定の回転位置に回動停止すると共に、回転の時機を設
定する手段としてマイクロコンピューターからなる制御
手段３４が設けられている。
に円柱３２が絞りモードにあるときに円柱３３は開放モ
ードにあり、又、円柱３２が開放モードにあるときには
円柱３３は絞りモードになる。各モードにおいて円柱を
所定の回転位置に回動停止すると共に、回転の時機を設
定する手段としてマイクロコンピューターからなる制御
手段３４が設けられている。
【００２３】この制御手段３４は、回転速度センサＳ
１、クランク角センサＳ２からの情報を受けて、円柱３
２、３３を回転制御する。
１、クランク角センサＳ２からの情報を受けて、円柱３
２、３３を回転制御する。
【００２４】次に、図３を参照しつつ、低速回転時、高
速回転時の各々について、円柱の制御態様を説明する。
速回転時の各々について、円柱の制御態様を説明する。
【００２５】図３（ａ）において、エンジンは低速回転
で、ピストンは上死点に向かう状態にある。かかる低速
回転時には、渦流速が低くなるのを防止するため、円柱
３２を絞りモードにして渦流室中央部の噴口３０の面積
を最小にすると共に、円柱３３を開放モードにして周辺
部の噴口３１の面積を最大にする。
で、ピストンは上死点に向かう状態にある。かかる低速
回転時には、渦流速が低くなるのを防止するため、円柱
３２を絞りモードにして渦流室中央部の噴口３０の面積
を最小にすると共に、円柱３３を開放モードにして周辺
部の噴口３１の面積を最大にする。
【００２６】これにより、噴口３３の流量が多くなり、
渦流室内での渦流速が高められ、空気と燃料のミキシン
グが向上し、燃焼状態が良好になる。
渦流室内での渦流速が高められ、空気と燃料のミキシン
グが向上し、燃焼状態が良好になる。
【００２７】図３（ｂ）において、エンジンは高速回転
で、ピストンは上死点に向かう状態にある。かかる高速
回転時には、円柱３３を前記低速回転時のままの状態に
しておくと渦流室周辺の噴口３１からの噴出パワーが過
大になって渦流速が過大になり渦流室の側壁に強く衝突
し、渦の状態が不良になる。そこで、円柱３２を開放モ
ードにして渦流室中央部の噴口３０の面積を最大にする
と共に、円柱３３を絞りモードにして周辺部の噴口３１
の面積を最小にする。
で、ピストンは上死点に向かう状態にある。かかる高速
回転時には、円柱３３を前記低速回転時のままの状態に
しておくと渦流室周辺の噴口３１からの噴出パワーが過
大になって渦流速が過大になり渦流室の側壁に強く衝突
し、渦の状態が不良になる。そこで、円柱３２を開放モ
ードにして渦流室中央部の噴口３０の面積を最大にする
と共に、円柱３３を絞りモードにして周辺部の噴口３１
の面積を最小にする。
【００２８】これにより、噴口３０の流量が多くなり、
渦流速が抑えられて、また、渦の乱れが促進されて燃焼
状態が改善される。なお、両噴口３０，３１の合計の面
積は、低速回転時も高速回転時も変わらないものとす
る。
渦流速が抑えられて、また、渦の乱れが促進されて燃焼
状態が改善される。なお、両噴口３０，３１の合計の面
積は、低速回転時も高速回転時も変わらないものとす
る。
【００２９】制御手段３２は、回転速度センサＳ１、ク
ランク角センサＳ２からの情報を受けて上記したよう
な、低速回転時、高速回転時の各制御を実行する。よっ
て、低速回転時、高速回転時の何れにおいても渦流速が
最適化されて、燃焼が改善される。
ランク角センサＳ２からの情報を受けて上記したよう
な、低速回転時、高速回転時の各制御を実行する。よっ
て、低速回転時、高速回転時の何れにおいても渦流速が
最適化されて、燃焼が改善される。
【００３０】
【発明の効果】本発明により、低速、高速回転のいずれ
においても、渦流室において、適度の渦を発生させて排
煙濃度の低減を図ることができる。
においても、渦流室において、適度の渦を発生させて排
煙濃度の低減を図ることができる。
【図１】本発明にかかる噴口部及びその周辺の説明図で
ある。
ある。
【図２】本発明にかかる噴口部及びその周辺の説明図で
ある。
ある。
【図３】（ａ）は高速回転時における円柱の状態を説明
した図、（ｂ）は低速回転時における円柱の状態を説明
した図である。
した図、（ｂ）は低速回転時における円柱の状態を説明
した図である。
【図４】従来技術の説明図である。
２５ シリンダブロック ２６ シリンダヘッド ２７ ピストン ２８ 渦流室 ３０ 噴口 ３１ 噴口 ３２ 円柱 ３１ａ 切欠き ３３ 円柱 ３３ａ 切欠き ３４ 制御手段 Ｃ 主燃焼室 Ｇ１ （回転手段としての）ギヤ Ｇ２ （回転手段としての）ギヤ Ｇ３ （回転手段としての）ギヤ Ｍ （回転手段としての）ステップモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02B 1/00 - 23/10
Claims (2)
- 【請求項１】シリンダとシリンダヘッドとピストンで形
成される主燃焼室と、同燃焼室に渦流室中央部の噴口と
周辺部の噴口の２つの噴口を介して連通する渦流室と、
上記各噴口の面積を変化させる噴口面積可変手段とを有
し、 当該内燃機関の回転速度が低い時には上記渦流室中央部
の噴口の面積を最小、上記周辺部の噴口の面積を最大と
し、同回転速度が高い時には上記渦流室中央部の噴口の
面積を最大、上記周辺部の噴口の面積を最小とすること
を特徴とする渦流式内燃機関。 - 【請求項２】請求項１記載の渦流式内燃機関において、
上記噴口面積可変手段が、噴口側壁に埋め込まれた切欠
きを有する円柱と、同円柱を回転させる回転手段と、同
回転手段を制御する制御手段とを有することを特徴とす
る渦流式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23812393A JP2845102B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 渦流式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23812393A JP2845102B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 渦流式内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0791254A JPH0791254A (ja) | 1995-04-04 |
| JP2845102B2 true JP2845102B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=17025525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23812393A Expired - Fee Related JP2845102B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 渦流式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2845102B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5915458B2 (ja) * | 2012-08-24 | 2016-05-11 | 株式会社豊田自動織機 | ディーゼルエンジンの燃焼室構造 |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP23812393A patent/JP2845102B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0791254A (ja) | 1995-04-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980929 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees | ||
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