JP3006093B2 - 副室を持つ断熱エンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シリンダヘッドに副
室を持つ断熱エンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、燃焼室を断熱構造に構成した断
熱エンジンでは、圧縮端温度は高温になり、窒素酸化物
即ちＮＯ_X の生成は大きくなる。その場合、空気と燃料
の当量比をコントロールすることによってＮＯ_X の生成
を抑制できるようになる。断熱エンジンでは、副室を設
けることによって燃焼においてＮＯ_X 、ハイドロカーボ
ンＨＣ等の発生を抑制できることが確かめられている。
また、断熱エンジンにおいて、副室を断熱構造に構成
し、副室内に配置された燃料噴射ノズルの噴孔として多
噴孔を用い且つ該多噴孔から噴射される燃料を副室壁面
に衝突させて燃料の分散を図る構造が最適の燃焼状態を
得ることができることも分かっている。

【０００３】従来、副室を断熱構造に構成した断熱エン
ジンは、例えば、特開平２−１１２６１３号公報に開示
されたものがある。該断熱エンジンは、主燃焼室に噴孔
を通じて連通した副室を形成する副室壁体を断熱材で形
成し、該副室壁体の内壁面にセラミック材料から成る薄
膜部材を配置し、且つ副室壁体の外周面に金属製保護筒
を嵌着したものである。

【０００４】また、ピストン側を断熱構造に形成し且つ
燃焼室をシリンダ側に形成した断熱エンジンは、例え
ば、特開昭６３−３０２１２５号公報に開示されたもの
がある。該断熱エンジンは、燃焼室側をフラットな面に
形成したセラミック材料から成る薄板を備えたピストン
ヘッド、及びシリンダ中心部が低く且つシリンダ外周部
が高い形状の主燃焼室を構成するセラミック材料から成
るヘッドライナから構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構造の燃
焼室即ち渦流室では、高温の圧縮空気の状態でも燃料の
混合と初期燃焼が一気に進み、燃焼の促進ができる上に
空燃比率が濃い側に移るため、ＮＯ_X の排出が抑制され
る効果がある。しかしながら、主室での混合と燃焼の促
進を図るためには、副室から主室への噴流が主室内での
混合気生成と燃焼の促進を図らなければならない。

【０００６】また、副室を設けたエンジンでは、噴孔の
面積が小さく、流入空気のフリクションが大きくなり、
エネルギーのロスが発生しエンジン性能に好ましくない
という問題がある。副室断熱の燃焼室を用いる場合に、
流入空気のフリクションを小さくするため連絡孔の通路
面積を大きくし、空気と燃料をコントロールして燃焼の
制御を行うことが好ましい。更に、主室での混合と燃焼
の促進を図るためには、副室のみでなく、主室でも断熱
構造の燃焼室を設け、副室と主室とのコンビネーション
で良好な燃焼を行い、その時、副室への燃料をリッチに
するため副室に設けた燃料噴射ノズルを多噴孔に構成し
て噴射燃料を増加させると共に、連絡孔の通路面積を大
きくし、副室から火炎と混合気とを主室へ一気に吹き出
させ、主室での火炎と混合気との燃焼を促進を行うこと
が考えられる。

【０００７】また、前掲特開平２−１１２６１３号公報
に開示した断熱エンジンは、副室を断熱性に富み且つ副
室の壁面を熱ショックに優れた構造に形成すると共に、
強度を確保した副室を提供するものであり、副室を断熱
構造に構成する場合には極めて好ましい構造である。

【０００８】更に、前掲特開昭６３−３０２１２５号公
報に開示した断熱エンジンは、ピストンを最も有効な断
熱構造に構成するため、燃焼ガスに晒されるヘッド側を
全面にわたって平らにし、そのため、シリンダ側に燃焼
室を形成したものである。従って、燃焼室そのものは１
つの燃焼室が形成されたものである。

【０００９】そこで、断熱エンジンにおいて、副室を断
熱構造に構成して空気と燃料の当量比を制御してＮ
Ｏ_X 、ＨＣの発生を抑制すると共に、断熱構造の副室か
らの噴流が主室においても良好な混合気生成と燃焼の促
進を図るには、燃焼室を如何に構成すればよいかの課題
がある。

【００１０】この発明の目的は、上記の課題を解決する
ことであり、シリンダヘッド側に形成した一次燃焼室と
なる副室を断熱構造に構成し、連絡孔面積を大きくして
流入空気のフリクションを小さくし、副室に設ける燃料
噴射ノズルを多噴孔に構成して燃料と空気との当量比を
制御し、副室で燃料リッチでＮＯ_X の発生を抑制できる
一次燃焼を行わせ、ピストンヘッドに形成した二次燃焼
室となる主室でも燃焼させるため、主室を断熱構造に構
成し且つ副室から主室への通路を絞って副室から主室へ
流入する火炎と混合気とに強力な噴流を与え、該噴流で
主室内での混合気形成と燃焼の促進を図って主室で二次
燃焼を行わせ、引き続き、主室からシリンダヘッド下
面、ライナ上部壁面及びピストンヘッド上面で形成され
る三次燃焼室への通路を絞って主室から該三次燃焼室へ
の火炎と混合気に強力な噴流を与え、該噴流で三次燃焼
室内での混合気形成と燃焼の促進を図って三次燃焼室で
三次燃焼を行わせ、ＮＯ_X 、ＨＣ等の発生を抑制するこ
とができる副室を持つ断熱エンジンを提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するものであり、シリンダヘッドに形成した断熱構
造の副室、該副室に配置した多噴孔を有する燃料噴射ノ
ズル、ピストンヘッドに形成した断熱構造の主室、シリ
ンダヘッド下面からシリンダ側へ突出して上死点近傍で
前記主室の開口を通じて主室内部に入出可能な前記主室
と前記副室とを連絡するセラミック製連絡筒体、該連絡
筒体の主室内部への挿入状態で前記連絡筒体の外周面と
前記主室の開口周面との間及び前記連絡筒体の下端面と
前記主室底面との間に形成される各絞り部、並びに前記
ピストンの前記頂面と前記シリンダヘッド下面との間に
形成される燃焼室、を有する副室を持つ断熱エンジンに
関する。

【００１２】また、この副室を持つ断熱エンジンにおい
て、前記主室は前記開口を半径方向内向きに絞った形状
に形成され且つほゞ平らに形成された底面に向かって漸
次に断面積が大きくなるテーパ状内壁面を有し、更に上
死点で前記連絡筒体の下端面は前記主室の前記底面にほ
ゞ接触状態にまで近接してクリアランスを形成したもの
である。

【００１３】また、この副室を持つ断熱エンジンにおい
て、前記主室を形成した前記ピストンはピストンヘッド
とピストンスカートとを有し、前記ピストンヘッドは外
側筒状ヘッド本体、該ヘッド本体内に配置され且つ前記
主室を形成するための穴部を形成した断熱材から成るコ
ア部材及び該コア部材の上面を覆って周囲部を前記ヘッ
ド本体の上部に接合され且つ前記主室の前記開口を形成
するための孔部を形成した耐熱性のセラミック材料から
成る薄板体を有するものである。

【００１４】また、この副室を持つ断熱エンジンにおい
て、前記連絡筒体は、前記副室を形成するセラミック材
料から成る副室壁体と一体構造に形成され且つ前記副室
から前記主室側に向かって漸次に断面積が小さくなる絞
り形状に形成されている。

【００１５】更に、この副室を持つ断熱エンジンにおい
て、前記主室から前記連絡筒体を通って前記副室に流入
する流入空気は前記副室内でスワールを発生するよう
に、前記主室に連通する前記連絡筒体の下端開口と前記
副室に連通する上端開口とは曲がり通路で連通し、前記
上端開口は前記副室の中心からオフセットされているも
のである。

【００１６】また、この副室を持つ断熱エンジンにおい
て、前記連絡筒体で形成される連絡通路は、該連絡通路
を通じて流入する流入空気が前記副室内でスワールを形
成するため前記副室を形成する副室壁面に対して接線方
向に形成され、前記副室に配置された前記燃料噴射ノズ
ルは前記副室の中心部に前記多噴孔を開口しているもの
である。

【００１７】

【作用】この発明による副室を持つ断熱エンジンは、上
記のように構成されており、次のように作用する。即
ち、この副室を持つ断熱エンジンは、多噴孔を有する燃
料噴射ノズルを配置した断熱構造の副室、ピストンに形
成した断熱構造の主室、シリンダヘッド下面からシリン
ダ側へ突出して上死点で前記主室の内部に挿入状態にな
るセラミック製連絡筒体、及び上死点でピストンヘッド
上面とシリンダヘッド下面との間に形成される三次燃焼
室を有するので、前記副室で空燃比率を燃料リッチな状
態で一次燃焼を行わせ、副室から主室への強力な噴流で
火炎と空気との混合を促進して二次燃焼を行わせ、更に
主室から三次燃焼室への強力な噴流で火炎と空気との混
合を促進して三次燃焼を行わせ、ＮＯ_X 、ＨＣ等の生成
を抑制した燃焼を行わせることができる。

【００１８】即ち、副室と主室との連絡通路を絞って副
室から主室への火炎と混合気との強力な噴流を形成し、
この時、主室と三次燃焼室とは絞り部で殆ど閉鎖状態に
なっているので、該噴流を前記主室に溜まった空気と接
触させて前記主室で混合を促進して一気に二次燃焼を行
わせ、更に、ピストン下降運動によって生じる逆スキッ
シュによって火炎と混合気をピストンのスキッシュエリ
アに拡散させ、燃焼を極めて短時間で進行させる。更
に、主室と三次燃焼室との連絡通路を絞って主室から三
次燃焼室への逆スキッシュ流を強力な噴流に形成し、ピ
ストン下降運動に応じて前記主室から前記三次燃焼室に
逆スキッシュで火炎と混合気とを噴き出して前記三次燃
焼室に溜まった空気と接触させて混合を促進して三次燃
焼をさせ、燃焼を完結し、最もＮＯ_X 、ＨＣ等の発生を
抑制した燃焼を行わせる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による副室
を持つ断熱エンジンの実施例を説明する。図１はこの発
明による副室を持つ断熱エンジンの一実施例を示す概略
断面図、図２は図１の断熱エンジンの圧縮行程端付近の
状態を示す燃焼室部分の拡大説明図、図３は図１の断熱
エンジンの圧縮行程上死点付近の状態を示す燃焼室部分
の拡大説明図、図４は図１の断熱エンジンの膨張行程始
めの状態を示す燃焼室部分の拡大説明図、図５は図１の
断熱エンジンのピストンヘッドの薄板体を示す斜視図、
図６は図１の断熱エンジンのピストンヘッドのコア部材
を示す斜視図、及び図７は図１の断熱エンジンのピスト
ンヘッドのヘッド本体を示す斜視図である。

【００２０】図１に示すように、この副室を持つ断熱エ
ンジンは、シリンダブロック１３、該シリンダブロック
１３に固定されたシリンダヘッド１、該シリンダヘッド
１に形成した穴部１８に嵌合したヘッドライナ１５、シ
リンダブロック１３に形成した孔部４６に嵌合したシリ
ンダ８の下部を構成するシリンダライナ１４、及びシリ
ンダ８内を往復運動するピストン５を有する。シリンダ
ヘッド１には吸気ポート（図示せず）及び断熱構造の排
気ポート１６が形成され、該吸排気ポートには吸排気バ
ルブが配置されている。ヘッドライナ１５は、窒化珪素
（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミック材
料によってシリンダヘッド下面部２２とライナ上部２３
とを一体構造に構成したものである。

【００２１】特に、この副室を持つ断熱エンジンにおい
て、シリンダヘッド１に形成された穴部１９には、断熱
構造の副室２を形成するセラミック材料から成る副室壁
体２０が配置されている。副室壁体２０は、耐熱性に富
んだ窒化珪素、炭化珪素等のセラミック材料、及びチタ
ン酸アルミニウム等の低熱伝導材料から成る断熱材で断
熱構造に製作されている。また、ピストン５のピストン
ヘッド２１には、主室７を構成する凹み部が形成されて
いる。副室２と主室７とは、副室壁体２０と一体構造の
連絡筒体９によって連通している。連絡筒体９は、耐熱
性に富んだ窒化珪素、炭化珪素等のセラミック材料で製
作され、好ましくは副室壁体２０と一体構造に構成され
ている。更に、この副室を持つ断熱エンジンおいて、副
室２には燃料噴射ノズル３が配置され、ピストン５に形
成した主室７は、ピストン５の頂面即ちピストンヘッド
上面１１に開口６を有している。特に、連絡筒体９は、
副室２をシリンダ８側に開口し且つシリンダヘッド下面
１２からシリンダ８側へ突出して上死点で主室７の開口
６を通じて主室内部に挿入状態になるように構成されて
いる。また、ピストン上死点でピストンヘッド上面１
１、シリンダヘッド下面１２及びライナ上部壁面４７と
で形成されるスペースは、三次燃焼室１０に形成され
る。燃料噴射ノズル３は、多噴孔４を有しており、該多
噴孔４から噴射される燃料は副室壁体２０の壁面衝突に
よって分散され、空気と良好な混合を達成する。

【００２２】この副室を持つ断熱エンジンにおいて、特
に、図２、図３及び図４に示すように、主室７は、開口
６を半径方向内向きに絞った形状に形成され且つほゞ平
らに形成された底面２７に向かって漸次に断面積が大き
くなるテーパ状内壁面２８を有している。連絡筒体９を
主室７に挿入した状態で、ピストンヘッド２１の開口６
を形成する周面２９と連絡筒体９の外周面３０とで形成
される隙間は絞り部３１に形成され、更に上死点で連絡
筒体９の下端面４５は底面２７にほゞ接触状態にまで近
接してクリアランス３２を形成している。従って、主室
７の底面２７付近では主室７の径が大きくなり、ピスト
ンヘッド２１の開口６付近では主室７の径が小さくなっ
てリエントラント型の燃焼室を構成することになる。

【００２３】更に、この副室を持つ断熱エンジンにおい
て、ピストン５は、ピストンヘッド２１と該ピストンヘ
ッド２１に固定したピストンスカート３３とを有してい
る。ピストンヘッド２１には、断熱構造の主室７が形成
されている。ピストンヘッド２１に形成した主室７の断
熱構造は、ピストンスカート３３への取付部３４を備え
且つ穴部４９を備えたヘッド本体２６（図７参照）、該
ヘッド本体２６の穴部４９に配置され且つ主室用穴部３
５を形成した断熱材から成るコア部材２５（図６参
照）、コア部材２５の主室用穴部３５に嵌合した主室７
を形成する壁体３６（図６参照）、及び該コア部材２５
の上面に覆って周囲部をヘッド本体２６の上部３７に接
合され且つ主室７の開口６を形成する孔部４８を形成し
た薄板体２４（図５参照）から構成されている。図で
は、コア部材２５と主室７を形成する壁体３６とは別体
で構成されているが、場合によっては、コア部材２５で
主室７を形成する壁体を兼用するように構成してもよ
い。ヘッド本体２６は、耐熱性に富み且つ高強度の窒化
珪素、炭化珪素等のセラミック材料から製作されてい
る。コア部材２５は、チタン酸アルミニウム、セラミッ
クファイバー等の低熱伝導材料であるセラミック材料か
ら成る断熱材から製作されている。更に、主室７を形成
する壁体３６及び薄板体２４は、耐熱性に富んだ窒化珪
素、炭化珪素等のセラミック材料で製作されている。

【００２４】次に、図８を参照して、この発明による副
室を持つ断熱エンジンの別の実施例を説明する。この副
室を持つ断熱エンジンは、上記実施例と比較して連絡筒
体９の形状が相違する以外は同一の構造を有するので、
同一の部品には同一の符号を付して重複する説明を省略
する。この副室を持つ断熱エンジンにおいて、連絡筒体
９は、副室２を形成するセラミック材料から成る副室壁
体２０と一体構造に形成され、且つ副室２から下端部３
８に向かって漸次に断面積が小さくなる絞り形状に形成
されている。連絡筒体９で形成される連絡通路を絞るこ
とによって、副室２から主室７に流出する火炎と混合気
は、爆発圧力による噴流即ち火炎流出速度が上昇され、
一気に主室７へ噴出することができ、該噴流と主室７に
存在する新気との混合が充分に促進される。更に、副室
２の連絡筒体９の下端開口３９は、ピストン５の上死点
付近で主室７との連絡が殆ど絶たれ、即ち、主室７への
連絡通路がほゞ閉鎖状態になり、主室７での燃焼領域は
火炎噴流の噴出する底部付近で外径が大きくなるリエン
トラント型の燃焼室を形成することになる。

【００２５】次に、図９及び図１０を参照して、この発
明による副室を持つ断熱エンジンの更に別の実施例を説
明する。この実施例の副室を持つ断熱エンジンは、図８
に示す上記実施例において、連絡筒体９の形状を曲がり
通路４１に形成したものである。そこで、この実施例の
部品に付す符号は、図８に示す上記実施例の部品に付し
た符号と同一の符号を付して重複する説明を省略する。
この副室を持つ断熱エンジンにおいて、主室７から連絡
筒体６を通って副室２に流入する流入空気は、副室２内
でスワールを発生するように、主室７に連通する連絡筒
体６の下端開口３９と副室２に連通する上端開口４０と
は曲線状に伸びる曲がり通路４１で連通し、上端開口４
０は副室２の中心からオフセットされている。このよう
に連絡筒体９を曲がり通路４１に形成し、上端開口４０
を副室中心からオフセットすると、主室７から副室２へ
の流入空気が副室２内で旋回運動し、主室７から副室２
への流入空気が旋回流を創生すると共に、副室２での爆
発圧力による火炎と混合気との噴流が一気に副室２から
主室７に流出し、該噴流は主室７に存在する新気との混
合が促進され、燃焼を短時間で進行する。

【００２６】或いは、図示していないが、上記のよう
に、連絡筒体６を曲がり通路４１に形成して下端開口３
９と上端開口４０とをオフセットし、下端開口３９を上
端開口４０より絞る構造に構成することもできる。曲が
り通路を絞ることによって、主室７から副室２への流入
空気が旋回流を創生すると共に、図８に示す連絡筒体９
と同様に副室２から主室７への噴流を強力にすることが
できる。

【００２７】次に、図１１を参照して、この発明による
副室を持つ断熱エンジンの他の実施例を説明する。この
実施例の副室を持つ断熱エンジンは、図１に示す上記実
施例と比較して副室２及び連絡筒体９の形状が相違する
以外は同一の構造を有するので、同一の部品には同一の
符号を付して重複する説明を省略する。この副室を持つ
断熱エンジンにおいて、連絡筒体６で形成される連絡通
路４２は、連絡通路４２を通じて流入する流入空気が副
室２内でスワールを形成するため、副室２を形成する副
室壁体２０の内壁面４３に対して接線方向に形成され、
副室２に配置された燃料噴射ノズル３はシリンダヘッド
下面即ちヘッドライナ１５のシリンダヘッド下面部２２
に平行に且つ副室２の中心部に多噴孔４を開口してい
る。連絡筒体６で形成される連絡通路４２の面積は、ピ
ストン５との面積比で５％前後であり、連絡筒体６の下
端開口３９は主室７の底部２７に近接している。このよ
うに副室２を構成することによって、連絡筒体９が主室
７内へ入り込むと同時に、連絡通路４２はほゞ四角形の
副室２内で旋回流を発生させ、副室２の中央部に位置し
た多噴孔４から噴射された燃料との混合が促進される。
この時、副室２内でスワールを発生させて空気を流動さ
せても、副室２自体は断熱構造に構成されているので、
シリンダヘッド１から外部へ放出される熱エネルギーは
殆どなく、冷却損失は増加しない。次いで、副室２から
主室７への噴流は、主室７内に溜まった空気と接触して
一気に燃焼し、更に、ピストン５の下降運動によって生
じる逆スキッシュによってピストン５のスキッシュエリ
アに拡散し、燃焼が極めて短時間に完全に進行する。

【００２８】

【発明の効果】この発明による副室を持つ断熱エンジン
は、上記のように構成されており、次のような効果を有
する。即ち、この副室を持つ断熱エンジンは、断熱構造
の副室に多噴孔を有する燃料噴射ノズルを配置し、断熱
構造の主室をピストンヘッドに形成し、前記副室と前記
主室とのセラミック製連絡筒体をシリンダヘッド下面か
らシリンダ側へ突出して上死点で前記主室の前記開口を
通じて主室内部に挿入状態し、該連絡筒体が主室内部に
挿入した状態で前記連絡筒体の外周面と前記主室の開口
周面との間に絞り部が形成されるように構成したので、
前記副室は一次燃焼室となり、前記主室は二次燃焼室と
なり、また、シリンダヘッド下面、ライナ上部壁面及び
ピストンヘッド上面で形成される部分は三次燃焼室にな
る。しかも、前記副室と前記主室とを連通する連絡孔面
積を大きくして流入空気のフリクションを小さくし、副
室に設ける燃料噴射ノズルを多噴孔に構成して燃料と空
気との当量比を制御することで、前記副室で燃料リッチ
でＮＯ_X の発生を抑制した一次燃焼を行わせることがで
きる。

【００２９】特に、前記連絡筒体が前記主室内部に挿入
した状態で前記連絡筒体の外周面と前記主室の開口周面
との間に絞り部を形成すると共に、前記連絡筒体の下端
面と前記主室の底面との間に絞り部を形成することで、
前記副室からの火炎と混合気とに強力な噴流を与え、前
記主室と前記三次燃焼室とは殆ど閉鎖された状態になる
ので、該噴流で主室内に存在する新気と良好な混合気形
成を行い、燃焼の促進を図って前記主室で二次燃焼を行
わせることができる。引き続き、前記主室から前記三次
燃焼室への通路即ち上記絞り部を通ることで前記主室か
ら前記三次燃焼室への火炎と混合気に強力な噴流を与
え、該噴流で三次燃焼室内に存在する新気と良好な混合
気形成を行って燃焼の促進を図って三次燃焼を行わせ
る。従って、燃焼サイクルを通じてＮＯ_X 、ＨＣ等の発
生を抑制する燃焼を行わせることができる

【００３０】この副室を持つ断熱エンジンにおいて、前
記主室は前記開口を半径方向内向きに絞った形状に形成
され且つほゞ平らに形成された底面に向かって漸次に断
面積が大きくなるテーパ状内壁面を有し、更に上死点で
前記連絡筒体の下端面は前記主室の前記底面にほゞ接触
状態にまで近接してクリアランスを形成したので、前記
主室の燃焼室はリエントタント型の好ましい燃焼室を形
成することができ、前記副室からの噴流は前記主室の燃
焼領域で火炎と混合気とは新気と良好な混合が行われ
る。即ち、該噴流を前記主室に溜まった空気と接触させ
て前記主室で混合を促進して一気に二次燃焼を行わせ、
更に、ピストン下降運動によって生じる逆スキッシュに
よって火炎と混合気をピストンのスキッシュエリアに拡
散させ、燃焼を極めて短時間で進行させる。しかも、前
記主室と前記三次燃焼室との連絡通路を絞ることにな
り、前記主室から前記三次燃焼室への逆スキッシュ流を
強力な噴流に形成し、ピストン下降運動に応じて前記主
室から前記三次燃焼室に逆スキッシュで火炎と混合気と
を噴き出して前記三次燃焼室に溜まった新気と接触させ
て混合を促進して三次燃焼をさせ、燃焼を完結し、全体
として最もＮＯ_X 、ＨＣ等の発生を抑制した燃焼を行わ
せる。

【００３１】また、この副室を持つ断熱エンジンにおい
て、前記主室を形成した前記ピストンはピストンヘッド
とピストンスカートとを有し、前記ピストンヘッドは外
側筒状ヘッド本体、該ヘッド本体内に配置され且つ前記
主室を形成するための穴部を形成した断熱材から成るコ
ア部材及び該コア部材の上面を覆って周囲部を前記ヘッ
ド本体の上部に接合され且つ前記主室の前記開口を形成
するための孔部を形成した耐熱性のセラミック材料から
成る薄板体を有するので、前記主室を好ましい断熱構造
に構成できる。

【００３２】更に、この副室を持つ断熱エンジンにおい
て、前記連絡筒体は、前記副室を形成するセラミック材
料から成る副室壁体と一体構造に形成され且つ前記副室
から前記主室側に向かって漸次に断面積が小さくなる絞
り形状に形成されているので、前記副室から前記主室へ
吹き出される火炎と混合気とを強力な噴流即ち流出速度
を上昇させることができる。

【００３３】また、この副室を持つ断熱エンジンにおい
て、前記主室に連通する前記連絡筒体の下端開口と前記
副室に連通する上端開口とは曲がり通路で連通し、前記
上端開口は前記副室の中心からオフセットされているの
で、前記主室から前記連絡筒体を通って前記副室に流入
する流入空気は前記副室内でスワールを発生させること
ができ、流入空気と燃料との良好な旋回流を形成するこ
とができる。

【００３４】また、この副室を持つ断熱エンジンにおい
て、前記連絡筒体で形成される連絡通路は、該連絡通路
を通じて流入する流入空気が前記副室内でスワールを形
成するため前記副室を形成する副室壁面に対して接線方
向に形成され、前記副室に配置された前記燃料噴射ノズ
ルは前記副室の中心部に前記多噴孔を開口しているの
で、前記主室から流入する流入空気は前記副室内で強力
なスワールを発生させることができ、且つ前記多噴孔か
ら噴射された多量の燃料と混合され、燃料リッチな混合
気を生成し、前記副室でＮＯ_X の発生を抑制した一次燃
焼を行わせることができる。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による副室を持つ断熱エンジンの一実
施例を示す断面図である。

【図２】図１の断熱エンジンの圧縮行程端付近の状態を
示す燃焼室部分の拡大説明図である。

【図３】図１の断熱エンジンの圧縮行程上死点付近の状
態を示す燃焼室部分の拡大説明図である。

【図４】図１の断熱エンジンの膨張行程始めの状態を示
す燃焼室部分の拡大説明図である。

【図５】図１の断熱エンジンのピストンヘッドの薄板体
を示す斜視図である。

【図６】図１の断熱エンジンのピストンヘッドのコア部
材を示す斜視図である。

【図７】図１の断熱エンジンのピストンヘッドのヘッド
本体を示す斜視図である。

【図８】この発明による副室を持つ断熱エンジンの別の
実施例を示す断面図である。

【図９】この発明による副室を持つ断熱エンジンにおけ
る副室と連絡筒体の更に別の実施例を示す概略平面図で
ある。

【図１０】図９の連絡通路部分を通る面における断面図
である。

【図１１】この発明による副室を持つ断熱エンジンの他
の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダヘッド ２ 副室 ３ 燃料噴射ノズル ４ 多噴孔 ５ ピストン ６ 開口 ７ 主室 ８ シリンダ ９ 連絡筒体 １０ シリンダ燃焼室 １１ 頂面 １２ シリンダヘッド下面 ２０ 副室壁体 ２１ ピストンヘッド ２４ 薄板体 ２５ コア部材 ２６ ヘッド本体 ２７ 底面 ２８ テーパ側面 ２９ 開口周囲 ３０ 連絡筒体の外周面 ３１ 絞り部 ３２ クリアランス（絞り部） ３６ 開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 19/14 Ｆ０２Ｂ 19/14 Ｄ 19/18 19/18 Ａ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 19/14 - 19/18 F02B 19/08 - 19/10 F02B 23/06 F02B 19/00 F02B 23/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドに形成した断熱構造の副
   室、該副室に配置した多噴孔を有する燃料噴射ノズル、
   ピストンヘッドに形成した断熱構造の主室、シリンダヘ
   ッド下面からシリンダ側へ突出して上死点近傍で前記主
   室の開口を通じて主室内部に入出可能な前記主室と前記
   副室とを連絡するセラミック製連絡筒体、該連絡筒体の
   主室内部への挿入状態で前記連絡筒体の外周面と前記主
   室の開口周面との間及び前記連絡筒体の下端面と前記主
   室底面との間に形成される各絞り部、並びに前記ピスト
   ンの前記頂面と前記シリンダヘッド下面との間に形成さ
   れる燃焼室、を有する副室を持つ断熱エンジン。
2. 【請求項２】 前記主室は前記開口を半径方向内向きに
   絞った形状に形成され且つほゞ平らに形成された底面に
   向かって漸次に断面積が大きくなるテーパ状内壁面を有
   し、更に上死点で前記連絡筒体の下端面は前記主室の前
   記底面にほゞ接触状態にまで近接して絞り部を形成する
   請求項１に記載の副室を持つ断熱エンジン。
3. 【請求項３】 前記主室を形成した前記ピストンはピス
   トンヘッドとピストンスカートとを有し、前記ピストン
   ヘッドは外側筒状ヘッド本体、該ヘッド本体内に配置さ
   れ且つ前記主室を形成するための穴部を形成した断熱材
   から成るコア部材及び該コア部材の上面を覆って周囲部
   を前記ヘッド本体の上部に接合され且つ前記主室の前記
   開口を形成するための孔部を形成した耐熱性のセラミッ
   ク材料から成る薄板体を有する請求項２に記載の副室を
   持つ断熱エンジン。
4. 【請求項４】 前記連絡筒体は、前記副室を形成するセ
   ラミック材料から成る副室壁体と一体構造に形成され且
   つ前記副室から前記主室側に向かって漸次に断面積が小
   さくなる絞り形状に形成されている請求項１に記載の副
   室を持つ断熱エンジン。
5. 【請求項５】 前記主室から前記連絡筒体を通って前記
   副室に流入する流入空気は前記副室内でスワールを発生
   するように、前記主室に連通する前記連絡筒体の下端開
   口と前記副室に連通する上端開口とは曲がり通路で連通
   し、前記上端開口は前記副室の中心からオフセットされ
   ている請求項１に記載の副室を持つ断熱エンジン。
6. 【請求項６】 前記連絡筒体で形成される連絡通路は、
   該連絡通路を通じて流入する流入空気が前記副室内でス
   ワールを形成するため前記副室を形成する副室壁面に対
   して接線方向に形成され、前記副室に配置された前記燃
   料噴射ノズルは前記副室の中心部に前記多噴孔を開口し
   ている請求項１に記載の副室を持つ断熱エンジン。