JP3191514B2 - Subchamber engine - Google Patents
Subchamber engineInfo
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- JP3191514B2 JP3191514B2 JP20558393A JP20558393A JP3191514B2 JP 3191514 B2 JP3191514 B2 JP 3191514B2 JP 20558393 A JP20558393 A JP 20558393A JP 20558393 A JP20558393 A JP 20558393A JP 3191514 B2 JP3191514 B2 JP 3191514B2
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、主室、ピストンに形
成された副室及び該副室に燃料を噴霧する燃料噴射ノズ
ルを有する副室式エンジンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sub-chamber engine having a main chamber, a sub-chamber formed in a piston, and a fuel injection nozzle for spraying fuel into the sub-chamber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、エンジンの燃焼改善を目的として
渦流室を持つ副室式エンジンが開発されている。このよ
うな副室式エンジンは、シリンダヘッドに形成した渦流
室即ち副室、該副室とシリンダ側に形成した主室とを連
通する連絡孔及び副室内に燃料を噴霧する燃料噴射ノズ
ルを有し、連絡孔を通じて副室に流入する渦流によって
副室内に噴射された燃料とで混合気を形成させ、着火燃
焼させている。燃料が副室で着火燃焼して副室内の圧力
が上昇して膨張行程になり、副室から主室へ火炎、未燃
混合気等のガスが連絡孔を通じて主室へ噴出され、主室
に存在する新気と混合して二次燃焼し、エンジンに仕事
をさせるものである。2. Description of the Related Art Conventionally, a sub-chamber type engine having a swirl chamber has been developed for the purpose of improving the combustion of the engine. Such a sub-chamber engine has a swirl chamber or sub-chamber formed in the cylinder head, a communication hole communicating the sub-chamber with the main chamber formed on the cylinder side, and a fuel injection nozzle for spraying fuel into the sub-chamber. Then, a fuel-air mixture is formed with the fuel injected into the sub-chamber by the vortex flowing into the sub-chamber through the communication hole, and the fuel is ignited and burned. The fuel ignites and burns in the sub-chamber and the pressure in the sub-chamber rises to the expansion stroke, and gas such as flame and unburned mixture is jetted from the sub-chamber to the main chamber through the communication hole, It mixes with existing fresh air and performs secondary combustion to make the engine work.
【０００３】従来、副室式内燃機関の燃焼室として、実
開平１−１６６７１９号公報に開示されたものがある。
該副室式内燃機関の燃焼室は、副室口金に主燃焼室と副
燃焼室とを連通する複数個の副室噴口を設け、副燃焼室
側開口通路面積を主燃焼室側開口通路面積より大きく形
成したものである。Conventionally, a combustion chamber of a sub-chamber internal combustion engine is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-166719.
The combustion chamber of the sub-chamber internal combustion engine is provided with a plurality of sub-chamber injection ports that communicate the main combustion chamber and the sub-combustion chamber in the sub-chamber base, and reduces the sub-combustion chamber side opening passage area to the main combustion chamber side opening passage area. It is formed larger.
【０００４】また、実開昭５７−２００６２２号公報に
は、渦流室式ディーゼルエンジンの燃焼室が開示されて
いる。該渦流室式ディーゼルエンジンの燃焼室は、渦流
室と主室とを連通する主噴口に加えてほぼ燃料噴射方向
に沿って副噴口を開口し、主噴口の渦流室側開口部を渦
流室の接線方向に、他方主室側開口部を副噴口の主室側
開口部に対し異なる方向に向けて開口し、ピストン頂面
に上死点位置近傍で主、副噴口と各対向する部位から互
いに異なる領域に向けて主、副キャビティ部を形成した
ものである。Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-200622 discloses a combustion chamber of a vortex chamber type diesel engine. The combustion chamber of the vortex chamber type diesel engine has a sub-injection opening substantially along the fuel injection direction in addition to the main injection port communicating the vortex chamber with the main chamber, and the vortex chamber side opening of the main injection port is formed in the vortex chamber. In the tangential direction, the other main chamber side opening is opened in a different direction with respect to the main chamber side opening of the sub-injection port. The main and sub cavities are formed toward different regions.
【０００５】また、実開昭５８−１８０２５号公報に
は、渦流室式ディーゼル機関が開示されている。該渦流
室式ディーゼル機関は、渦流室側出口が主室側出口より
大きい主噴孔、及び１個以上の補助噴孔を設け、上記主
噴孔の主室側出口をピストンキャビティ内に向けると共
に、上記補助噴孔の主室側出口をピストンキャビティ外
に向けたものである。Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 58-18025 discloses a vortex chamber type diesel engine. The swirl chamber type diesel engine is provided with a main injection hole having a swirl chamber side outlet larger than the main chamber side outlet, and one or more auxiliary injection holes, and directs the main chamber outlet of the main injection hole into the piston cavity. The main chamber-side outlet of the auxiliary injection hole is directed to the outside of the piston cavity.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の副室
式エンジンでは、スワールチャンバタイプのもので、副
室容積比を５２〜５８％、副室連絡孔面積比を１．２〜
１．６％程度で、単噴孔ノズルで燃焼の最適化を図って
いる。副室式燃焼室の燃料噴霧と空気との混合は、圧縮
行程で圧縮された空気が絞りとなる連絡孔を通ることに
より、空気の流速が増し、これが混合気生成エネルギー
となり、燃料噴霧との混合を促進していると考えられて
いる。また、膨張行程では副室での燃焼と連絡孔の絞り
効果により、燃焼ガスの副室から主室への噴出エネルギ
ーとなり、主室での燃焼を促進している。副室式エンジ
ンでは、燃焼に重要な混合気生成エネルギー、及び噴出
エネルギーを連絡孔の絞りにより形成されているため、
連絡孔の通路面積を大きくすることができず、そのため
ポンプ損失が大きく、また、混合気生成を激しい空気流
動により得ているために、副室内の熱伝導率が大きく、
冷却水損失が大きくなっている。The conventional sub-chamber type engine is of a swirl chamber type and has a sub-chamber volume ratio of 52 to 58% and a sub-chamber communication hole area ratio of 1.2 to 58%.
At about 1.6%, combustion is optimized with a single injection nozzle. In the mixing of the fuel spray and air in the sub chamber combustion chamber, the air compressed in the compression stroke passes through a communication hole serving as a throttle, thereby increasing the flow velocity of the air. It is believed to promote mixing. Further, in the expansion stroke, the combustion gas in the sub-chamber and the throttling effect of the communication hole cause the energy of the combustion gas to be ejected from the sub-chamber to the main chamber, thereby promoting the combustion in the main chamber. In the sub-chamber type engine, the mixture air energy, which is important for combustion, and the ejection energy are formed by restricting the communication hole.
The passage area of the communication hole cannot be increased, so the pump loss is large, and since the mixture is generated by violent air flow, the thermal conductivity in the sub chamber is large,
Cooling water loss is large.
【０００７】また、副室式エンジンでは、主室と副室を
連通する連絡孔を副室壁面の接線方向に角度を持たせて
設け、副室内の空気流動が活発化し、更に着火後、主室
への火炎の噴出エネルギーの減衰がなく、短時間に主室
最外周に火炎が到達するため、空気利用率が向上し、有
害ガスの少ないクリーンな燃焼が可能で出力を向上させ
ている。しかしながら、従来の副室式エンジンでは、連
絡孔が同様の仕様を有する形状であり、副室から連絡孔
を通って主室へ噴出する火炎、未燃混合気等のガスは主
室に存在する空気分布と対応して噴出させることができ
なかった。In the sub-chamber type engine, a communication hole communicating the main chamber and the sub-chamber is provided at an angle in a tangential direction of a wall surface of the sub-chamber, so that the air flow in the sub-chamber is activated. Since there is no attenuation of the energy of the flame emitted to the chamber and the flame reaches the outermost periphery of the main chamber in a short time, the air utilization rate is improved, clean combustion with less harmful gas is possible, and the output is improved. However, in the conventional sub-chamber type engine, the communication hole has a shape having the same specifications, and gas such as flame, unburned mixture, etc., which jets from the sub-chamber through the communication hole to the main chamber exists in the main chamber. It could not be ejected corresponding to the air distribution.
【０００８】ところが、副室に流入する時の空気流動が
強すぎる場合には、次のような悪影響が発生する。即
ち、まず、副室内で生じるスワール流はオーバースワー
ルの状態となり、ＮＯX の排出量が増加することにな
る。また、副室内の空気流動の速度が増加することによ
り、副室壁面の熱伝導率が上昇し、壁面からの放熱が増
加することにより、出力が低下する。更に、副室内の空
気流動の速度が増加することにより、副室壁面の温度が
上昇するため、圧縮温度が上昇し、着火遅れ時間が短縮
され、燃焼が悪化する。上記のことより、副室から主室
へ噴出する火炎のペネトレーションの増加と、副室内の
燃焼の悪化は、背反する関係になり、連絡孔の径は両者
がバランスする寸法となり、最適な値はとれない。[0008] However, if the air flow when flowing into the sub chamber is too strong, the following adverse effects occur. That is, first, a swirl flow generated in the sub-chamber in a state of over-swirl, emissions of the NO X will increase. In addition, as the speed of the air flow in the sub-chamber increases, the thermal conductivity of the sub-chamber wall surface increases, and the heat output from the wall surface increases, so that the output decreases. Furthermore, since the speed of the air flow in the sub-chamber increases, the temperature of the wall surface of the sub-chamber increases, so that the compression temperature increases, the ignition delay time is shortened, and the combustion deteriorates. From the above, the increase in the penetration of the flame spouting from the sub-chamber to the main chamber and the deterioration of the combustion in the sub-chamber are in a conflicting relationship, and the diameter of the communication hole is a dimension that balances both, and the optimal value is Can not be removes.
【０００９】また、渦流室式エンジンでは、副室と主室
とを連通する連絡孔が小さいので、該連絡孔による絞り
損失が発生し、エンジン出力を低減する原因になる。一
般に、主室と副室とを連通する連絡孔は、シリンダ中心
部或いは外周部の１つの部位のいずれかに設けられてい
るので、噴流の到達しなければならない距離が長くな
り、主室での空気との混合が不十分になり、ＨＣ、スモ
ークの発生原因になる。特に、主室での混合促進のため
連絡孔面積を小さくすると、副室での渦流が強く成り過
ぎて副室内での燃焼が悪化する。Further, in the swirl chamber type engine, since the communication hole communicating the sub-chamber and the main chamber is small, a throttle loss due to the communication hole occurs, which causes a reduction in engine output. In general, the communication hole communicating the main chamber and the sub-chamber is provided in one of the central portion and the outer peripheral portion of the cylinder, so that the distance that the jet has to reach becomes longer, and Is insufficiently mixed with air, which causes the generation of HC and smoke. In particular, if the area of the communication hole is reduced in order to promote mixing in the main chamber, the vortex in the sub chamber becomes too strong and combustion in the sub chamber deteriorates.
【００１０】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、副室をピストンに形成したキャビ
ティで構成し、主室をシリンダ側に形成し、主室と副室
とを連通する連絡孔をピストンに複数設け、火炎、未燃
混合気等のガスが副室から連絡孔を通じて主室へ噴出さ
れる場合に、主室に存在する空気量分布に対応させて連
絡孔を通じて主室へ噴出するガス量を適正化させるよう
に連絡孔をテーパ形状に形成すると共に、連絡孔のテー
パ絞り角度及び連絡孔傾斜角度をそれぞれ異なった状態
に設定し、主室での空気利用率を向上させ、更に副室か
らの噴流を主室の吸気スワールに乗せて主室での混合を
均一化して燃焼を改善し、燃焼スピードを短縮して熱効
率を向上させ、スモーク、ＨＣ、ＮＯX 等の発生を抑制
する副室式エンジンを提供することである。Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and the sub-chamber is constituted by a cavity formed in a piston, the main chamber is formed on the cylinder side, and the main chamber and the sub-chamber are communicated. A plurality of communication holes are provided in the piston, and when a gas such as a flame or an unburned air-fuel mixture is ejected from the sub chamber to the main chamber through the communication holes, the main holes are connected through the communication holes in accordance with the air volume distribution present in the main chamber. The communication hole is formed in a tapered shape so as to optimize the amount of gas ejected to the chamber, and the taper throttle angle and the communication hole inclination angle of the communication hole are set to different states, respectively, to reduce the air utilization rate in the main chamber. improve further the jet from the sub-chamber put the intake swirl of the main chamber to improve combustion by homogenizing the mixture in the main chamber, the thermal efficiency is improved by reducing the combustion speed, smoke, HC, NO X, etc. Sub-chamber engine that suppresses the generation of air It is to provide a.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、次のように構成されている。即ち、この
発明は、シリンダ側に形成された主室、ピストンに形成
されたキャビティで構成される副室、前記主室と前記副
室を連通する前記ピストンに形成した連絡孔及び前記副
室に燃料を噴霧する燃料噴射ノズルを有する副室式エン
ジンにおいて、前記副室をピストン中央部に位置させ、
ピストン中央には上死点近傍で前記燃料噴射ノズルが突
入する中央連絡孔が形成され、前記連絡孔は前記中央連
絡孔の回りの周方向に複数グループごとに隔置して形成
され、１つのグループの前記各連絡孔は前記主室に形成
される吸気スワールの流れ方向に傾斜して前記副室側か
ら前記主室側へ通路断面積が小さくなるテーパ形状にそ
れぞれ形成されると共に、テーパ絞り角度及び半径方向
に対する連絡孔傾斜角度がそれぞれ異なった状態に設定
されていることを特徴とする副室式エンジンに関する。The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, the present invention provides a main chamber formed on the cylinder side, a sub-chamber formed of a cavity formed in a piston, a communication hole formed in the piston communicating the main chamber and the sub-chamber, and a sub-chamber. In a sub-chamber engine having a fuel injection nozzle for spraying fuel, the sub-chamber is located at the center of the piston,
A central communication hole into which the fuel injection nozzle protrudes is formed near the top dead center in the center of the piston, and the communication holes are formed at intervals in a plurality of groups in a circumferential direction around the central communication hole. Each of the communication holes of the group is formed in a tapered shape in which the passage cross-sectional area decreases from the sub-chamber side to the main chamber side so as to be inclined in the flow direction of the intake swirl formed in the main chamber. The present invention relates to a sub-chamber engine, wherein the angle of the communication hole with respect to the angle and the radial direction are set to different states.
【００１２】また、この副室式エンジンにおいて、前記
連絡孔は吸気スワールの上流側の前記テーパ絞り角度及
び前記連絡孔傾斜角度が下流側の前記テーパ絞り角度及
び前記連絡孔傾斜角度より大きく形成されているもので
ある。In the sub-chamber engine, the communication hole is formed such that the tapered throttle angle and the communication hole inclination angle on the upstream side of the intake swirl are larger than the taper restriction angle and the communication hole inclination angle on the downstream side. Is what it is.
【００１３】[0013]
【作用】この発明による副室式エンジンは、上記のよう
に構成され、次のように作用する。即ち、この副室式エ
ンジンは、ピストン中央に中央連絡孔を形成し、ピスト
ンに形成した副室と主室とを連通する連絡孔を副室中心
軸の回りの周方向に複数グループごとに隔置してピスト
ンに形成し、１つのグループの前記各連絡孔を前記主室
に形成される吸気スワールの流れ方向に傾斜して前記副
室側から前記主室側へ通路断面積が小さくなるテーパ形
状にそれぞれ形成し、テーパ絞り角度及び半径方向に対
する連絡孔傾斜角度をそれぞれ異なった状態に設定した
ので、前記副室から前記連絡孔を通じて前記主室へ噴出
する火炎、未燃混合気等のガスの噴流の到達距離即ちペ
ネトレーションが異なり、前記主室の全領域に噴流が吸
気スワールに乗って均一に且つ迅速に拡散する。即ち、
前記連絡孔のテーパ絞り角度及び連絡孔傾斜角度を変え
ることにより、テーパ長さ及び噴流の噴出方向が異な
り、前記連絡孔を通じて噴き出す噴流の噴出エネルギ
ー、到達距離及び到達領域をコントロールすることがで
きる。The sub-chamber engine according to the present invention is constructed as described above, and operates as follows. That is, in this sub-chamber engine, a central communication hole is formed in the center of the piston, and a communication hole formed in the piston and communicating the sub-chamber with the main chamber is separated in a plurality of groups in a circumferential direction around the sub-chamber central axis. Tapered so that each of the communication holes of one group is inclined in the flow direction of the intake swirl formed in the main chamber so that the passage cross-sectional area decreases from the sub-chamber side to the main chamber side. Each of the sub-chambers is formed into a different shape, and the inclination angle of the communication hole with respect to the radial direction is set to be different from each other. The penetration distance, that is, the penetration of the jet is different, and the jet is uniformly and rapidly diffused on the intake swirl in the entire area of the main chamber. That is,
The taper length and the jetting direction of the jet flow are changed by changing the taper throttle angle and the jetting angle of the jetting hole, so that the jetting energy, the reaching distance and the jetting area of the jet jetting through the jetting hole can be controlled.
【００１４】従って、前記主室に存在する新気の空気量
分布と前記副室から前記主室へ噴出されるガス量とを適
正に対応させることができ、前記主室での空気と火炎、
未燃混合気等のガスとを均一に且つ良好に混合させるこ
とができ、前記主室での空気利用率を向上させ、燃焼ス
ピードをアップして燃焼を短期に完結させることがで
き、ＨＣ、カーボン、スモーク等のパティキュレート等
の発生を抑制し、熱効率を向上させることができる。Therefore, the distribution of the amount of fresh air present in the main chamber and the amount of gas ejected from the sub-chamber to the main chamber can be made to correspond appropriately, and the air and flame in the main chamber can be adjusted.
It is possible to uniformly and satisfactorily mix a gas such as an unburned air-fuel mixture, improve the air utilization rate in the main chamber, increase the combustion speed, and complete the combustion in a short period of time. The generation of particulates such as carbon and smoke can be suppressed, and the thermal efficiency can be improved.
【００１５】また、この副室式エンジンでは、前記連絡
孔が吸気スワールの上流側の前記テーパ絞り角度及び前
記連絡孔傾斜角度が下流側の前記テーパ絞り角度及び前
記連絡孔傾斜角度より大きく形成されているので、上流
側の前記連絡孔から噴出された噴流はテーパ絞り角度を
大きくさせることで、前記主室の外周領域まで短期に到
達させ新気と短期に混合して燃焼し、また、下流側の前
記連絡孔から噴出された噴流は主室の中間領域で新気と
短期に混合して燃焼し、ピストン下降に従って前記中央
連絡孔から燃料噴射ノズルが抜き出て中央連絡孔が開放
するので、前記主室の中央領域に残存している新気と短
期に混合して燃焼する。従って、前記副室から噴出した
噴流は前記主室に存在する全領域の空気と短期に且つ均
一に混合し、燃焼スピードをアップして燃焼を短期に完
結し、ＨＣ、カーボン、スモーク等のパティキュレート
等の発生を抑制し、熱効率を向上させることができる。Further, in this sub-chamber engine, the communication hole is formed such that the taper throttle angle and the communication hole inclination angle on the upstream side of the intake swirl are larger than the taper throttle angle and the communication hole inclination angle on the downstream side. Therefore, by increasing the taper throttle angle, the jet jet spouted from the communication hole on the upstream side reaches the outer peripheral region of the main chamber in a short period of time, mixes with fresh air for a short period of time, and burns. The jet ejected from the communication hole on the side mixes with fresh air in the middle area of the main chamber for a short period of time and burns, and as the piston descends, the fuel injection nozzle withdraws from the central communication hole and the central communication hole opens. It mixes with fresh air remaining in the central region of the main chamber for a short period of time and burns. Therefore, the jet jetted from the sub-chamber mixes with the air in the entire region existing in the main chamber in a short time and uniformly, speeds up the combustion speed and completes the combustion in a short time, and the HC, carbon, smoke, etc. Curing and the like can be suppressed, and thermal efficiency can be improved.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、図面を参照して、この発明による副室
式エンジンの実施例を説明する。図１はこの発明による
副室式エンジンの一実施例を示す断面図、及び図２は図
１の副室式エンジンにおけるピストンの平面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a sub-chamber engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a sub-chamber engine according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a piston in the sub-chamber engine of FIG.
【００１７】この副室式エンジンは、シリンダブロック
６にガスケット１５を介在して固定されたシリンダヘッ
ド５を有し、シリンダブロック６にはエンジンの気筒数
に対応する孔部１６が形成され、孔部１６にはシリンダ
３を形成するシリンダライナ１４が嵌合されている。シ
リンダヘッド５は、吸排気弁１８を配置した吸排気ポー
ト１７に形成したバルブシート１３が配置されている。
シリンダライナ１４に形成されるシリンダ３には、ピス
トン８が往復運動するように組み込まれている。主室１
は、シリンダ３側に形成され、特に、ピストン８に形成
したテーパ状凹部１９によって円錐形状の燃焼室に構成
されている。また、副室２は、ピストン８に形成したキ
ャビティ１２で構成されている。ピストン８の中央部に
は、ピストン上死点近傍で燃料噴射ノズル１０が副室２
内に突入できる中央連絡孔１１が形成されている。燃料
噴射ノズル１０は多噴孔７を有し、燃料噴射ノズル１０
が中央連絡孔１１に突入することによって、その多噴孔
７が副室２内で開放して副室２に燃料を噴射するように
なる。This sub-chamber engine has a cylinder head 5 fixed to a cylinder block 6 with a gasket 15 interposed therebetween. The cylinder block 6 has holes 16 corresponding to the number of cylinders of the engine. The cylinder liner 14 forming the cylinder 3 is fitted to the portion 16. In the cylinder head 5, a valve seat 13 formed in an intake / exhaust port 17 in which an intake / exhaust valve 18 is arranged is arranged.
The piston 8 is incorporated in the cylinder 3 formed in the cylinder liner 14 so as to reciprocate. Main room 1
Is formed on the cylinder 3 side, and in particular, is formed into a conical combustion chamber by a tapered recess 19 formed in the piston 8. The sub-chamber 2 is constituted by a cavity 12 formed in the piston 8. At the center of the piston 8, a fuel injection nozzle 10 is provided near the top dead center of the piston.
A central communication hole 11 that can enter the inside is formed. The fuel injection nozzle 10 has the multiple injection holes 7 and the fuel injection nozzle 10
Plunges into the central communication hole 11, the multi-injection hole 7 is opened in the sub-chamber 2 and fuel is injected into the sub-chamber 2.
【００１８】この副室式エンジンにおいて、連絡孔４
は、主室１と副室２とを連通するためピストン８に複数
個形成されている。特に、連絡孔４をテーパの異なる数
個を１組として複数箇所に設け、副室２から噴出する火
炎、未燃混合気等のガス即ち噴流と主室１の新気との混
合を空気分布に対応してコントロールするものである。
即ち、この副室式エンジンにおいて、副室２はピストン
中央部に位置設定されており、連絡孔４（符号４は連絡
孔の総称）は副室２の中心軸即ち中央連絡孔１１の回り
の周方向に複数グループ（図２では３グループが示され
ている）ごとに隔置して形成されている。１つのグルー
プの各連絡孔３（図２では３個の連絡孔４Ａ，４Ｂ，４
Ｃ）は、主室１に形成される吸気スワールＳの流れ方向
に傾斜して副室２側から主室１側へ通路断面積が小さく
なるテーパ形状にそれぞれ形成されると共に、テーパ絞
り角度α及び半径方向に対する連絡孔傾斜角度θがそれ
ぞれ異なった状態に設定されている。In this sub-chamber engine, the communication hole 4
Are formed on the piston 8 to communicate the main chamber 1 and the sub-chamber 2. In particular, a plurality of communication holes 4 having different tapers are provided at a plurality of locations, and a mixture of a gas such as a flame or an unburned mixture jetted from the sub-chamber 2, that is, a jet, and fresh air in the main chamber 1 is air-distributed. Is controlled in response to
That is, in this sub-chamber type engine, the sub-chamber 2 is set at the center of the piston, and the communication hole 4 (reference numeral 4 is a generic name of the communication hole) is formed around the central axis of the sub-chamber 2, that is, around the central communication hole 11. A plurality of groups (three groups are shown in FIG. 2) are formed at intervals in the circumferential direction. Each communication hole 3 of one group (three communication holes 4A, 4B, 4 in FIG. 2)
C) are formed in a tapered shape in which the passage cross-sectional area decreases from the sub-chamber 2 side to the main chamber 1 side inclining in the flow direction of the intake swirl S formed in the main chamber 1 and has a tapered throttle angle α. And the inclination angle θ of the communication hole with respect to the radial direction is set to be different from each other.
【００１９】図２では、上流の連絡孔４Ａのテーパ絞り
角度α1 、中間の連絡孔４Ｂのテーパ絞り角度α2 及び
下流の連絡孔４Ｃのテーパ絞り角度α3 とすると、α1
＞α2 ＞α3 に設定されている。また、上流の連絡孔４
Ａの連絡孔傾斜角度θ1 、中間の連絡孔４Ｂの連絡孔傾
斜角度θ2 及び下流の連絡孔４Ｃの連絡孔傾斜角度θ3
とすると、θ1 ＞θ2 ＞θ3 に設定されている。即ち、
連絡孔４については、吸気スワールＳの上流側のテーパ
絞り角度α及び連絡孔傾斜角度θが下流側のテーパ絞り
角度α及び連絡孔傾斜角度θより大きく形成されてい
る。[0019] In Figure 2, a tapered aperture angle alpha 1 of the upstream contact holes 4A, when a tapered aperture angle alpha 3 of the intermediate communication hole 4B tapered aperture angle alpha 2 and downstream of the contact holes 4C, alpha 1
> Α 2 > α 3 . In addition, the upstream communication hole 4
A, the communication hole inclination angle θ 1 , the intermediate communication hole 4B communication hole inclination angle θ 2, and the downstream communication hole 4C communication hole inclination angle θ 3
Then, θ 1 > θ 2 > θ 3 is set. That is,
The communication hole 4 is formed such that the upstream taper restriction angle α and the communication hole inclination angle θ of the intake swirl S are larger than the downstream taper restriction angle α and the communication hole inclination angle θ.
【００２０】この副室式エンジンでは、図２に示すよう
に、連絡孔４がテーパ形状に形成され、それぞれの連絡
孔４のテーパ絞り角度及び連絡孔傾斜角度がそれぞれ異
なった形状にピストン８に形成されているので、主室１
内への火炎、未燃混合気等のガスの噴出エネルギー及び
噴出量を各連絡孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃに応じてそれぞれ変
更させることができる。In this sub-chamber engine, as shown in FIG. 2, the communication holes 4 are formed in a tapered shape, and the connection holes 4 are formed in the piston 8 so that the tapered throttle angle and the communication hole inclination angle of the communication holes 4 are different from each other. Because it is formed, main room 1
The ejection energy and the ejection amount of the gas such as the flame and the unburned mixture into the inside can be changed according to each of the communication holes 4A, 4B, 4C.
【００２１】即ち、主室１における吸気スワールＳの下
流側連絡孔４Ｃでは、火炎、未燃混合気等のガスＧ3 を
遠くまで飛ばす必要が無いので、通路長さは短く、テー
パ絞り角度αと連絡孔傾斜角度θを小さく、ストレート
状に近い形状に形成する。また、主室１における吸気ス
ワールＳの上流側連絡孔４Ａでは、火炎、未燃混合気等
のガスＧ1 を遠くまで飛ばす必要があるので、通路長さ
は長く、テーパ絞り角度αと連絡孔傾斜角度θを大きく
形成し、それによって火炎、未燃混合気等のガスＧの噴
出エネルギーを大きくし、シリンダ３壁面付近まで飛ば
し、主室１でのペネトレーションを強化して主室１での
空気利用率を向上させることができる。また、上流側連
絡孔４Ａと下流側連絡孔４Ｃとの間の中間の連絡孔４Ｂ
では、火炎、未燃混合気等のガスＧ2 を中間領域で済む
ので、通路長さを両者の間に設定し、テーパ絞り角度α
と連絡孔傾斜角度θを中間サイズに形成し、それによっ
て火炎、未燃混合気等のガスＧ2 を中間領域まで飛ばす
ように設定する。[0021] That is, the downstream side communication hole 4C of the intake swirl S in the main combustion chamber 1, the flame, there is no need to fly farther gas G 3, such as unburned mixture gas passage length is shortened, the tapered aperture angle α And the inclination angle θ of the communication hole is small, and is formed in a shape close to a straight shape. Further, the upstream side communication hole 4A of the intake swirl S in the main combustion chamber 1, a flame, it is necessary to fly far the gas G 1, such unburned mixture gas passage length is long, tapered aperture angle α and contact holes The inclination angle θ is made large, thereby increasing the ejection energy of the gas G such as the flame and the unburned air-fuel mixture, flying near the cylinder 3 wall surface, strengthening the penetration in the main chamber 1 and increasing the air in the main chamber 1 The utilization rate can be improved. Also, an intermediate communication hole 4B between the upstream communication hole 4A and the downstream communication hole 4C.
In a flame, so need a gas G 2 such unburned mixture gas in the middle region, it sets the path length therebetween, the tapered aperture angle α
Contact holes inclined to form an angle θ to an intermediate size, thereby the flame, setting the gas G 2 such unburned mixture gas so skip to the intermediate region and.
【００２２】この副室式エンジンでは、副室２での旋回
流を調整して適正な渦流を生成し、ピストン上死点近傍
で中央連絡孔１１に突入する燃料噴射ノズル１０の多噴
孔７から燃料を噴霧することによって、噴霧燃料と副燃
焼室２内の適正な渦流との混合を均一化して着火燃焼さ
せ、高当量比即ち燃料リッチで燃焼させて、ＮＯX の発
生を低減することができ、連絡孔４を複数設けてトータ
ルの連絡孔通路面積を大きくして絞り損失を低減し、熱
効率を向上させることができる。次いで、副室２内の火
炎、未燃混合気等のガスは複数の連絡孔４を通じて主室
１に噴出し、主室１の周辺まで全領域にわたって短期に
噴出させて噴流のペネトレーションを強化し、該噴流を
主室１に残存している吸気スワールＳに乗せて良好に混
合を促進し、主室１の新気と噴流との混合が促進して燃
焼スピードを短縮して燃費を向上させ、熱効率を向上さ
せ、ＨＣ、スモーク、ＮＯX 等の発生を低減することが
できる。In this sub-chamber type engine, the swirl flow in the sub-chamber 2 is adjusted to generate an appropriate vortex, and the multi-injection hole 7 of the fuel injection nozzle 10 which enters the central communication hole 11 near the piston top dead center. by spraying the fuel from the mixing of a proper vortex spray fuel and secondary combustion chamber 2 made uniform is ignited combustion, by burning at a high equivalent ratio i.e. fuel-rich, reducing the occurrence of the NO X By providing a plurality of communication holes 4, the total passage area of the communication holes can be increased to reduce the drawing loss and improve the thermal efficiency. Next, the gas such as the flame and the unburned air-fuel mixture in the sub-chamber 2 is blown out to the main chamber 1 through the plurality of communication holes 4, and is blown out to the periphery of the main chamber 1 in a short period over the entire area to enhance the penetration of the jet. The jet is placed on the intake swirl S remaining in the main chamber 1 to promote good mixing, and the mixing of the fresh air and the jet in the main chamber 1 is promoted to shorten the combustion speed and improve fuel efficiency. , to improve the thermal efficiency, it is possible to reduce HC, smoke, the occurrence of NO X.
【００２３】[0023]
【発明の効果】この発明による副室式エンジンは、上記
のように構成されており、次のような効果を有する。こ
の副室式エンジンは、副室をピストン中央部に位置さ
せ、ピストン中央には上死点近傍で燃料噴射ノズルが突
入する中央連絡孔が形成され、連絡孔は前記中央連絡孔
の回りの周方向に複数グループごとに隔置して形成さ
れ、１つのグループの前記各連絡孔は主室に形成される
吸気スワールの流れ方向に傾斜して前記副室側から前記
主室側へ通路断面積が小さくなるテーパ形状にそれぞれ
形成されると共に、テーパ絞り角度及び半径方向に対す
る連絡孔傾斜角度がそれぞれ異なった状態に設定されて
いるので、前記副室から前記連絡孔を通じて前記主室に
噴出する火炎、未燃混合気等のガスは前記主室に存在す
る空気分布に対応して噴出され、前記主室に存在する新
気を十分に利用でき空気利用率を向上させ、燃焼スピー
ドをアップし、燃焼期間を短縮して熱効率を向上させ
る。The sub-chamber engine according to the present invention is configured as described above and has the following effects. In this sub-chamber engine, the sub-chamber is located at the center of the piston, and a central communication hole is formed in the center of the piston near the top dead center, where the fuel injection nozzle protrudes, and the communication hole is formed around the central communication hole. The communication holes of one group are inclined in the flow direction of the intake swirl formed in the main chamber, and the cross-sectional area of the passage from the sub-chamber side to the main chamber side is formed. Are formed in a tapered shape, and the angle of inclination of the communication hole with respect to the radial direction is set to be different from the taper throttle angle. Therefore, the flame ejected from the sub chamber to the main chamber through the communication hole. Gas such as an unburned air-fuel mixture is ejected in accordance with the distribution of air existing in the main chamber, and the fresh air existing in the main chamber can be sufficiently used to improve the air utilization rate, increase the combustion speed, combustion And shorten the improve the thermal efficiency.
【００２４】即ち、前記連絡孔のテーパ絞り角度及び半
径方向に対する連絡孔傾斜角度をそれぞれ異なった状態
に形成することで、前記主室に存在する新気の空気量分
布と前記副室から前記主室へ噴出されるガス量とを適正
に対応させることができ、前記主室での空気と火炎、未
燃混合気等のガスとが均一に混合促進され、前記主室で
の空気利用率が向上し、前記主室での燃焼スピードを速
くして燃焼を短期に完結することができ、ＨＣ、カーボ
ン、スモーク等のパティキュレート等の発生を抑制し、
熱効率を向上させる。That is, by forming the communication hole with the tapered throttle angle and the communication hole inclination angle with respect to the radial direction being different from each other, the distribution of the amount of fresh air existing in the main chamber and the main chamber from the sub chamber are determined. The amount of gas ejected to the chamber can be properly matched, and the air in the main chamber, the flame, and the gas such as the unburned mixture are uniformly mixed and promoted, and the air utilization rate in the main chamber is reduced. The combustion can be completed in a short period of time by increasing the combustion speed in the main chamber, suppressing the generation of HC, carbon, particulates such as smoke,
Improve thermal efficiency.
【００２５】しかも、前記副室には、前記各連絡孔を通
じて前記主室から前記副室へ各方向から流入し、前記副
室での乱れを良好にしてオーバスワールにならない適正
な渦流を形成させることができ、前記副室で燃料リッチ
で燃焼してＮＯX の発生を抑制し、また、前記主室には
空気量分布に応じて、即ち、空気量が多い領域には多く
のガス量を噴出させ、空気量が少ない領域では少量のガ
ス量を噴出させ、また、吸気スワールの上流側連絡孔か
らはガスの噴出エネルギーを強力にし、到達距離の短く
て済む吸気スワールの下流側連絡孔からのガスの噴出エ
ネルギーを小さくし、それによって、前記主室に残存す
る新気を全領域にわたって有効に利用して、空気利用率
を向上させ、燃焼スピードをアップさせて二次燃焼を短
期に完結し、燃焼を改善する。Moreover, the sub-chamber flows from the main chamber into the sub-chamber from each direction through the respective communication holes to form an appropriate vortex which does not cause overswirl by improving turbulence in the sub-chamber. it can, suppressing the occurrence of the sub-chambers and combusted in the fuel-rich in NO X, also depending on the air amount distribution in the main chamber, i.e., the number of gas quantity to the amount of air is large area In the area where the air volume is small, a small amount of gas is blown out.In addition, from the upstream communication hole of the intake swirl, the gas ejection energy is strengthened, and from the downstream communication hole of the intake swirl, the reach is short. Of the gas discharged from the main chamber, thereby effectively utilizing the fresh air remaining in the main chamber over the entire area, improving the air utilization rate, increasing the combustion speed, and completing the secondary combustion in a short time. Then burn Improvement to.
【００２６】また、この副室式エンジンでは、前記主室
と前記副室との通路面積を前記副室に形成した多数の前
記連絡孔の合計で全体として大きく形成でき、しぼり損
失を低減できる。また、膨張行程で火炎、未燃混合気等
のガスを前記副室から前記主室へ噴き出させる時に、前
記各連絡孔の通路面積を小さくして且つ噴射方向を個々
に異ならせて噴流を調整設定し、前記主室の周辺領域へ
の到達期間を短縮して空気利用率を向上させ、前記主室
に残存する新気との混合を促進させ、燃焼スピードを短
縮することができる。また、前記副室から前記主室への
噴出エネルギーを絞って有効に増強することができ、前
記副室から前記主室へ大きな噴出エネルギーを与えるこ
とができるので、噴出時の速度を増大させ、火炎のペネ
トレーションを増加させ、前記主室での新気との混合を
促進でき、前記主室内での燃焼スピードを促進して燃焼
を短期に完結し、スモーク、ＨＣ、ＮＯX 等の発生を低
減でき、熱効率を向上できる。Further, in this sub-chamber type engine, the passage area between the main chamber and the sub-chamber can be made large as a whole by the large number of the communication holes formed in the sub-chamber, so that the squeezing loss can be reduced. Further, when a gas such as a flame or an unburned air-fuel mixture is blown out from the sub-chamber into the main chamber in the expansion stroke, the flow area of each of the communication holes is reduced, and the jet direction is made different from each other to form a jet. By adjusting and setting, it is possible to improve the air utilization rate by shortening the arrival time to the peripheral area of the main chamber, promote the mixing with fresh air remaining in the main chamber, and shorten the combustion speed. Further, the ejection energy from the sub-chamber to the main chamber can be effectively increased by squeezing the energy, and a large ejection energy can be given from the sub-chamber to the main chamber. increasing the penetration of the flame, it can promote the mixing of the fresh air in the main chamber, complete combustion to promote the combustion speed in the main chamber in a short period of time, the reduction of smoke, HC, and occurrence of NO X And heat efficiency can be improved.
【図１】この発明による副室式エンジンの一実施例を示
す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a sub-chamber engine according to the present invention.
【図２】図１の副室式エンジンにおけるピストンの平面
図である。FIG. 2 is a plan view of a piston in the sub-chamber engine of FIG.
１ 主室 ２ 副室 ３ シリンダ ４ 連絡孔 ４Ａ 上流の連絡孔 ４Ｂ 中間の連絡孔 ４Ｃ 下流の連絡孔 ５ シリンダヘッド ７ 多噴孔 ８ ピストン ９ テーパ状凹部 １０ 燃料噴射ノズル １１ 中央連絡孔 １２ キャビティ Ｇ 火炎、未燃混合気等のガス（噴流） Ｓ 吸気スワール θ 連絡孔傾斜角度 α テーパ絞り角度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main chamber 2 Sub chamber 3 Cylinder 4 Communication hole 4A Upstream communication hole 4B Intermediate communication hole 4C Downstream communication hole 5 Cylinder head 7 Multiple injection holes 8 Piston 9 Tapered recess 10 Fuel injection nozzle 11 Central communication hole 12 Cavity G Flames, unburned mixture, etc. (jet) S Intake swirl θ Inclination angle α
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−179127（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−176621（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−148022（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−179233（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−200622（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−166719（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−18025（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 1/00 - 23/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-179127 (JP, A) JP-A-63-176621 (JP, A) JP-A 57-148022 (JP, U) JP-A 59-148022 179233 (JP, U) JP-A 57-200622 (JP, U) JP-A 1-166719 (JP, U) JP-A 58-18025 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int. 7 , DB name) F02B 1/00-23/10
Claims (2)
に形成されたキャビティで構成される副室、前記主室と
前記副室を連通する前記ピストンに形成した連絡孔及び
前記副室に燃料を噴霧する燃料噴射ノズルを有する副室
式エンジンにおいて、前記副室をピストン中央部に位置
させ、ピストン中央には上死点近傍で前記燃料噴射ノズ
ルが突入する中央連絡孔が形成され、前記連絡孔は前記
中央連絡孔の回りの周方向に複数グループごとに隔置し
て形成され、１つのグループの前記各連絡孔は前記主室
に形成される吸気スワールの流れ方向に傾斜して前記副
室側から前記主室側へ通路断面積が小さくなるテーパ形
状にそれぞれ形成されると共に、テーパ絞り角度及び半
径方向に対する連絡孔傾斜角度がそれぞれ異なった状態
に設定されていることを特徴とする副室式エンジン。1. A main chamber formed on a cylinder side, a sub-chamber formed of a cavity formed in a piston, a communication hole formed in the piston communicating the main chamber with the sub-chamber, and fuel in the sub-chamber. In the sub-chamber type engine having a fuel injection nozzle for spraying the fuel, the sub-chamber is located at the center of the piston, and the center of the piston is formed with a central communication hole near the top dead center where the fuel injection nozzle protrudes. The holes are formed at intervals in a plurality of groups in the circumferential direction around the central communication hole, and the communication holes of one group are inclined in the flow direction of the intake swirl formed in the main chamber and the sub-holes are inclined. The passages are formed in a tapered shape from the chamber side to the main chamber side in such a manner that the cross-sectional area of the passage is reduced, and the tapered throttle angle and the inclination angle of the communication hole with respect to the radial direction are set to be different from each other. And a sub-chamber engine.
記テーパ絞り角度及び前記連絡孔傾斜角度が下流側の前
記テーパ絞り角度及び前記連絡孔傾斜角度より大きく形
成されていることを特徴とする請求項１に記載の副室式
エンジン。2. The communication hole according to claim 1, wherein the tapered throttle angle and the communication hole inclination angle on the upstream side of the intake swirl are larger than the taper restriction angle and the communication hole inclination angle on the downstream side. The sub-chamber engine according to claim 1.
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|---|---|---|---|
| JP20558393A JP3191514B2 (en) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | Subchamber engine |
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Publications (2)
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| JPH0742561A JPH0742561A (en) | 1995-02-10 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102621406B1 (en) * | 2020-09-23 | 2024-01-08 | 한국전력공사 | Safety apparatus for manhole |
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| JP6213285B2 (en) * | 2014-02-13 | 2017-10-18 | 株式会社デンソー | Fuel injection valve |
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-
1993
- 1993-07-29 JP JP20558393A patent/JP3191514B2/en not_active Expired - Fee Related
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