JP3332694B2 - 副室式内燃機関の燃焼室 - Google Patents
副室式内燃機関の燃焼室Info
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は副室式内燃機関の燃
焼室に適用される副室噴口に関する。
焼室に適用される副室噴口に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の副室噴口３を具備した燃焼室の構
成を図５に、図５のXI−XI矢視断面図を図６に示す。図
において、ピストン７の上面１０は凹設され、シリンダ
ヘッドとの間に主燃焼室１（以下主室と略称する。）を
形成している。前記主室１に臨んだシリンダヘッド４の
凹陥部には副室口金９が嵌着され、その上部空間には副
燃焼室２（以下副室と略称する）を形成し、主室１と副
室２とは副室口金９に穿設された副室噴口３で連通して
いる。図６の副室噴口３の形状はストレート形を示して
いる。
成を図５に、図５のXI−XI矢視断面図を図６に示す。図
において、ピストン７の上面１０は凹設され、シリンダ
ヘッドとの間に主燃焼室１（以下主室と略称する。）を
形成している。前記主室１に臨んだシリンダヘッド４の
凹陥部には副室口金９が嵌着され、その上部空間には副
燃焼室２（以下副室と略称する）を形成し、主室１と副
室２とは副室口金９に穿設された副室噴口３で連通して
いる。図６の副室噴口３の形状はストレート形を示して
いる。
【０００３】副室２はシリンダヘッド内に凹設されシリ
ンダ中心線（Ａ−Ａ）から離れた位置に設けられてい
る。副室２の形状は上部が半球形、下部は円錐台で、副
室２内には燃料を噴射する燃料噴射弁５及び機関始動時
に副室２内を予熱するグロープラグ６が必要に応じて設
置されている。
ンダ中心線（Ａ−Ａ）から離れた位置に設けられてい
る。副室２の形状は上部が半球形、下部は円錐台で、副
室２内には燃料を噴射する燃料噴射弁５及び機関始動時
に副室２内を予熱するグロープラグ６が必要に応じて設
置されている。
【０００４】次に前記従来例の作用について説明する。
機関運転時の圧縮行程でピストン７により主室１内の空
気が圧縮され、副室噴口３をへて副室２へ流入し、渦流
Ｓを生成する。渦流Ｓの速度はピストン７が上死点近傍
で最大となる。次に該渦流Ｓの方向に沿って燃料を燃料
噴射弁５から噴射させると、燃料は渦流Ｓと共に副室２
内を旋回しながら混合気形成が行われ、グロープラグ６
付近で着火燃焼を始める。
機関運転時の圧縮行程でピストン７により主室１内の空
気が圧縮され、副室噴口３をへて副室２へ流入し、渦流
Ｓを生成する。渦流Ｓの速度はピストン７が上死点近傍
で最大となる。次に該渦流Ｓの方向に沿って燃料を燃料
噴射弁５から噴射させると、燃料は渦流Ｓと共に副室２
内を旋回しながら混合気形成が行われ、グロープラグ６
付近で着火燃焼を始める。
【０００５】副室２内の燃焼ガス及び未燃ガスは主室１
と副室２との圧力差（主室＜副室）とピストン７の下降
運動によって副室噴口３を通って主室１内へ噴出する。
噴出ガスはピストン７に仕事をすると同時に、主室１内
の空気と混合しあって更に拡散燃焼が進む。
と副室２との圧力差（主室＜副室）とピストン７の下降
運動によって副室噴口３を通って主室１内へ噴出する。
噴出ガスはピストン７に仕事をすると同時に、主室１内
の空気と混合しあって更に拡散燃焼が進む。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】副室式機関の出力、燃
費の向上を図るためには、副室噴口を拡げて絞り紛失、
熱損失を低減させる必要がある。従って現状でもかなり
噴口面積を拡げた状態で燃焼の改善を行なっている。し
かし噴口を拡大すると渦流Ｓが弱くなって副室２内での
燃焼が鈍くなり、やがて主室１への噴出エネルギも低下
して、主室１での燃焼が悪化し、燃費、吐煙、ＨＣの性
能が悪化する。そのため主室１内で噴流の分散性が向上
し、空気利用率を高め、主室１内の燃焼促進を図る必要
がある。
費の向上を図るためには、副室噴口を拡げて絞り紛失、
熱損失を低減させる必要がある。従って現状でもかなり
噴口面積を拡げた状態で燃焼の改善を行なっている。し
かし噴口を拡大すると渦流Ｓが弱くなって副室２内での
燃焼が鈍くなり、やがて主室１への噴出エネルギも低下
して、主室１での燃焼が悪化し、燃費、吐煙、ＨＣの性
能が悪化する。そのため主室１内で噴流の分散性が向上
し、空気利用率を高め、主室１内の燃焼促進を図る必要
がある。
【０００７】本発明の目的は、これら従来装置の問題点
を解消した副室式内燃機関の燃焼室を提供するにある。
を解消した副室式内燃機関の燃焼室を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の副室式内
燃機関の燃焼室は、シリンダヘッド側に副燃焼室を設
け、同副燃焼室の主燃焼室への出口部にシリンダ中心方
向へ燃焼ガスを噴出する副室噴口を有する副室口金を設
けてなる副室式内燃機関の燃焼室において、シリンダ中
心線と副室中心線を含む平面に直角で、かつ前記副室噴
口の軸線を含む面上にあり、同副室噴口に対しその両側
に該副室噴口と独立して前記副燃焼室と主燃焼室とを直
接連通するサイド噴口を設け、該サイド噴口を途中でシ
リンダ中心線と副室中心線を含む平面に直角な方向で副
室の中心線となす角が大きくなるように折れ線状に屈曲
させるとともに該サイド噴口の前記主燃焼室に向かう中
心線のなす角度θ 6 を１２０°以下に設定してなること
を特徴としている。
燃機関の燃焼室は、シリンダヘッド側に副燃焼室を設
け、同副燃焼室の主燃焼室への出口部にシリンダ中心方
向へ燃焼ガスを噴出する副室噴口を有する副室口金を設
けてなる副室式内燃機関の燃焼室において、シリンダ中
心線と副室中心線を含む平面に直角で、かつ前記副室噴
口の軸線を含む面上にあり、同副室噴口に対しその両側
に該副室噴口と独立して前記副燃焼室と主燃焼室とを直
接連通するサイド噴口を設け、該サイド噴口を途中でシ
リンダ中心線と副室中心線を含む平面に直角な方向で副
室の中心線となす角が大きくなるように折れ線状に屈曲
させるとともに該サイド噴口の前記主燃焼室に向かう中
心線のなす角度θ 6 を１２０°以下に設定してなること
を特徴としている。
【０００９】請求項２記載の副室式内燃機関の燃焼室
は、請求項１において、前記サイド噴口が副室噴口の両
側に対称に一対設けられていることを特徴としている。
は、請求項１において、前記サイド噴口が副室噴口の両
側に対称に一対設けられていることを特徴としている。
【００１０】かかる発明によれば、機関の圧縮行程中、
ピストンの上昇により、主室内の空気は圧縮され副室噴
口及び、サイド噴口を通って、副室内に渦流Ｓが生成さ
れる。上死点付近で渦流速度は最大となり、そこへ燃料
噴射弁から燃料を噴射すると、空気と混合しながらその
下流に設けたグロープラグ付近から、副室内壁にかけて
着火し燃焼がはじまる。
ピストンの上昇により、主室内の空気は圧縮され副室噴
口及び、サイド噴口を通って、副室内に渦流Ｓが生成さ
れる。上死点付近で渦流速度は最大となり、そこへ燃料
噴射弁から燃料を噴射すると、空気と混合しながらその
下流に設けたグロープラグ付近から、副室内壁にかけて
着火し燃焼がはじまる。
【００１１】それと同時に副室内の圧力は上昇し、未
燃、既燃ガスは、主副室噴口及び屈曲したサイド噴口を
通って主室へ噴出される。その際、副室内の噴流ガスの
大半は、主副室噴口を通過するが、一部はサイド噴口を
通る。
燃、既燃ガスは、主副室噴口及び屈曲したサイド噴口を
通って主室へ噴出される。その際、副室内の噴流ガスの
大半は、主副室噴口を通過するが、一部はサイド噴口を
通る。
【００１２】サイド噴口からの噴流ガスは、側方又は各
々の角度関係即ちθ3＞θ1、θ6＞θ5の大小によって、
主室の縦方向（噴流ガスの直進方向）及び横方向（噴流
ガスの直進に対して直角方向）へ分散される。従って、
副室から主室１へ噴出した直後の、主室内での噴流分散
性が大幅に向上し、空気利用率が増すため、燃焼が促進
される。また、角度及び、角度関係の最適化を図ること
によって、大幅な燃焼改善が得られる。
々の角度関係即ちθ3＞θ1、θ6＞θ5の大小によって、
主室の縦方向（噴流ガスの直進方向）及び横方向（噴流
ガスの直進に対して直角方向）へ分散される。従って、
副室から主室１へ噴出した直後の、主室内での噴流分散
性が大幅に向上し、空気利用率が増すため、燃焼が促進
される。また、角度及び、角度関係の最適化を図ること
によって、大幅な燃焼改善が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明による実施例を図１〜４を
参照して説明する。図１は副室式内燃機関の燃焼室断面
図、図２は実施例に係る副室式内燃機関の燃焼室断面
図，図３は副室口金の断面図、図４は図３のIX―IX線断
面図である。
参照して説明する。図１は副室式内燃機関の燃焼室断面
図、図２は実施例に係る副室式内燃機関の燃焼室断面
図，図３は副室口金の断面図、図４は図３のIX―IX線断
面図である。
【００１４】本発明の実施例において、副室口金９の噴
口構造以外は従来のものと異らない。図１〜２におい
て、シリンダヘッド４には副室口金９が嵌着されて副室
２を形成し、該副室口金には副室２と主室１を連通する
副室噴口３と該副室噴口の軸線を含み、シリンダ１と副
室２の両中心線を含む平面（紙面）に直角な面上にあ
り、且図１ないし４に示されるように副室噴口８の両側
で該副室噴口とは独立して副室２から主室１へ直接連通
し、それらの中心線のなす角が、図４のように、θ 5 ＜
θ 6 である外側に屈曲したサイド噴口３３が１本づつ合
計２本穿設されている。
口構造以外は従来のものと異らない。図１〜２におい
て、シリンダヘッド４には副室口金９が嵌着されて副室
２を形成し、該副室口金には副室２と主室１を連通する
副室噴口３と該副室噴口の軸線を含み、シリンダ１と副
室２の両中心線を含む平面（紙面）に直角な面上にあ
り、且図１ないし４に示されるように副室噴口８の両側
で該副室噴口とは独立して副室２から主室１へ直接連通
し、それらの中心線のなす角が、図４のように、θ 5 ＜
θ 6 である外側に屈曲したサイド噴口３３が１本づつ合
計２本穿設されている。
【００１５】前記サイド噴口３３は、図４に示すよう
に、前記副室２の中心となすシリンダ中心Ａ―Ａ方向の
角度θ 1 線上に、シリンダ中心線と副室中心線を含む平
面に直角な方向で副室の中心線となす角θが途中で大き
くなるように、つまりθ 5 ＜θ 6 なる関係に折れ線状に屈
曲させて形成している。尚、当該サイド噴口３３の形状
として、ここではストレート形を示したが、この他にテ
ーパ、逆テーパ等が考えられる。
に、前記副室２の中心となすシリンダ中心Ａ―Ａ方向の
角度θ 1 線上に、シリンダ中心線と副室中心線を含む平
面に直角な方向で副室の中心線となす角θが途中で大き
くなるように、つまりθ 5 ＜θ 6 なる関係に折れ線状に屈
曲させて形成している。尚、当該サイド噴口３３の形状
として、ここではストレート形を示したが、この他にテ
ーパ、逆テーパ等が考えられる。
【００１６】かかる副室式内燃機関において、機関の圧
縮行程中、ピストン７が上昇すると主室１内の空気は圧
縮され、副室噴口３及びサイド噴口３３を通って副室２
内に渦流Ｓが生成される。該渦流Ｓは上死点付近で渦流
速度が最大となる。そこへ燃料噴射弁５から燃料を噴射
すると、空気と混合しながらその下流に設けたグロープ
ラグ６付近から副室２内壁にかけて着火燃焼が始まる。
縮行程中、ピストン７が上昇すると主室１内の空気は圧
縮され、副室噴口３及びサイド噴口３３を通って副室２
内に渦流Ｓが生成される。該渦流Ｓは上死点付近で渦流
速度が最大となる。そこへ燃料噴射弁５から燃料を噴射
すると、空気と混合しながらその下流に設けたグロープ
ラグ６付近から副室２内壁にかけて着火燃焼が始まる。
【００１７】それと同時に副室２内の圧力が上昇し、未
燃・既燃ガス（噴流ガス）は副室噴口３及びサイド噴口
３３を通って主室１内へ噴出される。その際副室２内の
噴流ガスの大半は副室噴口３を通過するが一部はサイド
噴口３３を通る。この割合は副室噴口３とサイド噴口３
３の面積比で決まり、燃焼上最良の値を取るように設定
すべきである。
燃・既燃ガス（噴流ガス）は副室噴口３及びサイド噴口
３３を通って主室１内へ噴出される。その際副室２内の
噴流ガスの大半は副室噴口３を通過するが一部はサイド
噴口３３を通る。この割合は副室噴口３とサイド噴口３
３の面積比で決まり、燃焼上最良の値を取るように設定
すべきである。
【００１８】サイド噴口３３を通過する噴流ガスはサイ
ド噴口角度の大小によって主室１への噴流分散具合が左
右される。従って主室１での噴流ガスは副室噴口３を出
たガスとサイド噴口３３を出たガスとに分岐され、副室
２から主室１へ噴出した直後の主室１内での空気利用率
が向上するため、燃焼が促進される。
ド噴口角度の大小によって主室１への噴流分散具合が左
右される。従って主室１での噴流ガスは副室噴口３を出
たガスとサイド噴口３３を出たガスとに分岐され、副室
２から主室１へ噴出した直後の主室１内での空気利用率
が向上するため、燃焼が促進される。
【００１９】従って、本発明の燃焼室は比較的排ガス規
制の厳しい燃焼量の少ない部分負荷領域では特に有効で
ある。なお両サイド噴口３３の中心線のなす角度は大き
すぎても、小さすぎても燃焼に不利で最適な角度に設定
する必要がある。
制の厳しい燃焼量の少ない部分負荷領域では特に有効で
ある。なお両サイド噴口３３の中心線のなす角度は大き
すぎても、小さすぎても燃焼に不利で最適な角度に設定
する必要がある。
【００２０】また、前記副室２内の着火燃焼と同時に、
副室２内の圧力は上昇し、未燃、既燃ガスは、主噴口３
及び屈曲したサイド噴口３３を通って主室１へ噴出され
る。その際、副室２内の噴流ガスの大半は、主副室噴口
３を通過するが、一部はサイド噴口３３を通る。サイド
噴口３３からの噴流ガスは、各々の角度関係、θ1＜
θ3，θ5＜θ6の大小によって、主室１の縦方向（噴流
ガスの直進方向）、横方向（噴流ガスの直進に対して直
角方向）へ分散される。
副室２内の圧力は上昇し、未燃、既燃ガスは、主噴口３
及び屈曲したサイド噴口３３を通って主室１へ噴出され
る。その際、副室２内の噴流ガスの大半は、主副室噴口
３を通過するが、一部はサイド噴口３３を通る。サイド
噴口３３からの噴流ガスは、各々の角度関係、θ1＜
θ3，θ5＜θ6の大小によって、主室１の縦方向（噴流
ガスの直進方向）、横方向（噴流ガスの直進に対して直
角方向）へ分散される。
【００２１】従って、副室２から主室１へ噴出した直後
の、主室１内での噴流分散性が大幅に向上し、空気利用
率が増すため、燃焼が促進される。尚、サイド噴口３３
の各々の角度θは、性能、排ガスの最適角度に選択する
必要はあるがθ1，θ3は（２０°〜７０°）、θ5，θ6
は（０°〜１２０°）の範囲が実験の結果、良好な性能
が得られている。
の、主室１内での噴流分散性が大幅に向上し、空気利用
率が増すため、燃焼が促進される。尚、サイド噴口３３
の各々の角度θは、性能、排ガスの最適角度に選択する
必要はあるがθ1，θ3は（２０°〜７０°）、θ5，θ6
は（０°〜１２０°）の範囲が実験の結果、良好な性能
が得られている。
【００２２】
【発明の効果】本発明の燃焼室にすると、副室内の未
燃、既燃ガスが主室で再燃焼する際、主噴口及びサイド
噴口を出た直後に、主室内での左右、前後の空気との混
合が促進されるため、空気利用率が増々向上すると共
に、燃焼促進及び燃焼期間の短縮化が図られ、燃焼の等
容度、燃焼効率が向上する。すなわち、始動性が良好に
なるとともに、出力、燃費、更に吐煙、ＨＣ等の性能、
排ガス特性も改善される。
燃、既燃ガスが主室で再燃焼する際、主噴口及びサイド
噴口を出た直後に、主室内での左右、前後の空気との混
合が促進されるため、空気利用率が増々向上すると共
に、燃焼促進及び燃焼期間の短縮化が図られ、燃焼の等
容度、燃焼効率が向上する。すなわち、始動性が良好に
なるとともに、出力、燃費、更に吐煙、ＨＣ等の性能、
排ガス特性も改善される。
【図１】 副室式内燃機関の燃焼室断面図。
【図２】 実施例に係る副室式内燃機関の燃焼室断面
図。
図。
【図３】 副室口金の断面図。
【図４】 図３のIX―IX線断面図。
【図５】 従来の副室噴口近傍の断面図。
【図６】 図５のXI−XI矢視図。
１…主燃焼室（主室）、２…副燃焼室（副室）、３…副
室噴口、４…シリンダヘッド、５…燃料噴射弁、６…グ
ロープラグ、７…ピストン、８…シリンダ、９…副室口
金、１０…ピストン頂面、３３…サイド噴口、θ1〜θ6
…サイド噴口角度、Ａ−Ａ…シリンダ中心線、Ｓ…渦
流、Ｂ−Ｂ…副室中心線、Ｃ…シリンダ中心線と副室中
心線を含む平面。
室噴口、４…シリンダヘッド、５…燃料噴射弁、６…グ
ロープラグ、７…ピストン、８…シリンダ、９…副室口
金、１０…ピストン頂面、３３…サイド噴口、θ1〜θ6
…サイド噴口角度、Ａ−Ａ…シリンダ中心線、Ｓ…渦
流、Ｂ−Ｂ…副室中心線、Ｃ…シリンダ中心線と副室中
心線を含む平面。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−321672（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−291712（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−260977（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−75917（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−156925（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−141830（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−18025（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−167219（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−157320（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−3236（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−27705（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 19/00 - 19/18
Claims (2)
- 【請求項１】 シリンダヘッド側に副燃焼室を設け、同
副燃焼室の主燃焼室への出口部にシリンダ中心方向へ燃
焼ガスを噴出する副室噴口を有する副室口金を設けてな
る副室式内燃機関の燃焼室において、シリンダ中心線と
副室中心線を含む平面に直角で、かつ前記副室噴口の軸
線を含む面上にあり、同副室噴口に対しその両側に該副
室噴口と独立して前記副燃焼室と主燃焼室とを直接連通
するサイド噴口を設け、該サイド噴口を途中でシリンダ
中心線と副室中心線を含む平面に直角な方向で副室の中
心線となす角が大きくなるように折れ線状に屈曲させる
とともに該サイド噴口の前記主燃焼室に向かう中心線の
なす角度θ 6 を１２０°以下に設定してなることを特徴
とする副室式内燃機関の燃焼室。 - 【請求項２】 前記サイド噴口が副室噴口の両側に対称
に一対設けられていることを特徴とする請求項１記載の
副室式内燃機関の燃焼室。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30059795A JP3332694B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-10-25 | 副室式内燃機関の燃焼室 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-269299 | 1995-09-22 | ||
| JP26929995 | 1995-09-22 | ||
| JP30059795A JP3332694B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-10-25 | 副室式内燃機関の燃焼室 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09144542A JPH09144542A (ja) | 1997-06-03 |
| JP3332694B2 true JP3332694B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=26548713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30059795A Expired - Fee Related JP3332694B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-10-25 | 副室式内燃機関の燃焼室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3332694B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001152858A (ja) * | 1999-11-30 | 2001-06-05 | Kubota Corp | ディーゼルエンジンのうず室式燃焼室 |
| JP4157691B2 (ja) * | 2001-09-26 | 2008-10-01 | 株式会社クボタ | ディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室 |
| DE60332203D1 (de) * | 2002-09-27 | 2010-06-02 | Kubota Kk | Brennraum mit Wirbelkammer für eine Dieselbrennkraftmaschine |
| JP4088545B2 (ja) * | 2002-09-27 | 2008-05-21 | 株式会社クボタ | ディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室の連絡通路 |
| JP2007113534A (ja) * | 2005-10-24 | 2007-05-10 | Nissan Motor Co Ltd | 副室式内燃機関 |
| DE102009047019A1 (de) * | 2009-11-23 | 2011-05-26 | Robert Bosch Gmbh | Laserzündkerze |
| JP5585300B2 (ja) * | 2010-08-24 | 2014-09-10 | 株式会社豊田自動織機 | 副室式ガスエンジン |
-
1995
- 1995-10-25 JP JP30059795A patent/JP3332694B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09144542A (ja) | 1997-06-03 |
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