JP3876389B2 - 独立燃焼室式内燃機関 - Google Patents
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Description
しかしながらディーゼル式内燃機関においても、火花点火式内燃機関とは発生メカニズムは異なるがいわゆるディーゼルノックと呼ばれるノック現象が発生する。スパークノックおよびディーゼルノック、いずれにしろこれらの現象は、燃焼というよりも爆発に近い燃焼速度で燃焼し、きわめて高い衝撃波が発生することになる。
この衝撃波によってピストンリングの破損、ピストンそのものの溶損といった機関の致命傷となる。したがって、火花点火式内燃機関および圧縮着火式内燃機関など着火形式にかかわらず、ノッキングによる機関ダメージがネックとなって高圧縮比化に制限を受けている。
本発明はかかる点に着目してなされたもので、ノッキングによる機関各部のダメージを引き起こすことなく、高圧縮比を実現できる内燃機関を提供することをその目的とする。
第1および第2連通路11、12は、ピストン・ヘッド21とハウジング4としてのシリンダ41内面との間に形成される可変容積の作動室7と独立燃焼室1とを連通するもので、第1連通路11は独立燃焼室1に対して軸心方向に開口し、第2連通路12は独立燃焼室1の接線方向に開口するように形成されている。
図6に示す第2実施例の独立燃焼室式内燃機関は、ハウジング4とピストン2との間に形成される可変容積の作動室4内において吸入、圧縮、爆発、膨張および排気の各行程を行う内燃機関であって、上記ハウジング4に形成され、燃料供給手段6を備えかつ内部で独立的に燃焼を行う固定容積の独立燃焼室1と、該独立燃焼室1と上記可変容積の作動室7とを連通する一つの連通路11と、上記作動室7から該独立燃焼室1への圧縮空気の導入を許容するとともに、該独立燃焼室1から該作動室7への燃焼ガスを所定のタイミングで噴出させる制御弁3とを備え、該独立燃焼室1における主燃焼を作動室7に対して非連通状態で独立的に行うように構成したことを特徴とする。
図9は、本発明にかかわる、独立燃焼室式内燃機関としての自己着火式のロータリ式内燃機関に関し、トロコイド状の内周面を有するロータハウジング4と、その内周面に沿って遊星回転運動する三角形状のピストンとしてのロータ2を備えている。
ロータハウジング4には、長軸X をはさんで、一側に吸気ポート8および排気ポート9が設けられ他側に本発明にかかわる独立燃焼室1が設けられている。独立燃焼室1は球形をなし、圧縮上死点にある作動室に対して、第1連通路11および第2連通路12を介して連通されている。第1連通路11は、短軸Y に対しリーデイング側に位置し、排気下死点にある作動室のトレーリング側アペックスシールの位置近傍に開口している。第2連通路12は、短軸Y に対しトレーリング側に位置し、吸気下死点にある作動室のリーデイング側アペックスシールの近傍に開口している。
ロータハウジング4の内周面とロータフランク面とで構成される3つの作動室7a、7b、7cはロータ2先端のアペックスシール2a、2b、2cによって作動室相互間の機密が保たれており、ロータ2の回転に伴って各作動室は独立して容積変化を行い、吸入、圧縮、爆発、膨張、排気の各行程を行う。
次いで、圧縮上死点後20度に達すると第1制御弁3が開放され、高圧燃焼ガスが作動室7a 内に噴出され、その圧力はロータ2のフランク面に作用し、偏心軸5にその力が伝えられる。この作用は、膨張行程を通じて行われ、作動室7a のリーデイング側アペックスシール2a が排気ポート9上を通過するまで継続される。その後、排気行程に移行し、作動室7a 内の燃焼ガスは順次排気ポート9から排出されることになる。
また、以上の実施例において、一部の実施例において水噴射ノズルを図示しているが、いずれの実施例においても必要に応じて設けることが可能である。
2 ピストン
3 制御弁
4 ハウジング
6 燃料供給装置
7 作動室
11 連通路(第1連通路)
12 連通路(第2連通路)
13 制御弁(第2制御弁)
Claims (12)
- ハウジングとピストンとの間に形成される可変容積の作動室内において吸入、圧縮、爆発、膨張および排気の各行程を行う内燃機関であって、上記ハウジングに形成され、燃料供給手段を備えかつ内部で独立的に主燃焼を行う固定容積の独立燃焼室と、
該独立燃焼室と上記可変容積の作動室とを連通する少なくとも一つの連通路と、上記作動室から該独立燃焼室への圧縮空気の導入を許容するとともに、該独立燃焼室から燃焼ガスを圧縮上死点後所定のタイミングで作動室内に噴出させるように制御する制御弁とを備え、該制御弁が、該独立燃焼室における主燃焼を作動室に対して非連通状態で独立的に行うように圧縮上死点付近であって上記燃料供給手段の燃料噴射時期を含みかつ圧縮上死点後20度ないし30度まで上記連通路を閉じるように構成されていることを特徴とする独立燃焼室式内燃機関。 - 上記連通路は、単一の連通路として構成されていることを特徴とする請求項1に記載の独立燃焼室式内燃機関。
- 上記連通路が、一つの独立燃焼室に対しそれぞれ連通する第1連通路と第2連通路とで構成され、第1連通路に独立燃焼室から燃焼ガスを所定のタイミングで作動室内に噴出させる第1制御弁を設け、第2連通路に、上記作動室から独立燃焼室への圧縮作動ガスの流入を許し独立燃焼室から作動室への燃焼ガスの流出を阻止する第2制御弁を設けたことを特徴とする請求項1に記載の独立燃焼式内燃機関。
- 上記第1制御弁は、上記ハウジング内を往復動するピストンに形成された副ピストンとして構成されていることを特徴とする請求項2に記載の独立燃焼室式内燃機関。
- 上記独立燃焼室式内燃機関は、往復動式内燃機関であることを特徴とする請求項1ないし4の1つに記載の独立燃焼室式内燃機関。
- 上記独立燃焼室式内燃機関は、トロコイド状の内周面を有するハウジング内を多角形状のピストンとしてのロータが遊星回転運動するロータリ式内燃機関であることを特徴とする請求項1ないし3の1つに記載の独立燃焼室式内燃機関。
- 上記独立燃焼室は、気筒あたり複数個設けられ、運転状態に応じてその作動数を変更するように構成したことを特徴とする請求項1ないし6の1つに記載の独立燃焼式内燃機関。
- 上記独立燃焼室は、気筒数より少ない数に設定され、複数の気筒に対する主燃焼を選択的に行うように構成したことを特徴とする請求項1ないし6の1つに記載の独立燃焼室式内燃機関。
- 上記独立燃焼室は、過給装置に接続されていることを特徴とする請求項1ないし8の1つに記載の独立燃焼室式内燃機関。
- 上記過給装置は多気筒式内燃機関の1つの気筒で構成したことを特徴とする請求項9に記載の独立燃焼室式内燃機関。
- 上記独立燃焼室は、ほぼ球形に形成されていることを特徴とする請求項1ないし10の1つに記載の独立燃焼室式内燃機関。
- 上記独立燃焼室は、燃料供給手段に加えて水噴射手段が設けられていることを特徴とする請求項1ないし11の1つに記載の独立燃焼室式内燃機関。
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