JPH01125518A - 内燃機関 - Google Patents
内燃機関Info
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- JPH01125518A JPH01125518A JP62283934A JP28393487A JPH01125518A JP H01125518 A JPH01125518 A JP H01125518A JP 62283934 A JP62283934 A JP 62283934A JP 28393487 A JP28393487 A JP 28393487A JP H01125518 A JPH01125518 A JP H01125518A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
a、 産業上の利用分野
本発明は、内燃機関に関するもので、詳しくは、主燃焼
室の近傍に燃料活性室を備え、該燃料活性室と上記主燃
焼室間にこれら間を開閉する弁を備えた内燃機関に関す
る。
室の近傍に燃料活性室を備え、該燃料活性室と上記主燃
焼室間にこれら間を開閉する弁を備えた内燃機関に関す
る。
b、 従来の技術とその問題点
内燃機関、例えば圧縮着火機関の燃焼方式としては、直
接噴射式、予燃焼室式、渦流室式、空気室式等がある。
接噴射式、予燃焼室式、渦流室式、空気室式等がある。
しかし、何れの燃焼方法においても、液体燃料を燃焼室
等に直接に噴射するようにしているので、噴射させた液
体燃料と空気との均一な混合気体が形成される前に、圧
縮着火燃焼が開始されてしまう場合があった。この場合
には、燃焼室内に未燃焼ハイドロカーボンが生成し、圧
縮着火機関から黒煙が排出され、したがって、燃料効率
は低下し、大気汚染の一因を成していた。
等に直接に噴射するようにしているので、噴射させた液
体燃料と空気との均一な混合気体が形成される前に、圧
縮着火燃焼が開始されてしまう場合があった。この場合
には、燃焼室内に未燃焼ハイドロカーボンが生成し、圧
縮着火機関から黒煙が排出され、したがって、燃料効率
は低下し、大気汚染の一因を成していた。
また、現在の圧縮着火機関の多くは、高圧縮比かつ高温
で燃焼させるようにしているために窒素酸化物(Nox
)が多量に排出され、これも大気汚染の一因を成してい
た。
で燃焼させるようにしているために窒素酸化物(Nox
)が多量に排出され、これも大気汚染の一因を成してい
た。
そこで、本発明者は、このような実情に鑑み、先に、主
燃焼室の近傍に燃料活性室を有するとともに、該活性室
と上記主燃焼室間にこれら間を開閉する弁を備えた内燃
機関を提案した(特願昭61−253194号、特願昭
61−277908号等)。
燃焼室の近傍に燃料活性室を有するとともに、該活性室
と上記主燃焼室間にこれら間を開閉する弁を備えた内燃
機関を提案した(特願昭61−253194号、特願昭
61−277908号等)。
これらの内燃機関においては、上記弁は、その弁体がそ
の弁座から主燃焼室側に移動して開閉される構造となっ
ているため、活性室がら主燃焼室への流れに伴って大き
な損失が生ずることがなく、したがって、内燃機関にお
ける回転数および最高出力の向上を図ることができた。
の弁座から主燃焼室側に移動して開閉される構造となっ
ているため、活性室がら主燃焼室への流れに伴って大き
な損失が生ずることがなく、したがって、内燃機関にお
ける回転数および最高出力の向上を図ることができた。
しかし、本発明者は、さらに研究を続けた結果、燃焼効
率をさらに高め得るとともに最高出力の一層の向上を図
ることができる内燃機関に想到するに至った。
率をさらに高め得るとともに最高出力の一層の向上を図
ることができる内燃機関に想到するに至った。
すなわち、本発明は、燃焼効率および最高出力をさらに
高めることができる内燃機関を提供することを目的とす
る。
高めることができる内燃機関を提供することを目的とす
る。
C1問題点を解決するための手段
本発明では、上記目的を達成するために、主燃焼室の近
傍に燃料活性室を有するとともに、該燃料活性室と上記
主燃焼室との間にこれら間を開閉する弁を備えた内燃機
関において、上記弁を、低速運転時には着火タイミング
で開閉させ、中速以上の運転時には開成状態に保持する
弁制御手段を備えた構成としている。
傍に燃料活性室を有するとともに、該燃料活性室と上記
主燃焼室との間にこれら間を開閉する弁を備えた内燃機
関において、上記弁を、低速運転時には着火タイミング
で開閉させ、中速以上の運転時には開成状態に保持する
弁制御手段を備えた構成としている。
d、 実施例
以下、本発明に係る内燃機関の実施例について添付図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
第1図〜第4図は、本発明の一実施例を示すものである
。
。
本実施例の内燃機関1は、本発明をディーゼル機関の如
き圧縮着火機関に通用した場合のものである。
き圧縮着火機関に通用した場合のものである。
内燃機関1は、その主燃焼室2の上方近傍に燃料活性室
3を有する。
3を有する。
燃料活性室3は、上部4aが小径で形成されるとともに
下部4bが比較的大径で形成された段部4c付きの円筒
状ホルダ4の下部4b内に形成されている。
下部4bが比較的大径で形成された段部4c付きの円筒
状ホルダ4の下部4b内に形成されている。
燃料活性室3は、ホルダ4の上下方向軸を中心とする回
転体形状に形成され、特に、その上部3aは円すい形状
に形成されている。
転体形状に形成され、特に、その上部3aは円すい形状
に形成されている。
また、ホルダ4には、燃料活性室3に連通して、その下
方に略半円球状の下方に開口するくぼみ5が形成されて
いる。
方に略半円球状の下方に開口するくぼみ5が形成されて
いる。
このくぼみ5に対応して、ピストン6の上部にも略半円
球状の上方に開口するくぼみ7が形成されている。
球状の上方に開口するくぼみ7が形成されている。
主燃焼室2は、ピストン6がその圧縮上死点にある際に
、くぼみ5とくぼみ7とによって、スワールAの生じ易
い略球形状に形成される。
、くぼみ5とくぼみ7とによって、スワールAの生じ易
い略球形状に形成される。
ホルダ4の上部4aには、その軸方向に伸びる連通孔9
が形成され、該挿通孔9に、弁体loを下部に有するロ
フト1)が摺動自在にがっホルダ4との間をシールする
状態で挿通設置されている。
が形成され、該挿通孔9に、弁体loを下部に有するロ
フト1)が摺動自在にがっホルダ4との間をシールする
状態で挿通設置されている。
弁体lOは、燃料活性室3とくぼみ5との間のホルダ4
に形成された弁座12に嵌合することができ、該弁座1
2とともに弁13を構成している。
に形成された弁座12に嵌合することができ、該弁座1
2とともに弁13を構成している。
ロッド1)の上端にはタペット14が固定され、これと
シリンダヘンド8との間には、スプリング15が設置さ
れている。
シリンダヘンド8との間には、スプリング15が設置さ
れている。
このスプリング15の弾性力により、弁体1oは常時上
方に付勢され、タペット14はカム16に当接する。こ
うして、カム16が回転すると、それに伴ない弁体lO
は上下動する。
方に付勢され、タペット14はカム16に当接する。こ
うして、カム16が回転すると、それに伴ない弁体lO
は上下動する。
カム16には、図示しないクランクシャフトの動力を適
当な動力伝達手段を介して伝え、これを所定のタイミン
グで回転駆動する。
当な動力伝達手段を介して伝え、これを所定のタイミン
グで回転駆動する。
したがって、弁13は、カム16の回転により、所定タ
イミングで開閉される。
イミングで開閉される。
弁13の開成期間としては、圧縮工程の終り頃から排気
工程の始め頃までの間の適宜な期間が好ましいが、特に
これに限定されない0例えば、弁13の開成期間を、圧
縮工程の終り頃から吸入工程の終り頃までの長い期間と
することもできる。
工程の始め頃までの間の適宜な期間が好ましいが、特に
これに限定されない0例えば、弁13の開成期間を、圧
縮工程の終り頃から吸入工程の終り頃までの長い期間と
することもできる。
また、弁13の開成タイミングは、当該内燃機関の回転
数に応じて、進角させるように構成するのが好ましい、
なお、この進角させる装置としては、前記した動力伝達
手段中に従来の技術を用いて簡単に構成し設置すること
ができるため、その詳細な説明を省略する。
数に応じて、進角させるように構成するのが好ましい、
なお、この進角させる装置としては、前記した動力伝達
手段中に従来の技術を用いて簡単に構成し設置すること
ができるため、その詳細な説明を省略する。
さらに、当該内燃機関は、弁13を、低速運転時には着
火タイミングで開閉させ、中速以上の運転時には開成状
態に保持する弁制御手段5oを備えている。
火タイミングで開閉させ、中速以上の運転時には開成状
態に保持する弁制御手段5oを備えている。
この弁制御手段5oは、例えば、内燃機関の回転数を検
知して中速回転に達したところで弁13を開成状態とす
べくカム16を停止させる機構等である。
知して中速回転に達したところで弁13を開成状態とす
べくカム16を停止させる機構等である。
このような機構は、従来より周知の速度検出センサやマ
イクロコンピュータ等を用いた制御装置等を用いること
によって簡単に構成できるものであるため、その詳細な
説明を省略する。なお、この弁制御手段50の機構は、
特に限定されず要は、中速以上で弁13を開成状態に保
持できるものであれば、いかように構成しても良い。
イクロコンピュータ等を用いた制御装置等を用いること
によって簡単に構成できるものであるため、その詳細な
説明を省略する。なお、この弁制御手段50の機構は、
特に限定されず要は、中速以上で弁13を開成状態に保
持できるものであれば、いかように構成しても良い。
本実施例における弁制御手段50において、中速として
は1500〜2000rpmの範囲内に設定するのが好
ましいが、特にこれに限定されず、本発明が適用される
内燃機関の種類、性能および使用目的等を考慮して適宜
決定すれば良い。
は1500〜2000rpmの範囲内に設定するのが好
ましいが、特にこれに限定されず、本発明が適用される
内燃機関の種類、性能および使用目的等を考慮して適宜
決定すれば良い。
また、ホルダ4の側部には、燃料噴射ノズル17からの
噴射燃料を燃料活性室3内に導き供給するための燃料供
給孔18が形成されている。
噴射燃料を燃料活性室3内に導き供給するための燃料供
給孔18が形成されている。
この燃料供給孔18は、燃料活性室3に対して偏心させ
て形成されるのが好ましく (第2図参照)、これによ
り、燃料噴射ノズル17からの噴射燃料は、第2図にお
いて時計方向のスワールBを形成する。
て形成されるのが好ましく (第2図参照)、これによ
り、燃料噴射ノズル17からの噴射燃料は、第2図にお
いて時計方向のスワールBを形成する。
このスワールBにより、燃料の活性化が促進される。
また、ホルダ4の燃料供給孔18とくぼみ5は、小径の
圧縮エア導入孔18aにより連通されている。
圧縮エア導入孔18aにより連通されている。
この圧縮エア導入孔18aは、主燃焼室2内の圧縮エア
を、燃料供給孔18内に導びくためのものである。この
圧縮エア導入孔18aからの圧縮エアは、燃料噴射ノズ
ル17から噴射される燃料と予混合されて燃料活性室3
内に噴出される。
を、燃料供給孔18内に導びくためのものである。この
圧縮エア導入孔18aからの圧縮エアは、燃料噴射ノズ
ル17から噴射される燃料と予混合されて燃料活性室3
内に噴出される。
このように、燃料供給孔18は、燃料と圧縮エアを予め
混合させて燃料活性室3へ送る働きをすることから、い
わゆる燃料活性室3に対するブリミキシングポートを成
している。
混合させて燃料活性室3へ送る働きをすることから、い
わゆる燃料活性室3に対するブリミキシングポートを成
している。
さらに燃料活性室3には、グロープラグ19の先端部を
わずかに突出させて臨ませている。グロープラグ19は
、孔18からの燃料噴射方向に関しわずかに下流側に配
置されるのが好ましい。
わずかに突出させて臨ませている。グロープラグ19は
、孔18からの燃料噴射方向に関しわずかに下流側に配
置されるのが好ましい。
さらにまた、ホルダ4の燃料供給孔18と対峙する側に
、雌ネジ孔20が形成されている。雌ネジ孔20には、
点火プラグ21が締結されている0点火プラグ21は、
燃料活性化室3内のスワールBを妨害しないように、そ
の先端部21aを雌ネジ孔20内に位置させているが、
勿論上記先端部21aを雌ネジ孔20から突出させるよ
うに設置しても良い。
、雌ネジ孔20が形成されている。雌ネジ孔20には、
点火プラグ21が締結されている0点火プラグ21は、
燃料活性化室3内のスワールBを妨害しないように、そ
の先端部21aを雌ネジ孔20内に位置させているが、
勿論上記先端部21aを雌ネジ孔20から突出させるよ
うに設置しても良い。
点火プラグ21は、ホルダ4の雌ネジ孔20に対応して
シリンダへラド8に形成された孔22を介して雌ネジ2
0に着脱自在に固定される。
シリンダへラド8に形成された孔22を介して雌ネジ2
0に着脱自在に固定される。
さらにまた、ホルダ4には別の孔23が形成され、該孔
に対応してシリンダヘッド8には孔24.25が形成さ
れている。孔23は、燃料活性室3内のスワールBに関
して下流側を向けて形成されている。
に対応してシリンダヘッド8には孔24.25が形成さ
れている。孔23は、燃料活性室3内のスワールBに関
して下流側を向けて形成されている。
孔25は、孔24と主燃焼室2を連通ずる。したがって
、燃料活性室3は、孔23.24.25を介して主燃焼
室2に連通されている。
、燃料活性室3は、孔23.24.25を介して主燃焼
室2に連通されている。
また、孔24.25との間には、孔25の孔24に対す
る開口度を変化させるべく構成されたエア量調整装置2
6が介在設置されている。
る開口度を変化させるべく構成されたエア量調整装置2
6が介在設置されている。
このエア量調整装置26は、先端部に傾斜部27aを有
する円柱状小ロツド27と、適宜に該ロンドを回動させ
る回動手段28とから成る。
する円柱状小ロツド27と、適宜に該ロンドを回動させ
る回動手段28とから成る。
小ロフト27は、その傾斜部27aを孔25の口上に配
置させて、シリンダヘッド8に形成した孔29に回動自
在に支承され、連絡棒30を介して、回動手段28に連
結されている。
置させて、シリンダヘッド8に形成した孔29に回動自
在に支承され、連絡棒30を介して、回動手段28に連
結されている。
エア量調整装置26は、内燃機関が、高速運転時および
/または加速時および/または高負荷時等にあることを
検出して、圧縮エア導入孔18aを介して主燃焼室2か
ら燃料活性室3へ送られてくる圧縮エアの量を補うため
に設けられたものである。
/または加速時および/または高負荷時等にあることを
検出して、圧縮エア導入孔18aを介して主燃焼室2か
ら燃料活性室3へ送られてくる圧縮エアの量を補うため
に設けられたものである。
調整作動時には小ロッド27を回動させて傾斜部27a
と孔25の口との重なり合いによってその口を絞って孔
25,24.23を介して流れる圧縮エア通過量を調整
すべく働く。
と孔25の口との重なり合いによってその口を絞って孔
25,24.23を介して流れる圧縮エア通過量を調整
すべく働く。
回動手段28は、例えば図示しないクランクシャフトの
回転数またはアクセルペダルの踏込1や、アクセルペダ
ルの踏込量の変化の度合、あるいは図示しない吸気管内
のスロットルバルブの下流側の流速変化の度合等に基づ
いて小ロッド27を適宜な量だけ回動させる。
回転数またはアクセルペダルの踏込1や、アクセルペダ
ルの踏込量の変化の度合、あるいは図示しない吸気管内
のスロットルバルブの下流側の流速変化の度合等に基づ
いて小ロッド27を適宜な量だけ回動させる。
この回動手段28は、例えば、上記したような各種変化
を検出して得られる検出データを処理するマイクロコン
ピュータ等の処理装置および該処理装置の処理結果に基
づいて適宜駆動されるステンピングモータおよびその減
速装置等によって構成したものでも良い、また、機械的
に、図示しない連結手段を介してスロットルバルブある
いはアクセルペダル等に直接リンク式に連結して構成し
たものでも良く、要は、当該内燃機関の使用目的等を考
慮して、その構成を適宜決定すれば良い。
を検出して得られる検出データを処理するマイクロコン
ピュータ等の処理装置および該処理装置の処理結果に基
づいて適宜駆動されるステンピングモータおよびその減
速装置等によって構成したものでも良い、また、機械的
に、図示しない連結手段を介してスロットルバルブある
いはアクセルペダル等に直接リンク式に連結して構成し
たものでも良く、要は、当該内燃機関の使用目的等を考
慮して、その構成を適宜決定すれば良い。
また、弁体10の上面10aは、燃料活性室3の天井面
3aと同様に円すい形状に形成されている。これにより
、弁体lOが上動されて天井面3aに当接した際には、
弁体10とシリンダヘッド8間は完全にシールされる。
3aと同様に円すい形状に形成されている。これにより
、弁体lOが上動されて天井面3aに当接した際には、
弁体10とシリンダヘッド8間は完全にシールされる。
さらに、弁体10の上面10aには2本の環状溝31が
形成され、また、その側周面10bにも2本の環状溝3
2が形成されている。溝31.32の数は、特に限定さ
れない、これらの溝31.32により、弁13の作動中
に、弁体10の上面10aおよび/または天井面3aに
付着したカーボンが効率良(剥離されるとともに、弁体
10の側周面10bおよび/または弁座12に付着した
カーボンも効率的に剥離される。特に、弁体10の上面
10a と天井面3aとの間におけるカーボンを剥離で
きるので、弁体lOが上動された際における弁体10と
シリンダヘッド8と間のシール性を常時良好に保つこと
ができる。
形成され、また、その側周面10bにも2本の環状溝3
2が形成されている。溝31.32の数は、特に限定さ
れない、これらの溝31.32により、弁13の作動中
に、弁体10の上面10aおよび/または天井面3aに
付着したカーボンが効率良(剥離されるとともに、弁体
10の側周面10bおよび/または弁座12に付着した
カーボンも効率的に剥離される。特に、弁体10の上面
10a と天井面3aとの間におけるカーボンを剥離で
きるので、弁体lOが上動された際における弁体10と
シリンダヘッド8と間のシール性を常時良好に保つこと
ができる。
また、ホルダ4は、前記したように、その上部4aと下
部4b間に環状の段部4Gを有する。このホルダ4の形
状に対応して、シリンダヘッド8には、小径の孔8aと
大径の孔8bとが形成されるとともに、孔8aと孔8b
との間に環状の段部8Cが形成されている。
部4b間に環状の段部4Gを有する。このホルダ4の形
状に対応して、シリンダヘッド8には、小径の孔8aと
大径の孔8bとが形成されるとともに、孔8aと孔8b
との間に環状の段部8Cが形成されている。
本実施例では、孔8bは、その一部がシリンダブロック
33の内周面に固定されているシリンダライナ34上に
重なって位置するように、主燃焼室2に対して太き(偏
心して形成されている。
33の内周面に固定されているシリンダライナ34上に
重なって位置するように、主燃焼室2に対して太き(偏
心して形成されている。
ここで、ホルダ4の取付けについて説明する。
ホルダ4は、シリンダヘッド8の下方から孔8a+8b
に圧入されてシリンダヘッド8に固定され一体化される
。このとき、ホルダ4の段部4Cとシリンダへラド8の
段部8Cは密着される。しかる後、このシリンダヘッド
をシリンダブロック33に固定する。これにより、ホル
ダ4は、その段部4Cを押圧するシリンダヘッド8の段
部8Cと、その底面4dの一部を押圧するライナ34の
上端面34a とにより、その上下方向の移動が規制さ
れて完全に固定される。
に圧入されてシリンダヘッド8に固定され一体化される
。このとき、ホルダ4の段部4Cとシリンダへラド8の
段部8Cは密着される。しかる後、このシリンダヘッド
をシリンダブロック33に固定する。これにより、ホル
ダ4は、その段部4Cを押圧するシリンダヘッド8の段
部8Cと、その底面4dの一部を押圧するライナ34の
上端面34a とにより、その上下方向の移動が規制さ
れて完全に固定される。
なお、ホルダ4は、いずれかの地点で図示しない回り止
めキーによりシリンダヘッド8に対して回動しないよう
に固定されるのが好ましいが、ホルダ4がその軸に対し
て非回転体形状に形成されている場合には、シリンダヘ
ッド8に対して回動しないので、この場合には上記回り
止めキーは不用である。
めキーによりシリンダヘッド8に対して回動しないよう
に固定されるのが好ましいが、ホルダ4がその軸に対し
て非回転体形状に形成されている場合には、シリンダヘ
ッド8に対して回動しないので、この場合には上記回り
止めキーは不用である。
また、ホルダ4の固定位置としては、その底面4dの一
部を、ライナ34を大きく超えてシリンダブロック33
まで達するようにしても勿論良い。
部を、ライナ34を大きく超えてシリンダブロック33
まで達するようにしても勿論良い。
また、本実施例では、ピストン6のくぼみ7から直線状
にあるいは湾曲状に延びるガイド溝35を2本形成して
いる。なお、このガイド溝35の数も特に限定されない
、この溝35により、圧縮工程において、主燃焼室2内
のエアは効果的にスワー、ルを生じさせる。したがって
、ガイド溝35が湾曲状に形成される場合には、上記ス
ワールの方向と一致させるのが好ましい、なお、第4図
において、ピストン6上に示す一点鎖線の円36.37
は、シリンダヘッド8に設けられた図示しない吸気弁お
よび排気弁のピストン6に対する設置位置を示すもので
ある。
にあるいは湾曲状に延びるガイド溝35を2本形成して
いる。なお、このガイド溝35の数も特に限定されない
、この溝35により、圧縮工程において、主燃焼室2内
のエアは効果的にスワー、ルを生じさせる。したがって
、ガイド溝35が湾曲状に形成される場合には、上記ス
ワールの方向と一致させるのが好ましい、なお、第4図
において、ピストン6上に示す一点鎖線の円36.37
は、シリンダヘッド8に設けられた図示しない吸気弁お
よび排気弁のピストン6に対する設置位置を示すもので
ある。
次に、本実施例の作用について説明する。
いま、内燃機関1が圧縮工程にあり、主燃焼室2内のエ
アは、圧縮される。すると、主燃焼室2内の圧縮エアは
、圧縮エア導入孔18aを介して燃料供給孔18内に噴
出され、該燃料供給孔18から燃料活性室3内に導びか
れる。また、このとき、燃料噴射ノズル17からは、燃
料が燃料供給孔1日内に噴射される。噴射された燃料は
、燃料供給孔18内で圧縮エア導入孔18aを通じて主
燃焼室2から導びかれた圧縮エアと予混合されて燃料活
性室3内へ噴出される。この噴出により、燃料活性室3
内に燃料混合気体のスワールBが形成され、この燃料混
合気体は、グロープラグ19によって加熱されてその活
性化が促進され、均一な混合気が形成される。
アは、圧縮される。すると、主燃焼室2内の圧縮エアは
、圧縮エア導入孔18aを介して燃料供給孔18内に噴
出され、該燃料供給孔18から燃料活性室3内に導びか
れる。また、このとき、燃料噴射ノズル17からは、燃
料が燃料供給孔1日内に噴射される。噴射された燃料は
、燃料供給孔18内で圧縮エア導入孔18aを通じて主
燃焼室2から導びかれた圧縮エアと予混合されて燃料活
性室3内へ噴出される。この噴出により、燃料活性室3
内に燃料混合気体のスワールBが形成され、この燃料混
合気体は、グロープラグ19によって加熱されてその活
性化が促進され、均一な混合気が形成される。
次いで、圧縮上死点付近においてカム16の回転とスプ
リング15の作用により、弁10が上動されて弁13が
開成される。これとともに、点火プラグ21によって所
定の点火タイミングでスパークが放たれる。燃料活性室
3内の混合気は、弁1oの開成により、主燃焼室2内の
圧縮エアと混合して着火燃焼し始めるとともに、上記点
火プラグ19のスパークによりさらに確実に着火される
。この着火により、燃料活性室3内の混合気は燃焼し始
めて、急激に圧力が高められ、弁体10と弁座12間の
スペースおよび孔1B、18aを介して主燃焼室2内に
噴出される。このとき、特に、孔18aを介して噴出さ
れる燃焼混合気により、主燃焼室2内では激しいスワー
ルが形成される。このスワールにより、主燃焼室2内の
燃焼は、スムーズに行なわれる。
リング15の作用により、弁10が上動されて弁13が
開成される。これとともに、点火プラグ21によって所
定の点火タイミングでスパークが放たれる。燃料活性室
3内の混合気は、弁1oの開成により、主燃焼室2内の
圧縮エアと混合して着火燃焼し始めるとともに、上記点
火プラグ19のスパークによりさらに確実に着火される
。この着火により、燃料活性室3内の混合気は燃焼し始
めて、急激に圧力が高められ、弁体10と弁座12間の
スペースおよび孔1B、18aを介して主燃焼室2内に
噴出される。このとき、特に、孔18aを介して噴出さ
れる燃焼混合気により、主燃焼室2内では激しいスワー
ルが形成される。このスワールにより、主燃焼室2内の
燃焼は、スムーズに行なわれる。
また、上記の如く、弁13が開成されて燃焼が始まると
きに、弁体1oは天井面3aに当接して、該弁体とシリ
ンダヘッド8間をシールする。このシールにより、燃料
活性室3内の燃焼混合気がホルダ4の隙間から外部に漏
れるのが防止される。
きに、弁体1oは天井面3aに当接して、該弁体とシリ
ンダヘッド8間をシールする。このシールにより、燃料
活性室3内の燃焼混合気がホルダ4の隙間から外部に漏
れるのが防止される。
この後、弁13は、例えば膨張行程の終期付近あるいは
排気行程の終期付近等、適当な時期に閉成される。以後
、上記したのと同様の動作が繰り返される。
排気行程の終期付近等、適当な時期に閉成される。以後
、上記したのと同様の動作が繰り返される。
なお、上記実施例の内燃機関1には、エア量調整装置F
26の代わりに、またはこれとともに、当該内燃機関の
加速時等に圧縮エアを燃料活性室3内に供給する圧縮エ
ア供給手段38を付加設置することもできる。
26の代わりに、またはこれとともに、当該内燃機関の
加速時等に圧縮エアを燃料活性室3内に供給する圧縮エ
ア供給手段38を付加設置することもできる。
この圧縮エア供給手段38は、その−例として第1図に
示すように、エアクリーナ等を介して得られる清浄なエ
アの一部を圧縮するポンプ39と、該ポンプによって圧
縮されたエアを蓄積するタンク40と、該タンクから燃
料活性化室3に圧縮エアを導く導管41と、導管41の
途中に介在された常閉型電磁弁42と、該電磁弁42を
適宜に開閉制御する電磁弁制御部43等とから構成する
ことができる。
示すように、エアクリーナ等を介して得られる清浄なエ
アの一部を圧縮するポンプ39と、該ポンプによって圧
縮されたエアを蓄積するタンク40と、該タンクから燃
料活性化室3に圧縮エアを導く導管41と、導管41の
途中に介在された常閉型電磁弁42と、該電磁弁42を
適宜に開閉制御する電磁弁制御部43等とから構成する
ことができる。
ポンプ39は図示しないクランクシャフトの動力が伝達
されて駆動される。
されて駆動される。
電磁弁制御部43は、内燃機関が加速されている時(以
下加速時という)あるいは負荷をかけられている時(以
下加賀荷時という)にそれを検出し、電磁弁42を開成
させて、燃料活性化室3に圧縮エアを送るようにするた
めのものである。
下加速時という)あるいは負荷をかけられている時(以
下加賀荷時という)にそれを検出し、電磁弁42を開成
させて、燃料活性化室3に圧縮エアを送るようにするた
めのものである。
本例では、内燃機関の加速時あるいは加賀荷時に、燃料
供給ポンプ44のコントロールランク44aが一方に大
きく移動することを利用し、このコントロールランク4
4a の作動によってスイッチ45のアクチュエータを
押圧して該スイッチを開成させ、それによってパンテリ
46からスイッチ45を介して電磁弁42に作動電流を
流すようにしている。
供給ポンプ44のコントロールランク44aが一方に大
きく移動することを利用し、このコントロールランク4
4a の作動によってスイッチ45のアクチュエータを
押圧して該スイッチを開成させ、それによってパンテリ
46からスイッチ45を介して電磁弁42に作動電流を
流すようにしている。
なお、47は、タンク4oからポンプ39側に圧縮エア
が逆流しないように、導管48の途中に介在させた逆止
弁であり、49はタンク4o内の圧力を一定に保ったた
めのリリーフ弁である。
が逆流しないように、導管48の途中に介在させた逆止
弁であり、49はタンク4o内の圧力を一定に保ったた
めのリリーフ弁である。
圧縮エア供給手段38を設置するに際し、第1図に示す
如く、直接燃料活性室3に圧縮エアを供給するようにし
ても良いが、好ましくは、圧縮エアが燃料活性室3内の
スワールBと同方向にかつ接線方向に噴出されるように
供給するのが良く、例えば、孔23または燃料供給孔1
8から供給するか、あるいは孔23と燃料供給孔1Bと
の間のいずれかの地点から供給するのが良い。
如く、直接燃料活性室3に圧縮エアを供給するようにし
ても良いが、好ましくは、圧縮エアが燃料活性室3内の
スワールBと同方向にかつ接線方向に噴出されるように
供給するのが良く、例えば、孔23または燃料供給孔1
8から供給するか、あるいは孔23と燃料供給孔1Bと
の間のいずれかの地点から供給するのが良い。
次に、本発明の内燃機関の特徴的な作用をまとめてみる
と、次のとおりである。
と、次のとおりである。
1) 噴射燃料の早期活性化
燃料は、燃料噴射ノズル17から、高温の残留ガスが内
在し、かつ高温に加熱された壁面を有する燃料活性室3
に比較的早期に噴射され、しかも、圧縮エア導入孔18
aから流入され圧縮エアと予混合され、さらに燃料活性
室3内においてスワールに乗り上記残留ガス、高温壁面
およびグロープラグ19等によって強制的に予熱されて
、均一な混合気を形成する。なお、この圧縮エア導入孔
18aを余り大きくすると、この燃料活性室3において
自己着火し、いわゆるディーゼル燃焼となるので、圧縮
エア導入孔18aの径は比較的小さ(設定するのが好ま
しい。
在し、かつ高温に加熱された壁面を有する燃料活性室3
に比較的早期に噴射され、しかも、圧縮エア導入孔18
aから流入され圧縮エアと予混合され、さらに燃料活性
室3内においてスワールに乗り上記残留ガス、高温壁面
およびグロープラグ19等によって強制的に予熱されて
、均一な混合気を形成する。なお、この圧縮エア導入孔
18aを余り大きくすると、この燃料活性室3において
自己着火し、いわゆるディーゼル燃焼となるので、圧縮
エア導入孔18aの径は比較的小さ(設定するのが好ま
しい。
2) 弁13による着火時期の制御
弁体10と燃料活性室3の天井面3aとの間にある均一
に活性化(予混合、予熱)された混合気は、弁体10を
引き上げることにより弁体lOの上面10aと燃料活性
室3の天井面3aによりスキッシェ作用を施され、開成
された弁13から主燃焼室2に激しく噴出され、該主燃
焼室内の新気と接触して直ちに着火燃焼する。このよう
に、本発明の内燃機関では、本質的に点火プラグ21の
スパークによらずに弁13の開成により着火燃焼を行わ
せることができるので、点火プラグ21を省略すること
もできる。
に活性化(予混合、予熱)された混合気は、弁体10を
引き上げることにより弁体lOの上面10aと燃料活性
室3の天井面3aによりスキッシェ作用を施され、開成
された弁13から主燃焼室2に激しく噴出され、該主燃
焼室内の新気と接触して直ちに着火燃焼する。このよう
に、本発明の内燃機関では、本質的に点火プラグ21の
スパークによらずに弁13の開成により着火燃焼を行わ
せることができるので、点火プラグ21を省略すること
もできる。
また、点火プラグ21を用いた場合には、活性化し難い
かあるいは着火し難い燃料を用いても確実に所定のタイ
ミングで着火させることができる。したがって、点火プ
ラグ21を用いた構成とするか否かは、燃料の種類やそ
の性質および当該内燃機関の使用目的等を考慮して適宜
に決定すれば良い。
かあるいは着火し難い燃料を用いても確実に所定のタイ
ミングで着火させることができる。したがって、点火プ
ラグ21を用いた構成とするか否かは、燃料の種類やそ
の性質および当該内燃機関の使用目的等を考慮して適宜
に決定すれば良い。
以上のことから明らかなように、本発明の内燃機関では
、その弁13の開閉時期および/または点火プラグ21
のスパーク時期を適当に選択し変化させることにより、
その着火時期を最適制御することもできる。なお、点火
プラグ21のスパークにより着火させる構成とした場合
には、点火プラグ21のスパークを放つタイミングは、
弁13の開成タイミングに同期させるのが良い。
、その弁13の開閉時期および/または点火プラグ21
のスパーク時期を適当に選択し変化させることにより、
その着火時期を最適制御することもできる。なお、点火
プラグ21のスパークにより着火させる構成とした場合
には、点火プラグ21のスパークを放つタイミングは、
弁13の開成タイミングに同期させるのが良い。
また、弁10の開閉時期を制御できるので、燃料供給時
間も制御することができ、燃料活性化室3において、予
め燃料と空気を予混合し十分に予熱し、活性化させるこ
とができる。このため、種々の燃料を種々の内燃機関に
適した最適の状態にガス化できる。
間も制御することができ、燃料活性化室3において、予
め燃料と空気を予混合し十分に予熱し、活性化させるこ
とができる。このため、種々の燃料を種々の内燃機関に
適した最適の状態にガス化できる。
したがって、多種の燃料を使用できるとともに、本発明
を内燃機関全般(ディーゼル機関に限らず、通常のガソ
リン機関も含む)に採用することができる。
を内燃機関全般(ディーゼル機関に限らず、通常のガソ
リン機関も含む)に採用することができる。
3) 活性化に伴う予混合燃焼
燃料を着火させる前に、これを燃料活性室3において予
め活性化させる構成としているため、ディーゼル燃焼特
有なディーゼルノックをおこすことなく、静かな予混合
燃焼を実現でき、排ガスも少く、とくに黒煙はほとんど
見られない、そのため、高速回転が可能となり、圧縮比
も若干低下させ得るので、機関の軽量化が期待できる。
め活性化させる構成としているため、ディーゼル燃焼特
有なディーゼルノックをおこすことなく、静かな予混合
燃焼を実現でき、排ガスも少く、とくに黒煙はほとんど
見られない、そのため、高速回転が可能となり、圧縮比
も若干低下させ得るので、機関の軽量化が期待できる。
また、空気過剰率を1.0に近づけることができるので
、出力向上も可能となる。
、出力向上も可能となる。
なお、本発明においては、ホルダ4の設置位置は、ピス
トン6に対してその中央に位置させる構成としても勿論
良い。
トン6に対してその中央に位置させる構成としても勿論
良い。
また、ピストン6のくぼみ7の形状は、略半円球形状に
限らず、略円柱形状等、いかなる形状としても良い。
限らず、略円柱形状等、いかなる形状としても良い。
さらに、弁体10の溝31.32、エア量調整装置26
、ピストン60溝35およ′び圧縮エア供給手段38の
いずれかは、省略しても良−く、内燃機関lの使用目的
等を考慮して選択的に適宜に付加することが良い。
、ピストン60溝35およ′び圧縮エア供給手段38の
いずれかは、省略しても良−く、内燃機関lの使用目的
等を考慮して選択的に適宜に付加することが良い。
なお、少なくとも燃料活性室3を囲むその壁面またはホ
ルダ4全体をセラミクス材料を用いて形成すれば、当該
内燃機関の熱効率を向上させることができて好ましい、
勿論、シリンダへラド8やシリンダブロック33ととも
に、全体をセラミクス材料で形成しても良い。
ルダ4全体をセラミクス材料を用いて形成すれば、当該
内燃機関の熱効率を向上させることができて好ましい、
勿論、シリンダへラド8やシリンダブロック33ととも
に、全体をセラミクス材料で形成しても良い。
また、上記実施例では、圧縮エア導入孔18aを、主燃
焼室2と燃料供給孔18の途中とを連通させるべく構成
しているが、これに限らず、それぞれの孔の途中で合流
させる構成としてもよい。
焼室2と燃料供給孔18の途中とを連通させるべく構成
しているが、これに限らず、それぞれの孔の途中で合流
させる構成としてもよい。
e、 発明の詳細
な説明したように、本発明では、主燃焼室の近傍に燃料
活性室を有するとともに、該燃料活性室と上記主燃焼室
との間にこれら間を開閉する弁を備えた内燃機関におい
て、上記弁を、低速運転時には着火タイミングで開閉さ
せ、中速以上の運転時には開成状態に保持する弁制御手
段を備えた構成としているため、低速から中速時には、
燃料活性室内で予め活性化した燃料を確実にスムーズに
着火させることができ、したがって、低速から中速にお
けるノンキングを効果的に防止できるとともに、中速か
ら高速時にはなめらかな運転が実現できる。
活性室を有するとともに、該燃料活性室と上記主燃焼室
との間にこれら間を開閉する弁を備えた内燃機関におい
て、上記弁を、低速運転時には着火タイミングで開閉さ
せ、中速以上の運転時には開成状態に保持する弁制御手
段を備えた構成としているため、低速から中速時には、
燃料活性室内で予め活性化した燃料を確実にスムーズに
着火させることができ、したがって、低速から中速にお
けるノンキングを効果的に防止できるとともに、中速か
ら高速時にはなめらかな運転が実現できる。
しかも、燃料活性化室内においては、高圧、高温のもと
に燃料を活性化することができるので、従来の内燃機関
特に圧縮着火機関よりも圧縮比を下げた状態あるいは上
げた状態においても燃焼効率を高める事ができる。この
ため、黒煙、窒素酸化物(Nox)を減少でき、したが
って、黒煙や窒素酸化物の排出による大気汚染を防止す
ることができる。
に燃料を活性化することができるので、従来の内燃機関
特に圧縮着火機関よりも圧縮比を下げた状態あるいは上
げた状態においても燃焼効率を高める事ができる。この
ため、黒煙、窒素酸化物(Nox)を減少でき、したが
って、黒煙や窒素酸化物の排出による大気汚染を防止す
ることができる。
また、本発明では、多種類の燃料を用いることができ、
しかも、それらをスムーズに燃焼させることができる。
しかも、それらをスムーズに燃焼させることができる。
第1図〜第4図は本発明に係る内燃機関のピストン構造
の一実施例を示し、第1図はその概念的断面図、第2図
は第1図C−C@によるその要部拡大横断面図、第3図
は燃料活性室と弁の要部を拡大して示す縦断面図、第4
図はそのピストン構造を示す平面図である。 1・・・内燃機関、 2・・・主燃焼室、3・・
・燃料活性室、 4・・・ホルダ、4c・・・段部
、 5・・・くぼみ、6・・・ピストン、
7・・・くぼみ、8・・・シリンダヘッド、
8C・・・段部、10・・・弁体、 1)
・・・ロフト、12・・・弁座、 13・・
・弁、14・・・タペット、 15・・・スプ
リング、16・・・カム、 17・・・燃料
噴射ノズル、18、18a・・・孔、 19・・
・グロープラグ、20・・・雌ネジ孔、 21・
・・点火プラグ、22・・・孔、 23.
24.25・・・孔、26・・・エア量調整装置、 2
7・・・小ロツト、27a・・・傾斜部、 28
・・・回動手段、31、32・・・溝、 33
・・・シリンダブロック、34・・・ライナ、
35・・・ガイド溝。 第2図 第3図 第4図
の一実施例を示し、第1図はその概念的断面図、第2図
は第1図C−C@によるその要部拡大横断面図、第3図
は燃料活性室と弁の要部を拡大して示す縦断面図、第4
図はそのピストン構造を示す平面図である。 1・・・内燃機関、 2・・・主燃焼室、3・・
・燃料活性室、 4・・・ホルダ、4c・・・段部
、 5・・・くぼみ、6・・・ピストン、
7・・・くぼみ、8・・・シリンダヘッド、
8C・・・段部、10・・・弁体、 1)
・・・ロフト、12・・・弁座、 13・・
・弁、14・・・タペット、 15・・・スプ
リング、16・・・カム、 17・・・燃料
噴射ノズル、18、18a・・・孔、 19・・
・グロープラグ、20・・・雌ネジ孔、 21・
・・点火プラグ、22・・・孔、 23.
24.25・・・孔、26・・・エア量調整装置、 2
7・・・小ロツト、27a・・・傾斜部、 28
・・・回動手段、31、32・・・溝、 33
・・・シリンダブロック、34・・・ライナ、
35・・・ガイド溝。 第2図 第3図 第4図
Claims (2)
- (1) 主燃焼室の近傍に燃料活性室を有するとともに
、該燃料活性室と上記主燃焼室との間にこれら間を開閉
する弁を備えた内燃機関において、上記弁を、低速運転
時には着火タイミングで開閉させ、中速以上の運転時に
は開成状態に保持する弁制御手段を備えたことを特徴と
する内燃機関。 - (2) 上記弁体を、上記燃料活性室側へ移動させるこ
とにより開成する構成としたことを特徴とする特許請求
の範囲第(1)項記載の内燃機関。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62283934A JPH0610413B2 (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | 内燃機関 |
AU10117/88A AU609442B2 (en) | 1987-01-21 | 1988-01-07 | Internal combustion engine |
DE8888730010T DE3874555T2 (de) | 1987-01-21 | 1988-01-15 | Brennkraftmaschine. |
EP88730010A EP0276193B1 (en) | 1987-01-21 | 1988-01-15 | Internal combustion engine |
AT88730010T ATE80700T1 (de) | 1987-01-21 | 1988-01-15 | Brennkraftmaschine. |
CA000556894A CA1309626C (en) | 1987-01-21 | 1988-01-20 | Internal combustion engine |
US07/146,738 US4854281A (en) | 1987-01-21 | 1988-01-21 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62283934A JPH0610413B2 (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | 内燃機関 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01125518A true JPH01125518A (ja) | 1989-05-18 |
JPH0610413B2 JPH0610413B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=17672108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62283934A Expired - Lifetime JPH0610413B2 (ja) | 1987-01-21 | 1987-11-10 | 内燃機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0610413B2 (ja) |
-
1987
- 1987-11-10 JP JP62283934A patent/JPH0610413B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0610413B2 (ja) | 1994-02-09 |
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