JPH0143468Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は副室式機関の燃焼室に関する。

〔従来の技術〕

従来の可変副室噴口燃焼室を第２図に示す。図
において、副燃焼室２はシリンダヘツド４内に凹
設されている。また、副燃焼室２はシリンダ中心
線Ｂ−Ｂから離れて位置し、シリンダ８近傍にあ
る。副燃焼室２の形状は上部が半球形、下部は円
錐台のもの、あるいは円柱形のもの等があるが、
下部が円錐台のものを示す。副燃焼室２に燃料噴
射弁５及び機関の始動時に副燃焼室２内を予熱す
るグロープラグ６を必要に応じて設置する。副燃
焼室２は副室口金９に設けられた副室噴口３を介
してピストン７の頂面、シリンダ８、シリンダヘ
ツド４の下面から構成される主燃焼室１と連通し
ている。ピストン７頂面には突起部１０が設置さ
れており、ピストンが上死点近傍に位置すると、
同突起部１０は副室噴口３内に挿入される。副室
噴口３のうちシリンダ中心線Ｂ−Ｂから離れて位
置する噴口通路壁の副燃焼室側開口部近傍に必要
に応じて切欠き１１を設ける。副燃焼室中心線Ａ
−Ａとシリンダ中心線Ｂ−Ｂを含む平面による副
室噴口３の切断面での副室噴口３稜線のうち、シ
リンダ中心線Ｂ−Ｂ側に位置する稜線と、同平面
による突起部１０の切断面での突起部１０稜線の
うち、シリンダ中心線Ｂ−Ｂ側の稜線とは平行で
ある（α_L＝α_R）。

機関運転時の圧縮行程で、ピストン７により主
燃焼室１内の空気が圧縮され副室噴口３を経て副
燃焼室２内に流入し、渦流Ｓを生成する。この
際、圧縮行程の上死点近傍以外では、副室噴口面
積が非常に大きいために、主燃焼室１から副燃焼
室２へのガス流入速度は小さく、圧縮行程の上死
点近傍になると、ピストン７に設置された突起部
１０が副室口金９に設けられた副室噴口３内に挿
入されるために、副室噴口面積が小さくなり、主
燃焼室１から副燃焼室２へのガス流入速度、従つ
て渦流速度は増大する。渦流Ｓの方向に沿つて燃
料噴射弁５より燃料を噴射すると、燃料は渦流Ｓ
と共に副燃焼室２内を旋回し燃料と空気の混合が
行われ、着火、燃焼する。副燃焼室２内の燃焼ガ
ス、未燃焼料は副室噴口３を通つて主燃焼室１内
に噴出し、ピストンに仕事をすると同時に主燃焼
室１内の空気との混合、燃焼を行わしめる。即
ち、副燃焼室２から流出した噴流はシリンダ中心
線Ｂ−Ｂに対し副燃焼室２と反対側のシリンダ８
壁まで到達し、壁面に衝突する。衝突後はシリン
ダ８壁の壁面に沿つて分散する。上死点近傍で
は、副室噴口３内に前記突起部１０が挿入されて
いるため、副室噴口面積は比較的小さく、副燃焼
室２内のガスは主燃焼室１内へ高速で噴出され
る。ピストン、従つて突起部１０が更に下降する
と、副室噴口面積は大きくなり、主燃焼室１内へ
の噴出速度は小さくなる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記のものには次の欠点がある。排ガスNOx
を低減するために燃料噴射時期を遅らせると、副
燃焼室２内で燃料噴霧が着火、燃焼し始める時期
には、ピストン７が下降行程にあるため、副燃焼
室２内のガスは副室噴口３を通つて主燃焼室１内
に流出するため、副燃焼室２内の燃料は未燃分の
多いまま、主燃焼室１内に流出する。この場合、
低負荷即ち燃料噴射量が少ない運転域であると、
主燃焼室１内では空気過大の状態しかも噴出ガス
の温度レベルが低いため、主燃焼室１内でも不完
全燃焼を起こし、未燃炭化水素HC等の排出が増
大する。

また、高負荷即ち燃料噴射量が多い運転域であ
ると、主燃焼室１内では空気不足の状態となり、
不完全燃焼を起こし、吐煙等が悪化する。

副燃焼室２内で着火する時期に、副燃焼室２か
ら主燃焼室１へのガス流出を抑制する構造として
は、(1)副室噴口面積を小さくすること、(2)副室噴
口角度α_Lを縮小（角度差（180−α_L）゜を大きく
する）することが考えられる。

上記ガス流出を抑制すると、高負荷時の主燃焼
室１内の燃焼遅れをカバーする対策、即ち主燃焼
室１内の燃料と空気の混合、燃焼を促進せねばな
らない。このためには、上記(1)の場合、副室噴口
面積をかなり小さくせねばならず、この際圧縮行
程時の副燃焼室２内の渦流Ｓが強くなりすぎ、燃
料噴霧は低負荷域で分散しすぎ、着火、燃焼しに
くくなる。

上記(2)の場合は、第３図に示すように、突起部
１０の高さが低くなり、可変副室噴口の構成が難
かしくなるか、またはゲインがなくなる。副室噴
口３をシリンダ中心線Ｂ−Ｂに近づけると、副室
噴口３が副室口金９からはみ出し、構成ができな
くなるか、または構造が複雑となるためコスト高
となる。同時に副室内渦流旋回半径r_sが小さくな
り良好な渦流が得られず、燃焼が悪化する。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の目的は上記の点に着目し、燃料噴射時
期を遅らせてNOx低減を図る場合の副燃焼室、
主燃焼室内の燃料と空気の混合、燃焼を改善し、
熱損失低減、副室噴口の絞り損失の低減を実現で
きる可変副室噴口燃焼室を提供することであり、
その特徴とするところは、副室噴口を設けた副燃
焼室がシリンダ中心線から離れて位置すると共
に、ピストンの上死点近傍通過中に上記副室噴口
内に挿入される突起部をピストン頂面に設けた副
室式機関の燃焼室において、副燃焼室中心線とシ
リンダ中心線を含む平面による副室噴口の切断面
での副室噴口稜線のうち、シリンダ中心線側に位
置する稜線とシリンダ中心線に直角な平面とのな
す最小角度をα_Lとし、上記副燃焼室中心線とシリ
ンダ中心線を含む平面による突起部の切断面での
突起部稜線のうち、シリンダ中心線側の稜線とシ
リンダ中心線に直角な平面とのなす最小角度をα_R
とすると、α_L＜α_Rとしたことである。

〔作用〕

この場合は、ピストン下降行程のある時期に副
燃焼室内で着火しても副室噴口と突起部で構成さ
れる副燃焼室側開口面積が噴口絞り及びα_L＜α_Rの
関係上小さく、さらにα_Lが小さいためガス流出が
抑制され、副燃焼室内での燃焼が促進し安定した
ものとなり、また上死点近傍以外では副室噴口面
積を大きくする。

〔実施例〕

以下図面を参照して本考案による実施例につき
説明する。

第１図は本考案による１実施例の燃焼室を示す
断面図である。

図において、副燃焼室２はシリンダヘツド４内
に凹設されている。また、副燃焼室２はシリンダ
中心線Ｂ−Ｂから離れて位置し、シリンダ８近傍
にある。

副燃焼室２の形状は上部が半球形、下部は円錐
台のものまたは円柱形のもの等があるが、下部が
円錐台のものを示す。

副燃焼室２に燃料噴射弁５及び機関の始動時に
副燃焼室２内を予熱するグロープラグ６を必要に
応じて設置する。

副燃焼室２は副室口金９に設けられた副室噴口
３を介してピストン７の頂面、シリンダ８、シリ
ンダヘツド４の下面から構成される主燃焼室１と
連通している。

ピストン７頂面には、突起部１０が設置されて
おり、ピストンが上死点近傍に位置すると、同突
起部１０は副室噴口３内に挿入される。

副室噴口３のうち、シリンダ中心線Ｂ−Ｂから
離れて位置する噴口通路壁の副燃焼室側開口部近
傍に切欠き１１を設けている。

副燃焼室中心線Ａ−Ａとシリンダ中心線Ｂ−Ｂ
を含む平面Ｃによる副室噴口３の切断面での副室
噴口３稜線のうち、シリンダ中心線Ｂ−Ｂ側に位
置する稜線とシリンダ中心線Ｂ−Ｂに直角な平面
とのなす最小角度をα_Lとし、上記平面Ｃによる突
起部１０の切断面での突起部１０稜線のうち、シ
リンダ中心線Ｂ−Ｂ側の稜線とシリンダ中心線Ｂ
−Ｂに直角な平面とのなす最小角度をα_Rとする
と、α_L＜α_Rの関係にある。

〔考案の効果〕

上記構成の場合の作用、効果について述べる。

本発明による可変副室噴口燃焼室にすると、
NOx低減上、燃料噴射時期を遅らせピストン７
が下降行程にある時期に副燃焼室２内で着火して
も、副室噴口３と突起部１０で構成される副燃焼
室側開口面積が上死点近傍での副室噴口絞り及び
前記角度α_L＜α_Rの関係上、小さくなること、さら
には前記角度α_Lが小さいため、副燃焼室２から主
燃焼室１へのガス流出が抑制されるので（両効果
により前記開口面積をそれ程小さくしなくて良
い）、副燃焼室２内での燃焼が促進され、安定し
たものとなる。その後、副燃焼室２内の圧力上昇
により主燃焼室１内へガスが流出するが、副室噴
口面積がまだ相対的に絞られていること及び前記
角度α_Lが小さいために、噴出ガスのシリンダ中心
方向へのペネトレーシヨンが向上し、主燃焼室１
内の未燃焼料と空気の混合気形成、燃焼が促進さ
れる。ピストン、従つて突起部１０がさらに下降
すると、突起部１０は副室噴口３から離脱し副室
噴口面積は大きくなるため、副燃焼室２内のガス
は主燃焼室１内へ流出しやすくなり、より早い時
期にピストン仕事及び主燃焼室１内の燃焼に寄与
できる。従つて、副室噴口３での絞り損失を低減
できると共に、燃焼室内での熱損失も低減でき
る。この場合、副室噴口面積が一定で、絞られた
ままであると、副燃焼室２から主燃焼室１へのガ
ス流出は抑制された状態が続き、副室噴口での絞
り損失、副燃焼室２内での空気不足、熱損失増大
を生ずる。以上により本考案の可変副室噴口燃焼
室によりNOx，HC、吐煙低減を図ることができ
ると共に、燃費、騒音も低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による１実施例の燃焼室を示す
断面図、第２図は従来の可変副室噴口燃焼室を示
す断面図、第３図は副室噴口角度α_Lを縮小した場
合の状態を示す説明図である。 １……主燃焼室、２……副燃焼室、３……副室
噴口、７……ピストン、８……シリンダ、１０…
…突起部、Ａ−Ａ……副燃焼室中心線、Ｂ−Ｂ…
…シリンダ中心線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 副室噴口を設けた副燃焼室がシリンダ中心線か
   ら離れて位置すると共に、ピストンの上死点近傍
   通過中に上記副室噴口内に挿入される突起部をピ
   ストン頂面に設けた副室式機関の燃焼室におい
   て、副燃焼室中心線とシリンダ中心線を含む平面
   による副室噴口の切断面での副室噴口稜線のう
   ち、シリンダ中心線側に位置する稜線とシリンダ
   中心線に直角な平面とのなす最小角度をα_Lとし、
   上記副燃焼室中心線とシリンダ中心線を含む平面
   による突起部の切断面での突起部稜線のうち、シ
   リンダ中心線側の稜線とシリンダ中心線に直角な
   平面とのなす最小角度をα_Rとすると、α_L＜α_Rとし
   たことを特徴とする可変副室噴口燃焼室。