JPH04125627U - エンジンの燃焼室構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの燃焼室内にタンブル流を生じさせ
て希薄燃焼を可能とするのに伴い、安定した燃焼を可能
とする。 【構成】 燃焼室３内の吸気弁側に、通常の点火プラグ
１の他に点火プラグ２を設置する。エンジンの負荷変動
等に応じて、必要時のみ点火プラグ２を作用して、火炎
核の吹き消えを防止する。この結果、燃焼変動を防止し
て、安定な燃焼が可能となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、燃焼室内の混合気を容易に燃焼させるエンジンの燃焼室構造に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、エンジンの燃費を向上するだけでなく、エンジンの排気ガス中に含 まれるＣＯ、ＮＯｘ等の有害排出物を低減すべく、空燃比が理論空燃比よりも大 きい状態、つまり、混合気がリーン状態であっても、燃料の燃焼が可能なエンジ ンが採用されている。

【０００３】 このような内燃機関であるエンジンでは、燃焼室内での混合気の流れを活性化 し、安定した燃焼を得るべく、例えば、各気筒の燃焼室の片側に、２個の吸気ポ ートを有して、いわゆる層状燃焼させるものが知られている。

【０００４】 このタイプのエンジンには、一例として、各吸気ポートが分岐通路を介して共 通の吸気通路に接続されており、一方の吸気ポートに連なる分岐通路に、スワー ル制御弁が配置されているエンジンが有る。しかし、このような構造では、エン ジンの構造が複雑化するばかりではなく、スワール制御弁が開かれる運転条件、 即ち、全開時にスワール制御弁が吸気の抵抗になり、出力性能は犠牲になること になる。

【０００５】 また、これとは別に、複数の吸気ポートの角度を調整し、混合気の流れをシリ ンダボアの軸線方向に沿って流れる旋回流とする構造のエンジンも新たに検討さ れている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前述のように、シリンダボアの軸線方向に沿って流れる旋回流であるタンブル 流をエンジンの燃焼室内で生じさせると、混合気の燃焼速度は大幅に速くなる。 しかし、それぞれ熱発生量，気筒内圧力，発光強度及び、熱発生率を、タンブル 流が無い場合と有る場合とで比較する図３，図４に示すように、タンブル流が無 い場合の図３に比し、タンブル流が有る場合の図４は、気筒内圧，発光強度など が大幅にばらつくことになる。

【０００７】 これは、圧縮行程後半の点火時期付近においてタンブル流が完全に崩壊せずに 、大きな渦構造が点火プラグ付近から排気弁側に残ることになり、この渦の流れ により点火直後の火炎核が点火プラグ１から吹飛ばされて失火することが、燃焼 室内の流速分布の測定結果を表す図５から明確となった。従って、タンブル流を 生じさせると火炎核が吹飛ばされて、失火するサイクルが発生し、結果として、 燃焼変動が大きくなる欠点を有していた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案によりエンジンの燃焼室構造は、吸気弁側より吸気された混合気が圧縮 される燃焼室に、混合気に着火する第１の点火プラグと、前記吸気弁側に位置し て混合気に着火する第２の点火プラグとを設けると共に、該第２の点火プラグに よる着火を制御する制御装置を設けたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】

エンジンの回転に伴って、第１の点火プラグが常時混合気に着火する。エンジ ン回転数及びエンジン負荷等の条件により、制御装置が判断して第２の点火プラ グによる着火も行われ、燃焼室内の混合気の燃焼が安定化する。

【００１０】

【実施例】

本考案の一実施例を図１及び図２に示し、これらの図に基づき本実施例を説明 する。

【００１１】 図１は、エンジンのペントルーフ型燃焼室を概念的に表わした断面図である。 この図に示すように、従来より用いられている第１の点火プラグ１が燃焼室３の 頂部に設置されている。また、燃焼室３の図上、右側に位置する吸気弁側の位置 であって、図５より混合気の衝突により流速が小さく、流れの乱れが大きく生ず ると考えられる箇所４に第２の点火プラグ２を設置する。さらに、この点火プラ グ２は図示しない制御装置に接続されている。

【００１２】 そして、この燃焼室３には、タンブル流が生ずるように図示しない吸気ポート が形成されており、また、エンジンの回転数及び筒内圧力に応じて、これら２つ の点火プラグ１，２を使い分ける制御を制御装置が行う。つまり、第２の点火プ ラグ２を回転数等の条件に基づき使用し、あるいは使用停止することとする。

【００１３】 以下、本実施例の作用効果を図２に基づき説明する。

【００１４】 図２には、エンジンの回転数と筒内最大圧のサイクル間での変化率との関係を 表す。この図に示す線Ｄは吸気圧が通常の状態を示すものであり、線Ｄで区分さ れた領域Ａ側では、筒内圧力の検出により低負荷であると判断されて、点火プラ グ１のみにより着火が行われる。また、線Ｄで区分された領域Ｂ側では、同じく 高負荷であると判断されて、２つの点火プラグ１，２により着火が行われる。

【００１５】 さらに、吸気圧が通常の状態から低下した場合、燃焼室３内に存在する混合気 のタンブル流の渦構造も変化する為、領域Ａ．Ｂの区分を線Ｃにより行うことと する。一方、吸気圧が通常の状態から上昇した場合も、タンブル流の渦構造が変 化する為、領域Ａ，Ｂの区分を線Ｅにより行うこととする。

【００１６】 以上のように、エンジン回転数、筒内最大圧のサイクル間での変化率及び吸気 圧などを変数として、点火プラグ１，２を制御装置で制御して使い分けることに より、燃焼室３内でのより安定した燃焼が可能となる。

【００１７】 尚、図２の横軸はエンジン回転数（ｒｐｍ）であり、縦軸は筒内最大圧のサイ クル間での変化率（△Ｐｍａｘ／△ｃｙｃｌｅ・Ｐｍａｘ）とした。但し、縦軸 は、筒内圧検出の容易性から上死点での筒内圧（Ｐ_TDC ）を用いて、上死点にお ける筒内圧のサイクル間での変化率としてもよい。

【００１８】 また、筒内圧の検出は従来より用いられているセンサ類を用いることとすれば よい。

【００１９】

【考案の効果】

本考案のエンジンの燃焼室構造によれば、点火プラグを２つ設置し、その一方 をエンジンの動作条件により作動させるようにした結果、混合気にタンブル流を 与えたエンジンにおいても、安定した燃焼を得ることが出来、エンジン特性が向 上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る燃焼室を概念的に表わ
した断面図である。

【図２】エンジンの回転数と筒内最大圧のサイクル間で
の変化率との関係を表す図である。

【図３】タンブル流無しのエンジンにおける熱発生量，
気筒内圧，発光強度及び、熱発生率の変動を示す図であ
る。

【図４】タンブル流有りのエンジンにおける熱発生量，
気筒内圧，発光強度及び、熱発生率の変動を示す図であ
る。

【図５】タンブル流有りのエンジンの燃焼室内における
流速分布の測定結果を表す図である。

【符号の説明】

１，２ 点火プラグ ３ 燃焼室 Ａ，Ｂ 領域 Ｃ，Ｄ，Ｅ 線

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気弁側より吸気された混合気が圧縮さ
   れる燃焼室に、混合気に着火する第１の点火プラグと、
   前記吸気弁側に位置して混合気に着火する第２の点火プ
   ラグとを設けると共に、該第２の点火プラグによる着火
   を制御する制御装置を設けたことを特徴とするエンジン
   の燃焼室構造。