JPH04153521A - 内燃機関 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば自動車等に搭載される内燃機関に関し
、特に副燃焼室を備えた型式の内燃機関に関する。

［従来の技術］ 従来、自動車用エンジン等の内燃機関は、シリンダと、
該シリンダ上に搭載され、吸気弁および排気弁が設けら
れたシリンダヘッドと、前記シリンダ内を往復動するピ
ストンと、前記シリンダヘッドおよびシリンダ内に該ピ
ストンにより画成された燃焼室と、該燃焼室内に燃料を
噴射すべく、噴射口が該燃焼室内に臨むようにシリンダ
ヘッドに設けられた筒内直接噴射式の噴射弁と、前記燃
焼室内で燃料と空気との混合気を燃焼すべく、点火部が
該燃焼室内に臨むようにシリンダヘッドに設けられた点
火プラグとから構成され、前記噴射弁および吸気弁から
燃焼室内に供給された混合気を点火プラグにより着火、
燃焼させることにより、燃焼室内に高い燃焼圧を発生さ
せる。そして、シリンダ内のピストンはこの燃焼圧によ
って駆動され、クランク軸から回転出力を導出させるよ
うになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来技術による内燃機関では、燃焼
室を各シリンダにそれぞれ一つしか備えていないため、
燃料噴射制御装置により混合気の空燃比を制御している
場合でも、混合気の濃度が燃焼室内で不均一になること
があり、これによって、点火プラグの着火性が低下し、
失火状態が発生したりして、燃焼室内での混合気の燃焼
効率を向上できず、内燃機関からの出力にバラツキが発
生することがある。特に、空燃比Ａ／Ｆが１８〜１９位
となる希薄燃料を用いる場合には、着火性が著しく低下
する。

そこで、希薄燃料を用いた場合にも、点火プラグの着火
性を向上させるために、内燃機関の燃焼室内に副燃焼室
を形成した内燃機関も知られている（以下、他の従来技
術という）。

即ち、他の従来技術による内燃機関は、シリンダヘッド
に燃焼室と連通し、該燃焼室よりも小さい容積をもった
副燃焼室を形成し、前記シリンダヘッドの吸気ボートか
ら燃焼室内に空気と燃料との混合気を吸入すると共に、
副燃料室は筒内直接噴射式の副噴射弁と点火プラグとを
取付ける構成となっている。そして、副噴射弁から燃料
を噴射させることにより、副燃焼室内の混合気をリッチ
傾向にすることができ、点火プラグの着火性を向上させ
ることができるようになっている。しかしこの場合には
、シリンダヘッドの吸気ボート側に主噴射弁を設けると
共に、副燃焼室に副噴射弁を設けるから、各噴射弁の噴
射量を燃料噴射装置により個別に演算して制御しなけれ
ばならず、制御処理が複雑化する上に、各噴射弁を設け
る必要から、内燃機関の構成部品が増え、全体をコンパ
クトに形成できなくなるという問題がある。

本発明は上記従来技術の問題に鑑みなされたもので、本
発明は単一の噴射弁を用いて、副燃焼室と主燃料室とに
燃料を分配して噴射することができ、副燃焼室内の混合
気をリッチ傾向にして副燃焼室の混合気の着火性を向上
させつる上に、副燃焼室内の火炎を主燃焼室に拡散する
ように噴出させることができ、混合気全体の燃焼効率を
大幅に向上できるようにした内燃機関を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上述した課題を解決するために、本発明が採用する構成
の特徴は、シリンダヘッドに、燃焼室内に位置して噴射
弁の噴射口および点火プラグの点火部を覆い、該燃焼室
内をピストン側の主燃焼室と噴射弁および点火プラグ側
の副燃焼室とに画成する隔壁部材を設け、該隔壁部材に
は、前記噴射弁の噴射口から噴射される燃料の噴霧角よ
りも小さな噴出角になるように形成され、噴射燃料を副
燃焼室と主燃焼室とに分配させる燃料噴出穴と、前記点
火プラグの点火部周囲に位置して形成され、前記副燃焼
室からの火炎を主燃焼室に噴出させる複数の火炎噴出穴
とを設けたことにある。

〔作用〕

上記構成により、噴射弁から噴射される燃料のうち、燃
料噴出穴を介して唄比する燃料は主燃焼室に噴射され、
残余の燃料は燃焼噴出穴の周囲で隔壁部材により遮断さ
れて副燃焼室内に供給される。これにより、副燃焼室内
の混合気をリッチ傾向にすることができ、このリッチ傾
向の混合気を点火プラグで点火して燃焼させること１こ
より、副燃焼室内の火炎を火炎ｒｆＲ比穴を介して主燃
焼室内に拡散して噴出させることができ、全体の混合気
を効率的に燃焼させることができる。

［実施例］ 本発明の実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明す
る。

図中、１は自動車の内燃機関としてのエンジン本体を示
し、該エンジン本体１はクランクケース（図示せず）上
に設けられた多気筒のシリンダ２（１気筒のみ図示）と
、該各シリンダ２上に搭載され、該各シリンダ２内と連
通ずる吸気ボート３および排気ボート４が形成され、該
吸気ボート３および排気ボート４の間には後述する噴射
弁１５および点火プラグ１６を取付ける噴射弁取付口５
Ａおよび点火プラグ取付口５Ｂとが形成されたシリンダ
ヘッド５と、各シリンダ２内を往復動し、該シリンダヘ
ッド５との間で各シリンダ２内に燃焼室６を画成するピ
ストン７とからなり、該ピストン７は燃焼室６内で発生
する燃焼圧によって往復動し、連接棒８を介してクラン
ク軸（図示せず）から回転出力として導出させるように
なっている。

９は吸気ボート３を燃焼室６に対して開、閉弁する吸気
弁を示し、該吸気弁９はシリンダヘッド５にブツシュ１
０を介してリフト可能に設けられ、吸気ボート３先端側
の弁座１１に離１着座するようになっている。そして、
該吸気弁９はピストン７の吸気行程で開弁じ、吸気ボー
ト３から燃焼室６内に向けて空気を吸入させるようにな
っている。

１２は排気ボート４を燃焼室６に対して開、閉弁する排
気弁を示し、該排気弁１２はシリンダヘッド５にブツシ
ュ１３を介してリフト可能に設けられ、排気ボート４先
端側の弁座１４に離１着座するようになっている。そし
て、該排気弁１２はピストン７の排気行程で開弁じ、燃
焼室６内で発生した燃焼ガスとしての排気ガスを排気ボ
ート４から排気管（図示せず）に向けて排出させるよう
になっている・ １５は前記燃焼室６内に燃料を供給する筒内直接噴射式
の噴射弁を示し、該噴射弁１５の先端側には噴射口とし
ての噴射ノズル１５Ａが形成され、該噴射ノズル１５Ａ
の先端側が燃焼室６内に臨むようにシリンダヘッド５の
噴射弁取付口５Ａに取付けられている。そして、該噴射
弁１５は外部に設けられたコントロールユニット（図示
せず）とコネクタ１５Ｂを介して接続され、該コントロ
ールユニットからの噴射信号に基づき外開き式の弁体１
５Ｃを開弁させ、噴射された燃料と、吸気ボート３から
吸気弁９を介して吸入された空気との混合気が所定の空
燃比Ａ／Ｆ、例えばＡ／Ｆが１５〜２０位になるように
、所望の燃料を燃焼室６に噴射するようになっている。

ここで、該噴射弁１５の噴射ノズル１５Ａから噴射され
る燃料は噴霧角θ。なる噴霧パターンをもって燃焼室６
内に噴射され、後述の燃料噴出穴１８を介して副燃焼室
６Ａと主燃焼室６Ｂ内とに分配して供給されるようにな
っている。

１６は燃焼室６内の混合気に点火する点火プラグを示し
、該点火プラグ１６は先端側が点火部１６Ａとなり、該
点火部１６Ａが燃焼室６内に臨むようにシリンダヘッド
５の点火プラグ取付口５Ｂに取付けられている。

１７は前記噴射弁１５の噴射ノズル１５Ａおよび点火プ
ラグ１６の点火部１６Ａを覆うようにシリンダヘッド５
の下面側に設けられた隔壁部材を示し、該隔壁部材１７
は該隔壁部材１７は第２図に示す如（、噴射弁１５の噴
射ノズル１５Ａを下側から覆い、矩形状をなす浅底の箱
形状に形成された矩形部１７Ａと、該矩形部１７Ａ側と
連通して点火プラグ１６の点火部１６Ａを下側から覆い
、半球状に形成された半球形部１７Ｂとから構成されて
いる。そして、該隔壁部材１７は燃焼室６内を噴射弁１
５ｉ３よび点火プラグ１６側の副燃焼室６Ａと、ピスト
ン７側の主燃焼室６Ｂとに画成するようになっている。

１８は前記隔壁部材１７の矩形部１７Ａに、噴射弁１５
の噴射ノズル１５Ａの中心軸と同軸に形成された燃料噴
出穴を示し、該燃料噴出穴１８は前記噴射弁１５の噴霧
角θ。よりも小さい噴出角θ（θ０〉θ）をもって噴射
弁１５からの噴射燃料を主燃焼室６Ｂ内に噴出させるよ
うに、所定の穴径に形成されている。ここで、該燃料噴
出穴１８は第３図に示す如（、噴射弁１５の噴射ノズル
１５Ａから噴霧角θ。で噴射される燃料のうち、噴出角
θの範囲内にある燃料を主燃焼室６Ｂ内に向けて噴出さ
せ、残余の燃料を隔壁部材１７の矩形部１７Ａに衝突さ
せることにより、この燃料を副燃焼室６Ａ内に分配して
供給させるようになっている。そして、副燃焼室６Ａお
よび主燃焼室６Ｂに供給された燃料は吸気空気と混合し
て混合気となり、この混合気は噴霧角θ。と噴出角θと
の比率により、副燃焼室６Ａ内で空燃比Ａ／Ｆはリッチ
傾向になり、主燃焼室６Ｂ内で空燃比Ａ／Ｆはリーン傾
向となるように設定されている。

１９．１９．・・・は前記点火プラグ１６の点火部１６
Ａ周囲に位置し、隔壁部材１７の半球形部１７Ｂに形成
された火炎噴出穴を示し、該各火炎噴出穴１９は所定の
配列をもって半球形部１７Ｂに穿設され、副燃焼室６Ａ
と主燃焼室６Ｂとを連通ずるようになっている。そして
、前記副燃焼室６Ａ内の混合気は点火プラグ１６の点火
部１６Ａで火花を発生させることにより着火し、この着
火した混合気は火炎となって前記各火炎噴出穴１９を通
過し、この火炎が主燃焼室６Ｂ内に拡散するように広が
り、主燃焼室６Ｂ内の混合気を効果的に着火させ、燃焼
させるようになっている。

本実施例による内燃機関は上述の如き構成を有するもの
で、燃焼室６内に供給された混合気を点火プラグ１６に
より着火させ、この燃焼室６内に発生した高い燃焼圧に
より、シリンダ２内のピストン７を駆動し、クランク軸
から回転出力を導出させるという基本的動作は従来技術
と変わるところがない。

然るに、本実施例では、隔壁部材１７によって燃焼室６
を主燃焼室６Ｂと副燃焼室６Ａとに画成し、筒内直接噴
射式噴射弁１５の噴射ノズル１５Ａから噴霧角θ。で噴
射される燃料のうち、燃料噴出穴１８を介して隔壁部材
１７の矩形部１７Ａを通過した燃料（噴出角θの燃料）
を主燃焼室６Ｂ内に噴出させ、残余の燃料（噴出角θの
外周側に位置し、噴霧角θ。の間の環状部分）を隔壁部
材１７の矩形部１７Ａに衝突させ、副燃焼室６Ａ内に分
配して供給する構成としている。この結果、副燃焼室６
Ａと主燃焼室６Ｂとの間の燃料分配比率に応じて、該副
燃焼室６Ａ内の混合気をリッチ傾向とし、主燃焼室６Ｂ
の混合気をリーン傾向として、リッチ傾向になった副燃
焼室６Ａ内の混合気に点火プラグ１６の点火部１６Ａで
着火を行うことにより、容易に混合気を燃焼させること
ができ、着火性を確実に向上させることができる。

そして、副燃焼室６Ａ内の混合気の火炎を各火炎噴出穴
１９から主燃焼室６Ｂに拡散するように噴出でき、主燃
焼室６Ｂ内のり−ン傾向の混合気を効率的に燃焼させる
ことができ、燃焼室６内の全体の混合気を完全燃焼させ
て燃焼効率を大幅に向上させることができる。そして、
エンジン本体１内の失火を確実に防止することにより、
安定した回転出力をクランク軸から導出することが可能
となる。

か（して、本実施例では、上述した如く、シリンダヘッ
ド５の燃焼室６側に該燃料室６を主燃焼室６Ｂと副燃焼
室６Ａとに画成する°隔壁部材１７を設け、該隔壁部材
１７には噴射弁１５の噴射ノズル１５Ａからの燃料を噴
出角θで噴出する燃料噴出穴１８を形成すると共に、点
火プラグ１６により燃焼される副燃焼室６Ａ内の混合気
の火炎を主燃焼室６Ｂ内に拡散する複数の火炎噴出穴１
９を形成するという簡単な構成により、前述した他の従
来技術に比べ、部品点数を大幅に削減することができ、
全体をコンパクトに形成することができる上に、制御処
理を簡略化できる。そして、燃焼室６内の混合気を完全
燃焼させることができ、エンジン本体１からの安定した
出力を導出することができる。

なお、前記実施例では、隔壁部材１７を矩形部１７Ａと
半球形部１７Ｂとから構成したが、本発明はこれに限ら
ず、噴射弁１５の噴射ノズル１５Ａおよび点火プラグ１
６の点火部１６Ａを覆うと共に、副燃焼室６Ａを確保す
る形状であれば、他の形状の隔壁部材を採用してもよい
。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明によれば、シリンダヘッドの
燃焼室側に位置して、噴射弁の噴射口および点火プラグ
の点火部を覆い、該燃焼室内をピストン側の主燃焼室と
噴射弁および点火プラグ側の副燃焼室とに画成する隔壁
部材をシリンダヘッドに設け、該隔壁部材には、前記噴
射弁から噴射される燃料の噴霧角よりも小さな噴出角に
なるように形成され、噴射燃料を副燃焼室と主燃焼室と
に分配させる燃料噴出穴と、前記点火プラグの点火部周
囲に位置し、前記副燃焼室からの火炎を主燃焼室に噴出
させる複数の火炎噴出穴とを形成する構成としたから、
主燃焼室内には前記燃料噴出穴から噴出された燃料によ
り主燃焼室内の混合気をリーン傾向にし、副燃焼室内に
は前記燃料噴出穴を通過しない残余の燃料を供給するこ
とにより、副燃焼室内の混合気をリッチ傾向にすること
ができる。そして、副燃焼室内でリッチ傾向の混合気に
着火することにより、この混合気の火炎を各火炎噴出穴
から主燃焼室内に拡散するように噴出させることができ
、燃焼室全体の混合気の着火性を確実に向上させること
ができ、燃焼室内での混合気の燃焼効率を大幅に向上さ
せることができるこれにより、内燃機関の出力のバラツ
キを効果的に防止して、安定した出力を導畠することが
できる。さらに、従来技術に比べ、噴射弁等の部品点数
を削減でき、制御処理を簡略化することができる等の種
々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すエンジン本体の縦断面図
、第２図は第１図に示す隔壁部材の底面図、第３図は第
１図中の要部拡大図である。 １・・・エンジン本体（内燃機関）、２・・・シリンダ
５・・・シリンダヘッド、６・・・燃焼室、６Ａ・・・
副燃焼室、６Ｂ・・・主燃焼室、７・・・ピストン、９
・・・吸気弁、１２・・・排気弁、１５・・・噴射弁、
１５Ａ・・・噴射ノズル（噴射口）、１６・・・点火プ
ラグ、１６Ａ・・・点火部、１７・・・隔壁部材、１８
・・・燃料噴出穴、１９・・・火炎噴出穴、θ。・・・
噴霧角、θ・・・噴出角。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダと、該シリンダ上に搭載され、吸気弁および排
   気弁が設けられたシリンダヘッドと、前記シリンダ内を
   往復動するピストンと、前記シリンダヘッドおよびシリ
   ンダ内に該ピストンにより画成された燃焼室と、該燃焼
   室内に燃料を噴射すべく、噴射口が該燃焼室内に臨むよ
   うにシリンダヘッドに設けられた筒内直接噴射式の噴射
   弁と、前記燃焼室内で燃料と空気との混合気を燃焼すべ
   く、点火部が該燃焼室内に臨むようにシリンダヘッドに
   設けられた点火プラグとからなる内燃機関において、前
   記シリンダヘッドには、前記燃焼室内に位置して前記噴
   射弁の噴射口および点火プラグの点火部を覆い、該燃焼
   室内をピストン側の主燃焼室と噴射弁および点火プラグ
   側の副燃焼室とに画成する隔壁部材を設け、該隔壁部材
   には、前記噴射弁の噴射口から噴射される燃料の噴霧角
   よりも小さな噴出角になるように形成され、噴射燃料を
   副燃焼室と主燃焼室とに分配させる燃料噴出穴と、前記
   点火プラグの点火部周囲に位置して形成され、前記副燃
   焼室からの火炎を主燃焼室に噴出させる複数の火炎噴出
   穴とを設けたことを特徴とする内燃機関。