JPH04303117A - Structure of combustion chamber for subchamber type engine - Google Patents

Structure of combustion chamber for subchamber type engine

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JPH04303117A
JPH04303117A JP9097191A JP9097191A JPH04303117A JP H04303117 A JPH04303117 A JP H04303117A JP 9097191 A JP9097191 A JP 9097191A JP 9097191 A JP9097191 A JP 9097191A JP H04303117 A JPH04303117 A JP H04303117A
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combustion
subchamber
piston
main
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Yoshio Sekiyama
惠夫 関山
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Abstract

PURPOSE:To provide a structure of the combustion chamber of a subchamber type engine to make flames and a mixture which have burnt primarily in a subchamber smoothly flow into a main chamber. CONSTITUTION:The combustion chamber of this subchamber type engine is constructed so as to introduce flames and a mixture blown out through a connecting hole 9 formed in a subchamber 2 into a main chamber 1 having a combustion chamber opening 18 formed of a sharp tip-shaped lip part 20 through a gap passage 8 formed in a piston head 4. Combustion gas blown out of the subchamber 2 can therefore be prevented from interfering with combustion gas flowing out on account of an inverse squish flow from the main chamber 1. Thus primary combustion is finely carried out in the subchamber 2, and the secondary mixing of the combustion gas and fresh air can be accomplished in a short time in the main chamber 1 for excellent secondary combustion, and the combustion gas and the fresh air then flow from the main chamber 1 into a cylinder chamber 12 on account of the inverse squish flow, and finely accomplish the third mixing for their third combustion and finish the combustion. Thus the combustion is improved for controlling the occurrence of HC, NOX and moreover improving the performance of the engine.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、ピストンヘッドに主
室を形成すると共にシリンダヘッドに副室を形成した副
室式エンジンの燃焼室構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion chamber structure for a sub-chamber engine in which a main chamber is formed in a piston head and a sub-chamber is formed in a cylinder head.

【0002】0002

【従来の技術】従来、副燃焼室の構造として、特開平2
−112613号公報に開示されたものがある。該副燃
焼室の構造は、主燃焼室に噴孔を通じて連通した副燃焼
室を形成する副燃焼室壁体を断熱材によって構成し、前
記副燃焼室壁体の内壁面のセラミック材から成る薄膜部
材を配置すると共に、前記副燃焼室壁体の外周面に金属
製保護筒を嵌着したものである。
[Prior Art] Conventionally, the structure of the sub-combustion chamber was
There is one disclosed in Japanese Patent No.-112613. The structure of the sub-combustion chamber is such that the sub-combustion chamber wall, which forms the sub-combustion chamber that communicates with the main combustion chamber through the nozzle holes, is made of a heat insulating material, and the inner wall surface of the sub-combustion chamber wall is made of a thin film made of a ceramic material. In addition to arranging the members, a metal protection cylinder is fitted onto the outer circumferential surface of the auxiliary combustion chamber wall.

【0003】また、断熱エンジンの燃焼改善を目的とし
て、副室を持つ断熱エンジンが開発されている。例えば
、本出願人の出願に係わる特願平1−252277号に
は、副室式エンジンが開示されている。該副室式断熱エ
ンジンは、シリンダヘッドに形成した断熱構造の副室、
該副室と主室とを連通した断熱構造の連絡孔、前記副室
内に配置した多噴孔の燃料噴射ノズル、ピストン上死点
近傍で前記連絡孔に突入するピストンヘッドに設けた突
出部を有している。
[0003] Furthermore, an adiabatic engine having a pre-chamber has been developed for the purpose of improving combustion in the adiabatic engine. For example, Japanese Patent Application No. 1-252277 filed by the present applicant discloses a subchamber type engine. The pre-chamber type adiabatic engine includes a pre-chamber with a heat-insulating structure formed in the cylinder head;
A communication hole with an insulating structure that communicates the sub-chamber and the main chamber, a fuel injection nozzle with multiple injection holes arranged in the sub-chamber, and a protrusion provided on the piston head that protrudes into the communication hole near the top dead center of the piston. have.

【0004】更に、本出願人が先に出願した特願平2−
173888号には、上記のような副室式エンジンが開
示されている。該副室式エンジンは、ピストンヘッドに
は開口部が絞り込まれた主室を備えていないが、ピスト
ンヘッドにピストン上死点で連絡孔に突入する突出部が
形成されている。
[0004] Furthermore, the applicant previously filed a patent application No. 2-
No. 173888 discloses a subchamber type engine as described above. In the sub-chamber type engine, the piston head does not have a main chamber with a narrowed opening, but the piston head has a protrusion that projects into the communication hole at the top dead center of the piston.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、先行技術と
して、図3に示すような副室式エンジンが開示されてい
る。該副室式エンジンは、副室32とリエントラント型
ピストン36とを組み合わせた構造を有しており、副室
32はシリンダヘッド33に配置した副室壁体34で形
成され、副室32はピストン36に形成された主燃焼室
31に連絡孔37を通じて開放されている。更に、副室
壁体34には、副室32内に燃料を噴射するため燃料噴
射ノズル40が配置されている。また、ピストン36の
ピストンヘッド38には、主燃焼室31を構成するキャ
ビティ39が形成され、該キャビティ39の底面29の
中央部分から上方に伸びる突出部35が設けられている
。この突出部35は、上死点近傍においてシリンダヘッ
ド33に配置した副室壁体34に形成した連絡孔37に
突入可能に形成されている。
By the way, as a prior art, a pre-chamber type engine as shown in FIG. 3 has been disclosed. The sub-chamber type engine has a structure in which a sub-chamber 32 and a reentrant piston 36 are combined, and the sub-chamber 32 is formed by a sub-chamber wall 34 disposed on a cylinder head 33, The main combustion chamber 31 formed in the main combustion chamber 36 is opened through a communication hole 37 . Further, a fuel injection nozzle 40 is arranged on the sub-chamber wall 34 to inject fuel into the sub-chamber 32. Further, a cavity 39 constituting the main combustion chamber 31 is formed in the piston head 38 of the piston 36, and a protrusion 35 extending upward from the center portion of the bottom surface 29 of the cavity 39 is provided. This protrusion 35 is formed so as to be able to enter into a communication hole 37 formed in a sub-chamber wall 34 disposed in the cylinder head 33 near the top dead center.

【0006】図3に示す上記副室式エンジンは、突出部
35の上端部が上死点近傍において連絡孔37を絞る作
用を果たし、それによって副室32内は密閉空間となる
。従って、圧縮行程終端において燃料噴射ノズル40か
ら副室32内に噴射された燃料は、副室32内に留まり
、燃料と空気との混合、分解及び一次燃焼を行って均一
な混合気を形成しながら、副室32内の圧力を上昇させ
る。次いで、膨張行程でピストン36が下降すると、突
出部35が連絡孔37から抜け出して連絡孔37が完全
な開放状態になる。そこで、副室32内の混合気及び火
炎は副室32と主燃焼室31との圧力差によって一気に
主燃焼室31へ流れ込み、主燃焼室31での二次混合を
行って二次燃焼を行う。次いで、ピストン36が更に下
降して主燃焼室31からシリンダヘッド33とピストン
ヘッド38上面とで形成されるシリンダ室側へ逆スキッ
シュによって吹き出され、三次燃焼を行い、理想的な燃
焼がおこなわれる。
In the subchamber type engine shown in FIG. 3, the upper end of the protrusion 35 functions to narrow the communication hole 37 near the top dead center, thereby making the inside of the subchamber 32 a sealed space. Therefore, the fuel injected from the fuel injection nozzle 40 into the auxiliary chamber 32 at the end of the compression stroke remains in the auxiliary chamber 32, and mixes the fuel with air, decomposes it, and undergoes primary combustion to form a uniform air-fuel mixture. At the same time, the pressure inside the subchamber 32 is increased. Next, when the piston 36 descends during the expansion stroke, the protrusion 35 comes out of the communication hole 37, and the communication hole 37 becomes completely open. Therefore, the air-fuel mixture and flame in the auxiliary chamber 32 flow into the main combustion chamber 31 all at once due to the pressure difference between the auxiliary chamber 32 and the main combustion chamber 31, and undergo secondary mixing in the main combustion chamber 31 to perform secondary combustion. . Next, the piston 36 further descends and is blown out from the main combustion chamber 31 toward the cylinder chamber formed by the cylinder head 33 and the upper surface of the piston head 38 by reverse squish, performing tertiary combustion and ideal combustion.

【0007】しかしながら、副室32から主燃焼室31
へ吹き出される混合気と火炎との流れは、主燃焼室31
からシリンダ室へ吹き出される逆スキッシュとは、流れ
方向が逆方向であるため、副室32から主燃焼室31へ
の火炎と混合気との吹き出しタイミングによっては、副
室32から主燃焼室31への流れ込みが阻害され、確実
に主燃焼室31に流入せず、シリンダ室41側へ流出す
る現象が発生し、主燃焼室31での良好な二次混合及び
二次燃焼及びシリンダ室41での良好な三次混合及び三
次燃焼が行われず、燃焼を悪化させることがある。
However, from the auxiliary chamber 32 to the main combustion chamber 31
The flow of the air-fuel mixture and flame blown to the main combustion chamber 31
Since the flow direction is opposite to the reverse squish blown out from the auxiliary chamber 32 to the cylinder chamber, depending on the timing of blowing the flame and air-fuel mixture from the auxiliary chamber 32 to the main combustion chamber 31, The flow into the main combustion chamber 31 is obstructed, and a phenomenon occurs in which the flow does not reliably flow into the main combustion chamber 31 and flows out to the cylinder chamber 41 side. Good tertiary mixing and tertiary combustion may not occur, which may worsen combustion.

【0008】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、シリンダヘッドに副室を形成し、
該副室に燃料を副室に噴射する燃料噴射ノズルを配置し
、リップ部で形成した開口部を有する主燃焼室をピスト
ンヘッドに形成すると共にピストン上死点で連通孔に突
入する突出部をピストンヘッドに形成し、特に、連絡孔
をガス通路を通じて主室に連通し、副室で一次燃焼した
燃焼ガス及び混合気を副室からガス通路を通じて主室に
確実に流入させ、主室内で燃焼ガスと空気との二次混合
を促進して火炎と空気との混合を短期に達成して良好に
二次燃焼させ、次いで、前記主室からリップ部による逆
スキッシュによってシリンダヘッド下面とピストンヘッ
ド上面との間に形成されるシリンダ室に流出させて三次
混合を良好に行って三次燃焼させて完全に燃焼させ、H
C、NOX の発生を抑制する副室式エンジンの燃焼室
構造を提供することである。
[0008] Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems by forming a sub-chamber in the cylinder head,
A fuel injection nozzle for injecting fuel into the subchamber is disposed in the subchamber, a main combustion chamber having an opening formed by a lip is formed in the piston head, and a protrusion that enters the communication hole at the top dead center of the piston is provided. The piston head is formed with a communication hole that communicates with the main chamber through the gas passage to ensure that the combustion gas and air-fuel mixture that is primarily combusted in the sub-chamber flows from the sub-chamber through the gas passage into the main chamber, thereby allowing combustion in the main chamber. The secondary mixing of gas and air is promoted to achieve mixing of flame and air in a short period of time to achieve good secondary combustion, and then from the main chamber to the lower surface of the cylinder head and the upper surface of the piston head by reverse squishing by the lip part. The H
An object of the present invention is to provide a combustion chamber structure for a pre-chamber engine that suppresses the generation of carbon dioxide and NOx.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、シリンダヘッドに形成した副室、ピストン
ヘッドに形成したキャビティで構成され且つ先尖り状リ
ップ部から成る燃焼室開口を備えた主室、前記副室をシ
リンダ側に開口する連絡孔、該連絡孔に対向するピスト
ンヘッド上面に形成された入口部から前記主室下部へ通
じる前記ピストンヘッドに形成したガス通路、及びピス
トン上死点近傍で前記連通孔に突入可能な前記ピストン
ヘッドに設けた突出部、から構成した副室式エンジンの
燃焼室構造に関する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention is constructed as follows. That is,
This invention comprises a sub-chamber formed in a cylinder head, a main chamber comprising a cavity formed in a piston head and having a combustion chamber opening consisting of a pointed lip, a communication hole opening the sub-chamber toward the cylinder side, A gas passage formed in the piston head leading from an inlet formed on the upper surface of the piston head facing the communication hole to the lower part of the main chamber, and a gas passage provided in the piston head that can be inserted into the communication hole near the top dead center of the piston. The present invention relates to a combustion chamber structure of a pre-chamber type engine which includes a protruding portion.

【0010】また、この副室式エンジンの燃焼室構造に
おいて、前記副室から吹き出す火炎と混合気を前記ガス
通路内へとガイドするため、シリンダヘッド下面より下
方に突出した前記連絡孔を形成する環状突出部をピスト
ン上死点近傍で前記ガス通路の前記入口部に突入可能に
構成したものである。
Further, in the combustion chamber structure of this pre-chamber type engine, the communication hole is formed to protrude downward from the lower surface of the cylinder head in order to guide the flame and air-fuel mixture blown out from the pre-chamber into the gas passage. The annular protrusion is configured to be able to enter the inlet of the gas passage near the top dead center of the piston.

【0011】[0011]

【作用】この発明による副室式エンジンの燃焼室構造は
、上記のように構成されており、次のように作用する。 即ち、この副室式エンジンの燃焼室構造は、連絡孔に対
向するピストンヘッド上面に形成された入口部から主室
下部へ通じるガス通路をピストンヘッドに形成したので
、該ガス通路を通って前記副室で一次燃焼した火炎及び
混合気はリエントラント型燃焼室の前記主室へ確実にガ
イドされて流入する。従って、主室からシリンダヘッド
下面とピストンヘッド上面との間に形成されるシリンダ
室への逆スキッシュ流は前記副室から吹き出される火炎
と混合気に阻害されることがない。
[Operation] The combustion chamber structure of the pre-chamber type engine according to the present invention is constructed as described above, and operates as follows. That is, in the combustion chamber structure of this sub-chamber type engine, a gas passage is formed in the piston head leading from an inlet portion formed on the upper surface of the piston head opposite to the communication hole to the lower part of the main chamber, so that the above-mentioned gas flows through the gas passage. The flame and air-fuel mixture that have undergone primary combustion in the auxiliary chamber are reliably guided and flow into the main chamber of the reentrant combustion chamber. Therefore, the reverse squish flow from the main chamber to the cylinder chamber formed between the lower surface of the cylinder head and the upper surface of the piston head is not hindered by the flame and air-fuel mixture blown out from the sub-chamber.

【0012】0012

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による副室
式エンジンの燃焼室構造の実施例を説明する。まず、図
1及び図2を参照して、この発明による副室式エンジン
の燃焼室構造の一実施例を説明する。図1はこの発明に
よる副室式エンジンの燃焼室構造の一実施例を示す断面
図、及び図2は図1の副室式断熱エンジンの燃焼室構造
におけるピストンを示す平面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the combustion chamber structure of a pre-chamber type engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, with reference to FIGS. 1 and 2, an embodiment of a combustion chamber structure of a pre-chamber type engine according to the present invention will be described. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the combustion chamber structure of the pre-chamber type engine according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a piston in the combustion chamber structure of the pre-chamber type adiabatic engine of FIG.

【0013】図示のように、この副室式エンジンの燃焼
室構造は、シリンダブロック14、該シリンダブロック
14に固定された吸排気ポート25(一方のみ示す)を
備えたシリンダヘッド7、シリンダヘッド7に形成した
断熱構造の副室2、シリンダブロック14に形成したシ
リンダ23内を往復運動するピストン17、副室2内に
噴孔を配置した燃料噴射ノズル6及びピストン17のピ
ストンヘッド4に形成したキャビティ22で構成される
主室1を有している。副室2の断熱構造については、例
えば、シリンダヘッド7に形成された凹部19に配置さ
れた耐熱性及び断熱性に富んだセラミックス、耐熱金属
等から成る副室壁体3から構成されている。副室壁体3
は、シリンダヘッド7に取付金具で固定されている。ま
た、副室壁体3の下部はシリンダヘッド下面13の一部
を構成している。該副室壁体3の下面中央部には、シリ
ンダヘッド下面13とピストンヘッド上面11との間に
形成されるシリンダ室12側に開口する連通孔9が形成
されている。また、副室壁体3には副室2に燃料を噴射
する燃料噴射ノズル6が配置されている。なお、吸排気
ポート25には吸排気弁26(一方を図示)が配置され
ている。
As shown in the figure, the combustion chamber structure of this pre-chamber type engine includes a cylinder block 14, a cylinder head 7 having intake and exhaust ports 25 (only one shown) fixed to the cylinder block 14, and a cylinder head 7. A subchamber 2 with a heat insulating structure formed in the cylinder block 14, a piston 17 that reciprocates within a cylinder 23 formed in the cylinder block 14, a fuel injection nozzle 6 with an injection hole arranged in the subchamber 2, and a piston head 4 of the piston 17. It has a main chamber 1 composed of a cavity 22. The heat insulating structure of the subchamber 2 includes, for example, a subchamber wall body 3 made of heat-resistant and heat-insulating ceramics, heat-resistant metal, or the like and placed in a recess 19 formed in the cylinder head 7. Subchamber wall 3
is fixed to the cylinder head 7 with a mounting bracket. Further, the lower part of the sub-chamber wall 3 constitutes a part of the cylinder head lower surface 13. A communication hole 9 is formed in the center of the lower surface of the sub-chamber wall 3 and opens toward the cylinder chamber 12 formed between the cylinder head lower surface 13 and the piston head upper surface 11. Furthermore, a fuel injection nozzle 6 for injecting fuel into the sub-chamber 2 is arranged on the sub-chamber wall 3 . Note that an intake/exhaust valve 26 (one of which is shown) is arranged in the intake/exhaust port 25.

【0014】この副室式エンジンの燃焼室構造において
、ピストンヘッド4に形成したキャビティ22で構成さ
れる主室1は、先尖り状リップ部20から成る燃焼室開
口18を備えているリエントラント型燃焼室である。 ピストンヘッド4には、連絡孔9に対向するピストンヘ
ッド上面11に形成された入口部15から主室下部16
へ通じるガス通路8が形成されている。入口部15は上
方側へ拡開した形状に形成されている。ピストンヘッド
4の入口部15の中央には、ピストン上死点近傍で連絡
孔9に突入可能な突出部5がガス通路底面から突出して
いる。図では、突出部5の上面21は、ピストンヘッド
上面11より僅かに下方に位置している。この突出部5
は、高温の燃焼ガスに晒される熱負荷の高い部位である
ので、耐熱性に富み且つ高温強度に富んだ窒化ケイ素等
のセラミックスで構成されることが好ましいものである
In the combustion chamber structure of this pre-chamber type engine, the main chamber 1 consisting of the cavity 22 formed in the piston head 4 is a reentrant type combustion having a combustion chamber opening 18 consisting of a pointed lip portion 20. It is a room. The piston head 4 has a main chamber lower part 16 from an inlet portion 15 formed on the upper surface 11 of the piston head opposite to the communication hole 9.
A gas passage 8 leading to is formed. The inlet portion 15 is formed in a shape that expands upward. At the center of the inlet portion 15 of the piston head 4, a protrusion 5 protrudes from the bottom surface of the gas passage, and is capable of protruding into the communication hole 9 near the top dead center of the piston. In the figure, the upper surface 21 of the protrusion 5 is located slightly below the piston head upper surface 11. This protrusion 5
Since this is a part exposed to high-temperature combustion gas and subjected to a high heat load, it is preferably made of ceramic such as silicon nitride, which has high heat resistance and high temperature strength.

【0015】また、副室2を形成する副室壁体3の連絡
孔9を形成する壁部分は、副室壁体3で形成したシリン
ダヘッド下面13より下方へ伸び出した環状突出部10
で形成されている。この環状突出部10は、ピストン上
死点近傍に位置する時に、副室2から吹き出す火炎と混
合気をガス通路8内へとガイドするため、ガス通路8の
入口部15に突入可能になる。
Furthermore, the wall portion of the sub-chamber wall 3 forming the sub-chamber 2 that forms the communication hole 9 has an annular protrusion 10 extending downward from the lower surface 13 of the cylinder head formed by the sub-chamber wall 3.
It is formed of. This annular protrusion 10 guides the flame and air-fuel mixture blown out from the auxiliary chamber 2 into the gas passage 8 when the piston is located near the top dead center, so that it can protrude into the inlet 15 of the gas passage 8.

【0016】この副室式エンジンの燃焼室構造は、上記
のように構成されているので、次のように作用する。即
ち、この副室式エンジンの燃焼サイクルにおいて、ピス
トン上死点近傍である圧縮行程後半においてピストン1
7に設けた突出部5が連通孔9に突入し、連絡孔9の流
路面積を絞った状態になる。次いで、圧縮行程終端に向
かってピストン17は上昇するが、圧縮行程終端付近で
は副室2への流入空気は押し込められ、副室2内で強力
な乱れを形成するようになる。この状態で、燃料噴射ノ
ズル6から副室2内に噴射された燃料噴霧は、副室2で
の流動空気と良好な一次混合を達成して燃料リッチで一
次燃焼をすることになる。一方、ピストンヘッド4に形
成されたリエントラント型燃焼室である主室1には、主
室1の燃焼室開口18を形成するリップ部20の作用に
よってシリンダ室12内に存在する空気がシリンダ室1
2から主室1内に強力なスキッシュ流で流入し、主室1
内に強力な空気乱れを形成している。
Since the combustion chamber structure of this pre-chamber type engine is constructed as described above, it functions as follows. In other words, in the combustion cycle of this pre-chamber engine, the piston 1 in the latter half of the compression stroke near the top dead center of the piston.
The protrusion 5 provided at 7 protrudes into the communication hole 9, and the flow path area of the communication hole 9 is reduced. Next, the piston 17 rises toward the end of the compression stroke, but near the end of the compression stroke, the air flowing into the auxiliary chamber 2 is forced into the auxiliary chamber 2, forming strong turbulence within the auxiliary chamber 2. In this state, the fuel spray injected into the auxiliary chamber 2 from the fuel injection nozzle 6 achieves good primary mixing with the flowing air in the auxiliary chamber 2, resulting in fuel-rich primary combustion. On the other hand, air present in the cylinder chamber 12 is transferred to the main chamber 1, which is a reentrant combustion chamber formed in the piston head 4, by the action of the lip portion 20 forming the combustion chamber opening 18 of the main chamber 1.
2 flows into the main chamber 1 with a strong squish flow, and the main chamber 1
A strong air turbulence is formed inside.

【0017】次いで、この副室式エンジンの燃焼サイク
ルは、膨張行程に移行し、膨張行程初期において副室2
からの混合気と火炎とは、ピストンヘッド4に形成した
入口部材15からガス通路8へと吹き出され、ガス通路
8を通って主室1の下部16から主室1へ高速で勢い良
くスムースに流入される。主室1内に流入した混合気と
火炎とは、主室1内で強力な空気乱れの新気と短時間に
二次混合を行い、二次燃焼を達成する。更に、ピストン
17は下降し、主室1内で二次燃焼した火炎と二次混合
気とは、主室1の開口18からリップ部20の作用で逆
スキッシュでシリンダ室12へと吹き出され、該シリン
ダ室12に存在する新気と三次混合して三次燃焼を行い
、燃焼を完全に完結する。
Next, the combustion cycle of this pre-chamber type engine shifts to an expansion stroke, and at the beginning of the expansion stroke, the pre-chamber 2
The air-fuel mixture and flame are blown out from the inlet member 15 formed in the piston head 4 into the gas passage 8, and smoothly flow through the gas passage 8 from the lower part 16 of the main chamber 1 to the main chamber 1 at high speed. There will be an influx. The air-fuel mixture and flame that have flowed into the main chamber 1 undergo secondary mixing within the main chamber 1 with fresh air of strong air turbulence in a short time to achieve secondary combustion. Furthermore, the piston 17 descends, and the flame and the secondary air-fuel mixture that have undergone secondary combustion within the main chamber 1 are blown out into the cylinder chamber 12 in reverse squish from the opening 18 of the main chamber 1 by the action of the lip portion 20. The air is tertiary mixed with fresh air existing in the cylinder chamber 12 to perform tertiary combustion, thereby completing combustion.

【0018】従って、この副室式エンジンの燃焼室構造
は、燃料噴射ノズル6から副室2に噴射された燃料は、
副室2で副室2内の空気と一次混合して一次燃焼し、副
室2から吹き出された火炎と混合気はガス通路8を通っ
てスムースに主室1に流入し、主室1で主室1に存在す
る新気と二次混合して二次燃焼し、次いで主室1から逆
スキッシュ流でシリンダ室12に吹き出され、該シリン
ダ室12でシリンダ室12に存在する新気と三次混合し
て三次燃焼することができ、燃料は良好な状態で完全に
燃焼し、HC、NOX の発生を抑制することができる
。 従って、この副室式エンジンによれば、燃焼サイクルに
おいて燃焼期間が短縮され、燃費が改善され、HC、N
OX の発生を抑制することができる。
Therefore, in the combustion chamber structure of this pre-chamber type engine, the fuel injected from the fuel injection nozzle 6 into the pre-chamber 2 is
In the subchamber 2, the air in the subchamber 2 is mixed with the air in the subchamber 2 for primary combustion, and the flame and mixture blown out from the subchamber 2 smoothly flow into the main chamber 1 through the gas passage 8. The fresh air existing in the main chamber 1 is mixed with the fresh air for secondary combustion, and is then blown out from the main chamber 1 into the cylinder chamber 12 in a reverse squish flow, where the fresh air existing in the cylinder chamber 12 and the tertiary combustion occur. The fuel can be mixed and tertiary-combusted, the fuel can be completely combusted in good conditions, and the generation of HC and NOX can be suppressed. Therefore, according to this subchamber type engine, the combustion period in the combustion cycle is shortened, fuel efficiency is improved, and HC and N
Generation of OX can be suppressed.

【0019】[0019]

【発明の効果】この発明による副室式エンジンの燃焼室
構造は、上記のように構成されており、次のような効果
を有する。即ち、この副室式エンジンの燃焼室構造は、
シリンダヘッドに副室を形成し、前記副室を連絡孔でシ
リンダ側に開口し、ピストンヘッドに先尖り状リップ部
から成る燃焼室開口を備えた主室を形成し、前記ピスト
ンヘッドに形成したガス通路で前記連絡孔に対向するピ
ストンヘッド上面の入口部を前記主室下部に連通し、更
にピストン上死点近傍で前記連通孔に突入可能な突出部
を前記ピストンヘッドに設けたので、前記副室で一次燃
焼した火炎及び混合気は前記ガス通路を通ってリエント
ラント型燃焼室の前記主室へ確実にガイドされて流入す
る。従って、前記主室からシリンダヘッド下面とピスト
ンヘッド上面との間に形成されるシリンダ室への逆スキ
ッシュ流は前記副室から吹き出される火炎と混合気に阻
害されることがない。
The combustion chamber structure of the pre-chamber engine according to the present invention is constructed as described above, and has the following effects. In other words, the combustion chamber structure of this pre-chamber engine is as follows:
A sub-chamber is formed in the cylinder head, the sub-chamber is opened to the cylinder side through a communication hole, a main chamber is formed in the piston head, and the main chamber is provided with a combustion chamber opening consisting of a pointed lip part; The gas passage communicates the inlet portion of the upper surface of the piston head opposite to the communication hole with the lower part of the main chamber, and furthermore, the piston head is provided with a protruding portion capable of projecting into the communication hole near the top dead center of the piston. The flame and air-fuel mixture that have undergone primary combustion in the auxiliary chamber are reliably guided and flow into the main chamber of the reentrant combustion chamber through the gas passage. Therefore, the reverse squish flow from the main chamber to the cylinder chamber formed between the lower surface of the cylinder head and the upper surface of the piston head is not hindered by the flame and air-fuel mixture blown out from the sub-chamber.

【0020】従って、前記副室で一次燃焼した燃焼ガス
及び混合気は前記副室から前記ガス通路を通じて前記主
室に確実に且つスムースに流入し、該火炎と混合気とは
前記主室内で新気と二次混合を促進して火炎と空気との
混合を短期に達成して良好に二次燃焼する。次いで、前
記主室から流出する火炎と混合気とは前記主室からリッ
プ部による逆スキッシュによって前記シリンダ室に流出
して前記シリンダ室内の新気と三次混合を良好に行って
三次燃焼して完全に燃焼を完結し、HC、NOX の発
生を抑制することができる。
[0020] Therefore, the combustion gas and the air-fuel mixture that have been primarily combusted in the auxiliary chamber reliably and smoothly flow into the main chamber from the auxiliary chamber through the gas passage, and the flame and the air-fuel mixture are renewed in the main chamber. To promote secondary mixing with air and achieve mixing of flame and air in a short period of time, resulting in good secondary combustion. Next, the flame and air-fuel mixture flowing out from the main chamber flow out into the cylinder chamber by reverse squishing by the lip part, and perform tertiary mixing with the fresh air in the cylinder chamber, resulting in tertiary combustion and complete combustion. Combustion can be completed quickly and the generation of HC and NOX can be suppressed.

【0021】また、この副室式エンジンの燃焼室構造は
、副室から吹き出す火炎と混合気を前記ガス通路内へと
ガイドするため、シリンダヘッド下面より下方に突出し
た前記連絡孔を形成する環状突出部をピストン上死点近
傍で前記ガス通路の前記入口部に突入可能に構成したの
で、前記副室から吹き出される火炎と混合気とはシリン
ダ室に流出することなく、前記ガス通路に案内されてス
ムースに確実に前記主室へと吹き込まれる。
Further, the combustion chamber structure of this pre-chamber type engine has an annular shape forming the communication hole that protrudes downward from the lower surface of the cylinder head in order to guide the flame and air-fuel mixture blown out from the pre-chamber into the gas passage. Since the protrusion is configured to be able to enter the inlet of the gas passage near the top dead center of the piston, the flame and air-fuel mixture blown out from the auxiliary chamber are guided into the gas passage without flowing out into the cylinder chamber. and is smoothly and reliably blown into the main chamber.

【0022】この副室式エンジンの燃焼室構造では、前
記副室内で発生している強力な空気流動即ちスワール中
に前記副室に配置した燃料噴射ノズルからの噴霧燃料が
噴射され、該燃料噴霧と副室内の空気とは一次混合して
良好な混合気が形成されて着火して一次燃焼を行う。即
ち、ピストン上死点で前記連絡孔は流通面積が小さくな
って絞り状態になり、それによって前記副室内は密閉空
間となり、前記副室に導入される空気は前記副室内で強
力なスワールを発生する。圧縮行程終端において燃料噴
射ノズルから噴射された噴霧燃料は前記スワールと良好
な混合気を形成し、前記副室で燃料リッチな状態で燃焼
して前記副室内の圧力を上昇させると共に、NOX の
発生を抑制した燃焼を行う。次いで、膨張行程でピスト
ンが下降すると、前記突出部が前記連絡孔から抜け出し
て前記連絡孔が完全な開放状態になる。そこで、前記副
室内の混合気及び火炎は前記副室と前記ガス通路(従っ
て、前記主室)との圧力差によって一気に前記ガス通路
を通って前記主室へ流れ込み、前記主室で二次混合を行
って二次燃焼を行う。次いで、ピストンが更に下降して
前記主室からシリンダヘッド下面とピストンヘッド上面
とで形成されるシリンダ室側へ逆スキッシュによって吹
き出され、三次燃焼を行い、理想的な燃焼が完結する。
In this combustion chamber structure of the pre-chamber type engine, the atomized fuel from the fuel injection nozzle disposed in the pre-chamber is injected into the strong air flow or swirl generated in the pre-chamber, and the fuel spray is The air and the air in the pre-chamber undergo primary mixing to form a good air-fuel mixture, which is ignited to perform primary combustion. That is, at the top dead center of the piston, the communication hole has a reduced flow area and is in a constricted state, thereby making the sub-chamber a sealed space, and the air introduced into the sub-chamber generates a strong swirl within the sub-chamber. do. The atomized fuel injected from the fuel injection nozzle at the end of the compression stroke forms a good mixture with the swirl and burns in a fuel-rich state in the pre-chamber, increasing the pressure in the pre-chamber and generating NOx. Performs combustion that suppresses Next, when the piston descends during the expansion stroke, the protrusion comes out of the communication hole, and the communication hole becomes completely open. Therefore, the air-fuel mixture and flame in the auxiliary chamber flow into the main chamber through the gas passage all at once due to the pressure difference between the auxiliary chamber and the gas passage (therefore, the main chamber), and undergo secondary mixing in the main chamber. to perform secondary combustion. Next, the piston further descends and is blown out from the main chamber into the cylinder chamber formed by the lower surface of the cylinder head and the upper surface of the piston head by reverse squish, performing tertiary combustion and completing ideal combustion.

【0023】従って、この副室式エンジンの燃焼室構造
は、燃焼サイクルにおいて、前記副室で一次燃焼、次い
で前記主室で二次燃焼、最後に前記シリンダ室で三次燃
焼の3回に燃焼を行うので、HC、NOX の発生を抑
制することができる。しかも、前記連通孔には前記突出
部が突入する構成であるので、前記連通孔自体を、従来
の副室式エンジンのように絞る必要がなく、大径に形成
できるので、前記副室に空気を導入する場合の絞り損失
はなく、エンジン性能を低下することなく、高効率のエ
ンジンを提供できる。
Therefore, the combustion chamber structure of this pre-chamber type engine performs combustion three times in the combustion cycle: primary combustion in the pre-chamber, then secondary combustion in the main chamber, and finally tertiary combustion in the cylinder chamber. This makes it possible to suppress the generation of HC and NOX. Moreover, since the protruding portion projects into the communication hole, the communication hole itself does not need to be narrowed down unlike in conventional pre-chamber type engines, and can be formed to have a large diameter, allowing air to flow into the pre-chamber. There is no throttling loss when introducing this, and a highly efficient engine can be provided without degrading engine performance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】この発明による副室式エンジンの燃焼室構造の
一実施例を示し且つ燃焼サイクル中の圧縮行程後半の状
態を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the combustion chamber structure of a pre-chamber engine according to the present invention, and showing the state in the latter half of the compression stroke during the combustion cycle.

【図2】図1の副室式エンジンの燃焼室構造におけるピ
ストンの上面を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing the top surface of a piston in the combustion chamber structure of the pre-chamber engine shown in FIG. 1;

【図3】副室式エンジンの燃焼室構造の一例を示す断面
図である。
FIG. 3 is a sectional view showing an example of a combustion chamber structure of a pre-chamber type engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    主室 2    副室 3    副室壁体 4    ピストンヘッド 5    突出部 6    燃料噴射ノズル 7    シリンダヘッド 8    ガス通路 9    連通孔 10  環状突出部 11  ピストンヘッド上面 12  シリンダ室 13  シリンダヘッド下面 16  主室下部 17  ピストン 18  燃焼室開口 20  リップ部 22  キャビティ 1 Main room 2 Antechamber 3    Subchamber wall body 4 Piston head 5 Protruding part 6 Fuel injection nozzle 7 Cylinder head 8 Gas passage 9 Communication hole 10 Annular protrusion 11 Top surface of piston head 12 Cylinder chamber 13 Lower surface of cylinder head 16 Lower part of main room 17 Piston 18 Combustion chamber opening 20 Lip part 22 Cavity

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  シリンダヘッドに形成した副室、ピス
トンヘッドに形成したキャビティで構成され且つ先尖り
状リップ部から成る燃焼室開口を備えた主室、前記副室
をシリンダ側に開口する連絡孔、該連絡孔に対向するピ
ストンヘッド上面に形成された入口部から前記主室下部
へ通じる前記ピストンヘッドに形成したガス通路、及び
ピストン上死点近傍で前記連通孔に突入可能な前記ピス
トンヘッドに設けた突出部、から構成した副室式エンジ
ンの燃焼室構造。
1. A main chamber comprising a subchamber formed in a cylinder head, a cavity formed in a piston head, and a combustion chamber opening consisting of a pointed lip, and a communication hole opening the subchamber toward the cylinder side. , a gas passage formed in the piston head leading from an inlet portion formed on the upper surface of the piston head facing the communication hole to the lower part of the main chamber, and a gas passage formed in the piston head that can enter the communication hole near the top dead center of the piston. The combustion chamber structure of a pre-chamber engine consists of a protrusion.
【請求項2】  前記副室から吹き出す火炎と混合気を
前記ガス通路内へとガイドするため、シリンダヘッド下
面より下方に突出した前記連絡孔を形成する環状突出部
をピストン上死点近傍で前記ガス通路の前記入口部に突
入可能に構成した請求項1に記載の副室式エンジンの燃
焼室構造。
2. In order to guide the flame and air-fuel mixture blown out from the auxiliary chamber into the gas passage, an annular protrusion forming the communication hole protruding downward from the lower surface of the cylinder head is arranged near the top dead center of the piston. The combustion chamber structure for a pre-chamber engine according to claim 1, wherein the combustion chamber structure is configured to be able to enter the inlet portion of the gas passage.
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