JPH0436017A - Fuel collision-diffusion type engine - Google Patents
Fuel collision-diffusion type engineInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ピストンに設けた突出部に噴射ノズルから
噴射される燃料を直接衝突させる燃料衝突拡散式エンジ
ンに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a fuel impingement diffusion type engine in which fuel injected from an injection nozzle directly impinges on a protrusion provided on a piston.
従来、エンジンの燃焼室としては、直接噴射式及び副室
式によって代表されている。Conventionally, engine combustion chambers are typically of the direct injection type and the pre-chamber type.
直接噴射式燃焼室は、燃料噴射ノズルより噴射された燃
料の噴射エネルギー及び燃焼室内に形成されるスワール
及びスキッシュ流によって燃料と空気との混合を達成し
、可燃性混合気を形成している。しかしながら、該直接
噴射式燃焼室は、スワール生成のため、吸気効率が低下
するという問題を有しており、また、燃料の噴霧微粒化
及び貫徹力をアップさせるため、燃料噴射ノズルを高圧
化、高噴射率化に構成しなければならず、構造が複雑に
なるという問題を有している。A direct injection combustion chamber achieves mixing of fuel and air by the injection energy of fuel injected from a fuel injection nozzle and the swirl and squish flow formed within the combustion chamber to form a flammable mixture. However, the direct injection combustion chamber has the problem of reduced intake efficiency due to swirl generation, and in order to atomize the fuel spray and increase penetration power, the fuel injection nozzle must be pressurized to a high pressure. This has the problem that it must be configured to have a high injection rate, making the structure complicated.
また、副室式燃焼室は、副室内に形成される高スワール
によって燃料油滴と空気との混合を達成し、可燃性混合
気を形成している。該副室式燃焼室は、副室内に高スワ
ールを形成し、また主室と副室との総和の伝熱面積が増
大して熱損失が増加するという問題があり、更に、主室
と副室とを連通ずる連絡孔による絞り損失が増加すると
いう問題を有している。Further, the pre-chamber type combustion chamber achieves mixing of fuel oil droplets and air by a high swirl formed in the pre-chamber to form a flammable air-fuel mixture. The pre-chamber type combustion chamber has the problem that a high swirl is formed in the pre-chamber, and the total heat transfer area of the main chamber and the sub-chamber increases, increasing heat loss. There is a problem in that the aperture loss due to the communication hole that communicates with the chamber increases.
そこで、上記問題点を解決するために、燃料の衝突噴流
を利用した直接噴射式衝突拡散層状給気式、いわゆる、
03KA式の燃焼室を持つエンジンが開示されている。Therefore, in order to solve the above problems, we developed a direct injection collision diffusion stratified air supply system that uses collision jets of fuel.
An engine with a 03KA type combustion chamber is disclosed.
この03KA式エンジンは、ピストンに形成した凹部即
ちキャビティの底部中央から突出する衝突部を設け、該
衝突部の周囲に凹状の燃焼室を形成し、燃料噴射ノズル
から噴射された液状燃料を衝突部に衝突させ、燃料噴流
の衝突部への衝突作用によって衝突面を起点として燃料
の拡散、微粒化等を達成し、燃料と空気との良好な混合
を達成させるものである。上記のような燃焼室を有する
エンジンでは、燃料噴射ノズルの単孔ノズルから噴射さ
れた燃料をピストンヘッドの衝突部の平らな衝突面に衝
突させて円盤状に拡散させ、次いでピストンの上昇によ
って生じるスキッシュ流によって燃料をキャビティの下
方に押し込められながら、該燃料と空気とを混合して混
合気を形成するものである。This 03KA type engine has a recess formed in the piston, that is, a collision part protruding from the center of the bottom of the cavity, a concave combustion chamber is formed around the collision part, and liquid fuel injected from a fuel injection nozzle is transferred to the collision part. The collision effect of the fuel jet on the collision part causes diffusion and atomization of the fuel starting from the collision surface, thereby achieving good mixing of the fuel and air. In an engine with a combustion chamber as described above, the fuel injected from the single-hole nozzle of the fuel injection nozzle collides with the flat collision surface of the collision part of the piston head and is dispersed in a disk shape, which is then caused by the rise of the piston. The squish flow forces the fuel down into the cavity, and the fuel and air are mixed to form an air-fuel mixture.
また、特開昭62−195408号公報には、燃料噴流
の衝突反射拡散によるディーゼルエンジンが開示されて
いる。該ディーゼルエンジンは、燃料噴射ノズルの噴孔
を起点とし、燃料噴流がキャビティ内の噴流衝突面に達
する間を第1期とし、衝突面により偏向された燃料部が
キャビテイ壁面に到達する間を第2期とし、更に壁面に
達した燃料が蒸発気化する間を第3期とし、各期間の燃
焼反応を起生せしめるものであり、ノズルよりの燃料噴
流をキャビティ内の衝突面に衝突させ、衝突反作用によ
って任意の方向に燃料の拡散分布をなし得るように衝突
面形状を多角面形状に構成したものである。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 195408/1983 discloses a diesel engine that uses collision reflection diffusion of fuel jets. In this diesel engine, the first period is the period during which the fuel jet starts from the injection hole of the fuel injection nozzle and reaches the jet impingement surface in the cavity, and the period during which the fuel portion deflected by the collision surface reaches the cavity wall surface is the first period. The second stage is the second stage, and the third stage is the period during which the fuel that reaches the wall evaporates and vaporizes, and the combustion reaction of each period occurs.The fuel jet from the nozzle collides with the collision surface in the cavity, causing a collision. The collision surface is configured to have a polygonal shape so that fuel can be diffused and distributed in any direction by reaction.
更に、特開昭62−240419号公報には、直噴式デ
ィーゼルエンジンが開示されている。該直噴式ディーゼ
ルエンジンは、ピストン頂面に形成したキャビティの内
周壁面に液状燃料が付着するように燃料噴射弁からの燃
料噴射を圧縮着火が行われる以前に完了させたものであ
る。キャビティの内周壁面の燃料衝突壁は、平坦な円形
中央部、該円形中央部の中心に形成されたほぼ円錐状の
突起、及び前記円形中央部から放射状に延びる傾斜面を
備えている。Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-240419 discloses a direct injection diesel engine. In the direct injection type diesel engine, fuel injection from a fuel injection valve is completed before compression ignition is performed so that liquid fuel adheres to the inner peripheral wall surface of a cavity formed on the top surface of the piston. The fuel impingement wall on the inner circumferential wall of the cavity includes a flat circular central portion, a substantially conical projection formed at the center of the circular central portion, and an inclined surface extending radially from the circular central portion.
ところで、上記oSKA型の燃焼室を備えたピストンを
用いた燃料衝突拡散式エンジンは、単孔ノズルから噴射
された燃料を衝突させる衝突面はピストンヘッドの平ら
な衝突面であり、燃料が該衝突面に衝突して円盤状に拡
散するが、ピストンの上昇行程によって燃焼室内へのス
キッシュ流が発生し、該スキッシュ流によって薄膜円盤
状の燃料と空気と良好な混合気を生成して燃焼状態を良
好にするものである。しかしながら、上記燃料衝突拡散
式エンジンは、燃焼室は副室式の燃焼ではなく、直接噴
射式で燃料を燃焼させるものであり、NOxの発生を抑
制するには問題を有しているものである。By the way, in a fuel impingement-diffusion engine using a piston equipped with the oSKA type combustion chamber, the collision surface on which the fuel injected from the single-hole nozzle collides is the flat collision surface of the piston head, and the fuel is The piston collides with the surface and diffuses into a disk shape, but the upward stroke of the piston generates a squish flow into the combustion chamber, which creates a thin disk-shaped mixture of fuel and air to improve the combustion state. It makes things better. However, in the fuel impingement diffusion type engine, the combustion chamber burns fuel using a direct injection type rather than an auxiliary chamber type combustion, which poses a problem in suppressing the generation of NOx. .
また、前掲特開昭62−195408号公報に開示され
た燃料噴流の衝突反射拡散によるディーゼルエンジン及
び特開昭62−240419号公報に開示された直噴式
ディーゼルエンジンについても、上記公報に開示された
ものと同様に、副室式燃焼室を採用してNo、の発生を
抑制するという対策は講しられたものではない、しかも
、副室での燃料噴射を良好にするための衝突面の形状を
考慮しているものではない。Further, the diesel engine using collision reflection diffusion of fuel jets disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-195408 and the direct injection diesel engine disclosed in the Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-240419 are also disclosed in the above-mentioned publications. Similar to the above, no measures were taken to suppress the occurrence of NO by adopting a pre-chamber type combustion chamber, and the shape of the collision surface was not designed to improve fuel injection in the pre-chamber. It does not take into account.
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、ピストンヘッドに頂面
から上方に突出する突出部を設け、該突出部の頂面を凹
状衝突面に形成すると共に、該衝突面に対して液状燃料
を噴射する燃料噴射ノズルを副室に配置し、副室に突入
した衝突面に燃料噴射ノズルから燃料を噴射し、その噴
射した液状燃料を衝突させて、円盤状に均一に拡散させ
、該円盤状燃料フィルムに副室へ流入するスキンン1流
と交差させて良好な混合気を生成して着火燃焼させる燃
料衝突拡散式エンジンを捷供することである。The purpose of this invention is to solve the above problems,
A sub-chamber is formed in the cylinder head, a protrusion is provided in the piston head that protrudes upward from the top surface, the top surface of the protrusion is formed into a concave collision surface, and liquid fuel is injected onto the collision surface. A fuel injection nozzle is arranged in the sub-chamber, and fuel is injected from the fuel injection nozzle onto the collision surface that enters the sub-chamber, and the injected liquid fuel collides and is uniformly dispersed in a disk shape, thereby forming the disk-shaped fuel film. The purpose of the present invention is to provide a fuel impingement-diffusion type engine that intersects with the first skin flow flowing into the pre-chamber to generate a good air-fuel mixture and ignites and burns it.
この発明は、上記目的を達成するため、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、該副室を主室に連通ずる前記シリンダヘッド
に形成した連絡孔、ピストンヘッドの頂面から突出し且
つピストン上死点付近で前記連絡孔を通って前記副室に
突入して前記連絡孔を環状道路に形成する凹状衝突面を
備えた突出部、及び前記衝突面に液状燃料を噴射する噴
口を前記副室に開口する燃料噴射ノズル、を有する燃料
衝突拡散式エンジンに関する。In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the present invention provides a subchamber formed in a cylinder head, a communication hole formed in the cylinder head that communicates the subchamber with the main chamber, and a communication hole that protrudes from the top surface of the piston head and connects the communication hole near the top dead center of the piston. a protrusion having a concave collision surface that penetrates into the auxiliary chamber and forms the communication hole in a ring road; and a fuel injection nozzle that opens into the auxiliary chamber a nozzle for injecting liquid fuel onto the collision surface. The present invention relates to a fuel impingement diffusion engine.
更に、この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、前記副室
の容積をピストン上死点における圧縮端全容積の60%
以下に構成したものである。Furthermore, in this fuel collision diffusion type engine, the volume of the subchamber is set to 60% of the total volume at the compression end at the piston top dead center.
It is structured as follows.
また、この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、前記突出
部は可及的に短く形成され、前記副室から前記主室へ噴
出する二次混合時には、前記連絡孔は直ちに開口部面積
が増大して上死点径小さいクランク角内で火炎は前記主
室へ吹き出して拡散するものである。Further, in this fuel collision diffusion type engine, the protruding portion is formed as short as possible, and during secondary mixing in which the fuel is ejected from the auxiliary chamber to the main chamber, the opening area of the communication hole immediately increases and The flame blows out into the main chamber and spreads within the crank angle where the dead center diameter is small.
この発明による燃料衝突拡散式エンジンは、上記のよう
に構成され、次のように作用する。即ち、この燃料衝突
拡散式エンジンは、ピストンヘッドの頂面から突出した
凹状衝突面を備えた突出部を、ピストン上死点付近で連
絡孔を通って副室に突入させ、その状態で前記連絡孔を
環状通路に形成するので、該環状通路は実質的に副室の
連絡孔即ち開口部を形成することになる。その状態で燃
料噴射ノズルから副室に突入した凹状衝突面に液状燃料
を噴射するので、液状燃料は凹状衝突面に沿って円錐状
フィルムとなって副室内に拡散し、該円錐状フィルムの
燃料と主室から副室へのスキッシュ流の空気とは良好な
混合気を生成することができる。The fuel impingement diffusion type engine according to the present invention is constructed as described above and operates as follows. That is, in this fuel collision diffusion type engine, a protrusion having a concave collision surface protruding from the top surface of the piston head is thrust into the subchamber through a communication hole near the top dead center of the piston, and in that state, the protrusion is Since the hole is formed in an annular passageway, the annular passageway essentially forms a communication hole or opening of the subchamber. In this state, liquid fuel is injected from the fuel injection nozzle onto the concave collision surface that has entered the subchamber, so the liquid fuel becomes a conical film along the concave collision surface and diffuses into the subchamber, and the fuel in the conical film The squish flow of air from the main chamber to the auxiliary chamber can produce a good mixture.
特に、衝突面を凹状に形成することによって、衝突面に
衝突した噴流は副室の内部側へと円錐状燃料フィルムと
なって噴霧される。従って、ピストンに設ける突出部の
長さを短くすることができ、ピストンの頂面を形状上好
ましい面に形成することができる。また、突出部の長さ
を可及的に短く構成できることによって、該突出部は上
死点後直ちに連絡孔から下方へはなれるので、連絡孔の
開口部面積が直ちに大きくなり、副室から主室への火炎
の吹き出しを、上死点後、小さいクランク角内で発生さ
せることができる。小さいクランク角での吹き出しは、
燃料当量比を急激に低下させると共に、燃焼温度を低下
させNOxの発生を抑制でき、エンジン性能の劣化を防
止することができる。しかも、副室へスキッシュ流で流
入する空気と円盤フィルム状の燃料との良好な混合を実
現して、副室で燃料リッチで主たる燃焼をさせて、NO
8の発生を抑制することができる。In particular, by forming the collision surface in a concave shape, the jet that collides with the collision surface is sprayed into the interior of the subchamber as a conical fuel film. Therefore, the length of the protrusion provided on the piston can be shortened, and the top surface of the piston can be formed to have a preferable shape. In addition, by making the length of the protruding part as short as possible, the protruding part can immediately move downward from the communicating hole after top dead center, so the opening area of the communicating hole can be immediately increased, and the main chamber can be moved from the subchamber to the main chamber. The flame blowout into the chamber can be generated within a small crank angle after top dead center. The balloon at a small crank angle is
It is possible to rapidly reduce the fuel equivalence ratio, lower the combustion temperature, suppress the generation of NOx, and prevent deterioration of engine performance. In addition, it achieves good mixing of the air flowing into the pre-chamber in a squish flow with the disc-shaped fuel, allowing the main combustion to occur in a fuel-rich state in the pre-chamber, resulting in NO
8 can be suppressed.
C実施例〕
以下、図面を参照して、この発明による燃料衝突拡散式
エンジンの実施例を説明する。C Embodiment] Hereinafter, embodiments of the fuel impingement diffusion type engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図はこの発明による燃料衝突拡散式エンジンを示す
概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a fuel impingement diffusion type engine according to the present invention.
第1図に示すように、この燃料衝突拡散式エンジンは、
シリンダフ゛ロック9、I亥シリンダフ′ロンク9に固
定された吸気ボート6及び排気ポート7を備えたシリン
ダへフド3、シリンダヘッド3に形成した副室2、シリ
ンダブロンク9に形成したシリンダ14内を往復運動す
るピストン15、並びにシリンダヘッド3の下面部、シ
リンダ14及びピストン15のピストンヘッド部13で
構成される主室1を存している。吸気ボート6には吸気
弁16が配置され、また、排気ポート7には排気弁17
が配置されている。As shown in Figure 1, this fuel impingement-diffusion engine is
A cylinder block 9, a cylinder head 3 equipped with an intake boat 6 and an exhaust port 7 fixed to the cylinder frame 9, an auxiliary chamber 2 formed in the cylinder head 3, and the inside of the cylinder 14 formed in the cylinder bronc 9. The main chamber 1 includes a piston 15 that reciprocates, a lower surface portion of the cylinder head 3, a cylinder 14, and a piston head portion 13 of the piston 15. An intake valve 16 is arranged in the intake boat 6, and an exhaust valve 17 is arranged in the exhaust port 7.
is located.
この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、ピストン15は
、例えば、アルミニウム等の金属材料から成り、ピスト
ン15のピストンへノド部13には副室2に突入可能な
突出部5が形成されている。In this fuel collision-diffusion type engine, the piston 15 is made of a metal material such as aluminum, and a protrusion 5 capable of projecting into the auxiliary chamber 2 is formed in the throat portion 13 of the piston 15 .
また、シリンダヘッド3に形成した副室2は、シリンダ
ヘッド下面に形成された絞り部分8に形成した開口部即
ち連絡孔10を通じてシリンダ側の主室lに連通してい
る。この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、副室2の容
積はピストン上死点における圧縮端全容積の60%以下
、特に40%〜60%に構成することによって、良好な
副室式燃焼を行うことができる。Further, the auxiliary chamber 2 formed in the cylinder head 3 communicates with the main chamber 1 on the cylinder side through an opening or communication hole 10 formed in a constricted portion 8 formed on the lower surface of the cylinder head. In this fuel collision-diffusion type engine, good pre-chamber type combustion can be achieved by configuring the volume of the pre-chamber 2 to be 60% or less, particularly 40% to 60%, of the total volume at the compression end at the top dead center of the piston. can.
また、この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、ピストン
ヘッド部13の突出部5は、例えば、ピストン上死点付
近の位置で副室2内に突入するように構成され、その長
さは可及的に短く形成されている。シリンダへラド3に
形成した副室2の中央部位には、連絡孔10の方向に燃
料を噴射するように噴口11を開口した燃料噴射ノズル
4が配置されている。また、燃料噴射ノズル4は、ビン
トルノズル等の単孔ノズルから成り、ピストンヘッド3
の副室2内に噴口11を開口した状態に取付けられ、し
かも、燃料噴射ノズル4の噴口11から噴射された燃料
が液状で突出部5の衝突面12の中央部に衝突するよう
に構成されている。Further, in this fuel collision diffusion type engine, the protruding part 5 of the piston head part 13 is configured to protrude into the subchamber 2 at a position near the top dead center of the piston, and its length is set as long as possible. It is formed short. A fuel injection nozzle 4 having a nozzle 11 opened so as to inject fuel in the direction of the communicating hole 10 is arranged at the center of the subchamber 2 formed in the cylinder head 3. Further, the fuel injection nozzle 4 is composed of a single hole nozzle such as a bottle nozzle, and the piston head 3
The fuel injection nozzle 4 is installed in the auxiliary chamber 2 with the nozzle 11 opened, and is configured such that the fuel injected from the nozzle 11 of the fuel injection nozzle 4 collides with the center of the collision surface 12 of the protrusion 5 in liquid form. ing.
この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、ピストンヘッド
部13に形成した突出部5の頂面は凹み面に形成され、
該凹み面は燃料噴射ノズル4から噴射される液状燃料を
衝突させる凹状衝突面12を形成している。この突出部
5は、ピストン15の上死点付近で絞り部分8に形成し
た連絡孔lOから副室2に突入可能に構成されている。In this fuel collision diffusion type engine, the top surface of the protruding portion 5 formed on the piston head portion 13 is formed as a concave surface,
The concave surface forms a concave collision surface 12 against which the liquid fuel injected from the fuel injection nozzle 4 collides. This protruding portion 5 is configured to be able to enter the subchamber 2 through a communication hole IO formed in the throttle portion 8 near the top dead center of the piston 15.
特に、突出部5の衝突面12を凹状に形成することによ
って、衝突面12に衝突した噴流は副室2の内部側へと
円錐状燃料フィルムとなって噴霧される。従って、ピス
トン15に設ける突出部5の長さを短く形成しても十分
に副室2内に燃料を噴霧できる。しかも、突出部5を短
く形成することによって爆発行程でピストン15の下向
きの移動に応じて連絡孔10の開口部面積を直ちに大き
くでき、副室2から主室1への火炎の吹き出しを、上死
点後、小さいクランク角内で発生させることができる。In particular, by forming the collision surface 12 of the protrusion 5 in a concave shape, the jet that collides with the collision surface 12 is sprayed into the subchamber 2 as a conical fuel film. Therefore, even if the length of the protrusion 5 provided on the piston 15 is made short, fuel can be sufficiently sprayed into the subchamber 2. Furthermore, by forming the protruding portion 5 short, the opening area of the communication hole 10 can be immediately increased in accordance with the downward movement of the piston 15 during the explosion stroke, and the flame blowout from the sub-chamber 2 to the main chamber 1 can be increased. It can occur within a small crank angle after dead center.
小さいクランク角での火炎の吹き出しは、エンジン性能
の劣化を防止することができる。Blowing out the flame at a small crank angle can prevent deterioration of engine performance.
しかも、副室2ヘスキツシユ流で流入する空気と円錐状
燃料フィルムとの良好な混合を実現して、副室2で燃料
リンチで主たる燃焼をさせて、NO3の発生を抑制する
ことができる。In addition, good mixing of the air flowing into the pre-chamber 2 in a conical flow and the conical fuel film can be achieved, and the main combustion can be carried out in the pre-chamber 2 by lynching the fuel, thereby suppressing the generation of NO3.
なお、この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、主室1と
副室2とを連通ずる連絡孔10を形成する絞り部分8の
シリンダヘッド3は、図示していないが、耐熱性に冨ん
だ窒化珪素(s r 3 N4 )等のセラミック材料
或いは耐熱金属材料から製作することが好ましい。また
、図示していないが、ピストンヘッド部13及び突出部
5は、一体構造に構成でき、例えば、耐熱性に冨んだ窒
化珪素(S l 3 Nm )等のセラミックスから製
作できるものである。In this fuel collision diffusion type engine, the cylinder head 3 of the throttle part 8 forming the communication hole 10 that communicates the main chamber 1 and the sub-chamber 2 is made of silicon nitride, which has high heat resistance, although it is not shown. It is preferable to make it from a ceramic material such as (s r 3 N4) or a heat-resistant metal material. Further, although not shown, the piston head portion 13 and the protruding portion 5 can be constructed as an integral structure, and can be made of, for example, ceramics such as silicon nitride (S l 3 Nm ) having high heat resistance.
この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、ピストン15の
上昇によって発生する副室2へのスキッシュ流は、矢印
のように、副室2に流入する。ピストン15が上昇して
突出部5が副室2内に、例えば、ピストン上死点±30
°の位置で突入し、上死点近傍で燃料噴射ノズル4から
燃料が噴射された場合には、燃料噴射ノズル4の噴口1
1から噴射された液状燃料は、突出部5の凹状衝突面1
2に衝突し、凹状表面に沿って円錐状燃料フィルムを形
成して副室2へ拡散する。そこで、副室2への空気のス
キッシュ流と円錐状燃料フィルムとは、直交状態に交差
し、空気と燃料の混合が促進され、次いで着火燃焼する
。In this fuel collision-diffusion type engine, the squish flow into the subchamber 2 generated by the upward movement of the piston 15 flows into the subchamber 2 as shown by the arrow. The piston 15 rises and the protrusion 5 enters the auxiliary chamber 2, for example, the piston top dead center ±30
If the fuel enters at the position of
The liquid fuel injected from the concave collision surface 1 of the protrusion 5
2, forming a conical fuel film along the concave surface and diffusing into the subchamber 2. Therefore, the squish flow of air into the subchamber 2 and the conical fuel film intersect at right angles, promoting mixing of air and fuel, and then igniting and burning.
それ故、この燃料衝突拡散式エンジンは、燃料の衝突に
よって燃料をフィルム状に拡散させる05KA式燃焼と
共に、副室式燃焼を行うようになり、両者の効果を兼ね
備えるエンジンを構成することができる。Therefore, this fuel collision diffusion type engine performs pre-chamber type combustion as well as 05KA type combustion in which fuel is diffused into a film by fuel collision, and can constitute an engine that combines the effects of both.
この発明による燃料衝突拡散式エンジンは、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
の燃料衝突拡散式エンジンは、シリンダヘッドに形成し
た副室、該副室を王室に連通ずる前記シリンダヘッドに
形成した連絡孔、ピストンヘッドの頂面から突出し且つ
ピストン上死点付近で前記連絡孔を通って前記副室に突
入して前記連絡孔を環状通路に形成する凹状衝突面を備
えた突出部、及び前記衝突面に液状燃料を噴射する噴口
を前記副室に開口する燃料噴射ノズルを有するので、該
環状iil路は実質的に前記副室の連絡孔即ち開口部を
構成することになる。その状態で、前記燃料噴射ノズル
から前記副室へ突入した状態の前記凹状衝突面に液状燃
料を噴射するので、液状燃料は前記凹状衝突面に沿って
円錐状フィルムとなって前記副室内に拡散し、該円錐状
フィルムの燃料と前記主室から前記副室へのスキッシュ
流の空気とは良好な混合気を生成することができる。The fuel collision diffusion type engine according to the present invention is configured as described above, and has the following effects. That is, this fuel impingement diffusion type engine has a sub-chamber formed in the cylinder head, a communication hole formed in the cylinder head that communicates the sub-chamber with the cylinder head, and a communication hole protruding from the top surface of the piston head near the top dead center of the piston. a protrusion having a concave collision surface that projects into the sub-chamber through a communication hole and forms the communication hole into an annular passage; and a fuel injection opening in the sub-chamber that injects liquid fuel to the collision surface. Having a nozzle, the annular channel substantially constitutes a communication hole or opening of the antechamber. In this state, liquid fuel is injected from the fuel injection nozzle onto the concave collision surface that has entered the subchamber, so that the liquid fuel becomes a conical film along the concave collision surface and diffuses into the subchamber. However, a good mixture can be produced between the fuel in the conical film and the air in the squish flow from the main chamber to the auxiliary chamber.
特に、衝突面を凹状に形成することによって、衝突面に
衝突した噴流は前記副室の内部側へと円錐状燃料フィル
ムとなって噴霧される。従うて、ピストンに設ける前記
突出部の長さを短くすることができる。前記突出部を短
く形成すると、ピストンの上死点後、ピストンの下降に
よって前記連絡孔から前記突出部が直ちに離れるので、
前記連絡孔の開口部面積は直ちに大きくなり、火炎の吹
き出し昌い状態になる。即ち、ピストンの頂面を形状上
好ましい面に形成することができると共に、前記副室か
ら前記主室への火炎の吹き出しを、上死点後、小さいク
ランク角内で発生させることができる。小さいクランク
角での吹き出しは、燃料当量比を急激に低下させると共
に、燃焼温度を低下させ、前記主室での二次燃焼は、N
OXの発生領域を直ちにクリヤーしてNOXの発生を抑
制し、エンジン性能の劣化を防止することができる。し
かも、前記副室へスキンシュ流で流入する空気と円盤フ
ィルム状の燃料との良好な混合を実現して、前記副室で
燃料リッチで主たる燃焼をさせるので、N Oxの発生
を抑制することができる。In particular, by forming the collision surface in a concave shape, the jet that collides with the collision surface is sprayed into the interior of the subchamber as a conical fuel film. Therefore, the length of the protrusion provided on the piston can be shortened. If the protrusion is formed short, the protrusion immediately separates from the communication hole as the piston descends after the top dead center of the piston.
The opening area of the communication hole increases immediately, and the flame is in a state of being blown out. That is, the top surface of the piston can be formed to have a preferable shape, and the flame can be blown from the auxiliary chamber to the main chamber within a small crank angle after top dead center. Blowing at a small crank angle sharply lowers the fuel equivalence ratio and lowers the combustion temperature, and the secondary combustion in the main chamber
It is possible to immediately clear the OX generation area, suppress the NOX generation, and prevent deterioration of engine performance. Moreover, since the air flowing into the pre-chamber in a skin-like manner and the disc-shaped fuel are mixed well, and the pre-chamber is rich in fuel and the main combustion occurs, the generation of NOx can be suppressed. can.
また、この燃料衝突拡散式エンジンは、前記副室の容積
をピストン上死点における圧縮端全容積の60%以下に
構成したので、最も好ましい副室式燃焼を行わせること
ができ、N Oxの発生を抑制できる。In addition, in this fuel collision diffusion type engine, the volume of the pre-chamber is configured to be 60% or less of the total volume at the compression end at the top dead center of the piston, so that the most preferable pre-chamber type combustion can be performed, and NOx can be reduced. The occurrence can be suppressed.
更に、この燃料衝突拡散式エンジンについては、燃料を
前記副室で燃焼させるように前記突出部の前記衝突面が
前記副室に位置する時即ち上死点近傍で噴射し、前記突
出部の前記衝突面に噴射された液状燃料は前記衝突面に
沿って半径方向外向きに拡散して常に良好な円錐状燃料
f!膜を形成し、該円錐状燃料薄膜は前記副室へのスキ
ッシュ流と交差して空気と燃料の良好な混合を実現し、
確実に前記副室内で燃料リッチで燃焼し、NOxの発生
を抑制すると共に、燃焼効率の向上を図ることができる
。Further, in this fuel collision diffusion type engine, the fuel is injected when the collision surface of the protrusion is located in the subchamber, that is, near top dead center, so that the fuel is combusted in the subchamber, The liquid fuel injected onto the impact surface is diffused radially outward along the impact surface, resulting in always good cone-shaped fuel f! forming a membrane, the conical fuel membrane intersecting the squish flow into the subchamber to achieve good mixing of air and fuel;
It is possible to reliably burn the fuel in a rich manner in the pre-chamber, suppress the generation of NOx, and improve combustion efficiency.
第1図はこの発明による燃料衝突拡散式エンジンの一実
施例を示す説明図である。
°l・−−−−一主室、2・・・・−副室、3・・・−
・−シリンダヘッド、4・−−−−−一燃料噴射ノズル
、5−−−−−・−突出部、8−絞り部分、1(1−・
−・連絡孔、11−・−噴口、]]2−−−凹状衝突面
13−−−−−−ピストンヘッド部、15−−−−−−
ピストン。
第
図
出願人 いすソ′自動車株式会社
代理人 弁理士 尾 仲 −宗FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of a fuel impingement diffusion type engine according to the present invention. °l・----1 main room, 2...-sub-room, 3...-
- Cylinder head, 4 - Fuel injection nozzle, 5 - Protrusion, 8 - Throttle part, 1 (1 -
- Communication hole, 11 - Nozzle, ]] 2 - Concave collision surface 13 - Piston head section, 15 -------
piston. Figure Applicant: Isuso Jidosha Co., Ltd., Patent Attorney: So Naka Onaka
Claims (3)
連通する前記シリンダヘッドに形成した連絡孔、ピスト
ンヘッドの頂面から突出し且つピストン上死点付近で前
記連絡孔を通って前記副室に突入して前記連絡孔を環状
通路に形成する凹状衝突面を備えた突出部、及び前記衝
突面に液状燃料を噴射する噴口を前記副室に開口する燃
料噴射ノズル、を有する燃料衝突拡散式エンジン。(1) An auxiliary chamber formed in the cylinder head, a communication hole formed in the cylinder head that communicates the auxiliary chamber with the main chamber, and a communication hole that protrudes from the top surface of the piston head and passes through the communication hole near the top dead center of the piston. A fuel impingement device comprising: a protrusion having a concave collision surface that protrudes into the sub-chamber and forms the communication hole into an annular passage; and a fuel injection nozzle that opens a jet hole into the sub-chamber for injecting liquid fuel onto the collision surface. Diffusion engine.
全容積の60%以下に構成した請求項1に記載の燃料衝
突拡散式エンジン。(2) The fuel collision-diffusion engine according to claim 1, wherein the volume of the subchamber is 60% or less of the total volume at the compression end at the top dead center of the piston.
ら前記主室へ噴出する二次混合時には、前記連絡孔は直
ちに開口部面積が増大して上死点後小さいクランク角内
で火炎は前記主室へ吹き出して拡散する請求項1に記載
の燃料衝突拡散式エンジン。(3) The protruding portion is formed as short as possible, and during the secondary mixing that is ejected from the auxiliary chamber to the main chamber, the opening area of the communicating hole immediately increases and the opening area is within a small crank angle after top dead center. 2. The fuel impingement diffusion engine according to claim 1, wherein the flame is blown out into the main chamber and diffused.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13982290A JP2822606B2 (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Fuel collision diffusion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13982290A JP2822606B2 (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Fuel collision diffusion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0436017A true JPH0436017A (en) | 1992-02-06 |
JP2822606B2 JP2822606B2 (en) | 1998-11-11 |
Family
ID=15254280
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13982290A Expired - Lifetime JP2822606B2 (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Fuel collision diffusion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2822606B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0466719A (en) * | 1990-07-07 | 1992-03-03 | Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk | Sub combustion chamber type heat severance engine |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP13982290A patent/JP2822606B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0466719A (en) * | 1990-07-07 | 1992-03-03 | Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk | Sub combustion chamber type heat severance engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2822606B2 (en) | 1998-11-11 |
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