JPH0458012A - Auxiliary chamber type thermally insulated engine - Google Patents

Auxiliary chamber type thermally insulated engine

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JPH0458012A
JPH0458012A JP16564490A JP16564490A JPH0458012A JP H0458012 A JPH0458012 A JP H0458012A JP 16564490 A JP16564490 A JP 16564490A JP 16564490 A JP16564490 A JP 16564490A JP H0458012 A JPH0458012 A JP H0458012A
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chamber
fuel injection
fuel
sub
injection nozzle
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寛 松岡
Takatoshi Sugano
隆登志 菅野
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Isuzu Motors Ltd
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Abstract

PURPOSE:To generate proper air mixture and suppress generation of NOx by providing, in a fuel injection nozzle, an auxiliary injection hole which injects at part of fuel to a glow plug arranged on the upstream side of swirl from a fuel injection stream line of the fuel injection nozzle. CONSTITUTION:A glow plug 5 which ignites a fuel injection nozzle 3 and air- mixture is arranged in an auxiliary chamber 2 an injection range of fuel injected from the fuel injection nozzle 3 is in a position it a specified area. The fuel injection stream line of the fuel injected from the fuel injection nozzle 3 is separated from the wall face 16 of an auxiliary chamber wall 8, and the fuel is injected in a swirl direction along the wall face 16. A part of fuel is injected to the glow plug 5 arranged on the upstream side of swirl from the fuel injection stream line of the fuel injection nozzle 3. Proper air-mixture is generated and burnt in this way, and generation of smoke, NOx and the like is suppressed so as to improve engine output.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、断熱構造に構成し且つ燃料噴射ノズルを備
えた副室を備えた副室式断熱エンジンに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a pre-chamber type adiabatic engine having a heat-insulating structure and having a pre-chamber provided with a fuel injection nozzle.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、エンジンの副室構造は、例えば、実開昭60−1
07328号公報に開示されている。該公報に開示され
たエンジンの副室構造は、主燃焼室と連通ずる副室を備
え、該副室内壁をセラミック部材で構成したものであり
、セラミック部材外周に断熱空間を形成し、且つ該断熱
空間に熱伝導度の低い繊維状物質を充填したものである
。副室には、燃料噴射ノズル及びグロープラグが設けら
れた構造に構成されている。
Conventionally, the pre-chamber structure of an engine is, for example,
It is disclosed in Japanese Patent No. 07328. The sub-chamber structure of the engine disclosed in this publication includes a sub-chamber communicating with the main combustion chamber, the wall of the sub-chamber is made of a ceramic member, and a heat insulating space is formed around the outer periphery of the ceramic member. The insulation space is filled with a fibrous material with low thermal conductivity. The auxiliary chamber has a structure in which a fuel injection nozzle and a glow plug are provided.

また、副室式内燃機関の副燃焼室は、例えば、実開昭5
9−21024号公報に開示されている。
In addition, the sub-combustion chamber of the sub-chamber type internal combustion engine is, for example,
It is disclosed in Japanese Patent No. 9-21024.

該副室式内燃機関の副燃焼室は、シリンダヘッドに過流
室燃焼室を有し、該過流室燃焼室の燃焼室体の全体をセ
ラミック材で形成すると共に、該セラミング材の燃焼室
体と該シリンダヘッドとの嵌合部の大部分に空気層を形
成し、更に該燃焼室体とシリンダヘッドとの嵌合部のシ
リンダ側端部をシール材でガスシールし、且つ該燃焼室
体とその挿入機器との挿入部もシール材でガスシールし
たものである。
The auxiliary combustion chamber of the auxiliary chamber type internal combustion engine has a combustion chamber in the overflow chamber in the cylinder head, and the entire combustion chamber body of the overflow chamber combustion chamber is formed of a ceramic material, and the combustion chamber is made of the ceramic material. An air layer is formed in most of the fitting portion between the combustion chamber body and the cylinder head, and the cylinder side end of the fitting portion between the combustion chamber body and the cylinder head is gas-sealed with a sealing material. The insertion portion between the body and the insertion device is also gas-sealed with a sealing material.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、前掲実開昭60−107328号公報に
開示されたエンジンの副室構造及び前掲実開昭59−2
1024号公報に開示された副室式内燃機関の副燃焼室
については、グロープラグは燃料噴射ノズルのスワール
流の下流側に位置し、燃料噴射ノズルからの燃料はグロ
ープラグに直接噴射される構造に構成されている。その
ため、副室内の空気を有効に利用することができず、噴
射された燃料と副室内に形成されるスワール流との混合
は必ずしも良好な混合気を形成することができず、No
w、スモーク等の発生原因になり、エンジン出力の低下
の原因になるという問題を有している。
However, the pre-chamber structure of the engine disclosed in the above-mentioned Utility Model Application No. 60-107328 and the above-mentioned Utility Model Application No. 59-2
Regarding the auxiliary combustion chamber of the auxiliary chamber type internal combustion engine disclosed in Publication No. 1024, the glow plug is located downstream of the swirl flow of the fuel injection nozzle, and the fuel from the fuel injection nozzle is directly injected into the glow plug. It is composed of Therefore, the air in the pre-chamber cannot be used effectively, and the mixture of the injected fuel and the swirl flow formed in the pre-chamber cannot necessarily form a good air-fuel mixture.
This has the problem of causing smoke, etc., and causing a decrease in engine output.

また、燃料噴射ノズルからの燃料噴霧を副室壁体の壁面
に接近させると、噴霧半径即ちスプレーラジアスが大き
い噴射燃料が副室壁体の壁面に直接付着し、それが未燃
ガスとなって排出されるという問題がある。
Furthermore, when the fuel spray from the fuel injection nozzle approaches the wall of the sub-chamber wall, the injected fuel with a large spray radius directly adheres to the wall of the sub-chamber wall, and becomes unburned gas. There is a problem with being discharged.

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
シリンダへンドに設けた副室をセラミック材料で高度の
断熱特性を得る構造に構成し、該副室に燃料噴射ノズル
及びグロープラグを配置し、燃料噴射ノズルから噴射さ
れる燃料をスワール流の最適領域に噴霧して空気の利用
率を高め、副室壁体の壁面に離れた状態に沿ってスワー
ル流に流されながら良好な混合気を生成して燃焼させ、
スモーク、N011等の発生を抑制し、エンジン出力を
向上させる副室式断熱エンジンを提供することである。
The purpose of this invention is to solve the above problems,
The auxiliary chamber provided in the cylinder end is constructed with ceramic material to obtain a high degree of heat insulation properties, and the fuel injection nozzle and glow plug are placed in the auxiliary chamber, so that the fuel injected from the fuel injection nozzle is optimized for swirl flow. The air is sprayed into the area to increase the air utilization rate, and is flowed in a swirl flow along the wall surface of the pre-chamber wall, producing a good air-fuel mixture and combusting it.
An object of the present invention is to provide a pre-chamber type adiabatic engine which suppresses the generation of smoke, N011, etc. and improves engine output.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

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、主室に連通ずる副
室を断熱構造に構成するセラミンク製副室壁体、燃料噴
射@線が前記副室壁体の壁面から離れ且つ該壁面に沿っ
て前記副室内のスワール方向に燃料を噴射する燃料噴射
ノズルに設けた主噴孔、前記燃料噴射ノズルの燃料噴射
流線よりスワール上流側に配置したグロープラグ、及び
該グロープラグに燃料の一部を噴射する前記燃料噴射ノ
ズルに設けた副噴孔、を有する副室式断熱エンジンに関
する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the present invention provides a ceramic sub-chamber wall body that configures a sub-chamber that communicates with the main chamber with a heat-insulating structure, and a fuel injection line that is separated from the wall surface of the sub-chamber wall body and runs along the wall surface within the sub-chamber. A main injection hole provided in a fuel injection nozzle that injects fuel in a swirl direction, a glow plug disposed upstream of the swirl from a fuel injection streamline of the fuel injection nozzle, and the fuel that injects a part of the fuel into the glow plug. The present invention relates to a sub-chamber type adiabatic engine having a sub-nozzle provided in an injection nozzle.

また、この副室式断熱エンジンにおいて、燃料噴射軌跡
が前記副室壁体の壁面から離れる距離を、前記副室の中
心点から燃料噴射流線に垂直に交差するまでの距離と前
記副室の中心点から燃料噴射流線に垂直に交差して前記
副室壁体の壁面までの距離との比がほぼ30%以上にな
るように設定したものである。
In this pre-chamber type adiabatic engine, the distance between the fuel injection locus and the wall surface of the pre-chamber wall body is defined as the distance from the center point of the pre-chamber to the point where it perpendicularly intersects the fuel injection flow line. The ratio of the distance from the center point to the wall surface of the auxiliary chamber wall perpendicularly intersecting the fuel injection flow line is set to be approximately 30% or more.

〔作用〕[Effect]

この発明による副室式断熱エンジンは、以上のように構
成されており、次のように作用する。即ち、この副室式
断熱エンジンは、燃料噴射ノズルの主噴孔から噴射され
る燃料の噴射流線が副室壁体の壁面から離れ且つ該壁面
に沿ってスワール方向に向い、且つ燃料噴射ノズルの燃
料噴射流線よりスワール上流側に配置したグロープラグ
に副噴孔からの一部燃料を噴射するように構成したので
、噴射燃料は副室壁体の壁面に沿ってスワールに流され
ながら空気と混合して良好な混合気を生成し、燃焼され
る。この時、燃焼した高温ガスは比重が軽いためスワー
ルの中心部位へ集まり、中心部位に存在していた低温空
気と入れ代わり燃焼を続ける。しかも、噴射燃料を壁面
に沿わした方が外周部から燃焼するため副室内の空気を
有効に使用することができ、スモーク等の未燃ガスの発
生を低減し、エンジン出力を向上させる。また、噴霧が
外周部になるので、主たる燃焼は低温領域で行われ、副
室中央部のガス雰囲気中に燃料が流入し、燃料リンチな
状態で燃焼してNOxの発注を抑制することができる。
The subchamber type adiabatic engine according to the present invention is constructed as described above, and operates as follows. That is, in this pre-chamber type adiabatic engine, the injection streamline of the fuel injected from the main injection hole of the fuel injection nozzle is separated from the wall surface of the pre-chamber wall body and is oriented in the swirl direction along the wall surface, and the fuel injection nozzle Since the configuration is such that a portion of the fuel from the auxiliary nozzle is injected into the glow plug placed upstream of the swirl from the fuel injection flow line of the auxiliary chamber, the injected fuel flows into the swirl along the wall surface of the auxiliary chamber wall and is injected into the air. A good air-fuel mixture is created by mixing with the fuel, which is then combusted. At this time, the combusted high-temperature gas has a light specific gravity, so it gathers in the center of the swirl, replacing the low-temperature air that was present in the center and continuing combustion. Moreover, when the injected fuel is placed along the wall surface, it is combusted from the outer periphery, so the air in the pre-chamber can be used more effectively, the generation of unburned gas such as smoke is reduced, and the engine output is improved. In addition, since the spray is on the outer periphery, the main combustion takes place in the low-temperature region, and the fuel flows into the gas atmosphere in the center of the pre-chamber and burns in a dry state, suppressing the production of NOx. .

〔実施例〕 以下、図面を参照して、この発明による副室式断熱エン
ジンの実施例を詳述する。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the pre-chamber type adiabatic engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図には、この発明による副室式断熱エンジンの一実
施例を示す断面図が示されている。この副室式断熱エン
ジンは、主として、孔部14を備えたシリンダブロック
11、該孔部14に嵌合したシリンダライナ15、シリ
ンダブロック11にガスケット21を介して固定したシ
リンダヘッド10、シリンダヘッド10に形成された副
室2、副室2に配置された燃料噴射ノズル3及とグロー
プラグ5、シリンダライナ15内を往復運動するピスト
ンヘッド9を備えたピストン6、及びピストンヘッド9
に形成され且つ副室2と連絡孔20を通じて連通ずる主
室1を有している。また、シリンダへ7ド10には、吸
排気ポートが形成され、吸排気ポートには吸排気バルブ
が配置されている(図示せず)。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an embodiment of the pre-chamber type adiabatic engine according to the present invention. This pre-chamber type adiabatic engine mainly consists of a cylinder block 11 having a hole 14, a cylinder liner 15 fitted into the hole 14, a cylinder head 10 fixed to the cylinder block 11 via a gasket 21, and a cylinder head 10 fixed to the cylinder block 11 via a gasket 21. A sub-chamber 2 formed in the sub-chamber 2, a fuel injection nozzle 3 and a glow plug 5 disposed in the sub-chamber 2, a piston 6 having a piston head 9 reciprocating within the cylinder liner 15, and the piston head 9.
It has a main chamber 1 which is formed into a main chamber 1 and communicates with a sub-chamber 2 through a communication hole 20. Further, an intake/exhaust port is formed in the cylinder 7/10, and an intake/exhaust valve is disposed in the intake/exhaust port (not shown).

更に、この副室式断熱エンジンにおいて、燃料噴射ノズ
ル3は、主噴孔4と副噴孔13を備えたものである。即
ち、燃料噴射ノズル3は、ノズル本体18、及び該ノズ
ル本体18内で上下動して主噴孔4と副噴孔13を開閉
する針弁17を有しており、針弁17が主噴孔4と副噴
孔13を開放することで燃料溜まり19の燃料を副室2
へ噴射するものである。しかも、燃料噴射ノズル3の主
噴孔4からは燃料の大部分を副室2の気中に噴射し、副
噴孔13からは燃料の少量をグロープラグ5に直接噴射
するように構成されている。
Further, in this pre-chamber type adiabatic engine, the fuel injection nozzle 3 is provided with a main injection hole 4 and a sub-nozzle hole 13. That is, the fuel injection nozzle 3 has a nozzle body 18 and a needle valve 17 that moves up and down within the nozzle body 18 to open and close the main injection hole 4 and the sub injection hole 13. By opening the hole 4 and the sub-nozzle hole 13, the fuel in the fuel reservoir 19 is transferred to the sub-chamber 2.
It is used to inject into the air. Furthermore, the main nozzle 4 of the fuel injection nozzle 3 is configured to inject most of the fuel into the air in the auxiliary chamber 2, and the auxiliary nozzle 13 is configured to inject a small amount of fuel directly into the glow plug 5. There is.

この燃料噴射ノズル3については、針弁17の上昇の初
期において副噴孔13が開口し、次いで針弁17のリフ
ト量が大きくなって主噴孔4が開口するものである。従
って、この燃料噴射ノズル3を使用すれば、エンジンの
始動時等には、先ず副噴孔13から燃料がグロープラグ
5に噴射されて燃料が着火燃焼し、次いで、針弁17の
リフト量が大きくなって主噴孔4から燃料が副室2の気
中に噴射されて燃焼が盛んになる。
In this fuel injection nozzle 3, the sub-nozzle hole 13 opens at the beginning of the upward movement of the needle valve 17, and then, as the lift amount of the needle valve 17 increases, the main nozzle hole 4 opens. Therefore, if this fuel injection nozzle 3 is used, when starting the engine, fuel is first injected from the sub-nozzle hole 13 to the glow plug 5, the fuel is ignited and burned, and then the lift amount of the needle valve 17 is reduced. As the fuel becomes larger, fuel is injected from the main nozzle hole 4 into the air in the auxiliary chamber 2, and combustion becomes active.

この副室式断熱エンジンは、特に、副室2に燃料噴射ノ
ズル3及び混合気を着火するグロープラグ5を配置し、
燃料噴射ノズル3から噴射される燃料の噴射領域を所定
の部位に設定したことである。この構成において、この
副室式断熱エンジンは、副室2をセラミック製副室壁体
8によって断熱構造に構成し、副室2に燃料を噴射する
燃料噴射ノズル3から噴射された燃料の燃料噴射流線が
副室壁体8の壁面16から離れ且つ該壁面16に沿って
矢印で示すスワール方向に燃料を噴射させ、燃料噴射ノ
ズル3の燃料噴射流線よりスワール上流側に配置したグ
ロープラグ5に燃料の一部を噴射させることを特徴とす
る。この場合、第2図に示すように、燃料噴射ノズル3
の主噴孔4から副室壁体8の壁面16から離れ且つ該壁
面16に沿って矢印で示すスワール方向にスワール流中
に燃料を噴射させ、燃料噴射ノズル3の副噴孔13から
グロープラグ5に燃料の一部を噴射させるように構成す
ることである。更に、具体的には、第3図に示すように
、この副室式断熱エンジンにおいて、燃料噴射軌跡が副
室壁体8の壁面から離れる距離Xを、副室2の中心点0
から燃料噴射流線Fに垂直に交差するまでの距離Sと副
室2の中心点0から燃料噴射流線Fに垂直に交差して副
室壁体8の壁面16までの距離Rとの比: S/Rがほ
ぼ30%以上になるように設定したことである。ここで
、距離Sと距離Rとの比: S/Rを%で表した量をス
プレーラジアスPRという。
This pre-chamber type adiabatic engine particularly includes a fuel injection nozzle 3 and a glow plug 5 for igniting the air-fuel mixture in the pre-chamber 2,
This is because the injection area of the fuel injected from the fuel injection nozzle 3 is set at a predetermined location. In this configuration, the pre-chamber type adiabatic engine has the pre-chamber 2 constructed with a heat-insulating structure by the ceramic sub-chamber wall 8, and the fuel injected from the fuel injection nozzle 3 which injects fuel into the pre-chamber 2. A glow plug 5 whose streamline separates from the wall surface 16 of the sub-chamber wall body 8 and injects fuel in the swirl direction shown by the arrow along the wall surface 16, and is arranged on the swirl upstream side of the fuel injection streamline of the fuel injection nozzle 3. It is characterized by injecting a portion of the fuel into the fuel. In this case, as shown in FIG.
Fuel is injected into a swirl flow away from the wall surface 16 of the sub-chamber wall 8 and along the wall surface 16 from the main nozzle hole 4 of the fuel injection nozzle 3 in the swirl direction shown by the arrow, and the fuel is injected from the sub-nozzle hole 13 of the fuel injection nozzle 3 into the glow plug. 5 to inject part of the fuel. More specifically, as shown in FIG. 3, in this pre-chamber type adiabatic engine, the distance
The ratio of the distance S from the center point 0 of the auxiliary chamber 2 to the point where it perpendicularly intersects the fuel injection streamline F to the wall surface 16 of the auxiliary chamber wall 8 that intersects the fuel injection streamline F perpendicularly : The S/R was set to be approximately 30% or more. Here, the ratio of distance S to distance R: S/R expressed in % is called spray radius PR.

また、この副室2は、シリンダヘッドlOに形成した穴
部に断熱空気層12を介して配置した鋳込金属部材7及
び該鋳込金属部材7内に配置したセラミック材料から成
る副室壁体8から構成して高度の断熱構造に構成されて
いる。この副室式断熱エンジンにおいて、副室2を構成
する副室壁体8は、チタン酸アルミニウム(ALTiO
s)或いは窒化珪素(SisNa) 、炭化珪素(Si
C) 、複合材料等のセラミック材料から断熱構造に構
成されている。
The auxiliary chamber 2 also includes a cast metal member 7 placed in a hole formed in the cylinder head 10 with an insulating air layer 12 in between, and a auxiliary chamber wall made of a ceramic material placed inside the cast metal member 7. It consists of 8 parts and has a highly insulated structure. In this pre-chamber type adiabatic engine, the pre-chamber wall body 8 constituting the pre-chamber 2 is made of aluminum titanate (ALTiO).
s) or silicon nitride (SisNa), silicon carbide (Si
C) A heat insulating structure made of ceramic materials such as composite materials.

また、鋳込金属部材7は、アルミニウム等の金属材料か
ら構成されている。
Further, the cast metal member 7 is made of a metal material such as aluminum.

この副室式断熱エンジンについては、燃料噴射ノズル3
は燃料噴射ポンプ(図示せず)から供給される燃料を副
室2に噴射するものである。更に、例えば、燃料噴射ポ
ンプにはポンプ作動用プーリが設けられている。このポ
ンプ作動用プーリは、クランクシャフトに取付は且つク
ランクシャフトと一体に回転するクランクプーリにタイ
ミングベルトによって駆動連結されている。従って、エ
ンジン駆動に伴って燃料噴射ポンプはタイミングヘルド
によって駆動される。また、燃料噴射ノズル3ば、コン
トローラ(図示せず)の指令に応して電気的に開閉作動
する針弁を備えた電気式噴射ノズルから構成することが
できる。その場合には、例えば、該コントローラの指令
を受けて、燃料噴射ノズル3は圧縮行程前半に針弁が開
放して燃料を副室2に噴射するようにコントロールする
ことができる。
For this pre-chamber type adiabatic engine, the fuel injection nozzle 3
is for injecting fuel supplied from a fuel injection pump (not shown) into the auxiliary chamber 2. Further, for example, a fuel injection pump is provided with a pump operating pulley. This pump operating pulley is attached to the crankshaft and is drivingly connected to the crank pulley, which rotates together with the crankshaft, by a timing belt. Therefore, the fuel injection pump is driven by the timing heald as the engine is driven. Further, the fuel injection nozzle 3 may be an electric injection nozzle equipped with a needle valve that opens and closes electrically in response to commands from a controller (not shown). In that case, for example, in response to a command from the controller, the fuel injection nozzle 3 can be controlled so that the needle valve opens during the first half of the compression stroke to inject fuel into the subchamber 2.

この発明による副室式断熱エンジンは、上記のように構
成しているので、次のように作用する。
Since the subchamber type adiabatic engine according to the present invention is constructed as described above, it operates as follows.

この副室式断熱エンジンは、燃料噴射ノズル3の主噴孔
4から噴射された燃料は副室壁体8の壁面16から離れ
たスワール流領域に噴射され、スワール流に流されなが
ら良好な混合気を生成し、燃焼させることによってパー
ティクルの発生が低減され、燃料は中心部の高温領域で
なく壁面16に近い低温領域に噴射されて該61域で燃
料リンチで主たる燃焼を行うので、NOXの発生が抑制
される。即ち、燃料噴射ノズル3からの噴射燃料は副室
壁体8の壁面16に沿ってスワールに流されながら空気
と混合して混合気を生成し、燃焼される。
In this pre-chamber type adiabatic engine, the fuel injected from the main nozzle hole 4 of the fuel injection nozzle 3 is injected into a swirl flow area away from the wall surface 16 of the pre-chamber wall body 8, and is mixed well while flowing in the swirl flow. The generation of particles is reduced by generating and burning air, and the fuel is injected not into the high-temperature area in the center but into the low-temperature area near the wall surface 16, and the main combustion occurs in the fuel lynch in the 61-area, which reduces NOx. Occurrence is suppressed. That is, the injected fuel from the fuel injection nozzle 3 is swirled along the wall surface 16 of the sub-chamber wall 8 and mixed with air to generate an air-fuel mixture, which is then combusted.

この時、燃焼した高温ガスは比重が軽いためスワールの
中心部位へ集まり、中心部位に存在していた低温空気と
入れ代わり燃焼を続ける。しかも、噴射燃料を壁面16
に沿ねした方が外周部から燃焼するため副室2内の空気
を有効に使用することができ、スモーク等の未燃ガスの
発生を低減し、出力を向上させる。また、燃料噴射ノズ
ル3からの噴霧が外周部になるので、副室2の中央部の
ガス雰囲気中に燃料が流入し、燃料リンチな状態で燃焼
して、NOXの発生を抑制することができる。
At this time, the combusted high-temperature gas has a light specific gravity, so it gathers in the center of the swirl, replacing the low-temperature air that was present in the center and continuing combustion. Moreover, the injected fuel is
Since combustion occurs from the outer periphery, the air in the subchamber 2 can be used more effectively, reducing the generation of unburned gas such as smoke, and improving output. In addition, since the spray from the fuel injection nozzle 3 is on the outer periphery, the fuel flows into the gas atmosphere in the center of the auxiliary chamber 2 and burns in a dry state, suppressing the generation of NOx. .

しかも、この副室式断熱エンジンは、副室2の副室壁体
8をセラミック材によって製作して副室2を断熱構造に
構成しているので、副室壁体8の壁面16が高温に保持
されているため、ハイドロカーボンHCの増加は抑制さ
れる。
Furthermore, in this pre-chamber type adiabatic engine, the pre-chamber wall 8 of the pre-chamber 2 is made of ceramic material and the pre-chamber 2 has a heat-insulating structure, so the wall surface 16 of the pre-chamber wall 8 becomes hot. Since it is retained, the increase in hydrocarbon HC is suppressed.

次に、この副室式断熱エンジンについて、スタンダード
な設定位置に燃料噴射ノズルを配置した場合のものと比
較するため、燃料噴射ノズル3の設置位置即ち噴射方向
を変更して燃料を噴射した場合の試験の結果、即ち、燃
料噴射ノズル3の種々の噴射半径即ちスプレーラジアス
SR(%)に対応するスモークの発注量(%)、正味平
均有効圧(kgf/cm’)及びNo、の発生量(pp
m)を、第4図、第5図及び第6図に示す。第4図は燃
料噴射ノズルのスプレーラジアスSRとスモーク発生量
との関係を示す線図、第5図は燃料噴射ノズルのスプレ
ーラジアルと正味平均有効圧との関係を示す線図、及び
第6図は燃料噴射ノズルのスプレーラジアスSRとNO
Xの発生量との関係を示す線図である。
Next, in order to compare this pre-chamber type adiabatic engine with the case where the fuel injection nozzle is placed in the standard setting position, we will compare the case where the installation position of the fuel injection nozzle 3, that is, the injection direction, is changed and the fuel is injected. The test results, i.e., the order amount (%) of smoke corresponding to various injection radii, that is, spray radius SR (%) of the fuel injection nozzle 3, the net average effective pressure (kgf/cm'), and the generation amount of No. pp
m) are shown in FIGS. 4, 5 and 6. Figure 4 is a diagram showing the relationship between the spray radius SR of the fuel injection nozzle and the amount of smoke generated, Figure 5 is a diagram showing the relationship between the spray radial of the fuel injection nozzle and the net average effective pressure, and Figure 6 is a diagram showing the relationship between the spray radius SR of the fuel injection nozzle and the net average effective pressure. are the spray radius SR and NO of the fuel injection nozzle
FIG. 3 is a diagram showing the relationship with the amount of X generated.

第4図において、縦軸にスモーク発生量(%)をプロッ
トし、且つ横軸にスプレーラジアスSR(%)をプロッ
トしている。スモーク発生量(%)はスタンダードST
Dのスプレーラジアス5R22,64%の場合に比較し
てスプレーラジアス5R34,58%の場合が少なくな
っていることが分かる。即ち、スモーク発生量を低減す
るためには、スプレーラジアスSRを約30%以上に設
定することが好ましいことが分かる。
In FIG. 4, the amount of smoke generation (%) is plotted on the vertical axis, and the spray radius SR (%) is plotted on the horizontal axis. Smoke generation amount (%) is standard ST
It can be seen that the case where the spray radius is 5R 34, 58% is smaller than the case where the spray radius 5R is 22, 64% in D. That is, it can be seen that in order to reduce the amount of smoke generated, it is preferable to set the spray radius SR to about 30% or more.

第5図において、縦軸に正味平均有効圧(kgf/cm
2)をプロットし、且つ横軸にスプレーラジアスSR(
%)をプロア)している。正味平均有効圧はスプレーラ
ジアスSRの割合に対してほぼ影響がないことが分かる
。ここで、正味平均有効圧P■は、軸出力に対応する毎
サイクルの仕事量を総行程容積で割った値kgf/c1
112である。即ち、P□ −kP、!/nV、。
In Figure 5, the vertical axis shows the net average effective pressure (kgf/cm
2) is plotted, and the horizontal axis is the spray radius SR (
%) is proa). It can be seen that the net average effective pressure has almost no effect on the proportion of spray radius SR. Here, the net average effective pressure P■ is the value obtained by dividing the amount of work in each cycle corresponding to the shaft output by the total stroke volume kgf/c1
It is 112. That is, P□ −kP,! /nV,.

但し、P、:軸出力(kW)−n:回転数rpmV、t
:総行程容積(J)  、k:定数第6図において、縦
軸にN Ox発注量(ppm )をプロットし、且つ横
軸にスプレーラジアスSR(%)をプロットしている。
However, P: Shaft output (kW) - n: Rotation speed rpmV, t
: total stroke volume (J), k: constant In FIG. 6, the vertical axis plots the NOx order amount (ppm), and the horizontal axis plots the spray radius SR (%).

NoX発生量<ppm)は、スタンダードSTDのスプ
レーラジアス5R22:  64%の場合に比較してス
プレーラジアス5R34,58%の場合が少なくなって
いることが分かる。即ち、NOx発生量を低減するため
には、スプレーラジアスSRを約30%以上に設定する
ことが好ましいことが分かる。
It can be seen that the amount of NoX generated (<ppm) is smaller in the case of spray radius 5R34, 58% compared to the case of standard STD spray radius 5R22: 64%. That is, it can be seen that in order to reduce the amount of NOx generated, it is preferable to set the spray radius SR to about 30% or more.

更に、この発明の副室式断熱エンジンは、副室2を断熱
構造にして熱エネルギーを回収すると共に、NOX発生
ゾーンでの燃焼を避けることであり、そのため、主とし
て燃焼する燃料当量比をリンチ状態にして燃焼させるこ
とである。それ故に、副室2の燃焼は混合気がリッチな
状態で着火して高温燃焼するので、No8発生ゾーンで
の燃焼を避けることができ、また、副室2から主室1に
火炎が吹き出されることによって急激に混合気はリーン
な状態になると共に、燃焼温度は低下してNo8発生ゾ
ーンでの燃焼を避けることができる。
Furthermore, the pre-chamber type adiabatic engine of the present invention has the pre-chamber 2 having an insulating structure to recover thermal energy and to avoid combustion in the NOx generation zone, so that the equivalence ratio of the fuel to be mainly combusted is kept in a lynch state. The method is to burn it. Therefore, combustion in the pre-chamber 2 ignites the air-fuel mixture in a rich state and burns at a high temperature, so combustion in the No. 8 generation zone can be avoided, and flames are not blown out from the pre-chamber 2 to the main chamber 1. As a result, the air-fuel mixture suddenly becomes lean, and the combustion temperature decreases, making it possible to avoid combustion in the No. 8 generation zone.

従って、混合気の燃焼時間全域においてN Oxの発生
を低減できる。
Therefore, the generation of NOx can be reduced throughout the combustion time of the air-fuel mixture.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明による副室式断熱エンジンは、以上のように構
成されているので、次のような効果を有する。即ち、こ
の副室式断熱エンジンは、副室を断熱構造に構成するセ
ラミック製副室壁体、燃料噴射流線が前記副室壁体の壁
面から離れ且つ該壁面に沿って前記副室内のスワール方
向に燃料を噴射する燃料噴射ノズルに設けた主噴孔、前
記燃料噴射ノズルの燃料噴射流線よりスワール上流側に
配置したグロープラグ、及び該グロープラグに燃料の一
部を噴射する前記燃料噴射ノズルに設けた副噴孔を有す
るので、まず前記副噴孔から噴射された燃料は前記グロ
ープラグに直接噴射されて着火燃焼し、次いで前記主噴
孔から燃焼が噴射され、しかも噴射された燃料は前記副
室壁体の前記壁面に付着することなく、スワール流領域
に噴射され、スワール流にのせられて良好な混合気を生
成し、前記副室の外周領域で燃焼するので、ハイドロカ
ーボン、パーティクルの発生が抑制されると共に、燃料
は中心部の高温領域でなく前記壁面に近い低温領域に噴
射されて、低温の外周領域で燃料リンチで主たる燃焼を
行うので、NOXの発生が抑制される。
Since the pre-chamber type adiabatic engine according to the present invention is configured as described above, it has the following effects. That is, in this pre-chamber type adiabatic engine, the pre-chamber wall body is made of ceramic and has a heat-insulating structure, and the fuel injection flow line is separated from the wall surface of the pre-chamber wall body and flows along the wall surface to create a swirl inside the pre-chamber. A main injection hole provided in a fuel injection nozzle that injects fuel in a direction, a glow plug disposed upstream of a swirl from a fuel injection streamline of the fuel injection nozzle, and the fuel injection that injects a part of the fuel to the glow plug. Since the nozzle has a sub-nozzle hole, the fuel injected from the sub-nozzle hole is first injected directly into the glow plug to ignite and burn, and then the fuel is injected from the main nozzle hole, and the injected fuel Hydrocarbon is injected into the swirl region without adhering to the wall surface of the sub-chamber wall body, is carried by the swirl flow, produces a good air-fuel mixture, and is combusted in the outer peripheral region of the sub-chamber. In addition to suppressing the generation of particles, the fuel is injected into the low temperature area near the wall surface instead of the high temperature area in the center, and the main combustion is performed by fuel lynching in the low temperature outer peripheral area, so the generation of NOx is suppressed. .

即ち、前記燃料噴射ノズルからの噴射燃料は前記副室壁
体の前記壁面に沿ってスワールに流されながら空気と混
合して混合気を生成し、燃焼される。この時、燃焼した
高温ガスは比重が軽いためスワールの中心部位へ集まり
、中心部位に存在していた低温空気と入れ代わり燃焼を
続ける。しかも、噴射燃料を前記壁面に沿ねした方が外
周部から燃焼するため前記副室内の空気を有効に使用す
ることができ、スモーク等の未燃ガスの発生を低減し、
出力を向上させる。また、前記燃料噴射ノズルからの噴
霧が外周部になるので、前記副室の中央部のガス雰囲気
中に燃料が流入し、燃料リンチな状態で燃焼して、NO
xの発生を抑制することができる。しかも、前記副室を
構成する前記副室壁体をセラミック材によって断熱構造
に構成しているので、前記副室壁体の前記壁面が高温に
保持されているため、ハイドロカーボンHCの増加は抑
制される。
That is, the injected fuel from the fuel injection nozzle is swirled along the wall surface of the auxiliary chamber wall, mixes with air, generates an air-fuel mixture, and is combusted. At this time, the combusted high-temperature gas has a light specific gravity, so it gathers in the center of the swirl, replacing the low-temperature air that was present in the center and continuing combustion. Moreover, when the injected fuel is placed along the wall surface, it burns from the outer periphery, so the air in the pre-chamber can be used more effectively, reducing the generation of unburned gas such as smoke,
Improve output. In addition, since the spray from the fuel injection nozzle is on the outer periphery, the fuel flows into the gas atmosphere in the center of the auxiliary chamber, burns in a dry state, and produces NO.
The generation of x can be suppressed. Moreover, since the sub-chamber wall constituting the sub-chamber has a heat insulating structure made of ceramic material, the wall surface of the sub-chamber wall is maintained at a high temperature, thereby suppressing an increase in hydrocarbon HC. be done.

また、この副室式断熱エンジンにおいて、燃料噴射軌跡
が前記副室壁体の壁面から離れる距離を、前記副室の中
心点から燃料噴射流線に垂直に交差するまでの距離と前
記副室の中心点から燃料噴射流線に垂直に交差して前記
副室壁体の壁面までの距離との比がほぼ30%以上にな
るように設定したので、前記燃料噴射ノズルの前記主噴
孔からの燃料噴射がスワール流の最適領域になり、エン
ジン出力を低下させることなく、スモークの発生及びN
OXの発生を抑制できる。
In this pre-chamber type adiabatic engine, the distance between the fuel injection locus and the wall surface of the pre-chamber wall body is defined as the distance from the center point of the pre-chamber to the point where it perpendicularly intersects the fuel injection flow line. Since the ratio of the distance from the center point to the wall surface of the auxiliary chamber wall perpendicularly intersecting the fuel injection flow line is set to be approximately 30% or more, the distance from the main injection hole of the fuel injection nozzle is Fuel injection is in the optimum range of swirl flow, and smoke generation and N2 are reduced without reducing engine output.
Generation of OX can be suppressed.

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

第1図はこの発明による副室式断熱エンジンの一実施例
を示す説明図、第2図は第1図の燃料噴射ノズルの一例
を示す説明図、第3図は燃料噴射ノズルの主噴孔からの
噴射状態を示す説明図、第4図は燃料噴射ノズルのスプ
レーラジアルとスモーク発生量との関係を示す線図、第
5図は燃料噴射ノズルのスプレーラジアルと正味平均有
効圧との関係を示す線図、及び第6図は燃料噴射ノズル
のスプレーラジアルとNoXの発生量との関係を示す線
図である。 1−一一−−−主室、2−−−一副室、3−−−−−一
燃料噴射ノズル、4・−−−−一一主噴孔、5−・・−
グロープラグ、6−・・ピストン、7・−・−鋳込金属
、8・・・−副室壁体、9ピストンヘッド、 シリンダヘッド、 副噴孔、 壁面。
Fig. 1 is an explanatory diagram showing one embodiment of the pre-chamber type adiabatic engine according to the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing an example of the fuel injection nozzle of Fig. 1, and Fig. 3 is an explanatory diagram showing an example of the fuel injection nozzle of the fuel injection nozzle. Fig. 4 is a diagram showing the relationship between the spray radial of the fuel injection nozzle and the amount of smoke generated, and Fig. 5 is a diagram showing the relationship between the spray radial of the fuel injection nozzle and the net average effective pressure. The diagrams shown in FIG. 6 and FIG. 6 are diagrams showing the relationship between the spray radial of the fuel injection nozzle and the amount of NoX generated. 1-11---Main chamber, 2----1 Subchamber, 3-----Fuel injection nozzle, 4.-----11 Main injection hole, 5-----
Glow plug, 6...Piston, 7...-Cast metal, 8...-Sub chamber wall, 9 Piston head, cylinder head, sub nozzle hole, wall surface.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)主室に連通する副室を断熱構造に構成するセラミ
ック製副室壁体、燃料噴射流線が前記副室壁体の壁面か
ら離れ且つ該壁面に沿って前記副室内のスワール方向に
燃料を噴射する燃料噴射ノズルに設けた主噴孔、前記燃
料噴射ノズルの燃料噴射流線よりスワール上流側に配置
したグロープラグ、及び該グロープラグに燃料の一部を
噴射する前記燃料噴射ノズルに設けた副噴孔、を有する
副室式断熱エンジン。
(1) A ceramic sub-chamber wall body that configures a sub-chamber communicating with the main chamber with a heat-insulating structure, and the fuel injection flow line is separated from the wall surface of the sub-chamber wall body and is directed along the wall surface in the swirl direction within the sub-chamber. A main injection hole provided in a fuel injection nozzle that injects fuel, a glow plug disposed upstream of the swirl from a fuel injection flow line of the fuel injection nozzle, and the fuel injection nozzle that injects a part of the fuel to the glow plug. A pre-chamber type adiabatic engine with a sub-nozzle hole provided.
(2)燃料噴射軌跡が前記副室壁体の壁面から離れる距
離を、前記副室の中心点から燃料噴射流線に垂直に交差
するまでの距離と前記副室の中心点から燃料噴射流線に
垂直に交差して前記副室壁体の壁面までの距離との比が
ほぼ30%以上になるように設定した請求項1に記載の
副室式断熱エンジン。
(2) The distance from which the fuel injection locus leaves the wall surface of the sub-chamber wall body is defined as the distance from the center point of the sub-chamber to perpendicularly intersecting the fuel injection streamline, and the distance from the center point of the sub-chamber to the fuel injection streamline. 2. The pre-chamber type adiabatic engine according to claim 1, wherein the ratio of the distance to the wall of the pre-chamber wall perpendicularly intersecting with the pre-chamber wall is approximately 30% or more.
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