JPH0553928B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ａ 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関に関するもので、詳しく
は、主燃焼室の近傍に燃焼活性化室を備えた内燃
機関に関する。

ｂ 従来の技術とその問題点 内燃機関、例えば圧縮着火機関の燃焼方式とし
ては、直接噴射式，予燃焼室式，渦流室式，空気
室式等がある。しかし、何れの燃焼方法において
も、液体燃料を燃焼室等に直接的に噴射するよう
にしているので、噴射させた液体燃料と空気との
均一な混合気体が形成される前に、圧縮着火燃焼
が開始されてしまう場合があつた。この場合に
は、燃焼室内に未燃焼ハイドロカーボンが生成さ
れるとともに、圧縮着火機関から黒煙が排出さ
れ、したがつて、燃料効率は低下し、大気汚染の
一因を形成していた。

また、現在の圧縮着火機関の多くは、高圧縮比
かつ高温で燃焼させるようにしているために窒素
酸化物（Nox）が多量に排出され、これも大気
汚染の一因を成していた。

本発明は上述の如き実状に鑑みて発明されたも
のであつて、その目的は、燃焼効率が高く排気ガ
ス中に含まれる黒煙および窒素酸化物等を大巾に
減少させることができる内燃機関を提供すること
にある。

ｃ 問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明では、主燃
焼室の近傍に燃料活性化室を有するとともに、該
燃料活性室と上記主燃焼室との間にこれら間を開
閉する弁を備えた内燃機関において、上記弁の弁
体をその弁座に対して上記燃料活性化室側に移動
可能に設けるとともに、上記弁体と上記燃料活性
化室壁面のそれぞれに互いに対峙する圧縮作用面
を形成し、もつて上記弁体が上記燃料活性化室側
に移動されて上記弁が開成されるのに際し、上記
両圧縮作用面間で上記燃料活性化室内の活性化さ
れた燃料をスキツシユして上記主燃焼室に吹出さ
せる構成としている。

ｄ 実施例 以下、本発明に係る内燃機関の実施例について
添附図面を参照しながら詳細に説明する。

第１図〜第３図は、本発明の一実施例を示すも
のである。

本実施例の内燃機関１は、デイーゼル機関の如
く圧縮着火機関である。

内燃機関１では、その主燃焼室２の上方近傍に
燃料活性化室３が備えられている。

燃料活性化室３と主燃焼室２は、弁４を介して
連絡されている。

燃料活性室３は、略楕円球形状に形成されてお
り、その内部にグロープラグ４および燃料噴射ノ
ズル５が臨まれている。

弁４は、シリンダヘツド６の底部で燃料活性化
室３を主燃焼室２に開口すべく形成された孔を成
す弁座７と、シリンダヘツド６の上部から差渡さ
れたロツド８の先端に設けられた弁体９とから成
る。

ロツド８は、燃料活性化室３から上方に向かつ
てシリンダヘツド６に穿設した孔１０に摺動自在
に挿通され支持されている。

弁体９は、その上面９ａおよび底面９ｂが共に
球面状に形成されている。

とくに、弁体９の上面（圧縮作用面）９ａと、
これに対峙する燃料活性化室３の天井面（圧縮作
用面）３ａは、弁４の開成時にこれらによつて挟
まれる空間を圧縮あるいはスキツシユさせる働き
をすべく、互いに対峙されている。

これとともに、弁体９の上面９ａは、燃料活性
化室３の天井面３ａと曲率が同じとされ、弁体９
が燃料活性化室３の最上部に位置された際には、
それぞれの上面９ａおよび天井面３ａは互いに密
接し、燃料活性化室３を孔１０を介しての外部に
対してシールするようになつている。

ここで、弁座７および弁体９の側面９ｅは互い
に平行に向かい合い、これらは、ロツド８の軸方
向と直角方向に向けられている。したがつて、弁
体９は、弁座７に対して上下動可能に構成されて
いる。

本実施例では、弁体９は、弁座７の上方へ、す
なわち、燃料活性化室３側へ摺動可能に設けられ
ている。

弁体９は、ロツド８の上端に設けられた付勢板
１１とシリンダヘツド６との間に介在設置された
スプリング１２によつて常時上方へ付勢されてい
る。

さらに、付勢板１１には、例えばクランクシヤ
フト（図示せず）の動力によつて所定タイミング
で回転駆動されるカム１３が当接されている。な
お、このカム１３の形状は、点火時期に弁４を開
成させるべく形成されれば、いかなる形状として
も良い。

さらに、弁体９には、弁４の開成時に、ピスト
ン１４によつて圧縮された主燃焼室２内のエアを
燃料活性化室３へ導入させるための小孔９ｄが穿
設されている。

また、当該内燃機関１は、所定タイミングで圧
縮エアを燃料活性化室３へ供給する圧縮エア供給
手段１５を備えている。

圧縮エア供給手段１５は、エアクリーナ等を介
して得られる清浄なエアの一部を圧縮するポンプ
１６と、該ポンプによつて圧縮されたエアを蓄積
するタンク１７と、該タンクから燃料活性化室３
に圧縮エアを導く導管１８と、導管１８の途中に
介在された常閉型電磁弁１９と、該電磁弁１９を
適宜に開閉制御する電磁弁制御部２０等とから構
成されている。

ポンプ１６は図示しないクランクシヤフトの動
力が伝達されて駆動される。

電磁弁制御部２０は、当該内燃機関が加速され
ている時（以下加速時という）あるいは負荷をか
けられている時（以下加負荷時という）に電磁弁
１９を開成させて燃料活性化室３に圧縮エアを送
るように作動されるものである。

本実施例では、当該内燃機関の加速時あるいは
加負荷時に燃料供給ポンプ２のコントロールラツ
ク２１ａが一方に大きく移動されることを利用
し、このコントロールラツク２１ａの作動によつ
てスイツチ２２のアクチユエータを押圧させて該
スイツチを開成させ、これによつてバツテリ２３
からスイツチ２２を介して電磁弁１９に作動電流
を流すようにしている。

なお、２４は、タンク１７からポンプ１６側に
圧縮エアが逆流しないように、ポンプ１６とタン
ク１７と間を結ぶ導管２５の途中に介在させた逆
止弁であり、２６はタンク１７内の圧力を一定に
保つたためのリリーフ弁である。

本実施例の内燃機関１における作用は、次のと
おりである。

１ 噴射燃料の早期活性化 燃料は比較的早期に、燃料噴射ノズル５により
高温の残留ガスや壁面をもつ小さな燃料活性化室
３に噴射され、弁４または、弁体９の小孔９ｄか
ら流入する圧縮行程中の圧縮エアと予混合されか
つ予熱されて、均一な混合気を形成する。なお、
この小孔９ｄを余り大きくすると、この燃料活性
化室３において、自己着火し、いわゆるデイーゼ
ル燃焼となるので、小孔９ｄの径は比較的小さく
設定するのが好ましい。

２ 弁４による着火時期の制御 燃料活性室３の近傍に設けられている茸弁４の
弁体９を引き上げることにより、弁体の上部にあ
る均一な活性化（予混合、予熱）された混合気
は、弁体７の上面９ａと燃料活性化室３の天井面
３ａ間におけるスキツシユ作用により、開放され
た弁孔から主燃焼室２に放出され新気と接触して
直ちに着火燃焼する。

よつて、この弁４の開閉時期を適当に選択する
ことによりデイーゼル機関の着火を最適制御する
こともできる。

また、弁４の開閉時期と燃料供給時間も制御す
ることができる事により、燃料活性化室３におい
て、予め燃料と空気を予混合し予熱し活性化する
事ができるため、燃料を種々の内燃機関に適した
最適の状態にガス化出来る。したがつて、多種の
燃料を使用出来るとともに、内燃機関全般に採用
できる。

３ 活性化に伴う予混合燃焼 デイーゼル燃焼特有なデイーゼルノツクをおこ
すことなく、静かな予混合燃焼を実現でき、排ガ
スも少く、とくに黒煙はほとんど見られない。そ
のため、高速回転が可能となり、圧縮比も若干低
下させ得るので、機関の軽量化が期待できる。ま
た、空気過剰率を1.0に近づけることができるの
で出力向上も可能となる。

第４図は、本発明に係る内燃機関の他の実施例
を示すものである。なお、第４図において、第１
図に示した要素と同様の機能を有するものについ
ては同一符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。

本実施例の内燃機関２７では、その燃料活性化
室２８および弁体２９をそれぞれ略円錐形状とし
たものである。

本実施例においても、弁体２９の上面２９ａ
と、燃料活性化室２８の天井面２８ａとの間に存
するエアを圧縮あるいはスキツシユできるよう
に、これら面２８ａ，２７ａは互いに対峙され、
しかも、弁体２９が最上地点（第４図に点線で示
される）にある際にはシール可能に互いに密接す
べく形成されている。

第５図は、本発明に係る内燃機関のさらに他の
実施例を示すものである。なお、第５図におい
て、第１図に示した要素と同様の機能を有するも
のについては同一符号を付し、その詳細な説明を
省略する。

本実施例の内燃機関３０では、その燃料活性化
室３１を略円柱形状、詳しくは長円断面柱状と
し、弁体３２を円柱形状（あるいは円板形状）と
したものである。

本実施例においても、弁体３２の上面３２ａ
と、燃料活性化室３１の天井面３１ａとの間に存
するエアを圧縮あるいはスキツシユできるように
し、これらの面３２ａ，３１ａは互いに対峙さ
れ、しかも、弁体３２が最上地点（第５図に点線
で示される）にある際にはシール可能に互いに密
接すべく形成されている。

なお、上記実施例では、内燃機関の加速時ある
いは加負荷時を燃料供給ポンプ２１のコントロー
ルラツク２１ａの移動量から検出するようにして
いるが、これらに限らず、アクセルペダルの踏込
量やキヤブレータ内のスロツトルバルブやチヨー
クバルブの回動量あるいはキヤブレータ内の加速
ポンプのポンプレバー等の移動量から検出するよ
うにしても良く、要は、内燃機関が加速時（ある
いは加負荷時）にあることを検出できれば、いか
なる方法を採用しても良い。

加えて、本発明に係る内燃機関は、２サイクル
あるいは４サイクルタイプのいずれでも良く、ま
た通常のガソリン機関（オツトーサイクル）でも
デイーゼル機関でも良く、特に限定されない。

ｅ 発明の効果 以上説明したように、本発明に係る内燃機関に
よれば、燃料活性化室内において、高圧，高温の
もとに燃料を予混合し活性化することができるた
め、従来の内燃機関とくに圧縮着火機関よりも圧
縮比を下げた状態においても燃焼効率を高める事
が出来る。このため、黒煙，窒素酸化物（Nox）
を減少でき、したがつて、黒煙や窒素酸化物の排
出による大気汚染を防止することができる。さら
には、デイーゼルノツク等の発生を防止できると
ともに、加速時あるいは加負荷時に於いては多量
の黒煙の排出を防止しつつ加速性を向上させるこ
とができる。

また、本発明では、さらに圧縮エア供給手段を
付加設置することにより、燃料活性化室内におけ
る燃料の活性化をより向上させることができると
ともにこれを効果的に予燃焼させることができ、
これによつて、燃焼効率をさらに大きく向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明に係る内燃機関の一実
施例の要部を示す断面図、第４図は本発明に係る
内燃機関の他の実施例の要部を示す断面図、第５
図は本発明に係る内燃機関のさらに他の実施例の
要部を示す断面図である。 １，２２，３０……内燃機関、２……主燃焼
室、３，２７，３１……燃料活性化室、３ａ，２
７ａ，３１ａ……天井面、４……グロープラグ、
５……燃料噴射プラグ、６……シリンダヘツド、
７……弁座、８……ロツド、９，２８，３２……
弁体、９ａ，２８ａ，３２ａ……上面、１０……
孔、１２……スプリング、１３……カム、１４…
…ピストン、１５……圧縮エア供給手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主燃焼室の近傍に燃料活性化室を有するとと
   もに、該燃料活性化室と上記主燃焼室との間にこ
   れら間を開閉する弁を備えた内燃機関において、
   上記弁の弁体をその弁座に対して上記燃料活性化
   室側に移動可能に設けるとともに、上記弁体と上
   記燃料活性化室壁面のそれぞれに互いに対峙する
   圧縮作用面を形成し、もつて上記弁体が上記燃料
   活性化室側に移動されて上記弁が開成されるのに
   際し、上記両圧縮作用面間で上記燃料活性化室内
   の活性化された燃料をスキツシユして上記主燃焼
   室に吹出させることを特徴とする内燃機関。