JPH0565688B2 - - Google Patents

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JPH0565688B2
JPH0565688B2 JP61116174A JP11617486A JPH0565688B2 JP H0565688 B2 JPH0565688 B2 JP H0565688B2 JP 61116174 A JP61116174 A JP 61116174A JP 11617486 A JP11617486 A JP 11617486A JP H0565688 B2 JPH0565688 B2 JP H0565688B2
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JP
Japan
Prior art keywords
combustion chamber
fuel
nozzle
main
sub
Prior art date
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Application number
JP61116174A
Other languages
English (en)
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JPS62276215A (ja
Inventor
Toshio Ichimasa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
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Publication of JPH0565688B2 publication Critical patent/JPH0565688B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は燃焼室内に直接燃料を供給する内燃機
関の燃焼室に係り、特に軽油をはじめとしてアル
コール、ガソリン等の低セタン価・揮発性燃料油
を燃料として使用できる内燃機関の燃焼室に関す
る。
[従来の技術] 軽油をはじめとしてアルコール、ガソリン等の
低セタン価・揮発性燃料油を燃料として燃焼させ
ることのできる内燃機関の燃焼室としては、本出
願人の先の提案(特願昭59−210519号)の直噴式
デイーゼルエンジン燃焼室がある。
第4図に示されるこの提案はピストン頂部aに
互いに連通されて並設される主燃焼室bと副燃焼
室cとを窪ませて形成し、それら燃焼室b,cの
それぞれに燃料を噴射する燃料噴射ノズルgを配
設して直噴式デイーゼルエンジン燃焼室を構成す
るものである。
[発明が解決しようとする問題点] ところが、上記提案の燃料噴射ノズルgの副噴
口は副燃焼室cの内壁dに沿うように向けられて
いるため、圧縮空気熱及び壁熱によつて蒸発され
る燃料もまた、副燃焼室cの内壁dに沿つて下流
側へ流されていた。このため蒸気と空気との混合
気mに点火させるためにはスパークプラグを内壁
dにできるだけ近づける必要がある。しかし、一
般のスパークプラグを使用する限り、燃料噴射量
に応じてスパークプラグの失火率が高くなつて燃
費を低下させると共に、メタノール、アルデヒド
の排出がみられ問題点として残されている。
[問題点を解決するための手段] 本発明は上記問題点を解決することを目的とし
ており、ピストン頂部に上部が開放された主燃焼
室と副燃焼室とこれら燃焼室をその上方で連通さ
せて区画するバンク部とを形成し、このバンク部
にこれに臨ませて副燃焼室内に低セタン価・揮発
性燃料の微粒化燃料噴霧を供給する副噴口及びそ
の微粒化燃料噴霧より燃料の粒子径が大きい燃料
噴霧を主燃焼室内に供給する主噴口を有する燃料
噴射ノズルを設けた内燃機関の燃焼室において、
上記副燃焼室が、上記主燃焼室との隣接位置に一
つのコーナ部を有しかつそのコーナ部と対角線上
に別のコーナ部を有する多角形に形成され、上記
副噴口の向きが、その対角線上のコーナ部のその
スワール上流側の内周壁を反射点としてその対角
線上のコーナ部内へ微粒化燃料噴霧の飛散燃料を
供給し得るように設定され、上記対角線上のコー
ナ部にその点火部を位置させて点火プラグを配設
したものである。
[作用] 上記構成により、副燃焼室内には、その飛翔途
上の微粒化燃料噴霧の蒸発により第1の濃度の混
合気が作られ、その一方で、この微粒化燃料噴霧
の内周との衝突飛散により燃料の粒子がさらに細
かく砕かれるため、この飛散燃料の蒸気によつて
第2の濃度が混合気が作られる。そして飛散せず
に内壁の衝突点近傍に取り残された燃料の蒸気に
よつて第3の濃度の混合気が作られる。第2の濃
度の混合気は、スワールの影響を受けにくくかつ
容積が小さい対角線上のコーナ部内の空気と飛散
燃料の蒸気によつて作られる。したがつて対角線
上のコーナ部は濃くかつ着火性の高い混合気とな
る。
点火プラグの点火により、対角線上のコーナ部
内に分布する第2の濃度の混合気は速やかに燃焼
する。万一、このコーナ部が濃すぎて点火がなさ
れないような場合であつても、コーナ部前の第
1、第3の濃度の混合気に点火が施されることも
あり、このため失火率は従来と比較して大巾に低
下する。ゆえに燃焼としては比較的急速燃焼とな
るために燃焼平均温度が上昇してメタノール、ア
ルデヒドの排出が抑えられ、燃費を良くすること
ができる。
[実施例] 以下にこの発明の内燃機関の燃焼室の好適一実
施例を添付図面に基づいて説明する。
第1図及び第2図に示す内燃機関のシリンダ
(図示せず)内に、そのシリンダに沿つて往復動
自在に収容されるピストン、2はそのピストン1
の頂面を形成するピストン頂部、3は主燃焼室、
4は副燃焼室である。
図示されるようにピストン1のピストン頂部2
には、そのピストン1の軸方向に沿つて主燃焼室
3が窪まされて設けられている。また、ピストン
頂部2には、上記主燃焼室3に並行に、副燃焼室
4が窪まされて設けられており、この実施例では
ピストン1の軸芯を通る垂直断面は主燃焼室3が
円形の上部を截頭された形状で、副燃焼室4が四
角形状を呈し、且つピストン頂部2に対して平行
な水平断面は、主燃焼室3が円形に、副燃焼室4
が例えば三角、四角、五角等の多角形状になるよ
うに形成される。即ち、副燃焼室4の内壁4aを
径方向外方に窪ませて1以上のコーナ部6を形成
することによつて多角形状の副燃焼室4が得られ
ることになり、本実施例では四角形となつてい
る。
窪み深さについては、副燃焼室4が主燃焼室3
に対して浅く窪まされ、容積については、副燃焼
室4の容積が主燃焼室3の容積に対して小さく形
成されている。主燃焼室3と副燃焼室4との間で
互いに共有する周側壁を成すバンク部5には、そ
のバンク部5の上部に、主燃焼室3と副燃焼室4
とを連通する連通路7が形成される。
この実施例にあつて連通路7は、主燃焼室3の
中心軸O1と、副燃焼室4の中心軸O2とを、互い
にピストン1の中心方向に移動させることによつ
て形成される。即ち、移動される距離に応じて、
主燃焼室3と副燃焼室4との共有するバンク部5
のラツプ度合が大きくなり、上記バンク部5の上
部にラツプに応じた面積の連通路7が形成される
ことになる。
以上のように、ピストン頂部2には、互いに連
通されて、上部が開放された主燃焼室3と副燃焼
室4が並設される。またこれら主燃焼室3及び副
燃焼室4には、開口上部に、その上部開口縁9
a,9bに沿つて半径方向内方に適宜突出され、
各燃焼室3,4内にそれぞれ独立したスワール
S1,S2とスキツシユとを生成するためのリツプ部
25a,25bが形成されている。
燃料噴射ノズルは、この実施例では例えば第3
図の形式が採用される。
図示されるように燃料噴射ノズル12はシリン
ダヘツド(図示せず)に一体的に収容される筒体
状のノズルボデイ13と、そのノズルボデイ13
内の先端側に形成された弁座14に対して、その
ノズルボデイ13内に昇降自在に収容され、上記
弁座14に着座されたときに後述する噴口を閉じ
るスロツトル部18を有する針弁15と、上記弁
座14に開口された副噴口16と、上記針弁15
がその副噴口16のみを開とする所定リフト値を
越えたときに開放されるノズルボデイ13先端に
開口された主噴口17と、上記針弁15の対面す
る上記ノズルボデイ13内の上部の収容部26を
拡径して形成され、燃料噴射ポンプ(図示せず)
からの供給燃料油圧に応じて上記針弁15の上部
スロツトル部(図示せず)に燃料油圧を作用させ
て、その針弁15のリフト値を調節する燃料油室
(図示せず)とから主に構成される。副噴射口1
6の噴口直径d1は主噴口17の噴口直径d2に対し
て極めて小さく形成されており、主噴口17が、
貫徹力と拡散性の大きな燃料噴霧を噴出するよう
に構成されるのに対して、副噴口16は、微粒化
によつて貫徹力を弱めて蒸発性を向上させること
と、燃料噴霧の方向を確実に設定できるように構
成される。
いいかえれば主噴口17に対して副噴口16が
先行して開放されるように構成された、いわゆる
ピントークスタイプのものとなつている。
燃料噴射ノズル12は、第1図及び第2図に示
すように、噴口側が上記連通路7に臨んでシリン
ダヘツド(図示せず)に一体的に配設されてお
り、副噴口16が副燃焼室4内に、主噴口17が
主燃焼室3内に臨ませられ且つ、それら主・副噴
口17,16は、各燃焼室3,4内のスワール
S1,S2の順方向で各燃焼室3,4の中心O1,O2
より外方の各燃焼室3,4の内壁3a,4aに臨
ませられている。
さらに、副噴口16の噴口方向は、これにより
噴射される微粒化燃料噴霧f1が衝突後、反射する
方向にコーナ部6があるように設定される。した
がつて微粒化燃料噴霧f1と内壁4aとが成す反射
側の角は鈍角θとなつている。
さて、上記燃料噴射ノズル12から噴射される
燃料が低セタン価・揮発性燃料油である場合にス
パークプラグ30が設けられる。
第1図及び第2図に示されるように、スパーク
プラグ30は副噴口16からの微粒化燃料噴霧f1
の下流側で且つコーナ部6近傍にプラグギヤツプ
部PGが位置されるように、シリンダヘツド(図
示せず)に一体的に収容されている。
以下に本発明の内燃機関の燃焼室の作用を添付
図面に基づいて説明する。
機関始動時または低負荷時には、燃料噴射ノズ
ル12の副噴口16から副燃焼室4内に低セタン
価燃料の微粒化燃料噴霧f1が噴出される。その燃
料噴霧f1は、副燃焼室4の内壁4aに衝突され
て、さらに微粒化されながら反射し下流側のコー
ナ部6に分布されてそのコーナ部6及びその近傍
に空燃比の小さい可燃性混合気m1を生成するこ
とになる。
ここで、噴出された低セタン価燃料の一部は、
粒径が小さいため上記スワールによつて瞬時に蒸
発されて可燃性混合気m1が容易に生成される。
上記スパークプラグ30によつて点火が行なわ
れると、コーナ部6に補足された可燃性混合気
m1が着火し、燃焼されることになる。この着火
により、火炎が副燃焼室4内の着火位置により、
副燃焼室4内の他の混合気に急速に伝播して燃焼
させる。低温始動時にあつては、コーナ部6の可
燃性混合気m1の空燃比を調整することによつて、
点火の制御が可能である。
つまり低温始動時にあつての針弁15は、スタ
ートによる内燃機関駆動時の噴射ポンプの回転数
が50rpm〜150rpmに設定される、いわゆる過剰
供給状態(全負荷時よりも多い状態)にありなが
ら燃料流速が極低速のために、副噴口16のみを
開放させる低いリフト値に保つことができる。こ
れにより副燃焼室4内には、微粒化燃料噴霧f1
多量に供給することができる。したがつて副燃焼
室4の内壁4aと副噴口16とが成す反射側の角
を鈍角にする限り、下流側のコーナ部6には空燃
比の小さいリツチな可燃性混合気m1が生成でき
る。
また副燃焼室4はバンク部5を介して主燃焼室
3と隔てられていることと副燃焼室4内のスワー
ルS2によつて副燃焼室4内に燃焼ガスの大半が閉
じ込められることから、主燃焼室3内に可燃性混
合気m1を逃すことなく副燃焼室4内を所定の空
燃比に設定できることになる。このためアルコー
ル等の低セタン価・揮発性燃料油を、副燃焼室4
内で比較的に急速燃焼させることができる。これ
によつて燃焼温度が上昇し、青白煙の発生及び燃
焼未燃物(HC)の生成を抑制できることにな
り、低負荷時には、副燃焼室4内の燃焼平均温度
が上昇し、その結果、青白煙の発生及び燃焼未燃
物(HC)そしてアルデヒド、メタノールの生成
を抑制できる。
さらに、高負荷時に於いては、上記主噴口17
よりも主燃焼室3の内壁3aに向けて、且つスワ
ールS1の下流方向に向けて第1図、第2図に示す
如く燃料噴霧f2が噴射される。主燃焼室3には、
主噴口17からの燃料噴霧f2が主燃焼室3の内壁
3aに向けて噴射されるため、その内壁3aに沿
つてスワールS1の下流側に流れる噴霧層F2を生
成する。この噴霧層F2は副燃焼室4の燃焼エネ
ルギと高温圧縮空気及び内壁熱により、主燃焼室
3内に可燃性混合気m1を生成する。この混合気
m1が副燃焼室4の火炎を伝播されて良好に燃焼
される。その際に、主噴口17より噴射される燃
料の粒径は副噴口16より噴射される燃料の粒径
により大径であり、貫徹力が大きいことから、蒸
発燃料と圧縮空気とが混合して生成される可燃性
混合気m1を主燃焼室3内に過剰に生成すること
がなく、これが着火しても主燃焼室3内では急激
燃焼が行なわれない。従つて、可燃性混合気m1
が着火することによつて発生された熱により残り
の噴霧層F2を速やかに蒸発せしめ、この蒸気が
燃焼していき緩慢な燃焼が行なわれることにな
り、これによつて急激な主燃焼室3内の圧力上昇
は抑制され、さらに騒音を低減できる。また高負
荷になる程主噴口17より噴射される燃料は増加
し、最大では90%以上噴射されることになるので
上記作用は確実に達成され、副燃焼室4より流入
する火炎によつて確実に着火燃焼が行なわれる。
[発明の効果] 以上説明したことから明らかなように本発明の
内燃機関の燃焼室によれば次の如き優れた効果を
発揮できる。
低セタン価・揮発性燃料をあらゆる使用負荷で
着火・燃焼させることができる。そしてメタノー
ル、アルデヒドの排出値を減少させることがで
き、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の内燃機関の燃焼室の好適一実
施例を示す平面図、第2図は第1図の−線矢
視断面図、第3図は燃料噴射ノズルを示す部分断
面図、第4図は従来の直噴式デイーゼルエンジン
燃焼室を示す概略図である。 図中、1はピストン、2はピストン頂部、3は
主燃焼室、4は副燃焼室、6はコーナ部、12は
燃料噴射ノズル、16は副噴口、17は主噴口、
30はスパークプラグである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ピストン頂部に上部が開放された主燃焼室と
    この主燃焼室と副燃焼室とこれら燃焼室をその上
    方で連通させて区画するバンク部とを形成し、こ
    のバンク部にこれに臨ませて副燃焼室内に低セタ
    ン価・揮発性燃料の微粒化燃料噴霧を供給する副
    噴口及び主燃焼室内にその微粒化燃量噴霧より燃
    料の粒子径が大きい燃料噴霧を供給する主噴口を
    有した燃料噴射ノズルを設けた内燃機関の燃焼室
    において、上記副燃焼室が、上記主燃焼室との隣
    接位置に一つのコーナ部を有しかつそのコーナ部
    と対角線上に別のコーナ部を有する多角形に形成
    され、上記副噴口の向きが、その対角線上のコー
    ナ部のそのスワール上流側の内周壁を反射点とし
    てその対角線上のコーナ部内へ微粒化燃料噴霧の
    飛散燃料を供給し得るように設定され、上記対角
    線上のコーナ部にその点火部を位置させて点火プ
    ラグを配設したことを特徴とする内燃機関の燃焼
    室。 2 上記燃料噴射ノズルがあらゆる使用負荷で副
    噴口を開放し所定負荷を越えたときから副噴口及
    び主噴口を開放させるように構成された上記特許
    請求の範囲第1項記載の内燃機関の燃焼室。 3 上記副燃焼室が、その上方から見て三角、四
    角、五角などの多角形に形成された上記特許請求
    の範囲第1項記載の内燃機関の燃焼室。
JP11617486A 1986-05-22 1986-05-22 内燃機関の燃焼室 Granted JPS62276215A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6189919A (ja) * 1984-10-09 1986-05-08 Isuzu Motors Ltd 直噴式デイ−ゼルエンジン燃焼室

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JPS5922248Y2 (ja) * 1978-12-27 1984-07-03 株式会社小松製作所 デイ−ゼル内燃機関の燃焼室装置
JPS58178419U (ja) * 1982-05-26 1983-11-29 株式会社小松製作所 デイ−ゼルエンジンのスパ−クアシスト装置

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