JPH0615820B2 - 副室式機関の燃焼室 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は副室式機関の燃焼室に関する。

〔従来の技術〕

第７図に従来形副室式機関の燃焼室を示す。

副燃焼室２はシリンダヘッド４内に凹設され、この副燃
焼室２の形状は上部が半球形，下部は円錐台のもの、あ
るいは円柱形のもの等があるが、図では下部が円錐台の
ものを示す。副燃焼室２には燃料噴射弁５及び機関の始
動時に副燃焼室２内を予熱するグロープラグ６を必要に
応じて設置する。副燃焼室２は副室噴口３を介してピス
トン７の頂面，シリンダ８，シリンダヘッド４の下面に
より構成される主燃焼室１と連通している。副室噴口３
の通路面積は一定となっている。

次に前記実施例の作用について説明する。

機関運転時の圧縮行程でピストン７により主燃焼室１内
の空気が圧縮され、副室噴口３をへて副燃焼室２内へ流
入し渦流Ｓが生成される。この渦流Ｓの方向に沿って燃
料噴射弁５より燃料を噴射すると、燃料は渦流Ｓと共に
副燃焼室２内を旋回し燃料と空気との混合が行われ、着
火燃焼する。副燃焼室２内の燃焼ガス，未燃燃料は副室
噴口３を通って、主燃焼室１内に噴出し、ピストン７に
仕事をすると同時に主燃焼室１内の空気との混合燃焼を
行なわしめる。即ち副燃焼室２から流出した噴流はシリ
ンダ中心線Ｂ−Ｂに対して、副燃焼室２と反対側のシリ
ンダ壁８まで到達し、壁面に衝突し衝突後はシリンダ壁
８の壁面に沿って分散する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが副室式機関の燃焼を良好にするには、副燃焼室
２，主燃焼室１内の燃料と空気の混合気形成と燃焼促進
が重要である。このため副室噴口３の通路面積を小さく
し噴流速度を大きくしている。副室噴口３の通路面積を
小さくすると、副燃焼室２内への噴流速度従って渦流速
度が大きくなり、副燃焼室２内の燃料と空気の混合気形
成と燃焼が促進されるが、逆に副燃焼室２から主燃焼室
１へ燃焼ガス，未燃燃料が流出しにくくなり、副室噴口
３の絞り損失が大きくなると共に、副燃焼室２内の空気
不足、主燃焼室１内での燃焼遅れ及び燃焼不良を生じ、
燃費，吐煙が悪化する。この現象は副燃焼室２内の燃焼
が活性化し、副室内圧力が高くなる程顕著となる。

本発明の目的は前記従来装置の欠点を解消し、副燃焼室
内渦流Ｓを増大すると共に、副燃焼室から主燃焼室への
ガス流出を容易にし、副燃焼室及び主燃焼室内での燃料
と空気の混合，燃焼が改善できる副室式機関の燃焼室を
提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

副室口金９内に副室噴口３に隣接し、副燃焼室２に開口
する連絡孔１２と副室噴口３の通路壁に開口する空所１
１を設ける。この空所には副室噴口制御部材１３および
ばね１４が内蔵されており、同制御部材１３の副室噴口
側端部は副室噴口３内に突出しており、他端はばね１４
と当接している。又同制御部材１３には機関運転時の副
室内圧力により、前記空所１１内に移動できるように受
圧部を設けている。機関運転時の副室内圧力をＰとしば
ね設定圧力（副室噴口制御部材の摺動抵抗も含む）をＰ
_０とすると、Ｐ＜Ｐ_０の時には副室噴口制御部材１３は
作動せず、同制御部材１３の副室噴口側端部は副室噴口
３内に突出したままであり、ＰＰ_０の時には同制御部
材１３を副室噴口３と反対方向に自動的に変位させるこ
とにより副室噴口通路面積を制御する。

〔作 用〕

本発明の可変副室噴口３を設けることにより圧縮行程時
には副室噴口制御部材１３が突出しており副室噴口通路
面積が狭く、副燃焼室２内の渦流Ｓが強くなる。また膨
張行程時には副室内圧力が高くなり、副室噴口制御部材
１３が噴口３の壁内に押し込まれ副室噴口通路面積が広
くなり、副燃焼室２内から主燃焼室１内へのガス流出が
容易になり、副室噴口３でのガス流動損失が低減する。

〔実施例〕

以下第１〜６図を参照して本発明の実施例について説明
する。

(1)第１実施例 第１図は本発明による第１実施例の燃焼室断面図、第２
図は第１図のII矢視図、第３図は第１図のIII−III断面
図、第４図はＰＰ_０の場合の同実施例の作用説明図、
第５図は同実施例の作用を明示した線図である。

副燃焼室２はシリンダヘッド４内に凹設されており、そ
の副燃焼室２の形状は上部が半球形，下部は円錐台のも
の、あるいは円柱形のもの等があるが、第１図は下部が
円錐台のものを示す。副燃焼室２に燃料噴射弁５及び機
関の始動時に副燃焼室２内を予熱するブロープラグ６を
必要に応じて設置する。副燃焼室２は副室噴口３を介し
てピストン７の頂面，シリンダ８，シリンダヘッド４の
下面から構成される主燃焼室１と連通している。副室口
金９の内部には副室噴口３に隣接し、副燃焼室２と開口
する連絡孔１２と副室噴口３の通路壁に開口する空所１
１を設置している。同空所１１には副室噴口制御部材１
３およびばね１４が内蔵されており、同制御部材１３の
副室噴口側の一端は副室噴口３内に突出しており、他端
は前記ばね１４に当接している。制御部材１３とばね１
４が固定されている場合と、切り離されている場合が考
えられ、後者の場合には必ずストッパ１５を要する。同
制御部材１３には機関運転時の副室内の圧力により、前
記空所１１内を移動できるよう受圧部を有する。副室噴
口制御部材１３の形状は第１図にはＬ形状のものを示し
ているが、二平板のなす角度は必ずしも直角である必要
ない。また同制御部材１３の移動方向の断面形状が円形
の丸棒と平板との組み合せも考えられる。副室噴口制御
部材１３の副室噴口側端面形状としては、第１図には副
室噴口通路壁面に平行な面を有するシャープエッジ状の
ものを示しているが必ずしも平行である必要はなく、ま
た先端形状が半円あるいは直線と円弧を組み合せたもの
等が考えられる。第１図のII矢視図である第２図では、
副室噴口部材１３の横巾Ｗが副室噴口巾ａより小さいも
のを示しているがＷ≒ａでも良い。又第１図のIII−III
矢視の副室噴口形状はほぼ長方形のものを示している
が、長円形，楕円形，円形等も考えられる。ばね１４と
してはコイルばねあるいはこれが変形したもの、板ばね
等が考えられる。また連絡孔１２のIII−III矢視の形状
としては、第３図に示す長方形のもの以外に円形又は複
数個の円形のもの等が考えられる。

機関運転時の副室内圧力をＰとしばね設定力（副室噴口
制御部材の摺動抵抗を含む）をＰ_０とするとＰ＜Ｐ_０の
時には副室噴口制御部材１３は作動せず、同制御部材１
３の副室噴口側端部は第１図のように副室噴口３内に突
出したままであるが、ＰＰ_０の時には同制御部材１３
を副室噴口３と反対方向に自動的に変位させ、第４図の
ように副室噴口通路面積を拡大する。

次に前記実施例の作用について説明する。

本発明の可変副室噴口３にすることにより、圧縮行程時
には（但し副室内圧力Ｐがばね設定値Ｐ_０より小さい場
合）副室噴口部材１３は作用せず、同制御部材１３の副
室噴口側端部は副室噴口３内に突出したままになってい
るので、副室噴口面積は第５図のように副室噴口通路面
積は_１と小さく、ピストン７による主燃焼室１内ガス
の圧縮による副燃焼室２内への流入速度が上昇し副燃焼
室２内での渦流速度が大きくなり、副燃焼室２内の燃料
と空気の混合気形成及び燃焼が促進される。その後副室
内圧力Ｐが燃料の着火により更に上昇し、第５図に示す
ようにクランク角がθ_ＳとなるとＰはばね設定値Ｐ_０よ
り大きくなり、同制御部材１３は副室噴口３と反対方向
に移動するために副室噴口通路面積は大きくなる（最大
値は_２）。このため副燃焼室２内の燃焼ガス，未燃燃
料は主燃焼室内へ流出し易くなるため、副室噴口３の絞
り損失の低減が可能となると共に、副燃焼室２内の空気
不足の防止，主燃焼室１内での燃料と空気の混合気形成
及び燃焼を促進することができる。その後副室内圧力Ｐ
が低下しばね設定値Ｐ_０より小さくなると（クランク角
度θ_ｅ）、副室噴口制御部材３は副室噴口３の方向に移
動するため、副室噴口通路面積が第５図のように_１と
小さくなり、主燃焼室１内への噴流速度が増大し、膨張
行程後期の燃焼促進を図ることができる。

また高速回転で圧縮圧力が高くなり副燃焼室２内の渦流
速度が過大となったときには、ばね設定値Ｐ_０を最大圧
縮圧力Ｐ_ｃｍａｘより低く選ぶことにより圧縮上死点近
傍で副室噴口制御部材１３を作動させ、副室通路面積を
拡大し渦流速度の過度の上昇を防止すると共に、燃焼室
内のガス流速抑制による熱損失低減、副室噴口絞り損失
を低減させ燃費，吐煙を改善すると共に、機関の高速化
低騒音化を図ることができる。

(2)第２実施例 第６図に示すように第２実施例は第１実施例と異なり副
室口金内空所１１および副室噴口制御部材１３等の可変
副室噴口機構が、副燃焼室中心線Ａ−Ａとシリンダ中心
線Ｂ−Ｂとを含む平面による副室噴口通路の切断面のう
ち前記シリンダ中心線Ｂ−Ｂ側の副室噴口通路壁側に設
置したものであるが、その作用効果は第１実施例と同様
である。

(3)第３実施例 副室噴口空所１１及び副室噴口制御部材１３等の副室噴
口機構が前記副室噴口切断面において副室噴口通路壁の
両側に設置されているもので、第１，第２実施例を組合
せた構造である。この第３実施例の作用効果は第１実施
例とほぼ同様であるが、２組の可変副室噴口機構が設け
られているので、各副室噴口制御部材１３の変位を小さ
くすることができる。

〔発明の効果〕

本発明に係る副室式機関の燃焼室を前述のとおり構成し
たので、圧縮行程時副室噴口の通路面積がせまくなり、
副燃焼室内の渦流Ｓが強くなって副燃焼室内の燃料と空
気の混合気形成と燃焼が促進される。また膨張行程時に
は副室内圧力が高くなるので副室噴口通路面積がひろく
なり、主燃焼室内への燃焼ガス，未燃燃料の流出が容易
になり、副室噴口での絞り損失，燃焼室内での熱損失が
低減でき副燃焼室内での空気不足による燃焼悪化，主燃
焼室内での空気と未燃燃料との混合燃焼が促進される。
又ばね設定値を選定することにより高速高負荷運転時に
は副室通路面積の可変化をはかり、渦強さの過度の増大
を防止することができる。以上のようにして噴口通路面
積を制御することにより機関の燃費，吐煙を改善できる
とともに、高速化，低騒音化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の第１実施例で第１図は燃焼室回り
の縦断面図、第２図は第１図のII矢視図、第３図は第１
図のIII−III断面図、第４図は副室内が高圧のときの作
用説明図、第５図はクランク角度θに対する副室内圧力
Ｐと副室噴口通路面積とを示す線図、第６図は第２実
施例の燃焼室回りの縦断面図、第７図は従来例の第１図
応答図である。 １……主燃焼室、２……副燃焼室、３……副室噴口、９
……副室口金、１１……副室噴口に開口する空所、１２
……連絡孔、１３……副室噴口制御部材、１４……ば
ね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】副室口金内に副燃焼室と主燃焼室とを連通
   する副室噴口を具えた副室式ディーゼル機関において、
   前記副室噴口に開口する空所（１１）と、該空所内を往
   復動自在に設けられ副燃焼室に開口する連絡孔（１２）
   から導入される副燃焼室内の圧力変化により副室噴口内
   に出没して該噴口面積を変化せしめる副室制御部材（１
   ３）と、該制御部材を前記圧力に抗して副室噴口側へ付
   勢するばね（１４）とを有してなる副室式ディーゼル機
   関の燃焼室。