JPH0618035Y2 - 副室式内燃機関の燃焼室 - Google Patents

副室式内燃機関の燃焼室

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JPH0618035Y2
JPH0618035Y2 JP1985061049U JP6104985U JPH0618035Y2 JP H0618035 Y2 JPH0618035 Y2 JP H0618035Y2 JP 1985061049 U JP1985061049 U JP 1985061049U JP 6104985 U JP6104985 U JP 6104985U JP H0618035 Y2 JPH0618035 Y2 JP H0618035Y2
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chamber
sub
combustion chamber
auxiliary
piston
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浩二 井元
又二 立石
忠雄 大村
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は副室式内燃機関の燃焼室に関する。
〔従来の技術〕 従来の可変副室噴口燃焼室を第5図に示す。図におい
て,副燃焼室2はシリンダヘッド4内に凹設されてい
る。また副燃焼室2はシリンダ中心線B−Bから離れて
位置し,シリンダ8近傍にある。副燃焼室2の形状は上
部が半球状,下部は円錐台のものまたは円柱形のもの等
があるが,第5図に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は副室口金9に設けられた副室噴口3を介して
ピストン7,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。ピストン7頂面
には突起部10が設置されており,ピストンが上死点近
傍に位置すると,同突起部10は副室噴口内に挿入され
る。副室噴口3のうち,シリンダ中心線B−Bから離れ
て位置する噴口通路壁の副燃焼室側開口部近傍に必要に
応じて切欠き11を設ける。圧縮上死点において,ピス
トン突起部10のピストン頂面からの高さhは,副燃焼
室底面12からピストン頂面までの距離Hと同一である
(副燃焼室底面12とピストン突起部10の先端部13
は面一である)。
機関運転中の圧縮行程で,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を経て副燃焼室2内に
流入し渦流Sを生成する。この際,圧縮行程の上死点近
傍以外では副室噴口面積が非常に大きいために,主燃焼
室1から副燃焼室2へのガス流入速度は小さく,圧縮行
程の上死点近傍になると,ピストン7に設置された突起
部10が副室口金9に設けられた副室噴口3内に挿入さ
れるために,副室噴口面積が小さくなり主燃焼室1から
副燃焼室2へのガス流入速度,従って渦流速度は増大す
る。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,未燃ガスは副室噴口3を通って主燃焼室
1内に噴出し,ピストンに仕事をすると同時に主燃焼室
1内の空気との混合,燃焼を行わしめる。すなわち,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
し副燃焼室2と反対側のシリンダ8壁まで到達し,壁面
に衝突する。衝突後にシリンダ8壁の壁面に沿って分散
する。上死点近傍では副室噴口3内に前記突起部10が
挿入されているために,副室噴口面積は比較的小さく,
副燃焼室2内のガスは主燃焼室1内へ高速で噴出され
る。ピストン,従って突起部10がさらに下降すると,
副室噴口面積は大きくなり,主燃焼室1内への噴出速度
は小さくなる。
〔考案が解決しようとする問題点〕
副燃焼室2及び主燃焼室1内での燃料と空気の混合気形
成,燃焼を良好にするには圧縮上死点近傍での噴流速度
を大きくせねばならない。特に,主燃焼室1内において
は,短時間で噴流が上記シリンダ壁まで到達せねばなら
ない。一般に小形渦流室式機関の場合は,吸,排気弁等
の配置のため構造的に副燃焼室2をシリンダ中心側へ寄
せて設置するのに限度がある。そのため,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。しか
し,従来形の可変副室噴口燃焼室では,上死点近傍で副
室噴口通路面積を小さくすると,副燃焼室2から主燃焼
室1へのガス流出が抑制されるので,副室噴口3の絞り
損失が大きくなると共に,副燃焼室2内では酸素不足と
なり,燃費,吐煙が悪化する。
〔問題点を解決するための手段〕
本考案の目的は上記の点に着目し,圧縮上死点近傍では
副室噴口通路面積を小さくすると共に,膨張行程時,特
に上死点近傍の副燃焼室2から主燃焼室1へのガス流出
を容易にする可変副室噴口燃焼室を提供することであ
り,その特徴とするところは,副燃焼室がシリンダ中心
線から離れて位置しピストン頂面に設けた突起部が圧縮
上死点近傍で副室噴口内に挿入される可変副室噴口式内
燃機関において,上記ピストン突起部のピストン頂面か
らの高さhを副室噴口の副燃焼室側開口端まわりの副燃
焼室底面から圧縮上死点時のピストン頂面までの距離H
よりも大きく形成するとともに、上記副室噴口の副燃焼
室側開口部のシリンダ中心線から離れた側にピストン突
起部の副室噴口に臨む稜線と同様の勾配を有する切欠き
部を設けたことである。
〔作用〕
この場合は,圧縮上死点近傍で副室噴口通路面積が絞ら
れ始め,副室内の渦流速度が大きくなり,副燃焼室内の
燃料と空気の混合,燃焼が促進され,また膨張行程にお
いては,ピストン突起部が副燃焼室底面から突き出てい
るため(h>H),渦流は乱され減衰し,主燃焼室への
ガス流出が容易となり,副室噴口の絞り損失,熱損失が
減少する。
〔実施例〕
以下図面を参照して本考案による実施例につき説明す
る。
第1−1図は本考案による1実公昭例の燃焼室を示す断
面図である。
図において,1は主燃焼室,2は副燃焼室,3は主,副
燃焼室を連通する副室噴口,4はシリンダヘッド,5は
燃料噴射弁,6は始動用グロープラグ,7はピストン,
8はシリンダ,9は副室口金,10はピストン7頂面に
設けた突起部であり,圧縮上死点近傍で副室口金9内に
挿入され副室噴口部を構成する。11はピストン突起部
10の副室噴口に臨む稜線と同様の勾配を有する切欠き
であり、副室噴口3の副燃焼室側開口部のシリンダ中心
線から離れた側に設けられる。圧縮上死点近傍におい
て,副室口金9とピストン突起部10の相対する面で構
成される副室噴口3の軸線は直線状即ち副室噴口角度θ
は一定である。
ピストン突起部10のピストン頂面からの高さhは,副
燃焼室底面12のうち,副室噴口3の副燃焼室側開口端
まわりの副燃焼室底面から圧縮上死点時のピストン頂面
までの距離Hより大きい。さらに,ピストン突起部10
の先端部13の形状として(副燃焼室中心線A−Aとシ
リンダ中心線B−Bを含む平面による切断面形状),鋭
角状のもの,その尖端部に丸みを持たせたもの,あるい
はその尖端部をフラットにしたもの等が考えられるが
(各尖端部13の拡大図を第1−2〜第1−4図に示
す),第1−1図,第3図にはほぼ鋭角状(その尖端部
にわずかな丸みをもたせたもの)の例を示す。第1−1
図はピストンが圧縮上死点にある場合であり,第2図は
ピストンが圧縮上死点前,即ち副室噴口通路面積が絞ら
れ始める場合を示す。
上記構成の場合の作用,効果について述べる。
圧縮上死点近傍で副室噴口通路面積が絞られ始め,かつ
ピストン突起部の先端部13の形状がほぼ鋭角状で切欠
き11に連続しているために(先端部13がフラットだ
と,この時期に先端部13と切欠き11の間にくぼみが
生じる),副室噴口3内の流れが乱されることなく,強
い噴流,従って副燃焼室2内の渦流速度が大きくなり,
副燃焼室内の燃料と空気の混合,燃焼が促進される。ま
た,膨張行程においては,上死点及び上死点近くで,ピ
ストン突起部10が副燃焼室底面12から突き出ている
ために(前記h>H),副燃焼室2内の渦流(既燃,未
燃ガスで構成)はピストン突起部の先端部13に衝突
し,流れは乱され減衰する。従って,副燃焼室2から主
燃焼室1へのガス流出が容易となるため,副室噴口3の
絞り損失,熱損失が低減する。また,ガス流出がすみや
かに行われるため,主燃焼室1内の空気と未燃燃料との
混合,燃焼が促進される。
以上の理由で,燃費,吐煙を改善できる。
第3図は本考案による第2実施例の燃焼室を示す。
図において,圧縮上死点あるいはその近傍において,副
室口金9とピストン突起部10の相対する面で構成され
る副室噴口3の軸線の副燃焼室2側開口端における流出
角度を副燃焼室中心線A−Aに直角な平面に対しθ2
表わし,同副室噴口3の軸線の主燃焼室1側開口端にお
ける上記副燃焼室中心線A−Aに直角な平面に対する流
出角度をθ1とするとき,θ1<θ2なる関係を副室噴口
3の軸線を直線と円弧の組合せにより構成(第1実施例
はθ1=θ2である)したもので,他は第1実施例と同様
である。
作用,効果は第1実施例とほぼ同様であるが,膨張行程
時の上死点近傍では,副噴口角度θ2が大きいため,副
燃焼室2から主燃焼室1へのガス流出がさらに容易とな
る。また副室噴口角度θ1が小さいため,主燃焼室1内
の噴流ペネトレーションが向上し,未燃燃料と空気の混
合,燃焼がさらに促進される。従って,上死点近傍で副
室噴口通路面積をそれ程小さくしなくても,また上死点
近傍以外で副室噴口通路を大きくしても,上記燃料と空
気の混合,燃焼が確保でき,上死点近傍及び上死点近傍
以外での副室噴口3の絞り損失,熱損失をさらに低減で
きるために,さらに燃費,吐煙を改善できる。
第4図は本考案による第3実施例の燃焼室を示す。
図において,副燃焼室中心線A−Aとシリンダ中心線B
−Bを含む平面Cによる副室噴口3の切断面での副室噴
口3稜線のうち,シリンダ中心線B−B側に位置する稜
線とシリンダ中心線B−Bに直角な平面とのなす最小角
度をαLとし,上記平面Cによる突起部10の切断面で
の突起部稜線のうち,シリンダ中心線B−B側の稜線と
シリンダ中心線B−Bに直角な平面とのなす最小角度を
αRとすると,αL>αRの関係にすることにより,上死
点近傍における副室噴口の各燃焼室開口端の面積を副室
側>主室側としたもので(第1実施例はαL=αRで,
主,副燃焼室側開口端の面積が同一),他は第1実施例
と同様である。
作用,効果は第1実施例とほぼ同様であるが,膨張行程
時の上死点近傍では副燃焼室側開口端面積が大きく,か
つ前記噴口角度αLが大きいために,副燃焼室2か主燃
焼室へのガス流出がさらに容易となる。また,主燃焼室
側開口端面積が小さいため,副燃焼室2内のガスは主燃
焼室1内へ高速で噴出されると共に,前記噴口角度αR
が小さいため主燃焼室1内の噴流ペネトレーションが向
上するので,主燃焼室1内の空気と未燃燃料の混合,燃
焼がさらに促進される。また,前述の如く副燃焼室2か
ら主燃焼室1へのガス流出が容易となるため,上死点近
傍での副室噴口絞りをさらに小さくできるので,副燃焼
室2及び主燃焼室1内での燃料と空気の混合をさらに促
進できる。従って,上死点近傍以外では,さらに副室噴
口通路面積を大きくしても前記混合,燃焼が確保でき,
上死点近傍以外でも副室噴口3の絞り損失,熱損失をさ
らに低減できるため,さらに燃費,吐煙を改善できる。
〔考案の効果〕
本考案による場合は次の効果がある。
第1実施例の項で説明したように,圧縮上死点近傍で通
路面積が絞られ始め,ピストン突起部の先端部による副
室噴口内に流れが乱されることなく,副燃焼室内の渦流
速度が大きくなり,燃料と空気の混合、燃焼が促進さ
れ,膨張行程の上死点近傍ではピストン突起部が副燃焼
室底面から突き出ているため副燃焼室内の渦流はピスト
ン突起部の先端部に衝突し,流れは乱され減衰し,主燃
焼室へのガス流出が容易となって,絞り損失,熱損失が
低減する。
第2実施例の場合は,効果は第1実施例とほぼ同じであ
るが,膨張行程時の上死点近傍で,副室噴口角度θ2
大きいため,主燃焼室へのガス流出がさらに容易にな
り,また副室噴口角度θ1が小さいため,主燃焼室1内
の噴流のペネトレーションが向上し,燃料と空気の混
合,燃焼がさらに促進されて,絞り損失,熱損失がさら
に低減できる。
第3実施例の場合は,効果は第1実施例とほぼ同じであ
るが,膨張行程時の上死点近傍では,副燃焼室側開口端
面積が大きく,かつ噴口角度αLが大きいため,主燃焼
室へのガス流出がさらに容易となり,また主燃焼室側開
口端面積が小さいため,主燃焼室内へ高速で噴出すると
共に噴口角度αRが小さいため,主燃焼室内の噴流のペ
ネトレーションが向上し,燃料と空気の混合,燃焼がさ
らに促進されて,絞り損失,熱損失がさらに低減でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1−1図は本考案による第1実施例の燃焼室を示す断
面図,第1−2,1−3,1−4図はそれぞれピストン
突起部の尖端部を示す説明図,第2図は第1−1図のピ
ストンの上死点前にある状態を示す断面図,第3図は本
考案による第2実施例の燃焼室を示す断面図,第4図は
同じく第3実施例の燃焼室を示す断面図,第5図は従来
の可変副室噴口燃焼室を示す断面図である。 1…主燃焼室,2…副燃焼室,3…副室噴口,7…ピス
トン,10…ピストン突起部,13…尖端部。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】副燃焼室がシリンダ中心線から離れて位置
    しピストン頂面に設けた突起部が圧縮上死点近傍で副室
    噴口内に挿入される可変副室噴口式内燃機関において、
    上記ピストン突起部のピストン頂面からの高さhを副室
    噴口の副燃焼室側開口端まわりの副燃焼室底面から圧縮
    上死点時のピストン頂面までの距離Hよりも大きく形成
    するとともに、上記副室噴口の副燃焼室側開口部のシリ
    ンダ中心線から離れた側に、ピストン突起部の副室噴口
    に臨む稜線と同様の勾配を有する切欠き部を設けたこと
    を特徴とする副室式内燃機関の燃焼室。
JP1985061049U 1985-04-25 1985-04-25 副室式内燃機関の燃焼室 Expired - Lifetime JPH0618035Y2 (ja)

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JPS6226586Y2 (ja) * 1981-05-15 1987-07-08

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JPS61178025U (ja) 1986-11-06

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