JPH06193447A - Air-fuel mixture combustion method for internal combustion engine and perfect premix combustion compression ignition engine - Google Patents

Air-fuel mixture combustion method for internal combustion engine and perfect premix combustion compression ignition engine

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JPH06193447A
JPH06193447A JP4357877A JP35787792A JPH06193447A JP H06193447 A JPH06193447 A JP H06193447A JP 4357877 A JP4357877 A JP 4357877A JP 35787792 A JP35787792 A JP 35787792A JP H06193447 A JPH06193447 A JP H06193447A
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JP
Japan
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combustion chamber
air
fuel
piston
fuel mixture
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JP4357877A
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Japanese (ja)
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Godo Ozawa
吾道 小沢
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Komatsu Ltd
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Komatsu Ltd
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Publication date
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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
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To facilitate the reduction of NOX contained in exhaust gas by interrupting an inflow passage to a sub-combustion chamber by means of a piston during compression stroke while stopping compression of air-fuel mixture, and propagating flame inside a main combustion chamber to the air-fuel mixture inside the sub-combustion chamber during descending of the piston. CONSTITUTION:A main combustion chamber 16 is formed between the lower portion of the head of a cylinder liner 12 and a piston 14. A sub-combustion chamber 50 formed on upper side portion of the main combustion chamber 16 is communicated with the main combustion chamber 16 through a communication port 54 when a piston 14 descends. Following the descending of the piston 14, air-fuel mixture is produced by intake air and fuel from a fuel injection nozzle 38, and allowed to flow into the sub-combustion chamber 50. When the piston 14 is lifted, the communication port 54 is interrupted just before a top dead center, and compressive operation in the sub-combustion chamber 50 is stopped. After ignition inside the main combustion chamber, the piston 14 descends, the communication port 54 is opened, and flame enters the sub-combustion chamber 50. Perfect premix can be made practicable and combustion performance is improved, accordingly. In addition, a catalytic converter rhodium can be used and NOX contained in exhaust gas can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダの内部に燃料
と空気との混合気を供給して燃焼する内燃機関に係り、
特に吸気工程において生成した混合気を圧縮して着火す
る内燃機関の混合気燃焼方法および完全予混合燃焼圧縮
着火機関に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine which supplies a mixture of fuel and air to the inside of a cylinder and burns it.
In particular, the present invention relates to a mixture combustion method for an internal combustion engine that compresses and ignites a mixture generated in an intake stroke, and a complete premixed combustion compression ignition engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関は、車両や船舶、航空機または
発電機等の動力として広く使用されている。特に、現在
は、自動車のほとんどがガソリン機関(ガソリンエンジ
ン)またはディーゼル機関(ディーゼルエンジン)を動
力としている。
2. Description of the Related Art Internal combustion engines are widely used as power for vehicles, ships, aircraft, generators and the like. Particularly, at present, most automobiles are powered by a gasoline engine (gasoline engine) or a diesel engine (diesel engine).

【0003】ガソリンエンジンは、燃料であるガソリン
と空気とを混合した混合気を電気火花により着火するよ
うになっており、次のような利点を有している。 (1)ガソリンエンジンは、均質混合気を燃焼するた
め、理論空燃比で燃やすことができ、排気ガス中に余剰
酸素がない。従って、ガソリンエンジンの場合、三元触
媒を使用して窒素酸化物(NOX )を低減することがで
きる。 (2)ガソリンエンジンは、均質混合気の燃焼(ブルー
フレーム燃焼)であるため、黒煙(スモーク)やすす
(パティキュレート)の発生がほとんどない。 (3)ガソリンエンジンは、燃料を理論空燃比で燃やす
ことができるため、最大限に空気を利用することがで
き、高出力のエンジンが得られる。
A gasoline engine is designed to ignite an air-fuel mixture of gasoline, which is a fuel, and air by electric sparks, and has the following advantages. (1) Since a gasoline engine burns a homogeneous air-fuel mixture, it can burn at a stoichiometric air-fuel ratio, and there is no excess oxygen in the exhaust gas. Thus, in the case of a gasoline engine, it is possible to reduce nitrogen oxides (NO X) by using the three-way catalyst. (2) Since a gasoline engine burns a homogeneous mixture (blue flame combustion), black smoke (smoke) and soot (particulates) are hardly generated. (3) Since a gasoline engine can burn fuel at a stoichiometric air-fuel ratio, air can be used to the maximum extent, and a high-power engine can be obtained.

【0004】一方、ディーゼルエンジンは、圧縮空気中
に燃料を噴射して着火する圧縮着火機関であるため、圧
縮比を高くすることができる(直接噴射式の圧縮比は1
4〜18、副燃焼室を有する間接噴射式の圧縮比は20
〜23)。従って熱効率(燃料消費率)が高い。また、
ディーゼルエンジンは、低負荷領域であっても絞りによ
って空気流量を調節せず、燃焼室に供給する空気量を全
負荷時と同じにして燃料の噴射量だけを少なくし、全負
荷時と同じ圧縮比によるリーンバーンとしていため、絞
り損失を生ぜず、効率が良い利点がある。このため、デ
ィーゼルエンジンは、現在実用化されている機関(エン
ジン)の中で、熱効率が最良である。
On the other hand, since the diesel engine is a compression ignition engine in which fuel is injected into compressed air for ignition, the compression ratio can be increased (the direct injection compression ratio is 1).
4-18, the indirect injection type compression ratio with the auxiliary combustion chamber is 20
~ 23). Therefore, the thermal efficiency (fuel consumption rate) is high. Also,
Diesel engines do not adjust the air flow rate by the throttle even in the low load region, make the amount of air supplied to the combustion chamber the same as at full load, and reduce the fuel injection amount only, to achieve the same compression as at full load. Since it is a lean burn based on the ratio, it has an advantage that it does not cause a diaphragm loss and is efficient. Therefore, the diesel engine has the best thermal efficiency among the engines (engines) currently put into practical use.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ガソリンエン
ジンは、上記の如く排気ガス、スモークがきれいである
こと、高出力であること、という利点がある反面、熱効
率がディーゼルエンジンに劣っている。すなわち、熱効
率は圧縮比が高いほどよいが、ガソリンエンジンの場
合、圧縮比をあまり高くするとノッキングが発生するた
め、圧縮比を8〜10以上にすることが困難である。ま
た、ガソリンエンジンは、低負荷の場合に燃料と空気と
の両方を絞って理論空燃比の混合気としているため、燃
焼室に供給される空気量が全負荷時より少なく、燃焼室
の混合気を圧縮した際に圧力が上がらず、熱効率が低く
なるとともに、絞り損失が発生して効率が悪い欠点があ
る。このため、燃料消費率がディーゼルエンジンより劣
り、CO2 の排出量が多く、地球温暖化の面からは好ま
しくない。
However, the gasoline engine is inferior to the diesel engine in thermal efficiency, while it has the advantages of clean exhaust gas and smoke and high output as described above. That is, the higher the compression ratio, the better the thermal efficiency, but in the case of a gasoline engine, if the compression ratio is too high, knocking occurs, so it is difficult to set the compression ratio to 8 to 10 or more. In addition, in a gasoline engine, when the load is low, both the fuel and air are throttled to create a stoichiometric air-fuel mixture, so the amount of air supplied to the combustion chamber is less than that at full load, and the mixture in the combustion chamber When compressed, the pressure does not rise, the thermal efficiency becomes low, and there is a drawback that the efficiency is poor due to throttling loss. Therefore, the fuel consumption rate is inferior to that of the diesel engine, the CO 2 emission is large, and it is not preferable from the viewpoint of global warming.

【0006】一方、ディーゼルエンジンは、上記したよ
うにガソリンエンジンに比較して高い熱効率を有してい
るが、次のような欠点がある。 (1)ディーゼルエンジンは、圧縮した空気中に燃料を
噴射して燃やす拡散燃焼であり、空気過剰状態で燃やす
必要がある。従って、ディーゼルエンジンは、排気ガス
中に余剰酸素が存在し、この余剰酸素が三元触媒を消耗
するため、三元触媒を使用することができず、三元触媒
によるNOX の低減を図れない。このため、現状では実
用化レベルのNOX を低減する触媒がなく、ディーゼル
エンジンの排気ガス中のNOX がガソリンエンジンに比
較して多い。 (2)ディーゼルエンジンは拡散燃焼であり、局部的に
は酸欠状態の燃焼(イエローフレーム燃焼)が存在し、
黒煙やすすが発生する。 (3)ディーゼルエンジンは、上記のとおり空気過剰状
態で燃焼するために空気の利用率が低く、出力的にはガ
ソリンエンジンに劣る。
On the other hand, the diesel engine has higher thermal efficiency than the gasoline engine as described above, but has the following drawbacks. (1) The diesel engine is a diffusion combustion in which fuel is injected into compressed air and burned, and it is necessary to burn in an excess air state. Therefore, diesel engine, the excess oxygen is present in the exhaust gas, the oxygen surplus to consume three-way catalyst can not be used a three-way catalyst, it can not be achieved a reduction of the NO X by the three-way catalyst . Therefore, there is no catalyst for reducing NO X in practical level at present, NO X in the exhaust gas of the diesel engine is large as compared to a gasoline engine. (2) Diesel engine is diffusion combustion, there is locally oxygen-deficient combustion (yellow flame combustion),
Black smoke or soot is generated. (3) Since the diesel engine burns in an excess air state as described above, the utilization rate of air is low, and the output is inferior to that of a gasoline engine.

【0007】このように、火花点火式のガソリンエンジ
ンと圧縮着火式のディーゼルエンジンとは、お互いにそ
れぞれにない長所と短所とを有している。そして、現
在、都市部における環境の悪化は、NOX やパティキュ
レートを主因とする大気汚染であり、ディーゼルエンジ
ンがその元凶とされている。また、ガソリンエンジンは
CO2 の排出量が多く、地球温暖化の面から好ましくな
い。このため、ガソリンエンジンの長所とディーゼルエ
ンジンの長所とを併せ持つ理想的なエンジンの開発が望
まれている。
As described above, the spark ignition type gasoline engine and the compression ignition type diesel engine have advantages and disadvantages that are not present in each other. At present, the deterioration of the environment in urban areas is air pollution mainly caused by NO X and particulates, and the diesel engine is the main cause. Further, a gasoline engine emits a large amount of CO 2 , which is not preferable in terms of global warming. Therefore, it is desired to develop an ideal engine having both the advantages of a gasoline engine and the advantages of a diesel engine.

【0008】本発明は、前記の要請に鑑みてなされたも
ので、高出力で熱効率が高く、排気ガスのきれいな内燃
機関の混合気燃焼方法および完全予混合燃焼圧縮着火機
関を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above demands, and an object of the present invention is to provide a mixture combustion method for an internal combustion engine having high output, high thermal efficiency, and clean exhaust gas, and a complete premixed combustion compression ignition engine. I am trying.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る内燃機関の混合気燃焼方法は、燃焼
室に導入した空気と燃料との混合気を燃焼する内燃機関
の混合気燃焼方法であって、前記空気の吸入工程におい
て前記混合気を生成し、この混合気を圧縮する際に、混
合気の一部をシリンダ内壁に設けた副燃焼室に流入させ
るとともに、圧縮工程の途中でピストンにより前記副燃
焼室の流入路を遮断して、前記混合気の着火温度前に前
記副燃焼室の圧縮を停止し、一方、前記ピストン上部と
ヘッド下面間に形成された主燃焼室においては、前記圧
縮工程を完遂させて前記混合気を着火して燃焼を開始さ
せ、前記ピストンが下降して前記流入路を開放したとき
に、前記主燃焼室内の火炎を前記副燃焼室内の前記混合
気に伝播させて燃焼することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a method for combustion of a mixture of an internal combustion engine according to the present invention is a mixture of an internal combustion engine which combusts a mixture of air and fuel introduced into a combustion chamber. A gas combustion method, wherein the air-fuel mixture is generated in the air suction step, and when the air-fuel mixture is compressed, a part of the air-fuel mixture is caused to flow into a sub-combustion chamber provided on the inner wall of the cylinder, and the compression step is performed. In the middle of, the piston cuts off the inflow path of the auxiliary combustion chamber to stop the compression of the auxiliary combustion chamber before the ignition temperature of the mixture, while the main combustion formed between the upper part of the piston and the lower surface of the head. In the chamber, the compression process is completed to ignite the air-fuel mixture to start combustion, and when the piston descends to open the inflow passage, the flame in the main combustion chamber is converted into the sub-combustion chamber. Propagate to the mixture and burn It is characterized in that.

【0010】また、本発明に係る完全予混合燃焼圧縮着
火機関は、シリンダの内部に形成した主燃焼室と、この
主燃焼室に空気を導く吸気管と、前記主燃焼室への前記
空気の流入時に、主燃焼室に燃料を供給する燃料供給装
置と、前記主燃焼室に連通して形成した副燃焼室と、前
記シリンダ内を往復運動し、前記主燃焼室内に供給され
た前記空気と前記燃料とからなる混合気を圧縮して着火
するとともに、上死点付近において前記主燃焼室と前記
副燃焼室とを遮断するピストンと、予め定めた運転条件
のときに、前記混合気を燃焼した排気ガスの一部を前記
主燃焼室に供給する排気ガス再循環装置とを有する構成
となっている。
Further, the completely premixed combustion compression ignition engine according to the present invention has a main combustion chamber formed inside a cylinder, an intake pipe for guiding air to the main combustion chamber, and the air for the main combustion chamber. At the time of inflow, a fuel supply device for supplying fuel to the main combustion chamber, an auxiliary combustion chamber formed in communication with the main combustion chamber, and the air reciprocating in the cylinder and being supplied to the main combustion chamber. The air-fuel mixture is compressed and ignited while being ignited, and the piston that shuts off the main combustion chamber and the sub-combustion chamber near the top dead center, and the air-fuel mixture is burned at a predetermined operating condition. The exhaust gas recirculation device for supplying a part of the exhaust gas to the main combustion chamber.

【0011】予め定めた負荷条件は、内燃機関の中負荷
ないし低負荷である。なお、燃料供給装置は、燃料を噴
射する燃料噴射ノズルを有する燃料噴射装置であってよ
い。そして、燃料噴射ノズルは、シリンダのヘッド部に
設けてもよく、吸気管に設けてもよい。また、燃料供給
装置は、霧状の燃料が吸気管を通る空気によって吸い出
されるヒューミゲーションノズルを有してものであって
もよい。
The predetermined load condition is medium load or low load of the internal combustion engine. The fuel supply device may be a fuel injection device having a fuel injection nozzle that injects fuel. The fuel injection nozzle may be provided in the head portion of the cylinder or the intake pipe. Further, the fuel supply device may have a fumigation nozzle in which atomized fuel is sucked out by the air passing through the intake pipe.

【0012】[0012]

【作用】上記の如く構成した本発明においては、空気を
燃焼室に吸入する際に、空気と燃料とからなる混合気を
作り、この混合気を圧縮着火する。すなわち、本発明の
燃焼方法は、圧縮工程に入る前に予め生成した混合気を
圧縮して着火する。従って、本発明は、圧縮空気中に燃
料を噴射して着火する噴霧着火と異なり、予め理論空燃
比にした均質の混合気を燃焼することができ、高出力で
熱効率が高く、黒煙やすすの発生がほとんどない。ま
た、本発明は、理論空燃比の均質混合気を燃やすため、
排気ガスの浄化に三元触媒の使用をすることができ、排
気ガス中のNOX を容易に低減することができる。
In the present invention configured as described above, when the air is sucked into the combustion chamber, a mixture of air and fuel is created and the mixture is compression ignited. That is, the combustion method of the present invention compresses and ignites the air-fuel mixture generated in advance before entering the compression step. Therefore, the present invention, unlike spray ignition in which fuel is injected into compressed air and ignited, can burn a homogeneous air-fuel mixture having a stoichiometric air-fuel ratio in advance, has high output, high thermal efficiency, and smoke black smoke. Is rarely generated. Further, the present invention burns a homogeneous air-fuel ratio mixture,
Can the purification of exhaust gases to the use of the three-way catalyst, the NO X in the exhaust gas can be easily reduced.

【0013】なお、機関(エンジン)が中負荷ないし低
負荷の場合、ガソリンエンジンの如く吸気管に絞りを設
けてこれを絞ってしまうと、必要とする混合気が少なく
なるために、混合気を圧縮したときに、圧縮端温度が上
がらず、圧縮着火が困難となる。そこで、本発明におい
ては、エンジンを中負荷ないし低負荷において運転する
場合、混合気に加えて燃焼した排気ガスの一部を燃焼室
に戻し、全ガス量を全負荷時と同じにして圧縮端温度が
全負荷時と同じになるようにし、圧縮着火を可能にして
いる。
When the engine (engine) has a medium load or a low load, if the intake pipe is throttled and throttled like a gasoline engine, the required air-fuel mixture is reduced. When compressed, the compression end temperature does not rise and compression ignition becomes difficult. Therefore, in the present invention, when the engine is operated at a medium load or a low load, a part of the exhaust gas burned in addition to the air-fuel mixture is returned to the combustion chamber, and the total amount of gas is made the same as that at the full load to achieve the compression end. The temperature is the same as that at full load and compression ignition is possible.

【0014】また、本発明の完全予混合燃焼圧縮着火機
関は、主燃焼室と副燃焼室とを設け、副燃焼室をピスト
ンの上死点付近で主燃焼室と遮断するようにしており、
副燃焼室内では圧縮工程終盤にはピストンにより流入路
を遮断されるため圧縮工程途中で停止し、着火可能温度
に到達せず、混合気の状態で蓄えられる。一方、ピスト
ン上部とヘッド下面間に形成された主燃焼室において
は、圧縮工程を完遂させ、着火可能温度に到達させて、
まず、燃焼は主燃焼室から開始させ、次にピストンが下
降を始め、前記副燃焼室への流入路が開くと、主燃焼室
から高圧の燃焼ガスが副燃焼室に流入し、副燃焼室内に
蓄えられた混合気に大して火炎伝播し、燃焼を開始さ
せ、よって副燃焼室から燃焼ガスが流入路を通って主燃
焼室内に再流入し、後期攪乱しながら燃焼を完遂する。
このため、サバテサイクル的な燃焼が可能となって、シ
リンダ等に与える衝撃を緩和でき、エンジンの耐久性が
向上し、寿命を延ばすことができる。
The complete premixed combustion compression ignition engine of the present invention is provided with a main combustion chamber and a sub combustion chamber, and the sub combustion chamber is isolated from the main combustion chamber near the top dead center of the piston.
In the end of the compression process, the piston closes the inflow path in the end of the compression process, so it stops in the middle of the compression process and does not reach the ignitable temperature, and is stored as a mixture. On the other hand, in the main combustion chamber formed between the upper part of the piston and the lower surface of the head, the compression process is completed and the temperature that can be ignited is reached.
First, combustion is started from the main combustion chamber, then the piston starts descending, and when the inflow path to the sub combustion chamber is opened, high pressure combustion gas flows from the main combustion chamber into the sub combustion chamber, The flame propagates greatly to the air-fuel mixture stored in and starts combustion, so that the combustion gas from the auxiliary combustion chamber re-flows into the main combustion chamber through the inflow passage and completes combustion while being disturbed in the latter period.
For this reason, it becomes possible to perform combustion in a sabate cycle, the impact given to the cylinder and the like can be alleviated, the durability of the engine is improved, and the life can be extended.

【0015】[0015]

【実施例】本発明に係る内燃機関の混合気燃焼方法およ
び完全予混合燃焼圧縮着火機関の好ましい実施例を、添
付図面に従って詳説する。図1は、本発明の第1実施例
に係る完全予混合燃焼圧縮着火機関の断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of a method for combustion of mixture of an internal combustion engine and a complete premixed combustion compression ignition engine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view of a complete premixed combustion compression ignition engine according to a first embodiment of the present invention.

【0016】図1において、完全予混合燃焼圧縮着火機
関であるエンジン10は、シリンダを構成しているシリ
ンダライナ12の内部にピストン14が配置してあり、
シリンダライナ12のヘッド下部とピストン14の上面
との間に主燃焼室16が形成してある。そして、ピスト
ン14は、後述するように混合気を圧縮して着火する着
火凹部17が上部に形成され、周面にシリンダライナ1
2の壁面との間を気密にするための上部トップリング1
8および下部トップリング20、セカンドリング22が
取り付けてある。また、ピストン14には、オイルリン
グ24が装着してあり、ピストン14下方のクランク室
26内のオイルが主燃焼室16に浸入するのを防止して
いる。
In FIG. 1, an engine 10 which is a complete premixed combustion compression ignition engine has a piston 14 arranged inside a cylinder liner 12 which constitutes a cylinder.
A main combustion chamber 16 is formed between the lower portion of the head of the cylinder liner 12 and the upper surface of the piston 14. The piston 14 has an ignition recess 17 formed in the upper part for compressing and igniting the air-fuel mixture as described later, and the cylinder liner 1 is formed on the circumferential surface.
Upper top ring 1 for airtightness between the walls of 2
8 and a lower top ring 20 and a second ring 22 are attached. An oil ring 24 is attached to the piston 14 to prevent oil in the crank chamber 26 below the piston 14 from entering the main combustion chamber 16.

【0017】シリンダヘッドには、吸気ポートと排気ポ
ートとが設けてあり、これらのポートに吸気管28と排
気管30とが接続してある。吸気ポートは、吸気弁32
によって開閉するようになっており、後記するように、
吸気弁32が開いてピストン14が下降したときに、吸
気管28から矢印34のように空気(新気)が主燃焼室
16に吸入される。また、排気ポートは、排気弁36に
よって開閉するようになっていて、後述するように、排
気弁36が開いてピストン14が上昇すると、主燃焼室
16内の燃焼ガス(排気ガス)が排気管30に吐出され
る。さらに、シリンダヘッドには、燃料供給装置を構成
している燃料噴射ノズル38が取り付けてある。この燃
料噴射ノズル38は、先端の噴孔が主燃焼室16に臨ん
でおり、主燃焼室16に新気が供給されるのと同時に、
主燃焼室16にガソリンや軽油などの燃焼を噴射し、主
燃焼室16中に混合気を生成する。
The cylinder head is provided with an intake port and an exhaust port, and an intake pipe 28 and an exhaust pipe 30 are connected to these ports. The intake port is the intake valve 32.
It is designed to be opened and closed by
When the intake valve 32 opens and the piston 14 descends, air (fresh air) is sucked into the main combustion chamber 16 from the intake pipe 28 as shown by an arrow 34. The exhaust port is configured to be opened and closed by an exhaust valve 36. As will be described later, when the exhaust valve 36 opens and the piston 14 rises, the combustion gas (exhaust gas) in the main combustion chamber 16 is exhausted. It is discharged to 30. Further, a fuel injection nozzle 38 that constitutes a fuel supply device is attached to the cylinder head. In the fuel injection nozzle 38, the injection hole at the tip faces the main combustion chamber 16, and at the same time fresh air is supplied to the main combustion chamber 16,
Combustion of gasoline, light oil or the like is injected into the main combustion chamber 16 to generate an air-fuel mixture in the main combustion chamber 16.

【0018】吸気管28には、適宜の個所に仕切り39
が設けてある。仕切り39は、吸気管28の中心に対し
て偏って設けてあり、吸気管28の内部を流路断面積が
大きな排気ガス還流部40と、流路断面積が小さな最少
流量保証通路42とに区画している。そして、吸気管2
8の排気ガス還流部40となっている部分には、他端を
排気管30に開口させた、排ガス再循環装置(EGR装
置)を構成している排気ガス還流路44の一端が接続し
てある。また、排気ガス還流部40には、弁制御装置4
6によって開閉を制御される流量調整弁48が設けてあ
り、排気ガス還流部40を通過する空気量の調節と、排
気ガス還流路44から吸気管28に還流してくる排気ガ
ス量とを調節できるようにしてある。
The intake pipe 28 has a partition 39 at an appropriate position.
Is provided. The partition 39 is provided so as to be biased with respect to the center of the intake pipe 28, and an inside of the intake pipe 28 is divided into an exhaust gas recirculation section 40 having a large flow passage cross-sectional area and a minimum flow rate guarantee passage 42 having a small flow passage cross-sectional area. It is partitioned. And the intake pipe 2
The exhaust gas recirculation section 40 of 8 is connected to one end of an exhaust gas recirculation path 44 which constitutes an exhaust gas recirculation device (EGR device) and has the other end opened to the exhaust pipe 30. is there. In addition, the exhaust gas recirculation unit 40 includes a valve control device 4
A flow rate adjusting valve 48 whose opening and closing is controlled by 6 is provided to adjust the amount of air passing through the exhaust gas recirculation unit 40 and the amount of exhaust gas recirculating from the exhaust gas recirculation passage 44 to the intake pipe 28. I can do it.

【0019】主燃焼室16の上部側方には、副燃焼室5
0が形成してある。副燃焼室50は、ピストン14が矢
印52のように下降したときに、小さな連通口(流入
口)54を介して主燃焼室16と連通し、主燃焼室16
から燃焼ガスが流入するようになっている。なお、図1
に示した符号56は、ピストンピン58を介してピスト
ン14に連結したコンロッドであり、このコンロッド5
6がピストン14の往復運動を回転運動に変換し、クラ
ンクシャフト60に伝達する。
The auxiliary combustion chamber 5 is provided on the upper side of the main combustion chamber 16.
0 is formed. The sub-combustion chamber 50 communicates with the main combustion chamber 16 through a small communication port (inlet) 54 when the piston 14 descends as shown by an arrow 52, and the main combustion chamber 16
Combustion gas flows in from. Note that FIG.
Reference numeral 56 shown in FIG. 2 is a connecting rod connected to the piston 14 via a piston pin 58.
6 converts the reciprocating motion of the piston 14 into a rotary motion and transmits it to the crankshaft 60.

【0020】上記の如く構成した実施例の作用を、図2
ないし図13に従って説明する。なお、この作用の説明
においては、排気量が1190ccであって、ピストン
14の上部に形成した着火凹部17の容積が20cc、
また副燃焼室50の容積が80ccであるエンジンを例
にしている。
The operation of the embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
13 to FIG. In the explanation of this operation, the displacement is 1190 cc, the volume of the ignition recess 17 formed in the upper portion of the piston 14 is 20 cc,
Further, an engine in which the volume of the auxiliary combustion chamber 50 is 80 cc is taken as an example.

【0021】図2は、ピストン14の上死点を起点とし
たクランク角が90度の状態を示している。この状態
は、吸入工程中であって、ピストン14が矢印62のよ
うに下降している最中であり、排気弁36閉じていて吸
気弁32が開かれ、ピストン14の下降につれて新気が
吸気管28から矢印64のように主燃焼室16に吸入さ
れるとともに、燃料噴射ノズル38から燃料である軽油
が緩やかに噴射され、混合気66が生成され始める。ま
た、ピストン14は、矢印62のように下降することに
より、連通口54を開放して主燃焼室16と副燃焼室5
0とを連通する。しかし、主燃焼室16の周辺部や副燃
焼室50の内部には、混合気66を燃焼し終えた燃焼ガ
ス(排気ガス)68が残存している。
FIG. 2 shows a state in which the crank angle starting from the top dead center of the piston 14 is 90 degrees. This state is during the suction process, during which the piston 14 is descending as shown by the arrow 62, the exhaust valve 36 is closed and the intake valve 32 is opened, and fresh air is sucked in as the piston 14 descends. While being sucked from the pipe 28 into the main combustion chamber 16 as indicated by an arrow 64, light oil as fuel is gently injected from the fuel injection nozzle 38, and the air-fuel mixture 66 starts to be generated. Further, the piston 14 lowers as shown by the arrow 62 to open the communication port 54 and open the main combustion chamber 16 and the sub combustion chamber 5.
Connect with 0. However, combustion gas (exhaust gas) 68, which has burned the air-fuel mixture 66, remains in the peripheral portion of the main combustion chamber 16 and the inside of the auxiliary combustion chamber 50.

【0022】図3に示したように、ピストン14が下死
点に達してクランク角が180度となると、吸気工程は
終了して吸気弁32が排気弁36とともに閉じられ、主
燃焼室16に均質な混合気66が充満する。しかし、主
燃焼室16と副燃焼室50とは小さな連通口54によっ
て連通しているだけであるため、主燃焼室16の混合気
66はまだ副燃焼室50に流入していない。
As shown in FIG. 3, when the piston 14 reaches the bottom dead center and the crank angle reaches 180 degrees, the intake process ends, the intake valve 32 is closed together with the exhaust valve 36, and the main combustion chamber 16 is closed. The homogeneous mixture 66 is filled. However, since the main combustion chamber 16 and the sub combustion chamber 50 are only communicated with each other through the small communication port 54, the air-fuel mixture 66 in the main combustion chamber 16 has not yet flowed into the sub combustion chamber 50.

【0023】図4は、クランク角が270度の圧縮工程
中を示したもので、ピストン14が矢印70のように上
昇を開始して圧縮工程に入ると、主燃焼室16内の均質
混合気66が副燃焼室50にも流入していく。また、均
質混合気66は、ピストン14よる圧縮工程中に低温酸
化反応が進行する。そして、ピストン14がさらに上昇
し、上死点の少し前、例えばクランク角が345度(上
死点前15度)となると、ピストン14の上部周面が開
口部54を塞ぎ、副燃焼室50を主燃焼室16から遮断
する(図5参照)。このとき、実施例においては、副燃
焼室50の圧縮比εが、10.2となる。
FIG. 4 shows a compression process in which the crank angle is 270 degrees. When the piston 14 starts rising as shown by the arrow 70 and enters the compression process, the homogeneous mixture in the main combustion chamber 16 is shown. 66 also flows into the auxiliary combustion chamber 50. The low temperature oxidation reaction of the homogeneous mixture 66 proceeds during the compression process by the piston 14. Then, when the piston 14 further rises and slightly before top dead center, for example, when the crank angle reaches 345 degrees (15 degrees before top dead center), the upper peripheral surface of the piston 14 closes the opening 54, and the auxiliary combustion chamber 50 Is shut off from the main combustion chamber 16 (see FIG. 5). At this time, in the embodiment, the compression ratio ε of the auxiliary combustion chamber 50 becomes 10.2.

【0024】ピストン14が図6のように上死点まで上
昇してクランク角が360度になると、主燃焼室16は
着火凹部17のみとなり、混合気66がピストン14に
よってさらに圧縮され、混合気66の圧縮比が23.8
にま上昇する。そして、着火凹部17内の混合気66
は、クランク角が360度となって圧縮比が23.8ま
で圧縮されると、圧縮による温度上昇のために着火し、
燃焼火炎72が発生して燃焼が開始され、爆発工程とな
る(図7参照)。しかし、副燃焼室50は、ピストン1
4によって主燃焼室16と遮断されているため、圧縮比
は10.2のままに維持されており、混合気66は着火
しない。
When the piston 14 rises to the top dead center as shown in FIG. 6 and the crank angle reaches 360 degrees, the main combustion chamber 16 has only the ignition recess 17 and the air-fuel mixture 66 is further compressed by the piston 14 to generate the air-fuel mixture. The compression ratio of 66 is 23.8.
To rise. Then, the air-fuel mixture 66 in the ignition recess 17
When the crank angle is 360 degrees and the compression ratio is compressed to 23.8, the ignition is caused due to the temperature rise due to the compression,
Combustion flame 72 is generated, combustion is started, and the explosion process starts (see FIG. 7). However, the auxiliary combustion chamber 50 is
Since it is cut off from the main combustion chamber 16 by 4, the compression ratio is maintained at 10.2 and the air-fuel mixture 66 does not ignite.

【0025】主燃焼室16の混合気66は、燃焼し始め
ると高温の燃焼ガスとなって急速に膨張し、上死点を過
ぎたピストン14を図8の矢印74に示したように押し
下げる。しかし、副燃焼室50は、クランク角が375
度程度以上になるまでピストン14によって主燃焼室1
6から遮断されており、副燃焼室50内の混合気66は
まだ燃焼を開始しない。そして、ピストン14がさらに
下降してクランク角が405度程度になると、連通口5
4が開放されて主燃焼室16と副燃焼室50とが連通し
(図9参照)、燃焼火炎72が主燃焼室16から副燃焼
室50に侵入して副燃焼室50内の混合気66の燃焼が
開始される。
When the air-fuel mixture 66 in the main combustion chamber 16 begins to burn, it becomes a high-temperature combustion gas and expands rapidly, pushing down the piston 14 that has passed the top dead center as shown by the arrow 74 in FIG. However, the crank angle of the auxiliary combustion chamber 50 is 375
Main combustion chamber 1 by piston 14 until the temperature exceeds
6 is cut off, and the air-fuel mixture 66 in the auxiliary combustion chamber 50 has not yet started to burn. When the piston 14 further descends and the crank angle reaches about 405 degrees, the communication port 5
4 is opened and the main combustion chamber 16 and the sub-combustion chamber 50 communicate with each other (see FIG. 9), and the combustion flame 72 enters the sub-combustion chamber 50 from the main combustion chamber 16 and the air-fuel mixture 66 in the sub-combustion chamber 50. Combustion is started.

【0026】副燃焼室50内の燃焼火炎72は、図10
に示したように、連通孔54を通って主燃焼室16内に
吹き出し、膨張してピストン14をさらに押し下げる。
そして、クランク角が450度程度になると、主燃焼室
16の周辺部には、混合気66が燃焼した後の高温の排
気ガス68が生ずる。また、ピストン14が図11のよ
うに下死点となってクランク角が540度になると、混
合気66の燃焼が完了して爆発工程が終了し、主燃焼室
16と副燃焼室50とに充満した排気ガス68を燃焼室
から排出する従来のエンジンと同様の排気工程に入る。
The combustion flame 72 in the auxiliary combustion chamber 50 is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the piston 14 is further pushed down by being blown out into the main combustion chamber 16 through the communication hole 54 and expanding.
Then, when the crank angle reaches about 450 degrees, high temperature exhaust gas 68 after combustion of the air-fuel mixture 66 is generated in the peripheral portion of the main combustion chamber 16. Further, when the piston 14 reaches the bottom dead center as shown in FIG. 11 and the crank angle reaches 540 degrees, the combustion of the air-fuel mixture 66 is completed and the explosion process is completed, so that the main combustion chamber 16 and the auxiliary combustion chamber 50 are separated. The exhaust process similar to the conventional engine in which the exhaust gas 68 that has been filled is discharged from the combustion chamber is entered.

【0027】すなわち、ピストン14が下死点に達する
と、図12のように排気弁36が開放される。そして、
ピストン14は、クランクシャフト60の回転惰性によ
って図12の矢印76のように上昇し、主燃焼室16内
の排気ガス68を排気管30を介して矢印78の如く外
部に排出する。なお、図12は、クランク角が630度
の状態を示している。その後、ピストン14は上死点に
達し、クランク角が720度(=0度)となって主燃焼
室16(着火凹部17)と副燃焼室50とには希薄な排
気ガス68が存在するだけとなり、次の吸入工程が開始
される。
That is, when the piston 14 reaches the bottom dead center, the exhaust valve 36 is opened as shown in FIG. And
The piston 14 rises as shown by the arrow 76 in FIG. 12 due to the inertia of the crankshaft 60, and exhausts the exhaust gas 68 in the main combustion chamber 16 to the outside through the exhaust pipe 30 as shown by the arrow 78. Note that FIG. 12 shows a state where the crank angle is 630 degrees. After that, the piston 14 reaches the top dead center, the crank angle becomes 720 degrees (= 0 degree), and only the lean exhaust gas 68 exists in the main combustion chamber 16 (ignition recess 17) and the sub combustion chamber 50. Then, the next inhalation process is started.

【0028】上記の如く、実施例においては、燃料と空
気とを予混合した均質な混合気66を圧縮して着火する
ようにしているため、燃料と空気との完全予混合が可能
となる。従って、燃料を理論空燃焼比によって燃やすこ
とが可能となり、従来のガソリンエンジンと同様に空気
を最大限に利用した高出力のエンジンとすることができ
る。そして、本実施例においては、理論空燃比の均質混
合気66を燃焼するところから、三元触媒の使用が可能
となり、三元触媒よって排気ガス68中のCO、HCと
ともにNOX の低減が図れ、排気ガス68を浄化するこ
とができるばかりでなく、黒煙やすすの発生をなくすこ
とができる。しかも、圧縮着火によっているため、ディ
ーゼルエンジンなみの高い圧縮で燃焼することができ、
熱効率の優れたエンジンを得ることができる。
As described above, in the embodiment, since the homogeneous air-fuel mixture 66 in which fuel and air are premixed is compressed and ignited, complete premixing of fuel and air is possible. Therefore, it becomes possible to burn the fuel at the stoichiometric air-fuel ratio, and it is possible to obtain a high-power engine that maximizes the use of air as in the conventional gasoline engine. Further, in this embodiment, since the homogeneous air-fuel mixture 66 of the stoichiometric air-fuel ratio is burned, the three-way catalyst can be used, and the three-way catalyst can reduce CO and HC in the exhaust gas 68 as well as NO X. Not only can the exhaust gas 68 be purified, but black smoke and soot can be eliminated. Moreover, because it is ignited by compression ignition, it can be burned with a compression as high as a diesel engine,
It is possible to obtain an engine with excellent thermal efficiency.

【0029】また、実施例においては、ピストン14が
上死点の手前において主燃焼室16と副燃焼室50とを
遮断して副燃焼室50内の混合気66が圧縮着火しない
ようにし、ピストン14が下降して主燃焼室16と副燃
焼室50とが連通したときに、主燃焼室16の燃焼火炎
72によって副燃焼室50内の混合気66の燃焼を開始
するようにしているため、爆発的な燃焼を避けた滑らか
な複合燃焼であるサバテサイクル的な燃焼を実現するこ
とができる。このため、シリンダライナ12やピストン
14に作用する衝撃を弱めることができ、エンジン10
の耐久性、信頼性を向上することができる。そして、実
施例においては、副燃焼室50がシリンダブロックの上
部に設けてあるため、シリンダヘッドの熱負荷の分散が
可能となり、耐久性、信頼性を確保する上で有利となっ
ている。
In the embodiment, the piston 14 blocks the main combustion chamber 16 and the auxiliary combustion chamber 50 before the top dead center so that the air-fuel mixture 66 in the auxiliary combustion chamber 50 is not compressed and ignited. When 14 descends and the main combustion chamber 16 and the auxiliary combustion chamber 50 communicate with each other, the combustion flame 72 of the main combustion chamber 16 starts the combustion of the air-fuel mixture 66 in the auxiliary combustion chamber 50. It is possible to realize a sabate cycle-like combustion, which is a smooth composite combustion that avoids explosive combustion. Therefore, the impact acting on the cylinder liner 12 and the piston 14 can be weakened, and the engine 10
The durability and reliability of can be improved. Further, in the embodiment, since the auxiliary combustion chamber 50 is provided above the cylinder block, it is possible to disperse the heat load of the cylinder head, which is advantageous in ensuring durability and reliability.

【0030】なお、弁制御装置46は、図示しない電子
制御ユニットから制御信号を受けるようになっており、
エンジン10が全負荷状態で運転されているときには、
流量調整弁48によって排気ガス還流路44を閉塞して
いる。そして、弁制御装置46は、エンジン10が中負
荷ないし低負荷になると、電子制御ユニットが出力した
制御信号に基づいて、排気ガス還流路44を閉塞してい
る流量調整弁48を開き、排気管30を流れる排気ガス
68の一部を排気ガス還流部40に導いて主燃焼室16
に供給するとともに、排気ガス還流部40を流れる新気
の量を減少させる。これは、次の理由による。
The valve control device 46 receives a control signal from an electronic control unit (not shown).
When the engine 10 is operating at full load,
The flow rate adjusting valve 48 closes the exhaust gas recirculation path 44. Then, when the engine 10 has a medium load or a low load, the valve control device 46 opens the flow rate adjusting valve 48 that closes the exhaust gas recirculation path 44 based on the control signal output from the electronic control unit to open the exhaust pipe. A part of the exhaust gas 68 flowing through the exhaust gas 30 is guided to the exhaust gas recirculation section 40 to guide the main combustion chamber 16
While reducing the amount of fresh air flowing through the exhaust gas recirculation unit 40. This is for the following reason.

【0031】本発明では、常に理論空燃比の均質な混合
気を燃やし、排気ガスの浄化に三元触媒を使用すること
が主眼の一つであるので、中〜低負荷であってもこれを
実現したい。しかし、同様の狙いをもつガソリンエンジ
ンのように低負荷の場合に燃料と空気との両方を絞って
理論空燃比の混合気を圧縮すると、燃焼室に供給される
空気量が全負荷時より少なく、燃焼室の混合気を圧縮し
た際に圧力が上がらず、熱効率が低くなるとともに、絞
り損失が発生して効率が悪くなる欠点がある。このた
め、ガソリンエンジンは燃料消費率がディーゼルエンジ
ンより劣り、CO2 の排出量が多く、地球温暖化の面か
ら好ましくない。これを解決するため、本発明において
は、エンジンを中負荷ないし低負荷において運転する場
合、混合気に加えて燃焼した排気ガスの一部を燃焼室に
戻し、圧縮着火を可能にしている。これにより、熱効率
の高い燃焼が可能となる。
In the present invention, one of the main points is to always burn a homogeneous air-fuel mixture having a stoichiometric air-fuel ratio and use a three-way catalyst for purification of exhaust gas. I want to make it happen. However, in the case of a low load such as a gasoline engine with the same aim, if both the fuel and air are throttled to compress the stoichiometric air-fuel mixture, the amount of air supplied to the combustion chamber will be less than at full load. However, when the mixture in the combustion chamber is compressed, the pressure does not rise, the thermal efficiency becomes low, and throttling loss occurs, resulting in poor efficiency. Therefore, the gasoline engine is inferior in fuel consumption rate to the diesel engine, emits a large amount of CO 2 , and is not preferable in terms of global warming. In order to solve this problem, in the present invention, when the engine is operated under medium or low load, a part of the exhaust gas burned in addition to the air-fuel mixture is returned to the combustion chamber to enable compression ignition. This enables combustion with high thermal efficiency.

【0032】すなわち、実施例においては、図1に示す
とおり排気ガス還流装置を設け、エンジンの中負荷ない
し低負荷時に、排気管30を流れる排気ガス68の一部
を吸気管28に戻して主燃焼室16に供給し、燃焼室1
6、50内の全ガス量を確保して、圧縮端温度を全負荷
運転時なみして混合気66の圧縮着火を可能にしてい
る。
That is, in the embodiment, an exhaust gas recirculation device is provided as shown in FIG. 1, and a part of the exhaust gas 68 flowing through the exhaust pipe 30 is returned to the intake pipe 28 at the time of medium load or low load of the engine. Supply to combustion chamber 16 and combustion chamber 1
The total amount of gas in 6 and 50 is secured, and the compression end temperature is adjusted during full load operation to enable compression ignition of the air-fuel mixture 66.

【0033】図14には、以上に記した排気ガス還流量
の全吸気量に対する割合の一例を、エンジン回転速度と
軸平均有効圧力のグラフ上にマップとして示してある。
In FIG. 14, an example of the ratio of the exhaust gas recirculation amount to the total intake amount described above is shown as a map on the graph of the engine speed and the shaft average effective pressure.

【0034】なお、最少流量保証通路42は、エンジン
10が低負荷運転され、流量調整弁48が排気ガス還流
部40を流れる新気を遮断したときに、混合気66を生
成するのに必要な新気を確保するためのものである。
The minimum flow rate guarantee passage 42 is necessary to generate the air-fuel mixture 66 when the engine 10 is operated at a low load and the flow rate adjusting valve 48 shuts off the fresh air flowing through the exhaust gas recirculation section 40. This is to secure freshness.

【0035】図15は、第2実施例に係る完全予混合燃
焼圧縮着火機関の断面図である。この実施例は、燃料供
給装置を構成している燃料噴射ノズルの取り付け位置が
第1実施例と異なっている以外は、前記第1実施例と同
じである。すなわち、第2実施例の燃料噴射ノズル38
は、吸気管28の排気ガス還流部40の下流側に設けた
吸気管内噴射型となっている。本実施例においても、前
記実施例と同様の効果を得ることができる。なお、この
第2実施例の場合、燃料噴射ノズル38に代えて、吸気
管28を流れる空気(排気ガス68を含む)によって霧
状の燃料が吸い出されるヒューミゲーションノズルであ
ってもよい。
FIG. 15 is a sectional view of the complete premixed combustion compression ignition engine according to the second embodiment. This embodiment is the same as the first embodiment except that the mounting position of the fuel injection nozzle that constitutes the fuel supply device is different from that of the first embodiment. That is, the fuel injection nozzle 38 of the second embodiment.
Is an in-intake-pipe injection type provided on the downstream side of the exhaust gas recirculation part 40 of the intake pipe 28. Also in this embodiment, the same effect as that of the above embodiment can be obtained. In the case of the second embodiment, instead of the fuel injection nozzle 38, a fumigation nozzle may be used in which mist-like fuel is sucked out by the air (including the exhaust gas 68) flowing through the intake pipe 28.

【0036】前記実施例においては、燃料が軽油である
場合について説明したが、燃料はガソリンや天然ガス、
水素等の液体または気体の他の燃料を使用してもよい。
そして、前記実施例においては、着火凹部17の容積が
が20cc、副燃焼室50の容積が80ccのエンジン
について説明したが、着火凹部17や副燃焼室50の大
きさ、排気量に対する割合、圧縮比などは、燃料の種
類、要求出力等により、適宜に変更することができる。
また、連通口54の大きさも、実験などにより適宜に定
めてよい。
In the above embodiments, the case where the fuel is light oil has been described, but the fuel is gasoline or natural gas,
Other liquid or gaseous fuels such as hydrogen may be used.
Further, in the above-described embodiment, the engine in which the volume of the ignition recess 17 is 20 cc and the volume of the auxiliary combustion chamber 50 is 80 cc has been described, but the size of the ignition recess 17 and the auxiliary combustion chamber 50, the ratio to the displacement, the compression, The ratio and the like can be appropriately changed depending on the type of fuel, the required output, and the like.
Also, the size of the communication port 54 may be appropriately determined by experiments or the like.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、空気を燃焼室に吸入する際に、空気と燃料とからな
る混合気を作り、この混合気を圧縮着火するため、圧縮
空気中に燃料を噴射して着火するのと異なり、予め理論
空燃比にした均質の混合気を燃焼することができ、高出
力で熱効率の高くできるとともに、黒煙やすすの発生が
ほとんどなくすことができる。また、理論空燃比の均質
な混合気を燃やすため、排気ガスの浄化に三元触媒の使
用をすることができ、排気ガス中のNOX を低減でき
る。
As described above, according to the present invention, when the air is sucked into the combustion chamber, a mixture of air and fuel is produced and the mixture is compressed and ignited. Unlike injecting fuel inside and igniting, a homogeneous air-fuel mixture that has been adjusted to the theoretical air-fuel ratio in advance can be burned, high output and high thermal efficiency can be achieved, and the generation of black smoke and soot can be almost eliminated. it can. Further, to burn homogeneous mixture of the stoichiometric air-fuel ratio, can make use of the three-way catalyst for purification of exhaust gas can be reduced NO X in the exhaust gas.

【0038】なお、機関が中負荷ないし低負荷である場
合、排気ガスの一部を燃焼室に還流すると、中負荷ない
し低負荷時においても、全吸気量を全負荷時と同じにで
きて、圧縮端温度が全負荷時と同じとなって圧縮着火が
可能となる。
When the engine has a medium load or a low load, if a part of the exhaust gas is recirculated to the combustion chamber, the total intake amount can be the same as that at the full load even at the medium load or the low load. The compression end temperature becomes the same as at full load, and compression ignition is possible.

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

【図1】本発明の第1実施例に係る完全予混合燃焼圧縮
着火機関の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a complete premixed combustion compression ignition engine according to a first embodiment of the present invention.

【図2】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が90度の吸入工程中の説明図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the embodiment, and is an explanatory diagram during a suction process with a crank angle of 90 degrees.

【図3】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が180度の吸入工終了時の説明図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the embodiment, and is an explanatory diagram at the end of suction work with a crank angle of 180 °.

【図4】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が270度の圧縮工程中の説明図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the embodiment, and is an explanatory diagram during a compression process with a crank angle of 270 degrees.

【図5】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が345度となってピストンにより副燃焼室が主
燃焼室と遮断された状態の説明図である。
FIG. 5 is a view for explaining the operation of the embodiment, and is an explanatory view of a state where the crank angle becomes 345 degrees and the sub combustion chamber is cut off from the main combustion chamber by the piston.

【図6】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が360度の圧縮工程終了時の説明図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the embodiment, and is an explanatory diagram at the end of the compression process when the crank angle is 360 degrees.

【図7】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が360度における混合気の圧縮着火の説明図で
ある。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the embodiment, and is an explanatory diagram for the compression ignition of the air-fuel mixture when the crank angle is 360 degrees.

【図8】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が375度の爆発工程中の説明図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the embodiment, and is an explanatory diagram during the explosion process with a crank angle of 375 degrees.

【図9】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が405度となり、主燃焼室と副燃焼室とが連通
した状態の説明図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the embodiment, and is an explanatory diagram of a state in which the crank angle is 405 degrees and the main combustion chamber and the auxiliary combustion chamber are in communication.

【図10】前記実施例の作用を説明する図であって、ク
ランク角が450度の爆発工程中における副燃焼室内の
混合気の燃焼の説明図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the embodiment, and is an explanatory diagram of combustion of the air-fuel mixture in the auxiliary combustion chamber during the explosion process with a crank angle of 450 degrees.

【図11】前記実施例の作用を説明する図であって、ク
ランク角が540度の爆発工程終了時の説明図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the embodiment, and is an explanatory diagram at the end of the explosion process with a crank angle of 540 degrees.

【図12】前記実施例の作用を説明する図であって、ク
ランク角が730度の排気工程中の説明図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the embodiment, and is an explanatory diagram during an exhaust process with a crank angle of 730 degrees.

【図13】前記実施例の作用を説明する図であって、ク
ランク角が720度の排気工程終了時の説明図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the embodiment, and is an explanatory diagram at the end of the exhaust process with a crank angle of 720 degrees.

【図14】実施例における排気ガス還流量の全吸入空気
量に対する割合の一例を、エンジン回転速度と軸平均有
効圧力とに関係させて示した図である。
FIG. 14 is a diagram showing an example of the ratio of the exhaust gas recirculation amount to the total intake air amount in the embodiment in relation to the engine rotation speed and the shaft average effective pressure.

【図15】本発明の第2実施例に係る完全予混合燃焼圧
縮着火機関の断面図である。
FIG. 15 is a sectional view of a complete premixed combustion compression ignition engine according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 機関(エンジン) 12 シリンダ(シリンダライナ) 14 ピストン 16 主燃焼室 17 着火凹部 28 吸気管 30 排気管 38 燃料供給装置(燃料噴射ノズル) 44、48 排ガス再循環装置(排気ガス還流路、流
量調整弁) 50 副燃焼室
10 engine (engine) 12 cylinder (cylinder liner) 14 piston 16 main combustion chamber 17 ignition recess 28 intake pipe 30 exhaust pipe 38 fuel supply device (fuel injection nozzle) 44, 48 exhaust gas recirculation device (exhaust gas recirculation passage, flow rate adjustment) Valve) 50 auxiliary combustion chamber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 69/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display area F02M 69/00

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室に導入した空気と燃料との混合気
を燃焼する内燃機関の混合気燃焼方法であって、前記空
気の吸入工程において前記混合気を生成し、この混合気
を圧縮する際に、混合気の一部をシリンダ内壁に設けた
副燃焼室に流入させるとともに、圧縮工程の途中でピス
トンにより前記副燃焼室の流入路を遮断して、前記混合
気の着火温度前に前記副燃焼室の圧縮を停止し、一方、
前記ピストン上部とヘッド下面間に形成された主燃焼室
においては、前記圧縮工程を完遂させて前記混合気を着
火して燃焼を開始させ、前記ピストンが下降して前記流
入路を開放したときに、前記主燃焼室内の火炎を前記副
燃焼室内の前記混合気に伝播させて燃焼することを特徴
とする内燃機関の混合気燃焼方法。
1. An air-fuel mixture combustion method for an internal combustion engine, which combusts an air-fuel mixture introduced into a combustion chamber, wherein the air-fuel mixture is generated in a step of sucking the air and the air-fuel mixture is compressed. At this time, a part of the air-fuel mixture is caused to flow into the auxiliary combustion chamber provided on the inner wall of the cylinder, and the inflow passage of the auxiliary combustion chamber is blocked by the piston in the middle of the compression process, so that the ignition temperature of the air-fuel mixture is set before the ignition temperature. Stop the compression of the secondary combustion chamber, while
In the main combustion chamber formed between the upper portion of the piston and the lower surface of the head, when the compression process is completed, the mixture is ignited to start combustion, and the piston descends to open the inflow passage. A combustion method for an air-fuel mixture in an internal combustion engine, wherein the flame in the main combustion chamber is propagated and burned in the air-fuel mixture in the auxiliary combustion chamber.
【請求項2】 シリンダの内部に形成した主燃焼室と、
この主燃焼室に空気を導く吸気管と、前記主燃焼室への
前記空気の流入時に、主燃焼室に燃料を供給する燃料供
給装置と、前記主燃焼室に連通して形成した副燃焼室
と、前記シリンダ内を往復運動し、前記主燃焼室内に供
給された前記空気と前記燃料とからなる混合気を圧縮し
て着火するとともに、上死点付近において前記主燃焼室
と前記副燃焼室とを遮断するピストンと、予め定めた運
転条件のときに、前記混合気を燃焼した排気ガスの一部
を前記主燃焼室に供給する排気ガス再循環装置とを有す
ることを特徴とする完全予混合燃焼圧縮着火機関。
2. A main combustion chamber formed inside a cylinder,
An intake pipe that guides air to the main combustion chamber, a fuel supply device that supplies fuel to the main combustion chamber when the air flows into the main combustion chamber, and a sub combustion chamber that is formed in communication with the main combustion chamber. And reciprocates in the cylinder to compress and ignite the air-fuel mixture supplied to the main combustion chamber and to ignite the fuel, and the main combustion chamber and the auxiliary combustion chamber near the top dead center. And a piston for shutting off the exhaust gas, and an exhaust gas recirculation device for supplying a part of the exhaust gas that combusts the air-fuel mixture to the main combustion chamber under a predetermined operating condition. Mixed combustion compression ignition engine.
【請求項3】 前記予め定めた負荷条件は、前記内燃機
関の中負荷ないし低負荷であることを特徴とする請求項
2に記載の完全予混合燃焼圧縮着火機関。
3. The complete premixed combustion compression ignition engine according to claim 2, wherein the predetermined load condition is medium load or low load of the internal combustion engine.
【請求項4】 前記燃料供給装置は、前記燃料を噴射す
る燃料噴射ノズルを有していることを特徴とする請求項
2または3に記載の完全予混合燃焼圧縮着火機関。
4. The complete premixed combustion compression ignition engine according to claim 2 or 3, wherein the fuel supply device has a fuel injection nozzle for injecting the fuel.
【請求項5】 前記燃料噴射ノズルは、前記シリンダの
ヘッド部に設けてあることを特徴とする請求項4に記載
の完全予混合燃焼圧縮着火機関。
5. The complete premixed combustion compression ignition engine according to claim 4, wherein the fuel injection nozzle is provided in a head portion of the cylinder.
【請求項6】 前記燃料噴射ノズルは、前記吸気管に設
けてあることを特徴とする請求項4に記載の完全予混合
燃焼圧縮着火機関。
6. The complete premixed combustion compression ignition engine according to claim 4, wherein the fuel injection nozzle is provided in the intake pipe.
【請求項7】 前記燃料供給装置は、前記吸気管に設け
られ、この吸気管を流れる前記空気に吸引されて霧状の
前記燃料を前記空気中に放出するヒューミゲーションノ
ズルを有していることを特徴とする請求項3に記載の完
全予混合燃焼圧縮着火機関。
7. The fuel supply device includes a fumigation nozzle which is provided in the intake pipe and discharges the atomized fuel into the air by being sucked by the air flowing through the intake pipe. The complete premixed combustion compression ignition engine according to claim 3, wherein
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