JPH06307242A - Auxiliary chamber type engine - Google Patents

Auxiliary chamber type engine

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JPH06307242A
JPH06307242A JP11921093A JP11921093A JPH06307242A JP H06307242 A JPH06307242 A JP H06307242A JP 11921093 A JP11921093 A JP 11921093A JP 11921093 A JP11921093 A JP 11921093A JP H06307242 A JPH06307242 A JP H06307242A
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JP
Japan
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combustion chamber
fuel
sub
chamber
communication hole
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Application number
JP11921093A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Kawamura
英男 河村
Akihide Ogushi
彰秀 大串
Takatoshi Sugano
隆登志 菅野
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an auxiliary chamber type engine which reduces the generation of smoke by activating unburned mixture at its auxiliary combustion chamber. CONSTITUTION:In the case of this auxiliary chamber type engine, the top surface of a projecting portion 5 projecting to the upper part of a piston 8 is formed into a flat surface. Liquidlike fuel through the single nozzle hole 11 of a fuel injection nozzle 4 is injected to the flat surface and made to collide with it, and at a connection hole 10 territory, fuel spray is scattered uniformly in a disk shape. The formation of mixture is promoted by making filmlike scattering fuel intersect with a strong squish current to an auxiliary combustion chamber 2, and by means of the projecting portion 5, the flow passage area of the connection hole 10 is reduced, and by means of the auxiliary combustion chamber 2, a combustion period is extended by conducting burning in the state of fuel being rich, and gas in the auxiliary combustion chamber 2 is activated, and is jetted into a main combustion chamber 1 at a high speed, and by means of the main combustion chamber 1, the combustion period is shortened, and secondary combustion is carried out excellently, and the generation of smoke and NOx is thus 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】この発明は、シリンダヘッドに形
成した副燃焼室と該副燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射
ノズルを持つ副室式エンジンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an auxiliary chamber type engine having an auxiliary combustion chamber formed in a cylinder head and a fuel injection nozzle for injecting fuel into the auxiliary combustion chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、エンジンの燃焼室としては、直接
噴射式及び副室式によって代表されている。直接噴射式
燃焼室は、燃料噴射ノズルより噴射された燃料の噴射エ
ネルギー及び燃焼室内に形成されるスワール等によって
燃料と空気との混合を達成し、可燃性混合気を形成して
いる。副室式燃焼室は、副室内に形成される高スワール
によって燃料油滴と空気との混合を達成し、可燃性混合
気を形成している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a combustion chamber of an engine is represented by a direct injection type or a sub chamber type. The direct injection combustion chamber achieves mixing of fuel and air by the injection energy of the fuel injected from the fuel injection nozzle and the swirl formed in the combustion chamber to form a combustible mixture. The sub-chamber combustion chamber achieves mixing of fuel oil droplets and air by the high swirl formed in the sub-chamber, and forms a combustible mixture.

【0003】しかしながら、直接噴射式燃焼室は、スワ
ール生成のため、吸気効率が低下するという問題を有し
ており、また、燃料の噴霧微粒化及び貫徹力をアップさ
せるため、燃料噴射ノズルを高圧化、高噴射率化に構成
しなければならず、構造が複雑になるという問題を有し
ている。
However, the direct injection type combustion chamber has a problem that the intake efficiency is lowered due to the generation of swirl, and the fuel injection nozzle has a high pressure in order to improve atomization and penetration of fuel. However, there is a problem that the structure becomes complicated.

【0004】また、副室式燃焼室は、副室内に高スワー
ルを形成し、主室と副室との総和の伝熱面積が増大して
熱損失が増加するという問題があり、更に、主室と副室
とを連通する連絡孔による絞り損失が増加するという問
題を有している。
Further, the sub-chamber combustion chamber has a problem that a high swirl is formed in the sub-chamber, the total heat transfer area of the main chamber and the sub-chamber is increased, and heat loss is increased. There is a problem that the throttling loss due to the communication hole that connects the chamber and the sub chamber increases.

【0005】そこで、上記問題点を解決するために、燃
料の衝突噴流を利用した直接噴射式衝突拡散層状給気
式、いわゆる、OSKA式の燃焼室を持つエンジンが開
示されている。このOSKA式エンジンは、ピストンに
形成した凹部即ちキャビティの底部中央から突出する衝
突部を設け、該衝突部の周囲に凹状の燃焼室を形成し、
燃料噴射ノズルから噴射された液状燃料を衝突部に衝突
させ、燃料噴流の衝突部への衝突作用によって衝突面を
起点として燃料の拡散、微粒化等を達成し、燃料と空気
との良好な混合を達成させるものである。上記のような
燃焼室を有するエンジンでは、燃料噴射ノズルの単孔ノ
ズルから噴射された燃料をピストンヘッドの衝突部の平
らな衝突面に衝突させて円盤状に拡散させ、次いでピス
トンの上昇によって生じるスキッシュ流によって燃料を
キャビティの下方に押し込められながら、該燃料と空気
とを混合して混合気を形成するものである。
In order to solve the above problems, therefore, an engine having a direct injection type collision diffusion stratified charge type utilizing a collision jet of fuel, a so-called OSKA type combustion chamber is disclosed. This OSKA engine is provided with a collision part projecting from the center of the bottom of the concave part, that is, the cavity formed in the piston, and a concave combustion chamber is formed around the collision part.
The liquid fuel injected from the fuel injection nozzle collides with the collision part, and the collision action of the fuel jet on the collision part achieves diffusion and atomization of the fuel starting from the collision surface, and good mixing of fuel and air Is achieved. In the engine having the combustion chamber as described above, the fuel injected from the single hole nozzle of the fuel injection nozzle collides with the flat collision surface of the collision portion of the piston head to diffuse into a disk shape, and then is generated by the ascent of the piston. The squish flow pushes the fuel below the cavity while mixing the fuel and air to form an air-fuel mixture.

【0006】また、特開平3−115721号公報に
は、副室式アルコールエンジンが開示されている。該副
室式アルコールエンジンは、シリンダヘッドに形成した
断熱構造の副室、前記シリンダヘッド下面とシリンダラ
イナで形成した主燃焼室、該主燃焼室と前記副室を連通
する断熱構造の連絡孔、及び前記副室の中央部を貫通す
るノズル本体と前記連絡孔の壁面に対向して開口する多
噴孔の噴口を有する燃料噴射ノズルから成るものであ
る。そして、燃料噴射ノズルは、その燃料噴射タイミン
グが圧縮行程上死点前に設定されているものである。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 3-115721 discloses a sub-chamber type alcohol engine. The sub-chamber alcohol engine includes a sub-chamber having a heat insulating structure formed in a cylinder head, a main combustion chamber formed by a lower surface of the cylinder head and a cylinder liner, and a communication hole having a heat insulating structure for communicating the main combustion chamber with the sub chamber. And a fuel injection nozzle having a nozzle main body penetrating the central portion of the sub chamber and a multi-injection nozzle opening facing the wall surface of the communication hole. The fuel injection timing of the fuel injection nozzle is set before the top dead center of the compression stroke.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記OSK
A型の燃焼室を備えたピストンを用いたエンジンは、単
孔ノズルから噴射された燃料を衝突させる衝突面はピス
トンヘッドの平らな衝突面であり、燃料が該衝突面に衝
突して円盤状に拡散するが、ピストンの上昇行程によっ
て燃焼室内へのスキッシュ流が発生し、該スキッシュ流
によって薄膜円盤状の燃料と空気と良好な混合気を生成
して燃焼状態を向上させようとするものである。しかし
ながら、上記のような混合気の形成方法では、混合気の
生成或いは燃焼が不十分であり、スモークの発生を十分
に抑制することはできなかった。
By the way, the above OSK
In an engine using a piston equipped with an A-type combustion chamber, the collision surface for colliding the fuel injected from the single-hole nozzle is the flat collision surface of the piston head, and the fuel collides with the collision surface to form a disc shape. However, the squish flow into the combustion chamber is generated by the upward stroke of the piston, and the squish flow generates a thin film disk-shaped fuel and air and a good mixture to try to improve the combustion state. is there. However, with the above-described method for forming the air-fuel mixture, the generation or combustion of the air-fuel mixture is insufficient, and the generation of smoke cannot be sufficiently suppressed.

【0008】また、前掲特開平3−115721号公報
に開示された副室式アルコールエンジンは、燃料を連絡
孔領域において燃料噴射ノズルから噴射して膜状に形成
しており、ピストン頂面に設けた突出部は副室に流入空
気にスキッシュを発生させ、該スキッシュを燃料噴霧に
直角に当てて混合を促進するものであり、突出部に燃料
噴射ノズルからの燃料噴流を衝突させるものではない。
Further, the sub-chamber type alcohol engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-115721 mentioned above is formed in a film shape by injecting fuel from the fuel injection nozzle in the communication hole region, and is provided on the piston top surface. The protruding portion causes squish to be generated in the inflowing air in the sub chamber, and the squish is applied to the fuel spray at a right angle to promote mixing, and does not cause the fuel jet flow from the fuel injection nozzle to collide with the protruding portion.

【0009】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、シリンダヘッドに形成した副燃焼
室、ピストン頂面から上方に突出する突出部を設け、該
突出部の平面状頂面を衝突面即ち平坦面に構成すると共
に、該平坦面に対して液状燃料を噴射する燃料噴射ノズ
ルを副燃焼室に配置し、平坦面に燃料噴射ノズルから燃
料を噴射し、その噴射した液状燃料を衝突させて、円盤
状に均一に拡散させ、混合気の形成を促進し、ピストン
頂面に設けた突出部によって連絡孔を殆ど閉鎖状態に流
路面積を低減し、副燃焼室での燃料リッチな状態で燃焼
させて燃焼期間を長くし、副燃焼室内の未燃混合気を活
性化し、次いで突出部が連絡孔を開口することで副室内
の火炎と混合気とを主燃焼室へ一気に吹き出し、主燃焼
室での燃焼期間を短縮して熱効率を向上させると共に、
スモーク、NOX の発生を低減する副室式エンジンを提
供することである。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems. A sub-combustion chamber formed in the cylinder head and a protrusion protruding upward from the piston top surface are provided, and the planar top of the protrusion is provided. The surface is a collision surface, that is, a flat surface, and a fuel injection nozzle for injecting liquid fuel to the flat surface is arranged in the auxiliary combustion chamber, fuel is injected from the fuel injection nozzle to the flat surface, and the injected liquid Fuel is made to collide and spread uniformly in a disk shape, promoting the formation of air-fuel mixture, and reducing the flow passage area by closing the communication hole to the almost closed state by the protrusion provided on the piston top surface. Combustion in a fuel-rich state prolongs the combustion period, activates the unburned air-fuel mixture in the sub-combustion chamber, and then the protrusion opens the communication hole to transfer the flame and air-fuel mixture in the sub-combustion chamber to the main combustion chamber. It blows out at once and the combustion period in the main combustion chamber Condensation and improves the thermal efficiency,
Smoke is to provide a pre-combustion chamber engine to reduce the occurrence of NO X.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、シリンダヘッドに形成した副燃焼室、該副
燃焼室に燃料を噴霧する燃料噴射ノズル、シリンダ側に
形成した主燃焼室、シリンダ内を往復運動するピストン
及び前記副燃焼室と前記主燃焼室を連通する連絡孔を有
する副室式エンジンにおいて、上死点近傍で前記連絡孔
に突入して前記連絡孔の流路面積を低減する平坦面を備
えた突出部を前記ピストンの頂面に設け、前記燃料噴射
ノズルから噴射される燃料を前記突出部の前記平坦面に
衝突させて前記連絡孔近傍領域で膜状に拡散させること
を特徴とする副室式エンジンに関する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is,
The present invention is directed to a sub combustion chamber formed in a cylinder head, a fuel injection nozzle for spraying fuel into the sub combustion chamber, a main combustion chamber formed on the cylinder side, a piston reciprocating in the cylinder, the sub combustion chamber and the main combustion chamber. In a sub-chamber engine having a communication hole that communicates with a combustion chamber, a protrusion provided with a flat surface that protrudes into the communication hole near the top dead center to reduce the flow passage area of the communication hole is provided with a top surface of the piston. And the fuel injected from the fuel injection nozzle is made to collide with the flat surface of the projecting portion and diffused in a film shape in the region near the communication hole.

【0011】また、この副室式エンジンにおいて、副室
容積は圧縮端で全燃焼室容積の65%以下に構成したも
のである。
Further, in this sub-chamber engine, the sub-chamber volume is configured to be 65% or less of the total combustion chamber volume at the compression end.

【0012】また、この副室式エンジンにおいて、前記
連絡孔の通路面積を3〜8%に構成すると共に、前記突
出部の周囲に周方向に隔置して複数の縦溝を形成したも
のである。
Further, in this sub-chamber engine, the passage area of the communication hole is set to 3 to 8%, and a plurality of vertical grooves are formed circumferentially spaced around the protrusion. is there.

【0013】[0013]

【作用】この発明による副室式エンジンは、上記のよう
に構成されており、次のように作用する。即ち、この副
室式エンジンは、上死点近傍で連絡孔の流路面積を低減
して前記連絡孔に突入する平坦面を備えた突出部をピス
トンの頂面に設け、燃料噴射ノズルから噴射される燃料
を前記突出部の前記平坦面に衝突させるので、前記燃料
噴射ノズルから噴射された液状燃料は前記平坦面に衝突
して前記連絡孔近傍領域に均一に膜状となって拡散し、
しかも前記連絡孔が前記突出部で流路面積が低減されて
前記主燃焼室から前記副燃焼室へと強力なスキッシュ流
が発生して流入する。
The subchamber engine according to the present invention is constructed as described above and operates as follows. That is, in this sub-chamber engine, a protrusion having a flat surface that reduces the flow passage area of the communication hole near the top dead center and projects into the communication hole is provided on the top surface of the piston, and the fuel is injected from the fuel injection nozzle. Since the fuel to be collided with the flat surface of the protruding portion, the liquid fuel injected from the fuel injection nozzle collides with the flat surface and uniformly diffuses in a film shape in the region near the communication hole,
Moreover, the flow passage area is reduced by the protruding portion of the communication hole, and a strong squish flow is generated and flows from the main combustion chamber to the sub combustion chamber.

【0014】そこで、前記副燃焼室内に形成された強力
なスキッシュ流に対して直角状態に膜状の燃料噴霧が拡
散するので、膜状に拡散した燃料と流入空気との混合気
の形成が促進される。更に、ピストン頂面に設けた前記
突出部によって上死点近傍では前記連絡孔の流路面積が
殆ど閉鎖状態になるまで低減され、前記副燃焼室での燃
焼期間を延ばし、前記副燃焼室では燃料リッチな状態で
燃焼するので、NOXの発生が低減され、しかも未燃混
合気を活性化する。次いで、燃焼行程で前記突出部に設
けた縦溝を通って火炎、未燃混合気等のガスが主燃焼室
へ噴出し、ピストン下降につれて前記連絡孔の通路面積
が急激に拡大され、前記副燃焼室から前記主燃焼室へ前
記連絡孔を通ると共に前記縦溝に沿って火炎、未燃混合
気等のガスが一気に噴出し、ペネトレーションを増強し
て遠くまで伸び、前記主燃焼室に存在する新気と混合を
促進して燃焼スピードを短縮し、熱効率を向上させると
共に、HC、スモーク等の発生を低減する。
Therefore, since the film-shaped fuel spray diffuses at a right angle to the strong squish flow formed in the sub-combustion chamber, the formation of a mixture of the film-diffused fuel and the inflowing air is promoted. To be done. Furthermore, the flow passage area of the communication hole is reduced to a closed state near the top dead center by the protrusion provided on the top surface of the piston, prolonging the combustion period in the auxiliary combustion chamber, and in the auxiliary combustion chamber. since burning the fuel-rich state, generation of the NO X is reduced, moreover activates unburned mixture. Then, in the combustion process, gas such as flame and unburned air-fuel mixture is ejected into the main combustion chamber through the vertical groove provided in the protruding portion, and the passage area of the communication hole is rapidly expanded as the piston descends. Gases such as flames, unburned air-fuel mixture, etc. are blown out at a stretch along the vertical grooves from the combustion chamber to the main combustion chamber and along the vertical groove, which enhances the penetration and extends to a long distance and exists in the main combustion chamber. It promotes mixing with fresh air, shortens the combustion speed, improves thermal efficiency, and reduces the generation of HC, smoke, etc.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による副室
式エンジンの実施例を説明する。図1はこの発明による
副室式エンジンに一実施例を示す概略断面図、図2は図
1の副室式エンジンのシリンダヘッド下面を示す平面
図、図3は図1の副室式エンジンの副燃焼室に配置した
燃料噴射ノズルの一例を示す断面図、図4は図1の副燃
焼室の燃料噴霧状態を示す説明図、及び図5はピストン
に形成した突出部の一実施例を示す斜視図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a subchamber engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a sub-chamber engine according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a lower surface of a cylinder head of the sub-chamber engine of FIG. 1, and FIG. 3 is a sub-chamber engine of FIG. Sectional drawing which shows an example of the fuel injection nozzle arrange | positioned in a sub combustion chamber, FIG. 4 is explanatory drawing which shows the fuel spray state of the sub combustion chamber of FIG. 1, and FIG. 5 shows one Example of the protrusion part formed in the piston. It is a perspective view.

【0016】図1に示すように、この副室式エンジン
は、シリンダ6を構成するシリンダブロック9、該シリ
ンダブロック9に固定されたシリンダヘッド3、シリン
ダヘッド3に形成した吸気ポート16及び排気ポート1
7、シリンダヘッド3に形成し且つシリンダ6の中心軸
上中央部に形成した副燃焼室2、シリンダ6内を往復運
動するピストン8、シリンダ6側に形成される主燃焼室
1、及び副燃焼室2と主燃焼室1とを連通し且つシリン
ダヘッド3に形成されている連絡孔10を有している。
吸気ポート16には吸気弁が配置され、また排気ポート
17には排気弁が配置されている。シリンダブロック9
に形成した孔部にシリンダ6を形成したシリンダライナ
を嵌合してもよく、その時、シリンダブロック9では、
シリンダライナでシリンダ6を構成するものである。
As shown in FIG. 1, this sub-chamber engine has a cylinder block 9 constituting a cylinder 6, a cylinder head 3 fixed to the cylinder block 9, an intake port 16 and an exhaust port formed in the cylinder head 3. 1
7, a sub-combustion chamber 2 formed in the cylinder head 3 and formed in the center on the central axis of the cylinder 6, a piston 8 reciprocating in the cylinder 6, a main combustion chamber 1 formed on the cylinder 6 side, and a sub-combustion It has a communication hole 10 which connects the chamber 2 and the main combustion chamber 1 and is formed in the cylinder head 3.
An intake valve is arranged in the intake port 16, and an exhaust valve is arranged in the exhaust port 17. Cylinder block 9
A cylinder liner having a cylinder 6 may be fitted into the hole formed in the cylinder block 9. At that time, in the cylinder block 9,
The cylinder 6 constitutes the cylinder 6.

【0017】この副室式エンジンおいて、特に、ピスト
ン8は、例えば、アルミニウム等の金属材料或いは窒化
ケイ素等のセラミックスから製作され、ピストン8のピ
ストン頂面15には、ピストン上死点近傍で連絡孔10
に突入する突出部5が形成されている。この突出部5
は、その頂面の平坦面12が上死点で連絡孔10と副燃
焼室2との境界領域に位置するように、ピストン頂面1
5から僅かに突出する程度で十分である。突出部5を形
成するピストン頂面15の領域は、耐熱性に富むセラミ
ックス等の材料で製作することが好ましい。突出部5の
外径は、連絡孔10の通路面積を殆ど閉鎖する程度のサ
イズに形成することが、副燃焼室2での燃焼を一時拘
束、即ち燃焼期間を延ばすため好ましいものである。ま
た、突出部5の平坦面12は、皿状に形成されてもよい
ものである。
In this sub-chamber engine, in particular, the piston 8 is made of, for example, a metal material such as aluminum or ceramics such as silicon nitride, and the piston top surface 15 of the piston 8 is located near the piston top dead center. Communication hole 10
A projecting portion 5 is formed so as to project into. This protrusion 5
The piston top surface 1 so that the flat surface 12 of the top surface is located at the boundary region between the communication hole 10 and the auxiliary combustion chamber 2 at the top dead center.
A slight protrusion from 5 is sufficient. The region of the piston top surface 15 that forms the protrusion 5 is preferably made of a material such as ceramics having a high heat resistance. It is preferable that the outer diameter of the projecting portion 5 is formed to a size that almost closes the passage area of the communication hole 10 in order to temporarily restrain the combustion in the auxiliary combustion chamber 2, that is, to extend the combustion period. Further, the flat surface 12 of the protruding portion 5 may be formed in a dish shape.

【0018】シリンダヘッド3に形成した副燃焼室2の
中央上部には、連絡孔10の方向に燃料を噴射するよう
に単噴口11を備えた燃料噴射ノズル4が配置されてい
る。ピストン頂面15に形成した突出部5の頂面は平坦
面12に形成され、該平坦面12は燃料噴射ノズル4か
ら噴射される液状燃料を衝突させる衝突面を形成してい
る。更に、突出部5の周囲には、周方向に隔置して複数
の溝18が形成されており、副燃焼室2から主燃焼室1
への火炎、未燃混合気等のガスの噴き出しを方向づけて
噴出エネルギーを増強している。燃料噴射ノズル4は、
ピントルノズル等の噴射ノズルから成り、ピストンヘッ
ド3の副燃焼室2内に噴口11を開口した状態に取り付
けられ、しかも、燃料噴射ノズル4の噴口11から噴射
された燃料が液状で突出部5の衝突面即ち平坦面12の
中央部に衝突するように構成されている。
A fuel injection nozzle 4 having a single injection port 11 for injecting fuel in the direction of the communication hole 10 is arranged at the upper center of the auxiliary combustion chamber 2 formed in the cylinder head 3. The top surface of the protrusion 5 formed on the piston top surface 15 is formed as a flat surface 12, and the flat surface 12 forms a collision surface for colliding the liquid fuel injected from the fuel injection nozzle 4. Further, a plurality of grooves 18 are formed around the protrusion 5 so as to be spaced apart in the circumferential direction, and the sub combustion chamber 2 to the main combustion chamber 1 are formed.
Directs the ejection of gas such as flames and unburned air-fuel mixture to increase the ejection energy. The fuel injection nozzle 4
It is composed of an injection nozzle such as a pintle nozzle, and is attached to the sub combustion chamber 2 of the piston head 3 with the injection port 11 opened. Moreover, the fuel injected from the injection port 11 of the fuel injection nozzle 4 is in a liquid state. It is configured to collide with the center of the collision surface, that is, the flat surface 12.

【0019】また、この副室式エンジンにおいて、主燃
焼室1と副燃焼室2とを連通する連絡孔10を形成する
部分を、シリンダヘッド3に形成した穴部14に配置し
たブロック、例えば、耐熱性に富んだ窒化珪素(Si3
4 )等のセラミック材料或いは耐熱金属材料から製作
した連絡孔形成ブロック7で形成することが好ましい。
連絡孔10の角部をシャープに形成することによって、
圧縮行程でのピストン8の上昇で主燃焼室1から連絡孔
10を通じて副燃焼室2に流入する吸入空気は、強力な
スキッシュ流を形成することができる。
Further, in this sub-chamber engine, a block, for example, a block in which a portion forming the communication hole 10 for communicating the main combustion chamber 1 and the sub-combustion chamber 2 is arranged in a hole portion 14 formed in the cylinder head 3, for example, Silicon nitride (Si 3
It is preferable to form the connection hole forming block 7 made of a ceramic material such as N 4 ) or a refractory metal material.
By forming the corner of the communication hole 10 sharp,
The intake air flowing into the auxiliary combustion chamber 2 from the main combustion chamber 1 through the communication hole 10 by the rise of the piston 8 in the compression stroke can form a strong squish flow.

【0020】また、この副室式エンジンでは、副燃焼室
2の容積は、当量比制御の点から圧縮端で副燃焼室2と
主燃焼室1との合計の全燃焼室容積の65%以下である
ことが好ましい。
Further, in this sub-chamber engine, the volume of the sub-combustion chamber 2 is 65% or less of the total volume of the sub-combustion chamber 2 and the main combustion chamber 1 at the compression end in terms of equivalence ratio control. Is preferred.

【0021】この副室式エンジンにおいて、ピストン8
の上昇によって発生する副燃焼室2へのスキッシュ流
は、ピストン8が上昇して突出部5が連絡孔10内に突
入し、上死点近傍で燃料噴射ノズル4から燃料が噴射さ
れた場合には、燃料噴射ノズル4の単噴口11から噴射
された液状燃料は、突出部5の衝突面である平坦面12
に衝突して平坦面12に沿って円盤状燃料薄膜を形成し
て連絡孔10の通路に拡散する。そこで、副燃焼室2へ
の空気のスキッシュ流と円盤状燃料薄膜とは、直交状態
に交差し、空気と燃料の混合が促進され、次いで副燃焼
室2内で着火燃焼する。また、連絡孔10は、連絡孔通
路面積は3〜8%に設定されている。連絡孔10に突出
部5の周囲には、周方向に隔置して複数の縦溝18が形
成されている。
In this sub-chamber engine, the piston 8
The squish flow to the sub-combustion chamber 2 caused by the rise of the piston 8 rises when the piston 8 rises and the protrusion 5 rushes into the communication hole 10 and fuel is injected from the fuel injection nozzle 4 near the top dead center. The liquid fuel injected from the single injection port 11 of the fuel injection nozzle 4 has a flat surface 12 which is a collision surface of the protrusion 5.
Collide with and form a disc-shaped fuel thin film along the flat surface 12 and diffuse into the passage of the communication hole 10. Therefore, the squish flow of air to the sub-combustion chamber 2 and the disc-shaped fuel thin film intersect in an orthogonal state, the mixing of the air and the fuel is promoted, and then the sub-combustion chamber 2 is ignited and burned. The communication hole passage area of the communication hole 10 is set to 3 to 8%. A plurality of vertical grooves 18 are formed in the communication hole 10 around the protrusion 5 so as to be circumferentially spaced from each other.

【0022】連絡孔10に突出部5が突入した時には、
連絡孔10は突出部5に形成された溝18で若干連通す
るが、ほとんど閉鎖状態になり、連絡孔10の通路面積
を低減しているので、燃焼は副燃焼室2内で一時拘束さ
れた状態、即ち副燃焼室2での燃焼期間を長くし、燃料
リッチで一次燃焼し、NOX の発生を抑制すると共に、
副燃焼室2での燃焼期間が延びることによって、副燃焼
室2内の未燃混合気が活性化する。
When the protrusion 5 is inserted into the communication hole 10,
Although the communication hole 10 is slightly communicated with the groove 18 formed in the protrusion 5, the communication hole 10 is almost closed and the passage area of the communication hole 10 is reduced. Therefore, the combustion is temporarily restrained in the auxiliary combustion chamber 2. State, that is, the combustion period in the auxiliary combustion chamber 2 is lengthened, primary combustion is performed in a fuel rich state, and the generation of NO X is suppressed,
By extending the combustion period in the sub combustion chamber 2, the unburned air-fuel mixture in the sub combustion chamber 2 is activated.

【0023】そこで、副燃焼室2内で活性化された火
炎、未燃混合気等のガスは、ピストン8が下降し始める
と、副燃焼室2と主燃焼室1とはまず突出部5に形成し
た縦溝18で連通し、該縦溝18を通って火炎、未燃混
合気等のガスが主燃焼室1へ噴出し、ピストン8の下降
につれてピストン8の突出部5が連絡孔10から抜け出
し、連絡孔10の通路面積が急激に拡大され、副燃焼室
2から主燃焼室1へ連絡孔10を通ると共に縦溝18に
沿って活性化された火炎、未燃混合気等のガスが一気に
主燃焼室1へと噴き出され、ペネトレーションを増強し
て遠くまで噴出される。副燃焼室2から連絡孔10を通
って主燃焼室1へ高速で噴き出した火炎、未燃混合気等
のガスとは、主燃焼室1内の新気と急速に混合を促進
し、また燃焼温度を低下させて燃焼スピードを短縮して
二次燃焼を完結し、熱効率を向上させ、スモークの発生
を大幅に低減することになる。
Therefore, when the piston 8 starts descending, the gases such as flames and unburned mixture activated in the sub combustion chamber 2 are first projected to the projecting portion 5 between the sub combustion chamber 2 and the main combustion chamber 1. The formed vertical grooves 18 communicate with each other, and gases such as flames and unburned air-fuel mixture are ejected into the main combustion chamber 1 through the vertical grooves 18, and as the piston 8 descends, the projecting portion 5 of the piston 8 comes out from the communication hole 10. As a result, the passage area of the communication hole 10 is suddenly expanded, and gas such as flame, unburned air-fuel mixture, etc., which has been activated along the vertical groove 18 while passing through the communication hole 10 from the auxiliary combustion chamber 2 to the main combustion chamber 1. It is ejected all at once to the main combustion chamber 1, and the penetration is enhanced to eject far. Gases such as flames and unburned air-fuel mixture, which are ejected from the sub-combustion chamber 2 through the communication holes 10 to the main combustion chamber 1 at high speed, promote rapid mixing with the fresh air in the main combustion chamber 1 and also burn. By lowering the temperature, the combustion speed is shortened, the secondary combustion is completed, the thermal efficiency is improved, and the generation of smoke is greatly reduced.

【0024】特に、この副室式エンジンは、シリンダヘ
ッド3の副燃焼室2に取付けた燃料噴射ノズル4の噴口
11から低圧で噴射された燃料は、棒状の液状燃料とし
て噴口11に対向したピストン頂面15の突出部5に形
成した衝突面即ち平坦面12に衝突し、連絡孔10の領
域で薄い膜状の円盤状になって半径方向外向きに拡散す
る。一方、ピストン8の上昇で連絡孔10の通路面積は
突出部5で絞られると共に、吸入空気の副燃焼室2への
押し込みによって副燃焼室2内に強力な環状押込み流即
ちスキッシュ流が発生し、副燃焼室2内に流入する。そ
こで、該スキッシュ流と円盤状薄膜燃料と直交状態に交
差して良好な混合を実現することができ、良好な燃焼状
態を確保して燃焼効率を向上できる。即ち、燃料噴射ノ
ズル4の噴口11から噴射された液状の燃料は、突出部
5の平坦面12に衝突して直ちに該平坦面12に沿って
半径方向に拡がって円盤形状のフィルムとなって均一に
拡散する。そこで、円盤状フィルムの燃料は、ピストン
8の上昇行程に伴って発生する副燃焼室2へのスキッシ
ュ流と直交状態に交叉し、混合が促進されると共に、直
ちに着火燃焼することができる。
In particular, in this sub-chamber engine, the fuel injected at a low pressure from the nozzle 11 of the fuel injection nozzle 4 attached to the sub-combustion chamber 2 of the cylinder head 3 is a rod-shaped liquid fuel and is opposed to the piston 11 by a piston. It collides with the collision surface, that is, the flat surface 12 formed on the protrusion 5 of the top surface 15, and becomes a thin film-shaped disc in the region of the communication hole 10 and diffuses outward in the radial direction. On the other hand, as the piston 8 rises, the passage area of the communication hole 10 is narrowed by the projecting portion 5, and when the intake air is pushed into the sub combustion chamber 2, a strong annular pushing flow, that is, a squish flow is generated in the sub combustion chamber 2. , Into the auxiliary combustion chamber 2. Therefore, good mixing can be realized by intersecting the squish flow and the disk-shaped thin film fuel in an orthogonal state, and a good combustion state can be secured and combustion efficiency can be improved. That is, the liquid fuel injected from the injection port 11 of the fuel injection nozzle 4 collides with the flat surface 12 of the protrusion 5 and immediately spreads radially along the flat surface 12 to form a disk-shaped film. Spread to. Therefore, the fuel of the disc-shaped film intersects with the squish flow to the sub-combustion chamber 2 which is generated along with the ascending stroke of the piston 8 in a state orthogonal to each other, the mixing is promoted, and the ignition and combustion can be immediately performed.

【0025】それ故に、この副室式エンジンは、燃料或
いは混合気と空気との混合を促進できるので、燃料は良
好な状態で完全に燃焼し、HC、NOX の発生を抑制す
ることができ、エンジン作動状態に最適状態で燃焼サイ
クルが実行され、燃焼期間が短縮され、熱効率が向上
し、燃費が改善され、HC、NOX 等の発生を抑制する
ことができる。
[0025] Therefore, the pre-combustion chamber engine, it is possible to promote mixing of the fuel or mixture and air, the fuel is completely burned in good condition, it is possible to suppress HC, and occurrence of the NO X runs combustion cycle in an optimum state to engine operating conditions, reduces the combustion period, improved thermal efficiency, fuel economy is improved, HC, and occurrence of NO X can be suppressed.

【0026】[0026]

【発明の効果】この発明による副室式エンジンは、上記
のように構成されており、次のような効果を有する。即
ち、この副室式エンジンは、上死点近傍で連絡孔の流路
面積を低減して前記連絡孔に突入する平坦面を備えた突
出部をピストンの頂面に設け、燃料噴射ノズルから噴射
される燃料を前記突出部の前記平坦面に衝突させるの
で、前記燃料噴射ノズルから噴射された液状燃料は前記
平坦面に衝突して前記連絡孔領域に均一な膜状となって
円盤状に拡散し、しかも前記連絡孔が前記突出部で流路
面積が低減されて主燃焼室から副燃焼室へと強力な吸入
空気はスキッシュ流となって流入する。
The subchamber engine according to the present invention is constructed as described above and has the following effects. That is, in this sub-chamber engine, a protrusion having a flat surface that reduces the flow passage area of the communication hole near the top dead center and projects into the communication hole is provided on the top surface of the piston, and the fuel is injected from the fuel injection nozzle. Since the fuel to be injected collides with the flat surface of the projecting portion, the liquid fuel injected from the fuel injection nozzle collides with the flat surface and diffuses into a disc shape in a uniform film shape in the communication hole region. Moreover, since the flow passage area is reduced by the protruding portion of the communication hole, the strong intake air flows from the main combustion chamber into the auxiliary combustion chamber as a squish flow.

【0027】そこで、該スキッシュ流に対して直角状態
に膜状の燃料噴霧が拡散するので、燃料噴霧とスキッシ
ュ流とが交差して混合が促進され、良好な混合気の形成
が促進される。更に、前記ピストン頂面に設けた前記突
出部によって上死点近傍では前記連絡孔の流路面積が殆
ど閉鎖状態にまで低減され、前記副燃焼室での燃焼期間
が延ばされ、前記副燃焼室では燃料リッチな状態で燃焼
するので、NOX の発生が低減され、しかも前記副燃焼
室内の未燃混合気を活性化して引き続く燃焼行程で前記
副燃焼室から前記主燃焼室へ火炎、未燃混合気等のガス
は連絡孔を通じて高速で噴き出し、前記主燃焼室に存在
する新気との混合が促進され、燃焼期間が短縮されて良
好に二次燃焼が行われ、熱効率を向上させると共に完全
燃焼してスモークの発生を低減する。
Then, since the film-like fuel spray diffuses at a right angle to the squish flow, the fuel spray and the squish flow intersect each other to promote mixing, thereby promoting the formation of a favorable air-fuel mixture. Further, the flow passage area of the communication hole is reduced to an almost closed state in the vicinity of the top dead center by the protrusion provided on the top surface of the piston, the combustion period in the auxiliary combustion chamber is extended, and the auxiliary combustion is performed. since burning the fuel-rich conditions at room, generation of the NO X is reduced, yet the flame said from the auxiliary combustion chamber unburned mixture activated to subsequent combustion stroke of the auxiliary combustion chamber to the main combustion chamber, Not Gas such as a fuel-air mixture is ejected at high speed through the communication hole, promoting mixing with the fresh air existing in the main combustion chamber, shortening the combustion period, and performing good secondary combustion, and improving thermal efficiency. Complete combustion reduces smoke generation.

【0028】また、前記副燃焼室の容積を圧縮端で全燃
焼室容積の65%以下に構成することによって、好まし
い当量比の制御を行うことができる。
Further, by setting the volume of the auxiliary combustion chamber to 65% or less of the total combustion chamber volume at the compression end, it is possible to control the preferable equivalence ratio.

【0029】更に、前記連絡孔の通路面積を3〜8%に
構成し、且つ前記突出部の周囲に周方向に隔置して縦溝
を形成したので、主燃焼室から副燃焼室への吸入空気の
流入及び副燃焼室から主燃焼室への火炎、未燃混合気等
のガスの噴き出しを良好に行うことができる。
Further, since the passage area of the communication hole is set to 3 to 8% and the vertical grooves are formed circumferentially spaced around the projecting portion, the main combustion chamber to the auxiliary combustion chamber is formed. It is possible to satisfactorily perform inflow of intake air and ejection of flames, unburned air-fuel mixture and the like from the auxiliary combustion chamber to the main combustion chamber.

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

【図1】この発明による副室式エンジンの一実施例を示
す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a sub-chamber engine according to the present invention.

【図2】図1の副室式エンジンのシリンダヘッド下面を
示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a lower surface of a cylinder head of the sub-chamber engine of FIG.

【図3】図1の副室式エンジンの副燃焼室に配置した燃
料噴射ノズルの一例を示す断面図である。
3 is a cross-sectional view showing an example of a fuel injection nozzle arranged in a sub-combustion chamber of the sub-chamber engine of FIG.

【図4】図1の副燃焼室の燃料噴霧状態を示す説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory view showing a fuel spray state of the auxiliary combustion chamber of FIG.

【図5】この副室式エンジンにおけるピストンに形成し
た突出部の一実施例を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment of a protruding portion formed on a piston in this sub-chamber engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 主燃焼室 2 副燃焼室 3 シリンダヘッド 4 燃料噴射ノズル 5 突出部 6 シリンダ 8 ピストン 9 シリンダブロック 10 連絡孔 11 単噴口 12 平坦面 15 ピストン頂面 18 縦溝 1 Main Combustion Chamber 2 Sub Combustion Chamber 3 Cylinder Head 4 Fuel Injection Nozzle 5 Projection 6 Cylinder 8 Piston 9 Cylinder Block 10 Communication Hole 11 Single Injection Port 12 Flat Surface 15 Piston Top Surface 18 Vertical Groove

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダヘッドに形成した副燃焼室、該
副燃焼室に燃料を噴霧する燃料噴射ノズル、シリンダ側
に形成した主燃焼室、シリンダ内を往復運動するピスト
ン及び前記副燃焼室と前記主燃焼室を連通する連絡孔を
有する副室式エンジンにおいて、上死点近傍で前記連絡
孔に突入して前記連絡孔の流路面積を低減する平坦面を
備えた突出部を前記ピストンの頂面に設け、前記燃料噴
射ノズルから噴射される燃料を前記突出部の前記平坦面
に衝突させて前記連絡孔近傍領域で膜状に拡散させるこ
とを特徴とする副室式エンジン。
1. A sub combustion chamber formed in a cylinder head, a fuel injection nozzle for spraying fuel into the sub combustion chamber, a main combustion chamber formed on the cylinder side, a piston reciprocating in the cylinder, the sub combustion chamber and the sub combustion chamber. In a sub-chamber engine having a communication hole that communicates with the main combustion chamber, a protrusion provided with a flat surface that protrudes into the communication hole near the top dead center to reduce the flow passage area of the communication hole is provided on the top of the piston. A sub-chamber engine, characterized in that the fuel injected from the fuel injection nozzle is made to collide with the flat surface of the projecting portion and diffused in a film shape in the region near the communication hole.
【請求項2】 副室容積は圧縮端で全燃焼室容積の65
%以下に構成したことを特徴とする請求項1に記載の副
室式エンジン。
2. The sub-chamber volume is 65 of the total combustion chamber volume at the compression end.
%, The auxiliary chamber engine according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記連絡孔の通路面積を3〜8%に構成
すると共に、前記突出部の周囲に周方向に隔置して複数
の縦溝を形成したことを特徴とする請求項1に記載の副
室式エンジン。
3. The passage area of the communication hole is set to 3 to 8%, and a plurality of vertical grooves are formed circumferentially spaced around the protrusion. The described sub-chamber engine.
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