JPH09184422A - 副室式機関の主燃焼室 - Google Patents

副室式機関の主燃焼室

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JPH09184422A
JPH09184422A JP35259195A JP35259195A JPH09184422A JP H09184422 A JPH09184422 A JP H09184422A JP 35259195 A JP35259195 A JP 35259195A JP 35259195 A JP35259195 A JP 35259195A JP H09184422 A JPH09184422 A JP H09184422A
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JP
Japan
Prior art keywords
chamber
combustion chamber
sub
injection port
main combustion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP35259195A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Imoto
浩二 井元
Yorihiro Fukuzawa
順博 福沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/26Pistons  having combustion chamber in piston head
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/16Indirect injection
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明に係る副室式機関の主燃焼室の課題
は、副室式ディーゼル機関の低燃費、低公害化(吐煙、
騒音、NOX)を図るために副燃焼室2内の燃焼抑制下
での主燃焼室1での燃料と空気の混合従って燃焼(拡散
燃焼)を促進するための副室式機関の主燃焼室を提供す
ることである。 【解決手段】 副室式機関のピストン上面に設けられた
副室噴口の幅より幅の広いピストンキャビティ内に前記
副室噴口の開口近く両側に設置された噴流制御棒11を
有することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は副室式ディーゼル機
関の燃焼室に関する。
【0002】
【従来の技術】従来形副室式ディーゼル機関の燃焼室の
一例を図4に示す。図4は従来の副室式機関の燃焼室の
断面図である。同図において、1は主燃焼室(ピストン
キャビティ)、2は副燃焼室、3は副室噴口、4はシリ
ンダヘッド、5は燃料噴射弁、6はグロープラグ、7は
ピストン、8はシリンダ、9は副室口金、10はシリン
ダヘッドガスケット、AーAは副燃焼室中心線、BーB
はシリンダ中心線である。副燃焼室2は、上部、下部か
ら構成され、上部はシリンダヘッド4に、下部は同シリ
ンダヘッド4内に挿入された副室口金9内に設けられて
いる。また、副室口金9の下面は、シリンダヘッド4の
下面と面一、或いは、ほぼ面一である。
【0003】副燃焼室上部が半球形、下部は円錐台のも
の、或いは、円柱形のもの等があるが、図では下部が円
錐台のものを示す。副燃焼室2には、燃料噴射弁5及び
機関始動時に副燃焼室2内を予熱するグロープラグ6を
必要に応じて設置する。副燃焼室2は副室噴口3を介し
て、ピストン7の頂面、シリンダ8、シリンダヘッド4
の下面により構成される主燃焼室4と連通している。副
室噴口3は、副室口金9内に設置されている。ピストン
7の頂面には、図4(c)IーI矢視図(ピストン上面
図)に示すキャビティ(凹部)が設置されている。次
に、前記従来例の作用について述べる。
【0004】機関運転時の圧縮行程において、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。この渦
流Sの方向に沿って燃料を噴射すると、燃料は渦流Sと
共に、副燃焼室2内を旋回し、燃料と空気との混合が行
われ着火燃焼する。この副燃焼室2内の燃焼ガス、未燃
燃料は副室噴口3を通って主燃焼室1内に噴出しピスト
ンに仕事をすると同時に主燃焼室1内の空気との混合、
燃焼が行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】副室式ディーゼル機関
の燃費、騒音NOXを低減するためには、予混合燃焼抑
制、拡散燃焼促進が重要である。このために、副室噴口
通路面積を拡大すると、圧縮行程時のガス噴流速度が低
下し、副燃焼室2内での燃料と空気の混合、従って、燃
焼(予混合燃焼)が抑制される。しかし、膨張行程時、
副燃焼室2から主燃焼室1へのガス噴流速度も低下し、
主燃焼室1内での燃料と空気の混合、従って燃焼(拡散
燃焼)も抑制され、吐煙が悪化する。
【0006】逆に、副室噴口通路面積を小さくすると、
圧縮、膨張行程時のガス噴流速度が増大し、燃料と空気
の混合、従って燃焼が促進され、吐煙は低減するが、予
混合燃焼も活発になり、騒音、NOXが増大すると共
に、副室噴口絞り損失、及び熱損失が増大し、燃費も悪
化する欠点があった。
【0007】本発明の目的は前記欠点を解除し、副室式
ディーゼル機関の低燃費、低公害化(吐煙、騒音、NO
X)を図るために、副燃焼室2内での燃焼抑制(予混合
燃焼抑制)下での、主燃焼室1内での燃料と空気の混
合、従って燃焼(拡散燃焼)促進するための主燃焼室を
提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の第1発明
に係わる副室式機関の主燃焼室は副室式機関の副燃焼室
2と長径がaの副室噴口3を介して連通し前記副室噴口
の開口端の少なくとも一部が臨む幅Wのピストンキャビ
ティ(凹部)が前記副室噴口からのガス流出方向に向け
設置されている主燃焼室において、前記副室噴口の主燃
焼室側開口端近くで且前記副室噴口からのガス噴流の主
流域内(副室噴口長径a内)に少なくともその一部が含
まれる一対の噴流制御棒11が設置されていることを特
徴としている。
【0009】請求項2記載の第2発明に係わる副室式機
関の主燃焼室は副室式機関の噴流制御棒11がピストン
キャビティの側壁と接続していることを特徴としてい
る。
【0010】請求項3記載の第3発明に係わる副室式機
関の主燃焼室は副室式機関の噴流制御棒11がピストン
キャビティから離れその間に通路を有することを特徴と
している。
【0011】本発明の主燃焼室にすると、膨張行程時、
副燃焼室2従って副室噴口3から主燃焼室1内に流入す
る既然、未然ガスの流速が小さくても、ピストンキャビ
ティ内に設置された噴流制御棒11によって、噴流ペネ
トレーション、噴流分散性が向上し、乱れが強くなり、
燃料と空気の混合が促進される。
【0012】すなわち、一対の噴流制御棒11間を通過
する主流は、同制御棒11間の通路幅が縮小されること
により流速が増し、噴流ペネトレーションが増大する。
また、噴流制御棒11により、ガスの流れ方向が制御さ
れ、噴流の分散角が大きくなり、分散性が良くなると共
に、乱れ強さが増大する。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例によ
って説明する。第1実施例を図1によって説明する。図
1(a)は本発明に係る第1実施例の燃焼室の断面図、
図1(b)は第1実施例のピストンの上面図である。
【0014】次にその構造を説明する。副燃焼室2はシ
リンダヘッド4内に凹設されており、上部、下部から構
成される。上部はシリンダヘッド4内に、下部はシリン
ダヘッド4内に挿入された副室口金9内に設けられてい
る。また、副室口金9の下面は、シリンダヘッド4の下
面と面一、或いは、ほぼ面一である。副燃焼室2上部は
半球形、下部は円錐台のもの、或いは、円柱形のもの等
であるが、図では下部が円錐台のものを示す。
【0015】副燃焼室2には、燃料噴射弁5及び機関始
動時に副燃焼室2内を予熱するグロープラグ6を必要に
応じて設置する。副燃焼室2は副室噴口3を介して、ピ
ストン7の頂面、シリンダ8、シリンダヘッド4の下面
により構成される主燃焼室1と連通している。副室噴口
3は、副室口金9内に設置されており、副室噴口通路面
積は大きくしている。副燃焼室2内には渦流が存在し、
渦流の旋回方向に燃料が燃料噴射弁5から噴射される。
【0016】ピストン7の頂面には、ピストンキャビテ
ィが設置されており、副室噴口長径をaとし、ピストン
キャビティ幅をWとすると、W≧aにて構成されてい
る。ピストンキャビティ内には、一対の噴流制御棒11
が、副室噴口の主燃焼室側開口端近くに、且、噴流制御
棒11の一部が、副室噴口からのガス噴流の主流域内
(副室噴口長径a内)に含まれている。また、噴流制御
棒11は、ピストンキャビティの側壁に接続している。
(噴流制御棒とピストンキャビティ側壁との間隔はな
い)
【0017】前記第1実施例の作用・効果を説明する。
機関運転時の圧縮行程において、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が生成される。この際、副室噴口
通路面積を大きくしているので、渦流は弱い。燃料は、
燃料噴射弁5から渦流Sの中に噴射されるが、渦流が弱
いために、燃料と空気の混合、従って、燃焼(予混合燃
焼)は抑制される。
【0018】膨張行程時、副燃焼室2内の既燃、未燃ガ
スは、主燃焼室1、従って、ピストンキャビティ内に流
入するが、副室噴口通路面積が大きいために、流入しや
すく、副室噴口絞り損失は低減しガス流速は低下する。
しかし、ピストンキャビティ内には、一対の噴流制御棒
11が、副室噴口の主燃焼室側開口端近くに、且、噴流
制御棒11の一部が、副室噴口からのガス噴流の主流域
内(副室噴口長径a内)に含まれていると共に、噴流制
御棒11は、ピストンキャビティ側壁に接続している。
【0019】そのため、副室噴口からのガスの大部分
は、通路幅が狭くなった同制御棒11を通過するため、
ガス流速、従って噴流ペネトレーションは増大する。こ
のため、主燃焼室内での燃料と空気の混合、従って燃焼
(拡散燃焼)が促進される。前記により、副燃焼室内の
燃焼(予混合燃焼)は抑制され、主燃焼室内の燃焼(拡
散燃焼)が促進されるために、燃費、吐煙、騒音、NO
Xを改善できる。
【0020】第2実施例を図2によって説明する。図2
(a)は、本発明に係る第2実施例のピストンの上面
図、図2(b)は、図2(a)におけるIーI断面図で
ある。構造を説明する。前記第1実施例において、一対
の噴流制御棒11の一部が、副室噴口からのガス噴流の
主流域内(副室噴口長径a内)に含まれ、また、噴流制
御棒11は、ピストンキャビティの側壁に接続している
のに対して、本第2実施例の噴流制御棒11の全体が前
記主流域内(副室噴口長径a内)に含まれると共に、噴
流制御棒11はピストンキャビティ側壁から離れてい
る。
【0021】前記第2実施例の作用・効果を説明する。
前記第1実施例の場合とほぼ同様であるが、噴流制御棒
11に衝突したガスは、一部流れ方向が変わり、噴流制
御棒11とピストンキャビティ側壁の間にも流れ込み、
噴流の分散角が大きくなり、分散性が良くなると共に、
乱れも増大し、燃料と空気の混合、従って、燃焼が促進
される。
【0022】第3実施例を図3によって説明する。図3
は本発明に係る第3実施例のピストンの上面図である。
構造を説明する。前記第1実施例において、噴流制御棒
11は、ピストンキャビティ側壁に接続し、噴流制御棒
11とピストンキャビティ側壁との位置関係は同じであ
るが、本第3実施例では、該部の側壁を上方に傾斜させ
噴流制御棒11とピストンキャビティ側壁とが上部で離
れ、その間のピストンキャビティ通路を拡げて設けてい
る。
【0023】前記第3実施例の作用・効果を説明する。
前記第1実施例の場合とほぼ同様であるが、噴流制御棒
11によりガスの流れ方向が抑制され、噴流制御棒11
とピストンキャビティ側壁の間にも流れ込み、噴流の分
散性が良くなると共に、乱れも増大し、燃料と空気の混
合、従って、燃焼が促進され、更に燃費、吐煙を改善で
きる。
【0024】
【発明の効果】本発明の副室式機関の主燃焼室に次の効
果がある。噴流制御棒11及びピストンキャビティによ
り、主燃焼室内のガス噴流のペネトレーション、分散性
を向上できると共に、乱れが増大し、燃料と空気の混合
気形成、従って、燃焼(拡散燃焼)を促進できる。以上
により、副燃焼室内の燃焼(予混合燃焼)は抑制され、
主燃焼室内の燃焼(拡散燃焼)が促進されるために、燃
費、吐煙、騒音、NOX改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施例の燃焼室の断面図。
【図2】本発明に係る第2実施例のピストン上面図。
【図3】本発明に係る第3実施例のピストン上面図。
【図4】従来例の燃焼室の断面図。
【符号の説明】
1…主燃焼室(ピストンキャビティ)、2…副燃焼室、
3…副室噴口、4…シリンダヘッド、5…燃料噴射弁、
6…グロープラグ、7…ピストン、8…シリンダ、9…
副室口金、10…シリンダヘッドガスケット、11…噴
流制御棒、S…渦流。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 副室式機関の副燃焼室(2)と長径がa
    の副室噴口(3)を介して連通し前記副室噴口の開口端
    の少なくとも一部が臨む幅Wのピストンキャビティ(凹
    部)が前記副室噴口からのガス流出方向に向け設置され
    ている主燃焼室において、前記副室噴口の主燃焼室側開
    口端近くで且前記副室噴口からのガス噴流の主流域内
    (副室噴口長径a内)に少なくともその一部がそれぞれ
    含まれる一対の噴流制御棒(11)が設置されているこ
    とを特徴とする副室式機関の主燃焼室。
  2. 【請求項2】 噴流制御棒(11)がピストンキャビテ
    ィの側壁と接続していることを特徴とする請求項1記載
    の副室式機関の主燃焼室。
  3. 【請求項3】 噴流制御棒(11)がピストンキャビテ
    ィから離れその間に通路を有することを特徴とする請求
    項1記載の副室式機関の主燃焼室。
JP35259195A 1995-12-28 1995-12-28 副室式機関の主燃焼室 Withdrawn JPH09184422A (ja)

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Effective date: 20030304