JPH10205332A

JPH10205332A - エンジンにおける燃焼室の構造

Info

Publication number: JPH10205332A
Application number: JP9020935A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawamura; 英男河村
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1998-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、主室に減圧室を設けて圧縮空気の
一部を蓄積してフリクションを低減し、膨張行程におい
て蓄積した圧縮空気をばね力で噴出させて仕事として利
用して燃費を低減するエンジンにおける燃焼室の構造を
提供する。【解決手段】このエンジンにおける燃焼室の構造は、
主室１と副室２を連絡孔１３，３１で連通し、連絡孔３
１に制御弁４を配置する。主室１には、スプリング２２
のばね力で付勢されたサブピストン２１を配置した減圧
室２０を設ける。圧縮行程時に主室１の圧縮空気の一部
をばね力に抗してサブピストン２１を移動させて減圧室
２０に蓄積し、次いで、ピストン１５の膨張行程時に減
圧室２０に蓄積された圧縮空気をばね力によってサブピ
ストン２１を作動して主室１へ押し出すように噴出させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンにおけ
る燃焼室の構造に関し、特に、天然ガス等のガス体燃料
を副室に供給し、主室に吸入空気を供給し、該吸入空気
を圧縮して圧縮行程上死点近傍で圧縮空気とガス体燃料
とを混合させて着火燃焼させるエンジンにおける燃焼室
の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ナチュラルガス等のガス体燃料を
主燃料とするエンジンは、コジェネレーションシステム
或いは自動車用エンジンとして開発が進められている。
コジェネレーションシステムは、動力を発電機で電気エ
ネルギーとして取り出すと共に、排気ガスが有する熱エ
ネルギーを利用して熱交換器で水を加熱して温水にし、
該温水を給湯用として利用している。コジェネレーショ
ンシステムは、ホテル、病院、事務所等での電気供給シ
ステムとして利用されることが期待されている。また、
自動車用エンジンにガス体燃料エンジンを用いた場合に
は、低公害車として期待されている。

【０００３】ナチュラルガスを燃料とするエンジンとし
て、例えば、特開昭５４−１５６９１１号公報、特開昭
６３−６３５８号公報、特開平１−２３２１１９号公
報、実公平３−４１０６８号公報、特開平７−１５８４
４８号公報に開示されたものがある。例えば、特開平７
−１５８４４８号公報に開示された天然エンジンは、シ
リンダヘッドに形成した副室とシリンダ側に形成した主
室とを連絡孔で連通し、連絡孔に制御弁を配置する。ま
た、ガス室と副室とをそのヘッド部に絞り部を通じて連
通し、天然ガスをガス通路を通じて副室に供給するため
にガス室にガス導入口を形成し、圧縮行程終端近傍で連
絡孔を開放する制御弁を設け、連絡孔の閉鎖状態で開放
するガス導入弁をガス室に形成されたガス導入口に設け
ている。ガス導入弁の開放で、天然ガスがガス室に供給
され、天然ガスはガス室と絞り部の近傍に滞留できる。
該天然エンジンは、上記の構成によって、天然ガスを燃
料とした場合でも、圧縮比を大きく、自己着火の発生を
防止し、火炎伝播をスムースにできるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ナチュ
ラルガスを燃料とする従来の一般的なエンジンは、燃料
がガス体であるので、ガソリンと同じように燃料ガスを
吸気バルブから吸入し、圧縮して着火する方式が簡単な
システムに構成できるので、一般的に用いられている。
このシステムでは、ノッキングが発生し易いので、圧縮
比を大きくすることができず、理論熱効率は必ずしも高
くない。しかし、燃料を圧縮着火させた場合に着火性が
悪いので、そこで、エンジンに遮熱型エンジンを取り入
れ、熱効率を向上させることが考えられるようになっ
た。エンジンは、ナチュラルガス等の気体を燃料とする
ものであり、燃焼室を遮熱構造に構成すると、吸入行程
でガスと空気の混合気を吸入し、次いで圧縮すると、高
圧縮されたシリンダ内の温度が高くなり、自己着火の現
象即ちノッキングが発生し易くなる。また、エンジンの
熱効率については、圧縮比が小さいと熱効率が小さくな
るという現象が理論的に明らかにされている。

【０００５】また、遮熱された燃焼室では、その壁面温
度が上昇するので、該燃焼室に供給された燃料は着火タ
イミング前に自己着火するという自己着火性の問題が増
加する。遮熱エンジンでは、圧縮比が高くなるような構
造に構成した場合には、吸気弁から吸入空気と燃料通路
からの燃料ガスとが混合して高圧縮されると、自己着火
が発生し、上死点ＴＤＣのはるか手前で燃焼を始めるこ
とになり、ノッキングを起こしてエンジンとして成立し
ないものになる。

【０００６】また、従来のエンジンでは、ガス体燃料を
燃焼室に高圧噴射して、ディーゼル燃焼させることによ
って熱効率を上げることはできるが、燃焼室及び燃料噴
射装置を高圧化するには高コストになると共に、高圧噴
射のためＮＯ_Xが増加するという問題が発生する。そこ
で、エンジンにおいて、燃焼室を主室と副室とに分離
し、主室に吸入空気を供給し、副室にガス体燃料を供給
し、ディーゼル燃焼を低圧のガス供給で実現できるよう
に構成し、熱効率を大きくすることが開発されている。
即ち、エンジンとしては、天然ガス等の気体燃料即ちガ
ス体燃料の圧力を極端に上昇させないで、ガス体燃料を
燃焼室に送り込み、ディーゼル燃焼させるため、燃焼室
を主室と副室とに分離し、主室と副室とを連通する連絡
孔に制御弁を配置し、副室にガス体燃料を供給し、主室
にガス体燃料の存在しない状態で空気を導入し、該空気
を圧縮する構造のシステムが良好な運転を実行できるも
のとなる。

【０００７】しかしながら、上記のタイプのエンジンで
は、圧縮行程の後半で制御弁を作動して連絡孔を開放
し、主室と副室とを連通するので、制御弁による連絡孔
の開放時までの期間において主室の圧縮空気圧が上昇し
過ぎ、フリクションが増加すると共に、主室と副室との
間の圧力差によって主室から副室へ圧縮空気が流入し、
主室における圧縮空気圧が高く上昇させたにもかかわら
ず低下するので、その仕事量が減少し、その分だけ燃費
の悪化をもたらすことになる。従って、エンジンにおい
て、圧縮行程において主室で圧縮された空気圧をフリク
ション、熱等に消費されることなく、蓄えておき、膨張
行程において仕事として消費させるには、如何に構成す
るかの課題がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上記
の課題を解決することであり、主室にばね力で付勢され
たサブピストンを備えた空気室即ち減圧室を配置し、圧
縮行程において主室で圧縮された圧縮空気の一部をばね
力に抗して減圧室に蓄積し、主室での圧縮空気圧の上昇
し過ぎを防止して主室と副室との圧力差を小さく抑える
と共に、圧縮行程時のフリクションの増大を低減し、次
いで、膨張行程において減圧室に蓄積された圧縮空気を
ばね力で主室へ噴出させてフリクションや熱等に消費さ
れるエネルギを低減し、減圧室から噴出した圧縮空気を
主室での燃焼に寄与させ、主室での空気利用率をアップ
し、燃焼スピードをアップして燃焼期間を短縮し、仕事
量として作動ガス体に動力を戻して燃費を低減させるエ
ンジンにおける燃焼室の構造を提供することである。

【０００９】この発明は、シリンダヘッドに配置され且
つ副室と連絡孔を形成した副室部材、前記副室を前記連
絡孔を通じて連通させた主室を構成する燃焼室部材、前
記主室を構成するシリンダ内を往復動するピストン、ガ
ス体燃料を前記副室に供給するための燃料供給路、前記
連絡孔を開閉する制御弁、前記燃料供給路を開閉する燃
料弁、及び前記主室に開口すると共にばね力で付勢され
たサブピストンを配置した容積可変の減圧室を有し、圧
縮行程時に前記主室の圧縮空気の一部をばね力に抗して
前記サブピストンを移動させて前記減圧室に蓄積し、膨
張行程時に前記減圧室内の圧縮空気を前記ばね力によっ
て前記サブピストンを作動して前記主室へ噴出させるこ
とから成るエンジンにおける燃焼室の構造に関するもの
である。

【００１０】また、前記制御弁は圧縮行程終端近傍で前
記連絡孔を開放し且つ排気行程終端までに閉鎖するよう
に設定され、また、前記燃料弁は前記連絡孔の閉鎖時に
開放して前記燃料供給路から前記ガス体燃料を前記副室
に供給するものである。

【００１１】また、前記減圧室と前記主室との連通口
は、ピストンの圧縮行程後半から膨張行程前半までの期
間において前記ピストンのヘッド部側面によって閉鎖す
るように設定されている。

【００１２】また、前記減圧室は前記シリンダヘッドに
配置された減圧室部材によって形成され、前記減圧室部
材内のシリンダを摺動移動する前記サブピストンの背面
にはスプリングが配置されている。

【００１３】また、前記主室は耐熱性セラミックスから
成る前記燃焼室部材で遮熱構造に形成され、前記副室は
耐熱性セラミックスから成る前記副室部材で遮熱構造に
形成され、また、前記減圧室は遮熱構造に形成されてい
るものである。

【００１４】このエンジンにおける燃焼室の構造は、上
記のように構成したので、減圧室の存在によってシリン
ダ内の圧力が上がらなくなり、減圧室内のばね力に圧縮
空気圧が蓄積され、ピストンに消費されるフリクション
が増大せず、膨張行程においてばね力に蓄えられ圧縮空
気が仕事として戻されることになり、熱効率を向上させ
ることができる。また、減圧室にスプリングが無い場合
には減圧室のため圧縮比が下がり、無駄容積が大きくな
り、熱効率が低下するが、本発明では減圧室にスプリン
グが設けてあるので、その現象を避けることができる。
なお、ピストン外周面とシリンダ壁面との隙間は、絞り
として作用するので、上死点近傍での減圧室の圧縮空気
とシリンダ内の圧縮空気とは遮断状態になり、何ら問題
は発生しない。

【００１５】このエンジンにおける燃焼室の構造は、主
室と副室とを連通する連絡孔を制御弁によって閉鎖して
いる期間に、燃料弁を開放して副室にガス体燃料を供給
すると共に、吸気行程で主室に導入された空気を圧縮行
程で圧縮しつつその一部を前記減圧室に蓄積させ、ピス
トン頂面が減圧室の連通口を閉鎖した後には主室に存在
する圧縮空気を更に圧縮し、全体として圧縮空気圧の上
昇し過ぎを避け、フリクション、熱等の増加を低減し、
そこで、制御弁を開放して主室から副室へ圧縮空気を導
入して、副室で圧縮空気とガス体燃料とを混合着火さ
せ、副室から主室へ火炎、未燃混合気等のガスを噴き出
させてピストンに仕事をさせ、次いで、膨張行程前半に
おいて前記減圧室の連通口が前記主室に開放した時点
で、ばね力で前記サブピストンを移動させて前記減圧室
内の圧縮空気を押し出させて燃焼に寄与させ、仕事をさ
せる。

【００１６】また、このエンジンにおける燃焼室の構造
は、副室には空気が存在していないので、ガス体燃料は
自己着火することがなく、ノッキングを発生することが
なく、また、主室にはガス体燃料が存在しないので、空
気を所定の空気圧まで圧縮することができる。従って、
このエンジンにおける燃焼室の構造は、主室及び減圧室
に存在する空気を巻き込んで空気利用率をアップし、燃
焼スピードをアップし、燃焼期間を短縮し、燃焼を完結
し、ＮＯ_X、ＨＣ等の発生を低減し、熱効率を高める。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
によるエンジンにおける燃焼室の構造の実施例を説明す
る。このエンジンにおける燃焼室の構造は、コジェネレ
ーションシステム或いは自動車用エンジンとして適用で
きるものである。図１はこの発明によるエンジンにおけ
る燃焼室の構造の一実施例を示す断面図、及び図２は図
１のエンジンの作動を説明する線図である。

【００１８】このエンジンは、シリンダブロック１４、
シリンダブロック１４の上面にガスケット３８を介して
載置して固定されたシリンダヘッド７、シリンダブロッ
ク１４に形成した孔部３７に嵌合したシリンダ２８を構
成するシリンダライナ２７、シリンダライナ２７に形成
したシリンダ２８内を往復運動するピストン１５、シリ
ンダヘッド７に形成された小径のキャビティ６に配置さ
れた副室２を形成する副室部材３、及びシリンダヘッド
７に形成された大径のキャビティ９に配置された主室１
を形成する燃焼室部材１０を有する。主室１は、燃焼室
部材１０に形成されたシリンダ２８とシリンダライナ２
７で形成されたシリンダ２８によって形成されている。

【００１９】シリンダヘッド７のキャビティ９に配置さ
れた燃焼室部材１０は、ヘッド下面部１１及びヘッド下
面部１１と一体構造のライナ上部１２から構成されたヘ
ッドライナから構成されている。ヘッド下面部１１に
は、吸気ポート１７と排気ポート１９が形成され、吸気
ポート１７には吸気弁１６が配置され、また、排気ポー
ト１９には排気弁１８が配置されている。燃焼室部材１
０のヘッド下面部１１には、主室１と副室２とを連通す
る連絡孔３１が形成されている。副室部材３には、主室
１と副室２とを連通するため連絡孔３１と整合する連絡
孔１３が形成されている。

【００２０】また、燃焼室部材１０は、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 等の
セラミックスや耐熱合金の耐熱材から形成され、燃焼室
部材１０の外周面とシリンダヘッド７に形成したキャビ
ティ９との間に遮熱空気層３６を形成するようにガスケ
ット３４を介在してシリンダヘッド７のキャビティ９に
配置され、主室１が遮熱構造に構成されている。更に、
副室部材３は、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 等のセラミックスや耐熱合金
の耐熱材から形成され、シリンダヘッド７に形成したキ
ャビティ６との間に遮熱空気層３９を形成するようにガ
スケット３３を介在してシリンダヘッド７のキャビティ
６に配置され、副室２が遮熱構造に構成されている。

【００２１】また、ピストン１５は、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 等のセ
ラミックスや耐熱合金の耐熱材から形成されたピストン
ヘッド２５と、ピストンヘッド２５に固定されたＡｌ合
金等の金属材から形成されたピストンスカート２６とか
ら構成されている。ピストンヘッド２５とピストンスカ
ート２６との間にはガスケット４１が介在して遮熱空気
層４４が形成され、ピストンヘッド２５とピストンスカ
ート２６とは結合リング２９でメタルフロー等によって
固定されている。

【００２２】このエンジンにおいて、燃焼室部材１０の
ヘッド下面部１１に形成された連絡孔３１には、副室部
材３に形成した挿通孔３２を貫通して制御弁４が配置さ
れている。また、シリンダヘッド７に形成されたガス体
燃料供給路８を通じてガス体燃料を副室２に供給するた
め、副室部材３には、燃料弁５が配置されたガス体燃料
導入口４２が形成されている。制御弁４は、往復動して
圧縮行程終端近傍で連絡孔３１を開放し、副室２と主室
１とを連通状態にし、遅くとも排気行程前半で閉鎖して
主室１と副室２とを遮断するように作動するように設定
されている。また、燃料弁５は、連絡孔１３，３１の閉
鎖時に開放して燃料供給路８からガス体燃料を副室１に
供給するように設定されている。ガス導入口４２には、
燃料弁５が配置されている。燃料弁５は、制御弁４が連
絡孔１３，３１の閉鎖している時にガス体燃料導入口４
２を開放するように作動される。従って、ガス体燃料
は、燃料弁５がガス体燃料導入口４２を開放すると、ガ
ス体燃料供給路８からガス体燃料導入口４２を通じて副
室２に供給されることになる。

【００２３】このエンジンにおける燃焼室の構造は、特
に、主室１に開口する連通口２３を備えた減圧室部材３
０がシリンダヘッド７に配置され、減圧室部材３０に形
成されたシリンダ４０にはスプリング２２のばね力が付
勢されたサブピストン２１が配置され、空気室即ち減圧
室２０が形成されていることを特徴とする。また、サブ
ピストン２１にはリング溝が形成され、該リング溝には
シールリング４３が装着され、容積可変の減圧室２０が
外部に対して密封されている。更に、減圧室部材３０の
外側には遮熱空気層４４を形成するように、セラミック
ス等から成る壁体４５を配置し、減圧室２０を遮熱構造
に構成されている。このエンジンでは、ピストン１５の
圧縮行程時に主室１の圧縮空気の一部をばね力に抗して
サブピストン２１を移動させて減圧室２０に蓄積し、次
いでピストン１５の膨張行程時に減圧室２０に蓄積され
た圧縮空気をばね力によってサブピストン２１を作動し
て主室１へ押し出させる即ち噴出させるように構成した
ことである。また、減圧室２０と主室１との連通は、燃
焼室部材１０に形成された連通口２４と減圧室部材３０
に形成された連通口２３とを通じて行われる。ピストン
１５の圧縮行程後半から膨張行程前半までの期間におい
てピストン１５のクラウン部側面によって閉鎖するよう
に設定されている。更に、減圧室２０は、シリンダヘッ
ド７に配置された減圧室部材３０によって形成され、減
圧室部材３０内のシリンダ４０を摺動移動するサブピス
トン２１の背面にはスプリング２２が配置されている。
場合によっては、スプリング２２が配置された側の減圧
室部材３０には、図示していないが、大気開放の通孔を
形成してもよいものである。

【００２４】このエンジンにおける燃焼室の構造は、燃
料としてのナチュラルガス即ちガス体燃料は、ガス燃料
タンク或いはガス体燃料を蓄圧するガス燃料蓄圧室（図
示せず）等のガス体燃料供給源に収容されている。連絡
孔１３，３１の領域では、燃焼ガスで高温になるため、
連絡孔３１に配置した制御弁４は高温強度を有する耐熱
性に優れた窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミックスか
ら製作されることが好ましい。燃料弁５は、通常の動弁
機構で作動されてもよいが、電磁力で開閉される電磁弁
駆動装置で作動されるように構成し、エンジン負荷に応
じて燃料弁５の開弁期間を制御するように構成してもよ
いものである。燃料弁５は、ガス導入口４２を開放する
ことによって、ガス体燃料をガス体燃料供給源から必要
量だけ副室２に導入するように構成されている。

【００２５】次に、この発明による燃焼室の構造を持つ
エンジンの作動を、図２を参照して説明する。このエン
ジンは、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程の
４つの行程を順次繰り返すことによって作動されるもの
であり、まず、吸入行程では、吸気弁１６が吸気ポート
１７を開放して主室１に吸入空気が供給され、制御弁４
が連絡孔１３，３１を閉鎖した状態で、燃料弁５がガス
体燃料導入口４２を開放し、ガス体燃料供給源からのガ
ス体燃料がガス体燃料供給路８を通じてガス体燃料導入
口４２から副室２にガス体燃料が供給される。この時、
副室２には、燃焼後の燃焼ガスが若干残留しているの
で、ガス体燃料が副室２に導入されると、ガス体燃料は
受熱して副室２内で活性化する。

【００２６】次に、このエンジンに圧縮行程に移行する
が、圧縮行程では、制御弁４によって連絡孔１３が閉鎖
しており、ピストン１５の上昇に伴って主室１の吸入空
気が圧縮されて圧縮空気圧がラインＭで示すように上昇
すると共に、主室１の圧縮空気圧Ｍが連通口２４，２３
を通じてサブピストン２１をスプリング２２のばね力に
抗して移動させ、主室１内の圧縮空気の一部が減圧室２
０に導入される。圧縮行程の後半において、ピストン１
５が更に上昇してピストン１５の頂面３５が連通口２４
を通過する位置に達した時（符号ＲＣ）、ピストン１５
の外周側面によって減圧室２０と主室１との連通状態が
遮断される。この時、減圧室２０に流入した圧縮空気
は、減圧室２０が遮熱構造であるので、放熱による損失
は発生しない。この時、燃焼室部材１０のライナ上部１
２の壁面とピストンヘッド２５の外周面との間には、ピ
ストン１５の往復動として若干の隙間が存在するが、ピ
ストン１５の高速往復動のため、主室１と減圧室２０と
の間ではほとんど遮断された状態になる。その後は、減
圧室２０の圧縮空気はその圧力を維持した状態で蓄積さ
れるが、主室１の圧縮空気はピストン１５の上昇に伴っ
てラインＭＰに従って更に圧縮される。この圧縮行程の
間は副室２内のガス体燃料は活性化しつつ若干の圧力上
昇が発生してラインＳに示すようになる。

【００２７】次いで、ピストン１５が更に上昇し、主室
１の圧縮空気が圧縮された圧縮行程終端近傍に達した時
点（符号ＯＰ）で、制御弁４が連絡孔３１，１３を開放
し、連絡孔３１，１３を通じて圧縮された高温（例え
ば、６５０℃）化した圧縮空気が主室１から副室２へ流
入し、主室１は一気に減圧すると共に副室２内の圧力が
一気に急激に増圧する。副室２に導入された圧縮空気
は、ガス体燃料と混合して確実に着火燃焼し、副室２内
が最高圧力Ｓｍａｘに達する。一般の急速燃焼時の状態
を点線の曲線で参考として示す。このエンジンは、減圧
室２０を設けているので、主室１の圧力ラインＭは減圧
室２０を設けていない主室の圧力ラインＱに比較して低
い圧力に抑えられることになり、斜線Ａで示す領域の分
だけ、フリクションや熱に消費されることがない。ま
た、参考のため、従来のディーゼルエンジンの軽油を燃
料としたタイプの場合について、主室の圧力をラインＮ
の点線で示す。

【００２８】副室２内での着火燃焼は火炎伝播して副室
２内での活性化した混合気の燃焼がスムースに進行し、
副室２での燃焼が急速に進展して燃料リッチでＮＯ_Xを
低減した状態で燃焼する。次いで、膨張行程に移行して
副室２の火炎、未燃混合気等のガスは、連絡孔１３，３
１を通じて主室１へ噴出し、主室１に存在する空気を巻
き込んで燃焼促進しつつ、ピストン１５が仕事をし、主
室１の圧力はラインＭＥに従って降下する。次いで、ピ
ストンヘッド２５の頂面３５が連通口２４を通過する時
点ＲＯを通過すると、減圧室２０の連通口２３が主室１
に開放し、そこで、スプリング２２のばね力でサブピス
トン２１が移動させられ、減圧室２０に蓄積されている
圧縮空気が減圧室２０から主室１へ押し出されるように
噴出する。そこで、減圧室２０内に蓄積されていた圧縮
空気が主室１の火炎、未燃混合気等のガス中に噴き込ま
れ、減圧室２０内に蓄積されている空気圧を利用して燃
焼が盛んになってラインＭＥＰに従って仕事をし、燃焼
スピードをアップし、燃焼期間を短縮して短期間に燃焼
を完結する。従って、このエンジンは、減圧室２０を設
けていない主室の圧力ラインＱに比較して、減圧室２０
の空気圧の噴き出し力とその後期燃焼（アウトバーン）
によって斜線Ｂで示す領域の仕事が増加することにな
る。

【００２９】上記のように、この発明による燃焼室の構
造を備えたエンジンは、圧縮行程において、主室１内の
圧縮空気の一部が減圧室２０へ一旦蓄積され、主室１内
の圧縮空気が全て圧縮されることがないので、主室１の
圧縮空気圧を低く抑えることができ、斜線Ａで示す領域
のフリクション、熱等にエネルギが消費されず、また、
膨張行程において蓄積されていた圧縮空気をスプリング
２２のばね力で再び主室１へ戻すので、斜線Ｂで示す領
域の熱効率を向上させて燃費を低減できる。また、この
エンジンは、副室２に連絡孔３１，１３とガス体燃料導
入口４２を設け、制御弁４で連絡孔１３を閉鎖した状態
で、ガス体燃料供給源からのガス体燃料をガス体燃料導
入口４２から副室２に供給すると共に、また、吸気ポー
ト１７から主室１へ吸入した吸入空気を制御弁４で連絡
孔１３を閉鎖して副室２に吸入空気が供給されない状態
で、ピストン１５の上昇の圧縮行程で圧縮されるので、
吸入空気が主室１内で高圧縮されても、副室２内に供給
されたガス体燃料は主室１とは制御弁４で遮断されてい
るので、ガス体燃料が自己着火することがなく、ノッキ
ングが発生することがない。また、制御弁４が連絡孔１
３，３１を開放することで、主室１から高圧縮比の吸入
空気が副室２に流入して燃料ガスと吸入空気とが混合し
て着火し、当量比の大きい燃料リッチな状態で高速燃焼
してＮＯ_X，ＨＣ等の発生が抑制される。

【００３０】

【発明の効果】この発明によるエンジンにおける燃焼室
の構造は、上記のように、主室の一部に空気室即ち減圧
室を設けたので、圧縮行程の後半で圧縮空気の一部が減
圧室に溜められ、圧縮行程終端付近における主室内での
圧縮空気圧が異常に上昇することが防止され、圧縮行程
時の仕事量が増加せず、且つ主室の圧力が大きくなり過
ぎずに燃焼室部材の耐久性も向上する。また、減圧室を
シリンダヘッド即ちヘッド下面部の近傍に主室と減圧室
との連通口を設けておけば、ピストンの上昇に伴って増
加する圧力によって減圧室内のサブピストンは押圧さ
れ、シリンダ即ち主室内の内圧は異常に増加しない。圧
縮行程上死点近傍では、ピストンによって連通口が閉鎖
されるので、上死点付近で燃焼によって急激に増加する
圧力上昇の影響は受けず、その圧力上昇は仕事に変換さ
れ、その燃焼の中後期には空気室の空気が燃焼ガス中に
噴出され、後期の燃焼を助けることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるエンジンにおける燃焼室の構造
の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１のエンジンの作動を説明する線図である。

【符号の説明】

１主室２副室３副室部材４制御弁５燃料弁７シリンダヘッド８ガス体供給路１０燃焼室部材１３，３１連絡孔１５ピストン２０減圧室２１サブピストン２２スプリング２３，２４連通口２８シリンダ３０減圧室部材３５ピストン頂面４０シリンダ４２ガス体燃料導入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｍ 21/00 Ｆ０２Ｍ 21/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッドに配置され且つ副室と連
絡孔を形成した副室部材、前記副室を前記連絡孔を通じ
て連通させた主室を構成する燃焼室部材、前記主室を構
成するシリンダ内を往復動するピストン、ガス体燃料を
前記副室に供給するための燃料供給路、前記連絡孔を開
閉する制御弁、前記燃料供給路を開閉する燃料弁、及び
前記主室に開口すると共にばね力で付勢されたサブピス
トンを配置した容積可変の減圧室を具備し、圧縮行程時
に前記主室の圧縮空気の一部をばね力に抗して前記サブ
ピストンを移動させて前記減圧室に蓄積し、膨張行程時
に前記減圧室内の圧縮空気を前記ばね力によって前記サ
ブピストンを作動して前記主室へ噴出させることから成
るエンジンにおける燃焼室の構造。
【請求項２】前記制御弁は圧縮行程終端近傍で前記連
絡孔を開放し且つ排気行程終端までに閉鎖するように設
定され、また、前記燃料弁は前記連絡孔の閉鎖時に開放
して前記燃料供給路から前記ガス体燃料を前記副室に供
給することから成る請求項１に記載のエンジンにおける
燃焼室の構造。
【請求項３】前記減圧室と前記主室との連通口は、ピ
ストンの圧縮行程後半から膨張行程前半までの期間にお
いて前記ピストンのヘッド部側面によって閉鎖するよう
に設定されていることから成る請求項１又は２に記載の
エンジンにおける燃焼室の構造。
【請求項４】前記減圧室は前記シリンダヘッドに配置
された減圧室部材によって形成され、前記減圧室部材内
のシリンダを摺動移動する前記サブピストンの背面には
スプリングが配置されている請求項１〜３のいずれか１
項に記載のエンジンにおける燃焼室の構造。
【請求項５】前記主室は耐熱性セラミックスから成る
前記燃焼室部材で遮熱構造に形成され、前記副室は耐熱
性セラミックスから成る前記副室部材で遮熱構造に形成
され、また、前記減圧室は遮熱構造に形成されている請
求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンにおける燃
焼室の構造。