JPH10306724A - 副室式内燃機関 - Google Patents

副室式内燃機関

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Publication number
JPH10306724A
JPH10306724A JP9130424A JP13042497A JPH10306724A JP H10306724 A JPH10306724 A JP H10306724A JP 9130424 A JP9130424 A JP 9130424A JP 13042497 A JP13042497 A JP 13042497A JP H10306724 A JPH10306724 A JP H10306724A
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JP
Japan
Prior art keywords
chamber
sub
auxiliary chamber
face
injection port
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Withdrawn
Application number
JP9130424A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadao Omura
忠雄 大村
Yoichi Kataoka
洋一 片岡
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10306724A publication Critical patent/JPH10306724A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 副室内における渦流の速度を所要速度に維持
しつつ、副室噴口の絞り損失を低減して、機関の燃料消
費率を低減するとともに、吐煙の良化、NOx及び未燃
焼料の排出の低減等の排気ガス状態の良化がなされた副
室式内燃機関を提供する。 【解決手段】 副室下部を構成する副室下部の副室中心
線よりも外側に形成される空気渦流流入側壁面と副室底
面とを円弧状面にて結合するとともに、前記円弧状面に
対向する側の副室下部の壁面に、前記副室噴口に向かう
ように傾斜された傾斜面を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はシリンダヘッドに形
成された副室とピストン上部に形成された主室とを副室
噴口にて連通してなる副室式内燃機関、特に副室が渦流
室にて構成された渦流室式ディ−ゼル機関の燃焼室構造
に関する。
【0002】
【従来の技術】図3及び図4は渦流室式ディ−ゼル機関
の従来構造の1例を示し、図3は副室中心線に沿う断面
図、図4は図3のZ−Z線断面図である。図3及び図4
において、4はシリンダヘッド、7はピストン、8はシ
リンダである。1は主室であり、前記ピストン7の上
面、シリンダヘッド4の下面4a及びシリンダ8の内面
にて区画形成されている。
【0003】2は前記シリンダヘッド4内のシリンダ中
心線B−Bに対し、外周寄りに設けられた副室である。
該副室2は、シリンダヘッド4に形成された半球状の副
室上部2a及び該シリンダヘッド4に圧入された副室口
金9に形成された円錐台状の副室下部2bより成る渦流
室状に形成されている。前記副室下部2bの副室内壁2
eと副室底面2cとは一定角度の角部2dにて結合さ
れ、副室2は副室中心線A−Aに関して対称に形成され
る。
【0004】3は前記副室2と主室1とを連通する副室
噴口であり、副室下部2bの外周寄りの部位から主室1
の外周寄りの部位に向けて傾斜して設けられている。5
はシリンダヘッド4に固定された燃料噴射弁である。ま
た6は機関の始動時に副室2を予熱するためのグロ−プ
ラグであり、必要に応じて設けられる。10はシリンダ
ヘッドガスケットである。
【0005】かかる従来技術に係る副室式内燃機関の運
転時において、圧縮行程では主室1内の空気はピストン
7の上昇によって圧縮され副室噴口3を経て副室2内に
流入し渦流Sを生成する。この渦流Sに向かって燃料噴
射弁5から燃料を噴射すると、噴射された燃料は渦流S
と共に副室2内を旋回し、燃料噴霧と空気(渦流S)と
の混合が行なわれて着火し燃焼せしめられる。副室2内
の未燃・既燃ガスは副室噴口3を通って主室1内に噴出
されてピストン7に膨張仕事をするとともに、主室1内
の空気と混合し燃焼が行なわれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記のような渦流室式
ディ−ゼル機関において、高い燃焼効率を得るには、副
室2内での燃料と空気との混合気形成を促進すること
と、副室内壁2eへの燃料の付着を防止することが重要
である。このため、前記機関においては、副室噴口3の
通路面積を小さくして、副室噴口3における噴流の速
度、つまり副室2内における渦流Sの速度を増大するこ
とにより、かかる課題に対応している。
【0007】しかしながら前記のように副室噴口3の通
路面積を絞る(小さくする)と、副室2内の未燃・既燃
ガスが主室1へ噴出する際の流路抵抗が大きくなり、絞
り損失が増大すると共に、主室1内での燃焼が遅れて燃
焼の等容度(等容燃焼をなす割合)が低下する。また副
室2と主室1との間のガス流速が増大することにより熱
損失も増大する。
【0008】即ち、副室噴口3の通路面積を絞って、こ
こを流れる噴流の速度を増大せしめると、上記のような
不具合が発生し、これによって機関の燃料消費率が増大
するとともに、吐煙の悪化、NOx(窒素酸化物)の増
大、未燃料の排出等の排気ガス状態の悪化が発生する。
【0009】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、副
室内における渦流の速度を所要速度に維持しつつ、副室
の絞り損失及び熱損失を低減して、機関の燃料消費率を
低減するとともに、吐煙の良化、NOx及び未燃焼料の
排出の低減等の排気ガス状態の良化がなされた副室式燃
料機関を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、シリンダヘッドに形成され燃料噴射弁が設
けられた副室と、ピストンの上部に形成された主室とを
副室噴口により連通してなる副室式内燃機関において、
前記副室の下部を構成する副室下部の副室中心線よりも
外側に形成される空気渦流流入側壁面と副室底面とを円
弧状面にて結合するとともに、前記円弧状面に対向する
側の副室下部の壁面に、前記副室噴口に向かうように傾
斜された傾斜面を設けたことを特徴とする。
【0011】かかる発明によれば、圧縮行程時に副室噴
口を通って副室内に流入する空気は副室下部に形成され
た円弧状面の流路抵抗が小さいため、減速されることな
く副室内で強い渦流を生成する。つまり、副室噴口の流
路面積を絞って流速を上昇することなしに副室内におい
て所要の空気渦流が得られ、着火・燃焼に必要な混合気
形成エネルギが確保される。
【0012】また副室内で着火・燃焼後の未燃・既燃ガ
スは、前記円弧状面の対向する側、つまり渦流の下流側
に設けられた傾斜面の抵抗により、減速されて副室噴口
から主室へと噴出される。この際において、前記のよう
に副室噴口が絞られてなく、かつ前記ガスの流速が傾斜
面の抵抗により充分に減速されているので、副室内の前
記未燃・既燃ガスは絞り損失を伴うことなく、前記傾斜
面のアシストを受けて速やかに主室内に噴出せしめられ
る。従って、主室内での延焼が速やかに行なわれて等容
度が増し燃焼効率が向上する。
【0013】従って、かかる発明によれば、副室噴口を
絞ることなく副室内において、着火・燃焼に必要な混合
気形成エネルギを確保できる空気渦流を生成することが
できる。また、副室内で着火・燃焼した後の未燃・既燃
ガスは上記のように副室噴口が絞られていないので副室
噴口で絞り損失を生ずることなく、また傾斜面による減
速作用によって過大なガス減速となることなく主室へと
噴出させることができる。
【0014】これにより、主燃焼室内での燃焼が速やか
に行われ燃焼効率が向上し、機関の燃料消費率が低減さ
れ、吐煙が減少して騒音の低減がなされ、未燃炭化水素
の排出及びNOxの排出が抑制され、排気ガスの改善が
なされる。
【0015】また、好ましくは、前記発明において、前
記円弧状面が前記副室の円周方向の半周に設けられ、前
記傾斜面が残りの半周に設けられ、円弧状面と傾斜面と
の境目は段差なく滑らかに結合されてなる。このように
構成すれば、円弧状面と傾斜面との結合部副室内におけ
る空気流の抵抗となることが無く、混合気の形成が上記
結合部に阻害されることなく行なわれる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。
【0017】図1は本発明の実施形態に係る渦流室式デ
ィ−ゼル機関の燃焼室近傍を示す副室中心線に沿う断面
図、図2は図1のY−Y線断面図である。図1及び図2
において、4はシリンダヘッド、7はピストン、8はシ
リンダである。1は主室であり、前記ピストン7の上
面、シリンダヘッド4の下面4a及びシリンダ8の内面
にて区画形成されている。
【0018】2は前記シリンダヘッド4内のシリンダ中
心線B−Bに対し、外周寄りに設けられた副室である。
該副室2はシリンダヘッド4に形成された半球状の副室
上部2a及び該シリンダヘッド4に圧入された副室口金
9に形成された副室下部(詳細構造は後述)2bよりな
る渦流室状に形成されている。3は前記副室2と主室1
とを連通する副室噴口であり、副室下部2bの外周寄り
の部位から主室1の外周寄りの部位に向けて傾斜して設
けられている。
【0019】5はシリンダヘッド4に固定された燃料噴
射弁である。また6は機関の始動時に副室を予熱するた
めのグロ−プラグであり、必要に応じて設けられる。1
0はシリンダヘッドガスケットである。以上の基本構成
は図3及び図4に示す従来技術と同様である。
【0020】本発明では、前記副室2の副室下部2bの
形状を改良している。即ち、図1において、前記副室下
部2bは、副室中心線A−Aよりも外側つまりシリンダ
8の内面に近く渦流Sが流入する側の、副室底面2cの
副室噴口3の開口端3aから副室内壁2eの外側(シリ
ンダ中心線B−Bから離れる側)下部との間を、半径R
の円弧状面21に形成している。
【0021】さらに前記副室下部2bの前記円弧面21
と対向する側には、副室2内のガスが副室噴口3を通っ
て主室1へ噴出するところの副室内壁2eの下部から前
記副室底面2cにかけて、一定角度αにて傾斜せしめら
れた傾斜面22が形成されている。前記円弧状面21
と、傾斜面22との副室底面2cに占める範囲θ1 、θ
2 は機関性能及び排気ガス特性により設定され、この実
施形態の様にθ1 :θ2 =180°:180°、あるい
はθ1 :θ2 =90°:270°等が好適である。
【0022】また、前記θ1 の円周方向範囲にて設けら
れた円弧状面21とθ2 の円周方向範囲にて設けられた
傾斜面22との境目は、段差なく滑らかな曲線にて結合
され、該結合部が副室2内におけるガスの流動抵抗とな
らないようにしている。
【0023】かかる構成からなる渦流室式ディ−ゼル機
関の運転時において、圧縮行程では主室1内の空気はピ
ストン7の上昇によって圧縮され副室噴口3を経て副室
2内に流入して渦流Sを生成する。この際において、副
室下部2bの底部は、渦流Sが流入する側の副室噴口開
口部3aから副室内壁2eにかけて円弧状面21を設け
ているため、円弧壁面による流路抵抗が小さくなり、渦
流Sの減速が抑制される。従って、副室噴口3の絞り損
失を低減するために副室噴口3の流路面積を拡げても副
室2内での燃焼促進に必要な混合気形成エネルギーは確
保することが出来る。
【0024】この渦流Sに向かって燃料噴射弁5から燃
料を噴射すると、噴射された燃料は渦流Sと共に副室2
内を旋回し、燃料噴霧と空気(渦流S)との混合が行な
われ、グロ−プラグ6の先端付近で着火・燃焼が始ま
り、未燃・既燃ガスは前記円弧状面21と反対側の副室
下部2bの底部に到達する。
【0025】そして、この未燃・既燃ガスは、前記傾斜
面22に達すると該傾斜面22の断面直線形状の壁面に
沿って流れることにより、この壁面22の抵抗によって
ガス流速が減速され、副室噴口3を通って主室1へと噴
出される。この場合、上記のように副室噴口3の面積が
絞られてないため、ガスは速やかに噴出される。しかも
かかる未燃・既燃ガスは、この傾斜面22によって副室
下部2bから副室噴口3側に向かう方向に流動するの
で、副室2から副室噴口3を経て主室1へと速やかに噴
出される。これによって主室1内での燃焼が迅速に行わ
れる。また副室2内において着火した後のガスは副室2
内に滞留することなく、前記傾斜面22の減速作用によ
り速やかに減速されて副室噴口3を通って主室1内に噴
出される。
【0026】これにより、主燃焼室内での燃焼が速やか
に行われ燃焼効率が向上し、機関の燃料消費率が低減さ
れ、吐煙が減少して騒音の低減がなされ、未燃炭化水素
の排出及びNOxの排出が抑制され、排気ガスの改善が
なされる。また請求項2のように構成することにより、
円弧状面と傾斜面との結合部が渦流やガスの流動抵抗と
なって混合気の形成が阻害されることは無い。
【0027】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、副室
下部の空気渦流流入側壁面と副室底面とを円弧状面にて
結合したことにより、渦流の流路抵抗が低減され、この
結果副室噴口を絞ることなく副室内において、着火・燃
焼に必要な混合気形成エネルギーを確保できる空気渦流
を生成することができる。
【0028】又、副室内で着火・燃焼した後の未燃・既
燃ガスは上記のように副室噴口が絞られていないので副
室噴口で絞り損失を生ずることなく、また傾斜面による
減速作用によって過大なガス流速となることなく、主室
へと噴出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る渦流室式ディ−ゼル機
関の燃焼室周りの縦断面図である。
【図2】図1のY−Y線断面図である。
【図3】従来の渦流室式ディ−ゼル機関を示す図1に対
応する図である。
【図4】図3のZ−Z線断面図である。
【符号の説明】
1 主室 2 副室 2a 副室上部 2b 副室下部 2c 副室底面 2e 副室内壁 3 副室噴口 4 シリンダヘッド 5 燃料噴射弁 6 グロ−プラグ 7 ピストン 8 シリンダ 21 円弧状面 22 傾斜面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダヘッドに形成され燃料噴射弁が
    設けられた副室と、ピストンの上部に形成された主室と
    を副室噴口により連通してなる副室式内燃機関におい
    て、 前記副室の下部を構成する副室下部の副室中心線よりも
    外側に形成される空気渦流流入側壁面と副室底面とを円
    弧状面にて結合するとともに、 前記円弧状面に対向する側の副室下部の壁面に、前記副
    室噴口に向かうように傾斜された傾斜面を設けたことを
    特徴とする副室式内燃機関。
  2. 【請求項2】 前記円弧状面が、前記副室の円周方向の
    半周に設けられ、前記傾斜面が残りの半周に設けられ、
    前記円弧状面と傾斜面との境目は段差なく滑らかに結合
    されてなる請求項1記載の副室式内燃機関。
JP9130424A 1997-05-02 1997-05-02 副室式内燃機関 Withdrawn JPH10306724A (ja)

Priority Applications (1)

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JP9130424A JPH10306724A (ja) 1997-05-02 1997-05-02 副室式内燃機関

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JP9130424A JPH10306724A (ja) 1997-05-02 1997-05-02 副室式内燃機関

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JPH10306724A true JPH10306724A (ja) 1998-11-17

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ID=15033922

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JP9130424A Withdrawn JPH10306724A (ja) 1997-05-02 1997-05-02 副室式内燃機関

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JP (1) JPH10306724A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016065456A (ja) * 2014-09-22 2016-04-28 株式会社デンソー 副室式内燃機関

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016065456A (ja) * 2014-09-22 2016-04-28 株式会社デンソー 副室式内燃機関

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040706