JPH1054244A - Indirect injection type engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、シリンダ側に形
成した主室とピストンヘッド又はシリンダヘッドに形成
した副室とを連通する連絡孔を備えている副室式エンジ
ンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sub-chamber engine having a communication hole for communicating a main chamber formed on a cylinder side with a sub-chamber formed on a piston head or a cylinder head.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、エンジンの燃焼改善を目的として
渦流室を持つ渦流室式エンジンが開発されている。この
ような渦流室式エンジンは、シリンダヘッドに形成した
渦流室、該渦流室とシリンダ側に形成した主室とを連通
する連絡孔及び渦流室内に燃料を噴霧する燃料噴射ノズ
ルを有し、連絡孔を通じて渦流室に流入する渦流によっ
て渦流室内に噴射された燃料と空気との混合気を形成さ
せて一次燃焼させ、次いで渦流室から連絡孔を通じて主
室へ火炎、未燃混合気等のガスを噴出して二次燃焼させ
ている。2. Description of the Related Art Conventionally, a swirl chamber type engine having a swirl chamber has been developed for the purpose of improving the combustion of the engine. Such a swirl chamber type engine has a swirl chamber formed in a cylinder head, a communication hole communicating the swirl chamber with a main chamber formed on a cylinder side, and a fuel injection nozzle for spraying fuel into the swirl chamber. The vortex flowing into the swirl chamber through the hole forms a mixture of fuel and air injected into the swirl chamber and performs primary combustion.Then, a gas such as a flame, an unburned air-fuel mixture, etc. is transferred from the swirl chamber to the main chamber through the communication hole. Spouts and secondary combustion.
【0003】また、実開昭58−77125号公報に
は、ピストン内燃焼副室付ディーゼル機関が開示されて
いる。該ピストン内燃焼副室付ディーゼル機関は、燃料
噴射ノズルからの燃料噴射を副室で行って、次いで、副
燃焼室から主燃焼室に噴出した燃焼ガスに対して燃料噴
射ノズルから主燃焼室に残りの燃料を噴射し、主燃焼室
に強力な渦流を形成させるものである。Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 58-77125 discloses a diesel engine with a combustion chamber inside the piston. The diesel engine with a combustion chamber inside the piston performs fuel injection from the fuel injection nozzle in the sub-chamber, and then, from the fuel injection nozzle to the main combustion chamber for the combustion gas injected from the sub-combustion chamber into the main combustion chamber. The remaining fuel is injected to form a strong vortex in the main combustion chamber.
【0004】また、特開平7−119577号公報に
は、副室付2サイクルディーゼル機関の燃料噴射制御装
置が開示されている。該燃料噴射制御装置は、着火遅れ
を改善するため、圧縮行程後半に副室へ燃料を噴射する
主燃料噴射ノズルと、掃気中にピストン下死点以降に副
室に燃料を噴射する予燃料噴射ノズルとを有する。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-119577 discloses a fuel injection control device for a two-cycle diesel engine with a sub chamber. The fuel injection control device includes a main fuel injection nozzle for injecting fuel into the sub chamber in the latter half of the compression stroke to improve ignition delay, and a pre-fuel injection for injecting fuel into the sub chamber after the piston bottom dead center during scavenging. And a nozzle.
【0005】また、特開平7−332091号公報に
は、副室式エンジンが開示されている。該副室式エンジ
ンは、ピストン側に副室を形成し、副室上部に燃料リッ
チの混合気を生成し、混合気を早く主室へ噴出させて燃
焼期間を短縮するものであり、燃料噴射ノズルをピスト
ン頂部に形成したノズル孔から副室内にピストン上死点
近傍で突入させ、多噴孔から側壁面に対して軸方向高さ
の1/2より高い領域に向けて燃料を噴射させる。ノズ
ル孔の回りの部分のピストン頂部に連絡孔を隔置して形
成し、連絡孔の通路断面積をピストン頂面の全面積に対
して1.5〜5%の面積比に設定する。ピストン頂部側
の側壁面に対する多噴孔からの燃料噴霧の衝突角は90
°〜120°の範囲内になるように設定されている。Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 7-332091 discloses a sub-chamber engine. The sub-chamber engine forms a sub-chamber on the piston side, generates a fuel-rich mixture in the upper part of the sub-chamber, and quickly ejects the air-fuel mixture into the main chamber to shorten a combustion period. A nozzle is protruded from a nozzle hole formed at the top of the piston into the sub-chamber near the top dead center of the piston, and fuel is injected from the multiple injection holes toward a region higher than half the height in the axial direction with respect to the side wall surface. A communication hole is formed at the top of the piston around the nozzle hole, and the passage cross-sectional area of the communication hole is set to an area ratio of 1.5 to 5% with respect to the entire area of the piston top surface. The collision angle of the fuel spray from the multiple injection holes against the side wall surface on the top side of the piston is 90.
The angle is set to be in the range of ° to 120 °.
【0006】また、特開平3−115727号公報に
は、副室式断熱エンジンが開示されている。該副室式断
熱エンジンは、主ノズルから主室に吸入行程初期に主室
の壁面に向かって主室内に可燃混合気以下の量の燃料を
噴射して壁面から熱エネルギを吸収し、副ノズルから圧
縮行程上死点近くで副室の壁面に向かって副室に燃料を
噴射して混合気をリッチにして着火燃焼させ、NOX 、
HC、スート等の発生を低減するものである。[0006] Japanese Patent Laid-Open Publication No. 3-115727 discloses a sub-chamber insulated engine. The sub-chamber insulated engine injects an amount of fuel equal to or less than a combustible air-fuel mixture into the main chamber toward the wall of the main chamber at an early stage of the suction stroke from the main nozzle to the main chamber to absorb heat energy from the wall, and the mixture by injecting fuel in the rich ignites combustion subchamber towards the wall surface of the auxiliary chamber near top dead center compression stroke from, NO X,
It reduces the generation of HC, soot and the like.
【0007】また、特開平4−259640号公報に
は、希薄燃焼用火花点火内燃機関が開示されている。該
希薄燃焼用火花点火内燃機関は、運転状態が変化しても
排ガス中の窒素酸化物濃度が上昇しないように、副室内
への燃料供給割合を任意に制御するものである。Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-259640 discloses a spark ignition internal combustion engine for lean burn. The lean-ignition spark ignition internal combustion engine arbitrarily controls the fuel supply ratio to the sub-chamber so that the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas does not increase even when the operating state changes.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】一般に、副室での燃焼
温度は高温であるため、NOX の生成を低減する対策と
しては、燃料リッチで燃焼させることが効果的である。
また、燃焼温度が高温である時、燃料リッチで燃焼させ
るには、エンジン構造のタイプとしては副室式エンジン
で対応することが有効である。エンジンを副室式燃焼室
に構成した場合に、副室式燃焼室の燃焼スピードを直接
噴射式燃焼室の燃焼スピードと同程度まで速くするに
は、副室と主室とを連通する連通孔の通路断面積を拡大
することが必要である。ところが、連通孔の通路断面積
を大きくすると、副室から主室へ流出する噴出スピード
が低下し、主室での燃焼が十分に行われない。To the 0005] Generally, the combustion temperature in the secondary chamber because of the high temperature, as a measure to reduce the production of NO X, it is effective to combust the fuel-rich.
In addition, when the combustion temperature is high, it is effective to use a sub-chamber engine as a type of engine structure in order to perform fuel-rich combustion. In order to increase the combustion speed of the sub-chamber combustion chamber to the same level as the combustion speed of the direct injection combustion chamber when the engine is configured as a sub-chamber combustion chamber, a communication hole communicating the sub-chamber with the main chamber is provided. It is necessary to enlarge the cross-sectional area of the passage. However, if the passage cross-sectional area of the communication hole is increased, the speed of jetting out from the sub-chamber to the main chamber is reduced, and combustion in the main chamber is not sufficiently performed.
【0009】また、従来のエンジンでは、高い熱効率と
低NOX を両立させるために、希薄予混合気を圧縮し、
上死点近くで自着火により燃焼させる開発が行われてお
り、この場合、高い圧縮比と希薄予混合を組み合わせ
て、極めて高い熱効率が期待できるが、更に希薄である
ため燃焼温度が低く、NOX の生成も極めて小さい。し
かしながら、このような予混合希薄自着火式エンジン
は、着火ポイントのコントロールが重要になり、ノッキ
ングが発生しないように圧縮してピストン圧縮上死点近
くで良好に自着火させることが極めて困難である。即
ち、エンジンでは、サイクル毎にバラツキがあり、気筒
毎にバラツキがあるため、安定して自着火させることが
できない。そこで、予混合希薄自着火式エンジンでは、
着火ポイントのコントロールを如何に行うかの問題があ
る。また、このようなエンジンを実用化するためには、
ノッキングが発生しないようにするため、十分に希薄な
リーン混合気を生成するか、低い圧縮比に設定するか、
ガソリン等のノック性の高い(オクタン価の高い)燃料
を用いることが重要である。このような燃焼プロセスを
有するエンジンでは、基本的には、混合気が十分に希薄
なリーン混合気であれば、軽油でも自着火が起きないよ
うに運転できる。Further, in the conventional engine, in order to achieve both high thermal efficiency and low NO X , the lean premixed gas is compressed,
Development is underway to burn by self-ignition near top dead center. In this case, a very high thermal efficiency can be expected by combining a high compression ratio and lean premixing, but the combustion temperature is low due to the leaner, and NO The generation of X is also very small. However, in such a premixed lean self-ignition engine, it is very important to control the ignition point, and it is extremely difficult to compress so that knocking does not occur and to satisfactorily self-ignite near the piston compression top dead center. . That is, in the engine, there is a variation in each cycle, and there is a variation in each cylinder, so that stable self-ignition cannot be performed. Therefore, in the premixed lean self-ignition engine,
There is a problem how to control the ignition point. Also, to make such an engine practical,
To avoid knocking, generate a lean enough mixture, set a lower compression ratio,
It is important to use a highly knockable (high octane) fuel such as gasoline. In an engine having such a combustion process, basically, if the mixture is sufficiently lean, the engine can be operated so that self-ignition does not occur even with light oil.
【0010】前掲特開平3−115727号公報に開示
された副室式断熱エンジンは、主室に燃料を噴射する主
ノズルと副室に燃料を噴射する副ノズルを必要とするの
で、構造が複雑になってコストアップになり、副室がス
ワールチャンバタイプであるので、主室での混合時間が
長くなって燃焼速度を速くするのは困難である。The sub-chamber insulated engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-115727 requires a main nozzle for injecting fuel into the main chamber and a sub-nozzle for injecting fuel into the sub-chamber. As the auxiliary chamber is of the swirl chamber type, the mixing time in the main chamber becomes longer, and it is difficult to increase the combustion speed.
【0011】前掲特開平4−259640号公報に開示
されている希薄燃焼用火花点火内燃機関は、主室と副室
への燃料ガスの配分は窒素酸化物濃度センサの結果を元
にコントロールするものであり、火花点火の場合には、
熱エネルギが小さいので、火炎伝播によって燃焼を行う
必要があり、主室にある混合気の当量をリーンにするに
は限度がある。In the spark ignition internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-259640, the distribution of fuel gas to the main chamber and the sub chamber is controlled based on the result of a nitrogen oxide concentration sensor. In the case of spark ignition,
Since the heat energy is small, it is necessary to perform combustion by flame propagation, and there is a limit to making the equivalent of the air-fuel mixture in the main chamber lean.
【0012】予混合圧縮着火エンジンは、高い効率とN
OX の発生を抑制するためには、着火時期のコントロー
ルを適正に行う必要があるが、筒内の温度、圧力又は予
混合気の当量比により、着火時期が変化したり、未着火
になる。また、予混合圧縮着火エンジンは、筒内の混合
気の状態によっては部分的に着火するが、全域で燃焼せ
ず、失火してしまい、極めて狭い運転領域のみで運転が
可能である。また、予混合圧縮着火エンジンでは、予混
合気を高い圧縮比にして自着火させないため、リーン混
合気であって、高いオクタン価の燃料を用いることであ
る。例えば、ガソリンを燃料とし、圧縮比を15〜16
とした場合に、自着火しない当量比は0.5以下であ
る。このような状態で火花点火しても火炎は燃焼伝播せ
ず、失火する。また、その対応策として、ガソリンを上
死点近くで噴射しても混合気ができる時間が必要である
こと、その混合気が温度上昇するために、時間がかかる
こと等で自着火は極めて困難である。The homogeneous charge compression ignition engine has high efficiency and N
In order to suppress the generation of O X, it is necessary to properly carry out the control of the ignition timing, the temperature in the cylinder, the equivalent ratio of the pressure or the premixed gas, or ignition timing is changed, the non-ignition . In addition, the homogeneous charge compression ignition engine partially ignites depending on the state of the air-fuel mixture in the cylinder, but does not burn over the entire area and misfires, and can be operated only in an extremely narrow operating range. Further, in the premixed compression ignition engine, since the premixed air is not self-ignited at a high compression ratio, a lean mixture and a high octane fuel are used. For example, using gasoline as fuel, and setting the compression ratio to 15-16
In this case, the equivalent ratio that does not cause self-ignition is 0.5 or less. Even if sparks are ignited in such a state, the flame does not propagate and propagate, causing misfire. In addition, as a countermeasure, self-ignition is extremely difficult because it requires time to form an air-fuel mixture even if gasoline is injected near top dead center, and it takes time because the air-fuel mixture rises in temperature. It is.
【0013】そこで、副室式エンジンにおいて、噴射し
た燃料が自着火し易い条件を作るため、副室内の温度を
上昇させ、短時間に当量比1近くの混合気を生成するこ
とである。また、副室式エンジンでは、超リーン混合気
で高圧縮比で着火燃焼させ、理論熱効率を高くすること
ができるので、如何にして超リーン混合気で高圧縮比で
着火燃焼させるかであり、副室で着火した後、主室のリ
ーン混合気をどのように短時間で燃焼させるかであり、
着火用燃料を副室に噴射した燃料を主室へ流出させず、
副室内に留めて混合気を生成させ、高温の壁面から熱を
奪って瞬時に可燃混合気に自着火させることである。Therefore, in the sub-chamber engine, the temperature in the sub-chamber is raised in order to create a condition in which the injected fuel is liable to self-ignite, and an air-fuel mixture having an equivalence ratio close to 1 is generated in a short time. In addition, in the sub-chamber engine, ignition and combustion at a high compression ratio with a super-lean mixture can be performed to increase the theoretical thermal efficiency, so how to perform ignition and combustion at a high compression ratio with a super-lean mixture, After ignition in the sub chamber, how to burn the lean mixture in the main chamber in a short time,
Fuel injected for ignition into the sub-chamber does not flow out to the main chamber,
That is, the mixture is generated in the sub-chamber and the heat is taken from the high-temperature wall surface to instantaneously ignite the combustible mixture.
【0014】[0014]
【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、予混合圧縮着火エンジン
において、着火時期のコントロールを適正に行って予混
合気が着実に短時間に且つ広い運転領域で燃焼させるこ
とであり、主室の予混合希薄燃焼を行わせることであ
り、主室での予混合気を高い圧縮比に確保し、自着火即
ちノッキングしない程度の十分に希薄な混合気を予め生
成し、次いで、副室に着火のための燃料を噴射し、副室
から多数の連絡孔を通じて火炎と未燃混合気とをシリン
ダ周辺へ放射状に噴出させ、該火炎を火種にして主室の
リーン混合気に火炎伝播させ、主室での燃焼スピードを
アップして燃焼を短期に完結させ、全体としてNOX の
発生を低減し、熱効率を向上させる副室式エンジンを提
供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems. In a premixed compression ignition engine, the ignition timing is appropriately controlled so that the premixed air can be steadily reduced in a short time. In addition, the combustion is performed in a wide operating range, and the premixed lean combustion in the main chamber is performed. The premixed air in the main chamber is secured at a high compression ratio, and the mixture is lean enough to prevent self-ignition, that is, knocking. A fuel-air mixture is generated in advance, then fuel for ignition is injected into the sub-chamber, and a flame and an unburned air-fuel mixture are radially ejected from the sub-chamber to the periphery of the cylinder through a number of communication holes, and the flame is ignited. is flame propagation in lean mixture in the main chamber in the, and up combustion speed in the main chamber to complete the combustion in the short, providing a pre-combustion chamber engine to reduce the occurrence of overall NO X, thereby improving the thermal efficiency It is to be.
【0015】この発明は、シリンダ内を往復動するピス
トン、前記ピストンの頂面と前記シリンダとで囲まれる
前記シリンダ側に形成された主室、前記シリンダのほぼ
中央に位置するように設けられた副室、前記主室と前記
副室とを連通するほぼ前記シリンダ中央領域で周方向に
隔置して形成された複数の連絡孔、及び少なくとも前記
副室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルを具備し、吸入
行程から圧縮行程までの間の所定の期間に前記主室に自
着火しない程度のリーン混合気を生成し、ピストン圧縮
上死点近傍で前記燃料噴射ノズルから前記副室内に着火
用燃料を噴射して前記副室内の混合気を着火燃焼させる
ことから成る副室式エンジンに関する。According to the present invention, there is provided a piston reciprocating in a cylinder, a main chamber formed on the cylinder side surrounded by a top surface of the piston and the cylinder, and provided substantially at the center of the cylinder. A sub-chamber, a plurality of communication holes formed in the cylinder central region that communicate the main chamber and the sub-chamber substantially in the circumferential direction, and a fuel injection nozzle configured to inject fuel into at least the sub-chamber. Then, during a predetermined period from the suction stroke to the compression stroke, a lean mixture that does not self-ignite in the main chamber is generated, and the fuel for injection into the sub-chamber from the fuel injection nozzle near the piston compression top dead center. And a sub-chamber engine that ignites the air-fuel mixture in the sub-chamber.
【0016】また、前記副室はシリンダヘッドのほぼ前
記シリンダ中央領域に形成されたキャビティに配置され
た副室部材で形成され、前記連絡孔は前記副室部材に周
方向に隔置して形成され、前記主室に生成されるリーン
混合気は燃料を前記燃料噴射ノズルから前記連絡孔を通
じて前記主室に噴射することにより生成される。Further, the sub-chamber is formed by a sub-chamber member disposed in a cavity formed substantially in the center region of the cylinder of the cylinder head, and the communication hole is formed in the sub-chamber member so as to be circumferentially spaced. The lean mixture generated in the main chamber is generated by injecting fuel from the fuel injection nozzle through the communication hole into the main chamber.
【0017】或いは、この副室式エンジンは、前記主室
へ吸気を供給する吸気系には別の燃料噴射ノズルが設け
られ、前記主室に生成されるリーン混合気は前記別の燃
料噴射ノズルから前記吸気系に燃料を噴射することによ
って生成される。Alternatively, in this sub-chamber engine, another fuel injection nozzle is provided in an intake system for supplying intake air to the main chamber, and the lean mixture generated in the main chamber is supplied to the another fuel injection nozzle. And is generated by injecting fuel into the intake system.
【0018】また、前記副室はシリンダヘッドのほぼ前
記シリンダ中央領域に形成されたキャビティに配置され
た副室部材で形成され、前記副室部材は前記シリンダヘ
ッドの前記キャビティに遮熱層を介して配置されてい
る。Further, the sub-chamber is formed by a sub-chamber member disposed in a cavity formed substantially in the center region of the cylinder of the cylinder head, and the sub-chamber member is interposed between the cavity of the cylinder head through a heat shield layer. It is arranged.
【0019】また、前記副室はシリンダヘッドのほぼ前
記シリンダ中央領域に形成されたキャビティに配置され
た副室部材で形成され、前記副室部材の壁体中には前記
副室内の温度制御のためヒータが配置されている。The sub-chamber is formed by a sub-chamber member disposed in a cavity formed substantially in the center region of the cylinder of the cylinder head, and a wall for controlling the temperature of the sub-chamber is provided in a wall of the sub-chamber member. Therefore, a heater is provided.
【0020】又は、この発明は、シリンダ内を往復動す
るピストン、前記シリンダ側に形成された主室、前記シ
リンダのほぼ中央に位置するように前記ピストンに形成
された副室、前記ピストンに前記主室と前記副室とを連
通するほぼ前記シリンダ中央領域に形成された中央連絡
孔と前記中央連絡孔の回りの周方向に隔置して形成され
た複数の連絡孔、前記主室と前記副室に燃料を噴射する
多噴孔を備えた燃料噴射ノズル、及び吸入行程から圧縮
行程までの間の所定の期間において前記主室に燃料を噴
射して自着火しない程度のリーン混合気を生成し、ピス
トン圧縮上死点近傍で前記副室内に着火用燃料を噴射し
て前記副室内の混合気を着火燃焼させる制御を行うコン
トローラ、から成る副室式エンジンに関する。Alternatively, the present invention provides a piston which reciprocates in a cylinder, a main chamber formed on the cylinder side, a sub-chamber formed in the piston so as to be located substantially at the center of the cylinder, A central communication hole formed substantially in the cylinder central region communicating the main chamber and the sub-chamber, and a plurality of communication holes formed in a circumferential direction around the central communication hole; A fuel injection nozzle having a multi-injection hole for injecting fuel into the sub-chamber, and generating a lean air-fuel mixture that does not self-ignite by injecting fuel into the main chamber during a predetermined period from a suction stroke to a compression stroke. And a controller for injecting ignition fuel into the sub-chamber near the piston compression top dead center and performing control to ignite and burn a mixture in the sub-chamber.
【0021】また、この副室式エンジンでは、前記燃料
噴射ノズルの前記多噴孔から前記副室内への燃料噴射
は、前記ピストンに形成された前記中央連絡孔を通じて
前記副室の壁面に向かって噴射されるものである。In this sub-chamber engine, fuel is injected from the multiple injection holes of the fuel injection nozzle into the sub-chamber through the central communication hole formed in the piston toward the wall surface of the sub-chamber. It is what is injected.
【0022】また、この副室式エンジンでは、前記燃料
噴射ノズルはピストン圧縮上死点近傍で前記中央連絡孔
に突入し、前記副室内で前記多噴孔から前記副室の壁面
に向かって燃料が噴射されるものである。In this sub-chamber engine, the fuel injection nozzle protrudes into the central communication hole near the piston compression top dead center, and the fuel is injected from the multi-injection hole toward the wall surface of the sub-chamber in the sub-chamber. Is injected.
【0023】また、この副室式エンジンでは、前記副室
は前記ピストンに形成されたキャビティに遮熱層を介し
て配置された耐熱材料から成る副室構造体で遮熱構造に
構成されている。In this sub-chamber type engine, the sub-chamber is constituted by a sub-chamber structure made of a heat-resistant material and disposed in a cavity formed in the piston via a heat-insulating layer. .
【0024】この副室式エンジンは、上記のように構成
されているので、吸入行程又は圧縮行程において、燃料
噴射ノズルから主室に燃料の一部を噴射して主室に自着
火しない程度のリーン混合気を予め生成し、次いで、ピ
ストン圧縮上死点近傍で副室内に着火のための燃料を噴
射して高温の副室内の空気と混合させて着火燃焼させ
る。また、副室が遮熱構造に構成されているので、副室
内の壁面温度が主室の壁面温度に比較して高温であるの
で、副室に燃料を再噴射することによって副室で確実に
着火燃焼させることができ、副室内の温度と圧力とが急
激に上昇して燃焼エネルギーが大きくなり、副室から周
方向に隔置した多数の連絡孔を通じて主室へ放射状に火
炎を噴出させ、主室ヘ噴出した火炎は強いペネトレーシ
ョンで放射状に噴出するので、該火炎が火種となって主
室内のリーン混合気を巻き込んで燃焼伝播しつつシリン
ダ周辺へ直ちに到達し、極めて短時間に燃焼を完結して
熱効率をアップできる。Since the sub-chamber engine is constructed as described above, in the intake stroke or the compression stroke, a part of the fuel is injected from the fuel injection nozzle into the main chamber so that the main chamber does not self-ignite. A lean air-fuel mixture is generated in advance, and then fuel for ignition is injected into the sub-chamber near the piston compression top dead center, mixed with high-temperature air in the sub-chamber, and ignited and burned. In addition, since the sub-chamber has a heat shielding structure, the wall temperature in the sub-chamber is higher than the wall temperature in the main chamber. It can be ignited and burned, the temperature and pressure in the sub-chamber rises sharply and the combustion energy increases, causing a flame to radiate radially from the sub-chamber to the main chamber through a number of communication holes circumferentially separated, Since the flame that has erupted into the main chamber radiates radially with a strong penetration, the flame becomes a kind of fire, entrains the lean air-fuel mixture in the main chamber, propagates through the combustion, and immediately reaches the cylinder periphery, completing the combustion in a very short time. To improve thermal efficiency.
【0025】また、この副室式エンジンは、全体として
副室での燃焼割合を小さくして主室での燃焼をメインに
し、しかも副室内燃焼が一部ディーゼル燃焼であるた
め、NOX が生成するが、副室内の混合気はオーバオー
ルではリーンであるため、NOX の発生量は小さい。ま
た、副室内の混合気をリッチとしてもNOX の生成は小
さい値となる。主室ではリーン混合気が燃焼するので、
NOX の発生をほとんど零に低減でき、副室と主室との
燃焼全体として、NOX の排出量を大幅に低減でき、例
えば、NOX の排出量を0〜50ppmにまで低減でき
る。In addition, in this sub-chamber engine, the combustion ratio in the sub-chamber is reduced as a whole, and the main chamber is mainly used for combustion. Further, since the sub-chamber combustion is partially diesel combustion, NO X is generated. However, since the air-fuel mixture in the sub-chamber is lean overall, the amount of generated NO X is small. Further, even if the air-fuel mixture in the sub-chamber is made rich, the generation of NO X becomes a small value. Since the lean mixture burns in the main room,
The generation of NO X can be reduced to almost zero, and the NO X emission can be greatly reduced as a whole in the combustion of the sub chamber and the main chamber. For example, the NO X emission can be reduced to 0 to 50 ppm.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】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の第1実施例を示し、圧縮行
程途中の状態を示す断面図、図2は図1の副室式エンジ
ンのピストン圧縮上死点の状態を示す断面図、図3は図
1の副室式エンジンの膨張行程初期の状態を示す断面
図、及び図4は図1の副室式エンジンにおける燃料噴射
ノズルの噴射タイミングを示す説明図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a sub-chamber engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 shows a first embodiment of a sub-chamber engine according to the present invention, and is a cross-sectional view showing a state in the middle of a compression stroke. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state of a piston compression top dead center of the sub-chamber engine of FIG. FIG. 3 is a sectional view showing an initial stage of an expansion stroke of the sub-chamber engine of FIG. 1, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing injection timing of a fuel injection nozzle in the sub-chamber engine of FIG.
【0027】第1実施例の副室式エンジンは、例えば、
シリンダブロック17に形成された孔部19に配置され
たシリンダ20を構成するシリンダライナ18、シリン
ダブロック17にガスケット25を介在して固定された
シリンダヘッド13、シリンダヘッド13に取り付けら
れた燃料噴射ノズル4及びシリンダ20内を往復運動す
るピストン3から構成されている。ピストン3には、ピ
ストンリング26を装着するピストンリング溝27が形
成されている。この副室式エンジンでは、主室1がシリ
ンダ20側でシリンダヘッド下面14とピストン頂面1
6とで囲まれる領域に形成され、副室2がピストン3に
形成されたキャビティ9に形成されている。シリンダブ
ロック17には、エンジンの気筒数に対応する孔部19
が形成されている。シリンダ20は、上記のように、孔
部19に嵌合したシリンダライナ18で形成してもよ
く、又はシリンダブロック17の孔部19によって直接
構成してもよいものである。また、シリンダヘッド13
には、吸気ポート22と排気ポート24が形成され、吸
気ポート22には吸気バルブ21が配置され、排気ポー
ト24には排気バルブ23が配置されている。The sub-chamber engine of the first embodiment is, for example,
A cylinder liner 18 constituting a cylinder 20 disposed in a hole 19 formed in a cylinder block 17, a cylinder head 13 fixed to the cylinder block 17 via a gasket 25, and a fuel injection nozzle attached to the cylinder head 13 4 and a piston 3 reciprocating in the cylinder 20. The piston 3 has a piston ring groove 27 in which the piston ring 26 is mounted. In this sub-chamber engine, the main chamber 1 is located on the cylinder 20 side and the cylinder head lower surface 14 and the piston top surface 1
The sub-chamber 2 is formed in a cavity 9 formed in the piston 3. The cylinder block 17 has holes 19 corresponding to the number of cylinders of the engine.
Are formed. The cylinder 20 may be formed by the cylinder liner 18 fitted into the hole 19 as described above, or may be directly formed by the hole 19 of the cylinder block 17. Also, the cylinder head 13
, An intake port 22 and an exhaust port 24 are formed, the intake port 22 is provided with an intake valve 21, and the exhaust port 24 is provided with an exhaust valve 23.
【0028】ピストン3は、図示していないが、アルミ
ニウム合金、FC等の金属で作製されたピストン本体、
ピストン本体に形成されたキャビティに配置された耐熱
性のSi3 N4 等の高強度セラミックスで作製された副
室を形成する副室構造体から構成することができる。副
室2の遮熱構造は、例えば、ピストン3のキャビティに
セラミックス製の副室構造体を配置し、キャビティと副
室構造体の外面との間に遮熱空気層を形成して構成でき
る。副室2を遮熱構造に構成すれば、副室2の壁面温度
が主室1の壁面温度より高温に維持でき、副室2に噴射
された燃料を良好に着火燃焼させることができる。Although not shown, the piston 3 includes a piston body made of a metal such as aluminum alloy and FC,
It can be constituted by a sub-chamber structure forming a sub-chamber made of heat-resistant high-strength ceramics such as Si 3 N 4 arranged in a cavity formed in the piston body. The heat shielding structure of the sub-chamber 2 can be configured, for example, by arranging a ceramic sub-chamber structure in the cavity of the piston 3 and forming a heat-insulating air layer between the cavity and the outer surface of the sub-chamber structure. If the sub-chamber 2 is configured as a heat shield structure, the wall temperature of the sub-chamber 2 can be maintained higher than the wall temperature of the main chamber 1, and the fuel injected into the sub-chamber 2 can be ignited and burnt well.
【0029】この副室式エンジンは、シリンダ20内を
往復動するピストン3のシリンダ中央にキャビティ9を
形成し、キャビティ9をピストン頂部15で覆うことに
よって副室2がシリンダ20のほぼ中央に形成されてい
る。ピストン頂部15には、そのシリンダ中央に燃料噴
射ノズル4からの燃料が副室2内へ噴射されるように中
央連絡孔5が形成されている。また、燃料噴射ノズル4
は、周方向に隔置した多噴孔8を備えている。コントロ
ーラは、燃料噴射ノズル4の噴射タイミングをコントロ
ールすることができ、燃料噴射ノズル4の多噴孔8から
吸入行程から圧縮行程までの間の所定の期間において主
室1に燃料を噴射して自着火しない程度のリーン混合気
を予め生成させ、次いで、ピストン圧縮上死点近傍で中
央連絡孔5を通じて燃料を副室2内に噴射する制御を行
う。In this sub-chamber type engine, the cavity 9 is formed in the center of the cylinder of the piston 3 reciprocating in the cylinder 20, and the sub-chamber 2 is formed substantially in the center of the cylinder 20 by covering the cavity 9 with the piston top 15. Have been. A central communication hole 5 is formed in the piston top 15 so that fuel from the fuel injection nozzle 4 is injected into the sub-chamber 2 at the center of the cylinder. Also, the fuel injection nozzle 4
Has multiple injection holes 8 spaced apart in the circumferential direction. The controller can control the injection timing of the fuel injection nozzle 4, and injects fuel from the multiple injection holes 8 of the fuel injection nozzle 4 into the main chamber 1 during a predetermined period from the suction stroke to the compression stroke. A lean mixture that does not ignite is generated in advance, and then control is performed to inject fuel into the sub chamber 2 through the central communication hole 5 near the piston compression top dead center.
【0030】この副室式エンジンにおいて、ピストン3
のピストン頂部15には、主室1と副室2とを連通する
ため、中央連絡孔5と連絡孔6が形成されている。中央
連絡孔5は、ピストン頂部15のほぼシリンダ中央領域
に形成されている。中央連絡孔5は、図示のように円形
の孔に形成してもよく、或いは、図示していないが、花
びら状に周縁が凹凸形状の孔に形成されてもよい。ま
た、連絡孔6は、ピストン頂部15に形成された中央連
絡孔5の回りの周方向に隔置して複数形成されている。
連絡孔6は、主室1に開口する主室側開口10と副室2
に開口する副室側開口11とを連通するように形成され
ている。In this sub-chamber engine, the piston 3
A central communication hole 5 and a communication hole 6 are formed in the piston top 15 to communicate the main chamber 1 and the sub-chamber 2. The center communication hole 5 is formed substantially in the center region of the cylinder on the piston top 15. The central communication hole 5 may be formed as a circular hole as shown in the figure, or may be formed as a petal-shaped hole with a rugged periphery, though not shown. In addition, a plurality of communication holes 6 are formed in the circumferential direction around the central communication hole 5 formed in the piston top 15.
The communication hole 6 has a main chamber side opening 10 opening to the main chamber 1 and the sub chamber 2
It is formed so as to communicate with the sub-chamber-side opening 11 that opens to the outside.
【0031】この副室式エンジンでは、図1及び図4に
示すように、吸入行程から圧縮行程までの間の所定の期
間において、燃料噴射ノズル4の多噴孔8から主室1内
に燃料の一部を噴射し、主室1内に自着火しない程度の
リーン混合気即ち予混合気を予め生成する。次いで、図
2及び図4に示すように、ピストン圧縮上死点(爆発上
死点)近傍で、燃料噴射ノズル4の多噴孔8から中央連
絡孔5を通じて副室2内に着火用の燃料を噴射し、副室
2内のリーン混合気と混合させて着火燃焼させる。この
場合、燃料噴射ノズル4の多噴孔8から噴射される燃料
が副室2内に噴入されれば十分であるので、図2に示す
ように、燃料噴射ノズル4の先端部が中央連絡孔5内に
突入する必要がなく、シリンダヘッド13の下面14か
ら僅かに突出している程度でよく、燃料噴射ノズル4の
耐久性を損なうことがない。In this sub-chamber engine, as shown in FIGS. 1 and 4, fuel is injected from the multiple injection holes 8 of the fuel injection nozzle 4 into the main chamber 1 during a predetermined period from the suction stroke to the compression stroke. To generate a lean mixture, i.e., a premix, in the main chamber 1 to such an extent that self-ignition does not occur. Next, as shown in FIGS. 2 and 4, near the piston compression top dead center (explosion top dead center), the fuel for ignition is introduced into the sub chamber 2 from the multiple injection holes 8 of the fuel injection nozzle 4 through the central communication hole 5. Is injected and mixed with the lean air-fuel mixture in the sub-chamber 2 to ignite and burn. In this case, it is sufficient if the fuel injected from the multiple injection holes 8 of the fuel injection nozzle 4 is injected into the sub-chamber 2, so that the tip of the fuel injection nozzle 4 is connected to the center as shown in FIG. There is no need to protrude into the hole 5, and it is only necessary to protrude slightly from the lower surface 14 of the cylinder head 13, and the durability of the fuel injection nozzle 4 is not impaired.
【0032】この副室式エンジンは、上記のように、燃
料噴射ノズル4の多噴孔8から副室2内に着火用燃料が
噴射されると、副室2が遮熱構造に構成されているの
で、副室2内の高温の壁面に燃料が衝突し、或いは、燃
料が壁面に向かって噴射されると、副室2内の温度が高
温であるため、副室2内に燃料を噴射すれば、比較的に
リッチな混合気が生成されて自着火することになり、副
室2で直ちに確実に着火燃焼が起こり、副室2内の温度
と圧力とが急激に上昇して燃焼エネルギーが大きくな
り、図3に示すように、副室2から周方向に隔置した多
数の連絡孔6を通じて主室1へ放射状に火炎を噴出さ
せ、主室1ヘ噴出した火炎は強いペネトレーションで放
射状に噴出する。そこで、噴出した火炎が火種となって
主室1内のリーン混合気を巻き込んで燃焼伝播しつつシ
リンダ周辺へ直ちに到達し、極めて短時間に燃焼を完結
して、全体としてNOX の排出量を大幅に低減して、熱
効率をアップさせることができる。In the sub-chamber engine, as described above, when the fuel for ignition is injected into the sub-chamber 2 from the multiple injection holes 8 of the fuel injection nozzle 4, the sub-chamber 2 is configured to have a heat shielding structure. When the fuel collides with the high-temperature wall surface in the sub-chamber 2 or the fuel is injected toward the wall surface, the fuel is injected into the sub-chamber 2 because the temperature in the sub-chamber 2 is high. As a result, a relatively rich air-fuel mixture is generated and self-ignites, ignition and combustion occur immediately and reliably in the sub-chamber 2, and the temperature and pressure in the sub-chamber 2 rapidly rise to increase the combustion energy. As shown in FIG. 3, the flame is radiated radially from the sub-chamber 2 to the main chamber 1 through a large number of communication holes 6 circumferentially separated, and the flame blasted into the main chamber 1 is radiated by strong penetration. Spouts. Therefore, immediately reaches the periphery cylinder jetted flame with burn propagation involving a lean mixture in the main chamber 1 becomes spark, to complete the combustion in an extremely short time, the emission of the overall NO X The heat efficiency can be improved by greatly reducing the temperature.
【0033】次に、図5を参照して、この発明による副
室式エンジンの第2実施例を説明する。図5はこの発明
による副室式エンジンの第2実施例を示し、ピストン圧
縮上死点近傍の状態を示す断面図である。第2実施例
は、第1実施例と比較して、ピストン頂部に形成された
中央連絡孔が複数個形成されている以外は、同一の構成
及び作用効果を有するので、同一の部材には同一の符号
を付し、ここでは重複する説明は省略する。Next, a second embodiment of the sub-chamber engine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of the sub-chamber engine according to the present invention, showing a state near a piston compression top dead center. The second embodiment has the same configuration and operation and effects as those of the first embodiment except that a plurality of central communication holes formed at the top of the piston are formed. , And duplicate description is omitted here.
【0034】図5に示すように、この副室式エンジンで
は、中央連絡孔7は、ピストン中心の回りの周方向に隔
置して複数個形成されている。しかも、燃料噴射ノズル
4に設けた多噴孔8は、個々の中央連絡孔7に対応して
おり、多噴孔8からそれぞれ噴射された燃料噴霧はそれ
ぞれの中央連絡孔7を通じて副室2内へ噴射され、高温
の副室2内の空気と混合して着火燃焼することになる。
中央連絡孔7は、燃料噴射ノズル4の多噴孔8から噴射
される燃料噴霧を通過させることができる程度の小径の
孔に形成され、噴射燃料が副室2の壁面に衝突するよう
に設定されている。As shown in FIG. 5, in this sub-chamber engine, a plurality of central communication holes 7 are formed at intervals in the circumferential direction around the center of the piston. Moreover, the multiple injection holes 8 provided in the fuel injection nozzle 4 correspond to the respective central communication holes 7, and the fuel spray injected from the multiple injection holes 8 respectively passes through the respective central communication holes 7 into the sub-chamber 2. And is ignited and mixed with the air in the high-temperature sub-chamber 2.
The central communication hole 7 is formed as a hole having a diameter small enough to allow the fuel spray injected from the multiple injection holes 8 of the fuel injection nozzle 4 to pass therethrough, and is set so that the injected fuel collides with the wall surface of the sub-chamber 2. Have been.
【0035】また、図6を参照して、この発明による副
室式エンジンの第3実施例を説明する。図6はこの発明
による副室式エンジンの第3実施例におけるピストンを
示す断面図である。第3実施例は、第1各実施例と比較
して、ピストンに形成された副室2が遮熱構造に構成さ
れ、燃料噴射ノズルが中央連絡孔に上死点近傍で挿入さ
れる構成以外は、同一の構成及び作用効果を有するの
で、ここでは重複する説明は省略する。A third embodiment of the sub-chamber engine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a sectional view showing a piston in a third embodiment of the sub-chamber engine according to the present invention. The third embodiment is different from the first embodiment in that the sub-chamber 2 formed in the piston has a heat shielding structure, and the fuel injection nozzle is inserted into the central communication hole near the top dead center. Have the same configuration and the same operation and effect, and a duplicate description will be omitted here.
【0036】図6に示すように、この副室式エンジンで
は、ピストン30は、アルミニウム合金、FC等の金属
で作製されたピストン本体31、ピストン本体31に形
成されたキャビティ32に配置された耐熱性のSi3 N
4 等のセラミックスで作製された副室2を形成する副室
構造体33から構成されている。副室2の遮熱構造は、
ピストン30のキャビティ32に副室構造体33を配置
し、キャビティ32と副室構造体33の外面との間に遮
熱空気層34を形成することによって構成できる。ピス
トン頂部35には、シリンダヘッド13に取り付けた燃
料噴射ノズル4が突入できるサイズの中央連絡孔36
と、中央連絡孔36の回りに周方向に隔置した複数の連
絡孔37とが形成されている。また、この副室式エンジ
ンでは、シリンダヘッド13に取り付けられている燃料
噴射ノズル4は、ピストン頂部35に形成された中央連
絡孔36にピストン圧縮上死点近傍で突入し、副室2内
に着火用燃料を多噴孔8から副室2の壁面に衝突するよ
うに燃料噴射できるように構成されている。この実施例
では、副室構造体33は、上下に二分割した部材から作
製されているが、種々の構造に構成できることは勿論で
ある。As shown in FIG. 6, in this sub-chamber engine, the piston 30 has a piston body 31 made of a metal such as an aluminum alloy or FC, and a heat-resistant body disposed in a cavity 32 formed in the piston body 31. Si 3 N
A sub-chamber structure 33 which forms the sub-chamber 2 made of ceramics such as 4 is provided. The heat shielding structure of sub chamber 2
The sub-chamber structure 33 is disposed in the cavity 32 of the piston 30, and a heat shield air layer 34 is formed between the cavity 32 and the outer surface of the sub-chamber structure 33. The piston top 35 has a central communication hole 36 sized so that the fuel injection nozzle 4 attached to the cylinder head 13 can enter.
And a plurality of communication holes 37 circumferentially spaced around the central communication hole 36. Further, in this sub-chamber engine, the fuel injection nozzle 4 attached to the cylinder head 13 protrudes into the central communication hole 36 formed in the piston top 35 near the piston compression top dead center, and enters the sub-chamber 2. The fuel for ignition can be injected from the multiple injection holes 8 so as to collide with the wall surface of the sub chamber 2. In this embodiment, the sub-chamber structure 33 is made of a vertically divided member, but it is needless to say that the sub-chamber structure 33 can be constructed in various structures.
【0037】次に、図7〜図13を参照して、この発明
による副室式エンジンの第4実施例について説明する。
図7はこの発明による副室式エンジンの第4実施例を示
す断面図、図8は図7の線A−Aにおける副室部材の断
面図、図9は主室に燃料を噴射する状態を示す説明図、
図10は主室にリーン混合気を生成する状態を示す説明
図、図11は主室から副室へリーン混合気が侵入する状
態を示す説明図、図12は副室から主室へ火炎と混合気
が噴出する状態を示す説明図、及び図13は燃料噴射と
着火タイミングを示す線図である。第4実施例の副室式
エンジンは、第1実施例のものと比較すると、主とし
て、副室42をシリンダヘッド13に設けた構造が相違
する以外はほぼ同一の構成を有するので、同一部品には
同一の符号を付して重複する説明は省略する。Next, a fourth embodiment of the sub-chamber engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
7 is a sectional view showing a fourth embodiment of the sub-chamber engine according to the present invention, FIG. 8 is a cross-sectional view of the sub-chamber member along line AA in FIG. 7, and FIG. 9 shows a state in which fuel is injected into the main chamber. Illustrated illustration,
FIG. 10 is an explanatory view showing a state in which a lean mixture is generated in the main chamber, FIG. 11 is an explanatory view showing a state in which the lean mixture enters the sub chamber from the main chamber, and FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state in which the air-fuel mixture is ejected, and FIG. 13 is a diagram showing fuel injection and ignition timing. Compared with the engine of the first embodiment, the sub-chamber type engine of the fourth embodiment has substantially the same configuration except that the structure in which the sub-chamber 42 is provided in the cylinder head 13 is different. Are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0038】図7及び図8に示すように、この副室式エ
ンジンは、シリンダ20内を往復動するピストン43、
シリンダ20側に形成された主室41、シリンダ20の
ほぼ中央に位置するようにシリンダヘッド13に設けら
れた副室42、主室41と副室42とを連通するほぼシ
リンダ中央領域で周方向に隔置して形成された複数の連
絡孔46及び少なくとも副室42内に燃料を噴射する燃
料噴射ノズル44を具備し、吸入行程から圧縮行程まで
の間の所定の期間に主室41に自着火しない程度のリー
ン混合気を生成し、ピストン圧縮上死点近傍で燃料噴射
ノズル44から副室42内に燃料を噴射して副室42で
着火燃焼させるものである。ピストン43のピストンク
ラウンには、キャビティ49が形成され、主室41の一
部を形成している。副室42を構成する副室部材45
は、そのフランジ部57をシリンダヘッド13に形成し
たキャビティ50の段部58に遮熱ガスケット51,5
2を介在して配置されている。燃料噴射ノズル44は、
副室部材45の貫通孔54を挿通して多噴孔48を副室
42内に開口している。As shown in FIGS. 7 and 8, this sub-chamber type engine has a piston 43 which reciprocates in the cylinder 20;
A main chamber 41 formed on the cylinder 20 side, a sub-chamber 42 provided in the cylinder head 13 so as to be located substantially at the center of the cylinder 20, and a circumferential direction substantially in a cylinder central region communicating the main chamber 41 and the sub-chamber 42. A plurality of communication holes 46 formed at a distance from each other and a fuel injection nozzle 44 for injecting fuel into at least the sub-chamber 42. The main chamber 41 is automatically connected to the main chamber 41 during a predetermined period from the suction stroke to the compression stroke. A lean mixture that does not ignite is generated, fuel is injected from the fuel injection nozzle 44 into the sub-chamber 42 near the piston compression top dead center, and the sub-chamber 42 ignites and burns. A cavity 49 is formed in the piston crown of the piston 43 and forms a part of the main chamber 41. Sub-chamber member 45 constituting sub-chamber 42
The heat shield gaskets 51, 5 are provided with the flange 57 on the step 58 of the cavity 50 formed in the cylinder head 13.
2 are interposed. The fuel injection nozzle 44
The multi-injection hole 48 is opened through the through hole 54 of the sub chamber member 45 into the sub chamber 42.
【0039】副室42は、シリンダヘッド13のほぼシ
リンダ中央領域に形成されたキャビティ50に配置され
た副室部材45に形成され、連絡孔46は副室部材45
に形成されている。主室41に生成されるリーン混合気
は、図9及び図10に示すように、燃料噴射ノズル44
から連絡孔46を通じて主室41に噴射することにより
生成される。副室42は、シリンダヘッド13のほぼシ
リンダ中央領域に形成されたキャビティ50に配置され
た副室部材45に形成されている。副室部材45は、シ
リンダヘッド13のキャビティ50に遮熱ガスケット5
1,52や空気層53から成る遮熱層を介して配置され
ている。遮熱ガスケット51,52は、熱伝導率が小さ
いセラミックス等の材料から作製されている。従って、
副室部材45に形成されている副室42は、遮熱構造に
構成される。また、副室部材45には、副室42内の温
度制御のためヒータ47が配置されている。ヒータ47
は、リード線56を通じて通電され、コントローラによ
って制御された電力が供給される。燃料噴射ノズル44
には、複数の噴孔48が形成されている。噴孔48は、
副室部材45の連絡孔46にそれぞれ対向して形成され
ている。The sub-chamber 42 is formed in a sub-chamber member 45 disposed in a cavity 50 formed substantially in the center area of the cylinder head 13, and the communication hole 46 is formed in the sub-chamber member 45.
Is formed. As shown in FIGS. 9 and 10, the lean air-fuel mixture generated in the main chamber 41 is
From the main chamber 41 through the communication hole 46. The sub-chamber 42 is formed in a sub-chamber member 45 disposed in a cavity 50 formed substantially in the center region of the cylinder of the cylinder head 13. The sub-chamber member 45 is provided with the heat shielding gasket 5 in the cavity 50 of the cylinder head 13.
It is arranged via a heat shield layer composed of the air layers 1 and 52 and the air layer 53. The heat shielding gaskets 51 and 52 are made of a material such as ceramics having a low thermal conductivity. Therefore,
The sub-chamber 42 formed in the sub-chamber member 45 has a heat shielding structure. The sub chamber member 45 is provided with a heater 47 for controlling the temperature in the sub chamber 42. Heater 47
Is supplied with electric power through a lead wire 56 and is controlled by a controller. Fuel injection nozzle 44
Is formed with a plurality of injection holes 48. The injection hole 48
They are formed to face the communication holes 46 of the sub chamber member 45, respectively.
【0040】この副室式エンジンでは、図9及び図13
に示すように、排気行程の終了間際から吸入行程を通じ
て圧縮行程前半までの期間において、燃料噴射ノズル4
4の噴孔48から燃料が噴射され、該燃料は副室42か
ら連絡孔46を通過して主室41に噴射される。燃料噴
射ノズル44の噴孔48は連絡孔46に対向しているの
で、噴孔48からの燃料は連絡孔46を通過して主室4
1へ確実に噴射される。この期間に燃料噴射ノズル44
から噴射される燃料流量は、着火しない程度即ち自発火
(ノッキング)しない程度のリーン混合気を生成する程
度に調整されている。次いで、図10に示すように、燃
料が主室41内で拡散され、主室41内にリーン混合気
が生成される。In this sub-chamber engine, FIGS.
As shown in FIG. 5, during the period from just before the end of the exhaust stroke to the first half of the compression stroke through the suction stroke, the fuel injection nozzle 4
Fuel is injected from the four injection holes 48, and the fuel is injected from the sub-chamber 42 through the communication hole 46 into the main chamber 41. Since the injection hole 48 of the fuel injection nozzle 44 faces the communication hole 46, the fuel from the injection hole 48 passes through the communication hole 46 and passes through the main chamber 4.
1 is reliably injected. During this period, the fuel injection nozzle 44
The flow rate of fuel injected from the fuel cell is adjusted to such an extent that a lean air-fuel mixture is generated that does not ignite, that is, does not spontaneously ignite (knock). Next, as shown in FIG. 10, the fuel is diffused in the main chamber 41, and a lean mixture is generated in the main chamber 41.
【0041】図11に示すように、圧縮行程において、
主室41内のリーン混合気が連絡孔46を通じて副室4
2へ押し込められ、副室42内で高温状態になる。副室
42は遮熱構造に構成され、主室41から連絡孔46を
通じて副室42に流入する混合気は連絡孔46に絞られ
て高速で流入し、副室42内の温度は主室41内の温度
に比較して高くなる。図12及び図13に示すように、
圧縮行程終端において、燃料噴射ノズル44から燃料が
副室42内に再び噴射され、この時、ピストン43の上
昇行程であり、主室41から副室42へ混合気が流入し
ている状態であるので、副室42に噴射された燃料が主
室41へは流出することはない。副室42に着火用の燃
料が噴射することによって、噴霧が副室部材45の高温
壁から受熱し、着火するのに十分な温度と圧力及び当量
比を確保でき、そこで副室42内の可燃混合気が着火燃
焼する。また、始動時或いは部分負荷時において、副室
部材45の温度が低く、副室42内の温度が低いので、
副室42での自着火が起き難い可能性がある。そこで、
副室42での燃料の着火燃焼を補助するため、コントロ
ーラの指令でヒータ47に通電し、副室部材45を高温
にして副室42内を昇温させる。As shown in FIG. 11, in the compression stroke,
The lean mixture in the main chamber 41 is connected to the sub-chamber 4 through the communication hole 46.
2 to a high temperature state in the sub-chamber 42. The sub-chamber 42 is configured as a heat shield structure, and the air-fuel mixture flowing from the main chamber 41 to the sub-chamber 42 through the communication hole 46 is narrowed to the communication hole 46 and flows in at a high speed. Higher than the inside temperature. As shown in FIGS. 12 and 13,
At the end of the compression stroke, fuel is injected again from the fuel injection nozzle 44 into the sub-chamber 42, and at this time, the piston 43 is in a rising stroke, and the air-fuel mixture flows from the main chamber 41 to the sub-chamber 42. Therefore, the fuel injected into the sub chamber 42 does not flow out to the main chamber 41. When the fuel for ignition is injected into the sub-chamber 42, the spray receives heat from the high-temperature wall of the sub-chamber member 45, and a temperature, a pressure and an equivalence ratio sufficient to ignite can be secured. The mixture is ignited and burned. Further, at the time of starting or at the time of partial load, the temperature of the sub-chamber member 45 is low, and the temperature in the sub-chamber 42 is low.
There is a possibility that self-ignition in the sub chamber 42 is unlikely to occur. Therefore,
In order to assist the ignition and combustion of the fuel in the sub-chamber 42, the heater 47 is energized by a command from the controller to raise the temperature of the sub-chamber member 45 to increase the temperature inside the sub-chamber 42.
【0042】可燃混合気が着火燃焼することによって、
副室42内の圧力が上昇し、副室2から連絡孔46を通
じて主室41へ火炎と混合気が噴出され、主室41内の
温度と圧力が上昇し、主室41内のリーン混合気が自着
火すると共に、主室1のリーン混合気に火炎の伝播スピ
ードが上昇し、主室41での燃料スピードをアップし、
短期に燃焼が完結する。即ち、副室42から主室41へ
噴出した火炎が火種となって主室41での高速燃焼が起
こり、短時間で燃焼が完了する。大半の燃料の燃焼が主
室41でリーン混合気で燃焼するため、NOX の生成を
大幅に抑制することができる。By igniting and burning the combustible mixture,
The pressure in the sub-chamber 42 rises, and a flame and an air-fuel mixture are jetted from the sub-chamber 2 to the main chamber 41 through the communication hole 46, so that the temperature and the pressure in the main chamber 41 increase, and the lean air-fuel mixture in the main chamber 41 Self-ignites, the speed of flame propagation to the lean mixture in the main chamber 1 increases, and the fuel speed in the main chamber 41 increases,
Combustion is completed in a short time. That is, the flame spouted from the sub-chamber 42 to the main chamber 41 becomes a fire, causing high-speed combustion in the main chamber 41, and the combustion is completed in a short time. Since the burning of the majority of the fuel is burned in a lean air-fuel mixture in the main chamber 41, it is possible to greatly suppress the generation of NO X.
【0043】また、この副室式エンジンでは、主室41
には、リーン混合気を生成させるが、部分負荷時には、
リーンの程度が過ぎる場合があるので、必要に応じて吸
気量をコントロールするため、スロットルを設けること
ができるが、吸気の絞り割合は、従来のガソリンエンジ
ンに比較して大幅に小さいものである。この副室式エン
ジンに使用する燃料は、ガソリン、メタノール等のオク
タン価が高いもの、低セタン価の軽油等を使用すること
ができるが、圧縮比等の選定することによって他の燃料
を使用することもできる。In the sub-chamber engine, the main chamber 41
Produces a lean mixture, but at partial load,
Since the degree of lean may be too high, a throttle can be provided to control the amount of intake air as needed, but the throttle ratio of intake air is significantly smaller than that of a conventional gasoline engine. The fuel used for this sub-chamber engine can be gasoline, methanol, etc., with high octane number, light oil with low cetane number, etc., but other fuels can be used by selecting the compression ratio etc. Can also.
【0044】次に、図14〜図16を参照して、この発
明による副室式エンジンの第5実施例について説明す
る。図14はこの発明による副室式エンジンの第5実施
例を示す断面図、図15はピストン変位に対応した主室
と副室との圧力及び筒内温度の変化を示すグラフ、及び
図16は燃料噴射と着火タイミングを示す線図である。
第5実施例の副室式エンジンは、第4実施例のものと比
較すると、主として、吸気管に燃料を噴射して主室41
にリーン混合気を生成する以外はほぼ同一の構成を有す
るので、同一部品には同一の符号を付して重複する説明
は省略する。Next, a fifth embodiment of the sub-chamber engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a sectional view showing a fifth embodiment of the sub-chamber engine according to the present invention, FIG. 15 is a graph showing changes in the pressure in the main chamber and the sub-chamber and the temperature in the cylinder corresponding to the piston displacement, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing fuel injection and ignition timing.
The sub-chamber engine according to the fifth embodiment is different from that according to the fourth embodiment mainly in that fuel is injected into the intake pipe and the main chamber 41 is used.
Since they have almost the same configuration except that a lean air-fuel mixture is generated, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0045】この副室式エンジンは、シリンダヘッド1
3の中央に副室42を形成する副室部材45を設け、副
室部材45に放射状に複数の連絡孔46を形成し、エン
ジンの吸気系に燃料をミキシングする燃料噴射ノズル5
5を設けたものである。即ち、主室41へ吸気を供給す
る吸気系(吸気ポート22)には燃料噴射ノズル55が
設けられ、主室41に生成されるリーン混合気は燃料噴
射ノズル55から吸気ポート22に燃料を噴射すること
によって生成される。この副室式エンジンは、燃料噴射
ノズル55から吸気ポート22に燃料を噴射してリーン
混合気を生成し、そのリーン混合気を吸入行程で主室4
1に吸入すると共に、圧縮行程上死点近傍で副室42に
設けられた燃料噴射ノズル44から着火用燃料を副室4
2に噴射して副室42で着火燃焼させるものである。This sub-chamber type engine has a cylinder head 1
A sub-chamber member 45 forming a sub-chamber 42 is provided at the center of the fuel injection nozzle 3, a plurality of communication holes 46 are formed radially in the sub-chamber member 45, and a fuel injector
5 is provided. That is, a fuel injection nozzle 55 is provided in an intake system (intake port 22) that supplies intake air to the main chamber 41, and lean air-fuel mixture generated in the main chamber 41 injects fuel from the fuel injection nozzle 55 to the intake port 22. Generated by This sub-chamber engine injects fuel from the fuel injection nozzle 55 to the intake port 22 to generate a lean mixture, and the lean mixture is used in the main chamber 4 during the intake stroke.
1 and the fuel for ignition from the fuel injection nozzle 44 provided in the sub chamber 42 near the top dead center of the compression stroke.
2 and is ignited and burned in the sub-chamber 42.
【0046】この副室式エンジンは、吸気系の吸気ポー
ト22のリーン混合気を主室41へ吸入し、主室41で
は混合気がリーンであるため自着火(ノッキング)は起
こらない。副室部材45は、遮熱ガスケット51,52
や遮熱空気層53から成る遮熱層を介してシリンダヘッ
ド13に配置されているので、副室42は遮熱構造とな
り、副室42は高温に保持される。また、主室41から
副室42に流入するリーン混合気は、連絡孔46によっ
て絞られて高速で流入するため、熱伝導率が高く、副室
42内に流入したリーン混合気は主室41内のリーン混
合気に比較して高温になっている。副室42に燃料噴射
ノズル44から着火用燃料が噴射されると、噴霧が高温
壁から受熱し、自着火するのに必要な温度、圧力、当量
比が確保され、混合気が副室42で自着火することにな
る。次いで、副室42から連絡孔46を通じて主室41
に火炎と混合気が噴出するため、主室41内の温度、圧
力が上昇し、自着火し易くなり、或いは火炎が火種にな
って燃焼伝播し、燃焼スピードが速くなり、短時間に燃
焼が完結する。In the sub-chamber engine, the lean air-fuel mixture at the intake port 22 of the intake system is sucked into the main chamber 41, and self-ignition (knocking) does not occur in the main chamber 41 because the air-fuel mixture is lean. The sub-chamber member 45 includes heat shielding gaskets 51 and 52.
The sub-chamber 42 has a heat-shielding structure, and is maintained at a high temperature because the sub-chamber 42 is arranged on the cylinder head 13 via a heat-shielding layer including the heat-shielding air layer 53. Further, the lean air-fuel mixture flowing from the main chamber 41 into the sub-chamber 42 is narrowed by the communication hole 46 and flows in at a high speed, so that the lean air-fuel mixture flowing into the sub-chamber 42 has a high thermal conductivity. It is hotter than the lean mixture inside. When the fuel for ignition is injected from the fuel injection nozzle 44 into the sub chamber 42, the spray receives heat from the high temperature wall, and the temperature, pressure, and equivalent ratio necessary for self-ignition are secured, and the air-fuel mixture is generated in the sub chamber 42. It will self-ignite. Next, the main chamber 41 is connected from the sub chamber 42 through the communication hole 46.
As a result, the temperature and pressure in the main chamber 41 rise, and self-ignition becomes easy, or the flame becomes a kind of fire and propagates, and the combustion speed increases. Complete.
【0047】第5実施例の副室式エンジンは、上記のよ
うに、主たる燃焼である主室41での燃焼が極めてリー
ン状態で燃焼するので、NOX の生成が大幅に抑制され
る。また、第5実施例は、第4実施例と同様に、部分負
荷時や始動時には、副室部材45に設けたヒータ47に
通電して副室42の昇温を図ることができる。In the sub-chamber engine of the fifth embodiment, as described above, the main combustion, that is, the combustion in the main chamber 41, is extremely lean, so that the generation of NO X is largely suppressed. Further, in the fifth embodiment, similarly to the fourth embodiment, at the time of partial load or starting, the heater 47 provided in the sub-chamber member 45 is energized to increase the temperature of the sub-chamber 42.
【0048】[0048]
【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いるので、主室の燃焼の殆どが予混
合希薄燃焼であるため、燃焼温度が低く、NOX の生成
を極めて少なくすることができる。副室からの火炎が多
数の連絡孔を通じて放射状に主室へ噴出するため、主室
における着火源が連絡孔から噴き出される火炎となって
主室全体で極めて短時間に燃焼が完結し、高い圧縮比で
且つ希薄混合気で燃焼することにより、高い熱効率を確
保することができる。また、副室から連絡孔を通じて主
室へ噴出した未燃混合や火炎の量は、主室に燃料の大部
分が予め噴射されているので、少量で済み、その結果、
副室自体のサイズを小型に構成でき、遮熱構造の副室を
ピストンに良好に形成できる。[Effect of the Invention] pre-combustion chamber engine according to the present invention, which is configured as described above, for most of the combustion of the main chamber is premixed lean combustion, the combustion temperature is low, very generation of the NO X Can be reduced. Since the flame from the sub-chamber radiates radially to the main chamber through a large number of communication holes, the ignition source in the main chamber becomes a flame blown out from the communication holes, and combustion is completed in a very short time in the entire main chamber. Combustion with a high compression ratio and a lean mixture can ensure high thermal efficiency. In addition, the amount of unburned mixture and flame ejected from the sub chamber to the main chamber through the communication hole is small because most of the fuel is injected into the main chamber in advance, and as a result,
The size of the sub-chamber itself can be made small, and the sub-chamber of the heat shielding structure can be formed favorably on the piston.
【0049】また、この副室式エンジンでは、熱発生の
ほとんどが主室に予め噴射された予混合気であり、副室
に噴射する燃料は副室で着火源を作るだけの量でよい。
従って、副室内での混合気生成は、エンジン性能に及ぼ
す影響は比較的に小さいため、必ずしも燃料噴射ノズル
を副室に突入させる必要がなく、燃料噴射ノズルの耐久
性を大幅に向上させることができる。Further, in this sub-chamber engine, most of the heat is generated in the pre-mixed air injected into the main chamber in advance, and the amount of fuel injected into the sub-chamber is sufficient to create an ignition source in the sub-chamber. .
Therefore, since the generation of the air-fuel mixture in the sub-chamber has a relatively small effect on the engine performance, the fuel injection nozzle does not always need to be inserted into the sub-chamber, and the durability of the fuel injection nozzle can be greatly improved. it can.
【0050】この副室式エンジンは、主室において、高
圧縮比で、リーン混合気を燃焼させることができるの
で、熱効率をアップさせることができると共に、大部分
の燃料が主室でリーン混合気で燃焼させられるので、N
OX の発生を大幅に低減でき、着火コントロールが容易
になり、構造自体がシンプルであり、既存のエンジンを
改造して構成することができる。In this sub-chamber engine, the lean air-fuel mixture can be burned at a high compression ratio in the main chamber, so that the thermal efficiency can be improved and most of the fuel is supplied to the lean air-fuel mixture in the main chamber. Is burned at
O X generated can be significantly reduced, the ignition control is facilitated, a simple structure itself may be constructed by modifying an existing engine.
【図1】この発明による副室式エンジンの一実施例を示
し、圧縮行程途中の燃料噴射時の状態を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a sub-chamber engine according to the present invention and showing a state during fuel injection during a compression stroke.
【図2】図1の副室式エンジンのピストン圧縮上死点付
近の燃料噴射時の状態を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a state at the time of fuel injection near a piston compression top dead center of the sub-chamber engine of FIG.
【図3】図1の副室式エンジンの膨張行程初期の状態を
示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an initial state of an expansion stroke of the sub-chamber engine of FIG.
【図4】図1の副室式エンジンにおける燃料噴射ノズル
の噴射タイミングを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing injection timing of a fuel injection nozzle in the sub-chamber engine of FIG.
【図5】この発明による副室式エンジンの別の実施例を
示し、ピストン圧縮上死点付近の燃料噴射時の状態を示
す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the sub-chamber engine according to the present invention, showing a state at the time of fuel injection near the piston compression top dead center.
【図6】この発明による副室式エンジンの更に別の実施
例におけるピストンを示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a piston in still another embodiment of the sub-chamber engine according to the present invention.
【図7】この発明による副室式エンジンの第4実施例を
示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a fourth embodiment of the sub-chamber engine according to the present invention.
【図8】図7の線A−Aにおける副室部材の断面図であ
る。8 is a cross-sectional view of the sub-chamber member taken along line AA in FIG.
【図9】主室に燃料を噴射する状態を示す説明図であ
る。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which fuel is injected into a main chamber.
【図10】主室にリーン混合気を生成する状態を示す説
明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state in which a lean mixture is generated in a main chamber.
【図11】主室から副室へリーン混合気が侵入する状態
を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state in which a lean air-fuel mixture enters the sub-chamber from the main chamber.
【図12】副室から主室へ火炎と混合気が噴出する状態
を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory view showing a state in which a flame and an air-fuel mixture blow out from a sub chamber to a main chamber.
【図13】燃料噴射と着火タイミングを示す線図であ
る。FIG. 13 is a diagram showing fuel injection and ignition timing.
【図14】この発明による副室式エンジンの第5実施例
を示す断面図である。FIG. 14 is a sectional view showing a fifth embodiment of the sub-chamber engine according to the present invention.
【図15】ピストン変位に対応した主室と副室との圧力
及び筒内温度の変化を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing changes in the pressure in the main chamber and the sub-chamber and the temperature in the cylinder corresponding to the piston displacement.
【図16】燃料噴射と着火タイミングを示す線図であ
る。FIG. 16 is a diagram showing fuel injection and ignition timing.
1,41 主室 2,42 副室 3,30,43 ピストン 4,44,55 燃料噴射ノズル 5,7,36 中央連絡孔 6,37,46 連絡孔 8,48 多噴孔 9,32,50 キャビティ 13 シリンダヘッド 20 シリンダ 22 吸気ポート(吸気系) 33 副室構造体 34 遮熱層 45 副室部材 47 ヒータ 51,52 遮熱ガスケット 53 遮熱空気層 1,41 Main chamber 2,42 Sub chamber 3,30,43 Piston 4,44,55 Fuel injection nozzle 5,7,36 Central communication hole 6,37,46 Communication hole 8,48 Multi injection hole 9,32,50 Cavity 13 Cylinder head 20 Cylinder 22 Intake port (intake system) 33 Sub chamber structure 34 Heat shield layer 45 Sub chamber member 47 Heater 51, 52 Heat shield gasket 53 Heat shield air layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 61/18 320 F02M 61/18 320Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location F02M 61/18 320 F02M 61/18 320Z
Claims (9)
ピストンの頂面と前記シリンダとで囲まれる前記シリン
ダ側に形成された主室、前記シリンダのほぼ中央に位置
するように設けられた副室、前記主室と前記副室とを連
通するほぼ前記シリンダ中央領域で周方向に隔置して形
成された複数の連絡孔、及び少なくとも前記副室内に燃
料を噴射する燃料噴射ノズルを具備し、吸入行程から圧
縮行程までの間の所定の期間に前記主室に自着火しない
程度のリーン混合気を生成し、ピストン圧縮上死点近傍
で前記燃料噴射ノズルから前記副室内に着火用燃料を噴
射して前記副室内の混合気を着火燃焼させることから成
る副室式エンジン。1. A piston reciprocating in a cylinder, a main chamber formed on the cylinder side surrounded by a top surface of the piston and the cylinder, and a sub-chamber provided to be located substantially at the center of the cylinder. A plurality of communication holes formed in the cylinder central region that communicate with the main chamber and the sub-chamber in the circumferential direction and formed at intervals in the circumferential direction, and at least a fuel injection nozzle that injects fuel into the sub-chamber, Generates a lean mixture that does not self-ignite the main chamber during a predetermined period between the suction stroke and the compression stroke, and injects ignition fuel from the fuel injection nozzle into the sub-chamber near the piston compression top dead center. And a sub-chamber engine for igniting and burning the air-fuel mixture in the sub-chamber.
リンダ中央領域に形成されたキャビティに配置された副
室部材で形成され、前記連絡孔は前記副室部材に周方向
に隔置して形成され、前記主室に生成されるリーン混合
気は燃料を前記燃料噴射ノズルから前記連絡孔を通じて
前記主室に噴射することにより生成される請求項1に記
載の副室式エンジン。2. The sub-chamber is formed by a sub-chamber member disposed in a cavity formed substantially in the cylinder center region of the cylinder head, and the communication hole is formed in the sub-chamber member so as to be circumferentially spaced from the sub-chamber member. 2. The sub-chamber engine according to claim 1, wherein the lean air-fuel mixture generated in the main chamber is generated by injecting fuel from the fuel injection nozzle into the main chamber through the communication hole. 3.
の燃料噴射ノズルが設けられ、前記主室に生成されるリ
ーン混合気は前記別の燃料噴射ノズルから前記吸気系に
燃料を噴射することによって生成される請求項1に記載
の副室式エンジン。3. An intake system for supplying intake air to the main chamber is provided with another fuel injection nozzle, and a lean air-fuel mixture generated in the main chamber supplies fuel from the another fuel injection nozzle to the intake system. The sub-chamber engine according to claim 1, wherein the engine is generated by injection.
リンダ中央領域に形成されたキャビティに配置された副
室部材で形成され、前記副室部材は前記シリンダヘッド
の前記キャビティに遮熱層を介して配置されている請求
項1〜3のいずれか1項に記載の副室式エンジン。4. The sub-chamber is formed by a sub-chamber member disposed in a cavity formed substantially in the center region of the cylinder of the cylinder head, and the sub-chamber member is formed on the cavity of the cylinder head through a heat shield layer. The sub-chamber engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the sub-chamber engine is arranged at an angle.
リンダ中央領域に形成されたキャビティに配置された副
室部材で形成され、前記副室部材の壁体中には前記副室
内の温度制御のためヒータが配置されている請求項1〜
4のいずれか1項に記載の副室式エンジン。5. The sub-chamber is formed by a sub-chamber member disposed in a cavity formed substantially in the cylinder center region of the cylinder head, and a wall of the sub-chamber member is provided for controlling the temperature of the sub-chamber. A heater is arranged for this purpose.
5. The sub-chamber engine according to any one of 4.
シリンダ側に形成された主室、前記シリンダのほぼ中央
に位置するように前記ピストンに形成された副室、前記
ピストンに前記主室と前記副室とを連通するほぼ前記シ
リンダ中央領域に形成された中央連絡孔と前記中央連絡
孔の回りの周方向に隔置して形成された複数の連絡孔、
前記主室と前記副室に燃料を噴射する多噴孔を備えた燃
料噴射ノズル、及び吸入行程から圧縮行程までの間の所
定の期間において前記主室に燃料を噴射して自着火しな
い程度のリーン混合気を生成し、ピストン圧縮上死点近
傍で前記副室内に着火用燃料を噴射して前記副室内の混
合気を着火燃焼させる制御を行うコントローラ、から成
る副室式エンジン。6. A piston reciprocating in a cylinder, a main chamber formed on the cylinder side, a sub-chamber formed in the piston so as to be located substantially at the center of the cylinder, and the main chamber and the main chamber formed in the piston. A plurality of communication holes formed in a circumferential direction around the center communication hole and the center communication hole formed substantially in the cylinder center region communicating with the sub chamber;
A fuel injection nozzle having a multi-injection hole for injecting fuel into the main chamber and the sub-chamber, and a fuel injection nozzle that injects fuel into the main chamber and does not self-ignite during a predetermined period from a suction stroke to a compression stroke. A sub-chamber engine comprising: a controller that generates a lean air-fuel mixture, controls ignition of the air-fuel mixture in the sub-chamber by injecting ignition fuel into the sub-chamber near a piston compression top dead center, and performs combustion.
記副室内への燃料噴射は、前記ピストンに形成された前
記中央連絡孔を通じて前記副室の壁面に向かって噴射さ
れる請求項6に記載の副室式エンジン。7. The fuel injection nozzle according to claim 6, wherein fuel is injected from the multiple injection holes of the fuel injection nozzle into the sub-chamber through the central communication hole formed in the piston toward a wall surface of the sub-chamber. The described subchamber engine.
点近傍で前記中央連絡孔に突入し、前記副室内で前記多
噴孔から前記副室の壁面に向かって燃料が噴射される請
求項6に記載の副室式エンジン。8. The fuel injection nozzle protrudes into the central communication hole near a piston compression top dead center, and fuel is injected from the multiple injection holes toward the wall surface of the sub-chamber in the sub-chamber. A sub-chamber engine according to the above.
ャビティに遮熱層を介して配置された耐熱材料から成る
副室構造体で遮熱構造に構成されている請求項6〜8の
いずれか1項に記載の副室式エンジン。9. The heat shield structure according to claim 6, wherein said sub-chamber is a sub-chamber structure made of a heat-resistant material disposed in a cavity formed in said piston via a heat shield layer. The sub-chamber engine according to claim 1.
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