JPS58119917A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジン、特に、内燃機関に関する。

本発明は、海洋、河川、鉄道及び自動車輸送、道路建設
機械、大型Ｉンプ車、発電所及び、トラクタの製作等に
用いられる、スーパーチャージされる内燃機関の製造に
最も有利に用いられ得る。

既存及び、新開発されたスー・ぐ−チャージジーゼルエ
ンジンの出力の増大及び性能の改良を行う為の最も有望
な方法の一つは、予燃室を用いてスーパーチャージの度
合及び燃料供給の度合を増大するにあることは周知の如
くである。予燃室は、次の如き主要問題を、解決するこ
とを可能にする。

即ち、 第一に、エンジンのシリンＩ内の最大燃焼圧を下げるこ
と、 第二に、排ガスの毒性を減少すること、第三に、騒音及
び振動の度合を低くすること、である。

しかしながら、従来の予燃室に於ては、スプレィ孔の通
過面積が小であることによりガス流中の流体損失が増加
され、その結果、燃料消費が増大される。

ガス流中の流体損失を小にすることは、上方死点の近く
に於てピストン上の突起により閉じられる広い通路を経
て主室と連通する予燃室を用いることＫより可能にされ
る。

従来技術による内燃機関の一つ（７ツンス特許１．５２
９，５３３号、国際分類、　ＦＯ２Ｂ　１９１００．１
９６８年５月Ｂ日）は、クランク軸に機械的に連結され
たピストンを有するシリンダ及び、シリンダヘラＰｔ−
有し、上記ヘッド中には、通路を有するノズルチップを
有する燃料インゼクタを有する予燃室が置かれ、ピスト
ンが上方死点に来た時にシリンダヘッドとぜストンとの
間に主室が形成される。

上記通路は、変化する断面を有し、予燃室と上記主室と
を連通する。ぜストンは、上方死点の近くの位置にある
時に上記通路中に入る突起を有する。

上記突起は円錐形であり、ピストンのスト霞−り中に上
記通路の壁と上記突起との間に輪形間隙が形成され得る
。ピストンが上方死点に向けて動く時に輪形間隙の断面
は時とともに次第に変化し、ピストンが上方死点に来た
時に上記間隙の断面は量小になる。上記輪形間隙の断面
が変化する間に高温ガスが予燃室から上記輪形間隙を経
て上記主室中へ噴射される。ピストンが上方死点にある
時には高温ガスが最大速度で噴出し、その結果、ピスト
ンの上記突起り壁の焼損が生じる。

上記ぜストンの突起の壁の焼損は、第一に、内燃機関の
信頼性に悪影響を与え、第二に１輪形間隙の通路面積の
増加により、高温ガスの噴出速度が下げられ、よって、
燃料の燃焼効率及び完全燃焼の度合いが低下され、従っ
て、エンジンの燃料経済が悪化される。

従来技術による内燃機関の他の一つ（ドイツ特許２，３
４７，１３５号、国際分類、　ＦＯ２Ｂ　１９１０４．
１９７５年８月４日）は、本発明の原形であり、このエ
ンジンは、クランク軸に機械的に連結されたピストンを
有するシリンダ及び、シリンダヘッドを有し、上記ヘッ
ド中には、通路を有するノズルチップを有する燃料イン
ゼクタを有する予燃室が置かれ、ピストンが上方死点に
来た時にシリンダヘッドとピストンとの間に主室が形成
され、ノズルチップの壁中には、予燃室と上記主室とを
連通するスプレィ孔が作られ、さらにピストンは、上方
死点の近くの位置にある時に上記通路中に入る突起を有
する。

このエンジンのノズルチップ中のスプレィ孔は、前記フ
ランス特許１，５２９，５３３号によるエンジンと異な
り、予燃室から主室中へ噴出する高温ガス及び燃料の表
面積を拡大することｔ可＊！ＩＫＬ、よって、上記高温
ガス及び燃料と主室中の空気との接触面積が大にされ、
これにより、燃料の燃焼率及び燃焼の完全さが改善され
、従って、エンジンの燃料経済が良くされる。

しかしながら、このエンジンに於ては、スプレィ孔が半
径方向に向けられている。スプレィ孔がこの様な方向で
あると、予燃室から主室中へ噴出する高温ガスのジェッ
トの細心がシリンダヘッドの下側と平行になり、従って
、高温ガス及び燃料のジェットはシリンダヘラＰの下面
上を通過し、よって、燃料及び高温ガスのジェットと主
室中の空気との接触面積が部分的に減少され、これによ
り、主室中での混合及び燃焼の度合が阻害され、従って
、エンジンの燃料経済が悪化される。これと同時に、噴
出ガスの高温によりシリンダヘッドの下面の局部加熱が
生じ、よって、シリンダヘッドの熱応力が増加され、従
って、エンジンの信頼性が低下される。

ぜストンが上方死点に向け【動く時にその突起は、ノズ
ルチップの壁中に作られた孔中に入り、ぜストンが上方
死点に来た時に、上記孔の表面と上記突起との間に、両
者に対してげの角度をなす位置に置かれた狭い間隙が作
られる。この様な間隙の多数は、高温ガス及び燃料が予
燃室から主室中へ噴出することを妨げるシールを形成し
、よって、ピストンが上方死点に近い位置にある時Ｋ。

主室中に於ける混合は、高温ガス及び燃料のスプレィ孔
からの噴出のみにより行われ、従って、高温ガス及び燃
料と主室中の空気との混合はシリンダヘッドの近くに於
てのみ行われ、ピストンの突起の近くＫある主室中の空
気は混合に関与せず、この結果、燃料の燃焼率及び燃焼
の完全さが低下し、よって、エンジンの燃料経済が悪化
される。

ここに於て、下記の如きエンジンが望まれるのである。

即ち、ピストンが上方死点に近い位置にある時に、高温
ダス及び燃料がスプレィ孔ばかりからでは無く、ノズル
チップの壁とピストンの突起との間に形成された輪形間
隙からも噴出され、さらに、スプレィ孔の通路面積及び
、上記突起の直径と通路との比を適当に定めるととによ
り高温ガス流及び燃料の分布を良好にし得る様に構成さ
れたエンジンを提供することが望まれるのである。

本発明の主目的は下記の如きエンジンを提供するにある
、即ち、このエンジンに於ては、ぜストンの突起の直径
と通路（移送通路）の直径との比が、「上記通路のスプ
レィ孔の細心がシリンダ軸心に対して適当な角度をなし
、スジレイ孔全部の合計通路面積が予燃室及び主室中に
於ける混合の度会を良好にする。」様に定められたエン
ジンを提供するＫあり、これにより、燃焼率及び燃焼の
完全さが増大され、予燃室から噴出する高温ガス及び燃
料のジェットがシリンダヘッドの表面に接触することが
防止され、よって、燃料経済が改善され、エンジンの信
頼性が高められる。

不発＠によるエンジン（内燃機関）は、シリンダ、クラ
ンク軸に機械的に連結されたピストン。

及び、シリンダヘッドを有し、上記ヘッド中には、通路
（移送通路）ｔ−有するノズルチップを有する燃料イン
ゼクタを有する予燃室が置かれ、ぜストンが上方死点に
来た時にシリンダヘッドとピストンとの間に主室が形成
され、ノズルチップの壁中には、予燃室と主室とを連通
するスプレィ孔が作られ、ピストンには、それが上方死
点に近い位置に来た時に上記通路中に入る突起が付けら
れ、さらに不発ＩｊＩＫ於ては、上記突起の直径と上記
通路の直径との比は０．８５〜０．９５　Ｋ定められ、
スプレィ孔の軸心はシリンダ軸心に対してω〜８０°の
角度をなす様に置かれ、スプレィ孔全部の会計通路面積
は下式により定められる、即ち、 ｆ　＝　（１５〜３６）Ｄ８！Ｉδ ここに、　　・ Ｄは、シリン〆の直径、（ｍ） ８は、ピストンのス）四−り、（ｍ） 亀は、クランク軸の回転速度、（ｒ、ｐ、ｍ、）δは、
予燃室の比容積、 である。

予燃室からスプレィ孔を経て主室中へ噴出する燃料及び
高温ガスのジェットは、スプレィ孔から出る時に円錐形
に発炎し、その円錐角は％実験によれば約１８〜２０°
に及ぶ、燃料及び高温ブスのジェットがシリンダヘッド
の表面に接触するととを防ぐ為には、スプレィ孔の軸心
の傾斜角の上限は８１ｏ６を超し【はならない。上記傾
斜角の下限は。

燃料及び高温ガスのジェットの表面の充分な発達及び上
記ジェットと主室中の空気との充分な接触を可能にすべ
き主室の形により定められ、このことは、ジェットの発
炎の誤差を考慮に入れて、６０Ｐより小でない傾斜角に
於て達せられる。

上記突起の直径と上記移送通路の直径との比の上限は、
シリンダ及びピストンの製作及び組立ての際に、ぜスト
ンの熱膨張及び、シリン／ＩＩの一部から他部へのピス
トンの移動の誤差を考慮して必要とされる上記突起と上
記移送通路との間の間隙により定められる。

上記突起の直径と上記移送通路の直径との比の下限は、
エンジンの燃料経済を高める様Ｋｌ！験により定められ
る。この下限ｔｏ、ａｓ以下にすると、エン？）ｙの燃
料経済が悪（なる。

各エンジンに対するスプレィ孔全体の最適合計通路面積
は、クランク軸速度、エンジンの寸法、圧縮比及び、緒
数値の限界により実験的に定められる特性により定めら
れるエンジンの主能力（主出力）ｋ基づいて定められる
。

上述の、突起と移送通路との比及び、スプレィ孔全体の
合計通路面積を採用することにより、予燃室から噴出さ
れるガス及び燃料と主室から出る空気とが予燃室中で高
度に混合されるに要する最適な噴出速度が与えられ得、
よって、燃料の燃焼率及び燃焼の完全さが高められる。

さらに、上述の、スプレィ孔の軸心の傾斜により、予燃
室から噴出される燃料及び高温ずスを、シリンダヘッド
に当らない方向に出すことが可能にされ、より【、上記
ヘッドの熱応力が低減され、同時に、主室内に１にける
混合度が高められる。

同時に、上述の、スプレィ孔の軸心の方向は、主室から
予燃室中への空気流のエネルギ損失を少にする手段を与
え、よって、予燃室中に於ける混合が改善される。

以下、添付図面に従って、さらに詳細に説明する。

本発明によるエンジン（第１図）は、シリンダ１を有し
、１は、コネクチングリッド３ｔ−経てクランク軸４に
連結されたぜストン２及び、シリンダヘラＰ５を有する
。

上記ヘツＰ５内には予燃室６（第２図）が置かれ、６は
インぜクタ７！−有し、７は、ノズルチップ８及び通路
９を有し、上記ノズルチップ８の壁中にはスプレィ孔１
０が作られ、ピストン２には突起１１が設けられる。

ピストン２は第２図に示す如き形であり、その上方死点
に於ズは、シリン／１のヘッド５とピストン２との間に
主室琢が形成される。

スプレィ孔１０は予燃室６と主室賃とを連通させ、各ス
プレィ孔１０の軸心は、シリン／１の軸心１４に対して
釦〜８Ｇ°の角度をなす様に配置され、突起１１の直径
と通路９の直径との比は０．８５〜０．９５になる様に
定められ、スプレィ孔１０全体の合計面積は、ｆ　−（
１５−３５）　、Ｄ、Ｓ、ｎ、δここに、 Ｄは、シリンダの直径、（ｍ） ８は、ぜストンのスト四−り、＜ｍ＞ 鳳は、クランク軸の回転速度、（ｒ、ｐ、ｍ、）δは、
予燃室の比容積 に等しくなる様に定められる。

このエンジンは次の如く作動する。

圧縮ストロークに於て、ピストン２が上方死点に向けて
動く時に、シリン／１からの空気が予燃室６の通路９中
に流れ、上方死点近くに於【、突起１１が通路９中に入
り、この通路を部分的に閉じす る。その後、主室１２からの空気はス嘘しイ孔１０を通
つ【予燃室６中へ流れ続け、上記空気の一部はノズルチ
ップ８の壁と突起１１との間に作られた輪形間隙１ｓｔ
通って流れる。圧縮ストａ−りの終りに於てインゼクタ
７は予燃室６中に燃料を噴射し。

この燃料は予燃室６中で瞬間的に点火され、よって、発
生されたガスの圧力が大になり始め、成る時点に於て上
記ブスの圧力が主室ν中の空気圧より大になると、高温
ガス及び燃料が予燃室Ｃからスプレィ孔１０を経て多数
のジェット（この数はスプレィ孔ｌＯの数による）とし
て、及び輪形間［１５を経て主窒化中に噴射され始める
。上記高温ガス及び燃料は主室ν中の空気に合し、そこ
で燃料が完全燃焼され、よって、主室１２中のガス圧が
増大され、よって、ピストン２が上方死点から下げられ
始め、突起１］が通路９から出され始める。突起１１が
通路９から完全に出る時に、予燃室６中に残されたガス
及び燃料は、通路９を通って主室１２中へ入ることを続
け、この際、これらは、主室１２中の用いられなかった
空気に接触し、より【、充分完全に燃焼される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジン（内燃機関）の説明図、
第２図は上記エンジンの一部分の断面図である。 １・・・シリンダ、９・・・通路、１０・・・スプレィ
孔、１１・・・突起、１３・・・スプレィ孔の軸心、１
４・・・シリンＩの軸心。 出願人代理人　　　猪　股　　　　清 第１・頁の続き ０発　明　者　ユリ−・アレクサンドロウイツチ・ルキ
シ ソビエト連邦しニングラード・ ウーリツツア・コラプレストロ イチェレイ３７カーベー９３ ■出　願　人　ナデズダ・コンスタンチノウナ・ウラソ
ワ ソビエト連邦しニングラード・ ウーリツツア・プルゼバルスコ ボ１０／１２カーベー１０ ■出　願　人　ポリス・ピョートロウイツチ・バイコツ ソビエト連邦しニングラード・ ノボーイズマイロフスキー・プ ロスペクト２７カーベー５６ ０出　願　人　ユリ−・アレクサンドロウイツチ・ルキ
シ ソビエト連邦しニングラード・。 ウーリツツア・コラプレストロ イチェレイ３７カーベー９３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 クランク軸に機械的に連結されたピストンを有するシリ
   ンダ及び、シリンダヘッドを有し、上記ヘッド中には、
   移送通路を有するノズルチップを有する燃料インゼクタ
   を有する予燃室が置かれ、ピストンが上方死点に来た時
   にシリンダヘッドとピストンとの間に主室が形成され、
   上記ノズルチップの壁中には、予燃室と主室とを連通ず
   るスプレィ孔が作られ、上記ピストンには、それが上方
   死点に近い位置に来た時に上記通路中に入る突起が設け
   られている内燃機関に於て、上記突起（１１）の直径と
   上記移送通路（９）の直径との比が０．８５〜０．９５
   　であり、上記スプレィ孔（１のの軸心（１３）がシリ
   ンダ（１）の軸心（１４）に対してω〜ザの角度をなす
   様に置かれ、上記スプレィ孔（１の全部の合計通路面積
   ｆが下式、即ち、 ｆ−（１５〜３５）　、Ｄ、Ｓ、ｎ、δここに、 Ｄは、シリンダの直径、（ｍ） Ｓは、ピストンのストローク、（ｒｎ）ｎは、クランク
   軸の回転速度、（ｒ、ｐ、ｍ、）δは、予燃室の比容積
   、 Ｋより定められた、ことを特徴とする内燃機関。