JPS5949406B2 - 内燃機関の燃焼室 - Google Patents

内燃機関の燃焼室

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JPS5949406B2
JPS5949406B2 JP52020823A JP2082377A JPS5949406B2 JP S5949406 B2 JPS5949406 B2 JP S5949406B2 JP 52020823 A JP52020823 A JP 52020823A JP 2082377 A JP2082377 A JP 2082377A JP S5949406 B2 JPS5949406 B2 JP S5949406B2
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JP
Japan
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combustion chamber
communication passage
flame
sub
piston
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JP52020823A
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JPS53107511A (en
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慶治 酒井
敏雄 棚橋
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • 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
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の燃焼室に関する。
排気ガス中の有害成分HC,CO並びにNOxを同時に
低減するためには稀薄混合気を使用すると極めて効果が
あることが知られている。
しかしながら稀薄混合気は火炎の伝播速度が遅いため、
燃焼速度が遅く、斯くして安定した燃焼が得られないと
いう問題がある。
また、排気ガス中の有害成分NOxを大巾に低減するた
めには大量の排気ガスを再循環すると極めて効果がある
ことが知られている。
しかしながらこの場合には再循環排気ガスと燃焼空気混
合気とが燃焼室内で十分混合されず、斯くして十分なN
Ox低減効果を得ることができないと共に安定した燃焼
を得ることができないという問題がある。
従って、副燃焼室を有さない内燃機関では稀薄混合気或
いは大量の再循環排気ガスを含んだ混合気を使用して安
定した燃焼を得ることはほとんど困難となっている。
一方、稀薄混合気或いは大量の再循環排気ガスを含んだ
混合気を使用できる内燃機関として従来より連通路を介
して主燃焼室内にのみ連通した副燃焼室を有し、該連通
路近傍の副燃焼室内或いは該連通路内に点火栓を設け、
吸気行程時に主燃焼室内に導入された可燃混合気を圧縮
行程時に連通路を介して副燃焼室内に送り込み、次いで
副燃焼室内の可燃混合気を点火栓により着火して連通路
から主燃焼室内に向けて火炎を噴出し、この火炎によっ
て主燃焼室内の可燃混合気を燃焼せしめるようにした副
燃焼室付内燃機関が公知である。
この種の内燃機関では圧縮行程時に連通路を介して副燃
焼室内に流入する可燃混合気が点火栓電極層りに残留す
る残留排気ガスを掃気するので可燃混合気として稀薄混
合気或いは大量の再循環排気ガスを含む混合気を使用し
た場合でも着火性が良く、また副燃焼室から噴出した火
炎により主燃焼室内では乱流燃焼が行なわれ、その結果
燃焼速度が増大して燃焼が安定するという利点がある。
しかしながら特に高負荷運転時における燃焼速度は依然
として不十分である。
燃焼速度を増大させるためには火炎の噴出力を更に強め
る必要があり、この方法として主燃焼室に対する副燃焼
室の容積比を増大せしめる方法がある。
しかしながらこのように前記容積比を増大せしめると圧
縮行程時にピストンによって連通路、即ち絞りを介して
副燃焼室に送給すべき可燃混合気の量が増大し、斯くし
てピストンによる可燃混合気の押込み仕事が増大して出
力が大巾に低下するという問題を生じる。
本発明は火炎からなるスキッシュ流を燃焼室内に発生せ
しめることにより、機関出力の低下を招くことなく稀薄
混合気並びに大量の再循環排気ガスを含んだ混合気の燃
焼速度を増大せしめることができるようにした内燃機関
を提供することにある。
以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図および第2図を参照すると、1はシリンダブロッ
ク、2はシリンダブロック1内に形成されたシリンダ、
3はシリンダ2内を往復運動するピストン、4はガスケ
ット5を介してシリンダブロック1上に固締されたシリ
ンダヘッド、6はピストン頂面3a並びにシリンダヘッ
ド内壁面4a間に形成された主燃焼室、7は点火栓、8
は吸気ポート、9は吸気弁、10は排気弁を夫々示す。
シリンダヘッド内壁面4aの一側には下方に突出する隆
起壁11が形成され、この隆起壁11の下端面は第2図
に示されるように三ケ月形の平坦面12に形成される。
一方、ピストン頂面3aも平坦面に形成され、更に隆起
壁11はピストン3が第1図に示すように上死点に達し
たときに隆起壁11の三ケ月形平坦下端面12とピスト
ン頂面3a間にわずかな間隙を生ずるように形成される
従ってピストン3が上死点に達したときに三ケ月形平坦
下端面12とピストン頂面3a間に三ケ月形のスキッシ
ュエリアAが形成される。
一方、第1図および第2図において符号20はシリンダ
ヘッド4内に形成された凹所21内に圧入された副室要
素、22は副室要素20内に形成された副燃焼室、23
は副燃焼室22と主燃焼室6とを連通する第1の連通路
、25は副燃焼室22と主燃焼室6とを連通する第2の
連通路を示す。
副室要素20の下端面26は三ケ月形平坦下端面12を
含む平面よりもわずか上方に位置し、かつこの平面と副
室要素20の下端面26はほぼ平行をなす。
第1連通路23は副室要素20の軸線に関してスキッシ
ュエリアA側に設けられ、かつこの第1連通路23はス
キッシュエリアAを形成するピストン頂面3aの周縁部
に指向される。
点火栓7の電極16は第1連通路23近傍の副燃焼室2
2内或いは第7図に示すように第1連通路23内に配置
されかつ圧縮行程時に第1連通路23を介して副燃焼室
22内に流入する可燃混合気が直接電極16に衝突する
位置に配置される。
一方策2連通路25は第2図に示されるように吸気弁9
の近傍の副室要素周壁面27上に設けられかつ吸気弁9
のかさ部に向けて指向される。
第1連通路23並びに第2連通路25の軸線は吸気行程
時に第2連通路25を介して副燃焼室22内に導入され
る可燃混合気が副燃焼室22内でループをなして流れ、
次いで第1連通路23から主燃焼室6内に送出されるよ
うに互いにねじれの位置に配置される。
第1図および第3図に示されるように隆起壁11下方の
ピストン頂面3a上にはほぼ一様な深さを有する火炎案
内溝28が形成される。
この火炎案内溝28はスキッシュエリアA内からスキッ
シュエリアAの内縁を起えて主燃焼室6内まで延びてお
り、第1連通孔23はスキッシュエリアA側に向は斜め
下方に延びて主燃焼室6内に露呈する火炎案内溝部分に
指向せしめられる。
第1図に示されるようにピストン周縁側の火炎案内溝2
8の端部壁31はほぼ垂直に形成される。
また、第4図に示されるようにピストン頂面の周辺方向
に火炎が伝播しやすいように火炎案内溝28からピスト
ン頂面の周辺方向に延びる溝部分28a。
28bを形成することができる。
更に、第1連通路23から噴出した火炎をピストン頂面
の周辺方向に積極的に指向させるために第6図に示され
るように断面尖頭状の隆起壁30を火炎案内溝28内に
形成することもできる。
吸気行程時、破線で示すように吸気弁9が開弁して吸気
ポート8から吸気弁9を介して主燃焼室6内に稀薄混合
気或いは大量の再循環排気ガスを含んだ混合気が導入さ
れる。
主燃焼室6内に導入される可燃混合気の一部は矢印Cで
示すように吸気弁9のかさ部背面によりその流路を偏向
され、第2連通路25を介して副燃焼室22内に送り込
まれる。
副燃焼室22内に導入された可燃混合気は第5図におい
て矢印りに示すように第2連通路25から流入した可燃
混合気と第1連通路23に向かう可燃混合気が互いに衝
突することなくループをなして副燃焼室22内を流れ、
次いで第1連通路23を介して主燃焼室6内に送出され
る。
従って前回の燃焼により副燃焼室22内に残留する残留
排気ガスは第2連通路25から流入した可燃混合気によ
り十分に掃気される。
しかしながら良好な着火性を得るに十分な点火栓電極1
6周りの掃気はこのループ掃気ではまだ不十分である。
次いで圧縮行程時に主燃焼室6内の可燃混合気は第1連
通路23並びに第2連通路25を介して副燃焼室22内
に送り込まれ、このとき第1連通路23から副燃焼室2
2内に流入する可燃混合気は吸気行程時のループ掃気に
よって十分除去されなかった点火栓電極16周りの残留
排気ガスを完全に掃気する。
次いで点火栓7により副燃焼室22内の可燃混合気が着
火され2火炎が第1連通路23並びに第2連通路25を
介して主燃焼室6内に噴出する。
第1連通路23から噴出する火炎は火炎案内溝28の底
壁面に衝突し、火炎案内溝28の底壁面により案内され
てスキッシュエリアへの中央部に達する。
次いでこの火炎は火炎案内溝28の端部壁31により上
方に向きを変えられ1次いで第2図において矢印Eで示
されるようにシリンダ2の内壁上端部に沿ってシリンダ
20周辺方向に進む。
斯くしてこの火炎により隆起壁11の三ケ月形平担下端
部12とピストン頂面3a間に存在する可燃混合気が即
座に着火される。
次いでピストン3が上死点近傍に達するとスキッシュエ
リアAから火炎が矢印Fで示すように主燃焼室6の中央
部に向けて噴出される。
この火炎からなるスキッシュ流は第1並びに第2連通路
23.25から噴出する火炎と同様な作用をなす。
スキッシュエリアAはピストン頂面3aの半周に亘って
延びており、このスキッシュエリアAの全体から火炎が
噴出されるのでスキッシュエリアAおよび第1.第2連
通路23.25から噴出する火炎によって主燃焼室6内
の可燃混合気全体に乱れが与えられ、しかも主燃焼室6
内の広範囲に亘って火炎が噴出するので主燃焼室6内の
可燃混合気は即座に着火され、斯くして燃焼速度が大巾
に速められる。
また可燃混合気として大量の再循環排気ガスを含んだ混
合気を使用した場合にはスキッシュエリアAかう噴出す
る火炎によって再循環排気ガスと燃料空気混合気が十分
に混合され、排気ガス再循環によるNOx低減効果が向
上すると共に燃焼が安定する。
前述したように火炎案内溝28の端部壁31はほぼ垂直
に配置される。
このように端部壁31を配置することによって第1連通
路23から噴出した火炎がガスケット5或いはピストン
リングに到達することがなくなり、斯くしてガスケット
5およびピストンリングの破損を防止することができる
上述したように本発明によればピストン頂面上に火炎案
内溝を形成し、この火炎案内溝に向げて連通路から火炎
を噴出せしめることによって火炎をスキッシュエリア全
体に広げることができ、スキッシュエリア全体から主燃
焼室内に火炎を噴出させることができる。
このように本発明では連通路から噴出する火炎に加えて
スキッシュエリア全体から火炎が噴出されるので主燃焼
室内の可燃混合気全体に強力な乱れが与えられると共に
主燃焼室内の可燃混合気は即座に着火され、斯くして燃
焼速度を大巾に速めることができる。
従って可燃混合気として稀薄混合気或いは大量の再循環
排気ガスを含んだ混合気を使用したとしても安定した燃
焼を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第2図の■−■線に沿ってみた本発明による内
燃機関の側面断面図、第2図は第1図の■−■線に沿っ
てみたシリンダヘッドの底面図、第3図並びに第4図は
第1図のピストンの平面図、第5図は第1図のV−V線
に沿ってみた断面図、第6図は第4図のVI−VI線に
沿ってみた断面図。 第7図は第1図の別の実施例を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 シリンダヘッド内に副燃焼室を形成すると共に該副
    燃焼室を連通路を介して主燃焼室内にのみ連結し、該副
    燃焼室酸いは連通路内に点火栓を配置した内燃機関にお
    いて、シリンダヘッド内壁面の一側に下方に突出する隆
    起壁を形成すると共に該隆起壁の下端面を平坦に形成し
    て該平坦下端面とピストン頂面間にスキッシュエリアを
    形成し、該スキッシュエリアの中央部からスキッシュエ
    リアの内縁を起えて主燃焼室内まで延びる火炎案内溝を
    ピストン頂面上に形成し、上記副燃焼室を隆起壁に隣接
    配置すると共に副燃焼室の連通路をスキッシュエリア側
    に向は斜め下方忙延設して燃焼室内に露呈する上記火炎
    案内溝部分に指向せしめた内燃機関の燃焼室。
JP52020823A 1977-03-01 1977-03-01 内燃機関の燃焼室 Expired JPS5949406B2 (ja)

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JPS53107511A JPS53107511A (en) 1978-09-19
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