JPS598644B2 - 内燃機関の副燃焼室 - Google Patents

内燃機関の副燃焼室

Info

Publication number
JPS598644B2
JPS598644B2 JP49090996A JP9099674A JPS598644B2 JP S598644 B2 JPS598644 B2 JP S598644B2 JP 49090996 A JP49090996 A JP 49090996A JP 9099674 A JP9099674 A JP 9099674A JP S598644 B2 JPS598644 B2 JP S598644B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion chamber
sub
fuel
vortex
injection nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP49090996A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5119219A (en
Inventor
孝男 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP49090996A priority Critical patent/JPS598644B2/ja
Priority to US05/551,023 priority patent/US4066045A/en
Publication of JPS5119219A publication Critical patent/JPS5119219A/ja
Publication of JPS598644B2 publication Critical patent/JPS598644B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/08—Engines characterised by precombustion chambers the chamber being of air-swirl type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
    • F02B19/1004—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder details of combustion chamber, e.g. mounting arrangements
    • F02B19/1014—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder details of combustion chamber, e.g. mounting arrangements design parameters, e.g. volume, torch passage cross sectional area, length, orientation, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主燃焼室のほかに副燃焼室を備えた副室付内
燃機関に関し、特に燃費の向上並びに排気浄化を達成し
得る自動車用副室式ガソリン噴射機関に関する。
＝般に、ガソリン内燃機関において、燃料の混合気を成
層化するためには、単一の燃焼室内に燃料噴射をするか
或は主、副２つの燃焼室を設け燃料供給系を用いて行な
われている。
前者、即ち燃刺噴射による単室方式ではシュラウドバル
ブ、カップ付ピストンなどによりシリンダー内に渦流を
発生せしめ、これにより成層化をもたらそうとするもの
があるが、この方式ではあらゆを運転域で強い渦を安定
して得ることは、きわめて困難である。
後者、即ち燃料噴射による、例えば実公昭１６−３ ８
６ ７号公報に開示された副室方式では、主燃焼室と
は別に設けた副燃焼室（副室）内に燃料を噴射すること
によシ、前記副燃焼室内に濃混合気状態を、また前記副
燃焼室から前記主燃焼室への一部燃料の吹き抜けによっ
て該主燃焼室内に希薄混合気状態を生じさせて成層化を
達成し、２段燃焼を行なわせている。
この場合、有害成分のうちＮＯｘの抑制には有利である
が副燃焼室内が濃混合気状態となるためＨＣ，Ｃｏの多
発を引起す欠点がある。
さらに気化器付ガソリン機関で混合気の成層化を行なう
には、燃料供給系を２つに分け、一方には着火が容易と
なる程度の濃混合気を通し、そこで着火された火炎によ
って他方から供給された大量の希薄混合気を燃焼させる
方法がとられる。
濃混合気を確保する手段としては、第３バルプを備えた
小副室を設けたものがあるが燃料供給系、動弁系が複雑
となる欠点がある。
また副室の容積を小さくすることは通常の気化器付機関
に構造が似てくるのできわめて希薄な混合気で運転する
ことが困難となり燃費の向上は望み難い。
また一般にＨ Ｃ ＝ Ｃ Ｏ ｔ ＮＯ ｘの３成分
の生成がガソリン機関の使用する空燃比域によって左右
されるため、気化器付ガソリン機関で排気中の有害成分
を除去する場合、ＮＯｘの低減には渦濃あるいは過希薄
混合気の状態で使用する必要がある。
一般に気化器付ガソリン機関の運転可能領域は空燃比で
ほぼ１１〜２０位であり、過渦域での使用はＨＣ，ＣＯ
の発生に加えて燃費の悪化を招き、逆に過希薄域での使
用では失火が発生しやすく従って排気中のＨＣの量が急
増する。
本発明の適用される内燃機関は燃焼室を主燃焼室と副燃
焼室とに分割し吸排気は主燃焼室に設けた吸気弁および
排気弁により行なう。
主燃焼室と副燃焼室は連絡孔によって接続される。
そして副燃焼室に点火栓と燃料噴射ノズルを設け該副燃
焼室内で濃混合気を着火させ、生じた火炎により主燃焼
室内で再燃焼させる。
この場合、連絡孔による絞りの影響を極端に受けずに空
気が主燃焼室から副燃焼室内に入って成層化を起こすよ
うにするとともに、副燃焼室からの火炎が主燃焼室全体
に速やかに拡散して有効な２次燃焼を起こさせなければ
ならない。
また副燃焼室内の渦流速度をある程度減衰させて圧力上
昇率を下げることが排気中の有害物質の除去並びに燃焼
騒音対策にとって必要である。
本発明は、上述した種々の問題点を解決して排気の浄化
並びに燃費の向上を達成し得る火花点火式内燃機関の副
燃焼室を提供することを目的とするものである。
本発明によれば、シリンダーの端部と該シリンダー内に
往復運動可能に挿入されたピストンの頭部とによって画
成される主燃焼室と、前記主燃焼室の上方に形成されか
つ点火栓および燃料噴射ノズルを備えた副燃焼室と、前
記主燃焼室と前記副燃焼室とを連通ずる連絡孔と、吸気
弁を有して前記主燃焼室に連通ずる吸入ポートとを有す
る火花点火式内燃機関において、前記燃料噴射ノズルは
少；なくともひとつの長円形側断面を成すよう形成され
た副燃焼室内の渦の流れに対向して設けられており、一
方、点火栓は前記連絡孔の延長上に位置するとともに渦
流に対する燃料噴射ノズルの前方の位置に、そのねじ部
が副燃焼室内に突出するごとく設けられかつ前記ねじ部
先端面は略前記連絡孔側へ向けて傾斜する面とされてお
り、これによって副燃焼室内に中心位置の異なる複数の
渦流を形成させるよう構成したことを特徴とする火花点
火式内燃機関の副燃焼室が提供される。
本発明においては、副燃焼室は全燃焼室容積の略５０〜
９０係とし、副燃焼室内で大半の混合気を燃焼させ、主
燃焼室は燃焼ガスの膨脹室および後述するようにサーマ
ルリアクタとして作用させる。
そして吸気工程において吸入された新気は圧縮行程にお
いて副燃焼室に圧入され、その際、副燃焼室内に強い渦
流を発生する燃料は圧縮行程中に渦流に対向して噴射し
、燃料の主燃焼室への吹き抜けを防ぐと共に空気渦流と
噴射方向を均衡させることで、副燃焼室内の混合気の成
層化を行う。
点火栓は副燃暁室内の渦流を乱さないようにし、かつ濃
混合気の集まる位置に設け点火を確実に行わしめ、副燃
焼室内で大半の混合気を燃焼させる。
主燃焼室では主に膨脹を行わせ、排気ガスが主燃焼室に
滞留している間、主燃焼室はサーマルリアクタ的に作用
し、未燃成分の処理をする。
以下、本発明を、図面を参照しながら実施例について説
明する。
第１図は、副室式ガソリン噴射機関の燃焼室近傍の断面
を示したものである。
主燃焼室２はシリンダー１１の端部（シリンダーヘッド
１２を含む）とピストン１の頭部とによって画成された
室である。
シリンダーヘッド１２には吸気弁（図示省略）によって
開閉される吸入ポート（図示省略）が設けられる。
また主燃焼室２の上方には、同様にシリンダーヘッド１
２に形成された長円球形の副燃焼室５が設けられる。
この副燃焼室５には図示のように点火栓８および燃料噴
射ノズル７が備わっている。
６は前記主燃焼室２と副燃焼室５とを連通している連絡
孔である。
副燃焼室の容積はできをだけ大きくとることが望ましい
が、構造上シリンダーヘッド１２七ピストン１の上面と
の間隙、連絡孔６の容積のために全燃焼室容積の最大９
０係位におされる。
形状は、副燃焼室に流入してくる空気流１３により渦流
９を生じせしめ、渦流が減衰しにくいよう副燃焼室をそ
の上下面が球面、円筒面又はそれに準ずる面とした、ひ
とつの長円形側断面をなすよう形成し、連絡孔６は副燃
焼室内に渦流９を発生するように、接続する。
連絡孔６の面積はシリンダー面積の１〜１０％位とし、
絞りによる損失をなるべく少くすると共に副燃焼室内に
噴射された燃料１０が直かに主燃焼室２へ吹き抜けにく
くする。
連絡孔６の方向は副燃焼室内での既燃ガスがピストン１
の上面に激しく当らないよう十分傾きをつけ、主燃焼室
内で広く拡散させる。
点火栓８は副燃焼室内で生じた渦流９をできるだけ害な
わない位置に設ける。
つまり、点火栓８は前記連絡孔６の延長上に位置すると
共に渦流に対する燃料噴射ノズル７の前方の位置に、そ
のねじ部８ａが副燃焼室５内に突出して設けられており
、かつ該ねじ部８ａの先端面８ｂは略連絡孔６側へ向け
て傾斜する傾斜面とされている。
更に、前記燃料噴射ノズル７は副燃焼室５内の渦流に対
向するよう設けられている。
このような構成になる本発明の内燃機関において、吸入
工程では、吸気ポート３を通じて空気のみが吸入される
。
燃料は吸入弁４が閉じる前後および圧縮工程中に噴射ノ
ズル７により副燃焼室内に噴射される。
一方シリンダー１１内に吸入された空気は圧縮行程に入
ると、ピストン１の上昇と共に連絡孔６を通り副燃焼室
内に強い渦を確実に発生させる。
噴射ノズル７は副燃焼室の中心に対しある角度をもって
渦の流れに対向して設けられており、燃料１０は噴射直
後に渦の流れに抗して進むが時間の経過と共に渦の流れ
に押し戻される。
副燃焼室内には剛体渦が形成されておク、渦に乗った噴
霧は渦の強さ、燃料の粒径、噴射の方向などの影響を受
けて、ほぼ円環状に同一空燃比の領域が形成され、中心
からの位置により異なった空燃比状態、すなわち成層状
態が形成される。
このように構成された場合、副燃焼室の断面形状は楕円
形に形成されているので該室内で中心位置の異なった円
形の渦流９が幾くつかでき、これが互いに干渉し合い、
渦流が自然にコントロールされる。
即ちこれによって副燃焼室内の渦流速度がある程度減速
され徐々に燃焼するので圧力上昇率が低下する。
従って有害排気ガスのＮＯｘＯ量が低減されるとともに
燃焼騒音も低くなる。
第２図は総合空燃比とＮＯｘの量との関係を、球形の副
燃焼室の場合（曲線Ａ）と長円球形即ち楕円形断面の副
燃焼室の場合（曲線Ｂ）について示したものである。
この図からも判るように総合空燃比２３以下では後者の
方がはるかにＮＯｘの量が少ない。
また、点火栓のねじ部先端面を連絡孔へ向けて傾斜する
面としたので、着火性能が良いという効果を有する。
すなわち、この理由は、圧縮工程時に連絡孔から流入し
た渦流（空気流）の一部が点火栓のねじ部先端面に当た
って内側に向きを変えられ、これによって中心位置の異
なる渦流が生じるが、この中心位置の異なる渦流は互い
に衝突して小さい渦（乱れ）が発生し、このマイクロタ
ービレンス発生領域に渦流を貫通した燃料がただよい、
この部分に丁度点火栓のねじ部先端（電極部）が位置す
ることになることと、着火可能な濃混合気が副燃焼室の
下方側に位置する連絡孔近傍にその自重及び渦の流れ、
燃料噴射方向、副燃焼室形状等から集まるためであると
考えられる。
さらに、点火栓のねじ部先端面を前記構成とすれば、渦
流の形成を妨げるようなこともなく、しかも点火栓のね
じ部先端面が連絡孔近傍に位置することになるので、点
火栓の自己洗浄効果及び冷却効果をも持たせることがで
きる等種々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の要部を示す縦断面図、第２図は球形
および長円球形の副燃焼室について総合空燃比とＮＯｘ
量との関係を示した図である。 図中、１はピストン、２は主燃焼室、５は副燃焼室、６
は連絡孔、７は燃料噴射ノズル、８は点火栓、９は渦流
、１１はシリンダーである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ シリンダーの端部と該シリンタ―内に往復運動可能
    に挿入されたピストンの頭部とによって画成される主燃
    焼室と、前記主燃焼室の上方に形成されかつ点火栓およ
    び燃料噴射ノズルを備えた副燃焼室と、前記主燃焼室と
    前記副燃焼室とを連通ずる連絡孔と、吸気弁を介して前
    記主燃焼室に連通ずる吸入ポートとを有する火花点火式
    内燃機関において、前記燃料噴射ノズルは少なくともひ
    とつの長円形側断面を成すよう形成された副燃焼室内の
    渦の流れに対向して設けられておシ、一方、点火栓は前
    記連絡孔の延長上に位置するとともに渦流に対する燃料
    噴射ノズルの前方の位置に、そのねじ部が副燃焼室内に
    突出するごとく設けられかつ前記ねじ部先端面は略前記
    連絡孔側へ向けて傾斜する面とされておハこれによって
    副燃焼室内に中心位置の異なる複数の渦流を形成させる
    よう構成したことを特徴とする火花点火式内燃機関の副
    燃焼室。
JP49090996A 1974-08-08 1974-08-08 内燃機関の副燃焼室 Expired JPS598644B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP49090996A JPS598644B2 (ja) 1974-08-08 1974-08-08 内燃機関の副燃焼室
US05/551,023 US4066045A (en) 1974-08-08 1975-02-19 Internal combustion engine provided with precombustion chamber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP49090996A JPS598644B2 (ja) 1974-08-08 1974-08-08 内燃機関の副燃焼室

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5119219A JPS5119219A (en) 1976-02-16
JPS598644B2 true JPS598644B2 (ja) 1984-02-25

Family

ID=14014104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP49090996A Expired JPS598644B2 (ja) 1974-08-08 1974-08-08 内燃機関の副燃焼室

Country Status (2)

Country Link
US (1) US4066045A (ja)
JP (1) JPS598644B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2805133C2 (de) * 1978-02-07 1984-05-17 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Luftverdichtende selbstzündende Brennkraftmaschine
CH628790A5 (de) * 1978-08-10 1982-03-31 Weidmann S Heinrich Erben Fuehrungsanordnung fuer ein ausgleichsgewicht.
GB2123482B (en) * 1982-05-21 1985-06-26 Dr Andrew Martin Storrar I c engine combustion chambers
ATE371103T1 (de) * 2000-11-29 2007-09-15 Kenneth W Cowans Hochleistungsmotor mit variablem verdichtungsverhältnis und variabler ladung (vcrc-motor)
EP2657479A1 (de) * 2012-04-06 2013-10-30 GE Jenbacher GmbH & Co OHG Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine
JP5920317B2 (ja) * 2013-11-13 2016-05-18 株式会社デンソー 副室式内燃機関
JP6895243B2 (ja) * 2016-12-08 2021-06-30 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 副室式ガスエンジン

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4972507A (ja) * 1972-10-11 1974-07-12

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB226862A (en) * 1923-09-22 1924-12-22 Samuel John Fielding Improvements in the combustion chambers of internal combustion engines
US1877737A (en) * 1928-08-30 1932-09-13 Fairbanks Morse & Co Combustion chamber
US2758576A (en) * 1951-04-20 1956-08-14 Shell Dev Internal combustion engine with antechamber and method of operating same
US2878299A (en) * 1954-12-23 1959-03-17 Allan M Starr Spark plug
US2893360A (en) * 1957-10-23 1959-07-07 Muller Klaus Internal combustion engine
US3063434A (en) * 1959-11-27 1962-11-13 Herbert H Haas Internal combustion engine
US3105470A (en) * 1959-12-05 1963-10-01 Motoren Werke Mannheim Ag Compression ignition engines
US3140697A (en) * 1959-12-28 1964-07-14 Renault Compression ignition engines
US3154058A (en) * 1962-01-02 1964-10-27 Glenn B Warren Internal combustion engine operating on stratified combustion principle with explosive fuel injection
US3270722A (en) * 1964-04-22 1966-09-06 Bernard John Springer Method of conditioning liquid fuels
US3592172A (en) * 1969-01-28 1971-07-13 Otis D Treiber Internal combustion reciprocating engine
DE2035464A1 (de) * 1970-07-17 1972-01-20 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Zylinder fur Brennkraftmaschinen mit Vorkammer
DE2045874C3 (de) * 1970-09-17 1979-08-16 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Brennkraftmaschine, deren Zylindern jeweils ein Brennraum und eine Vorkammer zugeordnet sind
US3776212A (en) * 1970-10-22 1973-12-04 B Karlowitz Method for emission control for spark ignition engines
US3890742A (en) * 1974-04-03 1975-06-24 Ford Motor Co Window regulator mechanism

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4972507A (ja) * 1972-10-11 1974-07-12

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5119219A (en) 1976-02-16
US4066045A (en) 1978-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS5949407B2 (ja) 内燃機関の燃焼室
JPS5936089B2 (ja) 副燃焼室付内燃機関
US4038952A (en) Internal combustion engine
JPS598644B2 (ja) 内燃機関の副燃焼室
JPS6217090B2 (ja)
JP3330336B2 (ja) 火花点火式内燃機関
JPH10288038A (ja) 直接噴射式ディーゼルエンジン
US4116234A (en) Internal combustion engine with an auxiliary combustion chamber
JPS6056247B2 (ja) 燃料噴射式エンジン
JPS5855325B2 (ja) 内燃機関
JPS62332B2 (ja)
JPS6023463Y2 (ja) デイ−ゼルエンジンの燃料噴射ノズル装置
JPS5815633Y2 (ja) 内燃機関
JP3275470B2 (ja) 副室式エンジン
JPH086589B2 (ja) 直噴式内燃機関
JPS5852328Y2 (ja) 内燃機関の燃焼室
JPS6218729B2 (ja)
JPS6217091B2 (ja)
JPH0134657Y2 (ja)
JP2906665B2 (ja) 筒内噴射式内燃機関
JPS6319544Y2 (ja)
JPH0143467Y2 (ja)
JPH0231546Y2 (ja)
KR100227905B1 (ko) 직접 분사식 내연기관의 연소실구조
JP2971247B2 (ja) 渦流室式ディーゼル機関の燃焼室