JPS6053766B2 - catalytic combustion engine - Google Patents

catalytic combustion engine

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JPS6053766B2
JPS6053766B2 JP55114106A JP11410680A JPS6053766B2 JP S6053766 B2 JPS6053766 B2 JP S6053766B2 JP 55114106 A JP55114106 A JP 55114106A JP 11410680 A JP11410680 A JP 11410680A JP S6053766 B2 JPS6053766 B2 JP S6053766B2
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JP
Japan
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combustion engine
cylinder
catalytic combustion
preheating chamber
transmission passage
Prior art date
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Application number
JP55114106A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5632033A (en
Inventor
ロバ−ト・ヒユ−・スリング
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RIKAADO KONSARUTEINGU ENJINIAZU PLC
Original Assignee
RIKAADO KONSARUTEINGU ENJINIAZU PLC
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Publication date
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Publication of JPS5632033A publication Critical patent/JPS5632033A/en
Publication of JPS6053766B2 publication Critical patent/JPS6053766B2/en
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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
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression 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
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃焼室内の圧縮温度で燃焼を開始し推進する
よう燃焼室に触媒を配置した往復動ピストンを有する内
燃機関に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an internal combustion engine having a reciprocating piston with a catalyst disposed in the combustion chamber to initiate and drive combustion at compression temperatures within the combustion chamber.

以下、本明細書中ではこの内燃機関を触媒式燃焼機関と
する。本発明の目的は、市販されている高オクタン価の
ガソリン使用の火花点火型のガソリンエンジンに関して
通常行なわれている作動におけるよりも高い圧縮比では
あるが、ディーゼルエンジンで用いられる噴射燃料の圧
縮点火に必要とされているよりははるかに低い圧縮比で
作動可能な内燃機関を提供することにある。例えば、制
動力出力に対する内燃機関の最高圧縮比が約12:1の
ものがあげられるが、これは、内燃機関の理想的な熱効
率が次式で示されることに基づいている。
Hereinafter, in this specification, this internal combustion engine will be referred to as a catalytic combustion engine. It is an object of the present invention to provide compression ignition of the injected fuel used in diesel engines, albeit at a higher compression ratio than is normally practiced with commercially available high octane gasoline spark ignition gasoline engines. The object is to provide an internal combustion engine that can operate at a much lower compression ratio than is required. For example, the maximum compression ratio of the internal combustion engine to the braking force output is about 12:1, and this is based on the fact that the ideal thermal efficiency of the internal combustion engine is expressed by the following equation.

即ち、上記の式において、Rは圧縮比を示し、γは空気
の定圧比熱と定容比熱の比を示すものである。
That is, in the above equation, R represents the compression ratio, and γ represents the ratio of the specific heat at constant pressure to the specific heat at constant volume of air.

.圧縮比Rに対してプロットされる時のエンジンの熱効
率ηは圧縮比が増大するにつれて次第に平担になるが初
期における急速な立ち上りを示すものである。圧縮比が
増大してゆくと内燃機関の運転ロスが増加し、すなわち
、理想的な平均有効圧力ニは、実際の出力を示す正味平
均有効圧力に達するために減算された摩擦に基づくより
大きな平均圧力を有するようになる。制動力出力に関す
る圧縮比の最適値は約12:1である。上述のことは、
特に火花点火ガソリンエンジン・に関して言及されてい
るが、圧縮比12:1のものに関して、チャージの火花
点火の瞬間以前の未制御自己点火すなわち「前点火」お
よび適当な時期に火花を飛ばして行うチャージの正常な
点火後燃焼室の遠い所でのチャージの自己点火に基づく
「ノック」に対する高抵抗性を有する特別のガソリンの
使用が要求されている。
.. The thermal efficiency η of the engine when plotted against the compression ratio R gradually flattens out as the compression ratio increases, but shows a rapid rise at the beginning. As the compression ratio increases, the operating losses of the internal combustion engine increase, i.e. the ideal average effective pressure is reduced to a larger average based on the friction subtracted to arrive at the net average effective pressure representing the actual power output. It comes to have pressure. The optimum value for the compression ratio with respect to braking force output is approximately 12:1. The above is
In particular, reference is made to spark-ignition gasoline engines with a compression ratio of 12:1, including uncontrolled self-ignition or "pre-ignition" before the moment of spark ignition of the charge, and charging performed by firing a spark at an appropriate time. The use of special gasolines with high resistance to "knock" due to self-ignition of the charge far from the combustion chamber after normal ignition of the combustion chamber is required.

このような燃料は商業的に広範囲に使用できるものでは
なく、このような圧縮比を有するガソリンエンジンの製
作は実現可能ではない。一方、通常のディーゼルエンジ
ンは圧縮の終端において上死点のほんの少し前に燃焼室
に噴射されたディーゼル燃料の自己点火を可能にする値
に)まで燃焼室内の温度を上昇するために高圧縮比を有
するものであることが要求されている。
Such fuels are not widely available commercially, and construction of gasoline engines with such compression ratios is not feasible. On the other hand, a typical diesel engine uses a high compression ratio to raise the temperature inside the combustion chamber to a value that allows self-ignition of the diesel fuel injected into the combustion chamber just a little before top dead center at the end of compression. It is required to have the following.

個々のシリンダの掃引容積が減少するにつれて、圧縮時
のチャージ熱の損失を補うために高圧縮比にすることが
必要となる。例えば、りカード、コメツト、マーク■(
RicardOCOmetMark■)型予燃室(英国
特許第78632鰐明細書参照)を有するような小型の
圧縮一点火エンジンでは(加熱プラグを用いて)十分な
常温始動を行なわせ、噴射燃料としてディーゼル蒸留液
を用い不点火を起すこと”なく高速度低負荷作動を行な
わせるためには約21:1の圧縮比が必要とされる。こ
のようなディーゼルエンジンを圧縮比12:1より低い
値で運転することは不可能である。さらにまた、91R
0N(ResearchOctaneNumber)の
ガソリン又は100以上のRONのメタノール(メチル
アルコール)を噴射燃料として用い、圧縮比12:1又
21:1の値にまでしても上述のような圧縮点火型のエ
ンジンを作動することは不可能である。
As the swept volume of individual cylinders decreases, higher compression ratios are required to compensate for the loss of charge heat during compression. For example, cards, comments, marks (
In small compression single-ignition engines, such as those with a pre-combustion chamber (see British Patent No. 78632), a sufficient cold start (using a heating plug) and diesel distillate as the injected fuel are used. A compression ratio of approximately 21:1 is required for high speed, low load operation without misfires.Such diesel engines should not be operated at compression ratios lower than 12:1. is impossible.Furthermore, 91R
Even if gasoline of 0N (Research Octane Number) or methanol (methyl alcohol) of RON of 100 or more is used as the injected fuel, the compression ignition engine as described above can be operated even if the compression ratio is increased to 12:1 or 21:1. It is impossible to do so.

この理由は、火花点火型エンジンで通常使用されている
良質のガソリンは高オクタン価のものの主特性であるが
その自己点火温度が高いためと、その後の点火遅延時間
が長いか、ディーゼル燃料が容易に点火するような圧縮
圧および温度下でエンジンシリンダ中に噴射される時点
火に失敗するという理由からである。触媒式7叔火要素
を内部に装着した予燃室を有する触媒型燃焼機関を提供
するために種々の提案がなされており、例えば、英国特
許第3660μs号明細書において提供されている触媒
利用の燃焼機関は、一部シリンダ状の予燃室を備えてお
り、この予燃室には伝達通路が連通され、各燃焼ストロ
ーク期間中子燃室内に接線方向にシリンダから直接圧縮
空気が装填されるようなされ、室内にその軸方向まわり
に渦流を創生するようになつており、さらにこの燃焼機
関は、液体燃料噴射装置を備え、この装置のノズルは伝
達通路の口部を通して予燃室内に燃料を噴射するように
伝達通路内に配置されている。
The reason for this is that high-octane high-quality gasoline, which is the main characteristic of high-quality gasoline normally used in spark-ignition engines, has a high self-ignition temperature and the subsequent ignition delay time is long, or diesel fuel easily This is because once it is injected into an engine cylinder under compression pressures and temperatures that will cause it to ignite, it will fail to ignite. Various proposals have been made to provide a catalytic combustion engine having a pre-combustion chamber in which a catalytic combustion element is installed; for example, a catalytic combustion engine proposed in British Patent No. The combustion engine has a partially cylindrical pre-combustion chamber, with which a transmission passage communicates, and compressed air is charged directly from the cylinder tangentially into the core combustion chamber during each combustion stroke. The combustion engine is designed to create a vortex flow in the chamber around its axial direction, and the combustion engine is further equipped with a liquid fuel injection device, and a nozzle of this device injects fuel into the pre-combustion chamber through the mouth of the transmission passage. is arranged within the transmission passage so as to inject.

また、触媒式点火要素は予燃室の内部にその内壁上又は
内壁より少し離間させて装着してある。しかしながら、
本発明により提供される液体燃料を用いる触媒式燃焼機
関は、少なくとも1つのシリンダヘッドとヘッド中に形
成され各シリンダと共働する予燃室とピストン上部でシ
リンダ中の燃焼空間と予燃室を接続する細い伝達通路と
を有し、装填された全空気の1部が、予燃室内で渦流を
生ずるように、加圧下でピストンの各圧縮ストローク工
程中接線方向に伝達通路を介して予燃室中に送り込まれ
るようになされている。
Further, the catalytic ignition element is mounted inside the pre-combustion chamber on the inner wall thereof or at a distance from the inner wall. however,
The catalytic combustion engine using liquid fuel provided by the present invention has at least one cylinder head, a pre-combustion chamber formed in the head and cooperating with each cylinder, and an upper part of the piston to separate the combustion space and the pre-combustion chamber in the cylinder. A portion of the total air charge is pre-combusted via the transmission passage in a tangential direction during each compression stroke of the piston under pressure, so that a portion of the total air charge creates a vortex within the pre-combustion chamber. It is designed to be sent into the room.

さらにまた、燃焼機関は各圧縮ストロークの上死点のわ
ずかまえに予燃室中に液体燃料を噴射する噴射装置と、
予燃室中で空気一燃料の混合物の燃焼を開始増進するよ
う該室内に設けた触媒要素とを有するような燃焼機関で
あつて、該触媒要素はガスが一方から他方に容易に流通
するようその厚さ方向を貫通する多数の開口又は通路を
有するスクリーンで構成されており、該スクリーンは予
燃室を完全に2つの容積部に分割するよう横切つて設け
られている。すなわち、スクリーンから離間した位置で
噴射装置が燃料スプレーを噴射し、その中心線の延長部
がスクリーンと交錯しないような第1容積部とスクリー
ンと離間した場所で予燃室と接続する伝達通路が存在す
る第2容積部とに分割される。触媒要素としては穿孔を
有するシート、グリッド又はメッシュ状のものが良く、
例えば支持枠上に支持され触媒作用を有する材料で作ら
れるか又は該材料で被覆されたガーゼを用いることが好
ましい。
Furthermore, the combustion engine includes an injector for injecting liquid fuel into the precombustion chamber slightly before top dead center of each compression stroke;
A combustion engine having a catalytic element disposed within the pre-combustion chamber to initiate and enhance combustion of an air-fuel mixture in the pre-combustion chamber, the catalytic element arranged to facilitate gas flow from one side to the other. It consists of a screen having a number of openings or passages through its thickness, which are transversely divided so as to completely divide the pre-combustion chamber into two volumes. That is, the injector injects the fuel spray at a position spaced apart from the screen, and the transmission passage is connected to the first volume part and the pre-combustion chamber at a space spaced apart from the screen, so that the extension of the center line thereof does not intersect with the screen. A second volume exists. The catalyst element is preferably in the form of a sheet, grid or mesh with perforations;
For example, it is preferable to use a gauze supported on a support frame and made of or coated with a catalytically active material.

上述した伝達通路が、シリンダヘッド中に挿入された耐
火材料のいわゆる、予燃室の下部側部を形成する凹部で
形成される、「ホットプラグ」中に形成された場合、触
媒スクリーンは「ホットプラグ」の頂部を横切つて設け
られ、その周辺部は「ホットプラグ」とシリンダヘッド
の隣接表面問に間挿されているので、プラグの凹部は先
に述べた第2容積部を形成することになる。
If the above-mentioned transmission passage is formed in a "hot plug", which is formed by a recess in the refractory material inserted into the cylinder head, forming the lower side of the so-called pre-combustion chamber, the catalyst screen is The recess in the plug forms the aforementioned second volume, with the periphery interposed between the hot plug and the adjacent surface of the cylinder head. become.

(この場合、エンジンはシリンダヘッドが頂部にくるよ
う垂直なピストン軸を有し、予燃室内での渦流の軸線が
水平方向にあるものとして考察している)。「ホットプ
ラグ」がシリンダヘッドに形成されたウェル中に挿入さ
れた場合、触媒スクリーンの周縁部はプラグの周辺部で
包囲され、プラグとウェルの周壁部間に締めつけられる
だろう。上述した如く、本発明の特徴は、噴射装置が、
触媒スクリーンの上方位置からその噴射の延長部がスク
リーンと交錯しないような中心線に沿つて燃料スプレー
を噴射するように配置されていることであり、平担な上
面を有するスクリーンを用いる時には、噴射装置は、上
述の中心線に沿つて上方に離間しスクリーンにほぼ平行
になるように配置するか、又は少なくともスクリーンに
向つて下方に傾斜しないように噴射するように配置する
ことが望ましく、このように配置することにより、空気
と噴射状燃料の可燃混合物が触媒スクリーン上に形成さ
れ、スクリーンを通しての噴射中の何ら機械的干渉がな
くなる。
(In this case, the engine is considered to have a vertical piston axis with the cylinder head at the top, and the axis of the vortex in the pre-combustion chamber is horizontal). When a "hot plug" is inserted into a well formed in a cylinder head, the periphery of the catalyst screen will be surrounded by the periphery of the plug and squeezed between the plug and the peripheral wall of the well. As mentioned above, the feature of the present invention is that the injection device
It is arranged so that the fuel spray is injected from a position above the catalyst screen along a center line such that the extension of the injection does not intersect the screen, and when using a screen with a flat top surface, the injection Preferably, the devices are arranged so as to be spaced upwardly along the aforementioned centerline and approximately parallel to the screen, or at least to spray downwardly and non-inclined towards the screen; , a combustible mixture of air and injected fuel is formed on the catalyst screen, eliminating any mechanical interference during injection through the screen.

通常加熱プラグは常温始動を助けるために設けられ、そ
の先端は燃料噴射地点より下流側で連通通路の口部の上
流側位置で予燃室中に突出している。ここでいう下流側
および上流側とは夫々圧縮ストローク中子燃室に創生さ
れた渦流の流れ方向に対して規定されたものである。た
とえ加熱プラグが常温始動中に活動可能となつたとして
も、加熱プラグが通常の作動中、少なくとも噴射された
燃料スプレー゛の1部が直接プラグ上に当るように配置
することにより驚くほど効果のあることがわ”かつた。
上述の記載において特定したように本発明のエンジンに
触媒スクリーンを用いることにより、予燃室中に噴射さ
れた燃料の点火が促進され、低圧縮比、例えば、11:
1〜15:1の間の範囲におい.ても点火可能となり、
通常使用できないような圧縮比の燃料を用いることが可
能となつた。このように、本発明の実施例においては、
火花点火なしに圧縮比12:1で91R0Nのガソリン
および(100以上のRON)のメタノールで作動する
lピストンエンジンが提供されるものである。
Usually, a heating plug is provided to assist in cold starting, and its tip protrudes into the pre-combustion chamber at a position downstream of the fuel injection point and upstream of the mouth of the communication passage. The downstream and upstream sides here are defined with respect to the flow direction of the vortex created in the compression stroke core combustion chamber, respectively. Even if the heating plug becomes active during a cold start, it is surprisingly effective to position the heating plug so that at least a portion of the injected fuel spray falls directly onto the plug during normal operation. I realized something.
The use of a catalytic screen in the engine of the present invention, as specified in the foregoing description, facilitates ignition of the fuel injected into the pre-combustion chamber to achieve a low compression ratio, e.g.
In the range between 1 and 15:1. It becomes possible to ignite even if
It became possible to use fuel with a compression ratio that would normally not be available. Thus, in the embodiment of the present invention,
An l-piston engine is provided that operates on 91R0N gasoline and (100+ RON) methanol at a compression ratio of 12:1 without spark ignition.

以下において添付図面の実施例に基づき、本発明をさら
に詳しく説明する。図示の実施例におけるエンジンは各
々85mの長さ(深さ)を有する孔およびストロークを
備えた単シリンダ実験用ディーゼルエンジンであり、第
1図はエンジンのシリンダヘッド10の1部分とシリン
ダ12のピストン11の1部分を示している。
The invention will be explained in more detail below on the basis of embodiments of the accompanying drawings. The engine in the illustrated embodiment is a single cylinder experimental diesel engine with bores and strokes each having a length (depth) of 85 m, and FIG. 11 is shown.

シリンダヘッド10には、りカード、コメツト、マーク
■型(RicardOCOmetMark■Type)
(英国特許第78632鰐明細書に記載)に類似した予
燃室13が設けられており、この予燃室13は、短筒中
間部15と接続する半円状上部14と、シリンダブロッ
ク20の頂部に設けられるシリンダヘッドの前面部分1
9のウェル18中に挿入される耐火ホットプラグ17の
浅い凹部16により形成される下部とで構成されている
。ピストンの往復動の縦軸方向に対して傾斜された伝達
通路21がホットプラグ17中に形成され、予燃室13
の内部とシリンダ12中のピストン11の上部の燃焼空
部22とを接続している。ピストン11の1回の燃焼ス
トローク期間中、シリンダ内に導入された燃焼空気の1
部は伝達通路21を通り加圧された状態で予燃室13に
接線方向から入つてゆく。このようにして、予燃室13
内に矢印31で示される方向に、且つ、ピストンの往復
動軸を横切る水平軸のまわりに渦流を発生する。予燃室
13内には触媒要素25が設けられており、この要素2
5は、大径の熱抵抗性の大きいワイヤ製の広い網目状支
持グリッド26上に支承された例えば白金製の触媒材料
のガーゼスクリーンである。また、この触媒要素は、そ
の周縁部がプラグ17の周辺と一致し、プラグとウェル
18の隣接面間に位置するようにプラグ17の凹部16
の頂部を横断して設けられ予燃室13内にしつか.りと
固着されている。さらに本実施例では触媒要素25とし
て金属ステッチによりグリッド26に固定され約2.5
cmにつき明朝の網目を有するガーゼが用いられたが、
このような寸法のガーゼが選ばれたのは便宜上のことで
あつてそれが最適のもの一だという訳ではない。(触媒
スクリーンの1例は第2図乃至第3図に示されている)
。このように、触媒要素25は予燃室13を完全に横断
し、これをスプレー状燃料が噴射される上部空間14A
とプラグ17の凹部により構成され−る下部空間とに分
割するガーゼスクリーンで構成されている。
The cylinder head 10 has a card, comet, mark type (Ricard OCOmetMark type).
A pre-combustion chamber 13 similar to that described in British Patent No. 78632 Wani is provided, and this pre-combustion chamber 13 has a semicircular upper part 14 connected to a short cylinder intermediate part 15 and a cylinder block 20. Front part 1 of the cylinder head provided at the top
9 and a lower part formed by a shallow recess 16 of a refractory hot plug 17 inserted into a well 18 of a refractory hot plug 17. A transmission passage 21 inclined with respect to the longitudinal axis of the reciprocating movement of the piston is formed in the hot plug 17 and is connected to the pre-combustion chamber 13.
and the combustion cavity 22 above the piston 11 in the cylinder 12. 1 of the combustion air introduced into the cylinder during one combustion stroke of the piston 11
The part passes through the transmission passage 21 and enters the pre-combustion chamber 13 in a pressurized state from a tangential direction. In this way, the pre-combustion chamber 13
This creates a vortex flow in the direction indicated by arrow 31 within the piston and around a horizontal axis transverse to the reciprocating axis of the piston. A catalyst element 25 is provided in the pre-combustion chamber 13, and this element 2
5 is a gauze screen of catalytic material, for example of platinum, supported on a wide mesh support grid 26 of large diameter, high heat resistant wire. The catalytic element is also arranged in a recess 16 of the plug 17 such that its peripheral edge coincides with the periphery of the plug 17 and is located between the adjacent surfaces of the plug and the well 18.
It is provided across the top of the pre-combustion chamber 13 and only within the pre-combustion chamber 13. It is firmly fixed. Further, in this embodiment, the catalyst element 25 is fixed to the grid 26 by metal stitching and has a diameter of approximately 2.5 mm.
Gauze with Ming mesh per cm was used;
The choice of gauze of this size is a matter of convenience, and does not mean that it is the best choice. (An example of a catalyst screen is shown in Figures 2-3)
. In this way, the catalyst element 25 completely traverses the pre-combustion chamber 13 and connects it to the upper space 14A where the sprayed fuel is injected.
and a lower space defined by the recess of the plug 17.

シリンダヘッド10の孔中には燃料噴射器28が装着さ
れ、触媒スクリーン25の上面平面に平行且つその上方
の水平中心線28Aに沿つて予燃室13の上部空間14
A中に液体燃料を噴射している。
A fuel injector 28 is installed in the hole of the cylinder head 10, and is inserted into the upper space 14 of the pre-combustion chamber 13 along a horizontal center line 28A parallel to and above the upper surface plane of the catalyst screen 25.
Liquid fuel is injected into A.

噴射器28による噴射の中心線28Aは触媒スクリーン
25の上方で予燃室の上部空間14Aの全高の約半分の
位置にあり、管状加熱プラグ29と交錯している。この
プラグ29はヘッド10中に設けられその先端は予燃室
内の渦流の方向31に対して噴射器28のノズルの下流
側域において予燃室の上部空間14A中に突出するよう
設・けられている。また、上部空間14A中に噴射され
た燃料スプレーが直接加熱プラグ29上に打ち当るよう
に噴射器ノズルのスプレー角度が狭くなるよう配置され
ている。上述の如く構成されることにより、加熱プラグ
29は冷態から始動以前の短時間の間加熱電流を流すよ
うにするだけで励磁され始動後切換えられたとしても通
常運転のための燃焼には効果があることがわかる。さら
にまた、上述のように配置された触媒ガーゼスクリーン
25を用いることにより、出願人により実施された実験
に示されるように、燃焼上死点のわずか前に予燃室13
内に噴射された燃料への点火状態が相当に向上される。
The center line 28A of the injection by the injector 28 is located above the catalyst screen 25 at about half the total height of the upper space 14A of the pre-combustion chamber and intersects with the tubular heating plug 29. This plug 29 is provided in the head 10, and its tip is provided so as to protrude into the upper space 14A of the pre-combustion chamber in the downstream region of the nozzle of the injector 28 with respect to the direction 31 of the vortex flow in the pre-combustion chamber. ing. Further, the spray angle of the injector nozzle is arranged to be narrow so that the fuel spray injected into the upper space 14A directly hits the heating plug 29. With the above-described configuration, the heating plug 29 is energized by simply passing a heating current for a short period of time before starting from a cold state, and even if it is switched after starting, it is effective for combustion for normal operation. It turns out that there is. Furthermore, by using the catalytic gauze screen 25 arranged as described above, the pre-combustion chamber 13 can be placed just before top dead center of combustion, as shown in experiments conducted by the applicant.
The ignition conditions for the fuel injected into the tank are considerably improved.

事実、内燃機関にとつて理想値に近いが普通のディーゼ
ルエンジンでは作動しないような圧縮比12:1のもの
を利用した実験においても、生のガソリン(91R0M
)と燃料噴射ポンプを潤滑する約1%の潤滑油の混合物
を噴射燃料として使用し、始動時のみに加熱プラグを利
用した時、エンジンは十分に始動し満足いくように作動
した。
In fact, even in experiments using a compression ratio of 12:1, which is close to the ideal value for an internal combustion engine but would not work in a normal diesel engine, raw gasoline (91R0M
) and about 1% lubricating oil to lubricate the fuel injection pump as the injected fuel, and the engine started well and operated satisfactorily when the heating plug was utilized only during starting.

また、1%の潤滑油を含むメタノールを使用して行つた
後の実験においても十分に満足のいく作動状態が得られ
た。この結果、ディーゼルオイルも十分に燃料として使
用し得ることがわかつた。予燃室13内にガーゼスクリ
ーン25が設けられてない場合では、これらのいずれの
燃料に関してもこの圧縮比のものでは圧縮点火および燃
焼のいずれもうまくいかなかつた。これらの実験におい
て、(噴射器の位置は別として)、燃焼室の形状、高圧
燃料噴射システムの使用、および実際の噴射タイミング
等は全て従来のりカード、コメツト、マーク■型の圧縮
点火室で用いられたものと実際上ほとんど同じものであ
つた。実験結果によれば、触媒を利用した燃焼室で通常
燃料としては使用し難いものも使用できるが、思うにこ
れは、触媒による酸化反応が起り、通常よりかなり低い
圧縮温度で噴霧燃料に点火することができるためだと思
われる。このように触媒を利用して燃焼を行うことによ
り未燃焼炭化水素が減少し、排ガス中の一酸化炭素量も
減少するものと期待される。
Also, fully satisfactory operating conditions were obtained in subsequent experiments using methanol containing 1% lubricating oil. As a result, it was found that diesel oil can also be used satisfactorily as a fuel. When the gauze screen 25 was not provided in the pre-combustion chamber 13, compression ignition and combustion were not successful for any of these fuels at this compression ratio. In these experiments, the shape of the combustion chamber (aside from injector location), the use of a high-pressure fuel injection system, and the actual injection timing were all compared to those used in conventional Glue-card, Komet, and Mark type compression ignition chambers. It was practically the same as the one given. According to experimental results, it is possible to use substances that are difficult to normally use as fuel in a combustion chamber that uses a catalyst, but I believe that this is because an oxidation reaction occurs due to the catalyst, and the atomized fuel is ignited at a much lower compression temperature than usual. This seems to be because it can be done. By performing combustion using a catalyst in this way, it is expected that the amount of unburned hydrocarbons will be reduced and the amount of carbon monoxide in the exhaust gas will also be reduced.

先に記載した最初の実験においては、白金ガーゼの触媒
スクリーン25が用いられたが、他の材料製の触媒要素
25、例えば、他の白金で被覆された触媒作用のない材
料又は他の触媒作用のある材料のガーゼを用いることも
できる。
In the first experiments described above, a platinum gauze catalytic screen 25 was used, but catalytic elements 25 made of other materials, such as other platinum-coated non-catalytic materials or other catalytic Gauze made of certain materials can also be used.

さらにまた、上述の実験においては、変形されたりカー
ド、コメツト、マーク■型の予燃室を備えたシリンダヘ
ッドを用いたが、例えば(英国特許第431345号明
細書に記載の)、りカード、コメツト、マーク■型のよ
うに、ピストン上部のシリンダ空間と渦流増進型予燃室
とを伝達通路で接続したような型のものを備えたシリン
ダヘッドにも本発明を適応することができる。
Furthermore, in the above-mentioned experiments, cylinder heads with modified card, comment, or mark type precombustion chambers were used; The present invention can also be applied to a cylinder head having a type such as a comet type or a mark type type in which a cylinder space above a piston and a vortex-enhanced precombustion chamber are connected through a transmission passage.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はエンジンのシリンダヘッドの1部分およびシリ
ンダそれ自身の1部分の縦断面図であり、第2図乃至第
3図はシリンダヘッドから取り外されたエンジンのホッ
トプラグ上に位置する触媒スクリーンの平面図および縦
断面図である。 10・・・・シリンダヘッド、13・・・・・・予燃室
、14A・・・・・・第1容積部、16・・・・・・第
2容積部(凹部)、17・・・・・・ホットプラグ、1
8・・・・・・ウェル、21・・・・・・伝達通路、2
5・・・・・・触媒要素(スクリーン)、26・・・・
・・触媒要素支持枠体、28・・・・・・燃料噴射装置
、28A・・・・・・燃料噴射スプレーの中心線、29
・・・・・・加熱プラグ、31・・・・・・予燃室内渦
流路(方向)。
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a portion of the cylinder head of the engine and a portion of the cylinder itself, and FIGS. FIG. 2 is a plan view and a vertical cross-sectional view. 10... Cylinder head, 13... Pre-combustion chamber, 14A... First volume part, 16... Second volume part (recessed part), 17... ...hot plug, 1
8...well, 21...transmission passage, 2
5... Catalyst element (screen), 26...
... Catalyst element support frame, 28 ... Fuel injection device, 28A ... Center line of fuel injection spray, 29
... Heating plug, 31 ... Vortex flow path (direction) in the pre-combustion chamber.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 シリンダ内のピストン上部に設けられた幅狭の空間
へ通じるガス伝達通路を通して連通する予熱室を一つ若
しくは各シリンダごとのシリンダヘッド内に有し、前記
予熱室と連通する前記ガス伝達通路が、ピストンの圧縮
工程時にガス流渦が生成されるようになつている前記予
熱室の内部壁面に対して略接線方向に向かつて配置して
なる火花点火を行わない触媒燃焼式の液体燃料作動往復
動ピストン内蔵内燃機関において、前記予熱室13内部
を完全に横切つて延在し、かつ前記ガス流渦の流路を横
切り、そして前記予熱室内部を二つの別個の空間14A
、16に区切る位置に設置されたガス透過性触媒スクリ
ーン25と、前記空間16に対して開口するガス伝達通
路21の開口部と、前記空間14Aに向かつて直接液体
燃料を所定時間ごとに噴射する燃料噴射手段28を持つ
機関とを前記予熱室13が有することを特徴とする触媒
式燃焼機関。 2 前記触媒スクリーン25が平面的であり、前記噴射
手段28の噴射中心線28Aを前記触媒スクリーン25
の平面から離間した位置で該平面と平行にして、前記噴
射手段28から燃料を噴霧噴射するようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第1項に記載の触媒式燃焼機関
。 3 前記シリンダ12から離れた方の前記予熱室13の
内部空間を形成する内表面部分14には半球面形状の凹
部を形成し、該凹部と反対側部分15には伝達通路21
の開口部に向かつて案内された凹形の凹所を形成し、前
記伝達通路21の長軸方向を前記シリンダの軸線方向に
対して傾斜させ、該シリンダの軸線方向に対して垂直方
向の軸まわりにガス流渦が生成するようにし、前記触媒
スクリーン25の平面部を、前記シリンダ軸線に対して
直角方向に延在させ、前記予熱室13の内表面である前
記部分14、15間の中間部位に前記触媒スクリーン2
5を設置したことを特徴とする特許請求の範囲第1項又
は第2項に記載の触媒式燃焼機関。 4 前記伝達通路21がシリンダヘッド10に挿入され
た耐火性材料のいわゆるホットプラグ17内に形成され
、該ホットプラグ17に、前記予熱室13における前記
伝達通路21の開口部が開口する上方に開口した凹部空
間16を形成し、前記触媒スクリーン25を前記ホット
プラグ17の頂部を横切つて延在させ、前記触媒スクリ
ーンの周囲縁部を前記ホットプラグ17とシリンダヘッ
ド10との隣接周辺表面間に間挿して、前記触媒スクリ
ーン25で前記凹部空間16を被つたことを特徴とする
特許請求の範囲第1項ないし第3項に記載の触媒式燃焼
機関。 5 前記ホットプラグ17を前記シリンダヘッド10内
に形成されたウェル18内に挿入し、前記触媒スクリー
ン25の周囲縁部が、前記ホットプラグ17の周囲を包
み込み、該ホットプラグ17と前記ウェル18の周囲壁
面との間に保持されることを特徴とする特許請求の範囲
第4項に記載の触媒式燃焼機関。
[Scope of Claims] 1. A preheating chamber is provided in the cylinder head of one or each cylinder and communicates with the preheating chamber through a gas transmission passage leading to a narrow space provided above the piston in the cylinder. catalytic combustion without spark ignition, wherein the gas transmission passage is oriented substantially tangentially to the inner wall surface of the preheating chamber so that a gas flow vortex is generated during the compression stroke of the piston; In a liquid-fuel operated reciprocating piston internal combustion engine of the type, the preheating chamber 13 extends completely across the interior of the preheating chamber 13 and traverses the flow path of the gas flow vortex and divides the interior of the preheating chamber into two separate spaces. 14A
, a gas permeable catalyst screen 25 installed at a position dividing the space 16, an opening of the gas transmission passage 21 opening to the space 16, and a liquid fuel directly injected at predetermined time intervals toward the space 14A. A catalytic combustion engine characterized in that the preheating chamber 13 has an engine having a fuel injection means 28. 2. The catalyst screen 25 is planar, and the injection center line 28A of the injection means 28 is aligned with the catalyst screen 25.
2. The catalytic combustion engine according to claim 1, wherein the fuel is injected from the injection means 28 at a position apart from the plane and parallel to the plane. 3 A hemispherical recess is formed in the inner surface portion 14 that forms the internal space of the preheating chamber 13 on the side away from the cylinder 12, and a transmission passage 21 is formed in the portion 15 opposite to the recess.
a concave recess guided toward the opening of the cylinder, the longitudinal direction of the transmission passage 21 is inclined with respect to the axial direction of the cylinder, and the longitudinal axis of the transmission passage 21 is inclined with respect to the axial direction of the cylinder; The planar part of the catalyst screen 25 extends perpendicularly to the cylinder axis so that a gas flow vortex is generated around it, and the flat part of the catalyst screen 25 extends in a direction perpendicular to the cylinder axis, and is located midway between the parts 14 and 15, which is the inner surface of the preheating chamber 13. The catalyst screen 2
5. The catalytic combustion engine according to claim 1 or 2, wherein a catalytic combustion engine is provided with a catalytic combustion engine. 4. The transmission passage 21 is formed in a so-called hot plug 17 made of a refractory material inserted into the cylinder head 10, and the hot plug 17 has an opening above which the opening of the transmission passage 21 in the preheating chamber 13 opens. forming a recessed space 16 with the catalyst screen 25 extending across the top of the hot plug 17 with a peripheral edge of the catalyst screen between adjacent peripheral surfaces of the hot plug 17 and the cylinder head 10; 4. The catalytic combustion engine according to claim 1, wherein the recessed space 16 is covered with the catalyst screen 25 by being inserted therein. 5. Insert the hot plug 17 into the well 18 formed in the cylinder head 10, so that the peripheral edge of the catalyst screen 25 wraps around the hot plug 17, and the hot plug 17 and the well 18 are separated. The catalytic combustion engine according to claim 4, wherein the catalytic combustion engine is held between the catalytic combustion engine and the surrounding wall surface.
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