JPS62153515A - スパークアシストデイーゼル機関の燃焼室 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の燃焼室に係り、特に燃料として軸油
をはじめガソリン、アルコール等の低セタン価・揮発性
燃料油を使用できる内燃機関の燃焼室に関する。

［従来の技術］ 一般に、ディーゼル機関等のよう゛に燃焼室内に直接燃
料油を噴射して燃焼させるような機関では、吸気（圧縮
される空気）と噴射燃料油との混合を良好にすることが
燃焼性向上のための条件となる。しかし、これは上記機
関の燃焼室に噴射される燃料油が軽油等のようにセタン
価が高いものに限られていた。即ち、ガソリン、アルコ
ール等の低セタン価・揮発性燃料油を使用した場合には
、燃焼室に噴射されると同時に気化拡散されるために、
燃焼室内にスパークプラグ等の強制的な点火によって着
火し、火炎伝播できる濶磨の混合気を生成することが困
ｎだった。したがって燃料噴射噛を増量せざるを得なく
なり、燃費、出力のｌ１ｉ２貞からＱ？ましくなかりた
。この一対策として吸気を絞ることが考えられるが、吸
気を絞ることによる機関のポンピング臼スが増加するた
め、直接噴射式のものでは採用されていなかった。

そこで、本出願人は上記問題点を解消Ｊるために先に内
燃機関の燃焼室（特願昭６０−１０６９４４号公報）の
提案を行なっている。

第６図に示すこの提案は、ピストン頂部１を窪ませて互
いに連通ずる↑燃焼室２と副燃焼室３とを並設してそれ
ら各々の燃焼室２，３内に臨んで燃料油を噴出する燃料
噴射ノズル５ａを設けると共に、上記Ｄ１燃焼室３内に
上記燃料油に点火させる！為火プラグ１４ａＪＦ！−設
置ノで内燃機関の燃焼室を構成するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上；ホの提案は、軽負荷時にはスワールと共に閉じ込め
られた副燃焼室内の混合気を点火プラグによって着火燃
焼さＶ、中・高負荷時には副燃焼室内の火炎をバンク部
を介して主燃焼室内の混合気に火炎伝播させて安定した
燃焼を達成できるようにしたちのである。

しかしながら、上記提案は、中高負荷時においてガソリ
ン機関に比較して出力が多少劣っていた。

これは、主燃焼室内に噴射される燃料油量に対して、燃
料蒸気量の調節と、その燃料蒸気と圧縮空気との混合が
不充分であることから生じるものである。そこで、主燃
焼室内に高スワールを生成すれば容易に解消できるが、
そのための吸入抵抗（スワールボート）の増大（吸入効
率の低下）や熱効率が低下するために、燃料油が軽油で
あっても燃費、出力を低下させることになりりｆましく
なかった。

［発明の目的１ 本発明は上記種々の問題点を解消すべく創案されたもの
である。

本発明の［コ的は始動時を含む軽負荷時の安定燃焼と、
燃料噴霧と圧縮空気との混合性を向上させることによる
中高負ｖＪ時の高出力を得ると共に機関始動時を含むあ
らゆる使用負荷領域で高燃費を１１することのできる内
燃機関を提供するにある。

［発明の概質１ 本発明は上記目的を達成するために、ピストン頂部に窪
ませて並設された主燃焼室と副燃焼室と、上記主燃焼室
内窒にｎつスワールの順方向に沿って臨んだ複数の主唱
１」と上記副燃焼室に臨んだｕ１噴口とを有する燃料噴
射ノズルと、ｌ配回燃焼室内に設けられた着火手段とと
から構成され１機関始動時の安定燃焼と中ｄ’ｉ　ｔｌ
荷時の急速燃焼を達成すると共に、機関始動時を含むあ
らゆる使用負荷領域で出力及び燃費を大幅に向上させよ
うとするらのである。

［実施例］ 以下本発明の内燃機関の燃焼室の好適一実施例を添付図
面に基づいて説明する。

第１図及び第２図に示す１はピストン頂部であり、２は
主燃焼室、３は副燃焼室である。

図に示ずようにピストン頂部１には、これより窪まされ
て主燃焼室２と副燃焼室３とが並設されており、それら
燃焼室２．３の上部が開放されて例えば水平断面が円形
断面を成して形成されている。

また主燃焼室２と副燃焼ｖ３とは、互いの周側壁（内壁
）２ａ　、３ａの一部が開放されて、バンク部４が形成
されている。主燃焼室２と副燃焼室３との容積比は、副
燃焼室３が主燃焼室２より小容積に形成されており、具
体的には、上記主燃焼室２の円形断面が副燃焼室３の円
形断面より大径に形成されている。

さて本発明の内燃機関の燃焼室の特長と覆ることろは、
軽油をはじめ、アルコール、ガソリン等の低セタン価・
揮発性燃料油を、機関始動時及び針弁のリフトの極低速
域を含むあらゆる使用負荷領域で安定した急速燃焼を行
なわしめ高出力・高燃費を達成することにある。

そこで、上記上・Ｄ１燃焼室２．３に燃料噴射ノズル５
と着火手段１４を以下の如く関係づけて構成する。

燃料噴射ノズル５は第３図にも示されるように針弁６を
昇降自在に収容するノズルボディ７の先端に、その針弁
６のスロットル部６ａが＠座する弁座８を形成すると共
に、その弁座８より軸方向に隆起されてスロットル部６
ａにより開閉される燃料噴射室９を形成し、上記弁座８
に副噴口１０を聞りすると共に、上記燃料噴射室９にそ
の周方向に間隔を有し、Ｈつ燃料噴射室９の隆起方向に
間隔を有する位置を１７１　ＬＩ　して？Ｉａの主噴口
１３ａ・・・Ｃを設けて構成される。即ち、スロットル
部６ａ上方には副噴口１０が、スロットル部６ａ下方に
は複数の主噴口１３ａ・・・Ｃが形成され、針弁６のリ
ットが所定リフト値以下で副噴口１０を開放し、そのリ
フト値を越えたときに主噴口１３ａ・・・Ｃも開放され
るように構成されたビントークスタイプのものとなって
いる。また、副噴口１０の唱Ｃ１径は主噴口＋３３・・
・Ｃの噴口径に対して極細径に形成されており、副噴Ｌ
１１０からは微粒化燃料噴霧「ｌが噴出され、主噴口１
３ａ・・・Ｃからは燃料噴霧Ｆ２・・・４が噴出される
。従って副噴口１０は噴射方向の設定の確実さを得るに
対して主噴口１３ａ・・・Ｃは主燃焼室２に対して所定
の貞微力を得ることができるものである。

このように構成された燃料囁錆ノズル５は第１図及び第
２図に示すように、シリンダヘッド（図示せず）に取り
付けられて、その燃料噴射室９側がＥ記バンク部４に臨
まされて配設されている。

副噴口１０は、副燃焼室３の略中央近傍を通って副燃焼
室３の内壁３ａに臨ませられており、複数の主唱［］１
３ａ・・・Ｃは、主燃焼室２の内壁２ａに且つスワール
Ｓの順方向に順次臨ませられている。

一方、副燃焼室３には、低はタン価・揮発性燃料油を着
火させるスパークプラグまたはグロープラグ等の着火手
段１４が配設され、そのプラグギャップまたは加熱部が
副噴口１０からの微粒化燃料噴ｎ　Ｆ　１近傍にあるよ
うに突出されている。

以下に本発明の内燃機関の燃焼室の実施例の作用を添付
図面に基づいて説明する。

機関が始動時の極低速域及び軽負荷時にあっては、第３
図に示す燃料噴射ノズル５の針弁６が供給燃料油圧に応
じてリフト方向に作動される。このリフトと同時に針弁
６のスロットル部６ａが弁座８より離れ副噴口１０をｒ
＃ｎ　ｔＩｉ’ｌる。このとき、スロットル部６ａの先
端に形成されるステム部１６は、針弁６が所定リフト値
に達Ｊるまで燃料噴ＯＡ室９を閉成するためのスロット
ル期間を形成する長さβに規定される。したがって、第
１図、第２図に示すように、副燃焼室３内に微粒化燃料
噴霧Ｆ＋が噴射される。さらに第４図に示すようにこの
微粒化燃料噴霧Ｆ　ｔの一部はＶｌ燃焼ｖ３の内壁３ａ
に衝突飛散されて更に微粒化が促進されて圧縮空気の高
熱によって瞬時に蒸気化される。

その残部は副燃焼室３の内壁３ａに沿ってス１ノールＳ
方向に流れながら壁面蒸発される燃料膜Ｅ＋とじて生成
される。このとき上記した燃料蒸気は副燃焼室３内の圧
縮空気と混合して着火性・火炎伝播性の良い適正濃度の
混合気Ｇ１として生成されて、これがスパークプラグ等
の着火手段１４の着火（点火）がなされると速やかに燃
焼される。

中・高負荷時には、第３図に示すように、上記針弁６が
スロットル期間を越えるリフト値、即ち所定リフト値以
上となるため主噴口１３ａ・・・Ｃも開放されて、主燃
焼室２内には燃料噴霧Ｆ２・・・４が噴出される。第２
図、第３図及び第５図に示すように、この燃料噴霧Ｆ２
・・・４はスワールＳを横切りその一部が主燃焼室２の
内壁に衝突することで微粒化されて主燃焼室２内の圧縮
空気に触れて蒸発し、残部が内壁２ａに沿ってスワール
Ｓ方向下流側に流され次第に末広つとなって、燃料膜Ｅ
２としで生成される。

この燃料ｍ　Ｅ　２は、その外面が壁熱によって蒸気化
される。したがって、主燃焼室２内には、燃料蒸気が生
成されることになり、主燃焼室２内には燃料然気と圧縮
空気とが混合されて着火性の良い混合気Ｇ２が均一に生
成される。ゆえに主噴口１３ａ・・・ＣのスワールＳに
対する噴口方向、即ら主噴口相互の間隔及び夫々の主噴
口１３ａ・・・Ｃの噴口径を適正に調節することにより
適正濃度の混合気Ｇ！を生成することがぐきる。

一方、副燃焼室３は上述の如く適正ａｔ良の混合気Ｇ１
が同時に生成されているため、スパークプラグ秀の着火
手段１４の点火によって副燃焼室３から主燃焼室２へと
火炎が伝播され、主・副燃焼室２．３の急速燃焼が速成
される。

このように、機関始動時を含むあらゆる使用負荷領域で
低セタン価・揮発性燃料油を安定燃焼させると共に、ガ
ソリン機関と同等の機関出力向上と、ディーゼル機関の
高燃費を確立できる。また、主燃焼室２と副燃焼室３と
を区画するバンク部４の存在は、それぞれに噴射される
燃料噴霧Ｆ１・・・４の大半がスワールＳと共に閉じ込
められることから、主・副燃焼室２．３のそれぞれにお
いて燃焼濡洩が上昇し、青白煙及び燃焼未燃物１−１ｃ
を抑えると共に、燃焼室内圧／Ｊ急上昇のない急速燃焼
を行なわしめることによって、騒８レベルを大幅に低減
させることができる。

尚、本実施例にあっては主噴口数が３となっているが、
これはスワールＳに対しての貫徹力を保持した上で、主
燃焼室２に対する燃料膜Ｅ２の総面積、即ち蒸発面積か
ら設定されるものである。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように本発明の内燃機関
の燃焼室によれば次のごとき優れた効果を発揮できる。

（１）　　ピストン頂部に主燃焼室と副燃焼室とを並設
し、複数の主唱］コと副噴口とを有する燃料噴射ノズル
の、その副噴口を副燃焼室内に臨ませ、複数の主噴口を
主燃焼室の内壁に且つスワール順方向に沿って順次臨ま
せると共に、上記副燃焼室内に着火手段を配設したので
、ガソリン・アルコール等の着火性の悪い低セタン価・
揮発性燃料油を始動時を含むあらゆる使用負荷領域で安
定燃焼させると共に、中・負荷時における出力を大幅に
向上できる。

（２）　　軽負荷時における直接噴射式ディーゼル機関
と同等の燃費とガソリン機関と同等の高出力とを得るこ
とができる。

（３）　　青白煙、燃焼未燃物（Ｈｃ）、騒ａを大幅に
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃Ｉａ閏の燃焼室の好適一実施例を
示す概略断面図、第２図は第１図の上面図、第３図は燃
料噴射ノズルの概略断面図、第４図及び第５図は燃焼状
態を示す概略図、第６図は従来の内燃機関の燃焼室を示
す図である。 図中、１はピストン頂部、２は主燃焼室、３は副燃焼室
、４はバンク部、５は燃料噴射ノズル、１０は副噴１」
、１３は主噴口、１４は着火手段である。 特許出願人　　いすり自動巾株式会社 代理人弁理士　絹　　谷　　信　　雄 第２図 第６図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ピストン頂部に窪ませて並設された主燃焼室と
   副燃焼室と、上記主燃焼室内壁に且つスワールの順方向
   に沿つて臨んだ複数の主噴口と上記副燃焼室に臨んだ副
   噴口とを有する燃料噴射ノズルと、上記副燃焼室内に設
   けられた着火手段とを備えたことを特徴とする内燃機関
   の燃焼室。
2. （２）　上記副燃焼室が、上記主燃焼室より小さな容積
   を有するように形成された上記特許請求の範囲第１項記
   載の内燃機関の燃焼室。
3. （３）上燃料噴射ノズルが、上記主燃焼室と副燃焼室と
   を結ぶバンク部に位置されて、副噴口が主噴口に対して
   先行して開放されるように構成された上記特許請求の範
   囲第１項記載の内燃機関の燃焼室。
4. （４）　上記着火手段がスパークプラグから構成された
   上記特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の燃焼室。
5. （５）　上記火手段がグロープラグから構成された上記
   特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の燃焼室。