JPS62276216A - 内燃機関の燃焼室 - Google Patents

内燃機関の燃焼室

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JPS62276216A
JPS62276216A JP11617586A JP11617586A JPS62276216A JP S62276216 A JPS62276216 A JP S62276216A JP 11617586 A JP11617586 A JP 11617586A JP 11617586 A JP11617586 A JP 11617586A JP S62276216 A JPS62276216 A JP S62276216A
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combustion chamber
swirl
fuel
center
piston
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JP11617586A
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Toshio Ichimasa
都志夫 一政
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Isuzu Motors Ltd
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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
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber

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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

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】 3、発明の詳細な説明 [産業上の利用分野] 本発明は燃焼室内に燃料を直接噴射する内燃IIIIl
の燃焼室に係り、特に燃料油として軽油をはじめとして
ガソリン、アルコール等の低セタン価・揮発性燃料油を
低温始動時を含むあらゆる使用負荷運転領域で使用でき
る内燃!II)Qの燃焼室に関する。
[従来の技術] 軽油をはじめガソリン、アルコール等の低セタン価・揮
発性燃料油を燃焼させることのできる内燃機関の燃焼室
としては本出願人の先の提案(特願昭59−21051
9号)の直噴式ディーゼルエンジン燃焼室がある。
第4図に示すようにこの提案はビス°トン頂部aに互い
に連通させて主燃焼室すと01燃焼室Cとを並設し、そ
れら燃焼室内に燃料油を噴出する燃料噴射ノズルを配設
して直噴式ディーゼルエンジン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1 ところが、上記の提案の上記副燃焼室Cの中心はピスト
ンeの軸心Oに対して偏心された位置におかれたために
、副燃焼室Cの中心とスワールボ−トからのスワールS
2の旋回中心01とが一致されなくなって、実質的にD
I燃焼室CのスワールS2は減衰されていた。したがっ
てスワールS2の求心力によって質量の軽いもの即ち燃
料蒸気との混合気mを副燃焼室Cの中心に分布させるこ
とが困難になるため、例えばスパークプラグを配設して
も着火しにくい状態となっていた。ここでスパークプラ
グを副燃焼室Cの内壁d近傍に位置させた場合にあって
も、混合気mは内壁dに沿って下流側に流れるため、ス
パークプラグのプラグギャップ部(放電部)近傍に可燃
性混合気が存在される確率が低下され、そのギャップ部
近傍をり一ン状態として失火に至る問題点を残していた
[問題点を解決するための手段] 本発明は上記問題点を解決することを目的としてa3す
、ピストン頂部に窪まされて形成される副燃焼室をピス
トンの軸芯上に設けると共に、該副燃焼室に連通されて
上記ピストン頂部に並設される主燃焼室を形成して内燃
11圓の燃焼室を構成するものである。
[作 用] ピストンの軸芯上に副燃焼室が形成されるために、O1
燃焼室内には減衰されることのないスワールが生成され
る。このスワールによる求心力は副燃焼室内へ供給され
て蒸発された燃料即ち質量の軽いガスを燃焼室の中心へ
集め分布させる。したがってこれをスパークプラグの点
火により急速燃焼させることができ、そしてこの火炎及
び火炎エネルギを主燃焼室内の混合気に伝播できる。ゆ
えに両燃焼室での燃焼未燃物の排出を抑えて出力・燃費
の良い燃焼を図ることができる。
[実施例] 以下にこの発明の内燃機関の燃焼室の好適−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は内燃機関のシリンダ(図示
せず)内に、そのシリンダに沿って往復動自在に収容さ
れるピストン、2はそのピストン1の頂面を形成するピ
ストン頂部、3は主燃焼室、4は副燃焼室である。
図示されるようにピストン1のピストン頂部2には、そ
のピストン1の軸方向に沿って主燃焼室3が窪まされて
設けられている。また、ピストン頂部2には、上記主燃
焼室3に並行に、D1燃焼室4が窪まされて設けられて
おり、この実施例ではピストン1の軸芯Oを通る主燃焼
室3及び副燃焼室4の垂直断面は、共に円形の上部を截
頭された形状に、且つピストン頂部2に対して平行な水
平断面は、共に円形となるように形成される。
窪み深ざについては、副燃焼室4が主燃焼室3に対して
浅く窪まされ、容積については、副燃焼室4の容積が主
燃焼室3の容積に対して小さく形成されている。主燃焼
室3と副燃焼室4との間で互いに共有する周側壁を成す
バンク部5には、そのバンク部5の上部に、主M焼室3
と副燃焼室4とを連通する連通路7が形成される。
ここで01燃焼室4はピストン1の軸芯Oに対して副燃
焼室4の中心01が略一致し且つ、シリンダ内へのスワ
ールS1の中心がそのNjl燃焼室4の中心01と一致
される位置に形成される。したがって副燃焼室4に対し
て主燃焼室3はピストン1の外周側に形成される。
この実施例にあってその連通路7は、バンク部5の上部
に形成されて互いを各燃焼室3.4の略中心方向に沿っ
て連通ずる切欠溝となっている。
以上のように、ピストン頂部2には、互いに連通されて
、上部が開放された主燃焼室3と副燃焼室4が並設され
る。またこれら主燃焼室3及び副燃焼室4には、U10
上部に、その上部間口縁9a。
9bに沿って半径方向内方に適宜突出され各燃焼室3.
4内にそれぞれ独立したスワー・ルS+ 。
S2とスキッシュとを生成するためのリップ部25a、
25bが形成されている。
燃料噴射ノズルは、この実施例では例えば第3図の形式
が採用される。
図示されるようにノズルボディ13の先端に、針弁15
のスロットル部18が着座される弁座14を形成し、そ
の弁座14より先端側に向って軸方向へ隆起され、上記
スロットル部18の動作によって燃料油室(図示せず)
との連通が181閉される燃料哨OA室20を形成し、
上記弁座14に極細直径の副噴口16が、上記燃料噴射
室20に主唱口17が開口されて構成されている。
以上のように燃料噴射ノズル12は、共に針弁15のリ
フト値が所定値に至るまでは副噴口16のみを開放し、
そのリフト値を越えたとぎに、副噴口16と主噴口17
とを開放するように構成される。いいかえれば主噴口1
7に対して副噴口16が先行して開放されるように構成
された、いわゆるビントークスタイプのものとなってい
る。
さて燃料噴射ノズル12は、第1図乃至第2図にも示す
ように、噴口側が上記連通路7に臨んでシリンダヘッド
(図示せず)に一体内に配設されており、副噴口16が
副燃焼室4内に、主唱口17が主燃焼室3内に臨ませら
れている。副燃焼室4内にはその略中央位置にスパーク
プラグ30のプラグギャップ部PGが収容されており、
そのスパークプラグ30は、シリンダヘッド10に一体
的に収容されている。
また燃料噴射ノズル12の副噴口16は上記プラグギャ
ップPGの近傍または、そのプラグギャップPGに対し
てスワールS2の上流側に臨ませられている。
以下に本発明の内燃機関の燃焼室の作用を添付図面に基
づいて説明する。
第1図、第2図に示すようにスワールボート(図示せず
)から供給される燃焼用空気のスワールは、ピストン1
の上死点位置にあっても角運動量が保存されて主燃焼室
3及び副燃焼室4のそれぞれの内壁3a、4aに沿って
独立したスワールS+ 、S2に生成される。
内燃機関の始動時及びアイドリング時を含む軽負荷運転
領域では、第3図にも示す針弁15が所定リフト値以下
のため、副噴口16のみが開放される。副噴口16が開
放されると副燃焼室4の内壁4aに向けて燃料粒子径の
極めて小さな低セタン価・揮発性燃料油の微粒化燃料噴
rAf1が噴出される。この微粒化燃料噴rMf +は
、副燃焼室4の内壁4aに衝突させられることによって
、その一部がさらに微粒化されて飛散し、圧縮空気の熱
によって瞬時のうちに蒸気化して空気と混合しスワール
S2の下流側へ流れる可燃性混合気m1となり、残部は
副燃焼室4の内壁4aに沿うように下流側へ蒸発しなが
ら流される噴霧層F1となる。
このとき副燃焼室4の中心01とピストン1の軸芯Oは
一致され且つスワールS2の中心と副燃焼室4の中心0
1が一致されて形成されることにより、スワールS2は
ピストン1の軸芯Oを中心とする求心力をもつことにな
る。この求心力によって、質量の軽いものは副燃焼室4
の中心01に集まり反対に重いものは副燃焼室4の内壁
4a側に集められるからリッチな噴N層F1の燃料蒸気
は、スワールの生成されないものに比較して副燃焼室4
の中心01側へ集められる。ゆえに副燃焼室4の中心o
1近傍には、着火しやすい可燃性混合気m1が多く分布
されることになり、このことはスパークプラグ30のプ
ラグギャップ(放電部)P6に可燃性混合気m1を存在
させる確率を高め、スワールS2により副燃焼室4の中
心01へ集められる。即ち点火と同時に確実に急速燃焼
が行なわれ、この燃焼によって副燃焼室4の内壁4a側
に分布された噴霧層F1に火炎伝播される。ここで低温
始動時にあっての針弁15は、スタータによる内燃1I
I311駆!71時の噴射ポンプの回転数が50rp−
〜150rpmに設定される、いわゆる過剰供給状態(
全負荷時よりも多い状rs>にありながら燃料流速が極
低速のために、a1噴口16のみを開放させる低いリフ
ト値に保つことができる。これにより副燃焼室4内には
、微粒化燃料噴n f + を多聞に供給することがで
きる。したがって燃焼があらゆる使用負荷運転領域であ
っても急速にでき、これによって燃焼平均温度が上昇さ
れることになるから、スモーク、青白煙、11Cそして
未燃メタノール、アルデヒドの排出を大巾に低減し且つ
燃焼騒音を低減することができる。
針弁15のリフト値が所定リフト値を越える中・高負荷
運転領域では、副噴口16のみならず主噴口17も開放
される。
第1図及び第2図に示すように、主噴口17からの燃料
噴n f 2は副噴口16からの微粒化燃料噴霧f1よ
りも飛翔距離が長く、且つ噴射に際する拡散面積が大き
くなっている。この燃料噴霧f2は一部が主燃焼室3の
内壁3aに衝突されることで微粒化され残部が主燃焼室
3の内W3aに沿ってスワール方向下流側へ末広がりと
なって流れる噴霧層F2となる。微粒化された燃料噴霧
f2は圧縮空気熱及び連通路7を介しての副燃焼室4の
火炎エネルギにて可燃性混合気m2になり、噴f1層F
2も圧縮空気熱及び壁熱とにより蒸気化され可燃性混合
気m2になる。これらの可燃性混合気m2は連通路7を
介して副燃焼室4の火炎を伝播されて比較的急速な燃焼
が行われ、噴霧層F2を蒸発燃焼させることができる。
[発明の効果コ 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
の燃焼室によりば次の如き優れた効果を発揮できる。
n1燃焼室内に配設されるスパークプラグのプラグギャ
ップ近傍に低セタン価・揮発性燃料油の可燃性混合気を
多く分布させることができ、確実な燃焼を行わせること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の内燃m圓の燃焼室の好適一実施例を示
す平面図、第2図は第1図の■−■線矢視断面図、第3
図は燃料噴射ノズルを示す部分断面図、第4図は従来の
直噴式ディーゼルエンジン燃焼室を示す概略図である。 図中、1はピストン、2はピストン頂部、3は主燃焼室
、4は副燃焼室、12は燃料噴射ノズル、16は副噴口
、17は主噴口、30はスパークプラグである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ピストン頂部に窪まされて形成される副燃焼室を
    ピストンの軸芯上に設けると共に、該副燃焼室に連通さ
    れて上記ピストン頂部に並設される主燃焼室を形成した
    ことを特徴とする内燃機関の燃焼室。
  2. (2)上記副燃焼室と主燃焼室との連通部分が、各燃焼
    室内に燃料を供給する燃料噴射ノズルを臨ませられた上
    記特許請求の範囲第1項記載の内燃機関の燃焼室。
  3. (3)上記副燃焼室がスパークプラグを有すると共にそ
    の副燃焼室の容積が主燃焼室の容積に対して小さく形成
    された上記特許請求の範囲第1項または第2項記載の内
    燃機関の燃焼室。
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