JPS6041208B2 - 内燃機関の燃焼室 - Google Patents

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。

内燃機関から排出される排気中に含まれる炭化水素（Ｈ
Ｃ）、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（Ｎ○ｘ）
等の有害成分の低減と内燃機関の熱効率の向上とが大き
な課題として内燃機関に要求される。

排気中の有害成分を効率よく低減する方法として希薄混
合気を用いて上記有害３成分（ＨＣ，ＣＯおよびＮ○ｘ
）を同時に低減する方法や機関の吸気系に大量の排気を
再循環してＮ○×を低減する方法が知られている。しか
しこれら気薄混合気や大量の再循環排気を含む混合気は
火炎の伝播速度が緩慢で燃焼速度が遅いので十分に高い
熱効率が得られない。

その結果として出力が不満足となるという欠点が生じる
。従ってかかる可燃混合気を用いる場合には燃焼速度を
速めることが熱効率を高める上で最も重要な問題となる
。燃焼室内での可燃混合気の燃焼速度を速めるためには
従来から次の方法が知られている。

ァ 吸気ボートから吸入される可燃混合気により燃焼室
内に旋回流を発生させまたはスキッシュ流により乱れを
発生させる方法。

この方法では吸気行程時に発生した旋回流が圧縮行程の
末期までに減衰し、またスキッシュ流は上死点近傍にお
いて局部的に乱れを発生するが燃焼室全域に乱れを形成
し得ないので燃焼促進効果が不十分である。

ィ 吸気工程時に副吸気弁を通じてシリンダ内負圧によ
り空気を吸入し、この噴出空気により燃焼室内に旋回流
を発生する方法。

この方法では高負荷運転時のように吸気行程時における
シリンダ内員圧が小さい場合に噴出空気の流速が極めて
遅くなり旋回流を発生せしめることが困難であるととも
に吸気行程時に発生させた旋回流が点火栓により点火さ
れる圧縮工程末期までに減衰して燃焼促進効果が不十分
となる。

従ってこれらの方法では燃焼期間中持続し燃焼を促進し
得る強い乱れを可燃混合気に与えることが困難である。

本発明はかかる問題点に鑑み、圧縮工程の初期に燃焼室
内全域にほぼ一様の乱れを生成しその生成した乱れによ
り燃焼室内での燃焼を促進することを目的として、圧縮
工程開始時点近傍で開き圧縮行程終了時点近傍で閉じる
よう開閉作動するサフバルブを介して燃焼室内の可燃混
合気の一部を一時的に貯留する貯留室と燃焼室とを蓮通
してなる内燃機関において前記貯留室から燃焼室内への
関口部に前記燃焼室内全域に乱れを生成する複数の贋口
を設けたことを特徴とする内燃機関の燃焼室を提供する
。以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明第１実施例の断面正面図、第２図は第１
図のローロ矢視図である。第１図は参照すると１はシリ
ンダブロツク、３はシリンダヘット、５は燃焼室、７は
ピストンを夫々示す。燃焼室５と気化器（図示せず）に
蓮通する吸気ポ−ト９とをクランクシャフト（図示せず
）に譲時して開閉作動する吸気弁１１を介して蓮通して
吸気ボート９からの可燃混合気の燃焼室５への供Ｖ給を
吸気弁で亀により制御する。ここで可燃混合気とは希薄
混合気、再循環排気を混入した混合気等をいう。また燃
焼室５と排気管（図示せず）に蓮適する排気ボート（図
示せず）とをクランクシャフト（図示せず）に調時して
開閉作動する排気弁１３（第２図）を介して蓮通して燃
焼室５からの排気の排出を排気弁１３（第２図）により
制御する。燃焼室の頭部箇所に点火栓１５を止着する。
更に本発明ではシリンダヘッド３に貯留室亀７を形成す
る。該貯留室１７の下部に弁ボート富７ａを形成し該弁
ボート１７ａと共働して貯留室官７の開閉を制御するサ
ブバルブ竃９を設ける。該サフバルブ１９に弁綾２１を
止着し、該弁榛２審の後端２亀ａをシリンダヘッド３か
ら突出させ座２３を止着する。該座２３とシリンダヘッ
ド３外面との間に押圧ばね２５を装着してサブバルブ１
９を閉じるよう上向きに付勢する。一方クランクシャフ
ト（図示せず）に譲時して作動する勤弁カム２７により
座２３を押圧しサブバルブ１９を後述の如きタイミング
で開閉作動する。貯留室１７と燃焼室５との間に該貯留
室１７の入口に設けたサブバルブ１９を蓋うようにして
キャップ２９を取付け、このキャップ２９により弁ボー
ト１７３の燃焼室５内への関口部を覆う。

該キャップ２９の表面には複数の曙口２９ａ，２９ｂ，
２９ｃおよび２９ｄを穿っている。しかしサフバルプ１
９を関弁すると貯留室１７内に貯留された混合気が該頃
口２９ａから２９ｄを通り燃焼室５内に噴出可能であり
（鎖線失Ａ）、該噴出混合気により燃焼室５内に乱れ（
矢印Ｖ）を生成する。ここに噴口２９ａから２９ｄの大
きさおよび向きは各頃口から噴出する混合気（矢印Ａ）
の到達空間容積を考慮して燃焼室５内全域にほぼ一様の
乱れ（矢印Ｖ）が生成されるように選定する。しかも噴
出混合気（矢印Ａ）の１つが点火栓１５の電極を掃気す
るよう選定することが好ましくこれにより着火性が向上
する。次に本発明装置の各弁の開閉タイミングを第３図
を参照して説明する。

第３図は機軸にクランクシャフトの回転角８をとり、縦
軸に吸気弁１１、排気弁軍３およびサブバルブ１９の弁
揚程をとり、それぞれ鎖線１、破線Ｅおよび実線Ｓで示
す。上死点（ＴＤＣ）直前で吸気弁１ １が関弁し吸気
行程に入り上死点を越えると排気弁１３が閉じ燃焼室５
内に可燃混合気が吸入される。下死点（８ＣＤ）を越え
圧縮行程に入ると吸気弁１ １が閉じ、その直後にサブ
バルブ１９が関弁する。なお貯留室亀７内には後述の如
くサブバルブ亀９の開弁当初の燃焼室内圧力より高圧の
混合気が前サイクルの圧縮行程末期に貯留されており、
このためサブバルブ１９が開弁すると貯留室１７内の高
圧混合気がキャップ２９の贋口２９ａ，２９ｂ，２９ｃ
および２９ｄから噴出して燃焼室５内全域にほぼ一様の
乱れを生成する。ピストン７が更に上昇し続けて燃焼室
５内の圧力が上昇すると今度は燃焼室５内の圧縮された
高圧混合気は階口２９ａ，２９ｂ，２９ｃおよび２９ｄ
からサブバルブ亀９の近傍を通過し貯留室１７内に入る
。次いでサブバルブ１９は上死点前であって最も進角さ
れたときの点火時期附近でありかつ点火栓１５による着
火火炎が貯留室１７内に侵入しない時点に閉弁する。即
ち、着火火炎が貯留室１７内に侵入すると貯留室１７内
の可燃混合気が燃焼せしめられる。しかしながらこのよ
うな貯留室１７内に貯留した可燃混合気を燃焼せしめる
ことが燃焼ガスはピストン７を押下げるために使用する
ことができず、斯くしてそれだけ燃料を無駄に消費する
ことになる。従って本発明では点火栓１５による着火火
炎が貯留室１７内に侵入する前であってできるだけ遅い
時期、即ち最も進角されたときの点Ｖヒ時期附近におい
てサプバルブ１９を開弁する。サブバルプ１９が開弁す
ると貯留室１７内に高圧混合気が貯留せしめられる。次
いで矢印ＩＧで示す時点で点火栓１５から火花を飛ばし
燃焼室５内の圧縮混合気を燃焼し膨張行程に入る。下死
点直前から排気弁１３を関弁し燃焼室５内の既燃ガスを
排気ボートから排気マニホールドへ排出し、以下同様の
操作が操返えされる。以上の如く第１図および第２図に
示す装置により圧縮行程終了時点の高圧吸入混合気を貯
留室内に貯留し次サイクルの圧縮行程の初期に該高圧混
合気を貯留室から燃焼室内へ噴出させて燃競室内に一様
の乱れを生成できしかもその乱れが減衰し消滅しないう
ちに点火するためにきわめて良好な燃焼が得らる。

本発明の第２実施例を第４図を参照して説明する。

第４図に示す装置では点火栓１５の取付位置が第１図の
装置と異っているがその他は第１図と同じであるので、
同一部品に同一の引用数字を付しその説明は省略する。
第４図に示す菱贋では点火栓１５を貯留室１７の弁ボー
ト１７ａと貯留室１７の先端に止着したキャップ２９の
頃口２９ａから２９ｄとの間の通路に臨ませている。吸
気弁１１、排気弁およびサブバルブ１９の開閉タイミン
グは第１図に示す装置と同じである。第４図の装置では
点火栓１５の電極がサブバルブ１９を関弁した際に貯留
室１７から噴出される混合気によって確実に縞気された
うえで該噴出混合気が燃焼室５内にほぼ一様の乱れを形
成した後に点火される。

このとき火炎噴流が各項口２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２
９ｄから噴出するために燃焼がより良好となる。第５図
および第６図に本発明の第３実施例を示す。

この装置は第１図に示す装置と類似するが貯留室を２つ
有する点で第１図の装置と相違する。しかして第１図の
装置と同一の部品には同一の引用数字を付し、また付加
貯留室の部品には引用数字にダッシュを付しその説明を
省略する。２つの貯留室１７，１７′の入口に設けたサ
ブバルブ１９，１９′はクランクシャフト（図示せず）
により第翼図に示したサブバルブと同様のタイミングで
開閉作動する。

またキャップ２９，２９′に形成した頃口２９ｂから２
９ｄおよび２９′ｂから２９′ｄはそれぞれの対応する
暖□から噴出した混合気（矢印ＡおよびＡ′）が互いに
衝突し縄乱されるように位置せしめている。かかる構成
とすることによって噴口から噴出した混合気により乱れ
の生成が一層促進され燃焼がより良好となる。なお噂口
から噴出した２つの混合気が互いに真正面から衝突する
ようにしてもよいが、一方の噴出混合気の側方から他方
の噴出混合気が蛭返するよう燈口の大きさ、向きを選定
してもよい。またサブバルブ１９，１９′の開閉タイミ
ングは両者間に若干のずれをもたせてもよい。第５図に
示す装置は各キャップに１つ以上の贋口を穿ち両噴口か
らの浪合気が衝突または麹返することなく燃焼室内に一
様の乱れを生成するように構成することもできる。本発
明では圧縮行程時に複数の項〇から燃焼室内の任意方向
に圧縮混合気を噴出し燃焼室内にほぼ一様の乱れを形成
することができ、この乱れは圧縮工程のすぐ後の着火時
点まで残留するので、多量に排気を再循環した混合気や
希薄混合気の火炎速度が上り燃焼効率が向上するととも
にサイクルごとの燃焼変動が減少する。従って排気再循
環または希薄昆合気の採用による排気中の有害成分の低
減と、機関熱効率の改善と、機関の運転安定性とが三者
同時に成立し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の断面正面図、第２図は第１
図のロー０矢視図、第３図は第１図に示す装置の弁開閉
作動図、第亀図は本発明第２実施例の断面正面図、第５
図は本発明第３実施例の断面正面図、第６図は第５図の
Ｗ−Ｗ矢視図である。 ５・・・燃焼室、７・・・ピストン、１７・・・貯留室
、Ｉ９…サブバルブ「２９，２９′…キヤツプ〜２９ａ
，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９′ａ，２９′ｂ，２９
′ｃ，２９′ｄ…燈口。 第「図 第２図 第３図 第４図 第６図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関吸気系から燃焼室内に導入された可燃混合気の
   一部を一時的に貯留するため可燃混合気貯留室をシリン
   ダヘツド内に形成し、該貯留室を該貯留室に形成した弁
   ポートを介して燃焼室内に連結し、機関駆動の動弁カム
   によつて駆動されるサブバルブを上記弁ポートに設けて
   該サブバルブにより弁ポートを開閉制御し、該サブバル
   ブを吸気弁閉弁直後圧縮行程が開始されてから上死点前
   であつて最も進角されたときの点火時期附近でありかつ
   点火栓による着火火炎が貯留室内に侵入しない時点まで
   のクランク角度範囲に亘つて開弁せしめて前回のサイク
   ルにおいて貯留室内に貯留された高圧の可燃混合気を圧
   縮行程前半に燃焼室内に噴出させるようにした内燃機関
   において、上記弁ポートの燃焼室内への開口部をシリン
   ダヘツド内壁面上に固定したキヤツプにより覆うと共に
   該キヤツプに複数個の噴口を形成した内燃機関の燃焼室
   。