JPH0557406B2 - - Google Patents
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- JPH0557406B2 JPH0557406B2 JP61116173A JP11617386A JPH0557406B2 JP H0557406 B2 JPH0557406 B2 JP H0557406B2 JP 61116173 A JP61116173 A JP 61116173A JP 11617386 A JP11617386 A JP 11617386A JP H0557406 B2 JPH0557406 B2 JP H0557406B2
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- combustion chamber
- fuel
- main
- sub
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- 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
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
-
- 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
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Description
【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機
関の燃焼室に係り、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機関の燃焼室に関す
る。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a combustion chamber of an internal combustion engine in which fuel is directly injected into the combustion chamber, and in particular uses low cetane number fuel such as light oil, gasoline, alcohol, etc. as fuel oil.
The present invention relates to a combustion chamber of an internal combustion engine that can use volatile fuel oil in all operating load operating ranges, including during low-temperature startup.
[従来の技術]
一般にアルコールを燃料とする内燃機関にあつ
て燃焼は第4図乃至第7図に示す過程をたどるこ
とが確認されている。即ち第4図の燃料噴射状態
から第5図のように燃料噴霧aがスワールSの順
方向に流れながら可燃性混合気Mを生成する。更
に混合気化が進められた時期に点火プラグbの放
電がなされると、その近傍に複数の火炎核Spが
形成され、その火炎核Spの発生位置から第6図
に示すようにスワールSの下流側に上記可燃性混
合気Mを追いかけるようにして火炎伝播され第7
図に示すように燃焼を終了する。[Prior Art] It has been confirmed that combustion in an internal combustion engine that uses alcohol as fuel generally follows the processes shown in FIGS. 4 to 7. That is, from the fuel injection state shown in FIG. 4, as shown in FIG. 5, the fuel spray a flows in the forward direction of the swirl S to generate a combustible mixture M. When the spark plug b is discharged at a time when the mixture gasification is further progressed, a plurality of flame kernels Sp are formed in the vicinity, and from the generation position of the flame kernel Sp to the downstream of the swirl S as shown in Fig. 6. The flame propagates as if chasing the flammable mixture M to the side, and the seventh
Finish combustion as shown.
従来、このような燃焼過程をたどり、アルコー
ルやガソリン等の低セタン価・揮発性燃料油を燃
焼させるものとしては、本出願人の先の提案の直
噴式デイーゼルエンジン燃焼室(特願昭59−
210519号)がある。 Conventionally, the combustion chamber of a direct-injection diesel engine proposed earlier by the present applicant (Japanese Patent Application No. 1983-1999) has been used to follow this combustion process and burn low cetane number and volatile fuel oils such as alcohol and gasoline.
210519).
この提案は第8図に示されるように、ピストン
cの頂面に主燃焼室dと副燃焼室eとを窪ませて
並設すると共にそれら主燃焼室dと副燃焼室eと
の互いに共有する周側壁に、各燃焼室d,eを連
通する連通路fを形成したもので、主・副燃焼室
d,eのそれぞれにて独立した蒸発燃焼が行われ
るようにしたものである。 As shown in Fig. 8, this proposal involves recessing the main combustion chamber d and the auxiliary combustion chamber e in the top surface of the piston c and arranging them side by side, and also sharing the space between the main combustion chamber d and the auxiliary combustion chamber e. A communication passage f that communicates the combustion chambers d and e is formed in the peripheral side wall of the combustion chamber, so that independent evaporative combustion is carried out in each of the main and auxiliary combustion chambers d and e.
[発明が解決しようとする問題点]
上記提案は、副燃焼室e,主燃焼室dでそれぞ
れ良好に燃焼できるように構成されたものである
が、副燃焼室eからの火炎を主燃焼室dへ伝播さ
せる上で十分ではなかつた。即ち主燃焼室dへ導
かれる副燃焼室eで急速に生成された火炎は連通
路fによつて絞られるため、殆どがピストンcの
頂部とシリンダヘツドgとが形成する隙間(スキ
ツシユエリヤ)hへ案内されると考察することが
できる。この対策として連通路fの通路面積を大
きくすることが考えられるが、副燃焼室e内を燃
焼に対して十分にリツチな空燃比に設定する都合
上、アルコール、ガソリン等の低セタン価・揮発
性燃料料を使用する上で限界となつていた。この
ため、燃料噴射量に対して燃料が不安定となつて
出力低下を生じると共に未燃メタノールを多量に
排出する場合が生じ、問題点として残されてい
る。[Problems to be Solved by the Invention] The above proposal is configured to allow good combustion in the auxiliary combustion chamber e and the main combustion chamber d, but the flame from the auxiliary combustion chamber e is transferred to the main combustion chamber. It was not sufficient to propagate to d. In other words, the flame that is rapidly generated in the auxiliary combustion chamber e that is led to the main combustion chamber d is narrowed down by the communication passage f, so that most of it flows into the gap (squeeze area) h formed between the top of the piston c and the cylinder head g. You can think about it when you are guided. As a countermeasure to this problem, it is possible to increase the passage area of the communication passage f, but in order to set the air-fuel ratio in the sub-combustion chamber e to be sufficiently rich for combustion, it is necessary to There were limits to the use of synthetic fuels. For this reason, the fuel becomes unstable with respect to the fuel injection amount, resulting in a decrease in output and a large amount of unburned methanol being discharged, which remains a problem.
[問題点を解決するための手段]
本発明は上記種々の問題点を解消することを目
的としており、ピストン頂部に深く窪ませられて
設けられた主燃焼室と、この主燃焼室に相隣接さ
せてピストン頂部に浅く窪ませられて設けられそ
の容積が上記主燃焼室に対して小さく形成された
副燃焼室と、これら副燃焼室及び主燃焼室を相互
に連通すべくその副燃焼室と主燃焼室との間の互
いの側壁上部をその上方から窪ませて設けられた
バンク部と、このバンク部に臨ませて設けられア
ルコール等のセタン価が低くかつ揮発性が高い燃
料を噴射するように構成された燃料噴射ノズルで
あつて、機関のあらゆる使用負荷時に、副燃焼室
内に微粒子化燃料噴霧を噴出させるように形成さ
れた噴口であつてその噴出方向が副燃焼室の中心
より外側の内壁に微粒子化燃料噴霧を衝突させて
一部を飛散させ残部を当該内壁に沿わせてその円
周方向に旋回させ得るように定められた副噴口と
所定負荷を越えたときに主燃焼室内にそのスワー
ルの順方向にかつ主燃焼室の中心より外側の内壁
へ向けて上記微粒子化燃料よりは燃料の粒子径が
大きい霧化燃料噴霧を噴出させるように形成され
た噴口であつてその噴出方向が主燃焼室の内壁に
その燃料噴霧を衝突させて一部を飛散させ残部を
当該内壁に沿わせてスワールの下流に流れ得るよ
うに定められた主噴口とを有して構成された燃料
噴射ノズルと、上記副燃焼室の燃焼火炎を上記バ
ンク部を介して主燃焼室の上方へ供給すべく上記
副燃焼室の上部開口を縁取る部分に副燃焼室を覆
うように張設された棚部と、上記副燃焼室内に燃
焼用空気を導入すべく上記棚部に半径方向に沿わ
せてスリツト様に形成された開口と、上記棚部に
上記副燃焼室内にその点火部を挿入すべく設けら
れたプラグ収容部と、このプラグ収容部にその点
火部が副燃焼室内に挿入され得るように配設され
た点火プラグとを備えたものである。[Means for Solving the Problems] The present invention aims to solve the various problems mentioned above. an auxiliary combustion chamber formed to be shallowly recessed at the top of the piston and whose volume is smaller than that of the main combustion chamber; A bank part is provided by recessing the upper part of the side wall between the main combustion chamber and the main combustion chamber, and a fuel having a low cetane number and high volatility such as alcohol is injected into the bank part facing this bank part. A fuel injection nozzle configured as shown in FIG. The auxiliary nozzle is designed to collide the atomized fuel spray with the inner wall of the main combustion chamber, scattering part of it, and causing the remaining part to swirl in the circumferential direction along the inner wall of the main combustion chamber. A nozzle formed to inject atomized fuel spray having a fuel particle size larger than that of the atomized fuel in the forward direction of the swirl and toward the inner wall outside the center of the main combustion chamber. A main nozzle whose direction is determined so that the fuel spray collides with the inner wall of the main combustion chamber, part of which is scattered, and the remaining part flows downstream of the swirl along the inner wall. The injection nozzle and the combustion flame of the auxiliary combustion chamber are provided above the main combustion chamber through the bank part, and the auxiliary combustion chamber is provided in a portion bordering the upper opening of the auxiliary combustion chamber so as to cover the auxiliary combustion chamber. a shelf, a slit-like opening radially along the shelf for introducing combustion air into the sub-combustion chamber, and an ignition part inserted into the shelf into the sub-combustion chamber. The combustion engine is equipped with a plug accommodating portion, and an ignition plug disposed in the plug accommodating portion such that its ignition portion can be inserted into the auxiliary combustion chamber.
[作用]
あらゆる使用負荷において、副燃焼室内に供給
される微粒化燃料噴霧は、棚部及びバンク部によ
つてシリンダ内及び主燃焼室へ流することなく副
燃焼室内に閉じこめられる。そして微粒化燃料噴
霧はその一部が副燃焼室の内壁に衝突することに
よつてさらに細かく砕かれて飛散し、残部はその
慣性によつて副燃焼室の内壁に沿つて旋回する。
このため飛散した燃料は、副燃焼室内の高温雰囲
気によつて瞬時のうちに蒸発し空気に混合して着
火性、火炎伝播性のよい予混合気となり、残部
は、副燃焼室の内壁及び副燃焼室の高温雰囲気に
よつて蒸発され可燃性混合気となる。したがつて
このような混合気の状態にあつて、点火プラグの
点火がなされると、予混合気が速やかに着火し、
可燃性混合気はその火炎を伝播されて緩速に燃焼
する。[Operation] At all operating loads, the atomized fuel spray supplied into the sub-combustion chamber is confined within the sub-combustion chamber by the shelves and banks without flowing into the cylinder and into the main combustion chamber. Then, a part of the atomized fuel spray collides with the inner wall of the sub-combustion chamber to be further broken down and scattered, and the remaining part swirls along the inner wall of the sub-combustion chamber due to its inertia.
Therefore, the scattered fuel instantaneously evaporates due to the high temperature atmosphere in the sub-combustion chamber and mixes with the air to form a premixture with good ignitability and flame propagation. It is evaporated by the high temperature atmosphere of the combustion chamber and becomes a flammable mixture. Therefore, when the spark plug is ignited in such a state of the mixture, the premixture ignites quickly, and
The flammable mixture burns slowly as its flame propagates.
所定負荷を越えたときは、副燃焼室のみなら
ず、主燃焼室にも燃料噴霧が供給される。この燃
料噴霧は、その一部が主燃焼室の内壁に衝突して
飛散し、残部は、主燃焼室内に生成されているス
ワールにより、主燃焼室の内壁に沿つてスワール
下流に方向に運ばれる。飛散した燃料は、スワー
ルによつて撹拌されつつ主燃焼室内の雰囲気によ
つて蒸発されて予混合気となり、残部は、主燃焼
室の内壁の壁熱によつて蒸発されて可燃性混合気
となるが、燃料噴霧は、上記微粒化燃料噴霧より
は燃料の粒子径が大きい状態で主燃焼室に供給さ
れるため、主燃焼室の容積に対する可燃性混合気
の生生成量は、副燃焼室と比べてかなり少ない。
つまり、可燃性混合気の量が少ない分、主燃焼室
では熱発生率が低く、圧力上昇率が低い緩慢な燃
焼が達成されるようになる。 When a predetermined load is exceeded, fuel spray is supplied not only to the sub-combustion chamber but also to the main combustion chamber. A part of this fuel spray collides with the inner wall of the main combustion chamber and scatters, and the remainder is carried downstream along the inner wall of the main combustion chamber by the swirl generated within the main combustion chamber. . The scattered fuel is stirred by the swirl and evaporated by the atmosphere inside the main combustion chamber to form a premixture, and the remainder is evaporated by the wall heat of the inner wall of the main combustion chamber and becomes a flammable mixture. However, since the fuel spray is supplied to the main combustion chamber in a state where the fuel particle size is larger than that of the atomized fuel spray, the amount of flammable mixture produced relative to the volume of the main combustion chamber is smaller than that of the sub-combustion chamber. considerably less compared to
In other words, since the amount of combustible air-fuel mixture is small, the rate of heat generation in the main combustion chamber is low, and slow combustion with a low rate of pressure increase is achieved.
ここで棚部は、副燃焼室の火炎をバンク部を介
して主燃焼室のその上部に案内するものであるた
め、所定負荷を越えたときに、主燃焼室内で生成
された予混合気は、そのバンク部を通じて主燃焼
室に供給された火炎を伝播されて速やかに着火す
る。したがつてこの火炎を伝播されて主燃焼室の
可燃性混合気が燃焼し、その火炎によつて可燃性
混合気化されていなかつた燃料噴霧が緩慢に燃焼
する。 Here, the shelf part guides the flame in the auxiliary combustion chamber to the upper part of the main combustion chamber via the bank part, so when the predetermined load is exceeded, the premixture generated in the main combustion chamber The flame supplied to the main combustion chamber is propagated through the bank portion and ignited quickly. Therefore, the flammable air-fuel mixture in the main combustion chamber is combusted by the propagation of this flame, and the fuel spray that has not been converted into a flammable air-fuel mixture is slowly combusted by the flame.
[実施例]
以下にこの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。[Embodiment] A preferred embodiment of a combustion chamber of an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
第1図乃至第3図に示す1は内燃機関のシリン
ダ(図示せず)内に、そのシリンダに沿つて往復
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。 1 to 3, a piston 1 is housed in a cylinder (not shown) of an internal combustion engine so as to be able to reciprocate along the cylinder, and 2 is a piston top that forms the top surface of the piston 1. , 3 is a main combustion chamber, and 4 is a sub-combustion chamber.
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の軸方向に沿つて主燃焼室
3が窪まされて設けられている。ピストン頂部2
には、上記主燃焼室3に並行に、副燃焼室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。 Piston top 2 of piston 1 as shown
The main combustion chamber 3 is recessed along the axial direction of the piston 1. Piston top 2
In this embodiment, a sub-combustion chamber 4 is recessed in parallel to the main combustion chamber 3, and in this embodiment, the vertical cross section of the main combustion chamber 3 and the sub-combustion chamber 4 passing through the axis of the piston 1 is as follows. Both have a circular top with a truncated shape.
And the horizontal cross section parallel to the piston top 2 is
Both are formed into a circular shape.
窪み深さについては、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、主燃焼室3と副燃焼室4
とを連通する連通路7が形成される。 Regarding the recess depth, the auxiliary combustion chamber 4 is the main combustion chamber 3.
The auxiliary combustion chamber 4 is formed to have a smaller volume than the main combustion chamber 3. A bank portion 5 forming a circumferential side wall shared between the main combustion chamber 3 and the sub-combustion chamber 4 is provided with the main combustion chamber 3 and the sub-combustion chamber
A communication path 7 is formed to communicate with the two.
第2図に示すようにこの実施例にあつて、連通
路7は、主燃焼室3の中心軸O1と、副燃焼室4
の中心軸O2とを、互いにピストン1の中心方向
に移動させることによつて形成される。即ち、移
動される距離に応じて、主燃焼室3と副燃焼室4
との共有するバンク部5のラツプ度合が大きくな
り、上記バンク部5の上部にラツプに応じた連通
路7が形成される。 As shown in FIG. 2, in this embodiment, the communication passage 7 is connected to the central axis O 1 of the main combustion chamber 3 and
It is formed by moving the central axis O2 of the piston 1 toward the center of the piston 1. That is, depending on the distance moved, the main combustion chamber 3 and the sub-combustion chamber 4
The degree of wrap of the bank portion 5 shared with the bank portion 5 increases, and a communication path 7 corresponding to the wrap is formed in the upper portion of the bank portion 5.
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とが並設される。また主燃焼室3には、開口
上部に、その上部開口縁9aに沿つて半径方向内
方に適宜突出され主燃焼室3内に独立したスワー
ルS1とスキツシユとを生成するためのリツプ部2
5が形成されている。 As described above, the main combustion chamber 3 and the sub-combustion chamber 4, which communicate with each other and have an open top, are arranged in parallel in the piston top 2. The main combustion chamber 3 also has a lip portion 2 at the top of the opening that protrudes appropriately inward in the radial direction along the top opening edge 9a to generate an independent swirl S1 and squish inside the main combustion chamber 3.
5 is formed.
燃料噴射ノズルは、本発明の実施例では例えば
第3図の形式が採用される。 In the embodiment of the present invention, the fuel injection nozzle is of the type shown in FIG. 3, for example.
燃料噴射ノズル12はシリンダヘツド(図示せ
ず)に一体的に収容される筒体状のノズルボデイ
13と、そのノズルボデイ13内の先端側に形成
された弁座14に対して、そのノズルボデイ13
内に昇降自在に収容され、上記弁座14に着座さ
れたときに後述する噴口を閉じるスロツトル部1
8を有する針弁15と、上記弁座14に開口され
た副噴口16と、上記針弁15がその副噴口16
のみを開とする所定リフト値lを越えたときに開
放されるノズルボデイ13先端に開口された主噴
口17と、上記針弁15の対面する上記ノズルボ
デイ13内の上部の収容部26を拡径して形成さ
れ、燃料噴射ポンプ(図示せず)からの供給燃料
油圧に応じて上記針弁15の上部スロツトル部
(図示せず)に燃料油圧を作用させて、その針弁
15のリフト値を調節する燃料油室(図示せず)
とから主に構成される。副噴口16の噴口直径d1
は主噴口17の噴口直径d2に対して極めて小さく
形成されており、主噴口17が、貫徹力と拡散性
の大きな燃料噴霧を噴出するように構成されるの
に対して、副噴口16は、微粒化によつて貫徹力
を弱めて蒸発性を向上させることと、燃料噴霧の
方向を確実に設定できるように構成される。 The fuel injection nozzle 12 has a cylindrical nozzle body 13 that is integrally housed in a cylinder head (not shown), and a valve seat 14 that is formed on the distal end side of the nozzle body 13.
a throttle part 1 which is housed in a valve seat 14 so as to be movable up and down, and which closes a nozzle, which will be described later, when seated on the valve seat 14;
8, a sub-nozzle 16 opened in the valve seat 14, and the needle valve 15 has a sub-nozzle 16 opened in the valve seat 14;
The diameter of the main nozzle 17 opened at the tip of the nozzle body 13, which is opened when a predetermined lift value l is exceeded, and the upper housing portion 26 in the nozzle body 13 facing the needle valve 15 are expanded in diameter. The lift value of the needle valve 15 is adjusted by applying fuel oil pressure to the upper throttle portion (not shown) of the needle valve 15 according to the fuel oil pressure supplied from the fuel injection pump (not shown). fuel oil chamber (not shown)
It mainly consists of. Nozzle diameter d 1 of sub-nozzle 16
is formed extremely small compared to the nozzle diameter d 2 of the main nozzle 17, and the main nozzle 17 is configured to eject fuel spray with large penetration force and dispersion, whereas the sub nozzle 16 is The structure is such that the penetration force is weakened by atomization to improve evaporation, and the direction of fuel spray can be reliably set.
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きに、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17に対して副噴口1
6が先行して開放されるように構成された、いわ
ゆるピントークスタイプのものとなつている。 As described above, until the lift value of the needle valve 15 reaches a predetermined value, the fuel injection nozzle 12 is operated by the sub-nozzle 16.
When the lift value exceeds the lift value, the sub nozzle 16 and the main nozzle 17 are opened. In other words, there is 1 sub-nozzle for 17 main nozzles.
It is of the so-called pintalk type, in which the pin 6 is opened first.
さて本発明の内燃機関の燃焼室の特長とすると
ころは副燃焼室4にて生成される火炎をスキツシ
ユエリヤに逃すことなく主燃焼室3へ導き安定し
た燃焼を行わせることにある。 Now, the feature of the combustion chamber of the internal combustion engine of the present invention is that the flame generated in the auxiliary combustion chamber 4 is guided to the main combustion chamber 3 without escaping to the squish area for stable combustion.
そこで、上記副燃焼室4の上部開口縁9bに
は、その開口縁9bに沿つて径方向内方へ張り出
された棚部10が形成されている。棚部10には
副燃焼室4の中心O2を通る中間部に、スリツト
11が形成されて、副燃焼室4内へ燃焼用空気を
導くようにになつている。また、棚部10の上部
開口縁9b側には、点火プラグ30を収容するた
めの収容部31が開口されている。さらに、棚部
10の連通路7側には噴射ノズル12の逃げとな
る湾曲部32が形成されている。点火プラグ30
は上記収容部31にに収容され、PGはその点火
プラグ30の放電部である。 Therefore, a shelf 10 is formed at the upper opening edge 9b of the sub-combustion chamber 4, and extends radially inward along the opening edge 9b. A slit 11 is formed in the shelf portion 10 at an intermediate portion passing through the center O 2 of the sub-combustion chamber 4 to guide combustion air into the sub-combustion chamber 4 . Further, a housing portion 31 for housing a spark plug 30 is opened on the upper opening edge 9b side of the shelf portion 10. Furthermore, a curved portion 32 is formed on the side of the communication path 7 of the shelf portion 10, which serves as a relief for the injection nozzle 12. spark plug 30
is accommodated in the housing section 31, and PG is the discharge section of the spark plug 30.
燃料噴射ノズル12は、第1図及び第2図に示
すように、噴口側が上記連通路7に臨んでシリン
ダヘツド(図示せず)に一体的に配設されてお
り、副噴口16が副燃焼室4内に、主噴口17が
主燃焼室3内に臨ませられまた、主噴口17は、
主燃焼室3内のスワールS1の順方向に臨まされ
る。さらに主・副噴口16,17は各燃焼室3,
4の中心O1,O2より外方の各燃焼室3,4の内
壁3a,4aに臨ませられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel injection nozzle 12 is integrally disposed in a cylinder head (not shown) with its injection port side facing the communication passage 7, and the sub injection port 16 is used for sub-combustion. Inside the chamber 4, a main nozzle 17 faces into the main combustion chamber 3, and the main nozzle 17 is
It faces the forward direction of the swirl S 1 in the main combustion chamber 3. Furthermore, the main and sub-nozzles 16 and 17 are connected to each combustion chamber 3,
The inner walls 3a, 4a of the respective combustion chambers 3, 4 are faced outward from the centers O1 , O2 of the combustion chambers 4.
以下に本実施例の作用を添付図面に基づいて説
明する。 The operation of this embodiment will be explained below based on the attached drawings.
第1図に示すように、スワールポート(図示せ
ず)から供給される燃焼用空気のスワールは、主
燃焼室3の内壁3aに沿つて独立したスワールS1
に生成される。 As shown in FIG. 1, a swirl of combustion air supplied from a swirl port (not shown) is formed into an independent swirl S 1 along the inner wall 3a of the main combustion chamber 3.
is generated.
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に向けて微粒化燃料噴霧f1が噴出される。こ
の微粒化燃料噴霧f1は副燃焼室4の内壁4aに衝
突させられることによつて、その一部がさらに微
粒化されて飛散し、圧縮空気の熱によつて瞬時の
うちに蒸気化され、空気に混合される。これが着
火性、燃焼性の良い可燃性混合気mとなる。また
微粒化燃料噴霧f1の残は、副燃焼室4の内壁4a
に噴射方向に沿つて流される噴霧層F1となる。
この噴霧層F1は、圧縮空気の高温熱及び壁熱と
により蒸気化される。この蒸気もまた、副燃焼室
4内の空気と混合されて、第1図にも示されるよ
ように可燃性混合気mを生成する。 In a light load operating range including when starting and idling the internal combustion engine, only the sub-nozzle 16 is opened because the needle valve 15 shown in FIG. 3 is below a predetermined lift value. When the sub-nozzle port 16 is opened, atomized fuel spray f 1 is ejected toward the inner wall 4a of the sub-combustion chamber 4. When this atomized fuel spray f 1 collides with the inner wall 4a of the sub-combustion chamber 4, a part of it is further atomized and scattered, and is instantaneously vaporized by the heat of the compressed air. , mixed with air. This becomes a flammable mixture m with good ignitability and combustibility. Further, the remainder of the atomized fuel spray f 1 is on the inner wall 4a of the sub-combustion chamber 4.
The result is a spray layer F1 flowing along the injection direction.
This spray layer F 1 is vaporized by the high temperature heat of the compressed air and the wall heat. This steam is also mixed with the air in the secondary combustion chamber 4 to produce a combustible mixture m, as also shown in FIG.
機関始動時、アイドリング運転時の針弁のリフ
ト動作が極低速域で、スタータのクランキング回
転数が小さいときには、膚噴口16から燃料が増
量されるため、その使用燃料がガソリン、アルコ
ール等の低セタン価・揮発性燃料油であつてもこ
の時期において副燃焼室4内の空燃比は小さくな
り、リツチな条件におかれる。このとき棚部1
0、バンク部5によつて所定の空燃比を設定する
ことができる。これにより、点火プラグ30の放
電がなされると副燃焼室4内に多数の火炎核が迅
速に、且つ確実に形成されて燃焼を開始し、燃焼
によつて生じる熱エネルギが内壁4aの噴霧層
F1の蒸発を促進してスワール方向へ流れる可燃
性混合気mを追いかけるように急速に火炎を伝播
させ燃焼する。 When starting the engine or idling, when the needle valve lift operation is in an extremely low speed range and the cranking speed of the starter is small, the amount of fuel is increased from the skin nozzle 16, so if the fuel used is low-temperature, such as gasoline or alcohol, Even if the fuel oil has a cetane number and is volatile, the air-fuel ratio in the sub-combustion chamber 4 becomes small during this period, resulting in rich conditions. At this time, shelf 1
0. A predetermined air-fuel ratio can be set by the bank portion 5. As a result, when the spark plug 30 is discharged, a large number of flame kernels are quickly and reliably formed in the auxiliary combustion chamber 4 to start combustion, and the thermal energy generated by the combustion is transferred to the spray layer on the inner wall 4a.
The flame is rapidly propagated and combusted so as to promote the evaporation of F 1 and follow the combustible mixture m flowing in the swirl direction.
ゆえに、この実施例では燃焼が比較的急速とな
つて燃焼温度を上昇させるため、副燃焼室4内の
平均燃焼温度を増加させることになり、これによ
つてスモーク、青白煙、HCの発生を低く抑える
ことができる。この副燃焼室4で生成された火炎
及び燃焼ガスは、棚部10によつてスキツシユエ
リヤへ逃げることができないため、酸素の多い
方、即ち連通路7を介して主燃焼室3内に吹き出
される。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。 Therefore, in this embodiment, combustion is relatively rapid and the combustion temperature is increased, so the average combustion temperature in the sub-combustion chamber 4 is increased, thereby reducing the generation of smoke, blue-white smoke, and HC. can be kept low. The flame and combustion gas generated in the auxiliary combustion chamber 4 cannot escape to the combustion area by the shelf 10, so they are blown out into the main combustion chamber 3 through the oxygen-rich side, that is, the communication passage 7. . In a medium/high load operating range where the lift value of the needle valve 15 exceeds a predetermined lift value, not only the sub nozzle 16 but also the main nozzle 17 is opened.
第1図及び第2図に示されるように、主噴口1
7からの燃料噴霧f2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、且つ拡散面積
が大きくなつている。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のスワール方向に、内壁
3aに沿つて下流側へ末広りとなつて流される噴
霧層F2となる。微粒化された燃料噴霧f2は圧縮空
気熱及び副燃焼室4の火炎エネルギにて瞬時のう
ちに蒸気化されて可燃性混合気mとなり、噴霧層
F2も圧縮空気及び壁熱とにより蒸気化され可燃
性混合気mとなる。このとき燃料噴霧ff2の燃料
の粒子径は比較的大径なので、主燃焼室3内に過
剰の可燃性混合気mを生成するには至らないた
め、燃焼としては比較的緩慢な蒸発燃焼が行なわ
れる。また主燃焼室3の着火は上述のように副燃
焼室4からの燃焼ガス及び火炎によつて確実にな
される。また、高負荷になる程、主噴口17から
の燃料噴射割合が増加され最大で90%以上噴射さ
れるため、緩慢な蒸発燃焼が確実になされる。ゆ
えに、筒内圧力急上昇、燃焼ピーク温度の急上昇
の要因となる着火遅れを抑えて燃焼騒音、振動、
NOxそしてスモーク、未燃アルデヒドを低く抑
えることができる。 As shown in Figures 1 and 2, the main nozzle 1
The fuel spray f 2 from the sub-nozzle 7 has a longer flight distance and a larger diffusion area than the atomized fuel spray f 1 from the sub-nozzle 16 . A part of this fuel spray f 2 is atomized by colliding with the inner wall 3a of the main combustion chamber 3, and the remaining part spreads toward the downstream side along the inner wall 3a in the swirl direction of the main combustion chamber 3. This results in a spray layer F 2 that is flowed away. The atomized fuel spray f 2 is instantaneously vaporized by the heat of the compressed air and the flame energy of the auxiliary combustion chamber 4 to become a flammable mixture m, which forms a spray layer.
F2 is also vaporized by the compressed air and the wall heat, forming a flammable mixture m. At this time, since the particle size of the fuel in the fuel spray ff 2 is relatively large, it does not result in excessive flammable mixture m being generated in the main combustion chamber 3, so the combustion is a relatively slow evaporative combustion. It is done. Further, the main combustion chamber 3 is reliably ignited by the combustion gas and flame from the auxiliary combustion chamber 4 as described above. Furthermore, as the load becomes higher, the proportion of fuel injected from the main nozzle 17 increases to a maximum of 90% or more, so that slow evaporative combustion is ensured. Therefore, it suppresses ignition delay, which causes a sudden increase in cylinder pressure and combustion peak temperature, and reduces combustion noise, vibration, and
NOx, smoke, and unburned aldehyde can be kept low.
[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如き優れた効果を
発揮できる。[Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, the combustion chamber of the internal combustion engine of the present invention can exhibit the following excellent effects.
(1) アルコール、ガソリン等の低セタン価・揮発
性燃料を用いて副燃焼室での緩速燃焼を達成す
ることができると共に、副燃焼室の火炎をバン
ク部を通じて主燃焼室に伝播して主燃焼室での
緩慢蒸発燃焼を達成することができる。したが
つて、騒音が低く、NOx、HC、スモーク、未
然アルデヒドの排出量を大巾に低下させること
ができる。(1) It is possible to achieve slow combustion in the auxiliary combustion chamber using low cetane number and volatile fuels such as alcohol and gasoline, and also to propagate the flame in the auxiliary combustion chamber to the main combustion chamber through the bank part. Slow evaporative combustion in the main combustion chamber can be achieved. Therefore, the noise level is low and the emissions of NOx, HC, smoke, and unused aldehyde can be significantly reduced.
(2) 出力、燃費を向上させることができる。(2) Output and fuel efficiency can be improved.
第1図は本発明の内燃機関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図乃至第7図は燃料の噴射過程と燃焼
過程を示す概略図、第8図は従来の直噴式デイー
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、5はバンク部、7は連
通路、10は棚部、11はスリツト、12は燃料
噴射ノズル、16は副噴口、17は主噴口、30
は点火プラグ、31は収容部である。
FIG. 1 is a plan view showing a preferred embodiment of a combustion chamber of an internal combustion engine of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line - - in FIG. 1, and FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a fuel injection nozzle. 4 to 7 are schematic diagrams showing the fuel injection process and combustion process, and FIG. 8 is a schematic diagram showing the combustion chamber of a conventional direct injection diesel engine. In the figure, 1 is a piston, 2 is a piston top, 3 is a main combustion chamber, 4 is a sub-combustion chamber, 5 is a bank part, 7 is a communication passage, 10 is a shelf part, 11 is a slit, 12 is a fuel injection nozzle, 16 is the secondary nozzle, 17 is the main nozzle, 30
3 is a spark plug, and 31 is a housing portion.
Claims (1)
主燃焼室と、該主燃焼室に相隣接させてピストン
頂部に浅く窪ませられて設けられその容積が上記
主燃焼室に対して小さく形成された副燃焼室と、
これら副燃焼室及び主燃焼室を相互に連通すべく
その副燃焼室と主燃焼室との間の互いの側壁上部
をその上方から窪ませて設けられたバンク部と、
該バンク部に臨ませて設けられアルコール等のセ
タン価が低くかつ揮発性が高い燃料を噴射するよ
うに構成された燃料噴射ノズルであつて、機関の
あらゆる使用負荷時に、副燃焼室内に微粒子化燃
料噴霧を噴出させるように形成された噴口であつ
てその噴出方向が副燃焼室の中心より外側の内壁
に微粒子化燃料噴霧を衝突させて一部を飛散させ
残部を当該内壁に沿わせてその円周方向に旋回さ
せ得るように定められた副噴口と所定負荷を越え
たときに主燃焼室内にそのスワールの順方向にか
つ主燃焼室の中心より外側の内壁へ向けて上記微
粒子化燃料よりは燃料の粒子径が大きい霧化燃料
噴霧を噴出させるように形成された噴口であつて
その噴出方向が主燃焼室の内壁にその燃料噴霧を
衝突させて一部を飛散させ残部を当該内壁に沿わ
せてスワールの下流に流れ得るように定められた
主噴口とを有して構成された燃料噴射ノズルと、
上記副燃焼室の燃焼火炎を上記バンク部を介して
主燃焼室の上方へ供給すべく上記副燃焼室の上部
開口を縁取る部分に副燃焼室を覆うように張設さ
れた棚部と、上記副燃焼室内に燃焼用空気を導入
すべく上記棚部に半径方向に沿わせてスリツト様
に形成された開口と、上記棚部に上記副燃焼室内
にその点火部を挿入すべく設けられた開口と、該
開口を介してその点火部が副燃焼室内に挿入され
得るように配設された点火プラグとを備えたこと
を特徴とする内燃機関の燃焼室。1. A main combustion chamber deeply recessed in the top of the piston, and a shallow recess provided in the top of the piston adjacent to the main combustion chamber, the volume of which is smaller than the main combustion chamber. an auxiliary combustion chamber;
A bank portion provided by recessing the upper part of each side wall between the sub-combustion chamber and the main combustion chamber from above in order to communicate the sub-combustion chamber and the main combustion chamber with each other;
A fuel injection nozzle facing the bank part and configured to inject a fuel with a low cetane number and high volatility such as alcohol, and is configured to inject a fuel such as alcohol that has a low cetane number and high volatility, and is designed to prevent atomization in the sub-combustion chamber during all operating loads of the engine. It is a nozzle formed to eject fuel spray, and its ejection direction is such that the atomized fuel spray collides with the inner wall outside the center of the auxiliary combustion chamber, part of which is scattered, and the remaining part is sent along the inner wall. When a predetermined load is exceeded, the atomized fuel flows into the main combustion chamber in the forward direction of the swirl and toward the inner wall outside the center of the main combustion chamber. is a nozzle formed to eject atomized fuel spray with a large fuel particle size, and its ejection direction is such that the fuel spray collides with the inner wall of the main combustion chamber, part of it is scattered, and the remaining part is directed against the inner wall. A fuel injection nozzle configured to have a main injection port that is configured to flow downstream of the swirl along with the fuel injection nozzle;
a shelf section extending over the auxiliary combustion chamber at a portion bordering the upper opening of the auxiliary combustion chamber so as to supply the combustion flame of the auxiliary combustion chamber to the upper side of the main combustion chamber through the bank section; A slit-like opening is formed along the radial direction of the shelf to introduce combustion air into the sub-combustion chamber, and a slit-like opening is provided in the shelf to insert the ignition part into the sub-combustion chamber. A combustion chamber for an internal combustion engine, comprising an opening and a spark plug disposed such that its ignition part can be inserted into the auxiliary combustion chamber through the opening.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61116173A JPS62276214A (en) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | Combustion chamber of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61116173A JPS62276214A (en) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | Combustion chamber of internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62276214A JPS62276214A (en) | 1987-12-01 |
| JPH0557406B2 true JPH0557406B2 (en) | 1993-08-24 |
Family
ID=14680600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61116173A Granted JPS62276214A (en) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | Combustion chamber of internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62276214A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6337717B2 (en) * | 2014-09-22 | 2018-06-06 | 株式会社デンソー | Sub-chamber internal combustion engine |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56151219A (en) * | 1980-04-25 | 1981-11-24 | Nissan Motor Co Ltd | Combustion chamber for cylinder fuel injection type internal combustion engine |
| JPS5741417A (en) * | 1980-08-21 | 1982-03-08 | Nissan Motor Co Ltd | Combustion chamber of internal combustion engine |
-
1986
- 1986-05-22 JP JP61116173A patent/JPS62276214A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62276214A (en) | 1987-12-01 |
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