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JPH063133B2 - 直噴式デイーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents
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JPH063133B2 - 直噴式デイーゼルエンジンの燃焼室 - Google Patents

直噴式デイーゼルエンジンの燃焼室

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Publication number
JPH063133B2
JPH063133B2 JP60267401A JP26740185A JPH063133B2 JP H063133 B2 JPH063133 B2 JP H063133B2 JP 60267401 A JP60267401 A JP 60267401A JP 26740185 A JP26740185 A JP 26740185A JP H063133 B2 JPH063133 B2 JP H063133B2
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JP
Japan
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combustion chamber
sub
main
fuel
auxiliary
Prior art date
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JP60267401A
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JPS62129515A (ja
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史郎 石田
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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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油を直接噴射する直噴式ディー
ゼルエンジンの燃焼室に係り、特に燃料油としてガソリ
ン,アルコール等の低セタン価・揮発性燃料を使用でき
る直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室に関する。
[従来の技術] 一般に、メタノール(メチルアルコール)等の粗悪燃料
油を燃料油に使用できるものとしては、実開昭57-10782
0号公報記載のメタノール層状給気エンジンの提案が知
られており、第4図に示すこの提案は、シリンダaの頂
端側方に予燃焼室bを設け、その予燃焼室bの底壁部c
に予熱栓dを横置配置し、その予熱栓dと対向して燃料
噴射弁eを配設すると共に、その燃料噴射弁eと前記予
熱栓dとの間に点火栓fと配置して構成されるものであ
る。
[発明が解決しようとする問題点] 上記した提案は、機関の始動時、軽負荷運転性を高める
ために、グロープラグにて予燃焼室内を高温雰囲気にし
て燃料を着火燃焼させようとするものである。
ところが、予燃焼室bと主燃焼室gとはスロークhによ
って連通される構成上、予燃焼室bに圧縮空気を押し込
む際の絞り損失、予燃焼室bからの燃焼ガスが主燃焼室
gに押し込まれる際の絞り損失が大きく、これらの損失
による熱効率の低下が生じていた。この熱効率の低下は
主燃焼室内の燃焼温度を低下させるため、出力の低下、
HC等の燃焼未燃物を増加させる恐れを有している。ま
た、大気温度が−20゜Cを越えるような低温始動時にあっ
ては、その始動のために噴射燃料油が増量されること
と、その燃料油がメタノール等の蒸発潜熱の小さなもの
であることから蒸気化しにくく、点火栓のアシストが可
能となる混合気を生成するためには、加熱時間を多く必
要としたり、グロープラグの発熱能力を高める等の対策
を必要としたりし、バッテリーの容量や始動時間等の観
点から好ましいものではなかった。
[発明の目的] 本発明は上記種々の問題点を解消するために創案された
ものである。本発明の目的はアルコール,ガソリン等の
低セタン価・揮発性燃料油を低温始動時を含む全負荷運
転領域で良好に燃焼させることのできる直噴式ディーゼ
ルエンジンの燃焼室を提供するにある。
[発明の概要] 本発明は上記目的を達成するために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た
副燃焼室であって主燃焼室より小容積に形成された副燃
焼室と、これら主燃焼室及び副燃焼室の互いの周側壁上
部を半径方向に開放させて形成されたバンクと、上記副
燃焼室内にその加熱部を位置させて配設されたグロープ
ラグと、上記副燃焼室内に上記点火部と近接したスワー
ルの下流側位置にその点火部を位置させて配設させた点
火プラグと、その噴口部を上記バンク部に臨ませて設け
られ、あらゆる使用負荷時に上記グロープラグ近傍へ微
粒化燃料噴霧を供給する副噴口及び低負荷を越えたとき
から主燃焼室内に上記微粒化燃料噴霧より大きな粒子径
の霧化燃料を供給する主噴口とを有して形成された燃料
噴射ノズルとを備えたものである。
このため、副噴口から噴射された微粒化燃料噴霧は、グ
ロープラグ乃至グロープラグ近傍の加熱雰囲気によって
瞬時のうちに着火性及び燃焼性のよい混合気となり、そ
の下流のスパークプラグの点火によって速やかに燃焼す
る。そして低負荷を越えてから主燃焼室内に供給される
霧化燃料は、副燃焼室の火炎及び燃焼エネルギによって
火炎伝播燃焼する。
[実施例] 以下に本発明の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室の好
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図に示される如くピストン頂部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、それ
ぞれ上部を開放された例えば円形断面形状をなすように
形成されている。また、主燃焼室2と副燃焼室3とは、
互いの周側壁2a,3aの上部を開放してバンク部4が
形成されている。副燃焼室3と主燃焼室2との容積比
は、副燃焼室3より主燃焼室2が大容積に形成され、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ると共に主燃焼室2より副燃焼
室3が浅く窪まされている。
このように形成された上記主燃焼室2と、副燃焼室3と
のバンク部4には、そのバンク部4を臨むように噴射ノ
ズル5が設けられ、この噴射ノズル5は図示しないシリ
ンダヘッドにそれら燃焼室を臨んで取り付けられる。ま
た噴射ノズル5の主な構成としては、第3図に示すよう
にシリンダヘッド取り付けられるノズルボディ7内の弁
座8に対して昇降自在に着座してそれを開閉するテーパ
部9を有するニードル弁10と、その弁座8より開口さ
れて貫徹力の小さな微粒化燃料噴霧を噴出する副噴口1
1と、上記ノズルボディ7先端部に且つ上記ニードル弁
10の軸芯方向に沿って開口されると共に、上記ニード
ル弁10の縮径部12を収容し、これが開放されること
により貫徹力の大きな燃料噴霧を噴出する主噴口13と
から形成される。
また、上記副噴口11と主噴口13とは、上記ニードル
弁10のリフト量でそれぞれ開口されるようになってお
り、機関が低負荷時には、所定リフト以下で副噴口11
が開放され、そのリフト以上で副噴口11及び主噴口1
3が開放されてそれぞれ燃焼室2,3内に燃料が噴射供
給される。
さて、本発明の実施例において、上記噴射ノズル5から
噴射される燃料がガソリン,純アルコール等の低セタン
価燃料である場合は、その燃料を、低温大気中、低負荷
時に確実に着火燃焼させるために、スパークプラグ15
及びグロープラグ16が設けられる。スパークプラグ1
5及びグロープラグ16は、副燃焼室3内に突出して設
けられており、副燃焼室3に設けられるグロープラグ1
6に対してスパークプラグ15は、そのグロープラグ1
6近傍のスワール方向下流側に位置して設けられる。
一方、上記噴射ノズル5の副噴口11の向きは、上記グ
ロープラグ16に対向するか、または、そのグロープラ
グ16近傍に対向して設けられ、主噴口13は主燃焼室
2の内壁2aに、且つ主燃焼室2のスワール方向下流側
に向けて設けられる。
以下に本発明の内燃機関の燃焼室の実施例の作用につい
て添付図面に基づいて説明する。
第1図及び第2図に示されるように、図示しないスワー
ルポートから供給されるスワールSは、圧縮されながら
も主・副燃焼室2,3内に閉じ込められる。
機関が始動時にあっては、噴射ノズル5のニードル弁1
0がリフトされるが、低温始動時にあってのニードル弁
10は、スタータによる内燃機関駆動時の噴射ポンプの
回転数が50rpm〜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態)にありながら燃料流
速が極低速のために、副噴口11のみを開放させる低い
リフト値に保たれる。これにより副燃焼室3内には、微
粒化燃料噴霧Fが多量に供給される。微粒化燃料噴霧
はグロープラグ16またはグロープラグ16近傍に
向けて噴出されるため、グロープラグ16により更に加
熱される圧縮空気によって加速的に蒸発されて空気と混
合し、着火燃焼性に優れた燃料蒸気層Fを生成する。
この燃料蒸気層Fは、スワールSにより下流側に流さ
れてスパークプラグ15周辺に分布されるときにスパー
クプラグ15の点火を行なうことにより確実な着火がな
される。また、上記微粒化燃料噴霧Fを、グロープラ
グ16近傍のスワール方向上流側の副燃焼室内壁3aに
衝突させるようにした場合は衝突飛散することでさらに
燃料噴霧に微粒化が促進されて蒸気化・混合気化が速め
られることになり、副燃焼室3内には濃混合気が生成さ
れリッチ燃焼が行なわれる。低温始動後は、副燃焼室3
の内壁3aが燃焼エネルギによって暖められ、燃料油を
蒸気化するに十分な壁温に達するため、機関軽負荷時に
おける副噴口11からの微粒化燃料噴霧Fを安定して
着火燃焼させる。副燃焼室3はバンク部4を介して主燃
焼室2と隔てられていることと副燃焼室3内のスワール
Sによって副燃焼室3内に燃焼ガスの大半が閉じ込めら
れることから、主燃焼室2内に燃料蒸気を逃すことなく
副燃焼室3内を所定の空燃比に設定できることになる。
このためアルコール等の低セタン価・揮発性燃料油を、
副燃焼室3内で急速燃焼させることができる。これによ
って燃焼温度が上昇し、青白煙の発生及び燃焼未燃物
(HC)の生成を抑制できることになり、低負荷時には、
副燃焼室3内の燃焼平均温度が上昇し、その結果、青白
煙の発生及び燃焼未燃物(HC)の生成を抑制できる。
さらに、高負荷時に於いては、上記主噴口13よりも主
燃焼室2の内壁2aに向けて、且つスワールSの下流方
向に向けて第1図,第2図に示す如く燃料噴霧が噴射さ
れる。主燃焼室2には、主噴口13からの燃料噴霧F
が主燃焼室2の内壁2aに向けて噴射させるため、その
内壁2aに沿ってスワールSの下流側に流れる燃料膜H
を生成する。この燃料膜Hは副燃焼室3の燃焼エネルギ
と高温圧縮空気及び内壁熱により、主燃焼室2内の上記
した燃料蒸気層Fを生成する。この蒸気層Fが副燃
焼室3の火炎を伝播されて良好な燃焼が行なわれる。そ
の際に、主噴口13より噴射される燃料粒径は副噴口1
1より噴射される燃料粒径よりは大径であり、貫徹力が
大きいことから、蒸発燃料と圧縮空気とが混合して生成
される燃料蒸気層Fを過剰に生成しないため、これが
着火しても主燃焼室2内は急激燃焼とは成り得ない。従
って、燃料蒸気層Fが着火することによって発生され
た熱により残りの燃料膜Hを速やかに蒸発せしめ、この
蒸気が燃焼していき緩慢な燃焼が行なわれることにな
り、これによって急激な主燃焼室2内の圧力上昇は抑制
され、さらに騒音を低減できる。また高負荷になる程主
噴口13より噴射される燃料は増加し、最大では90%以
上噴射されることになるので上記作用は確実に達成さ
れ、副燃焼室3より流入する火炎によって確実に着火燃
焼が行なわれる。
[発明の効果] 以上詳述したように、本発明によれば次のごとき優れた
効果を発揮する。
低温始動時を含みあらゆる使用負荷で純アルコール,ガ
ソリン等を良好に着火・燃焼させることができ、青白
煙、燃焼未燃物(HC)の低減、騒音の低減を達成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室の
好適一実施例を示す概略図、第2図は本発明の主燃焼室
と副燃焼室とに燃料を噴射する燃料噴射ノズルの噴射方
向を示す概略断面図、第3図は噴射ノズルの概略断面
図、第4図は従来例を示す図である。 図中、1はピストン頂部、2は主燃焼室、3は副燃焼
室、5は噴射ノズル、11は副噴口、13は主噴口、1
5はスパークプラグ、16はグロープラグである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02P 15/00 A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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、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た副燃焼室であって主燃焼
    室より小容積に形成された副燃焼室と、これら主燃焼室
    及び副燃焼室の互いの周側壁上部を半径方向に開放させ
    て形成されたバンクと、上記副燃焼室内にその加熱部を
    位置させて配設されたグロープラグと、上記副燃焼室内
    に上記点火部と近接したスワールの下流側位置にその点
    火部を位置させて配設された点火プラグと、その噴口部
    を上記バンク部に臨ませて設けられ、あらゆる使用負荷
    時に上記グロープラグ近傍へ微粒化燃料噴霧を供給する
    副噴口及び低負荷を越えたときから主燃焼室内に上記微
    粒化燃料噴霧より大きな粒子径の霧化燃料を供給する主
    噴口とを有して形成された燃料噴射ノズルとを備えたこ
    とを特徴とする直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室。
JP60267401A 1985-05-21 1985-11-29 直噴式デイーゼルエンジンの燃焼室 Expired - Lifetime JPH063133B2 (ja)

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US06/864,673 US4709672A (en) 1985-05-21 1986-05-19 Combustion chamber for an internal-combustion engine
DE8686106824T DE3662426D1 (en) 1985-05-21 1986-05-20 Combustion chamber for an internal-combustion engine
EP86106824A EP0205000B1 (en) 1985-05-21 1986-05-20 Combustion chamber for an internal-combustion engine

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JPS57127818U (ja) * 1981-02-04 1982-08-09

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