JPH07107366B2 - 内燃機関 - Google Patents
内燃機関Info
- Publication number
- JPH07107366B2 JPH07107366B2 JP61179659A JP17965986A JPH07107366B2 JP H07107366 B2 JPH07107366 B2 JP H07107366B2 JP 61179659 A JP61179659 A JP 61179659A JP 17965986 A JP17965986 A JP 17965986A JP H07107366 B2 JPH07107366 B2 JP H07107366B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion chamber
- sub
- combustion
- engine
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
- F02B19/165—The shape or construction of the pre-combustion chambers is specially adapted to be formed, at least in part, of ceramic material
-
- 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
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジン等の内燃機関に関するもの
である。
である。
〔従来の技術〕 従来から、内燃機関の一種であるディーゼルエンジンに
おいては、燃焼方式として単一の主燃焼室中に燃料を直
接噴射して燃焼させる直接噴射方式と、主燃焼室の他に
副燃焼室を設け、該副燃焼室の内壁に開口した噴射ポー
トを有し、該噴射ポートに続くシリンダヘッドに穿設さ
れた燃料噴射ノズルより燃料が該噴射ポートを経て前記
副燃焼室内に噴射されて仮燃焼させるようにした副燃焼
室方式がある。とりわけ最近におけるディーゼルエンジ
ンは小型化、高速化傾向に伴い、より短時間に燃焼を完
了させる必要性から、高速燃焼が可能であり、騒音が少
ない副燃焼室方式のものが広く用いられている。
おいては、燃焼方式として単一の主燃焼室中に燃料を直
接噴射して燃焼させる直接噴射方式と、主燃焼室の他に
副燃焼室を設け、該副燃焼室の内壁に開口した噴射ポー
トを有し、該噴射ポートに続くシリンダヘッドに穿設さ
れた燃料噴射ノズルより燃料が該噴射ポートを経て前記
副燃焼室内に噴射されて仮燃焼させるようにした副燃焼
室方式がある。とりわけ最近におけるディーゼルエンジ
ンは小型化、高速化傾向に伴い、より短時間に燃焼を完
了させる必要性から、高速燃焼が可能であり、騒音が少
ない副燃焼室方式のものが広く用いられている。
かかるディーゼルエンジンにおける副燃焼室は、通常主
燃焼室の上方位置において冷却水路を備えたシリンダヘ
ッド内に、主燃焼室に連通する噴孔と呼ばれる貫通孔が
設けられた副燃焼室の下半部を構成する金属製のホット
プラグが装着されている。
燃焼室の上方位置において冷却水路を備えたシリンダヘ
ッド内に、主燃焼室に連通する噴孔と呼ばれる貫通孔が
設けられた副燃焼室の下半部を構成する金属製のホット
プラグが装着されている。
このように装着されるホットプラグはディーゼルエンジ
ンの小型化、高速化に伴い、ターボチャージャーが装備
されるようになり、耐熱性および断熱性の点からニッケ
ル、コバルト等からなる高級な耐熱合金で構成されてい
るが、耐久性に乏しいという課題があった。
ンの小型化、高速化に伴い、ターボチャージャーが装備
されるようになり、耐熱性および断熱性の点からニッケ
ル、コバルト等からなる高級な耐熱合金で構成されてい
るが、耐久性に乏しいという課題があった。
また、副燃焼室が金属製であることから熱伝導性がよ
く、そのためホットプラグの熱は冷却水で冷却されたシ
リンダヘッドに伝導してしまい、ホットプラグ自体の温
度上昇が図られず、副燃焼室内の燃焼ガスが壁面で冷却
されてしまい、エンジンの始動初期における暖機特性が
極めて悪いため失火を生じ易く、その結果、HC等の未燃
ガスを発生するとともに、主燃焼室内での燃焼が不適切
なことによるスモークの発生という不具合があり、ま
た、極めて高価であるという難点もあった。
く、そのためホットプラグの熱は冷却水で冷却されたシ
リンダヘッドに伝導してしまい、ホットプラグ自体の温
度上昇が図られず、副燃焼室内の燃焼ガスが壁面で冷却
されてしまい、エンジンの始動初期における暖機特性が
極めて悪いため失火を生じ易く、その結果、HC等の未燃
ガスを発生するとともに、主燃焼室内での燃焼が不適切
なことによるスモークの発生という不具合があり、ま
た、極めて高価であるという難点もあった。
そこで、前述の様な高性能化による熱負荷増大に伴い、
最も高温となる副燃焼室を耐熱性が大きく断熱性に優れ
た安価な窒化珪素、サイアロン、炭化珪素、ジルコニ
ア、リシア等のセラミック材でもって構成することによ
り、セラミック材のもつ断熱性・保温性から冷却水損失
の減少がはかられ、副燃焼室内での噴射燃料の霧化を促
進するとともに混合気の着火遅れを低減することおよび
その燃焼を改良し、排気ガス中の微粒子排出量を低減す
ることを目的としたものが提案されている。
最も高温となる副燃焼室を耐熱性が大きく断熱性に優れ
た安価な窒化珪素、サイアロン、炭化珪素、ジルコニ
ア、リシア等のセラミック材でもって構成することによ
り、セラミック材のもつ断熱性・保温性から冷却水損失
の減少がはかられ、副燃焼室内での噴射燃料の霧化を促
進するとともに混合気の着火遅れを低減することおよび
その燃焼を改良し、排気ガス中の微粒子排出量を低減す
ることを目的としたものが提案されている。
また、前記始動性および低回転時の燃焼の安定性を改良
するため、副燃焼室内の一部または全体に発熱体を配置
し、燃焼を制御することや、更に前記燃焼状態を改良す
るため副燃焼室の内面に三元触媒を担持させて、有害物
質であるHC、COおよびNOx等の発生量を低減することも
提案されている。
するため、副燃焼室内の一部または全体に発熱体を配置
し、燃焼を制御することや、更に前記燃焼状態を改良す
るため副燃焼室の内面に三元触媒を担持させて、有害物
質であるHC、COおよびNOx等の発生量を低減することも
提案されている。
しかしながら、副燃焼室をセラミック材にて構成したも
のでは、セラミック材の断熱効果を得んとする改良とと
もに、燃焼を改善せんとして多くの噴孔断面形状の改良
が試みられてきたが、単一の噴孔断面形状ではディーゼ
ルエンジンの複雑な燃焼状況におけるすべての燃焼領域
にわたって燃焼を改良することは困難であり所期の目的
を達成し得なかった。
のでは、セラミック材の断熱効果を得んとする改良とと
もに、燃焼を改善せんとして多くの噴孔断面形状の改良
が試みられてきたが、単一の噴孔断面形状ではディーゼ
ルエンジンの複雑な燃焼状況におけるすべての燃焼領域
にわたって燃焼を改良することは困難であり所期の目的
を達成し得なかった。
また始動性の改善および低回転時の燃焼の安定性を改良
するため、副燃焼室に発熱体としてグロープラグ等を設
けた場合、その効果をより良く発揮するためには、噴射
燃料がグロープラグ等に直接当たるのが望ましく、その
ためにグロープラグ等を副燃焼室内に突出させたり、副
燃焼室内壁の一部を座ぐり、グロープラグ等の一部また
は全部が座ぐり部に位置するように配設する必要があ
り、エンジンの始動時および低回転時以外の時には渦流
の自然な流れや火炎の伝播が阻害され、燃焼状態が悪化
してスモークを発生し易く、ひいては出力低下の大きな
要因にもなるという不具合があった。また燃焼を制御す
るために副燃焼室の内部の一部または全体に発熱体を配
置することは技術的に極めて困難であった。
するため、副燃焼室に発熱体としてグロープラグ等を設
けた場合、その効果をより良く発揮するためには、噴射
燃料がグロープラグ等に直接当たるのが望ましく、その
ためにグロープラグ等を副燃焼室内に突出させたり、副
燃焼室内壁の一部を座ぐり、グロープラグ等の一部また
は全部が座ぐり部に位置するように配設する必要があ
り、エンジンの始動時および低回転時以外の時には渦流
の自然な流れや火炎の伝播が阻害され、燃焼状態が悪化
してスモークを発生し易く、ひいては出力低下の大きな
要因にもなるという不具合があった。また燃焼を制御す
るために副燃焼室の内部の一部または全体に発熱体を配
置することは技術的に極めて困難であった。
更に、副燃焼室の内面に三元触媒を担持させたもので
は、触媒の耐久性が乏しいという問題があった。
は、触媒の耐久性が乏しいという問題があった。
本発明は上記に鑑みて、副燃焼室に流入する空気量と渦
流の強さの最適化を図ることにより高出力、低公害の内
燃機関をもたらすべくセラミック材でもって連通孔を有
する噴孔部材を形成し、セラミック材でもって副燃焼室
を構成するとともに、該副燃焼室下室部材を滑動自在に
装着し、上記連通孔への開口断面積を可変できるように
したことを特徴とするものである。
流の強さの最適化を図ることにより高出力、低公害の内
燃機関をもたらすべくセラミック材でもって連通孔を有
する噴孔部材を形成し、セラミック材でもって副燃焼室
を構成するとともに、該副燃焼室下室部材を滑動自在に
装着し、上記連通孔への開口断面積を可変できるように
したことを特徴とするものである。
以下、本発明実施例を図により具体的に詳述する。
第１図に示した内燃機関において、ピストン１には主燃
焼室２を形成するとともに、シリンダヘッド３には冷却
水路４と前記セラミック材よりなる噴孔部材５及びセラ
ミック材よりなる副燃焼室上室部材６及び副燃焼室下室
部材７が装着され、副燃焼室上室部材６にはグロープラ
グ９および噴射ポート10を介して燃料噴射ノズル11が装
備されている。この噴孔部材５と副燃焼室上室部材６及
び副燃焼下室部材７はセラミック材としては窒化珪素
質、サイアロン等が用いられ、副燃焼室下室部材７をシ
リンダヘッド３に対し、滑動自在に装着されるととも
に、副燃焼室下室部材７には滑動方向に滑動軸12が固定
されている。
焼室２を形成するとともに、シリンダヘッド３には冷却
水路４と前記セラミック材よりなる噴孔部材５及びセラ
ミック材よりなる副燃焼室上室部材６及び副燃焼室下室
部材７が装着され、副燃焼室上室部材６にはグロープラ
グ９および噴射ポート10を介して燃料噴射ノズル11が装
備されている。この噴孔部材５と副燃焼室上室部材６及
び副燃焼下室部材７はセラミック材としては窒化珪素
質、サイアロン等が用いられ、副燃焼室下室部材７をシ
リンダヘッド３に対し、滑動自在に装着されるととも
に、副燃焼室下室部材７には滑動方向に滑動軸12が固定
されている。
一方、副燃焼室下室部材７に固定された滑動軸12を外部
から前後させることにより、副燃焼室下室部材７に形成
された開口13を噴孔部材５に形成された連通孔14により
適宜遮蔽することにより開口13の断面積が可変に制御さ
れる。
から前後させることにより、副燃焼室下室部材７に形成
された開口13を噴孔部材５に形成された連通孔14により
適宜遮蔽することにより開口13の断面積が可変に制御さ
れる。
また、断熱効果を損なわぬ様にシリンダヘッド３に対し
て滑動自在に装着された副燃焼室下室部材７は、噴孔部
材５及び副燃焼室上室部材６とともにシールリング15を
介して噴孔部材５の外径より若干大きく設定されたシリ
ンダヘッド３の凹部に装着され、かかるシリンダヘッド
３はヘッドガスケット16を介してシリンダブロック17に
装着して機関が組立られている。
て滑動自在に装着された副燃焼室下室部材７は、噴孔部
材５及び副燃焼室上室部材６とともにシールリング15を
介して噴孔部材５の外径より若干大きく設定されたシリ
ンダヘッド３の凹部に装着され、かかるシリンダヘッド
３はヘッドガスケット16を介してシリンダブロック17に
装着して機関が組立られている。
前記の如くして構成された内燃機関用副燃焼室上室部材
６及び副燃焼室下室部材７にあって、副燃焼室８に流入
する空気量と副燃焼室８内の高圧空気の渦流の強さを制
御し、更に主燃焼室２内に流出する燃焼ガスを制御する
ために、エンジンの負荷と回転数等の機関に対する作動
要求特性に呼応して滑動軸12を外部から前後させ、開口
13を噴孔部材５に形成された連通孔14により適宜遮蔽す
ることにより開口13の断面積を可変に制御し、例えば低
回転・無負荷状態では第２図に示す様に、開口13の断面
積を最小とすることにより、低回転時の燃焼の安定性と
良好な始動性が実現される。
６及び副燃焼室下室部材７にあって、副燃焼室８に流入
する空気量と副燃焼室８内の高圧空気の渦流の強さを制
御し、更に主燃焼室２内に流出する燃焼ガスを制御する
ために、エンジンの負荷と回転数等の機関に対する作動
要求特性に呼応して滑動軸12を外部から前後させ、開口
13を噴孔部材５に形成された連通孔14により適宜遮蔽す
ることにより開口13の断面積を可変に制御し、例えば低
回転・無負荷状態では第２図に示す様に、開口13の断面
積を最小とすることにより、低回転時の燃焼の安定性と
良好な始動性が実現される。
また、エンジンの部分負荷状態においては第３図に示す
様に開口13の断面積が小さくなるように作用し、エンジ
ンの全負荷状態においては第４図に示す様に流入する空
気量を大量に入れる必要から開口13の断面積を最大とす
ることにより最適な燃焼状態をエンジンの状況に応じて
実現できる。
様に開口13の断面積が小さくなるように作用し、エンジ
ンの全負荷状態においては第４図に示す様に流入する空
気量を大量に入れる必要から開口13の断面積を最大とす
ることにより最適な燃焼状態をエンジンの状況に応じて
実現できる。
叙上のように本発明に係る内燃機関によれば、機関の負
荷と回転数等に呼応して開口断面積を可変に制御できる
ことから、副燃焼室内に発熱体等を設けた場合でも渦流
を減衰させたり、乱したりすることなく高温、高圧空気
と噴射燃料を混合させて適正な予混合気を生成すること
ができ、空気利用率が大幅に向上し、最適な燃焼が行わ
れるためスモークの生成が確実に抑制され、ひいては排
気ガス中の微粒子排出量が大幅に低減され燃焼効率の向
上と出力ロスの低減が実現され、かつまた着火遅れ時間
も短縮され騒音の低下と熱負荷の低減とが確実に行わ
れ、ひいては最高燃焼温度の低下に伴い有害物質である
NOxの発生量を減少させることができ、安価かつ量産に
適した副燃焼室を備えた高出力・低公害の内燃機関を得
ることができる。
荷と回転数等に呼応して開口断面積を可変に制御できる
ことから、副燃焼室内に発熱体等を設けた場合でも渦流
を減衰させたり、乱したりすることなく高温、高圧空気
と噴射燃料を混合させて適正な予混合気を生成すること
ができ、空気利用率が大幅に向上し、最適な燃焼が行わ
れるためスモークの生成が確実に抑制され、ひいては排
気ガス中の微粒子排出量が大幅に低減され燃焼効率の向
上と出力ロスの低減が実現され、かつまた着火遅れ時間
も短縮され騒音の低下と熱負荷の低減とが確実に行わ
れ、ひいては最高燃焼温度の低下に伴い有害物質である
NOxの発生量を減少させることができ、安価かつ量産に
適した副燃焼室を備えた高出力・低公害の内燃機関を得
ることができる。
第１図は本発明実施例に係る内燃機関の構造を示す要部
断面図、第２図、第３図、第４図はそれぞれ本発明実施
例に係る内燃機関における副燃焼室下室部材の有する開
口状態を説明するための要部底面図である。 １……ピストン ２……主燃焼室 ３……シリンダヘッド ４……冷却水路 ５……噴孔部材 ６……副燃焼室上室部材 ７……副燃焼室下室部材 ８……副燃焼室 ９……グロープラグ 10……噴射ポート 11……燃料噴射ノズル 12……滑動軸 13……開口 14……連通孔 15……シールリング 16……ヘッドガスケット 17……シリンダブロック
断面図、第２図、第３図、第４図はそれぞれ本発明実施
例に係る内燃機関における副燃焼室下室部材の有する開
口状態を説明するための要部底面図である。 １……ピストン ２……主燃焼室 ３……シリンダヘッド ４……冷却水路 ５……噴孔部材 ６……副燃焼室上室部材 ７……副燃焼室下室部材 ８……副燃焼室 ９……グロープラグ 10……噴射ポート 11……燃料噴射ノズル 12……滑動軸 13……開口 14……連通孔 15……シールリング 16……ヘッドガスケット 17……シリンダブロック
Claims (1)
- 【請求項１】ディーゼル機関の副燃焼室を、セラミック
製の副燃焼室上室部材と、開口を有するセラミック製の
副燃焼室下室部材、及び主燃焼室への連通孔を有する噴
孔部材とで構成し、前記副燃焼室下室部材をシリンダヘ
ッドに対し滑動自在に装着せしめ、副燃焼室下室部材を
機関に対する作動要求特性に応じて直線的に滑動させ、
前記開口と連通孔との重なり度合いを調整して開口断面
積を可変し、機関特性を制御するようにしたことを特徴
とする内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61179659A JPH07107366B2 (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61179659A JPH07107366B2 (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6336021A JPS6336021A (ja) | 1988-02-16 |
| JPH07107366B2 true JPH07107366B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=16069637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61179659A Expired - Lifetime JPH07107366B2 (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07107366B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114396337A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-26 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种预燃室结构及发动机 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5012529A (ja) * | 1973-06-08 | 1975-02-08 | ||
| JPS60141419U (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-19 | ▲つち▼田 正志 | 副燃焼室一体バルブ |
-
1986
- 1986-07-29 JP JP61179659A patent/JPH07107366B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6336021A (ja) | 1988-02-16 |
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