JPH02308920A - 副燃焼室式断熱ディーゼルエンジン - Google Patents
副燃焼室式断熱ディーゼルエンジンInfo
- Publication number
- JPH02308920A JPH02308920A JP13032589A JP13032589A JPH02308920A JP H02308920 A JPH02308920 A JP H02308920A JP 13032589 A JP13032589 A JP 13032589A JP 13032589 A JP13032589 A JP 13032589A JP H02308920 A JPH02308920 A JP H02308920A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion chamber
- sub
- nozzle hole
- diesel engine
- projection
- 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.)
- Granted
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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
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、吸気が旋回流となって流人する副燃焼室と主
燃焼室とが外部に対して断熱されている副燃焼室式断熱
ディーゼルエンジンに関する。
燃焼室とが外部に対して断熱されている副燃焼室式断熱
ディーゼルエンジンに関する。
（従来の技術）
従来のディーゼルエンンンでは、燃料の燃焼によって得
られる熱エネルギの内、約１／３程度がエンジン本体を
介して外部に伝達さね、エンジン出力に何ら寄与するこ
となく無為に廃棄されている。そこで、燃焼室内壁を熱
伝導率が小であり、耐熱性に優れたセラミックス等で被
覆し外部に対して燃焼室内を断熱することにより、燃料
の燃焼によって得られる熱エネルギを有効に利用しよう
とする断熱エンジンが提案されている。
られる熱エネルギの内、約１／３程度がエンジン本体を
介して外部に伝達さね、エンジン出力に何ら寄与するこ
となく無為に廃棄されている。そこで、燃焼室内壁を熱
伝導率が小であり、耐熱性に優れたセラミックス等で被
覆し外部に対して燃焼室内を断熱することにより、燃料
の燃焼によって得られる熱エネルギを有効に利用しよう
とする断熱エンジンが提案されている。
（発明が解決しようとする課題）
このような断熱エンジンは燃焼室内の温度が通常のエン
ジンより高温度となるため、空燃比を変更しなければ排
気ガス中に含有される大気汚染物質である窒素酸化物（
以下ＮＯｘという）の屋か増加するという問題がある。
ジンより高温度となるため、空燃比を変更しなければ排
気ガス中に含有される大気汚染物質である窒素酸化物（
以下ＮＯｘという）の屋か増加するという問題がある。
そこで、ＮＯｘを低減するため燃料供給量を増加させる
と、ＮＯｘは低減するが炭化水素、−酸化炭素（以下Ｈ
ＣｌＣ０という）及び黒煙の排出量が増加するという問
題がある。
と、ＮＯｘは低減するが炭化水素、−酸化炭素（以下Ｈ
ＣｌＣ０という）及び黒煙の排出量が増加するという問
題がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたちので、ＮＯｘ、
ＨＣ’、Ｃｏ及び黒煙の１ノ１出量を低減することので
きる副燃焼室式断熱ディーゼルエンジンを提供しようと
するものである。
ＨＣ’、Ｃｏ及び黒煙の１ノ１出量を低減することので
きる副燃焼室式断熱ディーゼルエンジンを提供しようと
するものである。
（課題を解決するための手段）
本発明によれば、主燃焼室から旋回流入する吸気を旋回
流として保持する副燃焼室と、副燃焼室と主燃焼室間と
に連通し、主燃焼室からの旋回流を副燃焼室に導入する
噴孔と、ピストンヘラ）パ面に設けられ上死点近傍にて
該噴孔に進入し噴孔の開ｒｌｉｌｉｌｉｌｉ積を狭窄す
る突起と、ピストンヘッド面上の突起突出部周囲に刻設
された凹部どを有することを特徴とする副燃焼室式断熱
ディーゼルエンジンを提供できる。
流として保持する副燃焼室と、副燃焼室と主燃焼室間と
に連通し、主燃焼室からの旋回流を副燃焼室に導入する
噴孔と、ピストンヘラ）パ面に設けられ上死点近傍にて
該噴孔に進入し噴孔の開ｒｌｉｌｉｌｉｌｉ積を狭窄す
る突起と、ピストンヘッド面上の突起突出部周囲に刻設
された凹部どを有することを特徴とする副燃焼室式断熱
ディーゼルエンジンを提供できる。
（作用）
本発明の副燃焼室式断熱ディーゼルエンジンでは、燃料
に着火した後、所定期間燃焼カスを高温度状態に維持し
、燃焼が進行して空気に対する燃料の比率が低下すると
、急速に燃焼室内部の温度を降下させ、ＮＯｘ、ＨＣ，
Ｃｏ及び黒煙の排出量を低減させる。
に着火した後、所定期間燃焼カスを高温度状態に維持し
、燃焼が進行して空気に対する燃料の比率が低下すると
、急速に燃焼室内部の温度を降下させ、ＮＯｘ、ＨＣ，
Ｃｏ及び黒煙の排出量を低減させる。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。
。
第１図は、本発明によるエンジンの構成を示すブロック
図である。
図である。
１は副燃焼室であり、該副燃焼室内壁はセラミックス等
からなる耐熱性断熱材のスリーブ１３により被覆されて
いる。該副燃焼室１には主燃焼室との連通口である噴孔
１２ど主及び副燃焼室１内の排気ガスを排出する排気口
とが設りられている。該排気口には、排気［１を開閉す
る排気バルブ１４が配設されている。また、副燃焼室１
の側部には該副燃焼室内に燃料を噴射するための噴射ノ
ズル１５が配設さねており、該噴射ノズル１５には燃料
を増圧し噴身」ノズル１５へ供給する燃料ポンプゴロが
１妾糸売され−Ｃいる。
からなる耐熱性断熱材のスリーブ１３により被覆されて
いる。該副燃焼室１には主燃焼室との連通口である噴孔
１２ど主及び副燃焼室１内の排気ガスを排出する排気口
とが設りられている。該排気口には、排気［１を開閉す
る排気バルブ１４が配設されている。また、副燃焼室１
の側部には該副燃焼室内に燃料を噴射するための噴射ノ
ズル１５が配設さねており、該噴射ノズル１５には燃料
を増圧し噴身」ノズル１５へ供給する燃料ポンプゴロが
１妾糸売され−Ｃいる。
上記副燃焼室１の下方には、副燃焼室１ど同しくセラミ
ックス等からなる耐熱性断熱材のシリンダスリーブ２１
によって内壁が被覆されたシリンダ２が連通している。
ックス等からなる耐熱性断熱材のシリンダスリーブ２１
によって内壁が被覆されたシリンダ２が連通している。
該シリンダスリーブ２１の下部には複数個の吸気口２２
が周設されている。
が周設されている。
該吸気口２２は傾斜しており、吸気口２２からシリンダ
２内へ吸入される吸気を旋回流とする。
２内へ吸入される吸気を旋回流とする。
該シリンダ２内にはピストン３が往復自在に配設されて
いる。該ビス下部３のピストンヘッド面中央部には凹部
３１が刻設されており、該凹部３１の中心部から突起３
２が突設されている。該突起３２は上死点近傍にて上記
噴孔１２内に進入し、該噴孔１２の開口面積を狭窄する
。また、突起３２、凹部３１及びピストンヘッド面は、
セラミックス等からなる耐熱性断熱材にて形成さねてい
る。
いる。該ビス下部３のピストンヘッド面中央部には凹部
３１が刻設されており、該凹部３１の中心部から突起３
２が突設されている。該突起３２は上死点近傍にて上記
噴孔１２内に進入し、該噴孔１２の開口面積を狭窄する
。また、突起３２、凹部３１及びピストンヘッド面は、
セラミックス等からなる耐熱性断熱材にて形成さねてい
る。
次に、本発明の作用について説明する。
第２図は、副燃焼室内部の燃焼ガスの流れを示す図であ
り、（ａ）は、上死点直前の状態を示し、（ｂ）は、上
死点直後の状態を示し、（Ｃ）は、ピストン降下途中の
状態を示す。
り、（ａ）は、上死点直前の状態を示し、（ｂ）は、上
死点直後の状態を示し、（Ｃ）は、ピストン降下途中の
状態を示す。
ピストン３の上昇に伴ないシリンダ２内部の旋回流はス
キッシュ流れどなって、副燃焼室１内部へと流入する。
キッシュ流れどなって、副燃焼室１内部へと流入する。
該流入の際には、副燃焼室１の直径がシリンダ２の直径
より小であるため旋回流の旋回速度が加速さね、副燃焼
室１内部にはシリンダ円周方向に旋回する高速の旋回流
が発生する。
より小であるため旋回流の旋回速度が加速さね、副燃焼
室１内部にはシリンダ円周方向に旋回する高速の旋回流
が発生する。
そして、該旋回流中に噴射ノズルコ５から噴射された燃
料は上死点直前で着火する。
料は上死点直前で着火する。
（ａ）に示すごとく、着火後置燃焼室１内の旋回流中で
発生ずる燃焼ガスは膨張し未燃焼部分より低比重どなる
ので旋回流の遠心分離作用により該燃焼ガスは旋回流の
中心部へと集積する。該中心部は周辺部より低圧となっ
ているため、凹部３１の空気が突起３２により狭窄され
た噴孔１２から該中心部へと吸入され、該中心部での燃
焼かより促進される。よって、該流入空気量に相当する
空気溜すなわち凹部３１がなけわは黒煙の発生原因どな
る。
発生ずる燃焼ガスは膨張し未燃焼部分より低比重どなる
ので旋回流の遠心分離作用により該燃焼ガスは旋回流の
中心部へと集積する。該中心部は周辺部より低圧となっ
ているため、凹部３１の空気が突起３２により狭窄され
た噴孔１２から該中心部へと吸入され、該中心部での燃
焼かより促進される。よって、該流入空気量に相当する
空気溜すなわち凹部３１がなけわは黒煙の発生原因どな
る。
次に、（ｂ）に示すごとく、上死点を紅過しビス］・ン
３の下降が開始すると、旋回流中心部の燃焼カスは主燃
焼室であるピストン２側へと１４１出される。該燃焼ガ
スは狭窄されている噴孔１２のノズル効果により高速流
となっているので凹部３１へと流入する。そして、該凹
部３１に残留している空気と攪拌混合され、未燃焼ガス
中の未燃焼部分が急速に燃焼し高温状態を維持する。よ
って、従来のエンジンでは燃焼カスが内壁により冷却さ
れ消炎する消炎部においても高温燃焼状態を維持するこ
とができる。
３の下降が開始すると、旋回流中心部の燃焼カスは主燃
焼室であるピストン２側へと１４１出される。該燃焼ガ
スは狭窄されている噴孔１２のノズル効果により高速流
となっているので凹部３１へと流入する。そして、該凹
部３１に残留している空気と攪拌混合され、未燃焼ガス
中の未燃焼部分が急速に燃焼し高温状態を維持する。よ
って、従来のエンジンでは燃焼カスが内壁により冷却さ
れ消炎する消炎部においても高温燃焼状態を維持するこ
とができる。
そして、（Ｃ）に示すごとく、ビスｌ−ン３がより下降
１ノ、突起３２が噴孔１２から離脱するど噴孔１２が開
放され副燃焼室１内部の燃焼ガスはシリンダ２へ急速に
拡散膨張するので燃焼ガスの温度も急速に低下する。
１ノ、突起３２が噴孔１２から離脱するど噴孔１２が開
放され副燃焼室１内部の燃焼ガスはシリンダ２へ急速に
拡散膨張するので燃焼ガスの温度も急速に低下する。
次に、燃焼室内温度と排出物どの関係について説明する
。
。
第３図は、燃焼行程の進行による燃焼室内温度と、混合
ガス中に含有させる燃料の比率の変化を示す図である。
ガス中に含有させる燃料の比率の変化を示す図である。
縦軸は燃料の比率φを示し、横軸は温度Ｔを示ず。そし
”Ｃ１左上の範囲はＨＣ，Ｃｏ及び黒煙の発生領域を示
し、右下の範囲はＮＯｘの発生領域を示す。
”Ｃ１左上の範囲はＨＣ，Ｃｏ及び黒煙の発生領域を示
し、右下の範囲はＮＯｘの発生領域を示す。
図に示す（Ａ）の曲線は従来のエンジンにおりる変化の
状態を示し、（Ｂ）の曲線は本願エンジンの変化を示す
。
状態を示し、（Ｂ）の曲線は本願エンジンの変化を示す
。
本願のエンジンは断熱エンジンであるため、従来エンジ
ンより高温側に移動するが、燃料比率を従来のエンジン
と同一どずねばＮＯｘの発生領域に侵入する。そこで、
燃料比率を増加させＮＯｘの発生領域への侵入を防止す
る。ところで、単に燃料比率の増加のみではＨＣ，Ｃ’
Ｏ及び黒煙の発生領域に侵入するので、着火後の高温状
態を従来のエンジンより長朋間維持し、燃料比率が低下
した後、急速に温度を低下させることによりＨＣ。
ンより高温側に移動するが、燃料比率を従来のエンジン
と同一どずねばＮＯｘの発生領域に侵入する。そこで、
燃料比率を増加させＮＯｘの発生領域への侵入を防止す
る。ところで、単に燃料比率の増加のみではＨＣ，Ｃ’
Ｏ及び黒煙の発生領域に侵入するので、着火後の高温状
態を従来のエンジンより長朋間維持し、燃料比率が低下
した後、急速に温度を低下させることによりＨＣ。
ＣＯ及び黒煙の発生領域への侵入を防止する。
よって以上によりＨＣ，’Ｃｏ及び黒煙の発生領域及び
ＮＯｘの発生領域双方への侵入を回避することができる
。
ＮＯｘの発生領域双方への侵入を回避することができる
。
以上本発明について説明したが、本発明の精神から逸れ
ないかぎりで、種々の異なる実施例は容易に構成できる
から、本発明は前記特許請求の範囲において記載した限
定以外、特定の実施例に制約されるものではない。
ないかぎりで、種々の異なる実施例は容易に構成できる
から、本発明は前記特許請求の範囲において記載した限
定以外、特定の実施例に制約されるものではない。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、燃料に右 □火し
た後、所定期間燃焼室内を高温度状態に維持し、燃焼が
進行して空気に対する燃料の比率が減少すると、急速に
燃焼室内部の温度を降下させることによりＮＯｘ、ＨＣ
，Ｃｏ及び黒煙の排出量が低減される副燃焼室式断熱デ
ィーゼルエンジンをｔ是イ共できる。
た後、所定期間燃焼室内を高温度状態に維持し、燃焼が
進行して空気に対する燃料の比率が減少すると、急速に
燃焼室内部の温度を降下させることによりＮＯｘ、ＨＣ
，Ｃｏ及び黒煙の排出量が低減される副燃焼室式断熱デ
ィーゼルエンジンをｔ是イ共できる。
第１図は、本発明によるエンジンの構成を示すブロック
図、第２図は、副燃焼室内部の燃焼ガスの流れを示す図
、第３図は、燃焼行程の進行による燃焼室内温度と、混
合ガス中に含有させる燃料の比率の変化を示す図である
。 １・・・副燃焼室、２・・・シリンダ、３・・・ピスト
ン、１２・・・噴孔、３１・・・凹部、３２・・・突起
。
図、第２図は、副燃焼室内部の燃焼ガスの流れを示す図
、第３図は、燃焼行程の進行による燃焼室内温度と、混
合ガス中に含有させる燃料の比率の変化を示す図である
。 １・・・副燃焼室、２・・・シリンダ、３・・・ピスト
ン、１２・・・噴孔、３１・・・凹部、３２・・・突起
。
Claims (2)
- （１）主燃焼室から旋回流入する吸気を旋回流として保
持する副燃焼室と、副燃焼室と主燃焼室間とに連通し、
主燃焼室からの旋回流を副燃焼室に導入する噴孔と、ピ
ストンヘッド面に設けられ上死点近傍にて該噴孔に進入
し噴孔の開口面積を狭窄する突起と、ピストンヘッド面
上の突起突出部周囲に刻設された凹部とを有することを
特徴とする副燃焼室式断熱ディーゼルエンジン。 - （２）上記噴孔の中心軸が、副燃焼室内に保持される旋
回流の旋回中心軸と一致することを特徴とする請求項（
１）記載の副燃焼室式断熱ディーゼルエンジン。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1130325A JP2620974B2 (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 副燃焼室式断熱ディーゼルエンジン |
| EP90304521A EP0395406B1 (en) | 1989-04-26 | 1990-04-26 | Heat-insulated four-stroke engine with prechamber |
| DE90304521T DE69003730T2 (de) | 1989-04-26 | 1990-04-26 | Wärmeisolierter Viertakt-Verbrennungsmotor mit Vorkammern. |
| US07/514,842 US5025765A (en) | 1989-04-26 | 1990-04-26 | Heat-insulated four-cycle engine with prechamber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1130325A JP2620974B2 (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 副燃焼室式断熱ディーゼルエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02308920A true JPH02308920A (ja) | 1990-12-21 |
| JP2620974B2 JP2620974B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=15031649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1130325A Expired - Lifetime JP2620974B2 (ja) | 1989-04-26 | 1989-05-24 | 副燃焼室式断熱ディーゼルエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2620974B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10125666B2 (en) | 2016-01-14 | 2018-11-13 | Nautilus Engineering, Llc | Systems and methods of compression ignition engines |
| US10927750B2 (en) | 2016-01-14 | 2021-02-23 | Nautilus Engineering, Llc | Systems and methods of compression ignition engines |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62501720A (ja) * | 1985-01-29 | 1987-07-09 | ポ−ル，マリウス・エイ | 畜熱エンジン |
-
1989
- 1989-05-24 JP JP1130325A patent/JP2620974B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62501720A (ja) * | 1985-01-29 | 1987-07-09 | ポ−ル，マリウス・エイ | 畜熱エンジン |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10125666B2 (en) | 2016-01-14 | 2018-11-13 | Nautilus Engineering, Llc | Systems and methods of compression ignition engines |
| US10669926B2 (en) | 2016-01-14 | 2020-06-02 | Nautilus Engineering, Llc | Systems and methods of compression ignition engines |
| US10927750B2 (en) | 2016-01-14 | 2021-02-23 | Nautilus Engineering, Llc | Systems and methods of compression ignition engines |
| US11608773B2 (en) | 2016-01-14 | 2023-03-21 | Nautilus Engineering, Llc | Systems and methods of compression ignition engines |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2620974B2 (ja) | 1997-06-18 |
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