JPH03279615A - 内燃機関の燃焼室 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は副燃焼室を備えた内燃機関の燃焼室に関し、該
副燃焼室の閉鎖／開放を自在に行おうとする内燃機関の
燃焼室に関する。

（従来の技術） 内燃機関の圧縮比は性能や排出されるエミッションに大
きな影響を与えるもので、内燃機関の運転状態に応じて
圧縮比を変換できれば、エンジン性能の向上に大いに役
立つことになり、このため古くから可変圧縮比エンジン
として、ピストンの寸法を変えて圧縮比を変化させよう
とする試みがなされている。

また、一般のエンジンではエンジン負荷が大きい場合、
発生するＮＯｘレベルが高くスモークの発生が大となり
、またエンジンが低負荷の場合は白煙の排出や臭いなど
が大きくて不具合を生じ、これらは燃焼室の内壁温度に
左右されることは知られている。

したがって、エンジンの高負荷高回転では圧縮比を低下
させて運転しても燃焼室の壁温が高いので、何等支障が
ないばかりでなく圧縮端温度が低くでき、かつ燃焼室に
副室を設けて燃焼させると当量比の制御もされるので、
低ＮＯｘ、低スモークのエンジンが得られることになる
。

また一方、エンジンの部分負荷では燃焼室の内壁温度が
低く、多量の空気が存在するため燃料の燃焼温度が低く
なり、当量比は小さくてＮＯｘや排出されるスモークの
量も少ないことになる。

（発明が解決しようとする課題） 上述の前者のように可変圧縮比エンジンとしてピストン
の寸法を変化させることは、そのための機構が複雑とな
って普及するには種々の困難がある。

また、後者のように燃焼室に副室を設けて主室と連結／
切離しを制御すれば圧縮比を２段に変化できるが、燃料
の噴射ノズルがそれぞれに必要となって、燃焼室の開閉
制御とともに噴射の制御が複雑となるという問題が生ず
る。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり
、その目的は燃焼室に設けた副室の閉鎖／開放が自在に
行えるとともに、単一の噴射ノズルにて燃料が容易に供
給できる可変圧縮比の内燃機関の燃焼室を提供しようと
するものである。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明によれば、内燃機関
のシリンダヘッドに設けられたほぼ円錐状の空間を有す
る主燃焼室と、該主燃焼室の上方に設けられて連絡口に
より主燃焼室と連通される副燃焼室と、該連絡口に配置
されて連絡口を開閉制御する開閉弁と、前記主燃焼室に
配置され該開閉弁が連絡口を開放時に開閉弁と連絡口と
の間に燃料を噴射する噴射ノズルとを有し、内燃機関の
負荷状態に応じて前記開閉弁を開閉制御する制御手段を
備えた内燃機関の燃焼室が提供される。

（作用） 本発明では、シリンダヘッドに配置した主室の上方に、
連絡口によって連通ずる副室を設けて該連絡口を開閉す
る開閉弁を配置し、電磁式の動弁機構によって開閉弁を
駆動して、連絡口の開放時には主室に設けた噴射ノズル
からの噴霧を開閉弁と連絡口との間に噴射させる。

このため、ピストンにより圧縮された空気とともに噴霧
が連絡口を介して副室に押し込まれて混合気を生ずるこ
とになる。

また、前記の連絡口の閉鎖時には燃料は主室に噴射され
ることになり、このように動弁機構による開閉弁の開閉
作動に応じて主室と副室とに対する燃料供給が単一の噴
射ノズルにより自在に行える。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明にかかる内燃機関の燃焼室の一実施例の
構成を示すブロック図であり、第２図はシリンダヘッド
とその関連部分の説明図である。

これらの図面において、１は内燃機関のシリンダで、供
給される燃料と吸入する空気との混合気を燃焼させ、図
示していないピストンを駆動して車両の原動力とするも
ので、シリンダヘッドには吸気口１１および排気口１２
が設けられ、それぞれ吸気弁２１および排気弁２２が配
置されている。

３はシリンダヘッドの上部の主燃焼室となる主室、４は
その上方に設けられた副燃焼室となる副室で、これらの
主室３と副室４とは連絡口３４により連通されており、
該連絡口３′４には開閉弁５が配置され、動弁機構６に
より上下に駆動されて連絡口３４の開閉が自在に制御さ
れる。なお、主室３の容積は開閉弁５の傘部５１の可動
範囲よりやや大きい空間で、その横断面はほぼ卵形に形
成されている。

また、副室４の内壁４１は断熱性に富んだチタン酸アル
ミニウムなどの素材が使用されて燃焼熱を保持するよう
に構成され、外壁となるハウジング４２や主室３は耐熱
、耐強度性を有する窒化珪素材により形成されている。

図示の４３はエアーギャップで、主室３の外周壁近傍の
所定範囲を取巻いて、その断熱作用によって燃焼室の内
壁温度を保持するものである。

動弁機構８はＵ字状のコア部８１とコイル部８２および
スプリング８３とを有し、後述するコントローラからの
指令によってコイル部８２に通電されると電磁力による
コア部８１の吸引力により、開閉弁５のステム部５２の
上端部の鉄片５３をコア部８１に吸着させるもので、ス
プリング８３の弾性力により閉鎖されている連絡口３４
は、この吸着によって開放される。

６は燃料の噴射ノズルで、主室３の側壁に所定の角度を
有して配置され、主室３の内壁に斜めに噴霧を噴射して
旋回させ、圧縮による空気の渦流と十分に噴霧が混合さ
れるものである。

そして、開閉弁５の下降時にはその傘部５１とステム部
５２との接合部分の近傍に噴霧が旋回して噴射されるの
で、圧縮行程においては圧気とともに開放された連絡口
３４を介し噴霧は副室４に押し込まれ、渦流に乗じて混
合気が生成される。

７はコントローラでマイクロコンピュータからなり、演
算処理を行う中央制御装置、演算処理手順や制御手順な
どを格納する各種メモリ、入／出力ポートなどを備えて
おり、エンジンの回転センサ７２、負荷センサ７３など
からの検出信号を受信すると、所定の演算処理が行われ
、格納された制御手順に基づいて動弁機構８や噴射ポン
プなどにそねぞれ制御指令が発令されるものである。

つぎにこのように構成された本実施例の作動について説
明する。

まず、エンジンが軽負荷のときは、コントローラ７に人
力される回転センサ７２、負荷センサ７３などからの検
出信号により部分負荷と判断し、動弁機構８に通電せず
、スプリング８３の弾性力にて開閉弁５が上昇となる。

このため連絡口は閉鎖されて噴射ノズル６からの噴霧は
主室３の内部に噴射され、ピストンにより圧縮される多
量の空気により混合し、副室４の閉鎮により圧縮比の高
い圧縮行程の末期には圧縮熱により点火されて効率よく
燃焼することになる。

つぎにエンジンが高負荷のときは、回転センサ７２、負
荷センサ７３などからの信号によりエンジン負荷が大き
いと判断すると、動弁機構８に通電し、その吸引力によ
り開閉弁５を下降させ、連絡口３４を開放させる。

このため、噴射ノズル６からの燃料の噴霧は開閉弁５の
傘部５１と連絡口３４との間に噴射され、ピストンによ
る圧気とともに開放された連絡口３４を介して噴霧が副
室４の内部に吹込まれ、渦流となって撹拌されて混合気
となり、副室４が開放のため圧縮比は低いが高負荷によ
る高温の副室内にて最適な燃焼状態が得られることにな
る。

以上、本発明を上述の実施例によって説明したが、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを
本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 上述のように本発明によれば、燃焼室の主室と副室との
間の連絡口に開閉弁を配置し、電磁力により作動する動
弁機構を設けて開閉弁を駆動して副室の閉鎖／開放の制
御を行い、主室に設けた噴射ノズルにより副室の開放時
には連絡口と開閉弁との間に燃料を噴射するので、副室
に流入する圧気とともに燃料の噴霧が押し込まれ、間接
噴射（ＩＤＩ）方式のエンジンとして燃焼が行われる。

また、開閉弁が連絡口を閉鎖した時は主室内に燃料が噴
射され、直接噴射（Ｄ　Ｉ　）方式のエンジンとして作
動することになり、したがって、ピストンの寸法などの
変化なしに、開閉弁により副室の閉鎖／開放を行い容易
に可変圧縮比エンジンが実現できるとともに、この可変
圧縮比エンジンに対し単一の噴射ノズルにて十分に燃料
供給が行えるという効果が得られる。

また本発明によれば、燃焼室に断熱用の素材の使用やエ
アーギャップを設けて保温し、エンジンの負荷の状態に
応してＤＩ、ＩＤＩの両方式を選択するので、エンジン
出力の向上が図れ、排気公害を減少させ得る利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図はそのシリンダヘッドと関連部分の説明図である。 １・・・シリンダ、３・・・主室、４・・・副室、５・
・・開閉弁、６・・・噴射ノズル、７・・・コントロー
ラ、８・・・動弁機構、３４・・・連絡口、７２・・・
回転センサ、７３・・・負荷センサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関のシリンダヘッドに設けられたほぼ円錐
   状の空間を有する主燃焼室と、該主燃焼室の上方に設け
   られて連絡口により主燃焼室と連通される副燃焼室と、
   該連絡口に配置されて連絡口を開閉制御する開閉弁と、
   前記主燃焼室に配置され該開閉弁が連絡口を開放時に開
   閉弁と連絡口との間に燃料を噴射する噴射ノズルとを有
   し、内燃機関の負荷状態に応じて前記開閉弁を開閉制御
   する制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼
   室。
2. （２）前記制御手段は内燃機関の高負荷時に前記開閉弁
   を駆動して連絡口を開放せしめ、内燃機関の圧縮比を低
   下せしめることを特徴とする請求項（１）記載の内燃機
   関の燃焼室。
3. （３）前記開閉弁は電磁力によって作動する動弁機構に
   より駆動されることを特徴とする請求項（１）記載の内
   燃機関の燃焼室。