JPH0555689B2 - - Google Patents

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JPH0555689B2
JPH0555689B2 JP60278879A JP27887985A JPH0555689B2 JP H0555689 B2 JPH0555689 B2 JP H0555689B2 JP 60278879 A JP60278879 A JP 60278879A JP 27887985 A JP27887985 A JP 27887985A JP H0555689 B2 JPH0555689 B2 JP H0555689B2
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JP
Japan
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combustion chamber
fuel
main
main combustion
sub
Prior art date
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JP60278879A
Other languages
English (en)
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JPS62139920A (ja
Inventor
Shiro Ishida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP27887985A priority Critical patent/JPS62139920A/ja
Priority to US06/864,673 priority patent/US4709672A/en
Priority to DE8686106824T priority patent/DE3662426D1/de
Priority to EP86106824A priority patent/EP0205000B1/en
Publication of JPS62139920A publication Critical patent/JPS62139920A/ja
Publication of JPH0555689B2 publication Critical patent/JPH0555689B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は内燃機関の燃焼室に係り、特に燃料と
して軸油をはじめガソリン、アルコール等の低セ
タン価・揮発性燃料油を使用できる内燃機関の燃
焼室に関する。
[従来の技術] 一般に、デイーゼル機関等のように燃焼室内に
直接燃料油を噴射して燃焼させるような機関で
は、吸気(圧縮される空気)と噴射燃料油との混
合を良好にすることが燃焼性向上のための条件と
なる。しかし、これは上記機関の燃焼室に噴射さ
れる燃料油が軽油等のようにセタン価が高いもの
に限られていた。即ち、ガソリン、アルコール等
の低セタン価・揮発性燃料油を使用した場合に
は、燃焼室に噴射されると同時に気化拡散される
ために、燃焼室内にスパークプラグ等の強制的な
点火によつて着火し、火炎伝播できる濃度の混合
気を生成することが困難だつた。したがつて燃料
噴射量を増量せざるを得なくなり、燃費、出力の
観点から好ましくなかつた。この一対策として吸
気を絞ることが考えられるが、吸気を絞ることに
よる機関のポンピングロスが増加するため、直接
噴射式のものでは採用されていなかつた。
そこで、本出願人は上記問題点を解消するため
に先に内燃機関の燃焼室(特願昭60−106944号公
報)の提案を行なつている。
第7図に示すこの提案は、ピストン頂部1を窪
ませて互いに連通する主燃焼室2と副燃焼室3と
を並設してそれら各々の燃焼室2,3内に臨んで
燃料油を噴出する燃料噴射ノズル4を設けると共
に、上記副燃焼室3内に上記燃料油に点火させる
点火プラグ15を設けて内燃機関の燃焼室を構成
するものである。
[発明が解決しようとする問題点] 上述の提案は、軽負荷時にはスワールと共に閉
じ込められた副燃焼室内の混合気を点火プラグに
よつて着火燃焼させ、中・高負荷時には副燃焼室
内の火炎をバンク部を介して主燃焼室内の混合気
に火炎伝播させて安定した燃焼を達成できるよう
にしたものである。
しかしながら、副燃焼室内に揮発性燃料油を閉
じこめようとするバンク部の存在は主燃焼室内へ
の火炎の流入速度を若干ながら遅くするために、
この遅れに相当する出力・燃費を低下させてい
た。それゆえ、これを解消してガソリン機関と同
等以上の燃焼特性を得る内燃機関の燃焼室が求め
られていた。
[発明の目的] 本発明は上記問題点を解消すべく創案されたも
のである。
本発明の目的はピストン頂部に窪ませて並設さ
れる主燃焼室と副燃焼室とにあつて、互いの周側
壁となるバンク部に副燃焼室から主燃焼室へ速や
かに火炎を導入させる連通孔を設けることによ
り、ガソリン、アルコール等の低セタン価・揮発
性燃料油を機関始動時を含むあらゆる使用負荷領
域で良好に燃焼させ得る内燃機関の燃焼室を提供
するにある。
[発明の概要] 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ガソリン、アルコ
ール等の低セタン価・揮発性燃料の噴霧を噴射す
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、副燃焼室内にそのス
ワールの順方向にかつその副燃焼室の中心より外
側の内壁に微粒化燃料を衝突させて当該内壁に燃
料膜を形成し得るように噴射方向が定められた副
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化燃料よりは燃料の粒子
径が大きい霧化燃料を衝突させてその主燃焼室の
内壁に燃焼膜を形成し得るように噴射方向が定め
られた主噴口とを有して構成された燃料噴射ノズ
ルと、上記副燃焼室内にその点火部を位置させて
設けられた点火手段と、上記バンク部下部に副燃
焼室の火炎を副燃焼室底部から主燃焼室の底部へ
と導き得るように下方に傾斜させて形成された連
通孔とを備えたものである。
つまり、本発明は副燃焼室をあらゆる使用負荷
で燃焼に供して副燃焼室では緩速な蒸発燃焼を行
わせ、所定負荷を越えたときに主燃焼室を燃焼に
共して、主燃焼室でも緩慢蒸発燃焼を行わせると
いうものであり、そのために副燃焼室の容積を主
燃焼室に対して小さくし、副燃焼室には、あらゆ
る使用負荷で蒸発性のよい微粒化燃料噴霧を、主
燃焼室には所定負荷を越えたときにその微粒化燃
料噴霧よりは燃料粒子径の大きな燃料噴霧を供給
するようにし、そして主燃焼室と副燃焼室との間
の隔壁に主燃焼室と副燃焼室とをその上方で連通
させ得るようにバンク部を設けたものである。そ
して本発明は、副燃焼室の底部から主燃焼室の底
部に向かう火炎によつて主燃焼室の底部に供給さ
れた燃料を引き延ばしその蒸発を促進するという
ものではなく、副燃焼室に対する噴霧、混合気を
閉じ込めつつ副燃焼室で緩速燃焼を独立して行わ
せる一方で、バンク部による主燃焼室への火炎伝
播の弊害を解消すべく、バンク部下部に副燃焼室
内の火炎を主燃焼室の底部へと導き得るように下
方に傾斜させて連通孔を形成したものである。つ
まり、副燃焼室はピストン頂部を窪ませることに
よつて形成されており、また、バンクによつて副
燃焼室と主燃焼室とは連通されているため、連通
孔には、主燃焼室へ大きな圧力を伝えるだけの機
能はなく、火炎伝播に貢献するのみである。
[実施例] 以下に本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。
第1図及び第2図に示す1はピストン頂部であ
り、2は主燃焼室、3は副燃焼室である。
図示するように、主燃焼室2及び副燃焼室3
は、ピストン頂部1に窪まされて並設されてお
り、互いを区画する周側壁の一部は傾斜状に形成
されたバンク部4となつている。これら主燃焼室
2及び副燃焼室3は、それぞれ上部が開放される
と共に、ピストン頂部1を基準面として副燃焼室
3が主燃焼室2より浅く窪まされ、また副燃焼室
3の容積は主燃焼室2の容積に対して小さく形成
されている。本実施例にあつて主燃焼室2及び副
燃焼室3の水平断面は例えば円形に形成されてい
る。
さて、本発明の内燃機関の特長とするところ
は、アルコール、ガソリン等の低セタン価・揮発
性燃料油を使用して軽負荷時の燃焼を良好にする
と共に、あらゆる使用負荷領域でガソリン機関に
匹敵する出力、燃費を得ることのできる内燃機関
の燃焼室を得ることにある。
そこで、燃焼室の形状及び燃料噴射ノズル、点
火プラグを以下の如く関係づけて構成する。
燃料噴射ノズル5は第3図にも示されるように
針弁6を昇降自在に収容するノズルボデイ7の先
端に、その針弁6のスロツトル部6aが着座する
弁座8を形成すると共に、その弁座8より軸方向
に隆起されてスロツトル部6aにより開閉される
燃料噴射室9を形成し、上記弁座8に副噴口11
が、上記燃料噴射室に主噴口13が開口されて構
成されている。
副噴口11の噴口径は、主噴口13の噴口径よ
り極めて小さく形成され、副噴口11からは燃料
粒子径の極めて小さな微粒化燃料噴霧F1が、主
噴口13からは、主燃焼室2に創生されるスワー
ルSに対して所定の貫徹力を有する燃料噴霧F2
がそれぞれ噴出されるように形成されており、ま
た上記噴射ノズル5は針弁6が所定リフト値以下
で副噴口11を開放し、そのリフト値を越えたと
きに主噴口13も開放されるように構成されたピ
ント−クスタイプのものとなつている。
一方、上記バンク部4の上部略中央には主燃焼
室2と副燃焼室3とを連通し、上記燃料噴射ノズ
ル5の燃料噴射室9を収容する切り欠き部12が
形成されている。
本実施例にあつて、燃料噴射ノズル5はそのノ
ズルボデイ7がシリンダヘツド(図示せず)に収
容され、その副噴口11が副燃焼室3の略中央に
臨まされ、主噴口13が主燃焼室2の内壁2aに
且つスワールSの順方向に臨まされている。ま
た、副燃焼室3の略中央に且つ副噴口11からの
微粒化燃料噴霧F1の近傍にプラグキヤツプ15
aが位置されて副燃焼室3内に突出する点火プラ
グ15が配設されている。
一方、バンク部4には副燃焼室3の下方より開
口されて主燃焼室2の下方に連通し、副燃焼室3
内の火炎を主燃焼室2内へ流入させる連通孔14
が形成されている。
以下に本発明の内燃機関の燃焼室の実施例の作
用を添付図面に基づいて説明する。
機関が始動時の極低速域及び軽負荷時にあつて
は、第3図に示す燃料噴射ノズル5の針弁6が供
給燃料油圧に応じてリフト方向に作動される。こ
のリフトと同時に針弁6のスロツトル部6aが弁
座8より離れ副噴口11が開放される。このと
き、スロツトル部6aの先端に形成されるステム
部16は、針弁6が所定リフト値に達するまで燃
料噴射室9を閉成するためのスロツトル期間を形
成する長さlに規定される。したがつて、第1
図、第2図に示すように、副燃焼室3内に微粒化
燃料噴霧F1が噴射される。針弁6がスロツトル
期間を越えるリフト値に達すると主噴口13も開
放され主燃焼室2内に燃料噴霧F2が噴射される。
さらに詳述すれば第4図、第5図に示すよう
に、副燃焼室3内の微粒化燃料噴霧F1は、副燃
焼室3内の高温圧縮空気に触れて瞬時に蒸気化さ
れて、スワールSと共に閉じ込められ、適度な濃
さの燃料蒸気層E1に生成される。この燃料蒸気
層E1は点火プラグ15の点火によつて速やかに
燃焼される。このとき、ここで生成される火炎は
連通孔14を介して主燃焼室2内に流入される。
一方、上記針弁6が所定リフト値を越える中・
高負荷時には、主燃焼室2内にも燃料噴霧F2
噴射されているため、その噴霧F2の一部は、主
燃焼室2の内壁2aに沿つてスワールSの下流側
に流れる燃料膜fとなり、残部は主燃焼室2の内
壁2aに衝突し飛散されてさらに微粒化されて、
主燃焼室2内の圧縮空気により蒸気化される。こ
のとき上記燃料膜fもまた、その外面が壁熱によ
り蒸気化されるため、主燃焼室2内には適正濃度
の燃料蒸気層E2が生成される。
さて、この主燃焼室2内の燃料蒸気層E2は、
上記連通孔14からの火炎流入によつて速やかに
着火し、第4図に示すようにその火炎が連通孔1
4周辺から主燃焼室2の下方側へ、更に主燃焼室
2の内壁2aに沿つて上方側へと伝播され燃焼を
完結する。
ここで、副燃焼室3から主燃焼室2に火炎伝播
される時期は第6図に示すごとくピストンが略上
死点位置に設定されるため、主燃焼室2内の未燃
混合気が、ピストン下降によつてシリンダヘツド
18とピストン頂部1の間に形成されるスキツシ
ユエリヤ17へと導かれる。即ち、逆スキツシユ
S2が生じる。このとき主燃焼室2の火炎は、燃焼
室の下方から伝播されるため、移動される未燃混
合気を完全に燃焼する。また、軽負荷時には、副
燃焼室3内の蒸気の若干量は連通孔14を介して
主燃焼室内に導かれるが、酸化触媒、EGR(排気
ガス再燃焼)によつて燃焼可能である。
ゆえに、機関始動時を含むあらゆる使用負荷領
域で低セタン価・揮発性燃料油を良好に且つ急速
燃焼させ得ることにより、機関出力の向上と燃費
を向上させることができる。
[発明の効果] 以上詳述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ごとき優れた効果
を発揮できる。
(1) アルコール・ガソリン等の低セタン価・揮発
性燃料油を安定して燃焼させると共に、副燃焼
室内の火炎を主燃焼室内に速やかに導くことが
できるので、機関始動時を含むあらゆる使用負
荷領域で高出力、高燃費を得ることができる。
(2) 燃料を軽油とするデイーゼル機関と同等の燃
費を得ることができ且つ燃料をガソリンとする
ガソリン機関と同等の出力性能を得ることがで
きる。
(3) HC、アルデヒド等の排気未燃物を大幅に低
減できる。
【図面の簡単な説明】
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図の概略縦断面
図、第3図は燃料噴射ノズルの概略断面図、第4
図乃至第6図は燃焼過程を示す概略図、第7図は
従来の内燃機関の燃焼室を示す概略図である。 図中、1はピストン頂部、2は主燃焼室、3は
副燃焼室、4はバンク部、5は燃料噴射ノズル、
11は副噴口、13は主噴口、14は連通孔、1
5は点火プラグである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 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ガソリン、アルコー
    ル等の低セタン価・揮発性燃料の噴霧を噴射する
    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、副燃焼室内にそのスワ
    ールの順方向にかつその副燃焼室の中心より外側
    の内壁に微粒化燃料を衝突させて当該内壁に燃料
    膜を形成し得るように噴射方向が定められた副噴
    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化燃料よりは燃料の粒子径
    が大きい霧化燃料を衝突させてその主燃焼室の内
    壁に燃焼膜を形成し得るように噴射方向が定めら
    れた主噴口とを有して構成された燃料噴射ノズル
    と、上記副燃焼室内にその点火部を位置させて設
    けられた点火手段と、上記バンク部下部に副燃焼
    室の火炎を副燃焼室底部から主燃焼室の底部へと
    導き得るように下方に傾斜させて形成された連通
    孔とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼
    室。
JP27887985A 1985-05-21 1985-12-13 内燃機関の燃焼室 Granted JPS62139920A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27887985A JPS62139920A (ja) 1985-12-13 1985-12-13 内燃機関の燃焼室
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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JPS62139920A JPS62139920A (ja) 1987-06-23
JPH0555689B2 true JPH0555689B2 (ja) 1993-08-17

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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS458481Y1 (ja) * 1968-12-04 1970-04-22
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
JPS60147526A (ja) * 1984-01-11 1985-08-03 Fuji Heavy Ind Ltd 直噴式デイ−ゼルエンジン

Also Published As

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JPS62139920A (ja) 1987-06-23

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