JPH0561450B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ａ 産業上の利用分野 本発明は、予燃焼室を備える内燃機関に関する
ものである。

ｂ 従来の技術 従来の内燃機関、例えば圧縮着火機関において
は、液体燃料を燃焼室等に直接的に噴射するよう
にしていたために、噴射された液体燃料が充分に
気化して空気との均一な混合気体が形成される前
に、圧縮着火燃焼が開始される場合があつた。

このため、燃焼効率が悪く、燃焼室内には未燃
焼ハイドロカーボンが生成され、圧縮着火機関か
らは黒煙が排出され、これらは空気汚染の一因と
なつていた。

本発明は上述の如き実状に鑑みて発明されたも
のであつて、その目的は、排出ガス中に含まれる
黒煙やハイドロカーボンを大幅に減少させるよう
にした内燃機関を提供することにある。

ｃ 問題点を解決するための手段 本発明では、上記目的を達成するために、予燃
焼室近傍に摺動自在に設けた弁体と、該弁体の一
端に形成した活性室と該活性室と予燃焼室とを連
通する連通孔と、該弁体を着火タイミングに応じ
て往動させ、これに伴なつて前記活性室を前記予
燃焼室内移動し開放させる往動手段と、前記気化
室に液体燃料を噴射供給する燃料供給手段と、上
記活性室と上記予燃焼室とを連通するバイパス通
路と、スロツトルバルブの開度に応じて開度が増
され、上記バイパス通路に介在された弁手段と、
急加速時に圧縮エアを上記活性室内に供給する圧
縮エア供給手段とを具備させて内燃機関を構成す
るようにしている。

ｄ 実施例 以下、本発明に係る内燃機関の実施例について
添付図面を参照しながら詳細に説明する。

第１図および第２図は本発明を適用した４サイ
クルの圧縮着火機関の例を示す。この圧縮着火機
関１はシリンダ部２とヘツド部３とから構成され
ている。

シリンダ部２には主燃焼室５が形成されてお
り、ヘツド部３には予燃焼室７が形成されてい
る。

主燃焼室５と予燃焼室７とは、ヘツド本体６に
傾斜させて形成した孔８を介して連通されてい
る。

なお、予燃焼室７は、スワールが発生し易いよ
うに、断面が略円形状となつている。

ヘツド本体６には、開口９が設けられ、この開
口９内に略円筒状の弁体１０ａが摺動自在に嵌合
されている。

これにより、ヘツド本体６の開口９の下端部
（弁座）１０ｂと弁体１０ａとによつて気化形成
弁１０が形成されている。

弁体１０ａの下端部周囲には環状の活性室１１
が形成されている。

弁体１０ａの中央部にはシール部材１２，１２
が配設され、該シール部材によつてヘツド本体６
と弁体１０ａとの間がシールされている。

弁体１０ａの下端部には、活性室１１と予燃焼
室７とを連通する連通孔１３が穿設されている。

また、弁体１０ａの上部には空室１４が形成さ
れている。

この空室１４によつて弁体１０ａの上部への熱
の放散が阻止されるため、その下部の活性室１１
の周囲は高温に保たれる。

弁体１０ａの上端には大径の円形板体１５が固
定されており、該板体とヘツド本体６の上端面と
の間にはスプリング１６が介装されている。

弁体１０ａは、スプリング１６によつて常時上
方へ付勢されており、これによつて活性室１１は
封じられている。

ヘツド本体６内には、燃料噴射ノズル１７が活
性室１１に臨まれて配設されている。

また、ヘツド本体６には、予燃焼室７と活性室
１１とを連通するバイパス通路１８が形成される
とともに、該バイパス通路の途中に当該機関の回
転数に応じて開度が増される弁手段１９が介在設
置されている。

弁手段１９は、大径部２０と小径部２１，２２
とから成る弁体２３を備えており、一方の小径部
２１内には活性室１１に開口する凹部２４が形成
され、他方の小径部２２の端部にアーム２５が固
定されている。

小径部２１内の凹部２４の壁には、くさび状の
孔２６が形成されている。

弁体２３が回動されることによつて孔２６とバ
イパス通路１８とが一部重複される。この重複の
程度により、通路１８を介して予燃焼室７から活
性室１１へ流れるエアの流量は変化され規定され
る。

弁体２３は、ヘツド本体６内に形成した孔２７
に収容され、孔２７の段部２７ａとその外側に配
設される環状部材２８によつて回動自在に挾持さ
れている。

この環状部材２８は、図示しない螺合手段等に
よつてヘツド本体６の側面に固定されている。

大径部２０の周面には凹部２０ａが形成されて
おり、該凹部とヘツド本体６の孔２７とによつて
室２９が形成されている。

室２９には、ヘツド本体６内に形成した通路３
０を介して図示しないオイルポンプによつて潤滑
油が供給される。

アーム２５は、スロツトルバルブ３１の開度あ
るいは図示しないアクセルペダルの踏込量に応じ
て回動されるもので、図示しない連結手段を介し
てストルバルブ３１あるいは上記アクセルペダル
に連結されている。

また、当該機関１は、急加速時に圧縮エアを上
記活性室１１内に供給する圧縮エア供給手段３２
を備えている。

この圧種エア供給手段３２は、圧種エア形成装
置３３と、該圧種エア形成装置と活性室１１を結
ぶ通路３４と、該通路に介在された弁手段３５
と、該弁手段を吸気管３６内の圧力の変化に基づ
いて開閉制御する弁開閉制御手段３７とから構成
されている。

圧縮エア供給手段３２は、クランクシヤフト３
８の動力によつて駆動されるポンプ３９と、該ポ
ンプによつて圧縮されたエアを蓄えるアキユムレ
ータ４０とから成る。この場合、ポンプ３９は、
清浄なエアをスロツトルバルブ３１より上流側の
吸気管３６から取入れるようにしている。

弁手段３５は、弁開閉制御手段３７のピストン
４１から延設されたロツド４２の先端部を弁体と
し、該先端部に孔４３を形成し、通路３４と交叉
させてヘツド本体６内に形成した孔４４に上記ロ
ツド４２の先端部を摺動自在に嵌入させて成る。

弁開閉制御手段３７は、ピストン４１をシリン
ダ４５内に摺動自在に収容し、ピストン４１とシ
リンダ端壁４５ａとの間にスプリング４６を介在
させて成る。

ピストン４５はスプリング４６によつて常時ヘ
ツド本体６側に付勢され、これによつて、先端部
４２の孔４３が通路３４に合致されるため、弁３
５は常開弁と成されている。

ピストン４２とシリンダ４５とによつて形成さ
れる室４７は、導管４８を介して吸気管３６のス
ロツトルバルブ３１の近傍でかつその下流側に連
通されている。

さらに、当該機関１は、所定の着火タイミング
で弁体１０ａを上下動させて気化形成弁１０を開
閉させる弁体往動手段４９を備えている。

弁体往動手段４９は、図示しない動力伝達手段
を介してクランクシヤフト３８の動力が伝達され
て回転駆動されるカム５０を有する。

カム５０の形状は、圧縮工程の終了手前で気化
形成弁１０を開成させるべく適宜に決定されるも
ので、特に限定されない。

また、上記機関１では、通路３４中に図示しな
い電磁弁等を介在設置し、非運転時にもアキユム
レータ４０内に圧縮空気を確実に保持させておく
ようにしている。

なお、第１図において、５１はピストン、５２
は吸気バルブ、５３は排気管、５４は排気バルブ
である。

次に、この圧縮着火機関１の動作および作用を
各工程に沿つて説明する。

当該機関１における吸気行程および排気工程
は、従来のものと同様に吸気バルブ５２および排
気バルブ５４を所定のタイミングで開閉して行な
われるので、その詳細な説明を省略し、とくに圧
縮行程および膨張行程について説明する。

なお、当該機関１が通常運転されている場合に
は、吸気管３６内で生じている負圧が、導管４８
を介してピストン４１に作用し、スプリング４６
の弾性に抗してピストン４１がシリンダ端壁４５
ａ側に移動される。これによつて、弁３５は閉成
状態に保持されている。

また、このとき、弁手段１９の弁体２３がスロ
ツトルバルブ３１の弁体の回動（あるいはアクセ
ルペダルの踏込）に連動して回動されることか
ら、孔２６とバイパス通路１８が一部重複される
部分の大きさが変化し、これによつてその重複量
に応じた量のエアが通路１８を流れる。

このような弁手段１９の重複量可変機能によ
り、アクセルペダルが急に大きく踏み込まれた際
に活性室１１内に多量の燃料が供給されても、こ
の燃料の量に応じた十分な量のエアが連通孔１３
およびバイパス通路１８を介して活性室１１内へ
供給される。

当該機関１がクランク角度180°〜360°（圧縮工
程）にある場合に、ピストン５１は、種燃焼室５
内のエアを圧縮し、これに従いこの圧種エアは孔
８を介して予燃焼室７内に急激に噴出されて該予
燃焼室内でスワールを形成する。

また、予燃焼室７に噴出された上記エアの一部
は、さらに連通孔１３を介して活性室１１内に噴
出される。

他方、活性室１１には燃料噴射ノズル１７から
燃料が供給される。この供給された燃料は、予燃
焼室７から活性室１１内に流入されたエアと接触
し、活性化される。

なお、燃料噴射ノズル１７による燃料噴射タイ
ミングは、圧縮上死点より60°〜30°前（着火始
め）に行なわれるのが好ましい。

次いで、クランク角度が360°（上死点）になる
直前にカム５０によつて弁体１０ａが下動され
る。

この弁体１０ａの下動により、気化形成弁１０
が開成されて活性室１１が予燃焼室７内に開放さ
れる。

このとき、活性室１１内で予め活性化されて生
成された予混合気は予燃焼室７内のスワールに乗
つて該予燃焼室７に拡散されて予燃焼し、さらに
噴出口８を介して主燃焼室５へ激しく噴出され
る。

これにより、クランク角度で360°の付近から主
燃焼室５内の圧縮エアの燃焼が開始される。

そして、クランク角度540°付近で気化形成弁１
０はカムとスプリング１６との協働作用にて弁体
１０ａが上動させることにより再び閉成される。
これによつて、燃焼工程が終了し、排気工程に移
行する。

次に、当該機関１が急に加速状態に移行したと
する。この場合には、スロツトルバルブ３１さら
に大きく回動されてその開度が急に増される。こ
の瞬間、スロツトルバルブ３１の直後では瞬間的
に負圧が急に減少される。この負圧の急減少が導
管４８を介して室４７に伝達され、それによつて
室４７内の圧力も上昇され、ピストン４１はスプ
リング４６によつてヘツド本体６側に付勢されて
弁３５を開成する。

弁３５の開成により、通路３４を通して送られ
てくる圧縮エアは、活性室１１内に瞬時に供給さ
れ、この後、すぐに吸気管内の負圧が元に戻るた
め弁３５は閉成される。

したがつて、この急加速時においては、予燃焼
室７におよび圧縮エア供給手段３２から、活性室
１１内に供給される多量の燃料を十分に活性化さ
せるに十分な量のエアが活性室１１内に瞬時に供
給される。

上記実施例においては、弁手段１９および圧縮
エア供給手段３２は、スロツトルバルブ３１の開
度および吸気管３６内の負圧の変化をそれぞれ機
械的に検出するようにしているが、勿論、電気的
に検出して作動させるように構成しても良い。こ
れは、周知技術を用いて簡単に構成できるため、
その詳細な説明を省略する。

本発明が適用される内燃機関としては、上記実
施例の如くデイーゼル機関等に代表される圧縮着
火機関に限らず、直接噴射タイプの圧縮着火機
関、ガソリン機（オツト−サイクル機関）等でも
良くまた、良燃焼室を有さないタイプの機関にも
勿論適用できる。

ｅ 発明の効果 以上説明したように、本発明に係る内燃機関に
よれば、急に加速状態に移行されて活性室内に多
量の燃料が供給されてもこれに見合うだけのエア
を十分に供給でき、したがつて、燃料を効果的に
燃焼させることができ、排ガス中に含まれる黒煙
やハイドロカーボンを大幅に減少させることがて
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係る内燃機関の
一実施例を示し、第１図はそれを概念的に示した
図、第２図はその要部を拡大して示す縦断面図で
ある。 １……圧縮着火機関、２……シリンダ部、３…
…ヘツド部、４……シリンダ本体、５……主燃焼
室、６……ヘツド本体、７……予燃焼室、８……
孔、９……開口、１０……気化形成弁、１０ａ…
…弁体、１１……活性室、１３……連通孔、１４
……空室、１５……板体、１６……スプリング、
１７……燃料噴射ノズル、１８……バイパス通
路、１９……弁手段、２３……弁体、２４……凹
部、２５……アーム、２６……孔、３１……スロ
ツトルバルブ、３２……圧縮エア供給手段、３３
……圧縮エア形成装置、３４……通路、３５……
弁手段、３６……吸気管、３７……弁開閉手段、
３８……クランクシヤフト、３９……ポンプ、４
０……アキユムレータ、４１……ピストン、４２
……ロツド、４３……孔、４５……シリンダ、４
５ａ……シリンダ端壁、４６……スプリング、４
７……室、４８……導管、４９……弁体往動手
段、５０……カム、５１……ピストン、５２……
吸気バルブ、５３……排気管、５４……排気バル
ブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 予燃焼室近傍に摺動自在に設けた弁体と、該
   弁体の一端に形成した活性室と、該活性室と上記
   予燃焼室とを連通する連通孔と、該弁体を着火タ
   イミングに応じて往動させ、これに伴なつて前記
   活性室を前記予燃焼室内に移動し開放させる往動
   手段と、前記活性室に液体燃料を噴射供給する燃
   料供給手段と、上記活性室と上記予燃焼室とを連
   通するバイパス通路と、スロツトルバルブの開度
   に応じて開度が増され、上記バイパス通路途中に
   介在された弁手段と、急加速時に圧縮エアを上記
   活性室内に供給する圧縮エア供給手段とを備える
   ことを特徴とする内燃機関。