JPS6045735B2 - エンジンの燃焼室装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は副吸気弁と点火栓を有する副燃焼室より透孔
を介して噴出する火炎により主吸気弁及び排気弁を有す
る主燃焼室内の希薄混合気を燃焼せしめるようにしたエ
ンジンの燃焼室装置に関する。

この種のエンジンは、排気中の有害成分を減少すべく
、比較的希薄な混合気て作動するを目的とするもので、
副燃焼室は主燃焼室内のシリンダ軸Ｊ心の一側に片寄つ
て配置され、その他側即ち主吸気弁及び排気弁を有する
側に向つて火炎を噴射するを一般とする。

又中央近傍に副燃焼室を有する場合は、ウェッジ形の主
燃焼室形状の頂部近傍に副燃焼室を配し、シリンダ軸心
に対してその反対門側の端部において、主燃焼室を画成
するシリンダヘッド内面に水平な部分、いわゆるスキツ
シユ部を設けてノッキングを防止する形状としている。
しかしこれ等に従来の主燃焼室では副燃焼室近傍又はス
キツシユ部の形状の故に圧縮比を高める事が実際上困難
であり、希釈混合気の燃焼により当然得られるはずの燃
費の良さも充分に得る事は出来なかつた。又副燃焼室を
ウェッジ形主燃焼室の頂部位置に配置してその他側端部
にスキツシユ部を設ける事なく、シリンダヘッド内面を
副燃焼室軸心及びシリンダ軸心を含む断面において、該
頂部から上死点にあるピストン頂面の端部に至るまでな
だらかな斜面に形成する事により圧縮比を９以上に高く
する事は可能である。

しかし、この場合前記ウェッジ端部に存在する混合気が
火炎により着火する以前に透孔近傍の混合気の着力によ
る圧力上昇の影響を受けて断熱圧縮され、高温となつて
自己着火し異常燃焼するいわゆるノッキングを発生し易
くなる。本発明者は上記エンジンの従来の問題点を改善
すべく本発明をなしたものである。

本発明の目的は、上記ノッキングの発生を招く事なく高
圧縮比で作動しうる副燃焼室付きのエンジンでウェッジ
形の主燃焼室を有し、希釈混合気により作動する排気中
の有害成分の少い、かつ燃量消費の点でも優れたエンジ
ンの燃焼室装置を提供する。

又本発明の他の目的は、９以上の高圧縮比て作動する副
燃焼室付エンジンにおいて、燃焼騒音を低く押え、かつ
ノッキングの発生を防止しうるよう主燃焼室内の希薄混
合気の燃焼を適正に制御す．るための主燃焼室形状、副
燃焼室の位置及びピストン頂面に設けられる凹部形状等
のエンジンの燃焼室装置に提供するにある。

次に本発明に一実施例を添付図面の実施例図にもとづき
本発明によるエンジンの燃焼室を説明す．−る。

第１図、第２図は従来の副燃焼室を有するエンジン燃焼
室の例であり、第３図に本発明による燃焼室の実施例を
示す。

第１図乃至第３図において対応する部品、位置について
は同記号を付してい・る。図において自動車用、その他
に用いられるエンジン１は、内部に上下動自在のピスト
ン２を有する１又は複数のシリンダ３から成るシリンダ
ブロック４とその上部のシリンダヘッド５とから構成さ
れる。

各シリンダ３はその上部にシリンダヘッド５の内面とピ
ストン２の頂面により区画される主燃焼室８を有し、該
主燃焼室８は主吸気弁７と図には示されない排気弁とを
有し、気化器等の燃焼供給装置により理論混合比よりも
空気量の多い希薄な燃料空気の混合気が供給される。更
に主燃焼室８には、副給気弁９と点火栓を有する副燃焼
室１１が配設され、該副燃焼室１１には濃混合気ノが供
給されるとともに、主燃焼室１１と透孔１３を介して連
通している。更に副燃焼室１１はシリンダヘッド５より
断熱された比較的肉薄の耐熱金属製の筒状体より成り、
その底部１１ａは主燃焼室８内に突出する半球状又は円
維状を成し、透孔１３はその側面に該筒状体の軸心に対
して傾斜して設けらる。第１図、第２図に示す従来例に
おいては、８ａで示す副燃焼室近傍又はスキツシユ部等
の隅部の存在が圧縮比を高める上において障害となつて
お・り、せいぜい８．５以下の圧縮比であつた。

そこで第３図に示す本発明の実施例においては、主燃焼
室８を画成するシリンダヘッド５内面はウェッジ形を呈
し、シリンダ軸心より左側に偏し、副燃焼室１１が配設
される頂部より右側端部にかけてなだらかな斜面を呈し
て上死点位置にあるピストン２頂面の端部で終つている
。そして本発明の実施例においては、前記シリンダヘッ
ド５内面のなだらかな傾斜面と対応するピストン２頂面
に凹部１２を有し、該凹部１２は第４図に示す如く半円
状で弁７の下面と平行な部分１２ａ１水平部１２ｂ１主
燃焼室１１端部に向つて立ち上る部分１２ｃより成る。
か）る構成により圧縮比を９以上で作動し得、しかもノ
ッキングが発生する事なく優れた燃料消費量のエンジン
を得る事が出来る。

更に発明者等の実験によると該ピストン２上の凹部１２
の深さ、副燃焼室１１及び透孔１３の位置が燃料消費量
、その他エンジン性能に重要な影響を有する事が判明し
た。

即ちボア半径Ｄと該凹部１２の深さｄの比がｄ／Ｄ＝０
．０７５以下においてはノッキングが発生しｄ／Ｄ＝０
．１２５以上においては燃料消費量が希薄混合気の領域
で劣る。又副燃焼室８の位置に関しては第３図における
１１即ち副燃焼室１１軸心がその下端に通過する点より
ピストン頂部に下ろす垂線とシリンダ軸との距離とボア
半径Ｄとの比がＩ／Ｄ＝０．５以上となるとノッキング
の発生と燃料消費率の悪化を招ねき、しかもＩ／Ｄ＝０
．１以下では着火のさいの燃焼室内の圧力の急激な上昇
のため燃焼騒音が大きくなる等の不具合を生ずる。尚主
燃焼室の高さＨはボア半径Ｄとの比Ｈ／Ｄが０．２５〜
０．４の範囲内にある場合、最も良い結果を得る。第４
図に示すように本発明の実施例においては副燃焼室１１
と主燃焼室８とを連通する透孔１３は、ピストン凹部１
２を通る方向に３つ互いに７２０の角度をへだててもう
けられ、更にその反対側を向く透孔１３が２つ配設され
ている。本発明の効果を得るためには少くとも２つの透
孔１３がピストン凹部を指向し、少くとも一つの透孔が
反対側を向いてもうけられる事が必要である。尚本発明
は ２５１１１ゞ０＝０．０４〜０．２（Ｃｒｌｌｄ）副燃
焼室１１の容積（Ｖａ）８１− −１、１？０＝０．０
５〜０．１２クリアフノス谷積（Ｖｃ）に構成するエン
ジンの適用すると特に有効である。

ここにクリアランス容積とはピストン２が上死点にある
時の主燃焼室８と副燃焼室１１との容積の和である。次
に本発明の実施例にもとづきその作動を説明する。

副燃焼室１１には副吸気弁９を通つて濃混合気が供給さ
れ、主燃焼室８には主吸気弁より希薄混合物が供給され
全体として空気一燃料の混合比が１７〜１９の希薄領域
で燃焼するよう構成される。

副燃焼室１１内の濃混合気は点火栓１０により着火され
、副燃焼室１１内の圧力が上昇して、透孔を介して火炎
が主燃焼室８内に噴出する。噴射火炎はピストン凹部１
２により、ノッキングの発生し易いウェッジ端部に、該
部の混合気の自己着火以前に火炎を伝播して燃焼せしめ
、従つてノッキングの発生防止に有効に作用するととも
に、副燃焼室１１から反対側に噴出する火炎が該部の混
合気を着火し、それにより圧縮比９以上の高圧縮比にお
いて、燃焼室内にスワール等の手段を構する事なく希薄
混合気を比較的急速に燃焼させ得る。第５図及び第６図
にピストン凹部１２を設けた場合と設けない場合のエン
ジン性能の差異を示す。図から明らかなように排気中の
ＨＣ量及び燃料消費量においてピストン凹部１２の効果
は明らかであり、該凹部がノッキング発生の防止に効果
があるのみでなく、主燃焼室８における燃焼の改良に大
いに効果のある事が理解できる。第７図は副燃焼室１１
の位置と燃料消費量の関係を示す。

Ｉ／Ｄの範囲が０．１〜０．５２５においては良好な燃
料消費量を示すが、０．１下においては燃焼騒音の大き
な弊害があり０．５１）．上においてはノッキングの問
題が生ずる。以上で明らかな如く本発明によるエンジン
の燃゛焼装置によれば、希薄混合気で作動する副燃焼室
付のエンジン燃焼装置において高圧縮比で作動し得、し
かも排気中の有害成分のいちじるしい増加をもたら事な
く、ノッキング又は燃焼騒音の増大もまねく事なくきわ
めてすぐれた燃料消費量を示・すエンジンを具現化しう
るものであり、以上を簡易な構造で達成する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の副燃焼室を有するエンジン燃
焼室例の断面を示し、第３図は本発明に１よるエンジン
燃焼室の断面図、第４図は本発明によるエンジン燃焼室
のピストン頂面の平面図であり想像線で副燃焼室及び透
孔の位置を示す図、第５図、第６図及び第７図は本発明
によるエンジン燃焼室の性能を示すグラフである。 ７ 尚図面中１はエンジン、２はピストン、３はシリン
ダ、７は主吸気弁、１１は副燃焼室、１２は凹部、１３
は透孔である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主吸気弁と排気弁を有する主燃焼室に希薄混合気を
   供給し、該主燃焼室の混合気を副燃焼室の透孔からの火
   炎により燃焼させる式のエンジンにおいて、主燃焼室を
   シリンダヘッド内面とピストン頂面によりウェッジ形に
   画成し、副燃焼室軸とシリンダ軸を含む面におけるシリ
   ンダヘッド内面の断面形状がシリンダヘッド軸より一側
   に偏よつて位置する頂部と、その他側にゆるやかに傾斜
   する部分を有し、該傾斜部分が上死点にあるピストン頂
   面の端部近傍で終り、かつほぼ水平面を成すピストン頂
   部のシリンダ軸心の他側即ちシリンダ内面の該傾斜部と
   対応する部分に凹部をほぼピストン端部に至るまでもう
   け、更に副燃焼室をウェッジ形状の頂部近傍に位置せし
   め火炎を噴出する透孔の少くとも２つがピストン凹部に
   向かうよう、又少くとも１つの透孔がその他端に向くよ
   う配設する事をも特徴とする高圧縮比エンジンの燃焼室
   装置。 ２ 前記ピストンの凹部を弁下面と平行する部分と水平
   な面とで構成し、その深さｄとボア半径Ｄとの比ｄ／Ｄ
   が０．０７５〜０．１２５の範囲内にあるよう構成した
   特許請求の範囲第１項記載の高圧縮比エンジンの燃焼室
   装置。 ３ 前記ピストン凹部を指向する如く設けられた少なく
   とも２ケ以上の透孔と、その反応側を指向する透孔とを
   配設する副燃焼室が、副燃焼室軸心がその下端を通る点
   より下ろす垂線とシリンダ軸心との距離ｌとボア半径Ｄ
   との比ｌ／Ｄが０．２〜０．５の範囲にあるよう位置す
   る特許請求の範囲第１項記載の高圧縮比エンジンの燃焼
   室装置。 ４ ピストンが上死点にある場合のピストン頂面と主燃
   焼室の最頂部の距離Ｈとボア半径Ｄとの比Ｈ／Ｄが０．
   ２５〜０．４の範囲内にある特許請求の範囲第２項若し
   くは第３項記載の高圧縮比エンジンの燃焼室装置。