JPS6220619A - 副燃焼室装置 - 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】 この発明は燃焼行程のとき、副燃焼室内部の濃い混合気
に着火して火炎を主燃焼室内に噴入させ、さらに吸気行
程で希薄混合気または空気を副燃焼室を介して主燃焼室
へ噴入させることによって主燃焼室内の混合気に流動を
与え、吸気行程後半で濃厚混合気を副燃焼室へ充満させ
る。これにより主燃焼室内の希薄混合気を安定燃焼させ
るだけでなく副燃焼室を副吸気室として利用することに
よって副燃焼室から噴入する混合気の吸入効率を高め同
時に掃気性をも高める。また副燃焼室燃焼方式における
ピストン行程での燃焼室間相互の透孔による制約を無く
すことによって吸気行程での副燃焼室の掃気性を高め、
かつ高速燃焼時の着火性をも向上させた燃費の良いクリ
ーンな排気に改良しようとするものであり、さらに本発
明による副燃焼室装置の開発により従来形状のエンジン
・バルブでは不可能であった複数の副吸気通路の開閉と
燃焼室間をつなぐ透孔開度の調節を１個の装置で全てま
かなうものである。

従来の副燃焼室による内燃方式では主燃焼室と副燃焼室
とが透孔で通じてあり、点火行程の際には副燃焼室から
燃焼が始まり室内の圧力を高圧にした火炎噴流が主燃焼
室へ噴入し、そこで混和しながら本格的な燃焼を起こす
ものであるが、この場合クリーンな排気ガスにするため
主燃焼室内の薄い混合気をゆっくり燃焼させる構造にさ
せて燃焼ガス温度の上昇をシリンダ内圧力上昇よりも非
常に遅れさせて長時間にわたってＨＣの燃焼反応を続け
させていた。このため薄い混合気はただでさえ所有エネ
ルギーが小さいうえに実際にピストン運動によるエネル
ギーへ変換できる燃焼エネルギーの変換範囲が狭いため
、同じ混合気を燃焼させるのでも出力を犠牲にしてしま
う特性のものであった。

また、従来の副燃焼室による内燃機関では主、副燃焼室
間を連通する透孔の開度が一定であるため副燃焼室内の
掃気性や着火性を改良しようとしてもピストン行程に合
わせた主、副燃焼室間相互の相対的な節約が存在してい
た。たとえば掃気性を高めようと燃焼空間の透孔の開度
を大きくすれば低速燃焼域での着火性が悪化してしまう
（後述）などの点が指摘された。それはなぜなら副燃焼
室の燃焼容量の大きさと前述透孔開度との関係に相互的
な制約があり、例えば副燃焼室の燃焼容量が大きくなる
ほど点火行程の際に既燃焼ガスが室内に多量に残る。そ
のため燃焼空間の透孔開度を大きく形成しなければ吸気
行程のとき掃気性が悪化してしまい、吸気行程が終了し
ても副燃焼室内の既燃焼ガスの残留量が多くなり点火栓
による着火性が低下する結果をまねくことになる。しか
し、そうとは言っても前述のように燃焼空間の透孔開度
を大きく形成するほど、こんどは逆に低速燃焼での圧縮
行程で主燃焼室から混合気が勢いよく副燃焼室内に流入
し、過度の渦流を生じさせ点火栓による着火性をさらに
低下させるだけでなく副燃焼室内の適正空燃比の混合気
を薄めてしまう不都合がある。

これとは反対に副燃焼室の燃焼容量が小さくなるほど低
速燃焼域における圧縮行程で主燃焼室内の混合気が副燃
焼室に流入する割合いが高くなり、それによって副燃焼
室内に激しい渦流を生ぜしめ点火栓により生成された火
炎核が吹き飛ばされて副燃焼室内の混合気の着火性が劣
化することになる。そのため主、副燃焼室間とを連通す
る透孔開度を小さく形成しなければならないが、燃焼室
間の透孔開度が小さくなるほど上記のように副燃焼室の
掃気性が悪い高速燃焼域の吸気行程のときに、透孔の絞
り抵抗と相関した掃気性の低下現象があらわれる。

そこで本発明はピストン行程こどに副燃焼室間の透孔の
開度を調節できるようにした副燃焼室装置で、これによ
りピストン行程相互の制約を無くし副燃焼室の掃気性や
着火性を良くするだけでなく火炎噴流が主燃焼室へ噴出
する際の理想的な透孔開度にも調節できるし、場合によ
っては圧縮行程のとき燃焼室間の透孔開度を一時的に遮
断することもでき、これによって主燃焼室の圧縮比を高
めても過早着火を起こさない出力のある内燃機関にする
ことができる。

また本発明は燃焼室間を連通する透孔開度をビストン行
程ごとに調節できる副燃焼室による燃焼方式の長所を生
かしながらかつ本装置に主燃焼室の混合気を積極的に流
動させるような役目をもたせたもので、丁度、従来の主
燃焼室に吸排気バルブ以外の副吸入バルブを設けること
によって運転条件に応じキャブ・レターから超希薄混合
気または空気を副吸入バルブから噴出させ、これによっ
て主燃焼室の混合気に生成される強い濁流と乱流が圧縮
行程まで残って点火後の火炎伝ぱを促進させて希薄混合
気の安定燃焼を可能にさせた副吸入バルブの役目を本発
明の装置にもたせたもので、吸気行程のとき運転状況に
応じてキャブ・レターから超希薄混合気または空気を副
燃焼室で束ねて主燃焼室へ噴入させる。このように副燃
焼室が吸気行程で副吸気室の役目をすることによって、
従来形のバルブのように混合気が一たんバルブ・ウエー
ブにぶつかり、そこで流れる方向を変えられ　主燃焼室
の壁面にそって吸入されるため吸気の抵抗が大きく吸入
効率の低いようなものでなく、副吸気室として利用する
ことによって副燃焼室から主燃焼室への吸入効率や主燃
焼室の掃気性を高められる。さらに濃度の異なる複数の
副吸気通路からの混合気を一たん副燃焼室（副吸気質と
も言う）で混和させて主燃焼室へ噴出する役目もする。

そして副燃焼室から主燃焼室への吸入効率が高いという
ことは吸気行程後半での濃厚混合気を副燃焼室へ充満さ
せる所要時間も短時間ですむ。以上をまとめて副燃焼室
を副吸気室として混合気を主燃焼室に噴入させ積極的な
流動をおこなわせることによって、主燃焼室内の混合気
の燃焼速度を速めるとともに燃焼ガス温度の立ち上がり
を速め、さらに従来より一層希薄な混合気でも安定燃焼
させられる運動エネルギーへの変換効率の高い内燃機関
にしようとするだけでなく、従来、燃焼が主燃焼室壁面
付近まで達する前に炎の温度が低下して消えてしまう現
象であったクエンチング・ゾーンをも混合気を流動させ
可燃伝ぱ速度を速めることによって無くすことができる
。

以上のように本発明は装置を取り付けることによって主
燃焼室へも副燃焼室へも影響を与えその特性も改良でき
るものであり構造を図面を見ながら説明すると 第１図は本発明の第１実施例を示す断面図。それぞれ濃
度の異る混合気を供給する吸気通路をもつことと、透孔
開度調節部材（７）をもちピストン行程に合わせて透孔
開度が変化することである。これにより吸気行程では透
孔開度を最大にして副燃焼室（Ａ）の排気を行なうだけ
でなく、希薄混合気用吸気通路（３）から希薄混合気ま
たは空気を副燃焼室（Ａ）を介して主燃焼室（Ｂ）へ噴
出させ、吸気行程後半で濃厚混合気用吸気通路（２）の
混合気を副燃焼室（Ａ）に充満させる。したがって吸気
行程のとき副燃焼室（Ａ）は副吸気室であるといえる。

また点火栓（１２）の占める空間が本装置の副燃焼室を
構成する部材（１）の中に取付けられるため主燃焼室（
Ｂ）の狭い面積にも十分取り付けられる。第１図の装置
は回転する方式をとる駆動部材（８）でカム・シャフト
（９）の回転を本装置に伝える。ＤＯＨＣエンジンのよ
うに燃焼室上方にカム・シャフト（９）がない場合はタ
イミングベルトによって両者をつないでもよい。また楕
円歯車などの変形歯車を用いればピストン行程のうち特
定の行程にとどまる時間を調節できる。さらに回転方式
の場合、本装置が多少重くとも運動が一方方向のため高
速燃焼域でもなめらかに運動する。

第２図は本発明の実施例における反転する場合の駆動部
材（８）を示す斜視図。第１図の装置の駆動方式を反転
方式に変えたものである。スイング・アーム（１０）の
上下運動を駆動部材（８）にラセン状の溝をつけること
によって反転運動に変える。

第３図は本発明の実施例における回転する場合の副燃焼
室（Ａ）の水平断面図。点火栓（１２）の取付け位置は
第１図のようになっている。また濃厚と希薄の混合気が
副燃焼室（Ａ）に流入する説明は第１図で述べた。とこ
ろで燃焼空間をつなぐ透孔開度によりどのような特性を
も内燃機関にもたせられるが、本図では一例として、吸
気行程で透孔開度を最大にして、次の圧縮行程ではピス
トンの上下運動のスピードが最も速い中ばごろを過ぎる
まで燃焼空間の透孔開度をしぼり低速燃焼域のときでも
主燃焼室（Ｂ）から多量に薄い混合気が副燃焼室（Ｂ）
へ逆流することで発生する渦流を防ぎ、上死点にピスト
ンが近づいた時点で一気に透孔開度を広げるとすぐに発
火するようにした。また、点火時に副燃焼室（Ａ）から
噴出する火炎噴流をも燃焼室間の透孔開度を調節するこ
とで理想的な火炎状態にすることもできる。

第４図は本発明の実施例における反転する場合の副燃焼
室（Ａ）の水平断面図。燃焼室間の透孔開度も第３図同
様どのような透孔状態にも調節できるが吸気行程のとき
だけは透孔開度が最大になるようにしてある。反転する
本装置の欠点として、吸気行程を前半、中ば、後半に分
けた場合、前半と後半に弁孔（４）が反転するためどう
しても濃厚混合気用吸気通路（２）を開放してしまう構
造となっている。しかし、前半の濃厚混合気用吸気通路
（２）が開放してもピストンの下降スピードがゼロにな
った状態から最高速度に達していないため混合気の流速
は全く高まっていないので、流速に惰性のついた吸気行
程後半ほど副燃焼室（Ａ）へ混合気が流入しない。しか
も吸気行程前半で濃い今後気が副燃焼室（Ａ）へ流出し
た分だけ希薄混合気用吸気通路（３）から薄めの混合気
やときには空気を副燃焼室（Ａ）に流出させれば副燃焼
室（Ａ）内で二つの混合気が一たん混和されて理想的な
混合気の濃度となり主燃焼室（Ｂ）へ噴出するため問題
は解決する。この場合の副燃焼室（Ａ）が副吸気室の働
きを兼ねる意義は大きい。

ところで、本発明はピストン行程のうち、全く一時的に
透孔開度を無くし燃焼室間を遮断してしまうことも可能
である（例えば排気行程時や圧縮行程時のとき）。これ
によって将来的には、本発明による装置に運動停止機能
をもうけて丁度運動を停止したとき主、副燃焼室間が遮
断されるような構造にし、高回転型のＤＯＨＣエンジン
に本装置を組み込み、中低速燃焼域では本装置によって
副燃焼室による燃焼をおこない、高速燃焼域になると主
、副燃焼室間をつなぐ透孔が遮断され副燃焼室による燃
焼を終えるが、丁度主燃焼室に面して取り付けたもう１
本の点火栓によって燃焼が継続されるような内燃機関に
よってＤＯＨＣエンジンの高速燃焼、高出力の長所を生
かしながら中低速での燃焼性態をも向上させた燃費の良
い内燃機関にすることもできる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を示す断面図。第２図は本発明
の実施例における反転する場合の駆動部材を示す斜視図
。第３図および第４図はそれぞれ本発明における実施例
の回転する場合と反転する場合の副燃焼室の水平断面図
。 Ａ・・・副燃焼室　７・・・透孔開度調節部材Ｂ・・・
主燃焼室　８・・・駆動部材 １・・・副燃焼室を構成する部材　９・・・カム・シャ
フト２・・・濃厚混合気用吸気通路　１０・・・スイン
グ・アーム３・・・希薄混合気用吸気通路　１１・・・
スプリング４・・・弁孔　１２・・・点火栓 ５・・・透孔　１３・・・シール ６・・・オイル通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室を主燃焼室と、これに透孔を介して連り内部に点
   火栓を備えた副燃焼室とで形成し、燃焼行程では前記副
   燃焼室内に生成される火炎噴流によって前記主燃焼室内
   の混合気を着火燃焼できるようにし、吸気行程では希薄
   混合気または空気を前記副燃焼室を介して前記主燃焼室
   へ噴入させることによって前記主燃焼室内の混合気に流
   動を与え、前記吸気行程の後半で濃厚混合気を前記副燃
   焼室へ供給する内燃機関において、前記副燃焼室を構成
   する部材が複数の副吸気通路の開閉をおこなうと同時に
   、前記主燃焼室と前記副燃焼室とを連通する前記透孔部
   に、その透孔の開度を変え得る透孔開度調節部材を前記
   副燃焼室を構成する部材に設け、その透孔開度調節部材
   が内燃機関のピストン行程に合わせて前記透孔開度を変
   化させるように作動し、前記点火栓が前記副燃焼室を構
   成する部材に取り付けられていっしょに作動するような
   副燃焼室装置に関する。