JPH08284665A - Combustion control method for engine and its device - Google Patents
Combustion control method for engine and its deviceInfo
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- JPH08284665A JPH08284665A JP7089125A JP8912595A JPH08284665A JP H08284665 A JPH08284665 A JP H08284665A JP 7089125 A JP7089125 A JP 7089125A JP 8912595 A JP8912595 A JP 8912595A JP H08284665 A JPH08284665 A JP H08284665A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、NOX およびHCを大
幅に低減できるようにしたエンジンの燃焼制御方法およ
びその装置に関するものである。The present invention relates to relates to a combustion control method and apparatus for an engine to be able to significantly reduce the NO X and HC.
【0002】[0002]
【従来の技術】エンジンの中には、燃焼室(主燃焼室)
の他に、噴孔(連通口)を介して燃焼室に連通された副
室(副燃焼室)を有するものが提案されている。この副
室に点火ギャップを位置させたものもとして、特開昭5
1−2810号公報、特開昭51−55810号公報が
あるが、そのいずれも、希薄燃焼を行う際の着火性改善
のためのものとされている。また、副室内に点火ギャッ
プを位置させないものとして特開昭62−233416
号公報があり、このものは、ディ−ゼルエンジンにおい
て、燃焼後期に副室内で自己着火させて、燃焼の早期終
了を図るためのものとされている。2. Description of the Related Art Some engines have a combustion chamber (main combustion chamber).
In addition to the above, there is proposed one having a sub chamber (sub combustion chamber) communicated with the combustion chamber through a nozzle hole (communication port). One in which an ignition gap is located in this sub-chamber is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Patent Laid-Open No. 1-2810 and Japanese Patent Laid-Open No. 51-55810 disclose both of them for improving the ignitability when performing lean combustion. Further, as a device in which the ignition gap is not located in the sub chamber, it is disclosed in JP-A-62-233416.
Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2003-242242 discloses that in a diesel engine, self-ignition is performed in the sub chamber in the latter stage of combustion to end combustion early.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では、
排気ガス浄化が強く望まれており、特にHCおよびNO
X の大幅な低減が望まれている。このようなHCおよび
NOX の大幅な低減を、排気ガス浄化触媒を利用した後
処理ではなく、エンジンの燃焼そのものの改善によって
達成できることが望まれる。By the way, recently,
Exhaust gas purification is strongly desired, especially HC and NO
X The drastic reduction of is desired. Such HC and
NOX After using the exhaust gas purification catalyst,
Not by processing, but by improving the combustion of the engine itself
It is hoped that this can be achieved.
【0004】したがって本発明の目的は、HCおよびN
OX を大幅に低減できるようにしたエンジンの燃焼制御
方法およびその装置を提供することにある。Therefore, it is an object of the present invention to use HC and N
The O X to provide a combustion control method and apparatus of an engine to be significantly reduced.
【0005】前記目的を達成するため、本発明方法にあ
っては、次のような構成としてある。すなわち、燃焼室
外周縁部に指向された噴孔を有すると共に内部に点火ギ
ャップを有する副室が配設され、前記副室内の混合気を
前記点火ギャップにより着火して、該副室内で生じた火
炎を前記噴孔から燃焼室外周縁部に向けて噴出させる第
1ステップと、燃焼室内の未燃混合気を前記副室内に導
入する第2ステップと、前記副室内に導入された未燃混
合気を該副室内で自己着火させて、前記噴孔から火炎を
噴出させる第3ステップと、を備えた構成としてある。
上記構成を前提とした本発明の好ましい態様は、特許請
求の範囲における請求項2〜請求項9に記載のとおりで
ある。In order to achieve the above object, the method of the present invention has the following configuration. That is, the sub chamber having the injection holes directed to the outer peripheral edge of the combustion chamber and having the ignition gap inside is disposed, and the air-fuel mixture in the sub chamber is ignited by the ignition gap, and the flame generated in the sub chamber. Is injected from the injection hole toward the outer peripheral edge of the combustion chamber, a second step of introducing an unburned air-fuel mixture in the combustion chamber into the sub chamber, and an unburned air mixture introduced into the sub chamber. A third step of self-igniting in the sub chamber to eject a flame from the injection hole.
Preferred embodiments of the present invention based on the above configuration are as described in claims 2 to 9 in the claims.
【0006】前記目的を達成するため、本発明装置にあ
っては次のような構成としてある。すなわち、燃焼室外
周縁部に指向された噴孔を有すると共に内部に点火ギャ
ップを有する副室が配設され、前記副室と噴孔との設定
が、前記副室内の混合気を前記点火ギャップにより着火
することにより、該副室内で生じた火炎が前記噴孔から
燃焼室外周縁部に向けて噴出される初期燃焼が行われた
後、該副室内に導入される燃焼室内の未燃混合気が該副
室内で自己着火されて該噴孔から火炎が再度噴出される
後期燃焼が行われるようにされている、ような構成とし
てある。上記構成を前提とした本発明の好ましい態様
は、特許請求の範囲における請求項11以下に記載のと
おりである。In order to achieve the above object, the device of the present invention has the following configuration. That is, a sub-chamber having an injection hole directed to the outer peripheral edge of the combustion chamber and having an ignition gap inside is disposed, and the setting of the sub-chamber and the injection hole is performed by setting the air-fuel mixture in the sub-chamber by the ignition gap. By igniting, the flame generated in the sub chamber is ejected from the injection hole toward the outer peripheral edge of the combustion chamber, and after the initial combustion, the unburned air-fuel mixture in the combustion chamber is introduced into the sub chamber. The secondary combustion is performed by self-ignition in the sub chamber and the flame is ejected again from the injection hole. Preferred embodiments of the present invention based on the above configuration are as set forth in claim 11 and the following claims.
【0007】[0007]
【発明の効果】請求項1あるいは請求項10に記載され
た発明によれば、点火ギャップにより着火された副室内
の混合気は、噴孔から燃焼室外周縁部へ向けて噴出され
るが、このときの初期燃焼割合は十分小さいものとなり
(最大熱発生時のリタ−ド化)、初期燃焼割合が大きい
ことによる生じ易いNOX が大幅に低減される。また、
燃焼室外周縁部へ向う初期燃焼での火炎によりHCが生
じ易い燃焼室外周縁部での燃焼が早期に良好に行われ
て、HCも大幅に低減されることになる。According to the invention described in claim 1 or claim 10, the air-fuel mixture ignited by the ignition gap is ejected from the injection hole toward the outer peripheral edge of the combustion chamber. At this time, the initial combustion ratio becomes sufficiently small (retardation at the time of maximum heat generation), and NO X, which easily occurs due to the large initial combustion ratio, is greatly reduced. Also,
HC is likely to be generated by the flame in the initial combustion toward the outer peripheral edge of the combustion chamber, and the combustion in the outer peripheral edge of the combustion chamber is satisfactorily performed early and HC is significantly reduced.
【0008】さらに、初期燃焼により燃焼室内が、高
温、高圧になることにより、燃焼室内の未燃混合気は勿
論のことエネルギ状態が高い活性化学種が多量に噴孔を
通して副室内に導入されて、当該副室内での自己着火さ
れ、HCがより一層低減されるばかりでなく、活性化学
種を利用した還元反応も促進されてより一層NOX 低減
となる。Further, since the temperature and pressure inside the combustion chamber become high due to the initial combustion, a large amount of activated chemical species having a high energy state as well as the unburned mixture in the combustion chamber is introduced into the sub chamber through the injection holes. Not only is auto-ignition in the sub-chamber to further reduce HC, but also the reduction reaction utilizing the active chemical species is promoted to further reduce NO X.
【0009】これに加えて、初期燃焼割合が小さいこと
によりノッキングが抑制されて、出力確保の点でも有利
となる。勿論、本発明では、副室内での点火ギャップを
利用した着火により着火性改善にもなり、空燃比を理論
空燃比よりも十分リーンとした場合での着火性をも通常
のエンジンよりも改善することができ、燃費改善の点で
も有利となる。In addition to this, since the initial combustion ratio is small, knocking is suppressed, which is advantageous in terms of securing output. Of course, in the present invention, the ignitability is also improved by the ignition utilizing the ignition gap in the sub chamber, and the ignitability when the air-fuel ratio is sufficiently leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is also improved as compared with the normal engine. It is also possible to improve fuel efficiency.
【0010】請求項2に記載したような構成とすること
により、燃焼室から噴孔を通して副室への混合気供給と
されるので、また副室での自己着火用のガスも燃焼室か
ら噴孔を通して行われるので、全体として燃焼制御が極
めて簡単となる。With the structure as set forth in claim 2, since the mixture gas is supplied from the combustion chamber to the sub chamber through the injection holes, the gas for self-ignition in the sub chamber is also injected from the combustion chamber. Since it is performed through the holes, combustion control as a whole is extremely simple.
【0011】請求項3に記載したような構成とすること
により、副室から燃焼室外周縁部への初期燃焼の火炎を
到達させるのに好都合となり、しかも点火プラグの配置
も通常のエンジンと同様に燃焼室の略中心とすることが
できて好ましいものとなる。By adopting the structure as described in claim 3, it is convenient for reaching the flame of the initial combustion from the sub chamber to the outer peripheral edge of the combustion chamber, and the arrangement of the spark plug is the same as in a normal engine. This is preferable because it can be made substantially the center of the combustion chamber.
【0012】請求項4に記載したような構成とすること
により、燃焼初期時での燃焼割合をより一層低減させる
上で好ましいものとなる。The structure as described in claim 4 is preferable for further reducing the combustion ratio at the initial stage of combustion.
【0013】請求項5に記載したような構成とすること
により、濃混合気が偏在してHCの発生し易い吸気弁付
近へ初期燃焼の火炎を向けて、HC低減の上でより好ま
しいものとなる。According to the fifth aspect of the present invention, it is preferable to reduce the HC by directing the flame of the initial combustion to the vicinity of the intake valve where the rich air-fuel mixture is unevenly distributed and HC is likely to be generated. Become.
【0014】請求項6に記載したような構成とすること
により、最近のエンジン特に自動車用エンジンとして一
般的な吸気2弁式のものについて、請求項5に対応した
効果を得ることができる。With the structure as described in claim 6, it is possible to obtain the effect corresponding to claim 5 with respect to a recent engine, particularly, an intake two-valve type engine which is generally used as an automobile engine.
【0015】請求項7に記載したような構成とすること
により、吸気のスワ−ルを利用して、火炎を燃焼室外周
縁部の周方向に早く成長させてHCを低減する上で、ま
た火炎面積を早い時期から小さくして初期燃焼割合をよ
り十分に小さくしてNOX を低減する上で好ましいもの
となる。With the structure as described in claim 7, the swirl of the intake air is utilized to rapidly grow the flame in the circumferential direction of the outer peripheral edge of the combustion chamber to reduce the HC, and also the flame. which is preferable in reducing the NO X and to reduce the area from early to the initial combustion ratio more sufficiently small.
【0016】請求項8に記載したような構成とすること
により、着火性改善を行う上で、また着火性改善に起因
する空燃比のリーン化を行う上で好ましいものとなる。The structure as described in claim 8 is preferable for improving the ignitability and for making the air-fuel ratio lean due to the ignitability improvement.
【0017】請求項9に記載したような構成とすること
により、低負荷時において強く要求される燃費改善を十
分得る上で好ましいものとなる。The construction as described in claim 9 is preferable in order to sufficiently obtain the fuel consumption improvement which is strongly required at the time of low load.
【0018】請求項11に記載したような構成とするこ
とにより、燃料供給を通常のエンジンと同じようにして
行うことができる。With the structure described in claim 11, fuel can be supplied in the same manner as in a normal engine.
【0019】請求項12に記載したような構成とするこ
とにより、請求項4に対応した効果と同様の効果を得る
ことができる。With the structure described in claim 12, it is possible to obtain the same effect as the effect corresponding to claim 4.
【0020】請求項13に記載したような構成とするこ
とにより、請求項5に対応した効果と同様の効果を得る
ことができる。With the structure as described in claim 13, it is possible to obtain the same effect as the effect corresponding to claim 5.
【0021】請求項14〜請求項19に記載したような
構成とすることにより、副室と噴孔との設定についての
具体的な構成を提供することができる。By adopting the structure as described in claims 14 to 19, it is possible to provide a specific structure for setting the sub chamber and the injection hole.
【0022】請求項20に記載したような構成とするこ
とにより、副室を事実上点火プラグを一体に構成して、
その保守、点検を点火プラグの保守、点検と同じように
して簡単に行う上で好ましいものとなり、また、既存の
エンジンに適用する場合も容易となる。By configuring as described in claim 20, the sub-chamber is formed substantially as an integral spark plug,
This is preferable because the maintenance and inspection can be carried out in the same manner as the maintenance and inspection of the spark plug, and it is also easy to apply to the existing engine.
【0023】請求項21に記載したような構成とするこ
とにより、点火プラグの保守、点検を通常のエンジンと
同じように行うことができる。また、副室構成部材を、
本発明による燃焼に最適な材質に設定することができる
等、副室構成の自由度が高いものとなる。With the configuration as described in claim 21, maintenance and inspection of the spark plug can be performed in the same manner as a normal engine. In addition, the sub chamber constituent members,
The material of the sub-chamber has a high degree of freedom, such as that the material can be optimally set for combustion according to the invention.
【0024】請求項22に記載したような構成とするこ
とにより、副室をシリンダヘッドの製造時に合わせて製
造することができる。With the structure described in claim 22, the sub chamber can be manufactured at the same time as the cylinder head is manufactured.
【0025】請求項23に記載したような構成とするこ
とにより、燃焼室形状を副室に極力邪魔されることなく
最適化する上で、また副室の過熱化を防止する上で好ま
しいものとなる。With the structure as set forth in claim 23, it is preferable for optimizing the shape of the combustion chamber without being disturbed by the sub chamber as much as possible and for preventing overheating of the sub chamber. Become.
【0026】請求項24に記載したような構成とするこ
とにより、副室を構成する材質を最適化しつつ、シリン
ダヘッドに副室を構成する場合の簡単化を図る上で好ま
しいものとなる。With the structure as set forth in claim 24, it is preferable for optimizing the material forming the auxiliary chamber and simplifying the case of forming the auxiliary chamber in the cylinder head.
【0027】請求項25に記載したような構成とするこ
とにより、タンブルを利用して、自己着火される前に、
燃焼室内の未燃混合気や高エネルギ状態の活性化学種を
十分副室へ導入する上で好ましいものとなる。According to the twenty-fifth aspect of the present invention, the tumble is utilized before self-ignition,
This is preferable for sufficiently introducing the unburned air-fuel mixture in the combustion chamber and the activated chemical species in a high energy state into the sub chamber.
【0028】請求項26に記載したような構成とするこ
とにより、燃焼室外周縁部から燃焼室中心へ向う火炎の
成長を抑制して、初期燃焼割合を小さくする上で好まし
いものとなる。With the structure as set forth in claim 26, it is preferable for suppressing the growth of the flame from the outer peripheral edge of the combustion chamber toward the center of the combustion chamber and reducing the initial combustion ratio.
【0029】請求項27に記載したような構成とするこ
とにより、低負荷時に問題となる燃焼室外周縁部でのH
C低減を十分得る上で、また、高負荷時には濃混合気部
分が早期に燃焼されることを抑制して初期燃焼割合を小
さくする上で好ましいものとなる。With the structure as described in claim 27, H at the outer peripheral edge of the combustion chamber which becomes a problem at low load
This is preferable for sufficiently reducing C and for suppressing the early combustion ratio by suppressing early combustion of the rich air-fuel mixture portion at the time of high load.
【0030】請求項28に記載したような構成とするこ
とにより、燃焼室外周縁部を噴孔から噴出される初期火
炎で十分に燃焼させる上で、またピストンの熱負荷が過
大になるのを防止する上で好ましいものとなる。With the structure as described in claim 28, the outer peripheral edge of the combustion chamber is sufficiently burned by the initial flame ejected from the injection hole, and the heat load on the piston is prevented from becoming excessive. It is preferable for doing so.
【0031】請求項29に記載したような構成とするこ
とにより、噴孔から噴出される初期火炎のシリンダ壁面
への衝突角度を緩和して燃焼室外周縁部においてその周
方向に火炎を成長させてHCを低減する上で、また後の
自己着火のために噴孔から未燃混合気や高エネルギの活
性化学種を副室へ十分に導入させる上で好ましいものと
なる。According to the structure described in claim 29, the collision angle of the initial flame ejected from the injection hole to the cylinder wall surface is relaxed and the flame is grown in the circumferential direction at the outer peripheral edge of the combustion chamber. It is preferable for reducing HC and for sufficiently introducing unburned air-fuel mixture or high-energy activated chemical species into the sub chamber from the injection hole for later self-ignition.
【0032】請求項30に記載したような構成とするこ
とにより、圧縮混合気の噴孔からの前噴出によって、燃
焼室内でのガスの乱れを増大させる上で好ましいものと
なる(未燃混合気や活性化学種の撹乱効果増大)。With the structure as set forth in claim 30, it becomes preferable for increasing the turbulence of the gas in the combustion chamber due to the pre-injection of the compressed air-fuel mixture from the injection hole (the unburned air-fuel mixture). And increase the disturbance effect of active chemical species).
【0033】請求項31に記載したような構成とするこ
とにより、点火ギャップと噴孔との距離設定という簡単
な手法によって、請求項30に対応した効果を得ること
ができる。With the structure described in claim 31, the effect corresponding to claim 30 can be obtained by a simple method of setting the distance between the ignition gap and the injection hole.
【0034】請求項32に記載したような構成とするこ
とにより、請求項8に対応した効果を得つつ、燃費改善
を得ることができる。With the structure as described in claim 32, it is possible to obtain the effect corresponding to claim 8 and to improve the fuel consumption.
【0035】請求項33に記載したような構成とするこ
とにより、燃費改善を十分に図りつつ、請求項32に対
応した効果を得ることができる。With the structure as described in claim 33, it is possible to obtain the effect corresponding to claim 32 while sufficiently improving the fuel consumption.
【0036】請求項34に記載したような構成とするこ
とにより、燃焼室外周縁部での燃焼を良好に行ってHC
低減の上でより好ましいものとなる。With the structure as described in claim 34, the combustion in the outer peripheral edge of the combustion chamber is performed well, and the HC
It is more preferable in terms of reduction.
【0037】請求項35に記載したような構成とするこ
とにより、冷間時で特に問題となる姉燃焼室外周縁部で
の燃焼を良好に行って、HC低減の上でより好ましいも
のとなる。With the structure as set forth in claim 35, combustion in the outer peripheral edge portion of the sister combustion chamber, which is particularly problematic during cold, is satisfactorily performed, which is more preferable in terms of HC reduction.
【0038】請求項36に記載したような構成とするこ
とにより、燃焼室外周縁部の着火性の悪い領域での着火
を別途設けた点火プラグを利用して確実に行ってHCを
十分低減する上で、また燃焼室内での乱れ促進を図る上
で好ましいものとなる。With the structure as set forth in claim 36, ignition in a region of the outer peripheral edge of the combustion chamber where the ignitability is poor can be reliably performed by using a separately provided spark plug to sufficiently reduce HC. In addition, it is preferable for promoting turbulence in the combustion chamber.
【0039】請求項37に記載したような構成とするこ
とにより、副室内での自己着火をより確実に行う上で、
また自己着火による後期燃焼を促進する上で好ましいも
のとなる。With the structure as described in claim 37, in order to more surely perform self-ignition in the sub chamber,
In addition, it is preferable for promoting the late combustion due to self-ignition.
【0040】請求項38に記載したような構成とするこ
とにより、火炎伝播の良好な吸気弁側と火炎伝播が良好
でない排気弁側とでの初期燃焼での火炎到達をほぼ同じ
ようにして、請求項10に対応した効果を十分得る上で
好ましいものとなる。特に、シリンダ直径が大きくなっ
て火炎伝播速度の相違が問題となり易い大排気量エンジ
ンにおいて好適となる。According to the structure described in claim 38, the flame arrival at the initial combustion on the intake valve side where the flame propagation is good and the exhaust valve side where the flame propagation is not good is made almost the same, This is preferable in that the effect corresponding to claim 10 is sufficiently obtained. In particular, it is suitable for a large displacement engine in which the cylinder diameter becomes large and a difference in flame propagation speed tends to be a problem.
【0041】請求項39に記載したような構成とするこ
とにより、副室内での自己着火のために、噴孔を通して
燃焼室内の未燃混合気や活性化学種を十分に副室内に導
入させる上で、また燃費の十分な改善や自己着火による
後期燃焼を十分行う上で好ましいものとなる。With the construction as set forth in claim 39, the unburned air-fuel mixture and the activated chemical species in the combustion chamber can be sufficiently introduced into the sub-chamber through the nozzle holes for self-ignition in the sub-chamber. In addition, it is preferable for sufficiently improving fuel efficiency and sufficiently performing late combustion by self-ignition.
【0042】請求項40あるいは請求項41に記載した
ような構成とすることにより、副室内での自己着火のた
めに、噴孔を通して燃焼室内の未燃混合気や活性化学種
を十分に副室内に導入させる上で好ましいものとなる。With the construction as set forth in claim 40 or claim 41, for the purpose of self-ignition in the sub-chamber, the unburned air-fuel mixture and the activated chemical species in the combustion chamber are sufficiently passed through the nozzle holes. It is preferable for the introduction into the.
【0043】請求項42に記載したような構成とするこ
とにより、連通口を利用して、副室内での自己着火のた
めに、噴孔を通して燃焼室内の未燃混合気や活性化学種
を十分に副室内に導入させる上で好ましいものとなる。With the construction as described in claim 42, the unburnt air-fuel mixture and the active chemical species in the combustion chamber can be sufficiently passed through the nozzle hole for self-ignition in the sub chamber by utilizing the communication port. It is preferable for introducing it into the sub chamber.
【0044】請求項43に記載したような構成とするこ
とにより、連通口をも利用した副室内での自己着火によ
る後期燃焼の火炎の噴出により、燃焼室内での酸化、還
元反応がより促進されて、HC、NOX 低減の上でより
好ましいものとなる。With the construction as set forth in claim 43, the jetting of the flame of the latter stage combustion due to self-ignition in the sub-chamber also utilizing the communication port further promotes the oxidation and reduction reactions in the combustion chamber. Te, HC, becomes more preferable over of the NO X reduction.
【0045】請求項44に記載したような構成とするこ
とにより、請求項43に対応した効果を得るための連通
口のより具体的な構成が提供される。By adopting the structure as described in claim 44, a more specific structure of the communication port for obtaining the effect corresponding to claim 43 is provided.
【0046】請求項45に記載したような構成とするこ
とにより、副室内での点火ギャップによる着火や自己着
火を促進させる上で好ましいものとなるあ。The structure as set forth in claim 45 is preferable for promoting ignition and self-ignition due to the ignition gap in the sub chamber.
【0047】請求項46に記載したような構成とするこ
とにより、副室内での自己着火が不能になってしまうよ
うなときでも、点火ギャップの再度の点火で補って、所
望の燃焼状態を確実に得ることができる。With the structure as set forth in claim 46, even when the self-ignition in the sub-chamber becomes impossible, the desired combustion state is ensured by supplementing the ignition gap with another ignition. Can be obtained.
【0048】請求項47に記載したような構成とするこ
とにより、請求項43に対応した効果と同様の効果を得
ることができる。With the structure as described in claim 47, the same effect as the effect corresponding to claim 43 can be obtained.
【0049】請求項48に記載したような構成とするこ
とにより、温間時での副室の過熱防止(耐ノッキング性
能向上)と、冷間時での副室の過冷却防止(着火性の確
保)とを共に満足させて、請求項10に対応した効果を
十分発揮させる上で好ましいものとなる。By virtue of the structure as set forth in claim 48, prevention of overheating of the sub-chamber during warming (improvement of knocking performance) and prevention of over-cooling of sub-chamber during cold (ignition resistance) (Securing) is satisfied, and it is preferable in order to sufficiently exert the effect corresponding to claim 10.
【0050】請求項49に記載したような構成とするこ
とにより、副室つまり点火ギャップの数を必要最小限の
1つとしつつ、燃焼室外周縁部を燃焼室周方向ほぼ全長
に渡って早期に燃焼させる上で好ましいものが得られ
る。With the structure as set forth in claim 49, the number of sub-chambers, that is, the number of ignition gaps is set to the minimum necessary one, and the outer peripheral edge portion of the combustion chamber is swiftly extended over almost the entire length in the circumferential direction of the combustion chamber. A preferable one is obtained for burning.
【0051】[0051]
【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0052】(1)本発明についての基本的な説明(図1
〜図7)(1) Basic explanation of the present invention (see FIG. 1)
(Fig. 7)
【0053】図1〜図7を参照しつつ、先ず本発明の基
本原理について説明する。先ず、図1、図2において、
1は往復動型の点火式エンジンの燃焼室であり、既知の
ようにシリンダヘッドSHに形成されている。燃焼室1
は、2つの傾斜面1aと1bとを有するペントル−フ型
とされて、傾斜面1aと1bとが交差する稜線が符合α
で示される。そして、稜線αは、図示を略すクランク軸
と平行に伸びている。First, the basic principle of the present invention will be described with reference to FIGS. First, in FIG. 1 and FIG.
Reference numeral 1 denotes a combustion chamber of a reciprocating ignition engine, which is formed in the cylinder head SH as is known. Combustion chamber 1
Is a pentorf type having two inclined surfaces 1a and 1b, and the ridgeline where the inclined surfaces 1a and 1b intersect is designated by α.
Indicated by. The ridge line α extends parallel to the crank shaft (not shown).
【0054】一方の傾斜面1aには、稜線α方向に間隔
をあけて2つの吸気ポ−ト2、3が開口されている。ま
た、他方の傾斜面1bには、稜線α方向に間隔をあけて
2つの排気ポ−ト4、5が開口されている。各吸気ポ−
ト2、3はシリンダヘッド1の一側面(図1右方)に開
口され、各排気ポ−ト4、5はシリンダヘッドSHの他
方の側面(図1左方)に開口されて、シリンダヘッドS
Hの一方の側面から吸気が導入されて、シリンダヘッド
SHの他方の側面から排気されるいわゆるクロスフロ−
型とされている。勿論、それぞれ図示は略すが、各吸気
ポ−ト2、3、各排気ポ−ト4、5は、クランク軸の回
転と同期して、傘弁式の吸気弁あるいは排気弁により周
知のタイミングで開閉される。On one inclined surface 1a, two intake ports 2 and 3 are opened at intervals in the ridge line α direction. Further, on the other inclined surface 1b, two exhaust ports 4 and 5 are opened at intervals in the ridge line α direction. Each intake port
The ports 2 and 3 are opened to one side surface of the cylinder head 1 (right side in FIG. 1), and the exhaust ports 4 and 5 are opened to the other side surface of the cylinder head SH (left side in FIG. 1). S
Intake is introduced from one side surface of H and exhausted from the other side surface of the cylinder head SH, a so-called cross flow.
It is a type. Of course, although not shown, the intake ports 2 and 3 and the exhaust ports 4 and 5 are synchronized with the rotation of the crankshaft at a well-known timing by the umbrella valve type intake valve or exhaust valve. It is opened and closed.
【0055】稜線αが通る燃焼室1の略中心(中心ある
いはその近傍)には、1つの副室10が配設されてい
る。この副室10は、燃焼室1の容積(最小容積)より
も十分小さいものとされている。副室10は、シリンダ
ヘッドSHに螺合等により固定された有底筒状の副室構
成部材11を利用して構成されている。すなわち、上方
が開口された副室構成部材11の上端部には点火プラグ
12が螺合されて、当該副室構成部材11の上方開口が
点火プラグ12により施蓋されている。つまり、副室1
0が、副室構成部材11と点火プラグ12とにより画成
され、このような副室10内に、点火プラグ12の点火
ギャップ12a位置される。点火プラグ12は、通常の
エンジンに使用されているものと同じであり(M1
4)、副室10の最大径は、点火プラグ12のねじ部1
2bの外形と同じとされている。One sub-chamber 10 is arranged at the approximate center (center or its vicinity) of the combustion chamber 1 through which the ridge line α passes. This sub chamber 10 is sufficiently smaller than the volume (minimum volume) of the combustion chamber 1. The sub chamber 10 is configured using a bottomed cylindrical sub chamber constituent member 11 fixed to the cylinder head SH by screwing or the like. That is, the spark plug 12 is screwed into the upper end of the sub chamber constituent member 11 having an opening at the upper side, and the upper opening of the sub chamber constituent member 11 is covered by the spark plug 12. That is, sub-chamber 1
0 is defined by the auxiliary chamber constituent member 11 and the ignition plug 12, and the ignition gap 12 a of the ignition plug 12 is positioned in the auxiliary chamber 10. The spark plug 12 is the same as that used in a normal engine (M1
4), the maximum diameter of the sub chamber 10 is the screw portion 1 of the spark plug 12.
It is the same as the outer shape of 2b.
【0056】副室構成部材11の底部はわずかに燃焼室
1内に突出しており、この燃焼室1への突出部分には、
燃焼室1と副室10内とを連通する2つの第1、第2の
噴孔21、22が形成されている。各噴孔21、22の
長さ、直径(開口面積)はそれぞれ等しくされており、
副室10の容積との関係で、後述するように所定寸法と
なるように設定されている。The bottom of the sub-chamber constituting member 11 slightly protrudes into the combustion chamber 1, and the protruding portion into the combustion chamber 1 has
Two first and second injection holes 21 and 22 are formed to connect the combustion chamber 1 and the sub chamber 10 with each other. The injection holes 21 and 22 have the same length and diameter (opening area),
The volume of the sub chamber 10 is set to have a predetermined dimension as described later.
【0057】各噴孔21、22はそれぞれ、燃焼室外周
縁部に向けて指向されている。すなわち、各噴孔21と
22との指向線は、シリンダ軸線方向から見て、燃焼室
1の略中心をとおりかつ稜線αとほぼ直交する方向(シ
リンダ径方向)に伸びており、その向きは互いに反対方
向となっている(噴孔21と22とは燃焼室周方向に1
80度間隔で形成)。より具体的には、第1噴孔21
は、2つの吸気ポ−ト2、3方向つまり吸気弁方向で、
当該吸気ポ−ト2、3の丁度中間位置を通るように指向
されている。第2噴孔22は、排気ポ−ト4、5方向つ
まり排気弁方向で、当該排気ポ−ト4、5の丁度中間位
置を通るように指向されている。また、各噴孔21、2
2は、図2に示すように、シリンダ軸線と平行な面内に
おいて、上死点付近にあるピストン6の頂面外周縁部付
近、つまりピストンクレビスに指向されている。燃焼室
1への燃料供給は、通常のエンジン同様、燃料噴射弁7
から吸気ポ−ト2、3を通して行われる。Each of the injection holes 21 and 22 is directed toward the outer peripheral edge of the combustion chamber. That is, the directivity line between the injection holes 21 and 22 extends in a direction (cylinder radial direction) that passes through substantially the center of the combustion chamber 1 and is substantially orthogonal to the ridgeline α when viewed from the cylinder axis direction. The directions are opposite to each other (the injection holes 21 and 22 are 1 in the circumferential direction of the combustion chamber).
Formed at 80 degree intervals). More specifically, the first injection hole 21
Is in the direction of the two intake ports 2 and 3, that is, toward the intake valve,
It is oriented so as to pass through the intermediate position of the intake ports 2 and 3. The second injection hole 22 is oriented in the direction of the exhaust ports 4 and 5, that is, in the direction of the exhaust valve so as to pass through the intermediate position of the exhaust ports 4 and 5. In addition, each injection hole 21, 2
As shown in FIG. 2, 2 is oriented near the outer peripheral edge of the top surface of the piston 6 near the top dead center, that is, the piston clevis, in a plane parallel to the cylinder axis. The fuel supply to the combustion chamber 1 is performed by the fuel injection valve 7 as in a normal engine.
From the intake ports 2 and 3.
【0058】以上のような構成において、吸気行程にお
いて、吸気ポ−ト2、3から吸入空気が供給されるとと
もに燃料噴射弁7から燃焼室1へ燃料噴射されて、燃焼
室1内に混合気が形成される。圧縮行程において、燃焼
室1内の混合気(の一部)が、噴孔21、22を通し
て、副室10内に導入される。In the above-described structure, in the intake stroke, intake air is supplied from the intake ports 2 and 3 and fuel is injected from the fuel injection valve 7 into the combustion chamber 1 to mix the mixture in the combustion chamber 1. Is formed. In the compression stroke, (a part of) the air-fuel mixture in the combustion chamber 1 is introduced into the sub chamber 10 through the injection holes 21 and 22.
【0059】所定の点火タイミングとなると、点火ギャ
ップ12aが点火される。これにより、副室10内で着
火され、副室10内でで着火された火炎は、噴孔21、
22から細い火炎となって燃焼室1へ勢いよく噴出され
る(初期噴流の生成で初期燃焼)。この噴孔21、22
から噴出される火炎は、燃焼室外周縁部に到達して、燃
焼室外周縁部の周方向に成長されるが、燃焼室外周縁部
に火炎が到達した火炎が燃焼室周方向へ成長しつつある
状態が、図1、図2に示される。When the predetermined ignition timing is reached, the ignition gap 12a is ignited. As a result, the flame ignited in the sub chamber 10 and ignited in the sub chamber 10 is
A thin flame from 22 is jetted vigorously into the combustion chamber 1 (initial combustion due to generation of initial jet flow). These injection holes 21, 22
The flame ejected from the flame reaches the outer peripheral edge of the combustion chamber and grows in the circumferential direction of the outer peripheral edge of the combustion chamber, but the flame that reaches the outer peripheral edge of the combustion chamber is growing in the circumferential direction of the combustion chamber. Are shown in FIGS.
【0060】燃焼室外周縁部向う火炎がは燃焼室周方向
に成長し、この成長が進んだ状態が、図3、図4に示さ
れるが、燃焼室外周縁部の火炎は、燃焼室中心へは十分
成長しない。すなわち、噴孔21、22からの火炎は噴
出火炎であるので、燃焼室外周縁部への到達とその後の
燃焼室周方向への火炎成長は早いが、燃焼室1中心へ向
けての火炎成長は遅いものとなる。そして、火炎が燃焼
室中心へ到達する前に、燃焼室外周縁部のほぼ全長に渡
って火炎が成長して、ほぼリング状の火炎が生成される
(火炎面の反応帯面積が徐々に減少)。The flame toward the outer peripheral edge of the combustion chamber grows in the circumferential direction of the combustion chamber, and the state in which this growth progresses is shown in FIGS. 3 and 4, but the flame at the outer peripheral edge of the combustion chamber does not reach the center of the combustion chamber. Does not grow enough. That is, since the flames from the injection holes 21 and 22 are jet flames, the flames reach the outer peripheral edge of the combustion chamber and the flames grow in the circumferential direction of the combustion chamber thereafter quickly, but the flames grow toward the center of the combustion chamber 1. It will be slow. Then, before the flame reaches the center of the combustion chamber, the flame grows over almost the entire length of the outer peripheral edge of the combustion chamber, and a ring-shaped flame is generated (the reaction zone area of the flame surface gradually decreases). .
【0061】燃焼室外周縁部でもって燃焼室周方向に火
炎が成長している図3、図4の状態において、副室10
内での燃焼は終了しているため、燃焼室1内の圧力が、
副室10内の圧力よりも十分大きくなる。これにより、
燃焼室1内の未燃混合気や、高いエネルギ状態となった
活性化学種(ラジカル)とが、噴孔21、22を通して
副室10内に導入される。そして、副室10内では、上
記ラジカルと未燃混合気との混合によって活性化され、
やがて副室10内において自己着火される(この自己着
火されるまでの間が中期燃焼となる)。In the state shown in FIGS. 3 and 4 where the flame is growing in the circumferential direction of the combustion chamber at the outer peripheral edge of the combustion chamber, the sub chamber 10
Since the combustion inside has ended, the pressure in the combustion chamber 1
It is sufficiently higher than the pressure in the sub chamber 10. This allows
The unburned air-fuel mixture in the combustion chamber 1 and the activated chemical species (radicals) in a high energy state are introduced into the sub chamber 10 through the injection holes 21 and 22. Then, in the sub-chamber 10, it is activated by mixing the radicals and the unburned air-fuel mixture,
Eventually, the sub-chamber 10 is self-ignited (the period until this self-ignition is medium-term combustion).
【0062】副室10内で自己着火されることにより生
じた火炎は、図5、図6に示すように、噴孔21、22
を通して燃焼室1へ噴出されることになる(後期噴流が
生成される後期燃焼)。The flame generated by self-ignition in the sub chamber 10 is, as shown in FIGS. 5 and 6, the injection holes 21 and 22.
Will be ejected to the combustion chamber 1 through (the latter combustion in which the latter jet is generated).
【0063】前述したような燃焼による発熱状態が、図
7に示される。この図7において、破線で示すものは、
燃焼室中心に点火ギャップのみを配設した通常のエンジ
ンでの発熱態様を示してある。この図7から明らかなよ
うに、本発明での発熱態様は、最大発熱量を示す発熱ピ
−ク時点(発熱の重心位置)が、通常のエンジンよりも
リタ−ド、つまり初期燃焼割合が小さいものとされる。
また、発熱開始時期が通常のエンジンよりも遅くなると
共に、燃焼終了時期が通常のエンジンよりも早くなっ
て、全体として燃焼期間の短縮化となっている。The state of heat generation due to the above-mentioned combustion is shown in FIG. In FIG. 7, what is indicated by a broken line is
The figure shows a heat generation mode in a normal engine in which only the ignition gap is arranged in the center of the combustion chamber. As is apparent from FIG. 7, in the heat generation mode of the present invention, the time of the heat generation peak (the center of gravity of heat generation) showing the maximum heat generation is retarded, that is, the initial combustion ratio is smaller than that of a normal engine. To be taken.
Further, the heat generation start time is later than that of the normal engine, and the combustion end time is earlier than that of the normal engine, so that the combustion period is shortened as a whole.
【0064】次に、HC低減とNOX 低減とのメカニズ
ムについて説明するが、先ずHC低減から説明する。Next, the mechanism of HC reduction and NO X reduction will be explained. First, HC reduction will be explained.
【0065】第1に、噴孔21、22から燃焼室外周縁
部に向う初期噴流つまり初期火炎によって、燃焼室外周
縁部が早期に火炎で被覆されることになる。これによ
り、ピストンクレビス部への未燃混合気の押し込み抑
制、ピストンクレビス部に侵入した未燃混合気の早期燃
焼、ホプキンソン効果によるシリンダ外周部のガス温度
上昇および膨張行程中の未燃HCの酸化促進により、H
Cが低減される。First, the outer peripheral edge portion of the combustion chamber is early covered with the flame by the initial jet flow, that is, the initial flame flowing from the injection holes 21 and 22 toward the outer peripheral edge portion of the combustion chamber. This prevents the unburnt air-fuel mixture from being pushed into the piston clevis, promptly burns the unburnt air-fuel mixture that has entered the piston clevis, raises the gas temperature in the cylinder outer periphery due to the Hopkinson effect, and oxidizes unburned HC during the expansion stroke. H by promotion
C is reduced.
【0066】第2に、噴孔21、22から噴出される初
期噴流火炎による撹乱効果によるHC低減がある。すな
わち、燃焼場に撹乱を与えることによって、クエンチ
(消炎)距離が短縮化されて、いわゆる壁面クエンチが
低減されることによるHC低減がある。また、撹乱によ
って、伝播火炎中に存在する未燃HCと残存酸素との衝
突確率が高まることによるHC低減がある。Secondly, there is a reduction in HC due to the disturbing effect of the initial jet flame ejected from the injection holes 21 and 22. That is, by giving disturbance to the combustion field, the quench (extinguishing) distance is shortened, and so-called wall surface quench is reduced, thereby reducing HC. Further, there is a reduction in HC due to an increased probability of collision between unburned HC existing in the propagating flame and residual oxygen due to the disturbance.
【0067】第3に、初期噴流火炎による液状燃料の燃
焼率向上によるHC低減がある。すなわち、液状燃料
(燃料増量が行われる特に冷間時において顕著)は、吸
気弁付近に付着してHC発生の大きな原因となるが、第
1噴孔21からの初期噴流火炎によってこの液状燃料が
十分燃焼されて、HC低減となる。Third, there is a reduction in HC by improving the burning rate of the liquid fuel due to the initial jet flame. That is, the liquid fuel (which is remarkable especially when the fuel amount is increased during cold) adheres to the vicinity of the intake valve and is a major cause of HC generation, but the liquid fuel is generated by the initial jet flame from the first injection hole 21. Sufficiently burned to reduce HC.
【0068】第4に、自己着火後に生じる後期噴流火炎
による撹乱効果を利用したHC低減がある。Fourthly, there is HC reduction utilizing the disturbance effect by the late jet flame that occurs after self-ignition.
【0069】第5に、後期噴流火炎によるラジカルと燃
焼室全体に存在する未燃HCとの化学反応促進によるH
C低減がある。すなわち、例えば『HC+OHラジカル
=H 2 O+CO2 』の反応が促進されて、HC低減とな
る。Fifth, radicals and combustion caused by the late jet flame
H by promoting chemical reaction with unburned HC existing in the entire baking chamber
There is a C reduction. That is, for example, “HC + OH radical
= H 2 O + CO2 Reaction is promoted and HC is reduced.
It
【0070】NOX の低減メカニズムは、次のとおりで
ある。The NO X reducing mechanism is as follows.
【0071】第1に、図7から明らかなように、熱発生
パタ−ンの重心のリタ−ド化によるNOX 低減がある。
特にNOX 発生割合の大きい燃焼初期時での燃焼が抑制
(燃焼温度抑制)されるため、NOX の大幅な低減とな
る。燃焼初期時は、噴流火炎であるため、初期噴流火炎
がいったん通過した後の既燃部分を引き続く噴流火炎が
通過するので、初期燃焼割合つまり初期発熱温度が低い
ものに抑制されて、NOX 低減となる。また、初期噴流
火炎は、冷たい燃焼室外周縁部の壁面に到達するので、
特にNOX 排出割合の高い燃焼初期のNOX 低減が得ら
れる。First, as is clear from FIG. 7, there is a reduction in NO X by the retardation of the center of gravity of the heat generation pattern.
In particular, since the combustion at the initial stage of combustion where the NO x generation rate is large is suppressed (combustion temperature is suppressed), the NO x is greatly reduced. At the beginning of combustion, since it is a jet flame, the jet flame that passes through the burned part after the initial jet flame once passes, so the initial combustion rate, that is, the initial heat generation temperature is suppressed to a low value, and NO x reduction Becomes Also, since the initial jet flame reaches the wall surface of the cold peripheral edge of the combustion chamber,
In particular, NO X reduction at the early stage of combustion with a high NO X emission rate can be obtained.
【0072】第2に、火炎面が、燃焼室周方向に早く成
長して、燃焼室中心へは遅く成長するので、燃焼室周方
向での火炎合体を得られるときは、火炎面積の漸減効果
によって最大発熱量の低下をも期待することができ、N
OX 低減となる。Secondly, since the flame surface grows rapidly in the circumferential direction of the combustion chamber and slowly grows toward the center of the combustion chamber, when flame coalescence in the circumferential direction of the combustion chamber can be obtained, the effect of gradually reducing the flame area is obtained. It is possible to expect a decrease in the maximum calorific value.
O X reduction to become.
【0073】第3に、後期噴流火炎によって、燃焼室全
体に生成されたNOX とラジカル等の還元剤との衝突確
立向上によりNOX が低減される。また、後期噴流火炎
によるかラジカルとNOX との化学反応促進によりNO
X 低減となる。すなわち、例えば『NO+CHラジカル
=N2 +H2 O+CO2 』の還元反応が促進されて、N
OX 低減となる。Third, the late jet flame reduces NO X by improving the probability of collision between NO X generated in the entire combustion chamber and a reducing agent such as radicals. Further, NO by chemical reaction promoting whether radicals and NO X by late Jet flame
X reduction. That is, for example, the reduction reaction of “NO + CH radical = N 2 + H 2 O + CO 2 ” is promoted, and N
O X reduction to become.
【0074】以上に加えて、本発明では、燃焼室外周縁
部での早期燃焼と、燃焼初期の燃焼割合低減とにより、
耐ノッキング性が向上されることになる。また、空燃比
を十分リ−ン(例えば空燃比20以上)にしても着火が
可能であり、また後期噴流火炎の生成もリ−ンにする方
がリッチなときよりもより十分に発生し易いものとな
り、リ−ン化による燃費向上が図れる。In addition to the above, according to the present invention, by the early combustion in the outer peripheral edge of the combustion chamber and the reduction of the combustion ratio in the initial stage of combustion,
The knocking resistance will be improved. Further, ignition is possible even if the air-fuel ratio is sufficiently lean (for example, the air-fuel ratio is 20 or more), and the production of the latter-stage jet flame is more likely to occur sufficiently when it is lean than when it is rich. The fuel economy can be improved by making the engine lean.
【0075】ここで、前述したような燃焼を得るための
噴孔21、22と副室10との具体的な設定について説
明する。いま、噴孔21、22の表面積をAcm2 、副
室10の容積をVcm3 、としたとき、A/Vが(1/
cm)が、3.0×10-3〜1.5×10-2 の範囲と
なるように設定される。また、噴孔21、22の数をn
個としたとき、A・n/Vが(1/cm)が、7.5×
10-3 〜3.0×10-2 の範囲となるように設定さ
れる。なお、噴孔21、22の表面積Aは、その周方向
長さと軸方向長さとを乗算した内表面積である。Here, the specific setting of the injection holes 21 and 22 and the sub chamber 10 for obtaining the above-mentioned combustion will be described. Now, assuming that the surface areas of the injection holes 21 and 22 are Acm 2 and the volume of the sub chamber 10 is Vcm 3 , A / V is (1 /
cm) is set to fall within the range of 3.0 × 10 −3 to 1.5 × 10 −2 . In addition, the number of injection holes 21 and 22 is n
When the number is A / n / V (1 / cm) is 7.5 ×
It is set to be in the range of 10 −3 to 3.0 × 10 −2 . The surface area A of the injection holes 21 and 22 is the inner surface area obtained by multiplying the circumferential length and the axial length.
【0076】シリンダボア径が83mm未満のときは、
副室10の容積Vを1.0cm3 未満とする、あるいは
噴孔21、22の長さLを2.8mm未満となるように
する、との少なくとも一方の条件を満足するように設定
される。When the cylinder bore diameter is less than 83 mm,
The volume V of the sub chamber 10 is set to be less than 1.0 cm 3 , or the length L of the injection holes 21 and 22 is set to be less than 2.8 mm, which are set to satisfy at least one condition. .
【0077】シリンダボア径が83mm以上のときは、
副室10の容積Vを1.0cm3 以上となるように設定
する、あるいは噴孔21、22の長さLを2.8mm以
上とする、という少なくとも一方の条件を満足するよう
に設定される。When the cylinder bore diameter is 83 mm or more,
The volume V of the sub chamber 10 is set to 1.0 cm 3 or more, or the length L of the injection holes 21 and 22 is set to 2.8 mm or more so as to satisfy at least one condition. .
【0078】(2)本発明の好ましい実施例(図8〜図1
7)(2) Preferred embodiment of the present invention (FIGS. 8 to 1)
7)
【0079】図8の説明 図8の実施例は、副室構成部
材11と点火プラグ12とを一体化したものである。す
なわち、副室構成部材11を、点火ギャップ12aを取
り巻くように点火プラグ12に螺合等により固定してあ
る(溶接等による固定でも可)。また、副室構成部材1
1の外周に雄ねじ部11aを形成して、この雄ねじ部1
1aを通常の点火プラグにおけるエンジン取付用のねじ
部として機能させるようにしてある。本実施例によれ
ば、既存のエンジンに対して、何ら特別な変更を加える
ことなく、前述した燃焼態様を得ることができる。ま
た、副室10の保守、点検も、通常の点火プラグをエン
ジンから取り外す要領で簡単に行うことができる。Description of FIG. 8 In the embodiment of FIG. 8, the auxiliary chamber constituent member 11 and the spark plug 12 are integrated. That is, the sub chamber constituent member 11 is fixed to the ignition plug 12 by screwing or the like so as to surround the ignition gap 12a (may be fixed by welding or the like). In addition, the sub chamber constituent member 1
1 has an external thread 11a formed on the outer periphery thereof, and the external thread 1
1a is made to function as a screw portion for mounting an engine in a normal spark plug. According to the present embodiment, the above-described combustion mode can be obtained without making any special change to the existing engine. Further, the maintenance and inspection of the sub chamber 10 can be easily carried out by removing a normal spark plug from the engine.
【0080】図9の説明 図9の実施例は、副室10
を、シリンダヘッドSHと一体に形成したものである。
すなわち、燃焼室1の中心付近に副室先端(底壁)部分
に相当する副室底壁部31を形成し、この副室底壁部3
1に対して、後に、図中一点鎖線で示す方向からキリ加
工によって噴孔21、22を形成するようにしてある。
なお、噴孔21、22の形成角度によっては、キリ加工
の際の干渉とならないように、燃焼室1の外周縁部の一
部に切欠部32を形成するようにしてもよい。Description of FIG. 9 The embodiment of FIG.
Is integrally formed with the cylinder head SH.
That is, a sub-chamber bottom wall portion 31 corresponding to the sub-chamber tip (bottom wall) portion is formed near the center of the combustion chamber 1, and the sub-chamber bottom wall portion 3 is formed.
1, the injection holes 21 and 22 are formed later by drilling from the direction indicated by the alternate long and short dash line in the figure.
Depending on the formation angle of the injection holes 21 and 22, the notch 32 may be formed in a part of the outer peripheral edge of the combustion chamber 1 so as not to interfere with the drilling process.
【0081】図10、図11のの説明 図10、図11
の実施例では、図11に示すような副室の先端部(底壁
部)構成部材33をシリンダヘッドSHの鋳造時に鋳ぐ
るみ、その一部をシリンダヘッドSHの冷却水通路34
内に突出させるようにしてある。そして、後に、シリン
ダヘッドSHと共に先端構成部材33の上部を削り加工
して所定容積の副室10を得るようにし、さらにキリ加
工により先端部構成部材33に噴孔21、22をキリ加
工等により形成してある。なお、副室10の上方は開口
されていて、図2の場合と同様に点火プラグ12が螺合
される。なお、先端構成部材33は、耐熱性に優れた材
質、例えばINC6000等の超Ni合金で形成するの
が好ましい。Description of FIG. 10 and FIG. 11
In this embodiment, the tip end (bottom wall) component member 33 of the sub chamber as shown in FIG. 11 is cast during the casting of the cylinder head SH, and a part thereof is cooled water passage 34 of the cylinder head SH.
It is made to project inside. Then, later, the upper portion of the tip forming member 33 is shaved together with the cylinder head SH so as to obtain the sub chamber 10 having a predetermined volume, and the injection holes 21 and 22 are further cut in the tip forming member 33 by cutting. Has been formed. The sub-chamber 10 has an opening above it, and the spark plug 12 is screwed therein as in the case of FIG. The tip constituent member 33 is preferably made of a material having excellent heat resistance, for example, a super Ni alloy such as INC6000.
【0082】図12、図13の説明 図12、図13の
実施例では、燃焼室1内に吸気のタンブル(縦渦)を生
成するようにしてある。本実施例でも吸・排気弁や2つ
の噴孔21、22の関係は、図2の場合と同様である、
タンブルの回転は、副室10から、排気ポ−ト4、5、
ピストン上面を経由して吸気ポ−ト2、3へと経由する
ような流れとされる。これにより、圧縮行程終期にタン
ブルの崩壊によって生じる2つ渦35が、燃焼室外周縁
部のうち吸気弁側の周方向への火炎伸長が促進される。
なお、燃焼室中心側へ向うスキッシュ流は生成しないの
が好ましい。Description of FIGS. 12 and 13 In the embodiment of FIGS. 12 and 13, tumble (longitudinal vortex) of intake air is generated in the combustion chamber 1. Also in this embodiment, the relationship between the intake / exhaust valve and the two injection holes 21 and 22 is the same as in the case of FIG.
The tumble is rotated from the sub chamber 10 through the exhaust ports 4, 5,
The flow is such that it passes through the upper surface of the piston to the intake ports 2, 3. As a result, the two vortices 35 generated by the collapse of the tumble at the end of the compression stroke promote the flame expansion in the circumferential direction on the intake valve side of the outer peripheral edge of the combustion chamber.
In addition, it is preferable that the squish flow toward the center of the combustion chamber is not generated.
【0083】図14の説明 図14の実施例では、ピス
トン頂面に、突起部6aを形成してある。この突起部6
aは、稜線α方向に細長く伸ばしたり、シリンダ軸線方
向に伸びる略円柱状として形成することができる。噴孔
21、22からの噴流火炎が燃焼室外周縁部に到達する
のを妨げないように形成されている。この突起部6aの
形成により、初期噴流火炎が燃焼室外周縁部に到達した
後、燃焼室中心へ向う火炎の成長が抑制される(燃焼初
期時の燃焼割合抑制)。Description of FIG. 14 In the embodiment of FIG. 14, a protrusion 6a is formed on the top surface of the piston. This protrusion 6
The a can be elongated in the direction of the ridge line α, or can be formed in a substantially cylindrical shape extending in the direction of the cylinder axis. It is formed so as not to prevent jet flames from the injection holes 21 and 22 from reaching the outer peripheral edge of the combustion chamber. Due to the formation of the projections 6a, after the initial jet flame reaches the outer peripheral edge of the combustion chamber, the growth of the flame toward the center of the combustion chamber is suppressed (combustion rate suppression at the initial stage of combustion).
【0084】突起部6aを円柱状として形成した場合、
その半径をr、ピストン6が上死点にあるときの突起部
6aの頂面と噴孔21、22の高さ距離をLとし、噴孔
21、22のシリンダ軸線となす角度をθとしたとき、
tanθ≒r/Lを満足するように、副室10の位置設
定をするのが好ましい。このように設定することによっ
て、本発明での燃焼を得つつ、燃焼室中心へ向う火炎の
成長を十分抑制する上で好ましいものとなる。When the protrusion 6a is formed in a cylindrical shape,
The radius is r, the height distance between the top surface of the projection 6a and the injection holes 21 and 22 when the piston 6 is at the top dead center is L, and the angle between the injection holes 21 and 22 and the cylinder axis is θ. When
It is preferable to set the position of the sub chamber 10 so that tan θ≈r / L is satisfied. By setting in this way, it is preferable in obtaining the combustion in the present invention and sufficiently suppressing the growth of the flame toward the center of the combustion chamber.
【0085】なお、前記突起部6aが存在しない場合、
上記角度θは、45度〜60度の範囲に設定するのが、
圧縮行程中に流入されたピストンクレビスでの未燃ガス
の酸化促進を図る上で好ましいものとなる、また、この
場合は、初期噴流火炎は、ピストン上壁(外周縁部上
壁)よりも、かなり燃焼室外周縁部(ペントル−フ型の
場合傾斜面1a、1bの低い位置)に指向されることに
なり、ピストンの熱負荷増大を避ける上でも好ましいも
のとなる。ピストンの熱負荷増大を避ける意味では、噴
孔21、22の指向方向に、ピストンボス部(ピストン
ピンの連結部分)が位置するように設定することもでき
る。When the protrusion 6a does not exist,
The angle θ is set within the range of 45 degrees to 60 degrees.
It is preferable for promoting the oxidation of unburned gas in the piston clevis that has flowed in during the compression stroke, and in this case, the initial jet flame is more likely than the piston upper wall (outer peripheral edge portion upper wall). It is considerably directed to the outer peripheral edge of the combustion chamber (the lower position of the inclined surfaces 1a and 1b in the case of the Pentorf type), which is also preferable in avoiding an increase in heat load on the piston. In order to avoid an increase in the heat load on the piston, the piston boss portion (the connecting portion of the piston pin) can be set so as to be positioned in the direction of the injection holes 21 and 22.
【0086】図15の説明 図15の実施例では、噴孔
21、22の位置を、燃焼室中心を通るシリンダ直径方
向線から若干オフセットしてあり、噴孔21と22とは
そのオフセット方向を互いに逆にしてある。これによ
り、噴孔21、22からの噴流火炎のシリンダ壁面に対
する衝突角を緩和して、燃焼室周方向への火炎成長が促
進される。また、燃焼室1から副室10内へとガスが導
入されるとき、当該副室10内で渦流を生じさせて、副
室10内の掃気性向上と乱れ向上とによる着火性改善が
得られる。Description of FIG. 15 In the embodiment of FIG. 15, the positions of the injection holes 21 and 22 are slightly offset from the cylinder diametrical direction line passing through the center of the combustion chamber, and the injection holes 21 and 22 have the same offset direction. They are opposite each other. As a result, the collision angle of the jet flame from the injection holes 21, 22 with respect to the cylinder wall surface is relaxed, and flame growth in the circumferential direction of the combustion chamber is promoted. Further, when gas is introduced from the combustion chamber 1 into the sub-chamber 10, a swirl flow is generated in the sub-chamber 10 to improve scavenging property and turbulence in the sub-chamber 10, thereby improving ignitability. .
【0087】図16、図17の説明 図16、図17の
実施例では、2つの噴孔21、22の指向方向を、図1
の場合よりも若干反時計方向に変更してある。すなわ
ち、第1噴孔21を、2つの吸気ポ−ト2、3の丁度中
間位置よりも、一方の吸気ポ−ト2側に偏った位置に指
向させてある。また、第2噴孔22を、2つの排気弁
4、5の丁度中間位置よりも一方の排気ポ−ト5に偏っ
た位置に指向させてある。Description of FIGS. 16 and 17 In the embodiment of FIGS. 16 and 17, the directions of the two injection holes 21 and 22 are changed to those of FIG.
It has been changed slightly counterclockwise than the case. That is, the first injection hole 21 is directed to a position that is biased toward one intake port 2 side rather than the middle position between the two intake ports 2 and 3. Further, the second injection hole 22 is directed to a position deviated to one exhaust port 5 rather than the intermediate position between the two exhaust valves 4 and 5.
【0088】NOX が問題となるエンジン中・高負荷時
には、2つ吸気ポ−ト2、3から共に吸気が供給され
て、燃焼室1内には吸気のスワ−ルを生じさせないよう
にする。これにより、初期噴流火炎は、噴孔21、22
の指向方向とおりに指向されて、濃混合気特に液状燃料
が大量に付着し易い2つの吸気ポ−ト2、3の間を避け
て初期噴流火炎が指向されることになり、初期の燃焼割
合増大を抑制する。When the engine is in a high load condition where NO X is a problem, intake air is supplied from both intake ports 2 and 3 to prevent swirling of intake air in the combustion chamber 1. . As a result, the initial jet flame is generated by the injection holes 21, 22.
The direction of the initial jet flame is directed so as to avoid the space between the two intake ports 2 and 3 where a large amount of the rich air-fuel mixture, particularly the liquid fuel, is likely to be directed in the same direction as in the direction of Suppress growth.
【0089】HCが問題となるエンジンの低負荷時に
は、例えば一方の吸気ポ−ト2からの吸気の供給を停止
させて、図17矢印で示すように、吸気ポ−ト2から3
へ向うような吸気のスワ−ルを生成する。これにより、
初期噴流火炎は、スワ−ルによって変更されて、前述し
た濃混合気(液状燃料)が多く存在する部分に到達させ
て、HC低減を図る。なお、第2噴孔22の指向方向
は、第1噴孔21の指向方向の変更に合わせて変更した
ものである(燃焼室外周縁部でリング状の火炎面が形成
され易いように、第1噴孔21と略180度反対側に第
2噴孔22が位置するように設定)。なお、HC排出が
多くなる冷間時の中負荷時には、スワ−ルを生成するの
が好ましい。なお、スワ−ルの生成、生成停止は、例え
ば、一方の吸気ポ−トに設けた開閉弁の開閉によって切
換えることができる。When the engine has a low load in which HC is a problem, for example, the supply of intake air from one intake port 2 is stopped, and as shown by the arrow in FIG.
Generates a swirl of intake air that goes to. This allows
The initial jet flame is changed by a swirl to reach the portion where the rich air-fuel mixture (liquid fuel) is present, so as to reduce HC. The directivity of the second injection hole 22 is changed in accordance with the change of the directivity of the first injection hole 21 (the first direction so that a ring-shaped flame surface is easily formed at the outer peripheral edge of the combustion chamber). The second injection hole 22 is located on the opposite side of the injection hole 21 by about 180 degrees). In addition, it is preferable to generate swirl at the time of a cold medium load in which a large amount of HC is discharged. The swirl generation and the generation stop can be switched by, for example, opening and closing an opening / closing valve provided in one intake port.
【0090】(3)本発明の好ましい実施例(図18〜図
39)(3) Preferred embodiment of the present invention (FIGS. 18 to 39)
【0091】ここで、副室10内への混合気流入量を増
大させることは、副室10内の内圧や温度上昇を促進さ
せて、着火性改善や副室10の掃気改善のために好まし
いものとなる。また、初期燃焼速度を上昇させること
は、初期噴流火炎の速度上昇となって、燃焼室外周縁部
での燃焼効果増大のために好ましいものとなる。勿論、
後期噴流火炎の速度増大も、燃焼場の乱れを増大させ
て、HC低減、NOX 低減のために好ましいものとなる
あ。このため、例えば、点火時期をリタ−ドさせて、副
室10内への混合気流入時間を長く確保することること
が好ましい(MBTとなる点火時期がリタ−ドされるよ
うにする)。また、例えば可変バルブタイミング機構を
利用して、冷間時特に冷間かつ低負荷時に、吸気弁を早
閉じて、シリンダ内圧や温度上昇を図ることもできる。
上述のように、副室10への混合気量流入促進や初期燃
焼速度上昇を得るための好ましい例について、図18〜
図39を参照しつつ説明する。Increasing the amount of the air-fuel mixture flowing into the sub-chamber 10 promotes the internal pressure and temperature rise in the sub-chamber 10, and is preferable for improving the ignitability and the scavenging of the sub-chamber 10. Will be things. Further, increasing the initial combustion speed is preferable for increasing the speed of the initial jet flame and increasing the combustion effect at the outer peripheral edge of the combustion chamber. Of course,
Speed increases of late jet flames also increases the turbulence of the combustion field, Ah which is preferable for the HC reduction, NO X reduction. For this reason, for example, it is preferable to retard the ignition timing so as to secure a long time for the air-fuel mixture to flow into the sub chamber 10 (so that the ignition timing for MBT is retarded). Further, for example, by using a variable valve timing mechanism, it is possible to quickly close the intake valve during cold, particularly during cold and low load, to increase the cylinder internal pressure and temperature.
As described above, FIG. 18 to FIG.
This will be described with reference to FIG.
【0092】図18の説明 図18の実施例では、 点
火ギャップ12aを、噴孔21、22から十分離間させ
てある。これにより、副室10内で点火ギャップ12a
により着火をおこなったとき、副室10内の火炎が噴孔
21、22から噴出される前に、着火された火炎によっ
て生じる大きな圧力を受けて、噴孔21、22付近にあ
る副室10内の未燃混合気が噴孔21、22から噴出さ
れて、燃焼室1内での乱れが促進される。Description of FIG. 18 In the embodiment of FIG. 18, the ignition gap 12a is sufficiently separated from the injection holes 21 and 22. As a result, the ignition gap 12a in the sub chamber 10
When the ignition is performed by the inside of the sub-chamber 10 near the injection holes 21 and 22, it receives a large pressure generated by the ignited flame before the flame in the sub-chamber 10 is ejected from the injection holes 21 and 22. The unburned air-fuel mixture is ejected from the injection holes 21 and 22 to promote the turbulence in the combustion chamber 1.
【0093】図19の説明 図19は、噴孔21、22
の軸線を副室12の中心に対してオフセットして、噴孔
21、22から噴出される噴流火炎そのものが渦流とな
るように設定されている。そして、上記噴流火炎の渦方
向とは反対方向に吸気のスワ−ルを生成して、燃焼室1
内での乱れを促進するようにしてある。Description of FIG. 19 FIG. 19 shows the injection holes 21 and 22.
The axis of is offset with respect to the center of the sub chamber 12, and the jet flame itself ejected from the injection holes 21 and 22 is set to be a vortex flow. Then, a swirl of intake air is generated in a direction opposite to the vortex direction of the jet flame, and the combustion chamber 1
It is designed to promote internal disturbance.
【0094】図20の説明 図20は、燃焼室外周縁部
に濃混合気を偏在させるようにしたものである(燃焼室
外周縁部の空燃比が燃焼室中心部の空燃比よりもリッ
チ)。この場合は、燃焼室周方向への火炎成長が促進さ
れることになり、HC低減特に低負荷かつ冷間時でのH
C低減に好ましいものとなる。なお、NOX が問題とな
る特に高負荷かつ温間時には、燃焼室1全体に渡って極
力均一な空燃比となるようにするのが好ましい。このよ
うな混合気の分布状態を変更するためには、例えば、燃
料噴射弁7として、燃焼室外周縁部リッチ化用の燃料噴
射弁と、燃焼室全体分布用の燃料噴射弁を用意すればよ
い。Description of FIG. 20 FIG. 20 shows that the rich air-fuel mixture is unevenly distributed on the outer peripheral edge of the combustion chamber (the air-fuel ratio of the outer peripheral edge of the combustion chamber is richer than the air-fuel ratio of the central part of the combustion chamber). In this case, flame growth in the circumferential direction of the combustion chamber is promoted, and HC is reduced, especially when the load is low and H is low.
It is preferable for reducing C. It is preferable that the air-fuel ratio be as uniform as possible over the entire combustion chamber 1, especially when the load is high and the engine is warm, where NO x is a problem. In order to change the distribution state of such an air-fuel mixture, for example, as the fuel injection valve 7, a fuel injection valve for enriching the outer peripheral edge of the combustion chamber and a fuel injection valve for the entire distribution of the combustion chamber may be prepared. .
【0095】図21の説明 図21は、燃焼室1に対し
て、燃焼室1の略接線方向に指向するEGRポート8を
設けて、高温EGRガスが燃焼室外周縁部に偏在するよ
うにしてある。このEGRガスの偏在のため、吸気のス
ワ−ルを形成するのが好ましい。EGRポート8は、シ
リンダヘッドSH内において室の形式で形成されて、E
GRポート開閉用のEGR弁によって開閉される。そし
て、EGR弁は、1サイクル中に2回開閉されて、1回
目の開弁でEGRPポート(室)内に高温EGRガスを
貯留し、2回目の開弁で貯溜していた高温EGRガスを
燃焼室1へ排出する。これにより、燃焼室外周縁部での
燃焼促進、特にHCが問題となる冷間時での燃焼促進が
図られる。Description of FIG. 21 In FIG. 21, an EGR port 8 is provided in the combustion chamber 1 so as to be oriented substantially tangentially to the combustion chamber 1 so that the high temperature EGR gas is unevenly distributed in the outer peripheral edge of the combustion chamber. . Due to the uneven distribution of EGR gas, it is preferable to form a swirl for intake air. The EGR port 8 is formed in the cylinder head SH in the form of a chamber, and
It is opened and closed by the EGR valve for opening and closing the GR port. The EGR valve is opened and closed twice in one cycle, the high temperature EGR gas is stored in the EGRP port (chamber) by the first opening, and the high temperature EGR gas stored by the second opening is stored. Discharge to combustion chamber 1. As a result, combustion is promoted at the outer peripheral edge of the combustion chamber, especially in cold when HC is a problem.
【0096】燃費向上等をも勘案して、空燃比を20以
上のリーンとしつつ、高温EGRガス(内部EGRガ
ス)の割合を5%以上とするのが好ましい。高温EGR
ガスとして内部EGRガスを利用すべく、例えば可変バ
ルブタイミング機構を利用して、冷間時特に冷間かつ低
負荷時に、排気弁の閉じ時期を上死点後25度程度まで
遅い時期にすることもできる。Considering the improvement of fuel efficiency, it is preferable that the ratio of the high temperature EGR gas (internal EGR gas) be 5% or more while keeping the air-fuel ratio lean at 20 or more. High temperature EGR
In order to use the internal EGR gas as the gas, for example, by using a variable valve timing mechanism, the exhaust valve closing timing is delayed to about 25 degrees after top dead center during cold, particularly during cold and low load. You can also
【0097】図22、図23の説明 図22、図23
は、燃焼室外周縁部のうち、噴孔21、22の指向領域
から大きく離れた位置で特に着火性の悪い領域に別途点
火プラグ12Bを設けて、副室10内での点火ギャップ
12aによる着火に先立って、点火プラグ12Bの点火
を行うようにしてある。この点火プラグ12Bを利用し
た着火は、着火性が問題となる冷間時、特に冷間低負荷
時に限定するのが、燃費の観点から好ましいものとな
る。Description of FIGS. 22 and 23 FIGS. 22 and 23
In the outer peripheral edge of the combustion chamber, a spark plug 12B is separately provided in a region far from the directing region of the injection holes 21 and 22 and where ignition performance is particularly poor, so that ignition by the ignition gap 12a in the sub chamber 10 is performed. Prior to this, the ignition plug 12B is ignited. From the viewpoint of fuel consumption, it is preferable to limit the ignition using the spark plug 12B during the cold when the ignitability becomes a problem, particularly during the cold low load.
【0098】図24の説明 図24の実施例は、2つの
噴孔21と22との副室10内への指向方向を変えて、
燃焼室1から噴孔21、22を通して供給されるガス
が、副室10内で渦流(縦渦)を生じるようにして、副
室10内での乱れを大きくするようにしてある。この場
合各噴孔21、と22とは、極力副室10の内表面の接
線方向となるようにするのが好ましく、かつ各噴孔2
1、と22とで形成される渦の方向は互いに同一方向と
なるようにされる。この副室10内での渦生成のため
に、副室構成部材11の下端部内面を、滑らかな曲面と
しておくのが好ましい。Description of FIG. 24 In the embodiment of FIG. 24, the directions of the two injection holes 21 and 22 into the sub chamber 10 are changed,
The gas supplied from the combustion chamber 1 through the injection holes 21 and 22 causes a vortex (longitudinal vortex) in the sub chamber 10 to increase the turbulence in the sub chamber 10. In this case, it is preferable that the injection holes 21 and 22 be as tangential to the inner surface of the sub chamber 10 as possible.
The directions of the vortices formed by 1 and 22 are the same as each other. In order to generate vortices in the sub chamber 10, it is preferable that the inner surface of the lower end portion of the sub chamber constituent member 11 be a smooth curved surface.
【0099】図25の説明 図25では、シリンダ直径
が大きくなる大排気量エンジンにおいて特に好ましいも
のである。すなわち、排気ポ−ト方向へ向う第2噴孔2
2からの噴流火炎は、排気ポ−ト4、5側の燃焼室外周
縁部に到達するのがむずかしくなる。このため、図25
では、副室10そのものを、燃焼室1中心に対して全体
的に排気ポ−ト4、5側にオフセットしてある。そし
て、第1噴孔21の開口面積を、第2噴孔22の開口面
積よりも小さくしてある。これにより、吸気ポ−ト2、
3側のみならず、噴流火炎の到達しにくい側となる排気
ポ−ト4、5側の燃焼室外周縁部へも噴流火炎を確実に
到達させることが可能となる。以上に加えて、副室10
の径つまり点火プラグ12の径を大きいものとしておく
こともできる(例えば点火プラグ12をM16とす
る)。Description of FIG. 25 FIG. 25 is particularly preferable in a large displacement engine in which the cylinder diameter is large. That is, the second injection hole 2 facing the exhaust port direction
It is difficult for the jet flame from 2 to reach the outer peripheral edge of the combustion chamber on the side of the exhaust ports 4 and 5. Therefore, FIG.
Then, the sub chamber 10 itself is entirely offset to the exhaust port 4, 5 side with respect to the center of the combustion chamber 1. The opening area of the first injection hole 21 is smaller than the opening area of the second injection hole 22. As a result, the intake port 2,
The jet flame can surely reach not only the No. 3 side but also the outer peripheral edge of the combustion chamber on the exhaust ports 4, 5 side where the jet flame is hard to reach. In addition to the above, the sub-chamber 10
Alternatively, the spark plug 12 may have a large diameter (for example, the spark plug 12 is M16).
【0100】図26、図27の説明 副室10内への未
燃ガスやラジカルの導入を良好に行うため、噴孔21、
22周辺部の流速を向上させることが好ましいものとな
る。このため、燃焼室1の略中心に設けた副室10に対
して、偏心した位置に旋回中心を有する渦流を燃焼室1
内に形成すればよく、このために、スワ−ルとタンブル
とが合成された斜めスワ−ルを形成するようにしてあ
る。なお、図26、図27中、矢印の大きさは、流速の
大きさを示してある。また、斜めスワ−ルではなく、通
常のスワ−ルでもって噴孔21、22の周辺の流速を十
分早くするには、スワ−ル比を2.5以上とするのが好
ましく、この場合空燃比を20以上のリーンとするのが
好ましい。さらに、ピストン頂面に凹部を形成して、こ
の凹部への未燃混合気の押し込み作用による吸気の角運
動量増大を行うようにすることもできる。Description of FIGS. 26 and 27 In order to favorably introduce unburned gas and radicals into the sub chamber 10, the injection holes 21,
It is preferable to improve the flow velocity in the periphery of 22. Therefore, a swirl having a swirl center at an eccentric position is generated in the combustion chamber 1 with respect to the sub chamber 10 provided substantially in the center of the combustion chamber 1.
It may be formed inside, and for this purpose, an oblique swirl in which the swirl and the tumble are combined is formed. 26 and 27, the size of the arrow indicates the size of the flow velocity. Further, in order to sufficiently increase the flow velocity around the injection holes 21 and 22 with a normal swirl instead of an oblique swirl, it is preferable to set the swirl ratio to 2.5 or more. It is preferable that the fuel ratio is leaner than 20. Further, it is also possible to form a concave portion on the top surface of the piston and increase the angular momentum of the intake air by pushing the unburned air-fuel mixture into the concave portion.
【0101】図28、図29の説明 図28、図29の
実施例では、シリンダ軸線方向から見て、噴孔21が、
一方の吸気ポ−ト2とこの吸気ポ−ト2に隣り合う排気
ポ−ト4との略中間位置に指向され、噴孔22が他方の
吸気ポ−ト3とこの吸気ポ−ト3に隣り合う排気ポ−ト
5との略中間位置に指向されている。また、2つの吸気
ポ−ト2、3からともに吸気を供給して、燃焼室1内
に、タンブルを生成するようにしてある。このタンブル
は、シリンダ軸線方向から見てで、2つの噴孔21と2
2とを結ぶ直線を中心として旋回する方向の渦とされ
る。これにより、タンブルの崩壊付近では、ペントル−
フ型燃焼室の傾斜面1aに沿って、噴孔21と22との
指向線と略直交するような渦が生成されて、噴孔21、
22をとおしての副室10内の未燃ガス導入促進が図ら
れる。Description of FIGS. 28 and 29 In the embodiment of FIGS. 28 and 29, the injection hole 21 is
The injection port 22 is directed to a substantially intermediate position between the one intake port 2 and the exhaust port 4 adjacent to the intake port 2, and the injection hole 22 is provided in the other intake port 3 and the intake port 3. It is directed to a substantially intermediate position between the adjacent exhaust ports 5. Further, the intake air is supplied from the two intake ports 2 and 3 to generate tumble in the combustion chamber 1. This tumble has two injection holes 21 and 2 when viewed from the cylinder axis direction.
It is considered to be a vortex in the direction of turning around a straight line connecting the two. As a result, near the collapse of the tumble,
A vortex that is substantially orthogonal to the directivity line of the injection holes 21 and 22 is generated along the inclined surface 1a of the F-shaped combustion chamber,
The introduction of unburned gas into the sub chamber 10 through 22 is promoted.
【0102】図30〜図32の説明 図30〜図32の
実施例では、副室10に、2つの噴孔21と22との間
において、それぞれ連通口41、42を形成してある。
この連通口41、42は、点火ギャップ12aによる着
火がおこなわれることにより生じる初期噴流火炎は通過
させないで(消炎させる)、副室10内での自己着火に
より生じる後期噴流火炎のみ通過させるようにしてあ
る。すなわち、初期噴流火炎が生じる比較的冷たいとき
は、連通口41、42を通るときに火炎が消炎されて、
初期噴流火炎は、図31に示すように噴孔21、22の
みから噴出される。比較的高温となっている副室10で
の自己着火のときは、連通口41、42によって消炎さ
れないで、後期噴流火炎は、図32に示すように、噴孔
21、22に加えて、連通口41、42からも噴出され
る。Description of FIGS. 30 to 32 In the embodiment of FIGS. 30 to 32, communication holes 41 and 42 are formed in the sub chamber 10 between the two injection holes 21 and 22, respectively.
The communication ports 41, 42 do not allow the initial jet flame generated by the ignition by the ignition gap 12a to pass (extinguish the flame), but allow only the latter jet flame generated by the self-ignition in the sub chamber 10 to pass. is there. That is, when the initial jet flame is relatively cold, the flame is extinguished when passing through the communication ports 41 and 42,
The initial jet flame is ejected only from the injection holes 21 and 22 as shown in FIG. At the time of self-ignition in the sub-chamber 10, which has a relatively high temperature, the secondary jet flame is not extinguished by the communication ports 41, 42, and the late jet flame is communicated in addition to the injection holes 21, 22 as shown in FIG. It is also jetted from the mouths 41 and 42.
【0103】このような連通口41、42を設けること
により、副室10内へのガス導入がより良好に行われ
て、点火ギャップ12aによる着火と、副室10内での
自己着火との両方共に向上される。また、上述の機能を
行う連通口41、42の設定は、連通口41の表面積を
acm2 、副室10の容積をVcm3 としたとき、a/
V(1/cm)が、1.25×10-3 〜3.0×10
-3 の範囲となるように設定すればよい。By providing such communication ports 41, 42, the gas can be introduced into the sub-chamber 10 more favorably, and both the ignition by the ignition gap 12a and the self-ignition in the sub-chamber 10 can be achieved. Will be improved together. Further, the setting of the communication ports 41 and 42 for performing the above-mentioned function is a / when the surface area of the communication port 41 is acm 2 and the volume of the sub chamber 10 is Vcm 3.
V (1 / cm) is 1.25 × 10 −3 to 3.0 × 10
It should be set within the range of -3 .
【0104】図33〜図38の説明 図33〜図38の
実施例では、副室10内を2室化して、この2室間での
ガスの行き来を通して、副室10内での自己着火性等を
改善するようにしたものである。すなわち、副室10内
が、隔壁50により、第1室51と第2室52とに画成
されている。第1室51には、点火ギャップ12aが位
置され、かつ噴孔21、22が開口されている。隔壁5
0には、連通口53が形成されて、この連通口53によ
り、2室51と52とが連通されている。連通口53の
表面積をacm2 、副室10の容積をVcm3 としたと
き、a/V(1/cm)が、1.25×10-3 〜3.
0×10-3 の範囲となるように設定されている(図3
0〜図32における連通口41、42に対応)。Description of FIGS. 33 to 38 In the embodiment of FIGS. 33 to 38, the interior of the sub-chamber 10 is made into two chambers, and gas is passed between these two chambers to allow self-ignitability in the sub-chamber 10. And so on. That is, the inside of the sub-chamber 10 is divided into the first chamber 51 and the second chamber 52 by the partition wall 50. The ignition gap 12 a is located in the first chamber 51, and the injection holes 21 and 22 are opened. Partition wall 5
A communication port 53 is formed at 0, and the two chambers 51 and 52 are communicated by this communication port 53. When the surface area of the communication port 53 is acm 2 and the volume of the sub chamber 10 is Vcm 3 , a / V (1 / cm) is 1.25 × 10 −3 to 3.
The range is set to 0 × 10 -3 (Fig. 3
0 to 32 correspond to the communication ports 41 and 42).
【0105】上記第2室52と連通口53の作用は、図
34〜図38に示すとおりである。すなわち、第1室5
1で点火ギャップ12aによる着火がおこなわれると、
噴孔21、22から当初は未燃ガスが燃焼室1へ噴出さ
れると共に、第2室52へも未燃ガスが導入される(図
34)。この後、噴孔21、22から初期噴流火炎が噴
出されるが(図35)、第2室53へは、連通口53で
の消炎によって噴流火炎は噴出されず、ラジカルが導入
され、第2室52内が活性化される(図36)。The operation of the second chamber 52 and the communication port 53 is as shown in FIGS. 34 to 38. That is, the first chamber 5
When ignition is performed by the ignition gap 12a at 1,
Initially, the unburned gas is jetted from the injection holes 21 and 22 into the combustion chamber 1, and the unburned gas is also introduced into the second chamber 52 (FIG. 34). Thereafter, the initial jet flame is ejected from the injection holes 21 and 22 (FIG. 35), but the jet flame is not ejected to the second chamber 53 due to the quenching at the communication port 53, and the radicals are introduced to the second chamber 53. The inside of the chamber 52 is activated (FIG. 36).
【0106】初期噴流火炎の燃焼室1内の噴出によって
燃焼室1内の圧力温度が上昇するのに伴って、第2室5
2の活性化がより進んで、やがて当該第2室52で自己
着火される。第2室52での自己着火時には、燃焼室1
や第1室51、第2室52での温度、圧力も相当高いた
め、第2室52での自己着火により生じた火炎は、連通
口53で消炎されることなく第1室51へ噴出される
(図37)。そして、最後に、第1室51から噴孔2
1、22を通って後期噴流火炎が燃焼室1へ噴出される
(図38)。As the pressure temperature in the combustion chamber 1 rises due to the ejection of the initial jet flame into the combustion chamber 1, the second chamber 5
The activation of No. 2 progresses further, and eventually the second chamber 52 is self-ignited. During self-ignition in the second chamber 52, the combustion chamber 1
Since the temperature and pressure in the first chamber 51 and the second chamber 52 are also considerably high, the flame generated by self-ignition in the second chamber 52 is ejected to the first chamber 51 without being extinguished at the communication port 53. (FIG. 37). And finally, from the first chamber 51 to the injection hole 2
A late jet flame is ejected into the combustion chamber 1 through Nos. 1 and 22 (FIG. 38).
【0107】図39の説明 図39は、前記図33〜図
38における副室10の第2室52を、副室構成部材1
1内ではなく、シリンダヘッドSH内に形成するように
したものであり、第1室51は、図2に示すのと同じよ
うに形成されている。なお、第1室51と第2室52と
を連通させる連通口53は、副室構成部材11の側壁部
分に構成されている。また、実施例では、第2室52
を、複数(2個)設けてある。このようにすることによ
って、第2室52の容積を大きなものとして確保して、
後期噴流火炎の生成促進が十分に行われる。Description of FIG. 39 FIG. 39 shows the second chamber 52 of the sub chamber 10 in FIGS.
The first chamber 51 is formed in the same manner as that shown in FIG. 2, instead of being formed in the cylinder head SH. The communication port 53 that connects the first chamber 51 and the second chamber 52 is formed in the side wall portion of the sub chamber constituent member 11. Further, in the embodiment, the second chamber 52
A plurality of (two) are provided. By doing so, the volume of the second chamber 52 is ensured to be large,
Generation of late jet flame is sufficiently promoted.
【0108】(4)本発明の好ましい実施例(図40〜図
43)(4) Preferred embodiment of the present invention (FIGS. 40 to 43)
【0109】図40の説明 図40では、副室構成部材
11を、通常のエンジンにおいてシリンダヘッドSHに
形成されている点火プラグ取付ねじ部に螺合させると共
に、副室構成部材11のフランジ部11bを点火プラグ
取付座61に着座させて、副室構成部材11の燃焼室1
に対する突出量が必要最小限となるように、つまり噴孔
21、22とその近傍部分のみが燃焼室1内に突出する
のみとしてある。また、点火プラグ取付座61の上方空
間つまり点火プラグ取付孔60は、エンジンル−ムに開
放されているので、ここに導入され空気によって、点火
プラグ12や副室構成部材11が十分に放熱されるよう
にしてある。Description of FIG. 40 In FIG. 40, the sub chamber constituent member 11 is screwed into a spark plug mounting screw portion formed on the cylinder head SH in a normal engine, and the flange portion 11b of the sub chamber constituent member 11 is screwed. Is seated on the spark plug mounting seat 61, and the combustion chamber 1 of the sub chamber constituent member 11 is
In order to minimize the amount of protrusion to the combustion chamber 1, that is, only the injection holes 21 and 22 and the vicinity thereof are projected into the combustion chamber 1. Further, since the space above the spark plug mounting seat 61, that is, the spark plug mounting hole 60 is open to the engine room, the air introduced therein radiates the spark plug 12 and the sub chamber constituent member 11 sufficiently. I am doing it.
【0110】図41の説明 図41の実施例では、副室
構成部材11を、外側層構成部材11Aと内側層構成部
材11Bとの2層構造としてある。そして、外側層構成
部材11Aを、シリンダヘッドSH(例えばアアルミニ
ウム合金製)との熱伝達率が高い材質(例えばアルミニ
ウム合金)とする一方、内側層構成部材11Bの材質
を、外側層構成部材11Aの間で熱伝達率の小さい材質
(例えば炭素鋼)としてある。Description of FIG. 41 In the embodiment of FIG. 41, the sub-chamber constituting member 11 has a two-layer structure of an outer layer constituting member 11A and an inner layer constituting member 11B. Then, the outer layer constituting member 11A is made of a material (for example, an aluminum alloy) having a high heat transfer coefficient with the cylinder head SH (for example, an aluminum alloy), while the inner layer constituting member 11B is made of a material. The material having a small heat transfer coefficient (for example, carbon steel) is used.
【0111】前記内側層構成部材11Bを、比熱が小さ
い部材(例えばアルミニウム合金)を使用することによ
り、冷間始動時の着火性を向上させることができる。ま
た、内側層構成部材11Bを、燃焼促進効果のある触媒
(例えばPt、Rd等)で構成してもよく、この場合、
内側層構成部材11Bは、コ−ティング層として形成す
ればよい。By using a member having a small specific heat (for example, an aluminum alloy) as the inner layer constituting member 11B, it is possible to improve the ignitability at the cold start. Further, the inner layer constituent member 11B may be composed of a catalyst having a combustion promoting effect (for example, Pt, Rd, etc.). In this case,
The inner layer constituent member 11B may be formed as a coating layer.
【0112】図42の説明 図42の実施例では、、シ
リンダヘッドSHに、副室10(副室構成部材11)近
傍においてこれを取り囲むように冷却水系路70を形成
して、過熱され易い副室10や点火ギャップ12aの冷
却を十分行うようにしてある。Description of FIG. 42 In the embodiment of FIG. 42, a cooling water system passage 70 is formed in the cylinder head SH in the vicinity of the sub-chamber 10 (sub-chamber constituent member 11) so as to surround the sub-chamber SH, so that the sub-heat chamber is easily overheated. The chamber 10 and the ignition gap 12a are sufficiently cooled.
【0113】図43の説明 図43の実施例では、エン
ジン全体の冷却系路を工夫して、シリンダヘッドSHつ
まり副室10の冷却と加温とをともに満足させるように
したものである。すなわち、ラジエタ75(の出口)か
らの冷却水供給系路76が途中で2本に分岐されて、一
方の分岐供給系路76aがシリンダブロック77に接続
され、他方の分岐供給系路76bがシリンダヘッドSH
(図42の冷却水系路70相当)に接続されている。シ
リンダブロック77からの冷却水排出系路78aと、シ
リンダヘッドSHからの冷却水排出系路78bとが、共
通排出系路78で合流されて、ラジエタ75(の入り
口)に接続されている。前記分岐供給系路76bには、
電磁式の流量調整弁79が接続されている。Description of FIG. 43 In the embodiment of FIG. 43, the cooling system passage of the entire engine is devised so that both cooling and heating of the cylinder head SH, that is, the sub chamber 10 are satisfied. That is, the cooling water supply system passage 76 from (the outlet of) the radiator 75 is branched into two on the way, one branch supply system passage 76a is connected to the cylinder block 77, and the other branch supply system passage 76b is connected to the cylinder. Head SH
(Corresponding to the cooling water passage 70 in FIG. 42). A cooling water discharge system passage 78a from the cylinder block 77 and a cooling water discharge system passage 78b from the cylinder head SH are joined together by a common discharge system passage 78 and are connected to the radiator 75 (the entrance thereof). In the branch supply system path 76b,
An electromagnetic type flow control valve 79 is connected.
【0114】いま、エンジンの温間時、特に高負荷時で
の温間時には、弁79が全開とされる。これにより、ラ
ジエタ75からの低温の冷却水が、シリンダブロック7
7を経由することなく、分岐供給系路76bからシリン
ダヘッドSHへ供給されて、副室10の冷却が十分行わ
れることになる。Now, when the engine is warm, especially when the engine is under heavy load, the valve 79 is fully opened. As a result, the low-temperature cooling water from the radiator 75 is transferred to the cylinder block 7
The sub-chamber 10 is sufficiently cooled by being supplied to the cylinder head SH from the branch supply system path 76b without passing through 7.
【0115】エンジンの冷間時、特に低負荷時での冷間
時には、弁79が全閉とされる。これにより、シリンダ
ヘッドSHへの冷たい冷却水の供給が停止されて、副室
10で着火性が阻害されることが防止される。なお、弁
79は、全開と全閉との2段階切換ではなく、例えば、
エンジン負荷とエンジン温度とに応じて3段階以上の多
段階あるいは連続可変的に、冷却水供給系路76aに対
する冷却水供給系路76bの流量割合を変更することが
できる。The valve 79 is fully closed when the engine is cold, especially when the load is low. As a result, the supply of cold cooling water to the cylinder head SH is stopped, and the ignition performance in the sub chamber 10 is prevented from being impaired. It should be noted that the valve 79 is not a two-stage switch between fully open and fully closed, but is, for example,
The flow rate ratio of the cooling water supply system passage 76b to the cooling water supply system passage 76a can be changed in multiple stages of three or more stages or continuously variably according to the engine load and the engine temperature.
【0116】(5)補足説明(5) Supplementary explanation
【0117】ここで、副室10内での点火ギャップ12
aを利用して、後期噴流火炎の生成をより確実に行うこ
とができる。すなわち、初期噴流火炎生成のために通常
の点火タイミングでの1回目の点火を実行した後で、副
室10での自己着火を行わせるタイミングで2回目の点
火を行うようにしてもよい。NOX の生成時間は比較Here, the ignition gap 12 in the sub chamber 10
By utilizing a, it is possible to more reliably generate the late jet flame. That is, the first ignition may be performed at the normal ignition timing to generate the initial jet flame, and then the second ignition may be performed at the timing at which the self-ignition in the sub chamber 10 is performed. Comparison of NO X generation time
【0118】本発明においては、少なくとも低負荷時、
特に冷間低負荷時において、内部EGRガス増大と、吸
気のスワ−ル形成と、空燃比のリーン化とを合わせて行
うのが好ましい。すなわち、空燃比のリーン化によっ
て、燃費改善を行いつつ、後期噴流火炎の生成(副室1
0での自己着火)を確実に得る上で好ましいものとな
る。また、吸気のスワ−ル生成で、副室10内での混合
気導入を良好に行いつつ、リーン化を進める上で好まし
いものとなる。さらに、内部EGRを行うことにより、
外部EGRを行う場合に比して、等容度の低下をまねく
ことなく燃費改善となる。In the present invention, at least when the load is low,
It is preferable to increase the internal EGR gas, swirl the intake air, and make the air-fuel ratio lean, especially when the load is cold and low. That is, the fuel efficiency is improved by making the air-fuel ratio lean, and the late jet flame is generated (sub chamber 1
It is preferable for surely obtaining (self-ignition at 0). In addition, the swirl of the intake air is preferable for advancing leanness while favorably introducing the air-fuel mixture in the sub chamber 10. Furthermore, by performing internal EGR,
Compared with the case where external EGR is performed, the fuel consumption is improved without lowering the isovolume.
【0119】燃焼室の略中心に点火プラグのみを有する
通常のエンジンに比して、燃費改善を10%以上、NO
X 低減割合を75%以上とする場合、内部EGRの割合
を5%以上、スワ−ル比を2.5以上とすればよく、こ
のときの空燃比のリーン化限界は24に近い値となる
(空燃比が20以上になるとリーンになるほどCOの低
減割合が増大される)。Compared with a normal engine having only a spark plug in the substantial center of the combustion chamber, the fuel consumption is improved by 10% or more, and NO is improved.
When the X reduction ratio is 75% or more, the internal EGR ratio may be 5% or more and the swirl ratio may be 2.5 or more. At this time, the lean limit of the air-fuel ratio becomes a value close to 24. (When the air-fuel ratio becomes 20 or more, the leaner the CO reduction rate, the leaner it becomes).
【0120】以上実施例について説明したが、本発明は
これに限らず、例えば次のような場合をも含むものであ
る。Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to this, and includes the following cases, for example.
【0121】噴孔(21、22)の数は、1個あるいは
3個以上であってもよい。噴孔を複数設ける場合、特に
3個以上設ける場合は、燃焼室周方向略等間隔に形成す
ることもできるが、燃焼室外周縁部における燃焼速度の
相違を勘案して、の配設間隔を相当大きく異ならせるよ
うにしてもよい。The number of injection holes (21, 22) may be one or three or more. When a plurality of injection holes are provided, particularly when three or more injection holes are provided, the injection holes can be formed at substantially equal intervals in the circumferential direction of the combustion chamber. You may make it differ greatly.
【0122】吸気ポ−ト(吸気弁)や排気ポ−ト(排気
弁)の数は、例えば、吸気ポ−ト1つでかつ排気ポ−ト
が1つ、あるいは吸気ポ−トが3つで排気ポ−トが2つ
等適宜のものとすることができる。The number of intake ports (intake valves) and exhaust ports (exhaust valves) is, for example, one intake port and one exhaust port, or three intake ports. Therefore, the number of exhaust ports can be appropriately set to two, etc.
【0123】燃焼室形状は、ペントル−フ型に限らず、
半球状、クサビ状等適宜の形状とすることができる。特
許請求の範囲の記載において、燃焼制御方法における請
求項は、燃焼制御装置としても適用でき、逆に燃焼制御
装置における請求項は燃焼制御方法としても適用でき
る。各実施例等で用いた用語は、例えばその部材の名称
あるいは機能に対して、手段あるいは装置等の名称を付
して上位概念化し得るものである。また、実施例等にお
いて、2個以上しめされたものは、複数という用語で上
位概念化し得るものである。The shape of the combustion chamber is not limited to the Pentorf type,
It can be formed in an appropriate shape such as a hemispherical shape or a wedge shape. In the claims, the claims in the combustion control method can be applied as a combustion control device, and conversely, the claims in the combustion control device can be applied as a combustion control method. The terminology used in each of the embodiments and the like can be superordinated to the name or function of the member by adding the name of means or device. In addition, in the embodiments and the like, a combination of two or more can be conceptualized as a plural term.
【図1】本発明の一実施例を示し、燃焼室をその内面側
から見た簡略平面図で、初期燃焼状態を示す。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention and is a simplified plan view of a combustion chamber as seen from the inner surface side thereof, showing an initial combustion state.
【図2】図1のX2−X2線相当断面図。FIG. 2 is a sectional view corresponding to line X2-X2 in FIG.
【図3】燃焼中期状態を示すもので、図1に対応した
図。FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 1, showing a mid-stage combustion state.
【図4】燃焼中期状態を示すもので、図2に対応した
図。FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 2, showing a mid-stage combustion state.
【図5】燃焼後期状態を示すもので、図1に対応した
図。FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 1, showing a latter stage state of combustion.
【図6】燃焼後期状態を示すもので、図2に対応した
図。FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 2, showing a latter stage state of combustion.
【図7】本発明による燃焼態様を従来のものと比較して
示す図。FIG. 7 is a view showing a combustion mode according to the present invention in comparison with a conventional one.
【図8】本発明の変形例を示す要部断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view of essential parts showing a modified example of the present invention.
【図9】本発明の変形例を示す要部断面図。FIG. 9 is a sectional view of an essential part showing a modified example of the present invention.
【図10】本発明の変形例を示す要部断面図。FIG. 10 is a sectional view of an essential part showing a modified example of the present invention.
【図11】図10の状態を得る前の要部断面図。11 is a cross-sectional view of a main part before the state of FIG. 10 is obtained.
【図12】本発明の変形例を示す要部断面図。FIG. 12 is a sectional view of an essential part showing a modified example of the present invention.
【図13】図12に対応した簡略平面図。13 is a simplified plan view corresponding to FIG.
【図14】本発明の変形例を示す要部断面図。FIG. 14 is a sectional view of an essential part showing a modified example of the present invention.
【図15】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 15 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図16】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 16 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図17】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 17 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図18】本発明の変形例を示す要部断面図。FIG. 18 is a cross-sectional view of essential parts showing a modified example of the present invention.
【図19】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 19 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図20】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 20 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図21】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 21 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図22】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 22 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図23】図23に示す外周点火プラグの点火時期を示
す図。23 is a diagram showing the ignition timing of the outer periphery spark plug shown in FIG. 23.
【図24】本発明の変形例を示す要部断面図。FIG. 24 is a cross-sectional view of essential parts showing a modified example of the present invention.
【図25】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 25 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図26】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 26 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図27】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 27 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図28】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 28 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図29】本発明の変形例を示す要部断面図。FIG. 29 is a cross-sectional view of essential parts showing a modified example of the present invention.
【図30】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 30 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図31】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 31 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図32】本発明の変形例を示す簡略平面図。FIG. 32 is a simplified plan view showing a modified example of the present invention.
【図33】本発明の変形例を示す要部断面図。FIG. 33 is a cross-sectional view of essential parts showing a modified example of the present invention.
【図34】図33での燃焼態様を示す要部断面図。34 is a cross-sectional view of the main parts showing the combustion mode in FIG. 33.
【図35】図33での燃焼態様を示す要部断面図。FIG. 35 is a cross-sectional view of the essential parts showing the combustion mode in FIG. 33.
【図36】図33での燃焼態様を示す要部断面図。FIG. 36 is a cross-sectional view of the essential parts showing the combustion mode in FIG. 33.
【図37】図33での燃焼態様を示す要部断面図。FIG. 37 is a cross-sectional view of the essential parts showing the combustion mode in FIG. 33.
【図38】図33での燃焼態様を示す要部断面図。FIG. 38 is a cross-sectional view of the essential parts showing the combustion mode in FIG. 33.
【図39】本発明の変形例を示す要部断面図。FIG. 39 is a cross-sectional view of essential parts showing a modified example of the present invention.
【図40】本発明の変形例を示す要部断面図。FIG. 40 is a cross-sectional view of essential parts showing a modified example of the present invention.
【図41】本発明の変形例を示す要部断面図。FIG. 41 is a cross-sectional view of essential parts showing a modified example of the present invention.
【図42】本発明の変形例を示す要部断面図。FIG. 42 is a cross-sectional view of essential parts showing a modified example of the present invention.
【図43】本発明の変形例を示す冷却水系統図。FIG. 43 is a cooling water system diagram showing a modified example of the present invention.
SH:シリンダヘッド 1:燃焼室 2、3:吸気ポ−ト 4、5:排気ポ−ト 6:ピストン 6a:突起部 8:EGRポート 10:副室 11:副室構成部材 12:点火プラグ 12a:点火ギャップ 12b:点火プラグのねじ部 12B:燃焼室外周縁部に設けた点火プラグ 21,22:噴孔 33:副室構成部材 34:冷却水通路 41、42:連通口 50:隔壁 51:第1室 52:第2室 53:連通口 70:冷却水通路 75:ラジエタ 76a:冷却水供給系路(シリンダブロック用) 76b:冷却水供給系路(シリンダヘッド用) 79:流量割合調整弁 SH: Cylinder head 1: Combustion chamber 2, 3: Intake port 4, 5: Exhaust port 6: Piston 6a: Protrusion 8: EGR port 10: Subchamber 11: Subchamber constituent member 12: Spark plug 12a : Ignition gap 12b: Threaded portion of spark plug 12B: Spark plugs 21 and 22 provided on the outer peripheral edge of the combustion chamber 33: Injection hole 33: Sub-chamber constituent member 34: Cooling water passage 41, 42: Communication port 50: Partition wall 51: No. 1st chamber 52: Second chamber 53: Communication port 70: Cooling water passage 75: Radiator 76a: Cooling water supply system passage (for cylinder block) 76b: Cooling water supply system passage (for cylinder head) 79: Flow rate adjusting valve
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02B 23/00 F02B 23/00 G 23/08 23/08 A S H F02F 1/24 F02F 1/24 E F02M 25/07 580 F02M 25/07 580C F02P 13/00 302 F02P 13/00 302B 15/08 301 15/08 301M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location F02B 23/00 F02B 23/00 G 23/08 23/08 ASH F02F 1/24 F02F 1 / 24 E F02M 25/07 580 F02M 25/07 580C F02P 13/00 302 F02P 13/00 302B 15/08 301 15/08 301M
Claims (49)
と共に内部に点火ギャップを有する副室が配設され、 前記副室内の混合気を前記点火ギャップにより着火し
て、該副室内で生じた火炎を前記噴孔から燃焼室外周縁
部に向けて噴出させる第1ステップと、 燃焼室内の未燃混合気を前記副室内に導入する第2ステ
ップと、 前記副室内に導入された未燃混合気を該副室内で自己着
火させて、前記噴孔から火炎を噴出させる第3ステップ
と、を備えていることを特徴とするエンジンの燃焼制御
方法。1. A sub-chamber having an injection hole directed to the outer peripheral edge of the combustion chamber and having an ignition gap inside is disposed, and an air-fuel mixture in the sub-chamber is ignited by the ignition gap, and inside the sub-chamber. The first step of ejecting the generated flame from the injection hole toward the outer peripheral edge of the combustion chamber, the second step of introducing the unburned air-fuel mixture in the combustion chamber into the sub chamber, and the unburned gas introduced into the sub chamber And a third step of causing a mixture to self-ignite in the sub chamber and ejecting a flame from the injection hole.
燃焼室へ供給された混合気が前記噴孔を通して前記副室
内へ導入され、 前記第1ステップによる燃焼室外周縁部へ向けての火炎
噴出によって燃焼室内の圧力が前記副室内の圧力よりも
高くなることによって、該副室内に燃焼室内の未燃混合
気が導入される、ことを特徴とするエンジンの燃焼制御
方法。2. The method according to claim 1, wherein before ignition by the ignition gap in the first step,
The air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is introduced into the sub chamber through the injection holes, and the pressure in the combustion chamber becomes higher than the pressure in the sub chamber due to the ejection of flame toward the outer peripheral edge of the combustion chamber in the first step. As a result, the unburnt air-fuel mixture in the combustion chamber is introduced into the sub chamber, and the combustion control method for the engine.
ている、ことを特徴とするエンジンの燃焼制御方法。3. The sub-chamber according to claim 1, wherein the sub-chamber is arranged substantially at the center of the combustion chamber, and the plurality of injection holes are provided at intervals in the circumferential direction of the combustion chamber. Engine combustion control method.
た火炎により燃焼室周方向ほぼ全長に渡って火炎が成長
した後、前記第3ステップがおこなわれるもの。4. The third step according to claim 3, wherein the flame ejected toward the outer peripheral edge of the combustion chamber in the first step causes the flame to grow over substantially the entire circumferential direction of the combustion chamber, and then the third step. thing.
から見て、吸気弁の配設方向へ向けて指向されているも
の。5. The injection hole according to claim 3, wherein some of the plurality of injection holes are directed in a direction in which the intake valve is arranged, as viewed from the cylinder axis direction.
つの吸気弁の間を通って燃焼室外周縁部に指向されてい
るもの。6. The intake system according to claim 5, further comprising two intake valves arranged in parallel with each other, wherein the part of the injection holes is provided with the two intake valves when viewed from a cylinder axis direction.
It is directed toward the outer peripheral edge of the combustion chamber through the space between two intake valves.
合気の空燃比が理論空燃比よりも十分リーンとされてい
るもの。9. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is sufficiently leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, at least at a low load.
ると共に内部に点火ギャップを有する副室が配設され、 前記副室と噴孔との設定が、 前記副室内の混合気を前記点火ギャップにより着火する
ことにより、該副室内で生じた火炎が前記噴孔から燃焼
室外周縁部に向けて噴出される初期燃焼が行われた後、
該副室内に導入される燃焼室内の未燃混合気が該副室内
で自己着火されて該噴孔から火炎が再度噴出される後期
燃焼が行われるようにされている、ことを特徴とするエ
ンジンの燃焼制御装置。10. A sub-chamber having an injection hole directed to the outer peripheral edge of the combustion chamber and having an ignition gap therein is set, and the setting of the sub-chamber and the injection hole is performed by setting the air-fuel mixture in the sub-chamber to the After the initial combustion in which the flame generated in the sub chamber is ejected from the injection hole toward the outer peripheral edge of the combustion chamber by igniting by the ignition gap,
The engine is characterized in that the unburned air-fuel mixture in the combustion chamber introduced into the sub chamber is self-ignited in the sub chamber so that the flame is ejected again from the injection hole to perform the late combustion. Combustion control device.
段を備え、 前記初期燃焼が行われる前の副室への混合気供給が、燃
焼室から前記噴孔を通して行われる、ことを特徴とする
エンジンの燃焼制御装置。11. A fuel supply means for supplying fuel to a combustion chamber through an intake port according to claim 10, wherein the air-fuel mixture is supplied to the auxiliary chamber before the initial combustion is performed from the combustion chamber. A combustion control device for an engine, which is performed through a hole.
室周方向ほぼ全長に渡って火炎が成長した後、前記副室
内での自己着火が行われる、ことを特徴とするエンジン
の燃焼制御装置。12. The sub-chamber according to claim 10, wherein the sub-chamber is provided substantially in the center of the combustion chamber, the plurality of injection holes are provided at intervals in the circumferential direction of the combustion chamber, and are jetted toward the outer peripheral edge of the combustion chamber. A combustion control device for an engine, characterized in that self-ignition is performed in the sub chamber after the flame has grown over substantially the entire length in the circumferential direction of the combustion chamber due to the flame.
向から見て、吸気弁配設方向に指向されている、ことを
特徴とするエンジンの燃焼制御装置。13. The engine according to claim 12, wherein some of the plurality of injection holes are oriented in the intake valve installation direction when viewed from the cylinder axis direction. Combustion control device.
3 、としたとき、A/Vが(1/cm)が、3.0×1
0-3 〜1.5×10-2 の範囲となるように設定され
ている、ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。14. The method of claim 10, Acm 2 the surface area of the injection hole, the volume of the auxiliary chamber Vcm
3 , when A / V (1 / cm) is 3.0 × 1
A combustion control device for an engine, wherein the combustion control device is set so as to fall within a range of 0 −3 to 1.5 × 10 −2 .
室の容積をVcm3 、としたとき、 A・n/Vが(1/cm)が、7.5×10-3 〜3.
0×10-2 の範囲となるように設定されている、こと
を特徴とするエンジンの燃焼制御装置。15. In claim 10, when the surface area of the injection holes is Acm 2 , the number of injection holes is n, and the volume of the sub chamber is Vcm 3 , A · n / V is (1 / cm ) Is 7.5 × 10 −3 to 3.
A combustion control device for an engine, characterized in that the range is set to 0 × 10 -2 .
Vが1.0cm3 未満となるように設定されている、こ
とを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。16. The combustion control system for an engine according to claim 14, wherein the volume V of the sub chamber is set to be less than 1.0 cm 3 when the cylinder bore diameter is less than 83 mm.
Lが2.8mm未満となるように設定されている、こと
を特徴とするエンジンの燃焼制御装置。17. The combustion control system for an engine according to claim 14, wherein when the cylinder bore diameter is less than 83 mm, the length L of the injection hole is set to be less than 2.8 mm.
Vが1.0cm3 以上となるように設定されている、こ
とを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。18. The combustion control system for an engine according to claim 14, wherein the volume V of the sub chamber is set to 1.0 cm 3 or more when the cylinder bore diameter is 83 mm or more.
Lが2.8mm以上となるように設定されている、こと
を特徴とするエンジンの燃焼制御装置。19. The combustion control device for an engine according to claim 14, wherein when the cylinder bore diameter is 83 mm or more, the length L of the injection hole is set to be 2.8 mm or more.
むように前記点火プラグに固定された副室構成部材を有
して、該副室構成部材内に前記副室が構成され、 前記副室構成部材が、シリンダヘッドに対する取付用の
ねじ部を有している、ことを特徴とするエンジンの燃焼
制御装置。20. The sub chamber constituent member according to claim 10, wherein the sub chamber constituent member is fixed to the spark plug so as to surround the ignition gap and in which the injection hole is formed. A combustion control device for an engine, characterized in that a chamber is configured, and the sub chamber constituent member has a screw portion for attachment to a cylinder head.
ねじ部が形成された副室構成部材がシリンダヘッドに固
定され、 前記点火プラグを前記副室構成部材に螺合したとき、該
副室構成部材と点火プラグとで前記副室が画成されるよ
うにされている、ことを特徴とするエンジンの得燃焼制
御装置。21. The sub-chamber constituting member, wherein the injection hole is formed and the screw portion for mounting the ignition plug is formed, is fixed to a cylinder head, and the ignition plug is constituted by the sub-chamber structure. A combustion control device for an engine, characterized in that the sub chamber is defined by the sub chamber constituent member and the ignition plug when the sub chamber is screwed to the member.
とを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。22. The combustion control device for an engine according to claim 10, wherein the sub chamber is integrally formed with a cylinder head.
が燃焼室内に露出されている、ことを特徴とするエンジ
ンの燃焼制御装置。23. The engine combustion control device according to claim 10, wherein only the injection hole and a portion in the vicinity of the injection hole of the sub chamber are exposed in the combustion chamber.
れている、ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。24. The engine combustion control device according to claim 10, wherein the member forming the sub chamber is cast around a cylinder head.
に、他方側に排気弁が配設され、 吸気のタンブルを生成する手段が設けられ、 前記吸気のタンブルの流れ方向が、排気弁、ピストン上
面を通った後吸気弁へと流れるように設定されている、
ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。25. The intake valve according to claim 10, wherein an intake valve is provided on one side in the diametrical direction of the cylinder and an exhaust valve is provided on the other side, and a means for generating a tumble of the intake is provided. The flow direction of the tumble is set so that it flows to the intake valve after passing through the exhaust valve and the upper surface of the piston.
A combustion control device for an engine, characterized in that
ての火炎伝播を規制する突起部が形成されている、こと
を特徴とするエンジンの燃焼制御装置。26. The sub-chamber according to claim 10, wherein the sub-chamber is located substantially in the center of the combustion chamber, and a protrusion portion is formed on the top surface of the piston for restricting flame propagation from the outer peripheral edge portion of the combustion chamber to the center of the combustion chamber. A combustion control device for an engine, characterized in that
るように前記噴孔の指向方向が設定され、 低負荷時のみ、前記噴孔から噴出される火炎が前記濃混
合気領域に偏向されるように吸気のスワ−ルを生成する
スワ−ル生成手段を備えている、ことを特徴とするエン
ジンの燃焼制御装置。27. The directing direction of the injection hole according to claim 10, wherein the direction of the injection hole is set so as to avoid a region where the rich air-fuel mixture exists in the outer peripheral edge portion of the combustion chamber, and the injection direction is set only when the load is low. A combustion control device for an engine, comprising: a swirl generating means for generating a swirl of intake air so that a flame to be deflected to the rich air-fuel mixture region.
0度の角度範囲となるように設定されている、ことを特
徴とするエンジンの燃焼制御装置。28. The sub chamber, that is, the injection hole is located substantially at the center of the combustion chamber, and the axis of the injection hole is 45 degrees to 6 degrees with respect to the cylinder axis.
A combustion control device for an engine, wherein the combustion control device is set to have an angle range of 0 degree.
れ、 前記噴孔の軸線が、燃焼室中心を通るシリンダ直径方向
線に対してオフセットされている、ことを特徴とするエ
ンジンの燃焼制御装置。29. The sub chamber, that is, the injection hole is located substantially at the center of the combustion chamber, and the plurality of injection holes are provided at intervals in the circumferential direction of the combustion chamber. Is offset with respect to a cylinder diametrical line passing through the center of the combustion chamber.
火炎が前記噴孔から噴出される前に、該着火された火炎
により圧縮された該副室内の圧縮混合気が該噴孔から噴
出されるように設定されている、ことを特徴とするエン
ジンの燃焼制御装置。30. The air-fuel mixture in the sub chamber is ignited by an ignition plug according to claim 10,
Before the flame is ejected from the injection hole, the compressed air-fuel mixture in the sub chamber compressed by the ignited flame is set to be ejected from the injection hole. Combustion control device.
り、前記副室内からの圧縮混合気の噴出が行われる、こ
とを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。31. The engine combustion control device according to claim 30, wherein the compressed air-fuel mixture is ejected from the sub chamber by increasing the distance between the injection hole and the ignition gap. .
増大手段を備えている、ことを特徴とするエンジンの燃
焼制御装置。32. The internal EGR for increasing the internal EGR gas in the combustion chamber according to claim 10.
An engine combustion control device comprising an increasing means.
る、ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。33. The engine combustion control device according to claim 32, wherein the supply ratio of the internal EGR gas is 5% or more.
される、ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。34. The combustion control device for an engine as claimed in claim 32 or 33, wherein the internal EGR gas is eccentrically supplied to an outer peripheral edge portion of the combustion chamber.
するように供給され、エンジンの温間時には、燃焼室全
体に渡って略均一な濃さの混合気が供給されるように設
定されている、ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装
置。35. When the engine is cold, the rich air-fuel mixture is supplied so as to be unevenly distributed on the outer peripheral edge of the combustion chamber, and when the engine is warm, the rich air-fuel mixture has a substantially uniform concentration. An engine combustion control device, characterized in that the mixture is set to be supplied.
火性が悪くなる領域に、別途点火プラグが配設されてい
る、36. A spark plug is provided separately in a region of the outer peripheral edge of the combustion chamber, which is outside the directivity region of the injection hole and in which the ignitability deteriorates.
ガスが、該副室内で渦流となるように該複数の噴孔が形
成されいる、ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装
置。37. The injection hole according to claim 10, wherein the injection hole has a plurality of holes, and the introduction gas introduced into the sub chamber from the combustion chamber through the injection holes becomes a vortex in the sub chamber. A combustion control device for an engine, wherein:
排気弁に近い位置となるように燃焼室中心からオフセッ
トして位置され、 前記噴孔が、シリンダ軸線方向から見て、吸気弁方向に
指向された第1噴孔と、排気弁方向に指向された第2噴
孔とを有し、 前記第1噴孔の開口面積が、前記第2噴孔の開口面積よ
りも大きくされている、ことを特徴とするエンジンの燃
焼制御装置。38. The sub chamber is offset from the combustion chamber center so as to be closer to the exhaust valve than the intake valve when viewed from the cylinder axis direction, and the injection hole is When viewed from the cylinder axis direction, it has a first injection hole oriented in the intake valve direction and a second injection hole oriented in the exhaust valve direction, and the opening area of the first injection hole is the second injection hole. An engine combustion control device, characterized in that the opening area is larger than the opening area of the hole.
が生成され、 燃焼室へ供給される混合気の空燃比が、20以上とされ
ている、ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。39. The sub-chamber is located substantially at the center of the combustion chamber according to claim 10, and an intake air swirl having a swirl ratio of 2.5 or more is generated in the combustion chamber and supplied to the combustion chamber. The combustion control device for an engine, wherein the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to 20 or more.
するエンジンの燃焼制御装置。40. The combustion control device for an engine according to claim 10, wherein the sub chamber is located substantially in the center of the combustion chamber, and an oblique swirl is generated in the combustion chamber.
ンブルの流れ方向と略直交する方向となるように設定さ
れている、ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。41. The sub-chamber is located substantially in the center of the combustion chamber, intake air tumble is generated in the combustion chamber, and the direction of the injection hole is such that the tumble flow is near the piston top dead center. A combustion control device for an engine, wherein the combustion control device is set so as to be substantially orthogonal to the direction.
を連通する連通口をさらに備え、 前記連通口は、前記点火プラグにより前記副室内で着火
された初期燃焼の火炎が燃焼室へ向けて噴出されないよ
うに形状設定されている、ことを特徴とするエンジンの
燃焼制御装置。42. A communication port according to claim 10, further comprising a communication port communicating with the sub chamber and the combustion chamber at a position different from the injection hole, the communication port being ignited in the sub chamber by the spark plug. A combustion control device for an engine, wherein a shape of the initial combustion flame is set so as not to be ejected toward the combustion chamber.
の火炎を、該連通口を通して燃焼室へ噴出するように設
定されている、ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装
置。43. The communication port according to claim 42, wherein the communication port is set so as to eject the flame of late combustion due to self-ignition in the sub chamber to the combustion chamber through the communication port. Engine combustion control device.
としたとき、 a/Vが(1/cm)、1.25×10-3 〜3.0×
10-3 の範囲となるように設定されている、ことを特
徴とするエンジンの燃焼制御装置。44. claimed in claim 43, wherein the acm 2 the surface area of the communication port, the sub-chamber volume Vcm 2
Then, a / V is (1 / cm), 1.25 × 10 −3 to 3.0 ×
A combustion control device for an engine, wherein the combustion control device is set to fall within a range of 10 −3 .
る、ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。45. The engine combustion control device according to claim 10, wherein the inner surface of the sub chamber is coated with a catalyst for promoting combustion.
される、ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。46. The engine combustion control device according to claim 10, wherein the spark plug is reignited immediately before the start of the latter combustion.
第1室と、 前記第1室に対して連通口を介して連通された第2室と
を有し、 前記連通内口は、前記点火プラグにより前記第1室内で
着火された初期燃焼の火炎が前記第2室へ噴出されない
ように、かつ該第2室での自己着火による後期燃焼の火
炎を該第1室へ向けて噴出するように設定されている、
ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。47. The first chamber, wherein the sub chamber has the injection hole and the ignition gap is located, and the second chamber communicates with the first chamber through a communication port. A chamber, wherein the communication inner port prevents the flame of the initial combustion ignited in the first chamber by the spark plug from being ejected to the second chamber, and the latter stage of self-ignition in the second chamber. It is set to eject a combustion flame toward the first chamber,
A combustion control device for an engine, characterized in that
前記副室近傍に位置される副室冷却用通路を有し、 ラジエタからの冷却水をエンジンに供給する冷却水供給
系路として、シリンダブロック内の冷却水通路に連なる
ブロック用供給通路とは別個独立して、前記ヘッド内冷
却水通路へ連なるヘッド用供給通路が設けられ、 エンジン温間時には冷間時に比して、前記ヘッド用供給
通路から供給する冷却水量を増大させる冷却水供給量調
整手段を備えている、ことを特徴とするエンジンの燃焼
制御装置。48. The in-head cooling water passage formed in the cylinder head according to claim 10,
It has a sub-chamber cooling passage located near the sub-chamber, and serves as a cooling water supply system passage for supplying the cooling water from the radiator to the engine, and is separate from the block supply passage connected to the cooling water passage in the cylinder block. Independently, a head supply passage communicating with the head cooling water passage is provided, and the cooling water supply amount adjusting means increases the amount of cooling water supplied from the head supply passage when the engine is warm as compared to when it is cold. A combustion control device for an engine, comprising:
されると共に、前記第2噴孔が燃焼室外周縁部のうち排
気弁方向に指向されている、ことを特徴とするエンジン
の燃焼制御装置。49. The sub-chamber according to claim 10, wherein only one sub-chamber is provided substantially in the center of the combustion chamber, and the injection holes are provided with two first injection holes and two second injection holes. A combustion control device for an engine, wherein one injection hole is directed toward the intake valve in the outer peripheral edge of the combustion chamber, and the second injection hole is directed toward the exhaust valve in the outer peripheral edge of the combustion chamber. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7089125A JPH08284665A (en) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | Combustion control method for engine and its device |
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ID=13962173
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