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JPH086590B2 - 内燃機関の燃焼室 - Google Patents

内燃機関の燃焼室

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JPH086590B2
JPH086590B2 JP60276024A JP27602485A JPH086590B2 JP H086590 B2 JPH086590 B2 JP H086590B2 JP 60276024 A JP60276024 A JP 60276024A JP 27602485 A JP27602485 A JP 27602485A JP H086590 B2 JPH086590 B2 JP H086590B2
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swirl
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は内燃機関の燃焼室に係り、特にアルコール、
ガソリン等の低セタン価・揮発性燃料油を使用するため
のスパークプラグを有する内燃機関の燃焼室に関する。
[従来の技術] 一般に熱効率が高く燃費が良くスパークプラグによる
点火を行なうものとしては、第6図に示すディーゼルエ
ンジンのスパークアシスト装置(実開昭58−178419号公
報)が知られている。
図示されるこの提案は、ピストン頂部aを窪ませたト
ロイダル燃焼室b内に、その燃焼室bの内周壁cに噴射
される燃料噴霧域dのスワールS方向上流側に、且つ上
記内周壁c近傍にスパーク位置があるようにスパークプ
ラグfを設けたものである。
[発明が解決しようとする問題点] 上述の如く構成された提案は、スパールによって上流
側から下流側に燃料噴霧域dが流されることを利用し
て、その噴射点からスパーク位置に達するまでの時間
を、燃料が圧縮空気に触れて蒸発される蒸発期間とし
て、燃料と空気との混合性を高め着火性・始動性を向上
させようとするものである。
ところが、この提案の構成ではアルコール、ガソリン
等の低セタン価・揮発性燃料を着火燃焼させることがで
きなかった。
揮発性燃料油は、その揮発性の高さから燃焼室に噴射
されると、瞬時に蒸発されて拡散されるため、燃焼室の
混合気の濃度をスパークプラグの点火によって着火し、
火炎伝播させる濃度にするためには、噴射燃料油を増量
したり、吸気を絞って空燃費を調節しなければならなか
った。
しかし、吸気を絞ることは、内燃機関のポンピング仕
事の増加になり、いずれも燃費・出力の観点から好まし
くなく、スパークプラグ周辺に着火燃焼性の優れた適度
な濃さの混合気を分布させるような提案が望まれてい
た。
[発明の目的] 本発明は上記種々の問題点を解消すべく創案されたも
のである。本発明の目的は、軽油をはじめアルコール、
ガソリン等の低セタン価・揮発性燃料油を燃焼させるた
めに、スパークプラグ近傍に適度な濃混合気を生成し、
機関の始動性及びあらゆる使用負荷領域で安定した燃焼
を得ることのできる内燃機関の燃焼室を提供するにあ
る。
[発明の概要] 本発明は上記目的を達成するために、ピストン頂面を
窪ませてピストン頂部に燃焼室を形成すると共に、上記
燃焼室の内周壁にこれに沿って流れるスワールをその内
周壁側から半径方向内方に偏向すべく案内面を突出させ
て形成し、上記燃焼室のほぼ中央にこれに低セタン価・
揮発性燃料の噴霧を供給する燃料噴霧ノズルを配設し、
この燃料噴霧ノズルに上記燃焼室にその円周方向に間隔
を隔てて燃料噴霧を供給すべく主噴口を複数形成すると
共にこれら主噴口よりは噴口径が小さくかつ上記燃料噴
霧よりは微粒化された噴霧を噴射する副噴口を形成し、
この副噴口の噴射方向を上記案内面近傍の上流に定める
と共に、上記燃焼室にその案内面の直上流に点火部を位
置させてスパークプラグを配設したもので、突起部によ
ってその突起部近傍のスワール方向上流側に巻き込み流
を生成し、この巻き込み流によって副噴口からの微粒化
燃料を集合し蒸気化して、常時スパークプラグ近傍に適
正な濃さの混合気を分布させて安定した着火燃焼を行な
わせようとするものである。
[実施例] 以下に本発明の内燃機関の燃焼室の好適一実施例を添
付図面に基づいて説明する。
第1図及び第2図に示す1はピストン、2はピストン
頂部、3は燃焼室、4はシリンダヘッドである。
第1図に示すようにピストン1にはそのピストン頂部
2より深く窪ませられて、水平断面が円形断面を成す燃
焼室3が形成されている。
燃焼室3内には、図示されないスワールポートからス
ワール化された吸気が供給されて、この燃焼室3の内周
壁(以下、内周部という。)3aに沿ってスワールSが生
成されている。
さて、本発明の内燃機関の特長とするところは、低セ
タン価・揮発性燃料油を機関始動時を含むあらゆる使用
負荷運転領域で失火なく燃焼させることにある。
そこで、燃焼室の形状及びこれに配設される噴射ノズ
ル及びスパークプラグを以下の如く関係づけて構成す
る。
噴射ノズル5は第4図にも示すように、針弁6を昇降
自在に収容するノズルボディ7の先端に、その針弁6の
スロットル部6aが着座する弁座8を形成すると共に、そ
の弁座8より軸方向に隆起されてスロットル部6aにより
開閉される燃料噴射室9を形成し、上記弁座8に副噴口
10を、上記燃料噴射室9にその周方向に所定間隔を有し
て開口される主噴口11を設けて構成される。
この噴射ノズル5の副噴口10は主噴口11に対して噴口
径が小さく設定されており、噴射ノズル5は上記針弁6
が所定リフト値以下で副噴口10が開放され、そのリフト
値を越えたときに主噴口11が開放されるようなピントー
クスタイプのものとして構成される。
一方、燃焼室3には、第1図乃至第3図に示すよう
に、燃焼室3の内周部3aをその深さ方向に沿って径方向
に隆起させて突起部12が形成されている。
第3図に示すように、この突起部12は、突起部12周辺
の流速を速めると共に、突起部12よりスワール方向上流
側に、スワールSと同一方向に旋回し、燃焼室3の中央
近傍と突起部12近傍の圧縮空気を捲き込む局部的な捲き
込み流Rを生成すべく、突出部12のそのスワール方向上
流面(案内面)が、内周壁3aに沿って流れるスワールを
内周部3a側から半径方向内方へ偏向させ得るように弧状
に形成されている。
したがって、その捲き込み流Rに、適量の噴射燃料油
を捲き込ませ、加速的に蒸気化することによって燃焼室
3に対して局部的に濃い混合気を分布させることができ
る。
そのため、第1図及び第2図に示すように、燃焼室3
の略中央位置に噴射ノズル5が配設され、噴射ノズル5
の副噴口10は、上記捲き込み流Rを挾んで上記突起部12
近傍のスワール方向上流側に臨ませられている。スパー
クプラグ13は、燃焼室3の上縁を適度に切り欠いて、そ
のプラグギャップ部13aが、突起部12近傍にあるように
配設されている。
他方、噴射ノズル5の主噴口11は、本実施例にあって
は4噴口となっており、それぞれが燃焼室3を周方向に
等分割する位置の内周壁3aに臨まされている。
本実施例にあって副噴口数を1としたのは、着火と燃
焼性を両立させるためで、捲き込み流Rに対する貫徹力
及び噴射油量を考慮してなされる。
即ち、副噴口10が一つであると、噴射燃料の一部を捲
き込み流Rの中に閉じ込め、残部をその捲き込み流Rを
突っ切って突起部12近傍のスワールS方向上流側の内周
部3aに燃料膜(液膜)F1として付着させることができ、
捲き込み流Rは、着火を目的とする濃度の燃料蒸気層G1
を創生すると同時に、付着される燃料膜F1の壁面蒸発を
促進すると共に、蒸発燃料油を集合させる機能を併せ持
っている。
主噴口11は燃焼室3に対して噴射燃料を均一分散させ
て火炎伝播を良好にしようとする目的から4噴口とし、
一部がスワールSと共に流れながら瞬時に燃料蒸気層G2
として創生され、残部が対面する内周部3aに燃料膜
F2として付着するような噴口径に設定される。
次に本発明の内燃機関の燃焼室の実施例の作用につい
て説明する。
第3図に示すように、機関が始動時を含む軽負荷時に
あっては、噴射ノズル5の針弁6がリフト方向に作動さ
れ、弁座8よりスロットル部6aが離れる。このとき、ス
ロットル部6a先端に形成されたステム部15は、針弁6が
所定リフト値に達するまで副噴口11のみを開放されるよ
うに機能する。
副噴口11からの微粒化燃料油の一部は、捲き込み流R
に閉じ込められて加速的に蒸気化し、スパークプラグ13
周辺に着火性の良い燃料蒸気層G1を生成する。ここで、
スパークプラグ13の点火が行なわれると、燃料蒸気層G1
の急速燃焼が達成される。一方、燃料膜F1はその火炎エ
ネルギにて蒸発が促進されるため、蒸気化された燃料膜
F1が捲き込み流Rに集合されることになり、ここで良好
な火炎伝播による燃焼が達成される。
中・高負荷運転時にあっては、上記針弁6のリフト値
が所定のリフト値を越えるため、主噴口11も開放され
る。主噴口11からの燃料噴霧は、その一部が高温空気に
触れて蒸気化し、スワールSと共に旋回される。残部は
内周部3aに燃料膜F2として付着し、壁面蒸発され
る。また、主噴口11からの噴射油量は副噴口10からの噴
射油量よりも増量され、その増量度合が負荷に応じてな
されるため、燃焼室3内の空燃費は均一な濃度になり、
上記副噴口10からの燃料噴霧の着火燃焼による火炎を伝
播され急速燃焼される。
このように、軽負荷運転領域では低セタン価・揮発性
燃料油を失火なく安定燃焼させることができ、中・高負
荷運転領域では、燃費・出力の面で良好な燃焼を達成す
ることができる。
次に、他の実施例を第5図に基づいて説明する。
この実施例にあって燃焼室16はその水平断面が矩形状
に形成されており、突起部12はコーナー部17近傍のスワ
ールS方向下流側に形成されている。噴射ノズル5の副
噴口10はコーナー部17を臨ませられ、主噴口11は上記実
施例同様に燃焼室16の内周部16aに臨ませられている。
また、スパークフラグ13は突起部12よりスワール方向上
流側のコーナー部17近傍に配設されている。
ゆえに、この実施例では、スワールSによって撹拌さ
れないコーナー部17に、副噴口11からの微粒化燃料噴霧
を分布させると共に、捲き込み流Rによってプラグギャ
ップ13a周辺に燃料蒸気層G1を分布させて着火燃焼の安
定化を更に向上させようとするものである。
[発明の効果] 以上説明したことから明らかなように本発明の内燃機
関の燃焼室によれば次のごとき優れた効果を発揮でき
る。
(1) アルコール、ガソリン等の揮発性燃料油であっ
てもスパークプラグ周辺に局部的に濃い混合気を生成す
ることができ、失火のない安定した燃焼と燃費、出力上
で好ましい燃焼を達成できる。
(2) アルコール、ガソリン等の低セタン価・揮発性
燃料油を使用できるので、NOx、アルデヒド等の燃焼排
出物を低減すると共に騒音を低減できる。
(3) 構造が簡易であり、容易に実施できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の内燃機関の燃焼室の好適一実施例を示
す概略断面図、第2図は第1図の上面図、第3図は突起
部により創生される捲き込み流Rを示す図、第4図は噴
射ノズルを示す概略断面図、第5図は他の実施例を示す
上面図、第6図は従来のディーゼルエンジンのスパーク
アシスト装置を示す概略図である。 図中、3は燃焼室、5は噴射ノズル、10は副噴口、11は
主噴口、12は突起部、13はスパークプラグである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ピストン頂面を窪ませてピストン頂部に燃
    焼室を形成すると共に、上記燃焼室の内周壁にこれに沿
    って流れるスワールをその内周壁側から半径方向内方に
    偏向すべく案内面を突出させて形成し、上記燃焼室のほ
    ぼ中央にこれに低セタン価・揮発性燃料の噴霧を供給す
    る燃料噴射ノズルを配設し、該燃料噴射ノズルに上記燃
    焼室にその円周方向に間隔を隔てて燃料噴霧を供給すべ
    く主噴口を複数形成すると共にこれら主噴口よりは噴口
    径が小さくかつ上記燃料噴霧よりは微粒化された噴霧を
    噴射する副噴口を形成し、該副噴口の噴射方向を上記案
    内面近傍の上流に定めると共に、上記燃焼室にその案内
    面の直上流に点火部を位置させてスパークプラグを配設
    したことを特徴とする内燃機関の燃焼室。
JP60276024A 1985-12-10 1985-12-10 内燃機関の燃焼室 Expired - Fee Related JPH086590B2 (ja)

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