JP3275470B2 - Subchamber engine - Google Patents
Subchamber engineInfo
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- JP3275470B2 JP3275470B2 JP20558293A JP20558293A JP3275470B2 JP 3275470 B2 JP3275470 B2 JP 3275470B2 JP 20558293 A JP20558293 A JP 20558293A JP 20558293 A JP20558293 A JP 20558293A JP 3275470 B2 JP3275470 B2 JP 3275470B2
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、主室、副室及び該副
室に燃料を噴霧する燃料噴射ノズルを有する副室式エン
ジンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sub-chamber engine having a main chamber, a sub-chamber, and a fuel injection nozzle for spraying fuel into the sub-chamber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、エンジンの燃焼改善を目的として
渦流室を持つ副室式エンジンが開発されている。このよ
うな副室式エンジンは、シリンダヘッドに形成した渦流
室即ち副室、該副室とシリンダ側に形成した主室とを連
通する連絡孔及び副室内に燃料を噴霧する燃料噴射ノズ
ルを有し、連絡孔を通じて副室に流入する渦流によって
副室内に噴射された燃料とで混合気を形成させ、着火燃
焼させている。燃料が副室で着火燃焼して副室内の圧力
が上昇して膨張行程になり、副室から主室へ火炎、未燃
混合気等のガスが連絡孔を通じて主室へ噴出され、主室
に存在する新気と混合して二次燃焼し、エンジンに仕事
をさせるものである。2. Description of the Related Art Conventionally, a sub-chamber type engine having a swirl chamber has been developed for the purpose of improving the combustion of the engine. Such a sub-chamber engine has a swirl chamber or sub-chamber formed in the cylinder head, a communication hole communicating the sub-chamber with the main chamber formed on the cylinder side, and a fuel injection nozzle for spraying fuel into the sub-chamber. Then, a fuel-air mixture is formed with the fuel injected into the sub-chamber by the vortex flowing into the sub-chamber through the communication hole, and the fuel is ignited and burned. The fuel ignites and burns in the sub-chamber and the pressure in the sub-chamber rises to the expansion stroke, and gas such as flame and unburned mixture is jetted from the sub-chamber to the main chamber through the communication hole, It mixes with existing fresh air and performs secondary combustion to make the engine work.
【０００３】従来、実開昭５１−１５０３０４号公報に
は、ディーゼル機関の予燃焼室が開示されている。該デ
ィーゼル機関の予燃焼室は、予燃焼室と主燃焼室を連結
する噴口の周壁に複数個の旋回溝を設けたものである。[0003] Conventionally, Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 51-150304 discloses a pre-combustion chamber of a diesel engine. The pre-combustion chamber of the diesel engine has a plurality of swirling grooves provided on a peripheral wall of an injection port connecting the pre-combustion chamber and the main combustion chamber.
【０００４】また、実開昭５７−２００６２２号公報に
は、渦流室式ディーゼルエンジンの燃焼室が開示されて
いる。該渦流室式ディーゼルエンジンの燃焼室は、渦流
室と主室とを連通する主噴口に加えてほぼ燃料噴射方向
に沿って副噴口を開口し、主噴口の渦流室側開口部を渦
流室の接線方向に、他方主室側開口部を副噴口の主室側
開口部に対し異なる方向に向けて開口し、ピストン頂面
に上死点位置近傍で主、副噴口と各対向する部位から互
いに異なる領域に向けて主、副キャビティ部を形成した
ものである。Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-200622 discloses a combustion chamber of a vortex chamber type diesel engine. The combustion chamber of the vortex chamber type diesel engine has a sub-injection opening substantially along the fuel injection direction in addition to the main injection port communicating the vortex chamber with the main chamber, and the vortex chamber side opening of the main injection port is formed in the vortex chamber. In the tangential direction, the other main chamber side opening is opened in a different direction with respect to the main chamber side opening of the sub-injection port. The main and sub cavities are formed toward different regions.
【０００５】また、実開昭５８−１８０２５号公報に
は、渦流室式ディーゼル機関が開示されている。該渦流
室式ディーゼル機関は、渦流室側出口が主室側出口より
大きい主噴孔、及び１個以上の補助噴孔を設け、上記主
噴孔の主室側出口をピストンキャビティ内に向けると共
に、上記補助噴孔の主室側出口をピストンキャビティ外
に向けたものである。Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 58-18025 discloses a vortex chamber type diesel engine. The swirl chamber type diesel engine is provided with a main injection hole having a swirl chamber side outlet larger than the main chamber side outlet, and one or more auxiliary injection holes, and directs the main chamber outlet of the main injection hole into the piston cavity. The main chamber-side outlet of the auxiliary injection hole is directed to the outside of the piston cavity.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の副室
式エンジンでは、スワールチャンバタイプのもので、副
室容積比を５２〜５８％、副室連絡孔面積比を１．２〜
１．６％程度で、単噴孔ノズルで燃焼の最適化を図って
いる。副室式燃焼室の燃料噴霧と空気との混合は、圧縮
行程で圧縮された空気が絞りとなる連絡孔を通ることに
より、空気の流速が増し、これが混合気生成エネルギー
となり、燃料噴霧との混合を促進していると考えられて
いる。また、膨張行程では副室での燃焼と連絡孔の絞り
効果により、燃焼ガスの副室から主室への噴出エネルギ
ーとなり、主室での燃焼を促進していると考えられてい
る。このような副室式エンジンでは、燃焼に重要な混合
気生成エネルギー、及び噴出エネルギーを連絡孔の絞り
により形成されているため、連絡孔の通路面積を大きく
することができず、そのためポンプ損失が大きく、ま
た、混合気生成を激しい空気流動により得ているため
に、副室内の熱伝導率が大きく、冷却水損失が大きくな
っている。The conventional sub-chamber type engine is of a swirl chamber type and has a sub-chamber volume ratio of 52 to 58% and a sub-chamber communication hole area ratio of 1.2 to 58%.
At about 1.6%, combustion is optimized with a single injection nozzle. In the mixing of the fuel spray and air in the sub chamber combustion chamber, the air compressed in the compression stroke passes through a communication hole serving as a throttle, thereby increasing the flow velocity of the air. It is believed to promote mixing. Further, it is considered that in the expansion stroke, the combustion gas in the sub-chamber and the throttling effect of the communication hole cause the energy of the combustion gas to be ejected from the sub-chamber to the main chamber, thereby promoting the combustion in the main chamber. In such a sub-chamber engine, since the mixture generation energy and the ejection energy that are important for combustion are formed by restricting the communication hole, the passage area of the communication hole cannot be increased, so that pump loss is reduced. Since the mixture is large and the air-fuel mixture is generated by violent air flow, the thermal conductivity in the sub-chamber is large and the cooling water loss is large.
【０００７】特に、副室式エンジンでは、主室に存在す
る空気分布は場所によって異なっている。このような異
なった空気分布の領域に副室から同様な形状の連絡孔を
通じて主室へ火炎、未燃混合気等のガスの噴流を噴出さ
せた場合に、主室での空気と噴流との混合が不均一にな
ってスモーク、すす等の発生の原因になる。また、副室
に流入する時の空気流動が強すぎる場合には、副室内で
生じるスワール流はオーバースワールの状態となり、Ｎ
ＯX の排出量が増加することになったり、副室内の空気
流動の速度が増加することにより、副室壁面の熱伝導率
が上昇し、壁面からの放熱が増加することにより、出力
が低下したり、また、副室内の空気流動の速度が増加す
ることにより、副室壁面の温度が上昇するため、圧縮温
度が上昇し、着火遅れ時間が短縮され、燃焼が悪化す
る。上記のことより、副室から主室へ噴出する火炎のペ
ネトレーションの増加と、副室内の燃焼の悪化は、背反
する関係になり、連絡孔の径は両者がバランスする寸法
となり、最適な値はとれない。In particular, in a sub-chamber engine, the distribution of air present in the main chamber differs depending on the location. When a gas jet such as a flame or unburned mixture is jetted from the sub chamber to the main chamber through a communication hole of a similar shape in such a region with different air distribution, the air and jet in the main chamber are mixed. The mixing becomes uneven and causes smoke, soot and the like. If the air flow when flowing into the sub-chamber is too strong, the swirl flow generated in the sub-chamber will be in an over-swirl state, and N
Or supposed to emissions of O X is increased, by the rate of air flow sub-chamber is increased, the thermal conductivity is increased subchamber wall, by heat radiation from the wall surface increases, decreases output In addition, since the temperature of the wall surface of the sub-chamber increases due to the increase in the speed of the air flow in the sub-chamber, the compression temperature increases, the ignition delay time is shortened, and the combustion deteriorates. From the above, the increase in the penetration of the flame spouting from the sub-chamber to the main chamber and the deterioration of the combustion in the sub-chamber are in a conflicting relationship, and the diameter of the communication hole is a dimension that balances both, and the optimal value is Can not be removes.
【０００８】また、渦流室式エンジンでは、副室と主室
とを連通する連絡孔が小さいので、該連絡孔による絞り
損失が発生し、エンジン出力を低減する原因になる。一
般に、主室と副室とを連通する連絡孔は、シリンダ中心
部或いは外周部の１つの部位のいずれかに設けられてい
るので、噴流の到達しなければならない距離が長くな
り、主室での空気との混合が不十分になり、ＨＣ、スモ
ークの発生原因になる。特に、主室での混合促進のため
連絡孔面積を小さくすると、副室での渦流が強く成り過
ぎて副室内での燃焼が悪化する。Further, in the swirl chamber type engine, since the communication hole communicating the sub-chamber and the main chamber is small, a throttling loss occurs due to the communication hole, which causes a reduction in engine output. In general, the communication hole communicating the main chamber and the sub-chamber is provided in one of the central portion and the outer peripheral portion of the cylinder, so that the distance that the jet has to reach becomes longer, and Is insufficiently mixed with air, which causes the generation of HC and smoke. In particular, if the area of the communication hole is reduced in order to promote mixing in the main chamber, the vortex in the sub chamber becomes too strong and combustion in the sub chamber deteriorates.
【０００９】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、副室をシリンダヘッドに構成し、
主室をシリンダ側に形成し、主室と副室とを連通する連
絡孔を複数設け、火炎、未燃混合気等のガスが副室から
連絡孔を通じて主室へ噴出される場合に、副室から主室
への噴流の到達距離を連絡孔壁面に形成した螺旋溝の形
状を連絡孔ごとに異ならせ、主室の全領域に噴流が短期
に到達させ、それによって、主室に存在する空気量分布
に対応させて連絡孔を通じて主室へ噴出するガス量を適
正化させ、主室での空気利用率を向上させ、主室での混
合を促進して燃焼スピードを短縮して熱効率を向上さ
せ、スモーク、ＨＣ、ＮＯX 等の発生を抑制する副室式
エンジンを提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and the sub-chamber is formed in a cylinder head.
The main chamber is formed on the cylinder side, and a plurality of communication holes communicating the main chamber and the sub-chamber are provided. When gas such as a flame or an unburned mixture is jetted from the sub-chamber through the communication holes to the main chamber, the sub-chamber is formed. The arriving distance of the jet from the chamber to the main chamber is changed by the shape of the spiral groove formed on the wall of the communication hole for each communication hole, so that the jet can reach the entire area of the main chamber in a short period of time, and thereby exists in the main chamber. The amount of gas injected into the main chamber through the communication hole is optimized according to the air volume distribution, improving the air utilization rate in the main chamber, promoting mixing in the main chamber, shortening the combustion speed, and improving thermal efficiency. improved is to provide smoke, HC, suppressing generation of NO X a pre-combustion chamber engine.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、次のように構成されている。即ち、この
発明は、シリンダ側に形成された主室、シリンダヘッド
に設けられた副室、前記主室と前記副室を連通する複数
の連絡孔及び前記副室内に燃料を噴霧する燃料噴射ノズ
ルを有する副室式エンジンにおいて、前記副室をシリン
ダ中心から偏心して配置し、前記連絡孔を形成する内壁
面に螺旋溝を形成し、前記各連絡孔にそれぞれ形成した
前記各螺旋溝をそれぞれ異なった傾斜角度に形成し、前
記副室から前記連絡孔を通って前記主室に噴出する噴流
の到達距離を前記主室の空気分布に対応して異ならせた
ことを特徴とする副室式エンジンに関する。The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, the present invention provides a main chamber formed on a cylinder side, a sub-chamber provided in a cylinder head, a plurality of communication holes communicating the main chamber and the sub-chamber, and a fuel injection nozzle for spraying fuel into the sub-chamber. In the sub-chamber engine having the sub-chamber, the sub-chamber is disposed eccentrically from the center of the cylinder, a spiral groove is formed on an inner wall surface forming the communication hole, and the spiral grooves formed in the communication holes are different from each other. A sub-chamber engine, wherein the reaching distance of the jet jetting from the sub-chamber through the communication hole to the main chamber is made different according to the air distribution in the main chamber. About.
【００１１】また、この副室式エンジンにおいて、前記
主室をピストン頂面に形成した凹部で構成し、前記主室
の終端までの距離が長い領域に対応した前記連絡孔に形
成した前記螺旋溝の傾斜角度を大きくしたものである。In the sub-chamber engine, the main chamber is constituted by a concave portion formed on the top surface of the piston, and the spiral groove formed in the communication hole corresponding to a region where the distance to the end of the main chamber is long. Is made to have a large inclination angle.
【００１２】[0012]
【作用】この発明による副室式エンジンは、上記のよう
に構成され、次のように作用する。即ち、この副室式エ
ンジンは、副室をシリンダ中心から偏心して配置し、連
絡孔を形成する内壁面に螺旋溝を形成し、前記各連絡孔
にそれぞれ形成した前記各螺旋溝をそれぞれ異なった傾
斜角度に形成したので、前記副室から前記連絡孔を通っ
て主室に噴出する火炎、未燃混合気等のガス即ち噴流
は、異なった前記螺旋溝によってそれぞれ異なった旋回
流となり、前記主室内で乱流即ち乱れを発生させて空気
との混合を短期に促進すると共に、噴流の到達距離が異
なることになり、前記主室の空気分布における空気量に
対応して噴流の噴出量を適正にコントロールすることが
でき、前記主室での全領域において混合を均一に且つ短
期に達成でき、前記主室での空気利用率を向上し、燃焼
スピードを速くして燃焼を短期に完結することができ、
カーボン、煤、ＨＣ等の発生を低減することができ、熱
効率を向上できる。The sub-chamber engine according to the present invention is constructed as described above, and operates as follows. That is, in this sub-chamber type engine, the sub-chamber is arranged eccentrically from the center of the cylinder, a spiral groove is formed on the inner wall surface forming the communication hole, and the spiral grooves formed in the communication holes are different from each other. Since the gas is formed at an angle of inclination, the gas such as the flame, the unburned air-fuel mixture or the like jetted from the sub-chamber through the communication hole to the main chamber becomes a different swirling flow due to the different spiral grooves, and the main swirl flows. A turbulent flow, that is, turbulence is generated in the room to promote mixing with air in a short period of time, and the reach of the jet is different, so that the amount of jet of the jet is adjusted appropriately in accordance with the amount of air in the air distribution in the main chamber. To achieve uniform and short-term mixing in all areas in the main chamber, improve air utilization in the main chamber, increase combustion speed, and complete combustion in a short time. Can be
Generation of carbon, soot, HC, and the like can be reduced, and thermal efficiency can be improved.
【００１３】また、この副室式エンジンでは、前記主室
から前記副室へ流入する空気流動は前記各連絡孔に形成
した前記螺旋溝が異なっているので、減衰され、前記副
室でオーバスワールになることがなく、適正な空気流動
を形成する。また、前記主室をピストン頂面に形成した
凹部で構成し、前記主室の終端までの距離が長い領域に
対応した前記連絡孔に形成した前記螺旋溝の傾斜角度を
大きくしたので、前記副室から前記連絡孔を通って前記
主室へ噴き出す噴流は前記主室の終端まで短期に到達で
きる。Further, in this sub-chamber engine, the air flow flowing from the main chamber to the sub-chamber is attenuated because the spiral grooves formed in the respective communication holes are different from each other, and the air swirl is generated in the sub-chamber. To form a proper air flow. Further, the main chamber is constituted by a concave portion formed on the top surface of the piston, and the inclination angle of the spiral groove formed in the communication hole corresponding to a region where the distance to the end of the main chamber is long is increased. The jet jetting from the chamber through the communication hole to the main chamber can reach the end of the main chamber in a short time.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、図面を参照して、この発明による副室
式エンジンの実施例を説明する。図１はこの発明による
副室式エンジンの一実施例を示す断面図、図２は図１の
線Ａ−Ａにおける断面図、図３は図２の線Ｂ−Ｂにおけ
る断面図、及び図４は図２の線Ｃ−Ｃにおける断面図で
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a sub-chamber engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a sectional view showing an embodiment of a sub-chamber engine according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line CC of FIG. 2.
【００１５】この副室式エンジンは、シリンダブロック
６にガスケット１５を介在して固定されたシリンダヘッ
ド５を有し、シリンダブロック６にはエンジンの気筒数
に対応する孔部１６が形成され、孔部１６にはシリンダ
３を形成するシリンダライナ１４が嵌合されている。シ
リンダヘッド５は、吸排気弁１８（一方のみ図示）を配
置した吸排気ポート１７（一方のみ図示）に形成したバ
ルブシート１３が配置されている。シリンダライナ１４
に形成されるシリンダ３には、ピストン８が往復運動す
るように組み込まれている。主室１は、シリンダ３側に
形成され、図１では、ピストン８のピストン頂面に形成
された凹部１９によって構成されている。また、副室２
は、シリンダヘッド５に形成したキャビティ１２に配置
された副室構造体９で構成されている。燃料噴射ノズル
１０は、副室２内に燃料噴射するように、シリンダヘッ
ド５に配置された副室構造体９の中央挿入孔１１を貫通
し、その多噴孔７を副室２内に開口している。主室１と
副室２とを連通する連絡孔４（符号４は連絡孔の総称を
示す）は、副室構造体９の下面部２４に複数形成されて
いる。This sub-chamber engine has a cylinder head 5 fixed to a cylinder block 6 with a gasket 15 interposed therebetween. The cylinder block 6 is provided with holes 16 corresponding to the number of cylinders of the engine. The cylinder liner 14 forming the cylinder 3 is fitted to the portion 16. In the cylinder head 5, a valve seat 13 formed in an intake / exhaust port 17 (only one is shown) in which an intake / exhaust valve 18 (only one is shown) is arranged. Cylinder liner 14
The piston 3 is incorporated in the cylinder 3 formed so as to reciprocate. The main chamber 1 is formed on the cylinder 3 side, and in FIG. 1 is constituted by a concave portion 19 formed on the piston top surface of the piston 8. In addition, sub-room 2
Is constituted by a sub-chamber structure 9 arranged in a cavity 12 formed in the cylinder head 5. The fuel injection nozzle 10 penetrates through the central insertion hole 11 of the sub-chamber structure 9 arranged in the cylinder head 5 so as to inject fuel into the sub-chamber 2, and opens the multi-injection hole 7 into the sub-chamber 2. are doing. A plurality of communication holes 4 (reference numeral 4 is a generic name of communication holes) that communicate the main chamber 1 and the sub-chamber 2 are formed in the lower surface 24 of the sub-chamber structure 9.
【００１６】この副室式エンジンにおいて、副室２はシ
リンダ中心から離れたサイド側に偏心即ちオフセットし
て位置設定されている。連絡孔４は、副室構造体９の下
面部２４に互いに隔置して複数個（図２では３個）形成
されている。各連絡孔４は、主室１の拡がりに対応して
それぞれ位置設定されている。図２では、連絡孔４は、
副室構造体９の径方向に並んだ状態で形成されており、
副室２側の開口２０から主室１側の開口２１へ向かって
ピストン８に形成した主室１側へ傾斜して形成されてい
る。In this sub-chamber type engine, the sub-chamber 2 is positioned eccentrically, that is, offset, on the side away from the center of the cylinder. A plurality (three in FIG. 2) of communication holes 4 are formed in the lower surface portion 24 of the sub-chamber structure 9 so as to be spaced from each other. Each of the communication holes 4 is set at a position corresponding to the expansion of the main chamber 1. In FIG. 2, the communication hole 4 is
It is formed in a state of being arranged in the radial direction of the sub chamber structure 9,
It is formed so as to be inclined toward the main chamber 1 formed in the piston 8 from the opening 20 on the sub-chamber 2 side toward the opening 21 on the main chamber 1 side.
【００１７】この副室式エンジンにおいて、連絡孔４
は、特に、図３及び図４に示すように、副室構造体９の
下面部２４に形成された連絡孔４を構成する内壁面２３
には、ライフリングである螺旋溝２２が形成されてい
る。各連絡孔４Ｃ，４Ｅにそれぞれ形成された各螺旋溝
２２は、それぞれ異なった傾斜角度θ1 ，θ2 に形成さ
れると共に、噴出方向が異なった方向になるように径方
向に対して傾斜した方向に位置設定されて延びている。
連絡孔４Ｃ，４Ｅに形成した螺旋溝２２の傾斜角度
θ1 ，θ2 を変化させることによって、副室２から連絡
孔４Ｃ，４Ｅを通って主室１に噴出する噴流の到達距離
は異なり、主室１の空気分布の空気量に適正に対応させ
ることができる。即ち、主室１の終端までの距離が長い
領域に対応した連絡孔４Ｃに形成した螺旋溝２２の傾斜
角度θ2 を大きくし、主室１の終端までの距離が短い領
域に対応した連絡孔４Ｅに形成した螺旋溝２２の傾斜角
度θ1 を小さく形成している。In this sub-chamber engine, the communication hole 4
Particularly, as shown in FIGS. 3 and 4, the inner wall surface 23 forming the communication hole 4 formed in the lower surface portion 24 of the sub-chamber structure 9.
Has a spiral groove 22 as a rifling. The spiral grooves 22 formed in the communication holes 4C and 4E are formed at different inclination angles θ 1 and θ 2 , and are inclined with respect to the radial direction so that the ejection directions are different. Extending in the direction.
By changing the inclination angles θ 1 , θ 2 of the spiral grooves 22 formed in the communication holes 4C, 4E, the reach of the jets jetted from the sub chamber 2 to the main chamber 1 through the communication holes 4C, 4E is different. The air volume of the air distribution in the main chamber 1 can be appropriately adjusted. That is, the inclination angle θ 2 of the spiral groove 22 formed in the communication hole 4C corresponding to the region where the distance to the end of the main chamber 1 is long is increased, and the communication hole corresponding to the region where the distance to the end of the main chamber 1 is short. The inclination angle θ 1 of the spiral groove 22 formed in 4E is made small.
【００１８】この副室式エンジンでは、連絡孔４Ｃ，４
Ｅに形成された螺旋溝２２は、具体的には、図３及び図
４に示すように、形成されている。即ち、図３に示すよ
うに、副室２の端部に位置する連絡孔４Ｅはその噴出方
向がシリンダ３の径方向に対して傾斜した方向に延びて
おり、副室２の端部に位置する連絡孔４Ｅに形成した螺
旋溝２２の傾斜角度θ1 は小さく形成され、従って隣接
する螺旋溝２２間のピッチＰ1 は短くなる。螺旋溝２２
の傾斜角度θ1 を小さく形成すると、副室２から連絡孔
４Ｅを通じて主室１へ噴き出す噴流の到達距離は、主室
１内で短い距離となる。また、図４に示すように、副室
２の中央に位置する連絡孔４Ｃはその噴出方向がシリン
ダ３の径方向に延びており、副室２の中央に位置する連
絡孔４Ｃに形成した螺旋溝２２の傾斜角度θ2 は大きく
形成され、従って隣接する螺旋溝２２間のピッチＰ2 は
長くなる。螺旋溝２２の傾斜角度θ2 を大きく形成する
と、副室２から連絡孔４Ｃを通じて主室１へ噴き出す噴
流の到達距離は、主室１内で径の長い遠くまで飛び、ペ
ネトレーションを長く伸ばすことができる。従って、副
室２から連絡孔４を通じて主室１へ噴出される噴流は、
主室１のシリンダ壁面までの距離に対応し、主室１に存
在する空気分布に対応した噴流が噴出されることにな
る。In this sub-chamber engine, the communication holes 4C, 4
The spiral groove 22 formed in E is specifically formed as shown in FIGS. That is, as shown in FIG. 3, the communication hole 4E located at the end of the sub-chamber 2 extends in the direction in which the ejection direction is inclined with respect to the radial direction of the cylinder 3, and is located at the end of the sub-chamber 2. The inclination angle θ 1 of the spiral groove 22 formed in the communication hole 4E is formed small, so that the pitch P 1 between the adjacent spiral grooves 22 becomes short. Spiral groove 22
When the inclination angle θ 1 of the sub-chamber is formed small, the reaching distance of the jet flowing from the sub-chamber 2 to the main chamber 1 through the communication hole 4E becomes short within the main chamber 1. As shown in FIG. 4, the communication hole 4 </ b> C located at the center of the sub-chamber 2 has an ejection direction extending in the radial direction of the cylinder 3, and a spiral formed in the communication hole 4 </ b> C located at the center of the sub-chamber 2. The inclination angle θ 2 of the groove 22 is formed to be large, so that the pitch P 2 between the adjacent spiral grooves 22 becomes long. If the inclination angle θ 2 of the spiral groove 22 is made large, the reaching distance of the jet jetting out from the sub chamber 2 to the main chamber 1 through the communication hole 4 </ b> C may fly long in the main chamber 1 and extend the penetration. it can. Therefore, the jet jet from the sub chamber 2 to the main chamber 1 through the communication hole 4 is:
A jet corresponding to the distance to the cylinder wall surface of the main chamber 1 and corresponding to the distribution of air existing in the main chamber 1 is jetted.
【００１９】従って、この副室式エンジンについては、
副室２からの噴流が主室１内の空気量に対応して噴出さ
れれば、副室２からの火炎、未燃混合気等のガスの噴流
と主室１に残存する新気との混合が均一に且つ短期間に
良好に達成され、二次燃焼のスピードをアップし、燃焼
期間を短縮して熱効率を向上でき、カーボン、煤、ＨＣ
等のパティキュレートの発生が抑制される。しかるに、
この副室式エンジンでは、ぞれの連絡孔４に形成した螺
旋溝２２の傾斜角度がそれぞれ異なった角度に連絡孔４
の壁面２３に形成されているので、主室２内への火炎、
未燃混合気等のガスの噴出エネルギー及び噴出量を各連
絡孔４に応じてそれぞれ変更させることができる。そし
て、主室１での連絡孔４から主室１のシリンダ周辺まで
の到達距離が短いところでは、火炎、未燃混合気等のガ
スＧを遠くまで飛ばす必要が無いので、噴出エネルギー
を小さくし、また、主室１における連絡孔４から主室１
のシリンダ周辺までの到達距離が長い領域即ち主室１の
拡がりが大きいところでは、火炎、未燃混合気等のガス
Ｇの噴出エネルギーを増大させ、主室１でのペネトレー
ションを強化して主室１での空気利用率を向上させるこ
とができる。Therefore, this sub-chamber engine is
If the jet from the sub-chamber 2 is jetted in accordance with the amount of air in the main chamber 1, the jet of gas such as flame, unburned mixture from the sub-chamber 2 and fresh air remaining in the main chamber 1 Mixing is achieved uniformly and satisfactorily in a short period of time, increasing the speed of secondary combustion, shortening the combustion period and improving thermal efficiency, and reducing carbon, soot, HC
And the like are suppressed. However,
In this sub-chamber engine, the inclination angles of the spiral grooves 22 formed in the respective communication holes 4 are different from each other.
Because it is formed on the wall 23 of the
The ejection energy and the ejection amount of the gas such as the unburned air-fuel mixture can be changed according to each communication hole 4. When the distance from the communication hole 4 in the main chamber 1 to the periphery of the cylinder of the main chamber 1 is short, it is not necessary to blow the gas G such as a flame or an unburned air-fuel mixture far. Also, the communication hole 4 in the main room 1
In the region where the reaching distance to the periphery of the cylinder is long, that is, where the expansion of the main chamber 1 is large, the ejection energy of the gas G such as the flame and the unburned mixture is increased, and the penetration in the main chamber 1 is strengthened to increase the penetration. 1 can improve the air utilization rate.
【００２０】この副室式エンジンでは、連絡孔４に螺旋
溝２２を形成し、傾斜角度を変更することで、副室２で
の旋回流を調整して適正な渦流を生成させることがで
き、燃料噴射ノズル１０の多噴孔７から燃料を噴霧する
ことによって、噴霧燃料と副燃焼室２内の適正な渦流と
の混合を均一化して着火燃焼させ、高当量比即ち燃料リ
ッチで燃焼させて、ＮＯX の発生を低減することがで
き、連絡孔４を複数設けてトータルの連絡孔通路面積を
大きくして絞り損失を低減し、熱効率を向上させること
ができる。In this sub-chamber engine, a spiral groove 22 is formed in the communication hole 4 and the swirl flow in the sub-chamber 2 can be adjusted by changing the angle of inclination to generate an appropriate vortex. By spraying the fuel from the multiple injection holes 7 of the fuel injection nozzle 10, the mixture of the sprayed fuel and the appropriate vortex in the sub-combustion chamber 2 is made uniform, ignited and burned, and burned at a high equivalent ratio, that is, fuel-rich. , NO X can be reduced, and a plurality of communication holes 4 can be provided to increase the total communication hole passage area, reduce the throttle loss, and improve the thermal efficiency.
【００２１】[0021]
【発明の効果】この発明による副室式エンジンは、上記
のように構成されており、次のような効果を有する。こ
の副室式エンジンは、副室をシリンダ中心から偏心して
配置し、主室と前記副室とを連通する連絡孔を形成する
内壁面に螺旋溝を形成し、前記各連絡孔にそれぞれ形成
した前記各螺旋溝をそれぞれ異なった傾斜角度に形成
し、前記副室から前記連絡孔を通って前記主室に噴出す
る噴流の到達距離を異ならせたので、前記主室に存在す
る空気量分布に対応するガス量が前記副室から前記主室
へ噴出させることができ、また、前記主室に存在する新
気の空気分布と前記副室から前記主室へ噴出されるガス
量とを適正に対応させることができ、前記主室での空気
と火炎、未燃混合気等のガスとが均一に混合促進され、
前記主室での空気利用率が向上し、前記主室での燃焼ス
ピードを速くして燃焼を短期に完結することができ、Ｈ
Ｃ、カーボン、スモーク等のパティキュレート等の発生
を抑制し、熱効率を向上させる。The sub-chamber engine according to the present invention is configured as described above and has the following effects. In this sub-chamber type engine, the sub-chamber is disposed eccentrically from the center of the cylinder, a spiral groove is formed on an inner wall surface that forms a communication hole communicating the main chamber and the sub-chamber, and formed in each of the communication holes. Since the respective spiral grooves are formed at different inclination angles, and the reaching distances of the jets ejected from the sub-chamber through the communication holes to the main chamber are made different, the air amount distribution existing in the main chamber is reduced. A corresponding gas amount can be ejected from the sub-chamber to the main chamber, and the distribution of fresh air present in the main chamber and the gas amount ejected from the sub-chamber to the main chamber can be properly adjusted. The air and the flame in the main chamber, the gas such as the unburned mixture can be uniformly mixed and promoted,
The air utilization rate in the main chamber is improved, the combustion speed in the main chamber is increased, and the combustion can be completed in a short time.
The generation of particulates such as carbon, carbon and smoke is suppressed, and the thermal efficiency is improved.
【００２２】しかも、前記副室には、前記各連絡孔を通
じて前記主室から前記副室へ各方向から流入し、前記副
室での乱れを良好にしてオーバスワールにならない適正
な渦流を形成させることができ、前記副室で燃料リッチ
で燃焼してＮＯX の発生を抑制し、また、前記主室には
空気量分布に応じて、即ち、空気量が多い領域には多く
のガス量を噴出させ、空気量が少ない領域では少量のガ
ス量を噴出させ、また、到達距離の長いところではガス
の噴出エネルギーを強力にし、到達距離の短いところで
はガスの噴出エネルギーを小さくし、それによって、前
記主室に残存する新気を有効に利用して、空気利用率を
向上させ、燃焼スピードをアップさせて二次燃焼を短期
に完結し、燃焼を改善する。In addition, the sub-chamber flows into the sub-chamber from the main chamber through the respective communication holes from the respective directions to form an appropriate vortex which does not cause overswirl by improving turbulence in the sub-chamber. it can, suppressing the occurrence of the sub-chambers and combusted in the fuel-rich in NO X, also depending on the air amount distribution in the main chamber, i.e., the number of gas quantity to the amount of air is large area In the area where the amount of air is small, a small amount of gas is ejected.In addition, the ejection energy of the gas is strengthened where the reaching distance is long, and the ejection energy of the gas is reduced where the reaching distance is short. The fresh air remaining in the main chamber is effectively used to improve the air utilization rate, increase the combustion speed, complete the secondary combustion in a short time, and improve the combustion.
【００２３】また、この副室式エンジンでは、前記主室
と前記副室との通路面積を前記副室に形成した多数の前
記連絡孔の合計で全体として大きく形成でき、しぼり損
失を低減できる。また、膨張行程で火炎、未燃混合気等
のガスを前記副室から前記主室へ噴き出させる時に、前
記各連絡孔の通路面積を小さくして且つ噴射方向を個々
に異ならせて噴流を調整設定し、前記主室の周辺領域へ
の到達期間を短縮して空気利用率を向上させ、前記主室
に残存する新気との混合を促進させ、燃焼スピードを短
縮することができる。また、前記副室から前記主室への
噴出エネルギーを絞って有効に増強することができ、前
記副室から前記主室へ大きな噴出エネルギーを与えるこ
とができるので、噴出時の速度を増大させ、火炎のペネ
トレーションを増加させ、前記主室での新気との混合を
促進でき、前記主室内での燃焼スピードを促進して燃焼
を短期に完結し、スモーク、ＨＣ、ＮＯX 等の発生を低
減でき、熱効率を向上できる。Further, in this sub-chamber type engine, the passage area between the main chamber and the sub-chamber can be made large as a whole by the large number of the communication holes formed in the sub-chamber, and the squeezing loss can be reduced. Further, when a gas such as a flame or an unburned air-fuel mixture is blown out from the sub-chamber into the main chamber in the expansion stroke, the flow area of each of the communication holes is reduced, and the jet direction is made different from each other to form a jet. By adjusting and setting, it is possible to improve the air utilization rate by shortening the arrival time to the peripheral area of the main chamber, promote the mixing with fresh air remaining in the main chamber, and shorten the combustion speed. Further, the ejection energy from the sub-chamber to the main chamber can be effectively increased by squeezing the energy, and a large ejection energy can be given from the sub-chamber to the main chamber. increasing the penetration of the flame, it can promote the mixing of the fresh air in the main chamber, complete combustion to promote the combustion speed in the main chamber in a short period of time, the reduction of smoke, HC, and occurrence of NO X And heat efficiency can be improved.
【図１】この発明による副室式エンジンの一実施例を示
す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a sub-chamber engine according to the present invention.
【図２】図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.
【図３】図２の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. 2;
【図４】図２の線Ｃ−Ｃにおける断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line CC in FIG. 2;
１ 主室 ２ 副室 ３ シリンダ ４ 連絡孔 ４Ｃ 中央の連絡孔 ４Ｅ 端部の連絡孔 ５ シリンダヘッド ８ ピストン ９ 副室構造体 １０ 燃料噴射ノズル １２ キャビティ １９ 凹部 ２０ 連絡孔の副室側開口 ２１ 連絡孔の主室側開口 ２２ 螺旋溝 ２３ 内壁面 ２４ 下面部 θ1 ，θ2 傾斜角度 Ｐ1 ，Ｐ2 螺旋溝のピッチDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main chamber 2 Sub chamber 3 Cylinder 4 Communication hole 4C Center communication hole 4E End communication hole 5 Cylinder head 8 Piston 9 Sub chamber structure 10 Fuel injection nozzle 12 Cavity 19 Concave 20 Communication hole in sub chamber side opening 21 Communication Main chamber side opening of hole 22 Spiral groove 23 Inner wall surface 24 Lower surface part θ 1 , θ 2 Tilt angle P 1 , P 2 Pitch of spiral groove
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−167221（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−257440（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−263213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−95129（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−150304（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−200622（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−18025（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−166624（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 19/00 - 19/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-57-167221 (JP, A) JP-A-6-257440 (JP, A) JP-A-63-263213 (JP, A) JP-A-60-1985 95129 (JP, A) Fully open 1979-150304 (JP, U) Fully open 1979-200622 (JP, U) Fully open, 58-18025 (JP, U) Fully open, 63-166624 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F02B 19/00-19/18
Claims (2)
ヘッドに設けられた副室、前記主室と前記副室を連通す
る複数の連絡孔及び前記副室内に燃料を噴霧する燃料噴
射ノズルを有する副室式エンジンにおいて、前記副室を
シリンダ中心から偏心して配置し、前記連絡孔を形成す
る内壁面に螺旋溝を形成し、前記各連絡孔にそれぞれ形
成した前記各螺旋溝をそれぞれ異なった傾斜角度に形成
し、前記副室から前記連絡孔を通って前記主室に噴出す
る噴流の到達距離を前記主室の空気分布に対応して異な
らせたことを特徴とする副室式エンジン。1. A main chamber formed on a cylinder side, a sub-chamber provided in a cylinder head, a plurality of communication holes communicating the main chamber and the sub-chamber, and a fuel injection nozzle for spraying fuel into the sub-chamber. In the sub-chamber type engine having the sub-chamber, the sub-chamber is arranged eccentrically from the center of the cylinder, a spiral groove is formed on an inner wall surface forming the communication hole, and the spiral grooves formed in the communication holes are different from each other. A sub-chamber engine, wherein the sub-chamber engine is formed at an angle of inclination, and the reach of a jet jet from the sub-chamber through the communication hole to the main chamber is made different according to the air distribution in the main chamber.
で構成し、前記主室の終端までの距離が長い領域に対応
した前記連絡孔に形成した前記螺旋溝の傾斜角度を大き
くしたことを特徴とする請求項１に記載の副室式エンジ
ン。2. The method according to claim 2, wherein the main chamber is constituted by a concave portion formed on a top surface of a piston, and an inclination angle of the spiral groove formed in the communication hole corresponding to a region where a distance to an end of the main chamber is long is increased. The sub-chamber engine according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20558293A JP3275470B2 (en) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | Subchamber engine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP20558293A JP3275470B2 (en) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | Subchamber engine |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH0742555A JPH0742555A (en) | 1995-02-10 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2013170466A (en) * | 2012-02-17 | 2013-09-02 | Hino Motors Ltd | Internal combustion engine |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP20558293A patent/JP3275470B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0742555A (en) | 1995-02-10 |
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