JPS5845568B2 - Internal combustion engine with auxiliary combustion chamber - Google Patents

Internal combustion engine with auxiliary combustion chamber

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Publication number
JPS5845568B2
JPS5845568B2 JP1381978A JP1381978A JPS5845568B2 JP S5845568 B2 JPS5845568 B2 JP S5845568B2 JP 1381978 A JP1381978 A JP 1381978A JP 1381978 A JP1381978 A JP 1381978A JP S5845568 B2 JPS5845568 B2 JP S5845568B2
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JP
Japan
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combustion chamber
torch
protrusion
torch flame
piston
Prior art date
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JP1381978A
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Japanese (ja)
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JPS54106710A (en
Inventor
哲郎 大森
国生 長谷川
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主燃焼室内にこれとトーチ孔を介して連通ず
る副燃焼室を設け、そこから噴出するトーチ炎によって
主燃焼室内のり一ン混合気を着火燃焼するようにしたリ
ーンバーン方式の副燃焼室附き内燃機関に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides an auxiliary combustion chamber within the main combustion chamber that communicates with the auxiliary combustion chamber through a torch hole, and uses a torch flame ejected from the auxiliary combustion chamber to ignite and burn the mixture in the main combustion chamber. This invention relates to a lean-burn type internal combustion engine with an auxiliary combustion chamber.

最近のガソリン機関においては、排気ガスの低公害を目
的として前記のリーンバーン方式の副燃焼室付内燃機関
が各種開発されており、この種の機関には、副燃焼室に
リッチ混合気を主燃焼室にリーン混合気を各々吸気する
複混合気型と、副燃焼室及び主燃焼室に均一のり一ン混
合気を吸気する単−混合気型とがあるが、このいずれの
機関においても問題となる点は、機関のドライバービリ
ティ−及び熱効率が一般の機関よりも低下するのを如何
にて防止するかであり、ドライバービリティ−及び熱効
率を向上するためには、トーチ炎によるリーン混合気へ
の着火燃焼を一様に進行させると共にリーン混合気全体
の燃焼を早期に完了することが必要であり、このために
は、主燃焼室内におけるリーン混合気に対してトーチ炎
が出来る丈広い部分にわたって噴出混合するようにしな
ければならず、このことは前記単一混合気型の場合に特
に必要なことである。
In recent gasoline engines, various lean-burn type internal combustion engines with auxiliary combustion chambers have been developed for the purpose of reducing exhaust gas pollution. There are two types of engines: a complex mixture type, in which a lean mixture is taken into each combustion chamber, and a single mixture type, in which a uniform lean mixture is taken into the auxiliary combustion chamber and the main combustion chamber, but there are problems with either of these engines. The key issue is how to prevent the engine's drivability and thermal efficiency from becoming lower than those of ordinary engines. It is necessary to uniformly ignite and burn the entire lean mixture and to complete the combustion of the entire lean mixture quickly. Blast mixing must occur, which is particularly necessary in the case of the single mixture type.

しかし、従来この種の機関のトーチ孔は断面円形の孔に
形成しており、このトーチ孔から噴出するトーチ炎は噴
出時の膨張によって若干末広がり状に広がることはあっ
ても、このトーチ炎によってリーン混合気に影響を及ぼ
すことのできる領域つまりリーン混合気がトーチ炎の影
響を受は得る領域は、トーチ炎の末広がり角度内とトー
チ炎の表面に接する若干の部分との領域内に限られ、こ
れ以上に拡大することはできなかった。
However, conventionally, the torch hole of this type of engine has been formed into a hole with a circular cross section, and although the torch flame ejected from this torch hole may spread out slightly due to expansion at the time of ejection. The area where the lean mixture can be influenced, that is, the area where the lean mixture can be influenced by the torch flame, is limited to the area within the divergence angle of the torch flame and some part of the torch flame that is in contact with the surface. , could not be expanded any further.

本発明は、主燃焼室内にトーチ炎がかすめて噴出するよ
うにした突起部を設けてトーチ炎に広がりを持たせ、リ
ーン混合気に対してトーチ炎の影響を及ぼすことのでき
る領域を拡大すると共にリーン混合気との混合を高めた
ものであり、他の目的は、前記突起部の作用に更にピス
トン上死点附近におけるスキッシュ作用を加えることに
より、トーチ炎の広がりとリーン混合気との混合を相乗
的に向上したものである。
The present invention provides a protrusion in the main combustion chamber that allows the torch flame to eject in a grazing manner, thereby spreading the torch flame and expanding the area where the torch flame can affect the lean mixture. Another purpose is to increase the spread of the torch flame and the mixing with the lean mixture by adding squish action near the top dead center of the piston to the action of the protrusion. This is a synergistic improvement.

次に本発明を実施例の図面について説明するに、第1図
及び第2図は単孔のトーチ孔を有する機関に適用した場
合で、この図において1はシリンダブロック、2はシリ
ンダヘッド、3はシリンダブロック1のピストン孔4内
を往復動するピストン、5はシリンダヘッド2を凹ませ
て形成した主燃焼室、6は吸気弁、7は排気弁を各々示
し、シリンダヘッド2にはこれに副室カップ8を嵌着し
て点火栓9付き副燃焼室10が形成され、副室カップ8
には副燃焼室10と主燃焼室5とを連通ずる単孔のトー
チ孔11を備え、このトーチ孔11はこれより噴出する
トーチ炎が平面視においてピストン孔4の中心より若干
ずれた位置におけるピストン3頂部に向うように方向づ
けられている。
Next, the present invention will be explained with reference to drawings of embodiments. Figs. 1 and 2 show a case where the present invention is applied to an engine having a single torch hole, and in these figures, 1 is a cylinder block, 2 is a cylinder head, and 3 Reference numeral 1 indicates a piston that reciprocates within the piston hole 4 of the cylinder block 1, 5 indicates a main combustion chamber formed by recessing the cylinder head 2, 6 indicates an intake valve, and 7 indicates an exhaust valve. A sub-combustion chamber 10 with a spark plug 9 is formed by fitting the sub-chamber cup 8 into the sub-chamber cup 8.
is equipped with a single torch hole 11 that communicates between the auxiliary combustion chamber 10 and the main combustion chamber 5, and the torch flame ejected from this torch hole 11 is located at a position slightly offset from the center of the piston hole 4 in plan view. It is oriented toward the top of the piston 3.

この場合、トーチ孔11より噴出するトーチ炎は噴出時
における膨張によって末広がり角度θを持って末広がり
状に噴出する一方、トーチ炎の噴出はピストン3の上死
点後約35°の時点よりも前に完了し、トーチ炎の噴出
時にはピストン3は上死点近傍に位置しているから、こ
のピストン3の頂部には横断丸形又は楕円等の角部のな
い断面形状を有する突起部12を、該突起部12外周面
の一部が前記末広がり角度θを有するトーチ炎に接する
か近接するような位置に設ける。
In this case, the torch flame ejected from the torch hole 11 is ejected in a divergent shape with a divergent angle θ due to expansion at the time of ejection, while the torch flame ejects before the point of approximately 35° after the top dead center of the piston 3. Since the piston 3 is located near the top dead center when the torch flame is ejected, the piston 3 has a protrusion 12 on its top having a cross-sectional shape without corners, such as a transversely round or elliptical shape. A portion of the outer circumferential surface of the protrusion 12 is provided at a position such that it touches or is close to the torch flame having the divergent angle θ.

すると、トーチ孔11から末広がり角度θを持って末広
がり状に噴出するトーチ炎は、前記突起部12の外周面
の一部をかすめるように流れ、突起部12における後流
側の部位つまり、副室カップ8から見て突起部12の裏
側部位には、トーチ炎の噴出に伴って渦流が発生し、こ
の渦流にトーチ炎の一部が引き込まれてリーン混合気と
混合する。
Then, the torch flame ejected from the torch hole 11 in a divergent shape with a divergence angle θ flows so as to graze a part of the outer peripheral surface of the protrusion 12, and the flame reaches the downstream side of the protrusion 12, that is, the auxiliary chamber. A vortex is generated on the back side of the protrusion 12 when viewed from the cup 8 as the torch flame ejects, and a portion of the torch flame is drawn into the vortex and mixed with the lean mixture.

その結果、トーチ炎の噴出にはこれがかすめる突起部の
存在により末広がり角度0以上の広がりが付与され、リ
ーン混合気に対してトーチ炎の影響を及ぼすことのでき
る領域を拡大することができ、リーン混合気に対する着
火燃焼が一様に進行し、且つリーン混合気全体の燃焼が
早期に完了するのである。
As a result, the ejection of the torch flame is given a spread angle of 0 or more due to the presence of the protrusion that it grazes, and the area where the torch flame can affect the lean mixture can be expanded, Ignition combustion of the air-fuel mixture proceeds uniformly, and combustion of the entire lean air-fuel mixture is completed early.

なお、突起部12は吸気弁6、排気弁7及び副室カップ
8の配設位置を考慮してシリンダヘッド2側に設けても
良く、トーチ孔11からの噴出トーチ炎が、突起部12
の外周面でなく突出部12の頂面の一部又は外周面及び
頂面の一部をかすめるようにして、トーチ炎に広がりを
持たせることができ、また、1つのトーチ炎に対して2
以上の突起部を設けても良く、更に本発明は実施例の単
孔のトーチ孔を有する機関に限らず、複数個のトーチ孔
を有する機関についても同様に適用できる。
Note that the protrusion 12 may be provided on the cylinder head 2 side in consideration of the placement positions of the intake valve 6, exhaust valve 7, and pre-chamber cup 8, so that the torch flame ejected from the torch hole 11 is
The torch flame can be made to spread by grazing a part of the top surface or a part of the outer peripheral surface and the top surface of the protruding part 12 instead of the outer peripheral surface of the protrusion 12.
The above protrusion may be provided, and the present invention is not limited to the engine having a single torch hole as in the embodiment, but can be similarly applied to an engine having a plurality of torch holes.

この場合、トーチ炎に広がりを持たせるにはトーチ炎を
突起部に直接当てることが考えられるが、かくすること
は突起部の直径が大きい場合には該突起部の裏側部位の
渦流が極めて弱いか、渦流が全く発生せず、突起部の裏
側部位にトーチ炎の影響を及ぼすことができないのであ
り、突起部の直径が小さいときには裏側部位に渦流を発
生することができても突起部の過熱によってビートポイ
ントになって異常燃焼を生じたり、突起部の溶損を生ず
ることになる。
In this case, in order to make the torch flame spread, it is possible to apply the torch flame directly to the protrusion, but in this case, if the diameter of the protrusion is large, the vortex flow on the back side of the protrusion is extremely weak. Otherwise, no vortex is generated at all, and the torch flame cannot affect the back side of the protrusion, and when the diameter of the protrusion is small, even if a vortex can be generated on the back side, the protrusion will not overheat. This may lead to a beat point, causing abnormal combustion or melting of the protrusion.

これに対し本発明は、突起部の表面の一部に対してトー
チ炎がかすめるようにしたので、突起部12はトーチ炎
の熱を直接に受けることなくトーチ炎に広がりを持たせ
ることができ、且つ比較的大径にできるのでピストン又
はシリンダヘッドへの熱伝達も十分でヒートポイントに
ならないばかりか溶損の問題も回避できる。
In contrast, in the present invention, since the torch flame brushes against a part of the surface of the protrusion, the protrusion 12 can spread the torch flame without being directly exposed to the heat of the torch flame. In addition, since the diameter can be made relatively large, heat transfer to the piston or cylinder head is sufficient, and not only does it not become a heat point, but also the problem of melting and damage can be avoided.

第3図及び第4図は他の目的を達成するための実施例で
、シリンダヘッド2に凹み形成した主燃焼室5の内輪郭
13は、副室カップ8と反対側において吸気弁6と排気
弁7との間に最犬入り込み部14を有するようにシリン
ダ孔4の内輪郭15より内側に入り込んでスキッシュエ
リヤ16に形成され、副燃焼室10を形成する副室カッ
プ8に穿設した3個のトーチ孔17.18.19のうち
、第1のトーチ孔17は吸気弁6の略中心を通ってピス
トン頂部に、第2のトーチ孔18は排気弁7の略中心を
通ってピストン頂部に、そして第3のトーチ孔19は副
室カップ8の略真下におけるピストン頂部にそれぞれ向
うように方向づけられており、シリンダブロック1のピ
ストン孔4内を往復動するピストン3の頂部には、横断
面円形又は楕円形等の角部のない断面形状を有する突起
部12を前記スキッシュエリヤ16における最犬入り込
み部14の近くで主燃焼室5内に突出するように一体形
に設け、該突起部12の外周面両側を、前記第1及び第
2のトーチ孔17,18から適宜角度θ1.θ2の末広
がり状に噴出するとトーチ炎がかすめるように構成する
3 and 4 show an embodiment for achieving another purpose, in which the inner contour 13 of the main combustion chamber 5 recessed in the cylinder head 2 is connected to the intake valve 6 and the exhaust gas on the side opposite to the pre-chamber cup 8. 3 is formed in the auxiliary chamber cup 8 which enters inside the inner contour 15 of the cylinder hole 4 to form a squish area 16 and forms the auxiliary combustion chamber 10 so as to have the deepest recessed part 14 between the valve 7 and the valve 7. Of the torch holes 17, 18, and 19, the first torch hole 17 passes approximately through the center of the intake valve 6 to the top of the piston, and the second torch hole 18 passes approximately through the center of the exhaust valve 7 to the top of the piston. The third torch hole 19 is oriented toward the top of the piston approximately directly below the pre-chamber cup 8, and the top of the piston 3 reciprocating within the piston hole 4 of the cylinder block 1 has a A protrusion 12 having a cornerless cross-sectional shape such as a circular or elliptical shape is integrally provided so as to protrude into the main combustion chamber 5 near the innermost entry part 14 in the squish area 16, and the protrusion 12 at an appropriate angle θ1. The structure is such that the torch flame grazes the flame when ejected in a divergent shape at θ2.

この実施例では、副室カップ8から見て突起部12の裏
側部位には両トーチ孔17.18から噴出するトーチ炎
によって渦流が発生する一方、ピストン3の上昇行程時
にピストン3の頂部が副室カップ8と反対側に設けたス
キッシュエリヤ16に接近することで生ずるスキッシュ
作用によって、当該スキッシュエリヤ16から副室カッ
プ8に向う方向つまりトーチ炎とは逆方向に流れを生じ
、この流れで突起部12の前面側部位には渦流が発生す
る。
In this embodiment, a vortex is generated on the back side of the protrusion 12 when viewed from the subchamber cup 8 by the torch flame ejected from both torch holes 17, 18, while the top of the piston 3 is submerged during the upward stroke of the piston 3. Due to the squish action caused by approaching the squish area 16 provided on the opposite side of the chamber cup 8, a flow is generated from the squish area 16 toward the sub-chamber cup 8, that is, in the opposite direction to the torch flame, and this flow causes the protrusion to A vortex is generated at the front side of the portion 12.

この時点でトーチ炎が未だ噴出していない場合には、リ
ーン混合気の乱れが促進されて運動エネルギが上昇し、
トーチ炎が噴出を始めている場合には、トーチ炎はこれ
と逆方向のスキッシュ流によって左右方向に広げられて
リーン混合気と混合される。
If the torch flame has not yet erupted at this point, the turbulence of the lean mixture is promoted and the kinetic energy increases,
When the torch flame starts to eject, the torch flame is spread laterally by the squish flow in the opposite direction and mixed with the lean air-fuel mixture.

そして、ピストン3の下降行程時には、ピストン頂部が
スキッシュエリヤ16から離れることで今度はスキッシ
ュエリヤ16に向う流れが発生し、この流れにより前記
突起部12に対するトーチ炎の噴出で突起部12の裏面
側部位に発生する渦流がより強くなると共に、突起部1
2の裏面側部位にトーチ炎が引き込まれることになる。
During the downward stroke of the piston 3, the top of the piston moves away from the squish area 16, which generates a flow toward the squish area 16, and this flow causes the torch flame to eject against the protrusion 12, causing the back side of the protrusion 12 to flow toward the squish area 16. As the vortex generated in the area becomes stronger, the protrusion 1
The torch flame will be drawn into the back side part of 2.

このように、トーチ炎がかすめる突起部を、主燃焼室内
における副燃焼室と反対側に設けたスキッシュエリヤの
最犬入り込み部近くに設けた場合には、突起部によるト
ーチ炎の広がり作用とスキッシュ作用とが協同して相乗
的に働き、トーチ炎の広がり及びリーン混合気との混合
が著しく強烈になるから、リーン混合気に対する一様な
着火燃焼及び全体の早期の燃焼完了がより確実に達成で
きるのである。
In this way, if the protrusion that the torch flame grazes is provided near the furthest entry point of the squish area provided on the opposite side of the auxiliary combustion chamber in the main combustion chamber, the torch flame will spread due to the protrusion and the squish The effects work synergistically, and the spread of the torch flame and the mixing with the lean mixture become extremely intense, so that uniform ignition combustion for the lean mixture and early completion of combustion as a whole are more reliably achieved. It can be done.

この場合においても、突起部は吸気弁、排気弁及び副室
カップの配設位置を考慮すればシリンダヘッドに設ける
ことができ、勿論2個以上の複数個にしても良く、また
、突起部の頂面又は頂面及び外周面を利用することがで
きる。
In this case as well, the protrusion can be provided on the cylinder head if the placement positions of the intake valve, exhaust valve, and pre-chamber cup are taken into account. The top surface or the top surface and the outer peripheral surface can be used.

以上の通り本発明によれば、トーチ炎によるリーン混合
の着火燃焼を一様に進行でき、且つり一ン混合気全体の
燃焼を早期に完了できるから、リーンバーン方式の内燃
機関の問題的であったドライバービリティ−及び熱効率
を向上できる。
As described above, according to the present invention, the ignition combustion of a lean mixture using a torch flame can proceed uniformly, and the combustion of the entire mixture can be completed early, which eliminates the problem of a lean burn type internal combustion engine. Drivability and thermal efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例機関の要部断面図で第2図のI−
I視断面図、第2図は第1図の■−■視底面図、第3図
は本発明の他の実施例機関の要部断面図で第4図のIV
−N視断面図、第4図は第3図のIV−IV視床底面図
ある。 1・・・・・・シリンダブロック、2・・・・・・シリ
ンダヘッド、3・・・・・・ピストン、5・・・・・・
主燃焼室、8・・・・・・副室カップ、10・・・・・
・副燃焼室、ICl3,18゜19・・・・・・トーチ
孔、12・・・・・・突起部、16・・・・・・スキッ
シュエリヤ。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the main parts of an engine according to an embodiment of the present invention, and
2 is a bottom view taken from ■--■ in FIG.
-N sectional view, and FIG. 4 is a bottom view of the thalamus IV-IV in FIG. 3. 1... Cylinder block, 2... Cylinder head, 3... Piston, 5...
Main combustion chamber, 8... Sub-chamber cup, 10...
- Sub-combustion chamber, ICl3, 18°19...Torch hole, 12...Protrusion, 16...Squish area.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 主燃焼室内にトーチ炎を噴出するトーチ孔付き副燃
焼室を備えた内燃機関において、そのピストン頂部又は
シリンダヘッドには主燃焼室内に突出する突起部を、前
記トーチ炎が該突起部の表面の一部をかすめて噴出する
ような位置に設けたことを特徴とする副燃焼室付き内燃
機関。 2 主燃焼室にトーチ炎を噴出するトーチ孔付き副燃焼
室を備えた内燃機関において、主燃焼室における前記副
燃焼室と反対側位置にはスキッシュエリヤを設ける一方
、ピストン頂部又はシリンダヘッドには前記スキッシュ
エリヤにおける最犬入り込み部近くで主燃焼室内に突出
する突起部を設け、前記トーチ炎が該突起部の表面の一
部をかすめて前記スキッシュエリヤに向うように構成し
たことを特徴とする副燃焼室付き内燃機関。
[Scope of Claims] 1. In an internal combustion engine equipped with an auxiliary combustion chamber with a torch hole that ejects a torch flame into the main combustion chamber, a protrusion projecting into the main combustion chamber is provided on the top of the piston or the cylinder head to eject the torch flame. 1. An internal combustion engine with an auxiliary combustion chamber, characterized in that the combustion chamber is provided at a position such that the combustion chamber blows out past a part of the surface of the protrusion. 2. In an internal combustion engine equipped with an auxiliary combustion chamber with a torch hole that ejects torch flame into the main combustion chamber, a squish area is provided at a position opposite to the auxiliary combustion chamber in the main combustion chamber, while a squish area is provided at the top of the piston or the cylinder head. A protrusion protruding into the main combustion chamber is provided near the deepest entry point in the squish area, and the torch flame is configured to graze a part of the surface of the protrusion and head toward the squish area. Internal combustion engine with secondary combustion chamber.
JP1381978A 1978-02-08 1978-02-08 Internal combustion engine with auxiliary combustion chamber Expired JPS5845568B2 (en)

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JPS54106710A JPS54106710A (en) 1979-08-22
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63184792A (en) * 1986-08-02 1988-07-30 間久部 六郎 Decorated product emitting light at random cycle
JPH0369190U (en) * 1989-11-08 1991-07-09

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63184792A (en) * 1986-08-02 1988-07-30 間久部 六郎 Decorated product emitting light at random cycle
JPH0369190U (en) * 1989-11-08 1991-07-09

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