JPS5916087B2 - ト−チ点火式内燃機関 - Google Patents
ト−チ点火式内燃機関Info
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- JPS5916087B2 JPS5916087B2 JP50045553A JP4555375A JPS5916087B2 JP S5916087 B2 JPS5916087 B2 JP S5916087B2 JP 50045553 A JP50045553 A JP 50045553A JP 4555375 A JP4555375 A JP 4555375A JP S5916087 B2 JPS5916087 B2 JP S5916087B2
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- main
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- torch
- exhaust
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- F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
- F02B19/1004—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder details of combustion chamber, e.g. mounting arrangements
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- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
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- F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
- F02M31/04—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture
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- F02M31/08—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture by hot gases, e.g. by mixing cold and hot air the gases being exhaust gases
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- F02M31/18—Other apparatus for heating fuel to vaporise fuel
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は主燃焼室と、この主燃焼室に噴口を介して連通
された点火栓を備える副燃焼室とが形成され、前記副燃
焼室内混合気を前記点火栓で着火させ、その燃焼火炎を
噴口を介して主燃焼室へ伝播させることにより、前記主
燃焼室内混合気を着火燃焼させるトーチ点火式内燃機関
に関する。
された点火栓を備える副燃焼室とが形成され、前記副燃
焼室内混合気を前記点火栓で着火させ、その燃焼火炎を
噴口を介して主燃焼室へ伝播させることにより、前記主
燃焼室内混合気を着火燃焼させるトーチ点火式内燃機関
に関する。
トーチ点火式内燃機関にあっては、有害な排気組成、例
えば一酸化炭素(Co)、炭化水素(HC)、窒素酸化
物(NOx)等を殆んど完全に除去し、清−浄排気を大
気に排出させると共に、機関の信頼性を高め、安価に生
産でき、かつ優秀な性能を長期に渡って保持できること
が要望されている。
えば一酸化炭素(Co)、炭化水素(HC)、窒素酸化
物(NOx)等を殆んど完全に除去し、清−浄排気を大
気に排出させると共に、機関の信頼性を高め、安価に生
産でき、かつ優秀な性能を長期に渡って保持できること
が要望されている。
しかしながら、従来のトーチ点火式内燃機関は総合空燃
比を理論空燃比より希薄にすることにより、できる限り
、燃焼ピーク温度を低くして、NOxの発生を防止し、
かつ主燃焼室内の燃焼をゆるやかにしてCO,HCの発
生を防止するものである。
比を理論空燃比より希薄にすることにより、できる限り
、燃焼ピーク温度を低くして、NOxの発生を防止し、
かつ主燃焼室内の燃焼をゆるやかにしてCO,HCの発
生を防止するものである。
このため、副燃焼室には空燃比(重量比)4〜8の小量
の濃厚混合気を供給し、主燃焼室には空燃比(重量比)
18〜22の多量の希薄混合気を供給しなければならず
、この2つの異なる濃・薄混合気の生成に当って、主・
副気化器に関する技術的、生産的、コスト的、実用的な
諸問題が山積している。
の濃厚混合気を供給し、主燃焼室には空燃比(重量比)
18〜22の多量の希薄混合気を供給しなければならず
、この2つの異なる濃・薄混合気の生成に当って、主・
副気化器に関する技術的、生産的、コスト的、実用的な
諸問題が山積している。
一方主燃焼室内で完全に燃焼し得なかった混合気は未燃
焼ガスとして排気路へ排出されるが、その排気温度は比
較的低く、十分保温して未燃焼ガスを自然浄化させるに
は断熱耐火物の内筒を排気路に鋳込んだシするため、構
造が極めて複雑になり、生産が容易にできないという欠
点がある。
焼ガスとして排気路へ排出されるが、その排気温度は比
較的低く、十分保温して未燃焼ガスを自然浄化させるに
は断熱耐火物の内筒を排気路に鋳込んだシするため、構
造が極めて複雑になり、生産が容易にできないという欠
点がある。
本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、1個の気化器
で主・副燃焼室に薄・濃混合気を供給できるようにする
とともに、未燃−ガスを効率よく自然浄化することので
きる構造が簡単で安価なトーチ点火式内燃機関を得るに
ある。
で主・副燃焼室に薄・濃混合気を供給できるようにする
とともに、未燃−ガスを効率よく自然浄化することので
きる構造が簡単で安価なトーチ点火式内燃機関を得るに
ある。
以下、図面に示す一実施例により本発明の詳細な説明す
る。
る。
第1図乃至第3図において、1はシリンダ2が形成され
たシリンダブロックである。
たシリンダブロックである。
3は前記シリンダ2内を往復動するピストンである。
4は前記シリンダブロック1にガスケット等を介して複
数個のボルト(図示せず)によって取付けられシリンダ
ヘッドで、このシリンダヘッド4には主燃焼室5の主要
部を構成する四部5aと、この主燃焼室5へ主吸気弁6
を介して連通された主吸気ポート7と、前記主燃焼室5
へ噴口8を介して連通された主燃焼室9と、この副燃焼
室9へ副吸気弁10を介して連通された副吸気ポート1
1と、前記主燃焼室5へ排気弁12を介して連通された
排気ポート13とが形成されている。
数個のボルト(図示せず)によって取付けられシリンダ
ヘッドで、このシリンダヘッド4には主燃焼室5の主要
部を構成する四部5aと、この主燃焼室5へ主吸気弁6
を介して連通された主吸気ポート7と、前記主燃焼室5
へ噴口8を介して連通された主燃焼室9と、この副燃焼
室9へ副吸気弁10を介して連通された副吸気ポート1
1と、前記主燃焼室5へ排気弁12を介して連通された
排気ポート13とが形成されている。
14は前記副燃焼室9に備えられた点火栓である。
15a。15bは前記排気ポート13に空間層16を有
するように鋳込まれた外側内筒と内側内筒である。
するように鋳込まれた外側内筒と内側内筒である。
17は前記排気ポート13の内側内筒15b内へ排気脈
動を利用して二次空気を供給する二次空気供給装置で、
この二次空気供給装置17はノズル18と、このノズル
18へ二次空気を供給する二次空気分配通路19と、こ
の分配通路19に備えた一方向弁(図示せず)または圧
縮エアーポンプ(図示せず)とから構成されている。
動を利用して二次空気を供給する二次空気供給装置で、
この二次空気供給装置17はノズル18と、このノズル
18へ二次空気を供給する二次空気分配通路19と、こ
の分配通路19に備えた一方向弁(図示せず)または圧
縮エアーポンプ(図示せず)とから構成されている。
20は前記主吸気ポート7と連通ずる主吸気路21と前
記副吸気ポート11と連通ずる副吸気路22とが形成さ
れた吸気マニホールドで、この吸気マニホールド20に
は枝管集合部20aの底部に形成した受熱部23が形成
されるとともに、一次側と二次側を有する気化器24が
取付けられている。
記副吸気ポート11と連通ずる副吸気路22とが形成さ
れた吸気マニホールドで、この吸気マニホールド20に
は枝管集合部20aの底部に形成した受熱部23が形成
されるとともに、一次側と二次側を有する気化器24が
取付けられている。
この気化器24は混合気の空燃比を理論空燃比に略等し
く設定するとともに比較的低負荷および中負荷時は14
±2の空燃比となるように設定されている。
く設定するとともに比較的低負荷および中負荷時は14
±2の空燃比となるように設定されている。
25は前記排気ポート13に連通された再燃焼空間26
aを有する排気路26が形成された排気マニホールドで
、この排気マニホールド25内には空間を有するように
内側内筒27aと外側内筒27bがボルト28、ナツト
29により固定され前記内燃焼空間26aの上面と対応
する位置の前記内側内筒27aに開口部30が形成され
ている。
aを有する排気路26が形成された排気マニホールドで
、この排気マニホールド25内には空間を有するように
内側内筒27aと外側内筒27bがボルト28、ナツト
29により固定され前記内燃焼空間26aの上面と対応
する位置の前記内側内筒27aに開口部30が形成され
ている。
また前記吸気マニホールド20の受熱部23と対応する
位置の前記外側内筒27bにも該受熱部23を効率加熱
できるように開口部31が形成されている。
位置の前記外側内筒27bにも該受熱部23を効率加熱
できるように開口部31が形成されている。
32は前記排気マニホこルド25に取付けられた排気管
である。
である。
33は低、中負荷運転時、主燃焼室5に供給される主吸
気の体積の最大10〜25%の排気を供給できる排気還
流装置で、この排気還流装置33は一端が前記排気マニ
ホールド25の排気路26に連通され、他端が前記吸気
マニホールド20の主吸気路21に連通された還流路3
4と、この還流路34に備えられたダイヤフラムで構成
された排気還流弁35とからなり、前記排気還流弁35
の作動は機関負荷状態により異なるため、機関負荷に見
合った適切なNOx対策ができる。
気の体積の最大10〜25%の排気を供給できる排気還
流装置で、この排気還流装置33は一端が前記排気マニ
ホールド25の排気路26に連通され、他端が前記吸気
マニホールド20の主吸気路21に連通された還流路3
4と、この還流路34に備えられたダイヤフラムで構成
された排気還流弁35とからなり、前記排気還流弁35
の作動は機関負荷状態により異なるため、機関負荷に見
合った適切なNOx対策ができる。
この作動信号は機関の排出ガスの圧力または気化器の負
圧のどちらかが用いられている。
圧のどちらかが用いられている。
上記構成にあっては気化器24から理論空燃比に略等し
い混合気が吸気マニホールド20の受熱部23で加熱気
化され主・副吸気路21.22へ流れる。
い混合気が吸気マニホールド20の受熱部23で加熱気
化され主・副吸気路21.22へ流れる。
このため、該副吸気路22よシ、副吸気ポート11を通
り副吸気弁10を介して副燃焼室9へ理論空燃比に略等
しい混合気が供給される。
り副吸気弁10を介して副燃焼室9へ理論空燃比に略等
しい混合気が供給される。
また主吸気路27には、排気還流装置33よシ排気が還
流されるため希薄混合気となり主吸気ポート7を通シ、
主吸気弁6を介して主燃焼室5へ供給される。
流されるため希薄混合気となり主吸気ポート7を通シ、
主吸気弁6を介して主燃焼室5へ供給される。
したがって、点火栓14によって副燃焼室9内の着分容
易な混合気を着火燃焼させると、その強力な燃焼火炎は
噴口8を介して主燃焼室5の排気で希釈された多量の混
合気に伝播し、これを着火燃焼する。
易な混合気を着火燃焼させると、その強力な燃焼火炎は
噴口8を介して主燃焼室5の排気で希釈された多量の混
合気に伝播し、これを着火燃焼する。
したがって、主燃焼室5内の排気で希釈された多量の混
合気は点火栓14で直接混合気を着火する場合よシ一段
と燃焼可能となり、排気還流を多量におこなってへるか
らその燃焼ピーク温度を低く制御できる。
合気は点火栓14で直接混合気を着火する場合よシ一段
と燃焼可能となり、排気還流を多量におこなってへるか
らその燃焼ピーク温度を低く制御できる。
このため、NOxの発生を効率よく防止できる。
次に主燃焼室5内で完全に燃焼できなかった未燃焼ガス
は排気路26に排出されるが この排気中には比較的多
量のCo、HCなどが含まれている。
は排気路26に排出されるが この排気中には比較的多
量のCo、HCなどが含まれている。
このため、二次空気供給装置17によって排気路26中
に二次空気が供給され、前記未燃焼ガスを極めて効率よ
く再燃焼させることができる。
に二次空気が供給され、前記未燃焼ガスを極めて効率よ
く再燃焼させることができる。
その結果、従来のトーチ点火式内燃機関のように空燃比
を理論空燃比より希薄にして燃焼させた場合の排気浄化
装置の浄化性能より非常に優れて居り、その装置も従来
のトーチ点火式内燃機関のものに比べ構造が簡単で耐久
性に優れ、かつ安価に製造できる。
を理論空燃比より希薄にして燃焼させた場合の排気浄化
装置の浄化性能より非常に優れて居り、その装置も従来
のトーチ点火式内燃機関のものに比べ構造が簡単で耐久
性に優れ、かつ安価に製造できる。
なお、前記実施例では副吸気路22へ排気還流をしない
ものについて説明したが、点火に悪影響を与えない程度
の少量の排気環流ならば行なってもよい。
ものについて説明したが、点火に悪影響を与えない程度
の少量の排気環流ならば行なってもよい。
また二次空気の供給を内筒で保温された排気ポート13
内へ行なっているが、該排気ポーN3下iの排気マニホ
ールド25の排気路26内へ供給するようにしても同様
の作用効果がある。
内へ行なっているが、該排気ポーN3下iの排気マニホ
ールド25の排気路26内へ供給するようにしても同様
の作用効果がある。
さらにシリンダヘッド4の排気ポート13に鋳込んだ外
側内筒15aと内側内筒15bとの切欠部36a、36
bは密封する。
側内筒15aと内側内筒15bとの切欠部36a、36
bは密封する。
これはシリンダヘッド4に一部を鋳込む際、鋳砂が内・
外内筒15b。
外内筒15b。
15a間に入るのを防ぐためである。
鋳砂が内・外内筒15b 、 15a間に入ると、機関
振動で騒音を発したり、主燃焼室5内に入ってピストン
リングやシリンダなどを損傷させたりするので、これを
防止するためである。
振動で騒音を発したり、主燃焼室5内に入ってピストン
リングやシリンダなどを損傷させたりするので、これを
防止するためである。
また排気ポートの内筒はそれ程保温効果を望まないなら
ば1車とし、その背面に空気層を有するようにシリンダ
ヘッド4に鋳込んでもよい。
ば1車とし、その背面に空気層を有するようにシリンダ
ヘッド4に鋳込んでもよい。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、1つの
気化器からの混合気を副吸気路によって副燃焼室へ供給
するとともに主吸気路に排気還流して希釈して主燃焼室
へ供給するようにしたので、NOxの発生を効率よく防
止できるとともに、従来のように主・副気化器を別々に
設けたり、これらを連動させて使用しなくてもよく、構
造が極めて簡単で機関との適合も容易であり安価にでき
る利点がある。
気化器からの混合気を副吸気路によって副燃焼室へ供給
するとともに主吸気路に排気還流して希釈して主燃焼室
へ供給するようにしたので、NOxの発生を効率よく防
止できるとともに、従来のように主・副気化器を別々に
設けたり、これらを連動させて使用しなくてもよく、構
造が極めて簡単で機関との適合も容易であり安価にでき
る利点がある。
また排気路を二重筒とし、排気を保温するとともに該排
気路内へ二次空気を供給できるようにしたので、機関か
らの排気ガスを効率よ上古燃焼でき、HC,Coを効率
よく低減できる利点がある。
気路内へ二次空気を供給できるようにしたので、機関か
らの排気ガスを効率よ上古燃焼でき、HC,Coを効率
よく低減できる利点がある。
さらに主・副吸気路が形成された吸気マニホールドの枝
管集合部の底部に受熱部を形成して気化器からの混合気
を加熱気化できるようにしたので、従来のように主・副
吸気路ごとに受熱部を形成したちのに比べ受熱部の面積
を小さくしても同様の加熱効果があシ、小型軽量化と生
産性を向上できる等の優れた利点がある。
管集合部の底部に受熱部を形成して気化器からの混合気
を加熱気化できるようにしたので、従来のように主・副
吸気路ごとに受熱部を形成したちのに比べ受熱部の面積
を小さくしても同様の加熱効果があシ、小型軽量化と生
産性を向上できる等の優れた利点がある。
第1図は本発明の一実施例を示す概略説明図、第2図は
第1図の■−■線拡犬断面図、第3図は第1図のI−I
II線拡大断面図である。 1・・・シリンダブロック、2・・・シリンダ、3・・
・ピストン、4・・・シリンダヘッド、5・・・主燃焼
室、6・・・主吸気弁、7・・・主吸気ポート、8・・
・噴口、9・・・副燃焼室、10・・・副吸気弁、11
・・・副吸気ポート、12・・・排気弁、13・・・排
気ポート、14・・・点火栓、15a・・・外側内筒、
15b・・・内側内筒、16・・・空間層、17・・・
二次空気供給装置、18・・ツズル、19・・・二次空
気分配通路、20・・・吸気マニホールド、21・・・
主吸気路、22・・・副吸気路、23・・・受熱部、2
4・・・気化器、25・・・排気マニホールド、26・
・・排気路、26a・・・再燃焼空間、27a・・・内
側内筒、21b・・・外側内筒、28・・・ボルト、2
9・・・ナツト、3′0・・・開口部、31・・・開口
部、32・・・排気管、33・・・排気還流装置、34
・・・還流路、35・・・排気還流弁。
第1図の■−■線拡犬断面図、第3図は第1図のI−I
II線拡大断面図である。 1・・・シリンダブロック、2・・・シリンダ、3・・
・ピストン、4・・・シリンダヘッド、5・・・主燃焼
室、6・・・主吸気弁、7・・・主吸気ポート、8・・
・噴口、9・・・副燃焼室、10・・・副吸気弁、11
・・・副吸気ポート、12・・・排気弁、13・・・排
気ポート、14・・・点火栓、15a・・・外側内筒、
15b・・・内側内筒、16・・・空間層、17・・・
二次空気供給装置、18・・ツズル、19・・・二次空
気分配通路、20・・・吸気マニホールド、21・・・
主吸気路、22・・・副吸気路、23・・・受熱部、2
4・・・気化器、25・・・排気マニホールド、26・
・・排気路、26a・・・再燃焼空間、27a・・・内
側内筒、21b・・・外側内筒、28・・・ボルト、2
9・・・ナツト、3′0・・・開口部、31・・・開口
部、32・・・排気管、33・・・排気還流装置、34
・・・還流路、35・・・排気還流弁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 燃焼室を主燃焼室と、この主燃焼室に噴口を介して
連通した点火栓を備えた副燃焼室と、前記主副燃焼室に
混合気を供給する共通1つの気化気とから構成し、前記
副燃焼室には前記気化器で作られた混合気を吸入して点
火栓で点火するとともに、前記主燃焼室には前記気化器
で作られた混合気を機関負荷状態で作動の異なる排気還
流弁を介した還流排気で希釈して吸入し、前記副燃焼室
内での点火によシ生じた火炎を噴口を介して主燃焼室へ
導いて主燃焼室内の混合気を燃焼させることを特徴とす
るトーチ点火式内燃機関。 2、特許請求の範囲第1項記載のトーチ点火式内燃機関
において、内筒を設けた該機関の排気路に二次空気を供
給して排気ガス中に含まれている未燃焼ガスを再燃焼さ
せることを特徴とする、トーチ点火式内燃機関。 3 特許請求の範囲第1項記載のトーチ点火式内燃機関
において、該機関の排気路をすくなくとも再燃焼部分ま
で二重筒とし、排気を高温に保持させるようにしたこと
を特徴とするトーチ点火式内燃機関。 4 特許請求の範囲第1項記載のトーチ点火式内燃機関
において、気化器からの混合気を枝管集合部の底部で加
熱した後、主・副燃焼室へ供給させることを特徴とする
トーチ点火式内燃機関。
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