JPS62129515A

JPS62129515A - 直噴式デイーゼルエンジンの燃焼室

Info

Publication number: JPS62129515A
Application number: JP26740185A
Authority: JP
Inventors: Shiro Ishida; 石田　史郎
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1985-11-29
Filing date: 1985-11-29
Publication date: 1987-06-11
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: JPH063133B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は燃焼室内に燃料油を直接噴射する内燃機関の燃
焼室に係り、特に燃料油としてガソリン、アルコール等
の低セタン価・揮発性燃料を使用できる内燃ｎＰＡの燃
焼室に関する。

［従来の技ｖＦ１］一般に、メタノール（メヂルアルコール）等の粗悪燃料
油を燃料油に使用できるものとしては、実開昭５７−１
０７８２０号公報記載のメタノール層状給気エンジンの
提案が知られており、第４図に示ずこの提案は、シリン
ダａの頂端側方に予燃焼室すを設け、その予燃焼室すの
底壁部Ｃに予熱栓ｄを横置配置し、その予熱栓ｄと対向
して燃料噴射弁ｅを配設すると共に、その燃料噴射弁０
と前記予熱栓ｄとの間に点火栓ｆを配置して構成される
ものである。

［発明が解決しようとする問題点］上記した提案は、機関の始動時、軽負荷運転性を高める
ために、グロープラグにて予燃焼室内を高温雰囲気にし
て燃料を着火燃焼させようとするものである。

ところが、予燃焼室すと主燃焼室ｑとはス１：１−りｈ
によって連通される構成上、予燃焼室すに圧縮空気を押
し込む際の絞り損失、予燃焼室すからの燃焼ガスが主燃
焼室ｑに押し込まれる際の絞り損失が大きく、これらの
損失による熱効率の低下が生じていた。この熱効率の低
下は主燃焼室内の燃焼温度を低十ざぜるため、出力の低
下、　ＨＣ等の燃焼未燃物を増加させる恐れを有してい
る。また、大気温度が一２０℃を越えるような低温始動
時にあっては、その始動のために噴射燃料油が増量され
ることと、その燃料油がメタノール等の蒸発潜熱の小さ
なものであることから蒸気化しにくく、点火栓のアシス
トが可能となる混合気を生成するためには、加熱時間を
多く必要としたり、グロープラグの発熱能力を高める等
の対策を必要としたりし、バッテリーの容量や始動時間
等の観点から好ましいものではなかった。

［発明の目的］本発明は上記種々の問題点を解消するために創案された
ものである。本発明の目的はアルコール。

ガソリン等の低セタン価・揮発性燃料油を低温始動時を
含む全負荷運転領域で良好に燃焼させることのできる内
燃機関の燃焼室を提供するにある。

し発明の概要］本発明は上記１′１的を達成づるためにビス１−ン頂部
を窪まぜてＨいに連通ずる主燃焼室と副燃焼室とを並設
りると共に、主噴口が主燃焼室を臨みｒＷｌ噴口が副燃
焼室を臨む噴１１１１’Ｊノズルを配没し、上記副燃焼
室内にグロープラグとスパークプラグとを並設したもの
で、機関始動時を含む軽負伺時には１噴にＩに対して先
行して開放される副噴口からの微粒化燃料噴霧とグロー
プラグにより加熱される圧縮空気とを混合させることに
より着火燃焼性の良い混合気を生成して、イの混合気を
スパークプラグにて着火燃焼させ、機関中高負荷時には
、この副燃焼室内の燃焼エネル〜二にて主燃焼室内に噴
射される燃料噴霧を加速的に蒸発させて主燃焼室内に上
記混合気を生成し、この混合気が副燃焼室内の火炎伝播
をうけて着火燃焼Ｊるようにしたものである。

し実施例］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図に示される如くピストン頂部１には、
これより窪まされて主燃焼室２と副燃焼室３とが、それ
ぞれ上部を１；１１放された例えば円形断面形状をなす
ように形成されている。また、主燃焼室２と副燃焼室３
とは、互いの内側壁２ａ。

３ａの一部を開放してバンク部４が形成されている。副
燃焼室３と主燃焼室２との容積比は、副燃焼室３より主
燃焼室２が大容積に形成され、具体的には上記主燃焼室
２の円形断面が副燃焼ｖ３の円形断面より大径に形成さ
れると共に主燃焼室２より１１燃焼室３が浅く窪まされ
ている。

このように形成された上記主燃焼室２と、１１燃焼室３
とのバンクｌ！ａＳ４には、そのバンク部４を臨むよう
に噴射ノズル５が設（づられ、この噴射ノズル５は図示
しないシリンダヘッドにそれら燃焼室を臨んで取り付け
られる。また噴口・ｊノズル５の主な構成としては、第
３図に示すようにシリンダヘッドに取り付けられるノズ
ルボディ７内の弁座８に対して昇降自在に着座してそれ
を間ｌｌｌ−するデーパ部９を有Ｊるニードル弁１０と
、その弁座８より間口されて貞微力の小さな微粒化燃料
噴霧を噴出する副噴口１１と、上記ノズルボディ７内端
部にｎつ上記ニードル弁１０の軸芯方向に沿って開口さ
れると共に、上記ニードルか１０の縮径部１２を収容し
、これが開放されることにより０微力の大ぎな燃料噴霧
を噴出する主噴口１３とから形成される。

また、上記副噴口１１と主噴口１３とは、上記ニードル
弁１０のリフト量でそれぞれ開口されるようになってお
り、機関が低負荷時には、所定リフト以下で副噴口１１
が開放され、そのリフト以上で副噴口１１及び主噴口１
３が開放されてイれぞれ燃焼室２．３内に燃料が噴射供
給される。

さて、本発明の実施例において、上記噴射ノズル５から
噴午１される燃料がガソリン、純アルコール等の低セタ
ン価燃料である場合は、その燃料を、低温大気中、低負
荷時に確実に着火燃焼させるために、スパークプラグ１
５及びグロープラグ１６が設けられる。スパークプラグ
１５及びグロープラグ１６は、副燃焼室３内に突出して
設（〕られており、副燃焼室３に設けられるグロープラ
グ１Ｇに対してスパークプラグ１５は、そのグロープラ
グ１６近傍のスワール方向下流側に位置して設けられる
。

一方、上記噴射ノズル５の副噴口１１の向きは、上記グ
ロープラグ１６に対向するか、または、そのグロープラ
グ１Ｇ近傍に対向して設けられ、主噴口１３は主燃焼室
２の内壁２ａに、且つ主燃焼室２のスワール方向下流側
に向ｔノで設けられる。

以下に本発明の内燃機関の燃焼室の実施例の作用につい
て添付図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図に示されるように、図示しないスワー
ルボートから供給されるスワールＳは、圧縮されながら
も主・副燃焼室２．３内に閉じ込められる。

機関が始＃Ｊ時にあっては、噴射ノズル５のニードル弁
１０がリフトされるが、低温始動時にあってのニードル
弁１０は、スタータによる内燃機関駆動時の噴射ポンプ
の回転数が５０ｒｐｍ〜１５０ｒｐＩｌｌに設定される
、いわゆる過剰供給状態（全負荷時よりも多い状態）に
あり４にがら燃料流速が極低速のために、副噴口１１の
みを開放さ１！る低いリフト値に保たれる。これにより
副燃焼室３内には、微粒化燃料噴霧Ｆ１が多量に供給さ
れる。微粒化燃料噴″ｆＡＦ　＋　はグロープラグ１６
またはグロ−プラグ１６近傍に向けて噴出されるため、
グ［］−プラグ１６にＪ、り更に加熱される圧縮空気に
よって加速的に蒸発されて空気と混合し、着火燃焼性に
優れた燃料蒸気層Ｆ３を生成する。この燃料蒸気層Ｆ１
は、スワールＳによりＦ流側に流されてスパークプラグ
１５周辺に分布されるとぎにスパークプラグ１５の点火
を行なうことにより確実な着火がなされる。また、上記
微粒化燃料噴Ｎ　Ｆ　＋を、グロープラグ１６３Ｉｉ傍
のスワール方向上流側の副燃焼室内壁３ａに衝突さゼる
ようにした場合は衝突飛散することでさらに燃料噴°霧
の微粒化が促進されて蒸気化・混合気化が速められるこ
とになり、副燃焼室３内には濃混合気が生成されリッチ
燃、焼が行なわれる。低温始動後は、副燃焼室３の内壁
３ａが燃焼エネルギによって暖められ、燃料油を蒸気化
するに十分な壁温に達するため、機関軽イ）傭時におけ
る副噴口１１からの微粒化燃料噴霧Ｆ１を安定しχむ火
燃焼させる。副燃焼室３はバンク部４を介して主燃焼室
２と隔てられていることと副燃焼室３内のスワールＳに
よって副燃焼室３内に燃焼ガスの大半が閉じ込められる
ことから、主燃焼全２内に燃料蒸気を逃ずことなく副燃
焼室３内を所定の空燃比に設定できることになる。この
ためアルコール等の低セタン価・揮発性燃料油を、副燃
焼室３内で急速燃焼させることができる。

これによって燃焼温度が上昇し、青白煙の発生及び燃焼
未燃物（ＩＩＣ）の生成を抑制できることになり、低ｆ
１荷１１、ｉには、副燃焼室３内の燃焼平均温度が上背
し、その結果、青白煙の発生及び燃焼未燃物（ＩＩｃ）
の生成を抑制できる。

ざらに、高負荷時に於いては、上記主唱口１３よりも主
燃焼室２の内壁２ａに向けて、■つスワールＳの下流方
向に向（）て第１図、第２図に示す如く燃料噴霧が噴（
ト）δれる。主燃焼室２には、主噴口１３からの燃ＩＩ
噴霧Ｆ２が主燃焼室２の内壁２ａに向けて噴射されるた
め、その内２２ａに沿ってスワールＳの下流側に流れる
燃料１１ｕ　ｌ−１を生成する。この燃料膜Ｈは副燃焼
室３の燃焼エネルギと高温圧縮空気及び内壁熱ににす、
主燃焼室２内の上記した燃料蒸気ＶＪＦ３を生成する。

この蒸気層Ｆ１が副燃焼室３の火炎を伝播されて良好な
燃焼が行なわれる。その際に、主噴口１３より噴射され
る燃料粒径は副噴口１１より噴％１される燃料粒径より
は大径であり、貫徹力が大ぎいことから、蒸発燃料と圧
縮空気とが混合して生成される燃料蒸気層Ｆ３を過剰に
生成しないため、これが信太しでｂ主燃焼室２内は急激
燃焼とは成り１１ｔない。

従って、燃料蒸気層Ｆ３が着火することによって発生さ
れた熱により残りの燃料膜ト１を速やかに蒸発ｕしめ、
この然気が燃焼していき緩慢な燃焼が行なわれることに
なり、これによって急激な主燃焼室２内の圧力上昇は抑
制され、さらに騒音を低減できる。また高負荷になる程
主噴口１３より噴射される燃料は増加し、最大では９０
％以上噴Ｑ（されることになるので上記作用は確実に達
成され、副燃焼室３より流入Ｊる火炎によって確実に６
火燃焼が行なわれる。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明によれば次のごとき優れた
効果を発揮する。

（１）　　ピストン頂部に主燃焼室と６９１燃焼室とを
並設し、それ等を互いに連通させた燃焼室を形成して、
上記ａ１燃焼室内にグロープラグ及びスパークプラグを
設けｔこので、スパークプラグのスワールｈ向上次側で
石火性の優れた燃料蒸気層を生成することができ、機関
が低温始動時においても、軽油または純アル：１−ル、
ガソリン等の低セタン価燃料を確実に着火燃焼し、また
、肴火冗れなく緩慢燃焼させ１９るので、肖白炸、燃焼
未燃物（ＩＩｃ）を低減することができる。

（２）　　主燃焼室と副燃焼室とに連通するバンク部を
設けたので、副燃焼室内の燃焼ガスの一部が主燃焼室内
に侵入して、その燃焼ガスによって、主燃焼室内に噴＋
３＝１蒸発された燃料蒸気層に着火燃焼させて速やかに
且つ緩慢燃焼を達成できるので、低負萄から高負荷に至
る広範囲にわたって騒音を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃は閣の燃焼室の好適一実施例を示
す概略図、第２図は本発明の主燃焼室と副燃焼室とに燃
料を噴射り゛る燃料ｎｒｌ　［１）ｊノズルの噴射方向
を示す概略断面図、第３図は噴射ノズルの概略断面図、
第４図は従来例を示す図である。図中、１はピストン頂部、２は主燃焼室、３は副燃焼室
、５は噴射ノズル、１１は副噴口、１３は主噴口、１５
はスパークプラグ、１６はグロープラグである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　ピストン頂部を窪ませて互いに連通する主燃焼
室と副燃焼室とを並設すると共に、主噴口が主燃焼室を
臨み副噴口が副燃焼室を臨む噴射ノズルを配設し、上記
副燃焼室内にグロープラグとスパークプラグとを並設し
たことを特徴とする内燃機関の燃焼室。
（２）　上記グロープラグが上記副噴口から噴射される
燃料の流れ方向に対して上記スパークプラグより上流側
に位置された上記特許請求の範囲第１項記載の内燃機関
の燃焼室。