CN108691637B - 内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机。在具备副室的内燃机中，防止火焰射流从扫气通路流入进气口。内燃机(1)具有：燃烧室壁面(7)，其形成于气缸盖(3)的下端面，与活塞(11)协同地形成主燃烧室(12)；分隔壁部件(23)，其设置于燃烧室壁面，限定与主燃烧室分隔的副室(24)；连通孔(34)，其贯通分隔壁部件，连通主燃烧室与副室；进气口(15)，其开口于燃烧室壁面，在开口端具备气门座(54)；进气门(17)，其具有能够落座于气门座的伞部(52)；以及扫气通路(63)，其形成于分隔壁部件及气缸盖中的至少一方，具备与主燃烧室连接的一端和与副室连接的另一端，扫气通路的一端形成于在伞部落座于气门座的状态下与伞部的外周缘部(52C)对置的位置。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及具备副室的内燃机。

背景技术

公知具有被划分成主燃烧室及副室的燃烧室的副室式内燃机。副室式内燃机在副室内点燃混合气体，利用从副室经由连通孔向主燃烧室喷出的火炬状的火焰使主燃烧室内的混合气体点燃。在这样的副室式内燃机中，有的设置有扫气通路，扫气通路开口于副室并且开口于设置在进气口的进气门的气门座(例如专利文献1)。扫气通路由进气门开闭气门座侧的端部，滞留于副室内的已燃烧气体经由扫气通路向主燃烧室排出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平5-83327号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，由于进气门与气门座的接触面积比较狭小，难以利用进气门完全关闭扫气通路的开口于气门座的开口端。因此，副室中产生的火焰射流可能经由扫气通路吹入进气口内。

本发明鉴于以上的背景，课题在于，在具备副室的内燃机中，防止火焰射流从扫气通路向进气口流入。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的一个方式提供一种内燃机1，其特征在于，所述内燃机具有：燃烧室壁面7，其形成于气缸盖3的下端面，与活塞11协同地形成主燃烧室12；分隔壁部件23，其设置于所述燃烧室壁面，限定与所述主燃烧室分隔的副室24；连通孔34，其贯通所述分隔壁部件，连通所述主燃烧室与所述副室；进气口15，其开口于所述燃烧室壁面，在开口端具备气门座54；进气门17，其具有能够落座于所述气门座的伞部52；以及扫气通路63，其形成于所述分隔壁部件及所述气缸盖中的至少一方，具备与所述主燃烧室连接的一端和与所述副室连接的另一端，所述扫气通路的所述一端形成于在所述伞部落座于所述气门座的状态下与所述伞部的外周缘部52C对置的位置。

根据该方式，扫气通路在进气门关闭时与进气门的伞部的外周缘部对置，因此伞部成为阻碍，抑制火焰射流在扫气通路中流动。此外，由于扫气通路比气门座靠主燃烧室侧开口，即使火焰射流从扫气通路流出，火焰射流也会流向主燃烧室侧而不会流入进气口。

此外，在上述的方式中优选为，在所述伞部落座于所述气门座的状态下，所述扫气通路的所述一端隔着微小的间隙与所述伞部的外周缘部对置。

根据该方式，伞部成为阻碍，抑制了火焰射流在扫气通路中流动。此外，由于伞部的外周缘部与燃烧室壁面不接触，不会产生摩擦损失。此外，由于伞部的外周缘部与燃烧室壁面不接触，它们的加工变得容易。

此外，在上述的方式中优选为，所述燃烧室壁面在所述进气口的所述主燃烧室侧的开口端的周围具有能够容纳所述伞部的至少一部分的伞部容纳凹部56，所述扫气通路的所述一端开口于所述伞部容纳凹部。

根据该方式，在进气门的打开初期，扫气通路打开时，由于伞部的一部分位于伞部容纳凹部内，利用伞部阻碍了进气口与主燃烧室经由伞部容纳凹部的连接。因此，当由于活塞的下降而使得主燃烧室成为负压时，进气依次经由扫气通路、副室及连通孔流向主燃烧室。由此，进行副室的换气。

此外，在上述的方式中优选为，所述伞部容纳凹部具有隔着微小的间隙与所述伞部的外周缘部对置的圆周面状的侧壁面56B。

根据该方式，伞部成为阻碍，抑制了火焰射流在扫气通路中流动。

此外，在上述的方式中优选为，所述分隔壁部件的外侧面向所述伞部容纳凹部露出而形成所述伞部容纳凹部的所述侧壁面的一部分，所述扫气通路开口于所述分隔壁部件的所述外侧面的向所述伞部容纳凹部露出的部分。

根据该方式，在分隔壁部件形成有扫气通路，不必在气缸盖形成扫气通路，因此能够使气缸盖的结构简易。

此外，在上述的方式中优选为，在所述分隔壁部件的所述外侧面形成有切挖面61，该切挖面与所述侧壁协同地形成连续的圆周面，所述扫气通路开口于所述切挖面。

根据本方式，由于切挖面与侧壁面协同地形成圆周面，能够在侧壁面及切挖面与伞部之间形成恒定宽度的间隙。由此，能够避免伞部与分隔壁部件的接触。

发明效果

根据以上结构，在具备副室的内燃机中，能够防止火焰射流从扫气通路向进气口流入。

附图说明

图1是实施方式的内燃机的剖视图(图2的I-I剖视图)。

图2是示出实施方式的燃烧室壁面的气缸盖的仰视图。

图3是实施方式的分隔壁部件的立体图。

图4是省略了进气门及排气门的燃烧室壁面的立体图。

图5是进气门的关闭状态下的内燃机的剖视图(图2的V-V剖视图)。

图6是进气门的低升程状态下的内燃机的剖视图。

图7是进气门的高升程状态下的内燃机的剖视图。

标号说明

1：内燃机；

3：气缸盖；

7：燃烧室壁面；

11：活塞；

12：主燃烧室；

15：进气口；

17：进气门；

20：容纳孔；

23：分隔壁部件；

24：副室；

34：连通孔；

51：轴部；

52：伞部；

52A：伞表部；

52B：伞背部；

52C：外周缘部；

54：气门座；

56：伞部容纳凹部；

56A：底面；

56B：侧壁面；

61：切挖面；

63：扫气通路。

具体实施方式

以下参照附图，对将本发明应用于内燃机的实施方式进行说明。

内燃机1是四冲程机构，如图1所示，具有发动机主体4，该发动机主体4包括气缸体2和紧固于气缸体2的上端面的气缸盖3。在气缸体2内形成有开口于气缸体2的上端面的、截面圆形的气缸5。设气缸5的轴线为气缸轴线A。气缸盖3的下端面上与气缸5的上端对置的部分向上方凹陷，形成燃烧室壁面7，该燃烧室壁面7构成气缸5的上端。燃烧室壁面7形成为所谓的屋脊形。

气缸5内以能够沿着气缸轴线A往复移动的方式容纳有活塞11。燃烧室壁面7与活塞11的顶面协同地形成主燃烧室12。活塞11经由连杆与曲轴(未图示)连接。设曲轴的延伸方向为曲轴轴线方向。

如图1及图2所示，在燃烧室壁面7开设有2个进气口15和2个排气口16。设与曲轴轴线及气缸轴线A垂直的方向为进气排气方向，则在燃烧室壁面7上，在进气排气方向的一侧即进气侧配置有2个进气口15，在另一侧即排气侧配置有2个排气口16。进气口15及排气口16的燃烧室壁面7侧的开口端由作为提升气门的进气门17及排气门18开闭。

在燃烧室壁面7的中央凹设有向上方凹陷的容纳孔20。容纳孔20与气缸轴线A同轴地配置，在内周面具有内螺纹20A。容纳孔20在上端具有底面20B，在下端开口。

容纳孔20内容纳有分隔壁部件23。分隔壁部件23与容纳孔20协同限定与主燃烧室12分隔的副室24。如图1～图3所示，分隔壁部件23具有圆筒形的筒部23A和封闭筒部23A的下端的下壁部23B，形成向上方开口的凹部23C。在筒部23A的外周面形成有与容纳孔20的内螺纹20A螺合的外螺纹23D。

下壁部23B以中央部向下方凸出的方式弯曲。在下壁部23B的向主燃烧室12侧露出的外表面的外周部，形成有以分隔壁部件23的轴线为中心的环状的工具卡合部26。工具卡合部26包括从分隔壁部件23的外周面向径向内侧凹陷的多个凹部27。各凹部27形成为以分隔壁部件23的轴线为中心的旋转对称形，在周向上连续地排列。另外，凹部27的数量能够任意设定，例如可以是12个或6个等。使与工具卡合部26对应的工具卡合，并使工具旋转，由此能够向分隔壁部件23赋予紧固扭矩。

在下壁部23B形成有多个连通孔34，它们在厚度方向上贯通，将主燃烧室12与副室24连通。各连通孔34呈直线状地延伸，各自的轴线在副室24内的一个交点处彼此交叉。即，各连通孔34呈以连通孔34的轴线的交点为中心的放射状地延伸。各连通孔34形成为以分隔壁部件23的轴线为中心旋转对称形，各自的交点位于与气缸轴线A一致的分隔壁部件23的轴线上。在本实施方式中，连通孔34设置有10个，以分隔壁部件23的轴线为中心沿周向等间隔地配置。各连通孔34的主燃烧室12侧的开口端开口于下壁部23B的下表面的工具卡合部26的内侧。

如图1所示，在气缸盖3上形成有：连接通路35，其从容纳孔20的底面20B的中央向上方延伸；以及喷射器孔36和火花塞孔37，它们与连接通路35连接。连接通路35在下端与分隔壁部件23的凹部23C连接，形成副室24的一部分。喷射器孔36及火花塞孔37在上端开口于气缸盖3的上表面，在下端与连接通路35的上端连接。喷射器孔36配置在与曲轴轴线垂直的平面上，朝向上方向进气侧倾斜。从沿着气缸轴线A的方向观察，喷射器孔36配置在相邻的进气口15之间。火花塞孔37配置在与曲轴轴线垂直的平面上，朝向上方向排气侧倾斜。从沿着气缸轴线A的方向观察，喷射器孔36配置在相邻的排气口16之间。

喷射器孔36内插入有喷射器41。喷射器41具有喷嘴41A，该喷嘴41A在前端具备喷射燃料的喷孔。喷射器41以喷嘴41A的具备喷孔的前端位于连接通路35的方式配置。

火花塞孔37内插入有作为点火塞的火花塞42。火花塞42具有：主体部42A，其呈轴状地延伸；中心电极42B，其设置在主体部42A的前端中央；以及接地电极42C，其从主体部42A的前端周缘突出。在主体部42A的外周面形成有外螺纹，与形成于火花塞孔37的下部的内螺纹螺合。中心电极42B与接地电极42C的前端部之间为点火部，点火时通过对中心电极42B施加电压而产生火花。中心电极42B及接地电极42C配置在连接通路35。

在燃烧室壁面7上的2个进气口15之间的部分形成有向上方凹陷的凹部45。在气缸盖3上形成有从进气侧的外侧面延伸到凹部45的侧面的第2喷射器孔46。第2喷射器孔46内插入有第2喷射器47。第2喷射器47的前端的喷孔配置于主燃烧室12，向主燃烧室12喷射燃料。

如图5所示，各进气门17具有轴部51和设置于轴部51的一端的伞部52。伞部52形成为大致圆板状，与轴部51同轴地配置。伞部52具有：伞表部52A，其设置于主燃烧室12侧；伞背部52B，其设置于进气口15侧；以及外周缘部52C，其沿着伞表部52A与伞背部52B的边界设置。外周缘部52C形成为以轴部51的轴线为中心的圆周面状。伞背部52B形成为中央部向轴部51侧突出的大致圆锥面。在伞背部52B的外周缘形成有以轴部51的轴线为中心的圆环状的气门面52D。优选在伞表部52A及外周缘部52C的表面施加隔热涂层。

如图4及图5所示，在进气口15的开口端设置有伞部52能够落座的气门座54。气门座54形成环状，沿着进气口15的开口端配置。进气门17在气门面52D处与气门座54抵接，从而关闭进气口15。

在燃烧室壁面7上的各进气口15的开口端的周围，以包围进气口15的方式形成有环状的伞部容纳凹部56。伞部容纳凹部56具有：相对于进气口15的开口端的轴线大致垂直的底面56A；以及以进气口15的开口端的轴线为中心的圆周面状的侧壁面56B。气门座54配置在伞部容纳凹部56的底面56A。伞部容纳凹部56形成使进气口15向主燃烧室12侧延长且扩大了直径的通路。伞部容纳凹部56能够容纳伞部52的至少一部分，在本实施方式中能够容纳整个伞部52。

伞部容纳凹部56的侧壁面56B形成为比伞部52的直径大一些。由此，在径向上彼此对置的伞部容纳凹部56的侧壁面56B与伞部52的外周缘部52C之间形成有微小的间隙，避免两者接触。形成在伞部容纳凹部56的侧壁面56B与伞部52的外周缘部52C之间的间隙优选在能够避免侧壁面56B与外周缘部52C的接触的范围内尽可能小。

伞部容纳凹部56的深度优选被设定成，在进气门17落座于气门座54的关闭时，伞表部52A能够位于伞部容纳凹部56内的程度。在进气口15的开口端的轴线方向上，伞部容纳凹部56的侧壁面56B的长度被设定成比伞部52的外周缘部52C的长度长。当进气门17打开时，伞部52的外周缘部52C的整个范围位于伞部容纳凹部56的外侧，即主燃烧室12内。

容纳孔20与伞部容纳凹部56在各自的周缘部的一部分处彼此连接。即，容纳孔20与伞部容纳凹部56有重叠。在分隔壁部件23的筒部23A的外周面，为了避免向各伞部容纳凹部56内突出，形成有将外周面的一部分切挖掉而成的2个切挖面61。切挖面61可以在进行分隔壁部件23的成型时形成，或者可以在分隔壁部件23成型后通过切削等机械加工形成。各个切挖面61向对应的伞部容纳凹部56露出，与侧壁面56B平滑地连接，构成形成圆周面的侧壁面56B的一部分。当进气门17位于关闭状态时，各切挖面61隔着微小的间隙与伞部52的外周缘部52C对置。

在分隔壁部件23上形成有2条扫气通路63，2条扫气通路63沿径向贯通筒部23A，具备开口于筒部23A的内周面的内端及开口于切挖面61的外端。各扫气通路63在内端与副室24连接，在外端经由伞部容纳凹部56与主燃烧室12连接。扫气通路63的外端配置于在进气门17落座于气门座54的状态下隔着微小的间隙与伞部52的外周缘部52C对置的位置。

接下来，对内燃机1的作用及效果进行说明。进气门17在轴部51的延伸方向上往复移动，从而能够取得：在气门面52D处与气门座54抵接而关闭进气口15的关闭状态；以及从气门座54离开而打开进气口15的打开状态。进气门17大致在内燃机1的进气冲程中处于打开状态，在压缩冲程、膨胀冲程、以及排气冲程中处于关闭状态。

如图5所示，进气门17为关闭状态时，在扫气通路63的外端的正面隔着微小的间隙配置有伞部52的外周缘部52C。因此，扫气通路63的外端由于外周缘部52C而成为大致关闭的状态。因此，即使在副室24内混合气体点燃、副室24内的压力上升时，副室24内的火焰射流(已燃气体喷流)也不通过扫气通路63，而主要通过多个连通孔34流向主燃烧室12。此外，即使扫气通路63中流入了火焰射流的一部分，该火焰射流的一部分也从扫气通路63的外端通过形成在伞部容纳凹部56的侧壁面56B与伞部52的外周缘部52C之间的微小的间隙，流入主燃烧室12(图中的黑色箭头)。

当进气门17从关闭状态沿着轴部51的延伸方向向主燃烧室12侧移动时，气门面52D从气门座54离开，从而进气口15打开。但是，在打开初期的进气门17的低升程时，由于伞部52的至少一部分位于伞部容纳凹部56内，伞部52成为阻碍，从进气口15通过伞部容纳凹部56而流入主燃烧室12的进气量被限制。在进气门17的低升程时，伞部52的外周缘部52C与伞部容纳凹部56的侧壁面56B具有彼此对置的部分，进气通过形成在它们之间的微小的间隙而流入主燃烧室12。

如图6所示，在进气门17的低升程时，当进气门17的升程量增大时，伞部52的外周缘部52C位于比扫气通路63的外端靠下的位置，扫气通路63的外端与伞部容纳凹部56中的伞背部52B侧的空间连接。即，由于进气门17的下降，扫气通路63被打开。在该状态中，进气口15经由伞部容纳凹部56的伞背部52B侧的空间、扫气通路63、副室24及连通孔34与主燃烧室12连接。在进气冲程中，由于活塞11的下降，主燃烧室12成为负压，因此进气从进气口15依次通过伞部容纳凹部56的伞背部52B侧的空间、扫气通路63、副室24、连通孔34，流入主燃烧室12(图中的黑色箭头)。由此，滞留在副室24内的已燃烧气体与进气一同流入主燃烧室12，从而副室24被换气。

如图7所示，打开扫气通路63后，当进气门17的升程量进一步增大时，伞部52从伞部容纳凹部56脱离，在伞部52的外周缘部52C的进气通路侧的端部(上端)与伞部容纳凹部56的侧壁面56B的主燃烧室12侧的端部(下端)之间形成间隙，进气主要通过该间隙，从进气口15流入主燃烧室12。将该状态称作进气门17的高升程状态。另外，进气的一部分依次通过扫气通路63、副室24及连通孔34，流入主燃烧室12。

根据本实施方式的内燃机1，扫气通路63如图5所示在进气门17关闭时与进气门17的伞部52的外周缘部52C对置，因此伞部52成为阻碍，抑制火焰射流在扫气通路63中流动。此外，由于扫气通路63在位于比气门座54靠主燃烧室侧的位置的切挖面61上开口，即使火焰射流在扫气通路63中流动，火焰射流也会通过伞部52的外周缘部52C与伞部容纳凹部56的侧壁部之间的间隙而流向主燃烧室12侧，因此火焰射流不会流入进气口15。

伞部52的外周缘部52C隔着间隙与扫气通路63的外端对置，且在伞部52的外周缘部52C与伞部容纳凹部56的侧壁部之间形成有间隙，因此抑制了由于火焰射流而在扫气通路63的外端产生的压力的上升，从而抑制了火焰射流流向进气口15侧。此外，由于在伞部52的外周缘部52C与伞部容纳凹部56的侧壁部之间形成有间隙，当进气门17开闭时，避免了伞部52与伞部容纳凹部56的接触，防止产生摩擦损失。

如图6所示，在打开初期的低升程时，在伞部52从伞部容纳凹部56脱离之前，扫气通路63被打开，因此形成了从进气口15依次通过伞部容纳凹部56中的伞背部52B侧的空间、扫气通路63、副室24及连通孔34而到达主燃烧室12的进气路径，进气通过副室24内，由此可靠地进行副室24的换气。此外，由于到达主燃烧室12前的温度比较低的进气被供给到副室24，促进了副室24及分隔壁部件23的冷却，抑制了以分隔壁部件23为起点的提前点火。

容纳孔20与伞部容纳凹部56连接，分隔壁部件23向伞部容纳凹部56露出，因此能够将扫气通路63仅形成于分隔壁部件23。由此，不必将扫气通路63形成于气缸盖3，气缸盖3的结构简易。分隔壁部件23由于在形成于筒部23A的外表面的切挖面61处与伞部52对置，能够以简单的结构避免与伞部52接触。此外，由于切挖面61与伞部容纳凹部56的侧壁面56B协同地形成圆周面，伞部52与侧壁面56B及切挖面61之间的间隙的宽度恒定，能够更可靠地避免分隔壁部件23与伞部52的接触。

以上结束了对具体的实施方式的说明，但本发明能够不限于上述实施方式地广泛地变形实施。例如，在其他的实施方式中，容纳孔20与伞部容纳凹部56可以彼此分离地形成。在该情况下，连接副室24的内部与伞部容纳凹部56的扫气通路63可以形成于分隔壁部件23及气缸盖3这两者。此外，扫气通路63可以不通过分隔壁部件23，仅形成于气缸盖3。在该情况下，扫气通路63的副室24侧的开口端开口于容纳孔20或连接通路35即可。此外，在本实施方式中是扫气通路63设置有2条并与各个进气口15连接的结构，但在其他的实施方式中，扫气通路63的数量可以任意地设定，可以是与进气口15中的任一个连接的结构。

Claims (5)

1.一种内燃机，其特征在于，所述内燃机具有：

燃烧室壁面，其形成于气缸盖的下端面，与活塞协同地形成主燃烧室；

分隔壁部件，其设置于所述燃烧室壁面，限定与所述主燃烧室分隔的副室；

连通孔，其贯通所述分隔壁部件，连通所述主燃烧室与所述副室；

进气口，其开口于所述燃烧室壁面，在开口端具备气门座；

进气门，其具有能够落座于所述气门座的伞部；以及

扫气通路，其至少形成于所述分隔壁部件，具备与所述主燃烧室连接的一端和与所述副室连接的另一端，

所述扫气通路的所述一端在所述伞部落座于所述气门座的状态下形成于与所述伞部的外周缘部对置的位置，并且隔着微小的间隙与所述伞部的外周缘部对置。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，

所述燃烧室壁面在所述进气口的所述主燃烧室侧的开口端的周围具有能够容纳所述伞部的至少一部分的伞部容纳凹部，

所述扫气通路的所述一端开口于所述伞部容纳凹部。

3.根据权利要求2所述的内燃机，其特征在于，

所述伞部容纳凹部具有隔着微小的间隙与所述伞部的外周缘部对置的圆周面状的侧壁面，

所述扫气通路的所述一端开口于所述侧壁面。

4.根据权利要求3所述的内燃机，其特征在于，

所述分隔壁部件的外侧面向所述伞部容纳凹部露出，从而形成所述伞部容纳凹部的所述侧壁面的一部分，

所述扫气通路开口于所述分隔壁部件的所述外侧面的向所述伞部容纳凹部露出的部分。

5.根据权利要求4所述的内燃机，其特征在于，

在所述分隔壁部件的所述外侧面形成有切挖面，该切挖面与所述侧壁面协同地形成连续的圆周面，

所述扫气通路开口于所述切挖面。

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