CN111206983B - 带副室内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明提供带副室内燃机，抑制提前着火的发生。在气缸盖(3)形成有由从气缸盖(3)的内壁面向主燃烧室(5)内突出的薄壁副室壁(11)包围的副室(12)。在副室(12)内配置有火花塞(15)的电极，在利用火花塞(15)使副室(12)内的混合气燃烧时喷射火焰从连通孔(13)向主燃烧室(5)喷出。薄壁副室壁(11)形成为面向主燃烧室(5)的外壁(11a)和面向副室(12)的内壁(11b)的双层构造。内壁(11b)由热传导率比外壁(11a)高的材料形成。

Description

带副室内燃机

技术领域

本发明涉及带副室内燃机。

背景技术

如下的带副室内燃机是公知的：在金属制气缸盖的内壁面与活塞的顶面间形成有主燃烧室，在气缸盖形成有由从气缸盖的内壁面向主燃烧室内突出的薄壁副室壁包围的副室，在薄壁副室壁内形成有将副室内主燃烧室内连通的连通孔，在副室内配置有火花塞的电极，在利用火花塞使副室内的混合气燃烧时喷射火焰从连通孔向主燃烧室喷出，其中，薄壁副室壁形成为面向主燃烧室的外壁和面向副室的内壁的双层构造，外壁由热传导率比内壁高的材料形成(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-138909号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在该带副室内燃机中，着眼于：在内燃机高负荷时，暴露于主燃烧室内的薄壁副室壁的顶端部的温度过度变高，存在薄壁副室壁的顶端部作为热源而主燃烧室内的混合气自着火的危险性，即主燃烧室内的混合气提前着火(早期着火)的危险性。在该情况下，在该带副室内燃机中，基于为了抑制主燃烧室内的混合气提前着火而需要使薄壁副室壁的顶端部的热向气缸盖释放从而使薄壁副室壁的顶端部的温度下降这一考虑，薄壁副室壁形成为面向主燃烧室的外壁和面向副室的内壁的双层构造，并且外壁由热传导率比内壁高的材料形成。当这样薄壁副室壁的外壁由热传导率比内壁高的材料形成时，暴露于主燃烧室内的薄壁副室壁的顶端部的热经由热传导率高的外壁而向气缸盖释放，因此暴露于主燃烧室内的薄壁副室壁的顶端部的温度下降，其结果，能够抑制主燃烧室内的混合气提前着火。

然而，带副室内燃机中的混合气的提前着火是在包括主燃烧室及副室的燃烧室整体中温度最高的场所成为热源而发生的。在该情况下，在副室内配置有火花塞的电极的带副室内燃机中，在包括主燃烧室及副室的燃烧室整体中，副室内的火花塞的电极的温度最高，因此，在火花塞的电极周围的副室内最容易发生混合气的提前着火。在该情况下，要想抑制副室内的混合气的提前着火的发生，需要使副室内的气体温度下降，为此，需要使薄壁副室壁的内壁的热向外部释放。然而，在上述的带副室内燃机中，由于薄壁副室壁的内壁由热传导率比外壁低的材料形成，所以热难以从薄壁副室壁的内壁释放，其结果，存在在副室内混合气提前着火这一问题。

为了解决上述问题，根据本发明，提供一种带副室内燃机，在金属制气缸盖的内壁面与活塞的顶面之间形成有主燃烧室，在气缸盖形成有由从气缸盖的内壁面向主燃烧室内突出的薄壁副室壁包围的副室，在薄壁副室壁内形成有将副室内与主燃烧室内连通的连通孔，在副室内配置有火花塞的电极，在利用火花塞使副室内的混合气燃烧时喷射火焰从连通孔向主燃烧室喷出，其中，薄壁副室壁形成为面向主燃烧室的外壁和面向副室的内壁的双层构造，内壁由热传导率比外壁高的材料形成。

发明效果

通过薄壁副室壁的内壁由热传导率比外壁高的材料形成，能够使薄壁副室壁的内壁的温度下降，由此能够抑制在副室内混合气提前着火。

附图说明

图1是带副室内燃机的侧视图。

图2是副室周围的放大侧视剖视图。

图3是沿着图2的A-A截面观察时的剖视图。

图4A及4B是示出别的实施例的副室周围的放大侧视剖视图。

图5是示出另一别的实施例的副室周围的放大侧视剖视图。

图6是示出另一别的实施例的副室周围的放大俯视剖视图。

具体实施方式

图1示出以汽油为燃料的带副室内燃机的整体图。参照图1，1表示内燃机主体，2表示气缸体，3表示安装于气缸体2上的金属制气缸盖，4表示在气缸体2内往复运动的活塞，5表示在金属制气缸盖3的内壁面与活塞4的顶面之间形成的主燃烧室，6表示进气门，7表示进气口，8表示配置于进气口7内的燃料喷射阀，9表示排气门，10表示排气口。

如图1及图2所示，在气缸盖3形成有由从气缸盖3的内壁面向主燃烧室5内突出的薄壁副室壁11包围的副室12。如图2所示，该薄壁副室壁11形成为面向主燃烧室5的外壁11a和面向副室12的内壁11b的双层构造，内壁11b由热传导率比外壁11a高的材料形成。在该情况下，例如，内壁11b由金属材料形成，外壁11a由陶瓷形成。在薄壁副室壁11内形成有将副室12内与主燃烧室5内连通的多个连通孔13。在图1及图2所示的实施例中，如图3所示，这些连通孔13从副室12内朝向主燃烧室5内呈放射状延伸。

如图2所示，在气缸盖3内螺纹安装有金属制中空套筒14，在该中空套筒14内螺纹安装有火花塞15的主体。在该情况下，在图2所示的实施例中，火花塞15的主体以火花塞15的放电间隙15a位于与薄壁副室壁11的环状端面11c大致相同的高度位置的方式螺纹安装于中空套筒14内，在插入于中空套筒14内的火花塞15的顶端部与薄壁副室壁11的内侧面之间形成副室12。需要说明的是，在图2所示的实施例中，薄壁副室壁11的环状端面11c即薄壁副室壁11的外壁11a的环状端面和薄壁副室壁11的内壁11b的环状端面通过熔敷而结合于中空套筒14的顶端面。

在图1所示的带副室内燃机中，当进气门6开阀时，从燃料喷射阀8喷射出的燃料与吸入空气一起向主燃烧室5内供给，由此在主燃烧室5内形成混合气。当接着压缩行程开始时，主燃烧室5内的混合气从连通孔13向副室12内流入。当接着成为压缩行程末期时，由火花塞15对副室12内的混合气进行点火，由此喷射火焰从副室12的各连通孔13朝向主燃烧室5内喷出。主燃烧室5内的混合气通过这些喷射火焰而急速燃烧。

当压缩行程开始而主燃烧室5内的混合气从连通孔13向副室12内流入时，该混合气会被薄壁副室壁11的高温的内侧面加热。其结果，副室12内的气体温度变高。另一方面，在副室12内配置有火花塞15的电极的带副室内燃机中，在包括主燃烧室5及副室12的燃烧室整体中，副室12内的火花塞15的电极的温度最高。因此，在火花塞15的电极周围的副室12内最容易发生混合气的提前着火。

然而，在本发明的实施例中，薄壁副室壁11的内壁11b由热传导率高的材料形成，因此，副室12内的气体热通过薄壁副室壁11的内壁11b而向中空套筒14释放，接着向气缸盖3释放。另外，由于薄壁副室壁11的外壁11a由热传导率低的材料形成，所以能够抑制在主燃烧室5内产生的热向副室12内的气体传递。需要说明的是，在该情况下，即使在主燃烧室5内产生的热的一部分传递到薄壁副室壁11的内壁11b，该热也会向气缸盖3释放。因此，副室12内的气体温度被抑制得低，即使火花塞15的电极的温度变高，也能够抑制副室12内的混合气的提前着火的发生。

图4A及图4B示出了为了使得内壁11b的热经由中空套筒14而容易向气缸盖3释放而增大薄壁副室壁11的内壁11b与中空套筒14的接触面积的分别不同的实施例。在图4A所示的实施例中，在薄壁副室壁11的环状端部未设置外壁11a，在薄壁副室壁11的环状端部处，与薄壁副室壁11的环状端部以外相比增大了内壁11b的厚度。因此，在图4A所示的实施例中，仅内壁11b的环状端面与中空套筒14的顶端面结合。另一方面，在图4B所示的实施例中，薄壁副室壁11的内壁11b从外壁11a的环状端面沿薄壁副室壁11的轴线方向突出，该内壁11b的突出部嵌合安装或螺纹安装于中空套筒14内。

图5示出了又一别的实施例。在该实施例中，贯通薄壁副室壁11的内壁11b的连通孔13部分周围的全部外周面由热传导率比内壁11b低的材料形成。在该情况下，在图5所示的实施例中，外壁11a的一部分11d朝向副室12内而在内壁11b内呈筒状地延伸至薄壁副室壁11的内侧面，在该外壁11a的筒状部11d内形成有连通孔13。即，在图5所示的实施例中，连通孔13在全长上被由热传导率比内壁11b低的材料构成的周壁包围。

当这样连通孔13在全长上被热传导率比内壁11b低的周壁包围时，在喷射火焰从副室12经由各连通孔13而向主燃烧室5内喷出时，喷射火焰在连通孔13内流动时从各连通孔13的周壁面几乎不接受冷却作用。其结果，能够抑制从各连通孔13喷出时的喷射火焰的喷出力下降。因此，例如，即使在内燃机温度低时，也能够确保喷射火焰的高喷出力，其结果，能够使主燃烧室5内的混合气良好地燃烧。

图6示出了另一别的实施例。在该实施例中，贯通薄壁副室壁12的内壁11b的连通孔部分周围的全部外周面由热传导率比内壁11b低的材料形成的第1连通孔13a和贯通薄壁副室壁12的外壁11a的连通孔部分周围的全部外周面由热传导率比外壁11a高的材料形成的第2连通孔13b交替地形成。即，在该实施例中，外壁11a的一部分11d朝向副室12内而在内壁11b内呈筒状地延伸至薄壁副室壁11的内侧面，在该外壁11a的筒状部11d内形成第1连通孔13a。即，第1连通孔13a在全长上被由热传导率比内壁11b低的材料构成的周壁包围。

另一方面，在该实施例中，内壁11b的一部分11e朝向主燃烧室5内而在外壁11a内呈筒状地延伸至薄壁副室壁11的外侧面，在该内壁11b的筒状部11e内形成第2连通孔13b。即，第2连通孔13b在全长上被由热传导率比外壁11a高的材料构成的周壁包围。

当如第1连通孔13a这样连通孔在全长上被热传导率比内壁11b低的周壁包围时，从副室12喷出的喷射火焰在第1连通孔13a内流动时从第1连通孔13a的周壁面几乎不接受冷却作用，其结果，如图6中的Ja所示，喷射火焰的喷出力变高。相对于此，当如第2连通孔13b这样连通孔在全长上被热传导率比外壁11a高的周壁包围时，从副室12喷出的喷射火焰在第2连通孔13b内流动时被各连通孔13的周壁面吸走热，其结果，如图6中的Jb所示，喷射火焰的喷出力下降。

因此，如图6所示，来自各连通孔13a、13b的喷射火焰Ja、Jb的喷出力绕着气缸轴线交替地变强。需要说明的是，在图6所示的实施例中，在薄壁副室壁11形成有8个连通孔13a、13b，但连通孔13a、13b的个数能够设为4个、6个或10个以上的偶数个。

在利用从副室12喷出的喷射火焰使主燃烧室5内的混合气燃烧的情况下，有时会因由混合气的燃烧引起的压力上升而导致主燃烧室5的周边部的混合气被压缩而自着火，发生爆震，在从全部连通孔喷出了强力的喷射火焰Ja的情况下，如图6的K所示，有时会在薄壁副室壁11的附近处发生爆震。即，当从全部连通孔喷出强力的喷射火焰Ja时，在薄壁副室壁11的附近处，由于喷射火焰Ja未充分成长，所以火焰不向薄壁副室壁11的附近的混合气传播，因由混合气的燃烧引起的压力上升而在薄壁副室壁11的附近处主燃烧室5的周变部的混合气被压缩而自着火，发生爆震。

在该情况下，如图6所示，若在强力的喷射火焰Ja之间喷出稍弱的喷射火焰Jb，则该喷射火焰Jb会传播至薄壁副室壁11的附近，因此，薄壁副室壁11的附近的混合气通过该火焰而燃烧。其结果，能够阻止因在薄壁副室壁11的附近处混合气自着火而发生爆震。需要说明的是，虽然通过减小连通孔的直径也能够减弱喷射火焰，但若减小连通孔的直径，则喷射火焰不扩展而成为棒状。当喷射火焰这样成为棒状时，喷射火焰难以向薄壁副室壁11的附近的混合气传播，其结果，在薄壁副室壁11的附近处主燃烧室5的周变部的混合气自着火，发生爆震。因此，即使简单减小连通孔的直径，也无法阻止爆震的发生。

标号说明

3 气缸盖

4 活塞

5 主燃烧室

11 薄壁副室壁

11a 外壁

11b 内壁

12 副室

13、13a、13b 连通孔

14 中空套筒

15 火花塞

Claims (4)

1.一种带副室内燃机，在金属制气缸盖的内壁面与活塞的顶面之间形成有主燃烧室，在气缸盖形成有由从气缸盖的内壁面向主燃烧室内突出的薄壁副室壁包围的副室，在薄壁副室壁内形成有将副室内与主燃烧室内连通的连通孔，在副室内配置有火花塞的电极，在利用火花塞使副室内的混合气燃烧时喷射火焰从连通孔向主燃烧室喷出，其中，

薄壁副室壁形成为面向主燃烧室的外壁和面向副室的内壁的双层构造，内壁由热传导率比外壁高的材料形成，

贯通薄壁副室壁的内壁的连通孔部分周围的全部外周面由热传导率比内壁低的材料形成。

2.根据权利要求1所述的带副室内燃机，其中，

薄壁副室壁的至少内壁结合于金属制中空套筒的顶端部，副室形成在插入于该中空套筒内的火花塞的顶端部与薄壁副室壁的内侧面之间，该中空套筒向金属制气缸盖内插入。

3.一种带副室内燃机，在金属制气缸盖的内壁面与活塞的顶面之间形成有主燃烧室，在气缸盖形成有由从气缸盖的内壁面向主燃烧室内突出的薄壁副室壁包围的副室，在薄壁副室壁内形成有将副室内与主燃烧室内连通的连通孔，在副室内配置有火花塞的电极，在利用火花塞使副室内的混合气燃烧时喷射火焰从连通孔向主燃烧室喷出，其中，

薄壁副室壁形成为面向主燃烧室的外壁和面向副室的内壁的双层构造，内壁由热传导率比外壁高的材料形成，

具备多个连通孔，贯通薄壁副室壁的内壁的连通孔部分周围的全部外周面由热传导率比内壁低的材料形成的第1连通孔和贯通薄壁副室壁的外壁的连通孔部分周围的全部外周面由热传导率比外壁高的材料形成的第2连通孔交替地形成。

4.根据权利要求3所述的带副室内燃机，其中，

薄壁副室壁的至少内壁结合于金属制中空套筒的顶端部，副室形成在插入于该中空套筒内的火花塞的顶端部与薄壁副室壁的内侧面之间，该中空套筒向金属制气缸盖内插入。

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