JP2006242156A - Indirect injection internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、副室式内燃機関に関する。 The present invention relates to a sub-chamber internal combustion engine.
従来から、主燃焼室及びその主燃焼室に隣接して設けられる副燃焼室を備えた副室式内燃機関が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、特許文献1の技術では、副燃焼室の壁面が高温に加熱された状態になることがある。また、副燃焼室に設けられており主燃焼室から副燃焼室に導入された新気混合気を点火する点火部が、高温に加熱された状態になることがある。このため、熱面着火が発生する傾向がある。
However, in the technique of
本発明の課題は、熱面着火の発生を抑えることができる副室式内燃機関を提供することにある。 The subject of this invention is providing the subchamber internal combustion engine which can suppress generation | occurrence | production of a hot surface ignition.
本発明に係る副室式内燃機関は、主燃焼室と、副燃焼室と、第1連通路と、点火部と、圧力室と、第2連通路と、圧力調整機構とを備える。副燃焼室は、主燃焼室に隣接する。第1連通路は、主燃焼室と副燃焼室とを連通している。点火部は、副燃焼室に設けられている。点火部は、第1連通路を介して主燃焼室から副燃焼室に導入された新気混合気を点火する。圧力室は、副燃焼室よりも主燃焼室から遠い位置に配置され、副燃焼室に隣接する。第2連通路は、副燃焼室と圧力室とを連通している。圧力調整機構は、圧力室の圧力を第1期間において副燃焼室の圧力よりも大きくする。 The sub-chamber internal combustion engine according to the present invention includes a main combustion chamber, a sub-combustion chamber, a first communication passage, an ignition unit, a pressure chamber, a second communication passage, and a pressure adjustment mechanism. The auxiliary combustion chamber is adjacent to the main combustion chamber. The first communication passage communicates the main combustion chamber and the auxiliary combustion chamber. The ignition unit is provided in the auxiliary combustion chamber. The ignition unit ignites the fresh air mixture introduced from the main combustion chamber to the sub-combustion chamber via the first communication passage. The pressure chamber is disposed at a position farther from the main combustion chamber than the auxiliary combustion chamber, and is adjacent to the auxiliary combustion chamber. The second communication passage communicates the auxiliary combustion chamber and the pressure chamber. The pressure adjusting mechanism makes the pressure in the pressure chamber larger than the pressure in the auxiliary combustion chamber in the first period.
この副室式内燃機関では、圧力調整機構は、圧力室の圧力を第1期間において副燃焼室の圧力よりも大きくする。これにより、圧力室の残留ガス及び新気混合気の少なくとも一方を、第1期間が終わるタイミングにおいて圧力室から第2連通路経由で副燃焼室へ噴出させることができる。 In this sub-chamber internal combustion engine, the pressure adjusting mechanism makes the pressure in the pressure chamber larger than the pressure in the sub-combustion chamber in the first period. Thus, at least one of the residual gas and the fresh air mixture in the pressure chamber can be ejected from the pressure chamber to the auxiliary combustion chamber via the second communication path at the timing when the first period ends.
本発明に係る副室式内燃機関では、第1期間が終わるタイミングにおいて圧力室の残留ガス及び新気混合気の少なくとも一方を圧力室から副燃焼室へ噴出させることができるので、副燃焼室の壁面及び点火部の少なくとも一方を冷却することができる。このため、熱面着火の発生を抑えることができる。 In the sub-chamber internal combustion engine according to the present invention, at least one of the residual gas and the fresh air mixture in the pressure chamber can be ejected from the pressure chamber to the sub-combustion chamber at the timing when the first period ends. At least one of the wall surface and the ignition unit can be cooled. For this reason, generation | occurrence | production of a hot surface ignition can be suppressed.
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る副室式内燃機関の断面図を図1に示す。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the sub-chamber internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
(副室式内燃機関の概略構成)
副室式内燃機関1は、主として、主燃焼室63、吸排気機構、燃料噴射弁27、副燃焼室61、点火栓29及び圧力調整機構(開閉機構)70を備える。
(Schematic configuration of sub-chamber internal combustion engine)
The sub-chamber
主燃焼室63は、シリンダヘッド20,シリンダブロック10およびピストン3に囲まれた室である。シリンダヘッド20には、主燃焼室63に新気混合気を供給するための吸気ポート23と、主燃焼室63から既燃ガスを排気ガスとして排出するための排気ポート24とが形成されている。
The
また、吸排気機構として、吸気ポート23の下流には吸気バルブ21が、排気ポート24の上流には排気バルブ22が配備されている。クランクシャフトの回転に連動して回転する吸気用カム軸25a/排気用カム軸26aに固定された吸気用カム25/排気用カム26は、吸気バルブ21/排気バルブ22の上方に配置されており、吸気バルブ21/排気バルブ22を開閉させる。
As an intake / exhaust mechanism, an
燃料噴射弁27は、吸気ポート23に燃料を噴射する弁である。燃料噴射弁27は、吸気ポート23を貫通するように設けられている。燃料噴射弁27の先端は、吸気ポート23に突出している。
The
副燃焼室61は、主燃焼室63に隣接して設けられる室であり、副燃焼室壁64に囲まれている。具体的には、シリンダヘッド20において吸気ポート23と排気ポート24との間に形成された空間に副燃焼室壁64が配置され、副燃焼室61が形成される。また、副燃焼室壁64の膨出した半球状の底面には、主燃焼室63と副燃焼室61とを連通する複数の第1連通路62が形成されている。点火栓29は、先端部分29a(点火部)が副燃焼室61に突出するように設けられている。
The
圧力調整機構70は、一部(開閉弁(弁体)81)が副燃焼室61に設けられ、副燃焼室61の圧力を調整することができるようになっている。
A part of the pressure adjusting mechanism 70 (an on-off valve (valve element) 81) is provided in the
(副室式内燃機関の概略動作)
副室式内燃機関1では、吸気行程において、加圧された燃料が、燃料噴射弁27に供給される。燃料噴射弁27は、吸気ポート23に導入された新気空気に、燃料を噴射する。これにより、新気混合気が生成される。そして、吸気行程において、吸気用カム25により吸気バルブ21は開状態とされ、新気混合気は吸気ポート23から主燃焼室63へ導入される。吸気ポート23から導入された新気混合気は、主燃焼室63において概ね均質になる。
(Schematic operation of sub-chamber internal combustion engine)
In the sub-chamber
圧縮行程においては、主燃焼室63で新気混合気が圧縮されるとともに、主燃焼室63の新気混合気の一部が、第1連通路62を介して主燃焼室63から副燃焼室61へ導入される。
In the compression stroke, the fresh air mixture is compressed in the
点火栓29により、副燃焼室61の新気混合気は所定のタイミングで点火され燃焼する。副燃焼室61の燃焼ガス(火炎)は、第1連通路62を介して主燃焼室63へトーチ状に放射され、主燃焼室63の均質な新気混合気を燃焼させる。
By the
膨張行程では、新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力によって、ピストン3が押し下げられる。
In the expansion stroke, the
排気行程では、排気用カム26により排気バルブ22が開状態とされ、主燃焼室63で燃焼された既燃ガスが、排気ガスとして排気ポート24へ排出される。
In the exhaust stroke, the
圧力調整機構70は、所定の期間又はタイミングで副燃焼室61の圧力を調整する。
The
(副燃焼室の詳細構成)
図2に、副燃焼室61の拡大断面図を示す。図3に、図2におけるIII−III断面図を示す。
(Detailed configuration of auxiliary combustion chamber)
FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional view of the
副燃焼室61は、主燃焼室63に隣接して設けられており、副燃焼室壁64で囲まれた室である。副燃焼室61は、略円筒形状の部分と膨出した半球状の底面とを有している。副燃焼室61は、シリンダ軸に垂直な断面が略円形である。膨出した半球状の底面には、主燃焼室63と副燃焼室61とを連通する複数の第1連通路62が形成されている。
The
点火栓29は、副燃焼室61において、主燃焼室63に遠い位置から主燃焼室63に近い位置へと延びている。点火栓29の先端部分29aは、副燃焼室61の容積中心付近の位置に配置されている。すなわち、点火栓29は、副燃焼室61の上方の外側から、上壁(副燃焼室壁64)を下方へ貫通して、先端部分29aが副燃焼室61の内部に突き出るように取り付けられている。
The
副燃焼室61には、第2連通路68を介して圧力室67が接続されている。圧力室67は、副燃焼室61よりも主燃焼室63から遠い位置であって副燃焼室61に隣接した位置に設けられており、圧力室壁66で囲まれた室である。
A
圧力室67の底面には、第2連通路68が形成されている。第2連通路68は、副燃焼室61と圧力室67とを連通しており、連通路壁65で囲まれている。そして、第2連通路68は、圧力室67の残留ガス及び新気混合気を副燃焼室61の内壁64a及び点火栓29の先端部分29aへ導くように設けられている。
A
(圧力調整機構の詳細構成)
圧力調整機構70は、主として、開閉弁81,駆動機構(図示せず)及び回転軸83を備える。開閉弁81は、回転弁であり、駆動機構により駆動され、回転軸83を中心軸として回転することができるようになっている(図3の白抜き矢印参照)。開閉弁81には、開口部81a(図3参照)が形成されている。開閉弁81は、第2連通路68に設けられ、第2連通路68を開閉する。すなわち、開閉弁81が回転され開閉弁81の開口部81aが第2連通路68の位置になったときに、開閉弁81は、開状態となり、第2連通路68を開く。開閉弁81が回転され開閉弁81の開口部81aが第2連通路68の以外の位置になったときに、開閉弁81は、閉状態となり、第2連通路68を閉じる。そして、圧力調整機構70は、(開閉弁81を介して)第2連通路68を閉じることにより、圧力室67の圧力を第1期間において副燃焼室61の圧力よりも大きく保つ。
(Detailed configuration of pressure adjustment mechanism)
The
(副燃焼室及び圧力調整機構の詳細動作)
副燃焼室61及び圧力調整機構70の詳細動作を、図4に示す。なお、図4において、TDCは上死点を表し、BDCは下死点を表す。また、Poは、標準状態の圧力を表す。
(Detailed operation of auxiliary combustion chamber and pressure adjustment mechanism)
Detailed operations of the
図4に示すように、排気バルブ22が閉まるタイミング(T1)より後のタイミング(T2)において、開閉弁81は閉状態から開状態にされる。このとき、副燃焼室61の圧力が標準状態の圧力Poに略等しい値であるのに対し、圧力室67の圧力が標準状態の圧力Poよりも大きい値である。このため、開閉弁81が開状態となって第2連通路68を開いたとき、圧力室67の残留ガス及び新気混合気は、圧力室67から副燃焼室61へ噴出される。噴出される残留ガス及び新気混合気は、副燃焼室61の内壁64a及び点火栓29の先端部分29aへ導かれるとともに、圧力が急激に降下し、ジュール・トムソン効果により温度が急激に低下する。これにより、副燃焼室61の内壁64a及び点火栓29の先端部分29aは、効率よく冷却される。また、副燃焼室61の内壁64aが冷却されることにより、副燃焼室61の外壁64bも冷却される。なお、このタイミング(T2)は、上述の第1期間が終わるタイミングである。
As shown in FIG. 4, at the timing (T2) after the timing (T1) when the
圧縮行程において、第2連通路68が開かれており、主燃焼室63の新気混合気の一部は、第1連通路62を介して主燃焼室63から副燃焼室61,第2連通路68及び圧力室67へ導入される。このとき、副燃焼室61の残留ガスは、上方へと上昇していく新気混合気に押されて、第2連通路68を介して圧力室67に押し込まれる。これにより、圧力室67には、副燃焼室61の残留ガスと、副燃焼室61に導入された新気混合気の一部とが滞留する。ここで、圧力室67の圧力は、副燃焼室61の圧力と同じになっている。そして、圧力室67の圧力は、副燃焼室61の圧力の上昇とともに、標準状態の圧力Poから上昇していく。
In the compression stroke, the
吸気バルブ21が閉まってから点火栓29の先端部分29aが点火するまでの期間(T3〜T5)中であって上死点(TDC)付近のタイミング(T4)において、開閉弁81は開状態から閉状態にされる。すなわち、副燃焼室61の残留ガス及び新気混合気は、吸気バルブ21が閉まるタイミング(T3)から点火栓29の先端部分29aが点火するタイミング(以下、点火タイミングとする)(T5)より前のタイミング(T4)までの期間において、副燃焼室61から第2連通路68経由で圧力室67へ取り込まれる。このタイミング(T4)は、点火のタイミング(T5)より前において副燃焼室61の圧力が最大となるタイミングである。
In the period (T3 to T5) from when the
その後のタイミング(T5)において、点火栓29の先端部分29aは、副燃焼室61の新気混合気を点火する。点火された新気混合気は、副燃焼室61の燃焼期間(BT1)において、急激に圧力が上昇する(タイミングT4aで圧力が最大となる)とともに、火炎として迅速に第1連通路62へ到達する。そして、その火炎は、第1連通路62を介して主燃焼室63へトーチ状に放射され、主燃焼室63の燃焼期間(BT2)において、主燃焼室63の均質な新気混合気を燃焼させる。
At the subsequent timing (T5), the
それから、副燃焼室61の圧力は、徐々に減少し、タイミング(T6)において圧力室67の圧力より小さくなる。すなわち、このタイミング(T6)は、第1期間が始まるタイミングである。なお、その後に、排気バルブ22がタイミング(T7)で開かれ、吸気バルブ21がタイミング(T8)で開かれる。
Then, the pressure in the
(副室式内燃機関に関する特徴)
(1)
ここでは、圧力調整機構70は、圧力室67の圧力を第1期間(T6〜次のサイクルのT2の期間)において副燃焼室61の圧力よりも大きくする。これにより、圧力室67の残留ガス及び新気混合気は、第1期間が終わるタイミング(T2)において圧力室67から第2連通路68経由で副燃焼室61へ噴出される。
(Characteristics related to sub-chamber internal combustion engine)
(1)
Here, the
このように、第1期間が終わるタイミング(T2)において圧力室67の残留ガス及び新気混合気を圧力室67から副燃焼室61へ噴出させるので、副燃焼室61の壁面64a,64bや点火栓29の先端部分29aは冷却される。このため、熱面着火の発生は抑えられる。
Thus, since the residual gas and fresh air mixture in the
(2)
ここでは、圧力室67の残留ガス及び新気混合気は、第1期間が終わるタイミング(T2)において、圧力室67から第2連通路68経由で副燃焼室61へ噴出される。そして、噴出される残留ガス及び新気混合気は、圧力が急激に降下し、ジュール・トムソン効果により温度が急激に低下する。
(2)
Here, the residual gas and fresh air mixture in the
このように、副燃焼室61へ噴出される残留ガス及び新気混合気の温度が急激に低下するので、その残留ガス及び新気混合気が副燃焼室61の内壁64a及び点火栓29の先端部分29aへ導かれることにより、副燃焼室61の壁面64a,64b及び点火栓29の先端部分29aは冷却される。
As described above, the temperature of the residual gas and the fresh air mixture jetted into the
(3)
ここでは、第1期間が終わるタイミング(T2)は、排気バルブ22が閉まるタイミング(T1)より後である。すなわち、圧力室67の残留ガス及び新気混合気が圧力室67から副燃焼室61へ噴出された際に、排気バルブ22は閉じている。
(3)
Here, the timing (T2) when the first period ends is after the timing (T1) when the
このように、新気混合気が圧力室67から副燃焼室61と第1連通路62とを経由して主燃焼室63へ噴出されても排気バルブ22が閉じているので、新気混合気が燃焼することなく排気されることは低減される。
Thus, even if fresh air mixture is ejected from the
(4)
ここでは、副燃焼室61の残留ガス及び新気混合気は、吸気バルブ21が閉まるタイミング(T3)から点火タイミング(T5)より前のタイミング(T4)までの期間において、副燃焼室61から第2連通路68経由で圧力室67へ取り込まれる。これにより、圧力室67には、副燃焼室61の残留ガスと、副燃焼室61に導入された新気混合気の一部とが滞留する。
(4)
Here, the residual gas and the fresh air mixture in the
このように、副燃焼室61の圧力が標準状態の圧力Poよりも大きくなっている期間(T3〜T4の期間)において副燃焼室61の残留ガス及び新気混合気が副燃焼室61から圧力室67へ取り込まれるので、圧力室67の圧力を第1期間(T6〜次のサイクルのT2の期間)において副燃焼室61の圧力よりも大きくすることができるようになっている。
As described above, the residual gas and the fresh air mixture in the
(5)
ここでは、圧力調整機構70は、開閉弁81を有する。開閉弁81は、第2連通路68に設けられている。開閉弁81は、開状態となると第2連通路68を開き、閉状態となると第2連通路68を閉じる。
(5)
Here, the
このように、圧力調整機構70が第2連通路68を閉じることにより、圧力室67の圧力は第1期間(T6〜次のサイクルのT2の期間)において副燃焼室61の圧力よりも大きくなる。また、圧力調整機構70が第2連通路68を開けることにより、圧力室67の残留ガス及び新気混合気は、第1期間が終わるタイミング(T2)において圧力室67から第2連通路68経由で副燃焼室61へ噴出される。
As described above, when the
(6)
ここでは、圧力調整機構70の開閉弁81は、副燃焼室61の燃焼期間(BT1)及び主燃焼室63の燃焼期間(BT2)において、第2連通路68を閉じている。これにより、高温の燃焼ガス(火炎)が圧力室67に取り込まれることは低減されている。
(6)
Here, the on-off
このように、高温の燃焼ガスが圧力室67に取り込まれにくく、圧力室67の残留ガス及び新気混合気が高温になることが抑えられるので、圧力室67の残留ガス及び新気混合気が圧力室67から副燃焼室61へ噴出された際に、副燃焼室61の壁面64a,64bや点火栓29の先端部分29aは安定して冷却される。
Thus, since the high-temperature combustion gas is not easily taken into the
(7)
ここでは、第2連通路68は、圧力室67の残留ガス及び新気混合気を副燃焼室61の内壁64a及び点火栓29の先端部分29aへ導くように設けられている。これにより、圧力室67から第2連通路68経由で副燃焼室61へ噴射される残留ガス及び新気混合気は、副燃焼室61の内壁64a及び点火栓29の先端部分29aへ導かれる。
(7)
Here, the
このように、噴射された残留ガス及び新気混合気が副燃焼室61の内壁64a及び点火栓29の先端部分29aへ導かれるので、副燃焼室61の壁面64a,64bや点火栓29の先端部分29aは効率よく冷却される。この結果、熱面着火の発生は効率よく抑えられる。
Thus, since the injected residual gas and fresh air mixture are guided to the
(第1実施形態の変形例)
(A)圧力調整機構70の開閉弁81が開状態から閉状態にされるタイミング(T4)は、上死点(TDC)付近のタイミングであることが好ましいが、吸気バルブ21が閉まるタイミング(T3)から点火タイミング(T5)までの期間におけるタイミングであればどのタイミングであってもよい。この場合でも、開閉弁81が開状態から閉状態にされるタイミング(T4)において、副燃焼室61の圧力が標準状態の圧力Poよりも大きいので、圧力室67の圧力も標準状態の圧力Poよりも大きくなる。このため、副燃焼室61の圧力が標準状態の圧力Po付近の値になる第1期間(T6〜次のサイクルのT2の期間)において、圧力室67の圧力を副燃焼室61の圧力よりも大きくすることができるようになっている。
(Modification of the first embodiment)
(A) The timing (T4) at which the on-off
開閉弁81が開状態から閉状態にされるタイミング(T4)は、点火タイミング(T5)より前において副燃焼室61の圧力が最大となるタイミング(上死点(TDC)付近のタイミング)である代わりに、点火タイミング(T5)より後において副燃焼室61の圧力が最大となるタイミング(T4a)であってもよい。この場合、副燃焼室61から圧力室67へ取り込まれる残留ガス及び新気混合気は、高温になるが、圧力が非常に高いものとなる。このため、圧力室67から副燃焼室61へ噴出される残留ガス及び新気混合気は、圧力が非常に急激に降下し、ジュール・トムソン効果により温度が非常に急激に低下する。
The timing (T4) at which the on-off
また、点火タイミングは、吸気バルブ21が閉まるタイミング(T3)から上死点(TDC)までの期間中のタイミング(T5a)あってもよい。この場合、開閉弁81が開状態から閉状態にされるタイミング(T4)は、点火タイミング(T5a)の直前であることが好ましい。点火タイミング(T5a)が上死点(TDC)より前であり、点火タイミング(T5a)より前において副燃焼室61の圧力が最大となるタイミングは、点火タイミング(T5a)のほぼ直前となるからである。
The ignition timing may be a timing (T5a) during a period from the timing (T3) when the
(B)副室式内燃機関1は、圧力室67に連通されており副燃焼室61に連通されていない第3連通路(図示せず)をさらに備えてもよい。第3連通路は、標準状態の圧力Po以上に加圧された新気混合気などを圧力室67に導くように設けられる。このような構成でも、圧力室67の圧力は第1期間(T6〜次のサイクルのT2の期間)において副燃焼室61の圧力よりも大きくすることができるようになっている。
(B) The sub-chamber
なお、この場合、開閉弁81が開状態から閉状態にされるタイミング(T4)は、開閉弁81が閉状態から開状態にされるタイミング(T2)から吸気バルブ21が閉まるタイミング(T3)までの期間中のタイミングであってもよい。また、開閉弁81は、閉状態から開状態にされてからすぐに、開状態から閉状態にされてもよい。
In this case, the timing at which the on-off
(C)開閉弁81が開状態から閉状態にされるタイミング(T4)において圧力室67に滞留するのは、新気混合気のみでもよいし、残留ガスのみでもよい。圧力室67に滞留するのが残留ガスのみである場合、開閉弁81が閉状態から開状態にされるタイミング(T2)は、排気バルブ22が開いてから閉じるまでの期間(T7〜次のサイクルのT1までの期間)中のタイミングであってもよい。
(C) Only the fresh air mixture or only the residual gas may stay in the
(D)図5に示すように、副室式内燃機関1aは、冷却機構90aをさらに備えてもよい。この場合、冷却機構90aは、主として、ウォータジャケット91aを備える。ウォータジャケット91aは、シリンダヘッド20において圧力室67付近に形成されている。ウォータジャケット91aには冷却水が流される。これにより、冷却機構90aのウォータジャケット91aは、圧力室67の残留ガス及び新気混合気を冷却する。このため、圧力室67の残留ガス及び新気混合気が圧力室67から副燃焼室61へ噴出された際に、副燃焼室61の壁面64a,64b(図2参照)や点火栓29の先端部分29aは効率よく冷却される。
(D) As shown in FIG. 5, the sub-chamber
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係る副室式内燃機関100の断面図を図6に示す。なお、第1実施形態と同様の構成要素は、同じ番号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 6 shows a cross-sectional view of the sub-chamber internal combustion engine 100 according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same component as 1st Embodiment attaches | subjects the same number, and abbreviate | omits description.
(副室式内燃機関の概略構成)
副室式内燃機関100は、副燃焼室61の代わりに副燃焼室161を備え、圧力調整機構70の代わりに圧力調整機構170を備える。他の点は第1実施形態と同様である。
(Schematic configuration of sub-chamber internal combustion engine)
The sub-chamber internal combustion engine 100 includes a
(副室式内燃機関の概略動作)
第1実施形態と同様である。
(Schematic operation of sub-chamber internal combustion engine)
This is the same as in the first embodiment.
(副燃焼室の詳細構成)
図7に、副燃焼室161の拡大断面図を示す。
(Detailed configuration of auxiliary combustion chamber)
FIG. 7 shows an enlarged cross-sectional view of the
副燃焼室161は、主燃焼室63に隣接して設けられており、副燃焼室壁164とバッフル板165とで囲まれた室である。副燃焼室161は、略円筒形状である。副燃焼室161は、シリンダ軸に垂直な断面が略円形である。膨出した半球状の底面には、主燃焼室63と副燃焼室161とを連通する複数の第1連通路62が形成されている。
The
点火栓129は、副燃焼室161において、主燃焼室63に遠い位置から主燃焼室63に近い位置へと延びている。点火栓129の先端部分(点火部)129aは、副燃焼室161の容積中心付近の位置に配置されている。すなわち、点火栓129は、副燃焼室161の外側から、側壁(副燃焼室壁164)を斜め下方へ貫通して、先端部分129aが副燃焼室161の内部に突き出るように取り付けられている。
The
副燃焼室161には、第2連通路168を介して圧力室167が接続されている。圧力室167は、副燃焼室161よりも主燃焼室63から遠い位置であって副燃焼室161に隣接した位置に設けられており、圧力室壁166とバッフル板165とで囲まれた室である。圧力室167は、略円筒形状である。
A
バッフル板165には、その重心近傍が開口されて第2連通路168が形成されている。第2連通路168は、副燃焼室161と圧力室167とを連通しており、バッフル板165で囲まれている。そして、第2連通路168は、圧力室167の残留ガス及び新気混合気を副燃焼室161の内壁164a及び点火栓129の先端部分129aへ導くように設けられている。
The
(圧力調整機構の詳細構成)
圧力調整機構(開閉機構)170は、主として、開閉弁(弁体)181及びアクチュエータ182を備える。アクチュエータ182は、主として、カム軸171,カム175,タペット173,スプリング174及びハウジング178を備える。
(Detailed configuration of pressure adjustment mechanism)
The pressure adjustment mechanism (open / close mechanism) 170 mainly includes an open / close valve (valve element) 181 and an
クランクシャフトの回転に連動して回転するカム軸171に固定されたカム175は、開閉弁181の上方に配置されており、タペット173を介して開閉弁181を上下させる(図7の白抜き矢印参照)。開閉弁181は、針弁であり、先端が尖った略円錐形状であり、圧力室167の上方の外側から、上壁(圧力室壁166)を下方へ貫通して、先端部分が圧力室167又は第2連通路168の内部に突き出るように設けられている。このため、開閉弁181は、上下することにより第2連通路168を開閉する。すなわち、開閉弁181が上方に移動し開閉弁181の先端部分がバッフル板165から離れた位置になったときに、開閉弁181は、開状態となり、第2連通路168を開く。開閉弁181が下方に移動し開閉弁181の先端部分がバッフル板165に接する位置になったときに、開閉弁181は、閉状態となり、第2連通路168を閉じる。そして、圧力調整機構170は、(開閉弁181を介して)第2連通路168を閉じることにより、圧力室167の圧力を第1期間において副燃焼室161の圧力よりも大きく保つ。
A
なお、アクチュエータ182は、カム175を介して開閉弁181を上下させるので、構造が容易であり、信頼性が高い。
The
(副燃焼室及び圧力調整機構の詳細動作)
副燃焼室161及び圧力調整機構170の詳細動作を、図4に示す。なお、図4において、TDCは上死点を表し、BDCは下死点を表す。また、Poは、標準状態の圧力を表す。
(Detailed operation of auxiliary combustion chamber and pressure adjustment mechanism)
Detailed operations of the
図4に示すように、排気バルブ22が閉まるタイミング(T1)より後のタイミング(T2)において、開閉弁181は閉状態から開状態にされる。このとき、開閉弁181は、先端が尖った略円錐形状であるので、閉状態から開状態になったときに第2連通路168を迅速に開く。また、副燃焼室161の圧力が標準状態の圧力Poに略等しい値であるのに対し、圧力室167の圧力が標準状態の圧力Poよりも大きい値である。このため、開閉弁181が開状態となって第2連通路168を開いたとき、圧力室167の残留ガス及び新気混合気は、圧力室167から副燃焼室161へ迅速に噴出される。迅速に噴出される残留ガス及び新気混合気は、副燃焼室161の内壁164a及び点火栓129の先端部分129aへ導かれるとともに、圧力が急激に降下し、ジュール・トムソン効果により温度が急激に低下する。これにより、副燃焼室161の壁面164a,164b及び点火栓129の先端部分129aは、効率よく冷却される。なお、このタイミング(T2)は、上述の第1期間が終わるタイミングである。
As shown in FIG. 4, at the timing (T2) after the timing (T1) when the
吸気バルブ21が閉まってから点火栓129の先端部分129aが点火するまでの期間(T3〜T5)中であって上死点(TDC)付近のタイミング(T4)において、開閉弁181は開状態から閉状態にされる。このとき、開閉弁181は、針弁であり、先端が尖った略円錐形状であるので、開状態から閉状態になったときに第2連通路168を迅速に閉じる。すなわち、点火のタイミング(T5)より前において副燃焼室161の圧力が最大となった直後に開閉弁181が開状態から閉状態にされることにより、圧力室167の圧力は、点火のタイミング(T5)より前における副燃焼室161の圧力の最大値と略等しい値になる。
During the period (T3 to T5) from when the
他の点は第1実施形態と同様である。 Other points are the same as in the first embodiment.
(副室式内燃機関に関する特徴)
(1)
ここでは、圧力調整機構170は、圧力室167の圧力を第1期間(T6〜次のサイクルのT2の期間)において副燃焼室161の圧力よりも大きくする。これにより、圧力室167の残留ガス及び新気混合気は、第1期間が終わるタイミング(T2)において圧力室167から第2連通路168経由で副燃焼室161へ噴出される。
(Characteristics related to sub-chamber internal combustion engine)
(1)
Here, the
このように、第1期間が終わるタイミング(T2)において圧力室167の残留ガス及び新気混合気を圧力室167から副燃焼室161へ噴出させるので、副燃焼室161の壁面164a,164bや点火栓129の先端部分129aは冷却される。このため、熱面着火の発生は抑えられる。
Thus, since the residual gas and fresh air mixture in the
(2)
ここでは、圧力室167の残留ガス及び新気混合気は、第1期間が終わるタイミング(T2)において、圧力室167から第2連通路168経由で副燃焼室161へ噴出される。そして、噴出される残留ガス及び新気混合気は、圧力が急激に降下し、ジュール・トムソン効果により温度が急激に低下する。
(2)
Here, the residual gas and fresh air mixture in the
このように、副燃焼室161へ噴出される残留ガス及び新気混合気の温度が急激に低下するので、その残留ガス及び新気混合気が副燃焼室161の内壁164a及び点火栓129の先端部分129aへ導かれることにより、副燃焼室161の壁面164a,164b及び点火栓129の先端部分129aは冷却される。
As described above, the temperature of the residual gas and the fresh air mixture jetted into the
(3)
ここでは、第1期間が終わるタイミング(T2)は、排気バルブ22が閉まるタイミング(T1)より後である。すなわち、圧力室167の残留ガス及び新気混合気が圧力室167から副燃焼室161へ噴出された際に、排気バルブ22は閉じている。
(3)
Here, the timing (T2) when the first period ends is after the timing (T1) when the
このように、新気混合気が圧力室167から副燃焼室161と第1連通路62とを経由して主燃焼室63へ噴出されても排気バルブ22が閉じているので、新気混合気が燃焼することなく排気されることは低減される。
As described above, the
(4)
ここでは、副燃焼室161の残留ガス及び新気混合気は、吸気バルブ21が閉まるタイミング(T3)から点火栓129の先端部分129aが点火するタイミング(T5)より前のタイミング(T4)までの期間において、副燃焼室161から第2連通路168経由で圧力室167へ取り込まれる。これにより、圧力室167には、副燃焼室161の残留ガスと、副燃焼室161に導入された新気混合気の一部とが滞留する。
(4)
Here, the residual gas and fresh air mixture in the
このように、副燃焼室161の圧力が標準状態の圧力Poよりも大きくなっている期間(T3〜T4の期間)において副燃焼室161の残留ガス及び新気混合気が副燃焼室161から圧力室167へ取り込まれるので、圧力室167の圧力を第1期間(T6〜次のサイクルのT2の期間)において副燃焼室161の圧力よりも大きくすることができるようになっている。
As described above, the residual gas and the fresh air mixture in the
(5)
ここでは、圧力調整機構170は、開閉弁181を有する。開閉弁181は、第2連通路168に設けられている。開閉弁181は、開状態となると第2連通路168を開き、閉状態となると第2連通路168を閉じる。
(5)
Here, the
このように、圧力調整機構170が第2連通路168を閉じることにより、圧力室167の圧力は第1期間(T6〜次のサイクルのT2の期間)において副燃焼室161の圧力よりも大きくなる。また、圧力調整機構170が第2連通路168を開けることにより、圧力室167の残留ガス及び新気混合気は、第1期間が終わるタイミング(T2)において圧力室167から第2連通路168経由で副燃焼室161へ噴出される。
As described above, when the
(6)
ここでは、圧力調整機構170の開閉弁181は、副燃焼室161の燃焼期間(BT1)及び主燃焼室63の燃焼期間(BT2)において、第2連通路168を閉じている。これにより、高温の燃焼ガス(火炎)が圧力室167に取り込まれることは低減されている。
(6)
Here, the on-off
このように、高温の燃焼ガスが圧力室167に取り込まれにくく、圧力室167の残留ガス及び新気混合気が高温になることが抑えられるので、圧力室167の残留ガス及び新気混合気が圧力室167から副燃焼室161へ噴出された際に、副燃焼室161の壁面164a,164bや点火栓129の先端部分129aは安定して冷却される。
Thus, since the high-temperature combustion gas is not easily taken into the
(7)
ここでは、第2連通路168は、圧力室167の残留ガス及び新気混合気を副燃焼室161の内壁164a及び点火栓129の先端部分129aへ導くように設けられている。これにより、圧力室167から第2連通路168経由で副燃焼室161へ噴射される残留ガス及び新気混合気は、副燃焼室161の内壁164a及び点火栓129の先端部分129aへ導かれる。
(7)
Here, the
このように、噴射された残留ガス及び新気混合気が副燃焼室161の内壁164a及び点火栓129の先端部分129aへ導かれるので、副燃焼室161の壁面164a,164bや点火栓129の先端部分129aは効率よく冷却される。この結果、熱面着火の発生は効率よく抑えられる。
Thus, since the injected residual gas and fresh air mixture are guided to the
(8)
ここでは、開閉弁181は、先端が尖った略円錐形状であるので、閉状態から開状態になったときに第2連通路168を迅速に開く。これにより、圧力室167の残留ガス及び新気混合気は、第1期間が終わるタイミング(T2)において圧力室167から第2連通路168経由で副燃焼室161へ迅速に噴出される。
(8)
Here, the on-off
また、開閉弁181は、先端が尖った略円錐形状であるので、開状態から閉状態になったときに第2連通路168を迅速に閉じる。このため、点火のタイミング(T5)より前において副燃焼室161の圧力が最大となった直後に開閉弁181が開状態から閉状態にされることにより、圧力室167の圧力は、点火のタイミング(T5)より前における副燃焼室161の圧力の最大値と略等しい値になる。
Further, since the on-off
このように、圧力室167の圧力が点火のタイミング(T5)より前における副燃焼室161の圧力の最大値と略等しい値になり、圧力室167の残留ガス及び新気混合気が圧力室167から副燃焼室161へ迅速に噴出されるので、副燃焼室161の壁面164a,164bや点火栓129の先端部分129aは確実に冷却される。
Thus, the pressure in the
(9)
ここでは、圧力調整機構170の開閉弁181は、先端が尖った略円錐形状であり、アクチュエータ182により駆動される。アクチュエータ182は、カム175を介して開閉弁181を上下させる。
(9)
Here, the on-off
このように、開閉弁181が簡便に駆動され、圧力調整機構170が簡易な構成となっているので、圧力調整機構170は小型化されている。
Thus, since the on-off
(第2実施形態の変形例)
(A)図8に示すように、圧力調整機構170aは、アクチュエータ182の代わりに、アクチュエータ182aを備えてもよい。このとき、アクチュエータ182aは、主として、高圧用バルブ171a,低圧用バルブ172a,タペット173,スプリング174,油圧室175a,第1通路176a,第2通路177a及びハウジング178aを備える。
(Modification of the second embodiment)
(A) As shown in FIG. 8, the
高圧用バルブ171aは、第1通路176aを介して油圧室175aに接続されている。低圧用バルブ172aは、第2通路177aを介して油圧室175aに接続されている。油圧室175aは、ハウジング178aとタペット173とに囲まれた室である。タペット173は、ハウジング178aの内壁に沿って移動することができるようになっている。そして、タペット173は、スプリング174から受ける力と油圧室175aの油圧による力とが釣り合う位置で安定するように設けられている。
The high-
開閉弁181とタペット173とは連結されており、スプリング174から受ける力と油圧室175aの油圧による力との差に相当する力がタペット173を介して開閉弁181に伝達されるようになっている。
The on-off
高圧用バルブ171aが開状態となり、低圧用バルブ172aが閉状態となったときに、高圧の油圧が高圧用バルブ171aと第1通路176aとを経由して油圧室175aに伝達される。これにより、油圧室175aの油圧が高くなる。そして、タペット173は、油圧室175aの油圧が高くなったことにより、図面上において下方に下がる。そのタペット173の動作は、開閉弁181に伝達され、開閉弁181を押し下げる。これにより、開閉弁181は閉状態になる。
When the
一方、高圧用バルブ171aが閉状態となり、低圧用バルブ172aが開状態となったときに、低圧の油圧が低圧用バルブ172aと第2通路177aとを経由して油圧室175aに伝達される。これにより、油圧室175aの油圧が低くなる。そして、タペット173は、油圧室175aの油圧が低くなったことにより、図面上において上方に上がる。そのタペット173の動作は、開閉弁181に伝達され、開閉弁181を引き上げる。これにより、開閉弁181は開状態になる。
On the other hand, when the
この場合でも、圧力室167の圧力が点火のタイミング(T5)より前における副燃焼室161の圧力の最大値と略等しい値になり、圧力室167の残留ガス及び新気混合気が圧力室167から副燃焼室161へ迅速に噴出されるので、副燃焼室161の壁面164a,164bや点火栓129の先端部分129aは確実に冷却される。
Even in this case, the pressure in the
なお、アクチュエータ182aは、油圧を介して開閉弁181を上下させるので、可変の自由度が高く、副室式内燃機関100の回転数に応じた制御も可能であり、比較的信頼性も高い。
Since the
(B)図9に示すように、圧力調整機構170bは、アクチュエータ182の代わりに、アクチュエータ182bを備えてもよい。このとき、アクチュエータ182bは、主として、電磁コイル175b,スプリング174,移動部材173b及びハウジング178bを備える。移動部材173bは、ハウジング178bの内壁に沿った方向において上下に移動することができるようになっている。そして、移動部材173bは、スプリング174から受ける力と電磁コイル175bから受ける電磁力とが釣り合う位置で安定するように設けられている。
(B) As shown in FIG. 9, the
電磁コイル175bに電流が流され磁界が発生すると、移動部材173bに下向きの電磁力が働く。そして、移動部材173bは、下向きの電磁力を受けたことにより、図面上において下方に下がる。その移動部材173bの動作は、連結された開閉弁181に伝達され、開閉弁181を押し下げる。これにより、開閉弁181は閉状態になる。
When a current flows through the
一方、電磁コイル175bに電流が流されずに磁界が発生しなくなると、移動部材173bには電磁力が働かなくなる。そして、移動部材173bは、電磁力が働かなくなることにより、図面上において上方に上がる。その移動部材173bの動作は、開閉弁181に伝達され、開閉弁181を引き上げる。これにより、開閉弁181は開状態になる。
On the other hand, when no magnetic field is generated without a current flowing through the
この場合でも、圧力室167の圧力が点火のタイミング(T5)より前における副燃焼室161の圧力の最大値と略等しい値になり、圧力室167の残留ガス及び新気混合気が圧力室167から副燃焼室161へ迅速に噴出されるので、副燃焼室161の壁面164a,164bや点火栓129の先端部分129aは確実に冷却される。
Even in this case, the pressure in the
なお、電磁コイル175bに電流が流され磁界が発生したときに移動部材173bが電磁コイル175bから離され、電磁コイル175bに電流が流されずに磁界が発生しなくなったときに移動部材173bが電磁コイル175bに引き寄せられてもよい。また、アクチュエータ182bは、電磁力を介して開閉弁181を上下させるので、応答速度が速くなっている。
Note that the moving
(C)図10に示すように、圧力調整機構170cは、アクチュエータ182の代わりに、アクチュエータ182cを備えてもよい。このとき、アクチュエータ182cは、主として、圧電体173c,スプリング174及びハウジング178cを備える。圧電体173cは、ハウジング178cの内壁に沿った方向に伸縮することができるようになっている。そして、圧電体173cは、スプリング174から受ける力と逆ピエゾ効果による力とが釣り合う位置で安定するように設けられている。
(C) As shown in FIG. 10, the
圧電体173cに電圧が印加されると、逆ピエゾ効果により圧電体173cが上下に伸びるように変形する。そして、開閉弁181は、圧電体173cに連結されており、圧電体173cが上下に伸びることにより、図面上において下方に下がる。これにより、開閉弁181は閉状態になる。
When a voltage is applied to the
一方、圧電体173cに電圧が印加されなくなると、圧電体173cが上下に縮んで元の大きさになる。そして、開閉弁181は、圧電体173cが上下に縮んで元の大きさになることにより、図面上において上方に上がる。これにより、開閉弁181は開状態になる。
On the other hand, when the voltage is no longer applied to the
この場合でも、圧力室167の圧力が点火のタイミング(T5)より前における副燃焼室161の圧力の最大値と略等しい値になり、圧力室167の残留ガス及び新気混合気が圧力室167から副燃焼室161へ迅速に噴出されるので、副燃焼室161の壁面164a,164bや点火栓129の先端部分129aは確実に冷却される。
Even in this case, the pressure in the
なお、圧電体173cに電圧が印加されたときに逆ピエゾ効果により圧電体173cが上下に縮むように変形し、圧電体173cに電圧が印加されなくなったときに圧電体173cが上下に伸びて元の大きさになってもよい。また、アクチュエータ182cは、逆ピエゾ効果による力を介して開閉弁181を上下させるので、応答速度が速くなっている。
In addition, when a voltage is applied to the
<第3実施形態>
本発明の第3実施形態に係る副室式内燃機関200の断面図を図11に示す。なお、第1実施形態と同様の構成要素は、同じ番号を付して説明を省略する。
<Third Embodiment>
FIG. 11 shows a cross-sectional view of a sub-chamber
(副室式内燃機関の概略構成)
副室式内燃機関200は、副燃焼室61の代わりに副燃焼室261を備え、圧力調整機構70の代わりに圧力調整機構270を備える。他の点は第1実施形態と同様である。
(Schematic configuration of sub-chamber internal combustion engine)
The sub-chamber
(副室式内燃機関の概略動作)
第1実施形態と同様である。
(Schematic operation of sub-chamber internal combustion engine)
This is the same as in the first embodiment.
(副燃焼室の詳細構成)
図12に、副燃焼室261の拡大断面図を示す。
(Detailed configuration of auxiliary combustion chamber)
FIG. 12 shows an enlarged cross-sectional view of the
副燃焼室261は、主燃焼室63に隣接して設けられており、副燃焼室壁264とバッフル板265とで囲まれた室である。副燃焼室261は、略円筒形状である。副燃焼室261は、シリンダ軸に垂直な断面が略円形である。膨出した半球状の底面には、主燃焼室63と副燃焼室261とを連通する複数の第1連通路62が形成されている。
The
副燃焼室261には、第2連通路268を介して圧力室267が接続されている。圧力室267は、副燃焼室261よりも主燃焼室63から遠い位置であって副燃焼室261に隣接した位置に設けられており、圧力室壁266とバッフル板265とで囲まれた室である。圧力室267は、略円筒形状である。
A
後述の開閉弁(弁体)281の先端部分である第1電極281a(点火部)は、圧力室267,第2連通路268及び副燃焼室261において、主燃焼室63に遠い位置から主燃焼室63に近い位置へと延びている。開閉弁281の第2電極264c(点火部)は、副燃焼室261において、副燃焼室壁264の主燃焼室63に近い部分から主燃焼室63に遠い位置へ(第1電極281aへ向かう方向へ)と延びている。第2電極264cと副燃焼室壁264とは電気的に接続されており、第1電極281aと第2電極264cとは電気的に絶縁されている。そして、開閉弁281が閉状態になったときに、第1電極281aと第2電極264cとの距離が近くなり、副燃焼室261の新気混合気を点火することができるようになる。一方、開閉弁281が開状態になったときに、第1電極281aと第2電極264cとの距離が遠くなり、副燃焼室261の新気混合気を点火することが困難になる。なお、開閉弁281の第1電極281aとバッフル板265とは、互いに接したときにおいても電気的に絶縁されている。また、点火栓は設けられていない。
A
バッフル板265には、その重心近傍が開口されて第2連通路268が形成されている。第2連通路268は、副燃焼室261と圧力室267とを連通しており、バッフル板265で囲まれている。そして、第2連通路268は、圧力室267の残留ガス及び新気混合気を副燃焼室261の内壁264a及び第1電極281a・第2電極264cへ導くように設けられている。
The
(圧力調整機構の詳細構成)
圧力調整機構(開閉機構)270は、開閉弁181の代わりに開閉弁281を備える。開閉弁281は、その先端に第1電極281aが形成されている。上述のように、開閉弁281が閉状態になったときに副燃焼室261の新気混合気を点火することができるようになり、開閉弁281が開状態になったときに副燃焼室261の新気混合気を点火することが困難になる。その他の点は第1実施形態及び第2実施形態と同様である。
(Detailed configuration of pressure adjustment mechanism)
The pressure adjusting mechanism (opening / closing mechanism) 270 includes an opening /
(副燃焼室及び圧力調整機構の詳細動作)
副燃焼室261及び圧力調整機構270の詳細動作を、図4に示す。なお、図4において、TDCは上死点を表し、BDCは下死点を表す。また、Poは、標準状態の圧力を表す。
(Detailed operation of auxiliary combustion chamber and pressure adjustment mechanism)
Detailed operations of the
図4に示すように、吸気バルブ21が閉まってから第1電極281aと第2電極264cとが点火するまでの期間(T3〜T5)中であって上死点(TDC)付近のタイミング(T4)において、開閉弁281は開状態から閉状態にされる。このとき、開閉弁281が閉状態になったときに副燃焼室261の新気混合気を点火することができるようになるので、開閉弁281が開状態から閉状態になった直後以降に副燃焼室261の新気混合気を点火することができるようになっている。すなわち、タイミング(T4)をタイミング(T5)に近づけることが容易になっている。
As shown in FIG. 4, the timing (T4) near the top dead center (TDC) during the period (T3 to T5) from when the
他の点は第1実施形態及び第2実施形態と同様である。 Other points are the same as in the first and second embodiments.
(副室式内燃機関に関する特徴)
(1)
ここでは、圧力調整機構270は、圧力室267の圧力を第1期間(T6〜次のサイクルのT2の期間)において副燃焼室261の圧力よりも大きくする。これにより、圧力室267の残留ガス及び新気混合気は、第1期間が終わるタイミング(T2)において圧力室267から第2連通路268経由で副燃焼室261へ噴出される。
(Characteristics related to sub-chamber internal combustion engine)
(1)
Here, the
このように、第1期間が終わるタイミング(T2)において圧力室267の残留ガス及び新気混合気を圧力室267から副燃焼室261へ噴出させるので、副燃焼室261の壁面264a,264bや第1電極281a・第2電極264cは冷却される。このため、熱面着火の発生は抑えられる。
Thus, since the residual gas and fresh air mixture in the
(2)
ここでは、圧力室267の残留ガス及び新気混合気は、第1期間が終わるタイミング(T2)において、圧力室267から第2連通路268経由で副燃焼室261へ噴出される。そして、噴出される残留ガス及び新気混合気は、圧力が急激に降下し、ジュール・トムソン効果により温度が急激に低下する。
(2)
Here, the residual gas and fresh air mixture in the
このように、副燃焼室261へ噴出される残留ガス及び新気混合気の温度が急激に低下するので、その残留ガス及び新気混合気が副燃焼室261の内壁264a及び第1電極281a・第2電極264cへ導かれることにより、副燃焼室261の壁面264a,264b及び第1電極281a・第2電極264cは冷却される。
In this way, the temperature of the residual gas and fresh air mixture jetted into the
(3)
ここでは、第1期間が終わるタイミング(T2)は、排気バルブ22が閉まるタイミング(T1)より後である。すなわち、圧力室267の残留ガス及び新気混合気が圧力室267から副燃焼室261へ噴出された際に、排気バルブ22は閉じている。
(3)
Here, the timing (T2) when the first period ends is after the timing (T1) when the
このように、新気混合気が圧力室267から副燃焼室261と第1連通路62とを経由して主燃焼室63へ噴出されても排気バルブ22が閉じているので、新気混合気が燃焼することなく排気されることは低減される。
As described above, since the
(4)
ここでは、副燃焼室261の残留ガス及び新気混合気は、吸気バルブ21が閉まるタイミング(T3)から第1電極281a・第2電極264cが点火するタイミング(T5)より前のタイミング(T4)までの期間において、副燃焼室261から第2連通路268経由で圧力室267へ取り込まれる。これにより、圧力室267には、副燃焼室261の残留ガスと、副燃焼室261に導入された新気混合気の一部とが滞留する。
(4)
Here, the residual gas and the fresh air mixture in the
このように、副燃焼室261の圧力が標準状態の圧力Poよりも大きくなっている期間(T3〜T4の期間)において副燃焼室261の残留ガス及び新気混合気が副燃焼室261から圧力室267へ取り込まれるので、圧力室267の圧力を第1期間(T6〜次のサイクルのT2の期間)において副燃焼室261の圧力よりも大きくすることができるようになっている。
As described above, the residual gas and the fresh air mixture in the
(5)
ここでは、圧力調整機構270は、開閉弁281を有する。開閉弁281は、第2連通路268に設けられている。開閉弁281は、開状態となると第2連通路268を開き、閉状態となると第2連通路268を閉じる。
(5)
Here, the
このように、圧力調整機構270が第2連通路268を閉じることにより、圧力室267の圧力は第1期間(T6〜次のサイクルのT2の期間)において副燃焼室261の圧力よりも大きくなる。また、圧力調整機構270が第2連通路268を開けることにより、圧力室267の残留ガス及び新気混合気は、第1期間が終わるタイミング(T2)において圧力室267から第2連通路268経由で副燃焼室261へ噴出される。
As described above, when the
(6)
ここでは、圧力調整機構270の開閉弁281は、副燃焼室261の燃焼期間(BT1)及び主燃焼室63の燃焼期間(BT2)において、第2連通路268を閉じている。これにより、高温の燃焼ガス(火炎)が圧力室267に取り込まれることは低減されている。
(6)
Here, the on-off
このように、高温の燃焼ガスが圧力室267に取り込まれにくく、圧力室267の残留ガス及び新気混合気が高温になることが抑えられるので、圧力室267の残留ガス及び新気混合気が圧力室267から副燃焼室261へ噴出された際に、副燃焼室261の壁面264a,264bや第1電極281a・第2電極264cは安定して冷却される。
As described above, since the high-temperature combustion gas is not easily taken into the
(7)
ここでは、第2連通路268は、圧力室267の残留ガス及び新気混合気を副燃焼室261の内壁264a及び第1電極281a・第2電極264cへ導くように設けられている。これにより、圧力室267から第2連通路268経由で副燃焼室261へ噴射される残留ガス及び新気混合気は、副燃焼室261の内壁264a及び第1電極281a・第2電極264cへ導かれる。
(7)
Here, the
このように、噴射された残留ガス及び新気混合気が副燃焼室261の内壁264a及び第1電極281a・第2電極264cへ導かれるので、副燃焼室261の壁面264a,264bや第1電極281a・第2電極264cは効率よく冷却される。この結果、熱面着火の発生は効率よく抑えられる。
Thus, since the injected residual gas and fresh air mixture are guided to the
(8)
ここでは、開閉弁281は、先端が尖った略円錐形状であるので、閉状態から開状態になったときに第2連通路268を迅速に開く。これにより、圧力室267の残留ガス及び新気混合気は、第1期間が終わるタイミング(T2)において圧力室267から第2連通路268経由で副燃焼室261へ迅速に噴出される。
(8)
Here, the on-off
また、開閉弁281は、先端が尖った略円錐形状であるので、開状態から閉状態になったときに第2連通路268を迅速に閉じる。このため、点火のタイミング(T5)より前において副燃焼室261の圧力が最大となった直後に開閉弁281が開状態から閉状態にされることにより、圧力室267の圧力は、点火のタイミング(T5)より前における副燃焼室261の圧力の最大値と略等しい値になる。
Moreover, since the on-off
このように、圧力室267の圧力が点火のタイミング(T5)より前における副燃焼室261の圧力の最大値と略等しい値になり、圧力室267の残留ガス及び新気混合気が圧力室267から副燃焼室261へ迅速に噴出されるので、副燃焼室261の壁面264a,264bや第1電極281a・第2電極264cは確実に冷却される。
Thus, the pressure in the
(9)
ここでは、圧力調整機構270の開閉弁281は、先端が尖った略円錐形状であり、アクチュエータ182(図7参照)により駆動される。アクチュエータ182は、カム175(図7参照)を介して開閉弁281を上下させる。
(9)
Here, the on-off
このように、開閉弁281が簡便に駆動され、圧力調整機構270が簡易な構成であるので、圧力調整機構270は小型化されている。
Thus, since the on-off
(10)
ここでは、第1電極281aが開閉弁281の先端に設けられ、第2電極264cが副燃焼室261の壁面264aから延びるように設けられ、第1電極281aと第2電極264cとが電気的に絶縁されているので、点火栓を開閉弁281と別に設ける必要がない。このため、副燃焼室261は小型化される。また、副燃焼室261の新気混合気を主燃焼室63に近い位置で点火することが容易となるので、副燃焼室261から主燃焼室63へ効率的に火炎が噴射され、運転可能な空燃比の領域は拡大する。さらに、圧力室267の残留ガス及び新気混合気を副燃焼室261の壁面264a,264b及び第1電極281a・第2電極264cへ導くことが容易となるので、副燃焼室261の壁面264a,264b及び第1電極281a・第2電極264cは効率よく冷却される。
(10)
Here, the
(11)
ここでは、開閉弁281が閉状態になったときに、第1電極281aと第2電極264cとの距離が近くなり、副燃焼室261の新気混合気を点火することができるようになる。一方、開閉弁281が開状態になったときに、第1電極281aと第2電極264cとの距離が遠くなり、副燃焼室261の新気混合気を点火することが困難になる。
(11)
Here, when the on-off
このように、開閉弁281が閉状態になったときに副燃焼室261の新気混合気を点火することができるようになるので、開閉弁281が開状態から閉状態になった直後以降に副燃焼室261の新気混合気を点火することができるようになっている。すなわち、タイミング(T4)をタイミング(T5)に近づけることが容易になっている。
As described above, since the fresh air mixture in the
(第3実施形態の変形例)
副室式内燃機関200では、開閉弁281の第1電極281aとバッフル板265とが互いに接したときにおいても電気的に絶縁されている代わりに、バッフル板265と副燃焼室壁264とが電気的に絶縁されていてもよい。この場合でも、第1電極281aと第2電極264cとは、電気的に絶縁されたものとなる。
(Modification of the third embodiment)
In the sub-chamber
本発明に係る副室式内燃機関は、熱面着火の発生を抑えることができるという効果を有し、副室式内燃機関等として有用である。 The sub-chamber internal combustion engine according to the present invention has an effect of suppressing the occurrence of hot surface ignition, and is useful as a sub-chamber internal combustion engine or the like.
1,100,200 副室式内燃機関
29,129 点火栓
29a,129a 先端部分(点火部)
61,161,261 副燃焼室
62 第1連通路
63 主燃焼室
67,167,267 圧力室
68,168,268 第2連通路
70,170,270 圧力調整機構(開閉機構)
81,181,281 開閉弁(弁体)
90a 冷却機構
182,182a,182b,182c アクチュエータ
264c 第2電極(点火部)
281a 第1電極(点火部)
1,100,200 Sub-chamber internal combustion engine 29,129
61, 161, 261
81,181,281 On-off valve (valve element)
281a First electrode (ignition part)
Claims (13)
前記主燃焼室に隣接する副燃焼室と、
前記主燃焼室と前記副燃焼室とを連通している第1連通路と、
前記副燃焼室に設けられ、前記第1連通路を介して前記主燃焼室から前記副燃焼室に導入された新気混合気を点火する点火部と、
前記副燃焼室よりも前記主燃焼室から遠い位置に配置され、前記副燃焼室に隣接する圧力室と、
前記副燃焼室と前記圧力室とを連通している第2連通路と、
前記圧力室の圧力を第1期間において前記副燃焼室の圧力よりも大きくする圧力調整機構と、
を備えた、
副室式内燃機関。 A main combustion chamber;
A secondary combustion chamber adjacent to the main combustion chamber;
A first communication passage communicating the main combustion chamber and the sub-combustion chamber;
An igniter provided in the auxiliary combustion chamber for igniting a fresh air mixture introduced from the main combustion chamber into the auxiliary combustion chamber via the first communication passage;
A pressure chamber located farther from the main combustion chamber than the sub-combustion chamber, and adjacent to the sub-combustion chamber;
A second communication path communicating the sub-combustion chamber and the pressure chamber;
A pressure adjusting mechanism for making the pressure in the pressure chamber larger than the pressure in the sub-combustion chamber in the first period;
With
Sub-chamber internal combustion engine.
請求項1に記載の副室式内燃機関。 At least one of the residual gas and the fresh air mixture in the pressure chamber is ejected from the pressure chamber to the auxiliary combustion chamber at a timing when the first period ends.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 1.
請求項1又は2に記載の副室式内燃機関。 The timing when the first period ends is after the exhaust valve is closed.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の副室式内燃機関。 At least one of the residual gas and the fresh air mixture in the auxiliary combustion chamber is taken into the pressure chamber from the auxiliary combustion chamber in a period from the timing when the intake valve closes to the timing before the ignition unit ignites.
The sub-chamber internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載の副室式内燃機関。 The pressure adjusting mechanism has an opening / closing mechanism for opening / closing the second communication path,
The sub-chamber internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載の副室式内燃機関。 The opening / closing mechanism closes the second communication path in at least one of a combustion period of the sub-combustion chamber and a combustion period of the main combustion chamber;
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 5.
請求項5又は6に記載の副室式内燃機関。 The opening / closing mechanism includes a valve body provided so as to open and close the second communication path.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 5 or 6.
請求項7に記載の副室式内燃機関。 The valve body has a substantially conical shape with a sharp tip,
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 7.
請求項8に記載の副室式内燃機関。 The opening / closing mechanism further includes an actuator that drives the valve body,
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 8.
前記弁体の先端に設けられた第1電極と、
前記第1電極と電気的に絶縁され、前記副燃焼室の壁面に設けられた第2電極と、
を有している、
請求項8又は9に記載の副室式内燃機関。 The ignition unit is
A first electrode provided at the tip of the valve body;
A second electrode electrically insulated from the first electrode and provided on a wall surface of the auxiliary combustion chamber;
have,
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 8 or 9.
請求項10に記載の副室式内燃機関。 The ignition unit ignites a fresh air mixture in the auxiliary combustion chamber after the valve body closes the second communication path so that the first electrode approaches the second electrode.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 10.
請求項1から11のいずれか1項に記載の副室式内燃機関。 The second communication path is provided to guide at least one of the residual gas and the fresh air mixture in the pressure chamber to at least one of the wall surface of the sub-combustion chamber and the ignition unit.
The sub-chamber internal combustion engine according to any one of claims 1 to 11.
請求項1から12のいずれか1項に記載の副室式内燃機関。
A cooling mechanism for cooling at least one of the residual gas and the fresh air mixture in the pressure chamber;
The sub-chamber internal combustion engine according to any one of claims 1 to 12.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005062603A JP2006242156A (en) | 2005-03-07 | 2005-03-07 | Indirect injection internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005062603A JP2006242156A (en) | 2005-03-07 | 2005-03-07 | Indirect injection internal combustion engine |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2006242156A true JP2006242156A (en) | 2006-09-14 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014114801A (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-26 | Hyundai Motor Company Co Ltd | Ignition type engine |
-
2005
- 2005-03-07 JP JP2005062603A patent/JP2006242156A/en active Pending
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