JP2011038465A

JP2011038465A - 副室式内燃機関の副室構造

Info

Publication number: JP2011038465A
Application number: JP2009186117A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Terakado; 貴芳寺門
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-08-10
Filing date: 2009-08-10
Publication date: 2011-02-24

Abstract

【課題】副室内における着火用燃料の着火および着火後の燃焼の安定性、さらに副室内から主室への着火用燃料の流出の低減、さらに副室の噴射孔から噴射されるトーチ火炎の強度向上を達成する副室式内燃機関の副室構造を提供することを課題とする。
【解決手段】副室１１に設けられた噴射孔２３を介して副室１１内で着火した火炎を主室９内に噴射する副室式内燃機関の副室構造において、副室１１はシリンダ軸線方向を長手方向として形成され、上部に着火用燃料ガスが供給孔３１から供給され、下部先端部に１個または複数個の噴射孔２３が穿孔され、圧縮行程において主室９から副室１１内に流入する空気または空気と主燃料との混合気に対して乱流またはスワール流を生成する攪拌生成手段４０を副室１１の内部または内壁に設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ内に形成された主室（主燃焼室）とシリンダヘッドに形成された副室（副燃焼室）とを噴射孔を介して連通し、副室内で着火した火炎を主室内に噴射する副室式内燃機関の副室の構造に関する。

副室式内燃機関としては副室式ガスエンジン、または副室式ディーゼルエンジンが知られており、この副室式ガスエンジンおいては、図８のように、シリンダ３と、ピストン５の上面とシリンダヘッド７とによって主燃焼室である主室１０９が形成され、シリンダヘッド７には副燃焼室である副室１１１が形成されている。
また、主室１０９には給気ポート１３、給気管１５、及び給気ポート１３を開閉する給気弁１７が設けられ、図示しないガス混合器で燃料ガスと空気とが予混合されて、この予混合気が給気ポート１３及び給気弁１７を通って主室１０９内に供給されるようになっている。
さらに前記主室１０９には、図示しない排気ポート、及び該排気ポートを開閉する排気弁がそれぞれ設けられている。

副室１１１は、シリンダヘッド７の主室１０９の略中央部に位置してシリンダ軸線方向を長手方向として形成されている。該副室１１１は副室口金１２１内に形成され、副室口金１２１の上部には副室上部金物１９が設けられている。また、副室口金１２１の先端部には、１個または複数個の噴射孔１２３が副室中心に対して放射状に穿孔されている。
副室上部金物１９には着火用燃料ガスを副室１１１内に供給する着火ガス通路２５が形成され、該着火ガス通路２５にガス供給管２７が接続されている。そして、ガス供給管２７を介して所定のタイミングで着火用燃料ガスが副室１１１に供給されるようになっている。

また、副室上部金物１９の内部には、着火用燃料ガスに点火するための点火プラグ２９が設けられ、点火プラグ２９の点火部が前記着火用燃料ガスの供給孔３１の近傍にかつ副室１１１内に臨んで設けられている。

さらに、前記副室口金１２１は、上部の大径筒部１３３と下部でその先端に前記噴射孔１２３が穿孔された小径筒部１３５とを段差部１３７を介して接合した形状に形成されている。
そして、ピストン５が上昇する圧縮行程において、主室１０９内の空気と主燃料ガスの混合気が噴射孔１２３を通じて副室１１１内に流入する。このとき同時に、副室１１１内には着火用燃料ガスが着火ガス通路２５を介して供給されて副室１１１内で、前記主室１０９からの混合気と攪拌および混合されて点火プラグ２９による点火で着火する。着火後、火炎が生成されると火炎トーチとして噴射孔１２３から主室１０９内に噴射されて火炎伝播される。これによって、火炎は、主室１０９内の混合気と順次接触しながら燃え広がり、主室１０９全体での燃焼をもたらす。

一方、主燃焼室（主室）内の混合気を燃焼させるために、副燃焼室（副室）で着火した燃料トーチを副室の噴射孔から主室に噴射する副室構造について、特許文献１（特開２００１−２６３０６９号公報）等の特許文献が知られている。この特許文献１には、主燃焼室に火炎トーチを噴出する複数の噴射孔が、シリンダ軸線下方に対する噴孔軸線の開き角度を８５°〜１２０°の範囲内に設定された横向噴孔を有する構成が示されている。

特開２００１−２６３０６９号公報

しかしながら、図８に示した従来技術、また特許文献１に示した技術においては、つぎのような問題点を有する。
（１）主室から流入する空気または空気と主燃料との混合気が、副室内において着火用燃料ガスと攪拌して混合するため、副室内の燃料ガス濃度が不均一であり、副室内の流れによって点火プラグ付近の濃度にばらつきが生じやすく、着火が安定しない。
（２）副室内の燃料ガス濃度の不均一性から、着火後の副室内ガスの燃焼が不均一になりやすい。
（３）副室内に噴射される着火用燃料ガスが主室へ流出されて無駄ガスが生じやすい。

一方、主室内における空気と主燃料ガスとの希薄混合燃料を安定燃焼して燃焼効率を向上し、さらに未燃焼ガスの排出を抑制する上で、強い火炎トーチを副室から主室内に噴射することが望まれている。

そこで、本発明は前記問題点に鑑みなされたもので、副室内における着火用燃料の着火および着火後の燃焼の安定性、さらに副室内から主室への着火用燃料の流出の低減、さらに副室の噴射孔から噴射されるトーチ火炎の強度向上を達成する副室式内燃機関の副室構造を提供することを課題とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、シリンダ内に形成された主室（主燃焼室）とシリンダヘッドに形成された副室（副燃焼室）とを備え該副室に設けられた噴射孔を介して副室内で着火した火炎を主室内に噴射する副室式内燃機関の副室構造において、前記副室はシリンダ軸線方向を長手方向として形成され、上部に着火用燃料が供給され、下部先端部に１個または複数個の噴射孔が穿孔され、圧縮行程において主室から副室内に流入する空気または空気と主燃料との混合気に対して乱流またはスワール流を生成する攪拌生成手段を副室の内部または内壁に設けたことを特徴とする。

かかる発明によれば、前記副室はシリンダ軸線方向を長手方向として形成され、上部に着火用燃料が供給され、下部先端部に１個または複数個の噴射孔が穿孔され、圧縮行程時に主室から副室に流入する空気または空気と主燃料との混合気に対して乱流またはスワール流を生成する攪拌生成手段を副室の内部または内壁に設けたので、この攪拌生成手段によって、主室からの空気または混合気に対して強い乱れを伴った流れ場を形成し、または旋回の流れ場を形成する。

この強い乱れの流れ場、または旋回の流れ場は、主室から副室に流入される空気または空気と主燃料との混合気の副室内における均一な混合状態を生成し、さらに、副室内に供給される着火用燃料との攪拌、混合がなされて、着火用燃料との均一な混合状態を生成し着火の安定性が得られる。
また、着火後の火炎伝播過程において、乱流やスワール流によって副室内において燃焼速度が増大して、副室内の効率的な燃焼を促し、強いトーチ火炎が生成される。
さらに、副室内の強い乱れの流れ場、または旋回の流れ場によって、副室の上部から供給される着火用燃料が下部側の主室側へ流出することが防止され、無駄な着火用燃料の消費が抑えられる。

以上のように、副室内における着火用燃料への着火の安定性、および着火後の副室内での燃焼の安定性が得られ、さらに副室内から主室への着火用燃料の流出の低減、さらに副室の噴射孔から噴射されるトーチ火炎の強度向上が達成できる。

また、好ましくは、前記攪拌生成手段が螺旋状に巻かれた線材を前記副室の内壁に装着して形成されるとよい。
この構成によると、既存の副室構造を変更することなく、螺旋状の線材からなる攪拌生成手段を副室の内壁に装着することによって簡単に副室内に乱れの流れ場を生成できる。

また、好ましくは、前記攪拌生成手段が前記副室の内壁にシリンダ軸線方向に複数の凹凸形状を有した溝構造部からなるとよい。
この構成によると、副室の製造加工時に凹凸形状の溝構造部を同時に加工できるため、製造および加工に大きな工数を要することなく簡単に製造できる。

また、好ましくは、前記攪拌生成手段が、前記副室内部に設けられシリンダ軸線回りに旋回流を生成せしめる羽根翼を有したスワール生成部からなるとよい。
この構成によると、羽根翼は副室の内壁に固定されており、主室から流入する空気または混合気が固定翼によって旋回流となり副室内を攪拌し、さらに副室内から主室への流出に対しても羽根翼が逆方向の旋回流を生成するため、副室内に旋回流とともに乱流強度が増加して、旋回流の作用とともに乱流による攪拌、混合作用が効果的に得られる。

また、好ましくは、前記噴射孔が主室から副室に流入する空気または空気と主燃料との混合気をシリンダ軸線回りに旋回せしめるように副室内壁面に対して接線方向に、もしくは副室内壁面となす角度が鋭角となるように形成されるとよい。
この構成によると、主室から副室へ流入する空気または混合気が副室内で旋回する流れ場を形成し、従来の副室のシリンダ軸線方向の中心より放射状に形成された噴射孔の配置に比べて、主室から副室に流入される空気または混合気の副室内における旋回流によって均一な混合状態を生成、および副室内に供給される着火用燃料と前記主室から副室に流入される空気または混合気との攪拌、混合が効果的に得られる。

また、好ましくは、前記噴射孔の方向が、副室から主室へ流出する火炎が主室内の主燃焼におけるスワール流と同一方向になるように形成されるとよい。
この構成によると、副室で生成された火炎が主室に噴射するときに、主室内における主燃焼のスワール方向と同一方向であるため、副室から主室内のトーチ火炎が流出し易くなり、主室内においての火炎伝播が良好になり、主室内のスワール流を促進して主室全体での燃焼効率を増加させる。

また、好ましくは、前記副室上部に形成された着火用燃料の供給孔が、着火用燃料をシリンダ軸線回りに旋回せしめるように副室内壁面に対して接線方向に、もしくは副室内壁面となす角度が鋭角となるように形成されるとよい。

この構成によると、主室から副室に流入した空気または混合気に対して着火用燃料が副室内にシリンダ軸線周りにスワール流を生成するように供給されるため、主室から副室に流入した空気または混合気との混合が均一化され、安定的な着火ができる。
また、シリンダ軸線周りにスワール流を生成するように供給されるため、副室内に供給される着火用燃料が主室側へ流出することが防止され、無駄な着火用燃料の消費が抑えられる。

また、着火用に点火プラグが設けられ、かつ燃料の供給孔の高さを点火プラグの点火位置近傍に配置するとともにスワール流の流内に位置するように配置すれば、着火用燃料が点火プラグ周り供給されるため安定的な着火が得られる。

さらに、本発明は、シリンダ内に形成された主室（主燃焼室）とシリンダヘッドに形成された副室（副燃焼室）とを備え該副室に設けられた噴射孔を介して副室内で着火した火炎を主室内に噴射する副室式内燃機関の副室構造において、前記副室はシリンダ軸線方向を長手方向として形成され、上部に着火用燃料が供給され、下部先端部に１個または複数個の噴射孔が穿孔され、該噴射孔が圧縮行程において主室から副室に流入する空気または空気と主燃料との混合気をシリンダ軸線回りに旋回せしめるように副室に対して接線方向に、もしくは副室内壁面となす角度が鋭角となるように形成されるとともに、副室から主室へ流出する火炎が主室内の主燃焼におけるスワール流と同一方向になるように形成されることを特徴とする。

かかる発明によれば、圧縮行程において主室から副室へ流入する空気または空気と主燃料との混合気が副室内で旋回する流れ場を形成し、従来の副室のシリンダ軸線方向の中心より放射状に形成された噴射孔の配置に比べて、主室から副室に流入される空気または空気と主燃料との混合気の副室内における均一な混合状態を生成し、さらに副室内に供給される着火用燃料との攪拌、混合がなされて着火用燃料との均一な混合状態を生成して着火の安定性が得られる。

また、前記噴射孔の方向が、副室から主室へ流出する火炎が主室内の主燃焼におけるスワール流と同一方向になるように形成されるため、副室内で生成された火炎が主室に噴射するときに、主室内における燃焼のスワール方向と同一方向であるため、主室内のトーチ火炎の伝播が良好になり、主室全体での燃焼効率が向上する。
以上のように、副室内における着火用燃料の着火の安定性、および副室内から主室への着火用燃料の流出の低減、および副室の噴射孔から噴射されるトーチ火炎の強度向上、さらに主室における燃焼向上が達成できる。

本発明によれば、シリンダ内に形成された主室（主燃焼室）とシリンダヘッドに形成された副室（副燃焼室）とを備え該副室に設けられた噴射孔を介して副室内で着火した火炎を主室内に噴射する副室式内燃機関の副室構造において、前記副室はシリンダ軸線方向を長手方向として形成され、上部に着火用燃料が供給され、下部先端部に１個または複数個の噴射孔が穿孔され、圧縮行程において主室から副室に流入する空気または空気と主燃料との混合気に対して乱流またはスワール流を生成する攪拌生成手段を副室の内部または内壁に設けたので、副室内における着火用燃料の着火および着火後の燃焼の安定性、副室内から主室への着火用燃料の流出の低減、さらに副室の噴射孔から噴射されるトーチ火炎の強度向上が達成できる。

また、本発明によれば、前記副室式内燃機関の副室構造において、前記副室はシリンダ軸線方向を長手方向として形成され、上部に着火用燃料が供給され、下部先端部に１個または複数個の噴射孔が穿孔され、該噴射孔が圧縮行程において主室から副室に流入する空気または空気と主燃料との混合気をシリンダ軸線回りに旋回せしめるように副室に対して接線方向に、もしくは副室内壁面となす角度が鋭角となるように形成されるとともに、副室から主室へ流出する火炎が主室内の主燃焼におけるスワール流と同一方向になるように形成したので、副室内における着火用燃料の着火および着火後の燃焼の安定性、副室内から主室への着火用燃料の流出の低減、副室の噴射孔から噴射されるトーチ火炎の強度向上、さらに主室における燃焼向上が達成できる。

本発明の第１実施形態の副室および主室周りの全体構成図である。第１実施形態の副室構造を示す一部断面の説明図である。第２実施形態の副室構造を示す一部断面の説明図である。第３実施形態の副室構造を示す一部断面の説明図であり、（ａ）は全体構成図を示し、（ｂ）はＡ矢視の要部断面である。第４実施形態の副室構造を示す一部断面の説明図であり、（ａ）は全体構成図を示し、（ｂ）はＢ矢視の要部断面図である。第５実施形態の副室構造を示す一部断面の説明図であり、（ａ）は全体構成図を示し、（ｂ）はＣ矢視の要部断面図である。第６実施形態の副室構造を示す一部断面の説明図であり、（ａ）は全体構成図を示し、（ｂ）はＤ矢視の要部断面図である。従来技術の副室および主室周りの全体構成図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態にかかる副室および主室周りの全体構成図を示す。
図１において、ガスエンジン１のシリンダ３と、ピストン５の上面とシリンダヘッド７とによって主燃焼室である主室９が形成され、シリンダヘッド７には副燃焼室である副室１１が形成されている。
また、主室９には給気ポート１３、給気管１５、及び給気ポート１３を開閉する給気弁１７が設けられ、図示しないガス混合器で燃料ガスと空気とが予混合されて、この予混合気が給気ポート１３及び給気弁１７を通って主室９内に供給されるようになっている。
さらに前記主室９には、図示しない排気ポート、及び該排気ポートを開閉する排気弁がそれぞれ設けられている。

副室１１は、シリンダヘッド７の主室９の略中央部に位置してシリンダ軸線方向を長手方向として形成されている。該副室１１は副室口金２１内に形成され、副室口金２１の上部には副室上部金物１９が設けられている。また、副室口金２１の先端部には、１個または複数個の噴射孔２３が副室中心に対して放射状に穿孔されている。
副室上部金物１９には着火用燃料ガスを副室１１内に供給する着火ガス通路２５が形成され、該着火ガス通路２５にガス供給管２７が接続されている。そして、ガス供給管２７を介して所定のタイミングで着火用燃料ガスが副室１１に供給されるようになっている。

また、副室上部金物１９の内部には、着火用燃料ガスに点火するための点火プラグ２９が設けられ、点火プラグ２９の点火部が前記着火用燃料ガスの供給孔３１の近傍にかつ副室１１内に臨んで設けられている。

さらに、前記副室口金２１は、上部の大径筒部３３と下部でその先端に前記噴射孔２３が穿孔された小径筒部３５とを段差部３７を介して接合した形状に形成されている。
そして、ピストン５が上昇する圧縮行程において、主室９内の空気と主燃料ガスの混合気が噴射孔２３を通じて副室１１内に流入する。このとき同時に、副室１１内には着火用燃料ガスが着火ガス通路２５を介して供給されて副室１１内で、前記主室９からの混合気と攪拌および混合されて点火プラグ２９による点火で着火する。着火後、火炎が生成されると火炎トーチとして噴射孔２３から主室９内に噴射されて火炎伝播される。これによって、火炎は、主室９内の混合気と順次接触しながら燃え広がり、主室９全体での燃焼をもたらす。

図２は、副室１１が形成される副室口金２１の詳細な構造を示す。図２において、小径筒部３５には、攪拌生成手段４０が設けられている。この攪拌生成手段４０は、耐熱製の線材４２を螺旋状に巻いてコイル状に形成し、段差部３７から噴射孔２３に至る小径筒部３５の内壁に装着されている。このように、攪拌生成手段４０を小径筒部３５の内壁に形成することにより、圧損の過大や熱ロス増加によって着火後の副室火炎を消炎させることなく、主室からの空気または混合気に対して副室１１内に強い乱れを伴った流れ場、または旋回の流れ場を形成させることができる。
線材の径は特に限定するものではないが、小径筒部３５の内径の１／１０程度が小径筒部３５内の流れに対して大きな抵抗とならず、かつ攪拌作用が行われるものとして適当である。

また、コイル状の線材４２が小径筒部３５の内壁面に沿って伸長または移動することによる摩擦力と、燃焼による爆圧に対抗するために、内壁面に沿って円筒状の取付溝４４を切り、その取付溝４４内にコイル状の線材４２を係合させて位置ずれを防止している。

第１実施形態によれば、攪拌生成手段４０であるコイル状に巻かれた線材４２を、副室口金２１の小径筒部３５の内周壁にシリンダ軸線方向に設けたので、既存の副室構造を変更することなく、螺旋状の線材４２からなる攪拌生成手段４０を内壁に装着することによって簡単に形成できる。

また、この線材４２の凹凸状の外周曲面によって、主室９からの空気または空気と主燃料との混合気の流入に対して副室１１内に乱れを伴った流れ場を形成し、副室１１内において空気または空気と主燃料との混合気の均一な状態を形成し、さらに、副室１１に着火用燃料ガスの供給孔３１から供給される着火用燃料ガスが、主室９から副室１１内に流入される空気または混合気と攪拌、混合して均一な混合状態を生成し着火の安定性が得られる。

また、着火後の火炎伝播過程において、乱流やスワール流によって副室１１内において燃焼速度が増大して、副室１１内の効率的な燃焼を促し、強いトーチ火炎が生成される。
さらに、副室１１内の強い乱れの流れ場によって、副室１１の上部に設けられた供給孔３１から下方向に向かって供給される着火用燃料ガスが噴射孔２３から主室９側へ流出することが防止され、無駄な着火用燃料ガスの消費が抑えられる。

（第２実施形態）
次に、図３を参照して第２実施形態を説明する。
第２実施形態は、第１実施形態の攪拌生成手段４０のコイル状に巻かれた線材４２に代えて、攪拌生成手段４０が副室１１の内壁にシリンダ軸線方向に複数の凹凸形状を有した溝構造部５０からなる。第１実施形態と同様の構成には同一番号を付する。

この溝構造部５０は、副室口金２１の段差部３７近傍から噴射孔２３に至る小径筒部３５の内壁に形成される。副室口金２１を製造するときに同時に機械加工で溝が切られることで凹凸形状に加工するので簡単に製造することができる。
また、前記凹凸の断面形状は三角形に限らず、四角形、台形等であってもよい。
また、前記凹凸の断面形状により形成される溝は、単独の環形状が複数設けられてもよいが、より好ましくは連続的に螺旋状に形成されるのがよい。螺旋状に形成されることで、流れに旋回の要素が付加され易くなるからである。

また、溝の高さは特に限定するものではないが、小径筒部３５の内径の１／１０程度の高さが好ましい。それは小径筒部３５内の流れに対して大きな抵抗とならず、かつ攪拌作用が行われるものとして適当だからである。

以上の第２実施形態によれば、前記したように副室１１の製造と同時に凹凸形状の溝構造部５０を加工できるため、製造工数を要することなく簡単に製造できる。その他の作用効果は、前記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図４を参照して第３実施形態を説明する。
第３実施形態は、第１実施形態の攪拌生成手段４０であるコイル状に巻かれた線材４２の構造に代えて、攪拌生成手段４０が副室１１の内部に設けられシリンダ軸線回りに旋回流を生成せしめる羽根翼を有したスワール生成部６０からなる。第１実施形態と同様の構成には同一番号を付する。

スワール生成部６０は、羽根翼６２と中心部６４と外周枠部６６によって形成され、中心部６４は副室１１の中心軸と同軸上に位置され、外周枠部６６は副室１１の内壁に締まり嵌めにより固定される。爆圧による位置のずれを防止するため、内壁の設置部位に嵌合溝６８を形成しその嵌合溝６８に外周枠部６６が締まり嵌めによって固定されている。

また、スワール生成部６０の設置位置は、小径筒部３５の軸方向上端部近傍、すなわち段差部３７近傍、もしくは、副室１１の高さの半分程度の位置に設けられるのがよい。なぜなら、主室９から流入する空気または混合気が羽根翼６２によって旋回流となり副室１１内を攪拌し、さらに副室１１内から主室９への流出に対しても羽根翼６２が逆方向の旋回流となり副室１１内を攪拌するのに適した位置だからである。すなわち、シリンダ軸線方向の上下方向の流れいずれに対しも旋回作用が最大に得られるのに適した位置だからである。

第３実施形態によれば、羽根翼６２は副室１１の内壁に固定されており、主室９から流入する空気または混合気が固定の羽根翼６２によってスワール流Ｓ１となり副室１１内を攪拌し、さらに副室１１から主室９への流出に対しても羽根翼６２が逆方向の旋回流を生成するため、副室１１内には乱流強度が増加して、旋回流の作用とともに乱流による攪拌、混合作用が効果的に得られる。その他の作用効果は、前記第１実施形態と同様である。

（第４実施形態）
次に、図５を参照して第４施形態を説明する。
第４実施形態は、第１〜３実施形態の攪拌生成手段４０は副室１１の内壁または内部に設けられるものであったが、第４実施形態は、副室１１の噴射孔７０の貫通方向によって副室１１内にスワール流を生成するものである。なお第１実施形態と同様の構成には同一番号を付する。

図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ方向矢視を示し、図５（ｂ）のように、噴射孔７０が主室９から副室１１に流入（流入方向Ｒ）する空気または空気と主燃料との混合気をシリンダ軸線回りに旋回せしめるように、副室１１のシリンダ軸線直角方向断面における副室内壁面に対して接線方向に、もしくは副室内壁面となす角度θが鋭角となるように形成されている。そして、副室１１内にスワール流Ｓ２を形成する。
さらに、噴射孔７０の方向が、副室１１から主室９へ流出（流出方向Ｐ）する火炎が主室９内の主燃焼におけるスワール流Ｓ３の向きと同一方向になるように形成されるとよい。

第４実施形態によると、主室９から副室１１へ流入する空気または混合気が副室内で旋回するスワール流Ｓ２の流れ場を形成し、従来のシリンダ軸線を中心に放射状に形成された噴射孔の配置に比べて、主室９から副室１１に流入される空気または混合気の副室１１内における均一な混合状態を生成し、さらに副室１１内に供給される着火用燃料ガスと前記主室９から副室１１に流入される空気または混合気との攪拌、混合が効果的に得られる。
また、副室１１で生成された火炎が主室９に噴射するときに、主室９内における燃焼のスワール方向と同一方向であるため、副室１１から主室９内へトーチ火炎が流出し易くなり、主室９内においての火炎伝播が良好になり、主室９内のスワール流Ｓ３を促進して主室９全体での燃焼効率を増加させる。
その他の作用効果は、前記第１実施形態と同様である。

（第５実施形態）
次に、図６を参照して第５施形態を説明する。
第５実施形態は、前記第３実施形態と第４実施形態とを組み合わせたものである。

図６において、スワール生成部６０の羽根翼６２によって生成されるスワール流Ｓ１と、噴射孔７０の方向によって生成されるスワール流Ｓ２とを同一方向に設定してある。これによって、主室９から副室１１に流入する空気または空気と主燃料との混合気に対して生じるスワール流はスワール流（Ｓ１＋Ｓ２）となって、副室１１内の強い旋回流の作用とともに乱流による攪拌、混合作用が効果的に得られる。
その他の作用効果は、前記第３実施形態および第４実施形態と同様である。

（第６実施形態）
次に、図７を参照して第６施形態を説明する。
第６実施形態は、前記第５実施形態の噴射孔７０の方向によって生成されるスワール流Ｓ２の代わりに、副室１１の上部の側壁に着火ガス通路８０の供給孔８２から、着火用燃料ガスの供給によって副室１１内にスワール流Ｓ４を生成する。

図７に示すように、副室１１の上端部の近傍の側壁面に、着火用燃料ガスをシリンダ軸線回りに旋回せしめるように、副室のシリンダ軸線直角方向断面における副室内壁面に対して接線方向に、もしくは副室内壁面となす角度が鋭角となるように供給孔８２が形成される。
この供給孔８２からの着火用燃料ガスによって生成されるスワール流Ｓ４の向きは、スワール生成部６０の羽根翼６２によって生成されるスワール流Ｓ１と、同一の方向に設定してある。これによって、主室９から副室１１に流入する空気または空気と主燃料との混合気に対して、副室１１内に生じるスワール流Ｓ１と、着火用燃料ガスによって生成されるスワール流Ｓ４とが重なってスワール流（Ｓ１＋Ｓ４）となって、副室１１内に強い旋回流の作用とともに、乱流による攪拌、混合作用が効果的に得られ空気と主燃料、さらに着火燃料との混合が均一化され、安定的な着火が行われる。

シリンダ軸線周りにスワール流を生成するように供給孔８２から供給されるため、副室１１内に供給される着火用燃料ガスは旋回流として副室１１内に残留するように流れるため、主室９側へ流出することが防止され、無駄な着火用燃料ガスの消費が抑えられる。

また、着火用の点火プラグ２９が設けられ、かつ燃料の供給孔８２の高さを点火プラグ２９の点火位置近傍に配置するとともにスワール流の流内に位置するように配置すれば、着火用燃料ガスが点火プラグ２９の周りに供給されるため安定的に着火が得られる。その他の作用効果は、前記第５実施形態と同様である。

また、第４実施形態、第５実施形態のように、第１〜６実施形態の構成を適宜組み合わせて構成してもよく、主室９から副室１１に流入する空気または空気と主燃料との混合気の攪拌による副室内での均一化、さらに着火用燃料ガスとの混合の均一化によって安定的な着火が得られることは勿論である。
また、第１〜６実施形態は、ガスエンジンを例にして点火プラグ２９による着火構造について説明したが、点火プラグ式ガスエンジンではなく、着火用軽油をパイロット燃料とするガスエンジンの副室構造であってもよいことは勿論である。さらに、副室式ディーゼルエンジンの副室構造であってもよい。

本発明によれば、副室内における着火用燃料の着火の安定性、および副室内から主室への着火用燃料の流出の低減、さらに副室の噴射孔から噴射されるトーチ火炎の強度向上を達成できるので、副室式内燃機関の副室構造に用いることに適している。

１ガスエンジン
３シリンダ
５ピストン
７シリンダヘッド
９主室
１１副室
１９副室上部金物
２１副室口金
２３、７０噴射孔
２５、８０着火ガス通路
２７ガス供給管
２９点火プラグ
３１、８２着火用燃料ガスの供給孔
３３大径筒部
３５小径筒部
３７段差部
４０攪拌生成手段
４２コイル状に巻かれた線材
５０溝構造部
６０スワール生成部

Claims

シリンダ内に形成された主室（主燃焼室）とシリンダヘッドに形成された副室（副燃焼室）とを備え、該副室に設けられた噴射孔を介して副室内で着火した火炎を主室内に噴射する副室式内燃機関の副室構造において、
前記副室はシリンダ軸線方向を長手方向として形成され、上部に着火用燃料が供給され、下部先端部に１個または複数個の噴射孔が穿孔され、圧縮行程において主室から副室内に流入する空気または空気と主燃料との混合気に対して乱流またはスワール流を生成する攪拌生成手段を副室の内部または内壁に設けたことを特徴とする副室式内燃機関の副室構造。
前記攪拌生成手段が螺旋状に巻かれた線材を前記副室の内壁に装着して形成されることを特徴とする請求項１記載の副室式内燃機関の副室構造。
前記攪拌生成手段が前記副室の内壁にシリンダ軸線方向に複数の凹凸形状を有した溝構造部からなることを特徴とする請求項１記載の副室式内燃機関の副室構造。
前記攪拌生成手段が、前記副室内部に設けられシリンダ軸線回りに旋回流を生成せしめる羽根翼を有したスワール生成部からなることを特徴とする請求項１記載の副室式内燃機関の副室構造。
前記噴射孔が主室から副室に流入する空気または空気と燃料との混合気をシリンダ軸線回りに旋回せしめるように副室内壁面に対して接線方向に、もしくは副室内壁面となす角度が鋭角となるように形成されることを特徴とする請求項１記載の副室式内燃機関の副室構造。
前記噴射孔の方向が、副室から主室へ流出する火炎が主室内の主燃焼におけるスワール流と同一方向になるように形成されることを特徴とする請求項５記載の副室式内燃機関の副室構造。
シリンダ内に形成された主室（主燃焼室）とシリンダヘッドに形成された副室（副燃焼室）とを備え、該副室に設けられた噴射孔を介して副室内で着火した火炎を主室内に噴射する副室式内燃機関の副室構造において、
前記副室はシリンダ軸線方向を長手方向として形成され、上部に着火用燃料が供給され、下部先端部に１個または複数個の噴射孔が穿孔され、該噴射孔が圧縮行程において主室から副室に流入する空気または空気と主燃料との混合気をシリンダ軸線回りに旋回せしめるように副室に対して接線方向に、もしくは副室内壁面となす角度が鋭角となるように形成されるとともに、副室から主室へ流出する火炎が主室内の主燃焼におけるスワール流と同一方向になるように形成されることを特徴とする副室式内燃機関の副室構造。
前記副室上部に形成された着火用燃料を供給する供給孔が、着火用燃料をシリンダ軸線回りに旋回せしめるように副室内壁面に対して接線方向に、もしくは副室内壁面となす角度が鋭角となるように形成されることを特徴とする請求項１または７のいずれかに記載の副室式内燃機関の副室構造。