JP2016053370A - プレチャンバー点火装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一般的に、予燃焼室を有するプレチャンバーユニットであって、予燃焼室の消炎面から離すように火炎成長を方向付けるように働く流動場および流動場の力を予燃焼室内に生じさせる構成の1つ以上の吸気ポートを含む予燃焼室を有するプレチャンバーユニットの実施形態。
【選択図】図2
Description
概して、プレチャンバーユニットの実施形態は、予燃焼室を有していて、予燃焼室は、予燃焼室内において、火炎成長を予燃焼室の消炎面から離れる方向に向ける流動場および流動場の力(flow field force)を得る構成の1つ以上の吸気ポートを含む。
天然ガスなどの気体燃料で動くエンジンには、燃料に対する酸化剤の割合が比較的高い希薄混合気を供給し得る。従来のプレチャンバースパークプラグを使用して、希薄燃焼エンジンにおける希薄可燃限界を高め得る。一例として、米国特許第7,922,551号では、エンドキャップにある周囲穴によって生じた渦巻き効果により、より広い表面積にわたって放電エネルギーを広げることによって電極腐食を低減させるプレチャンバースパークプラグが説明されている。しかしながら、概して、具体的に米国特許第7,922,551号で説明されているように、希薄燃焼エンジンにおける従来のプレチャンバースパークプラグの使用には、依然として以下のような複数の未解決の欠点がある。
従って、本発明の幅広い目的は、予燃焼室内に流動場および流動場の力を生成し、それにより、従来のプレチャンバースパークプラグと比較して、電極ギャップ領域における燃料−酸化剤の混合比の増大;消炎面へ向かう燃料−酸化剤の混合物の流れを減少させる、または消炎面から離れる方向に向けられたまたは移動する燃料−酸化剤の混合物の流れを生成する、予燃焼室の中心領域における燃料−酸化剤の混合比を増大する、火炎成長を消炎面から離れる方向に向けるかまたは移動させる、火炎成長を予燃焼室の中心領域へ向けるかまたは移動させる、燃料−酸化剤の混合比が増大している予燃焼室の領域へと火炎成長を向けるまたは移動させる、補充ストリームと残留燃焼ガスとの混合を高める、燃料−酸化剤の混合物の燃焼率を高める、および勢いの増した火炎ジェットを生成する、電極ギャップ内の流動場のうちの1つ以上を達成できる構成を有する予燃焼室ユニットの予燃焼室の実施形態を提供することとし得る。
ここで、主に図1を参照すると、本発明のプレチャンバーユニット(2)の特定の実施形態を含む往復動ピストンエンジン(1)の概略図が示されている。往復動ピストンエンジン(1)は1つ以上の主燃焼室(3)を含み得る。エンジン(1)は、少なくとも1つのシリンダーヘッド(4)を有し、かつ各主燃焼室(3)の方へ向かうまたはそこからの流れをとぎれとぎれに可能にするように動作できる1つ以上のバルブ(5)を有し得る。燃料−酸化剤混合物吸気系(6)は、主燃焼室(3)の各々と流体的に連通する供給通路(7)を提供する。気化器などの燃料−酸化剤混合物移動手段(8)が、供給通路(7)を通って主燃焼室(3)まで、ある量の燃料−酸化剤の混合物(9)を供給する。燃料−酸化剤の混合物(9)は、ある量の燃料(10)(例えば、天然ガス、バイオガス、ガソリン、ディーゼル、アルコール、または他の燃料またはこれらの様々な組み合わせ)と、ある量の酸化剤(11)(例えば空気、酸素、亜酸化窒素、または他の酸化剤、またはこれらの様々な組み合わせ)とを含み得る。
ここで主に図25〜29を参照して説明すると、中心電極(63)の形態の第1の電極(18)と、中心電極(63)の形態の第1の電極(18)から離れて配置された、第1のバー(61)および第2のバー(62)の形態の接地デュアルバー電極(54)の形態(図18の例に示すような)の第2の電極(21)とを含み、第1のバー(61)と第2のバー(62)との間の位置にデュアル電極ギャップ(図18の例および図2〜7の例に示すよう)を提供する、本発明のプレチャンバーユニット(2)の特定の実施形態の実施例を提供する。中心絶縁体(17)は中心電極(63)を取り囲む。金属シェル(23)が中心電極(63)を包み、かつ外向きに延出して、全体的にシリンダー状のシェル外表面(24)と、中心絶縁体(17)および第1の電極(18)および第2の電極(21)を取り囲む、全体的にシリンダー状のシェル予燃焼室内表面(30)とを有する予燃焼室(13)を提供する。予燃焼室(13)は、全体的に平坦な予燃焼室上部(64)(図25〜29の例に示すように)を有する。予燃焼室の内径(65)は、約9mm〜約13mmの範囲で提供できる(図29の例に示すように)。予燃焼室(13)は、約6mm〜約8mmの(図29の例に示すように)挿入深さ(66)(主燃焼室(3)に延在する外表面(28)の部分)を有し得る。
ここで主に図30〜38を参照して説明すると、中心電極(63)の形態の第1の電極(18)と、電極ギャップ(22)を提供するように(図30の例に示すように)中心電極(63)の軸に沿った上方にある距離離れて配置された、接地したJ−電極(図19および図10〜11および図15〜17の例にも示す)の形態の第2の電極(21)とを有する本発明のプレチャンバーユニット(2)の特定の実施形態の実施例を提供する。中心絶縁体(17)は中心電極(63)を取り囲む。金属シェル(23)が中心電極(63)を囲み、かつ外向きに延出して、中心絶縁体(17)および第1の電極(18)および第2の電極(21)を取り囲む全体的にシリンダー状のシェル外表面(24)と全体的にシリンダー状の内表面(30)とを有する予燃焼室(13)を提供する。シリンダー状予燃焼室(13)の実質的に閉鎖した端部は、平坦な予燃焼室上部(64)を有する(図30〜38の例に示すように)。予燃焼室の内径(65)は、約9mm〜約13mmの範囲で設けることができる(図34の例に示すように)。予燃焼室(13)は、約3mm〜約5mmの挿入深さ(66)(主燃焼室(3)に延在する部分)を有することができる(図34の例に示すように)。
Claims (124)
- 予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配させる方法であって、前記予燃焼室の少なくとも1つの吸気ポートを、前記燃料−酸化剤の混合物が前記予燃焼室に流れて、火炎核と前記予燃焼室の内表面との相互作用を減少させる流動場の力を生成するように、構成することを含む、方法。
- 前記予燃焼室の中心に向かう前記予燃焼室内の燃料−酸化剤の混合比を増大させることをさらに含む、請求項1に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記予燃焼室の前記内表面に接近する前記燃料−酸化剤の混合比を低下させることをさらに含む、請求項1に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 火炎成長を消炎する前記予燃焼室の前記内表面に接近する流動場の速度を低下させることをさらに含む、請求項1に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記予燃焼室の前記内表面での前記火炎核の消炎を低下させることをさらに含む、請求項1に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記予燃焼室内に1つ以上の電極を配置して、電極ギャップを設けることをさらに含む、請求項1に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記電極ギャップにおける前記燃料−酸化剤の混合比を増大させる前記流動場の力を生成することをさらに含む、請求項6に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記火炎核と前記予燃焼室の前記内表面との相互作用を減少させるのに十分な前記流動場の力を前記電極ギャップ内に生成することをさらに含む、請求項6に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記予燃焼室の前記内表面から離すように前記火炎核を移動させるのに十分な前記流動場の力を前記電極ギャップ内に生成することをさらに含む、請求項6に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記1つ以上の電極の第1の電極を中心絶縁体で取り囲み、前記中心絶縁体を、前記1つ以上の電極の周りで外向きに延在するシェル内に囲み、前記電極ギャップ内の前記流動場の力が、前記火炎核と前記中心絶縁体との相互作用を減少させるのに十分であることをさらに含む、請求項6に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記電極ギャップ内に前記流動場の力を生成して、前記予燃焼室の前記内表面の方へ向かう前記火炎核の移動速度を低下させることをさらに含む、請求項6に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記電極ギャップ内に、約1.0メートル/秒〜約100.0メートル/秒の流動場の速度を生成することをさらに含む、請求項7、8、9、10、または11のいずれか一項に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートを構成することが、前記燃料−酸化剤の混合物の少なくとも1つの補充ストリームを、前記予燃焼室の前記内表面に向け、それにより、前記流動場の力を方向転換させて前記火炎核と前記予燃焼室の前記内表面との相互作用の減少を達成する、請求項1に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートを構成することが、前記少なくとも1つの補充ストリームを前記予燃焼室の中心絶縁体の方に向けることを含む、請求項13に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートを構成することが、前記少なくとも1つの補充ストリームを前記予燃焼室内の1つ以上の電極の方に向けることを含む、請求項13に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートを構成することが、前記少なくとも1つの補充ストリームを前記予燃焼室のシェルの方に向けることを含む、請求項13に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートを構成することが、前記少なくとも1つの補充ストリームを、前記予燃焼室の前記内表面上の予め定められたポイント位置の方に向けることを含む、請求項13に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートを構成することが、前記少なくとも1つの補充ストリームを、予め定められた角度で前記予燃焼室の前記内表面上の前記ポイント位置の方に向ける、請求項17に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートを構成することが、前記予燃焼室の前記内表面上の前記ポイント位置に向けられた前記少なくとも1つの補充ストリームに、予め定められた速度を生成する、請求項18に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 中心絶縁体のコアノーズ、前記中心絶縁体の前記コアノーズの上隅、1つ以上の電極、および前記シェルからなる群の1つ以上から前記予燃焼室の前記内表面上の前記ポイント位置を選択することをさらに含む、請求項17に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記予燃焼室の前記内表面上の前記ポイント位置から予め定められた距離で前記少なくとも1つの吸気ポートを配置するように前記予燃焼室を構成することをさらに含む、請求項18に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記予燃焼室の前記内表面から前記少なくとも1つの補充ストリームが跳ね返り、前記火炎核と前記予燃焼室の前記内表面との相互作用の減少を達成することをさらに含む、請求項13に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートを構成することによって、前記予燃焼室の前記内表面上のポイント位置から跳ね返る補充ストリームを生成する、請求項22に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記予燃焼室の前記内表面上の前記ポイント位置から予め定められた距離で前記少なくとも1つの吸気ポートを配置し、前記予燃焼室の前記内表面上の前記ポイント位置から跳ね返る補充ストリームを生成することをさらに含む、請求項23に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- a)電極ギャップを設けるために距離をおいて配置された第1の電極および第2の電極;
b)前記第1の電極および前記第2の電極を少なくとも部分的に囲む予燃焼室;および
c)前記予燃焼室の外表面と内表面との間を連通している少なくとも1つの吸気ポートであって、前記電極ギャップを橋絡する火花によって燃料−酸化剤の混合物を点火すると、前記予燃焼室内に、火炎核と前記予燃焼室の前記内表面との相互作用を減少させる流動場の力を生成するように適合された少なくとも1つの吸気ポート
を含むプレチャンバーユニット。 - 前記流動場の力が、前記予燃焼室の前記内表面に接近する前記燃料−酸化剤の混合比を低下させる、請求項25に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記流動場の力が、前記予燃焼室の中心の方に向かう燃料−酸化剤の混合比を増大させる、請求項25に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室内の前記流動場の力が、前記予燃焼室の前記内表面に接近するに従って流動場の速度を低下させる、請求項25に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室の中心に向かう前記燃料−酸化剤の比が増大されることによって、前記燃料−酸化剤の混合物が点火されると、前記予燃焼室の前記内表面での火炎成長の消炎が低下される、請求項25に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室の中心に向かう前記燃料−酸化剤の混合比が増大されることによって、前記予燃焼室内の前記燃料−酸化剤の混合物の燃焼率が増加する、請求項29に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記電極ギャップにおける前記流動場の力が、前記火炎核と前記予燃焼室の前記内表面との相互作用を減少させる、請求項27に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記流動場の力が、前記電極ギャップにおける前記燃料−酸化剤の混合比を増大させる、請求項27に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室が、中心絶縁体を包み込むシェルを含み、前記中心絶縁体が前記第1の電極を取り囲み、前記シェルが、前記第1の電極および前記第2の電極の周りで外向きに延在するように構成され、および前記流動場の力が、前記火炎核と前記中心絶縁体の前記内表面との相互作用を減少させる、請求項27に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記電極ギャップ内の流動場の速度が、約1.0m/秒〜約100.0m/秒の範囲であり、前記速度が、前記火炎核と前記予燃焼室の前記内表面との相互作用を減少させるのに十分である、請求項31、32、または33のいずれか1項に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートが、前記予燃焼室の前記内表面の方へ向かう少なくとも1つの補充ストリームを意図する構成を含み、前記火炎核と前記予燃焼室の前記内表面との相互作用を減少させる前記流動場の力を生じさせる、請求項25に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記内表面が前記予燃焼室の中心絶縁体を含む、請求項35に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記内表面が前記第1の電極および前記第2の電極を含む、請求項35に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記内表面が前記予燃焼室のシェルを含む、請求項35に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートの前記構成が、前記少なくとも1つの補充ストリームを前記予燃焼室の前記内表面上の予め定められたポイント位置の方へ向ける、請求項35に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートの前記構成が、前記少なくとも1つの補充ストリームを、予め定められた角度で、前記予燃焼室の前記内表面上の前記ポイント位置の方へ向ける、請求項39に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートの前記構成が、前記少なくとも1つの補充ストリームを、予め定められた速度で前記予燃焼室の前記内表面上の前記ポイント位置の方へ向ける、請求項40に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室の前記内表面上の前記ポイント位置が、中心絶縁体のノーズ、中心絶縁体のノーズの上隅、中心絶縁体のノーズの下隅、中心絶縁体のノーズの側面、およびシェルからなる群の1つ以上から選択される、請求項41に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室が、前記少なくとも1つの吸気ポートを前記予燃焼室の前記内表面上の前記ポイント位置から予め定められた距離で配置する構成を有する、請求項41に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートが、それぞれ実質的に同様の構造を有する複数の吸気ポートを含む、請求項43に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室内の前記流動場の力が、前記予燃焼室の前記内表面から跳ね返る少なくとも1つの補充ストリームから生じる、請求項25に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートの構成が、前記予燃焼の前記内表面上のポイント位置に対して、前記予燃焼室の前記内表面から跳ね返る補充ストリームを生成して前記予燃焼室内部に前記流動場の力を生じさせるような構成である、請求項45に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室の構成が、前記少なくとも1つの吸気ポートを前記予燃焼室の前記内表面上の前記ポイント位置から予め定められた距離で配置して、前記予燃焼室の前記内表面から跳ね返る補充ストリームを生成し、前記予燃焼室内部に前記流動場の力を生じさせるような構成である、請求項46に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記内表面が中心絶縁体を含み、そこから前記少なくとも1つの補充ストリームが跳ね返り、前記流動場の力を生成し、それにより、前記電極ギャップにおける前記燃料−酸化剤の混合比を増大する、請求項45に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記補充ストリームが前記中心絶縁体から跳ね返り、前記電極ギャップに前記流動場の力を生成し、それにより、前記燃料−酸化剤の混合物に点火時、前記火炎核と前記中心絶縁体との相互作用を減少させる、請求項48に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記内表面がシェルを含み、そこから補充ストリームが跳ね返り、前記電極ギャップに前記流動場の力を生成し、それにより、点火時に、前記火炎核と前記中心絶縁体との相互作用を減少させる、請求項45に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートが軸方向吸気ポートおよび複数の側方吸気ポートを含む、請求項25に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記軸方向吸気ポートが、前記予燃焼室の外表面と前記内表面との間の前記プレチャンバーユニットの中心縦軸に実質的に軸方向に整列し、前記予燃焼室が、約2ミリメートル〜約4ミリメートル厚さの予燃焼室壁を有し、前記軸方向吸気ポートの直径が約1ミリメートル〜約2ミリメートルである、請求項51に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記複数の側方吸気ポートが4個の側方吸気ポート〜6個の側方吸気ポートを含み、それぞれが、約5ミリメートル〜約7ミリメートルの半径で、前記軸方向吸気ポートから半径方向外向きに配置されている、請求項52に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記複数の側方吸気ポートの各々が、約20度〜約30度の範囲の側方吸気ポート角度で内向きに前記予燃焼室壁の前記外表面と前記内表面との間を連通している、請求項53に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室が、約800mm3〜約1000mm3の全体積部を囲む、請求項54に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室が、前記電極ギャップの前方の第1の予燃焼室体積部と、前記電極ギャップの後方の第2の予燃焼室体積部を囲む、請求項55に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記第1の予燃焼室体積部の体積が、約350mm3〜約450mm3である、請求項56に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記第1の予燃焼室体積部を規定する前記予燃焼室の内径が、約9ミリメートル〜約13ミリメートルである、請求項48に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室の、前記第1の予燃焼室を規定する前記電極ギャップの前方の部分の高さが、約3ミリメートル〜約5ミリメートルである、請求項58に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記第2の予燃焼室体積部の体積が、約450mm3〜約550mm3である、請求項59に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室の挿入深さが、約6ミリメートル〜約8ミリメートルである、請求項60に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記第1の電極および前記第2の電極がデュアルバースパークプラグ電極を含む、請求項61に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記複数の側方吸気ポートが、第1のセットの3個の側方吸気ポート〜4個の側方吸気ポートを含み、それぞれが、約6ミリメートル〜約8ミリメートルの第1の半径で前記軸方向吸気ポートから半径方向外向きに配置された外部ポート開口部を有し、前記第1のセットが、約30度〜約40度の前記第2の電極に対して前記外部ポート開口部の割付角を与える、約3ミリメートル〜約4ミリメートルのスワールオフセットを有している、請求項52に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記第1のセットの側方吸気ポートの各々が、約25度〜約35度の範囲の側方吸気ポート角度で内向きに前記予燃焼室壁の前記外表面と前記内表面との間を連通している、請求項63に記載のプレチャンバーユニット。
- 3個の側方吸気ポート〜4個の側方吸気ポートの第2のセットの側方吸気ポートをさらに含み、それぞれが、約7ミリメートル〜約9ミリメートルの第2の直径で前記軸方向吸気ポートから半径方向外向きに配置された外部ポート開口部を有し、前記第2のセットが、約80度〜約100度の範囲の前記第2の電極に対して前記外部ポート開口部の割付角与える、約1ミリメートル〜約2ミリメートルのスワールオフセットを有している、請求項64に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記第1のセットの側方吸気ポートの各々が、約50度〜約60度の範囲の側方吸気ポート角度で内向きに前記予燃焼室壁の前記外表面と前記内表面との間を連通している、請求項65に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室が、約800mm3〜約1000mm3の全体積部を囲む、請求項65に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室が、前記電極ギャップの前方の第1の予燃焼室体積部と、前記電極ギャップの後方の第2の予燃焼室体積部を囲む、請求項65に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記第1の予燃焼室体積部の体積が、約550mm3〜約650mm3である、請求項68に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記第1の予燃焼室体積部を規定する前記予燃焼室の内径が、約9ミリメートル〜約13ミリメートルである、請求項69に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記第2の予燃焼室体積部の体積が約250mm3〜約350mm3である、請求項70に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室の挿入深さが約3ミリメートル〜約5ミリメートルである、請求項71に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記第1の電極および前記第2の電極がJギャップ電極を含む、請求項72に記載のプレチャンバーユニット。
- 第1の電極および前記第2の電極が、デュアルバースパークプラグ電極、Jギャップスパークプラグ電極、環状スパークプラグ電極構造、巨大な丸型スパークプラグ電極、3突起スパークプラグ電極構造、巨大な矩形スパークプラグ電極、および4ブレードスパークプラグ電極からなる群から選択される、請求項25に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートの前記構成が、流動場の力をさらに発展させ、それにより、前記予燃焼室内のある量の残留ガスと前記補充ストリームとの混合を高め、前記プレチャンバーの前記内表面または前記ある量の残留ガスの温度を低下させる、請求項35に記載のプレチャンバーユニット。
- 予燃焼室を含むスパークプラグであって、その予燃焼室は、スパークプラグを設置したとき、1つ以上の吸気ポートを介してエンジンの主燃焼室と流体連通し、少なくとも2つの電極がそれらの間に電極ギャップを規定するように前記予燃焼室内に配置される、スパークプラグにおいて、少なくとも1つの吸気ポートの構成が、前記少なくとも1つの吸気ポートを通って前記予燃焼室へ流入する燃料−酸化剤の混合物の流れにより、前記電極ギャップを橋絡する火花による点火後に形成された前記予燃焼室の内表面に接近する火炎成長速度を低下させるような構成であることを特徴とする、スパークプラグ。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートの構成が、前記少なくとも1つの吸気ポートを通る前記燃料−酸化剤の混合物の流れが、第1に、前記予燃焼室の前記内表面上のポイント位置に向けられ、その後、前記ポイント位置から電極ギャップの方へ向きを変えるような構成である、請求項76に記載のスパークプラグ。
- 前記予燃焼室の前記内面が一部分において消炎面を含む、請求項77に記載のスパークプラグ。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートの構成が、前記少なくとも1つの吸気ポートを通る前記燃料−酸化剤の混合物の流れが、前記予燃焼室の前記内表面の前記消炎面に接近する電極ギャップ内の流動場全体の速度を低下させるような構成である、請求項78に記載のスパークプラグ。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートが前記予燃焼室壁の上半分に配置されている、請求項79に記載のスパークプラグ。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートが予燃焼室上部壁に配置されている、請求項79に記載のスパークプラグ。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートの縦軸が、前記スパークプラグの縦軸と90度未満の角度をなす、請求項81に記載のスパークプラグ。
- 前記予燃焼室の前記内表面が一部分において、中心絶縁体を包み込むシェルを含み、このシェルが、前記少なくとも2つの電極のうちの第1の電極を取り囲み、および前記ポイント位置が前記中心絶縁体上に存在する、請求項79に記載のスパークプラグ。
- 前記予燃焼室の前記内表面が一部分において、中心絶縁体を包み込むシェルを含み、このシェルが、前記少なくとも2つの電極のうちの第1の電極を取り囲み、および前記ポイント位置が前記シェル上に発生する、請求項79に記載のスパークプラグ。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートが、4個の側方吸気ポート〜6個の側方吸気ポートを含み、それぞれが、約5ミリメートル〜約7ミリメートルの半径で前記スパークプラグの縦軸から半径方向外向きに配置された外部開口部を有する、請求項83に記載のスパークプラグ。
- 前記複数の側方吸気ポートの各々が、前記スパークプラグの縦軸と、約20度〜約30度の範囲の角度をなす、請求項85に記載のスパークプラグ。
- 約2ミリメートル〜約4ミリメートルの厚さの予燃焼室壁の外表面と前記内表面との間の前記スパークプラグの中心縦軸と実質的に軸方向に整列された軸方向吸気ポートをさらに含む、請求項86に記載のスパークプラグ。
- 前記側方吸気ポートおよび前記軸方向吸気ポートの各々の直径が約1ミリメートル〜約2ミリメートルである、請求項87に記載のスパークプラグ。
- 前記電極ギャップの前方の第1の予燃焼室の体積が、約350mm3〜約450mm3である、請求項88に記載のスパークプラグ。
- 前記第1の予燃焼室を規定する前記予燃焼室の内径が約9mm〜約13mmである、請求項89に記載のスパークプラグ。
- 前記予燃焼室の、前記第1の予燃焼室を規定する前記電極ギャップの前方の部分の高さが、約3ミリメートル〜約5ミリメートルである、請求項90に記載のスパークプラグ。
- 第2の予燃焼室の、前記電極ギャップの後方の体積が、約450mm3〜約550mm3の範囲である、請求項91に記載のスパークプラグ。
- 前記予燃焼室の挿入深さが約6mm〜約8mmである、請求項92に記載のスパークプラグ。
- 前記少なくとも2つの電極がデュアルバースパークプラグ電極を含む、請求項93に記載のスパークプラグ。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートが、第1のセットの3個の側方吸気ポート〜4個の側方吸気ポートを含み、それぞれが、約6ミリメートル〜約8ミリメートルの第1の半径で前記スパークプラグの縦軸から半径方向外向きに配置された外部ポート開口部を有し、前記第1のセットが、約3ミリメートル〜約4ミリメートルのスワールオフセットを有し、それにより、前記第2の電極に対する前記外部ポート開口部の割付角を約30度〜約40度の範囲にしている、請求項76に記載のスパークプラグ。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートの縦軸が、前記スパークプラグの縦軸と90度未満の角度をなす、請求項95に記載のスパークプラグ。
- 前記第1のセットの側方吸気ポートの各々が、前記スパークプラグの縦軸と約25度〜約35度の範囲の角度をなす、請求項96に記載のスパークプラグ。
- 第2のセットの3個の側方吸気ポート〜4個の側方吸気ポートをさらに含み、それぞれが、約7ミリメートル〜約9ミリメートルの第2の直径で前記軸方向吸気ポートから半径方向外向きに配置された外部ポート開口部を有し、前記第2のセットが、約1ミリメートル〜約2ミリメートルのスワールオフセットを有し、それにより、前記第2の電極に対する前記外部ポート開口部の割付角を約80度〜約100度の範囲にしている、請求項97に記載のスパークプラグ。
- 前記第2のセットの側方吸気ポートの各々が、前記スパークプラグの前記縦軸と約50度〜約60度の範囲の角度をなす、請求項98に記載のスパークプラグ。
- 前記予燃焼室が、約550mm3〜約650mm3の体積を有する前記電極ギャップの前方の第1の予燃焼室体積部を規定する、請求項99に記載のスパークプラグ。
- 前記第1の予燃焼室を規定する前記予燃焼室の内径が9mm〜13mmである、請求項100に記載のスパークプラグ。
- 前記予燃焼室が、250mm3〜350mm3の体積を有する前記電極ギャップの後方の第2の予燃焼室体積部を規定する、請求項101に記載のスパークプラグ。
- 前記予燃焼室の挿入深さが3ミリメートル〜5ミリメートルである、請求項102に記載のスパークプラグ。
- 前記予燃焼室が、約800mm3〜約1000mm3の全体積部を囲む、請求項103に記載のスパークプラグ。
- 前記側方吸気ポートおよび前記軸方向吸気ポートの各々の直径が約1ミリメートル〜約2ミリメートルである、請求項104に記載のスパークプラグ。
- 前記流動場の、前記電極ギャップ内の速度が、約1.0m/秒〜約100.0m/秒である、請求項95または105に記載のスパークプラグ。
- a)電極ギャップを設けるために距離をおいて配置された第1の電極および第2の電極;
b)前記第1の電極および前記第2の電極を少なくとも部分的に囲む予燃焼室;および
c)前記予燃焼室の外表面と内表面との間を連通している少なくとも1つの吸気ポートであって、前記予燃焼室の中心に向かう燃料−酸化剤の混合比を増大させる流動場の力を前記予燃焼室内に生成するように適合された構成を有する少なくとも1つの吸気ポート
を含むプレチャンバーユニット。 - 前記流動場の力が、前記電極ギャップを橋絡する火花により燃料−酸化剤の混合物が点火されると、火炎核と前記予燃焼室の前記内表面との相互作用を減少させる、請求項108に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートの前記構成により、前記燃料−酸化剤の混合物の少なくとも1つの補充ストリームを生成し、それにより、前記予燃焼室内のある量の残留ガスと前記補充ストリームとの混合を高め、前記予燃焼室の前記内表面または前記ある量の残留ガスの温度を低下させる、請求項108に記載のプレチャンバーユニット。
- a)電極ギャップを設けるために距離をおいて配置された第1の電極および第2の電極;
b)前記第1の電極および前記第2の電極を少なくとも部分的に囲む予燃焼室;および
c)前記予燃焼室の外表面と内表面とを連通している少なくとも1つの吸気ポートであって、燃料−酸化剤の混合物の少なくとも1つの補充ストリームを生成し、それにより、前記予燃焼室内のある量の残留ガスと前記補充ストリームとの混合を高め、前記予燃焼室の前記内表面または前記ある量の残留ガスの温度を低下させるように適合された構成を有する少なくとも1つの吸気ポート
を含むプレチャンバーユニット。 - 前記少なくとも1つの吸気ポートの前記構成により、前記予燃焼室内に流動場の力を生成し、それにより、前記予燃焼室の中心に向かう燃料−酸化剤の混合比を増大させる、請求項111に記載のプレチャンバーユニット。
- 前記予燃焼室内の前記流動場の力が、前記電極ギャップを橋絡する火花により前記燃料−酸化剤の混合物が点火されると、火炎核と前記予燃焼室の前記内表面との相互作用を減少させる、請求項111に記載のプレチャンバーユニット。
- 予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配させる方法であって、前記燃料−酸化剤の混合物が前記予燃焼室に流れて流動場の力を生成し、それにより、前記予燃焼室の中心に向かう前記予燃焼室内の燃料−酸化剤の混合比を増大させるように、前記予燃焼室の少なくとも1つの吸気ポートを構成することを含む、方法。
- 前記前記予燃焼室の少なくとも1つの吸気ポートを構成することが、流動場の力を生成し、それにより、火炎核と前記予燃焼室の内表面との相互作用を減少させることをさらに含む、請求項114に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記少なくとも1つの吸気ポートを構成することが、前記予燃焼室への前記燃料−酸化剤の混合物の補充ストリームを生成して流動場の力を生成し、それにより、前記予燃焼室内のある量の残留ガスと前記補充ストリームとの混合を高め、前記予燃焼室の前記内表面または前記ある量の残留ガスの温度を低下させることをさらに含む、請求項115に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記予燃焼室への前記燃料−酸化剤の混合物の補充ストリームを生成し、それにより、前記予燃焼室内のある量の残留ガスと前記補充ストリームとの混合を高め、前記予燃焼室の前記内表面または前記ある量の残留ガスの温度を低下させるようにする、前記予燃焼室の少なくとも1つの吸気ポートを構成することを含む、予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配させる方法。
- 前記予燃焼室の前記少なくとも1つの吸気ポートを構成することが、前記予燃焼室内に流動場の力を生成し、それにより、火炎核と前記予燃焼室の内表面との相互作用を減少させることをさらに含む、請求項117に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 前記予燃焼室の前記少なくとも1つの吸気ポートを構成することが、前記予燃焼室内に流動場の力を生成し、それにより、火炎核と前記予燃焼室の内表面との相互作用を減少させることをさらに含む、請求項117に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配する方法。
- 開示の任意の実施形態を参照して本明細書で実質的に説明するような、請求項26に記載のプレチャンバーユニット。
- 開示の任意の実施形態を参照して本明細書で実質的に説明するような、請求項77に記載のスパークプラグ。
- 添付の図面に示す任意の実施形態を参照して本明細書で説明するようなプレチャンバーユニット。
- 開示の任意の実施形態を参照して本明細書で実質的に説明するような、請求項1に記載の予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配させる方法。
- 添付の図面に示す任意の実施形態を参照して本明細書で説明するような、予燃焼室で燃料−酸化剤の混合物を分配させる方法。
- 本明細書で説明するまたは特許請求するいずれかの発明。
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