JP2018172970A - Auxiliary chamber structure of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の副室構造に関する。 The present invention relates to a sub chamber structure of an internal combustion engine.
主燃焼室及び副室に区画された燃焼室を有する副室式内燃機関が公知である。副室式内燃機関は、副室において混合気を点火し、副室から連通孔を介して主燃焼室に噴出するトーチ状の火炎によって主燃焼室内の混合気を点火させる。副室は、燃焼室壁面に形成された孔に有底筒形に形成された隔壁部材を挿入し、固定することによって形成される(例えば、特許文献1及び2)。 A sub-chamber internal combustion engine having a combustion chamber partitioned into a main combustion chamber and a sub-chamber is known. The sub-chamber internal combustion engine ignites the air-fuel mixture in the sub-chamber and ignites the air-fuel mixture in the main combustion chamber by a torch-like flame that is ejected from the sub-chamber through the communication hole. The sub chamber is formed by inserting and fixing a partition wall member having a bottomed cylindrical shape into a hole formed in the wall surface of the combustion chamber (for example, Patent Documents 1 and 2).
隔壁部材の内部で混合気が燃焼し、火炎が連通孔を通過するため、隔壁部材は主燃焼室を形成する壁面よりも高温になり易い。隔壁部材が高温になることによって、混合気の着火性が向上するが、過度に高温になるとプレイグニッションの起点になり得る。そのため、隔壁部材の温度上昇を抑制することが好ましい。 Since the air-fuel mixture burns inside the partition member and the flame passes through the communication hole, the partition member is likely to be hotter than the wall surface forming the main combustion chamber. When the partition member becomes high temperature, the ignitability of the air-fuel mixture is improved. However, when the temperature is excessively high, it can be a starting point of preignition. Therefore, it is preferable to suppress the temperature rise of the partition member.
本発明は、以上の背景を鑑み、隔壁部材の温度上昇を抑制し得る内燃機関の副室構造を提供することを課題とする。 In view of the above background, it is an object of the present invention to provide a sub-chamber structure for an internal combustion engine that can suppress an increase in temperature of a partition wall member.
上記課題を解決するために本発明の一態様は、シリンダヘッド(3)の下面に形成され、ピストン(11)と協働して主燃焼室(12)を形成する燃焼室壁面(7)と、前記燃焼室壁面に凹設された受容孔(20)と、前記受容孔に挿入され、前記受容孔と協働して副室(24)を形成する隔壁部材(23)と、前記シリンダヘッドを貫通し、前記受容孔における前記隔壁部材との当接面(20C)に開口したボルト孔(27)と、前記隔壁部材に形成され、前記ボルト孔と接続した有底の雌ねじ孔(26)と、前記ボルト孔に前記受容孔と相反する側から挿入され、先端において前記雌ねじ孔に螺合し、前記隔壁部材を前記シリンダヘッドに締結するボルト(30)と、前記ボルトの外周面、又は前記ボルト孔及び前記雌ねじ孔の内周面に凹設され、前記ボルトの軸線方向に延びて前記雌ねじ孔の底部(32)に接続した複数の冷却水溝(30D)とを有することを特徴とする内燃機関の副室構造を提供する。 In order to solve the above-described problem, an aspect of the present invention includes a combustion chamber wall surface (7) formed on the lower surface of the cylinder head (3) and forming a main combustion chamber (12) in cooperation with the piston (11). A receiving hole (20) recessed in the combustion chamber wall surface, a partition member (23) inserted into the receiving hole and forming a sub chamber (24) in cooperation with the receiving hole, and the cylinder head And a bolt hole (27) opened in a contact surface (20C) with the partition wall member in the receiving hole, and a bottomed female screw hole (26) formed in the partition wall member and connected to the bolt hole A bolt (30) inserted into the bolt hole from the side opposite to the receiving hole, screwed into the female screw hole at the tip, and fastening the partition member to the cylinder head, and an outer peripheral surface of the bolt, or On the inner peripheral surface of the bolt hole and the female screw hole It is set to provide the auxiliary chamber structure of an internal combustion engine and having a plurality of coolant groove extending in the axial direction and connected to the bottom (32) of the female screw hole of the bolt (30D).
この態様によれば、隔壁部材はボルトによって吊り下げられた態様でシリンダヘッドに締結される。ボルトの外周面と、ボルト孔及び雌ねじ孔の内周面との間には冷却水溝によって画定された冷却水が通過する通路が形成され、冷却水が雌ねじ孔の底部に供給される。冷却水溝が複数設けられているため、冷却水溝の少なくとも1つが雌ねじ孔の底部に冷却水を供給する供給通路となり、冷却水溝の少なくとも他の1つが雌ねじ孔の底部から冷却水を排出する戻り通路となり、冷却水が雌ねじ孔の底部を流れる。これにより、隔壁部材が冷却水によって冷却され、プレイグニッションが抑制される。 According to this aspect, the partition member is fastened to the cylinder head in such a manner that it is suspended by the bolt. A passage through which the cooling water defined by the cooling water groove passes is formed between the outer peripheral surface of the bolt and the inner peripheral surface of the bolt hole and the female screw hole, and the cooling water is supplied to the bottom of the female screw hole. Since a plurality of cooling water grooves are provided, at least one of the cooling water grooves serves as a supply passage for supplying cooling water to the bottom of the female screw hole, and at least one other of the cooling water grooves discharges the cooling water from the bottom of the female screw hole. The cooling water flows through the bottom of the female screw hole. Thereby, a partition member is cooled with cooling water and a pre-ignition is suppressed.
また、上記の態様において、前記ボルト孔の側部に接続した冷却水入口通路(53)及び冷却水出口通路(54)を更に有し、前記冷却水溝は、前記ボルトの外周面に形成され、前記ボルトの先端に到達し、前記冷却水溝の少なくとも1つは前記冷却水入口通路に接続し、他の少なくとも1つは前記冷却水出口通路に接続しているとよい。 Further, in the above aspect, the cooling water inlet passage (53) and the cooling water outlet passage (54) connected to the side portion of the bolt hole are further provided, and the cooling water groove is formed on an outer peripheral surface of the bolt. It is preferable that at least one of the cooling water grooves is connected to the cooling water inlet passage, and at least one of the other cooling water grooves is connected to the cooling water outlet passage.
この態様によれば、冷却水溝がボルトに形成されているため、比較的小さな部材である隔壁部材に冷却水溝を形成するためのスペースを確保する必要がない。また、ボルトに冷却水溝を設ける場合には、外周面に冷却水溝を形成するため、加工が容易である。 According to this aspect, since the cooling water groove is formed in the bolt, it is not necessary to secure a space for forming the cooling water groove in the partition member which is a relatively small member. Moreover, when providing a cooling water groove in a volt | bolt, since a cooling water groove is formed in an outer peripheral surface, a process is easy.
また、上記の態様において、前記冷却水入口通路の前記ボルト孔への開口端(53A)、及び前記冷却水出口通路の前記ボルト孔への開口端(54A)のそれぞれの前記ボルトを中心とした角度幅(θ1、θ2)のうち小さい値は、前記冷却水溝間の周方向における角度(α1、α2、・・・、αn)のうちで最も大きい値よりも大きく設定されているとよい。 Further, in the above aspect, the bolts at the opening end (53A) of the cooling water inlet passage to the bolt hole and the opening end (54A) of the cooling water outlet passage to the bolt hole are centered. The small value of the angular widths (θ1, θ2) may be set larger than the largest value among the angles (α1, α2,..., Αn) in the circumferential direction between the cooling water grooves.
この態様によれば、ボルトの回転位相に関わらず、冷却水溝の少なくとも1つと冷却水入口通路とが接続し、かつ冷却水溝の少なくとも他の1つと冷却水出口通路とが接続する。そのため、隔壁部材の締結作業時にボルトの回転位相を合わせる必要がなく、締結作業が容易になる。 According to this aspect, regardless of the rotation phase of the bolt, at least one of the cooling water grooves is connected to the cooling water inlet passage, and at least the other one of the cooling water grooves is connected to the cooling water outlet passage. Therefore, it is not necessary to match the rotation phase of the bolt during the fastening operation of the partition wall member, and the fastening work is facilitated.
また、上記の態様において、前記隔壁部材は、前記主燃焼室と相反する側に向けて開口し、前記副室の一部を形成する凹部(23A)を有する本体部(23B)と、前記本体部から側方に突出した耳部(23C)とを有し、前記雌ねじ孔は、前記耳部に形成されているとよい。 Further, in the above aspect, the partition member opens toward a side opposite to the main combustion chamber, and has a main body (23B) having a recess (23A) that forms a part of the sub chamber, and the main body And an ear portion (23C) protruding laterally from the portion, and the female screw hole is preferably formed in the ear portion.
この態様によれば、本体部を大きくすることなく、隔壁部材に雌ねじ孔を形成するためのスペースを確保することができる。 According to this aspect, it is possible to secure a space for forming the female screw hole in the partition wall member without enlarging the main body portion.
また、上記の態様において、前記受容孔は、前記本体部及び前記耳部が回転不能に嵌合する形状に形成されているとよい。 Moreover, said aspect WHEREIN: The said receiving hole is good to be formed in the shape which the said main-body part and the said ear | edge part fit so that rotation is impossible.
この態様によれば、ボルトによる締結作業時に受容孔に対する隔壁部材の位置決めが容易になる。 According to this aspect, it becomes easy to position the partition member with respect to the receiving hole during the fastening operation with the bolt.
また、上記の態様において、前記受容孔は、前記燃焼室壁面の中央に設けられ、前記耳部は、前記本体部からクランク軸線と平行な方向に突出しているとよい。また、前記燃焼室壁面には、2つの吸気ポート(14)と2つの排気ポート(16)とが開口し、前記耳部は、隣り合う前記吸気ポート及び前記排気ポートの間に配置されているとよい。 In the above aspect, the receiving hole may be provided in the center of the wall surface of the combustion chamber, and the ear portion may protrude from the main body portion in a direction parallel to the crank axis. Further, two intake ports (14) and two exhaust ports (16) are opened in the combustion chamber wall surface, and the ear portion is disposed between the adjacent intake port and exhaust port. Good.
この態様によれば、耳部は、燃焼室壁面に設けられる吸気ポート及び排気ポートを避けて配置される。 According to this aspect, the ear portion is arranged avoiding the intake port and the exhaust port provided on the combustion chamber wall surface.
また、上記の態様において、前記耳部は、一対設けられ、前記本体部からクランク軸線と平行に、かつ互いに相反する方向に突出し、前記雌ねじ孔は、前記耳部のそれぞれに形成され、前記ボルト孔及び前記冷却水溝が設けられた前記ボルトが、前記雌ねじ孔のそれぞれに対して設けられているとよい。 Further, in the above aspect, the ear portions are provided in a pair, protrude from the main body portion in parallel to the crank axis and in directions opposite to each other, the female screw holes are formed in the ear portions, and the bolts The bolt provided with the hole and the cooling water groove may be provided for each of the female screw holes.
この態様によれば、隔壁部材が互いに相反する両側部に設けられた耳部において締結されるため、隔壁部材がシリンダヘッドに確実に締結される。また、隔壁部材は両側部において冷却され、温度上昇が抑制される。 According to this aspect, since the partition member is fastened at the ears provided on both sides opposite to each other, the partition member is securely fastened to the cylinder head. Moreover, a partition member is cooled in both sides and a temperature rise is suppressed.
また、上記の態様において、発火部が前記副室に配置された点火プラグ(42)を更に有し、前記クランク軸線に直交し、かつ前記燃焼室壁面の中央を通過する面上に前記点火プラグの軸線が配置されているとよい。 In the above aspect, the ignition plug further includes an ignition plug (42) disposed in the sub chamber, and the ignition plug is disposed on a surface orthogonal to the crank axis and passing through the center of the combustion chamber wall surface. It is preferable that the axis is arranged.
この態様によれば、吸気ポート及び排気ポートを避けて点火プラグを配置することができる。 According to this aspect, the spark plug can be disposed avoiding the intake port and the exhaust port.
また、上記の態様において、噴孔が前記副室に配置されたインジェクタ(41)を更に有し、前記クランク軸線に直交し、かつ前記燃焼室壁面の中央を通過する面上に前記インジェクタの軸線が配置されているとよい。 Further, in the above aspect, the injector further includes an injector (41) disposed in the sub chamber, and the axis of the injector is on a plane orthogonal to the crank axis and passing through the center of the wall surface of the combustion chamber. Is good to be arranged.
この態様によれば、吸気ポート及び排気ポートを避けてインジェクタを配置することができる。 According to this aspect, the injector can be arranged avoiding the intake port and the exhaust port.
以上の構成によれば、隔壁部材の温度上昇を抑制し得る内燃機関の副室構造を提供することができる。 According to the above structure, the subchamber structure of the internal combustion engine which can suppress the temperature rise of the partition member can be provided.
以下、図面を参照して、本発明を内燃機関に適用した実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an internal combustion engine will be described with reference to the drawings.
内燃機関1は、4ストローク機関であり、図1及び図2に示すように、シリンダブロック2と、シリンダブロック2の上端面に締結されたシリンダヘッド3とを含むエンジン本体4を有する。シリンダブロック2には、シリンダブロック2の上端面に開口する断面円形のシリンダ5が形成されている。シリンダ5の軸線をシリンダ軸線Aとする。シリンダヘッド3の下端面においてシリンダ5の上端と対向する部分は、上方に向けて凹み、シリンダ5の上端をなす燃焼室壁面7を形成している。燃焼室壁面7は、いわゆるペントルーフ形に形成されている。
The internal combustion engine 1 is a four-stroke engine, and has an engine body 4 including a
シリンダ5には、ピストン11がシリンダ軸線Aに沿って往復動可能に受容されている。燃焼室壁面7と、ピストン11の冠面とは協働して主燃焼室12を形成する。ピストン11は、コンロッドを介してクランクシャフト(不図示)に接続されている。クランクシャフトの延在方向をクランク軸線方向とする。
A
図1及び図4に示すように、燃焼室壁面7には、2つの吸気ポート15と、2つの排気ポート16とが開口している。クランク軸線及びシリンダ軸線Aに直交する方向を吸排気方向とすると、燃焼室壁面7において、吸排気方向の一側である吸気側に2つの吸気ポート15が配置され、他側である排気側に2つの排気ポート16が配置されている。吸気ポート15及び排気ポート16の燃焼室壁面7側の開口端は、ポペットバルブである吸気バルブ17及び排気バルブ18によって開閉される。
As shown in FIGS. 1 and 4, two
図1〜図4に示すように、燃焼室壁面7の中央には、上方に向けて凹んだ受容孔20が凹設されている。受容孔20は、シリンダ軸線Aと同軸に形成された円孔部20Aと、円孔部20Aの外周面から径方向外方に凹んだ一対の係止溝部20Bとを有する。一対の係止溝部20Bは、円孔部20Aに対してクランク軸線方向における一側及び他側に配置されている。また、一対の係止溝部20Bのそれぞれは、互いに隣り合う吸気ポート15及び排気ポート16の間に配置されている。受容孔20の底面20Cは、円孔部20A及び一対の係止溝部20Bの上端面によって形成され、シリンダ軸線Aに直交する連続した平面に形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, a
受容孔20には隔壁部材23が受容されている。隔壁部材23は受容孔20と協働して副室24を形成する。隔壁部材23は、上方に向けて開口し、副室24の一部を形成する凹部23Aを有する本体部23Bと、本体部23Bから側方に突出した一対の耳部23Cとを有する。本体部23Bは、軸線が上下に延びた断面円形の筒部23Dと、筒部23Dの下端を閉塞する下壁部23Eとを有する。各耳部23Cは、本体部23Bの外周部から径方向外方であって、かつ互いに相反する方向に突出している。
A
図4に示すように、シリンダ軸線Aに沿った方向から見て、本体部23B及び一対の耳部23Cによって形成される隔壁部材23の外形は、円孔部20A及び一対の係止溝部20Bによって形成される受容孔20の外形と相補的な形状に形成されている。これにより、隔壁部材23が下方から受容孔20に挿入されることによって、本体部23Bは円孔部20Aに嵌合し、各耳部23Cは対応する係止溝部20Bに嵌合する。一対の耳部23Cが対応する係止溝部20Bに係止されることによって、隔壁部材23は受容孔20に回転不能に嵌合する。
As shown in FIG. 4, when viewed from the direction along the cylinder axis A, the outer shape of the
図1及び図2に示すように、隔壁部材23の本体部23B及び各耳部23Cの上端には、連続した平面状の上端面23Fが形成されている。隔壁部材23は、上端面23Fにおいて受容孔20の底面20Cに当接している。図2及び図3に示すように、各耳部23Cには、上端面23Fに開口した有底の雌ねじ孔26が形成されている。各雌ねじ孔26は、シリンダ軸線Aと平行に延びている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a continuous flat
シリンダヘッド3には、各雌ねじ孔26と対応する部分に上下に貫通する断面円形のボルト孔27がそれぞれ形成されている。各ボルト孔27の下端は受容孔20の底面20Cに開口し、上端はシリンダヘッド3の上面に開口している。シリンダヘッド3の上面における各ボルト孔27の周囲には座ぐり28が形成されている。互いに対応するボルト孔27と雌ねじ孔26とは、同軸に接続し、シリンダ軸線Aと平行に直線状に延びている。
The
互いに接続したボルト孔27及び雌ねじ孔26には、ボルト30が挿通されている。ボルト30は、円柱状の軸部30Aと、軸部30Aの基端に設けられた頭部30Bと、軸部30Aの先端外周面に設けられた雄ねじ30Cとを有する。また、軸部30Aの外周面には、複数の冷却水溝30Dが凹設されている。各冷却水溝30Dは、軸部30Aの軸線方向に直線状に延び、雄ねじ30Cを横断して軸部30Aの先端に到達している。
A
各ボルト30は、ボルト孔27に受容孔20と相反する側の端部(上端)から挿入され、先端が雌ねじ孔26内に突入し、先端の雄ねじ30Cにおいて雌ねじ孔26と螺合している。ボルト30の頭部30Bは、シール部材を介してシリンダヘッド3の上面に当接している。このようにして、隔壁部材23は、各ボルト30によってシリンダヘッド3に締結されている。換言すると、隔壁部材23は各ボルト30によって受容孔20内に吊り下げられている
Each
各冷却水溝30Dの横断面積は、雄ねじ30Cの外周面と雌ねじ孔26の内周面との隙間の横断面積、及び軸部30Aの外周面とボルト孔27の内周面との隙間の横断面積のそれぞれに対して十分に大きく形成されている。
The cross-sectional area of each cooling
ボルト30によってシリンダヘッド3及び隔壁部材23が互いに締結された状態で、軸部30Aの先端と雌ねじ底部との間には空間32が形成される。各冷却水溝30Dの一端は、空間32に接続している。
In a state where the
図1及び図2に示すように、隔壁部材23の下壁部23Eは、下方に向けて凸となる略半球形に形成され、燃焼室壁面7から下方に突出している。下壁部23Eの主燃焼室12側を向く面(下面)は、燃焼室壁面7と滑らかに繋がる平面に形成されている。副室24を形成する隔壁部材23の凹部23Aは、略球形に形成されている。下壁部23Eには、厚み方向に貫通し、主燃焼室12と副室24とを連通する複数の連通孔34が形成されている。各連通孔34は、直線状に延び、それぞれの軸線が副室24内における1つの交点において互いに交差している。すなわち、各連通孔34は、交点を中心とした放射状に延びている。各連通孔34は、隔壁部材23の軸線を中心として回転対称形に形成され、それぞれの交点はシリンダ軸線Aと一致する隔壁部材23の軸線上に位置している。本実施形態では、連通孔34は6つ設けられ、隔壁部材23の軸線を中心として周方向に等間隔に配置されている。主燃焼室12と副室24とは、複数の連通孔34のみによって互いに連通し、流体の流通が可能になっている。主燃焼室12と副室24とは、連通孔34を除く他の部分においては互いに分離され、流体の流通が遮断されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
シリンダヘッド3には、受容孔20の底面20Cの中央から上方に延びる接続通路35と、接続通路35に接続したインジェクタ孔36及び点火プラグ孔37とが形成されている。接続通路35は、下端において隔壁部材23の凹部23Aと接続し、副室24の一部を形成する。インジェクタ孔36及び点火プラグ孔37は、上端においてシリンダヘッド3の上面に開口しており、下端において接続通路35の上端に接続している。インジェクタ孔36は、クランク軸線と直交する平面上に配置され、上方に向けて吸気側に傾斜している。シリンダ軸線Aに沿った方向から見てインジェクタ孔36は、隣り合う吸気ポート15の間に配置されている。点火プラグ孔37は、クランク軸線と直交する平面上に配置され、上方に向けて排気側に傾斜している。シリンダ軸線Aに沿った方向から見てインジェクタ孔36は、隣り合う排気ポート16の間に配置されている。
In the
インジェクタ孔36にはインジェクタ41が挿入されている。インジェクタ41は、液体燃料又は気体燃料を噴射する手段である。インジェクタ41は、先端に燃料を噴射する噴孔を備えたノズル41Aを有する。インジェクタは、噴孔を備えたノズル41Aの先端が接続通路35に位置するように配置されている。
An
点火プラグ孔37には、スパークプラグである点火プラグ42が挿入されている。点火プラグ42は、軸状に延びる本体部42Aと、本体部42Aの先端中央に設けられた中心電極42Bと、本体部42Aの先端周縁から突出した接地電極42Cとを有する。本体部42Aの外周面には、雄ねじが形成されており、点火プラグ孔37の下部に形成された雌ねじに螺合している。中心電極42Bと接地電極42Cの先端部との間は、発火部となり、点火時に中心電極42Bに電圧が印加されることによって火花が発生する。中心電極42B及び接地電極42Cは、接続通路35に配置されている。
A
シリンダヘッド3には、冷却水が流通するヘッド側ウォータジャケット50が形成されている。ヘッド側ウォータジャケット50は、主に燃焼室壁面7及び排気ポート16の周囲に形成されている。ヘッド側ウォータジャケット50は、シリンダヘッド3の下端面に開口したヘッド側冷却水入口50Aと、シリンダヘッド3のクランク軸線方向における一側の端面に開口したヘッド側冷却水出口(不図示)とを有する。
The
シリンダブロック2のシリンダ5の周囲には、ブロック側ウォータジャケット51が形成されている。ブロック側ウォータジャケット51は、シリンダブロック2の側面に開口しブロック側冷却水入口(不図示)と、シリンダブロック2の上端面に開口したブロック側冷却水出口51Aとを有する。
A block-
ヘッド側冷却水入口50Aとブロック側冷却水出口51Aとは互いに接続され、ブロック側冷却水入口とヘッド側冷却水出口とはウォータポンプを備えた冷却水通路に接続されている。冷却水は、ウォータポンプによって、ブロック側ウォータジャケット51、ヘッド側ウォータジャケット50を順に通過して循環する。
The head side cooling
図2及び図3に示すように、シリンダヘッド3には、ヘッド側ウォータジャケット50とボルト孔27とを接続する冷却水入口通路53と冷却水出口通路54とが形成されている。冷却水入口通路53は、ヘッド側ウォータジャケット50において冷却水出口通路54が接続した部分よりも冷却水の圧力が高い部分に接続されている。例えば、冷却水入口通路53は、ヘッド側ウォータジャケット50において冷却水出口通路54が接続した部分よりもヘッド側冷却水入口50A側の部分に接続されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
冷却水入口通路53及び冷却水出口通路54は、ボルト孔27の側部に接続している。ボルト孔27の軸線に沿った方向から見て、冷却水入口通路53のボルト孔27側の開口端53A(接続端)と冷却水出口通路54のボルト孔27側の開口端54A(接続端)とは、互いに重ならないように周方向にオフセットして配置されている。冷却水入口通路53は冷却水溝30Dの少なくとも1つと接続し、冷却水出口通路54は冷却水溝30Dのうちの冷却水入口通路53と接続したものを除く他の少なくとも1つと接続している。
The cooling
図5に示すように、ボルト孔27の軸線を中心として、冷却水入口通路53の開口端53Aの角度幅をθ1、冷却水出口通路54の開口端54Aの角度幅をθ2、各冷却水溝30D間の周方向における角度(間隔)をα1、α2、・・・αnとした場合に、以下の関係式(1)を満たすことが好ましい。
max(α1,α2,・・・,αn)<min(θ1,θ2)・・・(1)
すなわち、冷却水入口通路53の開口端53Aの角度幅θ1と冷却水出口通路54の開口端54Aの角度幅θ2とのうちで小さい方の値が、冷却水溝30D間の周方向における角度のうちで最も大きい値よりも大きく設定されているとよい。この関係式(1)を満たすことによって、ボルト30の回転角に関わらず、冷却水入口通路53は少なくとも1つの冷却水溝30Dと接続し、冷却水出口通路54は冷却水溝30Dのうちの冷却水入口通路53と接続したものを除く他の少なくとも1つと接続する。これにより、ボルト30による締結作業が容易になる。
As shown in FIG. 5, around the axis of the
max (α1, α2,..., αn) <min (θ1, θ2) (1)
That is, the smaller value of the angular width θ1 of the opening
また、冷却水入口通路53の開口端53Aと冷却水出口通路54の開口端54Aとは互いに接続してはいけないため、冷却水入口通路53の開口端53Aの角度幅θ1と冷却水出口通路54の開口端54Aの角度幅θ2とのうちで小さい方の値は必ず180°より小さい値に設定される。この場合、冷却水溝30Dの数は必ず3個以上になる。
Further, since the opening
また、各冷却水溝30Dのボルト孔27の軸線を中心とした角度幅をβ1、β2、・・・βnとすると、冷却水入口通路53の開口端53Aと冷却水出口通路54の開口端54Aとの間隔の角度は、各冷却水溝30Dの角度幅(β1、β2、・・・βn)のうちで最も大きい値より大きく設定されている。これにより、1つの冷却水溝30Dが冷却水入口通路53及び冷却水出口通路54の両方に接続することが避けられる。各冷却水溝30Dの角度幅の合計は、必ず360°より小さい値に設定される。
Further, assuming that the angle widths around the axis of the
本実施形態では、冷却水溝30Dは周方向に等間隔に4つ設けられているため、冷却水溝30D間の角度α1〜α4はいずれも90°である。そのため、冷却水入口通路53の開口端53Aの角度幅θ1、及び冷却水出口通路54の開口端54Aの角度幅θ2はそれぞれ90°より大きくかつ180°より小さい値に設定されるとよい。
In the present embodiment, since four cooling
以下、本実施形態に係る内燃機関1の効果について説明する。ヘッド側ウォータジャケット50を流れる冷却水は、冷却水入口通路53と冷却水出口通路54との圧力差によって、冷却水入口通路53、冷却水入口通路53に接続した少なくとも1つの冷却水溝30D、雌ねじ孔26の底部に設けられた空間32、冷却水出口通路54に接続した少なくとも1つの冷却水溝30D、冷却水出口通路54を順に通過してヘッド側ウォータジャケット50に戻る。隔壁部材23内部の空間32を通過する冷却水によって、隔壁部材23が冷却され、隔壁部材23を起点としたプレイグニッションが抑制される。
Hereinafter, effects of the internal combustion engine 1 according to the present embodiment will be described. The cooling water flowing through the head-
各冷却水溝30Dの横断面積が、雄ねじ30Cの外周面と雌ねじ孔26の内周面との隙間の横断面積、及び軸部30Aの外周面とボルト孔27の内周面との隙間の横断面積のそれぞれに対して十分に大きく形成されているため、冷却水は冷却水溝30Dを通過して流れる。
The cross-sectional area of each cooling
複数の冷却水溝30Dによって、雌ねじ孔26の底部に形成された空間32に冷却水を供給する供給路と、空間32から冷却水を排出する排出通路との両方が形成されるため、冷却水が空間32を通過して流れることができる。
The plurality of cooling
冷却水溝30Dがボルト30に形成されているため、比較的小さな部材である隔壁部材23に冷却水溝30Dを形成するためのスペースを確保する必要がない。また、ボルト30に冷却水溝30Dを設ける場合には、外周面に冷却水溝30Dを形成するため、加工が容易である。また、シリンダヘッド3のボルト孔27、隔壁部材23の雌ねじ孔26の2つに冷却水溝30Dを加工する場合に比べて、ボルト30に冷却水溝30Dを加工する場合の方が加工対象となる部材が少なく作業負荷が軽減される。
Since the cooling
隔壁部材23は、受容孔20に回転不能に嵌合する構成であるため、シリンダヘッド3に対する位置決めが容易である。また、隔壁部材23は、シリンダヘッド3を貫通するボルト30によってシリンダヘッド3に締結されるため、主燃焼室12内に脱落する虞が低い。また、ボルト30は主燃焼室12に露出しておらず、燃焼ガスに曝されることがないため、劣化が抑制され、隔壁部材23を確実に支持することができる。また、ボルト30は冷却水溝30Dを通過する冷却水によって冷却されるため、内燃機関1の運転時及び停止時の温度変化に伴う熱膨張及び復元が抑制され、締結部に弛みが生じ難くなる。
Since the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、冷却水溝30Dは、ボルト30の軸部30Aの外周面の代わりに、ボルト孔27及び雌ねじ孔26の内周面に形成してもよい。
Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, the cooling
インジェクタ孔36及び点火プラグ孔37の一方は、シリンダ軸線と同軸に配置されてもよい。また、他の実施形態では、インジェクタ孔36は接続通路35の代わりに、燃焼室壁面7や吸気ポート15の壁面に接続する構成としてもよい。この場合、インジェクタ41は、副室24ではなく、主燃焼室12又は吸気ポート15に向けて燃料を噴射する。
One of the
ボルト孔27の軸線方向において、冷却水入口通路53の開口端53Aと、冷却水出口通路54の開口端54Aとの相対位置は、互いに一致していてもよく、オフセットしていてもよい。
In the axial direction of the
ボルト孔27の内周面に雌ねじを設け、ボルト30の軸部30Aにボルト孔27の内周面の雌ねじに螺合する雄ねじを設けてもよい。この場合、冷却水入口通路53の開口端53Aと、冷却水出口通路54の開口端54Aとは、ボルト孔27の内周面の雌ねじが設けられた部分に配置されるとよい。
A female screw may be provided on the inner peripheral surface of the
1 :内燃機関
3 :シリンダヘッド
7 :燃焼室壁面
12 :主燃焼室
15 :吸気ポート
16 :排気ポート
20 :受容孔
20C :底面
23 :隔壁部材
23A :凹部
23B :本体部
23C :耳部
23F :上端面
24 :副室
26 :雌ねじ孔
27 :ボルト孔
30 :ボルト
30A :軸部
30B :頭部
30C :雄ねじ
30D :冷却水溝
32 :空間
34 :連通孔
35 :接続通路
36 :インジェクタ孔
37 :点火プラグ孔
41 :インジェクタ
42 :点火プラグ
50 :ヘッド側ウォータジャケット
53 :冷却水入口通路
53A :開口端
54 :冷却水出口通路
54A :開口端
A :シリンダ軸線
1: Internal combustion engine 3: Cylinder head 7: Combustion chamber wall surface 12: Main combustion chamber 15: Intake port 16: Exhaust port 20: Receiving
Claims (10)
前記燃焼室壁面に凹設された受容孔と、
前記受容孔に挿入され、前記受容孔と協働して副室を形成する隔壁部材と、
前記シリンダヘッドを貫通し、前記受容孔における前記隔壁部材との当接面に開口したボルト孔と、
前記隔壁部材に形成され、前記ボルト孔と接続した有底の雌ねじ孔と、
前記ボルト孔に前記受容孔と相反する側から挿入され、先端において前記雌ねじ孔に螺合し、前記隔壁部材を前記シリンダヘッドに締結するボルトと、
前記ボルトの外周面、又は前記ボルト孔及び前記雌ねじ孔の内周面に凹設され、前記ボルトの軸線方向に延びて前記雌ねじ孔の底部に接続した複数の冷却水溝とを有することを特徴とする内燃機関の副室構造。 A combustion chamber wall formed on the lower surface of the cylinder head and forming a main combustion chamber in cooperation with the piston;
A receiving hole recessed in the combustion chamber wall;
A partition member which is inserted into the receiving hole and forms a sub chamber in cooperation with the receiving hole;
A bolt hole penetrating the cylinder head and opening in a contact surface with the partition member in the receiving hole;
A bottomed female screw hole formed in the partition member and connected to the bolt hole;
A bolt inserted into the bolt hole from the side opposite to the receiving hole, screwed into the female screw hole at the tip, and fastening the partition member to the cylinder head;
And a plurality of cooling water grooves that are recessed in the outer peripheral surface of the bolt or in the inner peripheral surfaces of the bolt hole and the female screw hole, and extend in the axial direction of the bolt and are connected to the bottom of the female screw hole. A sub chamber structure of the internal combustion engine.
前記冷却水溝は、前記ボルトの外周面に形成され、前記ボルトの先端に到達し、
前記冷却水溝の少なくとも1つは前記冷却水入口通路に接続し、他の少なくとも1つは前記冷却水出口通路に接続していることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の副室構造。 A cooling water inlet passage and a cooling water outlet passage connected to the side of the bolt hole;
The cooling water groove is formed on the outer peripheral surface of the bolt, reaches the tip of the bolt,
The sub chamber of the internal combustion engine according to claim 1, wherein at least one of the cooling water grooves is connected to the cooling water inlet passage, and at least one of the other cooling water grooves is connected to the cooling water outlet passage. Construction.
前記雌ねじ孔は、前記耳部に形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つの項に記載の内燃機関の副室構造。 The partition member has a main body portion that opens toward a side opposite to the main combustion chamber and has a concave portion that forms a part of the sub chamber, and an ear portion that protrudes laterally from the main body portion. ,
The sub-chamber structure of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the female screw hole is formed in the ear portion.
前記耳部は、前記本体部からクランク軸線と平行な方向に突出していることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の内燃機関の副室構造。 The receiving hole is provided at the center of the combustion chamber wall surface,
The sub chamber structure of the internal combustion engine according to claim 4 or 5, wherein the ear portion protrudes from the main body portion in a direction parallel to the crank axis.
前記耳部は、隣り合う前記吸気ポート及び前記排気ポートの間に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関の副室構造。 Two intake ports and two exhaust ports open in the combustion chamber wall surface,
The sub chamber structure of the internal combustion engine according to claim 6, wherein the ear portion is disposed between the adjacent intake port and the exhaust port.
前記雌ねじ孔は、前記耳部のそれぞれに形成され、
前記ボルト孔及び前記冷却水溝が設けられた前記ボルトが、前記雌ねじ孔のそれぞれに対して設けられていることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の内燃機関の副室構造。 The ear portions are provided in a pair, and protrude from the main body portion in parallel to the crank axis and in directions opposite to each other
The female screw hole is formed in each of the ear portions,
The sub-chamber structure of the internal combustion engine according to claim 6 or 7, wherein the bolt provided with the bolt hole and the cooling water groove is provided for each of the female screw holes.
前記クランク軸線に直交し、かつ前記燃焼室壁面の中央を通過する面上に前記点火プラグの軸線が配置されていることを特徴とする請求項6〜請求項8のいずれか1つの項に記載の内燃機関の副室構造。 The ignition part further has a spark plug disposed in the sub chamber,
9. The axis of the spark plug is disposed on a plane that is orthogonal to the crank axis and passes through the center of the wall surface of the combustion chamber. 9. The internal combustion engine subchamber structure.
前記クランク軸線に直交し、かつ前記燃焼室壁面の中央を通過する面上に前記インジェクタの軸線が配置されていることを特徴とする請求項6〜請求項9のいずれか1つの項に記載の内燃機関の副室構造。 The nozzle further includes an injector disposed in the sub chamber;
10. The axis of the injector according to claim 6, wherein the axis of the injector is arranged on a plane orthogonal to the crank axis and passing through a center of the wall surface of the combustion chamber. Sub chamber structure of an internal combustion engine.
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