JP2022078375A - 副室式内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【課題】副燃焼室に旋回流を形成しながらも、混合気が着火しやすい副室式内燃機関を提供する。【解決手段】副室式内燃機関1は、主燃焼室4と、副燃焼室6と、第1連通路8と、第2連通路9と、を備える。主燃焼室4は、シリンダヘッド101と、シリンダ102と、ピストン103と、に囲まれる。副燃焼室6は、シリンダヘッド101から主燃焼室4に向かって突出し、主燃焼室4と副燃焼室壁61を介して隔てて設けられる。第1連通路8は、副燃焼室壁61に設けられて、主燃焼室4と副燃焼室6を連通する。また、第1連通路8は、副燃焼室4の直径方向Pに対して第1方向F側に傾斜して設けられる。第2連通路9は、副燃焼室壁61の第1連通路8と突出する方向の異なる位置に設けられる。第2連通路9は、直径方向Pに対して第1方向F側と反対方向の第2方向U側に傾斜して設けられる。【選択図】 図1
Description
本発明は、副室式内燃機関に関する。
従来から、主燃焼室およ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)。このような副室式内燃機関では、主燃焼室に噴射された燃料から混合気が形成される。形成された混合気は、連通路を介して副燃焼室内に供給され、副燃焼室内で点火プラグによって点火され火炎が形成される。副燃焼室内で形成された火炎は、連通路を介して主燃焼室に噴射され、主燃焼室の混合気に着火する。このように、副燃焼室で形成された火炎を主燃焼室に噴射することで、主燃焼室の燃焼速度を高めることができる。これによって、より希薄な空燃比での運転が可能となり、燃費の向上が可能となる。
特許文献1の副室式内燃機関では、連通路が副燃焼室の中心軸に対してオフセットされて設けられている。このように構成された連通路では、連通路から副燃焼室に導入した混合気が副燃焼室の内周面に沿って旋回流を形成する。
しかし、特許文献1の副室式内燃機関では、副燃焼室に形成された旋回流が強すぎると、旋回流の中心付近の混合気が希薄化する。これによって混合気の着火が悪くなる可能性がある。
本発明の課題は、副燃焼室に旋回流を形成しながらも、混合気が着火しやすい副室式内燃機関を提供することにある。
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、第2連通路と、を備える。主燃焼室は、シリンダヘッドと、シリンダと、ピストンと、に囲まれる。副燃焼室は、シリンダヘッドから主燃焼室に向かって突出し、主燃焼室と壁を介して隔てて設けられる。第1連通路は、壁に設けられて、主燃焼室と副燃焼室を連通する。また、第1連通路は、副燃焼室の直径方向に対して第1方向側に傾斜して設けられる。第2連通路は、壁の第1連通路と突出する方向の異なる位置に設けられる。第2連通路は、直径方向に対して第1方向側と反対方向の第2方向側に傾斜して設けられる。
この副室式内燃機関は、第1連通路が副燃焼室に形成する旋回流の旋回方向と、第2連通路が副燃焼室に形成する旋回流の旋回方向が、反対方向となる。これによって、旋回流どうしが互いにぶつかり、互いの旋回流の流速を弱め合うとともに、混合気が乱れる。このため、副燃焼室内の混合気の乱れと均質化が図られる。この結果、混合気が着火しやすい。
副室式内燃機関は、渦流発生手段をさらに備えてもよい。渦流発生手段は、主燃焼室で第1方向に旋回する渦流を発生させる。
この構成によれば、第1連通路から噴射される火炎は、渦流と沿った方向に噴射される。また、第2連通路から噴射される火炎のいずれか一方は、渦流と対向する方向に噴射される。これによって、渦流に沿った方向に噴射される火炎は、渦流に流されて拡散する。一方、渦流と対向する方向に噴射される火炎は、渦流によって乱れて拡散する。このように、主燃焼室に火炎の乱れと拡散を発生させることで、火炎が均質に拡散しながらも乱れをもって主燃焼室内の混合気に着火する。この結果、主燃焼室の燃焼が均質になるとともに、主燃焼室の混合気を早期に燃焼させることができる。
副室式内燃機関は、副燃焼室に設けられる点火部をさらに備えてもよい。点火部の第1電極の先端部は、突出する方向にみて第1連通路と第2連通路の間に設けられてもよい。
この構成によれば、点火部の第1電極よりシリンダヘッド側と、第1電極より副燃焼室が突出する方向側とで、旋回流の旋回方向が反対になる。これによって、点火する際に火花を発生させる第1電極付近では、旋回流が弱まるととともに、混合気の乱れが発生する。これによって、着火がさらにしやすい。一方、第1電極の先端部よりシリンダヘッド側、および、第1電極より副燃焼室が突出する方向側は、旋回流が発生する。これによって第1電極付近で発生した火炎が早期に伝播する。
第1連通路、または、第2連通路のいずれか一方は、突出する方向にみて第1電極の先端部との距離が他方よりも短くてもよい。また、第1連通路、または、第2連通路のいずれか一方のうち、先端部との距離が近い側の連通路は、副燃焼室から火炎が噴射される噴射口の面積が他方よりも大きくてもよい。
この構成によれば、例えば、第1連通路と第1電極の先端部までの距離が、第2連通路と第1電極の先端部までの距離よりも近い場合、第1連通路から、火炎が噴射されやすい。さらに、第1連通路から噴射される火炎の直径は、第2連通路から噴射される火炎の直径よりも大きくなる。これによって、第1連通路から噴射される火炎は、第2連通路から噴射される火炎よりも大きく、強力となる。すなわち、第1連通路と第1電極の先端部までの距離と、第2連通路と第1電極の先端部までの距離を調整、および、噴射口の面積を調整することで、副燃焼室から主燃焼室へ噴射する火炎の威力と大きさを調整できる。
第1連通路の内壁面が、副燃焼室の内壁の接線に沿って形成されてもよい。
この構成によれば、第1連通路から副燃焼室に導入される混合気が、壁の内周に導かれる。これによって、混合気は副燃焼室内で渦を形成しやすい。このため、副燃焼室内の混合気のムラや、混合気の流動のバラツキを防止できる。
第2連通路の内壁面が、副燃焼室の内壁の接線に沿って形成されてもよい。
この構成によれば、第2連通路から副燃焼室に導入される混合気が、壁の内周に導かれる。これによって、混合気は副燃焼室内で渦を形成しやすい。このため、副燃焼室内の混合気のムラや、混合気の流動のバラツキを防止できる。
壁の内周の直径は、主燃焼室側からシリンダヘッド側に向かって拡大してもよい。
この構成によれば、第1連通路、および、第2連通路から副燃焼室に導入した混合気は、シリンダヘッド側へ向かうにつれて、流速が弱まる。すなわち、混合気の渦の流速が弱まる。これによって、混合気の流速が速すぎることによって、失火することを防止できる。
本発明の副室式内燃機関では、副燃焼室に旋回流を形成しながらも、第1連通路が副燃焼室に形成する旋回流の旋回方向と、第2連通路が副燃焼室に形成する旋回流の旋回方向が、反対方向となることで、混合気が着火しやすい。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下明細書において、シリンダ軸方向Qとは、シリンダに沿ってピストンの摺動する方向を示す。上下方向と記す場合は、シリンダ軸方向Qを示し、シリンダヘッド側を「上」、ピストン側を「下」とする。また、左右方向Lとは、シリンダ軸方向Qに直交し、吸気ポート及び排気ポートが配置される方向を示す。また、クランク軸方向Pとは、シリンダ軸方向Qに直交し、気筒が配置される方向を示す。
図1に示すように、副室式内燃機関1は、主燃焼室4と、副燃焼室6と、主燃焼室4と副燃焼室6を連通する複数の第1連通路8と、主燃焼室4と副燃焼室6を連通する複数の第2連通路9と、点火プラグ(点火部の一例)10と、主燃焼室4に設けられる燃料噴射弁12と、渦流発生手段14と、を備える。本実施形態では、副室式内燃機関1は、主燃焼室4および副燃焼室6とで構成される気筒Nが、直列に複数配列された直列型内燃機関である。すなわち、主燃焼室4、副燃焼室6、複数の第1連通路8、複数の第2連通路9、点火プラグ10、燃料噴射弁12および、渦流発生手段14は、各気筒Nに備えられる。しかし、気筒Nの配列についてはこれに限定されず、V型であっても水平対向型であってもよい。
主燃焼室4は、シリンダブロック101のシリンダ101a、シリンダヘッド102、およびピストン103に囲まれた空間である。本実施形態では、主燃焼室4は、シリンダヘッド102の吸気ポート105側および排気ポート110側に向けて2つの斜面が形成されるペントルーフ形状である。主燃焼室4は、吸気カム(図示せず)によって駆動される2つの吸気バルブ104aおよび吸気バルブ104bを介して吸気ポート105に接続される。吸気ポート105は、図示しない吸気通路、スロットルバルブ、および、エアクリーナに接続される。また、主燃焼室4は、排気カム(図示せず)によって駆動される2つの排気バルブ109aおよび排気バルブ109bを介して、排気ポート110、排気通路(図示せず)、および、排気浄化触媒(図示せず)に接続される。副室式内燃機関1は、気筒Nの配列方向に設けられる、クランク軸(図示せず)によって動力を出力する。ピストン103は、コンロッド(図示せず)を介してクランク軸を駆動する。
副燃焼室6は、ペントルーフ形状の頂上部に主燃焼室4と隣接して設けられており、副燃焼室壁61に囲まれた空間を有する。副燃焼室6は、シリンダヘッド102から主燃焼室4に向かって突出し、主燃焼室4と、副燃焼室壁61を介して隔てて設けられる。本実施形態では、副燃焼室6は、主燃焼室4のペントルーフ形状の斜面の交線(稜線)の略中央に設けられる。しかし、副燃焼室6は、主燃焼室4の略中央からオフセットして設けられもよい。本実施形態では副燃焼室6は主燃焼室4と同じ中心X1を有する。
図2および図3に示すように、副燃焼室壁61は、断面が中心X1を中心とした円形に形成され、底部61aが円錐台形状に形成される。また、図1に拡大して示すように、副燃焼室壁61の内周61cは、主燃焼室4側からシリンダヘッド102側に向かって直径Drが拡大する。副燃焼室6の容積は、主燃焼室4よりも小さく、点火プラグ10で点火した混合気の火炎が副燃焼室6内に素早く伝播する。
図2に示すように、第1連通路8は、副燃焼室壁61の底部61aに複数個設けられる。第1連通路8は、主燃焼室4と副燃焼室6とを連通し、主燃焼室4の混合気を副燃焼室6に導く。図2示すように、副燃焼室壁61の外周61bの面に、副燃焼室6で燃焼した火炎が噴射される第1噴射口8aが形成される。また、第1連通路8は、副燃焼室壁61の内周61cの面に、混合気を副燃焼室6に導入する第1導入口8bが形成される。本実施形態では、第1連通路8は、例えば、4つ設けられる。
第1連通路8は、副燃焼室6の中心X1から放射状に延びる直径方向Yに対して第1方向F側に傾斜して設けられる。より具体的には、第1連通路8は、中心線C1と外周61bとの交点O1において、交点O1の垂線R1(直径方向Yと同方向の線)に対して第1方向F側に傾斜している。本実施形態では、第1方向Fは、図2において時計回りである。また、後述する渦流発生手段14によって副燃焼室壁61の外周61bに沿って形成される渦流SWは、第1方向F側に旋回する。すなわち、本実施形態では、第1連通路8は、副燃焼室壁61の外周61bに沿って形成される渦流SWの旋回方向(第1方向Fと同じ方向)に沿って延びる。ここで、第1噴射口8aから噴射される火炎は、中心線C1に沿って噴射される。また、渦流SWは、中心線C1と外周61bとの交点O1においては、接線S1に沿って形成される。すなわち、第1連通路8は、接線S1と中心線C1がなす角度が鋭角A1となるように設けられる。
第1連通路8は、副燃焼室6の外側に位置する内壁面8c(クランク軸方向P、または、左右方向Lにみて、中心X1から遠い側の内壁面)と、副燃焼室6の内側に位置する内壁面8d(クランク軸方向P、または、左右方向Lにみて、中心X1から近い側の内壁面)と、で形成される。また、副燃焼室6の外側に位置する内壁面8cは、副燃焼室壁61の内周61cの接線S2上に形成される。より具体的には、第1連通路8は、内壁面8cが、第1導入口8bから第1噴射口8aまで接線S2上に形成される。これによって、第1噴射口8a、第1導入口8b、および副燃焼室6の内周61cの面との間に段差がなくなる。このため、圧縮行程時に混合気が副燃焼室6に導入される場合に、段差によって発生する圧力損失を抑制できる。この結果、副燃焼室6内にらせん状の旋回流が円滑に形成される。
また、本実施形態では、第1連通路8は、副燃焼室壁61の外周61bに向かって、内径が拡大する。より具体的には、第1連通路8の内壁面8cは、第1導入口8bにおける内径Dbよりも第1噴射口8aにおけるの内径Daの方が大きく、第1導入口8bから第1噴射口8aまで第1連通路8の内径が徐々に拡大する。さらに、内壁面8dは、内壁面8cよりも渦流SWの旋回方向(第1方向)Fに大きく傾いて形成される。このため、第1噴射口8aの外周61bに沿った面積と、第1導入口8bの内周61cに沿った面積の差がなくなる。この結果、第1連通路8を通過する火炎の噴射量が減ることを防止できる。さらに、第1連通路8の内壁面8cは、渦流SWの旋回方向(第1方向と同じ方向)Fに向けて内径が拡大する。これによって、第1噴射口8aから噴射される火炎は、渦流SWの旋回方向に沿った方向に指向する。この結果、第1噴射口8aから噴射される火炎がより渦流SWに流されやすくなる。
図1および図3に示すように、第2連通路9は、副燃焼室壁61の底部61aに複数個設けられる。第2連通路9は、主燃焼室4と副燃焼室6とを連通し、主燃焼室4の混合気を副燃焼室6に導く。また、第2連通路9は、第1連通路8と、副燃焼室6が突出する方向の異なる位置に設けられる。本実施形態では、第2連通路9は、第1連通路8よりも副燃焼室6の突出する方向側に設けられる。すなわち、本実施形態では、副燃焼室6は、上下方向(シリンダ軸方向Qと同じ)の下方に突出し、第2連通路9は、第1連通路8よりも上方に設けられる。
図3に示すように、第2連通路9は、副燃焼室壁61の外周61bの面に、副燃焼室6で燃焼した火炎が噴射される第2噴射口9aが形成される。第2噴射口9aは、副燃焼室壁61の外周61bの面に沿って形成される。また、第2連通路9は、副燃焼室壁61の内周61cの面に、混合気を副燃焼室6に導入する第2導入口9bが形成される。第2導入口9bは、副燃焼室壁61の内周61cの面に沿って形成される。本実施形態では、第2連通路9は、例えば、4つ設けられる。
第2連通路9は、副燃焼室6の中心X1から放射状に延びる直径方向Yに対して第1方向F側と反体方向の第2方向U側に傾斜して設けられる。より具体的には、第2連通路9は、中心線C2と外周61bとの交点O2において、交点O2の垂線R(直径方向Yと同方向の線)に対して第1方向F側と反対方向の第2方向U側に傾斜している。本実施形態では、第2方向Uは図3において反時計回りである。すなわち、第2連通路9は、副燃焼室壁61の外周61bに沿って形成される渦流SWの旋回方向(第1方向Fと同じ方向)と反対方向の第2方向U側に沿って延びる。ここで、第2噴射口9aから噴射される火炎は、中心線C2に沿って噴射される。また、渦流SWは、中心線C1と外周61bとの交点O1においては、接線S3に沿って形成される。すなわち、第2連通路9は、接線S3と中心線C2がなす角度が鈍角A2となるように設けられる。
第2連通路9は、副燃焼室6の外側に位置する内壁面8c(クランク軸方向P、または、左右方向Lにみて、中心X1から遠い側の内壁面)と、副燃焼室6の内側に位置する内壁面9d(クランク軸方向P、または、左右方向Lにみて、中心X1から近い側の内壁面)と、で形成される。また、副燃焼室6の外側に位置する内壁面9cは、副燃焼室壁61の内周61cの接線S4上に形成される。より具体的には、第2連通路9は、内壁面9cが、第2導入口9bから第2噴射口9aまで接線S4上に形成される。これによって、第2噴射口9a、第2導入口9b、および副燃焼室6の内周61cの面との間に、段差がなくなる。このため、圧縮行程時に混合気が副燃焼室6に導入される場合に、段差による圧力損失が減る。この結果、副燃焼室6内にらせん状の旋回流が円滑に形成される。
また、本実施形態では、第2連通路9は、副燃焼室壁61の外周61bに向かって、内径が同一である。より具体的には、第2連通路9は、第2導入口9bにおける内径と第2噴射口9aにおける内径は同じである。すなわち、第1連通路8の第1噴射口8aの面積は、第2連通路9の第2噴射口9aの面積よりも大きい。
図1および図2に示すように、点火プラグ10は、副燃焼室6の中心X1に重なる位置に第1電極(中心電極)10cが配置される。また、点火プラグ10は、第1電極10aと、第1電極10aに対向して配置され、第1電極10aから放出される電気が流れる第2電極(接地電極)10bと、を有する。点火プラグ10は、第1電極10aから第2電極10bに向けて電気エネルギを放電し火花を発生させて、副燃焼室6の混合気に点火する。図1に拡大して示すように、点火プラグ10の第1電極10aは、副燃焼室6が突出する方向(本実施形態ではシリンダ軸方向Q)にみて、第1電極10aの先端部10cは、第1連通路8と第2連通路9の間に設けられる。また、第1電極10aの先端部10cと第1連通路8との第1距離Z1は、第2連通路9と、第1電極10aの先端部10cとの第2距離Z2よりも短い。すなわち、第1電極10aの先端部10cは、上下方向にみて、第2連通路9よりも第1連通路8に近い位置に設けられる。
燃料噴射弁12は、主燃焼室4に向けて設けられる。また、燃料噴射弁12は、副燃焼室6の外に設けられる。本実施形態では、燃料噴射弁12は、主燃焼室4に直接燃料を噴射する。すなわち、副室式内燃機関1は、直噴型の内燃機関である。燃料噴射弁12は、噴射量と噴射時期が制御される。また、燃料噴射弁12は、図示しない燃料噴射ポンプ、および、燃料タンクに接続される。燃料噴射弁12は、シリンダヘッド102の吸気弁104側に配置される。本実施形態では、副室式内燃機関1の空燃比は、理論空燃比よりもリーンな値に設定される。すなわち、副室式内燃機関1は、希薄燃焼で運転される。これによって、燃費性能が向上する。
図4および図5に示すように、渦流発生手段14は、第1方向Fと同じ方向に旋回する渦流SWを主燃焼室4に発生させる。本実施形態では、吸気バルブ104aと吸気バルブ104bのリフト高さを変えることで渦流SWを発生させる。しかし、渦流SWは、吸気ポート105の形状によっても発生させることができる。また、本実施形態では、渦流SWは、ピストン103の摺動方向(シリンダ軸方向Q)に垂直な面に対し、ピストン103側から見て時計回りに旋回するように形成されるスワール流である。渦流SWは、シリンダ101aの内壁面に沿って形成されるとともに、副燃焼室壁61の外周61bに沿って旋回するように形成される。
このように構成された副室式内燃機関1では、吸気行程では、吸気バルブ104aおよび吸気バルブ104bが開弁するとともに、ピストン103が下降し、吸気が主燃焼室4および副燃焼室6に導入される。このとき、吸気バルブ104aと吸気バルブ104bのリフト高さの違いによって、主燃焼室4に渦流SWが発生する。また、本実施形態では、吸気は、図示しない過給機によって加圧される。これによって、主燃焼室4および副燃焼室6の圧力は、吸気の圧力と同じになる。吸気行程では、主として主燃焼室4に燃料を供給するための燃料噴射を行うように、燃料噴射弁12が制御される。噴射された燃料は、主燃焼室4内で吸気と混じり混合気を形成する。混合気は、ピストン103が下がるとともに主燃焼室4全体に供給される。
圧縮行程では、吸気バルブ104aおよび吸気バルブ104bが閉弁するとともにピストン103が上昇し、主燃焼室4の混合気が圧縮される。図4および図5に示すように、圧縮行程で、ピストン103上昇すると、主燃焼室4から第1連通路8および第2連通路9を介して混合気が副燃焼室6に導入される。図4に示すとおり、このとき、第1連通路8によって混合気は、第1方向Fと反対方向となる第2方向Uの旋回流(図4の副燃焼室6内の矢印参照)となって副燃焼室6に導入される。一方、図5に示すとおり、第2連通路9によって混合気は、第1方向Fの旋回流(図5の副燃焼室6内の矢印参照)となって副燃焼室6に導入される。
このように、第1連通路8から導入される混合気と、第2連通路9から導入される混合気が、互いに異なる旋回方向となる。互いに異なる旋回方向の混合気が副燃焼室6内でぶつかると、互いの混合気の旋回方向の流速を弱め合うともに、乱れをつくる。これによって、旋回流の流速を減速させることができる。この結果、旋回流の流速が原因となる失火を防止することができる。さらに、混合気の乱れが多いほど、副燃焼室6内の混合気は均質になる。これによって、副燃焼室6の混合気が着火しやすい。
また、第2連通路9の第2噴射口9aの面積が、第1連通路8の第1噴射口8aの面積よりも小さければ、第2連通路9から導入される混合気の方が、第1連通路8から導入される混合気よりも流速が早い。これによって、第2連通路9から導入される混合気の方が、旋回流の流速が早くなる。このように、第2連通路9の第2噴射口9aの面積と、第1連通路8の第1噴射口8aの面積を調整することで、副燃焼室6の混合気の旋回流を調整することができる。これによって、副燃焼室6には、均質な混合気が形成される。
副燃焼室6に導入された混合気は、点火プラグ10によって点火され燃焼する。本実施形態では、点火プラグ10の第1電極10aは、副燃焼室6が突出する方向にみて第1連通路8と第2連通路9の間に設けられる。点火プラグ10の第1電極10aよりシリンダヘッド側と、第1電極10aより副燃焼室6が突出する方向側とで、旋回流の旋回方向が反対になる。これによって、第1電極10a付近では、旋回流が弱まるととともに、混合気の乱れが発生する。この結果、着火がさらにしやすい。一方、第1電極10aよりシリンダヘッド側(上方側)、および、第1電極10aより副燃焼室6が突出する方向側(下方側)は、旋回流が発生する。これによって第1電極付近で発生した火炎が早期に伝播する。
図6に示すように、副燃焼室6内の混合気が燃焼すると、第1噴射口8aから火炎G1が噴射される。また、図7に示すように、第2噴射口9aから火炎G2が噴射される。そして、主燃焼室4の混合気が燃焼し、燃焼によって発生する燃焼ガスで圧力が上昇することでピストン103が押し下げられ、膨張行程に進む。
本実施形態では、第1連通路8は、副燃焼室壁61の外周61bに沿って形成される渦流SWの旋回方向(第1方向Fと同じ方向)に沿って延びる。図6に示すように、これによって、火炎G1は、噴射されたのち、渦流SWによって渦流SWの旋回方向に流される。このため、火炎G1は隣り合う第1連通路8に向かって火炎G1rのように流される(図6 矢印G1n参照)。この結果、主燃焼室4の隣の第1連通路8から噴射される火炎までの間の空間Vに火炎G1が広がる。
また、第2連通路9は、副燃焼室壁61の外周61bに沿って形成される渦流SWの旋回方向(第1方向F)の反対方向となる第2方向Uに沿って延びる。これによって、火炎G2は、噴射されたのち、渦流SWと対向する。このため、火炎G2は渦流SWによって、火炎G2rのように乱れ拡散する。この結果、主燃焼室4の隣の第2連通路9から噴射される火炎までの間の空間Vに火炎G2が拡散するとともに乱れる。
このように、主燃焼室4に火炎G1と火炎G2によって、乱れと拡散を発生させることで、火炎が均質に拡散しながらも乱れをもって主燃焼室4内の混合気に着火する。この結果、主燃焼室4の燃焼が均質になるとともに、主燃焼室4の混合気を早期に燃焼させることができる。さらに、火炎G1と火炎G2は、渦流SWによって貫徹力が弱められ、シリンダ101aに火炎が直接当たることを抑制できる。これによって、火炎G1がシリンダ101aによって冷却されて発生する冷却損失を低減できる。
さらに、本実施形態では、第1連通路8の第1噴射口8aの面積は、第2連通路9の第2噴射口9aよりも大きい。第1連通路8は、第2連通路9よりも第1電極10aに近い距離にある。すなわち、点火プラグ10で着火した混合気は、火炎となって第2連通路9より近くて噴射口の面積の大きい第1連通路8へ流れる。これによって火炎G1は火炎G2よりも、直径も大きく、噴射量も多くなる。このように、第1連通路8と、第2連通路9の位置と、噴射口の面積を調整することで、主燃焼室4に噴射する火炎の大きさと噴射量を調整することができる。これによって、主燃焼室4をより均質に燃焼することができる。
排気行程では、排気バルブ109が開弁するとともに、ピストン103が下死点から上昇し、シリンダ内の燃焼ガス(排気)が排気ポート110に排出される。そして、ピストン103が上死点に達すると、再び吸気行程が始まる。このようにピストン103が2往復すると4つの行程が完了する。
以上説明した通り、本実施形態の副室式内燃機関1では、第1連通路8および第2連通路9によって、副燃焼室6に旋回流を形成しながらも、混合気が着火しやすい。
<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
(a)本実施形態では、副室式内燃機関1は、直噴型の内燃機関を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、吸気ポート105に設けられる吸気ポートインジェクタを備える副室式内燃機関であってもよい。
(b)本実施形態では、第1連通路8、および、第2連通路9は、副燃焼室壁61に4つ設ける例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。第1連通路8および第2連通路9は、1つでも複数でもよい。
(c)本実施形態では、第1連通路8は、副燃焼室壁61の外周61bに向かって、直径が拡大する例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第1連通路8の内径は一定であってもよい。すなわち、図2における第1噴射口8aの直径Daと、第1導入口8bの直径Dbは同じであってもよい。また、第2連通路9の内径が一定となる例を用いて説明したが、第2連通路9は、副燃焼室壁61の外周61bに向かって、直径が拡大してもよい。
(d)本実施形態では、第1連通路8の第1噴射口8aの面積が、第2連通路9の第2噴射口9aの面積よりも大きい例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。噴射口の面積は、第1連通路8、または、第2連通路9と同じでもよい。また、第1噴射口8a、または、第2噴射口9aのいずれか一方の面積を他方より大きくする場合は、第1電極10aの先端部10cまでの距離が短い方の連通路の噴射口の面積を、他方の連通路の噴射口の面積より大きくすればよい。
(e)本実施形態では、第2連通路9は、第1連通路8よりも副燃焼室6が突出する方向側に設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第1連通路8は、第2連通路9よりも副燃焼室6が突出する方向側に設けてもよい。すなわち、第1方向に沿った第1連通路8と、第2方向に沿った第2連通路9が、副燃焼室6が突出する方向にみて異なる位置にあればよい。また、本実施形態では、第1電極10aは、第1連通路8と第2連通路9の間に設けたが、本発明はこれに限定されない。第1電極10aは、第1連通路8と第2連通路9よりもシリンダヘッド側(上方)にあってもよい。
(f)本実施形態では、底部61aは円錐台形状を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。底部61aの形状は円錐形状、半球状など種々形状であってもよい。
(g)本実施形態では、渦流発生手段14が、スワール流を発生させる例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。渦流発生手段14は、シリンダ軸方向Qに平行な面に沿って一方向に旋回する縦型の渦でタンブル流を発生させてもよい。この場合に、第1連通路8および第2連通路9のいずれか一方は、タンブル流の旋回方向に沿って形成され、他方はタンブル流の旋回方向と反転方向に沿って形成されてもよい。
1:副室式内燃機関,4:主燃焼室,6:副燃焼室,
8:第1連通路,8a:第1噴射口,8c:内壁面,
9:第2連通路,9a:第2噴射口,9c:内壁面,
10:点火プラグ(点火部),10a:第1電極,10c:先端部
14:渦流発生手段,61:副燃焼室壁,
61c:内周,101a:シリンダ,102:シリンダヘッド,103:ピストン,
F:第1方向,U:第2方向,S2:接線,S4:接線,
SW:渦流,Y:直径方向
8:第1連通路,8a:第1噴射口,8c:内壁面,
9:第2連通路,9a:第2噴射口,9c:内壁面,
10:点火プラグ(点火部),10a:第1電極,10c:先端部
14:渦流発生手段,61:副燃焼室壁,
61c:内周,101a:シリンダ,102:シリンダヘッド,103:ピストン,
F:第1方向,U:第2方向,S2:接線,S4:接線,
SW:渦流,Y:直径方向
Claims (7)
- シリンダヘッドと、シリンダと、ピストンと、に囲まれる主燃焼室と、
前記シリンダヘッドから前記主燃焼室に向かって突出し、前記主燃焼室と壁を隔てて設けられる副燃焼室と、
前記壁に設けられ、前記主燃焼室と前記副燃焼室を連通する第1連通路と、
前記壁の前記第1連通路と前記突出する方向の異なる位置に設けられ、前記主燃焼室と前記副燃焼室を連通する第2連通路と、
を備え、
前記第1連通路は、前記副燃焼室の直径方向に対して第1方向側に傾斜して設けられ、
前記第2連通路は、前記直径方向に対して前記第1方向側と反対方向の第2方向側に傾斜して設けられる、
副室式内燃機関。 - 前記主燃焼室で前記第1方向に旋回する渦流を発生させる渦流発生手段をさらに備える、
請求項1項に記載の副室式内燃機関。 - 前記副燃焼室に設けられる点火部をさらに備え、
前記点火部の第1電極の先端部は、前記突出する方向にみて前記第1連通路と前記第2連通路の間に設けられる、
請求項1または2に記載の副室式内燃機関。 - 前記第1連通路、または、前記第2連通路のいずれか一方は、前記突出する方向にみて前記第1電極の前記先端部との距離が他方よりも短く、
前記第1連通路、または、前記第2連通路のいずれか一方のうち、前記先端部との距離が短い側の連通路は、前記副燃焼室から火炎が噴射される噴射口の面積が他方よりも大きい、
請求項3に記載の副室式内燃機関。 - 前記第1連通路の内壁面が、前記副燃焼室の内壁の接線に沿って形成される、
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。 - 前記第2連通路の内壁面が、前記副燃焼室の内壁の接線に沿って形成される、
請求項1から5のいずれか1項に記載の副室式内燃機関。 - 前記壁の内周の直径は、前記主燃焼室側から前記シリンダヘッド側に向かって拡大する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の副室式内燃機関。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019061138A JP2022078375A (ja) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | 副室式内燃機関 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2019061138A Pending JP2022078375A (ja) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | 副室式内燃機関 |
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WO (1) | WO2020196683A1 (ja) |
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2019
- 2019-03-27 JP JP2019061138A patent/JP2022078375A/ja active Pending
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2020
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WO2020196683A1 (ja) | 2020-10-01 |
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