JP5395622B2 - Engine and pre-chamber plug attached to the engine - Google Patents
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Description
本発明は、点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーがプラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備え、当該カバー付きプラグ本体がシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通部が前記プラグカバーに備えられているエンジン及びそれに装着されるプレチャンバープラグに関する。 The present invention comprises a plug body with a cover provided on a plug body that covers an ignition point and forms an ignition chamber. The plug body with a cover is attached to a cylinder head, and the combustion faces the ignition chamber and the piston. The present invention relates to an engine in which a communication portion that communicates with a chamber is provided in the plug cover, and a pre-chamber plug that is attached to the engine.
火花点火エンジンでは、希薄混合気の安定した着火を確保するため、点火プラグ本体の点火点を覆って点火室を形成するプラグカバーを備えたプレチャンバープラグをシリンダヘッドに設ける場合がある。
当該プレチャンバープラグは、そのプラグカバーに単数又は複数の連通孔を設けて構成され、当該連通孔が点火室と燃焼室とを連通するように構成されている。当該連通孔は、吸気行程において燃焼室に吸気された燃焼用空気と燃料との混合気を、主に圧縮行程において燃焼室から点火室へ流入させると共に、燃焼膨張行程において点火室内で混合気が火花点火されることにより形成された燃焼火炎を点火室から燃焼室へ噴出させる。燃焼室では、連通孔から噴出された燃焼火炎により混合気が燃焼することとなる(特許文献1、2を参照)。
In a spark ignition engine, in order to ensure stable ignition of a lean air-fuel mixture, a pre-chamber plug having a plug cover that covers an ignition point of the spark plug body and forms an ignition chamber may be provided in the cylinder head.
The pre-chamber plug is configured by providing one or a plurality of communication holes in the plug cover, and the communication holes are configured to communicate the ignition chamber and the combustion chamber. The communication hole allows the air-fuel mixture of combustion air and fuel sucked into the combustion chamber in the intake stroke to flow into the ignition chamber from the combustion chamber mainly in the compression stroke, and the air-fuel mixture in the ignition chamber in the combustion expansion stroke. A combustion flame formed by spark ignition is ejected from the ignition chamber to the combustion chamber. In the combustion chamber, the air-fuel mixture is combusted by the combustion flame ejected from the communication hole (see Patent Documents 1 and 2).
また、同じくプレチャンバープラグを備えた火花点火エンジンにおいて、プレチャンバープラグでの連通路の構成として、吸気バルブ側に向けて設けられた連通孔の開口面積を、排気バルブ側に向けて設けられた連通孔の開口面積よりも大きく構成しているものが知られている(特許文献3を参照)。 Further, in the spark ignition engine similarly provided with the pre-chamber plug, as an arrangement of the communication path in the pre-chamber plug, the opening area of the communication hole provided toward the intake valve side is provided toward the exhaust valve side. What is comprised larger than the opening area of a communicating hole is known (refer patent document 3).
上記特許文献1、2に記載のプレチャンバープラグを備えたエンジンでは、圧縮行程において、連通孔を介して燃焼室から点火室へ導かれる混合気は、連通孔の開口面積が小さい等の理由により、点火室内への混合気の流入が制限され、点火室内において残留する排ガスと十分に混合し難く、点火点周囲の燃料濃度が低くなって着火性が悪化するという問題があった。更に、混合気を希薄化した場合、この問題が顕著になり、リーン限界(混合気の希薄化の限界)が制限されていた。
In the engine provided with the pre-chamber plug described in
上記特許文献3に記載のプレチャンバープラグを備えたエンジンでは、吸気バルブ側に向けて設けられた連通孔の開口面積が大きくなっているため、連通孔を介して燃焼室から点火室への混合気の流入を促進することができる。しかしながら、吸気バブル側に設けられた連通部と排気バルブ側に設けられた連通部とで開口面積に大小関係があるので、点火室から連通部を通して燃焼室に噴出させる燃焼火炎の流量や流速等が吸気バルブ側と排気バルブ側とで異なり、燃焼室に対する燃焼火炎の噴出が偏ったものとなり、燃焼室に対する火炎の噴出状態を均一な所望の状態にできないという問題が生じる。
In the engine provided with the pre-chamber plug described in
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーがプラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備えたエンジンにおいて、プラグカバーに設けられた連通孔を介して燃焼室から点火室への混合気の流入を促進することができながら、燃焼室に対する火炎の噴出状態を均一な所望の状態にできるエンジン及びそれに装着されるプレチャンバープラグを提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an engine having a plug body with a cover in which a plug cover that covers an ignition point and forms an ignition chamber is provided on the plug body. An engine that can promote the inflow of the air-fuel mixture from the combustion chamber to the ignition chamber through the communication hole provided in the combustion chamber, and can make the flame injection state to the combustion chamber uniform and a desired state The point is to provide a chamber plug.
上記目的を達成するための本発明のエンジンは、点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーがプラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備え、当該カバー付きプラグ本体がシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通部が前記プラグカバーに備えられており、
その特徴構成は、前記カバー付きプラグ本体の先端を、前記燃焼室の内側へ突出した突出姿勢と、前記突出姿勢における前記燃焼室内の位置より突出量が減少した引退姿勢とを切り替える出退姿勢切替手段を有し、
前記突出姿勢における前記連通部の開口面積が、前記引退姿勢における前記連通部の開口面積よりも大きく設定され、
前記カバー付きプラグ本体は、前記燃焼室の圧力変化により前記燃焼室に対する出退方向に移動自在に設けられ、
前記出退姿勢切替手段は、前記カバー付きプラグ本体を前記燃焼室に対する出退方向の突出側に付勢する付勢手段を備えている点にある。
The engine of the present invention for achieving the above object comprises a plug body with a cover provided on a plug body that covers an ignition point and forms an ignition chamber, and the plug body with a cover is attached to a cylinder head, The plug cover is provided with a communication portion that communicates the ignition chamber and the combustion chamber facing the piston,
The characteristic configuration is that the position of the plug body with the cover is switched between a protruding posture in which the tip of the plug main body protrudes to the inside of the combustion chamber and a retracted posture in which the protruding amount is reduced from the position in the combustion chamber in the protruding posture. Having means,
The opening area of the communicating portion in the protruding posture is set larger than the opening area of the communicating portion in the retracted posture ;
The cover-attached plug body is provided so as to be movable in a retreating direction with respect to the combustion chamber by a pressure change of the combustion chamber,
The exit / retreat posture switching means is provided with a biasing means for biasing the plug main body with the cover toward the protruding side in the retracting direction with respect to the combustion chamber .
上記特徴構成によれば、カバー付きプラグ本体の先端、即ちプラグカバーの先端が、燃焼室の内側へ突出する突出姿勢と、突出姿勢における燃焼室内の位置より突出量が減少した引退姿勢とに切り替えられ、突出姿勢における連通部の開口面積が、引退姿勢における連通部の開口面積よりも大きくなる。
これにより、例えば、点火室へ混合気が流入する吸気行程や圧縮行程においては、カバー付きプラグ本体を突出姿勢にして連通部の開口面積を大きくして、燃焼室から点火室へ混合気を適切に導いて、当該混合気と点火室に残留している排ガスとを十分に混合できる。これにより点火室における着火性を向上できるため、混合気を希薄化した場合であっても、混合気を比較的良好に着火できるので、リーン限界(混合気の希薄化の限界)を拡張できる。
一方、点火室から燃焼火炎が噴出する燃焼膨張行程においては、カバー付きプラグ本体を引退姿勢にして連通部の開口面積を小さくして、点火室から燃焼室へ噴出される燃焼火炎の流速を速めることができ、燃焼火炎の伝播途中における失火を抑制できる。
以上から、点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーがプラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備えたエンジンにおいて、プラグカバーに設けられた連通孔を介して燃焼室から点火室へ流入する混合気が、点火室に残留する排ガスと適切に混合して混合気のリーン限界を拡張可能であると共に、連通孔を介して点火室から燃焼室へ噴出する燃焼火炎の流速を速くして失火の発生を抑制でき、しかも燃焼室に対する火炎の噴出状態を均一な所望の状態にできるエンジンを実現できる。
According to the above characteristic configuration, the tip of the plug body with cover, that is, the tip of the plug cover, is switched between a protruding posture in which the tip protrudes to the inside of the combustion chamber and a retracted posture in which the protruding amount is reduced from the position in the combustion chamber in the protruding posture. Thus, the opening area of the communicating portion in the protruding posture is larger than the opening area of the communicating portion in the retracted posture.
Thus, for example, in the intake stroke or compression stroke in which the air-fuel mixture flows into the ignition chamber, the cover body with the cover is in a protruding posture to increase the opening area of the communication portion, so that the air-fuel mixture is appropriately transferred from the combustion chamber to the ignition chamber. The mixture can be sufficiently mixed with the exhaust gas remaining in the ignition chamber. As a result, the ignitability in the ignition chamber can be improved, and even when the air-fuel mixture is diluted, the air-fuel mixture can be ignited relatively well, so that the lean limit (the limit of air-fuel mixture dilution) can be extended.
On the other hand, in the combustion expansion process in which the combustion flame is ejected from the ignition chamber, the cover body with the cover is retracted to reduce the opening area of the communication portion, and the flow velocity of the combustion flame ejected from the ignition chamber to the combustion chamber is increased. And misfire during the propagation of the combustion flame can be suppressed.
From the above, in an engine provided with a plug body with a cover provided with a plug cover that covers the ignition point and forms an ignition chamber, the plug cover flows into the ignition chamber from the combustion chamber through the communication hole provided in the plug cover. The mixture can be properly mixed with the exhaust gas remaining in the ignition chamber to expand the lean limit of the mixture, and misfiring can be achieved by increasing the flow rate of the combustion flame that is ejected from the ignition chamber to the combustion chamber through the communication hole. Therefore, it is possible to realize an engine that can suppress the occurrence of the above and can make the jet state of the flame to the combustion chamber uniform and desired.
加えて、上記特徴構成によれば、付勢手段が、カバー付きプラグ本体を燃焼室に対する出退方向の突出側に付勢しているので、付勢手段の付勢力が燃焼室の圧力より大きいと、カバー付きプラグ本体は付勢手段の付勢力により燃焼室に対して突出する側に移動した状態が維持され、突出姿勢に切り替えられる。一方、燃焼室の圧力が上昇して付勢手段の付勢力よりも大きくなると、カバー付きプラグ本体が燃焼室に対して引退側に移動して、引退姿勢に切り替えられる。これにより、圧縮行程の後期や燃焼膨張行程よりも燃焼室の圧力が小さくなる吸気行程や圧縮行程の初期では、カバー付きプラグ本体を突出姿勢に切り替え可能となり、燃焼室の圧力が大きくなる圧縮行程の後期や燃焼膨張行程では、カバー付きプラグ本体を引退姿勢に切り替え可能となる。 In addition , according to the above characteristic configuration, the urging means urges the plug main body with the cover toward the protruding side in the retracting direction with respect to the combustion chamber, so that the urging force of the urging means is larger than the pressure of the combustion chamber. Then, the cover main body with the cover is maintained in the state of moving to the side protruding from the combustion chamber by the urging force of the urging means, and is switched to the protruding posture. On the other hand, when the pressure in the combustion chamber rises and becomes larger than the urging force of the urging means, the plug body with the cover moves to the retreating side with respect to the combustion chamber and is switched to the retreat posture. As a result, the plug body with cover can be switched to the protruding position at the later stage of the compression stroke or at the initial stage of the intake stroke or the compression stroke where the pressure in the combustion chamber becomes smaller than the combustion expansion stroke, and the compression stroke in which the pressure in the combustion chamber increases. In the later stage and the combustion expansion stroke, the plug body with the cover can be switched to the retracted posture.
本発明のエンジンの更なる特徴構成は、前記付勢手段の付勢力は、排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期における前記燃焼室の圧力よりも大きく設定されており、且つ、圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期における前記燃焼室の圧力より小さく設定されている点にある。 According to a further characteristic configuration of the engine of the present invention, the urging force of the urging means is set to be larger than the pressure in the combustion chamber in the middle to late period of the exhaust stroke, the intake stroke, and the initial to middle period of the compression stroke. In addition, the pressure is set to be smaller than the pressure in the combustion chamber from the middle stage to the latter stage of the compression stroke, from the early stage to the middle stage of the combustion expansion stroke, and the exhaust stroke.
上記特徴構成によれば、排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期の期間において、付勢手段の付勢力は当該期間での燃焼室の圧力よりも大きく設定されているため、カバー付きプラグ本体を的確に突出姿勢に維持できる。これにより、吸気行程は勿論、圧縮行程の初期から中期において、連通部の開口面積を大きくすることができ、当該連通部を介し、混合気を燃焼室から点火室へ適切に導くことができる。
一方、圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期の期間おいて、付勢手段の付勢力は当該期間での燃焼室の圧力よりも小さく設定されているため、カバー付きプラグ本体を的確に引退姿勢に維持できる。これにより、点火室から燃焼室に燃焼火炎を噴出させる際には、連通部の開口面積を小さくすることができ、当該連通部を介し、点火室から燃焼室へ噴出される燃焼火炎の流速を速くすることができる。
According to the above characteristic configuration, the urging force of the urging means is set to be larger than the pressure of the combustion chamber during the period from the middle stage to the latter stage of the exhaust stroke, the intake stroke, and the initial stage to the middle stage of the compression stroke. Therefore, the plug body with the cover can be accurately maintained in the protruding posture. As a result, the opening area of the communication portion can be increased from the initial stage to the middle stage of the compression stroke as well as the intake stroke, and the air-fuel mixture can be appropriately guided from the combustion chamber to the ignition chamber via the communication portion.
On the other hand, since the urging force of the urging means is set to be smaller than the pressure of the combustion chamber during the middle to late period of the compression stroke, the initial period to the middle period of the combustion expansion stroke, and the exhaust stroke, a cover is attached. The plug body can be accurately maintained in the retracted position. As a result, when the combustion flame is ejected from the ignition chamber to the combustion chamber, the opening area of the communication portion can be reduced, and the flow rate of the combustion flame ejected from the ignition chamber to the combustion chamber via the communication portion can be reduced. Can be fast.
本発明のエンジンの更なる特徴構成は、前記付勢手段は、前記シリンダヘッドに固定された支持部材と前記カバー付きプラグ本体との間に付勢部材を配置させている点にある。 A further characteristic configuration of the engine according to the present invention is that the urging means has an urging member disposed between the support member fixed to the cylinder head and the plug body with the cover.
上記特徴構成によれば、支持部材と付勢部材から成る比較的簡単な構成の付勢手段により、カバー付きプラグ本体を突出姿勢と引退姿勢とに切り替えることができるので、構造を簡略化できると共に、設計が容易になる等の効果が期待できる。しかも、付勢部材については、支持部材とカバー付きプラグ本体との間に配置するという簡単な構成でありながら、カバー付きプラグ本体を付勢する方向を適切な方向とすることができる。 According to the above characteristic configuration, the cover body with the cover can be switched between the projecting posture and the retracted posture by the biasing means having a relatively simple configuration including the support member and the biasing member, so that the structure can be simplified. Effects such as easy design can be expected. Moreover, the urging member can be set in an appropriate direction for urging the plug main body with the cover, although it has a simple configuration of being arranged between the support member and the plug main body with the cover.
本発明のエンジンの更なる特徴構成は、前記連通部は、前記引退姿勢において、前記カバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位が、シリンダヘッドの壁面によって閉止され非連通状態となる点にある。 According to a further characteristic configuration of the engine of the present invention, the communication portion is configured such that, in the retracted position, a portion provided on the base end side of the plug body with the cover is closed by the wall surface of the cylinder head and is in a non-communication state. It is in.
上記特徴構成によれば、連通部は、引退姿勢において、カバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位がシリンダヘッドの壁面によって閉止され非連通状態となり、連通部の開口面積を小さくできる。即ち、連通部のカバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位は、カバー付きプラグ本体が引退姿勢となることで、特に、別途弁体等を設けない構成であっても適切に閉止され、非連通状態となる。 According to the above characteristic configuration, in the retracted posture, the communication portion is closed by the wall surface of the cylinder head at the base end side of the plug body with the cover and becomes in a non-communication state, and the opening area of the communication portion can be reduced. That is, the part provided on the base end side of the plug body with the cover of the communication portion is appropriately closed even if the plug body with the cover is in the retracted position, even if the valve body is not provided separately. , It becomes a non-communication state.
本発明のエンジンの更なる特徴構成は、前記連通部は、前記カバー付きプラグ本体の先端側に設けられた先端側連通孔と、前記カバー付きプラグ本体の先端側より基端側に設けられた基端側連通孔とを有し、
前記引退姿勢において、前記先端側連通孔は、前記点火室と前記燃焼室とを連通する連通状態を維持し、前記基端側連通孔は、前記シリンダヘッドの壁面によって閉止され前記点火室と前記燃焼室とを連通しない非連通状態を維持する点にある。
According to a further characteristic configuration of the engine of the present invention, the communication portion is provided on a distal end side from a distal end side of the plug body with cover and a distal end side communication hole provided on a distal end side of the plug body with cover. A proximal end side communication hole,
In the retracted position, the distal end side communication hole maintains a communication state in which the ignition chamber communicates with the combustion chamber, and the proximal end side communication hole is closed by a wall surface of the cylinder head, and the ignition chamber and the combustion chamber are closed. It is in the point which maintains the non-communication state which does not connect with a combustion chamber.
上記特徴構成によれば、カバー付きプラグ本体が突出姿勢を維持している場合、先端側連通孔及び基端側連通孔が、点火室と燃焼室とを連通する連通状態を維持する。即ち、突出姿勢において、連通部は、先端側連通孔と基端側連通孔とが開放して、開口面積が大きくなる。これにより、突出姿勢において、点火室から燃焼室へ流入する混合気を適切に導いて、当該混合気と点火室に残留している排ガスとを十分に混合できる。
一方、カバー付きプラグ本体が引退姿勢を維持している場合、先端側連通孔が、点火室と燃焼室とを連通する連通状態を維持し、基端側連通孔は、点火室と燃焼室とを連通しない非連通状態を維持する。即ち、連通部は、引退姿勢において、先端側連通孔を開放し基端側連通孔を閉止して、開口面積が小さくなる。これにより、引退姿勢において、点火室から燃焼室へ導かれる燃焼火炎を、先端側連通孔のみから高速で噴出させることができる。
According to the above characteristic configuration, when the plug body with the cover maintains the projecting posture, the distal end side communication hole and the proximal end side communication hole maintain the communication state in which the ignition chamber and the combustion chamber communicate with each other. That is, in the projecting posture, the communication portion has a larger opening area because the distal end side communication hole and the proximal end side communication hole are opened. Thus, in the projecting posture, the air-fuel mixture flowing from the ignition chamber to the combustion chamber can be appropriately guided, and the air-fuel mixture and the exhaust gas remaining in the ignition chamber can be sufficiently mixed.
On the other hand, when the plug body with the cover is maintained in the retracted posture, the distal end side communication hole maintains a communication state in which the ignition chamber and the combustion chamber communicate with each other, and the proximal end side communication hole includes the ignition chamber and the combustion chamber. Maintain a non-communication state that does not communicate. That is, in the retracted posture, the communication portion opens the distal end side communication hole and closes the proximal end side communication hole, thereby reducing the opening area. Thereby, in a retreat posture, the combustion flame guided from the ignition chamber to the combustion chamber can be ejected at high speed only from the front end side communication hole.
上記目的を達成するためのプレチャンバープラグは、点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーがプラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備え、装着対象のエンジンのシリンダヘッドに前記カバー付きプラグ本体を装着した状態において、ピストンに面する燃焼室と前記プラグカバー内に形成された点火室とを連通する連通部が前記プラグカバーに形成されており、
その特徴構成は、前記カバー付きプラグ本体の先端を、前記燃焼室の内側へ突出した突出姿勢と、前記突出姿勢における前記燃焼室内の位置より突出量が減少した引退姿勢とに切り替える出退姿勢切替手段を有し、
前記突出姿勢における前記連通部の開口面積が、前記引退姿勢における前記連通部の開口面積よりも大きく設定されている点にある。
A pre-chamber plug for achieving the above object includes a plug body with a cover in which a plug cover that covers an ignition point and forms an ignition chamber is provided on the plug body, and the plug body with the cover is mounted on a cylinder head of an engine to be mounted. In the state where is mounted, the plug cover is formed in the plug cover to communicate the combustion chamber facing the piston and the ignition chamber formed in the plug cover,
The characteristic configuration is such that the tip of the plug main body with the cover is switched between a protruding posture protruding inward of the combustion chamber and a retracted posture in which the protruding amount is reduced from the position in the combustion chamber in the protruding posture. Having means,
The opening area of the communication portion in the protruding posture is set to be larger than the opening area of the communication portion in the retracted posture.
上記特徴構成によれば、装着対象のエンジンのシリンダヘッドに前記カバー付きプラグ本体を装着した状態において、カバー付きプラグ本体の先端、即ちプラグカバーの先端が、燃焼室の内側へ突出する突出姿勢と、突出姿勢における燃焼室内の位置より突出量が減少した引退姿勢とに切り替えられ、突出姿勢における連通部の開口面積が、引退姿勢における連通部の開口面積よりも大きくなる。
これにより、例えば、点火室へ混合気が流入する吸気行程や圧縮行程においては、カバー付きプラグ本体を突出姿勢にして連通部の開口面積を大きくして、燃焼室から点火室へ混合気を適切に導いて、当該混合気と点火室に残留している排ガスとを十分に混合できる。これにより点火室における着火性を向上できるため、混合気を希薄化した場合であっても、混合気を比較的良好に着火できるので、リーン限界(混合気の希薄化の限界)を拡張できる。
一方、点火室から燃焼火炎が噴出する燃焼膨張行程においては、カバー付きプラグ本体を引退姿勢にして連通部の開口面積を小さくして、点火室から燃焼室へ噴出される燃焼火炎の流速を速めることができ、燃焼火炎の伝播途中における失火を抑制できる。
According to the above characteristic configuration, when the plug body with cover is attached to the cylinder head of the engine to be attached, the tip of the plug body with cover, that is, the tip of the plug cover protrudes to the inside of the combustion chamber. Thus, the retraction posture in which the protrusion amount is reduced from the position in the combustion chamber in the protruding posture is changed, and the opening area of the communicating portion in the protruding posture is larger than the opening area of the communicating portion in the retracting posture.
Thus, for example, in the intake stroke or compression stroke in which the air-fuel mixture flows into the ignition chamber, the cover body with the cover is in a protruding posture to increase the opening area of the communication portion, so that the air-fuel mixture is appropriately transferred from the combustion chamber to the ignition chamber. The mixture can be sufficiently mixed with the exhaust gas remaining in the ignition chamber. As a result, the ignitability in the ignition chamber can be improved, and even when the air-fuel mixture is diluted, the air-fuel mixture can be ignited relatively well, so that the lean limit (the limit of air-fuel mixture dilution) can be extended.
On the other hand, in the combustion expansion process in which the combustion flame is ejected from the ignition chamber, the cover body with the cover is retracted to reduce the opening area of the communication portion, and the flow velocity of the combustion flame ejected from the ignition chamber to the combustion chamber is increased. And misfire during the propagation of the combustion flame can be suppressed.
本発明のプレチャンバープラグの更なる特徴構成は、前記カバー付きプラグ本体は、前記燃焼室の圧力変化により前記燃焼室に対する出退方向に移動自在に設けられ、
前記出退姿勢切替手段は、前記カバー付きプラグ本体を前記燃焼室に対する出退方向の突出側に付勢する付勢手段を備えている点にある。
According to a further characteristic configuration of the pre-chamber plug of the present invention, the cover-attached plug body is provided so as to be movable in a retracting direction with respect to the combustion chamber by a change in pressure of the combustion chamber.
The exit / retreat posture switching means is provided with a biasing means for biasing the plug main body with the cover toward the protruding side in the retracting direction with respect to the combustion chamber.
上記特徴構成によれば、付勢手段が、カバー付きプラグ本体を燃焼室に対する出退方向の突出側に付勢しているので、付勢手段の付勢力が燃焼室の圧力より大きいと、カバー付きプラグ本体は付勢手段の付勢力により燃焼室に対して突出する側に移動した状態が維持され、突出姿勢に切り替えられる。一方、燃焼室の圧力が上昇して付勢手段の付勢力よりも大きくなると、カバー付きプラグ本体が燃焼室に対して引退側に移動して、引退姿勢に切り替えられる。これにより、圧縮行程の後期や燃焼膨張行程よりも燃焼室の圧力が小さくなる吸気行程や圧縮行程の初期では、カバー付きプラグ本体を突出姿勢に切り替え可能となり、燃焼室の圧力が大きくなる圧縮行程の後期や燃焼膨張行程では、カバー付きプラグ本体を引退姿勢に切り替え可能となる。 According to the above characteristic configuration, the urging means urges the plug main body with the cover toward the protruding side in the retracting direction with respect to the combustion chamber. The attached plug body is maintained in a state of moving to the side protruding from the combustion chamber by the urging force of the urging means, and is switched to the protruding posture. On the other hand, when the pressure in the combustion chamber rises and becomes larger than the urging force of the urging means, the plug body with the cover moves to the retreating side with respect to the combustion chamber and is switched to the retreat posture. As a result, the plug body with cover can be switched to the protruding position at the later stage of the compression stroke or at the initial stage of the intake stroke or the compression stroke where the pressure in the combustion chamber becomes smaller than the combustion expansion stroke, and the compression stroke in which the pressure in the combustion chamber increases. In the later stage and the combustion expansion stroke, the plug body with the cover can be switched to the retracted posture.
本発明のプレチャンバープラグの更なる特徴構成は、前記付勢手段の付勢力は、前記装着対象のエンジンにおける排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期における前記燃焼室の圧力よりも大きく設定されており、且つ、前記装着対象のエンジンにおける圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期における前記燃焼室の圧力より小さく設定されている点にある。 The pre-chamber plug of the present invention is further characterized in that the urging force of the urging means is such that the urging force of the combustion chamber is from the middle stage to the late stage of the exhaust stroke, the intake stroke, and the initial stage to the middle stage of the compression stroke. The pressure is set to be larger than the pressure, and is set to be smaller than the pressure in the combustion chamber from the middle to the latter stage of the compression stroke, the combustion expansion stroke, and the early to middle of the exhaust stroke in the engine to be mounted.
上記特徴構成によれば、装着対象のエンジンの排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期の期間において、付勢手段の付勢力は当該期間での燃焼室の圧力よりも大きく設定されているため、カバー付きプラグ本体を的確に突出姿勢に維持できる。これにより、吸気行程は勿論、圧縮行程の初期から中期において、連通部の開口面積を大きくすることができ、当該連通部を介し、混合気を燃焼室から点火室へ適切に導くことができる。
一方、装着対象のエンジンの圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期の期間おいて、付勢手段の付勢力は当該期間での燃焼室の圧力よりも小さく設定されているため、カバー付きプラグ本体を的確に引退姿勢に維持できる。これにより、点火室から燃焼室に燃焼火炎を噴出させる際には、連通部の開口面積を小さくすることができ、当該連通部を介し、点火室から燃焼室へ噴出される燃焼火炎の流速を速くすることができる。
According to the above characteristic configuration, the biasing force of the biasing means is greater than the pressure of the combustion chamber during the period from the middle to the late period of the exhaust stroke of the engine to be mounted, from the initial period to the middle period of the intake stroke, and the compression stroke. Since it is set large, the plug body with the cover can be accurately maintained in the protruding posture. As a result, the opening area of the communication portion can be increased from the initial stage to the middle stage of the compression stroke as well as the intake stroke, and the air-fuel mixture can be appropriately guided from the combustion chamber to the ignition chamber via the communication portion.
On the other hand, the energizing force of the energizing means is set to be smaller than the pressure of the combustion chamber in the period from the middle to the latter of the compression stroke of the engine to be mounted, the period from the early stage to the middle of the combustion expansion stroke, and the exhaust stroke. Therefore, the plug body with the cover can be accurately maintained in the retracted position. As a result, when the combustion flame is ejected from the ignition chamber to the combustion chamber, the opening area of the communication portion can be reduced, and the flow rate of the combustion flame ejected from the ignition chamber to the combustion chamber via the communication portion can be reduced. Can be fast.
本発明のプレチャンバープラグの更なる特徴構成は、前記付勢手段は、前記シリンダヘッドに固定された支持部材と前記カバー付きプラグ本体との間に付勢部材を配置させている点にある。 A further characteristic configuration of the pre-chamber plug of the present invention is that the urging means has an urging member disposed between the support member fixed to the cylinder head and the plug body with cover.
上記特徴構成によれば、支持部材と付勢部材から成る比較的簡単な構成の付勢手段により、カバー付きプラグ本体を突出姿勢と引退姿勢とに切り替えることができるので、構造を簡略化できると共に、設計が容易になる等の効果が期待できる。しかも、付勢部材については、支持部材とカバー付きプラグ本体との間に配置するという簡単な構成でありながら、カバー付きプラグ本体を付勢する方向を適切な方向とすることができる。 According to the above characteristic configuration, the cover body with the cover can be switched between the projecting posture and the retracted posture by the biasing means having a relatively simple configuration including the support member and the biasing member, so that the structure can be simplified. Effects such as easy design can be expected. Moreover, the urging member can be set in an appropriate direction for urging the plug main body with the cover, although it has a simple configuration of being arranged between the support member and the plug main body with the cover.
本発明のプレチャンバープラグの更なる特徴構成は、前記連通部は、前記引退姿勢において、前記カバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位が、前記シリンダヘッドの壁面によって閉止され非連通状態となる点にある。 In the pre-chamber plug of the present invention, the communicating portion is configured such that, in the retracted position, the portion provided on the base end side of the plug body with the cover is closed by the wall surface of the cylinder head and is not in communication. It is in the point.
上記特徴構成によれば、連通部は、引退姿勢において、カバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位がシリンダヘッドの壁面によって閉止され非連通状態となり、連通部の開口面積を小さくできる。即ち、連通部のカバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位は、カバー付きプラグ本体が引退姿勢となることで、特に、別途弁体等を設けない構成であっても適切に閉止され、非連通状態となる。 According to the above characteristic configuration, in the retracted posture, the communication portion is closed by the wall surface of the cylinder head at the base end side of the plug body with the cover and becomes in a non-communication state, and the opening area of the communication portion can be reduced. That is, the part provided on the base end side of the plug body with the cover of the communication portion is appropriately closed even if the plug body with the cover is in the retracted position, even if the valve body is not provided separately. , It becomes a non-communication state.
本発明のプレチャンバープラグの更なる特徴構成は、前記連通部は、前記カバー付きプラグ本体の先端側に設けられた先端側連通孔と、前記カバー付きプラグ本体の先端側より基端側に設けられた基端側連通孔とを有し、
前記引退姿勢において、前記先端側連通孔は、前記点火室と前記燃焼室とを連通する連通状態を維持し、前記基端側連通孔は、前記シリンダヘッドの壁面によって閉止され前記点火室と前記燃焼室とを連通しない非連通状態を維持する点にある。
According to still another feature of the prechamber plug of the present invention, the communication portion is provided on a distal end side communication hole provided on a distal end side of the plug body with the cover and on a proximal end side from a distal end side of the plug body with the cover. A proximal end side communication hole,
In the retracted position, the distal end side communication hole maintains a communication state in which the ignition chamber communicates with the combustion chamber, and the proximal end side communication hole is closed by a wall surface of the cylinder head, and the ignition chamber and the combustion chamber are closed. It is in the point which maintains the non-communication state which does not connect with a combustion chamber.
上記特徴構成によれば、カバー付きプラグ本体が突出姿勢を維持している場合、先端側連通孔及び基端側連通孔が、点火室と燃焼室とを連通する連通状態を維持する。即ち、突出姿勢において、連通部は、先端側連通孔と基端側連通孔とが開放して、開口面積が大きくなる。これにより、突出姿勢において、点火室から燃焼室へ流入する混合気を適切に導いて、当該混合気と点火室に残留している排ガスとを十分に混合できる。
一方、カバー付きプラグ本体が引退姿勢を維持している場合、先端側連通孔が、点火室と燃焼室とを連通する連通状態を維持し、基端側連通孔は、点火室と燃焼室とを連通しない非連通状態を維持する。即ち、連通部は、引退姿勢において、先端側連通孔を開放し基端側連通孔を閉止して、開口面積が小さくなる。これにより、引退姿勢において、点火室から燃焼室へ導かれる燃焼火炎を、先端側連通孔のみから高速で噴出させることができる。
According to the above characteristic configuration, when the plug body with the cover maintains the projecting posture, the distal end side communication hole and the proximal end side communication hole maintain the communication state in which the ignition chamber and the combustion chamber communicate with each other. That is, in the projecting posture, the communication portion has a larger opening area because the distal end side communication hole and the proximal end side communication hole are opened. Thus, in the projecting posture, the air-fuel mixture flowing from the ignition chamber to the combustion chamber can be appropriately guided, and the air-fuel mixture and the exhaust gas remaining in the ignition chamber can be sufficiently mixed.
On the other hand, when the plug body with the cover is maintained in the retracted posture, the distal end side communication hole maintains a communication state in which the ignition chamber and the combustion chamber communicate with each other, and the proximal end side communication hole includes the ignition chamber and the combustion chamber. Maintain a non-communication state that does not communicate. That is, in the retracted posture, the communication portion opens the distal end side communication hole and closes the proximal end side communication hole, thereby reducing the opening area. Thereby, in a retreat posture, the combustion flame guided from the ignition chamber to the combustion chamber can be ejected at high speed only from the front end side communication hole.
〔エンジンの全体構成〕
本発明のエンジン1は、図1に示す如く、ピストン2と、ピストン2を収容してピストン2の天面2aと共に燃焼室3を形成するシリンダ4と、シリンダヘッド6に装着されたカバー付きプラグ本体11とを備えて構成されている。ピストン2をシリンダ4内で往復運動させるとともに、吸気バルブ5及び排気バルブ(図示を省略)を開閉動作させることにより、燃焼室3において、吸気行程、圧縮行程、燃焼膨張行程、排気行程の各行程を順次行う。これにより、図示は省略するが、ピストン2の往復運動を連結棒によってクランク軸の回転運動として出力するように構成されている。このような構成は、通常の4ストローク内燃機関と同様の構成である。
[Overall engine configuration]
As shown in FIG. 1, the engine 1 of the present invention includes a
エンジン1は、例えば、気体燃料である都市ガス(13A)を燃料Gとするものであり、吸気行程では、吸気バルブ5を開状態として、吸気ポート8から、燃焼室3へ空気と燃料Gの混合気(例えば、希薄混合気)を吸気するように構成されている。圧縮行程及び燃焼膨張行程では、燃焼室3に吸気した混合気を圧縮して燃料Gを燃焼・膨張させるように構成されている。排気行程では、排気バルブを開状態として、燃焼室3から排気ポート(図示を省略)に排ガスを排出するように構成されている。
The engine 1 uses, for example, city gas (13A), which is gaseous fuel, as the fuel G. In the intake stroke, the intake valve 5 is opened and air and fuel G are supplied from the
ピストン2のシリンダヘッド6と対向する天面2aには、凹部7が形成されている。これにより、燃焼室3は、ピストン2の天面2aとシリンダ4の内面との間の空間に加え、凹部7にて形成される空間から構成されることとなる。このように燃焼室3を形成することにより、圧縮行程においてピストン2が上昇するときに、凹部7の周囲から凹部7の中心に向う渦流、いわゆるスキッシュを発生させることができる。
A
シリンダヘッド6に設けられた吸気ポート8には、吸気される空気に対して燃料Gを噴射する燃料供給部9が設けられ、空気と燃料Gとの混合気(例えば、希薄混合気)を生成するように構成されている。吸気バルブ5を開動作することにより、空気と燃料Gとの混合気(例えば、希薄混合気)を燃焼室3に吸気するように構成されている。ここで、燃料供給部9からの燃料噴出量は変更自在であり、エンジン1の運転状況に応じて空気と燃料Gとの混合割合を変更自在である。
The
シリンダヘッド6に装着されたカバー付きプラグ本体11は、その中心軸が燃焼室3の中心軸Wと一致するように設けられている。カバー付きプラグ本体11は、シリンダヘッド6に形成されたシリンダヘッド6の上部と燃焼室3とを連通させる連通孔23を貫通する状態でその先端部が燃焼室3内に位置するように設けられており、燃焼室2内の圧力変化により連通孔23内を燃焼室3に対する出退方向(図1及び図2中上下方向)に摺動自在となっている。連通孔23の内壁には、カバー付きプラグ本体11の外周部位と連通孔23の内壁との間をシールするシール部材21が間隔を隔てて複数設けられている。
The cover-attached
カバー付きプラグ本体11は、プラグ本体11aと、プラグ本体11aの先端部(図1及び図2中下端部)に配設された点火点22を覆い点火室14を形成するプラグカバー11bとを有しており、プラグカバー11bが、プラグ本体11aに一体的に形成されている。プラグカバー11bは、その基端側を円筒部11cとし、その先端側を底部11dとする有底筒状に形成され、プラグ本体11aに一体的に形成されている。因みに、先端側の底部11dは、シリンダ4の中心軸Wを通る平面による断面において、円弧状となるように形成されている。カバー付きプラグ本体11は、後述する出退姿勢切替手段10により、カバー付きプラグ本体11自体が中心軸Wに沿って上下方向に移動されて、図1に示す突出姿勢と、図2に示す引退姿勢とに切替自在とされている。
The plug
プラグカバー11bには、燃焼室3と点火室14とを連通する複数の連通孔15(連通部の一例)が形成されている。カバー付きプラグ本体11は、燃焼室3から連通孔15を通して点火室14へ流入する混合気に火花点火して燃焼させ、その燃焼により形成された燃焼火炎を、連通孔15を通して燃焼室3へ噴出させるように構成されている。このようにして、燃焼室3から点火室14への混合気の流入、及び、点火室14から燃焼室3への燃焼火炎の噴出を、複数の連通孔15により行うことにより、燃焼室3に吸気された混合気を燃焼させるようにしている。ここで、点火室14に流入する混合気は、燃焼室3から連通孔を通して流入される混合気がすべてであり、点火室14に対して燃焼室3以外から燃料Gや混合気が供給されることはない。
The
上記連通孔15は、図1に示す如く、プラグカバー11bの円筒部11cに設けられた基端側連通孔15aと、プラグカバー11bの先端部11dに設けられた先端側連通孔15bとから成る。基端側連通孔15aの燃焼室3に開口する側の開口方向は、先端側連通孔15bの開口方向よりも、ピストン2側(図1で下方側)を向けて構成されている。また、基端側連通孔15a及び先端側連通孔15bの点火室14に開口する側の開口方向は、点火点22に向く方向となっている。
尚、プラグカバー11bのプラグ基端の端部には、鍔部20が設けられており、カバー付きプラグ本体11が突出姿勢にある状態において、シリンダヘッド6の天面(図1の上方側の面)と当接して、カバー付きプラグ本体11の下方側への移動が規制されている。
As shown in FIG. 1, the
A
〔エンジンの基本動作〕
エンジン1は、吸気バルブ5を開動作させた状態でピストン2が上死点から下降することにより、燃焼室3に混合気を吸気する吸気行程が行われる。次に、吸気バルブ5を閉動作させた状態でピストン2が上昇することにより、燃焼室3の混合気を圧縮する圧縮行程が行われる。この圧縮行程では、ピストン2の下死点からの上昇により燃焼室3の容積が減少されるので、燃焼室3に吸気された混合気が連通孔15を通して点火室14に流入する。
エンジン1は、点火タイミング(例えば、上死点直前)に、プラグ本体11aを作動させて、点火点22にて火花点火して点火室14の混合気に点火する。すると、点火室14での燃焼が進み、燃焼火炎が噴孔15を通して燃焼室3に噴出する。これにより、燃焼室3の混合気が燃焼されて燃焼膨張行程が行われる。次に、排気バルブを開動作させた状態でピストン2が上昇することにより、燃焼室3の排ガスを排気ポートに導いて排気する排気行程が行われる。
このようにして、エンジン1は、吸気行程、圧縮行程、燃焼膨張行程、排気行程の順に各行程を行う一連の動作を繰り返し行うように構成されている。
[Basic engine operation]
In the engine 1, the
The engine 1 operates the
Thus, the engine 1 is configured to repeatedly perform a series of operations for performing each stroke in the order of the intake stroke, the compression stroke, the combustion expansion stroke, and the exhaust stroke.
本発明のプレチャンバープラグは、カバー付きプラグ本体11と、その姿勢を切り替える出退姿勢切替手段10とから構成されている。以下では、その出退姿勢切替手段10の構成及び機能について説明する。
〔出退姿勢切替手段〕
カバー付きプラグ本体11の先端を、図1に示す如く、燃焼室3の内側へ突出した突出姿勢と、図2に示す如く、突出姿勢における燃焼室3内の位置より突出量が減少した引退姿勢とを切り替える出退姿勢切替手段10が設けられている。
ここで、突出姿勢とは、プラグカバー11bの円筒部11cが燃焼室3の内側へ突出している姿勢であり、引退姿勢とは、プラグカバー11bの円筒部11cが燃焼室3の内側からシリンダヘッド6の側へ引退している姿勢である。
The pre-chamber plug of the present invention includes a
[Exit and exit posture switching means]
As shown in FIG. 1, a protruding posture in which the tip of the plug
Here, the protruding posture is a posture in which the
カバー付きプラグ本体11を突出姿勢と引退姿勢とに切り替える出退姿勢切替手段10は、カバー付きプラグ本体11を燃焼室3に対する出退方向の突出側に付勢する付勢手段にて構成されている。そして、付勢手段は、シリンダヘッド6に固定される支持部材12とカバー付きプラグ本体11との間にコイルバネ13(付勢部材に相当する)を配置させており、支持部材12とコイルバネ13とから構成されている。支持部材12は、上方側が閉塞されたコ字状に形成されており、シリンダヘッド6に形成された連通孔23を覆うように配設されている。そして、カバー付きプラグ本体11は、プラグ本体11aが支持部材12の閉塞する部位を貫通する状態で設けられており、カバー付きプラグ本体11のプラグカバー11bの鍔部20と支持部材12の閉塞する部位との間にコイルバネ13が配設されている。支持部材12及びコイルバネ13は、シリンダヘッド6の天面側、即ち、燃焼室3から離れた位置に設けることができる。これにより、支持部材12及びコイルバネ13に対し、燃焼室3の内側の燃焼火炎の熱が伝播することを抑制できるので、比較的耐熱性の低い材料も用いることができ、設計自由度が向上する。
尚、本発明では、燃焼室3の外側に配置される支持部材12及びコイルバネ13からなる出退姿勢切替手段10により、連通部15の開口面積を変更している。このため、燃焼室3の内側に連通部の開口面積を変更するための構成部品(例えば、弁体等)を設ける必要がない。
The exit / retreat posture switching means 10 for switching the cover-attached plug
In the present invention, the opening area of the
中心軸Wに沿う方向において、コイルバネ13の付勢力Fは、図3に示す如く、排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期における燃焼室3の圧力よりも大きく設定されており、且つ、圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期における燃焼室3の圧力より小さく設定されている。
In the direction along the central axis W, the urging force F of the
つまり、排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期においては、コイル13の付勢力Fが、燃焼室3の圧力よりも大きいので、カバー付きプラグ本体11が燃焼室3に対する出退方向の突出側に移動することになり、プラグカバー11bがプラグ先端側(図1において下方側)の限界位置(プラグカバー11bの鍔部20がシリンダヘッド6の天面と当接する位置)まで突出して突出姿勢となる。一方、圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期においては、コイルバネ13の付勢力Fが、燃焼室3の圧力よりも小さいので、カバー付きプラグ本体11が燃焼室3に対する出退方向の引退側に移動することになり、プラグカバー11bがプラグ基端側(図2において上方側)へ引退して引退姿勢となる。
That is, since the urging force F of the
これにより、排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期における突出姿勢では、図3に示す様に、プラグカバー11bの円筒部11cに設けられた基端側連通孔15a及び先端部11dに設けられた先端側連通孔15bの双方、すなわち、すべての連通孔15が、開状態となる。一方、圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期における引退姿勢では、図3に示す如く、基端側連通孔15aが閉状態となり、先端側連通孔15bのみが開状態となる。
特に、吸気行程等においてカバー付きプラグ本体11を突出姿勢として、基端側連通孔15aと先端側連通孔15bとの双方を開状態とし、開口面積を大きくできるので、燃焼室3から点火室14へ流入する混合気を適切に導くことができ、点火室14内にて当該混合気と排ガスとを適切に混合することができる。これにより、点火室14における着火性を向上できるため、混合気を希薄化した場合であっても、混合気を比較的良好に着火でき、リーン限界(混合気の希薄化の限界)を拡張できる。
一方、特に、燃焼膨張工程において、カバー付きプラグ本体11を引退姿勢として、先端側連通孔15bのみを開状態とし、開口面積を小さくできるので、点火室14から燃焼室3へ噴出する燃焼火炎の流速を速めることができ、燃焼室3にて燃焼火炎が失火することを抑制できる。
As a result, in the protruding posture from the middle stage to the late stage of the exhaust stroke, the intake stroke, and the initial stage to the middle stage of the compression stroke, as shown in FIG. 3, the proximal end
In particular, in the intake stroke or the like, the cover-attached
On the other hand, in particular, in the combustion expansion process, the
〔突出姿勢における連通孔の中心軸Wに沿う方向での位置〕
突出姿勢における連通孔15は、中心軸Wに沿う方向において、基端側連通孔15a及び先端側連通孔15b(すべての連通孔15)が、シリンダヘッド6の下方面よりピストン2側に突出した位置に位置する。この時、すべての連通孔15が連通状態となっている。
[Position in the direction along the central axis W of the communication hole in the protruding posture]
The
〔引退姿勢における連通孔の中心軸W方向での位置〕
引退姿勢にけるプラグカバー11bの円筒部11cに設けられた基端側連通孔15aは、図2に示す如く、中心軸Wに直交する方向において、シリンダヘッド6の壁面、即ち連通孔23の内壁にて閉止される状態となる。尚、連通孔23の内壁とプラグカバー11bとの間に設けられたシール部材21が、中心軸Wに沿う方向において、複数設けられているが、基端側連通孔15aは、当該シール部材21のうち最も燃焼室3に近いものと同じ位置よりも、プラグ基端側(図2において上方側)へ引退していることが好ましい。これにより、燃焼火炎が、基端側連通孔15aを通って燃焼室3へ噴出することを、より一層的確に防止できる。
[Position of the communication hole in the central axis W direction in the retracted position]
The proximal end
〔エンジンの基本動作に伴う出退姿勢切替手段の動作〕
次に、エンジン1の吸気行程、圧縮行程、燃焼膨張行程、排気行程の夫々における出退姿勢切替手段10の動作について、図3に示すコイルバネ13の付勢力と燃焼室3の圧力の関係に基づいて説明する。ちなみに、図3に示す燃焼室3の圧力は、一般的なエンジンでの燃焼室3内の圧力を例示したものである。
吸気行程では、吸気バルブ5が開動作して開状態を維持して、吸気ポート8から燃焼用空気と燃料Gの混合気が燃焼室3に導かれる。この時、燃焼室3の内部では、なんら燃焼等が生じていないため、比較的低い圧力となっている。従って、カバー付きプラグ本体11は、コイルバネ13によって下方側に付勢され、限界突出位置(プラグカバー11bの鍔部20がシリンダヘッド6の天面に当接する位置)に位置する。この時、基端側連通孔15aと先端側連通孔15bは、共に開状態となっている(カバー付きプラグ本体11は、図1の状態を維持)。これにより、点火室14へ混合気が流入する吸気行程においては、カバー付きプラグ本体11は突出姿勢を維持して、連通孔15の開口面積を大きくして、燃焼室3から点火室14へ混合気を適切に導いて、当該混合気と点火室14に残留している排ガスとを十分に混合できる。
[Operation of exit / exit posture switching means associated with basic engine operation]
Next, the operation of the exit / retreat posture switching means 10 in each of the intake stroke, compression stroke, combustion expansion stroke, and exhaust stroke of the engine 1 is based on the relationship between the biasing force of the
In the intake stroke, the intake valve 5 opens and maintains the open state, and the mixture of combustion air and fuel G is guided from the
圧縮行程の初期から中期においては、吸気バルブ5が閉動作して閉状態となっており、且つ、ピストン2が下死点から上死点に向って移動するので、燃焼室3の内部の圧力はピストン2の移動に伴って、徐々に高くなる。この場合、コイルバネ13の付勢力Fは、図3に示す如く、燃焼室3の内部の圧力よりも大きく設定されているため、カバー付きプラグ本体11は、突出姿勢を維持する(カバー付きプラグ本体11は、図1の状態を維持)。
これにより、燃焼室3から点火室14へ混合気が流入する圧縮行程等において、カバー付きプラグ本体11を突出姿勢にして連通孔15の開口面積を大きくして、燃焼室3から点火室14へ混合気を適切に導いて、当該混合気と点火室14に残留する排ガスとを良好に混合することができる。
From the initial stage to the middle stage of the compression stroke, the intake valve 5 is closed and closed, and the
Thereby, in the compression stroke or the like in which the air-fuel mixture flows from the
圧縮行程の中期では、図3に示す如く、燃焼室3の内部で高まった圧力と、コイルバネ13の単位面積辺りの付勢力とが、吊り合う状態となる時期が存在する。そして、燃焼室3の内部の圧力が、コイルバネ13の単位面積辺りの付勢力よりも高くなり、カバー付きプラグ本体11が、燃焼室3の内側から外側へ徐々に移動し始める(カバー付きプラグ本体11は、図1から図2への以降状態)。
In the middle stage of the compression stroke, as shown in FIG. 3, there is a time when the pressure increased in the
当該圧縮行程の中期を経過して圧縮行程の後期に入ると、燃焼室3の内部の圧力が高まり、コイルバネ13の単位面積辺りの付勢力よりも小さくなる。これにより、カバー付きプラグ本体11は、図2に示す様に、完全に引退姿勢となる。これに伴って、プラグ基端側連通孔15aが閉状態となる。そして、カバー付きプラグ本体11は、燃焼膨張行程において燃焼室3の圧力が高まっている期間から、排気行程の中期まで引退姿勢を維持して、基端側連通孔15aを閉状態とする(カバー付きプラグ本体11は図2の状態)。
これにより、点火室14から燃焼室3へ燃焼火炎が噴出する燃焼膨張行程等においては、カバー付きプラグ本体11を引退姿勢にして連通孔15の開口面積を小さくして、点火室14から燃焼室3へ噴出される燃焼火炎の流速を速めることができ、燃焼火炎の伝播途中における失火を抑制しながら、燃焼室3へ適切に燃焼火炎を伝播させることができる。
When the middle stage of the compression stroke passes and the latter stage of the compression stroke starts, the pressure inside the
Thereby, in a combustion expansion stroke in which a combustion flame is ejected from the
排気行程の中期以降では、再び、コイルバネ13の単位面積辺りの圧力が、燃焼室3の圧力よりも高くなり、カバー付きプラグ本体11が突出姿勢を維持する(カバー付きプラグ本体11は図1の状態に戻る)。
〔別実施形態〕
After the middle stage of the exhaust stroke, the pressure per unit area of the
[Another embodiment]
(A)
上記実施形態において、連通孔15は、基端側連通孔15aと先端側連通孔15bとから成るものとして示したが、プラグ基端側(図1の上方側)からプラグ先端側(図1の下方側)にかけて連続的に設けられているスリット状連通溝から成るものとしてもよい。この場合、スリット状連通溝は、カバー付きプラグ本体11が突出姿勢をとる場合、スリット状連通溝のすべてが連通状態となり、引退姿勢をとる場合、スリット状連通溝のうち、円筒部11cに設けられている部位が連通状態となり、先端部11dに設けられている部位が非連通状態となる位置に設けられていることが好ましい。
(A)
In the above embodiment, the
(B)
これまでの説明では、カバー付きプラグ本体11及びカバー付きプラグ本体11の設置構造は、プラグカバー11bとプラグ本体11aとから一体的に構成されているとし、カバー付きプラグ本体11全体が、出退姿勢切替手段10によって、突出姿勢と引退姿勢とに切り替えられている実施形態を示した。しかしながら、本発明のカバー付きプラグ本体11及びカバー付きプラグ本体11の設置構造では、プラグカバー11bがプラグ本体11aと別体となり、プラグカバー11bのみが、出退姿勢切替手段10によって、突出姿勢と引退姿勢とに切り替えられるように構成してもよい。
(B)
In the description so far, the installation structure of the plug
本発明のエンジン及びそれに装着されるプレチャンバープラグは、点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーが前記プラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備えたエンジンにおいて、プラグカバーに設けられた連通孔を介して燃焼室から点火室へ流入する混合気が、点火室に残留する排ガスと適切に混合して混合気のリーン限界を拡張可能であると共に、連通孔を介して点火室から燃焼室へ噴出する燃焼火炎の流速が速く失火の虞を低減可能なエンジン及びそれに装着されるプレチャンバープラグとして、有効に利用可能である。 The engine of the present invention and the pre-chamber plug to be mounted on the engine include a plug cover with a cover provided with a plug cover that covers the ignition point and forms an ignition chamber. The air-fuel mixture flowing from the combustion chamber to the ignition chamber through the holes can be appropriately mixed with the exhaust gas remaining in the ignition chamber to extend the lean limit of the air-fuel mixture, and from the ignition chamber to the combustion chamber through the communication holes. The engine can be effectively used as an engine capable of reducing the risk of misfire and a pre-chamber plug attached thereto.
1 :エンジン
2 :ピストン
3 :燃焼室
6 :シリンダヘッド
10 :出退姿勢切替手段
11 :カバー付きプラグ本体
11a :プラグ本体
11b :プラグカバー
11c :プラグカバーの円筒部
11d :プラグカバーの先端部
12 :支持部材
13 :コイルバネ
15 :連通孔(連通部の一例)
15a :基端側連通孔
15b :先端側連通孔
22 :点火点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Engine 2: Piston 3: Combustion chamber 6: Cylinder head 10: Withdrawing / retreating attitude switching means 11: Plug
15a: Base end
Claims (10)
前記カバー付きプラグ本体の先端を、前記燃焼室の内側へ突出した突出姿勢と、前記突出姿勢における前記燃焼室内の位置より突出量が減少した引退姿勢とを切り替える出退姿勢切替手段を有し、
前記突出姿勢における前記連通部の開口面積が、前記引退姿勢における前記連通部の開口面積よりも大きく設定され、
前記カバー付きプラグ本体は、前記燃焼室の圧力変化により前記燃焼室に対する出退方向に移動自在に設けられ、
前記出退姿勢切替手段は、前記カバー付きプラグ本体を前記燃焼室に対する出退方向の突出側に付勢する付勢手段を備えているエンジン。 A plug cover that covers the ignition point and forms an ignition chamber has a plug body with a cover provided on the plug body, and the plug body with the cover is attached to a cylinder head, and communicates the ignition chamber and the combustion chamber facing the piston. An engine provided in the plug cover,
A retracting posture switching means for switching between a protruding posture in which the tip of the plug main body with the cover protrudes to the inside of the combustion chamber and a retracted posture in which the protruding amount is reduced from a position in the combustion chamber in the protruding posture;
The opening area of the communicating portion in the protruding posture is set larger than the opening area of the communicating portion in the retracted posture ;
The cover-attached plug body is provided so as to be movable in a retreating direction with respect to the combustion chamber by a pressure change of the combustion chamber,
The exit / retreat posture switching means includes an urging means for urging the plug main body with the cover toward a projecting side in a retreat direction with respect to the combustion chamber .
前記引退姿勢において、前記先端側連通孔は、前記点火室と前記燃焼室とを連通する連通状態を維持し、前記基端側連通孔は、前記シリンダヘッドの壁面によって閉止され前記点火室と前記燃焼室とを連通しない非連通状態を維持する請求項1乃至4の何れか一項に記載のエンジン。 The communication part has a distal end side communication hole provided on the distal end side of the plug body with cover, and a proximal end side communication hole provided on the proximal side from the distal end side of the plug body with cover,
In the retracted position, the distal end side communication hole maintains a communication state in which the ignition chamber communicates with the combustion chamber, and the proximal end side communication hole is closed by a wall surface of the cylinder head, and the ignition chamber and the combustion chamber are closed. The engine according to any one of claims 1 to 4, wherein a non-communication state in which the combustion chamber is not communicated is maintained.
前記カバー付きプラグ本体の先端を、前記燃焼室の内側へ突出した突出姿勢と、前記突出姿勢における前記燃焼室内の位置より突出量が減少した引退姿勢とに切り替える出退姿勢切替手段を有し、
前記突出姿勢における前記連通部の開口面積が、前記引退姿勢における前記連通部の開口面積よりも大きく設定され、
前記カバー付きプラグ本体は、前記燃焼室の圧力変化により前記燃焼室に対する出退方向に移動自在に設けられ、
前記出退姿勢切替手段は、前記カバー付きプラグ本体を前記燃焼室に対する出退方向の突出側に付勢する付勢手段を備えているプレチャンバープラグ。 A combustion chamber facing the piston in a state in which the plug cover that covers the ignition point and forms the ignition chamber has a plug body with a cover provided on the plug body, and the plug body with the cover is mounted on the cylinder head of the engine to be mounted A pre-chamber plug formed in the plug cover with a communication portion that communicates with the ignition chamber formed in the plug cover,
A retracting posture switching means for switching a tip end of the plug main body with the cover to a projecting posture projecting inward of the combustion chamber and a retreating posture in which a projecting amount is reduced from a position in the combustion chamber in the projecting posture;
The opening area of the communicating portion in the protruding posture is set larger than the opening area of the communicating portion in the retracted posture ;
The cover-attached plug body is provided so as to be movable in a retreating direction with respect to the combustion chamber by a pressure change of the combustion chamber,
The exit / retreat posture switching means is a pre-chamber plug provided with an urging means for urging the plug main body with cover toward the protruding side in the exit / retreat direction with respect to the combustion chamber.
前記引退姿勢において、前記先端側連通孔は、前記点火室と前記燃焼室とを連通する連通状態を維持し、前記基端側連通孔は、前記シリンダヘッドの壁面によって閉止され前記点火室と前記燃焼室とを連通しない非連通状態を維持する請求項6乃至9の何れか一項に記載のプレチャンバープラグ。 The communication part has a distal end side communication hole provided on the distal end side of the plug body with cover, and a proximal end side communication hole provided on the proximal side from the distal end side of the plug body with cover,
In the retracted position, the distal end side communication hole maintains a communication state in which the ignition chamber communicates with the combustion chamber, and the proximal end side communication hole is closed by a wall surface of the cylinder head, and the ignition chamber and the combustion chamber are closed. The pre-chamber plug according to any one of claims 6 to 9, wherein a non-communication state that does not communicate with the combustion chamber is maintained.
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