JP5988628B2 - 燃料供給機能を有するプレチャンバスパークプラグにおけるスパーク点火火炎核流れの制御 - Google Patents
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Description
1. 第1の態様のプレチャンバスパークプラグは;
シェルと;
複数の通気孔を有する前記シェルの端部キャップと;
前記シェル内に配設された絶縁体と;
軸線が一致するように前記絶縁体によって囲まれた中心電極であって、前記シェル及び前記端部キャップによって画成されるプレチャンバ内に延在する、中心電極と;
前記絶縁体に取り付けられた接地電極であって、前記中心電極の遠位端を囲む、接地電極とを備え;
前記接地電極は;
前記中心電極を囲むように間を隔てて配置される筒状のインナーリングと;
前記中心電極の遠位端を超えて軸線方向に延在し、径方向に偏倚した周方向の延長部として形成された空気力学的ノーズコーンとを有する。
2. 第2の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第1の態様において、前記空気力学的ノーズコーンは前記接地電極に取り付けられ、前記接地電極は前記絶縁体に取り付けられて空気力学的ラムを形成する。
3. 第3の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第1の態様において、前記中心電極と前記絶縁体との間に形成されたキャビティによって画成される第1のステージを更に備える。
4. 第4の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第3の態様において、前記絶縁体と前記シェルとの間のキャビティによって画成される第2のステージを更に備える。
5. 第5の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第4の態様において、前記絶縁体は少なくとも1つの側部孔を有し、前記側部孔は、前記第1のステージを前記第2のステージに連通させると共に、火炎核が前記第1のステージを出て前記第2のステージに入ることを可能とするように構成される。
6. 第6の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第5の態様において、前記少なくとも1つの通気孔は、前記通気孔の長手方向軸線が前記プレチャンバスパークプラグの長手方向軸線に対して垂直でも平行でもなく、前記プレチャンバスパークプラグの長手方向軸線と交差しないように、角度を有して設けられる。
7. 第7の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第1の態様において、前記空気力学的ノーズコーンの形状は、燃料混合気が前記接地電極と前記中心電極との間の空間を通過して流れることを可能とするように構成されている。
8. 第8の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第1の態様において、前記複数の通気孔は、燃料混合気の第1の流れを秒速1メートル乃至秒速100メートルの速度で前記空気力学的ノーズコーンへと導くように構成されている。
9. 第9の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第8の態様において、前記複数の通気孔は、前記プレチャンバ内に前記プレチャンバに対して旋回する前記燃料混合気の第2の流れを生じるように構成されている。
10. 第10の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第9の態様において、 前記複数の通気孔は、各前記通気孔の長手方向軸線が前記プレチャンバスパークプラグの長手方向軸線に対して垂直でも平行でもなく、前記プレチャンバスパークプラグの長手方向軸線と交差しないように、角度を有して設けられている。
11. 第11の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第1の態様において、前記プレチャンバに前記プレチャンバの燃空比を高めるように構成された燃料注入ノズルを更に備える。
12. 第12の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第1の態様において、前記中心電極の表面及び前記接地電極の表面は、ニッケル合金、プラチナ合金及びイリジウム合金からなるグループの内から選択されるいずれか一を含んで設けられている。
13. 第13の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第1の態様において、前記中心電極の遠位端は平面として設けられている。
14. 第14の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第1の態様において、前記絶縁体の外面と前記シェルの内面との間に形成されたクレビスを更に備える。
15. 第15の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第14の態様において、前記シェルの基部を更に備え、前記シェルは前記基部から延在し、前記クレビスは前記基部に近接して設けられている。
16. 第16の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第14の態様において、前記クレビスによって画成される空間の容積が、前記プレチャンバの全容積の1/5乃至1/10に設けられている。
17. 第17の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第3の態様において、前記中心電極は切欠きを有し、前記接地電極は前記切欠き及び後方に面する段部を形成して前記第1のステージ内に保炎部を形成するように設けられている。
18. 第18の態様の内燃エンジンにおいて燃焼を可能とする方法は;
プレチャンバスパークプラグのプレチャンバ内において燃料混合気に点火するステップを備え;
前記プレチャンバ内において前記燃料混合気に点火するステップは;
複数の通気孔を提供して前記燃料混合気の第1の流れを前記プレチャンバのスパークギャップ内に流入させるステップと;
前記燃料混合気に点火するステップであって、点火イベントが火炎核を生成する、前記燃料混合気に点火するステップと;
前記火炎核を前記プレチャンバの第1のステージに運ぶステップであって、前記プレチャンバの第1のステージは中心電極と前記中心電極と軸線が一致する絶縁体に取り付けられた接地電極との間に配設されるキャビティにより画成される、前記火炎核を前記プレチャンバの第1のステージに運ぶステップと;
前記複数の通気孔から前記プレチャンバ内への前記燃料混合気の第2の流れを提供するステップであって、前記第2の流れが前記絶縁体に取り付けられた前記接地電極の外部に配設されたキャビティによって画成される前記プレチャンバの第2のステージの全体に分散する、前記複数の通気孔から前記プレチャンバ内への前記燃料混合気の第2の流れを提供するステップとを有し;
前記火炎核は前記第1のステージから前記第2のステージへ移動し;
前記燃料混合気の前記第2の流れに点火することにより前記複数の通気孔から火炎噴流が供給される。
19. 第19の態様の方法は、上記第18の態様において、前記火炎核が前記絶縁体に形成された側部孔を通って前記第1のステージから前記第2のステージに移動する。
20. 第20の態様の方法は、上記第18の態様において、前記第2の流れを提供するステップは、前記プレチャンバスパークプラグの長手方向軸線に平行でもなく垂直でもなく、前記プレチャンバスパークプラグの長手方向軸線と交差しない長手方向軸線を有する少なくとも1つの通気孔を提供するステップを有する。
21. 第21の態様の方法は、上記第18の態様において、前記スパークギャップ内に流入する前記燃料混合気の前記第1の流れの速度が秒速1メートル乃至秒速100メートルである。
22. 第22の態様の方法は、上記第18の態様において、前記燃料混合気の前記第1の流れ及び前記第2の流れが前記スパークギャップに残留する燃料をパージする。
23. 第23の態様の方法は、上記第21の態様において、前記第1の流れが前記スパークギャップ及び前記接地電極を冷却する。
24. 第24の態様の方法は、上記第18の態様において;
前記プレチャンバ内に燃料注入ノズルを提供するステップと;
前記プレチャンバ内に燃料を注入することによって前記プレチャンバの燃空比を高めるステップとを更に備える。
25. 第25の態様の方法は、上記第18の態様において、前記燃料混合気の前記第1の流れが、前記中心電極の遠位端を囲む空気力学的ラム内に流入する。
26. 第26の態様のプレチャンバスパークプラグは;
シェルと;
前記シェルに取り付けられた端部キャップと;
前記シェル内に配設された絶縁体と;
前記絶縁体から、前記シェルと前記端部キャップとによって画成されたプレチャンバ内に延在する中心電極と;
前記絶縁体に取り付けられた接地電極とを備え;
前記接地電極は、前記中心電極を囲むように間を隔てて配置されて前記中心電極との間にスパークギャップを形成するインナーリングを有する。
27. 第27の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第26の態様において、前記シェルと一体に形成されたガス吸入弁を更に備え、前記ガス吸入弁が貯蔵チャンバからの燃料を前記シェル内に供給する。
28. 第28の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第27の態様において、前記絶縁体、前記中心電極、及び前記接地電極は、前記ガス吸入弁及び前記シェルから取り外し可能に設けられている。
29. 第29の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第26の態様において、前記端部キャップは、前記端部キャップをシリンダチャンバに連通するように構成された複数の通気孔を更に有する。
30. 第30の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第29の態様において、前記絶縁体に取り付けられた前記接地電極の内面と前記中心電極の外面との間に空間を有するキャビティによって画成された前記プレチャンバの第1のステージを更に備える。
31. 第31の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第30の態様において、前記シェルの内面と前記絶縁体に取り付けられた前記接地電極の外面との間に空間を有するキャビティによって画成された前記プレチャンバの第2のステージを更に備える。
32. 第32の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第31の態様において、前記絶縁体は、前記第1のステージを前記第2のステージに連通する側部孔を更に有する。
33. 第33の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第32の態様において、前記複数の通気孔は、燃料混合気の第1の流れを前記スパークギャップ内へと導き、前記燃料混合気の第2の流れを前記プレチャンバの前記第2のステージ内に導くように構成されている。
34. 第34の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第33の態様において、前記燃料混合気の前記第1の流れの速度が秒速1メートル乃至秒速100メートルである。
35. 第35の態様のプレチャンバスパークプラグは、上記第26の態様において、前記スパークギャップの軸線方向の長さを延長させることにより前記スパークギャップの使用可能期間を延ばすように構成されている。
101 長手方向軸線
102 中心電極
104 絶縁体
106 後チャンバ(予燃焼チャンバ)
108 前チャンバ(予燃焼チャンバ)
110 筒状電極(接地電極)
111 筒状電極(接地電極)
112 シェル
114 ディスク部(筒状電極)
116 端部キャップ
118 内側の表面(シェル)
120 段状部分(シェル)
130 インナーリング(筒状電極)
132 アウターリング(筒状電極)
134 スポーク(筒状電極)
136 速度制御筒(筒状電極)
138 中央開口(筒状電極)
140 インナーリング内面(筒状電極)
142 第1の電極の表面リング(筒状電極)
143 基材(筒状電極)
144 第2の電極の表面リング(中央電極)
146 中心電極外面(中心電極)
148 タブ(電極の表面リング)
152 ノッチ部(速度制御筒)
154 環状受容部(ディスク部)
156 タブ(電極の表面リング)
162 中央孔(端部キャップ)
164 外縁孔(端部キャップ)
166 側壁(端部キャップ)
168 外縁孔軸線(端部キャップ)
169 放射線(端部キャップ)
171 長手方向軸線との平行線(端部キャップ)
180 筒状電極(接地電極)
182 端部(スポーク)
200 プレチャンバスパークプラグ
201 長手方向軸線
210 筒状電極(接地電極)
214 ディスク部(筒状電極)
236 速度制御筒(筒状電極)
300 プレチャンバスパークプラグアセンブリ
301 長手方向軸線
302 ピストンシリンダチャンバ(メインシリンダチャンバ)
304 プレチャンバ
306 スパークプラグ
308 接地電極
310 中心電極
312 絶縁体
314 スパークギャップ
316 空気力学的ラム(空気力学的ノーズコーン)(延長部)
318 側部孔(スロット)
320 第1のステージ(プレチャンバ)
322 第2のステージ(プレチャンバ)
324 通気孔(端部キャップ)
326 第2の燃料注入器
328 第1の流れ
330 第2の流れ
332 切欠き(中心電極)
333 段部構造(接地電極)
334 シェル
340 端部キャップ
400 スパークプラグ
402 ガス吸入弁
402a ガス吸入弁
402b ガス吸入弁
402c ガス吸入弁
404 プレチャンバ
406 中心電極
408 接地電極
412 通気孔
414 絶縁体
416 シェル
418 側部孔(スロット)
420 第1のステージ
422 第2のステージ
424 スパークギャップ
426 切欠き(中心電極)
428 空気力学的ラム
430 貯蔵チャンバ
432 段部
440 端部キャップ
504 プレチャンバ
512 絶縁体
534 シェル
536 クレビス(間隙)
538 基部(シェル、絶縁体)
Claims (17)
- プレチャンバを画成するプレチャンバハウジングと;
前記プレチャンバの後部に配設された絶縁体と;
前記プレチャンバハウジング内に設けられた中心電極であって、前記絶縁体によって囲まれた部分と、前記絶縁体から前記プレチャンバ内に延在する部分とを有する、中心電極と;
前記プレチャンバハウジング内に設けられた接地電極であって、前記中心電極を囲む、接地電極とを備え;
前記接地電極は;
前記中心電極を囲むように間を隔てて配置されて前記接地電極と前記中心電極との間にスパークギャップを画成する電極部分と;
空気力学的ノーズコーンを形成する、前記中心電極の端部を前方に超えて軸線方向に延在する、径方向に偏倚した周方向の延長部とを有する;
プレチャンバスパークプラグ。 - 前記接地電極は前記絶縁体に取り付けられて空気力学的ラムを形成する、請求項1に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記中心電極と前記絶縁体との間に形成されたキャビティによって画成される第1のステージを更に備える、請求項1又は請求項2に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記絶縁体と前記プレチャンバハウジングとの間のキャビティによって画成される第2のステージを更に備える、請求項3に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記絶縁体は側部孔を有し、前記側部孔は、前記第1のステージを前記第2のステージに連通させると共に、火炎核が前記第1のステージを出て前記第2のステージに入ることを可能とするように構成される、請求項4に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記側部孔は、前記側部孔の長手方向軸線が前記プレチャンバスパークプラグの長手方向軸線に対して垂直でも平行でもなく、前記プレチャンバスパークプラグの長手方向軸線と交差しないように、角度を有して設けられる、請求項5に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記空気力学的ノーズコーンの形状は、燃料混合気が前記スパークギャップを通過して流れることを可能とするように構成された、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 燃料混合気の第1の流れを秒速1メートル乃至秒速100メートルの速度で前記空気力学的ノーズコーンへと導くように構成された、前記プレチャンバハウジングに形成された孔を備える、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記プレチャンバ内に前記プレチャンバに対して旋回する燃料混合気の第2の流れを生じるように構成された、前記プレチャンバハウジングに形成された第2の孔を備える、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記第2の孔が複数形成され、前記第2の孔のそれぞれは、長手方向軸線が前記プレチャンバスパークプラグの長手方向軸線に対して垂直でも平行でもなく、前記プレチャンバスパークプラグの長手方向軸線と交差しないように、角度を有して設けられた、請求項9に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記プレチャンバに前記プレチャンバの燃空比を高めるように構成された燃料注入ノズルを更に備える、請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記中心電極の表面及び前記接地電極の表面は、ニッケル合金、プラチナ合金及びイリジウム合金からなるグループの内から選択されるいずれか一を含んで設けられた、請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記中心電極の前方端は平面として設けられた、請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記絶縁体の外面と前記プレチャンバハウジングの内面との間に形成されたクレビスを更に備える、請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記プレチャンバハウジングの基部を更に備え、前記プレチャンバハウジングは前記基部から延在し、前記クレビスは前記基部に近接して設けられた、請求項14に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記クレビスによって画成される空間の容積が、前記プレチャンバの全容積の1/5乃至1/10に設けられた、請求項14又は請求項15に記載のプレチャンバスパークプラグ。
- 前記中心電極は切欠きを有し、前記接地電極は、前記切欠きに面して前記第1のステージ内に保炎部を形成する後方に面する段部を形成する、請求項3乃至請求項6のいずれか1項に記載のプレチャンバスパークプラグ。
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