JP6556037B2 - 内燃機関及び点火プラグ - Google Patents
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Description
上記シリンダボア内を往復動するように構成されたピストン(103)と、
上記シリンダボアを覆うように上記シリンダブロックに取り付けられたシリンダヘッド(104)と、
上記シリンダボア、上記ピストン及び上記シリンダヘッドにより区画されてなる燃焼室(105)と、
放電ギャップ(G)を覆ってプレチャンバー(60)を形成するチャンバーカップ(50)が先端に設けられるとともに、上記プレチャンバーが上記燃焼室内に位置するように上記シリンダヘッドに取り付けられた点火プラグ(1)と、
を備え、
上記チャンバーカップには、上記燃焼室と上記プレチャンバーとを連通させて、上記プレチャンバー内に生じた火炎が噴出されるように構成された複数の噴口(51)が形成されており、
上記燃焼室の有効半径をr、上記複数の噴口の総面積をS、上記プレチャンバーの全容量をV、上記シリンダボアの中心軸(101a)と上記放電ギャップの中心位置(G0)との最短距離をO、としたとき、
46.7≦V/S×(r−O)/r≦77.5
を満たす、内燃機関(100)にある。
上記内燃機関及び点火プラグの実施形態について、図1〜図3を用いて説明する。
図1に示すように、本実施形態の内燃機関100は、シリンダブロック102、ピストン103、シリンダヘッド104、燃焼室105及び点火プラグ1を備える。
シリンダブロック102の内側にはシリンダボア101が形成されている。
ピストン103は、シリンダボア101内を往復動するように構成されている。
シリンダヘッド104は、シリンダボア101を覆うようにシリンダブロック102に取り付けられている。
燃焼室105は、シリンダボア101、ピストン103及びシリンダヘッド104により区画されてなる。
図2に示すように、点火プラグ1は、先端11にチャンバーカップ50が設けられる。チャンバーカップ50は、放電ギャップGを覆ってプレチャンバー60を形成する。そして、図1に示すように、点火プラグ1は、プレチャンバー60が燃焼室105内に位置するようにシリンダヘッド104に取り付けられている。
そして、内燃機関100は、図1、図2に示す燃焼室105の有効半径をr、図3に示す複数の噴口51の総面積をS、図1、図2に示すプレチャンバー60の全容量をV、シリンダボア101の中心軸101aと放電ギャップGの中心位置G0との最短距離をO、としたとき、46.7≦V/S×(r−O)/r≦77.5を満たしている。
内燃機関100は、例えば、発電機用のガス内燃機関として用いることができる。
図1に示すように、シリンダブロック102の内側には、中心軸101aを軸心とする円柱形のシリンダボア101が形成されている。シリンダボア101には、ピストン103が設けられている。ピストン103はクランク106に接続されている。クランク106は図示しないクランクシャフトに接続されて、シリンダ軸方向Zに往復運動するように構成されている。なお、本明細書では、シリンダボア101の中心軸101aの延びる方向をシリンダ軸方向Zとする。ピストン103のクランク106に接続された側をシリンダ軸方向Zの下方Z1とし、下方Z1と反対方向を上方Z2とする。シリンダボア101の径方向をX方向とする。
内燃機関100においては、補正後の容積噴口総面積比V/S×(r−O)/rを46.7以上とすることにより、複数の噴口51から火炎が噴出する際の抵抗を適度に与えて、噴口51から噴出される火炎の長さを確保することができる。これにより、点火プラグ1がシリンダボア101の中心軸101aからずれた位置に設けられた内燃機関100においても、当該点火プラグ1の取り付けの際に噴口51が所定領域に位置するよう考慮することなく、燃焼室105内の混合気への着火性を向上させ、エンジン効率を向上させることができる。
実施形態1及び変形形態の内燃機関100である実験例1〜9と、比較形態の内燃機関である比較例1〜13をそれぞれ用意した。そして、実験例1〜9及び比較例1〜13における、プレチャンバーの全容積V、噴口の総面積S、ボア半径、燃焼室の有効半径r、オフセット量O、補正後の容積噴口総面積比V/S×(r−O)/rの値と、評価結果をそれぞれ表1に示した。なお、表1は、補正後の容積噴口総面積比V/S×(r−O)/rの値が昇順となるように並べたものである。
次に、実験例1〜9及び比較例1〜13について、エンジン効率向上評価試験を行った。試験条件及び判定基準は以下のとおりである。
・内燃機関:4気筒、2000cc
・使用燃料:都市ガス13A
・評価条件:1450rpm、トルク86N・m
・酸素濃度:7.8%(λ≒1.5)
・点火時期:NOx(O2=0%換算)<500ppmで点火進角制限
・判定基準:正味エンジン効率を算出し、従来内燃機関と比較して正味エンジン効率の上昇値、すなわち効率上昇値が0.3以上である場合に、エンジン効率向上の効果が十分である○と判定し、効率上昇値が0.3未満である場合に、エンジン効率向上の効果が不十分である×と判定した。
G 放電ギャップ
50 チャンバーカップ
51 噴口
55 仮想曲線
60 プレチャンバー
100 内燃機関
101 シリンダヘッド
102 燃焼室
Claims (6)
- 内側にシリンダボア(101)が形成されたシリンダブロック(102)と、
上記シリンダボア内を往復動するように構成されたピストン(103)と、
上記シリンダボアを覆うように上記シリンダブロックに取り付けられたシリンダヘッド(104)と、
上記シリンダボア、上記ピストン及び上記シリンダヘッドにより区画されてなる燃焼室(105)と、
放電ギャップ(G)を覆ってプレチャンバー(60)を形成するチャンバーカップ(50)が先端に設けられるとともに、上記プレチャンバーが上記燃焼室内に位置するように上記シリンダヘッドに取り付けられた点火プラグ(1)と、
を備え、
上記チャンバーカップには、上記燃焼室と上記プレチャンバーとを連通させて、上記プレチャンバー内に生じた火炎が噴出されるように構成された複数の噴口(51)が形成されており、
上記燃焼室の有効半径をr、上記複数の噴口の総面積をS、上記プレチャンバーの全容量をV、上記シリンダボアの中心軸(101a)と上記放電ギャップの中心位置(G0)との最短距離をO、としたとき、
46.7≦V/S×(r−O)/r≦77.5
を満たす、内燃機関(100)。 - 上記複数の噴口は、点火タイミングにおいて、上記放電ギャップの中心位置と上記燃焼室の内壁における上記中心位置から最も遠い位置(103b)とを結んだ仮想直線(56)を、上記中心位置を通る上記プラグ中心軸を中心に軸回転させてなる仮想円錐面(56a)と上記チャンバーカップとが交わってなる仮想曲線(55)上に位置するように形成されている、請求項1に記載の内燃機関。
- 請求項2に記載の内燃機関における上記シリンダヘッドに取り付けられる上記点火プラグであって、上記複数の噴口が4〜8個形成されている点火プラグ。
- 上記複数の噴口は、上記仮想曲線上において、等間隔に配列している、請求項3に記載の点火プラグ。
- 請求項1又は2に記載の内燃機関における上記シリンダヘッドに取り付けられる上記点火プラグであって、上記複数の噴口は、該各噴口の中心線(51a)が上記放電ギャップの上記中心位置に向かうように形成されている点火プラグ。
- 上記複数の噴口は、該各噴口の中心線(51a)が上記放電ギャップの上記中心位置に向かうように形成されている請求項3又は4に記載の点火プラグ。
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