JP6762712B2 - 副室式エンジン - Google Patents

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Description

本開示は副室式エンジンに関する。
発電などの用途で使用されるエンジンの一つとして、副室式ガスエンジンが用いられている。副室式ガスエンジンは、ピストンとライナとシリンダヘッドとの間に画定される主燃焼室と、該主燃焼室と噴孔を介して連通する副燃焼室とを備えており、以下のような燃焼フローが行われる。
まず、着火用燃料ガス供給ラインから副燃焼室に着火用燃料ガス(燃料ガス又は過濃混合ガス)が供給される。次に、圧縮工程で主燃焼室内の希薄予混合気が噴孔から副燃焼室に流入し、副燃焼室内で着火用燃料ガスと希薄予混合ガスが混合されて、着火直前で混合比がストイキ(量論混合比)となる。そして、副燃焼室において点火プラグがスパークし、副燃焼室内で火炎伝播燃焼が生じる。副燃焼室内で発生した燃焼ガスは、噴孔を介して火種(トーチ)として主燃焼室に噴出し、トーチ燃焼及び火炎伝播燃焼によって主燃焼室内の混合ガスを燃焼させる。
上記副室式のエンジンによれば、主燃焼室での希薄予混合ガスの燃焼は、比較的低温の燃焼であるため、NO等の発生量を低減し、低公害を実現できる。また、主燃焼室内の混合ガスが希薄予混合ガスであっても、ある程度エネルギーの大きなトーチが噴流するため、主燃焼室の燃焼を速やかに完了させることができる。
ところで、副燃焼室内での着火用燃料ガスと希薄予混ガスの混合状態は、主燃焼室の燃焼変動(各シリンダの燃焼サイクル毎の燃焼状態の変化)に大きく影響する。燃焼変動の低減はエンジンの効率向上に寄与するため、副燃焼室内で着火用燃料ガスと希薄予混合ガスの混合を促進し、副燃焼室内の混合気を均一化すれば、エンジンの効率を向上することができる。
特許文献1には、過早着火等の異常燃焼の発生を抑制することを目的とした副室式エンジンが開示されている。この副室式ガスエンジンでは、副燃焼室のうち点火プラグが設けられる副室空間部を噴孔が設けられる副室連通路の中心軸から偏心させることにより、副燃焼室内で規則的なガス流動を発生させて混合気を均質化し、異常燃焼の発生の抑制を図っている。
特開2007−255313号公報
上述した特許文献1に記載される副室式エンジンでは、副燃焼室は、噴孔から上方に延在する副室連通路と、副室連通路から上方に向かうにつれて拡径する拡径部と、点火プラグが設置されるととともに拡径部の上端に接続する空間部とを含んでいる。また、該副室式エンジンでは、副室連通路及び拡径部の各々は軸対称の形状を有しており、空間部の中心のみが副室連通路の中心軸から偏心している。
しかしながら、本発明者の鋭意検討の結果、特許文献1に記載のように副燃焼室の上記拡径部が軸対称の形状を有している副室式エンジンでは、副燃焼室内で規則的なガス流動を発生させることが容易ではなく、副燃焼室内の混合を促進する効果は限定的であることが明らかとなった。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、副燃焼室内で、主燃焼室から噴孔を介して流入した希薄予混合ガスと、着火用燃料ガス供給路から流入した着火用燃料ガスとの混合を促進可能な副室式エンジンを提供することを目的とする。
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る副室式エンジンは、シリンダと、前記シリンダの頂部に配置されるシリンダヘッドと、前記シリンダ内を往復動するように設けられ、前記シリンダヘッドとの間に主燃焼室を画定するピストンと、を備え、前記シリンダヘッドは、前記主燃焼室と噴孔を介して連通する副燃焼室を画定する副燃焼室形成部を含み、前記副燃焼室は、前記噴孔から上方へ延設される円柱状の第1通路部と、前記第1通路部から上方へ延設され、上方に向かうにつれて断面積が大きくなる第2通路部と、前記第2通路部から上方へ延設され、点火プラグが設置される円柱状の空間部と、を含み、前記第1通路部の軸線の延長線を直線Lとすると、前記第2通路部における前記直線Lに垂直な断面の中心O(図心)は、前記直線Lに対して偏心している。
上記(1)に記載の副室式エンジンによれば、第2通路部の断面の中心Oが直線Lに対して偏心しているため、主燃焼室から噴孔を介して第1通路部に流入した希薄予混合ガスは、第1通路部を上昇した後、第2通路部を形成する第2通路部形成面のうち直線Lに対して中心Oの偏心方向と反対側の面に沿って上昇し、空間部の頂面に沿って該偏心方向に流れ、第2通路部形成面のうち直線Lに対して該偏心方向側の面に沿って下降する。すなわち、噴孔から流入した希薄予混合ガスの副燃焼室内での流れ方向を安定させることができる。
このため、副燃焼室内で、主燃焼室から噴孔を介して流入した希薄予混合ガスと、着火用燃料ガス供給路から流入した着火用燃料ガスとの混合を促進し、良好な混合状態を実現することができる。これにより、噴孔からのトーチを安定して形成することができ、主室内での燃焼変動を低減することができる。
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載の副室式エンジンにおいて、前記第2通路部を形成する第2通路部形成面は、前記第1通路部を形成する第1通路部形成面及び前記空間部を形成する空間部形成面の各々に対して滑らかに接続している。
上記(2)に記載の副室式エンジンによれば、第2通路部形成面と第1通路部形成面との接続箇所、及び第2通路部形成面と第1通路部形成面との接続箇所において、副燃焼室内で燃え残り(後燃え)する領域が生じにくく、副燃焼室内で燃焼を効率良く行うことができる。
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)に記載の副室式エンジンにおいて、前記断面の中心Oが前記直線Lに対して偏心している方向を方向Aとし、前記副燃焼室における前記直線Lと前記方向Aとを含む断面を断面Sとし、前記第2通路部を形成する第2通路部形成面のうち、前記断面Sにおける前記直線Lより方向A側の部分を第1ラインとし、前記第2通路部形成面のうち、前記断面Sにおける前記直線Lより方向Aと反対側の部分を第2ラインとし、前記第1ラインの上端と下端を結ぶ直線と前記直線Lとのなす角度を角度θ1とし、前記第2ラインの上端と下端を結ぶ直線と前記直線Lとのなす角度を角度θ2とすると、前記第2通路部形成面は、θ1>θ2を満たすよう構成されている。
上記(3)に記載の副室式エンジンによれば、θ1>θ2を満たすことにより、上記(1)にて説明した副燃焼室内での希薄予混合ガスの流れをスムーズな流れとすることができる。このため、噴孔から流入した希薄予混合ガスと、着火用燃料ガス供給路から流入した着火用燃料ガスとの混合を効果的に促進することができる。
(4)幾つかの実施形態では、上記(3)に記載の副室式エンジンにおいて、前記第2通路部形成面は、30°≦θ1≦45°を満たすよう構成されている。
上記(4)に記載の副室式エンジンによれば、上記(1)にて説明した副燃焼室内での希薄予混合ガスの流れをよりスムーズな流れとし、良好な混合状態を実現することができる。
(5)幾つかの実施形態では、上記(3)又は(4)に記載の副室式エンジンにおいて、前記第1ラインは、上方に向かうにつれて前記直線Lとの距離が大きくなり、前記第2ラインは、前記第1通路部を形成する第1通路壁面から該第1通路壁面を延長する方向に延在する延長ライン部と、前記空間部を形成する空間壁面部と前記延長ライン部とを接続するとともに上方に向かうにつれて前記直線Lとの距離が大きくなるテーパライン部とを含む。
上記(5)に記載の副室式エンジンによれば、上記(1)にて説明した第1ラインに沿って下降するガス流れを、延長ライン部とテーパライン部との接続位置よりも下方に導きやすくなる。これにより副燃焼室内での希薄予混合ガスの流れをよりスムーズな流れとし、良好な混合状態を実現することができる。
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(5)の何れか1項に記載の副室式エンジンにおいて、前記副燃焼室に着火用燃料ガスを供給するための着火用燃料ガス供給路を備え、前記第2通路部は、前記断面Sに対して対称形状を有しており、前記空間部を形成する空間部形成面に設けられる前記着火用燃料ガス供給路の供給口は、前記断面Sからずれた場所に位置する。
上記(6)に記載の副室式エンジンによれば、第2通路部における対称形状の中心となる断面Sからずれた場所に供給口が位置するため、該供給口から供給された着火用燃料ガスの副燃焼室内での流れ方向を安定させやすくなり、着火用燃料ガスと噴孔を介して流入した希薄予混合ガスとの混合を促進することができる。
(7)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(6)の何れか1項に記載の副室式エンジンにおいて、前記副燃焼室に着火用燃料ガスを供給するための着火用燃料ガス供給路を備え、前記空間部を形成する空間部形成面に設けられる前記着火用燃料ガス供給路の供給口は、前記空間部における前記直線Lに垂直な断面の中心Pに対して前記方向Aと反対側に位置し、前記着火用燃料ガス供給路は、前記供給口から前記方向A側に向かって前記着火用燃料ガスを噴射するよう構成されている。
上記(7)に記載の副室式エンジンによれば、着火用燃料ガス供給路は、供給口から方向A側(すなわち第2通路部の偏心方向側)の相対的に広い空間に向かって着火用燃料ガスを噴射するため、該供給口から供給された着火用燃料ガスと噴孔を介して流入した希薄予混合ガスとの混合を促進することができる。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、副燃焼室内で、主燃焼室から噴孔を介して流入した希薄予混合ガスと、着火用燃料ガス供給路から流入した着火用燃料ガスとの混合を促進可能な副室式エンジンが提供される。
本発明の一実施形態に係る副室式ガスエンジンの概略構成を示す模式図である。 一実施形態に係る副燃焼室20の概略的な形状を示す斜視図である。 直線Lに沿った平面視における第1通路部32の断面S1、第2通路部34の断面S2、及び空間部36の断面S3の形状及び配置の一例を示す図である。 図2及び図3における副燃焼室20の断面S4の一例を示す図である。 図2及び図3における副燃焼室20の断面S4の一例を示す図である。 副燃焼室20の断面S4の他の一例を示す図である。 副燃焼室20の断面S4の他の一例を示す図である。 方向A側に着火用燃料ガスgを噴射した場合について、断面S4に直交する方向から視たときの、着火用燃料ガスgを噴射する方向と直線Mとのなす角度θ3を示す図である。 方向Aと反対側に着火用燃料ガスgを噴射した場合について、断面S4に直交する方向から視たときの、着火用燃料ガスgを噴射する方向と直線Mとのなす角度θ4を示す図である。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」「一致」等の相対的な配置関係を表す表現は、厳密にそのような相対的配置関係を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図1は、本発明の一実施形態に係る副室式ガスエンジンの概略構成を示す模式図ある。
副室式ガスエンジン100は、シリンダ(ライナ)2と、シリンダ2の頂部に配置されるシリンダヘッド4と、シリンダ2内を往復動するように設けられ、シリンダヘッド4との間に主燃焼室6(主室)を画定するピストン8とを備えている。また、副室式ガスエンジン100は、シリンダヘッド4に設けられた吸気ポート10を開閉する吸気弁12と、シリンダヘッド4に設けられた排気ポート14を開閉する排気弁16とを備えている。
シリンダヘッド4の内部には、主燃焼室6と噴孔18を介して連通する副燃焼室20(副室)が形成されている。また、副室式ガスエンジン100は、副燃焼室20に主燃焼室6を介さずに着火用燃料ガスを供給するための着火用燃料ガス供給路24と、副燃焼室20に導入された着火用燃料ガスを含む混合気に着火するための点火プラグ26とを備えている。
シリンダヘッド4は、シリンダヘッド本体28と、シリンダヘッド本体28に収容され下部に噴孔18が形成された円筒状の副室口金30と、点火プラグ26を保持するプラグホルダ31とを含む。図示する例示的形態では、副室口金30の内周面と、点火プラグ26の下面と、プラグホルダ31の下面とによって副燃焼室20が画定されている。すなわち、副室口金30、点火プラグ26、及びプラグホルダ31が、副燃焼室20を画定する副燃焼室形成部22を構成する。また、上記着火用燃料ガス供給路24は、プラグホルダ31内に形成されている。
上記副燃焼室20内で発生した燃焼ガスは、図1の噴孔18近傍に破線で示すように、副燃焼室20の噴孔18から火種(トーチ)として噴出し、主燃焼室6内の混合ガスを燃焼させる。これにより、主燃焼室6内の混合ガスが希薄混合ガスであっても燃焼可能とし、低燃費を実現している。また、主燃焼室6での希薄混合ガスの燃焼は、比較的低温の燃焼であるため、NO等の発生量を低減し、低公害を実現できる。
図2は、一実施形態に係る副燃焼室20の概略的な形状を示す斜視図である。図2に示すように、副燃焼室20は、第1通路部32(スロート部)、第2通路部34及び空間部36を含む。
第1通路部32は、噴孔18から上方へ延設される円柱状の通路部である。第1通路部32の断面積(第1通路部32の軸線及びその延長線からなる直線Lに直交する断面S1の面積)は、高さ方向位置によらず一定となっている。
第2通路部34は、第1通路部32から上方へ延設され、上方に向かうにつれて断面積(上記直線Lに直交する断面S2の面積)が大きくなるよう形成されている。
空間部36は、第2通路部34から上方へ延設され、点火プラグ26(図1参照)が設置される円柱状の空間部である。空間部36の断面積(直線Lに直交する断面S3の面積)は、高さ方向位置によらず一定となっている。
一実施形態では、例えば図1に示すように、第2通路部34を形成する第2通路部形成面40は、第1通路部32を形成する第1通路部形成面38及び空間部36を形成する空間部形成面42の各々に対して滑らかに(角部を形成することなく)接続している。このため、副燃焼室20内で燃え残り(後燃え)する領域が生じにくく、副燃焼室20内で燃焼を効率良く行うことができる。なお、図示する例示的形態では、第1通路部形成面38及び第2通路部形成面40の各々は、副室口金30の内周面の一部である。また、空間部形成面42は、副室口金30の内周面の一部、プラグホルダ31の下面及び点火プラグ26の下面からなる。
図3は、図2に示す副燃焼室20について、第1通路部32における直線Lに直交する断面S1、第2通路部34における直線Lに直交する断面S2、及び空間部36における直線Lに直交する断面S3の形状及び配置の一例を示す図である。図4及び図5は、図2及び図3における副燃焼室20の断面S4の一例を示す図である。なお、断面S4は、副燃焼室20における直線Lと後述する方向Aとを含む断面(直線Lと、直線Lに交差するとともに方向Aに平行な直線とを含む断面)である。
図3に示すように、第2通路部34の断面S2の中心O(図心)は、直線Lに対して偏心している。また、図3に示すように、第2通路部34の断面S2の中心Oが直線Lに対して偏心している方向を方向Aとすると、空間部36における直線Lに垂直な断面S3の中心P(図心)は、直線Lに対して方向Aに偏心している。
かかる構成によれば、第2通路部34の断面S2の中心Oが直線Lに対して偏心しているため、主燃焼室6から噴孔18を介して第1通路部32に流入した希薄予混合ガスは、図5における矢印Bに示すように、第1通路部32を上昇した後、第2通路部形成面40のうち直線Lに対して方向Aと反対側の面44に沿って上昇し、空間部形成面42のうち頂面46に沿って方向A側に流れ、第2通路部形成面40のうち直線Lに対して方向A側の面45に沿って下降する。すなわち、噴孔18から流入した希薄予混合ガスの副燃焼室20内での流れ方向を矢印Bに示す方向に安定させることができる。
このため、副燃焼室20内で、主燃焼室6から噴孔18を介して流入した希薄予混合ガスと、着火用燃料ガス供給路24から流入した着火用燃料ガスとの混合を促進し、良好な混合状態を安定的に実現することができる。これにより、噴孔18からのトーチを安定して形成することができ、主室6内での燃焼変動を低減することができる。
一実施形態では、例えば図4に示すように、第2通路部形成面40のうち、断面S4における直線Lより方向A側の部分を第1ライン48とし、第2通路部形成面40のうち、断面S4における直線Lより方向Aと反対側の部分を第2ライン50とし、第1ライン48の上端52と第1ライン48の下端54とを通る直線Mと直線Lとのなす角度を角度θ1とし、第2ライン50の上端56と第2ライン50の下端58とを通る直線Nと直線Lとのなす角度を角度θ2とすると、第2通路部形成面40は、θ1>θ2を満たすよう構成されている。
このように、θ1>θ2を満たすことにより、図5の矢印Bに示した副燃焼室20内での希薄予混合ガスの流れをスムーズな流れとすることができる。このため、噴孔18から流入した希薄予混合ガスと、着火用燃料ガス供給路24から流入した着火用燃料ガスとの混合を効果的に促進することができる。
一実施形態では、第2通路部形成面40は、30°≦θ1≦45°を満たすよう構成されている。これにより、図5の矢印Bに示した希薄予混合ガスの流れをよりスムーズな流れとし、良好な混合状態を実現することができる。
一実施形態では、図4に示すように、断面S4において、第1ライン48は、上方に向かうにつれて直線Lとの距離d1が大きくなる。また、断面S4において、第2ライン50は、第1通路部形成面38から該第1通路部形成面38を延長する方向(直線Lに平行な方向)に延在する延長ライン部60と、空間部形成面42と延長ライン部60とを接続するとともに上方に向かうにつれて直線Lとの距離d2が大きくなるテーパライン部62とを含む。
これにより、図5の矢印Bに示すように、第1ライン48に沿って下降するガス流れを、延長ライン部60とテーパライン部62との接続位置Qよりも下方に導きやすくなる。これにより図5の矢印Bに示した希薄予混合ガスの流れをよりスムーズな流れとし、良好な混合状態を実現することができる。
一実施形態では、図2において、第2通路部34は、上記断面S4に対して対称形状を有している。また、図2及び図3に示すように、着火用燃料ガス供給路24の供給口64は、断面S4からずれた場所に位置する。
かかる構成によれば、第2通路部34における対称形状の中心となる断面S4からずれた場所に供給口64が位置するため、該供給口64から供給された着火用燃料ガスgの副燃焼室20内での流れ方向を安定させやすくなり、着火用燃料ガスと噴孔18を介して流入した希薄予混合ガスとの混合を促進することができる。
一実施形態では、図2及び図3の少なくとも一図に示すように、空間部形成面42の頂面46に設けられる上記供給口64は、直線Lに対して方向Aと反対側に位置する。また、着火用燃料ガス供給路24は、供給口64から方向A側に斜め下方に向かって着火用燃料ガスgを噴射するよう構成されている。
かかる構成によれば、着火用燃料ガス供給路24は、供給口64から方向A側(すなわち第2通路部34の偏心方向側)の相対的に広い空間に向かって着火用燃料ガスgを噴射するため、該供給口64から供給された着火用燃料ガスgと噴孔18を介して流入した希薄予混合ガスとの混合を促進することができる。
また、着火用燃料ガス供給路24は、断面S4に直交する方向から視たときに、供給口64から方向A側(すなわち第2通路部34の偏心方向側)の相対的に広い空間に向かって着火用燃料ガスgを噴射するため、着火用燃料ガスgを噴射する方向(着火用燃料ガス供給路24の軸線を供給口64から延長した方向)と直線Mとのなす角度θ3(図8参照)が、方向Aと反対側に着火用燃料ガスgを噴射した場合の着火用燃料ガスgを噴射する方向と直線Nとのなす角度θ4(図9参照)より大きくなる。このため、着火用燃料ガスgの供給時に噴孔18方向への流れを図9に示した場合よりも低減でき、副燃焼室20内で保持される着火用燃料ガスgの量を多くすることができる。したがって、少ない着火用燃料ガスgの供給量で、副燃焼室20内に必要な着火用燃料ガスgの量を確保することができる。
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、図4及び図5に示した形態では、断面S4において、第1通路部形成面38から該第1通路部形成面38を延長する方向(直線Lに平行な方向)に延在する延長ライン部60と、空間部形成面42と延長ライン部60とを接続するとともに上方に向かうにつれて直線Lとの距離d2が大きくなるテーパライン部62とを第2ライン50が含む例を示した。
しかしながら、本発明はかかる形態に限定されず、例えば図6に示すように、断面S4において、第2ライン50は、上方へ向かうにつれて直線Lとの距離d2が大きくなるように全体的に傾斜していてもよい。また、例えば図7に示すように、断面S4において、第2ライン50は、直線Lと並行な直線であってもよい。
2 シリンダ
4 シリンダヘッド
6 主燃焼室
8 ピストン
10 吸気ポート
12 吸気弁
14 排気ポート
16 排気弁
18 噴孔
20 副燃焼室
22 副燃焼室形成部
24 着火用燃料ガス供給路
26 点火プラグ
28 シリンダヘッド本体
30 副室口金
31 プラグホルダ
32 第1通路部
34 第2通路部
36 空間部
38 第1通路部形成面
40 第2通路部形成面
42 空間部形成面
44 面
45 面
46 頂面
48 第1ライン
50 第2ライン
52 上端
54 下端
56 上端
58 下端
60 延長ライン部
62 テーパライン部
64 供給口
100 副室式ガスエンジン

Claims (6)

  1. シリンダと、
    前記シリンダの頂部に配置されるシリンダヘッドと、
    前記シリンダ内を往復動するように設けられ、前記シリンダヘッドとの間に主燃焼室を画定するピストンと、を備え、
    前記シリンダヘッドは、前記主燃焼室と噴孔を介して連通する副燃焼室を画定する副燃焼室形成部を含み、
    前記副燃焼室は、
    前記噴孔から上方へ延設される円柱状の第1通路部と、
    前記第1通路部から上方へ延設され、上方に向かうにつれて断面積が大きくなる第2通路部と、
    前記第2通路部から上方へ延設され、点火プラグが設置される円柱状の空間部と、
    を含み、
    前記第1通路部の軸線及び該軸線の延長線からなる直線を直線Lとすると、前記第2通路部における前記直線Lに垂直な断面の中心Oは、前記直線Lに対して偏心しており、
    前記断面の中心Oが前記直線Lに対して偏心している方向を方向Aとし、
    前記副燃焼室における前記直線Lと前記方向Aとを含む断面を断面Sとし、
    前記副燃焼室に着火用燃料ガスを供給するための着火用燃料ガス供給路を備え、
    前記第2通路部は、前記断面Sに対して対称形状を有しており、
    前記空間部を形成する空間部形成面に設けられる前記着火用燃料ガス供給路の供給口は、前記断面Sからずれた場所に位置するとともに、
    前記空間部を形成する空間部形成面に設けられる前記着火用燃料ガス供給路の供給口は、前記直線Lに対して前記方向Aと反対側に位置し、
    前記着火用燃料ガス供給路は、前記供給口から前記方向A側に向かって前記着火用燃料ガスを噴射するよう構成され、
    前記断面Sに直交する方向から視たときに、前記着火用燃料ガス供給路の軸線を前記供給口から延長した方向は、前記第2通路部を形成する第2通路部形成面と交差する
    副室式エンジン。
  2. 前記第2通路部形成面は、前記第1通路部を形成する第1通路部形成面及び前記空間部を形成する空間部形成面の各々に対して滑らかに接続している、請求項1に記載の副室式エンジン。
  3. 前記第2通路部形成面のうち、前記断面Sにおける前記直線Lより方向A側の部分を第1ラインとし、
    前記第2通路部形成面のうち、前記断面Sにおける前記直線Lより方向Aと反対側の部分を第2ラインとし、
    前記第1ラインの上端と下端を結ぶ直線と前記直線Lとのなす角度を角度θ1とし、
    前記第2ラインの上端と下端を結ぶ直線と前記直線Lとのなす角度を角度θ2とすると、
    前記第2通路部形成面は、θ1>θ2を満たすよう構成された、請求項1又は2に記載の副室式エンジン。
  4. 前記第2通路部形成面は、30°≦θ1≦45°を満たすよう構成された、請求項3に記載の副室式エンジン。
  5. 前記第1ラインは、上方に向かうにつれて前記直線Lとの距離が大きくなり、
    前記第2ラインは、前記第1通路部を形成する第1通路壁面から該第1通路壁面を延長する方向に延在する延長ライン部と、前記空間部を形成する空間壁面部と前記延長ライン部とを接続するとともに上方に向かうにつれて前記直線Lとの距離が大きくなるテーパライン部とを含む、請求項3又は4に記載の副室式エンジン。
  6. 前記第1ラインは、上方に向かうにつれて前記第1直線との距離が大きくなり、
    前記第2ラインは、前記第1直線と平行な直線である、請求項3又は4に記載の副室式エンジン。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3172413A1 (en) 2020-02-26 2021-09-02 Clearflame Engines, Inc. Fuel agnostic compression ignition engine
AT523273B1 (de) * 2020-03-16 2021-07-15 Avl List Gmbh Zylinderkopf
AT523918B1 (de) * 2020-08-10 2022-01-15 Avl List Gmbh Zylinderkopf
CN111997793A (zh) * 2020-09-08 2020-11-27 天津大学 一种用于气体燃料发动机的火焰多级加速装置及方法
AT524198A1 (de) * 2021-02-25 2022-02-15 Avl List Gmbh Vorkammerzündeinheit
US11643987B2 (en) * 2021-09-07 2023-05-09 Caterpillar Inc. In-line generation of pilot fuel for power systems
CN113982740B (zh) * 2021-11-18 2022-08-26 山东大学 一种用于发动机燃烧系统的预燃室、燃烧系统及工作方法
CN115111048B (zh) * 2022-01-28 2023-09-19 长城汽车股份有限公司 一种主动预燃室、点火机构及汽车发动机
WO2024076645A1 (en) * 2022-10-04 2024-04-11 The Research Foundation For The State University Of New York System and method for hydrogen enriched pre-chamber ignition ammonia combustion

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1197680B (de) * 1963-07-10 1965-07-29 Daimler Benz Ag Vorkammer-Einspritzbrennkraftmaschine
US4091772A (en) * 1976-05-14 1978-05-30 Cooper Industries, Inc. Internal combustion engine with delayed torch ignition of oil fuel charge
DE2725344A1 (de) * 1977-06-04 1978-12-07 Daimler Benz Ag Vorkammer fuer eine luftverdichtende einspritzbrennkraftmaschine
US4292935A (en) * 1980-03-31 1981-10-06 Rockwell International Corporation Low nitrous oxide (NOX) precombustor
US4444166A (en) * 1981-06-16 1984-04-24 Kovacs Research Center, Inc. Method and apparatus for reducing the operating compression ratios of compression ignition engines
JPS59105922A (ja) * 1982-12-10 1984-06-19 Mazda Motor Corp エンジンの燃焼室構造
US4646695A (en) * 1985-12-09 1987-03-03 Oak Ridge Systems, Inc. Device for improving the ignition of fuel-air mixtures in internal combustion engines
US4903656A (en) * 1988-12-29 1990-02-27 Yanmar Deisel Engine Co., Ltd. Gas engine
JPH0397271A (ja) * 1989-09-11 1991-04-23 Ricoh Co Ltd イメージセンサ
US5105780A (en) * 1990-08-08 1992-04-21 Caterpillar Inc. Ignition assisting device for internal combustion engines
JPH1047064A (ja) * 1996-08-02 1998-02-17 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 副室式ガス機関の燃焼副室構造
US5947076A (en) * 1998-04-17 1999-09-07 Caterpillar Inc. Fuel combustion assembly for an internal combustion engine having an encapsulated spark plug for igniting lean gaseous fuel within a precombustion chamber
JP2003097271A (ja) * 2001-09-26 2003-04-03 Kubota Corp ディーゼルエンジンの渦流室式燃焼室
US7387103B2 (en) * 2003-11-19 2008-06-17 Dan Merritt Internal combustion engine
NO322345B1 (no) * 2004-09-27 2006-09-18 Rolls Royce Marine As Anordning ved en forkammerenhet til en gassmotor
JP2007255313A (ja) 2006-03-23 2007-10-04 Osaka Gas Co Ltd 副室式エンジン
JP2009197704A (ja) 2008-02-22 2009-09-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 副室式ガスエンジン
US9353674B2 (en) * 2010-11-01 2016-05-31 Mahle Powertrain, Llc Turbulent jet ignition pre-chamber combustion system for spark ignition engines
AT13172U1 (de) * 2011-12-28 2013-07-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg Vorkammersystem für eine Brennkraftmaschine
AT512532B1 (de) * 2012-09-26 2013-09-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Vorkammersystem für eine Brennkraftmaschine
US9816430B2 (en) 2013-10-21 2017-11-14 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Pre-combustion-chamber type gas engine
JP6478509B2 (ja) 2014-07-31 2019-03-06 株式会社Soken レーザ点火装置
EP3118433B1 (en) 2015-07-16 2022-08-31 Caterpillar Energy Solutions GmbH Pre-combustion chamber assembly for internal combustion engines

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