JP7143935B2 - pre-chamber internal combustion engine - Google Patents
pre-chamber internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP7143935B2 JP7143935B2 JP2021509283A JP2021509283A JP7143935B2 JP 7143935 B2 JP7143935 B2 JP 7143935B2 JP 2021509283 A JP2021509283 A JP 2021509283A JP 2021509283 A JP2021509283 A JP 2021509283A JP 7143935 B2 JP7143935 B2 JP 7143935B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- main chamber
- internal combustion
- combustion engine
- flame
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/08—Engines characterised by precombustion chambers the chamber being of air-swirl type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
- F02B19/18—Transfer passages between chamber and cylinder
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
本開示は、副室式内燃機関に関する。 The present disclosure relates to pre-chamber internal combustion engines.
従来から、主室およびその主室に隣接して設けられる副室を備えた副室式内燃機関が提案されている(例えば、日本国特許第4561522号公報参照)。このような副室式内燃機関では、主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、連通路を介して副室内に供給され、副室内で点火プラグによって点火される。これにより、火炎が形成される。副室内で形成された火炎は、連通路を介して主室に噴射され、主室の混合気を着火する。このように、副室で形成された火炎が主室に噴射されることで、主室の燃焼速度が高まる。これによって、より希薄な空燃比での運転が可能となり、燃費が向上する。 BACKGROUND ART Conventionally, a pre-chamber type internal combustion engine having a main chamber and a pre-chamber provided adjacent to the main chamber has been proposed (see, for example, Japanese Patent No. 4561522). In such a pre-chamber internal combustion engine, an air-fuel mixture is formed from fuel injected into the main chamber. The formed air-fuel mixture is supplied into the pre-chamber through the communication passage and ignited by the ignition plug in the pre-chamber. This creates a flame. The flame formed in the auxiliary chamber is jetted into the main chamber through the communication passage and ignites the air-fuel mixture in the main chamber. In this way, the flame formed in the pre-chamber is injected into the main chamber, thereby increasing the combustion speed of the main chamber. This allows operation at leaner air-fuel ratios and improves fuel efficiency.
日本国特許第4561522号公報に記載された副室式内燃機関では、第1の噴射口の中心軸線は、ピストンが圧縮上死点近傍にある場合において、ピストン冠面に衝突せずにシリンダ内壁面を指向する。また、第2の噴射口の中心軸線は、ピストンが圧縮上死点近傍にある場合において、ピストン冠面のキャビティーの底面外周部を指向する。 In the pre-chamber type internal combustion engine described in Japanese Patent No. 4561522, when the piston is near the top dead center of compression, the center axis of the first injection port is within the cylinder without colliding with the piston crown surface. Aim at the wall. Further, the central axis of the second injection port is oriented toward the bottom outer peripheral portion of the cavity of the crown surface of the piston when the piston is in the vicinity of the compression top dead center.
しかし、日本国特許第4561522号公報に記載された副室式内燃機関では、噴射口がシリンダ内壁面に向いている。このため、シリンダ内壁面に火炎が衝突し、シリンダ内壁面に火炎の熱が奪われる。この結果、冷却損失が発生し、主室の燃焼速度が遅くなる。 However, in the pre-chamber internal combustion engine disclosed in Japanese Patent No. 4561522, the injection port faces the inner wall surface of the cylinder. Therefore, the flame collides with the inner wall surface of the cylinder, and the heat of the flame is taken away by the inner wall surface of the cylinder. As a result, cooling loss occurs and the combustion rate in the main chamber slows down.
本開示の実施形態は、副室から主室に向けて噴射された火炎がシリンダに衝突することが抑制され、冷却損失の発生が低減された副室式内燃機関に関する。 An embodiment of the present disclosure relates to a pre-chamber internal combustion engine in which a flame injected from a pre-chamber toward a main chamber is suppressed from colliding with a cylinder, thereby reducing cooling loss.
本開示の実施形態によれば、副室式内燃機関は、主室と、副室と、連通路とを備える。主室は、シリンダヘッドと、シリンダと、ピストンと、で画定される。副室は、シリンダヘッドから主室に向かって突出し、主室と隔てられる。連通路は、主室と副室を連通し、副室で発生した火炎を主室内に噴射する噴射口を有する。噴射口は、主室に発生する旋回流の回転方向の反対方向に火炎を導くように構成されている。 According to an embodiment of the present disclosure, a pre-chamber internal combustion engine includes a main chamber, a pre-chamber, and a communication passage. A main chamber is defined by the cylinder head, the cylinder, and the piston. The auxiliary chamber protrudes from the cylinder head toward the main chamber and is separated from the main chamber. The communication passage communicates the main chamber and the sub chamber, and has an injection port for injecting the flame generated in the sub chamber into the main chamber. The injection port is configured to guide the flame in the direction opposite to the direction of rotation of the swirling flow generated in the main chamber.
一般に、燃焼室内に導入される吸気によってスワールなどと呼ばれる旋回流が発生することは広く知られている。そして、燃焼効率を向上させるべく旋回流の発生を促す種々の技術も広く知られている。本開示の実施形態による内燃機関では、連通路の噴射口がこの旋回流の回転方向の反対方向に火炎を導くように構成されている。これにより、噴射口から主室に噴射される火炎の噴射方向は、旋回流の回転方向に対向する。これによって、噴射口から主室に噴射された火炎が旋回流によって乱されて拡散される。これによって、火炎がシリンダに衝突することが抑制され、火炎の熱が奪われることが低減される。このため、冷却損失の発生が低減される。 Generally, it is widely known that intake air introduced into a combustion chamber generates a swirling flow called swirl. Various techniques are also widely known for promoting the generation of a swirling flow in order to improve combustion efficiency. In the internal combustion engine according to the embodiment of the present disclosure, the injection port of the communication passage is configured to guide the flame in the direction opposite to the direction of rotation of this swirling flow. As a result, the injection direction of the flame injected into the main chamber from the injection port is opposite to the rotation direction of the swirl flow. As a result, the flame injected into the main chamber from the injection port is disturbed and diffused by the swirling flow. As a result, the collision of the flame with the cylinder is suppressed, and the loss of heat from the flame is reduced. Therefore, the occurrence of cooling loss is reduced.
噴射口は、主室に向かって旋回流の回転方向の反対方向に延びてもよい。 The injection port may extend in a direction opposite to the direction of rotation of the swirling flow toward the main chamber.
この構成によれば、噴射口から主室に噴射された火炎が、旋回流によって拡散されやすい。 According to this configuration, the flame injected into the main chamber from the injection port is easily diffused by the swirling flow.
噴射口の内径は、主室に近付くにつれて拡大してもよい。 The inner diameter of the injection port may increase as it approaches the main chamber.
火炎を主室に噴射する連通路の噴射口の面積が大きくなるほど、噴射される火炎は広がり、火炎の直径も大きくなる。噴射口の面積が小さいと、火炎が絞られ、火炎の噴射量が減る。この構成によれば、噴射口の内径が主室に近付くにつれて拡大することで、噴射口の面積が大きくなる。これによって、連通路から噴射される火炎の直径が大きくなるとともに、連通路を通過する火炎の量が減少することが防止される。 The larger the area of the injection port of the communication passage for injecting the flame into the main chamber, the wider the injected flame and the larger the diameter of the flame. If the injection port area is small, the flame is throttled and the amount of flame injection is reduced. According to this configuration, the inner diameter of the injection port increases as it approaches the main chamber, thereby increasing the area of the injection port. This prevents the diameter of the flame injected from the communication passage from increasing and the amount of flame passing through the communication passage from decreasing.
連通路は、旋回流の回転軸方向に見たときに、副室の内壁の接線に沿って形成された内壁面を有してもよい。 The communication path may have an inner wall surface formed along a tangential line to the inner wall of the pre-chamber when viewed in the rotation axis direction of the swirling flow.
この構成によれば、連通路から副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、混合気は副室内で渦を形成しやすい。このため、副室内の混合気のムラや、混合気の流動のバラツキが防止される。この結果、副室内の混合気が着火しやすい。 According to this configuration, the air-fuel mixture introduced from the communication passage into the pre-chamber is led to the inner circumference of the wall. As a result, the air-fuel mixture tends to form a vortex in the pre-chamber. For this reason, unevenness in the air-fuel mixture in the pre-chamber and variation in the flow of the air-fuel mixture can be prevented. As a result, the air-fuel mixture in the pre-chamber is easily ignited.
壁の内周の直径は、主室からシリンダヘッドに向かって拡大してもよい。 The diameter of the inner circumference of the wall may increase from the main chamber towards the cylinder head.
この構成によれば、連通路から副室に導入された混合気は、シリンダヘッドへ向かうにつれて、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る失火が防止される。 According to this configuration, the flow velocity of the air-fuel mixture introduced into the pre-chamber from the communication passage weakens toward the cylinder head. That is, the velocity of the air-fuel mixture vortex weakens. This prevents misfiring due to too high flow velocity of the mixture.
以下、本開示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、吸気ポートおよ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。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following specification, the cylinder axial direction Q indicates the direction in which the piston slides along the cylinder. When describing the vertical direction, the cylinder axial direction Q is indicated, and the cylinder head side is defined as "upper" and the piston side is defined as "lower". The left-right direction L is perpendicular to the cylinder axial direction Q and indicates the direction in which the intake port and the exhaust port are arranged. The crankshaft direction P is perpendicular to the cylinder shaft direction Q and indicates the direction in which the cylinders are arranged.
図1に示すように、副室式内燃機関1は、主室4と、副室6と、主室4と副室6とを連通する複数の連通路8と、副室6に設けられる点火プラグ10と、燃料噴射弁12と、旋回流発生部14と、を備える。本実施形態では、副室式内燃機関1は、主室4および副室6を含む気筒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、主室4、副室6、複数の連通路8、点火プラグ10、および、燃料噴射弁12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。
As shown in FIG. 1, a pre-chamber
主室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で画定された空間である。本実施形態では、主室4は、ペントルーフ形状であり、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つの斜面を有する。主室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。
The
副室6は、ペントルーフ形状の頂上部に設けられ、主室4と隣接する。副室6は、副室壁61で画定された空間である。副室6は、シリンダヘッド102から主室4に向かって突出し、副室壁61を介して主室4と隔てられる。本実施形態では、副室6は、主室4のペントルーフ形状の2つの斜面の交線(稜線)の略中央に設けられる。しかし、副室6は、主室4の略中央からオフセットして設けられもよい。本実施形態では副室6は主室4と同じ中心X1を有する。副室6の容積は、主室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室6内に素早く伝播する。
The
図2は、連通路8の形成部における副室6の横断面をピストン103側からみた図である。図1の拡大図および図2に示すように、副室壁61は、中心X1を中心とした円形の断面を有し、底部61aが半球状に形成される。図3は、左右方向Lに垂直な連通路8の形成部における縦断面図である。図3に示すように、副室壁61の内周61cは、主室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。すなわち、副室壁61の内周61cは、上下方向(シリンダ軸方向Qと同じ)にみて下方から上方に向かって直径Drが拡大する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
図2および図3に示すように、連通路8は、副室壁61の底部61aに複数個設けられる。連通路8は、主室4と副室6とを連通し、主室4の混合気を副室6に導く。副室6に導入された混合気は、副室6内で着火して予備燃焼する。図2示すように、連通路8は、副室壁61の外周61bの面に、副室6で予備燃焼した火炎を噴射する噴射口8aを有する。噴射口8aは、副室壁61の外周61bの面に沿って形成される。また、連通路8は、副室壁61の内周61cの面に、混合気を副室6に導入する導入口8bを有する。導入口8bは、副室壁61の内周61cの面に沿って形成される。本実施形態では、連通路8は、例えば、4つ設けられる。
As shown in FIGS. 2 and 3 , a plurality of
連通路8の噴射口8aは、噴射口8aから噴射される火炎を、副室壁61の外周61bに沿って主室4内に発生する旋回流SWの回転方向Fの反対方向Uに導くように構成され、本実施形態では、噴射口8aは、主室4に向かって反対方向Uに延びている。ここで、噴射口8aから噴射される火炎は、噴射口8aの中心線C1に沿って噴射される。また、旋回流SWは、中心線C1と外周61bとの交点O1においては、接線S1に沿って流れる。連通路8が、旋回流SWの回転方向Fの反対方向Uに沿って延びるとは、中心線C1(中心線C1の延長線を含む)が、交点O1における垂線R1に対して反対方向Uに傾斜することを言う。すなわち、接線S1と中心線C1がなす角度が鈍角Aとなる。なお、少なくとも噴射口8aが反対方向Uに延びていればよく、連通路8は、噴射口8aを除いて、例えば副室6の径方向に延びてもよい。
The jet port 8a of the
連通路8は、副室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、を有する。連通路8の内壁面8cと内壁面8dとは、旋回流SWの回転方向Fの反対方向Uに対向しており、この連通路8内において、副室6の外側に位置する内壁面8cは反対方向Uの上流側に位置し、副室6の内側に位置する内壁面8dは反対方向Uの下流側に位置している。副室6の外側に位置する内壁面8cは、副室壁61の内周61cの接線S2に沿って形成される。好ましくは、連通路8の内壁面8cが、導入口8bから噴射口8aまで接線S2に沿って形成される。これによって、噴射口8aと導入口8bとの間、および導入口8bと副室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が抑制される。この結果、副室6の突出方向と垂直な面に沿ったらせん状の横渦が副室6内に円滑に形成される。また、連通路8は、図3に示すように、主室4から上下方向に斜めに傾き、かつ図2に示すように、径方向に対して斜め傾いて形成されてもよい。これによって、横渦が副室6内を上昇する。
The
また、図2に示すように、連通路8の噴射口8aの内径は、主室4に近付くにつれて拡大する。より具体的には、連通路8の外側の内壁面8cおよび内側の内壁面8dによって形成される空間の導入口8bにおける内径Dbよりも、この空間の噴射口8aにおける内径Daの方が大きく、導入口8bから噴射口8aまで連通路8の内径が徐々に拡大する。このため、噴射口8aの外周61bに沿った面積が、導入口8bの内周61cに沿った面積よりも大きくなる。この結果、連通路8を通過する火炎の噴射量が減ることが防止される。さらに、噴射口8aの内径は、旋回流SWの回転方向Fの反対方向Uに向けて拡大する。すなわち、内壁面8dは、内壁面8cよりも反対方向U(噴射口8aの内径が拡大する方向)に傾いている。これによって、噴射口8aから噴射される火炎は、旋回流SWの回転方向Fの反対方向Uに沿った方向を指向する。この結果、噴射口8aから噴射される火炎が、より旋回流SWによって乱れて拡散されやすくなる。なお、少なくとも噴射口8aの内径が反対方向Uに拡大すればよく、噴射口8aを除く連通路8の内径は、例えば一定でもよい。また、少なくとも噴射口8aにおいて内壁面8dが内壁面8cよりも反対方向Uに延びていればよく、噴射口8aを除く連通路8において、内壁面8dは、例えば内壁面8cと平行でもよい。
Further, as shown in FIG. 2, the inner diameter of the injection port 8a of the
図1および図2に示すように、点火プラグ10の中心電極10aは、副室6の中心X1に重なる位置に配置される。図3に示すように、連通路8の中心線C1は、副室6の副室壁61の内周61cの壁面と、位置Hで交わる。そして、点火プラグ10の中心電極10aの先端部10cは、位置Hよりも高い位置に配置される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
燃料噴射弁12は、主室4に向けて設けられる。また、燃料噴射弁12は、副室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の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。
A
図4に示すように、旋回流発生部14は、回転方向Fに旋回する旋回流SWを主室4に発生させる。本実施形態では、旋回流発生部14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旋回流SWを発生させる。しかし、旋回流発生部14は、吸気ポート105の形状によって旋回流SWを発生させてもよい。また、本実施形態では、旋回流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側から見て反時計回りに旋回するスワール流である。旋回流SWは、シリンダ101aの内壁面に沿って旋回するとともに、副室壁61の外周61bに沿って旋回する。
As shown in FIG. 4 , the swirling
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、吸気が主室4および副室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、主室4に旋回流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、主室4および副室6の圧力は、吸気の圧力と同じになる。吸気行程では、主として主室4に燃料を供給するための燃料噴射が、燃料噴射弁12によって行われる。噴射された燃料は、主室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室4全体に供給される。
In the pre-chamber
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、主室4の混合気が圧縮される。図4に示すように、圧縮行程で、ピストン103が上昇すると、主室4から連通路8を介して混合気が副室6に導入される。このとき、副室6に導入された混合気は、連通路8によって、上昇する横渦(図4の副室6内の矢印参照)となる。
In the compression stroke, the
本実施形態では、連通路8の内壁面8cが副室壁61の内周61cの接線S2に沿って形成される。これによって、上昇する横渦が副室6内の内周61cに沿って発生し、点火プラグ10は、この横渦に点火する。一方、副室壁61の内周61cの直径Drは、主室4からシリンダヘッド102に向かって拡大する(図3参照)。これによって、副室6内の横渦の流速が減速する。この結果、副室6内の横渦の流速が速すぎることが原因となる失火が防止される。
In this embodiment, the
副室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される。図5に示すように、このとき噴射口8aから火炎Gが噴射される。そして、主室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。これにより、ピストン103が押し下げられ、膨張行程に進む。
The air-fuel mixture introduced into the
本実施形態では、連通路8の噴射口8aは、副室壁61の外周61bに沿って主室4内に発生する旋回流SWの回転方向Fの反対方向Uに延びており、反対方向Uに火炎Gを導く。これによって、火炎Gは、噴射されたのち、旋回流SWと対向する。このため、火炎Gは旋回流SWによって、火炎G1のように乱され拡散される。この結果、火炎Gと隣の連通路8から噴射される火炎との間の主室4における空間Vに火炎G1が拡散する。空間Vは、火炎Gが届かず燃焼が不均衡になりやすい。火炎Gが旋回流SWに対向して、旋回流SWによって乱され拡散されることで、空間Vに火炎G1が届く。この結果、主室4は、均質に燃焼する。また、火炎Gは、旋回流SWによって貫徹力が弱められ、シリンダ101aに火炎Gが直接当たることが防止される。これによって、火炎Gがシリンダ101aによって冷却されることで発生する冷却損失が低減される。
In this embodiment, the injection port 8a of the
さらに、本実施形態では、導入口8bにおける連通路8の内径Dbから噴射口8aにおける連通路8の内径Daへと、連通路8の内径が大きくなる。噴射口8aの内径Daが大きくなると、噴射口8aの面積が大きくなる。これによって、噴射口8aから噴射される火炎の直径も大きくなる。このため、連通路8から噴射される火炎Gと隣の連通路8から噴射される火炎Gとの間の主室4における空間Vに大きい火炎G1が噴出される。この結果、空間Vの燃焼が促進される。また、旋回流SWの回転方向Fの反対方向Uに向けて噴射口8aの直径が拡大する。これによって、より多くの火炎Gが旋回流SWと対向する。すなわち、旋回流SWと対向する火炎が多くなる。このため、空間Vに、より多くの火炎G1が供給される。この結果、空間Vの燃焼が促進される。
Furthermore, in the present embodiment, the inner diameter of the communicating
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。
In the exhaust stroke, the exhaust valve 109 opens, the
以上説明した通り、本実施形態の副室式内燃機関1では、連通路8の噴射口8aは、副室壁61の外周61bに沿って主室4内に発生する旋回流SWの回転方向Fの反対方向Uに火炎Gを導く。これによって、副室6から主室4に向けて噴射された火炎Gの冷却損失の発生が防止され、主室4の燃焼が促進される。
As described above, in the auxiliary chamber type
<他の実施形態>
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示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。<Other embodiments>
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the invention. In particular, multiple modifications described herein can be arbitrarily combined as required.
上記実施形態では、副室式内燃機関1は、直噴型の内燃機関であるが、本開示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。
In the above embodiment, the auxiliary chamber type
上記実施形態では、連通路8は、副室壁61に4つ設けるが、本開示はこれに限定されるものではない。連通路8は、1つでも複数でもよい。
In the above embodiment, four communicating
上記実施形態では、連通路8の内径は、副室壁61の外周61bに向かって拡大するが、本開示はこれに限定されない。例えば、連通路8の内径は一定であってもよい。すなわち、図2における噴射口8aにおける内径Daと、導入口8bにおける内径Dbが同じであってもよい。
In the above embodiment, the inner diameter of the
上記実施形態では、連通路8は、副室6の突出する方向の1つの位置に設けられるが、本開示は、これに限定されない。図6に示すように、副室6の突出する方向の異なる位置に第1連通路208と、第2連通路209が設けられてもよい。この場合に、第1連通路208と、第2連通路209のいずれか一方の連通路の内径は、一定でもよい。また、他方の連通路の内径は、副室壁261の外周261bに向かって拡大してもよい。例えば、第1連通路208が、第2連通路209よりも点火プラグ210の先端部210cに近い距離に設けられる場合、第1連通路208の内径がが、副室壁261の外周261bに向かって拡大してもよい。一方、第2連通路209の内径は、一定であってもよい。これによって、点火プラグ210の先端部210cに近い第1連通路208からの火炎の噴射量が大きくなる。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、底部61aは半球形状であるが、本開示はこれに限定されない。図6に示すように、底部261aの形状は円錐台形状であってもよい。また、円錐形状など種々形状であってもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、旋回流発生部14が、スワール流を発生させるが、本開示はこれに限定されない。旋回流発生部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を発生させてもよく、すなわちタンブル流を発生させてもよい。この場合に、連通路8は、タンブル流の回転方向の反対方向に沿って形成されてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、副室の形状はシリンダ軸方向に垂直な面による断面が円形となる形状(半球や円筒形状など)を例にしている。しかしながら、副室の形状はこれに限られない。断面が楕円や正多角形となる形状であってもよい。火炎伝播の観点からは、対称性のある形状が好ましいが、これに限られない。なお、本開示における「直径方向」「径方向」「接線」などの幾何学的表現は、断面が円形以外の場合であっても、当業者であれば適宜理解することができるであろう。つまり、副室の断面が円形以外になる実施態様であっても、当業者であれば本開示と同様の効果が奏されるように本開示の特徴を適宜適用できるであろう。 In the above embodiment, the shape of the pre-chamber is exemplified by a circular cross-section (hemispherical, cylindrical, etc.) taken along a plane perpendicular to the axial direction of the cylinder. However, the shape of the sub chamber is not limited to this. The shape may be an ellipse or a regular polygon in cross section. A symmetrical shape is preferable from the viewpoint of flame propagation, but it is not limited to this. Geometric expressions such as “diameter direction”, “radial direction”, and “tangent line” in the present disclosure can be appropriately understood by those skilled in the art even if the cross section is not circular. In other words, those skilled in the art will be able to appropriately apply the features of the present disclosure to achieve the same effects as the present disclosure even in embodiments in which the cross section of the pre-chamber is other than circular.
上記実施形態では、副室に設けられた点火プラグで混合気が点火される火花点火内燃機関を例にしている。本開示の内燃機関では燃料としてガソリンが使用されるが、当然これに限定されず、アルコールなどの他の燃料であってもよい。また、本開示の特徴は、火花点火内燃機関に限られず、ディーゼルエンジンなどの圧縮着火内燃機関にも適用可能である。つまり、副室内に点火プラグ等の火花発生手段を設けることは必須ではなく、内燃機関の1燃焼サイクル(4ストロークエンジンであれば吸入、圧縮、燃焼、排気からなるサイクル)の中で最初の正常燃焼(予備燃焼)が副室内で生じるように設計された内燃機関であれば同様の作用効果が期待される。なお、圧縮着火内燃機関であっても、インジェクタから副室内に燃料を直接噴射させることや圧縮比を適宜設定することで、副室内で予備燃焼を発生させられることは従来周知である。また、圧縮着火内燃機関であっても、燃料は特に軽油に限定されず、ガソリンやアルコール等であってもよい。 In the above embodiment, a spark ignition internal combustion engine in which an air-fuel mixture is ignited by a spark plug provided in the pre-chamber is taken as an example. Gasoline is used as the fuel in the internal combustion engine of the present disclosure, but it is of course not limited to this, and other fuels such as alcohol may be used. Also, the features of the present disclosure are not limited to spark ignition internal combustion engines, but are also applicable to compression ignition internal combustion engines such as diesel engines. In other words, it is not essential to provide a spark generating means such as a spark plug in the pre-chamber. A similar effect is expected for an internal combustion engine designed so that combustion (pre-combustion) occurs in the pre-chamber. It is well known that even in a compression ignition internal combustion engine, preliminary combustion can be generated in the pre-chamber by directly injecting fuel from an injector into the pre-chamber or by appropriately setting the compression ratio. Moreover, even in a compression ignition internal combustion engine, the fuel is not particularly limited to light oil, and may be gasoline, alcohol, or the like.
本開示の実施形態によれば、副室式内燃機関(1)は、
シリンダヘッド(102)と、シリンダ(101a)と、ピストン(103)と、で画定される主室(4)と、
前記シリンダヘッド(102)から前記主室(4)に向かって突出し、前記主室(4)と隔てられる副室(6)と、
前記主室(4)と前記副室(6)を連通する連通路(8)と、
を備え、
前記連通路(8)は、前記副室(6)内で発生した火炎を前記主室(4)内に噴射する噴射口(8a)を有し、
前記噴射口(8a)は、前記主室(4)内に発生する旋回流(SW)の回転方向(F)の反対方向(U)に前記火炎を導くように構成されている。According to an embodiment of the present disclosure, the pre-chamber internal combustion engine (1) is
a main chamber (4) defined by a cylinder head (102), a cylinder (101a) and a piston (103);
a sub-chamber (6) projecting from the cylinder head (102) toward the main chamber (4) and separated from the main chamber (4);
a communication passage (8) for communicating the main chamber (4) and the sub chamber (6);
with
The communication passage (8) has an injection port (8a) for injecting the flame generated in the auxiliary chamber (6) into the main chamber (4),
The injection port (8a) is configured to guide the flame in the opposite direction (U) to the rotational direction (F) of the swirling flow (SW) generated in the main chamber (4).
前記噴射口(8a)は、前記主室(4)に向かって前記反対方向(U)に延びてもよい。 Said injection port (8a) may extend in said opposite direction (U) towards said main chamber (4).
前記噴射口(8a)の内径(Da)は、前記主室(4)に近付くにつれて拡大してもよい。 The inner diameter (Da) of the injection port (8a) may increase as it approaches the main chamber (4).
前記連通路(8)は、前記旋回流(SW)の回転軸方向に見たときに、前記副室(6)の内周(61c)の接線(S2)に沿って形成された内壁面(8c)を有してもよい。 The communication passage (8) has an inner wall surface ( 8c).
前記副室(6)の内径(Dr)は、前記主室(4)から前記シリンダヘッド(102)に向かって拡大してもよい。 An inner diameter (Dr) of the sub chamber (6) may expand from the main chamber (4) toward the cylinder head (102).
本出願は、2019年3月27日出願の日本特許出願特願2019-061137に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2019-061137 filed on March 27, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
1:副室式内燃機関
4:主室
6:副室
8:連通路
8c:内壁面
14:旋回流発生部
61:副室壁
61b:外周
61c:内周
101a:シリンダ
102:シリンダヘッド
103:ピストン
Da:内径
Db:内径
Dr:内周の直径
F:旋回流の回転方向
U:旋回流の回転方向の反対方向
S2:内周の接線
SW:旋回流1: Auxiliary chamber type internal combustion engine 4: Main chamber 6: Auxiliary chamber 8:
Claims (5)
前記シリンダヘッドから前記主室に向かって突出し、前記主室と隔てられる副室と、
前記主室と前記副室を連通する連通路と、
前記主室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
を備え、
前記連通路は、前記副室内で発生した火炎を前記主室内に噴射する噴射口を有し、
前記噴射口は、前記主室内に発生する旋回流の回転方向の反対方向に前記火炎を導くように構成されている、副室式内燃機関。a main chamber defined by the cylinder head, the cylinder, and the piston;
a sub chamber projecting from the cylinder head toward the main chamber and separated from the main chamber;
a communication passage that communicates the main chamber and the sub chamber;
a fuel injection valve that injects fuel into the main chamber;
with
The communicating passage has an injection port for injecting the flame generated in the auxiliary chamber into the main chamber,
The pre-chamber internal combustion engine, wherein the injection port is configured to guide the flame in a direction opposite to a rotating direction of a swirling flow generated in the main chamber.
請求項1に記載の副室式内燃機関。the injection port extends in the opposite direction toward the main chamber;
A pre-chamber internal combustion engine according to claim 1.
請求項1または2に記載の副室式内燃機関。The inner diameter of the injection port expands as it approaches the main chamber,
A pre-chamber internal combustion engine according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の副室式内燃機関。The communication passage has an inner wall surface formed along a tangential line to the inner circumference of the pre-chamber when viewed in the rotation axis direction of the swirling flow.
A pre-chamber internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
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。An inner diameter of the sub chamber expands from the main chamber toward the cylinder head,
A pre-chamber internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019061137 | 2019-03-27 | ||
JP2019061137 | 2019-03-27 | ||
PCT/JP2020/012160 WO2020196210A1 (en) | 2019-03-27 | 2020-03-18 | Auxiliary chamber type internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020196210A1 JPWO2020196210A1 (en) | 2020-10-01 |
JP7143935B2 true JP7143935B2 (en) | 2022-09-29 |
Family
ID=72611931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021509283A Active JP7143935B2 (en) | 2019-03-27 | 2020-03-18 | pre-chamber internal combustion engine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7143935B2 (en) |
WO (1) | WO2020196210A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113738497B (en) * | 2021-09-10 | 2023-04-18 | 潍柴动力股份有限公司 | Engine and vehicle |
WO2023157088A1 (en) * | 2022-02-15 | 2023-08-24 | ヤマハ発動機株式会社 | Pre-chamber combustion four-stroke engine |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005232987A (en) | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Osaka Gas Co Ltd | Subsidiary chamber type engine |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2584314Y2 (en) * | 1990-10-09 | 1998-10-30 | 株式会社小松製作所 | Subchamber structure of lean burn gas engine |
JP2002081321A (en) * | 2000-09-06 | 2002-03-22 | Tokyo Gas Co Ltd | Blowout structure of internal combustion engine |
JP2011038465A (en) * | 2009-08-10 | 2011-02-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Auxiliary chamber structure of auxiliary chamber type internal combustion engine |
-
2020
- 2020-03-18 JP JP2021509283A patent/JP7143935B2/en active Active
- 2020-03-18 WO PCT/JP2020/012160 patent/WO2020196210A1/en active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005232987A (en) | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Osaka Gas Co Ltd | Subsidiary chamber type engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2020196210A1 (en) | 2020-10-01 |
WO2020196210A1 (en) | 2020-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4722129B2 (en) | In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine | |
JP7156505B2 (en) | pre-chamber internal combustion engine | |
JP2007040174A (en) | Indirect injection combustion engine | |
JP7143935B2 (en) | pre-chamber internal combustion engine | |
US11199155B2 (en) | Piston crown for a combustion system and an associated method thereof | |
CN109973202B (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP7226527B2 (en) | pre-chamber internal combustion engine | |
JP4244745B2 (en) | In-cylinder direct injection gasoline engine | |
JP7143934B2 (en) | pre-chamber internal combustion engine | |
JP2007138780A (en) | Auxiliary chamber type internal combustion engine | |
JP4682885B2 (en) | In-cylinder direct injection internal combustion engine | |
WO2020196683A1 (en) | Auxiliary chamber-type internal combustion engine | |
WO2021161552A1 (en) | Auxiliary chamber engine | |
JP7147962B2 (en) | pre-chamber internal combustion engine | |
KR19990085898A (en) | Pistons in direct injection gasoline engines | |
JP4075255B2 (en) | diesel engine | |
JP7327466B2 (en) | pre-chamber internal combustion engine | |
JP5146248B2 (en) | In-cylinder direct injection internal combustion engine | |
JP4145177B2 (en) | Engine and operation method thereof | |
WO2024201932A1 (en) | Internal combustion engine with auxiliary combustion chamber | |
JP2004162577A (en) | Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine | |
JP7255673B2 (en) | pre-chamber internal combustion engine | |
WO2024201934A1 (en) | Internal combustion engine with auxiliary combustion chamber | |
WO2024201933A1 (en) | Internal combustion engine with auxiliary combustion chamber | |
RU2777172C2 (en) | Piston, internal combustion engine, and vehicle using them |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A529 | Written submission of copy of amendment under article 34 pct |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A5211 Effective date: 20210813 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210813 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220816 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220829 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7143935 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |