JP7214638B2 - valve ignition prechamber - Google Patents
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Description
本発明の主題は、火花によって点火されるパイロット装填材料によって内燃機関の燃焼室に導入される主装填材料を点火することを可能にするバルブ点火予室であり、上記予室は上記主装填材料を点火する上記パイロット装填材料の効率を最適化するように設計される。 The subject of the present invention is a valve ignition prechamber making it possible to ignite a main charge introduced into a combustion chamber of an internal combustion engine by means of a spark ignited pilot charge, said prechamber being said main charge. designed to optimize the efficiency of the pilot charge to ignite the
最新技術による往復動内燃機関の最大効率および平均効率は比較的低い。自動車では、最大効率は、オットーサイクル火花点火エンジンでは約35%、ディーゼルサイクルエンジンでは約40%である。自動車エンジンの現在の使用における平均効率に関して、それはほとんどの場合、火花点火エンジンについては20パーセント未満であり、そしてディーゼルエンジンについては25パーセント未満である。 The maximum and average efficiencies of state-of-the-art reciprocating internal combustion engines are relatively low. In automobiles, the maximum efficiency is about 35% for Otto cycle spark ignition engines and about 40% for Diesel cycle engines. Regarding the average efficiency in current use of automobile engines, it is in most cases less than 20 percent for spark ignition engines and less than 25 percent for diesel engines.
上記エンジンでは、燃料の燃焼によって放出され有用な仕事に変換されないエネルギーの一部は、主に冷却システム内の熱および上記エンジンの排気の形で放散される。 In such engines, part of the energy released by the combustion of fuel and not converted into useful work is dissipated, mainly in the form of heat in the cooling system and the exhaust of the engine.
低い効率に加えて、自動車に使用される往復動内燃機関は、環境および健康に有害な汚染ガスおよび粒子を生成する。 In addition to low efficiency, reciprocating internal combustion engines used in automobiles produce polluting gases and particles that are harmful to the environment and health.
これらの不利な特性にもかかわらず、より良いエネルギー、環境、機能、そして経済的妥協を提供する他の解決策がないために、オットーサイクルまたはディーゼル内燃機関は世界中に流通するほぼすべての自動車に配備されている。 Despite these unfavorable characteristics, Otto cycle or diesel internal combustion engines are used in nearly every vehicle in the world because there are no other solutions that offer better energy, environmental, performance, and economic compromises. is deployed in
この状況は、内燃機関のエネルギーと環境のバランスを何としてでも改善するためにエンジン製造業者によってなされた重要な研究および開発努力を説明する。これらの努力は、特に、上記エンジンを構成するテクノロジを完成させ、新しい戦略の実行を可能にする新しい機能をそれらに追加することを目的としている。 This situation explains the significant research and development efforts made by engine manufacturers to do whatever it takes to improve the energy and environmental balance of internal combustion engines. These efforts are aimed, inter alia, at perfecting the technologies that make up the engines and adding to them new capabilities that enable the execution of new strategies.
これらの戦略の中には、中性ガスまたは酸素に富んだ新鮮な空気のいずれかによる往復動内燃機関の空気および燃料装填材料の希釈がある。 Among these strategies is the dilution of reciprocating internal combustion engine air and fuel charges with either neutral gases or oxygen-enriched fresh air.
本発明はこの希釈に関し、特にガソリンまたは天然ガスのいずれかをほとんどの場合に消費する火花点火による往復動内燃機関を対象とする。 The present invention relates to this dilution and is particularly directed to spark ignited reciprocating internal combustion engines that consume either gasoline or natural gas most of the time.
火花点火エンジンの装填材料を新鮮な空気でまたは予め冷却された排気ガスで希釈することにより、上記エンジンの平均および/または最大熱力学的効率を高めることが可能になる。これにより、同じ有用な仕事に対して燃料消費量が削減される。 Diluting the charge of a spark ignition engine with fresh air or with pre-cooled exhaust gases makes it possible to increase the average and/or maximum thermodynamic efficiency of the engine. This reduces fuel consumption for the same useful work.
火花点火エンジンが部分的なトルクで作動するとき、その(それらの)シリンダに希釈された装填材料を導入することは、希釈されていない装填材料を導入するよりも少ないポンピング損失をもたらす。上記損失の減少は、希釈された装填材料が同じエネルギー含有量でより大きいという事実によるものである。したがって、上記シリンダ内に同量のエネルギーを導入するために、通常スロットル弁によって行われる上記エンジンの吸気時の絞りはそれほど顕著ではなく、上記吸気で発生するガスの圧力はより高い。加えて、同じエネルギーを火花点火エンジンのシリンダに導入すると、装填材料の希釈により、装填材料の質量および総熱容量が増加する。したがって、他の点ではすべて同じであるので、上記装填材料の燃焼はより低い温度で行われる。燃焼によって生成される窒素酸化物の量を減少させることに加えて、上記低温は、上記装填材料によるその熱の一部の上記壁への伝達の結果、生じるシリンダの壁での熱損失を減少させる。 When a spark ignition engine operates at partial torque, introducing a diluted charge into its (their) cylinders results in less pumping losses than introducing an undiluted charge. Said loss reduction is due to the fact that the diluted charge material is larger for the same energy content. Therefore, for introducing the same amount of energy into the cylinder, the intake throttling of the engine, which is normally done by a throttle valve, is less pronounced and the gas pressure generated at the intake is higher. In addition, introducing the same energy into the cylinder of a spark ignition engine increases the mass and total heat capacity of the charge due to dilution of the charge. All other things being equal, therefore, the combustion of the charge takes place at a lower temperature. In addition to reducing the amount of nitrogen oxides produced by combustion, the low temperature reduces heat loss at the cylinder wall resulting from the transfer of some of its heat by the charge material to the wall. Let
最後に、特に装填材料が酸素に乏しいかまたは酸素を含まない中性ガスで希釈されている場合、上記装填材料は空気-燃料混合物の制御されない自己着火に対して感受性が低い。上記自己着火はがたつきを発生させる原因となり、これは火花点火エンジンの性能を劣化させ、それらを構成する機械部品を損傷する爆発燃焼を特徴とする望ましくない現象である。装填材料の希釈によってもたらされるがたつきの減感は、上記エンジンがより高い圧縮比で動作すること、または性能の観点から可能な最も好ましい時期にトリガされる点火で動作すること、またはその両方を可能にする。 Finally, the charge is less susceptible to uncontrolled auto-ignition of the air-fuel mixture, especially if the charge is diluted with oxygen-poor or oxygen-free neutral gases. Such autoignition causes rattling, an undesirable phenomenon characterized by explosive combustion that degrades the performance of spark ignited engines and damages the mechanical parts of which they are composed. The rattle desensitization provided by charge dilution may force the engine to operate at a higher compression ratio and/or with the most favorable time-triggered ignition possible from a performance standpoint. to enable.
希釈空気および燃料負荷のこの特定の文脈において、化学量論的量で作動する火花点火エンジンは、「希薄燃焼」とも呼ばれる過剰空気で作動する上記エンジンとは異なる。 In this particular context of dilution air and fuel loading, spark ignition engines operating with stoichiometric amounts differ from those above operating with excess air, also called "lean burn".
化学量論的量で作動するエンジンは、三元触媒、燃焼から生じる汚染物質を後処理するそれ自体公知の装置としか適合しない。上記触媒は、熱機関の燃焼室内で燃焼しなかった炭化水素を燃焼させる責を負う。この燃焼の生成物はすでに大気中に存在する水蒸気と二酸化炭素である。上記三元触媒はまた、汚染することで有名な一酸化炭素の酸化を完了させてそれを二酸化炭素に変換し、そして窒素酸化物を還元してそれらを地球の大気の約78%を構成し本来無公害である大気の二窒素に変換する。 Stoichiometrically operating engines are only compatible with three-way catalysts, devices known per se for aftertreatment of pollutants resulting from combustion. The catalyst is responsible for burning the unburned hydrocarbons in the combustion chamber of the heat engine. The products of this combustion are water vapor and carbon dioxide already present in the atmosphere. The three-way catalyst also completes the oxidation of the notoriously polluting carbon monoxide, converting it to carbon dioxide, and reducing nitrogen oxides, making them about 78% of the earth's atmosphere. Converts to atmospheric dinitrogen, which is naturally non-polluting.
三元触媒による窒素酸化物の還元は、エンジンに導入される装填材料が化学量論的であること、すなわちそれが上記装填材料に含まれる炭化水素の燃焼に必要な正しい量の酸素を含むことを必要とする。 Reduction of nitrogen oxides by a three-way catalyst requires that the charge introduced into the engine is stoichiometric, i.e. it contains the correct amount of oxygen required for combustion of the hydrocarbons contained in said charge. need.
過剰の酸素は三元触媒が窒素酸化物を還元することを不可能にする。したがって、三元触媒を用いて過剰の空気で運転するエンジンの排気ガス中に含まれる窒素酸化物を後処理することは不可能である。 Excess oxygen makes it impossible for the three-way catalyst to reduce nitrogen oxides. It is therefore not possible to aftertreat the nitrogen oxides contained in the exhaust gases of engines operating with excess air using a three-way catalyst.
これは、-ますます厳しくなる環境規制を満たすために-過剰空気で作動するエンジンが、窒素酸化物トラップなどの窒素酸化物を還元するために特別に設計された装置または尿素による窒素酸化物の選択接触還元のための装置を受け入れる理由を説明する。上記装置は、一般に、未燃炭化水素を先に燃焼させ、かつ一酸化炭素、そしてますます多くの場合、粒子フィルタの酸化を完了させた二元酸化触媒の出口に配置される。 This means that engines running on excess air - to meet increasingly stringent environmental regulations - must have equipment specifically designed to reduce nitrogen oxides, such as nitrogen oxide traps or nitrogen oxides with urea. The reasons for accepting a device for selective catalytic reduction are explained. Such devices are generally placed at the outlet of a dual oxidation catalyst that has previously burned unburned hydrocarbons and completed oxidation of carbon monoxide and, increasingly, of a particulate filter.
ディーゼルエンジンが過剰な空気で自然に作動すると仮定すると、ヨーロッパでEuro VI規格が施行されて以来、ほとんどすべてのヨーロッパのディーゼル車は窒素酸化物を二窒素に変換するために後処理する装置を備えている。 Assuming that diesel engines naturally run with excess air, almost all European diesel vehicles have been equipped with aftertreatment devices to convert nitrogen oxides to dinitrogen since the Euro VI standard came into force in Europe. ing.
これらの装置の問題は、それらが高価で複雑であり、そしてそれらの大きさおよび維持の要求が、上記装置が実際上過剰な空気でのみ作動することができるディーゼルエンジンにほとんど専ら使用される点まで高いことである。 The problem with these devices is that they are expensive, complex, and their size and maintenance requirements make them almost exclusively used in diesel engines, where practically they can only operate with excess air. It is expensive.
火花点火エンジンに関する限り、エンジン製造業者は、それらが、さらに言えば単純で安価である三元触媒に対応したままであるようにそれらを化学量論で作動させるようにあらゆる努力をしている。 As far as spark ignition engines are concerned, engine manufacturers make every effort to operate them stoichiometrically so that they remain compatible with three-way catalysts, which are simple and inexpensive for that matter.
窒素酸化物トラップまたは尿素による窒素酸化物の選択的接触還元のための装置の特別な経済的欠点を被る必要なしに火花点火エンジンの装填材料の希釈によって引き起こされる燃料消費の減少から利益を得るために、上記エンジンの上記装填材料を、酸素に富んだ空気ではなく、酸素を含まない中性ガスで希釈することが必要である。 To benefit from reduced fuel consumption caused by dilution of the charge in spark ignition engines without having to suffer the special economic disadvantages of nitrogen oxide traps or devices for selective catalytic reduction of nitrogen oxides with urea. Second, it is necessary to dilute the charge of the engine with oxygen-free neutral gas rather than oxygen-enriched air.
この後者のガスは通常、エンジン自体の排気ガスを再利用することによって得られ、上記ガスはもはや酸素を含まず、利用可能で豊富である。この戦略は「排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)」またはその頭字語「EGR」の名称で知られている。 This latter gas is usually obtained by recycling the exhaust gases of the engine itself, which no longer contains oxygen and is available and abundant. This strategy is known under the name "Exhaust Gas Recirculation" or its acronym "EGR".
上記ガスは火花点火エンジンの排気口で高温で出て行くので、それらが上記エンジンに導入された装填材料を過熱するのを防ぐために、新鮮ガスと混合する前にそれらの温度を下げる必要がある。この戦略は「冷却されたEGR」として知られており、これは再循環される排気ガスが上記エンジンによって受け取られた新鮮なガスと混合される前に冷却されることを指定している。フランスのエンジン製造業者は、理解しやすく使いやすい「EGR refroidi」という「フレングリッシュ」用語を使用している。 Since the gases exit hot at the exhaust of a spark ignited engine, their temperature must be reduced before mixing with fresh gases to prevent them from overheating the charge introduced into the engine. . This strategy is known as "cooled EGR" and specifies that the recirculated exhaust gas is cooled before being mixed with the fresh gas received by the engine. French engine manufacturers use the "Frenglish" term "EGR refroidi" which is easy to understand and use.
EGRガスの事前の冷却は少なくとも2つの目的のために必要とされる。 Pre-cooling of EGR gases is required for at least two purposes.
第1に、火花点火エンジンによって受け取られるEGRガス/新鮮ガス混合物の温度が低いままであることが必要であり、その結果上記エンジンの体積効率は最大トルクで作動するとき高いままである。実際、所与の吸気圧に対して、上記エンジンのシリンダに導入される上記混合物の質量は、上記混合物が低温であることがいっそう重要になる。上記エンジンがターボチャージャまたは他の任意の手段によって過給される場合、EGRガスの予冷はさらに重要になる。 First, the temperature of the EGR gas/fresh gas mixture received by the spark ignition engine needs to remain low so that the volumetric efficiency of the engine remains high when operating at maximum torque. In fact, for a given intake pressure, the mass of the mixture introduced into the cylinder of the engine becomes all the more important that the mixture is cold. Pre-cooling of the EGR gases becomes even more important if the engine is supercharged by a turbocharger or any other means.
第2に、EGRガス/新鮮ガス混合物が高温になればなるほど、がたつきの発生を引き起こし、これは上記エンジンの性能に有害である。 Second, hotter EGR gas/fresh gas mixtures cause rattling, which is detrimental to the performance of the engine.
問題は、冷却されたEGRで希釈された装填材料は酸素が少ないことである。装填材料が化学量論的でがたつきに対して抵抗性を保つことが特に求められる目標でもあるので、これは逆説的である。この酸素枯渇の結果は、上記装填材料が冷却されたEGRで希釈されていないときよりも燃焼の初期化が達成するのがより困難でありそしてその発展が遅いことである。 The problem is that the cooled EGR diluted charge is low in oxygen. This is paradoxical as it is also a particularly sought-after goal for the charge material to remain stoichiometric and resistant to rattling. The result of this oxygen depletion is that combustion initialization is more difficult to achieve and develops slower than when the charge is not diluted with cooled EGR.
火花点火エンジンでは、燃焼の初期化は、数十分の1ミリメートルだけ互いに離れた2つの電極間に高温の電気アークを発生させることによって行われる。 In a spark ignition engine combustion is initiated by creating a hot electric arc between two electrodes separated from each other by a few tenths of a millimeter.
空気-燃料装填材料が冷却されたEGRで著しく希釈されると、電気アークは酸素と燃料が大域的に乏しい混合物を通過する。実際に不均一性が燃焼室の3次元空間において不可避的に生じ、他のものよりも酸素および/または燃料に富むポケットを有するので、偶然にもスパークプラグのカソードとアノードとの間の数十分の1ミリメートルの空間が十分に燃焼可能なEGRガス/新鮮ガス混合物を含まない場合、不着火の危険性が高まる。 When the air-fuel charge is highly diluted with cooled EGR, the electric arc passes through a mixture that is globally lean in oxygen and fuel. In fact, inhomogeneities inevitably arise in the three-dimensional space of the combustion chamber, with some pockets richer in oxygen and/or fuel than others, so that by chance there are dozens of gaps between the cathode and anode of the spark plug. The risk of misfire increases when the minute of space does not contain a sufficiently combustible EGR gas/fresh gas mixture.
燃焼が予想通りに初期化されると、装填材料に含まれる燃料エネルギーが熱として放出され始め、火炎が発達し始める。このプロセスを達成するために、上記火炎は連続するステップでその熱を周囲のEGRガス/新鮮ガス混合物に、すなわち可燃性層から後ろの可燃性層へと伝達する。各層は、前の層によってその着火温度にされ、燃焼し、そしてそれが次の層に伝達するなどの熱を放出する。連鎖反応の原理によれば、火炎は火花点火エンジンの燃焼室の三次元空間内を伝播する。 Once combustion is initiated as expected, the fuel energy contained in the charge begins to be released as heat and the flame begins to develop. To accomplish this process, the flame transfers its heat in successive steps to the surrounding EGR gas/fresh gas mixture, ie from the combustible layer to the trailing combustible layer. Each layer releases heat as it is brought to its ignition temperature by the previous layer, combusts and it transfers to the next layer. According to the chain reaction principle, flame propagates in the three-dimensional space of the combustion chamber of a spark ignition engine.
冷却されたEGRの主な問題は、それが燃焼の初期化を困難にし、そしてその温度の全体的な低下のために、および火炎の経路における燃焼室の容積内に見出される燃焼剤および/または燃料の様々な程度の豊富さのために、後者の発達をかなり遅らせることである。 The main problem with cooled EGR is that it makes combustion initiation difficult and due to the overall reduction in its temperature and the combustible and/or It is to considerably slow the development of the latter, due to varying degrees of abundance of fuel.
さらに、実験的には、冷却されたEGR内の装填材料の含有量が多いほどエンジンが不安定になることが観察されている。ある特定の所与の含有量から、不着火が起こりそして効率(これまでは装填材料の冷却されたEGR含有量と共に増加する傾向があった)が減少する。上記EGRの特定の含有量を超えると、火花点火エンジンは停止し、燃焼は初期化できない。 Moreover, it has been experimentally observed that the higher the content of charge material in the cooled EGR, the more unstable the engine. From a certain given content, misfires occur and efficiency (previously tended to increase with cooled EGR content of the charge) decreases. Above a certain content of EGR, the spark ignition engine shuts down and combustion cannot be initialized.
排ガスの未燃炭化水素および一酸化炭素含有量は、装填材料の冷却されたEGR含有量と平行して増加することもまた観察される。これは、混合物のポケットがその経路上の火炎によって適切に直面されて燃焼するには余りにも貧弱であること、およびエンジンの燃焼室の冷たい内壁の近くの境界層の火炎詰まりが厚くなることの両方が原因である。 It is also observed that the unburned hydrocarbon and carbon monoxide content of the exhaust gas increases in parallel with the cooled EGR content of the charge. This is due to the fact that the pockets of mixture are too poor to be properly faced and burned by the flame on their path and that the boundary layer flame plugging near the cold inner walls of the engine combustion chamber thickens. Both are the cause.
さらに実験的には、点火力が高ければ高いほど、エンジンの安定性を大きく変えることなく、装填材料の冷却されたEGR含有量をより多くすることが可能であることもまた観察される。 Furthermore, experimentally, it is also observed that the higher the ignition power, the higher the cooled EGR content of the charge material is possible without significantly altering the stability of the engine.
このように、米国のサウスウェスト研究所などの多くの研究所は、装填材料の冷却されたEGR含有量のアクセス可能な限界を押し下げるためにますます強力な電気点火装置を開発してきた。この戦略の目的は、言うまでもないが、火花点火エンジンの効率を改善することである。 Thus, many laboratories, such as the Southwest Laboratories in the United States, have developed increasingly powerful electric ignition devices to push down the accessible limits of cooled EGR content of charge materials. The objective of this strategy is, of course, to improve the efficiency of spark ignition engines.
電気点火の電力を増大させる問題は、それらの性能がそれらの電力と共に急速に低下することである。それ故、ますます少ない追加の点火力を得るためにより多くの電力が必要とされる。 The problem with increasing the power of electric ignitions is that their performance degrades rapidly with their power. Therefore, more power is required to obtain less and less additional ignition power.
加えて、スパークプラグの電極が互いに離れて火花が燃焼可能なポケットを横切る可能性がより高い場合、または火花の持続時間が増加した場合、または火花が繰り返される場合、高電力が重要である。これはますます高い電圧および電力をもたらし、それはスパークプラグの電気絶縁の実現をより複雑にする一方、スパークプラグの寿命を劇的に短くする。 In addition, high power is important if the spark plug electrodes are spaced apart from each other so that the spark is more likely to cross combustible pockets, or if the duration of the spark is increased, or if the spark is repeated. This results in higher and higher voltages and powers, which make the implementation of spark plug electrical insulation more complex, while dramatically shortening spark plug life.
装填材料を点火することが困難なのは、ターボチャージャ付き火花点火エンジンでは、がたつきに対する感度をどうしても減らすことが目的である場合に、冷却されたEGRの方がより関心の対象となることが原因でもある。しかし、ブースト圧力が高いほど、スパークの作動の瞬間にスパークプラグの電極間のEGRガス/新鮮ガス混合物の密度が高くなり、スパークを引き起こすためにより多くの電圧が必要とされる。それに基づいて、冷却されたEGRは、エンジンのシリンダに導入されたのと同じエネルギーで、電極間にあるガスの質量が着火に対する上記ガスの抵抗と共に増加するので、正しい方向には進まない。 The difficulty in igniting the charge material is due to the fact that cooled EGR is more of a concern in turbocharged spark ignited engines where the goal is essentially to reduce sensitivity to rattle. But also. However, the higher the boost pressure, the denser the EGR gas/fresh gas mixture between the electrodes of the spark plug at the moment of spark activation, and the more voltage required to provoke the spark. On that basis, cooled EGR, with the same energy introduced into the engine's cylinders, does not go in the right direction because the mass of the gas between the electrodes increases with the resistance of said gas to ignition.
本出願人に属する特許FR第2 986 564号明細書は、これらの問題に対する強力な応答であることが注目される。上記特許で言及されている内燃機関のための火花点火および高圧積層装置は、火花プラグの中心にそして火花がトリガされる直前に、冷却されたEGRで希釈されていないので非常に可燃性で、そして潜在的にわずかに燃料が豊富な、ほぼ化学量論的なパイロット装填材料を高圧下に噴射することを提案している。
上記装置によって噴射された後、上記装填材料パイロットは、上記電極間に電気アークが形成されるとすぐにスパークプラグの電極を浸し、上記装填材料は直ちに着火し、それに含まれるエネルギーを放出する。従って、上記装填材料それ自体がそれ自体を点火する手段であり、その電力はそれを点火することを許容した電気アークのそれより数百から数千倍大きい。電気的手段だけでこのような点火力を得ることは実際上不可能である。 After being injected by the device, the charge material pilot immerses the spark plug electrodes as soon as an electric arc is formed between the electrodes, and the charge material immediately ignites and releases the energy it contains. Thus, the charge material itself is the means to ignite itself, and its power is hundreds to thousands of times greater than that of the electric arc that allowed it to ignite. It is practically impossible to obtain such ignition power by electrical means alone.
実際、経験上、単純に最も強力な電気点火装置ではほんの約30パーセントであることと比較して、このような装置では約50パーセントの冷却されたEGR率が可能であることが分かっている。 In fact, experience has shown that cooled EGR rates of about 50 percent are possible with such devices, compared with only about 30 percent for simply the most powerful electric ignition devices.
特許FR第2 986 564号明細書で採用されているアプローチは、発明者Fred N. SauerおよびJ.Brian Barryの米国特許第4,319,552号明細書またはBosch Companyに属する特許DE第41 40 962 A1号明細書において関連する形態で見いだされることに留意されたい。
The approach taken in
いずれにせよ、Orbital Companyの米国特許第6564770号明細書は、この特許の目的が比較的低圧でできるだけ均一な主装填材料の構成を保証することであり、EGRで高度に希釈された主装填材料の点火目的のためパイロット装填材料を形成しないことから、このカテゴリーには該当しない。 In any event, Orbital Company's U.S. Pat. No. 6,564,770 states that the purpose of this patent is to ensure a composition of the main charge that is as uniform as possible at relatively low pressures and that the main charge is highly diluted with EGR. It does not fall into this category as it does not form a pilot charge for ignition purposes.
特許FR第2 986 564号明細書に記載された装置、およびそれらが今述べた関連特許に記載された装置の問題は、非常に効率的な燃焼の初期化ではなく、上記燃焼の発展にある。特に、主装填材料に含まれる燃料の燃焼割合が約50%に達すると、燃焼は進行するのに苦労し、それにより主装填材料のすべてを燃焼するのに必要な総時間は、冷却されたEGRで希釈された装填材料のすべてを燃焼するのに必要な時間より長くなる。
The problem with the devices described in
結果として、冷却されたEGRの潜在的なエネルギー利得の一部は、非常にゆっくりと発展する燃焼のために失われる。 As a result, some of the potential energy gain of cooled EGR is lost due to very slowly developing combustion.
しかしながら、火花点火エンジンを、一方で、冷却されたEGR含有量が50%程度である主装填材料で、他方で、同じ上記エンジンが希釈されていない装填材料を燃焼するときに同じ上記エンジンで見出されるものに匹敵する安定性および総燃焼期間で同時に運転することが可能であるならば、冷却されたEGRの最大の利益が見出されるであろう。 However, a spark ignition engine is found in the same engine on the one hand with a main charge having a cooled EGR content of the order of 50% and on the other hand when the same engine burns an undiluted charge. The greatest benefit of cooled EGR would be found if it were possible to simultaneously operate with stability and total combustion duration comparable to that of the EGR engine.
その解決策はパイロット装填材料が導入され得る予室の使用によってもたらされることができ、上記予室はスパークプラグの電極を収容することができ、さらには米国特許第4,319,552号明細書に提案されているように上記スパークプラグの一体部分を形成することができる。 The solution can come from the use of a pre-chamber into which the pilot charge material can be introduced, said pre-chamber being able to house the electrodes of the spark plug; can be formed as an integral part of the spark plug as proposed in .
このような予室の第1の利点は、それがパイロット装填材料をスパークプラグの電極にできるだけ接近させて潜在的に維持することであり、これは上記装填材料の点火前に火花点火エンジンの主燃焼室における上記装填材料の分散を制限できる。 The first advantage of such a prechamber is that it potentially keeps the pilot charge as close as possible to the electrodes of the spark plug, which is the main fuel of the spark ignition engine prior to ignition of said charge. Dispersion of the charge material in the combustion chamber can be limited.
上記予室の第2の利点は、いったん点火されると、パイロット装填材料が上記予室を加圧し、該予室は上記予室に含まれる孔を介して火花点火エンジンの主燃焼室に高速でトーチを送ることである。 A second advantage of the prechamber is that once ignited, the pilot charge pressurizes the prechamber and the prechamber passes through holes contained in the prechamber at high speed to the main combustion chamber of the spark ignition engine. to send the torch.
このトーチによる主装填材料の点火は非常に有効である。それというのも、通常のスパークプラグ点火の場合のように燃焼室の中心から始まるのではなく、火炎は燃焼室の複数の場所で初期化されて燃焼室の周囲から燃焼室の中心に向かっておよび各トーチ間で接線方向に発生するからである。 Ignition of the main charge with this torch is very efficient. This is because the flame is initiated at multiple locations in the combustion chamber, moving from the perimeter of the combustion chamber to the center of the combustion chamber, rather than starting from the center of the combustion chamber as is the case with normal spark plug ignition. and tangentially between each torch.
したがって、燃料のエネルギーは非常に短時間で放出され、これは火花点火エンジンの熱力学的効率にとって好ましい。それというのも、有用な仕事に関してトリガがより生産的であるだけでなく、そのような急速な燃焼の結果として生じるがたつきに対するもっともわずかな感度が、著しくより高い容積比でエンジンを運転することを可能にするからである。 The energy of the fuel is therefore released in a very short time, which is favorable for the thermodynamic efficiency of spark ignition engines. Not only is the trigger more productive in terms of useful work, but the slightest sensitivity to rattle resulting from such rapid combustion makes the engine run at a significantly higher volumetric ratio. because it makes it possible
いずれにせよ、米国特許第4,319,552号明細書、または本出願人に属する特許FR第2,986,564号明細書または先に言及した関連特許で提案されている解決策は、予室に単独で燃料を注入するまたはしない、および空気と燃料の混合物でないことに関係する多数の特許と比較できない。 In any case, the solution proposed in US Pat. It does not compare to the numerous patents that concern fuel injected into the chamber alone or not, and not a mixture of air and fuel.
これらの特許の中でもとりわけ、例えば、<Fluid Research Limited>からのGB第2 311 327 A号明細書、<Tice Technology Corp>からの米国特許第4,864,989号明細書、General Motorsからの米国特許第4,124,000号明細書、<Ford Motor Company>からの米国特許第4,239,023号明細書、発明者Dieter Kuhnertからの米国特許第4,892,070号明細書、発明者Radu OpreaおよびEdward Rakosiからの米国特許出願公開第2001/0050069 A1号明細書、または発明者William Attardからの米国特許出願公開第2012/0103302A1号明細書の下で知られるものが言及され、その原理に基づいて、「乱流ジェット点火」と呼ばれる点火システムが、フォーミュラ1エンジン用にドイツの会社<Mahle>によって開発された。
Among these patents, for example,
実際、「希薄燃焼」火花点火エンジンに関連し、その唯一の目的は、装填材料が全体として燃料が少ないが酸素が豊富であるグランド上で着火点の周囲で燃料負荷を豊富にすることであるこれらの特許に記載された解決策と、冷却されたEGRで高度に希釈された装填材料で作動する火花点火エンジンを主に提案し、そして着火点の周囲で、装填材料が全体的に燃料と酸素が少ないグランド上で、燃料と酸素の豊富な混合物を構成することを目的とするFR第2 986 564号および関連特許に記載された解決策との間には基本的な差がある。
In fact, with respect to "lean-burn" spark-ignited engines, the sole purpose of which is to enrich the fuel load around the ignition point on glands where the charge material is overall fuel-lean but oxygen-rich. and a spark-ignited engine operating with a highly diluted charge with cooled EGR, and around the ignition point, the charge is generally depleted of fuel and oxygen. There is a fundamental difference between the solutions described in
この段階では、特許FR第2 986 564号に提案されているように、空気と燃料からなる燃焼性の高いパイロット装填材料を噴射してスパークプラグの電極を上記装填材料で包むことにより、EGRで強力に希釈された主装填材料を効果的に点火することが可能になることが分かる。
At this stage, as proposed in
上記主装填材料が点火されると、上記装填材料に含まれる燃料の総量の約50パーセントが燃焼するまで燃焼が急速に進行することも分かっている。上記50%を超えると、燃焼はよりゆっくりと発展するので、主装填材料のある特定のEGR含有量から、火花点火エンジンの熱力学的効率は予想されるように増加する代わりに減少する。 It has also been found that once the main charge is ignited, combustion proceeds rapidly until about 50 percent of the total fuel contained in the charge is burned. Above the 50%, combustion develops more slowly, so from a given EGR content of the main charge, the thermodynamic efficiency of the spark ignition engine decreases instead of increasing as expected.
米国特許第4,319,552号明細書に提案されるように、点火プラグの電極が収容されている予室にパイロット装填材料が噴射される場合、50%を超える燃焼発展の後者の問題は全体的または部分的に解決されるであろうと仮定された。 The latter problem of combustion development in excess of 50% occurs when pilot charge material is injected into the prechamber containing the electrodes of the spark plug, as proposed in U.S. Pat. No. 4,319,552. assumed to be wholly or partially resolved.
確かに、上記予室はその穴を通して高速で活気づけられた高温ガスのトーチを放出し、それは着火点の周りの大きな半径方向長さにわたって燃焼を初期化するだけでなく、上記トーチに垂直な火炎の発展を促進するであろう火炎前面に折り目を付けるであろう。 Indeed, the prechamber emits a torch of hot gas energized at high velocity through its holes, which not only initiates combustion over a large radial length around the ignition point, but also of the flame perpendicular to the torch. It will crease the flame front which will facilitate development.
しかしながら、この最後の解決法は多くの理由で不満足であることを証明するかもしれず、そのうちのいくつかは、特に火花点火エンジンの状況において予室に基づく点火装置の放棄をもたらした。 However, this last solution may prove unsatisfactory for a number of reasons, some of which have led to the abandonment of prechamber-based ignition systems, particularly in the context of spark ignition engines.
実際、効果的であるためには、予室は突出するドームを有さなければならず、ドームは、エンジンの燃焼室内に十分に貫通しており、それによって、上記ドームによって露出されかつそれを通して高温ガスが放出されてトーチを形成する孔が十分に上記燃焼室の内側に配置されるようにし、それにより上記トーチが上記エンジンの低温の内壁をなめないようにする。 In fact, to be effective, the prechamber must have a protruding dome that penetrates well into the combustion chamber of the engine so that the air exposed by and through said dome is exposed. The holes through which the hot gases are emitted to form the torch are positioned well inside the combustion chamber so that the torch does not lick the cold inner walls of the engine.
しかしながら、燃焼が予室内で初期化されるとすぐに、予室内に含まれるガスは急速に圧力が上昇し、上記孔を通して高速で排出される。そうすることで、上記ガスは上記ドームを加熱する。 However, as soon as combustion is initiated in the prechamber, the gas contained within the prechamber rises in pressure rapidly and is discharged at high velocity through the holes. In doing so, the gas heats the dome.
主装填材料の燃焼が初期化されると、エンジンの燃焼室内の圧力が急速に予室内の圧力を上回るので、高温ガスがドームの孔を反対方向に通過し、ドームを再び加熱する。 When combustion of the main charge is initiated, the pressure in the combustion chamber of the engine rapidly exceeds that in the prechamber, causing hot gases to pass in the opposite direction through the holes in the dome, reheating the dome.
火花点火エンジンのピストンによるガスの膨張中に、上記予室内の圧力は、エンジンの燃焼室内の圧力よりも大きくなる。その結果、予室内に含まれる高温ガスは上記孔を3回通過し、さらに上記ドームを過熱する。 During expansion of the gases by the piston of a spark ignition engine, the pressure in the prechamber becomes greater than the pressure in the combustion chamber of the engine. As a result, the hot gas contained within the prechamber passes through the holes three times and further heats the dome.
しかしながら、ある特定の温度から、突出ドームは、Stuart Herbert-Akroydによって発明され、1891年12月4日の特許CHD4226号に記載されている内燃機関の点火システムのような「ホットボール」のように振る舞う。そのようなホットスポットは、主装填材料の不注意による非火花制御の点火につながる恐れがある。それに続くかもしれないがたつきは火花点火エンジンを損傷するか、さらには破壊する可能性がある。 However, from a certain temperature, the protruding dome becomes like a "hot ball" in the internal combustion engine ignition system invented by Stuart Herbert-Akroyd and described in patent CHD4226 of Dec. 4, 1891. behave. Such hot spots can lead to inadvertent, non-spark controlled ignition of the main charge material. The rattling that may follow can damage or even destroy the spark ignition engine.
解決策は、ドームがホットスポットにならないようにするために、上記ドームを大幅に冷却することであり得る。しかしながら、結果として生じる熱の放出が、一方では、その温度および速度が上記ドームの孔を通過する間に低下する高温ガストーチの効率を犠牲にして、他方では、火花点火エンジンの熱力学的効率を犠牲にして発生する。 A solution may be to significantly cool the dome to prevent it from becoming a hotspot. However, the resulting heat release sacrifices, on the one hand, the efficiency of the hot gas torch, whose temperature and velocity drop during passage through the dome holes, and, on the other hand, the thermodynamic efficiency of the spark ignition engine. occur at the expense of
したがって、予室が前述のように「ホットボール」点火装置のように振る舞うことができないこと、または少なくとも主装填材料の燃焼の初期化が選択された時間に確実にトリガされ、制御されない時間に起こらないことが不可欠である。 Therefore, the inability of the prechamber to behave like a "hot ball" igniter as described above, or at least the initiation of combustion of the main charge material to be reliably triggered at selected times and occurring at uncontrolled times. It is essential that there is no
これは、自己着火をトリガすることができる上記予室の高温部分を冷却することを含むが、これは、主装填材料を含むエンジンの燃焼室の三次元空間に高温ガストーチを拡散させる上記予室の有効性を大きく損なうことなく行われなければならない。 This involves cooling a hot portion of the prechamber that can trigger auto-ignition, which spreads the hot gas torch into the three-dimensional space of the engine's combustion chamber containing the main charge material. without significantly impairing the effectiveness of
さらに、高圧化された空気-燃料パイロット装填材料の構成はエネルギー的に自由ではないことに留意されたい。最初に空気を圧縮し(これは火花点火エンジン自体によって駆動される圧縮機を必要とする)、次いで上記空気に燃料を噴射することが必要である。他の戦略は、前に構成された空気-燃料混合気を直接圧縮するものであり得る。 Also note that the configuration of the pressurized air-fuel pilot charge is not energetically free. It is necessary to first compress the air (this requires a compressor driven by the spark ignition engine itself) and then inject fuel into the air. Another strategy could be to directly compress the previously composed air-fuel mixture.
したがって、無視できないエネルギーコストのために、同じ点火効率で、主装填材料のそれと比較してパイロット装填材料の質量および圧力が小さければ小さいほど、高いEGR率の下で作動する場合、火花点火エンジンの最終エネルギーバランスはより良くなる。したがって、装填材料に点火するためには、あらゆる可能な手段によって、パイロット装填材料に、そのパイロット装填材料の質量および圧力に対して最高の可能な比効率を与えることが必要である。 Therefore, for the same ignition efficiency, the smaller the mass and pressure of the pilot charge compared to that of the main charge, the lesser the mass and pressure of the spark ignition engine when operating under higher EGR rates, due to non-negligible energy costs. The final energy balance will be better. It is therefore necessary to give the pilot charge the highest possible specific efficiency for the mass and pressure of the pilot charge by all possible means in order to ignite the charge.
言い換えれば、同じ点火効率では、パイロット装填材料は、以前に可能な限り最低の圧力下に置かれた、可能な限り少量の空気-燃料混合気を含まなければならない。 In other words, for the same ignition efficiency, the pilot charge should contain as little air-fuel mixture as possible, previously placed under the lowest possible pressure.
したがって、パイロット装填材料がその点火前に主装填材料に分散されることをできるだけ避けることが必要である。それというのも、そのような分散は主装填材料を点火させるパイロット装填材料の比効率を低下させそして上記パイロット装填材料の質量を増大すること(これは火花点火エンジンの燃料効率を犠牲にして行われる)によってのみ相殺することができるからである。 Therefore, it is necessary to avoid as far as possible the pilot charge from dispersing into the main charge prior to its ignition. This is because such dispersion reduces the specific efficiency of the pilot charge to ignite the main charge and increases the mass of said pilot charge (which does so at the expense of fuel efficiency in spark ignited engines). because it can only be offset by
分散は、特に、主装填材料の圧力よりも必然的に大きい圧力下で上記パイロット装填材料の噴射を実行するためにパイロット装填材料を予室に導入するインジェクタによって必要とされる時間に起因する。 Dispersion is due, inter alia, to the time required by the injector to introduce the pilot charge into the prechamber to effect injection of said pilot charge under a pressure necessarily greater than that of the main charge.
パイロット装填材料の噴射圧力はほぼ一定のままであり、一方、主装填材料の圧力は、火花点火エンジンのピストンがその上死点に向かって上昇した後のその圧縮の影響下で増加することに留意されたい。パイロット装填材料の噴射の開始は、それ故、上記噴射の終了よりも大きい差圧の下で行われる。結果として、インジェクタによるパイロット装填材料の構成ガスの排出速度は、噴射の終了時よりも噴射の開始時の方が大きい。 The injection pressure of the pilot charge remains nearly constant, while the pressure of the main charge increases under the influence of compression of the spark ignition engine's piston after it rises towards its top dead center. Please note. The initiation of injection of the pilot charge is therefore performed under a greater differential pressure than the termination of said injection. As a result, the rate of discharge of the constituent gases of the pilot charge by the injector is greater at the beginning of injection than at the end of injection.
パイロット装填材料を噴射する前は、予室内の圧力はエンジンの圧縮チャンバ内の圧力よりも低い。したがって、主装填材料の一部は、上記装填材料が圧縮されているときに上記予室に最初に入る。 Prior to injecting the pilot charge, the pressure in the prechamber is lower than the pressure in the compression chamber of the engine. Accordingly, a portion of the main charge material first enters the prechamber as the charge material is being compressed.
次に、インジェクタはパイロット装填材料を予室内に注入し、そこでそれは高いEGR含有量を有しかつ上記予室内に以前に導入された主装填材料の一部と混合する。 The injector then injects a pilot charge into the prechamber where it has a high EGR content and mixes with a portion of the main charge previously introduced into the prechamber.
上記一部に起因する過剰なガス質量は、次いで、パイロット装填材料の一部と共に予室から排出され、それは予室の内外で高いEGR含有量のガスと混合される。 The excess gas mass resulting from the above portion is then exhausted from the prechamber along with a portion of the pilot charge, which mixes with the high EGR content gas in and out of the prechamber.
したがって、空気、燃料およびEGRからなる混合物の燃焼性は、予室の容積内および予室の外で必然的に不均一である。パイロット装填材料が可能な限り早く点火することの有効性は、このようにして、主装填材料を点火するための高温ガストーチの効率と同様に減少する。 Therefore, the combustibility of the mixture of air, fuel and EGR is necessarily non-uniform within and outside the volume of the prechamber. The effectiveness of igniting the pilot charge as early as possible is thus reduced, as is the efficiency of the hot gas torch for igniting the main charge.
この効率の低下は、パイロット装填材料の空気および燃料質量の増加によってのみ相殺することができ、これは火花点火エンジンの全体的なエネルギー効率を犠牲にして行われる。 This decrease in efficiency can only be offset by increased air and fuel mass in the pilot charge, at the expense of the overall energy efficiency of the spark ignition engine.
したがって、理想的には、パイロット装填材料の点火前にパイロット装填材料を主装填材料に分散させることは、いかなる可能な手段によっても回避されるべきである。 Ideally, therefore, dispersal of the pilot charge into the main charge prior to ignition of the pilot charge should be avoided by any possible means.
これは、特許FR第2 986 564号明細書に記載された装置を改良することが非常に有利であり得るという事実を全く問題にしない。実際、上記装置は非常に高レベルの冷却EGRで燃焼を初期化するのに、および主装填材料に含まれる燃料の約50%の割合が燃焼するまで上記燃焼を発展させるのに有効であった。
This does not at all matter the fact that it would be very advantageous to improve the device described in
その目的は、上記燃料の少なくとも90%または100%の割合が燃焼するまで、非常に迅速に上記燃焼を発展させる能力を装置に与えることであろう。 The purpose would be to give the device the ability to develop the combustion very quickly until at least 90% or 100% of the fuel has been burned.
先に述べたように、これは米国特許第4,319,552号明細書に示唆されているような予室によって、しかしそのような上記予室の評判の悪い、場合により致命的な欠陥を回避することが可能であるという条件で、達成することができる。この目的のために、それが「ホットボール」のようにふるまうことを回避すること、パイロット装填材料が主チャンバ内に分散されることを防止すること、および上記パイロット装填材料を圧縮するのに必要なエネルギーの量を制限する一方で同じ点火効率を維持することを含む、上記予室の有効性を著しく改善することが必要である。 As mentioned earlier, this is not possible with prechambers such as those suggested in U.S. Pat. It can be achieved provided that it is possible to avoid it. To this end, avoid it behaving like a "hot ball", prevent the pilot charge material from dispersing into the main chamber, and There is a need to significantly improve the effectiveness of the prechamber, including limiting the amount of energy required while maintaining the same ignition efficiency.
これらの目的の全ては、本発明によるバルブ点火予室によって対処され、それは-特定の実施形態によれば-以下のことを可能にする:
・予室によって露出された突出ドームが受ける熱負荷を大幅に減少させること。これは、上記ドームの孔であって上記ガスが排出される孔を通る高温ガスの通過回数を約3で割ることによって達成され、それによって上記ドームは過度の温度にされることおよび主装填材料の不注意による自己着火を引き起こす可能性があるホットスポットになることから保護される。
・EGRで強く希釈された主装填材料の燃焼の初期化だけでなく、上記主装填材料のすべてが燃焼するまでの上記燃焼の急速な発展にも必要なパイロット装填材料の質量および圧力を最小にすること。
・この最後の目的を達成するために、予室へのパイロット装填材料の噴射中に主装填材料中のパイロット装填材料の分散を回避すること。
All of these objectives are addressed by a valve ignition prechamber according to the invention, which - according to a particular embodiment - allows:
• Significantly reduce the heat load experienced by the protruding dome exposed by the prechamber. This is accomplished by dividing by about 3 the number of passes of hot gas through the holes in the dome through which the gas exits, thereby exposing the dome to excessive temperatures and the main charge material. are protected from becoming hot spots that can cause inadvertent self-ignition.
minimizing the mass and pressure of the pilot charge required not only for initializing the combustion of the EGR heavily diluted main charge, but also for the rapid development of said combustion until all of said main charge is burned; to do.
- To achieve this last objective, avoid dispersion of the pilot charge in the main charge during its injection into the prechamber.
これらの目的の全てを達成するために、本発明によるバルブ点火予室は以下のことを可能にする:
・突出ドームに設けられた孔であって上記予室が上記燃焼室と連通する孔を通る高温ガスの望ましくない前後の往復を回避するために、その内部の圧力が燃焼室内の圧力より低いとき、予室を閉鎖した状態に維持すること。
・パイロット装填材料の噴射時間の大部分の間予室を閉鎖したままにし、それにより上記パイロット装填材料のガスが主装填材料のガスと混合することができない密閉空間内で上記噴射が行われるようにすること。
・突出ドームの孔を通る高温ガスの高圧と排出速度を維持しながら、パイロット装填材料の質量および噴射圧力を低減すること。
To achieve all of these objectives, the valve ignition prechamber according to the invention allows:
when the pressure therein is lower than the pressure in the combustion chamber, in order to avoid undesirable back and forth excursions of hot gases through the holes in the protruding dome through which the prechamber communicates with the combustion chamber; , keep the antechamber closed.
- keep the prechamber closed for the majority of the pilot charge injection time so that the injection takes place in a closed space in which the pilot charge gases cannot mix with the main charge gases; to do.
• Reducing pilot charge mass and injection pressure while maintaining high pressure and ejection velocity of hot gas through protruding dome holes.
バルブ点火予室は、自動車を含むそれが意図されているほとんどの用途の経済的制約と両立したままであるように大量生産するのに安価であるように設計されている。 The valve ignition prechamber is designed to be inexpensive to mass produce so as to remain compatible with the economic constraints of most applications for which it is intended, including automotive.
本発明によるバルブ点火予室は、どのようなタイプであろうと、それが消費する燃料、気体、液体または固体の種類が何であれ、およびその主装填材料が冷却されたEGRによって、それが何であれいずれかの天然の中性ガスによって、または酸素に富むガスによってまたは任意の他の燃焼剤によって希釈されたまたはされない、いかなる火花点火ロータリーまたは線形内燃機関にも適用できることが理解される。 The valve ignition prechamber according to the invention, of whatever type, whatever kind of fuel, gas, liquid or solid it consumes, and whatever its main charge is by cooled EGR, It is understood to be applicable to any spark ignited rotary or linear internal combustion engine diluted or not by any natural neutral gas or by oxygen-rich gas or by any other combustion agent.
本発明によるバルブ点火予室によって受け取られるパイロット装填材料は、燃料および/または燃料とは異なる燃焼剤および/または火花点火エンジンの主装填材料を構成する燃焼剤を含むことができることも理解される。 It is also understood that the pilot charge received by the valve ignition prechamber according to the present invention may include fuel and/or a combustible agent different from fuel and/or a combustible agent that constitutes the main charge of a spark ignition engine.
本発明の他の特徴は、本記載に、および主請求項から直接的または間接的に依存する二次請求項に記載されている。 Other features of the invention are set forth in the present description and in the secondary claims depending directly or indirectly from the main claim.
本発明による点火予室バルブは、主装填材料を燃焼させることができる燃焼室を形成するようにシリンダに蓋をするシリンダヘッドを備えた内燃機関用に提供され、上記予室は、
・少なくとも1つの成層キャビティであって、一方ではシリンダヘッド内に配置され、積層ダクトによって燃焼室に接続され、他方では、圧縮手段によって先に加圧されたパイロット装填材料を直接的または間接的に上記キャビティに噴射することができる積層インジェクタを受け入れ、上記装填材料は火花によって容易に燃焼可能な燃焼剤/AF燃料混合物からなる、少なくとも1つの成層キャビティと、
・積層キャビティ内に開口し、パイロット装填材料に点火することができる点火手段と、
・積層ダクトの全部または一部を閉鎖することができ、一方では積層キャビティ内のガスの圧力にさらされるキャビティ側の面を露出し、他方では燃焼室内のガスの圧力にさらされるチャンバ側の面を露出する積層バルブであって、積層キャビティ内の上記圧力が燃焼室内の圧力よりも低い場合、積層キャビティの方へ、または燃焼室内の圧力が積層キャビティ内の圧力よりも低い場合、上記燃焼室の方へ、ガス圧力の影響下で上記ダクトに対して平行移動することができる、積層バルブと、
・積層キャビティに最も近い積層バルブの位置を決定する少なくとも1つのキャビティ側バルブストッパと、
・燃焼室に最も近い積層バルブの位置を決定する少なくとも1つのチャンバ側バルブストッパと
を備える。
An ignition prechamber valve according to the invention is provided for an internal combustion engine with a cylinder head capping the cylinder to form a combustion chamber in which a main charge can be burned, said prechamber comprising:
- at least one stratified cavity, located in the cylinder head on the one hand and connected to the combustion chamber by a laminated duct, and on the other directly or indirectly carrying a pilot charge previously pressurized by compression means; at least one stratified cavity receiving a stratified injector capable of injecting into said cavity, said charge material comprising a combustible/AF fuel mixture readily combustible by a spark;
an ignition means that opens into the stack cavity and is capable of igniting the pilot charge;
the lamination duct can be closed in whole or in part, exposing on the one hand the cavity-side face exposed to the pressure of the gases in the lamination cavity and on the other hand the chamber-side face exposed to the pressure of the gases in the combustion chamber; towards the laminated cavity if the pressure in the laminated cavity is lower than the pressure in the combustion chamber, or towards the combustion chamber if the pressure in the combustion chamber is lower than the pressure in the laminated cavity. a laminated valve capable of translating relative to said duct under the influence of gas pressure towards
- at least one cavity-side valve stop that determines the position of the stack valve closest to the stack cavity;
• at least one chamber-side valve stop that determines the position of the stacked valve closest to the combustion chamber;
本発明によるバルブ点火予室は、それが積層キャビティに最も近いときに積層ダクトの全部または一部を閉鎖する一方で、それが燃焼室に最も近くに位置付けられるときにより広い部分で上記ダクトを開放する積層バルブを備える。 The valve ignition prechamber according to the present invention closes all or part of the laminate duct when it is closest to the laminate cavity, while opening the duct over a wider portion when it is positioned closest to the combustion chamber. Equipped with a laminated valve that
本発明によるバルブ点火予室は、積層ダクト内にまたは上記ダクトのいずれかの端部に配置されたバルブ閉鎖シートからなるキャビティ側バルブストッパを備え、上記シートは積層バルブの周囲におよび/または端部に配置されたキャビティ側バルブ支持面と協働する。 A valve ignition prechamber according to the present invention comprises a cavity-side valve stopper consisting of a valve closing seat positioned within or at either end of the laminated duct, said seats surrounding and/or at the ends of the laminated valve. cooperating with a cavity-side valve support surface located on the part.
本発明によるバルブ点火予室は、互いに接触しているときにシールを形成するバルブ閉鎖シートとキャビティ側バルブシートとを備え、上記シールは、燃焼室内の圧力が積層キャビティ内の圧力よりも高いときにいかなるガスでも上記接触部を通過するのを防止する。 A valve ignition prechamber according to the invention comprises a valve closing seat and a cavity side valve seat which form a seal when in contact with each other, said seal being closed when the pressure in the combustion chamber is higher than the pressure in the stacked cavity. prevent any gas from passing through the contact.
本発明によるバルブ点火予室は、積層ダクト内にまたは上記ダクトのいずれかの端部に配置されたバルブ開放シートからなるチャンバ側バルブストッパを備え、上記シートは積層バルブの周囲におよび/または端部に配置されたチャンバ側バルブ支持面と協働する。 A valve ignition prechamber according to the present invention comprises a chamber-side valve stop consisting of a valve opening seat located in or at either end of the laminated duct, said seats surrounding and/or at the ends of the laminated valve. It cooperates with a chamber-side valve support surface located on the part.
本発明によるバルブ点火予室は、互いに接触しているときにシールを形成するバルブ開放シートおよびチャンバ側バルブシートを備え、それによりいかなるガスでも上記接触部を通過するのを防止するようにする。 A valve ignition prechamber according to the present invention includes a valve opening seat and a chamber-side valve seat that form a seal when in contact with each other, thereby preventing any gas from passing through the contacts.
本発明によるバルブ点火予室は、積層バルブを備え、積層バルブは、上記ダクトに対する上記バルブの軸方向位置がどのような位置であっても、上記バルブを積層ダクト内のほぼ中央に、および上記ダクトとほぼ同じ長手方向の向きに維持する案内手段をその周囲に備える。 The valve ignition prechamber according to the present invention comprises a laminated valve, which positions said valve substantially centrally within the laminated duct, whatever the axial position of said valve with respect to said duct, and said Guiding means are provided around its perimeter to maintain approximately the same longitudinal orientation as the duct.
本発明によるバルブ点火予室は、バルブ開放シートとチャンバ側バルブ支持面とが互いに接触しているとき、積層バルブが、積層ダクトとともに、一方では積層キャビティと、他方では、少なくとも1つのガス放出孔を介して燃焼室と同時に連通するトーチ点火予室を形成する。 The valve ignition prechamber according to the invention is such that when the valve opening seat and the chamber-side valve support surface are in contact with each other, the laminated valve, together with the laminated duct, forms a laminated cavity on the one hand and at least one gas discharge hole on the other hand. forming a torch ignition prechamber simultaneously communicating with the combustion chamber via .
本発明によるバルブ点火予室は、円筒形のトーチ点火予室の内周壁を備える一方、積層バルブは円形の外周を有しかつ上記予室内に低い半径方向間隙で収容される。 The valve ignition prechamber according to the invention comprises the inner peripheral wall of a cylindrical torch ignition prechamber, while the stacked valve has a circular outer periphery and is received within said prechamber with low radial clearance.
本発明によるバルブ点火予室は、トーチ点火予室を収容しかつそこからガス放出孔が開口する突出放出ドームの形態の燃焼室内に突出して開口する積層ダクトを備える。 The valve ignition prechamber according to the invention comprises a laminated duct which houses the torch ignition prechamber and which projects and opens into the combustion chamber in the form of a protruding discharge dome from which the gas discharge holes open.
本発明によるバルブ点火予室は、突出放出ドーム内に配置されたバルブ開放シートを備える。 A valve ignition prechamber according to the present invention comprises a valve release seat located within a protruding discharge dome.
本発明によるバルブ点火予室は、積層バルブが燃焼室の近くに配置されたとき、すなわちそれが協働するチャンバ側バルブストッパに近接してまたは接触して配置されたときに、上記バルブが、積層キャビティを燃焼室と接続する少なくとも1つのガス放出孔を露出することを提供する。 The valve ignition prechamber according to the present invention is such that when the stacked valve is placed near the combustion chamber, i.e., when placed in close proximity to or in contact with the chamber-side valve stopper with which it cooperates, said valve: Providing for exposing at least one gas discharge hole connecting the laminate cavity with the combustion chamber.
本発明によるバルブ点火予室は、有孔接続管の第1の端部を閉鎖する点火スパークプラグからなる点火手段を備え、有孔接続管は、積層キャビティの内部容積の全部または一部を通過し、かつその本体は、上記管の内部を上記内部容積に接続する少なくとも1つの半径方向スロットによって半径方向に横断され、一方で上記管の第2の端部は積層ダクトおよび積層バルブを受け入れ、一方でスパークプラグの中心電極と接地電極とが有孔接続管内に収容される。 The valve ignition prechamber according to the invention comprises ignition means consisting of an ignition spark plug closing a first end of a perforated connecting tube, the perforated connecting tube passing through all or part of the internal volume of the laminated cavity. and its body is radially traversed by at least one radial slot connecting the interior of said tube to said interior volume, while a second end of said tube receives a laminate duct and a laminate valve; On the one hand, the center electrode of the spark plug and the ground electrode are accommodated in the perforated connecting tube.
本発明によるバルブ点火予室は、空力ドームを露出させるキャビティ側の面を備える。 A valve ignition prechamber according to the present invention has a cavity-side surface that exposes the aerodynamic dome.
本発明によるバルブ点火予室は、点火スパークプラグに含まれる中心電極に面する接地電極を形成するキャビティ側の面を備え、点火スパークプラグは点火手段を構成する。 A valve ignition prechamber according to the invention comprises a cavity-side surface forming a ground electrode facing a center electrode contained in an ignition spark plug, the ignition spark plug constituting the ignition means.
本発明によるバルブ点火予室は、キャビティ側バルブ支持面とチャンバ側バルブ支持面とを受け入れるその周縁部で、その中心部よりも軸方向に厚い積層バルブを備える。 A valve ignition prechamber according to the present invention comprises a laminated valve that is axially thicker at its periphery than at its center, which receives a cavity-side valve support surface and a chamber-side valve support surface.
非限定的な例として与えられる添付の図面を参照して以下に続く記載は、本発明、その特徴、およびそれが提供する可能性がある利点をより深く理解するのに役立つであろう。 The description that follows, with reference to the accompanying drawings, given as non-limiting examples, will serve for a better understanding of the invention, its features and the advantages it may offer.
図1~12は、バルブ点火予室1、その構成要素、その変形形態、およびその付属品の様々な詳細を示している。 1 to 12 show various details of the valve ignition prechamber 1, its components, its variants and its accessories.
図1から、バルブ点火予室1が内燃機関2用に特別に設計されていることが分かる。内燃機関2は、主装填材料30を燃焼することができる燃焼室5をピストン31と共に形成するためにシリンダ4に蓋をするシリンダヘッド3を備える。
From FIG. 1 it can be seen that the valve ignition prechamber 1 is specially designed for the
図1~12において、本発明によるバルブ点火予室1は少なくとも1つの積層キャビティ6を備え、積層キャビティ6は、一方ではシリンダヘッド3内に配置されかつ積層ダクト7によって燃焼室5に接続され、他方では圧縮手段10によって予め圧縮されたパイロット装填材料9を上記キャビティ6内に直接的または間接的に噴射することができる積層インジェクタ8を受け入れることが注目される。
1 to 12, the valve ignition prechamber 1 according to the invention comprises at least one
本発明によれば、パイロット装填材料9は、火花によって容易に燃焼可能な燃焼剤-AF燃料混合物からなる。 According to the invention, the pilot charge material 9 consists of a combustible-AF fuel mixture readily combustible by a spark.
図1、2および9は、積層インジェクタ8は、本発明によるバルブ点火予室1に含まれ、直接または間接的に、インジェクタ出口ダクト28を介して、パイロット装填材料9を積層キャビティ6内に噴射できることを示している。
1, 2 and 9 show that a
積層インジェクタ8は制限なく任意のタイプのものとすることができ、上記装填材料9に含まれる燃焼剤-AF燃料混合物がガスまたは液体いずれかの別のインジェクタの可能な補助によってまたはそれ自体公知の気化器の補助によって上記積層インジェクタ8の上流で形成されようと下流で形成されようと、任意の動作手順によって積層キャビティ6内にパイロット装填材料9を導入することができる任意の装置からなることができる。
The
さらに、積層キャビティ6および積層ダクト7は有利にはそれ自体既知の耐火材料で被覆することができる、または上記材料から作ることができる。あるいは、積層キャビティ6および/または積層ダクト7の少なくとも一部分と、これらの構成要素6、7を受け入れるシリンダヘッド3との間に空隙が残され、それにより上記構成要素6、7と上記シリンダヘッド3との間の熱交換を制限するようにしてもよい。
Furthermore, the
同じく、図1~12から、本発明によるバルブ点火予室1は、積層キャビティ6内に開口しかつパイロット装填材料9を点火することができる点火手段11を備え、上記手段11は場合によりそれ自体既知の点火スパークプラグ12からなることが分かる。
1 to 12, the valve ignition prechamber 1 according to the invention comprises ignition means 11 opening into the stacking
同じく、図1~12において、本発明によるバルブ点火予室1は、積層ダクト7の全部または一部を閉鎖することができる積層バルブ13であって、一方で積層キャビティ6内に存在するガスの圧力にさらされるキャビティ側の面14と、他方で燃焼室11内に存在するガスの圧力にさらされるチャンバ側の面15とを露出する積層バルブ13を含むことが注目される。
1 to 12, the valve ignition prechamber 1 according to the invention is a
上記積層バルブ13は、積層キャビティ6内の上記圧力が燃焼室5内に存在する圧力より低い場合に積層キャビティ6に向かって、または燃焼室5内に存在する圧力が積層キャビティ6内に存在する圧力よりも低い場合に上記燃焼室5に向かって、ガスの圧力の影響下に積層ダクト7に対して平行移動することができることに注目されたい。
The
積層バルブ13はまた重力または加速の影響下に積層ダクト7内を移動することができるが、これは利点としても所望の動作モードとしてもみなされないことに留意されたい。
Note that the
積層バルブ13は、耐熱性超合金から作製しできるだけ軽量に保つことができる、または炭化ケイ素などのセラミック材料から作製することができることを強調することができる。
It can be emphasized that the
今述べたことに加えて、本発明によるバルブ点火予室1は、積層キャビティ6に最も近い積層バルブ13の位置を決定する少なくとも1つのキャビティ側バルブストッパ16を含むことが注目される。これは、図3~8において特に明らかである。
In addition to what has just been said, it is noted that the valve ignition prechamber 1 according to the invention includes at least one cavity-side valve stop 16 that determines the position of the
さらに、本発明によるバルブ点火予室1は、燃焼室5に最も近い積層バルブ13の位置を決定する少なくとも1つのチャンバ側バルブストッパ17を備える。
Furthermore, the valve ignition prechamber 1 according to the invention comprises at least one chamber-side valve stop 17 that determines the position of the
本発明によるバルブ点火予室1の変形として、積層バルブ13は、それが積層キャビティ6に最も近いときに積層ダクト7の全部または一部を閉鎖することができ、一方、それが燃焼室5に最も近くに位置するとき、上記ダクト7をより広い部分にわたって開放することが注目される。
As a variant of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, the
特に図3~8において、キャビティ側バルブストッパ16は、積層ダクト7内または上記ダクト7のいずれかの端部に設けられたバルブ閉鎖シート18からなることができ、上記シート18は、積層バルブ13の周囲および/または端部に配置されたキャビティ側バルブ支持面19と協働することが注目される。
3 to 8, the cavity-
また、バルブ閉鎖シート18とキャビティ側バルブ支持面19とは、それらが互いに接触しているときにシールを構成することができ、上記シールは、燃焼室5内の圧力が積層キャビティ6内の圧力よりも高いときにいかなるガスでも上記接触部を通過するのを防止することに注目されたい。
Also, the
別の変形例として、チャンバ側バルブストッパ17は、積層ダクト7内または上記ダクト7のいずれかの端部に設けられたバルブ開放シート20からなることができ、上記シート32は積層バルブ13の周囲および/または端部に配置されたチャンバ側バルブ支持面21と協働する。
As another variant, the chamber-
この場合、バルブ開放シート20およびチャンバ側バルブ支持面21は、それらが互いに接触しているときにシールを構成し、それによりいかなるガスでも上記接触部を通過するのを防止することができる。
In this case, the
図3~8および図12から明らかなように、積層バルブ13は、その周囲に案内手段22を備えてもよく、案内手段22は、上記バルブ13を積層ダクト7のほぼ中心に保持し、かつ、上記ダクト7に対する上記バルブ13の軸方向位置にかかわらず、上記ダクト7とほぼ同じ長手方向の向きに保持する。
As is evident from FIGS. 3 to 8 and 12, the
図2、3、6、8および9において、バルブ開放シート20とチャンバ側バルブ支持面21とが接触しているとき、積層バルブ13は積層ダクト7と共にトーチ点火予室23を形成することができ、トーチ点火予室23は、一方では積層キャビティ6と、他方では少なくとも1つのガス放出孔24を介して燃焼室5と同時に連通することに注目されたい。
2, 3, 6, 8 and 9, the
本発明による点火予室バルブ1のこの特定の文脈において、トーチ点火予室23の内周壁は円筒形であってもよく、一方、積層バルブ13は円形の周囲を有し、上記予室23内に小さい半径方向間隙で収容され、その結果、上記予室23に対する上記バルブ13の位置に関係なく、上記バルブ13と上記壁との間に小さな半径方向間隙が残され、上記小さな間隙は、積層キャビティ6と燃焼室5との間のガスの通過を遅くする制限通路を形成する。
In this particular context of the ignition prechamber valve 1 according to the invention, the inner peripheral wall of the
図1~12は、本発明によるバルブ点火予室1の特定の実施形態によれば、積層ダクト7が、トーチ点火予室23を収容しかつガス放出孔24がそこから開口する突出放出ドーム25の形態で燃焼室5内に開口し突出することができることを示す。
1 to 12 show, according to a particular embodiment of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, the laminated duct 7 houses a
ガス放出孔24は、多かれ少なかれ燃焼室5の方に向けられ、突出放出ドーム25の周縁において多かれ少なかれ接線方向に出ることができることが注目される。さらに、ガス放出孔24の形状は、上記孔24から出るガスの噴流が指向性であるようにまたは拡散性であるように設計されるかどうかに依存して変わり得る。例として、ガス放出孔24は、円筒形、円錐形であり得、または収束または発散を形成し得る。
It is noted that the gas discharge holes 24 can be directed more or less towards the combustion chamber 5 and exit more or less tangentially at the periphery of the projecting
有利には、および図1~12に示すように、バルブ開放シート20は突出放出ドーム25内に配置でき、突出放出ドーム25は、それ自体既知の摩擦防止材料および/または非粘着性材料および/または耐火材料で被覆することができる、または上記材料から作製することができる。
Advantageously, and as shown in FIGS. 1-12, the
一般的に、積層バルブ13が燃焼室5の近くに配置されると、すなわち、それが協同するチャンバ側バルブストッパ17の近くにまたはそれと接触して配置されると、上記バルブ13は、積層キャビティ6を燃焼室5に接続する少なくとも1つのガス放出孔24を露出させることができることが理解される。
In general, when the stacked
図9~12に示すように、点火手段11は、有孔接続管26の第1の端部を閉鎖するスパークプラグ12からなることができ、有孔接続管26は、積層キャビティ6の内部容積の全部または一部を通過し、かつその本体は、上記管26の内部を上記内部容積に接続する少なくとも1つの半径方向スロット27によって半径方向に横断され、上記管26の第2の端部は積層ダクト7および積層バルブ13を受け入れ、上記スパークプラグ12の中心電極40と接地電極39とが有孔接続管26内に収容される。
9-12, the ignition means 11 may consist of a
図9~12において、有孔接続管26は、その座面をそれが延ばすスパークプラグ12の一部であってもよいことに注目されたい。この場合、スパークプラグ12は、その座面の外側円筒面上および/またはそれを延ばす有孔接続管26の外側円筒面上に形成されたねじ山によってシリンダヘッド3に直接ねじ込まれる。
9-12, it should be noted that the perforated connecting
あるいは、スパークプラグ12は、上記管26がシリンダヘッド3にねじ込まれている一方で上記管26にねじ込まれてもよい。いずれの場合も、一方ではシリンダヘッド3と、他方ではスパークプラグ12および/または有孔接続管26との間に、上記スパークプラグ12および積層ダクト7の両方において、シールが形成される。
Alternatively, the
図9~12は、キャビティ側の面14が空力ドーム29を露出させることができることを示し、これは、特に、ガスの流れを、可能な限り小さい抵抗を上記流れに提供することによって、そして上記流れの中で可能な限り少ない乱流を発生させることによって、ガス放出孔24に向けることを可能にする。
9-12 show that the cavity-
図1~12は、本発明によるバルブ点火予室1の特定の実施形態によれば、キャビティ側の面14が、スパークプラグ12内に含まれる中心電極40に面する接地電極39を形成することができ、スパークプラグ12は点火手段11を構成し、高圧電流が上記中央電極40から上記接地電極39に流れるときに、上記接地電極39と上記中央電極40との間に電気アークが形成されることができることを示している。
1 to 12 illustrate that, according to a particular embodiment of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, the cavity-
図1~12は、積層バルブ13がその中心部よりもキャビティ側バルブ支持面19およびチャンバ側バルブ支持面21を受けるその周辺部で軸方向に厚くてもよいことをさらに示している。
1-12 further illustrate that the
この特徴は、上記バルブ13に、上記バルブ13の中心部からその周辺部に向かって徐々に増大する半径方向厚さを付与し、それにより上記バルブ13は、バルブ支持面19、21と、バルブ支持面19、21が協同するシート18、20との間の接触部において最も効果的に冷却することを保証しながら、可能な限り最も軽くかつ衝撃に対して可能な限り最も耐性を有する。
This feature gives the valve 13 a radial thickness that gradually increases from the center of the
本発明の動作モード
本発明によるバルブ点火予室1の動作モードは、図1~12を参照すると容易に理解される。
Modes of Operation of the Present Invention The modes of operation of the valve ignition prechamber 1 according to the present invention are readily understood with reference to FIGS.
図1に示す本発明によるバルブ点火予室1の非限定的な適用例によれば、上記予室1は、主装填材料30を燃焼させることができる燃焼室5をピストン31と共に形成するためにシリンダ4に蓋をするシリンダヘッド3を備える内燃機関2内に実装されていることが分かる。
According to a non-limiting example of application of the valve ignition prechamber 1 according to the invention shown in FIG. It can be seen that it is implemented in an
ピストン31はコンロッド38を介してクランクシャフト37に接続されており、上記ピストン31がシリンダ4内で交互の並進運動によって駆動されると、上記ピストン31は上記クランクシャフト37に回転運動を付与することに注目されたい。
The
図1はまた、燃焼室5が吸気バルブ34を介して吸気ダクト32と連通するように配置され得る一方、上記燃焼室5は排気バルブ35によって排気ダクト33と連通するように配置され得ることを示す。
FIG. 1 also shows that the combustion chamber 5 can be arranged to communicate with the
図1~8は、本発明によるバルブ点火予室1の動作モードを説明するためにここで例として取り上げられ、上記予室1がシリンダヘッド3と一体化されていることを示している。図1~8はまた、点火手段11がここではそれ自体公知のスパークプラグ12からなり、その電極が積層キャビティ6内に開口していることを示している。インジェクタ出口ダクト28を介して積層キャビティ6にパイロット装填材料9を噴射することができる積層インジェクタ8を、図1および2で見ることができる。
1 to 8 are taken here by way of example to explain the mode of operation of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, showing that said prechamber 1 is integrated with the
図1において、積層インジェクタ8による噴射の前に、易燃性の燃焼剤-AF燃料混合物からなるパイロット装填材料9が、圧縮手段10を形成する積層圧縮機36によって加圧されていることが注目される。これはまた、本発明によるバルブ点火予室1の実施形態の非限定的な例であり、ここでは動作モードを説明するための一例として取り上げられている。
In FIG. 1 it is noted that prior to injection by the
本発明によるバルブ点火予室1の動作モードを説明するために、ここでは、内燃機関2の容積比が、バルブ点火予室1を除いて、14対1であると仮定する。この結果を得るために、ピストン31によって500立方センチメートルの体積が押し退けられるとき、燃焼室5の容積は38.5立方センチメートルである。
In order to explain the mode of operation of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, it is assumed here that the volumetric ratio of the
さらに、および非限定的な例として、点火バルブ予室1の容積は、積層ダクト7の容積とインジェクタ出口ダクト28の容積とを含めて、ここでは0.5立方センチメートルである。
Further, and as a non-limiting example, the volume of the ignition valve prechamber 1, including the volume of the laminate duct 7 and the volume of the
図1~8に示される例示的実施形態は、本発明によるバルブ点火予室1の動作モードを詳細に記載するためにここで使用され、ここで、キャビティ側バルブストッパ16は積層ダクト7内に配置されたバルブ閉鎖シート18からなり、上記シート18は積層バルブ13の周囲に配置されたキャビティ側バルブ支持面19と協働することが見出される。
The exemplary embodiments shown in FIGS. 1-8 will now be used to describe in detail the mode of operation of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, wherein the cavity-
ここでは、バルブ閉鎖シート18とキャビティ側バルブ支持面19とが互いに接触したときにシールを形成するように選択され、このシールは、燃焼室5内の圧力が積層キャビティ6内の圧力よりも高いときにいかなるガスでも上記接触部を通過することを防止する。
Here, the
本発明によるバルブ点火予室1の動作モードを説明するために、チャンバ側バルブストッパ17が、積層ダクト7に配置されたバルブ開放シート20からなることが同じく提供され、上記シート32は、積層バルブ13の周囲に配置されたチャンバ側バルブ支持面21と協働することが同じく注目される。この特定の構成は、図3~8に明確に見て取れる。
To explain the mode of operation of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, it is also provided that the chamber-
この特定の状況において、バルブ開放シート20とチャンバ側バルブ支持面21とが互いに接触したときにシールを提供して上記接触部におけるいかなるガスの通過も防止することが提供される。
In this particular situation, it is provided to provide a seal when the
特に、図2、図3、図6および図8において、バルブ開放シート20とチャンバ側バルブ支持面21とが互いに接触しているとき、積層バルブ13は積層ダクト7と共に環状のトーチ点火予室23を形成し、上記予室23は、一方では積層キャビティ6と、他方では燃焼室5と、いくつかのガス放出孔24を介して同時に連通していることが注目される。
2, 3, 6 and 8, when the
トーチ点火予室23の内周壁は円筒形であり、一方、積層バルブ13は円形の周縁を有し、上記予室23内に小さい半径方向間隙で収容されているので、上記予室23に対する上記バルブ13の位置に関係なく、上記バルブ13と上記壁との間に小さい半径方向間隙が残り、上記小さい間隙は、上記小さい間隙を介した積層キャビティ6と燃焼室5との間のガスの通過を遅くする制限通路を形成することにも注目されたい。
The inner peripheral wall of the
図1~8において、積層ダクト7は、突出放出ドーム25の形態で燃焼室5中に突出しながら開放し、突出放出ドーム25は、トーチ点火室23を収容し、この例によれば燃焼室5に向けられるガス放出孔24をそこから開口することが同じく注目される。バルブ開放シート20は突出放出ドーム25内に配置されていることが付随的に注目される。
1 to 8, the laminated duct 7 projects and opens into the combustion chamber 5 in the form of a projecting
ちなみに、図1~8において、積層バルブ13のキャビティ側の面14が空力ドーム29を露出し、空力ドーム29は、特に、上記流れに可能な限り最低の抵抗を提供しかつ上記流れの中に可能な限り最低の乱流を引き起こすことによってガス放出孔24に向かってガスの流れを向けることを可能にすることが見て取れる。
1-8, the cavity-
積層バルブ13はその中心部よりもその周辺部で軸方向に厚くなっていることがまた注目される。この特徴は、バルブ支持面19、21と、上記バルブ支持面19、21が協働するシート18、20との間の接触部において可能な限り効果的に冷却することを保証しながら、上記バルブ13が可能な限り最も軽くかつ衝撃に対して可能な限り耐性を有することを可能にする。非限定的な例として、積層バルブ13は、機械的および熱的に高い耐性を有する超合金で作ることができる。
It is also noted that the
図1~8に示され上記予室1の動作モードの説明としてここで取り上げられた本発明によるバルブ点火予室1の実施形態に関して、ガス放出孔24の直径が100分の12ミリメートルに等しい一方で、積層バルブ13がバルブ閉鎖シート18とバルブ開放シート20との間で移動することができる最大行程は100分の15ミリメートルに等しいと考えられる。
For the embodiment of the valve ignition prechamber 1 according to the invention shown in FIGS. , the maximum travel that the
本発明によるバルブ点火予室1の動作モードを理解するために、ここでは、その動作を図3~8に関連して内燃機関2の4つの段階に分割することが有用である。
In order to understand the mode of operation of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, it is now useful to divide its operation into four stages of the
内燃機関2は「冷却されたEGR」として知られる冷却された再循環排気ガスによって強く希釈されたほぼ化学量論的な空気-ガソリン主装填材料30で動作すると考える。したがって、上記装填材料30は点火に対して抵抗性であり、燃焼室5の三次元空間内でのその急速な燃焼の発展を決して助長しない。
Consider that the
したがって、本発明によるバルブ点火予室1によって実施されるパイロット装填材料9は、主装填材料30の燃焼を初期化するためだけでなく、可能な限り最短時間で上記燃焼を発展させるために可能な限り最大の効率を有さなければならないことが予想される。これら2つの目的は、本発明によるバルブ点火予室1によって直接達成されることが理解される。
The pilot charge 9 implemented by the valve ignition prechamber 1 according to the invention is therefore not only capable of initializing the combustion of the
ここでその動作モードを説明するために取り上げられる、本発明によるバルブ点火予室1の非限定的な実施形態によれば、パイロット装填材料9は、主装填材料30に含まれる燃料の1コンマ6パーセントを含むと仮定され、上記パイロット装填材料9は火花によって非常に燃焼可能な燃焼剤-AF燃料混合物からなる。
According to the non-limiting embodiment of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, which will now be taken to describe its mode of operation, the pilot charge 9 is one
ここでは、オットー/ボー・ド・ロシャスによって設計/着想された4ストロークサイクルを通常の順序に従って分解する。 Here, the four-stroke cycle designed/conceived by Otto/Baud de Rochas is decomposed in the usual order.
吸気段階では、内燃機関2のピストン31は、それが協働するシリンダ4内に下降し、これにより、吸気ダクト32から、開放状態に維持される吸気弁34を介して来る主装填材料30がシリンダ4に導入される。
In the intake phase, the
上記段階の間、燃焼室5内の圧力は、積層キャビティ6内の圧力よりも低い。結果として、および図3に示すように、積層バルブ13は、それが協働するバルブ開放シート20に押し付けられたまま維持され、積層キャビティ6はトーチ点火予室23を介してガス放出孔24によって燃焼室5と連通した状態に置かれる。
During the above stages the pressure in the combustion chamber 5 is lower than the pressure in the stacking
ピストン31がその下死点に到達すると、入口バルブ34は閉鎖し、ピストン31はシリンダ4内をその上死点まで上昇し始める。
When the
その際、上記ピストン31は主装填材料30を圧縮し、燃焼室5内の圧力は積層キャビティ6内の圧力よりも高くなる。
The
上記燃焼室5と上記キャビティ6との間の圧力差は、一方ではガス放出孔24の断面積が小さく、他方では、上記予室23に対する上記バルブ13の位置に関係なく、積層バルブ13とトーチ点火予室23の内壁との間に小さな半径方向の間隙が残るので、一層急速に増大する。
The pressure difference between the combustion chamber 5 and the
燃焼室5から積層キャビティ6へ行くために、主装填材料30の構成ガスは、ガス放出孔24以外の通路を実質的に有さない。
The constituent gases of the
ガス放出孔24は上記ガスに限定された通路部分のみを残すので、キャビティ側の面14に作用する圧力とチャンバ側の面15に作用する圧力との間の差が増大し、それは積層バルブ13を、それが協働するバルブ閉鎖シート18に押し付ける効果を有する。この状況は、図4に明確に示されている。
Since the gas discharge holes 24 leave only a passage portion limited to said gas, the difference between the pressure acting on the
積層バルブ13が、一方でそれが協働するバルブ開放シート20と形成する接触を壊し、他方でバルブ閉鎖シート18と接触するのに必要な時間は、クランクシャフト37の数度の回転、または上記回転のほんの1度または2度に対応し、これらの値は情報としてのみ与えられる。
The time required for the
そうすることで、積層バルブ13は積層ダクト7を閉鎖し、そして燃焼室5はもはや積層キャビティ6と連通しない。シリンダ4内のピストン31の上昇によって燃焼室5内で増大し続ける圧力は、積層キャビティ6内の圧力にもはや影響を及ぼさず、上記圧力は安定した状態に維持される。
In doing so, the
積層バルブ13が積層ダクト7を閉鎖した後の数度のクランクシャフトで、積層インジェクタ8はパイロット装填材料9を積層キャビティ6に噴射し始める。この状況は図5に示されている。構成ガス上記装填材料9の温度は、この例によれば約80度である。
A few crankshaft degrees after the
積層バルブ13が積層ダクト7を閉鎖した後の数度のクランクシャフトで、積層インジェクタ8はパイロット装填材料9を積層キャビティ6に噴射し始める。この状況は図5に示されている。上記装填材料9の構成ガスの温度は、この例によれば約80度である。
A few crankshaft degrees after the
インジェクタの流速は、積層キャビティ6内の圧力が燃焼室5内の圧力より常に低いままであるように計算され、それにより積層バルブ13はそのキャビティ側のバルブ支持面19を介して協働するバルブ閉鎖シート18から離れることはない。
The flow velocity of the injector is calculated so that the pressure in the
ピストン31の上死点前の数度のクランクシャフト37で、燃焼室5内のおよび主装填材料30がさらされる圧力はほぼ40バールに達する一方、積層キャビティ6内の圧力は20バールに達した。積層インジェクタ8はパイロット装填材料9の積層キャビティ6への噴射を停止する。
At crankshaft 37 a few degrees before top dead center of
図6に示されるように、ピストン31がその上死点の近くに到達すると、高電圧電流がスパークプラグ12の終端部に印加される。スパークプラグ12は積層キャビティ6内に保持されるパイロット装填材料9を点火する。
As shown in FIG. 6, a high voltage current is applied to the terminal end of
さらに、上記キャビティ6内のわずか20バールの圧力がスパークプラグ12の終端部に中程度の電圧のみを印加することを可能にしたことが注目される。
Furthermore, it is noted that a pressure of only 20 bar in said
図6に示すように、パイロット装填材料9は易燃性の燃焼剤-AF燃料混合物からなり、スパークプラグ12によって初期化された炎はパイロット装填材料9内を非常に急速に伝播し、その温度は、積層キャビティ6内の圧力のように、同様に急速に上昇する。
As shown in FIG. 6, the pilot charge 9 consists of a combustible combustible-AF fuel mixture, and the flame initiated by the
上記圧力が例えば45バール、すなわち燃焼室5内の圧力よりも5バール高い圧力に達するとき、積層バルブ13は100分の15ミリメートルをすでに移動している。そうすることで、上記バルブ13はバルブ閉鎖シート18との接触から離脱し、バルブ開放シート20の上に載る。この状況は同じく図6に示されている。
When the pressure reaches for example 45 bar, ie 5 bar higher than the pressure in the combustion chamber 5, the
この過程において、積層バルブ13はガス放出孔24を徐々に露出し、高温ガス(例えば約2,000℃の温度まで加熱された)が、トーチ点火予室23を介しておよび突出放出ドーム25において、上記孔24を介してトーチの形態で積層キャビティ6から放出され始めた。本発明によるバルブ点火予室1によって提供されるこの効果は、図6に示されている。
In this process, the
積層キャビティ6内の圧力が上昇し続けるにつれて、上記キャビティ6内の圧力は燃焼室5内の圧力よりも20バール高くなる。その結果、高温ガスの圧力はガス放出孔24を通過する間に20バールだけ降下し、それによりそれらの温度は約1,300度まで低下する。引き換えに、上記ガスは高速で移動され、これはそれらが燃焼室5の容積内に深く浸透することを可能にする。
As the pressure in the stacking
そうすることで、上記高温ガスは主装填材料30を構成する周囲のガスを点火する。それらが含む燃料エネルギーを熱の中に放つのに加えて、上記周囲ガスは、上記高温ガスによって高い局所速度で移動され、上記速度は微小乱流の形で具体化される。上記微小乱流から生じる火炎前面の折り畳みは、燃焼の発展を促し、それは主装填材料30全体および燃焼室5の容積全体内に急速に伝播する。
In doing so, the hot gases ignite the surrounding gases that make up the
突出放出ドーム25の全周囲に形成された高温ガストーチが燃焼室5内の複数の場所で主装填材料30を点火するので、上記燃焼を発展させる上での本発明によるバルブ点火予室1の効率はかなり高いことが注目される。
The efficiency of the valve ignition prechamber 1 according to the present invention in developing said combustion because the hot gas torch formed all around the protruding
実際には、一旦燃焼室5の中心から周辺に向かって半径方向に初期化されると、上記装填材料30の燃焼は、第2の段階において、上記燃焼室5の周辺から上記燃焼室5の中心に向かって半径方向に、およびガス放出孔24を介して突出放出ドーム25から出る各高温トーチ間で接線方向に発展する。
Indeed, once initiated radially from the center of the combustion chamber 5 to the periphery, the combustion of the
パイロット装填材料9を構成する燃焼剤-AF燃料混合物が完全に燃焼し、ガス放出孔24を介して高温ガス噴流の形態で大部分放出されると、燃焼室5内で燃焼が発展し、燃焼室5内の圧力は積層キャビティ6内の圧力よりも急速に高くなる。
When the combustible-AF fuel mixture comprising the pilot charge 9 is completely combusted and largely discharged in the form of hot gas jets through the gas discharge holes 24, combustion develops in the combustion chamber 5 and The pressure in chamber 5 rises faster than the pressure in
また、この状況に到達するとすぐに、積層バルブ13のチャンバ側の面15は、上記バルブ13のキャビティ側の面14に作用する圧力よりも大きい圧力を受ける。その後、積層バルブ13は積層キャビティ6に向かって100分の15ミリメートルを急速に移動し、それが協働する弁閉鎖シート18にしっかりと押し付けられる。この状況は図7に示されている。
Also, as soon as this situation is reached, the chamber-
主装填材料30の「冷却されたEGR」の含有量が高いにもかかわらず主装填材料30の燃焼が非常に迅速に生じるので、上記燃焼はピストン31が上死点に達した後のクランクシャフト37のわずか数度で完了する。したがって、内燃機関2の熱力学的効率はその最大レベルに達することができる、それというのも、膨張がほとんど開始されていない一方で、主装填材料30の構成燃料に含まれる全エネルギーがすでに放たれたからである。
Since the combustion of the
図7に示すように、積層バルブ13が閉鎖されたままである一方、ピストン31はその膨張行程を開始し、主装填材料30の高温で燃焼したガスの熱の大部分を有益な仕事に変換し始める。この仕事はコンロッド38を介して上記ピストン31によってクランクシャフト37に伝達される。
As shown in FIG. 7, the
そうすることで、燃焼室5内の圧力および温度は徐々に低下する。上記圧力が例えば60バールに達すると、積層キャビティ6内に残る圧力は燃焼室5内の圧力よりも高くなる。
By doing so, the pressure and temperature in the combustion chamber 5 are gradually lowered. When the pressure reaches, for example, 60 bar, the pressure remaining in the stacking
この状況の結果として、積層バルブ13のチャンバ側のバルブシート21は、図8に示されるように、バルブ開放シート20との接触に戻る。積層バルブ13は再びガス放出孔24を完全に露出し、パイロット装填材料9の残留高温ガスは、主装填材料30の膨張が連続する間にピストン31によって膨張されるように、上記孔24を介して放出される。
As a result of this situation, the
ピストン31が下死点に達すると、排気バルブ35が開放し、ガスは排気ダクト33内で膨張を終えた後、ピストン31がシリンダ4内を上死点に向かって上昇するとき、上記ピストン31によって上記ダクト33内に能動的に押し戻される。
When the
ピストン31の排気行程の間中、積層キャビティ6は、ガス放出孔24を介してパイロット装填材料9からの残留高温ガスを排出し終えることができる。この排出はまた、通常の順序によればオットー/ボー・ド・ロシャスによって設計/着想された新たな4ストロークサイクルの開始を示す吸気段階中も継続することができる。
During the exhaust stroke of
提示した説明全体を通して分かるように、最新技術による既知の装置とは異なり、本発明によるバルブ点火予室1はパイロット装填材料9の噴射圧力をほぼ20バールに制限することを許容する。 As can be seen throughout the description presented, unlike known devices according to the state of the art, the valve ignition prechamber 1 according to the invention allows limiting the injection pressure of the pilot charge 9 to approximately 20 bar.
この比較的低い圧力は、積層圧縮機36のエネルギー消費を制限することを可能にするだけでなく、単一の圧縮段階が上記圧力に達するのに十分であるという点でその複雑さを制限することを可能にした。
This relatively low pressure not only makes it possible to limit the energy consumption of the
さらに、主装填材料30に含まれる燃料のわずか1.6%が、上記装填材料30の強力な点火(従来の火花点火よりも約200倍強力)、ならびに、上記点火が燃焼室5の三次元空間内に均一に分布した複数の場所で発生することを保証するのに十分だった。
Furthermore, only 1.6% of the fuel contained in the
一方ではパイロット装填材料9の低い圧縮圧力、および他方では上記装填材料9に含まれる少量の燃焼剤-AF燃料混合物の両方が、上記パイロット装填材料9を圧縮するために積層圧縮機36によって消費されるエネルギーを最小限に抑えるのに寄与する。
Both the low compression pressure of the pilot charge 9 on the one hand and the small amount of combustible-AF fuel mixture contained in said charge 9 on the other hand are consumed by the
したがって、これにより、積層圧縮機36が内燃機関2のクランクシャフト37に直接的または間接的に適用する仕事量を最小限に抑えることが可能になり、これは上記エンジン2の最終エネルギー効率を最大化するのに寄与している。
This therefore makes it possible to minimize the amount of work that the
さらに、積層インジェクタ8が積層キャビティ6内にパイロット装填材料9を噴射するのに許容される時間は、オットー/ボー・ド・ロシャスによって設計/着想された4ストロークサイクルによる内燃機関2の圧縮段階に割り当てられた時間とほぼ同等であることが注目される。これにより、一方では上記インジェクタ8に求められる動力学を制限し、他方では上記インジェクタ8の供給圧力を制限することが可能になった。これは特に上記インジェクタ8のコストおよび複雑さを低減する一方、より優れた信頼性および優れた耐久性をそれに付与することに寄与する。
Furthermore, the time allowed for the
パイロット装填材料9の積層キャビティ6への噴射の全期間中、上記装填材料9はごく少量の残留燃焼ガスとしか混合されなかったことが注目される。火花点火前の上記装填材料9内の上記燃焼ガスの含有量は、ほんの約1000分の1であり、これは極めて低い。
It is noted that during the entire injection of the pilot charge material 9 into the stacking
この結果として、パイロット装填材料9は最大可燃性を維持し、これは、スパークプラグ12が上記装填材料9を点火したときにたった20バールの圧力と組み合わされて、上記点火を得るために上記スパークプラグ12の終端部に印加される電圧を制限することを可能にした。これにより、上記スパークプラグ12に電力を供給するための電力消費が少なくなり、スパークプラグ12の耐久性が増す。
As a result of this, the pilot charge 9 maintains maximum flammability, which combined with a pressure of only 20 bar when the
図3~図8までの連続したステップで示される一連の動作中に、突出放出ドーム25にかかる熱負荷が、最新技術による任意の点火予室(そのような予室は積層バルブ13を欠く)の3回と比較して、高温に上昇したガスがガス放出孔24を1回だけ通過するという点で、必要最小限まで低減されることが注目される。
During the sequence of operations shown in successive steps in FIGS. 3-8, the thermal load on the protruding
この特殊性により、上記ドームが過度に高い温度に上昇して、がたつきおよび内燃機関2の損傷またはさらには破壊さえも招く主装填材料の時機を得ずに制御されない点火を引き起こす傾向があるホットスポットを形成するのを防ぐことが特に可能になった。さらに、突出放出ドーム25が低温のままであることにより、がたつきの危険なしに、内燃機関2のための高い圧縮比を提供することが可能になる。
Due to this peculiarity, the dome tends to rise to excessively high temperatures, causing untimely and uncontrolled ignition of the main charge material leading to rattling and damage or even destruction of the
したがって、本発明によるバルブ点火予室1は、内燃機関2の負荷および回転速度に関係なく、およびこれらの燃焼安定性を犠牲にすることなく、冷却されたEGRの高い比率の下で動作する火花点火内燃機関2を製造することを可能にする。
Therefore, the valve ignition prechamber 1 according to the invention provides a spark that operates under a high rate of cooled EGR regardless of the load and rotational speed of the
EGRの上記高い比率の結果、上記内燃機関2の吸気圧は、冷却されたEGRなしで動作する同じ設計の内燃機関2のそれよりも部分負荷において当然高い。これにより、吸気圧による負荷の調整によって引き起こされるポンピング損失が低減され、上記調整は、例えばバタフライによって動作される。
As a result of the high ratio of EGR, the intake pressure of the
さらに、本発明によるバルブ点火予室1を受け入れる内燃機関2は、上記内燃機関2によって生成されるキロワット時当たりの窒素酸化物の量と同様に、熱損失を低減する。これは、上記装填材料30に高い割合で冷却されたEGRを導入するという本発明によるバルブ点火予室1によって提供される可能性のおかげで主装填材料30の燃焼がより低い平均温度で起こるという事実からもたらされる。
Furthermore, an
この状況において、本発明によるバルブ点火予室1によって可能になる、内燃機関2の圧縮比は、がたつくことなく、冷却されたEGRなしに動作する上記同一エンジンの圧縮比よりも高いと予想することができる。これは上記内燃機関2の効率にとって好ましい。
In this situation it is to be expected that the compression ratio of the
さらに、本発明によるバルブ点火予室1によってもたらされるポンピング損失および熱損失の減少は、過給を加えることにより、例えばターボチャージャによりISOトルクおよびISOパワーを有する内燃機関2の排気量を著しく減少させる必要性を低減することが注目される。実際、最新技術に比べて高いエネルギー性能を維持しながら、過給を減少させるまたは存在させないことも可能である。
Furthermore, the reduction in pumping losses and heat losses provided by the valve ignition prechamber 1 according to the invention significantly reduces the displacement of the
本発明によるバルブ点火予室1によって与えられるこの一連の特性および利点の結果として、手ごろな費用、低い燃料消費量、低い二酸化炭素排出量、およびその汚染物質の後処理が単純な三元触媒によって保証される内燃機関2を得ることが可能になる。
As a result of this set of properties and advantages provided by the valve ignition prechamber 1 according to the present invention, the affordable cost, low fuel consumption, low carbon dioxide emissions and post-treatment of the pollutants by a simple three-way catalyst It becomes possible to obtain a guaranteed
本発明によるバルブ点火予室1が内燃機関以外の他の分野に適用され得ることが注目される。上記予室1は、例えばガス釘打機、小火器、または可能な限り最良の効率でパイロット装填材料による主装填材料の燃焼を必要とする任意の装置に適用することができる。 It is noted that the valve ignition prechamber 1 according to the invention can be applied in other fields than internal combustion engines. The prechamber 1 can be applied, for example, to gas nailers, firearms, or any device that requires combustion of a main charge by a pilot charge with the best possible efficiency.
本発明によるバルブ点火予室1の可能性は、記載した用途に制限されず、前述の記載は例としてのみ与えられたものであり、本明細書に記載された実施形態の代わりに使用される他の任意の等価実施形態を網羅するであろう上記発明の範囲を制限しないことも理解されなければならない。 The possibilities of the valve ignition prechamber 1 according to the invention are not restricted to the applications described, the preceding description is given only as an example and is used instead of the embodiments described here. It should also be understood not to limit the scope of the above invention, which would cover any other equivalent embodiments.
Claims (14)
少なくとも1つのキャビティ(6)であって、一方では前記シリンダヘッド(3)内に配置され、ダクト(7)によって前記燃焼室(5)に接続され、他方では、圧縮手段(10)によって先に加圧されたパイロット装填材料(9)を直接的または間接的に前記キャビティ(6)に噴射することができるインジェクタ(8)を受け入れ、前記パイロット装填材料(9)は火花によって容易に燃焼可能な燃焼剤-燃料混合物からなる、少なくとも1つのキャビティ(6)と、
前記キャビティ(6)内に開口し、前記パイロット装填材料(9)に点火することができる点火手段(11)と、
前記ダクト(7)の全部または一部を閉鎖することができ、一方では前記キャビティ(6)内のガスの圧力にさらされるキャビティ側の面(14)を露出し、他方では前記燃焼室(5)内のガスの圧力にさらされるチャンバ側の面(15)を露出するバルブ(13)であって、前記キャビティ内の前記圧力が前記燃焼室(5)内の圧力よりも低い場合、前記キャビティ(6)の方へ、または前記燃焼室内の圧力がキャビティ(6)内の圧力よりも低い場合、前記燃焼室(5)の方へ、前記ガスの圧力の影響下で前記ダクト(7)に対して平行移動することができる、バルブ(13)と、
前記キャビティ(6)に最も近い前記バルブ(13)の位置を決定する少なくとも1つのキャビティ側バルブストッパ(16)と、
前記燃焼室(5)に最も近い前記バルブ(13)の位置を決定する少なくとも1つのチャンバ側バルブストッパ(17)と
を備え、
前記チャンバ側バルブストッパ(17)が、前記ダクト(7)内にまたは前記ダクト(7)のいずれかの端部に配置されたバルブ開放シート(20)からなり、前記バルブ開放シート(20)とチャンバ側バルブ支持面(21)とが互いに接触しているとき、前記バルブ(13)が、前記ダクト(7)とともに、一方では前記キャビティ(6)と、他方では前記燃焼室(5)と、少なくとも1つのガス放出孔(24)を介して同時に連通するトーチ点火予室(23)を形成することを特徴とする、バルブ点火予室(1)。 A valve ignition prechamber for an internal combustion engine (2) with a cylinder head (3) capping the cylinder (4) to form a combustion chamber (5) in which the main charge (30) can be burned 1) and
at least one cavity (6) arranged in said cylinder head (3) on the one hand and connected to said combustion chamber (5) by a duct (7) and on the other hand preceded by compression means (10) receiving an injector (8) capable of directly or indirectly injecting a pressurized pilot charge (9) into said cavity (6), said pilot charge (9) being readily combustible by a spark; at least one cavity (6) consisting of a combustible-fuel mixture;
igniting means (11) opening into said cavity (6) and capable of igniting said pilot charge (9);
The duct (7) can be closed in whole or in part, exposing on the one hand the cavity-side face (14) exposed to the pressure of the gas in the cavity (6) and on the other hand the combustion chamber (5). ), the valve (13) exposing a chamber-side face (15) exposed to the pressure of the gas in the cavity, if the pressure in the cavity is lower than the pressure in the combustion chamber (5), the cavity towards (6) or towards said combustion chamber (5) if the pressure in said combustion chamber is lower than that in said cavity (6) into said duct (7) under the influence of said gas pressure. a valve (13) translatable relative to;
at least one cavity-side valve stop (16) that determines the position of the valve (13) closest to the cavity (6);
at least one chamber-side valve stop (17) that determines the position of the valve (13) closest to the combustion chamber (5);
said chamber-side valve stopper (17) comprising a valve opening seat (20) located within said duct (7) or at either end of said duct (7), said valve opening seat (20) and said valve (13), together with said duct (7), with said cavity (6) on the one hand and said combustion chamber (5) on the other hand, when the chamber -side valve support surfaces (21) are in contact with each other; , forming a torch ignition prechamber (23) simultaneously communicating via at least one gas discharge hole (24).
Claim characterized in that said valve (13) is axially thicker at its perimeter which receives said cavity-side valve support surface (19) and said chamber-side valve support surface (21) than at its center. 4. A valve ignition prechamber according to item 3.
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