JP2020505542A - Valve ignition prechamber - Google Patents

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Abstract

バルブ点火予室（１）は、多かれ少なかれ中性ガスで希釈された主装填材料（３０）が点火される燃焼室（５）を備えた内燃機関（２）用に提供され、上記予室（１）は、点火手段（１１）が開口し、かつ積層インジェクタ（８）が容易に燃焼可能なパイロット装填材料（９）を加圧下に噴射することができる積層キャビティ（６）と、特に燃焼室（１１）内のガスの圧力の影響により積層ダクト（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）とを備える。【選択図】図２A valve ignition prechamber (1) is provided for an internal combustion engine (2) with a combustion chamber (5) in which a main charge (30) more or less diluted with neutral gas is ignited. 1) a laminated cavity (6) in which the ignition means (11) is open and in which the laminated injector (8) is capable of injecting a pilot charge (9) which can be easily burned under pressure, and in particular a combustion chamber; (11) A laminated valve (13) capable of closing all or a part of the laminated duct (7) under the influence of the pressure of the gas in (11). [Selection] Figure 2

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, which makes it possible to ignite a main charge introduced into a combustion chamber of an internal combustion engine by means of a pilot charge ignited by a spark, said prechamber comprising said main charge. Is designed to optimize the efficiency of the pilot charge to ignite.

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. For 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 the current use of automotive engines, it is in most cases less than 20% for spark ignition engines and less than 25% 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 the engine, part of the energy released by the combustion of the 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 motor vehicles 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 disadvantageous properties, Otto-cycle or diesel internal combustion engines are used in almost every vehicle circulating around the world, because there is no other solution that offers better energy, environment, function and economic compromise Has been deployed.

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 illustrates important research and development efforts made by engine manufacturers to improve the energy and environmental balance of internal combustion engines in any way. These efforts are specifically aimed at perfecting the technologies that make up the engines and adding new features to them 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 dilution of the air and fuel charge of a reciprocating internal combustion engine with either neutral gas or oxygen-rich 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 a spark ignition reciprocating internal combustion engine that consumes either gasoline or natural gas in most cases.

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。   Dilution of the charge of a spark ignition engine with fresh air or with pre-cooled exhaust gas makes it possible to increase the average and / or maximum thermodynamic efficiency of said 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 cylinder (s) results in less pumping loss than introducing an undiluted charge. The above loss reduction is due to the fact that the diluted charge is larger at the same energy content. Therefore, in order to introduce the same amount of energy into the cylinder, the throttle at the time of intake of the engine usually performed by the throttle valve is not so noticeable, and the pressure of the gas generated in the intake is higher. In addition, when the same energy is introduced into the cylinder of a spark ignition engine, dilution of the charge increases the mass and the total heat capacity of the charge. Thus, the combustion of the charge takes place at a lower temperature, all else being the same. In addition to reducing the amount of nitrogen oxides produced by combustion, the low temperature reduces heat loss at the walls of the cylinder resulting from the transfer of some of its heat by the charge to the walls. Let it.

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 lean or diluted with a neutral gas that does not contain oxygen. The self-ignition causes rattling, which is an undesirable phenomenon characterized by explosive combustion that degrades the performance of spark ignition engines and damages the mechanical components that make them up. The rattling desensitization provided by the dilution of the charge material may result in the engine operating at a higher compression ratio, or with ignition triggered at the most favorable time possible from a performance point of view, or both. 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 load, spark-ignition engines operating with stoichiometric quantities are different from those 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。   Engines operating at stoichiometric amounts are only compatible with three-way catalysts, a device known per se for treating pollutants resulting from combustion. The catalyst is responsible for burning hydrocarbons that have not burned 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 carbon monoxide, which is famous for polluting, converting it to carbon dioxide, and reducing nitrogen oxides to make them about 78% of the Earth's atmosphere. Converts to atmospheric dinitrogen, which is naturally harmless.

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。   The reduction of nitrogen oxides by the three-way catalyst is that the charge introduced into the engine is stoichiometric, i.e. it contains the correct amount of oxygen necessary for the 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. Therefore, it is not possible to use a three-way catalyst to post-treat nitrogen oxides contained in the exhaust gas of an engine operating with excess air.

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 is because engines operating with excess air require specially designed equipment to reduce nitrogen oxides, such as nitrogen oxide traps, or the use of urea to reduce nitrogen oxides, in order to meet increasingly stringent environmental regulations. The reason for accepting the device for selective catalytic reduction will be described. The device is generally located at the outlet of a binary oxidation catalyst which has previously burnt unburned hydrocarbons and has completed the oxidation of carbon monoxide and, more often, the 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 operate naturally with excess air, almost all European diesel vehicles have been equipped with aftertreatment devices to convert nitrogen oxides to nitrous oxide since the Euro VI standard came into effect 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 and complex, and their size and maintenance requirements make them almost exclusively used in diesel engines, which can only operate with practically excess air. To be 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 simple and inexpensive three-way catalysts.

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 the reduction in fuel consumption caused by dilution of the spark ignition engine charge without having to incur the special economic disadvantages of nitrogen oxide traps or devices for selective catalytic reduction of nitrogen oxides with urea In addition, it is necessary to dilute the charge of the engine with an oxygen-free neutral gas, rather than oxygen-rich 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 gas of the engine itself, which is no longer oxygen-containing, available and abundant. This strategy is known by 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 at a high temperature at the outlet of the spark ignition engine, their temperature must be reduced before mixing with fresh gas to prevent them from overheating the charge introduced into the engine . This strategy is known as "cooled EGR", which specifies that the recirculated exhaust gas is cooled before being mixed with fresh gas received by the engine. French engine manufacturers use the "Frenchlish" 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 the EGR gas 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 even more important when the mixture is cold. If the engine is supercharged by a turbocharger or any other means, precooling of the EGR gas becomes even more important.

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, the higher the temperature of the EGR gas / fresh gas mixture, the more rattling occurs, 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 charge diluted with cooled EGR is low in oxygen. This is paradoxical because it is also a particular goal that the charge be stoichiometric and resistant to rattling. The result of this oxygen depletion is that initialization of combustion is more difficult to achieve and its development is 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, the initialization of combustion is performed by generating a hot electric arc between two electrodes separated by tens of millimeters from each other.

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 significantly diluted with cooled EGR, the electric arc passes through a mixture of oxygen and fuel that is globally lean. In fact, inhomogeneities inevitably occur in the three-dimensional space of the combustion chamber and have pockets that are richer in oxygen and / or fuel than others, so that by accident dozens of points between the cathode and anode of the spark plug If the one-millimeter space does not contain a sufficiently combustible EGR gas / fresh gas mixture, the risk of misfire increases.

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。   When the combustion is initialized 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, i.e. from the combustible layer to the subsequent combustible layer. Each layer is brought to its ignition temperature by the previous layer, burns, and releases heat, such as it transfers to the next layer. According to the principle of the chain reaction, the flame propagates in the three-dimensional space of the combustion chamber of the 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 initialization of the combustion difficult, and because of the overall drop in its temperature and in the volume of the combustion agent and / or found in the volume of the combustion chamber in the flame path Due to the various degrees of abundance of fuel, it is to significantly slow down the development of the latter.

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。   Further, it has been experimentally observed that the higher the loading content in the cooled EGR, the more unstable the engine. From a certain given content, misfires occur and efficiency, which previously has tended to increase with the cooled EGR content of the charge, decreases. Above the specified EGR content, 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 the mixture are too poor to be properly faced by the flames on their path and burn, and that the flame clogging of the boundary layer near the cold inner wall of the engine combustion chamber is thicker. 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。   It is furthermore observed experimentally that the higher the ignition power, the higher the cooled EGR content of the charge can be 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 Laboratory in the United States, have developed increasingly powerful electric igniters to push the accessible limits of the cooled EGR content of the charge. The purpose of this strategy is, of course, to improve the efficiency of the spark ignition engine.

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 ignition is that their performance decreases 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 electrodes of the spark plug are more likely to move away from each other and cross the combustible pocket, or if the duration of the spark is increased or if the spark is repeated. This results in increasingly higher voltages and powers, which makes the implementation of the electrical insulation of the spark plug more complex, while dramatically shortening the life of the spark plug.

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 is due to the fact that cooled EGR is more of a concern in turbocharged spark ignition engines when the aim is to reduce sensitivity to rattling. But also. However, the higher the boost pressure, the higher the density of the EGR gas / fresh gas mixture between the spark plug electrodes at the moment of spark activation, the more voltage is required to cause the spark. Based on that, the cooled EGR does not go in the right direction as the mass of the gas between the electrodes increases with the gas's resistance to ignition with the same energy introduced into the engine cylinder.

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。   It is noted that patent FR-2 986 564 belonging to the applicant is a strong response to these problems. The spark ignition and high pressure lamination device for the internal combustion engine mentioned in the above patent is very flammable because it is not diluted with cooled EGR in the center of the spark plug and just before the spark is triggered, It proposes injecting a potentially slightly fuel-rich, nearly stoichiometric pilot charge under high pressure.

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 pilot dips the electrodes of the spark plug as soon as an electric arc is formed between the electrodes, and the charge ignites immediately, releasing the energy contained therein. Thus, the charge itself is the means of igniting itself, and its power is hundreds to thousands of times greater than that of an electric arc that allowed it to ignite. It is practically impossible to obtain such ignition power only by electric means.

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 a cooled EGR rate of about 50 percent is possible with such a device, as compared to only about 30 percent with the most powerful electric igniter.

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 adopted in patent FR-2 986 564 is described in Fred N. et al. Sauer and J.A. It should be noted that Brian Barry may be found in related forms in U.S. Pat. No. 4,319,552 or Patent DE 41 40 962 A1 belonging to the Bosch Company.

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 US Pat. No. 6,564,770 discloses that the purpose of this patent is to ensure the composition of the main charge at a relatively low pressure and as uniform as possible, with the main charge being highly diluted with EGR. Does not fall into this category because 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 patent FR-2 986 564, and the devices described in the related patents which they just mentioned, lies in the development of said combustion, rather than the very efficient initialization of the combustion. . In particular, when the burn rate of the fuel contained in the main charge reached about 50%, the combustion struggled to proceed, whereby the total time required to burn all of the main charge was cooled. The time required to burn all of the EGR diluted charge is longer.

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 gains of the cooled EGR are 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, spark-ignition engines have been found on the one hand, on the one hand, with the main charge having a cooled EGR content of the order of 50%, on the other hand, on the other hand, when the same engine burns the undiluted charge. The greatest benefit of cooled EGR would be found if it were possible to operate at the same time with stability and total burn time comparable to that achieved.

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 be brought about by the use of a prechamber into which the pilot charge can be introduced, which prechamber can house the electrodes of the spark plug, and furthermore in US Pat. No. 4,319,552. Can be formed as an integral part of the spark plug.

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 feature of a spark ignition engine prior to ignition of the charge. Dispersion of the charge 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, via holes contained in the prechamber, provides high speed to the main combustion chamber of the spark ignition engine. To send a 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 by this torch is very effective. Because instead of starting at the center of the combustion chamber as in the case of normal spark plug ignition, the flame is initialized at multiple points in the combustion chamber and moves from the periphery of the combustion chamber to the center of the combustion chamber. This is because it occurs in the tangential direction 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。   Thus, the energy of the fuel is released in a very short time, which is favorable for the thermodynamic efficiency of the spark ignition engine. Not only is the trigger more productive with respect to useful work, but also the least sensitivity to rattle resulting from such rapid combustion operates the engine at a significantly higher volume 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 U.S. Pat. No. 4,319,552, or FR 2,986,564, which belongs to the Applicant, or the related patent mentioned above, is not a preliminary solution. It is incomparable with many patents relating to injecting or not injecting fuel into the chamber alone and not being 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 are, for example, GB 2 311 327 A from <Fluid Research Limited>, U.S. Pat. No. 4,864,989 from <Tice Technology Corp>, United States from General Motors. No. 4,124,000, U.S. Pat. No. 4,239,023 from <Ford Motor Company>, U.S. Pat. No. 4,892,070 from Dieter Kuhnert, inventor U.S. Patent Application Publication No. 2001/0050069 A1 from Radu Oprea and Edward Rakosi, or U.S. Patent Application Publication No. 2012/0103302 A1 from William Attard. What is known is mentioned, on the basis of the principle, ignition system, called a "turbulent jet ignition" has been developed by the German company <Mahle> for Formula 1 engine.

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, in connection with "lean-burn" spark-ignition engines, the sole purpose is to enrich the fuel load around the ignition point on a ground where the charge is generally low in fuel but high in oxygen. And a spark ignition engine that operates with a charge that is highly diluted with cooled EGR, and around the point of ignition, the charge is entirely fuel and oxygen free. On a small ground, there is a fundamental difference between the solutions described in FR-2 986 564 and related patents which aim to construct a rich mixture of fuel and oxygen.

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 patent FR-2 986 564, a highly flammable pilot charge consisting of air and fuel is injected to wrap the spark plug electrodes with the charge, thereby providing EGR. It can be seen that the strongly diluted main charge can be effectively ignited.

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 when the main charge is ignited, combustion proceeds rapidly until about 50 percent of the total amount of fuel contained in the charge is burned. Above the 50%, combustion evolves more slowly, so that from a certain 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。   As proposed in US Pat. No. 4,319,552, when the pilot charge is injected into a prechamber containing the electrodes of a spark plug, the latter problem of combustion development of more than 50% is a problem. It was assumed that this would be resolved in whole or in part.

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 releases a torch of animated hot gas at high speed through its hole, which not only initiates combustion over a large radial length around the ignition point, but also of a flame perpendicular to the torch. It will fold the flame front which will promote 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 resulted in abandonment of prechamber based ignition systems, especially 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, which penetrates well into the combustion chamber of the engine, thereby being exposed by and through the dome The holes through which the hot gas is released to form the torch are located sufficiently inside the combustion chamber so that the torch does not lick the cold inner wall 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 the combustion is initialized in the prechamber, the gas contained in the prechamber rises rapidly in pressure and is exhausted at high speed 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 the combustion of the main charge is initiated, the pressure in the combustion chamber of the engine rapidly exceeds the pressure in the prechamber, so that hot gas passes through the holes in the dome in the opposite direction and reheats 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 the expansion of the gas by the piston of the spark ignition engine, the pressure in the prechamber becomes higher than the pressure in the combustion chamber of the engine. As a result, the hot gas contained in the prechamber passes through the hole 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 is like a "hot ball", such as the ignition system of an internal combustion engine invented by Stuart Herbert-Akroyd and described in patent CHD4226 of December 4, 1891. behave. Such hot spots can lead to inadvertent non-spark control ignition of the primary charge. The rattling that may follow may 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。   The solution may be to cool the dome significantly so that it does not become a hot spot. However, the resulting heat release, on the one hand, sacrifices the efficiency of the hot gas torch, whose temperature and velocity drops during passing through the dome hole, and, on the other hand, reduces the thermodynamic efficiency of the spark ignition engine. Occurs 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。   Thus, the prechamber cannot behave like a "hot ball" igniter, as described above, or at least the initialization of combustion of the primary charge is reliably triggered at a selected time and occurs at an uncontrolled time. 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 the hot part of the prechamber, which can trigger self-ignition, but which diffuses the hot gas torch into the three-dimensional space of the combustion chamber of the engine containing the main charge. Must be done without significantly compromising the effectiveness of the

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。   Further, it should be noted that the configuration of the pressurized air-fuel pilot charge is not energetically free. It is necessary to first compress the air (which requires a compressor driven by the spark ignition engine itself) and then inject fuel into the air. Another strategy may be to directly compress a previously configured 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, due to the non-negligible energy costs, for the same ignition efficiency, the lower the mass and pressure of the pilot charge compared to that of the main charge, the lower the EGR rate when operating under a higher EGR rate, The final energy balance will be better. Therefore, in order to ignite the charge, it is necessary to give the pilot charge the highest possible specific efficiency with respect to the mass and pressure of the pilot charge by any possible means.

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 must contain as little air-fuel mixture as possible, previously 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。   It is therefore necessary to minimize the dispersion of the pilot charge in the main charge before its ignition. Such dispersion reduces the specific efficiency of the pilot charge to ignite the main charge and increases the mass of the pilot charge, which is at the expense of the fuel efficiency of the spark ignition engine. 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。   The dispersion is due in particular to the time required by the injector introducing the pilot charge into the prechamber to carry out the injection of said pilot charge under a pressure necessarily greater than the pressure 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 almost constant, while the pressure of the main charge increases under the influence of its compression after the spark ignition engine piston has risen towards its top dead center. Please note. The start of the injection of the pilot charge is therefore performed under a greater differential pressure than the end of said injection. As a result, the discharge rate of the constituent gas of the pilot charge by the injector is higher at the start of the injection than at the end of the 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. Thus, a portion of the main charge initially enters the prechamber when the charge 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。   Next, the injector injects the 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 part is then discharged from the prechamber with a part of the pilot charge, which is mixed with the high EGR content gas inside and outside 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。   Thus, the combustibility of the mixture of air, fuel and EGR is necessarily non-uniform within and outside the pre-chamber volume. The effectiveness of igniting the pilot charge as soon 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 reduction in efficiency can only be offset by an increase in pilot charge air and fuel mass, 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。   Thus, ideally, dispersing 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 matter at all in the fact that it may be very advantageous to improve the device described in patent FR 2 986 564. In fact, the device was effective in initiating combustion at very high levels of cooled EGR and in developing the combustion until about 50% of the fuel contained in the main charge was burned. .

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 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 due to the pre-room as suggested in U.S. Pat. No. 4,319,552, but to the unpopular and possibly fatal deficiencies of such pre-rooms. This can be achieved provided that it can be avoided. For this purpose, it is necessary to avoid it behaving like a "hot ball", to prevent the pilot charge from being dispersed in the main chamber, and to compress the pilot charge. It is necessary to significantly improve the effectiveness of the prechamber, including maintaining the same ignition efficiency while limiting the amount of energy required.

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 the valve ignition prechamber according to the invention, which—according to a particular embodiment—allows:
-Significantly reduce the thermal load experienced by the protruding dome exposed by the pre-room. This is achieved by dividing the number of hot gas passes through the holes of the dome through which the gas is exhausted by about 3 so that the dome is overheated and the main charge Are protected from becoming hot spots that can cause inadvertent self-ignition of the vehicle.
Minimizing the mass and pressure of the pilot charge necessary not only for initializing the combustion of the main charge strongly diluted with EGR, but also for the rapid development of said combustion until all of said main charge has burned To do.
To achieve this last objective, avoid dispersal of the pilot charge in the main charge during the injection of the pilot charge 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 enables:
When the pressure inside the protruding dome is lower than the pressure in the combustion chamber, in order to avoid undesirable back and forth reciprocation of hot gas through the hole in which the prechamber communicates with the combustion chamber; Keep the vestibule closed.
The prechamber remains closed for the majority of the pilot charge injection time, so that the injection takes place in an enclosed space where the pilot charge gas cannot mix with the main charge gas. To be.
Reducing the mass and jet pressure of the pilot charge while maintaining the high pressure and discharge rate of the hot gas through the holes of the protruding dome.

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 intended applications, including automobiles.

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。   A valve ignition prechamber according to the present invention, whatever the type of fuel, gas, liquid or solid it consumes, and whatever its primary charge is cooled by the EGR, It is understood that it can be applied to any spark ignited rotary or linear internal combustion engine, diluted or not diluted by any natural neutral gas or by an oxygen-rich gas or by any other combustible.

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 combustion agent different from the fuel and / or a combustion 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 description and in the subclaims which depend directly or indirectly on 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 pre-chamber valve according to the present invention is provided for an internal combustion engine having a cylinder head that covers a cylinder so as to form a combustion chamber capable of burning a main charge, wherein the pre-chamber includes:
At least one stratified cavity, which is arranged in the cylinder head on the one hand and connected to the combustion chamber by means of a laminating duct and, on the other hand, directly or indirectly applies the pilot charge previously pressurized by compression means; At least one stratified cavity receiving a laminated injector capable of being injected into the cavity, wherein the charge comprises a combustible / AF fuel mixture that is readily combustible by a spark;
An ignition means which is open in the lamination cavity and is capable of igniting the pilot charge;
All or part of the stacking duct can be closed, on the one hand exposing a cavity-side face which is exposed to the pressure of the gas in the stacking cavity, and on the other hand a chamber-side face which is exposed to the pressure of the gas in the combustion chamber Wherein the pressure in the lamination cavity is lower than the pressure in the combustion chamber, or toward the lamination cavity or when the pressure in the combustion chamber is lower than the pressure in the lamination cavity, the combustion chamber A laminated valve, which can translate in relation to said duct under the influence of gas pressure,
At least one cavity-side valve stopper for determining the position of the laminated valve closest to the laminated cavity;
At least one chamber-side valve stopper for determining the position of the stacking 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 invention closes all or part of the stacking duct when it is closest to the stacking cavity, while opening said duct in a wider area when it is located closest to the combustion chamber. To provide a laminated valve.

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。   The valve ignition prechamber according to the invention comprises a cavity-side valve stopper consisting of a valve closing seat arranged in a laminated duct or at either end of said duct, said seat being located around and / or at the end of the laminated valve. Cooperates with a cavity-side valve support surface located in the section.

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。   The valve ignition prechamber according to the present invention includes a valve closing seat and a cavity-side valve seat that form a seal when they are in contact with each other, and the seal is used when the pressure in the combustion chamber is higher than the pressure in the stacked cavity. Any gas is prevented 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 stopper comprising a valve opening seat disposed in a laminated duct or at either end of said duct, said seat being located around and / or at the end of the laminated valve. Cooperates with a chamber-side valve support surface located in the section.

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。   The valve ignition prechamber according to the present invention comprises 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 said contact.

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 includes a laminated valve, and the laminated valve has the valve disposed substantially at the center in the laminated duct, regardless of the axial position of the valve with respect to the duct, and Guide means are provided around its perimeter which maintain it in 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 characterized in 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, on the one hand the laminated cavity and on the other hand at least one gas vent A torch ignition pre-chamber is formed which communicates with the combustion chamber at the same time.

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 laminated valve has a circular outer periphery and is housed in said prechamber with a low radial gap.

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 projects out 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。   The valve ignition prechamber according to the invention comprises a valve opening seat arranged in a projecting 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 invention is characterized in that when the laminated valve is arranged close to the combustion chamber, i.e. when it is arranged close to or in contact with the chamber-side valve stopper with which it cooperates, Providing exposing at least one gas vent hole connecting the stacking 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 an ignition means consisting of an ignition spark plug closing a first end of the perforated connection pipe, the perforated connection pipe passing through all or a part of the internal volume of the laminated cavity. And the body is radially traversed by at least one radial slot connecting the interior of the tube to the interior volume, while the second end of the tube receives a laminated duct and a laminated valve; On the other hand, the center electrode and the ground electrode of the spark plug are housed in the perforated connection pipe.

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。   The valve ignition prechamber according to the present invention includes a cavity-side surface exposing 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。   The valve ignition prechamber according to the present invention includes a cavity-side surface forming a ground electrode facing a center electrode included in the ignition spark plug, and the ignition spark plug constitutes 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。   The valve ignition prechamber according to the present invention includes a laminated valve that is axially thicker than its center at a peripheral portion that receives the cavity-side valve support surface and the 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 by way of non-limiting example, will help to better understand the present invention, its features, and the advantages it may provide.

内燃機関のシリンダヘッド内に設置することができるような、本発明によるバルブ点火予室の概略断面図である。1 is a schematic sectional view of a valve ignition prechamber according to the invention, which can be installed in a cylinder head of an internal combustion engine. 本発明によるバルブ点火予室の概略断面図であり、その積層バルブは、上記積層バルブに含まれるキャビティ側バルブ支持面がそれが協働するバルブ閉鎖シートと接触するとき、積層ダクトを完全に閉じることができる一方、上記積層バルブは上記バルブがチャンバ側バルブストッパに載るとき、突出放出ドームに収容されたトーチ点火予室を形成する。1 is a schematic sectional view of a valve ignition prechamber according to the present invention, wherein the laminated valve completely closes a laminated duct when a cavity-side valve supporting surface included in the laminated valve comes into contact with a valve closing sheet with which it cooperates. On the other hand, the laminated valve forms a torch ignition prechamber housed in a protruding discharge dome when the valve rests on the chamber side valve stopper. 本発明による、そして図２に示される特定の構成によるバルブ点火予室の概略断面の部分拡大図であり、上記拡大図は、上記予室の様々な動作段階を示す。FIG. 3 is a partial enlarged view of a schematic cross section of a valve ignition prechamber according to the present invention and according to the specific configuration shown in FIG. 2, showing the various stages of operation of the prechamber. 半径方向スロットによって横断された半径方向に穿孔された接続管が追加された図２に示した主な特徴を組み込んだ本発明によるバルブ点火予室の概略断面図であり、上記管は積層キャビティの内部容積を通過し、点火スパークプラグと一体化され、一方で積層バルブのキャビティ側の面は上記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。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a valve ignition prechamber according to the present invention incorporating the main features shown in FIG. 2 with the addition of a radially drilled connecting tube traversed by a radial slot, said tube comprising a laminated cavity; It passes through the internal volume and is integrated with the ignition spark plug, while the cavity-side surface of the laminated valve forms a ground electrode facing the center electrode contained in the spark plug. 本発明による、そして図９に示す実施形態によるバルブ点火予室の三次元図である。FIG. 10 is a three-dimensional view of a valve ignition prechamber according to the present invention and according to the embodiment shown in FIG. 9. 本発明による、そして図９に示す変形実施形態によるバルブ点火予室の破断された長手方向部分の三次元図である。10 is a three-dimensional view of a broken longitudinal section of a valve ignition prechamber according to the invention and according to the variant embodiment shown in FIG. 9. 本発明による、そして図９に示す代替実施形態によるバルブ点火予室の分解三次元図である。FIG. 10 is an exploded three-dimensional view of a valve ignition prechamber according to the present invention and according to the alternative embodiment shown in FIG. 9.

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 internal combustion engine 2. The internal combustion engine 2 comprises a cylinder head 3 that covers the cylinder 4 to form a combustion chamber 5 with the piston 31 in which the main charge 30 can be burned.

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, a valve ignition prechamber 1 according to the invention comprises at least one stacking cavity 6, which is arranged on the one hand in the cylinder head 3 and is connected to the combustion chamber 5 by means of a stacking duct 7. On the other hand, it is noted that it receives a laminated injector 8 which can inject directly or indirectly a pilot charge 9 pre-compressed by the compression means 10 into said cavity 6.

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 9 consists of a combustible-AF fuel mixture that can be easily burned by sparks.

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。   FIGS. 1, 2 and 9 show that the laminated injector 8 is contained in the valve ignition prechamber 1 according to the invention and injects the pilot charge 9 directly or indirectly into the laminated cavity 6 via the injector outlet duct 28. Indicates that you can do it.

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 stacked injectors 8 can be of any type without limitation, and the combustible-AF fuel mixture contained in the charge 9 is obtained with the possible assistance of another injector, either gas or liquid, or in a manner known per se Consisting of any device capable of introducing the pilot charge 9 into the stack cavity 6 by any operating procedure, whether formed upstream or downstream of the stack injector 8 with the aid of a vaporizer. it can.

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 lamination cavities 6 and the lamination ducts 7 can advantageously be coated with a refractory material known per se or can be made from said materials. Alternatively, a gap is left between at least a part of the lamination cavity 6 and / or the lamination duct 7 and the cylinder head 3 for receiving these components 6,7, whereby the components 6,7 and the cylinder head 3 May be limited.

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。   Also from FIGS. 1 to 12, the valve ignition prechamber 1 according to the invention comprises an ignition means 11 which opens into the lamination cavity 6 and is capable of igniting the pilot charge 9, said means 11 optionally comprising itself. It can be seen that it consists of a known ignition spark plug 12.

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, a valve ignition prechamber 1 according to the present invention is a laminated valve 13 capable of closing all or a part of the laminated duct 7, while the gas present in the laminated cavity 6 is disposed. It is noted that it includes a laminated valve 13 exposing a cavity-side surface 14 exposed to pressure and a chamber-side surface 15 exposed to the pressure of the gas present in the combustion chamber 11 on the other hand.

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 stacking valve 13 is configured such that when the pressure in the stacking cavity 6 is lower than the pressure existing in the combustion chamber 5, the pressure existing toward the stacking cavity 6 or in the combustion chamber 5 exists in the stacking cavity 6. It should be noted that at lower pressures it is possible to translate towards the combustion chamber 5 under the influence of the gas pressure relative to the lamination duct 7.

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。   It should be noted that the stacking valve 13 can also move within the stacking duct 7 under the influence of gravity or acceleration, but this is not considered as an advantage or a desired mode of operation.

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 laminated valve 13 can be made from a heat-resistant superalloy and kept as light as possible, or made from a ceramic material such as silicon carbide.

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 described, it is noted that the valve ignition prechamber 1 according to the invention comprises at least one cavity-side valve stopper 16 which determines the position of the laminated valve 13 closest to the laminated cavity 6. This is particularly evident in FIGS.

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 stopper 17 for determining the position of the stacking valve 13 closest to the combustion chamber 5.

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 laminated valve 13 can close all or part of the laminated duct 7 when it is closest to the laminated cavity 6, while it is It is noted that when located closest, the duct 7 opens over a wider portion.

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。   In particular, in FIGS. 3 to 8, the cavity-side valve stopper 16 can be composed of a valve closing seat 18 provided in the laminated duct 7 or at one end of the duct 7. It is noted that it cooperates with a cavity-side valve support surface 19 which is arranged around and / or at the end.

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。   Further, the valve closing sheet 18 and the cavity-side valve supporting surface 19 can form a seal when they are in contact with each other, and the pressure in the combustion chamber 5 is reduced by the pressure in the laminated cavity 6. Note that any higher gas will prevent any gas from passing through the contact.

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-side valve stopper 17 can consist of a valve-opening seat 20 provided in the laminated duct 7 or at one end of said duct 7, wherein said seat 32 surrounds the laminated valve 13 And / or cooperates with a chamber-side valve support surface 21 located at the end.

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 valve opening seat 20 and the chamber-side valve support surface 21 form a seal when they are in contact with each other, thereby preventing any gas from passing through the contact.

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。   3 to 8 and FIG. 12, the laminated valve 13 may be provided with guide means 22 around it, the guide means 22 holding the valve 13 substantially at the center of the laminated duct 7, and , Irrespective of the axial position of the valve 13 with respect to the duct 7, the valve 13 is held in substantially the same longitudinal direction as the duct 7.

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, when the valve-opening seat 20 is in contact with the chamber-side valve support surface 21, the laminated valve 13 can form the torch pre-chamber 23 together with the laminated duct 7. , The torch pre-chamber 23 communicates on the one hand with the lamination cavity 6 and on the other hand simultaneously with the combustion chamber 5 via at least one gas outlet hole 24.

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 torch prechamber 23 may be cylindrical, while the laminated valve 13 has a circular perimeter and A small radial gap is left, regardless of the position of the valve 13 with respect to the pre-chamber 23, so that a small radial gap is left between the valve 13 and the wall. A restriction passage is formed to slow the passage of gas between the cavity 6 and the combustion chamber 5.

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 that according to a particular embodiment of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, the laminated duct 7 contains a torch preignition chamber 23 and a protruding discharge dome 25 from which the gas discharge holes 24 open. It is possible to open and protrude into the combustion chamber 5 in the form of FIG.

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 are more or less directed towards the combustion chamber 5 and can exit more or less tangentially at the periphery of the projecting discharge dome 25. Further, the shape of the gas discharge holes 24 may vary depending on whether the jet of gas exiting the holes 24 is designed to be directional or diffusive. By way of example, the gas discharge holes 24 may be cylindrical, conical, or may form a convergent or divergent.

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 to 12, the valve-opening seat 20 can be arranged in a projecting ejection dome 25, which can be made of an anti-friction material and / or a non-stick material known per se and / or Or it can be coated with or made from the above materials.

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 laminated valve 13 is arranged near the combustion chamber 5, that is, when it is arranged near or in contact with the cooperating chamber-side valve stopper 17, said valve 13 will It is understood that at least one gas outlet 24 connecting the 6 to the combustion chamber 5 can be exposed.

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 to 12, the ignition means 11 can consist of a spark plug 12 closing the first end of the perforated connecting pipe 26, the perforated connecting pipe 26 being the internal volume of the laminated cavity 6. And its body is traversed radially by at least one radial slot 27 connecting the interior of the tube 26 to the interior volume, the second end of the tube 26 The laminated duct 7 and the laminated valve 13 are received, and the center electrode 40 and the ground electrode 39 of the spark plug 12 are accommodated in the perforated connection pipe 26.

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。   Note that in FIGS. 9-12, the perforated connecting tube 26 may be part of the spark plug 12 which extends its seating surface. In this case, the spark plug 12 is screwed directly into the cylinder head 3 by a thread formed on the outer cylindrical surface of its seating surface and / or on the outer cylindrical surface of the perforated connecting tube 26 extending therefrom.

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 spark plug 12 may be screwed into the tube 26 while the tube 26 is screwed into the cylinder head 3. In either case, a seal is formed between the cylinder head 3 on the one hand and the spark plug 12 and / or the perforated connecting pipe 26 on the other hand, in both the spark plug 12 and the laminated duct 7.

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 to 12 show that the cavity-side surface 14 can expose the aerodynamic dome 29, in particular by providing a gas flow with as low a resistance as possible to said flow, and By generating as little turbulence as possible in the flow, it is possible to direct it to the gas discharge holes 24.

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 show that according to a particular embodiment of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, the cavity-side surface 14 forms a ground electrode 39 facing the center electrode 40 contained in the spark plug 12. The spark plug 12 constitutes the ignition means 11, and when a high-voltage current flows from the center electrode 40 to the ground electrode 39, an electric arc is formed between the ground electrode 39 and the center electrode 40. Indicates that it can be done.

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。   FIGS. 1-12 further illustrate that the laminated valve 13 may be axially thicker at its periphery receiving the cavity-side valve support surface 19 and the chamber-side valve support surface 21 than at its center.

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 provides the valve 13 with a radial thickness that gradually increases from the center of the valve 13 to its periphery, so that the valve 13 has a valve supporting surface 19, 21 and a valve It is the lightest possible and the most resistant to shocks, while ensuring that the support surfaces 19, 21 cool most effectively at the contact between the cooperating sheets 18, 20.

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。 Operation Mode of the Present Invention The operation mode of the valve ignition pre-chamber 1 according to the present invention can be easily 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 application of the valve ignition prechamber 1 according to the invention shown in FIG. 1, the prechamber 1 forms a combustion chamber 5 together with a piston 31, in which a main charge 30 can be burned. It can be seen that it is mounted in the internal combustion engine 2 with the cylinder head 3 that covers the cylinder 4.

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 piston 31 is connected to the crankshaft 37 via a connecting rod 38. When the piston 31 is driven by alternate translation in the cylinder 4, the piston 31 imparts a rotational movement to the crankshaft 37. Please pay attention to.

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 intake duct 32 via an intake valve 34, while the combustion chamber 5 can be arranged to communicate with the exhaust duct 33 by an exhaust valve 35. Show.

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 operating mode of the valve ignition prechamber 1 according to the present invention, and show that the prechamber 1 is integrated with the cylinder head 3. FIGS. 1 to 8 also show that the ignition means 11 comprises a spark plug 12, here known per se, the electrodes of which open into the laminated cavity 6. A laminated injector 8 capable of injecting the pilot charge 9 into the laminated cavity 6 via an injector outlet duct 28 can be seen in FIGS.

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, note that prior to injection by the laminated injector 8, the pilot charge 9 comprising a flammable combustion agent-AF fuel mixture has been pressurized by the laminated compressor 36 forming the compression means 10. Is done. This is also a non-limiting example of an embodiment of the valve ignition prechamber 1 according to the present invention, which is taken here as an example for explaining the operation mode.

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。   To explain the operating mode of the pre-ignition chamber 1 according to the invention, it is assumed here that the volume ratio of the internal combustion engine 2 is 14 to 1, excluding the pre-ignition chamber 1. To achieve this result, when a volume of 500 cubic centimeters is displaced by the piston 31, the volume of the combustion chamber 5 is 38.5 cubic centimeters.

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。   Additionally and by way of non-limiting example, the volume of the ignition valve prechamber 1 is 0.5 cubic centimeters here, including the volume of the laminated duct 7 and the volume of the injector outlet duct 28.

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 embodiment shown in FIGS. 1 to 8 is used here to describe in detail the mode of operation of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, wherein the cavity-side valve stopper 16 is located in the laminated duct 7. It consists of an arranged valve closing seat 18, said seat 18 being found to cooperate with a cavity-side valve supporting surface 19 arranged around the laminated valve 13.

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, it is selected to form a seal when the valve closing seat 18 and the cavity-side valve support surface 19 come into contact with each other, the seal being such that the pressure in the combustion chamber 5 is higher than the pressure in the lamination cavity 6. Sometimes any gas is prevented from passing through the contact.

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-side valve stopper 17 consists of a valve opening seat 20 arranged in the stacking duct 7, wherein said seat 32 comprises a stacking valve It is also noted that it cooperates with a chamber-side valve support surface 21 arranged around 13. This particular configuration can be clearly seen in FIGS.

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 that a seal is provided when the valve opening seat 20 and the chamber side valve support surface 21 come into contact with each other to prevent any gas from passing through the contact.

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。   In particular, in FIGS. 2, 3, 6 and 8, when the valve opening seat 20 and the chamber side valve support surface 21 are in contact with each other, the laminated valve 13 is moved together with the laminated duct 7 into the annular torch ignition pre-chamber 23. It is noted that the pre-chamber 23 communicates simultaneously with the lamination cavity 6 on the one hand and the combustion chamber 5 on the other hand via several gas discharge holes 24.

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 torch ignition pre-chamber 23 is cylindrical, while the laminated valve 13 has a circular periphery and is housed in the pre-chamber 23 with a small radial gap. Regardless of the position of the valve 13, a small radial gap remains between the valve 13 and the wall, the small gap being the passage of gas between the stack cavity 6 and the combustion chamber 5 through the small gap. Note also that a restricted passage is formed which slows down.

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 is opened while projecting into the combustion chamber 5 in the form of a projecting discharge dome 25, which projects the torch ignition chamber 23 and, according to this example, the combustion chamber 5 It is also noted that a gas outlet hole 24 directed to the opening is opened therefrom. It is additionally noted that the valve opening seat 20 is located within the projecting discharge dome 25.

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。   Incidentally, in FIGS. 1 to 8, the cavity-side surface 14 of the laminated valve 13 exposes an aerodynamic dome 29, which in particular provides the lowest possible resistance to the flow and It can be seen that it is possible to direct the flow of gas towards the gas discharge holes 24 by causing the lowest possible turbulence.

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 laminated valve 13 is axially thicker at its periphery than at its center. This feature allows the valve to be cooled as effectively as possible at the contact between the valve supporting surfaces 19, 21 and the cooperating seats 18, 20, while the valve 13 makes it as light as possible and as resistant as possible to impacts. As a non-limiting example, the laminated valve 13 can be made of a superalloy that has high mechanical and thermal resistance.

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。   With regard to the embodiment of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, which is shown in FIGS. Thus, the maximum stroke that the laminated valve 13 can move between the valve closing seat 18 and the valve opening seat 20 is considered to be equal to 15/100 mm.

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 operating mode of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, it is useful here to divide its operation into four stages of the internal combustion engine 2 in connection with FIGS.

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。   It is assumed that the internal combustion engine 2 operates with a near stoichiometric air-gasoline main charge 30 that is strongly diluted by cooled recirculated exhaust gas known as “cooled EGR”. Thus, the charge 30 is resistant to ignition and never facilitates its rapid combustion development in the three-dimensional space of the combustion chamber 5.

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。   Thus, the pilot charge 9 carried out by the valve ignition prechamber 1 according to the invention is possible not only for initializing the combustion of the main charge 30 but also for developing said combustion in the shortest possible time. It is expected that it must have the highest possible efficiency. It is understood that these two objectives are directly achieved by the valve ignition prechamber 1 according to the invention.

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 a non-limiting embodiment of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, which is taken up here to explain its mode of operation, the pilot charge 9 comprises one comma 6 of the fuel contained in the main charge 30. The pilot charge 9 is assumed to comprise a percent and comprises a combustible-AF fuel mixture which is highly combustible by sparks.

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 4-stroke cycle designed / inspired by Otto / Beau de Rochas is broken down in a normal 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 piston 31 of the internal combustion engine 2 descends into the cylinder 4 with which it cooperates, whereby the main charge 30 coming from the intake duct 32 via the intake valve 34, which is kept open. It is introduced into the cylinder 4.

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 this stage, the pressure in the combustion chamber 5 is lower than the pressure in the stack cavity 6. As a result, and as shown in FIG. 3, the laminated valve 13 is kept pressed against the valve opening seat 20 with which it cooperates, and the laminated cavity 6 is released by the gas discharge holes 24 via the torch pre-chamber 23. It is placed in communication with the combustion chamber 5.

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 piston 31 reaches its bottom dead center, the inlet valve 34 closes and the piston 31 begins to rise in the cylinder 4 to its top dead center.

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。   At this time, the piston 31 compresses the main charge 30, and the pressure in the combustion chamber 5 becomes higher than the pressure in the lamination cavity 6.

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 cavity 6 is such that, on the one hand, the cross-sectional area of the gas discharge hole 24 is small, and on the other hand, regardless of the position of the valve 13 with respect to the pre-chamber 23, the laminated valve 13 and the torch A small radial gap remains between the inner wall of the pre-ignition chamber 23 and increases more rapidly.

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。   In order to go from the combustion chamber 5 to the lamination cavity 6, the constituent gas of the main charge 30 has substantially no passage other than the gas discharge holes 24.

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 the passages restricted to the gas, the difference between the pressure acting on the cavity-side surface 14 and the pressure acting on the chamber-side surface 15 increases, which increases Has the effect of pressing against the valve closing seat 18 with which it cooperates. This situation is clearly shown in FIG.

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 laminated valve 13 to break on the one hand the contact it makes with the cooperating valve opening seat 20 and on the other hand the contact with the valve closing seat 18 depends on the rotation of the crankshaft 37 several degrees, or Corresponding to only one or two rotations, these values are given only as information.

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 stack valve 13 closes the stack duct 7 and the combustion chamber 5 is no longer in communication with the stack cavity 6. The pressure which continues to increase in the combustion chamber 5 due to the rise of the piston 31 in the cylinder 4 no longer affects the pressure in the lamination cavity 6, said pressure being maintained in a stable state.

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。   At a few degrees of crankshaft after lamination valve 13 closes lamination duct 7, lamination injector 8 begins to inject pilot charge 9 into lamination cavity 6. This situation is shown in FIG. Constituent gas The temperature of the charge 9 is approximately 80 degrees according to this example.

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。   At a few degrees of crankshaft after lamination valve 13 closes lamination duct 7, lamination injector 8 begins to inject pilot charge 9 into lamination cavity 6. This situation is shown in FIG. According to this example, the temperature of the constituent gas of the charging material 9 is about 80 degrees.

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 rate of the injector is calculated such that the pressure in the stacking cavity 6 always remains lower than the pressure in the combustion chamber 5, so that the stacking valve 13 has a cooperating valve via a valve support surface 19 on its cavity side. It does not leave the closing sheet 18.

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 a few degrees of crankshaft 37 before top dead center of piston 31, the pressure in combustion chamber 5 and to which main charge 30 is exposed has reached almost 40 bar, while the pressure in lamination cavity 6 has reached 20 bar. . The lamination injector 8 stops the injection of the pilot charge 9 into the lamination cavity 6.

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, when the piston 31 reaches near its top dead center, a high voltage current is applied to the end of the spark plug 12. The spark plug 12 ignites the pilot charge 9 held in the lamination cavity 6.

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。   It is further noted that the pressure of only 20 bar in the cavity 6 allowed only a moderate voltage to be applied to the end of the spark plug 12.

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 comprises a flammable combustant-AF fuel mixture, and the flame initialized by the spark plug 12 propagates very rapidly through the pilot charge 9 and its temperature. Rises rapidly, like the pressure in the lamination cavity 6.

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 above the pressure in the combustion chamber 5, the stacking valve 13 has already moved 15/100 millimeters. By doing so, the valve 13 is released from contact with the valve closing seat 18 and rests on the valve opening seat 20. This situation is also shown in FIG.

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 laminated valve 13 gradually exposes the gas discharge holes 24 and hot gas (e.g., heated to a temperature of about 2,000 [deg.] C.) passes through the torch ignition prechamber 23 and at the protruding discharge dome 25. , From the lamination cavity 6 in the form of a torch via the holes 24. This effect provided by the valve ignition prechamber 1 according to the invention is illustrated in FIG.

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 lamination cavity 6 continues to rise, the pressure in said cavity 6 becomes 20 bar higher than the pressure in the combustion chamber 5. As a result, the pressure of the hot gases drops by 20 bar while passing through the vent holes 24, thereby reducing their temperature to about 1,300 degrees. In return, the gases are moved at high speed, which allows them to penetrate deep into the volume of the combustion chamber 5.

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 gas ignites the surrounding gases that make up the main charge 30. In addition to releasing the fuel energy they contain into the heat, the ambient gas is moved at a high local velocity by the hot gas, which velocity is embodied in the form of microturbulence. The folding of the flame front resulting from the microturbulence promotes combustion development, which propagates rapidly throughout the entire main charge 30 and the entire volume of the combustion chamber 5.

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 the combustion described above, because the hot gas torch formed around the entire projecting discharge dome 25 ignites the main charge 30 at a plurality of locations in the combustion chamber 5. It is noted that is quite high.

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。   In practice, once radially initialized from the center of the combustion chamber 5 to the periphery, the combustion of the charge 30 proceeds from the periphery of the combustion chamber 5 to the combustion chamber 5 in a second stage. It develops radially towards the center and tangentially between each hot torch exiting the projecting discharge dome 25 via the gas discharge holes 24.

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 combustion agent-AF fuel mixture constituting the pilot charge 9 has completely burned and is largely discharged in the form of a hot gas jet through the gas discharge holes 24, the combustion develops in the combustion chamber 5, and the combustion proceeds. The pressure in the chamber 5 rises faster than the pressure in the lamination cavity 6.

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。   As soon as this situation is reached, the chamber-side surface 15 of the laminated valve 13 is subjected to a pressure greater than the pressure acting on the cavity-side surface 14 of said valve 13. Thereafter, the laminated valve 13 is rapidly moved 15/100 millimeters towards the laminated cavity 6, which is pressed firmly against the cooperating valve closing seat 18. This situation is shown in FIG.

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 main charge 30 occurs very quickly despite the high content of “cooled EGR” in the main charge 30, the combustion takes place after the piston 31 reaches the top dead center. Complete in just 37 degrees. Thus, the thermodynamic efficiency of the internal combustion engine 2 can reach its maximum level, since almost no expansion has begun while the total energy contained in the constituent fuel of the main charge 30 has already been released. Because he was hit.

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, while the stacking valve 13 remains closed, the piston 31 begins its expansion stroke, converting most of the heat of the hot burned gas of the main charge 30 into useful work. start. This work is transmitted to the crankshaft 37 by the piston 31 via the connecting rod 38.

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 gradually decrease. When the pressure reaches, for example, 60 bar, the pressure remaining in the lamination cavity 6 becomes higher than the pressure in the combustion chamber 5.

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 valve seat 21 on the chamber side of the laminated valve 13 returns to contact with the valve opening seat 20, as shown in FIG. The laminated valve 13 again completely exposes the gas discharge holes 24, through which the residual hot gas of the pilot charge 9 is inflated by the piston 31 while the expansion of the main charge 30 continues. Released.

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 piston 31 reaches the bottom dead center, the exhaust valve 35 is opened, and after the gas finishes expanding in the exhaust duct 33, when the piston 31 rises in the cylinder 4 toward the top dead center, the piston 31 Is actively pushed back into the duct 33.

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 the piston 31, the stack cavity 6 can finish exhausting the residual hot gas from the pilot charge 9 via the gas discharge holes 24. This discharge can also continue during the intake phase, which indicates the start of a new four-stroke cycle designed / inspired by Otto / Beau de Rochas according to the usual sequence.

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 the injection pressure of the pilot charge 9 to be limited 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 allows to limit the energy consumption of the laminating compressor 36, but also limits its complexity in that a single compression step is sufficient to reach said pressure. Made it possible.

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。   In addition, only 1.6% of the fuel contained in the main charge 30 comprises strong ignition of the charge 30 (about 200 times stronger than conventional spark ignition), as well as the three-dimensional It was enough to ensure that it occurred in multiple places evenly distributed in space.

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。   On the one hand, both the low compression pressure of the pilot charge 9 and, on the other hand, a small amount of the combustible-AF fuel mixture contained in the charge 9 are consumed by the laminating compressor 36 to compress the pilot charge 9. Contributes to minimizing energy consumption.

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。   Thus, this makes it possible to minimize the amount of work that the stacked compressor 36 applies directly or indirectly to the crankshaft 37 of the internal combustion engine 2, which maximizes the final energy efficiency of the engine 2. Has contributed to

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 stacked injector 8 to inject the pilot charge 9 into the stacked cavity 6 is determined by the compression phase of the internal combustion engine 2 according to the four-stroke cycle designed / inspired by Otto / Baud de Rochas. It is noted that it is almost equivalent to the time allotted. This makes it possible to limit the dynamics required for the injector 8 on the one hand, and to limit the supply pressure of the injector 8 on the other hand. This contributes in particular to reducing the cost and complexity of the injector 8 while giving it better reliability and excellent durability.

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 period of injection of the pilot charge 9 into the stacking cavity 6, the charge 9 was mixed with only a small amount of residual combustion gas. The content of the combustion gases in the charge 9 before spark ignition is only about one part in 1000, which is very low.

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, the pilot charge 9 remains maximally flammable, which, in combination with the pressure of only 20 bar when the spark plug 12 ignites the charge 9, causes the spark charge to reach the ignition. This makes it possible to limit the voltage applied to the end of the plug 12. As a result, power consumption for supplying power to the spark plug 12 is reduced, and the durability of the spark plug 12 is increased.

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 to 8, the thermal load on the projecting discharge dome 25 is reduced by any state-of-the-art ignition prechamber (such prechamber lacks the laminated valve 13). It is noted that the gas that has risen to a high temperature passes through the gas discharge hole 24 only once compared to the three times, and is thus reduced to the minimum necessary.

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 particularity, the dome tends to rise to an excessively high temperature, causing untimely and uncontrolled ignition of the main charge, which leads to rattling and even damage or even destruction of the internal combustion engine 2. It has become particularly possible to prevent the formation of hot spots. Furthermore, the fact that the projecting discharge dome 25 remains cold makes it possible to provide a high compression ratio for the internal combustion engine 2 without the risk of rattling.

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。   Thus, the valve ignition prechamber 1 according to the present invention operates at a high rate of cooled EGR, regardless of the load and rotational speed of the internal combustion engine 2 and without sacrificing their combustion stability. It is possible to manufacture an ignited internal combustion engine 2.

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 internal combustion engine 2 is naturally higher at partial load than that of an engine 2 of the same design operating without cooled EGR. Thereby, the pumping loss caused by the adjustment of the load by the intake pressure is reduced, and the adjustment is operated by, for example, a butterfly.

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, the internal combustion engine 2 receiving the valve ignition prechamber 1 according to the invention reduces heat losses as well as the amount of nitrogen oxides per kilowatt hour produced by the internal combustion engine 2. This means that the combustion of the main charge 30 takes place at a lower average temperature, thanks to the possibility provided by the valve ignition prechamber 1 according to the invention to introduce a high proportion of cooled EGR into the charge 30. Derived from facts.

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 internal combustion engine 2 enabled by the valve ignition prechamber 1 according to the invention is higher than that of the same engine operating without cooled EGR without rattling. Can be. This is preferable for the efficiency of the internal combustion engine 2.

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 reduced pumping and heat losses provided by the valve ignition prechamber 1 according to the invention significantly reduce the displacement of the internal combustion engine 2 with ISO torque and ISO power, for example by means of a turbocharger, by adding supercharging. It is noted that the need is reduced. Indeed, it is possible to reduce or eliminate supercharging while maintaining high energy performance compared to the state of the art.

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 invention, affordable costs, low fuel consumption, low carbon dioxide emissions, and a simple treatment of the pollutants by a simple three-way catalyst It is possible to obtain a guaranteed internal combustion engine 2.

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 present invention can be applied to other fields than the internal combustion engine. The prechamber 1 can be applied, for example, to gas nailers, small arms, or any device that requires the combustion of the main charge by the 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 described application, the foregoing description is given only by way of example and is used instead of the embodiment described herein It should also be understood that it does not limit the scope of the invention described above, which would cover any other equivalent embodiments.

Claims (16)

主装填材料（３０）を燃焼させることができる燃焼室（５）を形成するようにシリンダ（４）に蓋をするシリンダヘッド（３）を備えた内燃機関（２）用のバルブ点火予室（１）であって、
・少なくとも１つの積層キャビティ（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、積層ダクト（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積層インジェクタ（８）を受け入れ、前記装填材料（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、少なくとも１つの積層キャビティ（６）と、
・前記積層キャビティ（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、一方では前記積層キャビティ（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（１１）内のガスの圧力にさらされるチャンバ側の面（１５）を露出する積層バルブ（１３）であって、前記積層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、前記積層キャビティ（６）の方へ、または前記燃焼室内の圧力が積層キャビティ（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、積層バルブ（１３）と、
・前記積層キャビティ（６）に最も近い前記積層バルブ（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）と、
・前記燃焼室（５）に最も近い前記積層バルブ（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）と
を備えることを特徴とするバルブ点火予室（１）。 Valve ignition prechamber (2) for an internal combustion engine (2) with a cylinder head (3) that covers a cylinder (4) to form a combustion chamber (5) that can burn the main charge (30). 1)
At least one stacking cavity (6), arranged on the one hand in said cylinder head (3) and connected to said combustion chamber (5) by means of a stacking duct (7), and on the other hand a compression means (10) Accepts a laminated injector (8) capable of directly or indirectly injecting a pilot charge (9) previously pressurized into said cavity (6), said charge (9) being easily sparked At least one stacked cavity (6) consisting of a combustible combustion agent-AF fuel mixture;
An ignition means (11) which opens into said stacking cavity (6) and is capable of igniting said pilot charge (9);
All or part of the lamination duct (7) can be closed, on the one hand exposing a cavity-side surface (14) exposed to the pressure of the gas in the lamination cavity (6), on the other hand the combustion A laminated valve (13) exposing a chamber-side surface (15) exposed to the pressure of a gas in a chamber (11), wherein the pressure in the laminated cavity is higher than the pressure in the combustion chamber (5). Under the influence of the pressure of the gas, if low, towards the lamination cavity (6) or, if the pressure in the combustion chamber is lower than the pressure in the lamination cavity (6), towards the combustion chamber (5). A laminated valve (13) that can translate in parallel with said duct (7),
At least one cavity-side valve stopper (16) for determining the position of the laminated valve (13) closest to the laminated cavity (6);
A valve ignition pre-chamber (1), comprising at least one chamber-side valve stopper (17) for determining the position of the stacking valve (13) closest to the combustion chamber (5). 前記積層バルブ（１３）が、それが前記積層キャビティ（６）に最も近いときに前記積層ダクト（７）の全部または一部を閉鎖する一方で、それが前記燃焼室（５）に最も近くに位置付けられるときにより広い部分で前記ダクト（７）を開放することを特徴とする、請求項１に記載のバルブ点火予室。   The stacking valve (13) closes all or part of the stacking duct (7) when it is closest to the stacking cavity (6), while it closes up to the combustion chamber (5). The valve ignition prechamber according to claim 1, wherein the duct (7) is opened at a wider portion when positioned. 前記キャビティ側バルブストッパ（１６）が、前記積層ダクト（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閉鎖シート（１８）からなり、前記シート（１８）は前記積層バルブ（１３）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シート（１９）と協働することを特徴とする、請求項１に記載のバルブ点火予室。   The cavity side valve stopper (16) comprises a valve closing seat (18) located in the laminated duct (7) or at either end of the duct (7), wherein the seat (18) is 2. A valve ignition prechamber according to claim 1, characterized in that it cooperates with a cavity-side valve seat (19) arranged around and / or at the end of the laminated valve (13). 前記バルブ閉鎖シート（１８）および前記キャビティ側バルブ支持面（１９）が、互いに接触しているときにシールを形成し、前記シールは、前記燃焼室（５）内の圧力が前記積層キャビティ（６）内の圧力よりも高いときにいかなるガスでも前記接触部を通過するのを防止することを特徴とする、請求項３に記載のバルブ点火予室。   The valve closing seat (18) and the cavity-side valve support surface (19) form a seal when they are in contact with each other, and the seal is such that the pressure in the combustion chamber (5) is reduced by the pressure in the stacked cavity (6). 4. The valve ignition prechamber according to claim 3, wherein any gas is prevented from passing through the contact portion when the pressure is higher than the pressure in (). 前記チャンバ側バルブストッパ（１７）が、前記積層ダクト（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、前記シート（３２）は前記積層バルブ（１３）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（２１）と協働することを特徴とする、請求項１に記載のバルブ点火予室。   The chamber side valve stopper (17) comprises a valve opening seat (20) located within the laminated duct (7) or at either end of the duct (7), wherein the seat (32) is 2. The valve ignition prechamber according to claim 1, characterized in that it cooperates with a chamber-side valve support surface (21) arranged around and / or at the end of the laminated valve (13). 前記バルブ開放シート（２０）および前記チャンバ側バルブ支持面（２１）が、互いに接触しているときにシールを形成し、それによりいかなるガスでも前記接触部を通過するのを防止するようにすることを特徴とする、請求項５に記載のバルブ点火予室。   The valve opening seat (20) and the chamber side valve support surface (21) form a seal when in contact with each other, thereby preventing any gas from passing through the contact. The valve ignition pre-chamber according to claim 5, characterized in that: 前記積層バルブ（１３）が、前記ダクト（７）に対する前記バルブ（１３）の軸方向位置に関わらず、前記バルブ（１３）を前記積層ダクト（７）内のほぼ中央に、および前記ダクト（７）とほぼ同じ長手方向の向きに維持する案内手段（２２）をその周囲に備えることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ点火予室。   The laminated valve (13) places the valve (13) approximately in the center of the laminated duct (7) and the duct (7), regardless of the axial position of the valve (13) relative to the duct (7). 2. A valve ignition prechamber according to claim 1, characterized in that it comprises guide means (22) around its periphery which maintain substantially the same longitudinal orientation as in (1). 前記バルブ開放シート（２０）と前記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、前記積層バルブ（１３）が、前記積層ダクト（７）とともに、一方では前記積層キャビティ（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、請求項５に記載のバルブ点火予室。   When the valve-opening seat (20) and the chamber-side valve support surface (21) are in contact with each other, the laminated valve (13), together with the laminated duct (7), on the one hand the laminated cavity (6) Valve according to claim 5, characterized in that it forms a torch ignition prechamber (23), which on the other hand communicates simultaneously with the combustion chamber (5) via at least one gas discharge hole (24). Pre-ignition chamber. 前記トーチ点火予室（２３）の内周壁が円筒形である一方、前記積層バルブ（１３）は円形の外周を有しかつ前記予室（２３）内に低い半径方向間隙で収容されることを特徴とする、請求項８に記載のバルブ点火予室。   The inner peripheral wall of the torch ignition pre-chamber (23) is cylindrical, while the laminated valve (13) has a circular outer periphery and is accommodated in the pre-chamber (23) with a low radial gap. The valve ignition prechamber according to claim 8, characterized in that: 前記積層ダクト（７）が、前記トーチ点火予室（２３）を収容しかつそこから前記ガス放出孔（２４）が開口する突出放出ドーム（２５）の形態で前記燃焼室（５）内に突出して開口することを特徴とする、請求項８に記載のバルブ点火予室。   The stacking duct (7) projects into the combustion chamber (5) in the form of a projecting discharge dome (25) containing the torch pre-ignition chamber (23) and from which the gas discharge holes (24) open. The valve ignition prechamber according to claim 8, wherein the valve ignition prechamber is opened. 前記バルブ開放シート（２０）が前記突出放出ドーム（２５）内に配置されることを特徴とする、請求項１０に記載のバルブ点火予室。   The valve ignition prechamber according to claim 10, characterized in that the valve opening seat (20) is arranged in the projecting discharge dome (25). 前記積層バルブ（１３）が前記燃焼室（５）の近くに配置されたとき、すなわちそれが協働する前記チャンバ側バルブストッパ（１７）に近接してまたは接触して配置されたときに、前記バルブ（１３）が、前記積層キャビティ（６）を前記燃焼室（５）と接続する少なくとも１つのガス放出孔（２４）を露出することを特徴とする、請求項１に記載のバルブ点火予室。   When the stacking valve (13) is located near the combustion chamber (5), i.e. when it is located close to or in contact with the cooperating chamber side valve stopper (17), Valve ignition prechamber according to claim 1, characterized in that a valve (13) exposes at least one gas outlet (24) connecting the stack cavity (6) with the combustion chamber (5). . 前記点火手段（１１）が、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）からなり、前記有孔接続管（２６）は、前記積層キャビティ（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、前記管（２６）の内部を前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、一方で前記管（２６）の第２の端部は前記積層ダクト（７）および前記積層バルブ（１３）を受け入れ、一方で前記スパークプラグ（１２）の中心電極（４０）と接地電極（３９）とが前記有孔接続管（２６）内に収容されることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ点火予室。   The ignition means (11) comprises a spark plug (12) closing a first end of a perforated connecting pipe (26), wherein the perforated connecting pipe (26) is provided inside the laminated cavity (6). It passes through all or part of the volume and its body is radially traversed by at least one radial slot (27) connecting the interior of the tube (26) to the internal volume, while the tube ( The second end of 26) receives the laminated duct (7) and the laminated valve (13), while the center electrode (40) and the ground electrode (39) of the spark plug (12) are connected to the perforated hole. 2. The valve ignition prechamber according to claim 1, wherein the valve ignition prechamber is housed in a connection pipe. 前記キャビティ側の面（１４）が空力ドーム（２９）を露出させることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ点火予室。   The valve ignition prechamber according to claim 1, characterized in that the cavity-side surface (14) exposes an aerodynamic dome (29). 前記キャビティ側の面（１４）が、スパークプラグ（１２）に含まれる中心電極（４０）に面する接地電極（３９）を形成し、前記スパークプラグ（１２）は点火手段（１１）を構成することを特徴とする、請求項１に記載のバルブ点火予室。   The surface (14) on the cavity side forms a ground electrode (39) facing the center electrode (40) included in the spark plug (12), and the spark plug (12) forms ignition means (11). The valve ignition prechamber according to claim 1, characterized in that: 前記積層バルブ（１３）が、前記キャビティ側バルブ支持面（１９）と前記チャンバ側バルブ支持面（２１）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ことを特徴とする、請求項３および５に記載のバルブ点火予室。   The laminated valve (13) is thicker in an axial direction than its central portion at a peripheral portion for receiving the cavity-side valve supporting surface (19) and the chamber-side valve supporting surface (21). A valve ignition prechamber according to claim 3.
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