JP7255673B2 - pre-chamber internal combustion engine - Google Patents
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Description
本開示は、副室式内燃機関に関する。 The present disclosure relates to pre-chamber internal combustion engines.
従来から、主室(主燃焼室)およびその主室に連通路を介して連結された副室(副燃焼室)を備えた副室式内燃機関が提案されている(例えば、日本国特許第4561522号公報参照)。このような副室式内燃機関では、主室に噴射された燃料から混合気が形成される。形成された混合気は、圧縮時に連通路を介して副室内に供給され、副室内で点火プラグによって点火される。これにより、火炎が形成される。副室内で形成された火炎は、連通路を介して主室に噴射され、主室の混合気を着火する。このように、副室で形成された火炎を主室に噴射することによって、主室の燃焼速度が高まる。これによって、より希薄な空燃比での運転が可能となり、燃費が向上する。 Conventionally, there has been proposed a pre-combustion engine having a main chamber (main combustion chamber) and a sub-combustion chamber connected to the main chamber via a communication passage (for example, Japanese Patent No. 4561522). In such a pre-chamber internal combustion engine, an air-fuel mixture is formed from fuel injected into the main chamber. The formed air-fuel mixture is supplied into the pre-chamber through the communication passage during compression and is ignited by the spark plug in the pre-chamber. This creates a flame. The flame formed in the auxiliary chamber is jetted into the main chamber through the communication passage and ignites the air-fuel mixture in the main chamber. By injecting the flame formed in the pre-chamber into the main chamber in this way, the combustion speed in the main chamber increases. This allows operation at leaner air-fuel ratios and improves fuel efficiency.
日本国特許第4561522号公報に記載された副室式内燃機関は、主室内に燃料を直接噴射する直噴式の副室式内燃機関である。この副室式内燃機関では、燃料噴射弁から噴射された燃料がピストンの冠面に当たり、噴霧された燃料の微粒化が促進される。こののち、副室に混合気が供給される。 The pre-chamber internal combustion engine described in Japanese Patent No. 4561522 is a direct-injection pre-chamber internal combustion engine that directly injects fuel into the main chamber. In this pre-chamber internal combustion engine, the fuel injected from the fuel injection valve hits the crown surface of the piston, promoting the atomization of the sprayed fuel. After that, the air-fuel mixture is supplied to the pre-chamber.
主室に直接燃料を噴射する直噴式の内燃機関は、気化した燃料を効率的に副室に供給することによって副室内の点火安定性を向上させるメリットを有する。しかし、その点火安定性の実現が難しく、理想的な空燃比よりも燃料が濃い状態(リッチ)でも薄い状態(リーン)でも安定して点火することは難しい。 A direct-injection internal combustion engine that directly injects fuel into the main chamber has the advantage of improving ignition stability in the pre-chamber by efficiently supplying vaporized fuel to the pre-chamber. However, it is difficult to realize the ignition stability, and it is difficult to stably ignite even when the fuel is rich (rich) or lean (lean) than the ideal air-fuel ratio.
本開示の実施形態は、副室内の点火安定性が向上した副室式内燃機関に関する。 Embodiments of the present disclosure relate to a pre-chamber internal combustion engine with improved ignition stability in the pre-chamber.
本開示の実施形態によれば、副室式内燃機関は、主室と、副室と、連通路と、噴射部と、を備える。主室は、シリンダと、シリンダヘッドと、ピストンと、で画定される。副室は、シリンダヘッドから主室に向けて突出し、主室と隔てて設けられる。連通路は、主室と副室とを連通する。噴射部は、主室に燃料を噴射する複数の第1噴射口を有する。連通路は、副室内で生じた火炎を主室に噴射する第2噴射口を有する。第2噴射口は、噴射部の隣り合う2つの第1噴射口からそれぞれ噴射される噴霧の間に位置する。 According to an embodiment of the present disclosure, a pre-chamber internal combustion engine includes a main chamber, a pre-chamber, a communication passage, and an injection section. A main chamber is defined by the cylinder, the cylinder head, and the piston. The auxiliary chamber protrudes from the cylinder head toward the main chamber and is separated from the main chamber. The communication passage communicates the main chamber and the sub chamber. The injection part has a plurality of first injection ports that inject fuel into the main chamber. The communication passage has a second injection port for injecting the flame generated in the auxiliary chamber into the main chamber. The second injection port is positioned between sprays respectively injected from two adjacent first injection ports of the injection part.
この副室式内燃機関では、噴射部に対向する連通路の第2噴射口は、噴射部の間隔をもって配置された隣り合う2つの第1噴射口からそれぞれ噴射される噴霧の間に位置する。これによって、噴射部から副室に向かって噴射される噴霧は、連通路の第2噴射口には直接当たりにくくなる。このため、噴霧に含まれる大きな燃料液滴が連通路を介して副室に入ることが防止される。また、この連通路の第2噴射口は、噴霧の間の領域に位置する。噴霧の間の領域は、噴霧本体に比べて燃料の貫徹力が弱く、大きな燃料液滴が含まれにくく、燃料の微粒化が進んでいる。この微粒化が進んだ燃料が、連通路を介して副室に供給される。さらに、噴射部から副室に向かって噴射される噴霧は、副室の隔壁の外周に沿って流れる。噴射後の噴霧は、コアンダ効果によって、周りの流体、すなわち連通路を介して副室内の空気を引き込みながら噴射部とは反対方向の下流へと流れる。そして、噴霧本体よりも貫徹力が弱い噴霧間の混合気であって、燃料の微粒化が進んでいる混合気が、連通路を介して副室内に新たに導入される。これによって、副室内の混合気が均質になる。このため、副室に向けた燃料噴射による燃料供給が効率化される。また、副室内の安定した点火および火炎噴射が実現される。この結果、副室内の点火安定性が向上する。 In this pre-chamber type internal combustion engine, the second injection port of the communication passage facing the injection portion is positioned between the sprays injected from the two adjacent first injection ports arranged with an interval of the injection portion. This makes it difficult for the spray that is injected from the injection part toward the pre-chamber to hit the second injection port of the communication passage directly. Therefore, large fuel droplets contained in the spray are prevented from entering the pre-chamber through the communication passage. Also, the second injection port of this communication passage is located in the region between the sprays. In the area between the sprays, the fuel penetration is weaker than that of the main part of the spray, and large fuel droplets are less likely to be included, and the fuel atomization is advanced. The atomized fuel is supplied to the pre-chamber through the communication passage. Further, the spray injected from the injection part toward the pre-chamber flows along the outer periphery of the partition wall of the pre-chamber. After the injection, the spray flows downstream in the direction opposite to the injection part while drawing in the surrounding fluid, that is, the air in the pre-chamber through the communication passage, due to the Coanda effect. Then, an air-fuel mixture between the sprays having a weaker penetration force than the main part of the spray and in which the fuel atomization has progressed is newly introduced into the pre-chamber through the communication passage. This makes the air-fuel mixture in the pre-chamber homogeneous. Therefore, the efficiency of fuel supply by fuel injection toward the pre-chamber is improved. Also, stable ignition and flame injection in the pre-chamber are realized. As a result, ignition stability in the pre-chamber is improved.
連通路の第2噴射口は、噴射部の第1噴射口から噴射される噴霧の中心軸線と離間してもよい。 The second injection port of the communication passage may be separated from the central axis of the spray injected from the first injection port of the injection section.
この構成によれば、連通路の第2噴射口は噴射される噴霧の中心軸線と離間しているので、貫徹力の強い噴霧が連通路に向かうことがない。この結果、副室内への微粒化された燃料の供給が促進され、副室内の混合気の均質化が促進される。 According to this configuration, since the second injection port of the communication passage is spaced from the central axis of the injected spray, the spray with strong penetrating force does not go toward the communication passage. As a result, the supply of atomized fuel into the pre-chamber is promoted, and the homogenization of the air-fuel mixture in the pre-chamber is promoted.
副室は、隔壁に画定されることで主燃焼室と隔てられてもよく、隔壁は、噴射部の第1噴射口から噴射される噴霧が通る位置に、内側に凹んだ凹部を有してもよい。 The auxiliary chamber may be separated from the main combustion chamber by being defined by a partition wall, and the partition wall has an inwardly recessed recess at a position through which the spray injected from the first injection port of the injection unit passes. good too.
この構成によれば、噴射された噴霧が副室に直接当たらないので、よりコアンダ効果が期待される。この結果、副室内への微粒化された燃料の供給が促進され、副室内の混合気の均質化が促進される。 According to this configuration, since the injected spray does not directly hit the pre-chamber, a better Coanda effect can be expected. As a result, the supply of atomized fuel into the pre-chamber is promoted, and the homogenization of the air-fuel mixture in the pre-chamber is promoted.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下明細書において、シリンダ軸方向Qとは、シリンダに沿ってピストンが摺動する方向を示す。上下方向と記す場合とは、シリンダ軸方向Qを示し、シリンダヘッド側を「上」、ピストン側を「下」とする。また、左右方向Rとは、シリンダ軸方向Qに直交し、吸気ポートおよび排気ポートが配置される方向を示す。また、クランク軸方向Pとは、シリンダ軸方向Qに直交し、気筒が配置される方向を示す。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following specification, the cylinder axial direction Q indicates the direction in which the piston slides along the cylinder. The vertical direction refers to the cylinder axial direction Q, with the cylinder head side being "up" and the piston side being "down". The left-right direction R is orthogonal to the cylinder axial direction Q and indicates the direction in which the intake port and the exhaust port are arranged. The crankshaft direction P is perpendicular to the cylinder shaft direction Q and indicates the direction in which the cylinders are arranged.
図1に示すように、副室式内燃機関1は、主室4と、主室4と隣接する副室6と、主室4と副室6とを連通する複数の連通路8と、点火プラグ10と、燃料噴射弁(噴射部の一例)12と、を備える。本実施形態では、副室式内燃機関1は、主室4および副室6を含む気筒Nが、直列に複数配列された直列型内燃機関である。すなわち、主室4、副室6、複数の連通路8、点火プラグ10、および、燃料噴射弁12は、各気筒Nに備えられる。しかし、気筒Nの配列についてはこれに限定されず、V型であっても水平対向型であってもよい。
As shown in FIG. 1, a pre-chamber internal combustion engine 1 includes a
主室4は、シリンダブロック101のシリンダ101a、シリンダヘッド102、およびピストン103で画定された空間である。本実施形態では、主室4は、ペントルーフ形状であり、シリンダヘッド102の吸気ポート105側および排気ポート110側に向けて2つの斜面を有する。主室4は、吸気カム(図示せず)によって駆動される吸気バルブ104を介して吸気ポート105に接続される。吸気ポート105は、図示しない吸気通路、スロットルバルブ、および、エアクリーナに接続される。また、主室4は、排気カム(図示せず)によって駆動される排気バルブ109を介して、排気ポート110、排気通路(図示せず)、および、気浄化触媒(図示せず)に接続される。なお、副室式内燃機関1は、図示しないクランク軸によって動力をトランスミッションなどの動力伝達装置に伝達する。ピストン103は、図示しないコンロッドを介してクランク軸を駆動する。
The
副室6は、主室4のペントルーフ形状の頂上部に設けられ、主室4と隣接する。副室6は、副室壁(隔壁)61で画定された空間である。副室6は、シリンダヘッド102から主室4に向かって突出し、副室壁61によって画定されることで主室4と隔てられる。本実施形態では、副室6は、主室4のペントルーフ形状の2つの斜面の交線(稜線)の略中央に設けられる。本実施形態では、副室6は主室4と同じ中心X1を有する。しかし、副室6は、主室4の略中央からオフセットして設けられてもよい。副室壁61は、断面が円形に形成される側壁部と、主室4に臨む底部61aとを含む。底部61aは、例えば、半球状に形成される。しかし、底部61aの形状は半球状に限定されない。底部61aには、連通路8が設けられる。
The
図2Aに示すように、複数の連通路8は、副室壁61の底部61a(図2B参照)に放射状に設けられる。連通路8は、主室4と副室6とを連通し、主室4の混合気を副室6に導く。また、連通路8は、副室6内で点火された火炎を主室4に送り出す。図3に拡大して示すように、連通路8は、主室4に臨む噴射口(第2噴射口)8aと、副室6に臨む導入口8bとを有する。本実施形態では、連通路8は、図2Aに示すように、例えば、6個設けられる。
As shown in FIG. 2A, the plurality of communicating
図3に示すように、連通路8のうち、燃料噴射弁12に対向して配置された2個の連通路8(吸気側に配置される連通路8)の噴射口8aは、燃料噴射弁12のクランク軸方向Pに間隔をもって配置された隣り合う2つの噴射口(第1噴射口)12aからそれぞれ噴射される噴霧(噴霧本体)Sの間に位置する。より具体的には、本実施形態では、燃料噴射弁12の8つの噴射口12aのうち、上下方向において一番上にあり、クランク軸方向Pに隣り合う2つの噴射口12aから噴射される噴霧Sの間に、連通路8の噴射口8aが位置する。これによって、噴射口8aに噴霧Sが直接当たらないようになり、燃料噴射弁12から噴射された燃料が連通路8を通って副室6内に直接入りにくくなる。なお、複数の連通路8うち、少なくとも一つの連通路8の噴射口8aが、燃料噴射弁12のクランク軸方向Pにおいて隣り合う2つの噴射口12aからそれぞれ噴射される噴霧Sの間に位置していればよい。この構成によれば、噴霧S間の領域にある、燃料の貫徹力が弱く、微粒化された燃料が連通路8を介して副室6に導入される。
As shown in FIG. 3, of the communicating
また、図2Aおよび図3に示すように、燃料噴射弁12から噴射される噴霧Sは、噴霧中心軸線Csに沿って噴射される。そして、副室壁61は、クランク軸方向Pからみて、燃料噴射弁12の上下方向において一番上の噴射口12aから噴射される噴霧Sの噴霧中心軸線Csの間に位置する。すなわち、燃料噴射弁12に対向する連通路8の噴射口8aは、燃料噴射弁12の一番上の噴射口12aから噴射される噴霧Sの噴霧中心軸線Csと離間するように配設される。この構成によれば、燃料噴射弁12に対向する配置の連通路8の噴射口8aと噴霧Sとの距離が確保されるので、大きい燃料液滴がより副室6内に入りにくくなる。さらに、噴射された噴霧Sは、副室壁61の底部61aの外周を回り込みながら流れる。このとき、噴霧Sは、コアンダ効果によって、クランク軸方向Pに配置される連通路8、および、排気側に配置される連通路8から、副室6内の混合気を引き込む。これによって、貫徹力が弱く、微粒化の進んだ燃料が、吸気側の連通路8から副室6へ引き込まれやすい。この結果、さらに副室6内の点火が安定する。
Further, as shown in FIGS. 2A and 3, the spray S injected from the
図1、図2Aおよび図2Bに示すように、点火プラグ10は、副室6の略中央に配置される。点火プラグ10は、副室6の混合気に点火する。
As shown in FIGS. 1, 2A and 2B, the
副室6の容積は、主室4よりも小さく、点火プラグ10で点火された混合気の火炎が、副室6内に素早く伝播する。副室6は、副室6で発生した火炎を、連通路8を介して主室4に噴射する。主室4に噴射された火炎は、主室4の混合気を着火し、燃焼させる。
The volume of the
図1、図2A及び図2Bに示すように、燃料噴射弁12は、主室4に向けて設けられる。また、燃料噴射弁12は、副室6の外に設けられる。本実施形態では、図3に拡大して示すように、燃料噴射弁12は、例えば、8つの噴射口12aを有する。また、燃料噴射弁12は、クランク軸方向Pにおいて、副室壁61の両側に向けて燃料を噴射する。8つの噴射口12aは4個で2組とされ、2組の噴射口12aは燃料噴射弁12の中心を中心とする円に沿って設けられる。2組の噴射口12aは、クランク軸方向Pに間隔をもって配置される。本実施形態では、噴射口12aは、主室4に燃料を直接噴射する。すなわち、副室式内燃機関1は、直噴型の内燃機関である。燃料噴射弁12は、図示しない制御部によって、噴射量と噴射時期が制御される。また、燃料噴射弁12は、図示しない燃料噴射ポンプ、および、燃料タンクに接続される。本実施形態では、燃料噴射弁12は、シリンダヘッド102の吸気バルブ104側に配置される。燃料噴射弁12は、燃料を噴霧状にして供給することで、主室4に混合気を形成する。また、燃料噴射弁12は、主室4に燃料を噴射することで、連通路8を介して副室6に燃料を供給する。
As shown in FIGS. 1, 2A and 2B, the
図2Bに示すように、連通路8の噴射口8aは、左右方向Rにおいて噴霧Sの噴霧中心軸線Csと離間してもよい。より具体的には、連通路8の中心軸線Cと噴霧Sの噴霧中心軸線Csがなす角度が、燃料噴射弁12から離れるほど大きくなるように設定されてもよい。この構成によれば、大きい燃料液滴が副室6内により入りにくくなる。この結果、さらに副室6内の点火が安定する。
As shown in FIG. 2B, the
このように構成された副室式内燃機関1では、吸気行程では、吸気バルブ104が開弁するとともに、ピストン103が下降し、吸気が主室4および副室6に流入する。本実施形態では、吸気は、図示しない過給機によって加圧される。主室4および副室6の圧力は、吸気の圧力と同じになる。吸気行程では、主として主室4に燃料を供給するための第1噴射を行うように、燃料噴射弁12が制御される。第1噴射によって噴射された燃料は、主室4内で吸気と混じり混合気を形成する。ピストン103が下がるとともに、混合気が主室4全体に供給される。本実施形態では、目標空燃比は、理論空燃比よりもリーンな値に設定される。すなわち、副室式内燃機関1は、希薄燃焼で運転される。これによって、燃費性能が向上する。
In the pre-chamber internal combustion engine 1 configured as described above, the
圧縮行程では、吸気バルブ104が閉弁するとともにピストン103が上昇し、主室4の混合気が圧縮される。このとき、主室4の圧力は上昇する。また、連通路8を介して副室6に流入する混合気は、連通路8で絞られて圧力損失が生じる。これによって、副室6の圧力は、主室4に対して遅れて上昇する。すなわち、副室6の圧力は、主室4の圧力よりも低くなる。
In the compression stroke, the
副室6の圧力が主室4の圧力よりも低くなった際に、第2噴射を行うように燃料噴射弁12が制御される。第2噴射は、連通路8を介して副室6に燃料を供給するために行われる。
When the pressure in the
圧縮行程で、ピストン103が上昇すると、混合気が、主室4から連通路8を介して副室6に導入される。このとき、混合気は、連通路8によって副室6に導入される。
During the compression stroke, when the
本実施形態では、副室6と燃料噴射弁12とが上述した配置関係にある。すなわち、燃料噴射弁12から副室6に向かって第2噴射される噴霧Sが、副室壁61に当たらないが傍に届く場合、この噴霧Sは燃料を含んだ粘性流体であるため、噴射後の噴霧Sは、コアンダ効果によって副室壁61に引き寄せられる。そして、噴霧Sは、噴霧中心軸線Csに沿った方向から副室壁61の底部61aに沿って流れる。このとき、噴霧Sは、周りの流体、すなわちクランク軸方向Pに配置される連通路8、および、排気側に配置される連通路8を介して副室6内の空気を引き込みながら下流(中心X1を挟んで燃料噴射弁12とは反対側)へと流れる。そして、噴霧Sに比べて燃料の貫徹力が弱く、大きな燃料液滴が含まれにくい噴霧S間の領域の混合気であって、燃料の微粒化が進んだ混合気が、新たに吸気側の連通路8(燃料噴射弁12と対向する連通路8)を介して副室6内へと引き込まれる。この結果、副室6内の混合気が均質になる。このように、第2噴射によって、微粒化された燃料が、連通路8を介して副室6に供給される。これによって、大きな燃料液滴が副室6内に入り、副室6内の点火が不安定になることが防止される。さらに、副室6に向けた第2噴射において、副室6内に微粒化された燃料が供給されることで、副室6内の混合気が安定して点火される。これにより、火炎が噴射口8aから確実に噴射されるとともに、燃料供給が効率化される。また、第1噴射においても、燃料の一部は、連通路8を介して副室6に導入されるため、第2噴射と同様の効果がある。
In this embodiment, the
ピストン103が上昇し、さらに圧縮が進むと、点火プラグ10によって副室6の混合気が着火する。副室6内の燃焼に伴い、火炎が、連通路8を介して主室4内に噴射される。そして、主室4の混合気が燃焼し、燃焼によって発生する燃焼ガスで圧力が上昇する。これにより、ピストン103が押し下げられ、膨張行程に進む。
When the
排気行程では、排気バルブ109が開弁するとともに、ピストン103が下死点から上昇し、シリンダ内の燃焼ガス(排気)が排気ポート110に排出される。そして、ピストン103が上死点に達すると、再び吸気行程が始まる。このようにピストン103が2往復すると4つの行程が完了する。
In the exhaust stroke, the
以上説明した通り、本実施形態の副室式内燃機関1では、燃料噴射弁12に対向する連通路8の噴射口8aは、燃料噴射弁12のクランク軸方向Pに隣り合う2つの噴射口12aからそれぞれ噴射される噴霧Sの間に位置する。これによって、燃料噴射弁12から副室6に向かって噴射される噴霧Sは、連通路8の噴射口8aには直接当たらないので、噴霧Sに含まれる大きな燃料液滴が連通路8を介して副室6に入ることが防止される。また、噴霧S間の領域は、噴霧Sに比べて燃料の貫徹力が弱く、大きな燃料液滴が含まれにくく、燃料の微粒化が進んでいる。連通路8の噴射口8aは、この噴霧S間の領域に位置するので、微粒化された燃料が、連通路8を介して副室6に供給される。さらに、燃料噴射弁12から副室6に向かって噴射される噴霧Sは、噴射後、コアンダ効果によって近くにある副室壁61に沿って流れる。噴射後の噴霧Sは、周りの流体、すなわち連通路8を介して副室6内の空気を引き込みながら燃料噴射弁12とは反対方向の下流へと流れる。そして、噴霧Sよりも貫徹力が弱い噴霧S間の混合気であって、燃料の微粒化が進んでいる混合気が、連通路8を介して副室6内に新たに導入される。この結果、副室6内の混合気が均質になる。これによって、副室6内の混合気が安定に点火される。
As described above, in the auxiliary chamber type internal combustion engine 1 of the present embodiment, the
<他の実施形態>
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。<Other embodiments>
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the invention. In particular, multiple modifications described herein can be arbitrarily combined as required.
上記実施形態では、副室式内燃機関1は、直噴型の内燃機関であるが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、吸気ポート105に設けられる吸気ポートインジェクタと、主室4内に設けられる直噴インジェクタを備える副室式内燃機関であってもよい。上述の第2噴射が直噴インジェクタによって行われるならば本開示の効果は得られる。
In the above embodiment, the auxiliary chamber type internal combustion engine 1 is a direct injection internal combustion engine, but the present disclosure is not limited to this. For example, it may be a pre-chamber internal combustion engine that includes an intake port injector provided in the
図4A、図4Bおよび図5に示すように、他の実施形態の副室式内燃機関201では、副室106の底部161aは、半球状の一部が円弧状に切り欠かれた形状に形成される。すなわち、副室壁161の底部161aは、円弧状の切欠き部(凹部)161bを有する。切欠き部161bは、底部161aが半球状である場合に、燃料噴射弁12から主室4に噴射される噴霧Sが通る領域を含む形状である。図4Aおよび図4Bに示すように、底部161aは、上下方向(シリンダ軸方向Qのピストン103側)からみて、円形のクランク軸方向Pの両側に切欠き部161bを有する。また、図4Bに示すように、底部161aは、クランク軸方向Pからみて、半円の下部を排気ポート110側まで貫通する切欠き部161bを有する。また、図5に示すように、底部161aは、左右方向Rの吸気ポート105側からみると、半円形の中心X1を挟んで両側に切欠き部161bを有する。なお、切欠き部161bは、左右方向Rの吸気ポート105側からみて手前側だけに設けられてもよい。すなわち、副室壁161に噴霧Sが直接当たらないよう、底部161a(切欠き部161b)が形成されればよい。
As shown in FIGS. 4A, 4B, and 5, in a pre-chamber
また、副室106と燃料噴射弁12とは、燃料噴射弁12がクランク軸方向Pにおいて副室壁161の両側に向けて燃料を噴射する場合に、クランク軸方向Pにおいて隣り合う2つの噴射口12aからそれぞれ噴射される噴霧Sの間に副室6の底部161aが位置する配置関係にある。この関係が成立するように副室106の底部161a(切欠き部161b)が設けられ、燃料噴射弁12の各噴射口の噴射方向(すなわち、噴霧Sの噴霧中心軸線Cs)が設定されればよい。
In addition, when the
他の実施形態では、副室6に噴霧Sが直接当たらないよう底部161a(切欠き部161b)の形状と、燃料噴射弁12の各噴射方向(すなわち、噴霧Sの噴霧中心軸線Cs)とが設定されたが、本開示はこれに限定されるものではない。副室壁161がどのような形状であっても、燃料噴射弁12のクランク軸方向Pにおいて隣り合う2つの噴射口12aからそれぞれ噴射される噴霧Sの間に副室6が位置するように、各噴射方向(すなわち、噴霧Sの噴霧中心軸線Cs)が設けられていればよい。この構成によれば、燃料噴射弁12に対向する連通路8の噴射口8aと噴霧Sとの距離が確保されるので、大きい燃料液滴がより副室6内に入りにくくなる。また、燃料の貫徹力が弱く、燃料の微粒化が進んだ領域に副室6が配置される。この結果、さらに副室6内の点火が安定する。
In another embodiment, the shape of the
本実施形態および他の実施形態では、複数の連通路8,108が放射状に配置されたが、本開示はこれに限定されない。連通路8,108が副室6,106の直径方向に対して傾斜して配置されてもよい。このように連通路8,108が配置されることで、副室6に旋回流が発生する。
Although the plurality of
上記実施形態および他の実施形態では、燃料噴射弁12がクランク軸方向Pにおいて副室壁61,161の両側に向けて燃料を噴射するが、本開示はこれに限定されない。例えば、燃料噴射弁12が左右方向Rにおいて副室壁61,161の両側に向けて燃料を噴射する場合に、左右方向Rにおいて隣り合う2つの噴射口12aからそれぞれ噴射される噴霧Sの間に位置するように噴射口8aが設けられてもよい。すなわち、隣り合う2つの噴射口12aは、いずれか一方向に間隔をもって配設されればよい。
In the above embodiment and other embodiments, the
上記実施形態および他の実施形態では、副室の形状はシリンダ軸方向に垂直な面による断面が円形となる形状(半球や円筒形状など)を例にしている。しかしながら、副室の形状はこれに限られない。断面が楕円や正多角形となる形状であってもよい。火炎伝播の観点からは、対称性のある形状が好ましいが、これに限られない。なお、本開示における「直径方向」「径方向」「接線」などの幾何学的表現は、断面が円形以外の場合であっても、当業者であれば適宜理解することができるであろう。つまり、副室の断面が円形以外になる実施態様であっても、当業者であれば本開示と同様の効果が奏されるように本開示の特徴を適宜適用できるであろう。 In the above embodiment and other embodiments, the shape of the pre-chamber is exemplified by a circular cross-section (hemispherical, cylindrical, etc.) taken along a plane perpendicular to the axial direction of the cylinder. However, the shape of the sub chamber is not limited to this. The shape may be an ellipse or a regular polygon in cross section. A symmetrical shape is preferable from the viewpoint of flame propagation, but it is not limited to this. Geometric expressions such as “diameter direction”, “radial direction”, and “tangent line” in the present disclosure can be appropriately understood by those skilled in the art even if the cross section is not circular. In other words, those skilled in the art will be able to appropriately apply the features of the present disclosure to achieve the same effects as the present disclosure even in embodiments in which the cross section of the pre-chamber is other than circular.
上記実施形態および他の実施形態では、副室に設けられた点火プラグで混合気が点火される火花点火内燃機関を例にしている。本開示の内燃機関では燃料としてガソリンが使用されるが、当然これに限定されず、アルコールなどの他の燃料であってもよい。また、本開示の特徴は、火花点火内燃機関に限られず、ディーゼルエンジンなどの圧縮着火内燃機関にも適用可能である。つまり、副室内に点火プラグ等の火花発生手段を設けることは必須ではなく、内燃機関の1燃焼サイクル(4ストロークエンジンであれば吸入、圧縮、燃焼、排気からなるサイクル)の中で最初の正常燃焼(予備燃焼)が副室内で生じるように設計された内燃機関であれば同様の作用効果が期待される。なお、圧縮着火内燃機関であっても、インジェクタから副室内に燃料を直接噴射させることや圧縮比を適宜設定することで、副室内で予備燃焼を発生させられることは従来周知である。また、圧縮着火内燃機関であっても、燃料は特に軽油に限定されず、ガソリンやアルコール等であってもよい。 In the above embodiment and other embodiments, a spark ignition internal combustion engine in which an air-fuel mixture is ignited by a spark plug provided in the pre-chamber is taken as an example. Gasoline is used as the fuel in the internal combustion engine of the present disclosure, but it is of course not limited to this, and other fuels such as alcohol may be used. Also, the features of the present disclosure are not limited to spark ignition internal combustion engines, but are also applicable to compression ignition internal combustion engines such as diesel engines. In other words, it is not essential to provide a spark generating means such as a spark plug in the pre-chamber. A similar effect is expected for an internal combustion engine designed so that combustion (pre-combustion) occurs in the pre-chamber. It is well known that even in a compression ignition internal combustion engine, preliminary combustion can be generated in the pre-chamber by directly injecting fuel from an injector into the pre-chamber or by appropriately setting the compression ratio. Moreover, even in a compression ignition internal combustion engine, the fuel is not particularly limited to light oil, and may be gasoline, alcohol, or the like.
本開示の実施形態によれば、副室式内燃機関(1)は、シリンダ(101a)と、シリンダヘッド(102)と、ピストン(103)と、で画定された主室(4)と、
前記シリンダヘッド(102)から前記主室(4)に向けて突出し、前記主室(4)と隔てて設けられる副室(6)と、
前記主室(4)と前記副室(6)とを連通する連通路(8)と、
前記主室(4)に燃料を噴射する複数の第1噴射口(12a)を有する噴射部(12)と、
を備え、
前記連通路(8)は、前記副室(6)内で生じた火炎を前記主室(4)に噴射する第2噴射口(8a)を有し、
前記第2噴射口(8a)は、前記噴射部(12)の隣り合う2つの前記第1噴射口(12a)からそれぞれ噴射される噴霧の間に位置する。According to an embodiment of the present disclosure, a pre-chamber internal combustion engine (1) comprises a main chamber (4) defined by a cylinder (101a), a cylinder head (102) and a piston (103);
a sub-chamber (6) projecting from the cylinder head (102) toward the main chamber (4) and separated from the main chamber (4);
a communicating passage (8) communicating between the main chamber (4) and the sub chamber (6);
an injection part (12) having a plurality of first injection holes (12a) for injecting fuel into the main chamber (4);
with
The communication passage (8) has a second injection port (8a) for injecting the flame generated in the auxiliary chamber (6) into the main chamber (4),
The second injection port (8a) is located between the sprays respectively injected from the two adjacent first injection ports (12a) of the injection part (12).
前記第2噴射口(8a)は、前記第1噴射口(12a)から噴射される噴霧の中心軸線Csと離間してもよい。 The second injection port (8a) may be separated from the central axis Cs of the spray injected from the first injection port (12a).
前記副室(106)は、隔壁(161)により画定されることで前記主室(4)と隔てられ、
前記隔壁(161)は、前記第1噴射口(12a)から噴射される噴霧が通る位置に、内側に凹んだ凹部(161b)を有してもよい。the sub-chamber (106) is separated from the main chamber (4) by being defined by a partition wall (161);
The partition wall (161) may have an inward recess (161b) at a position through which the spray injected from the first injection port (12a) passes.
本出願は、2019年3月27日出願の日本特許出願特願2019-061133に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2019-061133 filed on March 27, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
1 201:副室式内燃機関
4:主室
6 106:副室
8 108:連通路
8a:噴射口(第2噴射口)
12:燃料噴射弁(噴射部)
12a:噴射口(第1噴射口)
61 161:副室壁(隔壁)
61a 161a:底部
161b:切欠き部(凹部)
101a:シリンダ
102:シリンダヘッド
103:ピストン
X1:中心
S:噴霧1 201: Pre-chamber internal combustion engine 4:
12: Fuel injection valve (injection part)
12a: injection port (first injection port)
61 161: pre-chamber wall (partition wall)
101a: Cylinder 102: Cylinder head 103: Piston X1: Center S: Spray
Claims (3)
前記シリンダヘッドから前記主室に向けて突出し、前記主室と隔てて設けられる副室と、
前記主室と前記副室とを連通する連通路と、
前記主室の吸気側に設けられ、前記主室に燃料を噴射する複数の第1噴射口を有する噴射部と、
を備え、
前記副室は前記主室の中心と同じ中心を有し、
前記連通路は、前記副室内で生じた火炎を前記主室に噴射する第2噴射口を有し、
前記第2噴射口は、クランク軸方向に沿う方向と、前記噴射部と反対方向となる排気側と、に配置され、前記噴射部の隣り合う2つの前記第1噴射口からそれぞれ噴射される噴霧の間に位置する、副室式内燃機関。 a main chamber defined by a cylinder, a cylinder head, and a piston;
a sub-chamber protruding from the cylinder head toward the main chamber and separated from the main chamber;
a communicating passage communicating between the main chamber and the sub chamber;
an injection unit provided on the intake side of the main chamber and having a plurality of first injection ports for injecting fuel into the main chamber;
with
said subchamber having the same center as the center of said main chamber;
The communicating passage has a second injection port for injecting the flame generated in the auxiliary chamber into the main chamber,
The second injection ports are arranged in a direction along the crankshaft direction and on an exhaust side opposite to the injection section, and the spray is injected from each of the two adjacent first injection ports of the injection section. A sub-chamber internal combustion engine located between
前記隔壁は、前記第1噴射口から噴射される噴霧が通る位置に、内側に凹んだ凹部を有し、前記凹部に前記第2噴射口が位置する、請求項1又は請求項2に記載の副室式内燃機関。 The auxiliary chamber is separated from the main chamber by being defined by a partition wall,
3. The partition wall according to claim 1, wherein the partition wall has an inwardly recessed recess at a position through which the spray injected from the first injection port passes , and the second injection port is located in the recess. Pre-chamber internal combustion engine.
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