JP7323008B2

JP7323008B2 - 内燃機関

Info

Publication number: JP7323008B2
Application number: JP2022082852A
Authority: JP
Inventors: 祥平田村; 亮湯山
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2018-07-17
Filing date: 2022-05-20
Publication date: 2023-08-08
Anticipated expiration: 2038-07-17
Also published as: JP2022105620A

Description

本発明は、内燃機関に関する。

従来、燃焼室に副室を備える内燃機関にあっては、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の内燃機関は、主たる燃焼室である主室と、主室と比して容積が小さく主室内と隣接して設けられた副室と、副室の壁面に主室と副室とを連通する連通路である噴孔と、副室内に点火時期を任意に設定可能な副室点火手段とを有している。

また、特許文献１に記載の内燃機関は、主室に点火時期を任意に設定可能な主室点火手段と、副室点火手段および主室点火手段の点火時期を制御する点火時期制御手段とを備えており、運転条件に応じて点火時期制御手段によって、主室点火手段による主室点火の後に、副室点火手段による副室点火を行うように制御している。

これにより、一般に副室から噴出されるトーチ火炎の強度は、主室と副室との圧力差によって定まるが、特許文献１に記載の内燃機関は、運転条件に応じて副室点火前に主室点火を行うことで、主室内の圧力を上昇させることができ、運転条件に応じて最適な強度のトーチ火炎を得ることができる。

特開２００７－２５５３７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関にあっては、主室の点火プラグと副室の点火プラグとが離れて配置されているため、副室の点火プラグからの燃え広がった火炎と主室の点火プラグから燃え広がった火炎とがぶつかり合って干渉してしまい、効率的に燃焼を行うことができないという問題があった。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、火炎の干渉を抑制でき、効率的に燃焼を行うことができる内燃機関を提供することを目的とするものである。

本発明に係る内燃機関は、主点火プラグが配置される主室と副点火プラグが配置される副室とからなる燃焼室を有する内燃機関であって、前記主室の中央の上部に、筒状の内筒部と、この内筒部の外周側に位置する筒状の外筒部とを備える副室部材が配置され、前記内筒部は、下方に向かって開口し、前記主点火プラグが前記内筒部に配置され、前記副室は前記内筒部と前記外筒部の間に環状に形成され、前記副室と前記主室とを連通する連通路を備え、前記連通路は、前記主室側の壁面に、シリンダ壁面に向かう放射方向に開口していることを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、火炎の干渉を抑制でき、効率的に燃焼を行うことができる。

図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室の縦断面図である。図２は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室の横断面図である。図３は、本発明の一実施例に係る内燃機関の副室部材の縦断面図である。図４は、本発明の一実施例に係る内燃機関の副室部材の横断面図である。図５は、本発明の一実施例に係る内燃機関の副室部材の底面図である。

本発明の一実施の形態に係る内燃機関は、主点火プラグが配置される主室と副点火プラグが配置される副室とからなる燃焼室を有する内燃機関であって、主室の中央の上部に主点火プラグが装着される円筒部を配置し、円筒部に近接して副室が配置され、副室と主室とを連通する連通路を備え、円筒部は、下方に向かって開口し、連通路は、主室側の壁面に、シリンダ壁面に向かう放射方向に開口していることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る内燃機関は、火炎の干渉を抑制でき、効率的に燃焼を行うことができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施例について詳細に説明する。図１～図５は本発明に係る内燃機関の一実施例を説明する図である。

図１、図２に示すように、本発明の一実施例に係る内燃機関１０は、シリンダブロック２０とシリンダヘッド３０とを備えている。シリンダブロック２０には円筒状のシリンダ２１が形成されており、このシリンダ２１にはピストン２２が設けられている。

シリンダヘッド３０には、シリンダ２１の上方に燃焼室５０が形成されており、この燃焼室５０には、吸気ポート３４および排気ポート３５が連通している。シリンダヘッド３０は、吸気バルブ３６および排気バルブ３７を備えている。

吸気バルブ３６は、燃焼室５０と吸気ポート３４の間を所定のタイミングで開閉する。排気バルブ３７は、燃焼室５０と排気ポート３５の間を所定のタイミングで開閉する。

この内燃機関１０は、不図示のコネクティングロッド、クランクシャフト等を備え、ピストン２２がシリンダ２１内を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行い、圧縮行程及び膨張行程の間にガソリン等の混合気に点火を行う４サイクルの火花点火式内燃機関として構成されている。

内燃機関１０は、図示しない車両に搭載されており、燃焼室５０で燃料と空気との混合気を燃焼させることによりピストンを往復動させ、コネクティングロッドを介してクランクシャフトを回転させることにより、車両を走行させる駆動力を発生するようになっている。

本実施例において、燃焼室５０は、主たる燃焼室である主室５１と、この主室５１と比較して容積が小さい副室５２とから構成されている。主室５１は、その上面が屋根形の円盤形状に形成されている。主室５１の上面はシリンダヘッド３０により構成されている。

主室５１の中央の上部には主点火プラグ６１が配置されている。主点火プラグ６１の周囲には、環状（トーラス形状）の副室５２が形成されており、副室５２は、主室５１の中心部の上部に隣接している。副室５２には副点火プラグ６２が配置されている。

詳しくは、内燃機関１０は、副室５２を形成する副室部材４０を備えている。この副室部材４０は、燃焼室５０の中央の上面において、シリンダヘッド３０に固定されている。副室部材４０の中央には、主点火プラグ６１が設けられている。また、副室部材４０における主点火プラグ６１の周囲には、副点火プラグ６２が一体的に設けられている。

副室部材４０は、図３、図４、図５に示すように、筒状の内筒部４１と、この内筒部４１の外周側に位置する筒状の外筒部４２とを備えている。内筒部４１の内部空間は、主点火プラグ装着孔４４を構成している。主点火プラグ装着孔４４には、図１に示すように、主点火プラグ６１が装着されている。主点火プラグ６１の電極６１Ａは、燃焼室５０の主室５１に露出している。

図３、図４、図５において、内筒部４１と外筒部４２の間の環状の空間は、副室５２を構成している。副室５２には副点火プラグ６２が設けられている。副点火プラグ６２は、上下方向において主点火プラグ６１よりも上方に配置されており、副点火プラグ６２の電極６２Ａは、副室５２の上部に位置している。副点火プラグ６２は、副室部材４０に主点火プラグ６１と平行に取り付けられている。

副室部材４０は、全体として半球形状の半球部４３を有しており、半球部４３は、内筒部４１および外筒部４２の下端に設けられており、副室５２を下方から塞いでいる。前述の主点火プラグ装着孔４４は半球部４３を貫通しており、主室５１に通じている。

半球部４３には、複数の連通路４６が設けられており、この連通路４６は、副室５２と主室５１とを連通している。副室部材４０はシリンダヘッド３０にねじ込み等により固定されている。

連通路４６は、半球部４３の外面、すなわち主室５１側の壁面において、シリンダ２１の壁面に向かう放射方向に開口している。詳しくは、連通路４６は、主室５１側の壁面に、シリンダ２１の壁面に向かう放射方向に対して周方向に傾斜して開口している。

連通路４６は、半球部４３の内面、すなわち副室５２側の壁面において、図４に矢印Ｃで示すように、主点火プラグ６１の中心に向かう放射方向に対して周方向に傾斜して開口している。

以上のように構成された本発明の実施例に係る内燃機関による動作について説明する。

内燃機関１０の圧縮行程時は、図４に示すように、副室５２には、連通路４６を通って混合気が流れ込む。連通路４６の副室５２側の開口部は、矢印Ｃで示すように、主点火プラグ６１（図２参照）の中心に向かう放射方向に対して周方向に傾斜して開口している。

このため、圧縮行程時に副室５２に流れ込んだ混合気は、矢印Ｄで示すように、環状の副室５２内を旋回する旋回流を形成する。その後、内燃機関１０の燃焼行程の開始までに、燃焼室５０の主室５１および副室５２は、空気と燃焼の混合気により充填される。

内燃機関１０の燃焼行程時は、図１、図３に示すように、主点火プラグ６１の点火により主室５１内で生じた火炎は、矢印Ａで示すように主に下方へ向かって伝播する。一方、副室５２内で副点火プラグ６２の点火により生じた火炎は、矢印Ｂで示すように連通路４６の開口から噴射され、シリンダ２１（図１参照）の壁面に向かって伝播する。

詳しくは、図５に矢印Ｂで示すように、副室５２内で副点火プラグ６２の点火により生じた火炎は、シリンダ２１（図１参照）の壁面に向かう放射方向に対して周方向に傾斜する方向に伝搬する。

以上説明したように、本実施例では、主室５１の中央の上部に主点火プラグ６１を配置し、主点火プラグ６１の周囲に副室５２を環状に形成し、副室５２に副点火プラグ６２を配置した。

これにより、主点火プラグ６１と副点火プラグ６２とが近接して配置されるので、火炎の干渉を抑制でき、効率的に燃焼を行うことができる。

また、本実施例では、内燃機関１０は、副室５２と主室５１とを連通する連通路４６を備え、連通路４６は、主室５１側の壁面に、シリンダ２１の壁面に向かう放射方向に開口している。

これにより、副室５２内の副点火プラグ６２の点火により発生した火炎を、連通路４６から主室５１のシリンダ２１の壁面方向に噴射することができる。また、副室５２の直下の混合気を主点火プラグ６１により点火することができる。このため、燃焼初期の火炎核を大きくすることができ、燃焼速度を向上させることができる。

また、本実施例では、連通路４６は、主室５１側の壁面に、シリンダ２１の壁面に向かう放射方向に対して周方向に傾斜して開口している。

これにより、副室５２内の副点火プラグ６２の点火により発生した火炎を、連通路４６から主室５１のシリンダ２１の壁面方向かつ周方向に噴射することができる。このため、燃焼行程時に主室５１内に旋回流を発生させることができ、効率的に燃焼を行うことができる。

また、本実施例では、連通路４６は、副室５２側の壁面に、主点火プラグ６１の中心に向かう放射方向に対して周方向に傾斜して開口している。

これにより、圧縮行程時に、副室５２内に混合気の旋回流を発生させることができる。このため、副室５２内に混合気を取り込み易くなる。また、副室５２内の掃気性能を向上させることができる。

また、本実施例では、内燃機関１０は、副室５２を形成する副室部材４０を備え、副室部材４０の中央に主点火プラグ６１を設け、副室部材４０における主点火プラグ６１の周囲に副点火プラグ６２を一体的に設けた。

これにより、主点火プラグ６１と副点火プラグ６２との両方を副室部材４０に一体的に設けることができるので、副点火プラグ６２用の設置箇所を新たに増設することを不要にできる。製造コストを低減できる。

また、副室部材４０を取り外すことにより、主点火プラグ６１と副点火プラグ６２との両方が交換可能であるため、主点火プラグ６１及び副点火プラグ６２の交換作業を容易に行うことができ、整備性を向上させることができる。

また、本実施例では、副室部材４０は、主室５１の上面を構成するシリンダヘッド３０に設けられ、副点火プラグ６２は、副室部材４０に主点火プラグ６１と平行に取り付けられている。

これにより、シリンダヘッド３０における吸気バルブ３６と排気バルブ３７とに挟まれた狭い部位に、副室部材４０により副室５２を構成でき、かつ、主点火プラグ６１と副点火プラグ６２との両方をコンパクトに配置することができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１０内燃機関
３０シリンダヘッド
４０副室部材
４６連通路
５０燃焼室
５１主室
５２副室
６１主点火プラグ
６２副点火プラグ

Claims

主点火プラグが配置される主室と副点火プラグが配置される副室とからなる燃焼室を有する内燃機関であって、
前記主室の中央の上部に、筒状の内筒部と、この内筒部の外周側に位置する筒状の外筒部とを備える副室部材が配置され、
前記内筒部は、下方に向かって開口し、
前記主点火プラグが前記内筒部に配置され、
前記副室は前記内筒部と前記外筒部の間に環状に形成され、
前記副室と前記主室とを連通する連通路を備え、
前記連通路は、前記主室側の壁面に、シリンダ壁面に向かう放射方向に開口していることを特徴とする内燃機関。
前記連通路は、前記主室側の壁面に、前記シリンダ壁面に向かう放射方向に対して周方向に傾斜して開口していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
前記副室部材における前記内筒部の周囲に前記副点火プラグを一体的に設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
前記副室部材は、前記主室の上面を構成するシリンダヘッドに設けられ、
前記副点火プラグは、前記副室部材に前記主点火プラグと平行に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
前記連通路は、前記副室側の壁面に、前記主点火プラグの中心に向かう放射方向に対して周方向に傾斜して開口していることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。