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JP7768352B2 - engine - Google Patents
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JP7768352B2 - engine - Google Patents

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JP7768352B2 JP2024509698A JP2024509698A JP7768352B2 JP 7768352 B2 JP7768352 B2 JP 7768352B2 JP 2024509698 A JP2024509698 A JP 2024509698A JP 2024509698 A JP2024509698 A JP 2024509698A JP 7768352 B2 JP7768352 B2 JP 7768352B2
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Description

本開示は、エンジンに関する。 This disclosure relates to engines.

特許文献1には、隔壁により主室から分離された副室を設けると共に、これら主室と副室とを互いに連通する連通路を隔壁内に形成し、副室内に点火栓を配置し、副室内の混合気を点火栓により着火してこのとき副室内に形成される火炎が連通路を介し主室内に噴出するようにした内燃機関が開示されている。かかる内燃機関では、隔壁の外壁面に凹溝を形成すると共に凹溝内に連通路を形成し、主室内に配置した燃料噴射弁から燃料を凹溝に向けて噴射するようにしている。 Patent Document 1 discloses an internal combustion engine that has an auxiliary chamber separated from a main chamber by a partition wall, a communication passage formed within the partition wall that connects the main and auxiliary chambers, an ignition plug disposed within the auxiliary chamber, and an air-fuel mixture ignited by the spark plug, with the flame formed within the auxiliary chamber ejected into the main chamber via the communication passage. In this internal combustion engine, a groove is formed in the outer wall surface of the partition wall, and a communication passage is formed within the groove, and fuel is injected toward the groove from a fuel injection valve disposed within the main chamber.

特開2004-204835号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-204835

しかしながら、特許文献1に開示された内燃機関(エンジン)では、燃料噴射弁(噴射ノズル)が噴射された燃料が凹溝を逸れると隔壁の反対側に回り込み主室内に燃料を多く含んだ混合気が生成される。このように主室内の一部に燃料を多く含んだ混合気が生成されると、窒素酸化物(NOx)を多く生成してしまうため好ましくない。 However, in the internal combustion engine disclosed in Patent Document 1, when fuel injected by the fuel injection valve (injection nozzle) deviates from the groove, it flows around to the other side of the partition wall, creating a fuel-rich mixture in the main chamber. Creating a fuel-rich mixture in part of the main chamber in this way is undesirable because it generates large amounts of nitrogen oxides (NOx).

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、噴射ノズルから噴射された燃料が隔壁の反対側に回り込むのを抑制することができるエンジンを提供することを目的とする。 In view of the above, at least one embodiment of the present invention aims to provide an engine that can prevent fuel injected from the injection nozzle from flowing around to the other side of the partition.

発明の少なくとも一実施形態に係るエンジンは、ピストンと、前記ピストンが往復動するシリンダが設けられたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに固定され、前記ピストンとの間に主室を形成するシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの前記主室側に設けられ、前記主室内に副室を形成する隔壁と、前記主室内に燃料を噴射する噴射ノズルと、前記副室内に設置された点火プラグとを備え、前記隔壁は、前記シリンダの周方向において前記噴射ノズル側に設けられ、前記主室から前記副室に通じる燃料流入連通路と、前記シリンダの周方向において前記燃料流入連通路と異なる位置に設けられ、前記シリンダの周方向において前記副室の中心に向かう方向に対して傾いて設けられた少なくとも1つのスワール流生成連通路と、前記隔壁の主室側壁面から突出する凸壁と、前記凸壁の外周縁と前記凸壁と隣り合う前記少なくとも1つのスワール流生成連通路の主室側開口が設けられた部分とを結ぶ線よりも前記隔壁側にくぼむ凹部と、を有し、前記凸壁は、前記燃料流入連通路の主室側開口を囲み、平坦又は前記凸壁の外周縁から前記燃料流入連通路の主室側開口に向けてくぼむ受面を形成する。 An engine according to at least one embodiment of the present invention includes a cylinder block provided with a piston and a cylinder in which the piston reciprocates, a cylinder head fixed to the cylinder block and defining a main chamber between the piston and the cylinder block, a partition wall provided on the main chamber side of the cylinder head and defining an auxiliary chamber within the main chamber, an injection nozzle for injecting fuel into the main chamber, and an ignition plug installed in the auxiliary chamber, the partition wall being provided on the injection nozzle side in the circumferential direction of the cylinder, and a fuel inflow communication passage leading from the main chamber to the auxiliary chamber, and a fuel inflow communication passage extending in the circumferential direction of the cylinder the partition wall has at least one swirl flow generating communication passage provided at a position different from the fuel inflow communication passage and tilted in the circumferential direction of the cylinder toward the center of the auxiliary chamber; a convex wall protruding from the main chamber side wall surface of the partition wall ; and a recessed portion recessed toward the partition wall from a line connecting the outer circumferential edge of the convex wall and a portion where the main chamber side opening of the at least one swirl flow generating communication passage adjacent to the convex wall is provided, wherein the convex wall surrounds the main chamber side opening of the fuel inflow communication passage and forms a receiving surface that is flat or recessed from the outer circumferential edge of the convex wall toward the main chamber side opening of the fuel inflow communication passage.

記の構成によれば、凸壁が隔壁の主室側壁面から突出しているので、凸壁が副室側壁面の形状に影響を与えることなく、噴射ノズルから噴射された燃料が隔壁の燃料流入連通路と反対側に回り込むのを抑制することができる。これにより、隔壁の燃料流入連通路と反対側で燃料を多く含んだ混合気が生成されるのを抑制することができる。また、少なくとも1つのスワール流生成連通を通り副室内に流入した混合気は副室内にスワール流を生成するので、副室内において燃料の濃い混合気と燃料の薄い混合気とを成層化することができる。また、凸壁の外周縁を越えた混合気が隔壁の主室側壁面から剥離しやすくなり、凸壁の外周縁を越えた混合気がスワール流生成連通路から入り易くなる。また、主室側壁面から剥離した混合気が渦となり負圧を生成することで、凸壁の外周縁を越えた混合気が滞留する。これにより、凸壁の外周縁を越えた混合気を副室内に効果的に導入することができる。 According to the above configuration, the convex wall protrudes from the main-chamber-side wall surface of the partition wall. Therefore, the convex wall does not affect the shape of the pre-chamber-side wall surface, and fuel injected from the injection nozzle is prevented from flowing around to the side opposite the fuel inflow communication passage of the partition wall. This prevents a fuel-rich mixture from being generated on the side opposite the fuel inflow communication passage of the partition wall. Furthermore, the mixture that flows into the pre-chamber through at least one swirl flow generating passage generates a swirl flow in the pre-chamber, thereby stratifying a fuel-rich mixture and a fuel-lean mixture in the pre-chamber. Furthermore, the mixture that has passed over the outer peripheral edge of the convex wall is more likely to separate from the main-chamber-side wall surface of the partition wall, making it easier for the mixture that has passed over the outer peripheral edge of the convex wall to enter through the swirl flow generating communication passage. Furthermore, the mixture that has passed over the main-chamber-side wall surface forms a vortex, generating negative pressure, which causes the mixture that has passed over the outer peripheral edge of the convex wall to stagnate. This allows the mixture that has passed over the outer peripheral edge of the convex wall to be effectively introduced into the pre-chamber.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、噴射ノズルから噴射された燃料が隔壁の反対側に回り込むのを抑制することができる。 At least one embodiment of the present invention can prevent fuel injected from the injection nozzle from flowing around to the opposite side of the partition wall.

実施形態に係るエンジンの全体構成を概略的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing the overall configuration of an engine according to an embodiment. 図1に示した隔壁を概略的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating the partition wall illustrated in FIG. 1 . 図2に示した隔壁のIII-III断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the partition wall shown in FIG. 2 taken along line III-III. 図2に示した隔壁のIV-IV断面図である。4 is a cross-sectional view of the partition wall shown in FIG. 2 taken along line IV-IV. 噴射ノズルから噴射された燃料を多く含む混合気の流れを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the flow of a fuel-rich mixture injected from an injection nozzle. 段差面で剥離するスワール流の流れを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the flow of a swirl flow that separates at a step surface.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention and are merely illustrative examples.

[エンジンの全体構成]
図1は、実施形態に係るエンジン1の全体構成を概略的に示す断面図である。図1に示すように、実施形態に係るエンジン1は、ピストン10、シリンダブロック12、シリンダヘッド14、隔壁16、噴射ノズル18及び点火プラグ20を備えている。シリンダブロック12には、ピストン10が往復動するシリンダ22が設けられている。シリンダヘッド14は、シリンダブロック12に固定され、ピストン10との間に主室(燃焼室)24を形成している。シリンダヘッド14には、吸気ポート26及び排気ポート28が設けられている。吸気ポート26及び排気ポート28は、例えば、1つの主室24に対して2つずつ設けられているが、これに限定されるものではない。吸気ポート26には、吸気ポート26を開閉する吸気バルブ30が設けられ、排気ポート28には、排気ポート28を開閉する排気バルブ32が設けられている。例えば、吸気ポート26には、燃料を噴射する噴射ノズル34(以下「ポートインジェクタ34」という)が設けられているが、ポートインジェクタ34は必須ではない。隔壁16は、シリンダヘッド14の主室側に設けられ、主室内に副室(予備燃焼室)36を形成している。噴射ノズル18は、主室内に燃料を噴射する噴射ノズル18(以下「ダイレクトインジェクタ18」という)である。点火プラグ20は、副室内に設置され、副室内に流入した混合気に点火可能である。
[Overall engine configuration]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating the overall configuration of an engine 1 according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the engine 1 according to an embodiment includes a piston 10, a cylinder block 12, a cylinder head 14, a partition wall 16, an injection nozzle 18, and an ignition plug 20. The cylinder block 12 includes a cylinder 22 in which the piston 10 reciprocates. The cylinder head 14 is fixed to the cylinder block 12 and defines a main combustion chamber 24 between the piston 10 and the cylinder head 14. The cylinder head 14 includes an intake port 26 and an exhaust port 28. For example, two intake ports 26 and two exhaust ports 28 are provided for each main combustion chamber 24, but this is not a limitation. The intake port 26 is provided with an intake valve 30 that opens and closes the intake port 26, and the exhaust port 28 is provided with an exhaust valve 32 that opens and closes the exhaust port 28. For example, the intake port 26 is provided with an injection nozzle 34 (hereinafter referred to as a "port injector 34") that injects fuel, but the port injector 34 is not essential. The partition wall 16 is provided on the main chamber side of the cylinder head 14 and defines an auxiliary combustion chamber (pre-combustion chamber) 36 within the main chamber. The injection nozzle 18 (hereinafter referred to as a "direct injector 18") injects fuel into the main chamber. The spark plug 20 is installed in the auxiliary chamber and is capable of igniting the air-fuel mixture that flows into the auxiliary chamber.

[エンジン1の全体動作]
実施形態に係るエンジン1は、吸気バルブ30が吸気ポート26を開放するとともにピストン10が下降する吸気行程において、ポートインジェクタ34が燃料を噴射する。これにより、吸気ポート26から主室24に混合気が供給される。実施形態に係るエンジン1では、主室内の混合気は理論空燃比よりも薄いリーン混合気となる。
[Overall operation of engine 1]
In the engine 1 according to this embodiment, the port injector 34 injects fuel during the intake stroke when the intake valve 30 opens the intake port 26 and the piston 10 descends, thereby supplying an air-fuel mixture from the intake port 26 to the main combustion chamber 24. In the engine 1 according to this embodiment, the air-fuel mixture in the main combustion chamber becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.

吸気バルブ30が吸気ポート26を閉鎖するとともにピストン10が上昇する圧縮行程において、ダイレクトインジェクタ18が燃料を噴射する。これにより、ダイレクトインジェクタ18から噴射された燃料は主室内の混合気とともに副室36に供給される。そして、副室内の混合気は点火プラグ20によって点火される。実施形態に係るエンジン1では、副室内の混合気は理論空燃比と同等の空燃比の混合気となる。 During the compression stroke, when the intake valve 30 closes the intake port 26 and the piston 10 rises, the direct injector 18 injects fuel. As a result, the fuel injected from the direct injector 18 is supplied to the auxiliary chamber 36 together with the mixture in the main chamber. The mixture in the auxiliary chamber is then ignited by the spark plug 20. In the engine 1 according to this embodiment, the mixture in the auxiliary chamber has an air-fuel ratio equivalent to the stoichiometric air-fuel ratio.

ピストン10を下降させる膨張行程において、点火プラグ20によって点火された副室内の混合気は、火炎流となって主室内に噴射され、主室内の混合気を燃焼させる。 During the expansion stroke, when the piston 10 descends, the mixture in the auxiliary chamber is ignited by the spark plug 20, forming a flame stream that is injected into the main chamber, combusting the mixture in the main chamber.

排気バルブ32が排気ポート28を開放するとともにピストン10が上昇する排気行程において、主室内の燃焼ガスが排出される。これら、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を繰り返すことにより、エンジン1は運転される。なお、実施形態に係るエンジン1では、ポートインジェクタ34が吸気行程において燃料を噴射しているが、排気行程において燃料を噴射するようにしても良い。この場合にも、主室24へは吸気行程において、燃料が供給されることとなる。 During the exhaust stroke, the exhaust valve 32 opens the exhaust port 28 and the piston 10 rises, expelling the combustion gases from the main chamber. The engine 1 operates by repeating the intake stroke, compression stroke, expansion stroke, and exhaust stroke. In the engine 1 according to this embodiment, the port injector 34 injects fuel during the intake stroke, but it may also inject fuel during the exhaust stroke. In this case, fuel is still supplied to the main chamber 24 during the intake stroke.

[隔壁16の構成]
図2は、図1に示した隔壁16を概略的に示す斜視図である。図3は、図2に示した隔壁16のIII-III断面図であり、図4は、図2に示した隔壁16のIV-IV断面図である。図2に示すように、隔壁16は、円柱と円錐台とが組み合わされたような形状の外形を有している。隔壁16の円柱側の端部にはフランジ38が設けられ、このフランジ38によって隔壁16がシリンダヘッド14の主室側に固定される。これにより、隔壁16の円柱側がシリンダヘッド14に固定される基端部側となり、円錐台側がピストン側に位置する先端部側となる。図3に示すように、隔壁16は、その内部に円柱と円錐台とが組み合わされたような形状の副室36を有している。そして、副室36の円柱側はシリンダヘッド側に位置する副室基部40を構成し、円錐台側はピストン側に位置する副室先端部42を構成する。そして、副室先端部42の最大断面積は副室基部40の最小断面積よりも小さく、副室基部40と副室先端部42との間には段差面44が設けられている。段差面44は、副室基部40から副室先端部42に向けて漸次窄まるように設けられているが、これに限られるものではなく、平面をなすように設けられてもよい。
[Configuration of partition wall 16]
FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating the partition wall 16 shown in FIG. 1. FIG. 3 is a cross-sectional view of the partition wall 16 shown in FIG. 2 taken along line III-III, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the partition wall 16 taken along line IV-IV. As shown in FIG. 2, the partition wall 16 has an external shape that resembles a combination of a cylinder and a truncated cone. A flange 38 is provided at the cylindrical end of the partition wall 16, and this flange 38 secures the partition wall 16 to the main chamber side of the cylinder head 14. As a result, the cylindrical side of the partition wall 16 forms the base end that is secured to the cylinder head 14, and the truncated cone side forms the tip end that faces the piston. As shown in FIG. 3, the partition wall 16 contains an auxiliary chamber 36 that resembles a combination of a cylinder and a truncated cone. The cylindrical side of the auxiliary chamber 36 forms an auxiliary chamber base 40 that faces the cylinder head, and the truncated cone side forms an auxiliary chamber tip 42 that faces the piston. The maximum cross-sectional area of the auxiliary chamber tip 42 is smaller than the minimum cross-sectional area of the auxiliary chamber base 40, and a step surface 44 is provided between the auxiliary chamber base 40 and the auxiliary chamber tip 42. The step surface 44 is provided so as to gradually narrow from the auxiliary chamber base 40 toward the auxiliary chamber tip 42, but is not limited to this and may be provided so as to form a flat surface.

隔壁16は、その先端部側に主室24から副室36(副室先端部42)に通じる燃料流入連通路46を有している。図4に示すように、燃料流入連通路46は、シリンダ22の周方向においてダイレクトインジェクタ側に設けられている。燃料流入連通路46は、好ましくは、シリンダ22の周方向においてダイレクトインジェクタ18の噴射範囲RG、より好ましくは、シリンダ22の周方向においてダイレクトインジェクタ18の噴射方向と正対する位置に設けられている。燃料流入連通路46がシリンダ22の周方向においてダイレクトインジェクタ18の噴射方向と正対する位置に設けられている場合に、燃料流入連通路46はダイレクトインジェクタ18の噴射方向の延長線上に設けられ、副室36の中心に向かって真っ直ぐに延びている。図3に示すように、燃料流入連通路46は、エンジン1の圧縮行程においてダイレクトインジェクタ18から噴射された燃料が燃料流入連通路46に流入するように、副室36の内側(中心)に向かうにつれてシリンダヘッド14に近づくように傾いて設けられ、より好ましくは、ダイレクトインジェクタ18の噴射方向に沿って設けられている。燃料流入連通路46は、例えば、1つであるが、1つに限られるものではなく、2つ以上であってもよい。 The partition wall 16 has a fuel inflow communication passage 46 at its tip end that connects the main chamber 24 to the auxiliary chamber 36 (auxiliary chamber tip 42). As shown in FIG. 4, the fuel inflow communication passage 46 is located on the direct injector side in the circumferential direction of the cylinder 22. The fuel inflow communication passage 46 is preferably located within the injection range RG of the direct injector 18 in the circumferential direction of the cylinder 22, and more preferably directly opposite the injection direction of the direct injector 18 in the circumferential direction of the cylinder 22. When the fuel inflow communication passage 46 is located directly opposite the injection direction of the direct injector 18 in the circumferential direction of the cylinder 22, the fuel inflow communication passage 46 is located on an extension of the injection direction of the direct injector 18 and extends straight toward the center of the auxiliary chamber 36. As shown in FIG. 3, the fuel inflow communication passage 46 is inclined toward the cylinder head 14 as it moves toward the inside (center) of the auxiliary chamber 36 so that fuel injected from the direct injector 18 flows into the fuel inflow communication passage 46 during the compression stroke of the engine 1, and more preferably is arranged along the injection direction of the direct injector 18. For example, there is one fuel inflow communication passage 46, but this is not limited to one and there may be two or more.

図2に示すように、隔壁16は、その先端部側に隔壁16の主室側壁面16aから突出する凸壁48を有している。凸壁48は、燃料流入連通路46の主室側開口46aを囲み、図3及び図4に示すように、凸壁48の外周縁48aから燃料流入連通路46の主室側開口46aに向けてくぼむ受面50を形成している。受面50は、凸壁48の外周縁48aから燃料流入連通路46の主室側開口46aに向けてくぼむものに限られるものではなく、平坦なものであってもよい。凸壁48の外周縁48aから燃料流入連通路46の主室側開口46aに向けてくぼむ受面50は、凸壁48の外周縁48aを周縁とする湾曲面であって、例えば、燃料流入連通路46の主室側開口46aは最もくぼんだ位置に設けられている。 As shown in FIG. 2, the partition wall 16 has a convex wall 48 protruding from the main chamber-side wall surface 16a of the partition wall 16 at its tip end. The convex wall 48 surrounds the main chamber-side opening 46a of the fuel inflow communicating passage 46 and, as shown in FIGS. 3 and 4, forms a receiving surface 50 that is recessed from the outer peripheral edge 48a of the convex wall 48 toward the main chamber-side opening 46a of the fuel inflow communicating passage 46. The receiving surface 50 does not necessarily have to be recessed from the outer peripheral edge 48a of the convex wall 48 toward the main chamber-side opening 46a of the fuel inflow communicating passage 46, but may be flat. The receiving surface 50 that is recessed from the outer peripheral edge 48a of the convex wall 48 toward the main chamber-side opening 46a of the fuel inflow communicating passage 46 is a curved surface whose periphery is the outer peripheral edge 48a of the convex wall 48. For example, the main chamber-side opening 46a of the fuel inflow communicating passage 46 is located at its most recessed position.

図4に示すように、隔壁16は、その先端部側に少なくとも1つのスワール流生成連通路52を有している。少なくとも1つのスワール流生成連通路52は、燃料流入連通路46と同様、主室24から副室36に通じる連通路であって、シリンダ22の周方向において燃料流入連通路46と異なる位置に設けられている。少なくとも1つのスワール流生成連通路52は、シリンダ22の周方向において副室36の中心に向かう方向に対して傾いて設けられている。また、図3に示すように、少なくとも1つのスワール流生成連通路52は、水平方向又は水平方向に対して傾いて設けられている。スワール流生成連通路52は、好ましくは、エンジン1の圧縮行程において主室内の混合気が副室内に流入するように、副室36の内側に向かうにつれてシリンダヘッド14に近づくように傾いて設けられている。 As shown in FIG. 4, the partition wall 16 has at least one swirl flow generating communication passage 52 on its tip side. Like the fuel inflow communication passage 46, the at least one swirl flow generating communication passage 52 is a communication passage that connects the main chamber 24 to the auxiliary chamber 36, and is located at a different position in the circumferential direction of the cylinder 22 from the fuel inflow communication passage 46. The at least one swirl flow generating communication passage 52 is located at an angle relative to the direction toward the center of the auxiliary chamber 36 in the circumferential direction of the cylinder 22. Also, as shown in FIG. 3, the at least one swirl flow generating communication passage 52 is located horizontally or at an angle relative to the horizontal. The swirl flow generating communication passage 52 is preferably located at an angle toward the cylinder head 14 as it moves inward toward the auxiliary chamber 36, so that the air-fuel mixture in the main chamber flows into the auxiliary chamber during the compression stroke of the engine 1.

少なくとも1つのスワール流生成連通路52は、2つ以上のスワール流生成連通路52であって、例えば、図4に示す隔壁16は、5つのスワール流生成連通路52を有するが、これに限られるものではない。2つ以上のスワール流生成連通路52の副室側開口52aを通る断面において、隔壁16の副室側壁面16bは円形状である。 At least one swirl flow generating communication passage 52 is two or more swirl flow generating communication passages 52. For example, the partition wall 16 shown in FIG. 4 has five swirl flow generating communication passages 52, but this is not limited to this. In a cross section passing through the auxiliary chamber side openings 52a of the two or more swirl flow generating communication passages 52, the auxiliary chamber side wall surface 16b of the partition wall 16 is circular.

また、隔壁16は、燃料流入連通路46が設けられた部分の肉厚t1と、少なくとも1つのスワール流生成連通路52が設けられた部分の肉厚t2とが同じである。 Furthermore, the thickness t1 of the partition wall 16 where the fuel inflow communication passage 46 is provided is the same as the thickness t2 of the partition wall 16 where at least one swirl flow generating communication passage 52 is provided.

図3及び図4に示すように、隔壁16は、その先端に連通路54を有している。連通路54は、主室24から副室36に通じる連通路である。連通路54は、例えば、副室36の中心軸に沿って設けられている。 As shown in Figures 3 and 4, the partition wall 16 has a communication passage 54 at its tip. The communication passage 54 is a communication passage that connects the main chamber 24 to the auxiliary chamber 36. The communication passage 54 is provided, for example, along the central axis of the auxiliary chamber 36.

また、図4に示すように、隔壁16は、凸壁48の外周縁48aと凸壁48と隣り合う少なくとも1つのスワール流生成連通路52の主室側開口52bが設けられた部分とを結ぶ直線LNよりも隔壁側にくぼむ凹部56を有している。 Furthermore, as shown in FIG. 4, the partition wall 16 has a recess 56 that is recessed toward the partition wall from a straight line LN connecting the outer peripheral edge 48a of the convex wall 48 and the portion of at least one swirl flow generating communication passage 52 adjacent to the convex wall 48 where the main chamber side opening 52b is provided.

[エンジン1の動作]
上述したエンジン1では、エンジン1の圧縮行程においてダイレクトインジェクタ18から噴射された燃料が受面50に衝突し、燃料流入連通路46の主室側開口46aの周りに燃料を多く含んだ混合気が生成される。そして、エンジン1の圧縮行程において主室24から副室36に混合気が供給される。燃料流入連通路46から燃料が濃い混合気が供給され、スワール流生成連通路52から供給された混合気は副室内を旋回することによってスワール流を生成する。このスワール流によって燃料が濃い混合気も旋回することになるが、ダイレクトインジェクタ18からの燃料噴射が終了した後も混合気がスワール流生成連通路52を通り副室内に供給されるので、後から副室内に供給された燃料の薄い混合気が副室内(外周側)を旋回することで、先に副室内に供給された燃料が濃い混合気が副室の中心側に集まる。これにより、燃料の濃い混合気の周りに燃料の薄い混合気のスワール流の流れを形成することができる(成層化)。
[Engine 1 Operation]
In the engine 1 described above, fuel injected from the direct injector 18 strikes the receiving surface 50 during the compression stroke of the engine 1, generating a fuel-rich mixture around the main-chamber-side opening 46a of the fuel inlet communication passage 46. Then, the mixture is supplied from the main combustion chamber 24 to the auxiliary combustion chamber 36 during the compression stroke of the engine 1. A rich mixture is supplied from the fuel inlet communication passage 46, and the mixture supplied from the swirl flow generating communication passage 52 swirls within the auxiliary combustion chamber, generating a swirl flow. This swirl flow also swirls the rich mixture. Since the mixture continues to be supplied to the auxiliary combustion chamber through the swirl flow generating communication passage 52 even after fuel injection from the direct injector 18 is terminated, the lean mixture supplied later swirls within the auxiliary combustion chamber (on the outer periphery), causing the rich mixture supplied earlier to gather toward the center of the auxiliary combustion chamber. This creates a swirl flow of the lean mixture around the rich mixture (stratification).

次に、エンジン1の圧縮行程において点火プラグ20が副室内の燃料の濃い混合気に点火する。すると、副室内の混合気は火炎となって燃料流入連通路46及びスワール流生成連通路52を通り主室内に噴射され、主室内の混合気を燃焼させる。 Next, during the compression stroke of the engine 1, the spark plug 20 ignites the fuel-rich mixture in the pre-chamber. The mixture in the pre-chamber then turns into a flame, which passes through the fuel inflow passage 46 and the swirl flow generating passage 52 and is injected into the main chamber, combusting the mixture in the main chamber.

[効果]
上述したエンジン1によれば、凸壁48が隔壁16の主室側壁面16aから突出しているので、凸壁48が副室側壁面の形状に影響を与えることがなく、ダイレクトインジェクタ18から噴射された燃料が隔壁16の燃料流入連通路46と反対側に回り込むのを抑制することができる。これにより、隔壁16の燃料流入連通路46と反対側で燃料を多く含んだ混合気が生成されるのを抑制することができる。
[effect]
According to the engine 1 described above, the convex wall 48 protrudes from the main-chamber-side wall surface 16a of the partition 16, so the convex wall 48 does not affect the shape of the auxiliary-chamber-side wall surface, and it is possible to prevent the fuel injected from the direct injector 18 from flowing around to the side of the partition 16 opposite the fuel inflow communication passage 46. This makes it possible to prevent a fuel-rich mixture from being generated on the side of the partition 16 opposite the fuel inflow communication passage 46.

また、少なくとも1つのスワール流生成連通路52を通り副室内に流入した混合気は副室内にスワール流を生成するので、副室内において燃料の濃い混合気の周りに燃料の薄い混合気のスワール流の流れを形成することができる(成層化)。 In addition, the air-fuel mixture that flows into the pre-chamber through at least one swirl flow generating communication passage 52 generates a swirl flow within the pre-chamber, creating a swirl flow of lean air-fuel mixture around a rich air-fuel mixture within the pre-chamber (stratification).

また、2つ以上のスワール流生成連通路52を通る断面において、隔壁16の副室側壁面16bが円形形状であるので、スワール流生成連通路52を通り流入した混合気が副室側壁面16bに沿って旋回し、副室内に強いスワール流を生成することができる。 In addition, in a cross section passing through two or more swirl flow generating communication passages 52, the pre-chamber side wall surface 16b of the partition wall 16 has a circular shape, so the air-fuel mixture that flows in through the swirl flow generating communication passages 52 swirls along the pre-chamber side wall surface 16b, generating a strong swirl flow within the pre-chamber.

また、隔壁16は、燃料流入連通路46が設けられた部分の肉厚t2と、少なくとも1つのスワール流生成連通路52が設けられた部分の肉厚t1とが同じであるので、スワール流生成連通路52の長さL1を燃料流入連通路46の長さL2に近づけることができる。これにより、副室内で点火され、燃料流入連通路46から噴射される火炎とスワール流生成連通路52から噴射される火炎のバランスをとることができる。 In addition, because the thickness t2 of the partition wall 16 where the fuel inflow communication passage 46 is provided is the same as the thickness t1 of the portion where at least one swirl flow generating communication passage 52 is provided, the length L1 of the swirl flow generating communication passage 52 can be made closer to the length L2 of the fuel inflow communication passage 46. This makes it possible to achieve a balance between the flame ignited in the auxiliary chamber and ejected from the fuel inflow communication passage 46 and the flame ejected from the swirl flow generating communication passage 52.

また、隔壁16は、凸壁48の外周縁48aと凸壁48と隣り合う少なくとも1つのスワール流生成連通路52の主室側開口52bが設けられた部分とを結ぶ直線LNよりも隔壁16側にくぼむ凹部56を有するので、図5に示すように、凸壁48の外周縁48aを超えた混合気が隔壁16の主室側壁面16aから剥離しやすくなり、凸壁48の外周縁48aを越えた混合気がスワール流生成連通路52から入り易くなる。また、主室側壁面16aから剥離した混合気が渦となり負圧を生成することで、凸壁48の外周縁48aを越えた混合気が滞留する。これにより、凸壁48の外周縁48aを越えた混合気を副室内に効果的に導入することができる。 The partition wall 16 also has a recess 56 that is recessed toward the partition wall 16 from the straight line LN connecting the outer peripheral edge 48a of the convex wall 48 and the portion of at least one swirl flow generating communication passage 52 adjacent to the convex wall 48 where the main chamber side opening 52b is provided. As a result, as shown in FIG. 5 , the mixture gas that has passed over the outer peripheral edge 48a of the convex wall 48 is more likely to separate from the main chamber side wall surface 16a of the partition wall 16, making it easier for the mixture gas that has passed over the outer peripheral edge 48a of the convex wall 48 to enter the swirl flow generating communication passage 52. Furthermore, the mixture gas that has passed over the main chamber side wall surface 16a forms a vortex, generating negative pressure, causing the mixture gas that has passed over the outer peripheral edge 48a of the convex wall 48 to stagnate. This allows the mixture gas that has passed over the outer peripheral edge 48a of the convex wall 48 to be effectively introduced into the auxiliary chamber.

また、隔壁16は、副室先端部42の最大断面積を副室基部40の最小断面積よりも小さくすることで、副室先端部42に強いスワール流を生成することができる。また、図6に示すように、スワール流が段差面44で剥離することで、段差面44で燃料が薄くなる。火炎は燃料が濃い領域を進むため火炎が中央に寄り、少なくとも1つのスワール流生成路が2つ以上のスワール流生成連通路52である場合に、2つ以上のスワール流生成連通路52から同時に火炎を噴出するようにできる。 Furthermore, by making the maximum cross-sectional area of the pre-chamber tip 42 smaller than the minimum cross-sectional area of the pre-chamber base 40, the partition 16 can generate a strong swirl flow at the pre-chamber tip 42. Furthermore, as shown in Figure 6, the swirl flow separates at the step surface 44, thinning the fuel at the step surface 44. Because the flame travels through a fuel-rich region, it moves toward the center, and when at least one swirl flow generating passage is made up of two or more swirl flow generating communication passages 52, it is possible to eject the flame from two or more swirl flow generating communication passages 52 simultaneously.

1 エンジン
10 ピストン
12 シリンダブロック
14 シリンダヘッド
16 隔壁
16a 主室側壁面
16b 副室側壁面
18 噴射ノズル(ダイレクトインジェクタ)
20 点火プラグ
22 シリンダ
24 主室(燃焼室)
26 吸気ポート
28 排気ポート
30 吸気バルブ
32 排気バルブ
34 噴射ノズル(ポートインジェクタ)
36 副室(予備燃焼室)
38 フランジ
40 副室基部
42 副室先端部
44 段差面
46 燃料流入連通路
46a 主室側開口
48 凸壁
48a 外周縁
50 受面
52 スワール流生成連通路
52a 副室側開口
52b 主室側開口
54 連通路
56 凹部
RG ダイレクトインジェクタの噴射範囲
1 Engine 10 Piston 12 Cylinder block 14 Cylinder head 16 Partition wall 16a Main chamber side wall surface 16b Sub chamber side wall surface 18 Injection nozzle (direct injector)
20 Spark plug 22 Cylinder 24 Main chamber (combustion chamber)
26 Intake port 28 Exhaust port 30 Intake valve 32 Exhaust valve 34 Injection nozzle (port injector)
36 Pre-combustion chamber (pre-combustion chamber)
38 Flange 40 Pre-chamber base 42 Pre-chamber tip 44 Step surface 46 Fuel inlet communication passage 46a Main chamber side opening 48 Convex wall 48a Outer periphery 50 Receiving surface 52 Swirl flow generating communication passage 52a Pre-chamber side opening 52b Main chamber side opening 54 Communication passage 56 Recess RG Injection range of direct injector

Claims (4)

ピストンと、
前記ピストンが往復動するシリンダが設けられたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに固定され、前記ピストンとの間に主室を形成するシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドの前記主室側に設けられ、前記主室内に副室を形成する隔壁と、
前記主室内に燃料を噴射する噴射ノズルと、
前記副室内に設置された点火プラグと
を備え、
前記隔壁は、
前記シリンダの周方向において前記噴射ノズル側に設けられ、前記主室から前記副室に通じる燃料流入連通路と、
前記シリンダの周方向において前記燃料流入連通路と異なる位置に設けられ、前記シリンダの周方向において前記副室の中心に向かう方向に対して傾いて設けられた少なくとも1つのスワール流生成連通路と、
前記隔壁の主室側壁面から突出する凸壁と
前記凸壁の外周縁と前記凸壁と隣り合う前記少なくとも1つのスワール流生成連通路の主室側開口が設けられた部分とを結ぶ線よりも前記隔壁側にくぼむ凹部と、
を有し、
前記凸壁は、前記燃料流入連通路の主室側開口を囲み、平坦又は前記凸壁の外周縁から前記燃料流入連通路の主室側開口に向けてくぼむ受面を形成する、
エンジン。
The piston and
a cylinder block provided with a cylinder in which the piston reciprocates;
a cylinder head fixed to the cylinder block and defining a main chamber between the cylinder head and the piston;
a partition wall provided on the main chamber side of the cylinder head and defining an auxiliary chamber within the main chamber;
an injection nozzle that injects fuel into the main chamber;
a spark plug disposed in the sub-chamber,
The partition wall is
a fuel inflow communication passage provided on the injection nozzle side in the circumferential direction of the cylinder and communicating from the main chamber to the sub chamber;
at least one swirl flow generating communication passage provided at a position different from the fuel inflow communication passage in the circumferential direction of the cylinder and obliquely provided with respect to a direction toward the center of the auxiliary chamber in the circumferential direction of the cylinder;
a convex wall protruding from a main chamber side wall surface of the partition wall ;
a recessed portion recessed toward the partition wall relative to a line connecting an outer peripheral edge of the convex wall and a portion of the at least one swirl flow generating communication passage adjacent to the convex wall, the portion having a main chamber side opening;
and
the protruding wall surrounds the main chamber side opening of the fuel inflow communication passage and forms a receiving surface that is flat or recessed from an outer circumferential edge of the protruding wall toward the main chamber side opening of the fuel inflow communication passage.
engine.
前記少なくとも1つのスワール流生成連通路は、2つ以上のスワール流生成連通路であって、
前記2つ以上のスワール流生成連通路の副室側開口を通る断面において、前記隔壁の副室側壁面は円形状である、
請求項に記載のエンジン。
The at least one swirl flow generating passage is two or more swirl flow generating passages,
In a cross section passing through the auxiliary chamber side openings of the two or more swirl flow generating communication passages, the auxiliary chamber side wall surface of the partition wall has a circular shape.
10. The engine of claim 1 .
前記隔壁は、前記燃料流入連通路が設けられた部分の肉厚と、前記少なくとも1つのスワール流生成連通路が設けられた部分の肉厚とが同じである、
請求項又はに記載のエンジン。
a wall thickness of the partition wall at a portion where the fuel inflow communication passage is provided is the same as a wall thickness of a portion where the at least one swirl flow generating communication passage is provided;
3. An engine according to claim 1 or 2 .
前記隔壁には、
前記少なくとも1つのスワール流生成連通路が通じる副室先端部と、
前記副室先端部よりも前記シリンダヘッド側に設けられた副室基部と、
前記副室先端部と前記副室基部との間に設けられた段差面と
が設けられ、
前記副室先端部の最大断面積は、前記副室基部の最小断面積よりも小さい、
請求項からのいずれか一項に記載のエンジン。
The partition wall has:
a tip end of the auxiliary chamber to which the at least one swirl flow generating communication passage communicates;
an auxiliary chamber base portion provided closer to the cylinder head than the auxiliary chamber tip portion;
a step surface provided between the auxiliary chamber tip portion and the auxiliary chamber base portion,
The maximum cross-sectional area of the antechamber tip portion is smaller than the minimum cross-sectional area of the antechamber base portion.
An engine according to any one of claims 1 to 3 .
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