JP7831346B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関に関する。 This invention relates to an internal combustion engine.
主燃焼室内に副室を設けた副室式の内燃機関においては、燃料と吸気の混合気が副室内に供給され、点火プラグによって混合気が副室内で点火される。副室内で火炎が形成されると、この火炎が副室に形成された複数の噴孔を通って主燃焼室内に噴射される。そして、噴射された複数の火炎によって主燃焼室内の混合気が着火する。これにより、主燃焼室内での良好な燃焼状態が実現される(例えば、下記特許文献1を参照)。 In a sub-chamber type internal combustion engine, where a sub-chamber is provided within the main combustion chamber, a fuel-intake mixture is supplied to the sub-chamber and ignited by a spark plug. Once a flame is formed in the sub-chamber, this flame is injected into the main combustion chamber through multiple nozzles formed in the sub-chamber. The injected flame then ignites the fuel-intake mixture in the main combustion chamber. This achieves a good combustion state in the main combustion chamber (see, for example, Patent Document 1 below).
副室に複数の噴孔が形成された内燃機関においては、各噴孔から噴射された火炎伝搬同士が衝突し、ノッキングに類似したショックを伴う燃焼(以下、ジェットショックと記載する。)が生じることがある。このジェットショックは、混合気の空燃比がリーンのときよりもストイキのときに、燃え広がる燃料の量が多いため特に顕著となりやすい。また、このジェットショックとノッキングは混同しやすく、ノックセンシング性の点で問題となるおそれがある。また、特に吸気通路や主燃焼室内で混合した混合気を副室内に導入するパッシブ方式の副室式内燃機関においては、各噴孔から噴射される火炎の大きさが燃焼サイクルごとに変動するサイクル変動が生じやすく、主燃焼室内の混合気の均一な着火の点で問題となるおそれがある。 In internal combustion engines with multiple nozzles in the sub-chamber, the flames propagating from each nozzle can collide, resulting in combustion accompanied by a shock similar to knocking (hereinafter referred to as jet shock). This jet shock is particularly pronounced when the air-fuel ratio of the mixture is stoichiometric compared to lean, because a larger amount of fuel spreads during combustion. Furthermore, jet shock and knocking are easily confused, which may pose a problem in terms of knock sensing capabilities. Additionally, in passive sub-chamber internal combustion engines where the mixture, mixed in the intake passage or main combustion chamber, is introduced into the sub-chamber, cycle fluctuations are likely to occur, where the size of the flames injected from each nozzle varies with each combustion cycle. This may pose a problem in terms of uniform ignition of the mixture in the main combustion chamber.
そこで、この発明は、副室式の内燃機関において、主燃焼室の安定的な燃焼状態を得ることを課題とする。 Therefore, this invention aims to achieve a stable combustion state in the main combustion chamber of a sub-chamber type internal combustion engine.
上記の課題を解決するために、この発明においては、
シリンダヘッドおよびピストンを備えた主燃焼室と、
前記主燃焼室内に設けられた副室と、
を有し、前記副室が、前記シリンダヘッドによって、前記ピストンの移動方向に沿って延びる軸の軸周りに回転可能に支持されている内燃機関を構成した。
In order to solve the above problems, this invention provides:
A main combustion chamber comprising a cylinder head and piston,
A sub-chamber provided within the main combustion chamber,
The internal combustion engine is configured such that the sub-chamber is rotatably supported by the cylinder head around the axis of a shaft extending in the direction of movement of the piston.
前記の構成においては、
前記副室は、前記主燃焼室に面する外面と前記外面とは反対側を向く内面とを有する本体部を有し、前記本体部の前記軸の中心から径方向外側に離れた位置に、前記本体部の前記内外面を貫通し、径方向に対して少なくとも周方向に傾斜した噴孔が形成されており、前記噴孔からの外向きの噴射圧力によって前記副室が回転するように構成されているのが好ましい。
In the above configuration,
Preferably, the sub-chamber has a main body having an outer surface facing the main combustion chamber and an inner surface facing the opposite side of the outer surface, and a nozzle is formed at a position radially outward from the center of the axis of the main body, penetrating the inner and outer surfaces of the main body and inclined at least in the circumferential direction with respect to the radial direction, and the sub-chamber is configured to rotate due to the outward injection pressure from the nozzle.
前記のすべての構成においては、
前記副室は、径方向外向きに延びるフランジ部を有し、前記シリンダヘッドは、前記フランジ部を回転可能に支持する挟持部と、前記フランジ部の一部が浸漬されるオイルが貯められたオイル貯留部と、を有するのが好ましい。
In all of the above configurations,
Preferably, the sub-chamber has a flange portion extending radially outward, and the cylinder head has a clamping portion that rotatably supports the flange portion and an oil reservoir portion in which oil is stored and a part of the flange portion is immersed.
前記フランジ部を有する構成においては、
前記フランジ部の周縁部に、軸方向に起立してオイルの径方向外向きの流れの障壁となる突出部が周方向にわたって形成されているのが好ましい。
In the configuration having the flange portion,
Preferably, a projection is formed around the periphery of the flange portion, extending axially and acting as a barrier to the radially outward flow of oil.
前記フランジ部を有する構成においては、
前記オイル貯留部にオイルを供給する供給部と、前記オイル貯留部からオイルを排出する排出部が設けられており、前記フランジ部に、軸方向に起立するフィンが周方向に間隔をおいて複数設けられているのが好ましい。
In the configuration having the flange portion,
Preferably, the flange portion is provided with a supply unit for supplying oil to the oil reservoir and a discharge unit for discharging oil from the oil reservoir, and with a plurality of fins that stand upright in the axial direction spaced apart in the circumferential direction.
前記のすべての構成においては、
前記副室に設けられた永久磁石と、前記シリンダヘッドに設けられた電磁石と、を備え、当該電磁石への通電によって前記副室に回転力を与えるように構成するのが好ましい。
In all of the above configurations,
It is preferable to provide a permanent magnet in the sub-chamber and an electromagnet in the cylinder head, and to configure the system so that rotational force is applied to the sub-chamber by energizing the electromagnet.
この発明では、副室式の内燃機関において、ピストンの移動方向に沿って延びる軸の軸周りに副室を回転可能とし、回転させながら火炎を噴射するようにしたので、火炎伝搬同士が衝突することに起因するショックを伴う異常燃焼を抑制するとともに、各噴孔から噴射される火炎の大きさのサイクル変動を均一化することができ、主燃焼室の安定的な燃焼状態を得ることができる。 In this invention, in a pre-chamber type internal combustion engine, the pre-chamber is made rotatable around an axis extending in the direction of piston movement, and flames are ejected while rotating. This suppresses abnormal combustion accompanied by shocks caused by collisions between flame propagations, and also equalizes the cycle variation in the size of the flames ejected from each nozzle, thereby achieving a stable combustion state in the main combustion chamber.
この発明に係る内燃機関1の第一実施形態を図面に基づいて説明する。この内燃機関1は、図1に示すように、シリンダヘッド2およびシリンダブロック3内を往復動するピストン4を備えた主燃焼室5と、主燃焼室5内に設けられた副室6と、を主要な構成要素とした副室式の内燃機関1(ガソリンエンジン)である。なお、本図は、内燃機関1の複数の気筒のうちの一つの気筒の要部を示したものである。また、本図では、この発明に直接関係する部材のみを示し、主燃焼室5内に空気を送り込む吸気通路、主燃焼室5から燃焼ガスを排気する排気通路、主燃焼室5に燃料を供給する噴射装置などの一般的な構成の記載を省略している。本実施形態では、吸気通路に噴射装置を有し、吸気通路および主燃焼室5内で吸気と燃料を混合する内燃機関1とするが、この構成に限定されるものではない。 A first embodiment of the internal combustion engine 1 according to this invention will be described based on the drawings. As shown in Figure 1, this internal combustion engine 1 is a sub-chamber type internal combustion engine (gasoline engine) whose main components are a main combustion chamber 5 equipped with a piston 4 that reciprocates within a cylinder head 2 and a cylinder block 3, and a sub-chamber 6 provided within the main combustion chamber 5. Note that this figure shows the main part of one of the multiple cylinders of the internal combustion engine 1. Furthermore, this figure shows only the components directly related to this invention, and general configurations such as the intake passage that supplies air to the main combustion chamber 5, the exhaust passage that exhausts combustion gases from the main combustion chamber 5, and the injection device that supplies fuel to the main combustion chamber 5 are omitted. In this embodiment, the internal combustion engine 1 has an injection device in the intake passage and mixes intake air and fuel in the intake passage and the main combustion chamber 5, but the invention is not limited to this configuration.
シリンダヘッド2は、下部ヘッド7と、各気筒の位置に対応して配置される上部ヘッド8から構成される。下部ヘッド7の上面側には、各気筒の位置に対応して、内面に雌ねじ部を有する円柱状の凹部9が形成されている。この凹部9の底面には、主燃焼室5側に連通する貫通孔10が形成されている。上部ヘッド8の外周には雄ねじ部が形成されており、この上部ヘッド8を下部ヘッド7にねじ込むことで、下部ヘッド7と上部ヘッド8は一体化される。下部ヘッド7と上部ヘッド8の間には、シール部材11として、例えば銅製のワッシャが設けられている。 The cylinder head 2 consists of a lower head 7 and an upper head 8 positioned corresponding to the location of each cylinder. On the upper surface of the lower head 7, cylindrical recesses 9 with internal threads are formed, corresponding to the location of each cylinder. A through-hole 10 communicating with the main combustion chamber 5 is formed at the bottom of these recesses 9. The outer circumference of the upper head 8 has internal threads, and by screwing the upper head 8 into the lower head 7, the two are integrated. Between the lower head 7 and the upper head 8, a sealing member 11, such as a copper washer, is provided.
上部ヘッド8の軸心には、その底面から上に向かって空洞部が形成されており、この空洞部内に臨むように点火プラグ12が設けられている。下部ヘッド7に形成された凹部9の底面、および、上部ヘッド8の下面には、それぞれ一本の環状溝13、14と二本のシール溝15、16が外径側から内径側に向かって順に同心状に形成されている。なお、上部ヘッド8と点火プラグ12は一体に形成してもよい。 A cavity is formed in the axial center of the upper head 8, extending upward from its bottom surface, and the spark plug 12 is positioned to face this cavity. On the bottom surface of the recess 9 formed in the lower head 7, and on the lower surface of the upper head 8, one annular groove 13, 14 and two seal grooves 15, 16 are concentrically formed, sequentially from the outer diameter side to the inner diameter side. Note that the upper head 8 and the spark plug 12 may be formed as a single unit.
副室6は、図1から図3に示すように、主燃焼室5に面する外面と外面とは反対側を向く内面とを有する本体部17と、本体部17の上端外縁から径方向外向きに延びるフランジ部18と、を有している。本体部17は上向きに開口する有底円筒状であり、本体部17の軸(本体部17の中心を通りシリンダヘッド2およびピストン4へ向かい(上下方向へ)延びる線)から径方向外側に離れた位置には、本体部17の内外面を貫通し、径方向(軸が延びる方向(以下「軸方向」)に直交する方向)に対して周方向(軸周りに回転する方向)の一方側かつ軸方向下向きに傾斜した複数の噴孔19が形成されている。噴孔19が径方向に対して周方向の一方側に傾斜しているため、噴孔19からの外向きの火炎噴射圧力によって、副室6が回転するように構成されている。本体部17の下端および噴孔19は、下部ヘッド7に形成された貫通孔10を通って主燃焼室5側に突出している。本体部17の外面には、鏡面加工が施されている。 As shown in Figures 1 to 3, the sub-chamber 6 has a main body portion 17 having an outer surface facing the main combustion chamber 5 and an inner surface facing the opposite side of the outer surface, and a flange portion 18 extending radially outward from the upper outer edge of the main body portion 17. The main body portion 17 is a bottomed cylindrical shape with an upward opening, and at positions radially outward from the axis of the main body portion 17 (a line passing through the center of the main body portion 17 and extending toward the cylinder head 2 and piston 4 (vertically)), a plurality of injection holes 19 are formed that penetrate the inner and outer surfaces of the main body portion 17 and are inclined downward in the axial direction on one side of the circumferential direction (direction of rotation around the axis) with respect to the radial direction (direction perpendicular to the direction in which the axis extends (hereinafter referred to as "axial direction")). Because the injection holes 19 are inclined on one side of the circumferential direction with respect to the radial direction, the sub-chamber 6 is configured to rotate due to the outward flame injection pressure from the injection holes 19. The lower end of the main body 17 and the injection holes 19 protrude towards the main combustion chamber 5 through the through-holes 10 formed in the lower head 7. The outer surface of the main body 17 is polished to a mirror finish.
なお、この実施形態においては、噴孔19が径方向に対して周方向の一方側かつ軸方向下向きに傾斜した構成としたが、少なくとも周方向の一方側に傾斜していれば、噴孔19からの火炎噴射圧力による副室6の回転作用が発揮される。 In this embodiment, the nozzle 19 is configured to be inclined radially, on one side in the circumferential direction, and axially downward. However, as long as it is inclined at least on one side in the circumferential direction, the rotational action of the sub-chamber 6 due to the flame injection pressure from the nozzle 19 will be exerted.
フランジ部18の上面と下面には、下部ヘッド7および上部ヘッド8にそれぞれ形成されたシール溝15、16に臨むようにシール溝20が形成されている。フランジ部18の周縁部には、このフランジ部18の軸方向幅(本実施形態では上下方向の幅)を拡大することによって形成された複数のフィン21が周方向に一定間隔で設けられている。また、フランジ部18には、その上下面を貫通する複数のオイル孔22が周方向に一定間隔で設けられている。 Seal grooves 20 are formed on the upper and lower surfaces of the flange portion 18, facing the seal grooves 15 and 16 formed in the lower head 7 and upper head 8, respectively. Multiple fins 21 are provided at regular intervals in the circumferential direction on the peripheral edge of the flange portion 18, formed by increasing the axial width (vertical width in this embodiment) of the flange portion 18. Furthermore, multiple oil holes 22 are provided at regular intervals in the circumferential direction, penetrating the upper and lower surfaces of the flange portion 18.
フランジ部18は、シリンダヘッド2に形成された挟持部23によって回転可能に上下から支持される。挟持部23は、下部ヘッド7に形成された凹部9の底面と上部ヘッド8の下面との間に形成される。このとき、副室6の本体部17の内部空間と上部ヘッド8に形成された空洞部によって副室燃焼室24が構成される。 The flange portion 18 is rotatably supported from above and below by a clamping portion 23 formed in the cylinder head 2. The clamping portion 23 is formed between the bottom surface of the recess 9 formed in the lower head 7 and the bottom surface of the upper head 8. At this time, the sub-chamber combustion chamber 24 is formed by the internal space of the main body portion 17 of the sub-chamber 6 and the cavity formed in the upper head 8.
一体化された下部ヘッド7と上部ヘッド8にそれぞれ形成された環状溝13、14により、環状のオイル貯留部25が形成されており、このオイル貯留部25に潤滑用のオイルが導入されている。フランジ部18の周縁部に形成されたフィン21は、オイル貯留部25内に位置しオイルに浸漬されている。 An annular oil reservoir 25 is formed by annular grooves 13 and 14, respectively, formed in the integrated lower head 7 and upper head 8, and lubricating oil is introduced into this oil reservoir 25. The fins 21 formed on the periphery of the flange portion 18 are located within the oil reservoir 25 and immersed in the oil.
オイル貯留部25には、オイルギャラリ(図示せず)からオイル貯留部25にオイルを供給する供給部26と、オイル貯留部25からオイルギャラリにオイルを戻す排出部27が接続されている。オイル貯留部25内のオイルは、オイルポンプ(図示せず)の駆動によって圧送される。 The oil reservoir 25 is connected to a supply unit 26 that supplies oil from an oil gallery (not shown) to the reservoir 25, and a discharge unit 27 that returns oil from the reservoir 25 to the oil gallery. The oil in the reservoir 25 is pumped under pressure by an oil pump (not shown).
下部ヘッド7の凹部の底面とフランジ部18の下面に形成されたシール溝15、20の間、および、上部ヘッド8の下面とフランジ部18の上面に形成されたシール溝16、20の間には、それぞれ二本のシールリング28が同心状に設けられている。このシールリング28を設けることにより、シリンダヘッド2(下部ヘッド7、上部ヘッド8)とフランジ部18との間の隙間を通って、オイル貯留部25のオイルが本体部17側に漏れ出るのを防止するとともに、主燃焼室5および副室6での混合気の燃焼に伴う圧力がオイル貯留部25側に作用するのを防止している。なお、シールリング28の機能が十分発揮される限りにおいて、その本数を適宜増減することができる。 Two seal rings 28 are concentrically positioned between the seal grooves 15 and 20 formed on the bottom surface of the recess in the lower head 7 and the lower surface of the flange portion 18, and between the seal grooves 16 and 20 formed on the lower surface of the upper head 8 and the upper surface of the flange portion 18. By providing these seal rings 28, oil from the oil reservoir 25 is prevented from leaking to the main body 17 through the gap between the cylinder head 2 (lower head 7, upper head 8) and the flange portion 18, and pressure from the combustion of the fuel-air mixture in the main combustion chamber 5 and sub-chamber 6 acts on the oil reservoir 25. The number of seal rings 28 can be increased or decreased as appropriate, as long as their function is fully realized.
シリンダヘッド2の挟持部23におけるフランジ部18に対する上下方向の抑え込み力は、シールリング28によるシール性を確保しつつ、副室6のスムーズな回転を妨げない程度の大きさに適切に設定されている。 The vertical pressing force applied to the flange portion 18 by the clamping portion 23 of the cylinder head 2 is appropriately set to ensure the sealing performance of the seal ring 28 while not hindering the smooth rotation of the sub-chamber 6.
噴孔19からの火炎の噴射の反作用による副室6の回転の角速度ωは、次式(1)によって算出することができる。ここで、Qは副室燃焼室24内着火時の燃焼圧力噴射量、Rは中心軸から噴孔19先端までの径方向距離、Aは各噴孔19の断面積、θは噴射方向が径方向となす角度、aは回転時に副室6に作用する摩擦力などによって決まる係数である。燃焼圧力噴射量Qは、各気筒の容積などに基づいて適宜検討される。なお、この式(1)は、噴孔19が副室6の周方向対向位置に2か所形成されている場合に適用される。この式を用いることにより、所望の角速度ωを得るための中心軸から噴孔19先端までの径方向距離R、各噴孔19の断面積A、噴射方向が径方向となす角度θなどの副室6の各仕様を決定することができる。
ω=(aQ/2RA)×sinθ (1)
The angular velocity ω of the rotation of the sub-chamber 6 due to the reaction of the flame ejection from the nozzle 19 can be calculated by the following equation (1). Here, Q is the combustion pressure injection amount at the time of ignition in the sub-chamber combustion chamber 24, R is the radial distance from the central axis to the tip of the nozzle 19, A is the cross-sectional area of each nozzle 19, θ is the angle that the injection direction makes with the radial direction, and a is a coefficient determined by the frictional force acting on the sub-chamber 6 during rotation. The combustion pressure injection amount Q is appropriately considered based on the volume of each cylinder, etc. Note that this equation (1) is applicable when two nozzles 19 are formed at circumferentially opposing positions on the sub-chamber 6. By using this equation, it is possible to determine the specifications of the sub-chamber 6, such as the radial distance R from the central axis to the tip of the nozzle 19, the cross-sectional area A of each nozzle 19, and the angle θ that the injection direction makes with the radial direction, in order to obtain the desired angular velocity ω.
ω=(aQ/2RA)×sinθ (1)
上記の内燃機関1は、副室6が、シリンダヘッド2によって、ピストン4の移動方向に沿って延びる軸の軸周りに回転可能に支持されており、噴孔19からの外向きの火炎噴射圧力によって副室6を回転するように構成したので、燃焼行程において、1つの噴孔19から噴射される火炎が主燃焼室5の周方向全体に広がるため、各噴孔19から噴射される火炎の大きさに差が生じたとしても、主燃焼室5内の燃料の偏った燃焼を抑制することができる。また、この回転によって、各噴孔19から噴射された火炎伝搬同士が衝突することに起因するジェットショックを抑制することができる。 In the internal combustion engine 1 described above, the sub-chamber 6 is rotatably supported by the cylinder head 2 around an axis extending in the direction of movement of the piston 4. The sub-chamber 6 is configured to rotate due to the outward flame injection pressure from the nozzles 19. Therefore, during the combustion stroke, the flame injected from one nozzle 19 spreads throughout the entire circumferential direction of the main combustion chamber 5. Even if there are differences in the size of the flames injected from each nozzle 19, uneven combustion of the fuel in the main combustion chamber 5 can be suppressed. Furthermore, this rotation can suppress jet shock caused by collisions between flame propagations injected from each nozzle 19.
また、吸気圧縮工程においては、火炎の噴射に伴う慣性回転によって、吸気通路および主燃焼室5内で吸気と燃料が混合した混合気が副室6内に押し込まれる際に、副室6内に乱流を生じさせ、副室6内の予混合性と掃気性を向上させることができる。 Furthermore, during the intake compression process, the inertial rotation accompanying the flame injection pushes the mixture of intake air and fuel, which has been mixed in the intake passage and main combustion chamber 5, into the sub-chamber 6. This creates turbulence within the sub-chamber 6, improving premixing and scavenging within the sub-chamber 6.
上記の内燃機関1に用いられる副室6は、フランジ部18の周縁部にフィン21を形成したので、フィン21の回転によって排出部27からのオイル排出を補助することができる。また、火炎の噴射に伴う副室6の回転が過剰となったときに、オイル圧送力を増加させることでフィン21に回転抵抗を付与することにより、副室6の回転を弱めることができる。 The sub-chamber 6 used in the internal combustion engine 1 described above has fins 21 formed on the peripheral edge of the flange portion 18. Therefore, the rotation of the fins 21 can assist in the discharge of oil from the discharge portion 27. Furthermore, when the rotation of the sub-chamber 6 becomes excessive due to flame injection, increasing the oil pumping force provides rotational resistance to the fins 21, thereby weakening the rotation of the sub-chamber 6.
また、副室6には、副室燃焼室24内での燃焼に伴って下向きに圧力が作用する一方で、主燃焼室5内での燃焼に伴って上向きに圧力が作用し、これらの圧力が作用した際に副室6が上下方向に移動したり、軸方向から傾斜したりするおそれがあるが、フランジ部18の周縁部(フィン21)がオイルに浸漬されていることによりダンパとしての機能が発揮され、副室6の移動や傾斜を抑制することができる。また、フィン21がオイルに浸漬されていることにより、副室6の熱を速やかにオイルに逃がすことができる。また、副室6のフランジ部18にその上下面を貫通する複数のオイル孔22を形成したので、その上下面間のオイルの行き来を促進することができる。また、副室6の回転に伴って生じた削りかすなどの異物をオイルの流動によってスムーズに除去することができる。 Furthermore, while the sub-chamber 6 experiences downward pressure due to combustion in the sub-chamber combustion chamber 24, and upward pressure due to combustion in the main combustion chamber 5, there is a risk that the sub-chamber 6 may move vertically or tilt axially when these pressures are applied. However, because the peripheral edge (fins 21) of the flange portion 18 is immersed in oil, it functions as a damper, suppressing the movement and tilting of the sub-chamber 6. Also, because the fins 21 are immersed in oil, heat from the sub-chamber 6 can be quickly dissipated into the oil. Additionally, since multiple oil holes 22 are formed in the flange portion 18 of the sub-chamber 6, penetrating its upper and lower surfaces, the flow of oil between these surfaces can be promoted. Furthermore, foreign matter such as shavings generated due to the rotation of the sub-chamber 6 can be smoothly removed by the flow of oil.
この発明に係る内燃機関1の第二実施形態を図4に示す。第二実施形態に係る内燃機関1は、その基本的な構成は第一実施形態に係る内燃機関1と共通するが、副室6の構成が異なっている。すなわち、図4から図6に示すように、副室6のフランジ部18の上面に、周縁部にフィン21を形成する代わりに、軸方向に起立してオイルの径方向外向きの流れの障壁となる環状の突出部29が周方向の全周に亘って形成されている点で異なる。 Figure 4 shows a second embodiment of the internal combustion engine 1 according to this invention. The internal combustion engine 1 according to the second embodiment shares its basic configuration with the internal combustion engine 1 according to the first embodiment, but differs in the configuration of the sub-chamber 6. Specifically, as shown in Figures 4 to 6, instead of forming fins 21 on the peripheral edge of the upper surface of the flange portion 18 of the sub-chamber 6, an annular projection 29 is formed along the entire circumference, standing axially and acting as a barrier to the radially outward flow of oil.
このように突出部29を形成することにより、副室6が回転した際に、この突出部29の内側にオイルを留まらせ、その遠心力によってオイルがオイル貯留部25内の側壁(末端壁)に滞留して、オイルによる潤滑性や流動性が損なわれるのを防止することができる。このため、副室6の回転のスムーズ性を確保することができる。なお、本実施形態では、フランジ部18の下面にはフィン21を形成している。供給部26および排出部27は、フランジ部18より下側でオイル貯留部25に接続されているので、フランジ部18の下面にフィン21を設けておき、オイルの循環を促すことが好ましい。 By forming the protrusion 29 in this manner, when the sub-chamber 6 rotates, oil is retained inside the protrusion 29, preventing the oil from accumulating on the side wall (end wall) of the oil reservoir 25 due to centrifugal force, thus preventing loss of lubrication and fluidity. Therefore, smooth rotation of the sub-chamber 6 can be ensured. In this embodiment, fins 21 are formed on the lower surface of the flange portion 18. Since the supply portion 26 and discharge portion 27 are connected to the oil reservoir 25 below the flange portion 18, it is preferable to provide fins 21 on the lower surface of the flange portion 18 to promote oil circulation.
なお、この実施形態においては、突出部29はフランジ部18上面の周縁部から上部ヘッド8に向かうように起立しているが、その方向は限定されず、上部ヘッド8とは反対側に向かうように起立させたり、上部ヘッド8に向かう方向とその反対側の両方に起立させたりしてもよい。 In this embodiment, the projection 29 is positioned to extend from the peripheral edge of the upper surface of the flange portion 18 toward the upper head 8. However, this direction is not limited; it may be positioned toward the opposite side of the upper head 8, or both toward the upper head 8 and the opposite side.
この発明に係る内燃機関1の第三実施形態を図7に示す。第三実施形態に係る内燃機関1は、第一実施形態および第二実施形態に係る内燃機関1のように噴孔19からの火炎の噴射による反作用によって回転力を与える代わりに、または、反作用による回転力とともに、電磁石の作用によって副室6に回転力を与えるように構成されている。なお、図7にはオイル貯留部25を記載していないが、本実施形態においてもオイル貯留部25を設けてもよい。 Figure 7 shows a third embodiment of the internal combustion engine 1 according to this invention. The internal combustion engine 1 according to the third embodiment is configured to provide rotational force to the sub-chamber 6 not by the reaction force from the flame ejection from the nozzle 19, as in the internal combustion engine 1 according to the first and second embodiments, but by the action of an electromagnet in addition to the rotational force from the reaction force. Although the oil reservoir 25 is not shown in Figure 7, an oil reservoir 25 may be provided in this embodiment as well.
図7から図9に示すように、フランジ部18には、複数の回転子30(例えば永久磁石)が周方向に一定間隔で設けられるとともに、シリンダヘッド2には、回転子30と径方向に対向するように固定子31(例えば電磁石)が設けられている。そして、固定子31への通電によって副室6に回転力が与えられる。また、シリンダヘッド2にはフランジ部18に臨むようにホールセンサ32が設けられており、このホールセンサ32で回転子30の回転を検知することで、副室6の角速度ω’を実測できるように構成されている。 As shown in Figures 7 to 9, the flange portion 18 has multiple rotors 30 (e.g., permanent magnets) arranged at regular intervals in the circumferential direction, and the cylinder head 2 has a stator 31 (e.g., an electromagnet) positioned radially opposite to the rotors 30. A rotational force is applied to the sub-chamber 6 by energizing the stator 31. Furthermore, the cylinder head 2 is equipped with a Hall sensor 32 facing the flange portion 18, and by detecting the rotation of the rotors 30 with this Hall sensor 32, the angular velocity ω' of the sub-chamber 6 can be measured.
このように、電磁石の作用によって副室6に回転力を与えることができるようにしたことにより、第一実施形態および第二実施形態に比べ、より正確に副室6の回転を制御することができる。 In this way, by enabling the application of rotational force to the sub-chamber 6 through the action of an electromagnet, the rotation of the sub-chamber 6 can be controlled more precisely compared to the first and second embodiments.
なお、この実施形態においては、第一実施形態および第二実施形態と同様に、噴孔19が径方向に対して周方向に傾斜した構成としたが、電磁石単体でも副室6に回転力を与えることができるため、噴孔19が周方向に傾斜していない構成とすることもできる。 In this embodiment, similar to the first and second embodiments, the nozzle 19 is configured to be inclined circumferentially with respect to the radial direction. However, since the electromagnet alone can impart rotational force to the sub-chamber 6, the nozzle 19 can also be configured not to be inclined circumferentially.
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered in all respects to be illustrative and not restrictive. Therefore, the scope of the invention is indicated by the claims rather than the foregoing description, and all modifications within the meaning and scope of the claims are intended to be included.
1 内燃機関
2 シリンダヘッド
3 シリンダブロック
4 ピストン
5 主燃焼室
6 副室
7 下部ヘッド
8 上部ヘッド
9 凹部
10 貫通孔
11 シール部材
12 点火プラグ
13、14 環状溝
15、16 シール溝
17 本体部
18 フランジ部
19 噴孔
20 シール溝
21 フィン
22 オイル孔
23 挟持部
24 副室燃焼室
25 オイル貯留部
26 供給部
27 排出部
28 シールリング
29 突出部
30 回転子
31 固定子
32 ホールセンサ
ω (算出された)角速度
ω’ 実測角速度
1 Internal combustion engine 2 Cylinder head 3 Cylinder block 4 Piston 5 Main combustion chamber 6 Sub-chamber 7 Lower head 8 Upper head 9 Recess 10 Through hole 11 Seal member 12 Spark plug 13, 14 Annular groove 15, 16 Seal groove 17 Main body 18 Flange 19 Injection hole 20 Seal groove 21 Fin 22 Oil hole 23 Clamping part 24 Sub-chamber combustion chamber 25 Oil reservoir 26 Supply part 27 Discharge part 28 Seal ring 29 Protrusion 30 Rotor 31 Stator 32 Hall sensor ω (Calculated) angular velocity ω' Measured angular velocity
Claims (5)
前記主燃焼室内に設けられた副室と、
を有し、前記副室が、前記シリンダヘッドによって、前記ピストンの移動方向に沿って延びる軸の軸周りに回転可能に支持されており、
前記副室は、前記主燃焼室に面する外面と前記外面とは反対側を向く内面とを有する本体部を有し、前記本体部の前記軸の中心から径方向外側に離れた位置に、前記本体部の前記内外面を貫通し、径方向に対して少なくとも周方向に傾斜した噴孔が形成されており、前記噴孔からの外向きの噴射圧力によって前記副室が回転するように構成されている内燃機関。 A main combustion chamber comprising a cylinder head and piston,
A sub-chamber provided within the main combustion chamber,
The sub-chamber is rotatably supported by the cylinder head around the axis of a shaft extending in the direction of movement of the piston,
An internal combustion engine wherein the sub-chamber has a main body having an outer surface facing the main combustion chamber and an inner surface facing the opposite side of the outer surface, and an injection hole is formed at a position radially outward from the center of the axis of the main body, penetrating the inner and outer surfaces of the main body and inclined at least in the circumferential direction with respect to the radial direction, and the sub-chamber is configured to rotate due to the outward injection pressure from the injection hole .
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