(57)【要約】【課題】噴孔周りに生じる熱応力を低減させることができ、且つ、噴孔の周囲のき裂発生を抑制することができる副室式ガスエンジンを提供する。【解決手段】副室式ガスエンジンは、主燃焼室を形成する主室形成部と、主燃焼室と複数の噴孔を介して連通される副室を形成する副室形成部と、を備える。副室形成部は、副室形成部の副室中心軸線が延在する方向に沿って延在する筒状部と、筒状部の主燃焼室側の一端部を塞ぐとともに内部に噴孔が形成される先端部と、を含む。先端部は、噴孔の長さ寸法をＬとした場合に、肉厚ＴがＴ＜Ｌを満たす領域である薄肉領域を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主燃焼室を形成する主室形成部と、
前記主燃焼室と複数の噴孔を介して連通される副室を形成する副室形成部と、を備える副室式ガスエンジンであって、
前記副室形成部は、前記副室形成部の副室中心軸線が延在する方向に沿って延在する筒状部と、前記筒状部の前記主燃焼室側の一端部を塞ぐとともに内部に前記噴孔が形成される先端部と、を含み、
前記先端部は、前記噴孔の長さ寸法をＬとした場合に、肉厚ＴがＴ＜Ｌを満たす領域である薄肉領域を有する
副室式ガスエンジン。
【請求項２】
主燃焼室を形成する主室形成部と、
前記主燃焼室と複数の噴孔を介して連通される副室を形成する副室形成部と、を備える副室式ガスエンジンであって、
前記副室形成部は、前記副室形成部の副室中心軸線が延在する方向に沿って延在する筒状部と、前記筒状部の前記主燃焼室側の一端部を塞ぐとともに内部に前記噴孔が形成される先端部と、を含み、
前記先端部は、前記噴孔の前記副室側の開口の上端縁から前記副室中心軸線が延在する方向に沿って、前記主燃焼室側とは反対の方向に前記噴孔の噴孔径の所定倍の長さだけ離れた位置において前記副室中心軸線と直交する方向に延在する基準面よりも前記主燃焼室側に位置するとともに、
前記基準面における前記副室形成部の肉厚をＴ０とした場合に、肉厚ＴがＴ＜Ｔ０を満たす領域である薄肉領域を有する
副室式ガスエンジン。
【請求項３】
前記薄肉領域は、前記先端部における先端を含む領域である
請求項１に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項４】
前記薄肉領域は、前記先端部における先端を含む領域である
請求項２に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項５】
前記薄肉領域は、前記先端部において、前記噴孔の前記主燃焼室側の開口の周縁の少なくとも一部を含む領域である
請求項２又は４に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項６】
前記薄肉領域は、前記先端部において、前記先端部の周方向に隣接する一対の噴孔の間を含む領域である
請求項１乃至５の何れか１項に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項７】
前記薄肉領域は、前記先端部の前記主燃焼室に面する外周面に形成された少なくとも１つの外側凹部を含んで構成されている
請求項６に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項８】
前記薄肉領域は、前記先端部の前記副室に面する内周面に形成された少なくとも１つの内側凹部を含んで構成されている
請求項６又は７に記載の副室式ガスエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、副室で生成された燃焼火炎を複数の噴孔を介して、主燃焼室に噴出させることで、主燃焼室の混合気を燃焼させる副室式ガスエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主燃焼室（主室）と、該主燃焼室と複数の噴孔を介して連通される副燃焼室（副室）と、を備える副室式ガスエンジンが知られている（例えば、特許文献１）。副室式ガスエンジンは、点火プラグなどの着火装置により副室の混合気を着火し、該着火により生じた燃焼火炎が副室の先端に設けられた複数の噴孔の各々から噴出することで、主燃焼室の希薄予混合気を燃焼させる。
【０００３】
特許文献１には、副室の内壁の温度が１０００℃程度まで上昇（昇温）することで内壁が膨張すること、膨張した内壁が温度低下により収縮すること、及び、副室の内壁が膨張と収縮との繰り返しにより熱疲労し、内壁にき裂を生じる虞があることが開示されている。そして、特許文献１には、き裂は噴孔の副室側開口縁近傍に多く発生することも開示されている。
【０００４】
上述した課題に対して、特許文献１では、副室側開口縁近傍のき裂発生の原因は、副室側開口縁がその周囲の部位に比べて著しく高温となることにあるとの知見に基づき、開口縁とその周囲の部位との温度差を小さくするために、噴孔の副室側開口縁を一定の曲率半径を有する曲面に形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３５７９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
確かに特許文献１では、副室側開口縁に上述した曲面を形成しない場合に比べて、副室側開口縁におけるき裂の発生を抑制することができるが、曲面を形成することにより生じる効果は限定的なものであるため、き裂の発生をさらに抑制したい場合には、さらなる方策が必要となる。
【０００７】
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、噴孔の周囲に生じる熱応力を低減させることができ、且つ、噴孔の周囲のき裂発生を抑制することができる副室式ガスエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る副室式ガスエンジンは、
主燃焼室を形成する主室形成部と、
前記主燃焼室と複数の噴孔を介して連通される副室を形成する副室形成部と、を備える副室式ガスエンジンであって、
前記副室形成部は、前記副室形成部の副室中心軸線が延在する方向に沿って延在する筒状部と、前記筒状部の前記主燃焼室側の一端部を塞ぐとともに内部に前記噴孔が形成される先端部と、を含み、
前記先端部は、前記噴孔の長さ寸法をＬとした場合に、肉厚ＴがＴ＜Ｌを満たす領域である薄肉領域を有する。
【０００９】
上記（１）の構成によれば、副室形成部の先端部は、噴孔の長さ寸法をＬとした場合に、肉厚ＴがＴ＜Ｌを満たす領域である薄肉領域を有している。先端部の内部には複数の噴孔が形成されているため、上記薄肉領域は、噴孔の周囲に形成されることとなる。このような薄肉領域が、燃焼火炎がもたらす熱の影響が大きい先端部の噴孔の周囲に形成されることで、複数の噴孔の周囲の熱容量や剛性を小さくすることや、昇温時における複数の噴孔の周囲の温度分布（温度差）を緩やかにすることができる。複数の噴孔の周囲の熱容量や剛性を小さくすることで、複数の噴孔の周囲における熱変形（熱膨張や熱収縮）がし易くなるため、複数の噴孔の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。また、昇温時における複数の噴孔の周囲の温度分布を緩やかにすることで、噴孔の周囲における不均一な熱変形を抑制できるため、複数の噴孔の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。よって、熱疲労による噴孔の周囲のき裂発生を抑制することができる。
【００１０】
（２）本発明の少なくとも一実施形態に係る副室式ガスエンジンは、
主燃焼室を形成する主室形成部と、
前記主燃焼室と複数の噴孔を介して連通される副室を形成する副室形成部と、を備える副室式ガスエンジンであって、
前記副室形成部は、前記副室形成部の副室中心軸線が延在する方向に沿って延在する筒状部と、前記筒状部の前記主燃焼室側の一端部を塞ぐとともに内部に前記噴孔が形成される先端部と、を含み、
前記先端部は、前記噴孔の前記副室側の開口の上端縁から前記副室中心軸線が延在する方向に沿って、前記主燃焼室側とは反対の方向に前記噴孔の噴孔径の所定倍の長さだけ離れた位置において前記副室中心軸線と直交する方向に延在する基準面よりも前記主燃焼室側に位置するとともに、
前記基準面における前記副室形成部の肉厚をＴ０とした場合に、肉厚ＴがＴ＜Ｔ０を満たす領域である薄肉領域を有する。
【００１１】
上記（２）の構成によれば、副室形成部の先端部は、噴孔の副室側の開口の上端縁から副室中心軸線が延在する方向に沿って、主燃焼室側とは反対の方向に噴孔の噴孔径の例えば３倍等の所定倍の長さだけ離れた位置において副室中心軸線と直交する方向に延在する基準面よりも主燃焼室側に位置している。そして、先端部は、上記基準面における副室形成部の肉厚をＴ０とした場合に、肉厚ＴがＴ＜Ｔ０を満たす領域である薄肉領域を有している。すなわち、薄肉領域は、燃焼火炎がもたらす熱の影響が小さい基準面よりも肉厚が薄い。このような薄肉領域が、燃焼火炎がもたらす熱の影響が大きい先端部の噴孔の周囲に形成されることで、複数の噴孔の周囲の熱容量や剛性を小さくすることや、昇温時における複数の噴孔の周囲の温度分布（温度差）を緩やかにすることができる。複数の噴孔の周囲の熱容量や剛性を小さくすることで、複数の噴孔の周囲における熱変形（熱膨張や熱収縮）がし易くなるため、複数の噴孔の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。また、昇温時における複数の噴孔の周囲の温度分布を緩やかにすることで、噴孔の周囲における不均一な熱変形を抑制できるため、複数の噴孔の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。よって、熱疲労による噴孔の周囲のき裂発生を抑制することができる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記薄肉領域は、前記先端部における先端を含む領域である。
上記（３）の構成によれば、薄肉領域は、先端部の先端を含む領域であるので、先端部の先端に薄肉領域を有しない場合に比べて、先端部の先端における肉厚を薄くできる。このため、噴孔の周囲の熱容量や剛性を小さくすることや、昇温時における複数の噴孔の周囲の温度分布を緩やかにすることができるので、熱疲労による噴孔の周囲のき裂発生を抑制することができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記薄肉領域は、前記先端部における先端を含む領域である。
上記（４）の構成によれば、薄肉領域は、先端部の先端を含む領域であるので、先端部の先端に薄肉領域を有しない場合に比べて、先端部の先端における肉厚を薄くできる。このため、噴孔の周囲の熱容量や剛性を小さくすることや、昇温時における複数の噴孔の周囲の温度分布を緩やかにすることができるので、熱疲労による噴孔の周囲のき裂発生を抑制することができる。
【００１４】
（５）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（４）の構成において、
前記薄肉領域は、前記先端部において、前記噴孔の前記主燃焼室側の開口の周縁の少なくとも一部を含む領域である。
上記（５）の構成によれば、薄肉領域は、先端部において、噴孔の主燃焼室側の開口の周縁の少なくとも一部を含む領域であるので、噴孔の周囲の肉厚を薄くすることができる。このため、噴孔の周囲の熱容量や剛性を小さくすることや、昇温時における複数の噴孔の周囲の温度分布を緩やかにすることができるので、熱疲労による噴孔の周囲のき裂発生を抑制することができる。
【００１５】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の構成において、
前記薄肉領域は、前記先端部において、前記先端部の周方向に隣接する一対の噴孔の間を含む領域である。
上記（６）の構成によれば、薄肉領域は、先端部において、先端部の周方向に隣接する一対の噴孔の間を含む領域であるので、周方向に隣接する一対の噴孔の間の肉厚を薄くできる。このため、前記一対の噴孔の周囲の熱容量や剛性を小さくすることや、昇温時における前記一対の噴孔の周囲の温度分布を緩やかにすることができるので、熱疲労による噴孔の周囲のき裂発生を抑制することができる。
【００１６】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記薄肉領域は、前記先端部の前記主燃焼室に面する外周面に形成された少なくとも１つの外側凹部を含んで構成されている。
上記（７）の構成によれば、薄肉領域は先端部の主燃焼室に面する外周面に形成された少なくとも１つの外側凹部を含んで構成されている。すなわち、先端部の外周面に形成された少なくとも１つの外側凹部により薄肉領域が画定されているので、複数の噴孔の主燃焼室側開口の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。
【００１７】
（８）幾つかの実施形態では、上記（６）又は（７）の構成において、
前記薄肉領域は、前記先端部の前記副室に面する内周面に形成された少なくとも１つの内側凹部を含んで構成されている。
上記（８）の構成によれば、薄肉領域は先端部の副室に面する内周面に形成された少なくとも１つの内側凹部を含んで構成されている。すなわち、先端部の内周面に形成された少なくとも１つの内側凹部により薄肉領域が画定されているので、複数の噴孔の副室側開口の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、噴孔の周囲に生じる熱応力を低減させることができ、且つ、噴孔の周囲のき裂発生を抑制することができる副室式ガスエンジンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る副室式ガスエンジンを概略的に示す断面図である。
【図２】一実施形態における副室形成部の概略断面図である。
【図３】他の一実施形態における副室形成部の概略断面図であって、先端部の主燃焼室に面する外周面に形成された外側凹部を説明するための図である。
【図４】図３に示すＡ−Ａ線矢視の概略断面図である。
【図５】他の一実施形態における副室形成部の概略断面図であって、先端部に設けられた薄肉領域を説明するための図である。
【図６】図５に示すＢ−Ｂ線矢視の概略断面図である。
【図７】他の一実施形態における副室形成部の概略断面図であって、先端部の副室に面する内周面に形成された内側凹部を説明するための図である。
【図８】図７に示すＣ−Ｃ線矢視の概略断面図である。
【図９】他の一実施形態における副室形成部の先端部近傍を拡大して示す概略断面図であって、噴孔の副室側開口の周縁に形成された面取り形状について説明するための図である。
【図１０】副室形成部の噴孔の周囲の温度解析結果及び応力解析結果を説明するための図である。
【図１１】第１薄肉領域を有する副室形成部の副室側開口における無次元化されたひずみ範囲を示す図表であって、薄肉領域を有しない副室形成部と比較するための図表である。
【図１２】第１薄肉領域、第３薄肉領域及び副室側開口の周縁に形成された面取り形状を有する副室形成部の副室側開口における無次元化されたひずみ範囲を示す図表であって、薄肉領域を有しない副室形成部と比較するための図表である。
【図１３】他の一実施形態における副室形成部の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つか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。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る副室式ガスエンジンを概略的に示す断面図である。図１に示されるように、幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１は、エンジンの主燃焼室２０（主室）を形成する主室形成部２と、主燃焼室２０と複数の噴孔４を介して連通される副室３０を形成する副室形成部３と、を備えている。
【００２２】
副室式ガスエンジン１は、図１に示されるように、円筒状の筒構造を内部に有するシリンダブロック１１及び該筒構造の上部に蓋をすることが可能な窪み構造を内部に有するシリンダヘッド１２とで構成されるシリンダ１３と、シリンダ１３内に収納され往復運動するピストン１４と、例えばニッケル系合金で形成されている副室口金１９と、を備えている。上述した主燃焼室２０は、シリンダ１３とピストン１４との間に画定されている。上述した副室３０は、主燃焼室２０の上部（ピストン１４とは反対側）に位置するようにシリンダヘッド１２に設置された副室口金１９により画定されている。すなわち、シリンダ１３とピストン１４とで主室形成部２が構成され、副室口金１９により副室形成部３が形成されている。
【００２３】
副室形成部３は、図１に示されるように、その内部に形成された副室３０と外部とを連通する複数の噴孔４を有しており、これらの複数の噴孔４を介して主燃焼室２０と副室３０とが連通される。
【００２４】
また、副室形成部３は、図１に示されるように、所定の内径を有する筒状の小径筒室３１０であって、複数の噴孔４が接続される小径筒室３１０を形成する小径筒形成部３１と、小径筒室３１０よりも大きい内径を有する筒状の大径筒室３２０を形成する大径筒形成部３２と、で構成されている。つまり、副室３０は、小径筒室３１０と大径筒室３２０とを含んでいる。なお、副室３０は、一定の内径を有した筒状の形状をしているなど、他の形状を有していても良い。
【００２５】
図１に示されるように、副室中心軸線ＣＳは、小径筒室３１０の中心軸線となっている。なお、図１に示される実施形態では、主室中心軸線ＣＭと副室中心軸線ＣＳとが一致しているが、主室中心軸線ＣＭに対して副室中心軸線ＣＳが傾斜していても良い。また、小径筒室３１０の中心軸線と大径筒室３２０の中心軸線とが一致していなくても良い。
【００２６】
図１に示される実施形態では、副室式ガスエンジン１は、副室３０の大径筒室３２０に設けられる着火装置６と、主燃焼室２０を介さずに副室３０に副室用燃料ガスを直接供給する副室ガス供給装置７と、をさらに備えている。着火装置６は、混合気を着火（点火）することが可能な着火部６１を有する。図１に示されるように、着火装置６は点火プラグであり、点火プラグの電極（着火部６１）が副室中心軸線ＣＳ上に位置するように、着火装置６はエンジンに設置されている。なお、着火装置６は、着火部６１が副室中心軸線ＣＳから所定距離だけ離れて位置に設置されていても良い。副室ガス供給装置７は、図１に示されるように、大径筒室３２０に副室燃料ガスを供給するように構成されており、副室燃料ガス供給弁７１により副室３０への副室用燃料ガスの供給が制御される。
【００２７】
図１に示される実施形態では、副室式ガスエンジン１は、シリンダヘッド１２の周囲に接続された吸気ポート１５及び排気ポート１６と、吸気ポート１５を開閉する吸気弁１７と、排気ポート１６を開閉する排気弁１８と、をさらに備えている。
【００２８】
上述したような構成を有する副室式ガスエンジン１は、例えば、吸気行程において、ピストン１４が下降する際には、吸気弁１７が開き、排気弁１８が閉じる。吸気弁１７が開くと、吸気弁１７に繋がる吸気ポート１５から燃料ガスと空気を混合させた希薄予混合気がシリンダ１３内に導入される。また、副室燃料ガス供給弁７１が開くことにより、副室燃料ガスが副室３０に導入される。他方、圧縮行程において、ピストン１４が上昇する際には副室燃料ガス供給弁７１が閉じる。そして、吸気ポート１５を介してシリンダ１３内に導入された希薄予混合気はピストン１４の上昇に伴って圧縮されるに伴って、その一部が、副室３０の複数の噴孔４の各々を通って副室３０に導入される。燃焼行程において、主燃焼室２０から副室３０に導入された希薄予混合気は、副室燃料ガスと混合して、副室３０に着火に適した濃度の混合気が生成される。そして、ピストン１４が圧縮上死点近傍に位置する際の所定のタイミングで着火装置６により副室３０の混合気を着火すると、副室３０の混合気が燃焼し、この燃焼によって生じた燃焼火炎が複数の噴孔４の各々からシリンダ１３へ噴出し、シリンダ１３内の希薄予混合気を着火することで、主燃焼室２０の希薄予混合気の燃焼に至る。
【００２９】
副室式ガスエンジン１では、例えば、上述した燃焼行程において、燃焼火炎が複数の噴孔４の各々からシリンダ１３へ噴出する際に副室形成部３の内壁や噴孔４の温度が急激に上昇するというような、副室形成部３の内壁や噴孔４に急激な温度変化が生じるので、副室形成部３の内壁や噴孔４にき裂が生じる虞がある。本発明者らは、後述するように、副室形成部３に薄肉領域５や薄肉領域８を設けて、噴孔４の周囲の熱容量や剛性を小さくすることや、昇温時における複数の噴孔の周囲の温度分布（温度差）を緩やかにすることで、噴孔４の周囲に生じる熱応力を低減させることができ、且つ、噴孔４の周囲のき裂発生を抑制することができることを見出した。
【００３０】
以下、副室式ガスエンジン１の副室形成部３が備える構成について、それぞれ説明する。
図２、３、５及び７は、各々一実施形態における副室形成部の概略断面図である。図３は、先端部の主燃焼室に面する外周面に形成された外側凹部を説明するための図である。図４は、図３に示すＡ−Ａ線矢視の概略断面図である。図５は、先端部に設けられた薄肉領域の一例を説明するための図である。図６は、図５に示すＢ−Ｂ線矢視の概略断面図である。図７は、先端部の副室に面する内周面に形成された内側凹部を説明するための図である。図８は、図７に示すＣ−Ｃ線矢視の概略断面図である。なお、図３に示すＡ−Ａ線、図５に示すＢ−Ｂ線、及び図７に示すＣ−Ｃ線は、噴孔４の副室側開口４１の上端縁４１１を通過し、副室中心軸線ＣＳと直交する方向に延在している。
【００３１】
幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１における副室形成部３は、図２、３、５及び７に示されるように、副室形成部３の副室中心軸線ＣＳが延在する方向（図中上下方向）に沿って延在する筒状部３４と、筒状部３４の主燃焼室２０側の一端部（下端部）を塞ぐ先端部３３とを含んでいる。筒状部３４は、図２、３、５及び７に示されるように、筒状の小径筒状部３４１と、小径筒状部３４１よりも大きい外径を有する筒状の大径筒状部３４２と、を含んで構成されており、小径筒状部３４１の外周面３４４と大径筒状部３４２の外周面３４５との間に段差面３４３が形成されている。副室形成部３は、筒状部３４の段差面３４３を、シリンダヘッド１２の不図示の部分に当接、又は、不図示のシール部材等を間に介して接触させることで、シリンダヘッド１２に支持されている。また、副室形成部３における大径筒室３２０は、一定の内径を有した筒状に形成されており、大径筒室３２０の壁面３２１と小径筒室３１０の壁面３１２との間に段差面３２２が形成されている。
【００３２】
先端部３３は、図２、３、５及び７に示されるように、内部に副室中心軸線ＣＳに対して中心線ＣＰが傾斜して設けられている複数の噴孔４が形成されている。図２、３、５及び７に示されるように、噴孔４の噴孔径をＤとし、噴孔長さをＬとする。ここで、噴孔径Ｄや噴孔長さＬは、副室式ガスエンジン１の燃焼性能や副室形成部３の内圧により決定される。複数の噴孔４は、図４、６及び８に示されるように、周方向に互いに間隔をおいて設けられている。
【００３３】
また、先端部３３は、図２、３、５及び７に示されるように、小径筒状部３４１の、大径筒状部３４２と一体的に形成される上端部とは反対側に位置する下端部に一体的に形成されている。先端部３３は、図２、３、５及び７に示されるように、小径筒状部３４１の下端部から突出するように形成され、凸曲面状の先端面３３２を有している。なお、先端部３３は、小径筒状部３４１の下端部より内側に凹むように形成され、凹曲面状の先端面を有していてもよい。また、先端部３３は、副室中心軸線ＣＳの延在方向に直交する方向に沿って延在するように形成され、平坦状の先端面を有していてもよい。
【００３４】
図２、４〜６及び８に示されるように、噴孔４の長さ寸法をＬとした場合に、先端部３３は、肉厚ＴがＴ＜Ｌを満たす領域である薄肉領域５を有している。
【００３５】
上記の構成によれば、副室形成部３の先端部３３は、噴孔４の長さ寸法をＬとした場合に、肉厚ＴがＴ＜Ｌを満たす領域である薄肉領域５を有している。先端部３３の内部には複数の噴孔４が形成されているため、上記薄肉領域５は、噴孔４の周囲に形成されることとなる。このような薄肉領域５が、燃焼火炎がもたらす熱の影響が大きい先端部３３の噴孔４の周囲に形成されることで、複数の噴孔４の周囲の熱容量や剛性を小さくすることや、昇温時における複数の噴孔４の周囲の温度分布（温度差）を緩やかにすることができる。複数の噴孔４の周囲の熱容量や剛性を小さくすることで、複数の噴孔４の周囲における熱変形（熱膨張や熱収縮）がし易くなるため、複数の噴孔４の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。また、昇温時における複数の噴孔４の周囲の温度分布を緩やかにすることで、噴孔４の周囲における不均一な熱変形を抑制できるため、複数の噴孔４の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。よって、熱疲労による噴孔４の周囲のき裂発生を抑制することができる。
【００３６】
幾つかの実施形態では、図２、５に示されるように、上述した薄肉領域５は、先端部３３の先端３３１を含む領域である。先端部３３の先端３３１は、図２、５に示されるように、副室中心軸線ＣＳの延在方向において、筒状部３４と一体的に接続される端部とは反対側の端部である。
【００３７】
図２、５に示される実施形態では、副室形成部３は、第１薄肉領域５１を含む薄肉領域５を有する副室形成部３Ａ、３Ｃを含んでいる。副室形成部３Ａ、３Ｃの先端部３３は、図２、５に示されるように、副室中心軸線ＣＳの延在方向における噴孔４の主燃焼室側開口４２の下端縁４２２よりも先端３３１側では、先端３３１側に向かうにつれて徐々に肉厚が薄くなっている。副室形成部３Ａ、３Ｃの先端部３３の先端３３１側には、肉厚が噴孔長さＬと等しい部位の外周を構成する外周面３３３よりも曲率の小さい先端面３３２が形成されている。このため、先端部３３の先端面３３２が外周を構成する部位の肉厚Ｔは、噴孔４の噴孔長さＬより小さく形成されている。第１薄肉領域５１は、図２、５に示されるように、副室中心軸線ＣＳの延在方向における、先端３３１から噴孔４の副室側開口４１の下端縁４１２よりも下側までにわたって形成されている。第１薄肉領域５１は、噴孔４の周縁、すなわち、噴孔４の副室側開口４１や主燃焼室側開口４２を含んでいない。
【００３８】
上記の構成によれば、薄肉領域５（第１薄肉領域５１）は、先端部３３の先端３３１を含む領域であるので、先端部３３の先端３３１に薄肉領域５を有しない場合に比べて、先端部３３の先端３３１の肉厚を薄くできる。このため、噴孔４の周囲の熱容量や剛性を小さくすることや、昇温時における複数の噴孔４の周囲の温度分布を緩やかにすることができるので、熱疲労による噴孔４の周囲のき裂発生を抑制することができる。なお、先端部３３の先端３３１に薄肉領域５を有しない副室形成部３に対して、例えば切削等により先端部３３の先端３３１を含む薄肉領域５を形成することは容易である。
【００３９】
幾つかの実施形態では、図４、６及び８に示されるように、薄肉領域５（第２薄肉領域５２、第３薄肉領域５３）は、先端部３３において、先端部３３の周方向に隣接する一対の噴孔４の間を含む領域である。図２〜８に示される実施形態では、副室形成部３の、噴孔４の副室側開口４１の上端縁４１１を通過するとともに副室中心軸線ＣＳと直交する方向に延在する面における周方向の一部の肉厚Ｔ１が、上述した噴孔４の噴孔長さＬと同じ長さを有している。図３、４に示される実施形態では、副室形成部３は、第２薄肉領域５２を含む薄肉領域５を有する副室形成部３Ｂを含んでいる。図５、６に示される実施形態では、副室形成部３Ｃは、上述した第１薄肉領域５１に加えて、第２薄肉領域５２を含む薄肉領域５を有している。第２薄肉領域５２は、図４、６に示されるように、先端部３３において、先端部３３の周方向に隣接する一対の噴孔４の間にそれぞれ形成されている。図７、８に示される実施形態では、副室形成部３は、第３薄肉領域５３を含む薄肉領域５を有する副室形成部３Ｄを含んでいる。第３薄肉領域５３は、図７、８に示されるように、先端部３３において、先端部３３の周方向に隣接する一対の噴孔４の間にそれぞれ形成されている。
【００４０】
上記の構成によれば、薄肉領域５（第２薄肉領域５２、第３薄肉領域５３）は、先端部３３において、先端部３３の周方向に隣接する一対の噴孔４の間を含む領域であるので、周方向に隣接する一対の噴孔４の間の肉厚を薄くできる。このため、前記一対の噴孔４の周囲の熱容量や剛性を小さくすることや、昇温時における前記一対の噴孔４の周囲の温度分布を緩やかにすることができるので、熱疲労による噴孔４の周囲のき裂発生を抑制することができる。
【００４１】
幾つかの実施形態では、上述した第２薄肉領域５２は、図４、６に示されるように、先端部３３の主燃焼室２０に面する外周面（先端面３３２、外周面３３３）に形成された少なくとも１つの外側凹部３６、３７（凹部３５）を含んで構成されている。外側凹部３６、３７は、図３、５に示されるように、副室中心軸線ＣＳの延在方向において、少なくとも主燃焼室側開口４２の下端縁４２２から副室側開口４１の上端縁４１１までにわたって形成されている。図４、６に示される実施形態では、先端部３３に複数の外側凹部３６、３７が形成されており、複数の外側凹部３６、３７は、先端部３３の周方向に互いに間隔をおいて、且つ、先端部３３の周方向に隣接する一対の噴孔４の間に設けられている。
【００４２】
図３、４に示される実施形態では、副室形成部３Ｂは、副室中心軸線ＣＳの延在方向における筒状部３４の段差面３４３より先端部３３側や先端部３３の、外側凹部３６が形成されていない部分の肉厚が一定に形成されている。複数の外側凹部３６は、図３に示されるように、副室中心軸線ＣＳの延在方向における、先端部３３の先端面３３２から筒状部３４の段差面３４３までにわたるスリット状に形成されている。複数の外側凹部３６は、先端部３３の先端面３３２及び小径筒状部３４１の外周面３４４のそれぞれから、内側（副室３０に面する側）に円弧状の底面を有するように凹んで形成されている。このため、図４に示されるように、先端部３３の周方向における外側凹部３６が形成されている部分の肉厚Ｔは、周方向における外側凹部３６が形成されていない部分の肉厚Ｔ１より小さく形成されている。ここで、肉厚Ｔ１は、上述したように噴孔４の噴孔長さＬと同じ長さを有している。
【００４３】
図５、６に示される実施形態では、副室形成部３Ｃは、副室中心軸線ＣＳの延在方向における、筒状部３４の段差面３４３より先端部３３側、且つ、噴孔４の主燃焼室側開口４２の下端縁４２２を含む先端部３３の筒状部３４側、の外側凹部３７が形成されていない部分の肉厚が一定に形成されている。複数の外側凹部３７は、図５に示されるように、副室中心軸線ＣＳの延在方向における、先端部３３の先端面３３２から小径筒状部３４１の下端部までにわたるスリット状に形成されている。複数の外側凹部３７は、先端部３３の外周面３３３及び小径筒状部３４１の外周面３４４のそれぞれから、一定の深さになるように内側（副室３０に面する側）に円弧状の底面を有するように凹んで形成されている。このため、図６に示されるように、先端部３３の周方向における外側凹部３７が形成されている部分の肉厚Ｔは、周方向における外側凹部３７が形成されていない部分の肉厚Ｔ１より小さく形成されている。ここで、肉厚Ｔ１は、上述したように噴孔４の噴孔長さＬと同じ長さを有している。
【００４４】
上記の構成によれば、薄肉領域５（第２薄肉領域５２）は、先端部３３の主燃焼室２０に面する外周面（先端面３３２、外周面３３３）に形成された少なくとも１つの外側凹部３６、３７を含んで構成されている。すなわち、先端部３３の外周面に形成された少なくとも１つの外側凹部３６、３７により薄肉領域５が画定されているので、複数の噴孔４の主燃焼室側開口４２の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。なお、例えば切削等により先端部３３の外周面に外側凹部３６、３７を形成することは容易である。
【００４５】
幾つかの実施形態では、上述した第３薄肉領域５３は、図７、８に示されるように、先端部３３の副室３０に面する内周面（底面３１１、壁面３１２）に形成された少なくとも１つの内側凹部３８（凹部３５）を含んで構成されている。内側凹部３８は、図７に示されるように、副室中心軸線ＣＳの延在方向における、少なくとも主燃焼室側開口４２の下端縁４２２から副室側開口４１の上端縁４１１までにわたって形成されている。図８に示される実施形態では、先端部３３に複数の内側凹部３８が形成されており、複数の内側凹部３８は、先端部３３の周方向に互いに間隔をおいて、且つ、先端部３３の周方向に隣接する一対の噴孔４の間に設けられている。
【００４６】
図７、８に示される実施形態では、副室形成部３Ｄは、副室中心軸線ＣＳの延在方向における筒状部３４の段差面３４３より先端部３３側や先端部３３の、内側凹部３８が形成されていない部分の肉厚が一定に形成されている。複数の内側凹部３８は、図７に示されるように、副室中心軸線ＣＳの延在方向における、小径筒室３１０の底面３１１から大径筒室３２０の段差面３２２までにわたるスリット状に形成されている。複数の内側凹部３８は、小径筒室３１０の底面３１１及び壁面３１２から、一定の深さになるように内側（主燃焼室２０に面する側）に円弧状の底面を有するように凹んで形成されている。複数の内側凹部３８は、図８に示されるように、小径筒室３１０の底面３１１において互いに接続している。このため、図８に示されるように、先端部３３の周方向における内側凹部３８が形成されている部分の肉厚Ｔは、周方向における内側凹部３８が形成されていない部分の肉厚Ｔ１より小さく形成されている。ここで、肉厚Ｔ１は、上述したように噴孔４の噴孔長さＬと同じ長さを有している。
【００４７】
上記の構成によれば、薄肉領域５（第３薄肉領域５３）は先端部３３の副室３０に面する内周面（底面３１１、壁面３１２）に形成された少なくとも１つの内側凹部３８を含んで構成されている。すなわち、先端部３３の内周面に形成された少なくとも１つの内側凹部３８により薄肉領域５が画定されているので、複数の噴孔４の副室側開口４１の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。なお、内側凹部３８が、副室中心軸線ＣＳの延在方向における筒状部３４の段差面３４３までにわたって形成されている場合には、例えば切削等により先端部３３の内側に内側凹部３８を形成することは容易である。
【００４８】
上述した幾つかの実施形態では、図３、７に示されるように、上述した凹部３５（外側凹部３６、３７、内側凹部３８）は、副室中心軸線ＣＳの延在方向に沿って、先端部３３から上述した基準面ＲＰを越えて筒状部３４の少なくとも一部にわたって延在する。
【００４９】
上記の構成によれば、凹部３５は副室中心軸線ＣＳの延在方向に沿って、先端部３３から筒状部３４の少なくとも一部にわたって延在するので、筒状部３４の先端部３３側の少なくとも一部において、肉厚が薄く形成されている。このため、筒状部３４の先端部３３側の少なくとも一部において、熱変形がし易くなるため、先端部３３における熱が筒状部３４側に伝わり易くなる。このため、複数の噴孔の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。
【００５０】
図９は、他の一実施形態における副室形成部の先端部近傍を拡大して示す概略断面図であって、噴孔の副室側開口の周縁に形成された面取り形状について説明するための図である。図９に示される実施形態では、副室形成部３は、上述した副室側開口４１に面取り部４１４を有する副室形成部３Ｅを含んでいる。副室形成部３Ｅは、図９に示されるように、副室側開口４１の周縁の全周にわたってＣ面取り形状の面取り部４１４を有すること以外は、副室形成部３Ｃと同じ構成になっている。なお、副室形成部３Ａ、３Ｂ、３Ｄ及び後述する３Ｇの副室側開口４１に面取り部４１４を形成してもよい。また、主燃焼室側開口４２の全周にわたって面取り部を形成してもよい。上記の構成によれば、副室形成部３Ｅは副室側開口４１に面取り部４１４を有しているため、面取り部４１４を有していない場合に比べて、副室側開口４１を構成する部分の温度を低減できるので、複数の噴孔４の副室側開口４１の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。
【００５１】
（温度解析結果及び応力解析結果）
上述した幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１における副室形成部３について、温度解析及び温度解析結果に基づき応力解析を行った。以下に具体的に説明する。シリンダヘッド１２に設置された副室形成部３（副室口金１９）の先端部３３の先端面３３２及び外周面３３３、筒状部３４の段差面３４３及び外周面３４４、並びに小径筒室３１０の底面３１１及び壁面３１２等の各表面に応じた、エンジン運転時の雰囲気温度及び熱伝達率の変化等の熱条件を与えて温度解析を実施して、副室形成部３の温度変化を推定した。
【００５２】
図１０は、副室形成部の噴孔の周囲の温度解析結果及び応力解析結果を説明するための図である。上述した温度解析の結果、図１０に示される噴孔４の副室側開口４１は、副室形成部３の他の部分に比べて温度変化が急激であり、且つ、副室形成部３の他の部分に比べて高温になる。上述した温度解析結果に基づき、応力解析を行いひずみ変化を推定し、計測点Ｐ１〜Ｐ３の各点におけるひずみ範囲を算出した。ここで、計測点Ｐ１は、副室側開口４１の上端縁４１１上に位置し、計測点Ｐ３は、副室側開口４１の下端縁４１２上に位置している。計測点Ｐ２は、副室中心軸線ＣＳの延在方向において、副室側開口４１の上端縁４１１と下端縁４１２との間に位置する中間縁４１３上に位置している。なお、上述するような副室側開口４１に面取り部４１４を有する場合には、図９に示すように、面取り部４１４の主燃焼室２０側の周縁に上端縁４１１、下端縁４１２及び中間縁４１３が設けられている。
【００５３】
図１１は、第１薄肉領域を有する副室形成部の副室側開口における無次元化されたひずみ範囲を示す図表であって、薄肉領域を有しない副室形成部と比較するための図表である。図１２は、第１薄肉領域、第２薄肉領域及び副室側開口の周縁に形成された面取り形状を有する副室形成部の副室側開口における無次元化されたひずみ範囲を示す図表であって、薄肉領域を有しない副室形成部と比較するための図表である。図１１及び１２における３Ｆは、図２に２点鎖線で示すような先端が形成され、且つ、薄肉領域５を有しない副室形成部である。
【００５４】
図１１には、副室形成部３Ｆと副室形成部３Ａとの各計測点Ｐ１〜Ｐ３におけるひずみ範囲が副室形成部３Ｆを１とする比で無次元化されて表されるとともに、副室形成部３Ａの副室形成部３Ｆに対する低減率が表されている。図１１に示されるように、副室形成部３Ａは第１薄肉領域５１を有することで、副室形成部３Ｆに比べて、計測点Ｐ２におけるひずみ範囲が低減している。このため、副室形成部３Ａは、副室形成部３Ｆに比べて、周方向において互いに隣接する一対の噴孔４の間に生じるき裂の発生を抑制することができる。
【００５５】
図１２には、副室形成部３Ｆと副室形成部３Ｅとの各計測点Ｐ１〜Ｐ３におけるひずみ範囲が副室形成部３Ｆを１とする比で無次元化されて表されるとともに、副室形成部３Ｅの副室形成部３Ｆに対する低減率が表されている。図１２に示されるように、副室形成部３Ｅは、第１薄肉領域５１、第２薄肉領域５２及び副室側開口４１の面取り部４１４を有することで、副室形成部３Ｆに比べて、計測点Ｐ１〜Ｐ３の全ての点におけるひずみ範囲が低減している。また、副室形成部３Ｅは、図１１に示される副室形成部３Ａに比べて副室形成部３Ｆに対する低減率が大きい。このため、副室形成部３Ｅは、副室形成部３Ａ及び３Ｆに比べて、複数の噴孔４の周囲に生じる熱応力を低減でき、且つ、き裂の発生を抑制することができる。
【００５６】
上述した幾つかの実施形態では、先端部３３は、肉厚ＴがＴ＜Ｌを満たす領域である薄肉領域５を有していたが、後述する幾つかの実施形態では、先端部３３は、肉厚ＴがＴ＜Ｔ０を満たす領域である薄肉領域８を有している。以下、詳述する。
【００５７】
幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１における副室形成部３は、図２、３、５、７及び１３に示されるように、副室形成部３の副室中心軸線ＣＳが延在する方向（図中上下方向）に沿って延在する上述した筒状部３４と、筒状部３４の主燃焼室２０側の一端部（下端部）を塞ぐ上述した先端部３３とを含んでいる。ここで、図１３は、他の一実施形態における副室形成部の概略断面図である。
【００５８】
図２、３、５、７及び１３に示されるように、噴孔４の副室側開口４１の上端縁４１１から副室中心軸線ＣＳが延在する方向に沿って、主燃焼室２０側（図中下側）とは反対の方向に基準長さＲＬだけ離れた位置３４６を通過し、且つ、副室中心軸線ＣＳと直交する方向に延在する面を基準面ＲＰとする。ここで、基準長さＲＬは、噴孔４の噴孔径Ｄの３倍（所定倍）の長さである。先端部３３は、図２、３、５、７及び１３に示されるように、基準面ＲＰよりも主燃焼室２０側に位置している。つまり、基準面ＲＰは、噴孔４から離れており上述した燃焼火炎がもたらす熱の影響が小さい。これに対して、基準面ＲＰよりも主燃焼室２０側に位置する先端部３３は、上述した燃焼火炎がもたらす熱の影響が大きい。このため、先端部３３は、筒状部３４に比べて、薄肉領域８を設けることによる効果が大きい。
【００５９】
図２、４〜６、８、９及び１３に示されるように、基準面ＲＰにおける副室形成部３の肉厚をＴ０とした場合に、先端部３３は、肉厚ＴがＴ＜Ｔ０を満たす領域である薄肉領域８を有している。図２〜９に示される実施形態では、副室形成部３の、噴孔４の副室側開口４１の上端縁４１１を通過するとともに副室中心軸線ＣＳと直交する方向に延在する面と、基準面ＲＰと、の間は、副室中心軸線ＣＳと直交する方向に沿った断面形状が同一の筒状に形成されている。このため、先端部３３は、噴孔４の副室側開口４１の上端縁４１１を通過し、副室中心軸線ＣＳと直交する方向に延在する断面における周方向の一部が、上述した基準面ＲＰにおける肉厚Ｔ０と同じ肉厚Ｔ１を有している。図２〜９に示される実施形態では、上述したように、肉厚Ｔ１は、上述した噴孔４の噴孔長さＬと同じ長さを有している。なお、図３〜９に示される実施形態では、周方向における肉厚が一定ではないが、この場合には周方向における最大の肉厚を上述した肉厚Ｔ０や肉厚Ｔ１とする。
【００６０】
図２、５、９に示される実施形態では、薄肉領域８は、上述した薄肉領域５の第１薄肉領域５１と同一の領域である第１薄肉領域８１を含んでいる。図４、６に示される実施形態では、薄肉領域８は、上述した薄肉領域５の第２薄肉領域５２と同一の領域である第２薄肉領域８２を含んでいる。このため、第２薄肉領域８２は、先端部３３において、先端部３３の周方向に隣接する一対の噴孔４の間を含む領域である。また、第２薄肉領域８２は、先端部３３の主燃焼室２０に面する外周面（先端面３３２、外周面３３３）に形成された少なくとも１つの外側凹部３６、３７を含んで構成されている。図８に示される実施形態では、薄肉領域８は、上述した薄肉領域５の第３薄肉領域５３と同一の領域である第３薄肉領域８３を含んでいる。このため、第３薄肉領域８３は、先端部３３において、先端部３３の周方向に隣接する一対の噴孔４の間を含む領域である。また、第３薄肉領域８３は、先端部３３の副室３０に面する内周面（底面３１１、壁面３１２）に形成された少なくとも１つの内側凹部３８（凹部３５）を含んで構成されている。
【００６１】
図１３に示される実施形態では、副室形成部３は、第４薄肉領域８４を含む薄肉領域８を有する副室形成部３Ｇを含んでいる。副室形成部３Ｇの先端部３３は、図１３に示されるように、副室中心軸線ＣＳの延在方向における噴孔４の主燃焼室側開口４２の上端縁４２１よりも筒状部３４側では、先端３３１側に向かうにつれて徐々に肉厚が薄くなっており、上端縁４２１よりも先端３３１側では、肉厚が一定であり、該肉厚が噴孔長さＬ１と等しくなっている。このため、先端部３３の肉厚Ｔは、基準面ＲＰにおける肉厚Ｔ０より小さく形成されている。第４薄肉領域８４は、図１３に示されるように、副室中心軸線ＣＳの延在方向における、先端３３１から噴孔４の主燃焼室側開口４２の上端縁４２１より上方までにわたって形成されている。
【００６２】
上記の構成によれば、副室形成部３の先端部３３は、噴孔４の副室側開口４１の上端縁４１１から副室中心軸線ＣＳが延在する方向に沿って、主燃焼室２０側とは反対の方向に基準長さＲＬ、すなわち、噴孔４の噴孔径Ｄの３倍（所定倍）の長さだけ離れた位置３４６を通過し、且つ、副室中心軸線ＣＳと直交する方向に延在する基準面ＲＰよりも主燃焼室２０側に位置している。そして、先端部３３は、上記基準面ＲＰにおける副室形成部３の肉厚をＴ０とした場合に、肉厚ＴがＴ＜Ｔ０を満たす領域である薄肉領域８を有している。すなわち、薄肉領域８は、燃焼火炎がもたらす熱の影響が小さい基準面ＲＰよりも肉厚Ｔが薄い。このような薄肉領域８が、燃焼火炎がもたらす熱の影響が大きい先端部３３の噴孔４の周囲に形成されることで、複数の噴孔４の周囲の熱容量や剛性を小さくすることや、昇温時における複数の噴孔４の周囲の温度分布（温度差）を緩やかにすることができる。複数の噴孔４の周囲の熱容量や剛性を小さくすることで、複数の噴孔４の周囲における熱変形（熱膨張や熱収縮）がし易くなるため、複数の噴孔４の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。また、昇温時における複数の噴孔４の周囲の温度分布を緩やかにすることで、噴孔４の周囲における不均一な熱変形を抑制できるため、複数の噴孔４の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。よって、熱疲労による噴孔４の周囲のき裂発生を抑制することができる。
【００６３】
幾つかの実施形態では、図２、５及び１３に示されるように、上述した薄肉領域８（第１薄肉領域８１、第４薄肉領域８４）は、上述した先端３３１を含む領域である。
【００６４】
上記の構成によれば、薄肉領域８（第１薄肉領域８１、第４薄肉領域８４）は、先端部３３の先端３３１を含む領域であるので、先端部３３の先端３３１に薄肉領域８を有しない場合に比べて、先端部３３の先端３３１の肉厚を薄くできる。このため、噴孔４の周囲の熱容量や剛性を小さくすることや、昇温時における複数の噴孔４の周囲の温度分布を緩やかにすることができるので、熱疲労による噴孔４の周囲のき裂発生を抑制することができる。なお、先端部３３の先端３３１に薄肉領域８を有しない副室形成部３に対して、例えば切削等により先端部３３の先端３３１を含む薄肉領域８を形成することは容易である。
【００６５】
幾つかの実施形態では、図１３に示されるように、上述した薄肉領域８（第４薄肉領域８４）は、先端部３３において、噴孔４の主燃焼室側開口４２の周縁の少なくとも一部を含む領域である。ここで、主燃焼室側開口４２の周縁には、図１３に示されるような、上端縁４２１や下端縁４２２が含まれる。この場合には、噴孔４の噴孔長さＬ１は、上述した噴孔長さＬよりも短くなるので、先端部３３の噴孔４の内周を構成する部分の肉厚も薄くなる。図１３に示される実施形態では、第４薄肉領域８４は、噴孔４の主燃焼室側開口４２の上端縁４２１及び下端縁４２２の両方を含んでいる。
【００６６】
上記の構成によれば、薄肉領域８（第４薄肉領域８４）は、先端部３３において、噴孔４の主燃焼室側開口４２の周縁の少なくとも一部を含む領域であるので、噴孔４の周囲の肉厚を薄くすることができる。このため、噴孔４の周囲の熱容量や剛性を小さくすることや、昇温時における複数の噴孔４の周囲の温度分布を緩やかにすることができるので、熱疲労による噴孔４の周囲のき裂発生を抑制することができる。
【００６７】
なお、上述した幾つかの実施形態では、図２、３、５、７及び１３に示されるように、上端縁４１１と上述した位置３４６との間の長さである基準長さＲＬは、噴孔４の噴孔径Ｄの３倍（所定倍）の長さであったが、基準長さＲＬは噴孔径Ｄの３倍の長さより長くても短くてもよく、例えば、噴孔４の噴孔径Ｄの１倍、若しくは２倍の長さであってもよい。また、基準長さＲＬは零であってもよい。また、基準長さＲＬを短く、又は零にした場合には、基準長さＲＬに応じた位置に基準面ＲＰが設けられてもよい。基準長さＲＬを短くすると、先端部３３の範囲が狭くなるので、それに伴い薄肉領域８も噴孔４の周りに形成されることになる。このため、基準長さＲＬを長くした場合に比べて、複数の噴孔４の周囲に生じる熱ひずみ及び該熱ひずみが拘束されることで生じる熱応力を低減できる。
【００６８】
上述した幾つかの実施形態では、薄肉領域５は肉厚ＴがＴ＜Ｔ０を満たす領域であり、薄肉領域８は肉厚ＴがＴ＜Ｌを満たす領域であったが、他の幾つかの実施形態では、これらの肉厚Ｔの条件に加えて、薄肉領域５や薄肉領域８の肉厚Ｔは副室形成部３に加えられる内圧に耐えることができる最小の肉厚を有している。肉厚Ｔが薄い場合には、肉厚Ｔが厚い場合に比べて、強度が低下するが、複数の噴孔４の周囲の熱容量や剛性を小さくでき、複数の噴孔４の周囲に生じる熱応力を低減できる。薄肉領域５や薄肉領域８が上述した範囲内にあるような場合には、副室形成部３が必要強度を維持しつつ、き裂発生を効果的に抑制することができる。
【００６９】
また、上述した幾つかの実施形態では、薄肉領域５や薄肉領域８は、噴孔４の副室側開口４１及び主燃焼室側開口４２の周縁を含まない。この場合には、噴孔４の噴孔径Ｄや噴孔長さＬが維持されるので、噴孔４から噴出する燃焼火炎の性能を維持できる。
【００７０】
また、上述した幾つかの実施形態では、凹部３５は副室中心軸線ＣＳの延在方向に沿って形成されていたが、他の方向に沿って形成されていてもよい。例えば、凹部は先端部３３や筒状部３４における周方向に沿って形成されていてもよい。
【００７１】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００７２】
１      副室式ガスエンジン
１１      シリンダブロック
１２      シリンダヘッド
１３      シリンダ
１４      ピストン
１５      吸気ポート
１６      排気ポート
１７      吸気弁
１８      排気弁
１９      副室口金
２        主室形成部
２０        主燃焼室
３，３Ａ〜３Ｇ        副室形成部
３０        副室
３１      小径筒形成部
３１０      小径筒室
３１１        底面
３１２        壁面
３２      大径筒形成部
３２０      大径筒室
３２１        壁面
３２２        段差面
３３      先端部
３３１      先端
３３２      先端面
３３３      外周面
３４      筒状部
３４１      小径筒状部
３４２      大径筒状部
３４３      段差面
３４４，３４５      外周面
３４６      位置
３５      凹部
３６，３７  外側凹部
３８        内側凹部
４        噴孔
４１        副室側開口
４１１        上端縁
４１２        下端縁
４１３        中間縁
４１４        面取り部
４２        主燃焼室側開口
４２１        上端縁
４２２        下端縁
５        薄肉領域
５１        第１薄肉領域
５２        第２薄肉領域
５３        第３薄肉領域
６        着火装置
６１        着火部
７        副室ガス供給装置
７１        副室燃料ガス供給弁
８        薄肉領域
８１        第１薄肉領域
８２        第２薄肉領域
８３        第３薄肉領域
８４        第４薄肉領域
ＣＭ    主室中心軸線
ＣＰ    噴孔の中心線
ＣＳ    副室中心軸線
Ｄ      噴孔径
Ｌ，Ｌ１      噴孔長さ
Ｐ１〜Ｐ３  計測点
ＲＬ    基準長さ
ＲＰ    基準面
Ｔ，Ｔ０，Ｔ１    肉厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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