(57)【要約】【課題】主燃焼室及びその主燃焼室に隣接して設けられる副燃焼室を有する内燃機関であって、副燃焼室内への新気混合気の導入を円滑に行うことで副燃焼室における燃焼を安定させることが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関における副燃焼室２１１は、点火部２４１が一端側２１１ａに設けられ、上流側噴孔２１２及び下流側噴孔２１３が他端側２１１ｂに設けられた筒形状を成しており、他端側２１１ｂにおいて上流側噴孔２１２と対向し他端側２１１ｂから一端側２１１ａに延びるようにガイド部２１４が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関であって、
新気混合気が導入され燃焼する主燃焼室（６８）と、
前記主燃焼室に隣接して設けられ、前記主燃焼室から内部に新気混合気を導入し、新気混合気が燃焼した後の既燃ガスを排出する噴孔（２１２，２１２Ｃ，２１２Ｄ，２１３，２１３Ｃａ，２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃ）が設けられている副燃焼室（２１１）と、
前記副燃焼室の内部に導入される新気混合気に点火可能なように設けられている点火部（２４１）と、を備え、
前記噴孔は、前記主燃焼室に新気混合気を導入する吸気弁に近接して設けられる上流側噴孔（２１２，２１２Ｃ，２１２Ｄ）と、前記主燃焼室から既燃ガスを排出する排気弁に近接して設けられる下流側噴孔（２１３，２１３Ｃａ，２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃ，２１３Ｄａ，２１３Ｄｂ，２１３Ｄｃ）と、を含み、
前記副燃焼室は、前記点火部が一端側（２１１ａ）に設けられ、前記噴孔が他端側（２１１ｂ）に設けられた筒形状を成しており、前記他端側において前記上流側噴孔と対向し他端側から一端側に延びるようにガイド部（２１４，２１４Ｃ，２１４Ｄ）が設けられている、内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関であって、
更に、前記一端側において前記副燃焼室の内部に燃料を噴射可能なように設けられているインジェクタ（２３）を備えている、内燃機関。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関であって、
前記副燃焼室に新気混合気が導入される吸気タイミングの直前に、前記インジェクタから新気混合気が噴射される、内燃機関。
【請求項４】
請求項２に記載の内燃機関であって、
前記主燃焼室に新気混合気が導入される吸気弁駆動タイミングの直前に、前記インジェクタから新気混合気が噴射される、内燃機関。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関であって、
前記ガイド部は、前記副燃焼室の周壁に繋がって前記上流側噴孔と所定距離以上保ちつつ、前記上流側噴孔と前記下流側噴孔との間に介在するように設けられる一方で、前記点火部側が開放されている、内燃機関。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関であって、
前記上流側噴孔は、前記主燃焼室の中心よりも前記吸気弁側に配置されている、内燃機関。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関であって、
前記下流側噴孔は、前記他端側における前記副燃焼室と前記主燃焼室とを繋ぐように設けられ、
更に、前記一端側における前記副燃焼室と前記主燃焼室とを繋ぐ連通孔（２１６Ｄ）が設けられている、内燃機関。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関であって、
前記連通孔は、前記下流側噴孔よりも前記一端側且つ前記上流側噴孔に対して前記下流側噴孔よりも離れた位置で前記主燃焼室と繋がっている、内燃機関。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の内燃機関であって、
前記連通孔に、前記副燃焼室から前記主燃焼室に向かう既燃ガスの流量を調整する抑制弁が設けられている、内燃機関。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の内燃機関であって、
前記下流側噴孔から前記副燃焼室への新気混合気の流入を抑制する気流ガイド部が設けられている、内燃機関。
【請求項１１】
内燃機関であって、
新気混合気が導入され燃焼する主燃焼室（６８）と、
前記主燃焼室に隣接して設けられ、前記主燃焼室から内部に新気混合気を導入し、新気混合気が燃焼した後の既燃ガスを排出する噴孔（２１２，２１３）が設けられている副燃焼室（２１１Ｂ）と、
前記副燃焼室の内部に導入される新気混合気に点火可能なように設けられている点火部（２４１）と、を備え、
前記副燃焼室は、前記点火部が一端側（２１１ａ）に設けられ、前記噴孔が他端側（２１１ｂ）に設けられた筒形状を成しており、
前記一端側において前記副燃焼室の内部に燃料を噴射可能なように設けられているインジェクタ（２３）が設けられ、
前記噴孔は、前記主燃焼室に新気混合気を導入する吸気弁に近接して設けられる上流側噴孔（２１２）と、前記主燃焼室から既燃ガスを排出する排気弁に近接して設けられる下流側噴孔（２１３）と、を含み、
前記上流側噴孔側に前記点火部が配置される一方で、前記下流側噴孔側に前記インジェクタが配置されている、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、主燃焼室及びその主燃焼室に隣接して設けられる副燃焼室を有する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、主燃焼室及びその主燃焼室に隣接して設けられる副燃焼室を有する内燃機関が提案されている。例えば、下記特許文献１に記載の発明は、リーン限界を拡大するための内燃機関であって、主燃焼室と、副燃焼室と、旋回流形成部と、点火部と、旋回流減衰構造とを備えている。
【０００３】
副燃焼室は、主燃焼室に隣接して設けられている。旋回流形成部は、主燃焼室から副燃焼室に導入される新気混合気を、副燃焼室の内周面に沿って旋回させ、副燃焼室に新気混合気の旋回流を形成させる。
【０００４】
点火部は、副燃焼室の内部において副燃焼室の中心軸の近傍で且つ主燃焼室から離れた位置に配置されている。点火部は、主燃焼室から副燃焼室に導入された新気混合気を火花点火する。旋回流減衰構造は、副燃焼室の新気混合気の旋回流を少なくとも点火部の近傍において減衰する。
【０００５】
特許文献１には、開示されている発明の効果として、副燃焼室の新気混合気の旋回流を少なくとも点火部の近傍において旋回流減衰構造が減衰するので、副燃焼室の流動を全体として強化した場合でも、副燃焼室での着火を安定化することができると記載され、結果として、リーン限界を拡大することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１４４６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、副燃焼室内に導入した新気混合気が理想的に入れ替わることを前提とし、副燃焼室内の流動性の強化や点火部近傍での旋回流の減衰に配慮することで、副燃焼室内の着火を安定させている。
【０００８】
しかしながら、副燃焼室内に既に燃焼した既燃ガスが残留したまま新気混合気を導入して点火しても、着火不良による不完全燃焼を起こし、火炎が弱体化する。また、サイクルごとの火炎の強弱バラつきが大きくなりやすくなるため、火炎の制御が困難になる。
【０００９】
本開示は、主燃焼室及びその主燃焼室に隣接して設けられる副燃焼室を有する内燃機関であって、副燃焼室内への新気混合気の導入を円滑に行うことで副燃焼室における燃焼を安定させることが可能な内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示は、内燃機関であって、新気混合気が導入され燃焼する主燃焼室（６８）と、主燃焼室に隣接して設けられ、主燃焼室から内部に新気混合気を導入し、新気混合気が燃焼した後の既燃ガスを排出する噴孔（２１２，２１２Ｃ，２１２Ｄ，２１３，２１３Ｃａ，２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃ）が設けられている副燃焼室（２１１）と、副燃焼室の内部に導入される新気混合気に点火可能なように設けられている点火部（２４１）と、を備えている。噴孔は、主燃焼室に新気混合気を導入する吸気弁に近接して設けられる上流側噴孔（２１２，２１２Ｃ，２１２Ｄ）と、主燃焼室から既燃ガスを排出する排気弁に近接して設けられる下流側噴孔（２１３，２１３Ｃａ，２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃ，２１３Ｄａ，２１３Ｄｂ，２１３Ｄｃ）と、を含んでいる。副燃焼室は、点火部が一端側（２１１ａ）に設けられ、噴孔が他端側（２１１ｂ）に設けられた筒形状を成しており、他端側において上流側噴孔と対向し他端側から一端側に延びるようにガイド部（２１４，２１４Ｃ，２１４Ｄ）が設けられている。
【００１１】
副燃焼室の他端側において上流側噴孔と対向しつつ、他端側から一端側に延びるようにガイド部が設けられているので、上流側噴孔から導入された新気混合気はガイド部に沿って流れ、一端側に向かうように方向付けられる。点火部が設けられた一端側に新気混合気が向かうように方向付けられるので、一端側にも新気混合気が導入され既燃ガスが下流側噴孔に向けて押し出される。既燃ガスが押し出されて新気混合気が導入されるので、点火部による点火が新気混合気に伝搬し不完全燃焼を抑制すると共に温度を低下させることができ、機関の安定した作動を実現することができる。
【００１２】
尚、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載した括弧内の符号は、後述する「発明を実施するための形態」との対応関係を示すものであって、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」が、後述する「発明を実施するための形態」に限定されることを示すものではない。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によれば、主燃焼室及びその主燃焼室に隣接して設けられる副燃焼室を有する内燃機関であって、副燃焼室内への新気混合気の導入を円滑に行うことで副燃焼室における燃焼を安定させることが可能な内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施形態にかかる内燃機関を説明するための図である。
【図２】図２は、図１に示される副燃焼室を説明するための図である。
【図３】図３は、図１に示される副燃焼室を説明するための図である。
【図４】図４は、図１に示される副燃焼室を説明するための図である。
【図５】図５は、図１に示される副燃焼室を説明するための図である。
【図６】図６は、図１に示される副燃焼室の第１変形例を説明するための図である。
【図７】図７は、図１に示される副燃焼室の第２変形例を説明するための図である。
【図８】図８は、図１に示される副燃焼室の第３変形例を説明するための図である。
【図９】図９は、図８のＩＸ−ＩＸ断面を示す断面図である。
【図１０】図１０は、図８に示される副燃焼室と吸気弁及び排気弁との位置関係を説明するための図である。
【図１１】図１１は、図８に示される副燃焼室と吸気弁及び排気弁との位置関係を説明するための図である。
【図１２】図１２は、図８に示される副燃焼室の変形例を説明するための図である。
【図１３】図１３は、図１に示される副燃焼室の第４変形例を説明するための図である。
【図１４】図１４は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面を示す断面図である。
【図１５】図１５は、図１３に示される副燃焼室の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１に示される内燃機関３は、副燃焼室ユニット２、ピストン４、シリンダブロック５、及びシリンダヘッド６を備えている。ピストン４と、シリンダブロック５と、シリンダヘッド６とによって、主燃焼室６８が形成されている。主燃焼室６８は、ピストン４、シリンダブロック５、及びシリンダヘッド６に囲まれて形成される室である。
【００１７】
シリンダヘッド６には、吸気ポート６１及び排気ポート６２が形成されている。吸気ポート６１が主燃焼室６８に繋がる下流端部には、吸気弁６３が配置されている。排気ポート６２が主燃焼室６８に繋がる上流端部には、排気弁６４が配置されている。吸気弁６３は、吸気カム６５の回動に応じて開閉弁する。排気弁６４は、排気カム６６の回動に応じて開閉弁する。
【００１８】
吸気ポート６１は、取り込んだ空気を主燃焼室６８に供給するための流路である。吸気ポート６１には、ポートインジェクタ６７が設けられている。ポートインジェクタ６７は、吸気ポート６１に燃料を噴射する燃料噴射弁である。吸気ポート６１を通る空気に、ポートインジェクタ６７が燃料を噴射することで、新気混合気が生成される。吸気弁６３が開弁されると、新気混合気が主燃焼室６８に供給される。
【００１９】
排気ポート６２は、主燃焼室６８において新気混合気が燃焼した既燃ガスを排出するための流路である。排気弁６４が開弁されると、既燃ガスが主燃焼室６８から排出される。
【００２０】
副燃焼室ユニット２は、本体部２１と、インジェクタ２３と、点火プラグ２４と、を備えている。副燃焼室ユニット２は、その先端部分が主燃焼室６８内に突出するように配置されている。
【００２１】
図２を参照しながら、副燃焼室ユニット２について説明を続ける。本体部２１には、副燃焼室２１１が形成されている。副燃焼室２１１は、主燃焼室６８に隣接するように設けられている。
【００２２】
副燃焼室２１１は、軸２１１ｃを中心軸とした円筒形状を成している。副燃焼室２１１は、一端側２１１ａ及び他端側２１１ｂにおいて閉じられた円筒形状を成している。インジェクタ２３及び点火プラグ２４は、一端側２１１ａに設けられている。
【００２３】
インジェクタ２３は、その先端部分が副燃焼室２１１内に突出するように配置されている。インジェクタ２３から燃料を噴射することで、副燃焼室２１１内において新気混合気を生成することができる。
【００２４】
点火プラグ２４は、その先端部分である点火部２４１が副燃焼室２１１内に突出するように配置されている。点火部２４１に高電圧を印加して火花を発生させることで、副燃焼室２１１内の新気混合気を燃焼させることができる。
【００２５】
他端側２１１ｂには、上流側噴孔２１２、下流側噴孔２１３、及びガイド部２１４が設けられている。上流側噴孔２１２は、副燃焼室２１１の周壁を貫通する孔として設けられ、主燃焼室６８から副燃焼室２１１内に新気混合気を導入可能なように設けられている。下流側噴孔２１３は、副燃焼室２１１の周壁を貫通する孔として設けられ、主に副燃焼室２１１において新気混合気が燃焼した後の既燃ガスを主燃焼室６８に排出するように設けられている。
【００２６】
ガイド部２１４は、副燃焼室２１１内の他端側２１１ｂに、上流側噴孔２１２と対向するように設けられている。ガイド部２１４は、上流側噴孔２１２から導入された新気混合気が一端側２１１ａに向かうように設けられている。ガイド部２１４は、上流側噴孔２１２の中心軸２１２ｃの延長線上に交わるように設けられている。ガイド部２１４の上端位置２１４ａは、中心軸２１２ｃに沿った上流側噴孔２１２の投影領域に対応する位置に設けられていることも好ましい態様である。ガイド部２１４の上端位置２１４ａは、中心軸２１２ｃに沿った上流側噴孔２１２の投影領域に対応する位置より下側であって、中心軸２１２ｃと交わる位置に設定されてもよい。ガイド部２１４は、少なくとも上流側噴孔２１２の上端位置２１２ａまで設けられていることが好ましい。ガイド部２１４は、上流側噴孔２１２から導入される新気混合気を一端側２１１ａに方向付けができればよいので、副燃焼室２１１の軸２１１ｃよりも上流側噴孔２１２側のみに設けられていてもよい。
【００２７】
図１及び図２を参照しながら、内燃機関３の燃焼動作について説明する。吸気ポート６１に導入された新気空気に、ポートインジェクタ６７から燃料が噴射され、新気混合気が生成される。吸気行程において、吸気カム６５によって吸気弁６３は開状態とされ、新気混合気が吸気ポート６１から主燃焼室６８へ導入される。圧縮行程において、主燃焼室６８内の新気混合気の一部は、上流側噴孔２１２を通って主燃焼室６８から副燃焼室２１１へ導入される。インジェクタ２３の燃料噴射は、副燃焼室２１１へ新気混合気が導入される直前に行われることが好ましい一つの態様である。
【００２８】
副燃焼室２１１では、点火プラグ２４の点火部２４１により新気混合気が火花点火され、トーチが上流側噴孔２１２及び下流側噴孔２１３から主燃焼室６８へ放射される。主燃焼室６８内の新気混合気は、トーチによりトーチ点火され、燃焼する。膨張行程において、新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力は、ピストン４を押し下げる。
【００２９】
排気行程において、排気カム６６により排気弁６４は開状態とされ、主燃焼室６８で燃焼された後の既燃ガスは、主燃焼室６８から排気ポート６２へ排出される。
【００３０】
図３に示されるように、圧縮行程において、主燃焼室６８から副燃焼室２１１に導入される新気混合気は、ガイド部２１４によって一端側２１１ａに向けて方向付けられ、副燃焼室２１１の一端側２１１ａまで引き込まれる。
【００３１】
図４に示されるように、上流側噴孔２１２から導入される新気混合気の一端側２１１ａへの引き込み効果を高めるため、インジェクタ２３から燃料を副燃焼室２１１内に噴射することができる。インジェクタ２３からの燃料噴射によって一端側２１１ａが負圧となり、コアンダ効果によって上流側噴孔２１２から導入される新気混合気の一端側２１１ａへの引き込み効果が高まる。
【００３２】
上記したように、本実施形態における内燃機関３は、新気混合気が導入され燃焼する主燃焼室６８と、主燃焼室６８に隣接して設けられ、主燃焼室６８から内部に新気混合気を導入し、新気混合気が燃焼した後の既燃ガスを排出する噴孔が設けられている副燃焼室２１１と、副燃焼室２１１の内部に導入される新気混合気に点火可能なように設けられている点火部２４１と、を備えている。噴孔は、主燃焼室６８に新気混合気を導入する吸気弁に近接して設けられる上流側噴孔２１２と、主燃焼室６８から既燃ガスを排出する排気弁に近接して設けられる下流側噴孔２１３と、を含んでいる。副燃焼室２１１は、点火部２４１が一端側２１１ａに設けられ、上流側噴孔２１２及び下流側噴孔２１３が他端側２１１ｂに設けられた筒形状を成しており、他端側２１１ｂにおいて上流側噴孔２１２と対向し他端側２１１ｂから一端側２１１ａに延びるようにガイド部２１４が設けられている。
【００３３】
副燃焼室２１１の他端側２１１ｂにおいて上流側噴孔２１２と対向しつつ、他端側２１１ｂから一端側２１１ａに延びるようにガイド部２１４が設けられているので、上流側噴孔２１２から導入された新気混合気はガイド部２１４に沿って流れ、一端側２１１ａに向かうように方向付けられる。点火部２４１が設けられた一端側２１１ａに新気混合気が向かうように方向付けられるので、一端側２１１ａにも新気混合気が導入され既燃ガスが下流側噴孔２１３に向けて押し出される。既燃ガスが押し出されて新気混合気が導入されるので、点火部２４１による点火が新気混合気に伝搬し不完全燃焼を抑制すると共に温度を低下させることができ、機関の安定した作動を実現することができる。
【００３４】
本実施形態における内燃機関３は、更に、一端側２１１ａにおいて副燃焼室２１１の内部に燃料を噴射可能なように設けられているインジェクタ２３を備えている。
【００３５】
インジェクタ２３が新気混合気を一端側２１１ａから副燃焼室２１１の内部に噴射するので、他端側２１１ｂが負圧となりコアンダ効果によって上流側噴孔２１２から導入された新気混合気が一端側２１１ａに引き込まれる。従って、上流側噴孔２１２から導入された新気混合気の一端側２１１ａへの引き込みが促進され、不完全燃焼をより確実に抑制することができる。
【００３６】
尚、新気混合気を一端側２１１ａに引き込むという観点からは、インジェクタ２３が設けられていないものも好ましい一つの態様である。図６に示される第１変形例としての副燃焼室ユニット２Ａは、副燃焼室ユニット２からインジェクタ２３を除いたものとなっている。
【００３７】
図１から図４を参照しながら説明した内燃機関３では、副燃焼室２１１に新気混合気が導入される吸気タイミングの直前に、インジェクタ２３から新気混合気が噴射されることが好ましい一つの態様である。
【００３８】
副燃焼室２１１に新気混合気が導入される吸気タイミングの直前にインジェクタ２３から新気混合気を噴射することで、インジェクタ２３の噴霧が残った状態で新気混合気が上流側噴孔から導入されるので、コアンダ効果をより有効に活用して新気混合気を一端側２１１ａに引き込むことができる。
【００３９】
図５は、インジェクタ２３の燃料噴射タイミングを変更することで、新気混合気の吹き込み効果増大を狙う一例を説明するものである。図５（Ａ）に示されるように、吸気行程における吸気弁６３の開弁直前にインジェクタ２３から副燃焼室２１１内に燃料を噴射する。吸気行程における減圧効果とインジェクタ２３からの燃料噴射効果によって、副燃焼室２１１内に残留する既燃ガスが排出される。
【００４０】
続いて、図５（Ｂ）に示されるように、吸気行程における吸気弁６３の開弁後に新気混合気が副燃焼室２１１内に導入されるが、図５（Ａ）に示される副燃焼室２１１内の混合気排出処理を行うことで、より円滑に新気混合気を副燃焼室２１１内に導入することができる。
【００４１】
このように本実施形態では、主燃焼室６８に新気混合気が導入される吸気弁駆動タイミングの直前に、インジェクタ２３から新気混合気が噴射されることが好ましい一つの態様となる。
【００４２】
主燃焼室６８に新気混合気が導入される吸気バルブ駆動タイミングの直前においては、副燃焼室２１１内に新気混合気は導入されていないので、インジェクタ２３から新気混合気を噴射することで副燃焼室２１１の内圧を高めて残留する既燃ガスを押し出すことができる。既燃ガスを押し出した後に新気混合気が導入されるので、既燃ガスの残留量を低下させ、新気混合気の引き込みを促進することができる。尚、インジェクタ２３から噴射された燃料は一旦主燃焼室６８側に流れるが、その後新気混合気となって副燃焼室２１１内に戻ってくるので、無駄な燃料消費とはならない。既燃ガスを押し出した燃料は既燃ガスよりも噴孔近傍にいるので、主燃焼室６８内に導入された新気混合気と共に副燃焼室２１１内に導入され、燃焼に寄与する。この副燃焼室２１１への戻りがない場合でも、主燃焼室６８において燃焼に寄与する。
【００４３】
図７は、ガイド部２１４を省略し、インジェクタ２３及び点火プラグ２４の配置を工夫することで、新気混合気の引き込み効果増大を狙う第２変形例としての副燃焼室ユニット２Ｂを説明するものである。副燃焼室ユニット２Ｂは、副燃焼室ユニット２の他端側２１１ｂからガイド部２１４を除去したものとなっている。副燃焼室ユニット２Ｂは、一端側２１１ａにおいて、インジェクタ２３を下流側噴孔２１３側に、点火プラグ２４を上流側噴孔２１２側に、それぞれ設けている。
【００４４】
第２変形例としての副燃焼室ユニット２Ｂを含む内燃機関は、新気混合気が導入され燃焼する主燃焼室６８と、主燃焼室６８に隣接して設けられ、主燃焼室６８から内部に新気混合気を導入する上流側噴孔２１２及び新気混合気が燃焼した後の既燃ガスを排出する下流側噴孔２１３が設けられている副燃焼室２１１Ｂと、副燃焼室２１１Ｂの内部に導入される新気混合気に点火可能なように設けられている点火部２４１と、を備えている。
【００４５】
副燃焼室２１１Ｂは、点火部２４１が一端側２１１ａに設けられ、上流側噴孔２１２及び下流側噴孔２１３が他端側２１１ｂに設けられた筒形状を成しており、一端側２１１ａにおいて副燃焼室２１１Ｂの内部に燃料を噴射可能なように設けられているインジェクタ２３が設けられている。上流側噴孔２１２側に点火部２４１が配置される一方で、下流側噴孔２１３側にインジェクタ２３が配置されている。
【００４６】
インジェクタは他端部における下流側噴孔側に設けられているので、インジェクタから噴射される燃料は一端側における下流側噴孔側から他端側における上流側噴孔側に向かう。上流側噴孔は他端側においてインジェクタとは反対側に設けられているので、上流側噴孔から導入される新気混合気は、一端側のインジェクタに向かう。従って、上流側噴孔から導入された新気混合気と、インジェクタから噴射された新気混合気とは干渉せずに副燃焼室内を循環するので、上流側噴孔から導入された新気混合気の他端側への引き込みが促進され、不完全燃焼を抑制することができる。
【００４７】
続いて、図８を参照しながら、第３変形例としての副燃焼室ユニット２Ｃについて説明する。副燃焼室ユニット２Ｃは、副燃焼室ユニット２と同様に内燃機関３において用いられるものである。
【００４８】
副燃焼室ユニット２Ｃは、本体部２１と、インジェクタ２３と、点火プラグ２４と、を備えている。副燃焼室ユニット２Ｃは、その先端部分が主燃焼室６８内に突出するように配置されている。
【００４９】
本体部２１には、副燃焼室２１１が形成されている。副燃焼室２１１は、主燃焼室６８に隣接するように設けられている。
【００５０】
副燃焼室２１１は、中心軸回りに対称な円筒形状を成している。副燃焼室２１１は、一端側２１１ａ及び他端側２１１ｂにおいて閉じられた円筒形状を成している。インジェクタ２３及び点火プラグ２４は、一端側２１１ａに設けられている。
【００５１】
インジェクタ２３は、その先端部分が副燃焼室２１１内に突出するように配置されている。インジェクタ２３から燃料を噴射することで、副燃焼室２１１内において新気混合気を生成することができる。
【００５２】
点火プラグ２４は、その先端部分である点火部２４１が副燃焼室２１１内に突出するように配置されている。点火部２４１に高電圧を印加して火花を発生させることで、副燃焼室２１１内の新気混合気を燃焼させることができる。
【００５３】
他端側２１１ｂには、上流側噴孔２１２Ｃ、下流側噴孔２１３Ｃａ、下流側噴孔２１３Ｃｂ、及びガイド部２１４Ｃが設けられている。上流側噴孔２１２Ｃ、下流側噴孔２１３Ｃａ、下流側噴孔２１３Ｃｂ、ガイド部２１４Ｃ、及び図８には表されていない下流側噴孔２１３Ｃｃについて、ＩＸ−ＩＸ断面を示す図９を参照しながら説明する。図９に示されるように、下流側噴孔２１３Ｃｂと対向する位置に下流側噴孔２１３Ｃｃが設けられている。
【００５４】
上流側噴孔２１２Ｃは、副燃焼室２１１の周壁を貫通する孔として設けられ、主燃焼室６８から副燃焼室２１１内に新気混合気を導入するように設けられている。下流側噴孔２１３Ｃａ，２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃは、副燃焼室２１１の周壁を貫通する孔として設けられ、副燃焼室２１１において新気混合気が燃焼した後の既燃ガスを主燃焼室６８に排出するように設けられている。
【００５５】
下流側噴孔２１３Ｃａは、上流側噴孔２１２Ｃと対向する位置に設けられている。下流側噴孔２１３Ｃｂは、上流側噴孔２１２Ｃから下流側噴孔２１３Ｃａに至る周壁の途上に設けられている。下流側噴孔２１３Ｃｂと下流側噴孔２１３Ｃｃとは対向するように設けられ、上流側噴孔２１２Ｃ及び下流側噴孔２１３Ｃａの配置位置を副燃焼室２１１の軸線回りに９０度回転させた位置に設けられている。
【００５６】
ガイド部２１４Ｃは、副燃焼室２１１内の他端側２１１ｂに、上流側噴孔２１２Ｃと対向するように設けられている。ガイド部２１４Ｃは、副燃焼室２１１の周壁に繋がって上流側噴孔２１２Ｃと所定距離以上保ちつつ覆うように設けられる一方で、点火部２４１側が開放されている。
【００５７】
ガイド部２１４Ｃは、上流側噴孔２１２Ｃと、下流側噴孔２１３Ｃａ，２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃとの間に介在するように設けられている。ガイド部２１４Ｃは、上流側噴孔２１２Ｃから導入された新気混合気が下流側噴孔２１３Ｃａ，２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃには直接向かわず、一端側２１１ａに向かうように設けられている。ガイド部２１４Ｃの配置態様や上端位置については、ガイド部２１４の配置態様や上端位置の設定についての考え方と同様の考え方に基づいて定めることができる。
【００５８】
図１０及び図１１に示されるように、上流側噴孔２１２Ｃは、吸気弁６３側に設けられている。下流側噴孔２１３Ｃａは、排気弁６４側に設けられている。下流側噴孔２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃは、吸気弁６３と排気弁６４との間に設けられているが、上流側噴孔２１２Ｃよりは排気弁６４側に設けられている。このように配置することにより、新気混合気が上流側噴孔２１２Ｃを通って副燃焼室２１１内に導入される。
【００５９】
変形例としての副燃焼室ユニット２Ｃにおいては、ガイド部２１４Ｃは、副燃焼室２１１の周壁に繋がって上流側噴孔２１２Ｃと所定距離以上保ちつつ、上流側噴孔２１２Ｃを覆うように設けられる一方で、点火部２４１側が開放されている。ガイド部２１４Ｃは、上流側噴孔２１２Ｃと下流側噴孔２１３Ｃａ，２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃとの間に介在するように設けられている。
【００６０】
ガイド部２１４Ｃが、上流側噴孔２１２Ｃと所定距離以上を保ちながら上流側噴孔２１２Ｃを覆い、点火部２４１側は開放されるように設けられているので、上流側噴孔２１２Ｃから導入された新気混合気は、下流側噴孔２１３Ｃａ，２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃに向かわずに、ガイド部２１４Ｃに沿って点火部２４１側に向かう。ガイド部２１４Ｃが、上流側噴孔２１２Ｃと下流側噴孔２１３Ｃａ，２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃとの間に介在するように設けられており、点火部２４１側は開放されるように設けられているという観点からも同様の作用を奏する。このため、導入した新気混合気の点火部２４１への方向づけをより確実に行うことができる。
【００６１】
上流側噴孔２１２Ｃは、上流側噴孔２１２と同様に、主燃焼室６８の中心よりも主燃焼室６８に新気混合気を導入する吸気弁６３側に配置されている。
【００６２】
上流側噴孔２１２，２１２Ｃを吸気弁６３側に配置することで、上流側噴孔２１２，２１２Ｃへの新気混合気の導入が円滑なものとなり、上流側噴孔２１２，２１２Ｃを経由した副燃焼室２１１への新気混合気の導入及び既燃ガスとの置換が促進される。
【００６３】
ガイド部２１４は、１つの上流側噴孔２１２と１つの下流側噴孔２１３との間に介在するように設けられている一方で、ガイド部２１４Ｃは、１つの上流側噴孔２１２Ｃと３つの下流側噴孔２１３Ｃａ，２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃとの間に介在するように設けられている。上流側噴孔２１２Ｃから見て３つの下流側噴孔２１３Ｃａ，２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃの位置は多方向に分散しているので、ガイド部２１４Ｃによる上流側噴孔２１２Ｃの囲み効果は、ガイド部２１４による上流側噴孔２１２の囲み効果はより高まっている。
【００６４】
図１２に示されるように、下流側噴孔２１３Ｃａから副燃焼室２１１への新気混合気の流入を抑制する気流ガイド部２１５Ｃを設けることが好ましい。気流ガイド部２１５Ｃは、下流側噴孔２１３Ｃａの近傍且つ上流側噴孔２１２Ｃ側に設けられ、本体部２１の外壁から突出するように設けられている。気流ガイド部２１５Ｃは、下流側噴孔２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃの近傍且つ上流側噴孔２１２Ｃ側に設けることもできる。
【００６５】
副燃焼室２１１内部にガイド部２１４Ｃを設けているので、ガイド部２１４Ｃが無い場合に比較して、新気混合気が下流側噴孔２１３Ｃａ側や下流側噴孔２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃ側に回り込んで逆方向から流入するおそれがある。そこで、気流ガイド部２１５Ｃを設けることで、下流側噴孔２１３Ｃａや下流側噴孔２１３Ｃｂ，２１３Ｃｃからの新気混合気の流入を抑制し、上流側噴孔２１２Ｃからの新気混合気の供給を確保することができる。
【００６６】
続いて、図１３を参照しながら、第４変形例としての副燃焼室ユニット２Ｄについて説明する。副燃焼室ユニット２Ｄは、副燃焼室ユニット２と同様に内燃機関３において用いられるものである。
【００６７】
副燃焼室ユニット２Ｄは、本体部２１と、インジェクタ２３と、点火プラグ２４と、を備えている。副燃焼室ユニット２Ｄは、その先端部分が主燃焼室６８内に突出するように配置されている。
【００６８】
本体部２１には、副燃焼室２１１が形成されている。副燃焼室２１１は、主燃焼室６８に隣接するように設けられている。
【００６９】
副燃焼室２１１は、中心軸回りに対称な円筒形状を成している。副燃焼室２１１は、一端側２１１ａ及び他端側２１１ｂにおいて閉じられた円筒形状を成している。インジェクタ２３及び点火プラグ２４は、一端側２１１ａに設けられている。
【００７０】
インジェクタ２３は、その先端部分が副燃焼室２１１内に突出するように配置されている。インジェクタ２３から燃料を噴射することで、副燃焼室２１１内において新気混合気を生成することができる。
【００７１】
点火プラグ２４は、その先端部分である点火部２４１が副燃焼室２１１内に突出するように配置されている。点火部２４１に高電圧を印加して火花を発生させることで、副燃焼室２１１内の新気混合気を燃焼させることができる。
【００７２】
他端側２１１ｂには、上流側噴孔２１２Ｄ、下流側噴孔２１３Ｄａ、下流側噴孔２１３Ｄｂ、連通孔２１６Ｄ、及びガイド部２１４Ｄが設けられている。上流側噴孔２１２Ｄ、下流側噴孔２１３Ｄａ、下流側噴孔２１３Ｄｂ、連通孔２１６Ｄ、ガイド部２１４Ｄ、及び図１３には表されていない下流側噴孔２１３Ｄｃについて、ＸＩＶ−ＸＩＶ断面を示す図１４を参照しながら説明する。図１４に示されるように、下流側噴孔２１３Ｄｂと対向する位置に下流側噴孔２１３Ｄｃが設けられている。
【００７３】
上流側噴孔２１２Ｄは、副燃焼室２１１の周壁を貫通する孔として設けられ、主燃焼室６８から副燃焼室２１１内に新気混合気を導入するように設けられている。下流側噴孔２１３Ｄａ，２１３Ｄｂ，２１３Ｄｃ、及び連通孔２１６Ｄは、副燃焼室２１１の周壁を貫通する孔として設けられ、副燃焼室２１１において新気混合気が燃焼した後の既燃ガスを主燃焼室６８に排出するように設けられている。
【００７４】
下流側噴孔２１３Ｄａは、上流側噴孔２１２Ｄと対向する位置に設けられている。下流側噴孔２１３Ｄｂは、上流側噴孔２１２Ｄから下流側噴孔２１３Ｄａに至る周壁の途上に設けられている。下流側噴孔２１３Ｄｂと下流側噴孔２１３Ｄｃとは対向するように設けられ、上流側噴孔２１２Ｄ及び下流側噴孔２１３Ｄａの配置位置を副燃焼室２１１の軸線回りに９０度回転させた位置に設けられている。
【００７５】
下流側噴孔２１３Ｄａ，２１３Ｄｂ，２１３Ｄｃは、他端側２１１ｂにおける副燃焼室２１１と主燃焼室６８とを繋ぐように設けられている。連通孔２１６Ｄは、一端側２１１ａにおける副燃焼室２１１と主燃焼室６８とを繋ぐように設けられている。
【００７６】
連通孔２１６Ｄは、一方の開口部が一端側２１１ａにおける副燃焼室２１１内部に臨むように設けられている。連通孔２１６Ｄは、他方の開口部が主燃焼室６８に臨むように設けられている。連通孔２１６Ｄの他方の開口部は、下流側噴孔２１３Ｄａよりも上方において主燃焼室６８に対して開口するように設けられている。
【００７７】
ガイド部２１４Ｄは、副燃焼室２１１内の他端側２１１ｂに、上流側噴孔２１２Ｄと対向するように設けられている。ガイド部２１４Ｄは、副燃焼室２１１の周壁に繋がって上流側噴孔２１２Ｄと所定距離以上保ちつつ覆うように設けられる一方で、点火部２４１側が開放されている。
【００７８】
ガイド部２１４Ｄは、上流側噴孔２１２Ｄと、下流側噴孔２１３Ｄａ，２１３Ｄｂ，２１３Ｄｃとの間に介在するように設けられている。ガイド部２１４Ｄは、上流側噴孔２１２Ｄから導入された新気混合気が下流側噴孔２１３Ｄａ，２１３Ｄｂ，２１３Ｄｃには直接向かわず、一端側２１１ａに向かうように設けられている。ガイド部２１４Ｄの配置態様や上端位置については、ガイド部２１４の配置態様や上端位置の設定についての考え方と同様の考え方に基づいて定めることができる。
【００７９】
第４変形例としての副燃焼室ユニット２Ｄが設けられた内燃機関では、下流側噴孔２１３Ｄａ，２１３Ｄｂ，２１３Ｄｃは、他端側２１１ｂにおける副燃焼室２１１と主燃焼室６８とを繋ぐように設けられ、更に、一端側２１１ａにおける副燃焼室２１１と主燃焼室６８とを繋ぐ連通孔２１６Ｄが設けられている。
【００８０】
下流側噴孔２１３Ｄａ，２１３Ｄｂ，２１３Ｄｃに加えて設けられている連通孔２１６Ｄが、一端側２１１ａにおける副燃焼室２１１と主燃焼室６８とを繋いでいるので、他端側２１１ｂに設けられた上流側噴孔２１２Ｄから導入された新気混合気が点火部２４１に向かって燃焼し既燃ガスとなったものが連通孔２１６Ｄを経由して押し出され、既燃ガスと新気混合気との置換が促進される。
【００８１】
連通孔２１６Ｄは、下流側噴孔２１３Ｄａ，２１３Ｄｂ，２１３Ｄｃよりも一端側２１１ａ且つ上流側噴孔２１２Ｄに対して下流側噴孔２１３Ｄａ，２１３Ｄｂ，２１３Ｄｃよりも離れた位置において主燃焼室６８と繋がっている。
【００８２】
主燃焼室６８において下流側噴孔２１３Ｄａ，２１３Ｄｂ，２１３Ｄｃよりも一端側２１１ａに寄った領域は、既燃ガスの流速が低下し流れが淀んだ領域となりやすい。連通孔２１６Ｄが主燃焼室６８に臨む位置を、下流側噴孔２１３Ｄａ，２１３Ｄｂ，２１３Ｄｃよりも一端側２１１ａに寄った領域且つ上流側噴孔２１２Ｄからより離隔し吸気流の弱い静圧領域とすることで、既燃ガスの流れた淀んだ部分に副燃焼室２１１からの既燃ガスを送り込むことができる。そのため、主燃焼室６８内における既燃ガスの滞留を抑制することができ、置換を促進することができる。
【００８３】
図１５に示される副燃焼室ユニット２Ｄｒは、副燃焼室ユニット２Ｄの変形例であって、抑制弁２１６Ｄｒが設けられている。抑制弁２１６Ｄｒは、連通孔２１６Ｄの途上に設けられ、副燃焼室２１１から主燃焼室６８に向かう既燃ガスの流量を調整することができる。
【００８４】
このように、抑制弁２１６Ｄｒを設けることで、副燃焼室２１１から連通孔２１６Ｄを経由して主燃焼室６８に至る既燃ガスの流量を調整することができる。
【００８５】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００８６】
６８：主燃焼室
２１１：副燃焼室
２１１ａ：一端側
２１１ｂ：他端側
２１２：上流側噴孔
２１３：下流側噴孔
２１４：ガイド部
【図１】
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【図２】
2019190432.tif 000004
【図３】
2019190432.tif 000005
【図４】
2019190432.tif 000006
【図５】
2019190432.tif 000007
【図６】
2019190432.tif 000008
【図７】
2019190432.tif 000009
【図８】
2019190432.tif 000010
【図９】
2019190432.tif 000011
【図１０】
2019190432.tif 000012
【図１１】
2019190432.tif 000013
【図１２】
2019190432.tif 000014
【図１３】
2019190432.tif 000015
【図１４】
2019190432.tif 000016
【図１５】
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