(57)【要約】【目的】燃焼の均一化によって燃焼効率の向上を図り、ＮＯｘ及び未燃炭化水素の排出量を低減させる副室式内燃機関の提供。【解決手段】主燃焼室（６）及び副室（８）を有する副室式内燃機関において、ピストン頂面（２ａ）を平面で構成し、副室（８）に連通し且つ主燃焼室（６）内に火炎ジェット（Ｊ）を噴射するノズル（７）は、噴射された火炎ジェット（Ｊ）が、ピストン頂面（２ａ）の中心からピストン半径寸法（Ｄｐ）の１／２以上半径方向外方へ離隔した位置に衝突する様に構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主燃焼室及び副室を有する副室式内燃機関において、ピストン頂面を平面で構成し、副室に連通し且つ主燃焼室内に火炎ジェットを噴射するノズルは、噴射された火炎ジェットが、ピストン頂面の中心からピストン半径寸法の１／２以上半径方向外方へ離隔した位置に衝突する様に構成されていることを特徴とする副室式内燃機関。
【請求項２】
前記ノズルは、噴射された火炎ジェットがピストンのクレビス部まで到達する様に構成されている請求項１の副室式内燃機関。
【請求項３】
前記平面状のピストン頂面と、前記ノズルと、吸気バルブ及び／又は排気バルブとが上死点で干渉しない様に構成されており、且つ、上死点で前記ピストン頂面とシリンダヘッドとの間隔が可及的小さくなる様に構成されている請求項１、２の副室式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、副室式内燃機関に関し、より詳細には、燃焼効率の向上、窒素酸化物（ＮＯｘ）、未燃炭化水素（ＵＨＣ）の排出量の低減を実現出来る様な副室式内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
副室式内燃機関では、球形状や図３に示す様なバスタブ形状といったように、主燃焼室中央部にスワールや乱流を発生させるためのキャビティー６０Ｃを有する主燃焼室６０に希薄混合気を供給し、その混合気の燃焼を促進させる。
そのために主燃焼室６０と連通する副燃焼室（副室）８０を設け、その副室８０に燃料濃度が比較的高い混合気を形成させて、急速燃焼させ、発生した高温の既燃ガスを主燃焼室６０内にノズル７０を介して火炎ジェットＪとして噴出させる構造を有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、上述したように、主燃焼室のキャビティー６０Ｃに火炎ジェットＪを衝突させる燃焼方式では、キャビティー６０Ｃ内の乱れやスワールによって内部の主室希薄混合気が急速に燃焼して燃焼温度が上がり過ぎ、ＮＯｘを発生し易くなる。
【０００４】
一方、主室キャビティー６０Ｃから外側のトップクリアランス部ＴＣやクレビス部（シリンダ１０の内壁とピストン２０の外周上方に形成される隙間）Ｃには、火炎ジェットＪや希薄混合気の火炎が伝播し難いため、希薄混合気が燃焼し難く、このような領域の希薄混合気は未燃燃料、未燃炭化水素（ＵＨＣ）の主要な排出原因となっている。
【０００５】
又、副室火炎ジェットがキャビティー中央（図３における符号Ｄの領域）に噴射されない噴孔Ｈの向きでは、副室８０真下にある主室キャビティー６０Ｃ領域の火炎伝播が他の領域に比べて遅れるため、未燃燃料が発生し易いという問題を抱えている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１４１０６４号公報（第３ページ、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、燃焼の均一化によって燃焼効率の向上を図り、ＮＯｘ及び未燃炭化水素の排出量を低減させる副室式内燃機関を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の副室式内燃機関（Ａ）は、主燃焼室（６）及び副室（８）を有する副室式内燃機関において、ピストン頂面（２ａ）を平面で構成し、副室（８）に連通し且つ主燃焼室（６）内に火炎ジェット（Ｊ）を噴射するノズル（７）は、噴射された火炎ジェット（Ｊ）が、ピストン頂面（２ａ）の中心からピストン半径寸法（Ｄｐ）の１／２以上半径方向外方へ離隔した位置に衝突する様に構成されている（請求項１）。
【０００９】
前記ノズル（７）は、噴射された火炎ジェット（Ｊ）がピストン（２）のクレビス部（２ｃ）まで到達する様に構成されている（請求項２）。
【００１０】
そして、前記平面状のピストン頂面（２ａ）と、前記ノズル（７）と、吸気バルブ及び／又は排気バルブとが上死点で干渉しない様に構成されており、且つ、上死点で前記ピストン頂面（２ａ）とシリンダヘッド（５）との間隔が可及的小さくなる様に構成されている（請求項３）。
【００１１】
係る構成を有する副室式内燃機関（Ａ）は、主燃焼室（６）の形状が均一の厚みの燃焼室形状となっていることに加え、噴射される火炎ジェット（Ｊ）が中心より遠方であるピストン頂面（２ａ）の中心からピストン半径寸法（Ｄｐ）の１／２以上半径方向外方へ離隔した位置に先に衝突する様に構成されているため、従来技術で見られるような球形状或いはバスタブ形状の主燃焼室（図３の符号６０Ｃ参照）の局所で一気に燃焼してしまうような偏った燃焼による局部の高温化が避けられ、したがって均一で安定した燃焼が得られる。
すなわち燃焼温度の高温化が回避されることでＮＯｘの発生が抑制される。
【００１２】
また、従来は温まり難く、未燃炭化水素、「ＵＨＣ」の主要な発生領域であった主燃焼室外のトップクリアランス部（ＴＣ）やクレビス部（Ｃ）に火炎ジェット（Ｊ）が到達しやすくなり、燃焼が促進されるために未燃炭化水素の発生が抑制される。
【００１３】
フラットピストンとすることで、従来の燃焼室のように複雑なキャビティー形状の加工が不要となり、ピストンの製作が簡略化される。
又、複雑なキャビティー形状に伴って起こり得るヒートスポット（局部高熱化）が発生し難く、燃焼温度も低下するため、ピストンの耐久性も向上し、従って機関の耐久性が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。ここで、図示の実施形態（図及び図２）では、副室式内燃機関として、例えば、副室式のガスエンジンが図示されている。
【００１５】
図１において、全体を符号Ａで示す副室式ガスエンジンＡは、シリンダライナ１内を上下に摺動するピストン２とシリンダライナ１を含むシリンダブロック３の上方にガスケット４を介して取付けられたシリンダヘッド５を有している。
【００１６】
ピストン２の上端であるピストン頂面２ａは平面で構成されている。一方、シリンダヘッド５の前記ピストン頂面２ａとで主燃焼室（キャビティー）６が形成される領域５ａも図示の例では平面に形成されている。したがって、上死点における主燃焼室６はトップクリアランスに等しく円盤状空間に形成されている。
【００１７】
シリンダヘッド５の主燃焼室６を形成する領域５ａの中央上方には、副室ホルダ７Ｈが領域５ａにノズル７の先端を突出させるように格納されている。
【００１８】
またノズル７の先端には図２に示すように、４つの噴孔７ａが周方向に等分割角度に配置され、上死点近傍においてその４つの噴孔７ａから噴射された火炎ジェットが、ピストン頂面２ａの中心からピストン半径寸法Ｄｐの１／２以上半径方向外方へ離隔した位置に衝突し、ピストン２のクレビス部（ピストンの外周で上縁部）２ｂまで到達する様に構成されている。
【００１９】
前記４つの噴孔７ａは副室ホルダ７Ｈ内に形成された副室８に連通している。
【００２０】
そして、前記平面状のピストン頂面２ａと、前記ノズル７の先端と、図示しない吸気バルブ及び／又は図示しない排気バルブとが上死点で干渉しない様に構成されており、且つ、上死点で前記ピストン頂面２ａとシリンダヘッド５との間隔が可及的小さくなる様に構成されている。
【００２１】
上述したような構成を有する本実施形態の副室式内燃機関は、主燃焼室６の形状が均一の厚みの燃焼室形状となっていることに加え、噴射される火炎ジェットＪが中心より遠方であるピストン頂面２ａの中心からピストン半径寸法Ｄｐの１／２以上半径方向外方へ離隔した位置に先に衝突する様に構成されているため、従来技術で見られるような球形状或いはバスタブ形状の主燃焼室（図３の符号６０Ｃ参照）の局所で一気に燃焼してしまうような偏った燃焼による局部の高温化が避けられ、したがって均一で安定した燃焼が得られる。
すなわち燃焼温度の高温化が回避されることでＮＯｘの発生が抑制される。
【００２２】
また、従来は未燃炭化水素、「ＵＨＣ」の主要な発生領域であった主燃焼室外のトップクリアランス部ＴＣやクレビス部Ｃにも火炎ジェットＪが到達しやすくなり、燃焼が促進されるために未燃炭化水素の発生が抑制される。
【００２３】
フラットピストンとすることで、従来の燃焼室のように複雑なキャビティー形状の加工が不要となり、ピストンの製作が簡略化される。
又、複雑なキャビティー形状に伴って起こり得るヒートスポット（局部高熱化）の発生し難く、燃焼温度も低下するため、ピストンの耐久性も向上し、従って機関の耐久性が向上する。
【００２４】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
（１）  ピストン頂面を平面で構成し、副室に連通し且つ主燃焼室内に火炎ジェットを噴射するノズルは、噴射された火炎ジェットが、ピストン頂面の中心からピストン半径寸法の１／２以上半径方向外方へ離隔した位置に衝突し、噴射された火炎ジェットがピストンのクレビス部まで到達する様に構成されているので、従来技術で見られるような球形状或いはバスタブ形状の主燃焼室の局所で一気に燃焼してしまうような偏った燃焼による局部の高温化が避けられ、したがって均一で安定した燃焼が得られる。
（２）  局部の高温化が避けられる結果、ＮＯｘの発生が抑制される。
（３）  従来は未燃炭化水素、「ＵＨＣ」の主要な発生領域であった主燃焼室外のトップクリアランス部やクレビス部に火炎ジェットが到達しやすくなり、燃焼が促進されるために未燃炭化水素の発生が抑制される。
（４）  フラットピストンとすることで、従来の燃焼室のように複雑なキャビティー形状の加工が不要となり、ピストンの製作が簡略化される。
（５）  フラットピストンとすることで、複雑なキャビティー形状に伴って起こり得るヒートスポット（局部高熱化）が発生し難く、燃焼温度も低下するため、ピストンの耐久性も向上し、従って機関の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の副室式内燃機関の燃焼室周りの縦断面図。
【図２】図２のＸ−Ｘ断面図。
【図３】従来技術の副室式内燃機関の燃焼室周りの縦断面図。
【図４】図３のＸ−Ｘ断面図。
【符号の説明】
１・・・シリンダライナ
２・・・ピストン
２ａ・・・ピストン頂面
２ｂ・・・クレビス部
３・・・シリンダブロック
４・・・ガスケット
５・・・シリンダヘッド
６・・・主燃焼室
７・・・ノズル
７Ｈ・・・副室ホルダ
７ａ・・・噴孔
８・・・副室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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