(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関内の混合気に点火するシステムであって；
点火装置を有する点火プラグと；
前記点火プラグを収容するプラグ収容部と、前記プラグ収容部の周囲のエンジン冷却液流路と、を有するエンクロージャとを備え；
前記エンクロージャは、流体を収容する内側チャンバよりも容量の大きい外側チャンバを前記点火プラグの端部周りに画成し、前記内側チャンバは前記点火装置を囲み、前記外側チャンバは前記エンクロージャの内側と外側との間に噴流路を有し、前記外側チャンバは、前記噴流路を通って流入する流れを前記外側チャンバ内で循環させるように導いて前記流入する流れと再合流させるようにカーブしており；
前記エンクロージャは、前記噴流路及び前記外側チャンバを含む第１の部品と、前記第１の部品に結合された第２の部品であって前記プラグ収容部を画成する第２の部品とを有し；
前記第２の部品は、前記エンジン冷却液流路の対向する両端部のみにおいて前記第１の部品に接触する；
システム。
【請求項２】
前記プラグ収容部の端部は、前記外側チャンバへと開口しており、前記エンジン冷却液流路は、前記プラグ収容部の外側で、前記内側チャンバの側壁の付近にある；
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記エンクロージャは前記噴流路を画成する端部キャップを有し；
前記噴流路は、中央流路と、前記内燃機関の前記外側チャンバと燃焼室との間の複数の異なる方向に向いた側部流路とを有する；
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記側部流路は直線状である；
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
内燃機関内の混合気に点火するシステムであって；
点火装置を有する点火プラグと；
前記点火プラグを収容するプラグ収容部と、前記プラグ収容部の周囲のエンジン冷却液流路と、を有するエンクロージャとを備え；
前記エンクロージャは、流体を収容する内側チャンバよりも容量の大きい外側チャンバを前記点火プラグの端部周りに画成し、前記内側チャンバは前記点火装置を囲み、前記外側チャンバは前記エンクロージャの内側と外側との間に噴流路を有し、前記外側チャンバは、前記噴流路を通って流入する流れを前記外側チャンバ内で循環させるように導いて前記流入する流れと再合流させるようにカーブしており；
前記エンクロージャは前記噴流路を画成する端部キャップを有し；
前記噴流路は、中央流路と、前記内燃機関の前記外側チャンバと燃焼室との間の複数の異なる方向に向いた側部流路とを有し；
前記複数の側部流路は、第１の最小直径を有する第１の組の側部流路と、前記第１の最小直径よりも大きい第２の最小直径を有する第２の組の側部流路とを有する；
システム。
【請求項６】
前記端部キャップは、前記中央流路を画成する第１の副部品と、前記側部流路を画成する第２の副部品とを有し、前記中央流路は直線状である；
請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
内燃機関内の混合気に点火するシステムであって；
点火装置を有する点火プラグと；
前記点火プラグを収容するプラグ収容部と、前記プラグ収容部の周囲のエンジン冷却液流路と、を有するエンクロージャとを備え；
前記エンクロージャは、流体を収容する内側チャンバよりも容量の大きい外側チャンバを前記点火プラグの端部周りに画成し、前記内側チャンバは前記点火装置を囲み、前記外側チャンバは前記エンクロージャの内側と外側との間に噴流路を有し、前記外側チャンバは、前記噴流路を通って流入する流れを前記外側チャンバ内で循環させるように導いて前記流入する流れと再合流させるようにカーブしており；
前記エンクロージャは、前記噴流路及び前記外側チャンバを含む第１の部品と、前記第１の部品に結合された第２の部品であって前記プラグ収容部を画成する第２の部品とを有し；
前記第１の部品は実質的に第１の材料でできており、前記第２の部品は実質的に第２の材料でできており、前記第１の材料は前記第２の材料よりも熱伝導率が低い；
システム。
【請求項８】
前記外側チャンバの側壁面は遮熱被覆されている；
請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記エンクロージャは、前記エンクロージャが前記内燃機関に結合しているときに、前記内燃機関のエンジン冷却液流路によってエンジン冷却液を連通させるように構成されたエンジン冷却液入口を画成する；
請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記外側チャンバは、前記外側チャンバ内を循環する流れと前記噴流路から流入する流れとを、前記噴流路付近で、前記流入する流れに直交して、又は概ね前記流入する流れの方向で、再合流させるように湾曲している；
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
内燃機関の内部で空気／燃料混合気に点火する方法であって；
前記空気／燃料混合気を、前記内燃機関の燃焼室から前記燃焼室付近のエンクロージャ内に流入する空気／燃料混合気の流れとして収容するステップと、
前記エンクロージャ内に収容した前記空気／燃料混合気の一部を、第１の点火本体と第２の点火本体との間の点火間隙へ向け、前記空気／燃料混合気の別の部分を前記エンクロージャ内で循環させ、前記流入する空気／燃料混合気と再合流させるステップと；
前記点火間隙内の前記空気／燃料混合気に点火するステップと；
エンジン冷却液を前記エンクロージャ内のエンジン冷却液流路を通って連通させ、前記第１の点火本体及び前記第２の点火本体を冷却するステップと；
第１の最小直径を有する第１の組の側部流路と、前記第１の最小直径よりも大きい第２の最小直径を有する第２の組の側部流路とを通って、前記エンクロージャから前記燃焼室内に火炎を噴射するステップとを備える；
方法。
【請求項１２】
前記第１の組の側部流路を通って噴射された火炎よりも前記燃焼室内のさらに遠くまで移動するように火炎を前記第２の組の側部流路を通して噴射するステップを備える；
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記エンクロージャは外側エンクロージャであり、前記外側エンクロージャ内に収容した前記空気／燃料混合気を前記第１の点火本体及び前記第２の点火本体へ向けるステップは、前記外側エンクロージャ内に収容した前記空気／燃料混合気を、前記外側エンクロージャ内の内側エンクロージャに衝突させるステップを含み；
前記内側エンクロージャに衝突した前記空気／燃料混合気を前記内側エンクロージャ内に収容するステップと、前記内側エンクロージャ内に収容した前記空気／燃料混合気を前記点火間隙内へ向けるステップとを備える；
請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記内燃機関に筒状の収容ハウジングが結合しているときに、前記内燃機関の前記エンジン冷却液流路によってエンジン冷却液を連通させるステップを含み、前記筒状の収容ハウジングは、前記エンクロージャを含むと共に、前記内燃機関に結合するように構成されている；
請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
点火装置を有する点火プラグと；
前記点火プラグを収容するエンクロージャとを備え；
前記エンクロージャは、
噴流路及び外側チャンバを含む第１の部品であって、流体を収容する内側チャンバよりも容量の大きい前記外側チャンバを前記点火プラグの端部周りに画成し、前記内側チャンバは前記点火装置を囲み、前記外側チャンバは前記エンクロージャの内側と外側との間に前記噴流路を有し、前記外側チャンバは、前記噴流路を通って流入する流れを、前記外側チャンバ内で循環させるように導いて前記流入する流れと再合流するようにカーブして構成された、第１の部品と、
前記第１の部品に結合されてプラグ収容部を画成する第２の部品であって、前記外側チャンバから離れているエンジン冷却液流路を画成する、第２の部品とを有し；
前記第１の部品は実質的に第１の材料でできており、前記第２の部品は実質的に第２の材料でできており、前記第１の材料は前記第２の材料よりも熱伝導率が低い；
内燃機関。
【請求項１６】
前記エンジン冷却液流路は、環状であって前記プラグ収容部の周囲を周方向へ延在し、前記点火装置と軸線方向に一致する；
請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記エンクロージャは、前記噴流路及び前記外側チャンバを含む第１の部品と、前記第１の部品に結合された第２の部品であって前記プラグ収容部を画成する第２の部品とを有する；
請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記流入する空気／燃料混合気の流れを、前記空気／燃料混合気に直交して、又は概ね前記流入する空気／燃料混合気の流れの方向で、再合流させるステップを備える；
請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記外側チャンバは前記プラグ収容部の中心線に対称に形成されており、前記外側チャンバは、前記噴流路を通って流入する流れを前記外側チャンバ内で対称に循環させるように導いて前記流入する流れと再合流させるようにカーブしている；
請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記噴流路は前記外側チャンバの中心線に対称に配置されており、前記外側チャンバは、前記噴流路を通って流入する流れを前記外側チャンバ内で対称に循環させるように導いて前記流入する流れと再合流させるようにカーブしている；
請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１３年６月１０日に提出された米国特許出願１３／９１３，９４０の部分継続出願であってこれに基づいて優先権を主張した２０１４年８月１３日に出願された米国特許出願第１４／４５８，９４７号に基づく優先権を主張し、当該米国特許出願のすべての記載内容を援用する。
【背景技術】
【０００２】
天然ガス等の気体燃料で作動するエンジンは、一般に、希薄混合気が供給される。希薄混合気は、燃焼のための化学量論量を超える過剰空気を含む、空気と燃料の混合気である。あるエンジンでは、点火プラグ内の複数のチャンバによって、希薄混合気のより効率的な燃焼を可能にすることができる。しかし、点火装置付近のチャンバ内の残留熱が早期点火を引き起こす可能性があり、結果として燃焼効率が制限されてしまう。さらに、別のチャンバ内の残留熱は燃焼効率を向上させることができる。したがって、多室式点火プラグ内の熱伝導を効率的に管理することによって燃焼効率を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】副室内の予燃焼チャンバ点火プラグを含む内燃機関の一部の側面断面図である。
【図２】例示の予燃焼チャンバスパークプラグの一部の片側断面図である。
【０００４】
【図３Ａ】例示の予燃焼チャンバ点火プラグと副室の一部の片側断面図であって、点火前の予燃焼チャンバと副室への流入を示す図である。
【図３Ｂ】例示の予燃焼チャンバ点火プラグと副室の一部の片側断面図であって、点火後の予燃焼チャンバと副室への流出を示す図である。
【０００５】
【図４Ａ】点火プラグ及び副室の別の例の片側断面図である。
【図４Ｂ】端部キャップが無い例を示す片側断面図である。
【図４Ｃ】点火プラグ及び副室の別の例の片側断面図である。
【図４Ｄ】点火プラグ及び副室の別の例の片側断面図である。
【図４Ｅ】副室内に延びる点火装置の点火本体を示す図である。
【図４Ｆ】点火プラグ及び副室の別の例の片側断面図である。
【図４Ｇ】点火プラグ及び副室の別の例の片側断面図である。
【図４Ｈ】スロットが形成されたディスク型端部キャップの斜視図である。
【０００６】
【図５】複数の側部流路を示す例示の筒状収容ハウジングの一部を示す外観斜視図である。
【０００７】
【図６】例示のＭ１８サイズの点火プラグにおける、クランク角に対する主燃焼室内及び点火プラグ内の平均圧力を示すグラフである。
【０００８】
【図７】エンジン冷却液流路を画成する筒状収容ハウジングを示す、副室内の別の例の予燃焼チャンバ点火プラグを含む内燃機関の一部の側面断面図である。
【０００９】
【図８】例示の予燃焼チャンバ点火プラグ及びエンジン冷却液流路を画成する筒状収容ハウジングの一部の片側断面図である。
【００１０】
【図９】副室及び噴流路を有する例示の筒状収容ハウジングの一部の詳細片側断面図である。
【００１１】
上記図面における同様の符号は同様の要素を指す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここに記載する概念は、副室を用いてエンジンの燃焼室内の空気／燃料混合気を点火することに関する。
【００１３】
図１は、例示の内燃機関１００の一部の断面を示す。例示の内燃機関１００は、往復動機関であり、ヘッド１０２、ブロック１２２及びピストン１０４を含む。ピストン１０４は、ブロック１２２の内側のシリンダ内に配置される。ピストン１０４は、エンジンの作動中、シリンダ内を往復動することができる。燃焼室１０６は、ヘッド１０２とピストン１０４との間のシリンダの内側に配置された容積部であり、ブロック１２２により区画されている。
【００１４】
例示の内燃機関１００は、吸気弁１１０を有する吸気路１０８と、排気弁１１４を有する排気路１１２とを含む。吸気路１０８及び排気路１１２は、燃焼室１０６に隣接するヘッド１０２内にあり、吸気弁１１０及び排気弁１１４は、燃焼室１０６の壁の一部を形成する。エンジンの作動中、吸気弁１１０が開いて新鮮な空気／燃料混合気が吸気路１０８から燃焼室１０６へ充填されるようにする。他の例では、吸気弁１１０が空気のみを導入し、燃焼室内燃料噴射器が燃料を導入して燃焼室１０６内に空気／燃料混合気を形成する。燃焼の後、排気弁１１４が開き燃焼による残留物を燃焼室１０６から出して、排気路１１２中に排出する。ここに記載する概念は往復動内燃機関に関連して記載されているが、内燃機関の他の構成にも適用できよう。
【００１５】
例示の内燃機関１００は、例示の筒状の収容ハウジング１１６と、点火プラグ１２４とを含む。筒状の収容ハウジング１１６は、ヘッド１０２内に配置されており、ヘッド１０２へ螺着及び／又は他の方法で結合されている。いくつかの例では、筒状の収容ハウジング１１６は、燃焼室１０６内に延在してもよく、燃焼室１０６の壁と面一であってもよく、燃焼室１０６の壁から凹んでいてもよい。例示の点火プラグ１２４は、例示の筒状の収容ハウジング１１６内に収容され、螺着及び／又は他の方法でハウジングに結合されている。筒状の収容ハウジング１１６は、このようにして、点火プラグ１２４の周りに外側エンクロージャ（包囲構造体）を画成することになる。
【００１６】
副室１２０は、筒状の収容ハウジング１１６内の外側チャンバであり、燃焼室１０６に隣接するがこれとは別体である。いくつかの例では、副室１２０をヘッド１０２自体に形成可能であり、筒状の収容ハウジング１１６をなくすことができる。また、副室１２０は、点火プラグ１２４の内部にも隣接するがこれとは別体である。他の例における副室１２０は、別体のハウジングにではなく、点火プラグ１２４に一体化することができる（例えば共通の又は結合されたハウジング又はエンクロージャ内で）。副室１２０は、筒状の収容ハウジング１１６と点火プラグ１２４との中心線に対称な形を有して示されるが、他の例では非対称形であってもよい。図中、副室１２０の最大横方向内側寸法（例えば直径）は、点火プラグ１２４及びシェル（外殻）の最大横方向内側寸法より大きい。また、副室１２０の内部容積は、プラグ１２４の流体収容容積より大きい。ある例では、副室１２０の内部容積を、プラグ１２４の流体収容容積の１０倍、２０倍又は３０倍もの容積にすることができる。
【００１７】
例示の筒状の収容ハウジング１１６は、異なる方向に向いた複数の側部流路１１８（分岐した側部流路１１８）を含む。側部流路１１８は、筒状の収容ハウジング１１６の外部で終端を成す外端部を含み、表向きは燃焼室１０６の内側に配置されている。側部流路１１８の内端部は、副室１２０内に開口する中央流路１２６へ収束する。側部流路１１８は、数を１つ以上とすることができ、中央流路１２６から発散するように方向付けて（分岐して）筒状の収容ハウジング１１６に対称又は非対称のパターンで配置することができる。側部流路１１８により、充填物、火炎、及び残留物を副室１２０と燃焼室１０６との間に流すことができる。以下、詳細に検討するように、副室１２０内の空気／燃料混合気が点火された後、側部流路１１８及び中央流路１２６は噴流路として作動し、副室１２０からの燃焼している空気／燃料混合気を噴出して発散（広がる）噴流炎とし、噴流炎は燃焼室１０６の奥深くに達して燃焼室１０６内の充填物に点火する。また、側部流路１１８と中央流路１２６とは、燃焼室１０６からの新鮮な空気／燃料混合気をプラグ１２４中に噴出する。中央流路１２６はその流れを、副室１２０の中央に沿う集約した流れとして噴出し、それを主として点火プラグ１２４へ向ける。
【００１８】
点火プラグ１２４は、燃焼室内の充填物に点火するための火炎核を発生するように構成された装置であって、スパークプラグ、熱面点火装置、レーザ点火装置及び／又は他のタイプの点火装置等がある。図１のプラグ１２４は、火炎核発生位置を取り囲む内側チャンバを画成するエンクロージャを含む点で「予燃焼チャンバ」タイプのプラグである。このエンクロージャ自体は副室１２０中で囲まれるため、内側エンクロージャである。しかし、点火プラグ１２４は、オープンエンドプラグを含め、他の構成も可能である。また、スパーク面は、フロー制限端部キャップがあってもなくても、点火プラグ用キャビティ（空洞）内に収容したり、副室１２０内に延在させたりしてもよい。
【００１９】
図２は、プラグ１２４として使用できる例示の点火プラグ２００の断面図である。他の構成の点火プラグも使用できる。
【００２０】
例示の点火プラグ２００は、細長く、長手方向の中央軸線２０６を中心とする。例示の点火プラグ２００において、中央点火本体２０８は、長手方向の軸線２０６に沿って延びており、プラグ本体又はベース２１２からさらに延びている。例示の点火プラグ２００において、第２の点火本体２１０は、筒状であり、シェル２１４の内部に配置されている。点火プラグがスパーク（火花点火）プラグである例では、ベース２１２は絶縁体であり、中央点火本体２０８及び第２の点火本体２１０は、両点火本体間の最も狭いポイントでスパーク間隙（すなわち、点火が始まる部位の点火間隙）を形成する２つの電極である。点火プラグが熱面点火装置である例では、中央点火本体２０８及び第２の点火本体２１０の何れか又は両方が、両点火本体間の間隙に火炎核を発生させる熱面となる。
【００２１】
筒状の点火本体２１０は、中央点火本体２０８を囲み、中央点火本体２０８の端部を越えて軸線方向前方に延びる筒状部分を有する。この筒状部分は、速度コントロールチューブ２２４を形成する。速度コントロールチューブ２２４は、筒状構造であり、図２では、中央点火本体２０８の端部を越えて延びていることが示されている。速度コントロールチューブ２２４は、流れを集め、この集めた流れを、中央点火本体２０８と筒状点火本体２１０との間の火炎核発生間隙（すなわちスパーク間隙）へ向けるように構成される。速度コントロールチューブ２２４及び筒状点火本体２１０は、円筒形、多角形、又はその他の形状にすることができる。中央点火本体２０８の形状も同様に、円筒形、多角形又はその他の形状である。また、これらの点火本体は、軸線方向の長さに沿って様々な形状をとることができる。筒状の点火本体２１０と中央点火本体２０８とは、同一形状であっても、互いに対応する形状であってもよく、またそうでなくてもよい。また、速度コントロールチューブ２２４及び筒状の点火本体２１０は、両方とも切れ目がなく連続していることが示されているが、切れ目のないことが必要なのではない。ある例では、筒状の点火本体２１０は、中央点火本体２０８の周りに集中するが接触しない全体的に筒形を形成する複数の接地電極から形成され得る。点火本体の他の配置（すなわち中央点火本体を囲む筒状の点火本体以外）は、ここに記載する概念の範囲内にあり、Ｊ型の点火本体を有する標準のＪ間隙プラグも含まれる。また、点火本体（筒状、Ｊ型又はその他）は、速度コントロールチューブ２２４を備えていてもいなくてもよい。
【００２２】
プラグ２００は、エンクロージャの一部であるシェル２１４を含む。シェル２１４は、プラグ２００の予燃焼チャンバを画成し、それは、火炎核発生間隙の前にある前方領域２１８と、火炎核発生間隙の後ろにある後方領域２１６とを含む、流体収容容積部である。シェル２１４は、ベース２１２に取り付けられ、端部キャップ２０４すなわちノズルを保持するが、後述するように、端部キャップ２０４無しで機能するものであってもよい。端部キャップ２０４は、エンクロージャの別の部分と、点火プラグ２００の前方領域２１８の前端とを構成する。ある例では、端部キャップ２０４は、図示のようにシェル２１４に別体の部品として取り付けられるのではなく、シェル２１４と一体化してもよい（単一部品として形成）。シェル２１４及び端部キャップ２０４は、（後述するように）副室１２０内の再循環を容易にするため、副室１２０内に突出する雄型円錐形を画成する。他の例では、端部キャップ２０４の形状が平坦であっても、ドーム型であっても、その他の形状であってもよい。端部キャップ２０４は、中央開口２２２と複数の周辺開口２０２とを有する。中央開口２２２は、前方領域２１８へ流入する流れを主に速度コントロールチューブ２２４の内部及び火炎核発生間隙に向けるよう構成される。周辺開口２０２は、予燃焼チャンバへ流入する流れを主に筒状の点火本体２１０の外側に向け、予燃焼チャンバ周りにスワールを生じさせるように構成される周辺噴流路である。このように、ある例では、中央開口２２２は軸線方向に向けられて長手方向の軸線２０６と一直線となり、周辺開口は長手方向の軸線２０６に対し平行でも垂直でもない。各周辺開口２０２は同じ大きさ（すなわち、同じ断面流量面積を有する）であっても異なる大きさであってよい。同様に、中央開口２２２も周辺開口２０２と同じ大きさであっても異なる大きさであってもよい。以下、詳細に検討するように、予燃焼チャンバの充填物が点火された後、開口２０２、２２２は、噴流路として作動して、燃焼している空気／燃料混合気を予燃焼チャンバから噴出して噴流炎とし、噴流炎は副室１２０の奥深くに達して副室１２０内の充填物に点火する。点火前には、開口２０２、２２２は、噴流路として作動して、副室１２０からの新鮮な空気／燃料混合気を噴出して予燃焼チャンバへの噴流にする。
【００２３】
筒状点火本体２１０は、図示のようにシェル２１４の内部側壁に取り付けられたディスク部分２２０に支持されている。他の例では、筒状点火本体２１０を、予燃焼チャンバの後方端部から延びる１つ以上の脚で支持することもできる。その他の構成もここに記載の概念に含まれる。
【００２４】
図３Ａ及び図３Ｂは、例示の点火プラグ２００と例示の副室１２０との一部を示す。図３Ａでは、空気／燃料混合気の点火の前に副室１２０及び点火プラグ２００に流入する流れを矢印で示す。図３Ｂでは空気／燃料混合気の点火の後の点火プラグ２００及び副室１２０から流出する流れを矢印で示す。
【００２５】
エンジン作動中、ピストン１０４の圧縮作用は、（残留物燃焼ガスに対して相対的に）低温の新鮮な空気／燃料混合気の一部を燃焼室１０６から副室１２０へ側部流路１１８及び中央流路１２６を通して流すようにする（図３Ａ）。中央流路１２６は、流れを副室に向けるノズルとして、いくつかの例では集束ノズルとして作動する。よって、例えば、中央流路１２６は、側部流路１１８の組み合わされた流量面積以下の断面流量面積を有する。中央流路１２６は、流入する低温の新鮮な充填物を噴出して中央の高速流とし、この中央の高速流は主に端部キャップ２０４に衝突するよう向けられ、プラグ２００の中央開口２２２及び周辺開口２０２に流れる。中央の流れは、副室１２０の他のどの場所の流れより速度が速く、残留燃焼ガスを、点火プラグ２００及びその開口２０２、２２２の前から排除して、低温の新鮮な空気／燃料混合気を前方領域２１８及び火炎発生間隙に供給する性向がある。副室１２０に入る新鮮な空気／燃料混合気の一部は、予燃焼チャンバに入らず、副室１２０内を循環し点火プラグ２００の前から押しのけられた残留物を捕捉して、点火プラグ２００の端部から離れた循環ループに入れる（図３Ａ）。
【００２６】
副室１２０の内部壁は、流入する流れの一部を副室１２０内の渦輪（トロイダル渦又はドーナツ形渦）へ向けるように構成されている。点火プラグ２００の入口に隣接する副室１２０の上端は、副室１２０の側壁に至る滑らかなカーブで移行する壁を有する。点火本体２１０に収容されずに点火プラグ２００に衝突又は停滞する中央流路１２６からの流れは、点火プラグ２００の円錐形の端部により横方向に逸らされ、上端壁及び副室１２０の外周の周りの側壁に至る滑らかなカーブにより渦輪となって循環するよう導かれる。点火プラグ２００の円錐形の端部、及び側壁に至る滑らかなカーブは、流れの分離と、この渦輪を形成する際の他の流れの乱流とを減らすように構成されている。ある例では、上端壁はプラグ２００及び副室１２０の中央軸線に垂直であり、側壁の外周の周りへ流れを導くが、別の形状であってもよい。側壁は滑らかなカーブで副室１２０の下端部へ移行する。下端壁は、循環する流れを方向転換し、逆に上方に流れるように促進する方法で、中央流路１２６からの流れへ誘導する。例えば、壁は循環する流れを導き、流れの主方向に（精確に及び／又は実質的に）垂直に、又は流路１２６からの流れのほぼ主な方向（すなわち、流れの主方向に反対ではない方向）で、流路１２６からの流れに再流入させる。この方法で流れを再合流させることは、流入する流れに実質的に逆ではないので、中央流路１２６から点火プラグ２００への流れの速度を実質的に維持する。この維持された速度は、プラグ２００の前の残留物を一掃して、点火プラグ２００に低温の新鮮な空気／燃料混合気を供給する。ある例では、下端壁は中央軸線に垂直であり、循環する流れを（精確に又は実質的に）垂直方向に向けて中央流路１２６からの流れに流入させる。他の例では、壁は中央軸線及び中央流路１２６からの流れの主な方向に対して、ゼロではない角度を有する（及び流れをゼロではない角度で導く）。得られた循環は、副室１２０内の流れの渦輪を生成し、この流れの渦輪は副室１２０内に制御される程度の乱流をもたらす。また、中央の流れと渦流が合流するので、両流れの混合により乱流が生成される。最終的に、渦輪は、残った燃焼ガスを副室１２０内の循環内に閉じ込め、点火プラグ２００から離す。
【００２７】
点火プラグ２００は、その端部に配置された窪み（すなわち椀部）を有してもよい。点火に先立ち、窪みは、点火プラグ２００から離れる横方向の流れを部分的にブロックすることにより、端部キャップ２０４の外側で、衝突する中央流れを集め、この領域でより高い圧力を生成する。より高いこの圧力は、中央流れの高い速度と一緒になって中央の流れを点火装置前方領域２１８へ送りやすくし、副室１２０における一般的な圧力より高い圧力を予燃焼チャンバ内で生成する（予燃焼チャンバ内の圧力は依然として燃焼室１０６の圧力より低いことに留意）。プラグ２００に衝突する空気／燃料混合気は、中央開口２２２及び複数の開口２０２を通って点火装置前方領域２１８に流入する。中央開口２２２は、空気／燃料混合気を主に速度コントロールチューブ２２４の内部に向け、速度コントロールチューブは、その流れを、中央点火本体２０８と筒状点火本体２１０との間の火炎核発生間隙内に向ける。速度コントロールチューブ２２４は、（中央点火本体２０８から離れる横方向の流れをブロックすることにより）中央開口２２２からの流れを集め、チューブ２２４の内部の流れを停滞させ、チューブ２２４の外側の周りの圧力及び筒状の点火本体２１０の出口における圧力より高い圧力を生成する。中央開口２２２からの流れの速度は圧力差と共に、速度コントロールチューブ２２４及び筒状点火本体２１０に導かれて火炎発生間隙を通り後方室２１６に向かう、後方の優先的な速度の流れを生成する（図３Ａ）。この火炎発生間隙を通る流れは、前回の燃焼で生じた残留物を後方に追いやって火炎発生間隙領域の外へ出し、残留物を効果的に一掃して、火炎発生間隙に新鮮な空気／燃料混合気の正常な供給を提供する。残留物を（端部キャップから離れるように）後方に追いやって火炎発生間隙から出すことは、ある例では、非常に低い変動係数（ＣＯＶ）をもたらすことができる。
【００２８】
火炎発生間隙内の空気／燃料混合気は、火炎核発生間隙内で点火される（例えば、中央点火本体２０８と筒状点火本体２１０との間のスパークアーク、中央点火本体２０８及び／又は筒状点火本体２１０の熱面、及び／又は他の方法による）。間隙内の空気／燃料混合気の速度により、最初の火炎核が後方領域２１６に移送される。火炎発生間隙から火炎核を後方領域に移動させることは、ある例においては、核が迅速に火炎発生表面から移動するという理由と、中央開口２２２からの流れが低温の（燃焼物より低温の）空気／燃料混合気の一定の源であるという理由とにより、両点火本体の火炎発生表面の温度を下げることができる。火炎発生表面の温度を下げることにより、火炎発生プラグの寿命を縮める主因である、高温の酸化環境下における火炎発生表面の高温酸化を減らすことができる。また、火炎核を火炎発生間隙から除去することは、成長する火炎核に対する点火本体２０８、２１０の急冷効果を下げ、よってより強い核及び健全な燃焼を促進する。
【００２９】
周辺開口２０２は、流入する空気／燃料混合気にスワール（渦巻き）運動を導入し、流れを、主に筒状点火本体２１０及び速度コントロールチューブ２２４の外側に向ける。したがって、スワールを持つ空気／燃料混合気は速度コントロールチューブ２２４及び筒状点火本体２１０の外側を通って後方室２１６へ流れ、後方室２１６で火炎核により点火される。速度コントロールチューブ２２４及び筒状点火本体２１０は、火炎発生間隙の流れを遮蔽し、核が出来上がり筒状点火本体２１０の後方から出るまで、外側の流れを囲むスワール運動による流れの乱流から保護するよう作用する。空気／燃料混合気のスワール運動により生じる乱流は、空気／燃料混合気を点火装置前方領域２１８で消費する前に、大部分を後方室２１６で消費しながら、後方室２１６の周りに成長する火炎核を分配する。これは、空気／燃料混合気の燃焼が後方室２１６から点火装置前方領域２１８に進む時、点火装置前方領域２１８内の圧力の急速な上昇をもたらす。ある例では、点火装置前方領域２１８内の空気／燃料混合気の燃焼による平均最大圧力上昇は１．５ＭＰａ（１５バール）を超え、ある例では、点火前の燃焼室の平均最大圧力を上回ること２．０ＭＰａ（２０バール）又は３．０ＭＰａ（３０バール）を超える。そのような圧力は、点火の予燃焼チャンバ又は副室１２０への燃料供給又は燃料濃縮を行わずに達成できる。燃焼により予燃焼チャンバで生じた増加圧力は、燃焼する空気／燃料混合気を火炎として開口２０２、２２２から噴出させ、副室１２０に入るようにする（図３Ｂ）。前方領域２１８での空気／燃料混合気の燃焼の間、エンクロージャは、成長する火炎を副室１２０及び燃焼室１０６の乱流（及び比較的静止度の低い流れパターン）から保護する。
【００３０】
副室１２０は大きな容積を提供し、その大きな容積では、流れが火炎源を保護するよう制御され、火炎が燃焼室１０６の乱流から保護されて成長できる。火炎が副室１２０に噴出されると、副室１２０内の渦流及び乱流が燃焼を促進し、副室１２０の周りに成長する火炎を分配する。副室１２０内の成長する火炎により発生した増加圧力は、火炎を側部流路１１８から噴出させ、燃焼室１０６に流入させる。副室１２０内の火炎により発生したより大きな噴流炎は、点火開口２０２、２２２から噴出する噴流に比べて、燃焼室１０６内の空気／燃料混合気のより速く、より完全な燃焼を生じさせる。
【００３１】
可燃燃料が側部流路１１８のみを通して流入する、受動的に燃料が供給される副室１２０を示しているが、他の例では、副室１２０に対して、搬送チューブを介して混合気を濃縮するための副室１２０又は予燃焼チャンバスパークプラグ容積部への燃料の能動的な注入を含めるようにすることができる。しかし、多くの例では、副室内の乱流発生は、十分に速くて乱流により強化された燃焼を発生させるのに十分であり、そのような燃焼は、副室での急速燃焼及び高い圧力上昇を達成するために燃料供給又は燃料濃縮が必要ない。
【００３２】
とりわけ、点火は、火炎核の後方室領域２１６への流れ、及び火炎が点火装置前方領域２１８、そして副室１２０を通って燃焼室１０６に戻る流れにより遅延され得る。この点火遅延時間の増加が、より完全な燃焼をもたらすため、このプロセスは再現性が高く、変化が少なく、よってより低いＣＯＶを得ることができる。点火における遅延のさらなる利点は、シリンダ圧力が、点火遅延の無い場合よりも低い時に、火炎発生が燃焼サイクルにおいてより早くに開始できることである。シリンダの圧力がより低い時に火炎発生を開始することは、点火プラグ２００の火炎発生表面の寿命を延ばす。シリンダ圧力が低いほど、火炎発生の開始に必要な電圧は低く、電力が小さいほど、スパーク表面の腐食（又は浸食）は少なくなる。実施によっては、火炎発生は、従来の火炎発生プラグより１０°から１２°早いクランク角で開始することができる。
【００３３】
図４Ａから図４Ｇは、点火プラグ１２４として使用可能ないくつかの他の実施例である点火プラグ及びいくつかの他の実施例である副室の断面図である。以下の記載を除き、追加の実施例である、図４Ａから図４Ｇの点火プラグ及び副室は、実質的に図１から図３の実施例と同様であり、同様に作動する。
【００３４】
例示の点火プラグの構造は、それぞれ、端部において僅かに異なる。図４Ａは点火プラグの中央線に収束する複数の集束開口４０２を有する端部キャップを示す。点火後、開口４０２は、予燃焼チャンバからの燃焼する空気／燃料混合気を噴出して発散する噴流炎とする噴流路として作動し、発散する噴流炎が副室４２０の奥深くに達して副室４２０内の充填物に点火する。点火前に、開口４０２は、低温の新鮮な空気／燃料混合気の流れを集束して、主に筒状本体２２４に向けられる噴流にする。開口４０２の外側開口は、点火プラグの一端の椀部内にあり、新鮮な空気／燃料混合気が点火装置前方領域２１８に入るのを容易にする。周辺開口を含んでいても、なくしてもよい。
【００３５】
図４Ｂは、端部キャップが無く、開口端を有する点火プラグを示す。シェル２１４は点火プラグの内部にキャビティを画成するが、キャビティは囲い込まれていない。開口端は、点火前に前方領域２１８及び筒状本体２２４に直接流入する低温の新鮮な空気／燃料混合気に対して、実質的に流れを制限しない。上述のように、十分に高い圧力が流入する流れを拒絶して、一部を横方向に向けなおして副室４２０内に渦輪を発生させるまで、流入する新鮮な充填物が前方領域２１８及び後方領域２１６内の圧力を高める。（ここに記載する本構成又は他の構成の）いくつかの例では、中央点火本体２０８の周りの筒状本体２２４及び筒状点火本体２１０を保持する径方向のスポークに傾斜をつけたり又は角度をつけたりすることにより、後方室２１６内にスワールを誘発させることができる。スワールは、結果として副室４２０内の充填物に点火する点火プラグ内の空気／燃料混合気の急速かつ完全な燃焼を容易にする特定された程度の乱流を提供する。
【００３６】
図４Ｃは、副室の中央流路１２６から流入する流れに対し雌型の集束円錐を与える端部キャップ４０４を有する点火プラグを示す。円錐形端部キャップ４０４は、単一の中央開口を画成し、周辺開口を設けても設けなくてもよい。点火前、円錐形端部キャップ４０４は、低温の新鮮な空気／燃料混合気を集束して予燃焼チャンバ内に噴出する噴流路であり、空気／燃料混合気の大部分は主に筒状本体２２４に向けられる。円錐形端部キャップ４０４はまた、流入する新鮮な充填物の一部を横方向に向けて副室４２０内を再循環させる。点火後、中央開口は噴流路であり、この噴流路は、予燃焼チャンバ内に存在する火炎を副室４２０の奥深くへ噴出し、副室４２０内の空気／燃料混合気に点火する。図４Ｄに示すように、他の例では、端部キャップ４０６は、副室４２０の中央流路１２６から流入する流れに対する雄型の発散型（広がる）円錐を与える。
【００３７】
図４Ｅは、副室４２０内に延びる点火本体２０８、２１０を有する点火プラグを示す。筒状本体２２４は、副室４２０の中央流路から流入する新鮮な充填物の一部を、筒状本体２２４の外側及び横方向に向けて再循環させ、副室４２０内に渦輪を生成する。筒状の点火本体２１０は、ベース２１２へ向けて後方に延在させることができ、残留物（点火前）及び火炎核（点火後）を放出するための横方向の孔を有する、又はベースへ向けて後方に延在する１つ以上の間を隔てた脚を有することができる。
【００３８】
図４Ｆは、端部キャップとしてのスロット付ディスク４１０を有する点火プラグを示す。スロット付ディスク４１０の一例を図４Ｈに示す。ディスク４１０は、流入する低温の新鮮な空気／燃料混合気を筒状本体２２４に向ける中央開口を有する。ディスク４１０は、中央開口を囲む複数のスロット又は孔も有する。スロットに傾斜をつけて、または角度をつけて、流入する新鮮な充填物内にスワールを発生させる。点火後、スロット及び中央開口は噴流路であり、この噴流路は、予燃焼チャンバからの燃焼する空気／燃料混合気を噴出して噴流炎とし、噴流炎が副室４２０の奥深くに達して副室４２０内の充填物に点火する。流入する新鮮な充填物の一部は、ディスク４１０により横方向に向けられて副室４２０に入り、再循環して渦輪を生成する。図４Ｇは、開口端と、筒状本体２２４及び筒状点火本体２１０を支持するスロット付ディスク４１０とを有する点火プラグを示す。
【００３９】
図４Ａから図４Ｇを参照すると、例示の副室４２０は、図３のように僅かなテーパがつけられてはおらず、円筒状であるが、同じ循環流の渦輪を達成する。側部流路４１８は、副室から燃焼室への火炎の流速ロス、及び空気／燃料混合気の予燃焼チャンバへの流入ロスを減らすような形状となっている。また、側部流路４１８は、ピストンの先端における角度を補完する出口角を有することが可能である。ある例では、出口角は、流れをピストンの面に並行に及び／又は浅い角度でピストンの面に向けて、方向付けることが可能である。側部流路４１８は、側部流路４１８を通って流入する流れを中央流路１２６に滑らかに移行させる角度で中央流路１２６と合流し、例えば予燃焼チャンバへの速度ロスを減らすことが可能である。側部流路４１８は、カーブを有し（図４Ａから図４Ｅ）てもよく、あるいは製造目的のため１つ以上の真直部分で構成してもよい。（図４Ｆ、４Ｇ）。
【００４０】
図５はハウジングの外観図であり、側部流路４１８が異なる大きさ（すなわち流量面積又は直径）の１つ以上の外観輪郭５１８ａ、５１８ｂを有することができることを示す。例えば、第１の組の側部流路は第１の最小直径を有することができ、第２の組の側部流路は第１の最小直径よりも大きい第２の最小直径を有することができる。この例では、外観輪郭５１８ａの流量面積は外観輪郭５１８ｂの流量面積より小さい。２つの大きさの外観輪郭しか示していないが、それより少なくても、多くてもよい。小さい方の外観輪郭５１８ａは、大径の側部流路５１８ｂよりも短い到達距離で火炎を燃焼室に噴出する。これは、一つには、小さい方の外観輪郭５１８ａからの噴流は、質量及び運動量が小さいからである。また、側部流路５１８ａ、５１８ｂに異なる角度を持たせて、噴流炎を燃焼室１０６の異なる領域に向けることができる。複数の距離又は複数の角度を有する噴流炎は、燃焼室をより良く噴流炎で満たし、燃焼室１０６内の燃料／空気混合気のより完全な燃焼を可能にする。さらに、噴流炎は、燃焼室内に噴出するが、燃焼室の側壁やピストンには大きく衝突しないように構成することができる。側壁やピストンに衝突する噴流炎は、表面に熱を失う可能性があり、燃焼効率を減少する。
【００４１】
ここに記載する副室及び点火装置アセンブリは、燃焼室及び点火プラグ内でより希薄な混合気を使用することを可能にする。実施によっては、点火プラグに補助的な燃料を供給せずに、非常に希薄な空気／燃料混合気の一貫した燃焼を可能にする。実施によっては、アセンブリは、１．６以上（すなわち、１．７、１．８．１．９又はそれ以上）の燃焼室内のλと点火プラグのλとを、点火プラグに補助的な燃料を供給することなく確実に点火させることを可能にする。ここで、λは化学量論比（ストイキ比）に対する実際の空気対燃料比として定義される（すなわち、化学量論比はλ＝１である）。副室及び予燃焼チャンバアセンブリも、より速い燃焼を可能にする。実施によっては、燃焼は、内径が１６０ｍｍ超のエンジンにおいてクランク角が２０°未満で生じる可能性がある。
【００４２】
点火プラグに補助的な燃料を供給せずに非常に希薄な空気／燃料混合気を確実に点火させる点火プラグの能力は、そのプラグにより示される点火の際の圧力上昇により証明される。図６は、１５００ｒｐｍで作動するエンジンにおける例示のＭ１８サイズの点火プラグのクランク角に対する、主燃焼室及び点火プラグにおける平均圧力のグラフであって、有効圧縮比は１２であり、図示平均有効圧（ＩＭＥＰ）は約１８バール（１．８ＭＰａ）である。点火プラグの予燃焼チャンバエンクロージャに入る（すなわち、開口２０２、２２２等の開口を経由して）流量面積は６０ｍｍ２である。予燃焼チャンバエンクロージャも副室も補助的な燃料供給はなく、よって燃焼室から受け取った空気／燃料混合気のみに点火している。
【００４３】
予燃焼チャンバエンクロージャの圧力上昇は、点火前は、燃焼室の圧力上昇を追跡し、わずかなずれで後を追っている。上死点（ＴＤＣ、すなわち０°）の数度前のポイント６０２において予燃焼チャンバエンクロージャ内で点火がされたとき、点火は、燃焼室ではまだ開始されていない。ポイント６０２の予燃焼チャンバエンクロージャでの点火から、予燃焼チャンバエンクロージャの圧力は、燃焼室の圧力を超えて上昇し、ポイント６０６で最大平均圧力に達する。その平均最大圧力は、燃焼室における点火前の燃焼室の最大平均圧力よりおよそ２０バール（２．０ＭＰａ）高い。この圧力上昇は、予燃焼チャンバエンクロージャ内の強くて健全な点火及び燃焼を示す。ポイント６０４において、火炎が副室から燃焼室内に噴出された時、燃焼室の点火が開始され、圧力が増加して燃焼室内の最大点火後圧力に達する。予燃焼チャンバエンクロージャへの流量面積（上記の通り６０ｍｍ２）は、燃焼室の圧力上昇に影響を及ぼし、また点火プラグの内外で交換される空気／燃料混合気の流量に影響を及ぼす。予燃焼チャンバでの点火の強さの一つの評価基準は、この流量面積と予燃焼チャンバ内の圧力上昇の積である。ある例では、点火プラグは、補助的な燃料供給無しで、予燃焼チャンバエンクロージャの点火後で燃焼室の点火前の予燃焼チャンバエンクロージャの最大平均圧力と、予燃焼チャンバエンクロージャへの流量面積との積が、１２００バール（１２０ＭＰａ）−ｍｍ２以上となることを達成可能とする。
【００４４】
図７は、別の実施例である内燃機関７００の一部の断面を示す。内燃機関７００は、図１に示す内燃機関１００と実質的に同類である。例示の内燃機関７００は、例示の筒状の収容エンクロージャすなわちハウジング７１６を含み、これは、上で述べたものと同様、点火プラグ１２４を収容してこれに結合すると共に内燃機関７００に結合するエンクロージャを画成している。例示の内燃機関７００は、ヘッド１０２内に形成された冷却液ジャケット７２８を含み、これは、循環するエンジン冷却液（クーラント）をヘッド１０２及びヘッドに設けられた近隣の構成部（コンポーネント）にかけて連通させる。筒状の収容ハウジング７１６は、冷却液が筒状の収容ハウジング７１６の外側にかけて流れることができるように、冷却液ジャケット７２８の一部に収容されている。
【００４５】
筒状の収容ハウジング７１６は、ハウジング内に１つ以上のエンジン冷却液流路７３０を画成している。ここでは、１つのエンジン冷却液流路７３０を環状流路として示しており、エンジン冷却液流路７３０は、筒状の収容ハウジング７１６の周囲を周方向に延在し、点火プラグ１２４の点火装置７３２に近い筒状の収容ハウジング７１６の領域内に軸線方向に集中している。図示のように、流路７３０は、副室１２０を画成している収容ハウジング７１６の側部周囲で下方向へは延在していない。流路７３０は、ヘッド１０２を通って流れるエンジン冷却液が冷却液ジャケット７２８から流路７３０へも連通されるように、冷却液ジャケット７２８に結合している。ハウジング７１６は、その側壁に、冷却液ジャケット７２８から流路７３０内への冷却液の連通を可能にする１つ以上の穴７０２を含む。冷却液流路７３０は、点火プラグ１２４から、及び、副室１２０内部から封止されており、エンジン冷却液がこれら構成部内へ導入されたり、これら構成部と接触したりすることのないようになっている。冷却液を冷却液流路７３０内に流入させ、内部で流通させることにより、筒状の収容ハウジング７１６の、点火装置７３２に近い領域が冷却される。例えば、エンジン冷却液流路７３０内の冷却液は、予燃焼チャンバ７３６内の気体（空気／燃料混合気又は燃焼副産物）を冷却することができ、又は点火装置７３２の構成部を冷却することができる（例えば、点火装置７３２の点火本体を冷却する）。収容ハウジング７１６の、副室１２０の大半を画成している部分は、冷却液流路７３０内のエンジン冷却液と接触していないか、又は、接触部分が小さいため、副室１２０内の気体と冷却液流路７３０内のエンジン冷却液との間の熱伝達は少ない。言い換えれば、流路７３０は、収容ハウジング７１６／点火プラグ１２４と冷却液流路７３０内のエンジン冷却液との間の熱伝達の大半が点火装置７３２に近い領域にて生じるように配設されている。このような配設により、点火装置７３２を冷却すると共に点火プラグ１２４内で気体を包囲して、副室１２０及び副室内の気体を実質的に弱く冷却して、あるいは実質的に冷却しないことが可能になる。以下、詳細に検討するように、冷却液流路７３０によって達成された冷却は、点火プラグ１２４における早期点火を減少させることができる。
【００４６】
図８は、筒状の収容ハウジング７１６と点火プラグ２００（点火プラグ２００については図２に関連して先に述べている）とを含む例示の点火プラグアセンブリ（点火プラグ組立品）７００の断面を示す。ここでは点火プラグ２００に関連して述べているが、本発明の概念は、ここで述べたその他の点火プラグ、ならびにシェル（例えばシェル２１４）無しの点火プラグを含む、別タイプの点火プラグにも同等に適用される。この実施例における筒状の収容ハウジング７１６は、第２の部品８４４に結合した第１の部品８４２を含む複数の部品で形成されている。第１の部品８４２は、副室１２０と、副室１２０を燃焼室と連通させる流路（すなわち中央流路７２６及び側部流路７１８）とを画成している。第２の部品８４４は、点火プラグ１２４を収容すると共に雌ねじを有するプラグ収容部８０２を画成しており、雌ねじは、点火プラグ１２４を収容ハウジング７１６内に固定するためにシェル８３４の外側にある雄ねじと係合及び合致する。さらに、第２の部品８４４の外側の一部にねじ切りを施して、筒状の収容ハウジング７１６をヘッド１０２とねじ接合させることも可能である。第２の部品８４４の、中央流路７２６と反対の端部は、副室１２０に対して開口している。第１の部品８４２は、燃焼室と反対のその端部にて、第２の部品８４４に固定されている。いくつかの例では、部品８４２、８４４は、例えば溶接、ロー付け、半田付け、噛み合いねじ、又は別の技術によって、接合点８４６にて固定される。点火プラグ２００を、収容ハウジング７００及び収容ハウジング７００の部品８４２、８４４に封止するために、封止部８４８が提供されている。例えば、環状封止部８４８ａが、冷却液流路７３０の底部付近における両部品８４２、８４４の対向する面の間にクランプ留めされて示され、別の環状封止部８４８ｂが、第２の部品８４４及び点火プラグ２００の対向する面の間にクランプ留めされて示されている。
【００４７】
エンジン冷却液流路７３０は、第２の部品８４４の外側と第１の部品８４２の内側との間に画成されており、プラグ収容部８０２の周囲に周方向に延在し、プラグ収容部８０２及び点火プラグシェル２１４の側壁、予燃焼チャンバ７３６、点火装置７３２と軸線方向において一致する。筒状の収容ハウジングが内燃機関に結合している場合にエンジン冷却液を内燃機関のエンジン冷却液流路と連通させるために、エンジン冷却液流路７３０は、１つ以上のエンジン冷却用の穴７０２を有する。このように、エンジン冷却液流路７３０内のエンジン冷却液によって、シェル２１４及び予燃焼チャンバ７３６の側壁、ならびに、予燃焼チャンバ７３６及び点火装置７３２構成部の内部の気体を冷却することが可能になる。エンジン冷却液流路７３０は、流路７３０内のエンジン冷却液が、点火プラグ２００から冷却液流路７３０までの伝導性熱伝達路内に入るように位置決めされている。点火プラグ２００から冷却液流路７３０までの熱伝達路は、真直で、シェル２１４の側壁（もしある場合）及び第２の部品８４４の側壁を横断する横方向の経路である。エンジン冷却液流路７３０は、空気／燃料混合気や残留既燃ガスのような、予燃焼チャンバ７３６内のガスを冷却することも可能である。いくつかの例では、エンジン冷却液流路７３０の側壁は、表面積を増加させ、熱伝達を促進させるためにフィン又はその他の特徴を有することができる。
【００４８】
冷却液流路７３０からの冷却は、点火装置７３２の構成部内、シェル２１４内、予燃焼チャンバ７３６の側壁内、予燃焼チャンバ７３６内の残留物内に蓄えられた、複数の燃焼事象からの残留熱を取り出したり、減らすのを助けたりすることができる。蓄えられた熱は、予燃焼チャンバ７３６内の空気／燃料混合気を加熱する傾向にあり、早期点火の原因となる。そのため、予燃焼チャンバ７３６を、エンジン冷却液流路７３０を通るエンジン冷却液によって冷却することで、残留熱と早期点火の可能性とを低減することができる。
【００４９】
実施によっては、点火プラグ２００から冷却液流路７３０内のエンジン冷却液への熱伝導を助けるために、筒状の収容ハウジング７１６の第２の部品８４４は、第１の部品８４２よりも熱伝導率の高い材料で作られており、また、点火プラグ２００と冷却液流路７３０との間の第２の部品の少なくとも一部分については特にそうである。例えば、第１の部品８４２はステンレス鋼又はインコネルで作られていてもよく、第２の部品８４４は低炭素又は合金鋼で作られていてもよい。その他の材料で作られていてもよい。
【００５０】
予燃焼チャンバ７３６内の残留熱はエンジン効率を低下させる可能性があり、副室１２０内の残留熱はエンジン効率を向上させることができる。副室１２０内の残留熱は、副室１２０内での空気／燃料混合気のより早い、より完全な燃焼を可能とすることができ、これによって側部流路７１８からエンジンの燃焼室内へより大きな噴流炎を発生させることができる。より強力な噴流炎は、燃焼室内の空気／燃料混合気をより早く、より完全に燃焼させ、その結果、エンジン効率が向上する。第１の部品８４２、特にその冷却液流路７３０に近い部分を熱伝導率の比較的低い材料で製造することで、副室１２０内の気体を隔離し、冷却液流路７３０内のエンジン冷却液と熱交換を行えないようにする。これにより、副室１２０及びその内容物からの放熱が減少し、副室１２０内により多くの残留熱が残る。いくつかの例では、第１の部品８４２を第２の部品８４４よりも熱伝導率の低い材料で製造する代わりに、又はこれに加えて、第１の部品８４２を、冷却液流路７３０内のエンジン冷却液及び／又はその周囲環境による熱伝達を遮断する傾向にある熱被覆によって被覆することができる。熱被覆は、第１の部品８４２の側壁及び／又は端部壁の内側部分又は外側部分に付与できる。例えば、遮熱被覆は、セラミック被覆及び／又は別タイプの被覆を含むことができる。
【００５１】
図８の実施例では、点火プラグ２００から収容ハウジング７００の第１の部品８４２及び副室１２０内への熱伝達を低減するために、収容ハウジング７００の第１の部品８４２は、第２の部品８４４の、点火プラグ２００の最高温部分（作動中）に接触する部分から離れた場所にのみ接触する。例えば、第２の部品８４４は、対向する点火プラグシェル２１４の軸線方向両端と、対向する冷却液流路７３０の軸線方向両端とに隣接する箇所で第１の部分８４２と軸線方向に接合しているが、第１の部分８４２のその他の箇所とは接触しない、すなわち点火プラグ２００と接触している。言い換えれば、第１の部品８４２と第２の部品８４４との間の接合部分８４６は、シェル２１４の底部の軸線方向後方（点火装置７３２と対向）にある。第１の部品８４２と第２の部品８４４とは、対向するシェル２１４の軸線方向端部（すなわち、中央流路７２５及び側部流路７１８を有する端部）の前方にて再び接触する。加えて、第１の部品８４２と第２の部品８４４との間の封止部８４８が、熱伝達の減少を助けることができる。
【００５２】
実施によっては、製造を容易にするために、第１の部品８４２は、中央流路７２６と、異なる方向に向いた複数の側部流路７１８とを画成する多部品型の端部キャップ８４０を含む。図８の端部キャップ８４０は、側部流路７１８と中央流路７２６の一部とを有する下部副部品８４０ａと、中央流路７２６のその他の部分を有する上部副部品８４０ｂとを有する。この２部品構造を用いることで、ストレートビット又は切削機（ミル）を用いて製造を容易にするために、最初に中央流路７２６の直線状の区間に穴ぐり又は孔設しておくことができるようになる。次に、中央流路７２６の円錐部分を機械加工し、円錐型の大径から小径までの上部副部品８４０ｂとすることができる。中央流路７２６のこれと対向する円錐部分を機械加工し、やはり円錐形の大径から小径までの下部副部品８４０ａとすることができる。次に、上部副部品８４０ｂを下部副部品８４０ａの受け部内に収容及び固定（例えば溶接又はその他による）して、中央流路７２６の内部に、囲まれて収束状から放射状に広がった形状の端部キャップ８４０を形成する。最後に、収容ハウジング７００の第１の部品８４２に端部キャップ８４０を固定する。製造をさらに容易化するために、異なる方向に向いた複数の側部流路７１８を直線状にして、ストレートドリルビット又は切削機で容易に製造できるようにすることが可能な点に注目すべきである。上で述べたように、側部流路７１８は、均一径、又は２種類以上の異なる直径のものであってよい。
【００５３】
図９は、シェル無しの点火プラグ９２４を利用する例を示す。上で述べたように、点火プラグアセンブリ９００は、点火プラグ９２４を収容しこれと結合する筒状の収容ハウジング９４２を含む。筒状の収容ハウジング９４２は、以下に述べる点を除いて、筒状の収容ハウジング７１６と類似している。特に、収容ハウジング９４２は、点火装置９３２が副室１２０の一端から距離ｄで窪むことができる形で、点火プラグ９２４を収容するように配設されている。窪みは、点火装置９３２の周囲に予燃焼チャンバ９３６を効率的に画成し、中央流路９２６から予燃焼チャンバ９３６内に噴射された空気／燃料混合気のための滞留ゾーンとして作用する。滞留ゾーンは、点火装置９３２を包囲している領域内にある空気／燃料混合気の圧力を高め、より効率的に火炎核を発生できるようにする。滞留ゾーンを生成するための点火装置９３２の窪み距離ｄは、実験的に、又は計算流体力学（ＣＦＤ）分析のようなシミュレーションによって決定することができる。
【００５４】
図９に示す点火装置９３２は、Ｊ字型電極及び中央電極を有するＪ字型の間隙プラグ（Ｊ字間隙プラグ）のものであるが、その他のタイプの点火プラグや、点火装置本体のその他の配列も、ここに記載の概念に含まれる。例えば、特定の例において、点火装置９３２は、複数の電極（Ｊ字型又はその他）、あるいは図２に示す点火プラグ２００と類似した管状電極を有する。
【００５５】
多数の実施例を述べたが、様々な変更がなされてもよいことが理解されるであろう。従って、その他の例も以下の特許請求の範囲内である。
１．  第１の態様のシステムは；
内燃機関内の混合気に点火するシステムであって；
点火装置を有する点火プラグと；
前記点火プラグを収容するプラグ収容部と、前記プラグ収容部の周囲のエンジン冷却液流路と、を有するエンクロージャとを備え；
前記エンクロージャは、流体を収容する内側チャンバよりも容量の大きい外側チャンバを前記点火装置の端部周りに画成し、前記内側チャンバは前記点火プラグを囲み、前記外側チャンバは前記エンクロージャの内側と外側との間に噴流路を有し、前記外側チャンバは、前記噴流路を通って流入する流れを前記外側チャンバ内で循環させるように導いて前記流入する流れと再合流させるようにカーブしている。
２．  第２の態様のシステムは、上記第１の態様において、前記エンジン冷却液流路は、環状であって前記プラグ収容部の周囲を周方向へ延在し、前記点火装置と軸線方向に一致する。
３．  第３の態様のシステムは、上記第１の態様又は第２の態様において、前記エンクロージャは、前記墳流路及び前記外側チャンバを含む第１の部品と、前記第１の部品に結合された第２の部品であって前記プラグ収容部を画成する第２の部品とを有する。
４．  第４の態様のシステムは、上記第３の態様において、前記第２の部品は、前記エンジン冷却液流路の対向する両端部のみにおいて前記第１の部品に接触する。
５．  第５の態様のシステムは、上記第１の態様乃至第４の態様のいずれかにおいて、前記墳流路とは反対側の前記プラグ収容部の端部は、前記外側チャンバへと開口しており、前記エンジン冷却液流路は、前記プラグ収容部の外側で、前記内側チャンバの側壁の付近にある。
６．  第６の態様のシステムは、上記第１の態様乃至第５の態様のいずれかにおいて、前記エンクロージャは前記墳流路を画成する端部キャップを有し；前記墳流路は、中央流路と、前記内燃機関の前記外側チャンバと燃焼室との間の複数の異なる方向に向いた側部流路とを有する。
７．  第７の態様のシステムは、上記第６の態様において、前記側部流路は直線状である。
８．  第８の態様のシステムは、上記第６の態様において、前記複数の側部流路は、第１の最小直径を有する第１の組の側部流路と、前記第１の最小直径よりも大きい第２の最小直径を有する第２の組の側部流路とを有する。
９．  第９の態様のシステムは、上記第６の態様において、前記端部キャップは、前記中央流路を画成する第１の副部品と、前記側部流路を画成する第２の副部品とを有し、前記中央流路は直線状である。
１０．  第１０の態様のシステムは、上記第３の態様において、前記第１の部品は実質的に第１の材料でできており、前記第２の部品は実質的に第２の材料でできており、前記第１の材料は前記第２の材料よりも熱伝導率が低い。
１１．  第１１の態様のシステムは、上記第１の態様乃至第１０の態様のいずれかにおいて、前記外側チャンバの側壁面は遮熱被覆されている。
１２．  第１２の態様のシステムは、上記第１の態様乃至第１１の態様のいずれかにおいて、前記エンクロージャは、前記エンクロージャが前記内燃機関に結合しているときに、前記内燃機関のエンジン冷却液流路によってエンジン冷却液を連通させるように構成されたエンジン冷却液入口を画成する。
１３．  第１３の態様のシステムは、上記第１の態様乃至第１２の態様のいずれかにおいて、前記外側チャンバは、前記外側チャンバ内を循環する流れと前記噴流路から流入する流れとを、前記噴流路付近で、前記流入する流れに直交して、又は概ね前記流入する流れの方向で、再合流させるように湾曲している。
１４．  第１４の態様の方法は；
内燃機関の内部で空気／燃料混合気に点火する方法であって；
前記空気／燃料混合気を、前記内燃機関の燃焼室から前記燃焼室付近のエンクロージャ内に流入する空気／燃料混合気の流れとして収容するステップと、
前記エンクロージャ内に収容した前記空気／燃料混合気の一部を、第１の点火本体と第２の点火本体との間の点火間隙へ向け、前記空気／燃料混合気の別の部分を前記エンクロージャ内で循環させ、前記流入する空気／燃料混合気と再合流させるステップと；
前記点火間隙内の前記空気／燃料混合気に点火するステップと；
エンジン冷却液を前記エンクロージャ内のエンジン冷却液流路を通って連通させ、前記第１の点火本体及び前記第２の点火本体を冷却するステップとを備える。
１５．  第１５の態様の方法は、上記第１４の態様において、前記流入する空気／燃料混合気の流れを、前記空気／燃料混合気に直交して、又は概ね前記流入する空気／燃料混合気の流れの方向で、再合流させるステップを備える。
１６．  第１６の態様の方法は、上記第１４の態様又は第１５の態様において、第１の最小直径を有する第１の組の側部流路と、前記第１の最小直径よりも大きい第２の最小直径を有する第２の組の側部流路とを通って、前記エンクロージャから前記燃焼室内に火炎を噴射するステップを備える。
１７．  第１７の態様の方法は、上記第１６の態様において、前記第１の組の側部流路を通って噴射された火炎よりも前記燃焼室内のさらに遠くまで移動する火炎を前記第２の組の側部流路を通して噴射するステップを備える。
１８．  第１８の態様の方法は、上記第１４の態様乃至第１６の態様のいずれかにおいて、前記エンクロージャは外側エンクロージャであり、前記外側エンクロージャ内に収容した前記空気／燃料混合気を前記第１の点火本体及び前記第２の点火本体へ向けるステップは、前記外側エンクロージャ内に収容した前記空気／燃料混合気を、前記外側エンクロージャ内の内側エンクロージャに衝突させるステップを含み；前記内側エンクロージャに衝突した前記空気／燃料混合気を前記内側エンクロージャ内に収容するステップと、前記内側エンクロージャ内に収容した前記空気／燃料混合気を前記点火間隙内へ向けるステップとを備える。
１９．  第１９の態様の方法は、上記第１４の態様乃至第１８の態様のいずれかにおいて、前記内燃機関に筒状の収容ハウジングが結合しているときに、前記内燃機関の前記エンジン冷却液流路によってエンジン冷却液を連通させるステップを含み、前記筒状の収容ハウジングは、前記エンクロージャを含むと共に、前記内燃機関に結合するように構成されている。
２０．  第２０の態様の内燃機関は；
点火装置を有する点火プラグと；
前記点火プラグを収容するエンクロージャとを備え；
前記エンクロージャは、
噴流路を有すると共にチャンバを画成する第１の部品であって、前記チャンバは前記噴流路を通って流入する流れを、前記チャンバ内で循環して、前記流入する流れと再合流するように向けるように構成された、第１の部品と、
前記第１の部品に結合されてプラグ収容部を画成する第２の部品であって、前記チャンバから離れているエンジン冷却液流路と、前記第２の部品内の前記エンジン冷却液流路を前記内燃機関のエンジン冷却液流路に流体結合させるポートとを画成する、第２の部品とを有する。
２１．  第２１の態様の内燃機関は、上記第２０の態様において、前記第１の部品は実質的に第１の材料でできており、前記第２の部品は実質的に第２の材料でできており、前記第１の材料は前記第２の材料よりも熱伝導率が低い。
【符号の説明】
【００５６】
１００  内燃機関
１０２  ヘッド
１０４  ピストン
１０６  燃焼室
１０８  吸気路
１１０  吸気弁
１１２  排気路
１１４  排気弁
１１６  筒状の収容ハウジング
１１８  側部流路
１２０  副室
１２４  点火プラグ
１２６  中央流路
２００  点火プラグ
２０２  周辺開口
２０６  中央軸線
２０８  中央点火本体
２１０  筒状の点火本体
２１２  ベース
２１４  シェル
２１６  後方領域
２１８  前方領域
２２２  中央開口
２２４  速度コントロールチューブ（筒状本体）
４０２  収束開口
４０４  端部キャップ
４０６  端部キャップ
４１０  スロット付ディスク
４１８  側部流路
４２０  副室
７００  内燃機関
７１６  筒状の収容ハウジング
７１８  側部流路
７２６  中央流路
７２８  冷却液ジャケット
７３０  エンジン冷却液流路
７３２  点火装置
７３６  予燃焼チャンバ
８４２  第１の部品
８４４  第２の部品
８４６  接合点
８４８  封止部
９００  点火プラグアセンブリ
９２６  中央流路
９３２  点火装置
９３６  予燃焼チャンバ
９４２  収容ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
0006368853.tif 000009
【図４Ｅ】
0006368853.tif 000010
【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
0006368853.tif 000012
【図４Ｈ】
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【図５】
0006368853.tif 000014
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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