(57)【要約】  副室式内燃機関は、主室と、副室と、連通路とを備える。主室は、シリンダヘッドと、シリンダと、ピストンと、で画定される。副室は、シリンダヘッドから主室に向かって突出し、主室と隔てて設けられており、この副室では、主室内の燃焼の前の予備燃焼が生じる。連通路は、主室と副室とを連通し、予備燃焼の火炎を主室内に噴射する噴射口を有する。噴射口は、主室内に発生する旋回流の回転方向に火炎を導くように構成されている。
2020196207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、シリンダヘッドと、ピストンと、で画定された主室と、
前記シリンダヘッドから前記主室に向かって突出し、前記主室と隔てて設けられ、前記主室内の燃焼の前の予備燃焼が生じる副室と、
前記主室と前記副室とを連通する連通路と、
を備え、
前記連通路は、前記予備燃焼の火炎を前記主室内に噴射する噴射口を有し、
前記噴射口は、前記主室内に発生する旋回流の回転方向に前記火炎を導くように構成されている、
副室式内燃機関。
【請求項２】
前記噴射口は、前記主室に向かって前記回転方向に延びる、
請求項１に記載の副室式内燃機関。
【請求項３】
前記噴射口の内径は、前記主室に近付くにつれて拡大する、
請求項１または２に記載の副室式内燃機関。
【請求項４】
前記旋回流の回転軸方向に見たときに、前記噴射口を形成する前記連通路の内壁面のうち、前記副室の内側に位置する前記内壁面は、前記副室の外側に位置する前記内壁面よりも、前記内径が拡大する方向に延びる、
請求項３に記載の副室式内燃機関。
【請求項５】
前記旋回流の回転軸方向に見たときに、前記噴射口を形成する前記連通路の内壁面は、前記副室の内周の接線に沿って形成される、
請求項１から４のいずれか１項に記載の副室式内燃機関。
【請求項６】
前記副室の内径は、前記主室から前記シリンダヘッドに向かって拡大する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の副室式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、副室式内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、主室（主燃焼室）およびその主室に隣接して設けられる副室（副燃焼室）を備えた副室式内燃機関が提案されている（例えば、日本国特許第４５６１５２２号公報参照）。このような副室式内燃機関では、主室に噴射された燃料から混合気が形成される。形成された混合気は、連通路を介して副室内に供給され、副室内で点火プラグによって点火される。これにより、火炎が形成される。副室内で形成された火炎は、連通路を介して主室に噴射され、主室の混合気を着火する。このように、副室で形成された火炎が主室に噴射されることで、主室の燃焼速度が高まる。これによって、より希薄な空燃比での運転が可能になり、燃費が向上する。【０００３】
日本国特許第４５６１５２２号公報に記載された副室式内燃機関では、第１の噴射口の中心軸線は、ピストンが圧縮上死点近傍に位置するときのピストン冠面に衝突せずに、シリンダ内壁面を指向する。また、第２の噴射口の中心軸線は、ピストンが圧縮上死点近傍に位置するときのピストン冠面のキャビティーの底面外周部を指向する。【０００４】
しかし、日本国特許第４５６１５２２号公報に記載された副室式内燃機関では、噴射口がシリンダ内壁面に向いている。このため、シリンダ内壁面に火炎が衝突し、シリンダ内壁面に火炎の熱が奪われる。この結果、冷却損失が発生し、主室の燃焼速度が遅くなる可能性がある。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の実施形態は、副室から主室に向けて噴射された火炎がシリンダに衝突することが抑制され、冷却損失の発生が低減された副室式内燃機関に関する。
【０００６】
本開示の実施形態によれば、副室式内燃機関は、主室と、副室と、連通路とを備える。主室は、シリンダヘッドと、シリンダと、ピストンと、で画定される。副室は、シリンダヘッドから主室に向かって突出し、主室と隔てて設けられており、この副室では、主室内の燃焼の前の予備燃焼が生じる。連通路は、主室と副室を連通し、予備燃焼の火炎を主室に噴射する噴射口を有する。噴射口は、主室内に発生する旋回流の回転方向に火炎を導くように構成されている。
【０００７】
一般に、燃焼室内に導入される吸気によってスワールなどと呼ばれる旋回流が発生することは広く知られている。そして、燃焼効率を向上させるべく旋回流の発生を促す種々の技術も広く知られている。本開示の実施形態による内燃機関では、噴射口がこの旋回流の回転方向に火炎を導くように構成されている。これにより、連通路の噴射口から主室に噴射された火炎は、旋回流の回転方向に沿って流される。このため、火炎がシリンダに衝突することが抑制され、冷却損失の発生が低減される。
【０００８】
噴射口は、主室に向かって旋回流の回転方向に延びてもよい。
【０００９】
この構成によれば、噴射口から主室に噴射された火炎を旋回流の回転方向に導くことができる。
【００１０】
噴射口の内径は、主室に近づくにつれて拡大してもよい。
【００１１】
火炎を主室に噴射する連通路の噴射口の面積が大きくなるほど、噴射される火炎は広がり、火炎の直径も大きくなる。噴射口の面積が小さいと、火炎が絞られ、火炎の噴射量が減る。この構成によれば、噴射口の内径が主室に近づくにつれて拡大することで、噴射口の面積が大きくなる。これによって、連通路から噴射される火炎の直径が大きくなるとともに、連通路を通過する火炎の量が減少することが防止される。
【００１２】
旋回流の回転軸方向に見たときに、噴射口を形成する連通路の内壁面のうち、副室の内側に位置する内壁面は、副室の外側に位置する内壁面よりも、噴射口の内径が拡大する方向に延びてもよい。
【００１３】
この構成によれば、噴射口から噴射される火炎が、旋回流によって流されやすい。この結果、火炎の貫徹力が弱まり、主室の燃焼が促進される。また、例えば、連通路が複数ある場合、火炎は旋回流に乗って、隣の連通路に向かって流される。これによって、隣の連通路から噴射される火炎までの間の、主室の燃焼が促進される。
【００１４】
旋回流の回転軸方向に見たときに、噴射口を形成する連通路の内壁面は、副室の内周の接線に沿って形成されてもよい。
【００１５】
この構成によれば、連通路から副室に導入される混合気が、副室の内周に導かれる。これによって、混合気は副室内で渦を形成しやすい。このため、副室内の混合気のムラや、混合気の流動のバラツキが防止される。この結果、副室の混合気が着火しやすい。
【００１６】
副室の内径は、主室からシリンダヘッドに向かって拡大してもよい。
【００１７】
この構成によれば、連通路から副室に導入された混合気の流速は、シリンダヘッドへ向かうにつれて弱まる。すなわち、混合気の渦の流速が弱まる。これによって、混合気の流速が速すぎることに起因する失火が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示の一実施形態による副室式内燃機関の概略構成を示す縦断面図。
【図２】図１の副室式内燃機関の連通路の形成部を示す横断面図。
【図３】図１の副室式内燃機関の連通路の形成部を示す縦断面図。
【図４】図１の副室式内燃機関の吸気行程および圧縮行程における混合気の状態を説明するための模式図。
【図５】図１の副室式内燃機関の点火後における混合気の火炎の状態を説明するための模式図。
【図６】本開示の他の実施形態による副室の概略構成を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下明細書において、シリンダ軸方向Ｑとは、シリンダに沿ってピストンの摺動する方向を示す。上下方向と記す場合は、シリンダ軸方向Ｑを示し、シリンダヘッド側を「上」、ピストン側を「下」とする。また、左右方向Ｌとは、シリンダ軸方向Ｑに直交し、吸気ポートおよび排気ポートが配置される方向を示す。また、クランク軸方向Ｐとは、シリンダ軸方向Ｑに直交し、気筒が配置される方向を示す。
【００２０】
図１に示すように、副室式内燃機関１は、主室４と、副室６と、主室４と副室６とを連通する複数の連通路８と、副室６に設けられる点火プラグ１０と、主室４に設けられる燃料噴射弁１２と、旋回流発生部１４と、を備える。本実施形態では、副室式内燃機関１は、主室４および副室６を含む気筒Ｎが、直列に複数配列された直列型内燃機関である。すなわち、主室４、副室６、複数の連通路８、点火プラグ１０、燃料噴射弁１２、および、旋回流発生部１４は、各気筒Ｎに備えられる。しかし、気筒Ｎの配列についてはこれに限定されず、Ｖ型であっても水平対向型であってもよい。
【００２１】
主室４は、シリンダブロック１０１のシリンダ１０１ａ、シリンダヘッド１０２、およびピストン１０３で画定された空間である。本実施形態では、主室４は、ペントルーフ形状であり、シリンダヘッド１０２の吸気ポート１０５側および排気ポート１１０側に向けて２つの斜面を有する。主室４は、吸気カム（図示せず）によって駆動される２つの吸気バルブ１０４ａおよび吸気バルブ１０４ｂを介して吸気ポート１０５に接続される。吸気ポート１０５は、図示しない吸気通路、スロットルバルブ、および、エアクリーナに接続される。また、主室４は、排気カム（図示せず）によって駆動される２つの排気バルブ１０９ａおよび排気バルブ１０９ｂを介して、排気ポート１１０、排気通路（図示せず）、および、排気浄化触媒（図示せず）に接続される。副室式内燃機関１は、気筒Ｎの配列方向に設けられるクランク軸（図示せず）によって動力を出力する。ピストン１０３は、コンロッド（図示せず）を介してクランク軸を駆動する。
【００２２】
副室６は、ペントルーフ形状の頂上部に設けられ、主室４と隣接する。副室６は、副室壁６１で画定された空間である。副室６は、シリンダヘッド１０２から主室４に向かって突出し、副室壁６１を介して主室４と隔てられる。本実施形態では、副室６は、主室４のペントルーフ形状の２つの斜面の交線（稜線）の略中央に設けられる。しかし、副室６は、主室４の略中央からオフセットして設けられもよい。本実施形態では副室６は主室４と同じ中心Ｘ１を有する。副室６の容積は、主室４よりも小さく、点火プラグ１０で点火した混合気の火炎が副室６内に素早く伝播する。
【００２３】
図２は、連通路８の形成部における副室６の横断面をピストン１０３側からみた図である。図１の拡大図および図２に示すように、副室壁６１は、中心Ｘ１を中心とした円形の断面を有し、底部６１ａが半球状に形成される。図３は、副室６の左右方向Ｌに垂直な縦断面図である。図３に示すように、副室壁６１の内周６１ｃは、主室４からシリンダヘッド１０２に向かって直径Ｄｒが拡大する。すなわち、副室壁６１の内周６１ｃは、上下方向（シリンダ軸方向Ｑと同じ）にみて下方から上方に向かって直径Ｄｒが拡大する。
【００２４】
図２および図３に示すように、連通路８は、副室壁６１の底部６１ａに複数個設けられる。連通路８は、主室４と副室６とを連通し、主室４の混合気を副室６に導く。副室６に導入された混合気は、副室６内で着火して予備燃焼する。図２に示すように、連通路８は、副室壁６１の外周６１ｂの面に、副室６で予備燃焼した火炎を噴射する噴射口８ａを有する。噴射口８ａは、副室壁６１の外周６１ｂの面に沿って形成される。また、連通路８は、副室壁６１の内周６１ｃの面に、混合気を副室６に導入する導入口８ｂを有する。導入口８ｂは、副室壁６１の内周６１ｃの面に沿って形成される。本実施形態では、連通路８は、例えば、４つ設けられる。
【００２５】
連通路８の噴射口８ａは、噴射口８ａから噴射される火炎を、副室壁６１の外周６１ｂに沿って主室４内に発生する旋回流ＳＷの回転方向Ｆに導くように構成され、本実施形態では、噴射口８ａは主室４に向かって回転方向Ｆに延びている。ここで、噴射口８ａから噴射される火炎は、噴射口８ａの中心線Ｃ１に沿って噴射される。また、旋回流ＳＷは、中心線Ｃ１と外周６１ｂとの交点Ｏ１においては、接線Ｓ１に沿って流れる。噴射口８ａが旋回流ＳＷの回転方向Ｆに延びるとは、中心線Ｃ１（中心線Ｃ１の延長線を含む）が、交点Ｏ１における垂線Ｒ１に対して回転方向Ｆに傾斜することを言う。すなわち、接線Ｓ１と中心線Ｃ１がなす角度が鋭角Ａとなる。なお、少なくとも噴射口８ａが回転方向Ｆに延びていればよく、連通路８は、噴射口８ａを除いて、例えば副室６の径方向に延びてもよい。
【００２６】
連通路８は、噴射口８ａを形成する内壁面であって、副室６の外側に位置する内壁面８ｃ（クランク軸方向Ｐ、または、左右方向Ｌにみて中心Ｘ１から遠い側の内壁面）と、副室６の内側に位置する内壁面８ｄ（クランク軸方向Ｐ、または、左右方向Ｌにみて中心Ｘ１から近い側の内壁面）と、を有する。連通路８の内壁面８ｃと内壁面８ｄとは、旋回流ＳＷの回転方向Ｆに対向しており、この連通路８内において、副室６の外側に位置する内壁面８ｃは回転方向Ｆの上流側に位置し、副室６の内側に位置する内壁面８ｄは回転方向Ｆの下流側に位置している。副室６の外側に位置する内壁面８ｃは、副室壁６１の内周６１ｃの接線Ｓ２に沿って形成される。好ましくは、内壁面８ｃが、導入口８ｂから噴射口８ａまで接線Ｓ２に沿って形成される。これによって、噴射口８ａと導入口８ｂとの間、および導入口８ｂと副室６の内周６１ｃの面との間に、段差がなくなる。このため、圧縮行程時に混合気が副室６に導入される場合に、段差によって発生する圧力損失が抑制される。この結果、副室６の突出方向と垂直な面に沿ったらせん状の横渦が副室６内に円滑に形成される。また、連通路８は、図３に示すように、主室４から上下方向に斜めに傾き、かつ図２に示すように、副室６の径方向に対して斜め傾いて形成されてもよい。これによって、横渦が副室６内を上昇する。
【００２７】
また、図２に示すように、連通路８の噴射口８ａの内径は、主室４に近付くにつれて拡大する。より具体的には、連通路８の外側の内壁面８ｃおよび内側の内壁面８ｄによって形成される空間の導入口８ｂにおける内径Ｄｂよりも、この空間の噴射口８ａにおける内径Ｄａの方が大きく、導入口８ｂから噴射口８ａまで内径が徐々に拡大する。このため、噴射口８ａの外周６１ｂに沿った面積が、導入口８ｂの内周６１ｃに沿った面積よりも大きくなる。この結果、連通路８を通過する火炎の噴射量が減ることが防止される。さらに、噴射口８ａの内径は、旋回流ＳＷの回転方向Ｆに向けて拡大する。すなわち、内壁面８ｄは、内壁面８ｃよりも旋回流ＳＷの回転方向Ｆ（噴射口８ａの内径が拡大する方向）に延びている（傾斜している）。これによって、噴射口８ａから噴射される火炎は、旋回流ＳＷの回転方向Ｆに沿った方向を指向する。この結果、噴射口８ａから噴射される火炎がより旋回流ＳＷに流されやすくなる。なお、少なくとも噴射口８ａの内径が回転方向Ｆに拡大すればよく、噴射口８ａを除く連通路８の内径は、例えば一定でもよい。また、少なくとも噴射口８ａにおいて内壁面８ｄが内壁面８ｃよりも回転方向Ｆに延びていればよく、噴射口８ａを除く連通路８において、内壁面８ｄは、例えば内壁面８ｃと平行でもよい。
【００２８】
図１および図２に示すように、点火プラグ１０の中心電極１０ａは、副室６の中心Ｘ１に重なる位置に配置される。図３に示すように、連通路８の中心線Ｃ１は、副室６の副室壁６１の内周６１ｃの壁面と、位置Ｈで交わる。そして、点火プラグ１０の中心電極１０ａの先端部１０ｃは、位置Ｈよりも高い位置に配置される。
【００２９】
燃料噴射弁１２は、主室４に向けて設けられる。また、燃料噴射弁１２は、副室６の外に設けられる。本実施形態では、燃料噴射弁１２は、主室４に直接燃料を噴射する。すなわち、副室式内燃機関１は、直噴型の内燃機関である。燃料噴射弁１２の噴射量と噴射時期が制御される。また、燃料噴射弁１２は、図示しない燃料噴射ポンプ、および、燃料タンクに接続される。燃料噴射弁１２は、シリンダヘッド１０２の吸気弁１０４側に配置される。本実施形態では、副室式内燃機関１の空燃比は、理論空燃比よりもリーンな値に設定される。すなわち、副室式内燃機関１は、希薄燃焼で運転される。これによって、燃費性能が向上する。
【００３０】
図４に示すように、旋回流発生部１４は、回転方向Ｆに旋回する旋回流ＳＷを主室４に発生させる。本実施形態では、旋回流発生部１４は、吸気バルブ１０４ａと吸気バルブ１０４ｂのリフト高さを変えることで旋回流ＳＷを発生させる。しかし、旋回流発生部１４は、吸気ポート１０５の形状によって旋回流ＳＷを発生させてもよい。また、本実施形態では、旋回流ＳＷは、ピストン１０３の摺動方向（シリンダ軸方向Ｑ）に垂直な面に対し、ピストン１０３側から見て時計回りに旋回するスワール流である。旋回流ＳＷは、シリンダ１０１ａの内壁面に沿って旋回するとともに、副室壁６１の外周６１ｂに沿って旋回する。
【００３１】
このように構成された副室式内燃機関１では、吸気行程では、吸気バルブ１０４ａおよび吸気バルブ１０４ｂが開弁するとともに、ピストン１０３が下降し、吸気が主室４および副室６に導入される。このとき、吸気バルブ１０４ａと吸気バルブ１０４ｂのリフト高さの違いによって、主室４に旋回流ＳＷが発生する。また、本実施形態では、吸気は、図示しない過給機によって加圧される。これによって、主室４および副室６の圧力は、吸気の圧力と同じになる。吸気行程では、主として主室４に燃料を供給するための燃料噴射が、燃料噴射弁１２によって行われる。噴射された燃料は、主室４内で吸気と混じり混合気を形成する。混合気は、ピストン１０３が下がるとともに主室４全体に供給される。
【００３２】
圧縮行程では、吸気バルブ１０４ａおよび吸気バルブ１０４ｂが閉弁するとともにピストン１０３が上昇し、主室４の混合気が圧縮される。図４に示すように、圧縮行程で、ピストン１０３が上昇すると、主室４から連通路８を介して混合気が副室６に導入される。このとき、副室６に導入された混合気は、連通路８によって、上昇する旋回流（図４の副室６内の矢印参照）となる。
【００３３】
本実施形態では、連通路８の内壁面８ｃが副室壁６１の内周６１ｃの接線Ｓ２に沿って形成される。これによって、上昇する横渦が副室６内の内周６１ｃに沿って発生し、点火プラグ１０は、この横渦に点火する。一方、副室壁６１の内周６１ｃの直径Ｄｒは、主室４からシリンダヘッド１０２に向かって拡大する（図３参照）。これによって、副室６内の横渦の流速が減速する。この結果、副室６内の横渦の流速が速すぎることが原因となる失火が防止される。
【００３４】
副室６に導入された混合気は、点火プラグ１０によって点火され燃焼される。図５に示すように、このとき噴射口８ａから火炎Ｇが噴射される。そして、主室４の混合気が燃焼し、燃焼によって発生する燃焼ガスで圧力が上昇する。これにより、ピストン１０３が押し下げられ、膨張行程に進む。
【００３５】
本実施形態では、連通路８の噴射口８ａは、副室壁６１の外周６１ｂに沿って主室４内に発生する旋回流ＳＷの回転方向Ｆに延びており、回転方向Ｆに火炎Ｇを導く。これによって、火炎Ｇは、噴射されたのち、旋回流ＳＷによって旋回流ＳＷの回転方向Ｆに流される。このため、火炎Ｇは隣り合う連通路８に向かって火炎Ｇ１のように流される（図５  矢印Ｇｎ参照）。この結果、火炎Ｇと隣の連通路８から噴射される火炎との間の主室４における空間Ｖに火炎Ｇ１が広がる。空間Ｖは、火炎が届かず燃焼が不均衡になりやすい。火炎Ｇが旋回流ＳＷによって流されることで、空間Ｖに火炎が届く。この結果、主室４は、均質に燃焼する。また、火炎Ｇは、旋回流ＳＷによって貫徹力が弱められ、シリンダ１０１ａに火炎Ｇが直接当たることが防止される。これによって、火炎Ｇがシリンダ１０１ａによって冷却されることで発生する冷却損失が低減される。
【００３６】
さらに、本実施形態では、導入口８ｂにおける内径Ｄｂから噴射口８ａにおける内径Ｄａへと、連通路８の内径が大きくなる。噴射口８ａの内径Ｄａが大きくなると、噴射口８ａの面積が大きくなる。これによって、噴射口８ａから噴射される火炎の直径も大きくなる。このため、連通路８から噴射される火炎Ｇと隣の連通路８から噴射される火炎Ｇとの間の主室４における空間Ｖに、大きい火炎Ｇ１が噴出される。この結果、空間Ｖの燃焼が促進される。また、旋回流ＳＷの回転方向Ｆに向けて噴射口８ａの直径が拡大する。これによって、火炎Ｇが旋回流ＳＷによって流されやすくなる。このため、空間Ｖに、より多くの火炎Ｇが供給される。この結果、空間Ｖの燃焼が促進される。
【００３７】
排気行程では、排気バルブ１０９が開弁するとともに、ピストン１０３が下死点から上昇し、シリンダ内の燃焼ガス（排気）が排気ポート１１０に排出される。そして、ピストン１０３が上死点に達すると、再び吸気行程が始まる。このようにピストン１０３が２往復すると４つの行程が完了する。
【００３８】
以上説明した通り、本実施形態の副室式内燃機関１では、連通路８の噴射口８ａは、副室壁６１の外周６１ｂに沿って主室４内に発生する旋回流ＳＷの回転方向Ｆに火炎Ｇを導く。これによって、副室６から主室４に向けて噴射された火炎Ｇの冷却損失の発生が低減され、主室４の燃焼が促進される。
【００３９】
＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
【００４０】
上記実施形態では、副室式内燃機関１は、直噴型の内燃機関であるが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、吸気ポート１０５に設けられる吸気ポートインジェクタを備える副室式内燃機関であってもよい。
【００４１】
上記実施形態では、連通路８は、副室壁６１に４つ設けられるが、本開示はこれに限定されるものではない。連通路８は、１つでも複数でもよい。
【００４２】
上記実施形態では、連通路８の内径は、副室壁６１の外周６１ｂに向かって拡大するが、本開示はこれに限定されない。例えば、連通路８の内径は一定であってもよい。すなわち、図２における噴射口８ａにおける連通路８の内径Ｄａと、導入口８ｂにおける連通路８の内径Ｄｂは同じであってもよい。
【００４３】
上記実施形態では、連通路８は、副室６の突出する方向の１つの位置に設けられるが、本開示は、これに限定されない。図６に示すように、副室２０６の突出する方向の異なる位置に第１連通路２０８と、第２連通路２０９が設けられてもよい。この場合に、第１連通路２０８と、第２連通路２０９のいずれか一方の連通路の内径は、一定でもよい。また、他方の連通路の内径は、副室壁２６１の外周２６１ｂに向かって拡大してもよい。例えば、第１連通路２０８が、第２連通路２０９よりも点火プラグ２１０の先端部２１０ｃに近い距離に設けられる場合、第１連通路２０８の内径が、副室壁２６１の外周２６１ｂに向かって拡大してもよい。一方、第２連通路２０９の内径は一定であってもよい。これによって、点火プラグ２１０の先端部２１０ｃに近い第１連通路２０８からの火炎の噴射量が大きくなる。
【００４４】
上記実施形態では、底部６１ａは半球形状であるが、本開示はこれに限定されない。図６に示すように、底部２６１ａの形状は円錐台形状であってもよい。また、円錐形状など種々形状であってもよい。
【００４５】
上記実施形態では、旋回流発生部１４が、スワール流を発生させるが、本開示はこれに限定されない。旋回流発生部１４は、シリンダ軸方向Ｑに平行な面に沿って一方向に旋回する縦型の渦を発生させてもよく、すなわちタンブル流を発生させてもよい。この場合に、連通路８は、タンブル流の回転方向に沿って形成されてもよい。
【００４６】
上記実施形態では、副室の形状はシリンダ軸方向に垂直な面による断面が円形となる形状（半球や円筒形状など）を例にしている。しかしながら、副室の形状はこれに限られない。断面が楕円や正多角形となる形状であってもよい。火炎伝播の観点からは、対称性のある形状が好ましいが、これに限られない。なお、本開示における「直径方向」「径方向」「接線」などの幾何学的表現は、断面が円形以外の場合であっても、当業者であれば適宜理解することができるであろう。つまり、副室の断面が円形以外になる実施態様であっても、当業者であれば本開示と同様の効果が奏されるように本開示の特徴を適宜適用できるであろう。
【００４７】
上記実施形態では、副室に設けられた点火プラグで混合気が点火される火花点火内燃機関を例にしている。本開示の内燃機関では燃料としてガソリンが使用されるが、当然これに限定されず、アルコールなどの他の燃料であってもよい。また、本開示の特徴は、火花点火内燃機関に限られず、ディーゼルエンジンなどの圧縮着火内燃機関にも適用可能である。つまり、副室内に点火プラグ等の火花発生手段を設けることは必須ではなく、内燃機関の１燃焼サイクル（４ストロークエンジンであれば吸入、圧縮、燃焼、排気からなるサイクル）の中で最初の正常燃焼（予備燃焼）が副室内で生じるように設計された内燃機関であれば同様の作用効果が期待される。なお、圧縮着火内燃機関であっても、インジェクタから副室内に燃料を直接噴射させることや圧縮比を適宜設定することで、副室内で予備燃焼を発生させられることは従来周知である。また、圧縮着火内燃機関であっても、燃料は特に軽油に限定されず、ガソリンやアルコール等であってもよい。
【００４８】
本開示の実施形態によれば、副室式内燃機関（１）は、
シリンダ（１０１ａ）と、シリンダヘッド（１０２）と、ピストン（１０３）と、で画定された主室（４）と、
前記シリンダヘッド（１０２）から前記主室（４）に向かって突出し、前記主室（４）と隔てて設けられ、前記主室（４）内の燃焼の前の予備燃焼が生じる副室（６）と、
前記主室（４）と前記副室（６）とを連通する連通路（８）と、
を備え、
前記連通路（８）は、前記予備燃焼の火炎を前記主室（４）内に噴射する噴射口（８ａ）を有し、
前記噴射口（８ａ）は、前記主室（４）内に発生する旋回流（ＳＷ）の回転方向（Ｆ）に前記火炎を導くように構成されている。
【００４９】
前記噴射口（８ａ）は、前記主室（４）に向かって前記回転方向（Ｆ）に延びてもよい。
【００５０】
前記噴射口（８ａ）の内径（Ｄａ）は、前記主室（４）に近付くにつれて拡大してもよい。
【００５１】
前記旋回流（ＳＷ）の回転軸方向に見たときに、前記噴射口（８ａ）を形成する前記連通路（８）の内壁面のうち、前記副室（６）の内側に位置する前記内壁面（８ｄ）は、前記副室（６）の外側に位置する前記内壁面（８ｃ）よりも、前記内径（Ｄａ）が拡大する方向に延びてもよい。
【００５２】
前記旋回流（ＳＷ）の回転軸方向に見たときに、前記噴射口（８ａ）を形成する前記連通路（８）の内壁面（８ｃ）は、前記副室（６）の内周（６１ｃ）の接線（Ｓ２）に沿って形成されてもよい。
【００５３】
前記副室（６）の内径（Ｄｒ）は、前記主室（４）から前記シリンダヘッド（１０２）に向かって拡大してもよい。
【００５４】
本出願は、２０１９年３月２７日出願の日本特許出願特願２０１９−０６１１３６に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１：副室式内燃機関
４：主室
６：副室
８：連通路
８ｃ：内壁面
１４：旋回流発生部
６１：副室壁
６１ｂ：外周
６１ｃ：内周
１０１ａ：シリンダ
１０２：シリンダヘッド
１０３：ピストン
Ｄａ：内径
Ｄｂ：内径
Ｄｒ：内周の直径
Ｆ：旋回流の回転方向
Ｓ２：内周の接線
ＳＷ：旋回流
【図１】
2020196207.tif 000003
【図２】
2020196207.tif 000004
【図３】
2020196207.tif 000005
【図４】
2020196207.tif 000006
【図５】
2020196207.tif 000007
【図６】
2020196207.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和3年8月23日(2021.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、シリンダヘッドと、ピストンと、で画定された主室と、
前記シリンダヘッドから前記主室に向かって突出し、前記主室と隔てて設けられ、前記主室内の燃焼の前の予備燃焼が生じる副室と、
前記主室と前記副室とを連通する連通路と、
前記主室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記副室に設けられ前記副室内の混合気に点火する点火プラグと、
を備え、
前記連通路は、前記予備燃焼の火炎を前記主室内に噴射する噴射口を有し、
前記点火プラグは、前記副室内に発生する横渦の中心に位置し、
前記噴射口は、前記主室内に発生する旋回流の回転方向に前記火炎を導くように構成されている、
副室式内燃機関。
【請求項２】
前記副室の内径は、前記主室から前記シリンダヘッドに向かって拡大する、
請求項１に記載の副室式内燃機関。
【請求項３】
前記噴射口は、前記主室に向かって前記回転方向に延びる、
請求項１または２に記載の副室式内燃機関。
【請求項４】
前記噴射口の内径は、前記主室に近付くにつれて拡大する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の副室式内燃機関。
【請求項５】
前記旋回流の回転軸方向に見たときに、前記噴射口を形成する前記連通路の内壁面のうち、前記副室の内側に位置する前記内壁面は、前記副室の外側に位置する前記内壁面よりも、前記内径が拡大する方向に延びる、
請求項４に記載の副室式内燃機関。
【請求項６】
前記旋回流の回転軸方向に見たときに、前記噴射口を形成する前記連通路の内壁面は、前記副室の内周の接線に沿って形成される、
請求項１から５のいずれか１項に記載の副室式内燃機関。
【国際調査報告】
2020196207.tif 000009
2020196207.tif 000010
2020196207.tif 000011
2020196207.tif 000012