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CN111219241B - 带副室内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在降低冷却损失的同时确保良好的点火的带副室内燃机。在安装于气缸盖(3)的火花塞(15)的顶端部与从气缸盖(3)的内壁面向主燃烧室(5)内突出的薄壁副室壁(11)之间形成有副室(12)，在薄壁副室壁(11)内形成有将副室(12)内和主燃烧室(5)内连通的连通孔(13)。薄壁副室壁(11)形成为横截面面积从气缸盖(3)的内壁面朝向主燃烧室(5)内逐渐减少的圆锥形、圆台形、多棱锥形或多棱台形。火花塞(15)的接地侧电极部位于气窝(18)内，在点火时在从中心电极绝缘子(17)的前端部突出的中心电极(19)与接地侧电极部间进行放电。

Description

带副室内燃机
技术领域
本发明涉及带副室内燃机。
背景技术
公知有如下带副室内燃机(例如参照专利文献1)：在气缸盖的内壁面与活塞的顶面之间形成有主燃烧室，在安装于气缸盖的火花塞的前端部与从气缸盖的内壁面向主燃烧室内突出的半球形状的薄壁副室壁之间形成有副室，在半球形状的薄壁副室壁内形成有将副室内与主燃烧室内连通的连通孔，在副室内配置有火花塞，在利用火花塞使副室内的混合气燃烧时喷射火焰从连通孔向主燃烧室喷出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-35854号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，若如该带副室内燃机那样将薄壁副室壁形成为半球形状，则由于面向主燃烧室的薄壁副室壁的表面积大，因此，用于薄壁副室壁的温度上升的主燃烧室内的燃烧热及通过薄壁副室壁而向气缸盖释放的主燃烧室内的燃烧热增大。其结果是，存在冷却损失增大且无法得到高热效率这样的问题。
为了解决上述问题，根据本发明，提供一种带副室内燃机，在气缸盖的内壁面与活塞的顶面之间形成有主燃烧室，在安装于气缸盖的火花塞的前端部与从气缸盖的内壁面向主燃烧室内突出的薄壁副室壁之间形成有副室，在薄壁副室壁内形成有将副室内与主燃烧室内连通的连通孔，火花塞的前端部具备中空圆筒状的外筒、在外筒内沿着外筒的中心轴线延伸的柱状的中心电极绝缘子以及形成于外筒与中心电极绝缘子之间且与副室内连通的环状气窝，在利用火花塞使副室内的混合气燃烧时喷射火焰从连通孔向主燃烧室喷出，薄壁副室壁形成为横截面面积从气缸盖的内壁面朝向主燃烧室内逐渐减少的圆锥形、圆台形、多棱锥形或多棱台形，火花塞的接地侧电极部位于气窝内，在点火时在从中心电极绝缘子的前端部突出的中心电极与接地侧电极部之间进行放电。
发明效果
通过使薄壁副室壁的形状形成为圆锥形、圆台形、多棱锥形或多棱台形，从而面向主燃烧室的薄壁副室壁的表面积变小，因此，能够降低冷却损失。另外，若减小面向主燃烧室的薄壁副室壁的表面积，则副室内的气体温度不会变高，因此特别是在冷运转时，由火花塞进行的副室内的混合气的点火变得不稳定，但在副室内也能够通过使温度高的气窝内的混合气点火来确保稳定的点火。
附图说明
图1是带副室内燃机的侧视图。
图2是副室周围的放大侧面剖视图。
图3A是图2所示的薄壁副室壁图的仰视图，图3B是沿着图2的A-A剖面观察的剖视图。
图4是将图2的副室周围进一步放大的侧面剖视图。
图5是示出另一实施例的副室周围的放大侧面剖视图。
图6A是示出又一实施例的副室周围的放大侧面剖视图，图6B是图6A所示的薄壁副室壁图的仰视图。
图7是示出又一实施例的副室周围的放大侧面剖视图。
图8A、图8B及图8C是示出各种实验结果的图。
具体实施方式
图1示出以汽油为燃料的带副室内燃机的整体图。参照图1，附图标记1表示内燃机主体，附图标记2表示气缸体，附图标记3表示安装在气缸体2上的气缸盖，附图标记4表示在气缸体2内往复运动的活塞、附图标记5表示形成于气缸盖3的内壁面与活塞4的顶面之间的主燃烧室，附图标记6表示进气门，附图标记7表示进气口，附图标记8表示配置在进气口7内的燃料喷射阀，附图标记9表示排气门，附图标记10表示排气口。
如图1及图2所示，在气缸盖3形成有由从气缸盖3的内壁面向主燃烧室5内突出的薄壁副室壁11包围的副室12。在图1及图2所示的实施例中，该薄壁副室壁11形成为横截面面积从气缸盖3的内壁面朝向主燃烧室5内逐渐减少的圆锥形。在薄壁副室壁11内形成有将副室12内与主燃烧室5内连通的多个连通孔13，在图1及图2所示的实施例中，如图3B所示，这些连通孔13从副室12内朝向主燃烧室5内呈放射状延伸。
如图2所示，在气缸盖3内螺纹安装有金属制中空套筒14，在该中空套筒14内安装有火花塞15的主体。参照图2及图4，火花塞15的前端部15a具备中空圆筒状的金属制外筒16和在外筒16内沿着外筒16的中心轴线延伸的柱状的中心电极绝缘子17，外筒16螺纹安装于中空套筒14内。在该火花塞15的前端部15a与薄壁副室壁11之间形成副室12。在外筒16与中心电极绝缘子17之间形成有环状的气窝18，该气窝18与副室12内连通。此外，在该实施例中，薄壁副室壁11的环状端面11c通过熔敷与中空套筒14的前端面结合。
如图2及图4所示，中心电极19从中心电极绝缘子17的前端部突出，在气窝18内设置有接地侧电极部20。在图2及图4所示的实施例中，该接地侧电极部20由在气窝18内形成在外筒16的内周面上的接地侧电极构成。在对副室12内的混合气进行点火时，如图4中F所示，在从中心电极绝缘子17的前端部突出的中心电极19与接地侧电极20之间进行放电。
在图1所示的带副室内燃机中，当进气门6打开时，从燃料喷射阀8喷射的燃料与吸入空气一起向主燃烧室5内供给，由此在主燃烧室5内形成混合气。接着，当压缩行程开始时，主燃烧室5内的混合气从连通孔13流入副室12内。接着，当成为压缩行程末期时，利用火花塞15将副室12内的混合气点火，由此喷射火焰从副室12的各连通孔13朝向主燃烧室5内喷出。主燃烧室5内的混合气通过这些喷射火焰而急速燃烧。
另外，当在主燃烧室5内进行燃烧时，主燃烧室5内的燃烧热的一部分在一方被用于薄壁副室壁11的温度上升，并且在另一方通过薄壁副室壁11向气缸盖3释放，其结果是，产生冷却损失。在该情况下，面向主燃烧室5的薄壁副室壁11的表面积越大，则用于薄壁副室壁11的温度上升的燃烧热及通过薄壁副室壁11向气缸盖3释放的燃烧热越增大，其结果是，冷却损失增大。然而，在图1至图4所示的实施例中，薄壁副室壁11形成为面向主燃烧室5的表面积小的圆锥形。因此，用于薄壁副室壁11的温度上升的燃烧热及通过薄壁副室壁11向气缸盖3释放的燃烧热减少，由此，冷却损失减少。
另一方面，当减小面向主燃烧室5的薄壁副室壁11的表面积时，由于如上所述用于薄壁副室壁11的温度上升的燃烧热减少，因此薄壁副室壁11的温度降低。当薄壁副室壁11的温度下降时，抑制从连通孔13流入副室12内的混合气的温度的上升。因此，特别是在内燃机冷机时，副室12内的混合气的温度不会变得足够高，其结果是，火花塞15对混合气的点火变得不稳定。然而，即使在内燃机冷机时，在火花塞15的气窝18内也残留高温的气体，从连通孔13流入副室12内的混合气的一部分流入到气窝18内，因此，气窝18内的混合气的温度变高。
因此，如图4中F所示，当在从中心电极绝缘子17的前端部突出的中心电极19与接地侧电极20之间进行放电时，周围的混合气的温度足够高，因此混合气容易点火。其结果是，即使在内燃机冷机时，也能够确保稳定的混合气的点火。
在图8A、图8B以及图8C中示出实验结果。图8A的纵轴表示基于主燃烧室5内的压力变化求出的冷却损失，横轴表示进行50％燃烧时的上止点后曲轴角(ATDC)。此外，在图8A中，○标记表示使用以往的半球形状的薄壁副室壁的情况，●标记表示使用图2及图4所示的本发明的薄壁副室壁的情况。根据图8A可知，在使用本发明的薄壁副室壁的情况下，与使用以往的薄壁副室壁的情况相比，冷却损失降低。
图8C的纵轴表示在进行10％燃烧之前的曲轴角度、即初始燃烧时间，横轴表示用上止点前曲轴角(BTDC)表示的点火正时。另一方面，图8B的纵轴表示燃烧变动，横轴表示用上止点前曲轴角(BTDC)表示的点火正时。此外，在图8C及图8B中，○标记表示使用与中心电极面对地配置有接地侧电极的以往的火花塞的情况，●标记表示使用图2及图4所示的本发明的火花塞的情况。根据图8C以及图8B可知，在使用本发明的火花塞的情况下，与使用以往的火花塞的情况相比，初始燃烧时间变短，燃烧变动降低。
图5示出本发明的另一实施例。在该实施例中，薄壁副室壁11形成为圆台形。而且，在该实施例中，在外筒16的内周面上未形成图4所示那样的接地侧电极20。这样，即使在外筒16的内周面上未形成图4所示那样的接地侧电极20，当在中心电极19与外筒16之间施加点火电压时，如图4中F所示，也会在中心电极19与气窝18内的最里部的外筒16的内周面之间产生放电电流沿着中心电极绝缘子17的外周面流动的沿面放电，通过该沿面放电，将气窝18内的混合气点火。在该情况下，在气窝18内的最里部的外筒16的内周面上构成接地侧电极部。
图6A及图6B示出本发明的又一实施例。在该实施例中，薄壁副室壁11形成为多棱锥形。这样，即使在将薄壁副室壁11形成为多棱锥形的情况下，面向主燃烧室5的薄壁副室壁11的表面积也变小。因此，用于薄壁副室壁11的温度上升的主燃烧室5内的燃烧热及通过薄壁副室壁11向气缸盖3释放的主燃烧室5内的燃烧热减少，由此，冷却损失减少。此外，在该情况下，能够将薄壁副室壁11形成为与图5所示的形状类似的多棱台形。
图7示出本发明的又一实施例。在该实施例中，薄壁副室壁11形成为接近圆台形的形状。如图7所示的接近圆台形状的形状的薄壁副室壁11也包含在本发明中所说的圆台形的薄壁副室壁11中。
这样，根据本发明，在气缸盖3的内壁面与活塞4的顶面之间形成有主燃烧室5，在安装于气缸盖3的火花塞15的前端部15a与从气缸盖3的内壁面向主燃烧室5内突出的薄壁副室壁11之间形成副室12。将副室12内和主燃烧室5内连通的连通孔13形成在薄壁副室壁11内，火花塞15的前端部15a具备中空圆筒状的外筒16、在外筒16内沿着外筒16的中心轴线延伸的柱状的中心电极绝缘子17、以及形成于外筒16与中心电极绝缘子17之间且与副室12内连通的环状的气窝18。在利用火花塞15使副室12内的混合气燃烧时，喷射火焰从连通孔13向主燃烧室5喷出。薄壁副室壁11形成为横截面面积从气缸盖3的内壁面朝向主燃烧室5内逐渐减少的圆锥形、圆台形、多棱锥形或多棱台形。火花塞15的接地侧电极部位于气窝18内，在点火时在从中心电极绝缘子17的前端部突出的中心电极19与接地侧电极部之间进行放电。
这样，通过将薄壁副室壁11的形状形成为圆锥形、圆台形、多棱锥形或多棱台形，并利用火花塞使气窝内的混合气点火，从而能够降低冷却损失，并且确保稳定的点火。
附图标记说明
3 气缸盖
4 活塞
5 主燃烧室
11 薄壁副室壁
12 副室
13 连通孔
14 中空套筒
15 火花塞
16 外筒
17 中心电极绝缘子
18 气窝
19 中心电极
20 接地侧电极

Claims (2)

1.一种带副室内燃机，在气缸盖的内壁面与活塞的顶面之间形成有主燃烧室，在安装于气缸盖的火花塞的前端部与从气缸盖的内壁面向主燃烧室内突出的薄壁副室壁之间形成有副室，在薄壁副室壁内形成有将副室内与主燃烧室内连通的连通孔，该火花塞的前端部具备中空圆筒状的外筒、在外筒内沿着外筒的中心轴线从外筒的内壁面开始、以离开外筒的内壁面并越过外筒的前端的方式朝向副室延伸的柱状的中心电极绝缘子以及形成于外筒的内壁面与中心电极绝缘子之间且与副室内连通的环状气窝，在利用火花塞使副室内的混合气燃烧时喷射火焰从连通孔向主燃烧室喷出，其中，
该薄壁副室壁形成为横截面面积从气缸盖的内壁面朝向主燃烧室内逐渐减少的圆锥形、圆台形、多棱锥形或多棱台形，火花塞的接地侧电极部在该气窝内形成在该外筒的内壁面上，在点火时在从中心电极绝缘子的前端部突出的中心电极与接地侧电极部之间进行放电。
2.根据权利要求1所述的带副室内燃机，其中，
还包括在气缸盖内螺纹安装的金属制中空套筒，该外筒螺纹安装于中空套筒内，薄壁副室壁的端面与中空套筒的前端面结合。
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