特許 6069032 点火式エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6069032

(24)【登録日】2017年1月6日

(45)【発行日】2017年1月25日

(54)【発明の名称】点火式エンジン

(51)【国際特許分類】

   F02B 19/10 20060101AFI20170116BHJP

   F02D 41/34 20060101ALI20170116BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20170116BHJP

   F02B 19/06 20060101ALI20170116BHJP

   F02B 19/12 20060101ALI20170116BHJP

   F02M 61/10 20060101ALI20170116BHJP

   F02P 13/00 20060101ALI20170116BHJP

【ＦＩ】

   F02B19/10 A

   F02D41/34 C

   F02D41/34 F

   F02D41/04 335

   F02B19/06

   F02B19/12 B

   F02M61/10 F

   F02P13/00 302B

【請求項の数】6

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2013-41894(P2013-41894)

(22)【出願日】2013年3月4日

(65)【公開番号】特開2014-114801(P2014-114801A)

(43)【公開日】2014年6月26日

【審査請求日】2015年10月22日

(31)【優先権主張番号】10-2012-0142055

(32)【優先日】2012年12月7日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】591251636

【氏名又は名称】現代自動車株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＨＹＵＮＤＡＩ ＭＯＴＯＲ ＣＯＭＰＡＮＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100117787

【弁理士】

【氏名又は名称】勝沼 宏仁

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100124372

【弁理士】

【氏名又は名称】山ノ井 傑

(72)【発明者】

【氏名】イ、ウォン、ジュン

(72)【発明者】

【氏名】ウー、ソー、ヒュン

(72)【発明者】

【氏名】コン、ジン、クク

【審査官】 木村 麻乃

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−２０６７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−０４９２２４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−１１２２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２４２１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−０３６５２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−２５５３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第９９／００７９８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第００／０３１３９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４０７５９９６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ １９／００−１９／１２

Ｆ０２Ｄ ４１／００−４１／４０

Ｆ０２Ｍ ３７／００−６５／００

Ｆ０２Ｐ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気ポート１を通して混合気を吸入するように形成された主燃焼室３と；
前記主燃焼室３と連通するように備えられたプレチャンバー５と；
前記プレチャンバー５を介して前記主燃焼室３と連通するように備えられた補助シリンダー７と；
前記補助シリンダー７を前記吸気ポート１に連結する補助吸入通路９と；
前記補助シリンダー７でスライド運動し、前記補助吸入通路９を通して前記吸気ポート１から混合気を吸入し、前記プレチャンバー５を通して前記主燃焼室３に混合気を吐き出すことができるように備えられた補助ピストン１１と；
前記プレチャンバー５で混合気を点火させるように設けられた点火プラグ１３と；
を含み、
前記吸気ポート１には、前記補助吸入通路９が連通した部分の上流側に燃料を噴射するように備えられた一つ以上のインジェクター２９が含まれ、
前記吸気ポート１は、一つの吸気ポート１に二つのインジェクター２９を備え、一つのインジェクター２９は、前記補助吸入通路９を通して前記補助シリンダー７に供給される混合気を形成するように燃料を噴射し、他の一つのインジェクター２９は、前記吸気ポート１を通して前記主燃焼室３に供給される混合気を形成するように燃料を噴射する、
ことを特徴とする、点火式エンジン。

【請求項2】

前記補助吸入通路９に、前記吸気ポート１から前記補助シリンダー７に向かう混合気の流動のみを許すように設けられた第１チェックバルブ１５と；
前記補助シリンダー７から前記プレチャンバー５に向かう混合気の流動のみを許すように設けられた第２チェックバルブ１７と；
をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の点火式エンジン。

【請求項3】

前記補助ピストン１１には、前記主燃焼室３のバルブを開閉するように備えられたカムシャフト２１に設けられた駆動カム１９によって発生する機械的変位を用いて前記補助ピストン１１を往復動させるように構成されたリンク駆動機構２３が連結されていることを特徴とする、請求項２に記載の点火式エンジン。

【請求項4】

前記プレチャンバー５と前記主燃焼室３との間の境界部には、前記プレチャンバー５からの火炎を複数の噴射孔２５を通して前記主燃焼室３に噴射するように複数の噴射孔２５が形成されたノズルキャップ２７が備えられていることを特徴とする、請求項２に記載の点火式エンジン。

【請求項5】

請求項１の点火式エンジンの制御方法であって、
前記インジェクター２９は、前記補助シリンダー７の前記補助ピストン１１が上昇して前記インジェクター２９から噴射された燃料と空気を前記補助吸入通路９を通して前記補助シリンダー７に吸入することができる時点に、燃料を噴射し；
前記インジェクター２９から噴射された燃料と空気の混合気を前記主燃焼室３に吸入する吸気行程を行うように、前記主燃焼室３の主ピストンを下降させ；
前記主燃焼室３の主ピストンが圧縮行程を行いながら上昇すると、前記補助シリンダー７の前記補助ピストン１１を下降させ、前記補助シリンダー７に吸入された混合気を前記プレチャンバー５に移動させ；
前記プレチャンバー５に移動された混合気を点火させるように前記点火プラグ１３を制御し、点火された火炎が前記主燃焼室３で圧縮された混合気内に複数の火炎核を成して噴射されるようにすることを特徴とする、請求項１に記載の点火式エンジンの制御方法。

【請求項6】

前記インジェクター２９は、前記補助吸入通路９を通して前記補助シリンダー７に流入する混合気の空燃比を調節すると同時に、前記吸気ポート１を通して前記主燃焼室３に流入する混合気の空燃比を調節するように、多段噴射を行うことを特徴とする、請求項５に記載の点火式エンジンの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、点火式エンジンに係り、より詳しくは、既に点火された火炎を燃焼室に伝播して混合気を燃消させる新しいエンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関であるエンジンは、ガソリンエンジンのように点火プラグを備え、別途の点火火花によって混合気を燃焼させる点火式エンジンと、燃焼室で圧縮された空気に噴射された燃料の自発火によって燃焼させる圧縮着火式エンジンとに大別できる。

【0003】

従来、前記点火式エンジンは、点火プラグが燃焼室内に装着され、燃焼室に供給された混合気に直接火花を提供して点火させるようにしており、そのため、点火が燃焼室内の一点で始まって火炎面が燃焼室全体に伝播される燃焼過程を経るため、失火の可能性が相対的に高く、火炎の伝播時間が長くかかり、火炎面に到達する前に末端ガスの自発火によるノッキング現状が発生するなどの燃焼上の諸般問題点を持っている。

【0004】

前記の発明の背景となる技術として説明した事項は、本発明の背景に対する理解に役立てるためのみのものであり、当該技術分野で通常の知識を持った者に既に知られた従来技術に相当するものと認めてはならない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】韓国特許公開第１０−２０１０−００３６０３６Ａ号公報

【特許文献2】米国特許第６４０２０５７Ｂ１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、燃焼室に吸入された混合気を複数の火炎核によって同時多発的に点火させることにより、失火及びノッキングの発生可能性を大幅に低減させ、より安定した燃焼を可能にした点火式エンジンを提供することにその目的がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記のような目的を達成するための本発明の点火式エンジンは、吸気ポートを通して混合気を吸入するように形成された主燃焼室と；前記主燃焼室と連通するように備えられたプレチャンバーと；前記プレチャンバーを介して前記主燃焼室と連通するように備えられた補助シリンダーと；前記補助シリンダーを前記吸気ポートに連結する補助吸入通路と；前記補助シリンダーでスライド運動し、前記補助吸入通路を通して前記吸気ポートから混合気を吸入し、前記プレチャンバーを通して前記主燃焼室に混合気を吐き出すことができるように備えられた補助ピストンと；前記プレチャンバーで混合気を点火させるように設けられた点火プラグと；を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明は、燃焼室に吸入された混合気を複数の火炎核によって同時多発的に点火させることができるようにして、失火及びノッキングの発生可能性を大幅に低減させ、より安定した燃焼をはかるようにする。

【0009】

また、本発明は、吸気ポートにインジェクターを備えることで、燃焼室にインジェクターを備えた直接噴射式に比べ、装置が簡単で製造コストが安くすむように構成して、補助シリンダー及び補助ピストンなどの関連部品の耐久性及び作動安全性を向上させるようにする。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明による点火式エンジンの構成を示す図である。

【図2】本発明による点火式エンジンの制御方法の実施例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１を参照すると、本発明の点火式エンジンの実施例は、吸気ポート１を通して混合気を吸入するように形成された主燃焼室３と；前記主燃焼室３と連通するように備えられたプレチャンバー５と；前記プレチャンバー５を介して前記主燃焼室３と連通するように備えられた補助シリンダー７と；前記補助シリンダー７を前記吸気ポート１に連結する補助吸入通路９と；前記補助シリンダー７でスライド運動し、前記補助吸入通路９を通して前記吸気ポート１から混合気を吸入し、前記プレチャンバー５を通して前記主燃焼室３に混合気を吐き出すように備えられた補助ピストン１１と；前記プレチャンバー５で混合気を点火させるように設けられた点火プラグ１３とを含む。

【0012】

すなわち、実質的に動力を発生させる前記主燃焼室３での燃焼のために、前記補助シリンダー７に吸入された混合気を前記プレチャンバー５で点火させ、前記主燃焼室３で圧縮された混合気内に前記プレチャンバー５で点火された火炎核を噴射することで、前記主燃焼室３内で同時多発的に点火作用が引き起こされるようにして、混合気点火の安全性を向上させることにより、失火及びノッキングの発生可能性を大幅に低減させ、より安定した燃焼を可能にするものである。

【0013】

前記補助吸入通路９には、前記吸気ポート１から前記補助シリンダー７への混合気の流動のみを許すように第１チェックバルブ１５が設けられ、前記補助シリンダー７とプレチャンバー５との間には、前記補助シリンダー７から前記プレチャンバー５への混合気の流動のみを許すように第２チェックバルブ１７が設けられている。

【0014】

したがって、前記補助ピストン１１が前記補助シリンダー７内で上昇すると、前記吸気ポート１内の混合気が前記補助吸入通路９を通して前記第１チェックバルブ１５を通過して前記補助シリンダー７の内部に吸入される。この際、前記主燃焼室３及びプレチャンバー５は、前記第２チェックバルブ１７によって前記補助シリンダー７から遮断された状態を維持し、前記補助ピストン１１が下降すると、前記第１チェックバルブ１５は、遮断された状態を維持し、前記第２チェックバルブ１７が開くことにより、前記補助シリンダー７の混合気が前記プレチャンバー５を通して前記主燃焼室３に流入するものである。

【0015】

前記補助ピストン１１には、前記主燃焼室３のバルブを開閉するように備えられたカムシャフト２１に設けられた駆動カム１９によって提供される機械的変位を用いて前記補助ピストン１１を往復動させるように構成されたリンク駆動機構２３が連結されている。前記リンク駆動機構２３は、リターンスプリングなどの具体的な構造は省略したが、カムシャフトのカムプロファイルによって発生する変位によって前記補助ピストン１１の昇降を引き起こすできる公知のリンク構造を用いて多様な方法で具現化することができる。

【0016】

また、前記補助ピストン１１を前記カムシャフト２１の駆動とは独立的に駆動するために、別途のアクチュエータなどを使用して前記補助ピストン１１を昇降させるメカニズムを構成することもできる。

【0017】

前記プレチャンバー５と前記主燃焼室３との間の境界部には、前記プレチャンバー５からの火炎を複数（多数）の噴射孔２５を通して前記主燃焼室３に噴射することができるように、複数の噴射孔２５が形成されたノズルキャップ２７を備えている。

【0018】

したがって、前記補助ピストン１１の下降によって前記補助シリンダー７の混合気が前記プレチャンバー５を通過しながら前記点火プラグ１３によって点火され、前記ノズルキャップ２７を通過しながら前記主燃焼室３に複数（多数）の火炎核として分散される。

【0019】

前記吸気ポート１には、前記補助吸入通路９が連通した部分の上流側に燃料を噴射するための一つ以上のインジェクター２９が備えられている。

【0020】

例えば、一つの吸気ポート１に一つのインジェクターを備えた場合には、前記補助吸入通路９を通して混合気が吸入されるときと、前記吸気ポート１の吸気バルブを通して前記主燃焼室３に混合気が主に吸入されるときとを区分し、多段噴射などの方法で前記補助シリンダー７に吸入される混合気の空燃比を異ならせるようにあるいは同じになるように構成することができる。

【0021】

また、一つの吸気ポート１に二つのインジェクター２９を設置した場合、一つのインジェクター２９は、前記補助吸入通路９を通して前記補助シリンダー７に供給される混合気を形成するように燃料を噴射し、他の一つのインジェクター２９は、前記吸気ポート１を通して前記主燃焼室３に供給される混合気を形成するように燃料を噴射するようにすることにより、前記補助シリンダー７と主燃焼室３の空燃比をまったく独立的にして、エンジンの燃焼制御の幅を一層広く確保するようにすることができる。

【0022】

図２は、前述したように構成された本発明の点火式エンジンの制御過程の実施例を説明するものであり、前記インジェクター２９は、前記補助シリンダー７の前記補助ピストン１１が上昇して前記インジェクター２９から噴射された燃料と空気を前記補助吸入通路９を通して前記補助シリンダー７に吸入することができる時点に、燃料を噴射する。

【0023】

すなわち、図２の場合には、主燃焼室３の主ピストンが下降し始めると、前記インジェクター２９から燃料を噴射することにより、前記補助吸入通路９を通して前記補助シリンダー７に混合気が流入すると同時に前記主燃焼室３に混合気が供給されるようにし、前記主ピストンの下降と同時に前記補助ピストン１１が上昇するようにするものである。

【0024】

前記主燃焼室３の主ピストンが圧縮行程を行いながら上昇すると、前記補助シリンダー７の前記補助ピストン１１を下降させ、前記補助シリンダー７に吸入された混合気を前記プレチャンバー５に移動させ、これとほぼ同時に前記プレチャンバー５に移動された混合気を点火させるように前記点火プラグ１３を制御し、究極には点火された火炎が前記主燃焼室３で圧縮された混合気内に複数の火炎核を成して噴射されるようにするものである。

【0025】

ここで、前記インジェクター２９は、前述したように吸気ポート１に一つだけ設けられた場合には、前記補助吸入通路９を通して前記補助シリンダー７に流入する混合気の空燃比を調節すると同時に、前記吸気ポート１を通して前記主燃焼室３に流入する混合気の空燃比を調節するように、多段噴射を行うようにすることができる。一方、二つがデュアルで設けられた場合には、それぞれ補助シリンダー７と主燃焼室３での空燃比を独立的にするように噴射を制御することができる。

【0026】

本発明は特定の実施例について図示して説明したが、以下の特許請求の範囲によって決められる本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で本発明が様々に改良及び変形されることができることは、当該分野で通常の知識を持った者に明らかであろう。

【産業上の利用可能性】

【0027】

本発明は、燃焼室に吸入された混合気を複数の火炎核によって同時多発的に点火させることにより、失火及びノッキングの発生可能性を大幅に低減させ、より安定した燃焼を可能にした点火式エンジンに適用可能である。

【符号の説明】

【0028】

１ 吸気ポート
３ 主燃焼室
５ プレチャンバー
７ 補助シリンダー
９ 補助吸入通路
１１ 補助ピストン
１３ 点火プラグ
１５ 第１チェックバルブ
１７ 第２チェックバルブ
１９ 駆動カム
２１ カムシャフト
２３ リンク駆動機構
２５ 噴射孔
２７ ノズルキャップ
２９ インジェクター

【図1】

【図2】