特開 2022-78375 副室式内燃機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022078375

(43)【公開日】2022-05-25

(54)【発明の名称】副室式内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02B 19/18 20060101AFI20220518BHJP

   F02B 19/08 20060101ALI20220518BHJP

   F02B 23/10 20060101ALI20220518BHJP

   F02B 19/12 20060101ALI20220518BHJP

【ＦＩ】

F02B19/18 B

F02B19/08 A

F02B23/10 310

F02B19/12 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2019061138

(22)【出願日】2019-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002424

【氏名又は名称】ケー・ティー・アンド・エス特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】井上 欣也

(72)【発明者】

【氏名】田中 大

(72)【発明者】

【氏名】城田 貴之

(72)【発明者】

【氏名】野中 一成

(72)【発明者】

【氏名】津田 晃弘

(72)【発明者】

【氏名】朝倉 遼太

(72)【発明者】

【氏名】飯塚 捷

(72)【発明者】

【氏名】菅田 佳博

【テーマコード（参考）】

3G023

【Ｆターム（参考）】

3G023AA01

3G023AB01

3G023AC03

3G023AC04

3G023AD03

3G023AD06

3G023AD21

3G023AD25

3G023AD27

3G023AD28

3G023AG02

(57)【要約】

【課題】副燃焼室に旋回流を形成しながらも、混合気が着火しやすい副室式内燃機関を提供する。
【解決手段】副室式内燃機関１は、主燃焼室４と、副燃焼室６と、第１連通路８と、第２連通路９と、を備える。主燃焼室４は、シリンダヘッド１０１と、シリンダ１０２と、ピストン１０３と、に囲まれる。副燃焼室６は、シリンダヘッド１０１から主燃焼室４に向かって突出し、主燃焼室４と副燃焼室壁６１を介して隔てて設けられる。第１連通路８は、副燃焼室壁６１に設けられて、主燃焼室４と副燃焼室６を連通する。また、第１連通路８は、副燃焼室４の直径方向Ｐに対して第１方向Ｆ側に傾斜して設けられる。第２連通路９は、副燃焼室壁６１の第１連通路８と突出する方向の異なる位置に設けられる。第２連通路９は、直径方向Ｐに対して第１方向Ｆ側と反対方向の第２方向Ｕ側に傾斜して設けられる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダヘッドと、シリンダと、ピストンと、に囲まれる主燃焼室と、
前記シリンダヘッドから前記主燃焼室に向かって突出し、前記主燃焼室と壁を隔てて設けられる副燃焼室と、
前記壁に設けられ、前記主燃焼室と前記副燃焼室を連通する第１連通路と、
前記壁の前記第１連通路と前記突出する方向の異なる位置に設けられ、前記主燃焼室と前記副燃焼室を連通する第２連通路と、
を備え、
前記第１連通路は、前記副燃焼室の直径方向に対して第１方向側に傾斜して設けられ、
前記第２連通路は、前記直径方向に対して前記第１方向側と反対方向の第２方向側に傾斜して設けられる、
副室式内燃機関。

【請求項2】

前記主燃焼室で前記第１方向に旋回する渦流を発生させる渦流発生手段をさらに備える、
請求項１項に記載の副室式内燃機関。

【請求項3】

前記副燃焼室に設けられる点火部をさらに備え、
前記点火部の第１電極の先端部は、前記突出する方向にみて前記第１連通路と前記第２連通路の間に設けられる、
請求項１または２に記載の副室式内燃機関。

【請求項4】

前記第１連通路、または、前記第２連通路のいずれか一方は、前記突出する方向にみて前記第１電極の前記先端部との距離が他方よりも短く、
前記第１連通路、または、前記第２連通路のいずれか一方のうち、前記先端部との距離が短い側の連通路は、前記副燃焼室から火炎が噴射される噴射口の面積が他方よりも大きい、
請求項３に記載の副室式内燃機関。

【請求項5】

前記第１連通路の内壁面が、前記副燃焼室の内壁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】

前記第２連通路の内壁面が、前記副燃焼室の内壁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。

【請求項7】

前記壁の内周の直径は、前記主燃焼室側から前記シリンダヘッド側に向かって拡大する、
請求項１から６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】

本発明は、副室式内燃機関に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、主燃焼室およびその主燃焼室に隣接して設けられる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、特許文献１参照）。このような副室式内燃機関では、主燃焼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、連通路を介して副燃焼室内に供給され、副燃焼室内で点火プラグによって点火され火炎が形成される。副燃焼室内で形成された火炎は、連通路を介して主燃焼室に噴射され、主燃焼室の混合気に着火する。このように、副燃焼室で形成された火炎を主燃焼室に噴射することで、主燃焼室の燃焼速度を高めることができる。これによって、より希薄な空燃比での運転が可能となり、燃費の向上が可能となる。

【0003】

特許文献１の副室式内燃機関では、連通路が副燃焼室の中心軸に対してオフセットされて設けられている。このように構成された連通路では、連通路から副燃焼室に導入した混合気が副燃焼室の内周面に沿って旋回流を形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許４３８９７７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１の副室式内燃機関では、副燃焼室に形成された旋回流が強すぎると、旋回流の中心付近の混合気が希薄化する。これによって混合気の着火が悪くなる可能性がある。

【0006】

本発明の課題は、副燃焼室に旋回流を形成しながらも、混合気が着火しやすい副室式内燃機関を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る副室式内燃機関は、主燃焼室と、副燃焼室と、第１連通路と、第２連通路と、を備える。主燃焼室は、シリンダヘッドと、シリンダと、ピストンと、に囲まれる。副燃焼室は、シリンダヘッドから主燃焼室に向かって突出し、主燃焼室と壁を介して隔てて設けられる。第１連通路は、壁に設けられて、主燃焼室と副燃焼室を連通する。また、第１連通路は、副燃焼室の直径方向に対して第１方向側に傾斜して設けられる。第２連通路は、壁の第１連通路と突出する方向の異なる位置に設けられる。第２連通路は、直径方向に対して第１方向側と反対方向の第２方向側に傾斜して設けられる。

【0008】

この副室式内燃機関は、第1連通路が副燃焼室に形成する旋回流の旋回方向と、第２連通路が副燃焼室に形成する旋回流の旋回方向が、反対方向となる。これによって、旋回流どうしが互いにぶつかり、互いの旋回流の流速を弱め合うとともに、混合気が乱れる。このため、副燃焼室内の混合気の乱れと均質化が図られる。この結果、混合気が着火しやすい。

【0009】

副室式内燃機関は、渦流発生手段をさらに備えてもよい。渦流発生手段は、主燃焼室で第１方向に旋回する渦流を発生させる。

【0010】

この構成によれば、第1連通路から噴射される火炎は、渦流と沿った方向に噴射される。また、第２連通路から噴射される火炎のいずれか一方は、渦流と対向する方向に噴射される。これによって、渦流に沿った方向に噴射される火炎は、渦流に流されて拡散する。一方、渦流と対向する方向に噴射される火炎は、渦流によって乱れて拡散する。このように、主燃焼室に火炎の乱れと拡散を発生させることで、火炎が均質に拡散しながらも乱れをもって主燃焼室内の混合気に着火する。この結果、主燃焼室の燃焼が均質になるとともに、主燃焼室の混合気を早期に燃焼させることができる。

【0011】

副室式内燃機関は、副燃焼室に設けられる点火部をさらに備えてもよい。点火部の第１電極の先端部は、突出する方向にみて第１連通路と第２連通路の間に設けられてもよい。

【0012】

この構成によれば、点火部の第１電極よりシリンダヘッド側と、第１電極より副燃焼室が突出する方向側とで、旋回流の旋回方向が反対になる。これによって、点火する際に火花を発生させる第１電極付近では、旋回流が弱まるととともに、混合気の乱れが発生する。これによって、着火がさらにしやすい。一方、第１電極の先端部よりシリンダヘッド側、および、第１電極より副燃焼室が突出する方向側は、旋回流が発生する。これによって第１電極付近で発生した火炎が早期に伝播する。

【0013】

第１連通路、または、第２連通路のいずれか一方は、突出する方向にみて第１電極の先端部との距離が他方よりも短くてもよい。また、第１連通路、または、第２連通路のいずれか一方のうち、先端部との距離が近い側の連通路は、副燃焼室から火炎が噴射される噴射口の面積が他方よりも大きくてもよい。

【0014】

この構成によれば、例えば、第1連通路と第１電極の先端部までの距離が、第２連通路と第１電極の先端部までの距離よりも近い場合、第１連通路から、火炎が噴射されやすい。さらに、第1連通路から噴射される火炎の直径は、第２連通路から噴射される火炎の直径よりも大きくなる。これによって、第1連通路から噴射される火炎は、第２連通路から噴射される火炎よりも大きく、強力となる。すなわち、第1連通路と第１電極の先端部までの距離と、第２連通路と第１電極の先端部までの距離を調整、および、噴射口の面積を調整することで、副燃焼室から主燃焼室へ噴射する火炎の威力と大きさを調整できる。

【0015】

第１連通路の内壁面が、副燃焼室の内壁の接線に沿って形成されてもよい。

【0016】

この構成によれば、第１連通路から副燃焼室に導入される混合気が、壁の内周に導かれる。これによって、混合気は副燃焼室内で渦を形成しやすい。このため、副燃焼室内の混合気のムラや、混合気の流動のバラツキを防止できる。

【0017】

第２連通路の内壁面が、副燃焼室の内壁の接線に沿って形成されてもよい。

【0018】

この構成によれば、第２連通路から副燃焼室に導入される混合気が、壁の内周に導かれる。これによって、混合気は副燃焼室内で渦を形成しやすい。このため、副燃焼室内の混合気のムラや、混合気の流動のバラツキを防止できる。

【0019】

壁の内周の直径は、主燃焼室側からシリンダヘッド側に向かって拡大してもよい。

【0020】

この構成によれば、第１連通路、および、第２連通路から副燃焼室に導入した混合気は、シリンダヘッド側へ向かうにつれて、流速が弱まる。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よって、失火することを防止できる。

【発明の効果】

【0021】

本発明の副室式内燃機関では、副燃焼室に旋回流を形成しながらも、第1連通路が副燃焼室に形成する旋回流の旋回方向と、第２連通路が副燃焼室に形成する旋回流の旋回方向が、反対方向となることで、混合気が着火しやすい。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態による副室式内燃機関の概略構成を示す図。

【図2】本発明の副室式内燃機関の副燃焼室の第１連通路の形成部を示すための副燃焼室の下面断面図。

【図3】本発明の副室式内燃機関の副燃焼室の第２連通路の形成部を示すための副燃焼室の下面断面図。

【図4】本発明の副室式内燃機関の副燃焼室の第１連通路の形成部における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図。

【図5】本発明の副室式内燃機関の副燃焼室の第２連通路の形成部における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図。

【図6】本発明の副室式内燃機関の副燃焼室の第１連通路の形成部における点火後の火炎の状態を説明するための図。

【図7】本発明の副室式内燃機関の副燃焼室の第２連通路の形成部における点火後の火炎の状態を説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明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、吸気ポート及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。

【0024】

図１に示すように、副室式内燃機関１は、主燃焼室４と、副燃焼室６と、主燃焼室４と副燃焼室６を連通する複数の第１連通路８と、主燃焼室４と副燃焼室６を連通する複数の第２連通路９と、点火プラグ（点火部の一例）１０と、主燃焼室４に設けられる燃料噴射弁１２と、渦流発生手段１４と、を備える。本実施形態では、副室式内燃機関１は、主燃焼室４および副燃焼室６とで構成される気筒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、主燃焼室４、副燃焼室６、複数の第１連通路８、複数の第２連通路９、点火プラグ１０、燃料噴射弁１２および、渦流発生手段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。

【0025】

主燃焼室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に囲まれた空間である。本実施形態では、主燃焼室４は、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つの斜面が形成されるペントルーフ形状である。主燃焼室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、主燃焼室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。

【0026】

副燃焼室６は、ペントルーフ形状の頂上部に主燃焼室４と隣接して設けられており、副燃焼室壁６１に囲まれた空間を有する。副燃焼室６は、シリンダヘッド１０２から主燃焼室４に向かって突出し、主燃焼室４と、副燃焼室壁６１を介して隔てて設けられる。本実施形態では、副燃焼室６は、主燃焼室４のペントルーフ形状の斜面の交線（稜線）の略中央に設けられる。しかし、副燃焼室６は、主燃焼室４の略中央からオフセットして設けられもよい。本実施形態では副燃焼室６は主燃焼室４と同じ中心Ｘ１を有する。

【0027】

図２および図３に示すように、副燃焼室壁６１は、断面が中心Ｘ１を中心とした円形に形成され、底部６１ａが円錐台形状に形成される。また、図１に拡大して示すように、副燃焼室壁６１の内周６１ｃは、主燃焼室４側からシリンダヘッド１０２側に向かって直径Ｄｒが拡大する。副燃焼室６の容積は、主燃焼室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燃焼室６内に素早く伝播する。

【0028】

図２に示すように、第１連通路８は、副燃焼室壁６１の底部６１ａに複数個設けられる。第１連通路８は、主燃焼室４と副燃焼室６とを連通し、主燃焼室４の混合気を副燃焼室６に導く。図２示すように、副燃焼室壁６１の外周６１ｂの面に、副燃焼室６で燃焼した火炎が噴射される第１噴射口８ａが形成される。また、第１連通路８は、副燃焼室壁６１の内周６１ｃの面に、混合気を副燃焼室６に導入する第１導入口８ｂが形成される。本実施形態では、第１連通路８は、例えば、４つ設けられる。

【0029】

第１連通路８は、副燃焼室６の中心Ｘ１から放射状に延びる直径方向Ｙに対して第１方向Ｆ側に傾斜して設けられる。より具体的には、第１連通路８は、中心線Ｃ１と外周６１ｂとの交点Ｏ１において、交点Ｏ１の垂線Ｒ１（直径方向Ｙと同方向の線）に対して第１方向Ｆ側に傾斜している。本実施形態では、第１方向Ｆは、図２において時計回りである。また、後述する渦流発生手段１４によって副燃焼室壁６１の外周６１ｂに沿って形成される渦流ＳＷは、第１方向Ｆ側に旋回する。すなわち、本実施形態では、第１連通路８は、副燃焼室壁６１の外周６１ｂに沿って形成される渦流ＳＷの旋回方向（第１方向Ｆと同じ方向）に沿って延びる。ここで、第１噴射口８ａから噴射される火炎は、中心線Ｃ１に沿って噴射される。また、渦流ＳＷは、中心線Ｃ１と外周６１ｂとの交点Ｏ１においては、接線Ｓ１に沿って形成される。すなわち、第１連通路８は、接線Ｓ１と中心線Ｃ１がなす角度が鋭角Ａ１となるように設けられる。

【0030】

第１連通路８は、副燃焼室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、副燃焼室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、で形成される。また、副燃焼室６の外側に位置する内壁面８ｃは、副燃焼室壁６１の内周６１ｃの接線Ｓ２上に形成される。より具体的には、第１連通路８は、内壁面８ｃが、第１導入口８ｂから第１噴射口８ａまで接線Ｓ２上に形成される。これによって、第１噴射口８ａ、第１導入口８ｂ、および副燃焼室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燃焼室６に導入される場合に、段差によって発生する圧力損失を抑制できる。この結果、副燃焼室６内にらせん状の旋回流が円滑に形成される。

【0031】

また、本実施形態では、第１連通路８は、副燃焼室壁６１の外周６１ｂに向かって、内径が拡大する。より具体的には、第１連通路８の内壁面８ｃは、第１導入口８ｂにおける内径Ｄｂよりも第１噴射口８ａにおけるの内径Ｄａの方が大きく、第１導入口８ｂから第１噴射口８ａまで第１連通路８の内径が徐々に拡大する。さらに、内壁面８ｄは、内壁面８ｃよりも渦流ＳＷの旋回方向（第１方向）Ｆに大きく傾いて形成される。このため、第１噴射口８ａの外周６１ｂに沿った面積と、第１導入口８ｂの内周６１ｃに沿った面積の差がなくなる。この結果、第１連通路８を通過する火炎の噴射量が減ることを防止できる。さらに、第１連通路８の内壁面８ｃは、渦流ＳＷの旋回方向（第１方向と同じ方向）Ｆに向けて内径が拡大する。これによって、第１噴射口８ａから噴射される火炎は、渦流ＳＷの旋回方向に沿った方向に指向する。この結果、第１噴射口８ａから噴射される火炎がより渦流ＳＷに流されやすくなる。

【0032】

図１および図３に示すように、第２連通路９は、副燃焼室壁６１の底部６１ａに複数個設けられる。第２連通路９は、主燃焼室４と副燃焼室６とを連通し、主燃焼室４の混合気を副燃焼室６に導く。また、第２連通路９は、第１連通路８と、副燃焼室６が突出する方向の異なる位置に設けられる。本実施形態では、第２連通路９は、第１連通路８よりも副燃焼室６の突出する方向側に設けられる。すなわち、本実施形態では、副燃焼室６は、上下方向（シリンダ軸方向Ｑと同じ）の下方に突出し、第２連通路９は、第１連通路８よりも上方に設けられる。

【0033】

図３に示すように、第２連通路９は、副燃焼室壁６１の外周６１ｂの面に、副燃焼室６で燃焼した火炎が噴射される第２噴射口９ａが形成される。第２噴射口９ａは、副燃焼室壁６１の外周６１ｂの面に沿って形成される。また、第２連通路９は、副燃焼室壁６１の内周６１ｃの面に、混合気を副燃焼室６に導入する第２導入口９ｂが形成される。第２導入口９ｂは、副燃焼室壁６１の内周６１ｃの面に沿って形成される。本実施形態では、第２連通路９は、例えば、４つ設けられる。

【0034】

第２連通路９は、副燃焼室６の中心Ｘ１から放射状に延びる直径方向Ｙに対して第１方向Ｆ側と反体方向の第２方向Ｕ側に傾斜して設けられる。より具体的には、第２連通路９は、中心線Ｃ２と外周６１ｂとの交点Ｏ２において、交点Ｏ２の垂線Ｒ（直径方向Ｙと同方向の線）に対して第１方向Ｆ側と反対方向の第２方向Ｕ側に傾斜している。本実施形態では、第２方向Ｕは図３において反時計回りである。すなわち、第２連通路９は、副燃焼室壁６１の外周６１ｂに沿って形成される渦流ＳＷの旋回方向（第１方向Ｆと同じ方向）と反対方向の第２方向Ｕ側に沿って延びる。ここで、第２噴射口９ａから噴射される火炎は、中心線Ｃ２に沿って噴射される。また、渦流ＳＷは、中心線Ｃ１と外周６１ｂとの交点Ｏ１においては、接線Ｓ３に沿って形成される。すなわち、第２連通路９は、接線Ｓ３と中心線Ｃ２がなす角度が鈍角Ａ２となるように設けられる。

【0035】

第２連通路９は、副燃焼室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、副燃焼室６の内側に位置する内壁面９ｄ（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、で形成される。また、副燃焼室６の外側に位置する内壁面９ｃは、副燃焼室壁６１の内周６１ｃの接線Ｓ４上に形成される。より具体的には、第２連通路９は、内壁面９ｃが、第２導入口９ｂから第２噴射口９ａまで接線Ｓ４上に形成される。これによって、第２噴射口９ａ、第２導入口９ｂ、および副燃焼室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燃焼室６に導入される場合に、段差による圧力損失が減る。この結果、副燃焼室６内にらせん状の旋回流が円滑に形成される。

【0036】

また、本実施形態では、第２連通路９は、副燃焼室壁６１の外周６１ｂに向かって、内径が同一である。より具体的には、第２連通路９は、第２導入口９ｂにおける内径と第２噴射口９ａにおける内径は同じである。すなわち、第１連通路８の第１噴射口８ａの面積は、第２連通路９の第２噴射口９ａの面積よりも大きい。

【0037】

図１および図２に示すように、点火プラグ１０は、副燃焼室６の中心Ｘ１に重なる位置に第１電極（中心電極）１０ｃが配置される。また、点火プラグ１０は、第１電極１０ａと、第１電極１０ａに対向して配置され、第１電極１０ａから放出される電気が流れる第２電極（接地電極）１０ｂと、を有する。点火プラグ１０は、第１電極１０ａから第２電極１０ｂに向けて電気エネルギを放電し火花を発生させて、副燃焼室６の混合気に点火する。図１に拡大して示すように、点火プラグ１０の第１電極１０ａは、副燃焼室６が突出する方向（本実施形態ではシリンダ軸方向Ｑ）にみて、第１電極１０ａの先端部１０ｃは、第１連通路８と第２連通路９の間に設けられる。また、第１電極１０ａの先端部１０ｃと第１連通路８との第１距離Ｚ１は、第２連通路９と、第１電極１０ａの先端部１０ｃとの第２距離Ｚ２よりも短い。すなわち、第１電極１０ａの先端部１０ｃは、上下方向にみて、第２連通路９よりも第１連通路８に近い位置に設けられる。

【0038】

燃料噴射弁１２は、主燃焼室４に向けて設けられる。また、燃料噴射弁１２は、副燃焼室６の外に設けられる。本実施形態では、燃料噴射弁１２は、主燃焼室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は、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。

【0039】

図４および図５に示すように、渦流発生手段１４は、第１方向Ｆと同じ方向に旋回する渦流ＳＷを主燃焼室４に発生させる。本実施形態では、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渦流ＳＷを発生させる。しかし、渦流ＳＷは、吸気ポート１０５の形状によっても発生させることができる。また、本実施形態では、渦流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ように形成されるスワール流である。渦流ＳＷは、シリンダ１０１ａの内壁面に沿って形成されるとともに、副燃焼室壁６１の外周６１ｂに沿って旋回するように形成される。

【0040】

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、吸気が主燃焼室４および副燃焼室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、主燃焼室４に渦流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、主燃焼室４および副燃焼室６の圧力は、吸気の圧力と同じになる。吸気行程では、主として主燃焼室４に燃料を供給するための燃料噴射を行うように、燃料噴射弁１２が制御される。噴射された燃料は、主燃焼室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燃焼室４全体に供給される。

【0041】

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、主燃焼室４の混合気が圧縮される。図４および図５に示すように、圧縮行程で、ピストン１０３上昇すると、主燃焼室４から第１連通路８および第２連通路９を介して混合気が副燃焼室６に導入される。図４に示すとおり、このとき、第１連通路８によって混合気は、第１方向Ｆと反対方向となる第２方向Ｕの旋回流（図４の副燃焼室６内の矢印参照）となって副燃焼室６に導入される。一方、図５に示すとおり、第２連通路９によって混合気は、第１方向Ｆの旋回流（図５の副燃焼室６内の矢印参照）となって副燃焼室６に導入される。

【0042】

このように、第１連通路８から導入される混合気と、第２連通路９から導入される混合気が、互いに異なる旋回方向となる。互いに異なる旋回方向の混合気が副燃焼室６内でぶつかると、互いの混合気の旋回方向の流速を弱め合うともに、乱れをつくる。これによって、旋回流の流速を減速させることができる。この結果、旋回流の流速が原因となる失火を防止することができる。さらに、混合気の乱れが多いほど、副燃焼室６内の混合気は均質になる。これによって、副燃焼室６の混合気が着火しやすい。

【0043】

また、第２連通路９の第２噴射口９ａの面積が、第１連通路８の第１噴射口８ａの面積よりも小さければ、第２連通路９から導入される混合気の方が、第１連通路８から導入される混合気よりも流速が早い。これによって、第２連通路９から導入される混合気の方が、旋回流の流速が早くなる。このように、第２連通路９の第２噴射口９ａの面積と、第１連通路８の第１噴射口８ａの面積を調整することで、副燃焼室６の混合気の旋回流を調整することができる。これによって、副燃焼室６には、均質な混合気が形成される。

【0044】

副燃焼室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する。本実施形態では、点火プラグ１０の第１電極１０ａは、副燃焼室６が突出する方向にみて第１連通路８と第２連通路９の間に設けられる。点火プラグ１０の第１電極１０ａよりシリンダヘッド側と、第１電極１０ａより副燃焼室６が突出する方向側とで、旋回流の旋回方向が反対になる。これによって、第１電極１０ａ付近では、旋回流が弱まるととともに、混合気の乱れが発生する。この結果、着火がさらにしやすい。一方、第１電極１０ａよりシリンダヘッド側（上方側）、および、第１電極１０ａより副燃焼室６が突出する方向側（下方側）は、旋回流が発生する。これによって第１電極付近で発生した火炎が早期に伝播する。

【0045】

図６に示すように、副燃焼室６内の混合気が燃焼すると、第１噴射口８ａから火炎Ｇ１が噴射される。また、図７に示すように、第２噴射口９ａから火炎Ｇ２が噴射される。そして、主燃焼室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とでピストン１０３が押し下げられ、膨張行程に進む。

【0046】

本実施形態では、第１連通路８は、副燃焼室壁６１の外周６１ｂに沿って形成される渦流ＳＷの旋回方向（第１方向Ｆと同じ方向）に沿って延びる。図６に示すように、これによって、火炎Ｇ１は、噴射されたのち、渦流ＳＷによって渦流ＳＷの旋回方向に流される。このため、火炎Ｇ１は隣り合う第１連通路８に向かって火炎Ｇ１ｒのように流される（図６ 矢印Ｇ１ｎ参照）。この結果、主燃焼室４の隣の第１連通路８から噴射される火炎までの間の空間Ｖに火炎Ｇ１が広がる。

【0047】

また、第２連通路９は、副燃焼室壁６１の外周６１ｂに沿って形成される渦流ＳＷの旋回方向（第１方向Ｆ）の反対方向となる第２方向Ｕに沿って延びる。これによって、火炎Ｇ２は、噴射されたのち、渦流ＳＷと対向する。このため、火炎Ｇ２は渦流ＳＷによって、火炎Ｇ２ｒのように乱れ拡散する。この結果、主燃焼室４の隣の第２連通路９から噴射される火炎までの間の空間Ｖに火炎Ｇ２が拡散するとともに乱れる。

【0048】

このように、主燃焼室４に火炎Ｇ１と火炎Ｇ２によって、乱れと拡散を発生させることで、火炎が均質に拡散しながらも乱れをもって主燃焼室４内の混合気に着火する。この結果、主燃焼室４の燃焼が均質になるとともに、主燃焼室４の混合気を早期に燃焼させることができる。さらに、火炎Ｇ１と火炎Ｇ２は、渦流ＳＷによって貫徹力が弱められ、シリンダ１０１ａに火炎が直接当たることを抑制できる。これによって、火炎Ｇ１がシリンダ１０１ａによって冷却されて発生する冷却損失を低減できる。

【0049】

さらに、本実施形態では、第１連通路８の第１噴射口８ａの面積は、第２連通路９の第２噴射口９ａよりも大きい。第１連通路８は、第２連通路９よりも第１電極１０ａに近い距離にある。すなわち、点火プラグ１０で着火した混合気は、火炎となって第２連通路９より近くて噴射口の面積の大きい第１連通路８へ流れる。これによって火炎Ｇ１は火炎Ｇ２よりも、直径も大きく、噴射量も多くなる。このように、第１連通路８と、第２連通路９の位置と、噴射口の面積を調整することで、主燃焼室４に噴射する火炎の大きさと噴射量を調整することができる。これによって、主燃焼室４をより均質に燃焼することができる。

【0050】

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。

【0051】

以上説明した通り、本実施形態の副室式内燃機関１では、第１連通路８および第２連通路９によって、副燃焼室６に旋回流を形成しながらも、混合気が着火しやすい。

【0052】

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明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。

【0053】

（ａ）本実施形態では、副室式内燃機関１は、直噴型の内燃機関を用いて説明したが、本発明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。

【0054】

（ｂ）本実施形態では、第１連通路８、および、第２連通路９は、副燃焼室壁６１に４つ設ける例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。第１連通路８および第２連通路９は、１つでも複数でもよい。

【0055】

（ｃ）本実施形態では、第１連通路８は、副燃焼室壁６１の外周６１ｂに向かって、直径が拡大する例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１連通路８の内径は一定であってもよい。すなわち、図２における第１噴射口８ａの直径Ｄａと、第１導入口８ｂの直径Ｄｂは同じであってもよい。また、第２連通路９の内径が一定となる例を用いて説明したが、第２連通路９は、副燃焼室壁６１の外周６１ｂに向かって、直径が拡大してもよい。

【0056】

（ｄ）本実施形態では、第１連通路８の第１噴射口８ａの面積が、第２連通路９の第２噴射口９ａの面積よりも大きい例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。噴射口の面積は、第１連通路８、または、第２連通路９と同じでもよい。また、第１噴射口８ａ、または、第２噴射口９ａのいずれか一方の面積を他方より大きくする場合は、第１電極１０ａの先端部１０ｃまでの距離が短い方の連通路の噴射口の面積を、他方の連通路の噴射口の面積より大きくすればよい。

【0057】

（ｅ）本実施形態では、第２連通路９は、第１連通路８よりも副燃焼室６が突出する方向側に設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１連通路８は、第２連通路９よりも副燃焼室６が突出する方向側に設けてもよい。すなわち、第１方向に沿った第１連通路８と、第２方向に沿った第２連通路９が、副燃焼室６が突出する方向にみて異なる位置にあればよい。また、本実施形態では、第１電極１０ａは、第１連通路８と第２連通路９の間に設けたが、本発明はこれに限定されない。第１電極１０ａは、第１連通路８と第２連通路９よりもシリンダヘッド側（上方）にあってもよい。

【0058】

（ｆ）本実施形態では、底部６１ａは円錐台形状を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。底部６１ａの形状は円錐形状、半球状など種々形状であってもよい。

【0059】

（ｇ）本実施形態では、渦流発生手段１４が、スワール流を発生させる例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。渦流発生手段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でタンブル流を発生させてもよい。この場合に、第１連通路８および第２連通路９のいずれか一方は、タンブル流の旋回方向に沿って形成され、他方はタンブル流の旋回方向と反転方向に沿って形成されてもよい。

【符号の説明】

【0060】

１：副室式内燃機関，４：主燃焼室，６：副燃焼室，
８：第１連通路，８ａ：第１噴射口，８ｃ：内壁面，
９：第２連通路，９ａ：第２噴射口，９ｃ：内壁面，
１０：点火プラグ（点火部），１０ａ：第１電極，１０ｃ：先端部
１４：渦流発生手段，６１：副燃焼室壁，
６１ｃ：内周，１０１ａ：シリンダ，１０２：シリンダヘッド，１０３：ピストン，
Ｆ：第１方向，Ｕ：第２方向，Ｓ２：接線，Ｓ４：接線，
ＳＷ：渦流，Ｙ：直径方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】