特開 2024-103329 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】P2024103329

(43)【公開日】2024-08-01

(54)【発明の名称】内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02B 19/16 20060101AFI20240725BHJP

   F02B 19/18 20060101ALI20240725BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20240725BHJP

   F02M 61/14 20060101ALI20240725BHJP

【ＦＩ】

F02B19/16 H

F02B19/18 Z

F02B19/18 B

F02M21/02 G

F02M21/02 301R

F02M61/14 310U

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023007603

(22)【出願日】2023-01-20

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100220489

【弁理士】

【氏名又は名称】笹沼 崇

(72)【発明者】

【氏名】宮本 世界

【テーマコード（参考）】

3G023

3G066

【Ｆターム（参考）】

3G023AA02

3G023AA05

3G023AB03

3G023AC05

3G023AC07

3G023AD27

3G023AD28

3G066AA02

3G066AD13

3G066BA01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】拡散燃焼を実現できる副室式の内燃機関について、燃料噴射弁の仕様変更に柔軟に対応することが容易な構成を提供する。
【解決手段】内側に主燃焼室（３）を形成するシリンダ（５）と、シリンダ（５）内を往復するピストン（７）と、主燃焼室（３）に燃料（Ｆ１）を噴射する燃料噴射弁（９）と、主燃焼室（３）に隣接して設けられた副室（１３）と、を備える内燃機関（１）において、副室（１３）は、主燃焼室（３）において、噴孔（３３）を介して噴射するトーチ火炎（ＴＦ）により、燃料噴射弁（９）から噴射された主燃料（Ｆ１）に着火するように配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内側に主燃焼室を形成するシリンダと、
前記シリンダ内を往復するピストンと、
前記主燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記主燃焼室に隣接して設けられ、前記主燃焼室において、噴孔を介して噴射するトーチ火炎により、前記燃料噴射弁から噴射された前記燃料に着火するように配置された副室と、
を備える、内燃機関。

【請求項2】

請求項１に記載の内燃機関において、
前記燃料噴射弁が円筒状に形成されており、前記燃料噴射弁が、当該燃料噴射弁の周方向に複数配置された燃料噴射孔を有しており、
前記副室は、前記副室からのトーチ火炎が、複数の前記燃料噴射孔の各燃料噴射孔から噴射された前記燃料に着火するように配置されている、
内燃機関。

【請求項3】

請求項２に記載の内燃機関において、
複数の前記燃料噴射孔が、前記周方向に等間隔に配置されている、
内燃機関。

【請求項4】

請求項２または３に記載の内燃機関において、
前記副室が、前記燃料噴射孔よりも少数の前記噴孔を有しており、
少なくとも１つの前記噴孔が、当該少なくとも１つの前記噴孔を介して噴射されるトーチ火炎が複数の前記燃料噴射孔から噴射された燃料に着火するように配置されている、
内燃機関。

【請求項5】

請求項４に記載の内燃機関において、
前記少なくとも１つの噴孔が、
当該噴孔の軸心と、複数の前記燃料噴射孔のうちの当該噴孔に近い第１の燃料噴射孔の軸心との距離をＬ１とし、前記第１の燃料噴射孔よりも遠くに位置する第２の燃料噴射孔の軸心との距離をＬ２とした場合、Ｌ１＞Ｌ２となるように配置されている、
内燃機関。

【請求項6】

請求項２または３に記載の内燃機関において、
前記副室が、前記燃料噴射弁側に位置する第１の噴孔と、前記燃料噴射弁と反対側に位置する第２の噴孔とを有しており、
前記第１の噴孔の孔径が、前記第２の噴孔の孔径よりも大きい、
内燃機関。

【請求項7】

請求項１または２に記載の内燃機関において、
前記燃料が、水素含有ガスである、
内燃機関。

【請求項8】

請求項１または２に記載の内燃機関において、
前記副室は、前記副室の前記噴孔の周壁面を前記主燃焼室側に延長した仮想内周面によって画される第１の空間が、前記燃料噴射弁の前記燃料噴射孔の周壁面を前記主燃焼室側に延長した仮想内周面によって画される第２の空間の少なくとも一部と重複するように配置されている、
内燃機関。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、副室式の内燃機関に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば水素ガスのような反応速度の大きい燃料ガスを内燃機関の主燃料として用いる場合、燃焼形態として、効率や窒素酸化物の排出量等の観点から、拡散燃焼が適していることが知られている。拡散燃焼を実現するため、例えば特許文献１では、拡散燃焼用の燃料噴射弁から噴射した燃料ガスに、点火プラグによって着火する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－１９８２７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、点火プラグを用いて着火する場合、点火プラグを燃料噴射弁の近傍に配置する必要があり、かつ、１箇所の燃料噴射孔に対して１個の点火プラグが必要になる。したがって、例えば内燃機関の大型化に伴って燃料噴射弁に複数の燃料噴射孔を設ける場合や、燃料噴射弁の設置箇所を狭いスペースに変更する場合など、燃料噴射弁の仕様変更に柔軟に対応することが難しい。

【0005】

そこで、本開示の目的は、上記の課題を解決するために、拡散燃焼を実現できる内燃機関について、燃料噴射弁の仕様変更に柔軟に対応することが容易な構成を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本開示に係る内燃機関は、
内側に主燃焼室を形成するシリンダと、
前記シリンダ内を往復するピストンと、
前記主燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記主燃焼室に隣接して設けられ、前記主燃焼室において、噴孔を介して噴射するトーチ火炎により、前記燃料噴射弁から噴射された前記燃料に着火するように配置された副室と、
を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示に係る内燃機関によれば、拡散燃焼を実現できる内燃機関について、燃料噴射弁の仕様変更に柔軟に対応することが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態に係る内燃機関の概略構成を模式的に示す縦断面図である。

【図2】図１の内燃機関において、燃料噴射弁から燃料が噴射されている状態を模式的に示す横断面図である。

【図3】図１の内燃機関において、副室からトーチ火炎が噴射されている状態を模式的に示す縦断面図である。

【図4】図１の内燃機関における燃料噴射孔と噴孔の位置関係の一例を模式的に示す斜視図である。

【図5】図１の内燃機関において、燃料の噴流に着火するように副室からトーチ火炎が噴射されている状態の一例を模式的に示す横断面図である。

【図6】共用噴孔の軸心に対する第１燃料噴射孔の軸心の距離と、共用噴孔の軸心に対する第２の燃料噴射孔の軸心の距離との大小関係を模式的に示す斜視図である。

【図7A】図１の実施形態に係る内燃機関において、燃料噴射弁および副室の配置を変更した一変形例を模式的に示す縦断面図である。

【図7B】図７Ａの内燃機関において、燃料噴射弁から燃料の噴流が放射されている状態を模式的に示す横断面図である。

【図8】本開示に係る内燃機関において、燃料噴射弁および副室の配置を変更した他の変形例を模式的に示す横断面図である。

【図9A】本開示に係る内燃機関において、燃料噴射弁および副室の配置を変更した他の変形例を模式的に示す縦断面図である。

【図9B】図９Ａの内燃機関において、燃料噴射弁および副室の配置を変更した他の変形例を模式的に示す横断面図である。

【図10】本開示に係る内燃機関において、燃料噴射弁および副室の配置を変更した他の変形例を模式的に示す横断面図である。

【図11】本開示に係る内燃機関において、燃料噴射弁および副室の配置を変更した他の変形例を模式的に示す横断面図である。

【図12】本開示に係る内燃機関において、燃料噴射弁および副室の配置を変更した他の変形例を模式的に示す横断面図である。

【図13】本開示に係る内燃機関において、燃料噴射弁および副室の配置を変更した他の変形例を模式的に示す横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る実施形態を図面に従って説明するが、本開示は本実施形態に限定されるものではない。

【0010】

図１に、本開示の一実施形態に係る副室式の内燃機関１を示す。この内燃機関１は、内側に主燃焼室３を形成するシリンダ５と、シリンダ５内を往復するピストン７と、主燃焼室３に燃料Ｆ１を噴射する燃料噴射弁９と、主燃焼室３に隣接して設けられた副室１３とを備える。以下、主燃焼室３に噴射される燃料Ｆ１を「主燃料Ｆ１」という。

【0011】

主燃料Ｆ１は、気体燃料である。本実施形態では、主燃料Ｆ１として水素含有ガスを使用する。ここでの「水素含有ガス」には、一部が水素ガスである燃料のみならず、全部が水素ガスである燃料も含まれる。例えば、主燃料Ｆ１は、天然ガスと水素を混合した燃料であってもよい。

【0012】

ピストン７は、シリンダ５内を往復することにより、コネクティングロッド１５を介して図示しないクランク軸を駆動する。内燃機関１のシリンダ５の上方に位置するシリンダヘッド１７には、主燃焼室３に開口する吸気ポート１９および排気ポート２１が形成されている。主燃焼室３は、シリンダ５の内周面５ａ、ピストン７の冠面、およびシリンダヘッド１７の下面によって画されている。シリンダヘッド１７には、吸気ポート１９の主燃焼室３に開口する部分を開閉する吸気弁２３と、排気ポート２１の主燃焼室３に開口する部分を開閉する排気弁２５が設けられている。

【0013】

本実施形態において、燃料噴射弁９は、シリンダヘッド１７に取り付けられている。燃料噴射弁９は、拡散燃焼用の燃料噴射弁として形成されている。具体的には、図２に示すように、燃料噴射弁９には、複数、この例では８個の燃料噴射孔３１が設けられている。燃料噴射弁９は、円筒状に形成されており、燃料噴射孔３１は、燃料噴射弁９の周方向に複数配置されている。図示の例では、複数の燃料噴射孔３１は、燃料噴射弁９の周方向に等間隔に配置されている。円筒状の燃料噴射弁９の周方向に複数の燃料噴射孔３１が設けられていることにより、主燃料Ｆ１を、主燃焼室３内に分散するように噴射することができ、効率のよい燃焼を実現できる。特に複数の燃料噴射孔３１が等間隔に配置されていることにより、主燃料Ｆ１をより均一に分散させることができ、極めて効率のよい燃焼を実現できる。なお、燃料噴射弁の形状は円筒状に限定されない。

【0014】

本実施形態では、内燃機関１は拡散燃焼タイプとして構成されており、主燃焼室３に主燃料Ｆ１を噴射する燃料噴射弁９のみが設けられ、吸気ポート２９に燃料を噴射する燃料噴射弁は設けられていない。もっとも、内燃機関１において、主燃焼室３に主燃料Ｆ１を噴射する燃料噴射弁９のほかに、さらなる燃料噴射弁を吸気ポート２９に設け、例えば天然ガスまたはガソリン、あるいは主燃料Ｆ１よりも少量の水素含有ガスといった、主燃料Ｆ１とは種類または量が異なる燃料を噴射する構成としてもよい。

【0015】

図１に示すように、この例では、副室１３は、主燃焼室３に隣接してシリンダヘッド１７に設けられている。図３に示すように、副室１３は、噴孔３３を介して主燃焼室３にトーチ火炎ＴＦを噴射する。具体的には、副室１３は、その内部に、副室燃料Ｆ２を噴射する副燃料噴射弁３５と、副燃料噴射弁３５から噴射された副室燃料Ｆ２に着火する点火プラグ３７とを備えている。副燃料噴射弁３５により副室１３に副室燃料Ｆ２を供給し、点火プラグ３７により副室１３内の副室燃料Ｆ２に点火して燃焼させる。これにより、噴孔３３から主燃焼室３へ向けたトーチ火炎ＴＦが形成される。

【0016】

副室１３は、主燃焼室３において、噴孔３３を介して噴射するトーチ火炎ＴＦにより、燃料噴射弁９から噴射された主燃料Ｆ１に着火するように配置されている。副室が、「主燃焼室において、噴孔を介して噴射するトーチ火炎により、燃料噴射弁から噴射された主燃料に着火するように配置されている」とは、具体的には、例えば、図４に示すように、副室１３の噴孔３３の周壁面３３ａを主燃焼室３側に延長した仮想内周面Ｖ１によって画される第１の空間Ｓ１が、燃料噴射弁９の燃料噴射孔３１の周壁面３１ａを主燃焼室３側に延長した仮想内周面Ｖ２によって画される第２の空間Ｓ２の少なくとも一部と重複するように副室１３が配置されることによって、より確実に実現される。なお、図４では、噴孔３３の周壁面３３ａおよび燃料噴射孔３１の周壁面３１ａを円すい形状としているが、これらの周壁面の形状は円すい形状に限定されず、円筒形状、角筒形状、または角すい形状であってよい。また、副室が、「主燃焼室において、噴孔を介して噴射するトーチ火炎により、燃料噴射弁から噴射された主燃料に着火するように配置されている」構成は、この例に限定されない。

【0017】

本実施形態では、図５に示すように、副室１３が、燃料噴射孔３１よりも少数、この例では６個の噴孔３３を有しており、少なくとも１つの噴孔３３が、当該少なくとも１つの噴孔３３を介して噴射されるトーチ火炎ＴＦが複数の燃料噴射孔３１から噴射された主燃料Ｆ１に着火するように配置されている。以下の説明では、複数の燃料噴射孔３１から噴射された主燃料Ｆ１に着火する噴孔３３を「共用噴孔３３Ｘ」と呼ぶ場合がある。図示の例では、副室１３は、燃料噴射弁９側に位置する噴孔３３と、燃料噴射弁９と反対側に位置する噴孔３３とを有している。以下の説明では、燃料噴射弁９側に位置する噴孔３３を「第１の噴孔３３Ａ」と呼び、燃料噴射弁９と反対側に位置する噴孔３３を「第２の噴孔３３Ｂ」と呼ぶ場合がある。この例では、第１の噴孔３３Ａは複数設けられており、これら複数の第１の噴孔３３Ａの両端に位置する噴孔が、それぞれ、２つの燃料噴射孔３１から噴射された燃料に着火する共用噴孔３３Ｘとして構成されている。このような構成とすることにより、主燃焼室３内において主燃料Ｆ１の噴流に効率よく着火し、確実に拡散燃焼を実現できる。

【0018】

もっとも、副室の噴孔の数は、意図する燃料噴射孔からの燃料に着火することができれば、上記の例に限定されず、適宜設定してよい。

【0019】

本実施形態では、さらに、共用噴孔３３Ｘが、当該噴孔３３の軸心Ｃ１と、複数の燃料噴射孔３１のうちの当該噴孔３３に近い第１の燃料噴射孔３１Ａの軸心Ｃ２との距離をＬ１とし、第１の燃料噴射孔３１Ａよりも遠くに位置する第２の燃料噴射孔３１Ｂの軸心Ｃ３との距離をＬ２とした場合、Ｌ１＞Ｌ２となるように配置されている。すなわち、図６に示すように、共用噴孔３３Ｘの軸心Ｃ１は、第１の燃料噴射孔３１Ａの軸心Ｃ２とは交差せずに、第１の燃料噴射孔３１Ａの軸心Ｃ２よりも、第２の燃料噴射孔３１の軸心Ｃ３近くを通る。これにより、図５に示す共用噴孔３３Ｘから噴射されるトーチ火炎ＴＦは、第１の燃料噴射孔３１Ａから噴射される主燃料Ｆ１の噴流の中心からオフセットした位置を通ることができ、当該トーチ火炎の一部のみが主燃料Ｆ１の噴流に接触し着火させることができる。さらに、当該トーチ火炎が、第１の燃料噴射孔３１Ａから噴射される主燃料Ｆ１の噴流から比較的遠い位置を通過することにより、噴射のエネルギーを維持しつつ、当該トーチ火炎の残りの部分が、より遠い位置にある第２の燃料噴射孔３１から噴射される主燃料Ｆ１の噴流まで到達し、この主燃料Ｆ１の噴流にも着火できる。

【0020】

図５に示したように、本実施形態では、副室１３が、燃料噴射弁９側に位置する第１の噴孔３３Ａと、燃料噴射弁９と反対側に位置する第２の噴孔３３Ｂとを有している。この例では、第１の噴孔３３Ａの孔径が、第２の噴孔３３Ｂの孔径よりも大きく形成されている。この構成によると、燃料噴射弁９側に位置する第１の噴孔３３Ａの孔径が、燃料噴射弁９と反対側に位置する第２の噴孔３３Ｂの孔径よりも大きいことにより、第１の噴孔３３Ａから噴射されるトーチ火炎の速度が、第２の噴孔３３Ｂから噴射されるトーチ火炎の速度よりも大きくなる。ここで、第１の噴孔３３Ａから噴射されるトーチ火炎は、燃料噴射弁９から噴射される主燃料Ｆ１の噴流のうち、燃料噴射弁９に対して副室１３とは反対の側へと噴射される主燃料Ｆ１の噴流に着火するように構成されており、第２の噴孔３３Ｂから噴射されるトーチ火炎は、燃料噴射弁９から副室１３の側へと噴射される主燃料Ｆ１の噴流に着火するように構成されている。第１の噴孔３３Ａからのトーチ火炎の速度を大きくすることで、より遠くに位置する主燃料Ｆ１の噴流の着火と、第２の噴孔３３Ｂからのトーチ火炎による、より近くに位置する主燃料Ｆ１の噴流の着火とのタイミングを合わせることができる。これにより、主燃焼室内において、より均一な燃焼が実現できる。

【0021】

上述したように、本実施形態に係る内燃機関１において、主燃料Ｆ１は水素含有ガスである。この構成によれば、内燃機関１から排出される二酸化炭素の量を低減することができる。また、水素含有ガスのような反応速度の大きい燃料ガスは、拡散燃焼方式を用いることにより燃焼効率を高めることができ、かつ窒素酸化物の生成を抑えることができるので、上述した構成を有する内燃機関１に用いることのメリットが大きい。もっとも、主燃料は、水素含有ガスに限定されず、一般的に内燃機関に用いられる燃料ガス、例えば、ノルマルヘプタン、天然ガス、アンモニア、メタノールやエタノールといったアルコール、ガソリン、重油、軽油等を使用することができる。

【0022】

本実施形態では、副室燃料Ｆ２として、主燃料Ｆ１と同じ種類の燃料を用いている。しかし、副室燃料Ｆ２としては、主燃料Ｆ１よりも着火性の高い燃料、例えば軽油、重油、バイオディーゼル燃料等のディーゼル燃料を使用することができる。着火性の高い燃料を副室燃料として用いることにより、着火の安定性を高めることができる。

【0023】

内燃機関１は、例えば船舶や発電装置等に用いられる大型の内燃機関である。大型の内燃機関においては、図３に示したように、複数の燃料噴射孔３１から主燃料Ｆ１を噴射することが均一的な燃焼の観点から有利であるので、上述した構成を有する内燃機関１を用いることのメリットが大きい。しかし、本開示の内容は、車両等に用いられる小型の内燃機関にも適用可能である。

【0024】

上記の実施形態では、１つの燃料噴射弁９および１つの副室１３がシリンダヘッド１７に設けられている例を説明した。もっとも、燃料噴射弁９および副室１３の数および配置は、上記の例に限定されず、副室１３からのトーチ火炎ＴＦによって燃料噴射弁９から噴射された主燃料Ｆ１に着火できる限り、任意に設定してよい。燃料噴射弁９および副室１３の他の配置としては、例えば以下に変形例として示すものが考えられる。

【0025】

図７Ａに示すように、副室１３を燃料噴射弁９に隣接させることなく、燃料噴射弁９および副室１３の一方をシリンダヘッド１７に設け、燃料噴射弁９および副室１３の他方をシリンダ５の側部またはシリンダヘッド１７の側部に設けてもよい。図７Ａに示す変形例では、副室１３がシリンダヘッド１７に設けられており、燃料噴射弁９がシリンダ５の側部に設けられている。また、図５に示した例では、副室１３が燃料噴射孔３１よりも少数の噴孔３３を有していたが、図７Ｂに示すように、噴孔３３の数は、燃料噴射孔３１の数よりも多くてもよい。この例では、副室１３が８つの噴孔３３を有しており、燃料噴射弁９が３つの燃料噴射孔３１を有している。この場合には、燃料噴射孔３１から噴射された主燃料Ｆ１の各噴流の着火に、副室１３の噴孔３３から噴射された複数のトーチ火炎ＴＦが寄与している。なお、主燃料Ｆ１の噴流の着火に直接寄与しないトーチ火炎があってもよい。

【0026】

図８に示す変形例では、燃料噴射弁９がシリンダヘッド１７に設けられ、副室１３がシリンダ５の側部に設けられている。具体的には、この例では、８つの燃料噴射孔３１を有する燃料噴射弁９がシリンダヘッド１７に設けられており、３つの噴孔３３を有する副室１３がシリンダ５の側部に設けられている。副室１３の各噴孔３３から噴射される火炎トーチＴＦは、それぞれ複数の主燃料Ｆ１の噴流に着火する。

【0027】

また、燃料噴射弁９を複数設けてもよいし、副室１３を複数設けてもよい。例えば、図９Ａに示す変形例では、１つの副室１３がシリンダヘッド１７に設けられており、２つの燃料噴射弁９がシリンダ５の側部に設けられている。図９Ｂに示すように、副室１３は、８つの噴孔３３を有し、２つの燃料噴射弁９は、それぞれ３つの燃料噴射孔３１を有する。副室１３の噴孔３３から噴射される各トーチ火炎ＴＦは、１つ以上の主燃料Ｆ１の噴流の着火に寄与し得る。ただし、この場合にも、主燃料Ｆ１の噴流の着火に直接寄与しないトーチ火炎があってもよい。また、不図示のさらなる変形例として、１つの副室１３をシリンダヘッド１７に設け、２つの燃料噴射弁９をシリンダヘッド１７の側部に設けてもよい。

【0028】

図１０に示す変形例では、１つの燃料噴射弁９がシリンダヘッド１７に設けられており、複数、この例では２つの副室１３がシリンダ５の側部に設けられている。各副室１３の噴孔３３から噴射される各トーチ火炎ＴＦは、１つ以上の主燃料Ｆ１の噴流の着火に寄与し得る。ただし、この場合にも、主燃料Ｆ１の噴流の着火に直接寄与しないトーチ火炎があってもよい。また、不図示のさらなる変形例として、１つの燃料噴射弁９をシリンダヘッド１７に設け、２つの副室１３をシリンダヘッド１７の側部に設けてもよい。

【0029】

また、燃料噴射弁９および副室１３の両方をシリンダ５の側部またはシリンダヘッド１７の側部に設けてもよい。燃料噴射弁９および副室１３は、図１１に示すように隣合って配置されていてもよく、図１２に示すように対向するように配置されていてもよい。また、図１３に示すように、例えば、燃料噴射弁９および副室１３の一方の中心軸の延長線と、燃料噴射弁９および副室１３の他方の中心軸の延長線とが９０°をなすような配置としてもよい。

【0030】

なお、上記の各例では、燃料噴射弁９が複数の燃料噴射孔３１を有する例を示したが、燃料噴射弁が燃料噴射孔３１を１つのみ有していてもよい。例えば、図７Ａに示したように、燃料噴射弁９がシリンダ５の周壁に設けられる場合には、燃料噴射弁９に１つの燃料噴射孔３１を設けることができる。

【0031】

これらの変形例に示したように、燃料噴射弁９と着火源である副室１３とを必ずしも隣接させる必要はない。これにより、既存の副室式の内燃機関の構造において、例えば、燃料噴射弁９をシリンダ５の側部またはシリンダヘッド１７の側部に設けることで、拡散燃焼を実現可能な内燃機関とすることが容易に行える。このように、拡散燃焼の着火源として副室１３を利用することにより、燃料噴射弁９、副室１３の個数や配置といった設計の自由度が高まる。

【0032】

以上説明したように、本実施形態の第１態様に係る内燃機関１は、内側に主燃焼室３を形成するシリンダ５と、シリンダ５内を往復するピストン７と、主燃焼室３に燃料Ｆ１を噴射する燃料噴射弁９と、主燃焼室３に隣接して設けられ、主燃焼室３において、噴孔３３を介して噴射するトーチ火炎ＴＦにより、燃料噴射弁９から噴射された燃料Ｆ１に着火するように配置された副室１３とを備える。この構成によれば、拡散燃焼を実現できる内燃機関について、燃料噴射弁１３の仕様変更に柔軟に対応することが容易となる。

【0033】

本実施形態の第２態様に係る内燃機関１は、第１態様において、燃料噴射弁９が円筒状に形成されており、燃料噴射弁９が、当該燃料噴射弁９の周方向に複数配置された燃料噴射孔３１を有しており、副室１３は、副室１３からのトーチ火炎ＴＦが、複数の燃料噴射孔３１の各燃料噴射孔３１から噴射された燃料Ｆ１に着火するように配置されていてもよい。この構成によれば、主燃料Ｆ１を、主燃焼室３内に分散するように噴射することができ、効率のよい燃焼を実現できる。

【0034】

本実施形態の第３態様に係る内燃機関１は、第１または第２態様において、複数の燃料噴射孔３１が、周方向に等間隔に配置されていてもよい。この構成によれば、主燃焼室３内において、主燃料Ｆ１をより均一に分散させることができ、効率のよい燃焼を実現できる。

【0035】

本実施形態の第４態様に係る内燃機関１は、第１から第３態様のいずれかにおいて、副室１３が、燃料噴射孔３１よりも少数の噴孔３３を有しており、少なくとも１つの噴孔３３が、当該少なくとも１つの噴孔３３を介して噴射されるトーチ火炎ＴＦが複数の燃料噴射孔３１から噴射された燃料に着火するように配置されていてもよい。この構成によれば、主燃焼室３内において燃料噴流に効率よく着火し、確実に拡散燃焼を実現できる。

【0036】

本実施形態の第５態様に係る内燃機関１は、第１から第４態様のいずれかにおいて、少なくとも１つの噴孔３３が、当該噴孔３３の軸心Ｃ１と、複数の燃料噴射孔３１のうちの当該噴孔３３に近い第１の燃料噴射孔３１Ａの軸心Ｃ２との距離をＬ１とし、第１の燃料噴射孔３１Ａよりも遠くに位置する第２の燃料噴射孔３１の軸心Ｃ３との距離をＬ２とした場合、Ｌ１＞Ｌ２となるように配置されていてもよい。この構成によれば、１つの噴孔３３からのトーチ火炎ＴＦによって、確実に複数の燃料噴射孔３１からの主燃料Ｆ１に着火することができる。

【0037】

本実施形態の第６態様に係る内燃機関１は、第１から第５態様のいずれかにおいて、副室１３が、燃料噴射弁９側に位置する第１の噴孔３３Ａと、燃料噴射弁９と反対側に位置する第２の噴孔３３Ｂとを有しており、第１の噴孔３３Ａの孔径が、第２の噴孔３３Ｂの孔径よりも大きくてもよい。この構成によれば、各燃料噴流の着火のタイミングを合わせて、主燃焼室３内において、より均一な燃焼が実現できる。

【0038】

本実施形態の第７態様に係る内燃機関１は、第１から第６態様のいずれかにおいて、燃料Ｆ１は水素含有ガスであってよい。この構成によれば、内燃機関１から排出される二酸化炭素の量を低減することができる。

【0039】

本実施形態の第８態様に係る内燃機関１は、第１から第７態様のいずれかにおいて、副室１３は、副室１３の噴孔３３の周壁面３３ａを主燃焼室３側に延長した仮想内周面Ｖ１によって画される第１の空間Ｓ１が、燃料噴射弁９の燃料噴射孔３１の周壁面３１ａを主燃焼室３側に延長した仮想内周面Ｖ２によって画される第２の空間Ｓ２の少なくとも一部と重複するように配置されていてもよい。この構成によれば、主燃焼室３内において、副室１３から噴孔３３を介して噴射されたトーチ火炎ＴＦによって、より確実に燃料噴射弁９から噴射された主燃料Ｆ１に着火することができる。

【0040】

以上のとおり、図面を参照しながら本開示の好適な実施形態を説明したが、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本開示の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0041】

１ 内燃機関
３ 主燃焼室
５ シリンダ
７ ピストン
９ 燃料噴射弁
１３ 副室
３１ 燃料噴射孔
３１Ａ 第１の燃料噴射孔
３１Ｂ 第２の燃料噴射孔
３３ 噴孔
３３Ａ 第１の噴孔
３３Ｂ 第２の噴孔
３３Ｘ 共用噴孔
３５ 副燃料噴射弁
３７ 点火プラグ
Ｃ１ 共用噴孔の軸心
Ｃ２ 第１の燃料噴射孔の軸心
Ｃ３ 第２の燃料噴射孔の軸心
Ｆ１ 主燃料（燃料）
Ｌ１ 共用噴孔の軸心から第１の燃料噴射孔の軸心までの距離
Ｌ２ 共用噴孔の軸心から第２の燃料噴射孔の軸心までの距離
Ｓ１ 第１の空間
Ｓ２ 第２の空間
ＴＦ トーチ火炎

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】