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(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】P2024089275
(43)【公開日】2024-07-03
(54)【発明の名称】内燃機関
(51)【国際特許分類】
F02B 19/12 20060101AFI20240626BHJP
F02P 13/00 20060101ALI20240626BHJP
【ＦＩ】
F02B19/12 C
F02B19/12 D
F02P13/00 302B
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022204541
(22)【出願日】2022-12-21
(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】110002664
【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所
(72)【発明者】
【氏名】柳川 健介
(72)【発明者】
【氏名】廣江 健太
(72)【発明者】
【氏名】川辺 敬
(72)【発明者】
【氏名】細野 清隆
(72)【発明者】
【氏名】村上 隆
【テーマコード（参考）】
3G019
3G023
【Ｆターム（参考）】
3G019BA01
3G019KA16
3G023AA01
3G023AD23
3G023AD27
3G023AD28
(57)【要約】
【課題】副燃焼室から主燃焼室への火炎の噴射態様を設定可能にした内燃機関を提供することを目的とする。
【解決手段】主燃焼室４１と、主燃焼室４１内の上部中心部に設けられる副燃焼室４３と、副燃焼室４３内の混合気に点火する点火プラグ３５と、を有する内燃機関１であって、副燃焼室４３は、点火プラグ３５による点火により発生した火炎を噴射する複数の連通孔４４ａ、４４ｂと、複数の連通孔４４ａ、４４ｂの間を通り副燃焼室の内部空間を第１副燃焼室４３ａ及び第２副燃焼室４３ｂに分割する分割壁７１と、を備える。
【選択図】図３
【解決手段】主燃焼室４１と、主燃焼室４１内の上部中心部に設けられる副燃焼室４３と、副燃焼室４３内の混合気に点火する点火プラグ３５と、を有する内燃機関１であって、副燃焼室４３は、点火プラグ３５による点火により発生した火炎を噴射する複数の連通孔４４ａ、４４ｂと、複数の連通孔４４ａ、４４ｂの間を通り副燃焼室の内部空間を第１副燃焼室４３ａ及び第２副燃焼室４３ｂに分割する分割壁７１と、を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
主燃焼室と、
前記主燃焼室内に設けられる副燃焼室と、
前記副燃焼室内の混合気に点火する点火装置と、を有する内燃機関であって、
前記副燃焼室は、前記点火装置の点火により発生した火炎を噴射する複数の噴射孔と、複数の前記噴射孔の間を通り前記副燃焼室の内部空間を分割する分割壁と、備える
ことを特徴とする内燃機関。
前記主燃焼室内に設けられる副燃焼室と、
前記副燃焼室内の混合気に点火する点火装置と、を有する内燃機関であって、
前記副燃焼室は、前記点火装置の点火により発生した火炎を噴射する複数の噴射孔と、複数の前記噴射孔の間を通り前記副燃焼室の内部空間を分割する分割壁と、備える
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項2】
前記分割壁は、前記副燃焼室の内部空間を吸気側と排気側とに分割する、
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
【請求項3】
前記分割壁は、前記副燃焼室の内部空間が吸気側に対し排気側が大きくなるように設けられる、
ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関。
ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関。
【請求項4】
前記副燃焼室及び分割壁は、点火プラグの一部によって形成される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の内燃機関。
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の内燃機関。
【請求項5】
前記分割壁は、接地電極によって形成される、
ことを特徴とする請求項４記載の内燃機関。
ことを特徴とする請求項４記載の内燃機関。
【請求項6】
前記分割壁は、吸気側から排気側に向かい傾斜している、
ことを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関。
ことを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関。
【請求項7】
排気側に設けられる前記噴射孔は、吸気側に設けられる前記噴射孔に比べ小さく形成される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の内燃機関。
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、主燃焼室内に副燃焼室を有する内燃機関に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車に使用されるガソリンエンジン等の内燃機関の多くは、吸気通路や燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）と、筒内の燃焼室に臨んで配置される点火装置（点火プラグ）を有している。
更に特許文献１には、燃焼室（主燃焼室）内に、副燃焼室を備えた内燃機関が開示されている。特許文献１に記載された内燃機関では、副燃焼室内に比較的燃料濃度の高い混合気を供給し、点火装置によって副燃焼室内の混合気に着火することで、副燃焼室から火炎が主燃焼室に噴射（噴出）して主燃焼室内の混合気を燃焼させる構成になっている。これにより、主燃焼室内の混合気の着火性を向上させて内燃機関の出力を向上させることができ、あるいは主燃焼室内の燃料濃度を低くして燃費を向上させることが可能である。
更に特許文献１には、燃焼室（主燃焼室）内に、副燃焼室を備えた内燃機関が開示されている。特許文献１に記載された内燃機関では、副燃焼室内に比較的燃料濃度の高い混合気を供給し、点火装置によって副燃焼室内の混合気に着火することで、副燃焼室から火炎が主燃焼室に噴射（噴出）して主燃焼室内の混合気を燃焼させる構成になっている。これにより、主燃焼室内の混合気の着火性を向上させて内燃機関の出力を向上させることができ、あるいは主燃焼室内の燃料濃度を低くして燃費を向上させることが可能である。
【0003】
更に、特許文献１には、点火プラグの下部に接地端子によって覆われた空間を形成し、当該空間を副燃焼室として使用する内燃機関が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－１２７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のように副燃焼室を有する内燃機関において、更にノッキングを抑制したり筒内の保護を図ったりするために、副燃焼室から火炎を主燃焼室に適切に噴射させて、主燃焼室における偏った温度上昇を抑制することが望ましい。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、主燃焼室内に副燃焼室を有し、副燃焼室において混合気に点火して副燃焼室から火炎を主燃焼室に噴射させて主燃焼室内の混合気を燃焼させる内燃機関において、副燃焼室から主燃焼室への火炎の噴射態様を設定可能にし、主燃焼室における燃焼を適切に行うことができる内燃機関を提供することを目的とする。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、主燃焼室内に副燃焼室を有し、副燃焼室において混合気に点火して副燃焼室から火炎を主燃焼室に噴射させて主燃焼室内の混合気を燃焼させる内燃機関において、副燃焼室から主燃焼室への火炎の噴射態様を設定可能にし、主燃焼室における燃焼を適切に行うことができる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関は、主燃焼室と、前記主燃焼室内に設けられる副燃焼室と、前記副燃焼室内の混合気に点火する点火プラグと、を有する内燃機関であって、前記副燃焼室は、前記点火プラグによる点火により発生した火炎を噴射する複数の噴射孔と、複数の前記噴射孔の間を通り前記副燃焼室の内部空間を分割する分割壁と、備えることを特徴とする
これにより、副燃焼室の分割された内部空間の夫々から噴射孔を通過して火炎が主燃焼室に噴射されるので、内部空間の大きさ、噴射孔の大きさ及び位置を適宜設定することで、主燃焼室に対する火炎の強さや方向を任意に設定することが可能になる。
これにより、副燃焼室の分割された内部空間の夫々から噴射孔を通過して火炎が主燃焼室に噴射されるので、内部空間の大きさ、噴射孔の大きさ及び位置を適宜設定することで、主燃焼室に対する火炎の強さや方向を任意に設定することが可能になる。
【0007】
好ましくは、前記分割壁は、前記副燃焼室の内部空間を吸気側と排気側とに分割する、
とよい。
これにより、主燃焼室における吸気側の部分と排気側の部分に異なる強さの火炎を噴射させることができる。
好ましくは、前記分割壁は、前記副燃焼室の内部空間が吸気側に対し排気側が大きくなるように設けられる。
とよい。
これにより、主燃焼室における吸気側の部分と排気側の部分に異なる強さの火炎を噴射させることができる。
好ましくは、前記分割壁は、前記副燃焼室の内部空間が吸気側に対し排気側が大きくなるように設けられる。
【0008】
これにより、副燃焼室から主燃焼室の排気側により強い火炎を噴射して、主燃焼室の排気側の部分を早期に燃焼させ、ノッキングの低下を図ることができる。
好ましくは、前記副燃焼室及び分割壁は、前記点火プラグの一部によって形成されるとよい。
これにより、点火プラグと副燃焼室とを一体的に構成して、副燃焼室付きの内燃機関を簡単な構成にすることができる。
好ましくは、前記副燃焼室及び分割壁は、前記点火プラグの一部によって形成されるとよい。
これにより、点火プラグと副燃焼室とを一体的に構成して、副燃焼室付きの内燃機関を簡単な構成にすることができる。
【0009】
好ましくは、前記分割壁は、接地電極によって形成されるとよい。
これにより、副燃焼室の分割壁を適宜構成することで、点火位置を任意に設定することができる。したがって、副燃焼室で発生した火炎を効率よく噴射孔から噴射させることができ、火炎のエネルギーロスを低減させることができる。
好ましくは、前記分割壁は、吸気側から排気側に向かい傾斜しているとよい。
これにより、副燃焼室の分割壁を適宜構成することで、点火位置を任意に設定することができる。したがって、副燃焼室で発生した火炎を効率よく噴射孔から噴射させることができ、火炎のエネルギーロスを低減させることができる。
好ましくは、前記分割壁は、吸気側から排気側に向かい傾斜しているとよい。
【0010】
これにより、副燃焼室の吸気側の内部空間に流入して満たされた混合気を排気側に流入させ易くして、排気側の内部空間にも混合気を効率的に供給することが可能になる。
好ましくは、排気側に設けられる前記噴射孔は、吸気側に設けられる前記噴射孔に比べ小さく形成されるとよい。
これにより、排気側の噴射孔から噴射する火炎の勢いを強くして、主燃焼室の排気側の部分で早期に燃焼させ、温度上昇を抑制しノッキングの低下を図ることができる。
好ましくは、排気側に設けられる前記噴射孔は、吸気側に設けられる前記噴射孔に比べ小さく形成されるとよい。
これにより、排気側の噴射孔から噴射する火炎の勢いを強くして、主燃焼室の排気側の部分で早期に燃焼させ、温度上昇を抑制しノッキングの低下を図ることができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の内燃機関によれば、副燃焼室の複数の噴射孔から噴射する火炎の強さ等の噴射態様を任意に設定することができるので、主燃焼室での燃焼を適切に行うことができる。これにより、ノッキングの発生を抑制するとともに、熱損失の低減および筒内の壁面等の保護を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施形態の内燃機関の給排気系の構成図である。
【図2】第１実施形態の内燃機関における吸排気ポート及び点火プラグの位置を示す上面図である。
【図3】第１実施形態の点火プラグの接地端子の構造を示す斜視図である。
【図4】第１実施形態の点火プラグの接地端子の構造を示す横断面図である。
【図5】第１実施形態の点火プラグの接地端子の構造を示す縦断面図である。
【図6】第２実施形態の点火プラグの接地端子の構造を示す横断面図である。
【図7】第３実施形態の点火プラグの接地端子の構造を示す縦断面図である。
【図8】第４実施形態の点火プラグの接地端子の構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態の内燃機関１の給排気系の構成図である。
図１に示すように、本実施形態の内燃機関１は、吸気ポート２に燃料であるガソリンを噴射するインジェクタ３を有するポート噴射式のガソリンエンジンである。
本実施形態の内燃機関１の吸気通路５には、吸気の流れに沿って吸気ポート２に向かって、エアクリーナー６、インタークーラー７、スロットルバルブ８が備えられている。内燃機関１の排気通路１１には、排気ポート３１から排気の流れに沿って、上流側排気浄化触媒１２及び下流側排気浄化触媒１３が備えられている。
図１は、本発明の一実施形態の内燃機関１の給排気系の構成図である。
図１に示すように、本実施形態の内燃機関１は、吸気ポート２に燃料であるガソリンを噴射するインジェクタ３を有するポート噴射式のガソリンエンジンである。
本実施形態の内燃機関１の吸気通路５には、吸気の流れに沿って吸気ポート２に向かって、エアクリーナー６、インタークーラー７、スロットルバルブ８が備えられている。内燃機関１の排気通路１１には、排気ポート３１から排気の流れに沿って、上流側排気浄化触媒１２及び下流側排気浄化触媒１３が備えられている。
【0014】
また、内燃機関１には、過給機（ターボチャージャ）１５、ＥＧＲシステム１６が備えられている。
ＥＧＲシステム１６は、内燃機関１の排気通路１１と吸気通路５とを連通するＥＧＲ通路２０と、ＥＧＲ通路２０の流路面積を変更するＥＧＲバルブ２１と、ＥＧＲ通路２０を通過する排気を冷却するＥＧＲクーラー２２を備えている。ＥＧＲ通路２０は、上流側排気浄化触媒１２と下流側排気浄化触媒１３との間の排気通路１１と、エアクリーナー６と過給機１５のコンプレッサとの間の吸気通路５とを連結している。
ＥＧＲシステム１６は、内燃機関１の排気通路１１と吸気通路５とを連通するＥＧＲ通路２０と、ＥＧＲ通路２０の流路面積を変更するＥＧＲバルブ２１と、ＥＧＲ通路２０を通過する排気を冷却するＥＧＲクーラー２２を備えている。ＥＧＲ通路２０は、上流側排気浄化触媒１２と下流側排気浄化触媒１３との間の排気通路１１と、エアクリーナー６と過給機１５のコンプレッサとの間の吸気通路５とを連結している。
【0015】
図２は、第１実施形態の内燃機関１における吸排気ポート２、３１及び点火プラグ３５（点火装置）の位置を示す上面図である。
図２に示すように、内燃機関１は、１つの気筒３０について吸気ポート２が２個及び排気ポート３１が２個備えられている。また、２個の吸気ポート２に吸気バルブ３２が夫々備えられるとともに、２個の排気ポート３１に夫々排気バルブ３３が夫々備えられている。
図２に示すように、内燃機関１は、１つの気筒３０について吸気ポート２が２個及び排気ポート３１が２個備えられている。また、２個の吸気ポート２に吸気バルブ３２が夫々備えられるとともに、２個の排気ポート３１に夫々排気バルブ３３が夫々備えられている。
【0016】
インジェクタ３は、各吸気ポート２に１個ずつ、即ち１つの気筒３０毎に２個ずつ備えられている。
内燃機関１の気筒３０の上部（シリンダヘッド３４）には、その中央部を挟んで一方側に２個の吸気ポート２が並んで配置され、他方側に２個の排気ポート３１が並んで配置されている。
内燃機関１の気筒３０の上部（シリンダヘッド３４）には、その中央部を挟んで一方側に２個の吸気ポート２が並んで配置され、他方側に２個の排気ポート３１が並んで配置されている。
【0017】
図１、２に示すように、シリンダヘッド３４の中心部には、点火プラグ３５が備えられている。シリンダヘッド３４には、点火プラグ３５の中心電極３５ａを囲むように区画壁４２が備えられている。
気筒３０内には、シリンダブロックに形成されたシリンダ、シリンダヘッド３４及びピストン３７に囲まれた略円柱状の空間である主燃焼室４１が設けられ、更に主燃焼室４１の上部中心部の空間が区画壁４２に囲まれた副燃焼室４３として設けられている。区画壁４２には、複数の連通孔４４（噴射孔）が開いており、主燃焼室４１と副燃焼室４３とが連通孔４４を介して連通している。
気筒３０内には、シリンダブロックに形成されたシリンダ、シリンダヘッド３４及びピストン３７に囲まれた略円柱状の空間である主燃焼室４１が設けられ、更に主燃焼室４１の上部中心部の空間が区画壁４２に囲まれた副燃焼室４３として設けられている。区画壁４２には、複数の連通孔４４（噴射孔）が開いており、主燃焼室４１と副燃焼室４３とが連通孔４４を介して連通している。
【0018】
内燃機関１は、コントロールユニット５０（制御部）によって作動制御される。コントロールユニット５０は、出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）等から構成されている。コントロールユニット５０は、クランク角、吸気温度、排気温度、ＥＧＲガス温度等を入力し、インジェクタ３、点火プラグ３５、スロットルバルブ８、ＥＧＲバルブ２１等を作動制御する。
【0019】
図３は、第１実施形態の点火プラグ３５の接地端子の構造を示す斜視図である。図４は、第１実施形態の点火プラグ３５の接地端子の構造を示す上面図である。なお、図３では、区画壁４２内を図示するため上部壁面７０の記載を省略している。上部壁面７０は区画壁４２と一体に形成されていてもよいし、シリンダヘッド３４の一部で形成されていてもよい。図４では、点火プラグ３５の中心電極３５ａの位置も併せて記載している。図５は、第１実施形態の点火プラグ３５の接地端子の構造を示す縦断面図である。
【0020】
第１実施形態の点火プラグ３５は、接地電極が副燃焼室４３を内部に構成する区画壁４２を形成している。
図２～５に示すように、区画壁４２は、略半球状の内部空間を有し、更に区画壁４２の下面（ピストン側端部の面）から上下方向に延びて内部空間を吸気側と排気側とに区画する分割壁７１を備えている。分割壁７１上端の中心部には、略半円形の切り欠き部７２が備えられている。切り欠き部７２の上方に、点火プラグ３５の中心電極３５ａが位置する。点火プラグの３５の中心電極３５ａと分割壁７１の上端とは略数ｍｍの隙間７３が設けられている。副燃焼室４３のうち、分割壁７１の左右一方側の第１副燃焼室４３ａと左右他方側の第２副燃焼室４３ｂとは、中心電極３５ａと分割壁７１の上端との間の隙間７３によって連通している。
図２～５に示すように、区画壁４２は、略半球状の内部空間を有し、更に区画壁４２の下面（ピストン側端部の面）から上下方向に延びて内部空間を吸気側と排気側とに区画する分割壁７１を備えている。分割壁７１上端の中心部には、略半円形の切り欠き部７２が備えられている。切り欠き部７２の上方に、点火プラグ３５の中心電極３５ａが位置する。点火プラグの３５の中心電極３５ａと分割壁７１の上端とは略数ｍｍの隙間７３が設けられている。副燃焼室４３のうち、分割壁７１の左右一方側の第１副燃焼室４３ａと左右他方側の第２副燃焼室４３ｂとは、中心電極３５ａと分割壁７１の上端との間の隙間７３によって連通している。
【0021】
分割壁７１を含む区画壁４２は、導電性を有する部材によって形成され、点火プラグ３５の接地電極を兼ねている。なお、区画壁４２は、分割壁７１の隙間７３の上面（中心電極３５ａを向く面）以外の部分を絶縁性の材料で被覆してもよい。点火プラグ３５の中心電極３５ａと区画壁４２とは、中心電極３５ａと分割壁７１の上端の隙間７３において、最も近接している。したがって、中心電極３５ａと分割壁７１の上端との間の隙間７３において、点火プラグ３５により火花が発生する。
【0022】
分割壁７１は、吸気バルブ３２と排気バルブ３３とを結ぶ線、すなわち主燃焼室４１内でのガス（吸排気）の移動方向である吸排気方向に対して交差するように配置されており、副燃焼室４３の内部を第１副燃焼室４３ａと第２副燃焼室４３ｂとに分割している。第１副燃焼室４３ａは吸気バルブ３２側（吸気側）に配置され、第２副燃焼室４３ｂは排気バルブ３３側（排気側）に配置されている。
【0023】
区画壁４２に設けられた連通孔４４は、第１副燃焼室４３ａに面する第１連通孔４４ａ（第１噴射孔）と、第２副燃焼室４３ｂに面する第２連通孔４４ｂ（第２噴射孔）とを有する。本実施形態では、第１連通孔４４ａ及び第２連通孔４４ｂをそれぞれ複数有する。第１連通孔４４ａは、主燃焼室４１の吸気側の空間に向けて開口し、第２連通孔４４ｂは、主燃焼室４１の排気側の空間に向けて開口する。すなわち、分割壁７１は、吸気バルブ３２側（吸気側）を向く第１連通孔４４ａと排気バルブ３３側（排気側）を向く第２連通孔４４ｂとの間に設けられる。本実施形態では、分割壁７１は、図２、図４に示すように吸排気方向に対して直交するように設けられるが、吸排気方向に直交する方向に対して傾斜して設けられていてもよい。
【0024】
中心電極３５ａと分割壁７１の上端との間の隙間７３の面積は、第１連通孔４４ａの総面積よりも小さく、かつ第２連通孔４４ｂの総面積よりも小さく設定されている。
第１実施形態では、第１副燃焼室４３ａと第２副燃焼室４３ｂの体積は同一に設定されている。また、排気側の第２連通孔４４ｂは、吸気側に設けられた第１連通孔４４ａよりも小さく形成されている。
第１実施形態では、第１副燃焼室４３ａと第２副燃焼室４３ｂの体積は同一に設定されている。また、排気側の第２連通孔４４ｂは、吸気側に設けられた第１連通孔４４ａよりも小さく形成されている。
【0025】
以上のように、第１実施形態の内燃機関１は、主燃焼室４１の上部中心部に区画壁４２に囲まれた副燃焼室４３が備えられている。区画壁４２には、主燃焼室４１と副燃焼室４３とを連通する連通孔４４が設けられ、点火プラグ３５によって、副燃焼室４３内の混合気に点火する。これにより、副燃焼室４３内で着火して発生した火炎が連通孔４４を通過して主燃焼室４１に拡散し、主燃焼室４１内の混合気を効率的に燃焼させる。
【0026】
また、副燃焼室４３が分割壁によって第１副燃焼室４３ａ及び第２副燃焼室４３ｂに区画されている。これにより、点火プラグ３５により火花を発生させることで、第１副燃焼室４３ａ及び第２副燃焼室４３ｂの夫々で個別に火炎が発生する。そして、第１副燃焼室４３ａで発生した火炎は、第１連通孔４４ａから主燃焼室４１に向けて噴射し、第２副燃焼室４３ｂで発生した火炎は、第２連通孔４４ｂから主燃焼室４１に向けて噴射する。
【0027】
したがって、各連通孔４４ａ、４４ｂの位置、大きさ、個数を適宜設定することで、副燃焼室４３ａ、４３ｂから主燃焼室４１に向けて噴射する複数の火炎の方向、強さ及び個数を異なるものに設定することができる。これにより、主燃焼室４１内での燃焼を適切に設定することが可能になる。したがって、例えば主燃焼室４１の一部に強い火炎を噴射することで燃焼速度を上昇させることができ、ノッキングの発生を抑制することができる。また、主燃焼室４１に面するシリンダの壁面や、ピストンの上面等に偏って火炎が強く当たることを抑え、気筒３０内の保護を図ることができる。なお、分割壁７１を設けずに各連通孔４４ａ、４４ｂの大きさ、個数を設定しても、火炎の強さを正確に調整することは難しいが、分割壁７１を設け副燃焼室４３を第１副燃焼室４３ａ及び第２副燃焼室４３ｂに区画するとともに、第１副燃焼室４３ａに第１連通孔４４ａを、第２副燃焼室４３ｂに第２連通孔４４ｂを設け、各連通孔４４ａ、４４ｂの大きさ、個数を設定すれば、各燃焼室４３ａ、４３ｂごとに火炎の強さをコントロールできるため、より正確に各連通孔４４ａ、４４ｂからの火炎の強さを調整できる。
【0028】
本実施形態では、副燃焼室４３を分割する分割壁７１が、気筒３０での吸排気方向に対して交差するように配置されており、副燃焼室４３を吸気側の第１副燃焼室４３ａと排気側の第２副燃焼室４３ｂとに分割している。主燃焼室４１における吸気側と排気側とは温度が異なるため、これに応じて火炎の強さを異ならせることが好ましい。本実施形態によれば、主燃焼室４１における吸気側の部分と排気側の部分とに異なる強さの火炎を噴射させることができる。
【0029】
特に、排気側の第２副燃焼室４３ｂに面する第２連通孔４４ｂが、吸気側の第１副燃焼室４３ａに面する第１連通孔４４ａよりも小さく設定されている。これにより、排気側の第２連通孔４４ｂから噴射する火炎を第１連通孔４４ａから噴射する火炎よりも強くすることができる。
内燃機関１の主燃焼室４１内では、一般的に吸気側よりも排気側の温度が高く、また混合気が溜まりやすいので、吸気側よりも排気側の箇所において、混合気が意図せずに燃焼するノッキングが発生する可能性が高い。本実施形態では、第２連通孔４４ｂから主燃焼室４１の排気側に強い火炎を噴射することで、排気側において混合気を早期に燃焼させることができ、ノッキングの発生を効果的に抑制することができる。
内燃機関１の主燃焼室４１内では、一般的に吸気側よりも排気側の温度が高く、また混合気が溜まりやすいので、吸気側よりも排気側の箇所において、混合気が意図せずに燃焼するノッキングが発生する可能性が高い。本実施形態では、第２連通孔４４ｂから主燃焼室４１の排気側に強い火炎を噴射することで、排気側において混合気を早期に燃焼させることができ、ノッキングの発生を効果的に抑制することができる。
【0030】
また、本実施形態では、副燃焼室４３を内部に形成する区画壁４２が、点火プラグ３５の接地端子と共用した構成になっている。これにより、内燃機関１の内部構造、特に副燃焼室４３を形成する構造を簡素化して効率的な構造にすることができる。
また、分割壁７１は区画壁４２の下面から接地電極を上方に延ばし、副燃焼室４３の上部で中心電極３５ａと対峙した構成になっている。例えば中心電極３５ａを下方に延ばし、副燃焼室４３の下部で中心電極３５ａと対峙した構成にすると、副燃焼室４３において発生した火炎が中心電極３５ａの側部に熱影響を与えてしまう構造になるのに対し、本実施形態では、副燃焼室４３において発生した火炎による中心電極３５ａへの影響を抑制して、点火プラグ３５の保護を図ることができる。また、例えば中心電極３５ａを下方に延ばし、副燃焼室４３の下部で中心電極３５ａと対峙した構成にすると、副燃焼室４３において発生した火炎が上方に燃え広がった後に各連通孔４４ａ、４４ｂから火炎が噴射されることになるが、本実施形態のように接地電極を上方に延ばし、副燃焼室４３の上部で中心電極３５ａと対峙した構成とすれば、副燃焼室４３において発生した火炎が下方に燃え広がりつつ各連通孔４４ａ、４４ｂから火炎が噴射されることになるため、火炎のエネルギーロスを低減させることができる。
また、分割壁７１は区画壁４２の下面から接地電極を上方に延ばし、副燃焼室４３の上部で中心電極３５ａと対峙した構成になっている。例えば中心電極３５ａを下方に延ばし、副燃焼室４３の下部で中心電極３５ａと対峙した構成にすると、副燃焼室４３において発生した火炎が中心電極３５ａの側部に熱影響を与えてしまう構造になるのに対し、本実施形態では、副燃焼室４３において発生した火炎による中心電極３５ａへの影響を抑制して、点火プラグ３５の保護を図ることができる。また、例えば中心電極３５ａを下方に延ばし、副燃焼室４３の下部で中心電極３５ａと対峙した構成にすると、副燃焼室４３において発生した火炎が上方に燃え広がった後に各連通孔４４ａ、４４ｂから火炎が噴射されることになるが、本実施形態のように接地電極を上方に延ばし、副燃焼室４３の上部で中心電極３５ａと対峙した構成とすれば、副燃焼室４３において発生した火炎が下方に燃え広がりつつ各連通孔４４ａ、４４ｂから火炎が噴射されることになるため、火炎のエネルギーロスを低減させることができる。
【0031】
図６は、本発明の第２実施形態の点火プラグ３５の接地端子の構造を示す横断面図である。
図６に示すように、第２実施形態の点火プラグ３５の接地端子、即ち副燃焼室４３を形成する区画壁４２において、分割壁７１は、吸気側の第１副燃焼室４３ａの体積を排気側の第２副燃焼室４３ｂの体積よりも小さくなるように設けられている。なお、第１連通孔４４ａの大きさと第２連通孔４４ｂの大きさは同一である。
図６に示すように、第２実施形態の点火プラグ３５の接地端子、即ち副燃焼室４３を形成する区画壁４２において、分割壁７１は、吸気側の第１副燃焼室４３ａの体積を排気側の第２副燃焼室４３ｂの体積よりも小さくなるように設けられている。なお、第１連通孔４４ａの大きさと第２連通孔４４ｂの大きさは同一である。
【0032】
これにより、第１副燃焼室４３ａ内での火炎の強さを抑え、第２副燃焼室４３ｂ内での火炎の強さを大きくすることができる。したがって、第１連通孔４４ａと第２連通孔４４ｂの大きさが同一であっても、第１実施形態と同様に、第２連通孔４４ｂから主燃焼室４１の排気側に噴射する火炎を、第１連通孔４４ａから主燃焼室４１の吸気側に噴射する火炎よりも強くすることができ、排気側に残留する混合気を早期に燃焼させてノッキングの発生を抑制することができる。
【0033】
なお、上記実施形態では、主燃焼室４１の中心上部に副燃焼室４３が配置されているが、例えば主燃焼室４１に対する副燃焼室４３の位置が中心からオフセットして配置されている場合や、主燃焼室４１の形状等に対応して第１副燃焼室４３ａ及び第２副燃焼室４３ｂの大きさや第１連通孔４４ａ及び第２連通孔４４ｂの大きさを適宜設定して、副燃焼室４３から主燃焼室４１に火炎を適切に噴射させ、ノッキングの発生の抑制や筒内の保護を図ることができる。
【0034】
図７は、本発明の第３実施形態の構造を示す上面図である。
本発明の第３実施形態では、区画壁４２の内部を上下（ピストン３７の移動方向）に分割する上下分割壁７５を有している。
上下分割壁７５は、副燃焼室４３を上下に区画する。したがって、本実施形態では、副燃焼室４３の上部に第３副燃焼室４３ｃ及び下部に第４副燃焼室４３ｄを有している。本実施形態では、区画壁４２の下面から円錐状の接地端子が上方に延びている。第３副燃焼室４３ｃと下部の第４副燃焼室４３ｄとは、例えば上下分割壁７５に接地端子が通過できるように設けられた孔部と、接地端子との間の数ｍｍ程度の小さい隙間７６によって連通している。
本発明の第３実施形態では、区画壁４２の内部を上下（ピストン３７の移動方向）に分割する上下分割壁７５を有している。
上下分割壁７５は、副燃焼室４３を上下に区画する。したがって、本実施形態では、副燃焼室４３の上部に第３副燃焼室４３ｃ及び下部に第４副燃焼室４３ｄを有している。本実施形態では、区画壁４２の下面から円錐状の接地端子が上方に延びている。第３副燃焼室４３ｃと下部の第４副燃焼室４３ｄとは、例えば上下分割壁７５に接地端子が通過できるように設けられた孔部と、接地端子との間の数ｍｍ程度の小さい隙間７６によって連通している。
【0035】
また、区画壁４２には、各副燃焼室４３（４３ｃ～４３ｄ）に対応して外部の主燃焼室４１と連通する連通孔４４（４４ｃ～４４ｄ）がそれぞれ設けられている。第３副燃焼室４３ｃに面する第３連通孔４４ｃは、主燃焼室４１の上部付近に向かって区画壁４２の側方かつ斜め下方に開口している。第４副燃焼室４３ｄに面する第４連通孔４４ｄは、区画壁４２の下部において、主燃焼室４１の下部付近に向かって側方かつ斜め下方に開口している。第４副燃焼室４３ｄの斜め下方への傾斜角度は、第３副燃焼室４３ｃに比べ大きくなっている。すなわち、上下分割壁７５は、第３連通孔４４ｃと第４副燃焼室４３ｄとの間に設けられている。
【0036】
第３副燃焼室４３ｃは、第４副燃焼室４３ｄに対して体積を大きく形成するとよい。あるいは、第３連通孔４４ｃを、第４連通孔４４ｄよりも小さく形成してもよい。
第３実施形態では、第３副燃焼室４３ｃ及び第４副燃焼室４３ｄの大きさ、第３連通孔４４ｃ及び第４連通孔４４ｄの大きさを設定することで、火炎を上下方向に異なる強さで噴射させることができ、主燃焼室４１内での火炎の強さを細かに設定することができる。例えば、第３副燃焼室４３ｃよりも第４副燃焼室４３ｄの体積を小さくしたり、第３連通孔４４ｃを第４連通孔４４ｄよりも大きく形成したりすることで主燃焼室４１の下方への火炎の強さを低く設定することで、ピストン上面の保護を図ることができる。なお、本実施形態では、上下分割壁７５に加え、第１及び第２実施形態のような分割壁７１を設け、副燃焼室４３を吸気側上部、吸気側下部、排気側上部、及び排気側下部の４つに分割するようにしてもよい。
第３実施形態では、第３副燃焼室４３ｃ及び第４副燃焼室４３ｄの大きさ、第３連通孔４４ｃ及び第４連通孔４４ｄの大きさを設定することで、火炎を上下方向に異なる強さで噴射させることができ、主燃焼室４１内での火炎の強さを細かに設定することができる。例えば、第３副燃焼室４３ｃよりも第４副燃焼室４３ｄの体積を小さくしたり、第３連通孔４４ｃを第４連通孔４４ｄよりも大きく形成したりすることで主燃焼室４１の下方への火炎の強さを低く設定することで、ピストン上面の保護を図ることができる。なお、本実施形態では、上下分割壁７５に加え、第１及び第２実施形態のような分割壁７１を設け、副燃焼室４３を吸気側上部、吸気側下部、排気側上部、及び排気側下部の４つに分割するようにしてもよい。
【0037】
図８は、第４実施形態の点火プラグ３５の接地端子の構造を示す縦断面図である。
本発明の第４実施形態では、第２実施形態の副燃焼室４３の構造に対して、分割壁７１の吸気側の壁面７１ａを中心電極３５ａ（上方）に向かって排気側に傾斜するように形成している。
主燃焼室４１に吸気が導入される際に、第１副燃焼室４３ａ及び第２副燃焼室４３ｂに吸気が流入するが、吸気側の第１副燃焼室４３ａよりも排気側の第２副燃焼室４３ｂの方が吸気が流入し難い。第４実施形態のように、分割壁７１の吸気側の壁面７１ａを隙間７３に向かって排気側に傾斜することで、第１副燃焼室４３ａに流入した吸気が隙間７３を通過して第２副燃焼室４３ｂに流入し易くなる。これにより、排気側の第２副燃焼室４３ｂにも吸気（混合気）を十分に流入させ、第２副燃焼室４３ｂにおける火炎の発生を促進させることができる。
本発明の第４実施形態では、第２実施形態の副燃焼室４３の構造に対して、分割壁７１の吸気側の壁面７１ａを中心電極３５ａ（上方）に向かって排気側に傾斜するように形成している。
主燃焼室４１に吸気が導入される際に、第１副燃焼室４３ａ及び第２副燃焼室４３ｂに吸気が流入するが、吸気側の第１副燃焼室４３ａよりも排気側の第２副燃焼室４３ｂの方が吸気が流入し難い。第４実施形態のように、分割壁７１の吸気側の壁面７１ａを隙間７３に向かって排気側に傾斜することで、第１副燃焼室４３ａに流入した吸気が隙間７３を通過して第２副燃焼室４３ｂに流入し易くなる。これにより、排気側の第２副燃焼室４３ｂにも吸気（混合気）を十分に流入させ、第２副燃焼室４３ｂにおける火炎の発生を促進させることができる。
【0038】
本発明は、上記の実施形態に限定するものではない。
例えは上記の各実施形態では、分割壁７１を１つ又は２つ有しているが、分割壁７１の数はこれに限定されない。例えば、区画壁４２をピストン３７側から見て区画壁４２の周方向に並んで４つの連通孔４４を設け、各連通孔４４毎に副燃焼室４３内が分割されるように４つの分割壁７１を形成し、４つの分割壁７１を副燃焼室４３の中心部で連結させてもよい。
例えは上記の各実施形態では、分割壁７１を１つ又は２つ有しているが、分割壁７１の数はこれに限定されない。例えば、区画壁４２をピストン３７側から見て区画壁４２の周方向に並んで４つの連通孔４４を設け、各連通孔４４毎に副燃焼室４３内が分割されるように４つの分割壁７１を形成し、４つの分割壁７１を副燃焼室４３の中心部で連結させてもよい。
【0039】
また、上記実施形態では、１つの気筒３０に吸気ポート２及び排気ポート３１が２個ずつ設けられているが、２個以外の個数であってもよい。また、過給機のない内燃機関等、補器についても適宜変更してよい。
内燃機関の各インジェクタや筒内の詳細な構造については、適宜変更してもよい。また、本発明の内燃機関は、自動車の走行駆動用等の各種内燃機関に適用することができる。
内燃機関の各インジェクタや筒内の詳細な構造については、適宜変更してもよい。また、本発明の内燃機関は、自動車の走行駆動用等の各種内燃機関に適用することができる。
【符号の説明】
【0040】
１ 内燃機関
３５ 点火プラグ（点火装置）
４１ 主燃焼室
４３ 副燃焼室
４３ａ 第１副燃焼室
４３ｂ 第２副燃焼室
４４ 連通孔（噴射孔）
４４ａ 第１連通孔（噴射孔）
４４ｂ 第２連通孔（噴射孔）
７１ 分割壁（接地電極）
３５ 点火プラグ（点火装置）
４１ 主燃焼室
４３ 副燃焼室
４３ａ 第１副燃焼室
４３ｂ 第２副燃焼室
４４ 連通孔（噴射孔）
４４ａ 第１連通孔（噴射孔）
４４ｂ 第２連通孔（噴射孔）
７１ 分割壁（接地電極）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】