以下、実施形態について詳細に説明する。
Hereinafter, the embodiment will be described in detail.
[第1の実施形態]
第1の実施形態に係る点火装置を内燃機関に適用した場合について、図面を参照して説明する。本実施形態では、内燃機関として発電用のガスエンジンを用いた場合について説明する。
[First Embodiment]
The case where the ignition device according to the first embodiment is applied to an internal combustion engine will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the case of using a gas engine for power generation as an internal combustion engine will be described.
<内燃機関>
図1は、第1の実施形態に係る点火装置を備える内燃機関を示す断面図である。本明細書では、3軸方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)の3次元直交座標系を用いる。レーザ装置の光源からのレーザ光の出射方向を+Z方向とし、レーザ光の光軸に直交する面において、互いに直交する2つの方向のうち一方をX軸方向とし、他方をY軸方向として説明する。
<Internal combustion engine>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an internal combustion engine provided with the ignition device according to the first embodiment. In this specification, a three-dimensional orthogonal coordinate system in three axis directions (X axis direction, Y axis direction, Z axis direction) is used. In the plane orthogonal to the optical axis of the laser beam, the laser beam emission direction from the light source of the laser device is the + Z direction, and one of the two directions orthogonal to each other is the X axis direction, and the other is the Y axis direction. .
図1に示すように、内燃機関(エンジン)10は、点火装置11A、シリンダヘッド12、シリンダ13、ピストン14、吸気ポート15、排気ポート16、吸気弁17、及び排気弁18を有する。シリンダ13内には、点火装置11A、シリンダヘッド12、ピストン14、吸気弁17及び排気弁18に囲まれることで、エンジン10の主燃焼室19が形成されている。
As shown in FIG. 1, an internal combustion engine (engine) 10 has an ignition device 11A, a cylinder head 12, a cylinder 13, a piston 14, an intake port 15, an exhaust port 16, an intake valve 17, and an exhaust valve 18. A main combustion chamber 19 of the engine 10 is formed in the cylinder 13 by being surrounded by the igniter 11A, the cylinder head 12, the piston 14, the intake valve 17 and the exhaust valve 18.
点火装置11Aの先端は、シリンダヘッド12に主燃焼室19側に突出して設けられている。点火装置11Aは、レーザ装置21、窓部材22、筺体(ハウジング)23、プレチャンバーキャップ(仕切部材)24A、及び第1の干渉部材25Aを有する。主燃焼室19内に供給された混合気が、主燃焼室19からプレチャンバーキャップ24Aの複数の連通孔(プレチャンバー孔)241を通して、プレチャンバーキャップ24Aの内部のプレチャンバーである予備燃焼室26に供給される。予備燃焼室26に供給された混合気中にレーザ光LBを照射して、レーザ光LBを集光させる。レーザ光LBの集光点を点火点(ブレイクダウンポイント)BPとしてプラズマを発生させることで、混合気中の燃料を点火する。点火装置11Aの詳細については、後述する。
The tip of the ignition device 11A is provided on the cylinder head 12 so as to protrude toward the main combustion chamber 19 side. The ignition device 11A includes a laser device 21, a window member 22, a housing (housing) 23, a pre-chamber cap (partition member) 24A, and a first interference member 25A. The air-fuel mixture supplied into the main combustion chamber 19 passes through the plurality of communication holes (prechamber holes) 241 of the prechamber cap 24A from the main combustion chamber 19, and the precombustion chamber 26, which is a prechamber inside the prechamber cap 24A. To be supplied. The laser beam LB is irradiated into the air-fuel mixture supplied to the preliminary combustion chamber 26 to condense the laser beam LB. The fuel in the air-fuel mixture is ignited by generating a plasma with the focusing point of the laser beam LB as an ignition point (breakdown point) BP. Details of the ignition device 11A will be described later.
シリンダヘッド12は、鉄又はアルミ二ウム合金等からなる成型品であるシリンダーブロックによって形成されている。
The cylinder head 12 is formed by a cylinder block which is a molded product made of iron or aluminum alloy.
シリンダ13は、底部を有する筒状の金属部材であり、点火装置11A、吸気弁17、及び排気弁18を受け入れるための複数の開口部を有する。運転状態において、吸気弁17、及び排気弁18は、主燃焼室19内に空気と燃料とが所定の比率で供給されるように開く。
The cylinder 13 is a cylindrical metal member having a bottom and has a plurality of openings for receiving the ignition device 11A, the intake valve 17, and the exhaust valve 18. In the operating state, the intake valve 17 and the exhaust valve 18 open so that air and fuel are supplied into the main combustion chamber 19 at a predetermined ratio.
ピストン14は、図示しないクランク軸と図示しない連結棒とに接続されており、前記クランク軸の回転によって往復運動している。
The piston 14 is connected to a crankshaft (not shown) and a connecting rod (not shown), and reciprocates by the rotation of the crankshaft.
点火装置11A、吸気弁17及び排気弁18は、エンジン10の外部に設けられている、図示しない駆動装置と電気的に接続されており、点火装置11Aは、図示しない制御装置の指示に基づいて前記駆動装置により制御される。
The ignition device 11A, the intake valve 17 and the exhaust valve 18 are electrically connected to a drive device (not shown) provided outside the engine 10, and the ignition device 11A is based on an instruction of a control device (not shown). Controlled by the driving device.
エンジン10の動作について簡単に説明する。吸気弁17が吸気ポート15内を上昇して、吸気ポート15より燃料と空気とを含む可燃性の混合気を主燃焼室19内に噴出させる(吸気工程)。その後、ピストン14が上昇して、混合気が圧縮される(圧縮工程)。主燃焼室19内の圧縮された混合気が点火装置11Aの予備燃焼室26内に供給される。点火装置11Aは、供給された混合気中にレーザ装置21から出射したレーザ光を集光させ、プラズマを発生させる。発生したプラズマにより、混合気中の燃料に点火させる(着火)。予備燃焼室26の中で、燃料の点火により混合気を予備燃焼させる。そして、予備燃焼室26の中で予備燃焼した混合気をプレチャンバーキャップ24Aのプレチャンバー孔241から点火フレア(点火炎)として主燃焼室19内に噴出する。主燃焼室19の混合気中の燃料を点火して主燃焼することで、主燃焼室19内の燃焼ガスが膨張する。これにより、ピストン14が降下する(燃焼工程)。その後、排気弁18が排気ポート16を上昇して、排気ポート16より、燃焼ガスを主燃焼室19の外へ排気する(排気工程)。
The operation of the engine 10 will be briefly described. The intake valve 17 ascends in the intake port 15 to eject a combustible mixture including fuel and air from the intake port 15 into the main combustion chamber 19 (intake process). Thereafter, the piston 14 ascends to compress the mixture (compression step). The compressed air-fuel mixture in the main combustion chamber 19 is supplied into the preliminary combustion chamber 26 of the igniter 11A. The igniter 11A condenses the laser light emitted from the laser device 21 into the supplied air-fuel mixture to generate plasma. The generated plasma ignites the fuel in the mixture (ignition). In the preliminary combustion chamber 26, the air-fuel mixture is pre-combusted by ignition of fuel. Then, the mixture pre-combusted in the pre-combustion chamber 26 is ejected from the pre-chamber hole 241 of the pre-chamber cap 24A into the main combustion chamber 19 as an ignition flare (point flame). The combustion gas in the main combustion chamber 19 is expanded by igniting the fuel in the mixture of the main combustion chamber 19 and performing main combustion. Thereby, piston 14 falls (combustion process). Thereafter, the exhaust valve 18 ascends the exhaust port 16 and exhausts the combustion gas from the main combustion chamber 19 through the exhaust port 16 (exhaust process).
このように、エンジン10では、吸気工程、圧縮工程、燃焼工程、及び排気工程からなる4つ工程を1サイクルとして、一連の工程が繰り返される。そして、主燃焼室19内の気体の体積変化に対応してピストン14が運動し、運動エネルギーを生じさせる。燃料には、例えば、天然ガスや都市ガス等が用いられる。
As described above, in the engine 10, a series of processes is repeated, with four processes including the intake process, the compression process, the combustion process, and the exhaust process being one cycle. Then, the piston 14 moves in response to the volume change of the gas in the main combustion chamber 19 to generate kinetic energy. For example, natural gas or city gas is used as the fuel.
なお、点火装置11Aにおけるレーザ光の出射は、図示していない制御装置の指示に基づいて図示していない駆動装置により制御される。吸気弁17及び排気弁18は、図示していない装置で4行程に対して適切なタイミングで動作している。
The emission of laser light in the ignition device 11A is controlled by a drive device (not shown) based on an instruction of a control device (not shown). The intake valve 17 and the exhaust valve 18 are operated at an appropriate timing for four strokes by a device not shown.
また、エンジン10は、4サイクルエンジンであるが、2サイクルエンジンでもよい。
The engine 10 is a four-stroke engine, but may be a two-stroke engine.
<点火装置>
点火装置11Aについて説明する。点火装置11Aの構成を図2及び図3に示す。図2は、本実施形態に係る点火装置を主燃焼室19側から見た時のプレチャンバーキャップ24Aの構成を示す正面図であり、図3は、図2に示す1A−1A断面図である。なお、図1〜図5中の一点鎖線は、点火装置11Aの長手方向(Z軸方向)の中心線(中心軸)Jを示す。中心軸Jは、レーザ装置から照射されるレーザ光の光軸と一致しており、レーザ装置の中心軸でもある。
<Ignition device>
The ignition device 11A will be described. The configuration of the ignition device 11A is shown in FIG. 2 and FIG. 2 is a front view showing the configuration of the pre-chamber cap 24A when the igniter according to this embodiment is viewed from the main combustion chamber 19 side, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along 1A-1A shown in FIG. . In addition, the dashed-dotted line in FIGS. 1-5 shows the centerline (center axis) J of the longitudinal direction (Z-axis direction) of 11 A of ignition devices. The central axis J coincides with the optical axis of the laser light emitted from the laser device, and is also the central axis of the laser device.
図2及び図3に示すように、点火装置11Aは、レーザ装置21、窓部材22、ハウジング23、プレチャンバーキャップ24A、及び第1の干渉部材25Aを有する。プレチャンバーキャップ24Aの内部にプレチャンバー(予備燃焼室)26が形成される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the igniter 11A includes a laser device 21, a window member 22, a housing 23, a pre-chamber cap 24A, and a first interference member 25A. A pre-chamber (pre-combustion chamber) 26 is formed inside the pre-chamber cap 24A.
レーザ装置21は、レーザ光を射出する光源と、レーザ光を集光させる集光光学系とを有する。レーザ装置21は、光源から射出されたレーザ光LBを予備燃焼室26内に集光させる。レーザ装置21は、その長手方向(Z軸方向)の軸が、ピストン14(図1参照)の往復運動する方向(Z軸方向)と並行となるように配置されている。
The laser device 21 has a light source for emitting a laser beam and a focusing optical system for focusing the laser beam. The laser device 21 condenses the laser beam LB emitted from the light source into the preliminary combustion chamber 26. The laser device 21 is disposed such that the axis in the longitudinal direction (Z-axis direction) is parallel to the reciprocating direction (Z-axis direction) of the piston 14 (see FIG. 1).
前記光源としては、例えば、面発光レーザや端面発光レーザ等の半導体レーザ等を用いることができる。中でも、前記光源として、面発光レーザを用いることが好ましい。面発光レーザは、励起用光源であり、複数の発光部を有している。各発光部は、垂直共振器型の面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)である。面発光レーザから出射されるレーザ光の波長は、例えば、約808nmである。面発光レーザは、出射されるレーザ光の、温度による波長ずれが非常に小さい。そのため、面発光レーザは、波長ずれによって特性が大きく変化するQスイッチ式のレーザ共振器でレーザ光のエネルギー密度を高めるのに有利な光源である。面発光レーザは、図示しない駆動装置と電気的に接続されており、図示しないエンジン制御装置の指示に基づいて、面発光レーザが駆動して、面発光レーザからレーザ光が出射される。
As the light source, for example, a semiconductor laser such as a surface emitting laser or an edge emitting laser can be used. Among these, it is preferable to use a surface emitting laser as the light source. The surface emitting laser is a light source for excitation and has a plurality of light emitting units. Each light emitting unit is a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser). The wavelength of the laser light emitted from the surface emitting laser is, for example, about 808 nm. A surface emitting laser has a very small wavelength shift due to temperature of emitted laser light. Therefore, a surface emitting laser is a light source advantageous for increasing the energy density of laser light with a Q switch type laser resonator whose characteristics largely change due to wavelength shift. The surface emitting laser is electrically connected to a driving device (not shown), and the surface emitting laser is driven based on an instruction from an engine control device (not shown) to emit laser light from the surface emitting laser.
集光光学系は、少なくとも1つの集光レンズを有する。集光レンズは、レーザ光の断面積等に応じて適切なものが選択される。集光光学系は、光源から出射されたレーザ光LBを集光する。
The condensing optical system has at least one condensing lens. An appropriate condenser lens is selected according to the cross-sectional area of the laser beam and the like. The condensing optical system condenses the laser light LB emitted from the light source.
集光光学系は、集光レンズの他に、レーザ光を発散する凹レンズ、レーザ光をコリメートするコリメートレンズを有していてもよい。また、集光光学系は、光ファイバやQスイッチ式のレーザ共振器等の他の光学素子を有していてもよい。
The condensing optical system may include, in addition to the condensing lens, a concave lens that diverges laser light and a collimator lens that collimates the laser light. Further, the focusing optical system may have another optical element such as an optical fiber or a Q switch type laser resonator.
集光光学系は、光ファイバを備えることで、光源から出射されたレーザ光を光ファイバの一端に入射させ、その他端から出射させることができる。そのため、レーザ光は光ファイバ一端を介して任意の場所から出射させることができるので、光源や集光光学系の配置の自由度が増大する。また、エンジン10(図1参照)の周辺の高温領域から光源を遠ざけることができるので、エンジン10の冷却方法の幅を広げることができる。さらに、振動源であるエンジン10(図1参照)から光源を遠ざけた位置に設けることができるので、光源から出射されるレーザ光のぶれを防ぐことができる。
The condensing optical system includes an optical fiber, so that the laser light emitted from the light source can be incident on one end of the optical fiber and can be emitted from the other end. Therefore, the laser beam can be emitted from an arbitrary place via one end of the optical fiber, so that the degree of freedom in the arrangement of the light source and the condensing optical system is increased. Moreover, since the light source can be kept away from the high temperature area around the engine 10 (see FIG. 1), the width of the method of cooling the engine 10 can be expanded. Furthermore, since the light source can be provided at a distance from the engine 10 (see FIG. 1) which is a vibration source, blurring of the laser light emitted from the light source can be prevented.
集光光学系は、Qスイッチ式のレーザ共振器を備えることで、レーザ共振器に入射されたレーザ光のエネルギー密度が高められ、波長が例えば約1064nmのレーザ光を短いパルス幅で出射させることができる。レーザ共振器に入射されたレーザ光は、レーザ共振器内で共振し増幅することで、レーザ光のエネルギー密度が高くなる。そして、レーザ光の吸収量が飽和すると、Qスイッチ発振が発生する。これにより、エネルギー密度の高いレーザ光がレーザ共振器から短いパルス幅でエネルギーを集中させて出射される。なお、集光光学系がレーザ共振器を備える場合、レーザ共振器に入射されるレーザ光を、「励起光」ともいう。レーザ共振器から出射されるレーザ光を、パルスレーザ光ともいう。パルスレーザ光の波長は、例えば、約1064nmである。
The condensing optical system includes a Q-switch type laser resonator, so that the energy density of laser light incident on the laser resonator is increased, and laser light having a wavelength of, for example, about 1064 nm is emitted with a short pulse width. Can do. The energy density of the laser light is increased by resonating and amplifying the laser light incident on the laser resonator in the laser resonator. When the amount of laser light absorption is saturated, Q-switch oscillation occurs. As a result, a laser beam with a high energy density is emitted from the laser resonator with its energy concentrated at a short pulse width. In addition, when a condensing optical system is equipped with a laser resonator, the laser beam which injects into a laser resonator is also called "excitation light." Laser light emitted from the laser resonator is also referred to as pulsed laser light. The wavelength of the pulse laser beam is, for example, about 1064 nm.
レーザ装置21は、集光光学系によりレーザ光を集光させることで、集光点で高いエネルギー密度を得ることができる。集光されたレーザ光LBは、ある一定のエネルギー密度を超えると、予備燃焼室26内の混合気に含まれる気体を構成する分子が電離し、陽イオンと電子とに別れ、プラズマ化(ブレークダウン)する。
The laser device 21 can obtain a high energy density at the focusing point by focusing the laser light by the focusing optical system. When the focused laser beam LB exceeds a certain energy density, molecules constituting the gas in the mixture in the precombustion chamber 26 are ionized, separated into cations and electrons, and converted into plasma (break) Down).
窓部材22は、図3に示すように、光学窓221と、光学窓保持部材222とを有する。集光光学系から出射されたレーザ光LBは、光学窓221を透過して、予備燃焼室26内で集光される。
As shown in FIG. 3, the window member 22 includes an optical window 221 and an optical window holding member 222. The laser beam LB emitted from the condensing optical system passes through the optical window 221 and is condensed in the preliminary combustion chamber 26.
光学窓221は、図3に示すように、レーザ装置21から出射されるレーザ光LBの光路上に配置されている。
The optical window 221 is disposed on the light path of the laser beam LB emitted from the laser device 21 as shown in FIG.
光学窓221の平面視における形状は、特に限定されるものではなく、例えば、矩形状、円形状、楕円状、長方形状、多角形状等であってもよい。
The shape in plan view of the optical window 221 is not particularly limited, and may be, for example, a rectangular shape, a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, or a polygonal shape.
光学窓221は、透明又は半透明の材料で構成される。光学窓221の材料としては、例えば、光学ガラス、耐熱ガラス、石英ガラス、サファイアガラス等を用いることができる。特に、光学窓221は、予備燃焼室26内に発生する燃焼圧力からハウジング23の内部の光学部材等を保護するため、十分な耐圧強度が必要となる。光学窓221の材料としては、光学窓221の厚みが薄くても、高温高圧環境下で優れた耐久性を有するサファイアガラスを用いることが好ましい。
The optical window 221 is made of a transparent or translucent material. As a material of the optical window 221, optical glass, heat-resistant glass, quartz glass, sapphire glass etc. can be used, for example. In particular, since the optical window 221 protects the optical members and the like inside the housing 23 from the combustion pressure generated in the preliminary combustion chamber 26, it needs a sufficient pressure resistance. As a material of the optical window 221, it is preferable to use sapphire glass having excellent durability under a high temperature and high pressure environment even if the thickness of the optical window 221 is thin.
光学窓221は、レーザ光が通過する入射面に反射防止(AR:Anti Reflection)膜(AR膜)を有してもよい。反射防止膜は、光学窓221の入射面に設けられ、レーザ光の反射を抑制する膜である。反射防止膜は、波長が1064nmのレーザ光に対しては高い透過率を有する。
The optical window 221 may have an anti-reflection (AR: Anti Reflection) film (AR film) on the incident surface through which the laser light passes. The antireflection film is a film that is provided on the incident surface of the optical window 221 and suppresses reflection of laser light. The antireflective film has high transmittance to laser light having a wavelength of 1064 nm.
反射防止膜を形成する材料としては、例えば、Si、Na、Al、Ca、Mg、B、C、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Zr、Nb、Ru、Pd、Ag、In、Sn、Hf、Ta、W、Ot、Au、及びBiのいずれかを主成分とする材料、又は前記主成分の窒化物、酸化物、炭化物、及びフッ化物のいずれかを少なくとも一つ含む材料を用いることができる。反射防止膜を光学窓221に形成する方法としては、例えば、蒸着、スパッタ、溶射、塗布、又はゾルゲル法等を用いることができる。反射防止膜は、一層でもよいし、多層でもよい。
As a material for forming the antireflective film, for example, Si, Na, Al, Ca, Mg, B, C, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sr, A material mainly containing any one of Zr, Nb, Ru, Pd, Ag, In, Sn, Hf, Ta, W, Ot, Au, and Bi, or a nitride, oxide, carbide, and A material containing at least one of fluorides can be used. As a method for forming the antireflective film on the optical window 221, for example, vapor deposition, sputtering, thermal spraying, coating, or a sol-gel method can be used. The antireflection film may be a single layer or a multilayer.
光学窓保持部材222は、図3に示すように、ハウジング23の内面に固定されている。光学窓保持部材222は、溶接、ねじ止め、焼きばめ、接着等によりハウジング23の内面に固定できる。
The optical window holding member 222 is fixed to the inner surface of the housing 23 as shown in FIG. The optical window holding member 222 can be fixed to the inner surface of the housing 23 by welding, screwing, shrink fitting, bonding or the like.
光学窓保持部材222は、その内面で、接合材としてロウ材を用いてロウ付けにより、光学窓221を固定して保持できる。なお、接合材として、ロウ材の他に、高温での耐熱性を有する他の接合材を用いてもよい。また、接合材を用いずに、ねじ止めや焼きばめ等により、光学窓保持部材222に光学窓221を固定してもよい。
The optical window holding member 222 can fix and hold the optical window 221 by brazing using a brazing material as a bonding material on its inner surface. In addition to the brazing material, another bonding material having heat resistance at high temperature may be used as the bonding material. Alternatively, the optical window 221 may be fixed to the optical window holding member 222 by screwing or shrink fitting without using a bonding material.
光学窓保持部材222を形成する材料としては、例えば、鉄、ニッケル、Ni−Fe系合金、Ni−Cr−Fe系合金、Ni−Co−Fe系合金、ステンレス等の耐熱性金属材料を用いることができる。Ni−Cr−Fe系合金として、例えば、インコネル等が挙げられる。Ni−Co−Fe系合金として、例えば、コバール等が挙げられる。中でも、本実施形態では、光学窓221は、サファイアで形成されることが好ましいことから、光学窓保持部材222を形成する材料は、サファイアと熱膨張係数の近いコバールを使用することが好ましい。
As a material for forming the optical window holding member 222, for example, a heat-resistant metal material such as iron, nickel, a Ni—Fe alloy, a Ni—Cr—Fe alloy, a Ni—Co—Fe alloy, or stainless steel is used. Can do. Examples of the Ni—Cr—Fe alloy include inconel. Examples of the Ni—Co—Fe alloy include Kovar. Among them, in the present embodiment, it is preferable that the optical window 221 be formed of sapphire, and therefore, it is preferable to use Kovar, which has a thermal expansion coefficient close to that of sapphire, as the material forming the optical window holding member 222.
光学窓保持部材222は、光学窓保持部材222を固定するハウジング23と同一材料で形成することが好ましい。光学窓保持部材222及びハウジング23は、予備燃焼室26に晒されているので、予備燃焼室26の温度の影響を受けやすい。光学窓保持部材222及びハウジング23が、同一材料で形成されていれば、同じ熱膨張係数を有する。そのため、光学窓保持部材222及びハウジング23が予備燃焼室26の温度の影響を受けて高温(例えば、数百℃〜約1000℃程度)になっても、熱膨張係数の差により生じる応力が光学窓保持部材222とハウジング23との接合部に加わることを抑制できる。これにより、応力差に起因して、光学窓保持部材222とハウジング23との接合部が引っ張られ、前記接合部に亀裂が生じる等の接合部に加わる負荷を軽減できるので、光学窓221を光学窓保持部材222に安定して固定することができる。
The optical window holding member 222 is preferably formed of the same material as the housing 23 that fixes the optical window holding member 222. Since the optical window holding member 222 and the housing 23 are exposed to the preliminary combustion chamber 26, they are susceptible to the temperature of the preliminary combustion chamber 26. If the optical window holding member 222 and the housing 23 are made of the same material, they have the same thermal expansion coefficient. Therefore, even if the optical window holding member 222 and the housing 23 become high temperature (for example, several hundred degrees C. to about 1000 degrees C.) under the influence of the temperature of the preliminary combustion chamber 26, the stress caused by the difference of the thermal expansion coefficient It can suppress joining to the junction part of the window holding member 222 and the housing 23. FIG. Thereby, due to the stress difference, the joint portion between the optical window holding member 222 and the housing 23 is pulled, and the load applied to the joint portion such as a crack in the joint portion can be reduced. It can be stably fixed to the window holding member 222.
プレチャンバーキャップ24Aは、図3に示すように、ハウジング23の端部から主燃焼室19側に突出し、内部に所定の空間(プレチャンバー)が形成されるように設けられている。プレチャンバーが、予備燃焼室26となる。プレチャンバーキャップ24Aは、ロウ材や溶接等によりハウジング23と接合されている。プレチャンバーキャップ24Aは、点火装置11Aの軸方向(Z軸方向)から見た時、ハウジング23と同様、円型に形成されている。
As shown in FIG. 3, the pre-chamber cap 24A protrudes from the end of the housing 23 to the main combustion chamber 19 side, and is provided such that a predetermined space (pre-chamber) is formed inside. The pre-chamber becomes the preliminary combustion chamber 26. The pre-chamber cap 24A is joined to the housing 23 by brazing material or welding. The pre-chamber cap 24A is formed in a circular shape like the housing 23 when viewed from the axial direction (Z-axis direction) of the igniter 11A.
プレチャンバーキャップ24Aは、例えば、鉄、Ni−Fe系合金、Cr−Fe系合金、Ni−Cr−Fe系合金、Ni−Co−Fe系合金、ステンレス等の耐熱性金属が用いられる。Ni−Cr−Fe系合金として、例えば、インコネル等が挙げられる。Ni−Co−Fe系合金として、例えば、コバール等が挙げられる。
As the pre-chamber cap 24A, for example, a heat resistant metal such as iron, a Ni-Fe alloy, a Cr-Fe alloy, a Ni-Cr-Fe alloy, a Ni-Co-Fe alloy, or stainless steel is used. Examples of the Ni—Cr—Fe alloy include inconel. Examples of the Ni—Co—Fe alloy include Kovar.
プレチャンバーキャップ24Aは、図2及び図3に示すように、プレチャンバーキャップ24Aの内周面24bに、主燃焼室19と予備燃焼室26とを連通する連通孔(プレチャンバー孔)241A〜241Dを有する。本実施形態では、プレチャンバーキャップ24Aの軸方向(Z軸方向)に対して直交する面である内周面24bに設けられるプレチャンバー孔241A〜241Dを、第1プレチャンバー孔という。
As shown in FIGS. 2 and 3, the pre-chamber cap 24A communicates with the main combustion chamber 19 and the pre-combustion chamber 26 on the inner circumferential surface 24b of the pre-chamber cap 24A (pre-chamber holes) 241A-241D. Have In the present embodiment, the pre-chamber holes 241A to 241D provided on the inner circumferential surface 24b which is a plane orthogonal to the axial direction (Z-axis direction) of the pre-chamber cap 24A is referred to as a first pre-chamber hole.
第1プレチャンバー孔241A〜241Dは、プレチャンバーキャップ24Aの内周面24bの周方向にほぼ等間隔に円状に設けられている。主燃焼室19内に供給された混合気は、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通して、予備燃焼室26内に供給される。
The first pre-chamber holes 241A to 241D are provided in a circle at substantially equal intervals in the circumferential direction of the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24A. The air-fuel mixture supplied into the main combustion chamber 19 is supplied from the main combustion chamber 19 into the pre-combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D.
第1プレチャンバー孔241A〜241Dは、図3に示すように、それぞれの軸線(孔の中心軸)が点火点BPと重ならないようプレチャンバーキャップ24Aの内周面24bに設けることが好ましい。これにより、点火点BPに混合気が流れるのを低減できるため、点火点BP及びその付近(点火点BP付近)における混合気の流速は低下する。なお、図3では、第1プレチャンバー孔241B及び241Dの軸線のみを示すが、他の第1プレチャンバー孔241A及び241Cの軸線も第1プレチャンバー孔241B及び241Dの軸線と同様の傾きを示す。
As shown in FIG. 3, the first pre-chamber holes 241A to 241D are preferably provided on the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24A so that the respective axes (center axes of the holes) do not overlap the ignition point BP. This can reduce the flow of the air-fuel mixture to the ignition point BP, so the flow velocity of the air-fuel mixture at and near the ignition point BP (near the ignition point BP) decreases. In FIG. 3, only the axes of the first pre-chamber holes 241B and 241D are shown, but the axes of the other first pre-chamber holes 241A and 241C have the same inclination as the axes of the first pre-chamber holes 241B and 241D. .
図3に示すように、第1プレチャンバー孔241A〜241Dは、それぞれの軸線が第1の干渉部材25Aと交わるようにプレチャンバーキャップ24Aの内周面24bに設けられている。第1プレチャンバー孔241A〜241Dから予備燃焼室26内に流入した混合気は第1の干渉部材25Aに衝突しやすくなるので、混合気の流れの向きは変えやすく、混合気は光学窓221側に向かって流れやすくなる。そのため、点火点BP及びその周囲における混合気の流速は低下する。
As shown in FIG. 3, the first pre-chamber holes 241A to 241D are provided on the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24A so that the respective axes intersect the first interference member 25A. Since the air-fuel mixture flowing into the preliminary combustion chamber 26 from the first pre-chamber holes 241A to 241D easily collides with the first interference member 25A, the flow direction of the air-fuel mixture can be easily changed, and the air-fuel mixture is on the optical window 221 side. It becomes easy to flow toward. Therefore, the flow velocity of the air-fuel mixture at and around the ignition point BP is reduced.
図3に示すように、第1プレチャンバー孔241A〜241Dは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの向きがそれぞれの軸線の交点の近くに点火点BPが位置するように設けることが好ましい。第1プレチャンバー孔241A〜241Dのうち対向する孔同士の軸線は、第1の干渉部材25Aの一部と交わるように設けられている。そのため、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って予備燃焼室26内に供給された混合気は、点火点BP及びその周囲に向かって流れる際に、第1の干渉部材25Aで変更される。
As shown in FIG. 3, it is preferable that the first pre-chamber holes 241A to 241D be provided such that the ignition points BP are positioned near the intersections of the axes of the first pre-chamber holes 241A to 241D. Of the first pre-chamber holes 241A to 241D, the axes of the opposing holes are provided so as to intersect with a part of the first interference member 25A. Therefore, when the air-fuel mixture supplied from the main combustion chamber 19 into the pre-combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D flows into the ignition point BP and its surroundings, the first interference member 25A Will be changed.
第1プレチャンバー孔241A〜241Dは、図2に示すように、第1プレチャンバー孔241A〜241Dのいずれかと、第1の干渉部材25Aを介して対向した位置(第1の干渉部材25Aを介して反対側の位置)に設けられている。本実施形態では、第1プレチャンバー孔241A〜241Dのうち、第1プレチャンバー孔241Aと第1プレチャンバー孔241Cとが第1の干渉部材25Aを介して対向するように設けられている。第1プレチャンバー孔241Bと第1プレチャンバー孔241Dとが第1の干渉部材25Aを介して対向するように設けられている。なお、対向した位置とは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dのいずれか一つの孔と、他の孔とが、第1の干渉部材25Aを介して完全に反対側の位置である必要はなく、一部ずれていてもよい。
As shown in FIG. 2, the first pre-chamber holes 241A to 241D oppose any one of the first pre-chamber holes 241A to 241D via the first interference member 25A (via the first interference member 25A). And the opposite side). In the present embodiment, among the first pre-chamber holes 241A to 241D, the first pre-chamber hole 241A and the first pre-chamber hole 241C are provided to face each other via the first interference member 25A. The first pre-chamber hole 241B and the first pre-chamber hole 241D are provided to face each other via the first interference member 25A. Note that the opposed positions do not require that any one of the first pre-chamber holes 241A to 241D and the other holes are completely opposite positions via the first interference member 25A. , It may be partially off.
また、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの数は、偶数であるが、偶数でも奇数でもよい。なお、第1プレチャンバー孔の数が奇数の場合は、いずれか一つの第1プレチャンバー孔は、第1の干渉部材25Aを介して対向した位置に他の第1プレチャンバー孔は存在しないことになる。
The number of first pre-chamber holes 241A to 241D is an even number, but may be an even number or an odd number. When the number of the first pre-chamber holes is an odd number, any one of the first pre-chamber holes should not have another first pre-chamber hole at a position facing through the first interference member 25A. become.
第1の干渉部材25Aは、図3に示すように、プレチャンバーキャップ24Aの主燃焼室19側(すなわち、ピストン14(図1参照)側)の前方内面24aに前方内面24aから内側に向かって突出するように設けられている。すなわち、第1の干渉部材25Aの軸方向(Z軸方向)の厚さがプレチャンバーキャップ24Aの厚さよりも大きくなるように形成されている。本実施形態では、第1の干渉部材25Aは、円柱状に形成されている。
As shown in FIG. 3, the first interference member 25 </ b> A extends inward from the front inner surface 24 a to the front inner surface 24 a on the main combustion chamber 19 side (that is, the piston 14 (see FIG. 1) side) of the pre-chamber cap 24 </ b> A. It is provided to protrude. That is, the first interference member 25A is formed such that the thickness in the axial direction (Z-axis direction) is larger than the thickness of the pre-chamber cap 24A. In the present embodiment, the first interference member 25A is formed in a cylindrical shape.
第1の干渉部材25Aは、混合気の流速を低減する機能と、混合気の流れの向きを変える機能との何れか一方又は両方の機能を有する。すなわち、第1の干渉部材25Aは、流速低減部材又は流向変更部材として機能することができる。
The first interference member 25A has one or both of a function of reducing the flow rate of the air-fuel mixture and a function of changing the flow direction of the air-fuel mixture. That is, the first interference member 25A can function as a flow velocity reducing member or a flow direction changing member.
第1の干渉部材25Aは、上述の通り、図3に示すように、第1プレチャンバー孔241A〜241Dのそれぞれの軸線と交わるように、前方内面24aに設けられている。これにより、第1プレチャンバー孔241A〜241Dから予備燃焼室26内に流入した混合気は第1の干渉部材25Aに衝突することで、混合気の流れの向きは変わり、混合気は光学窓221側に向かって流れやすくなる。そのため、点火点BP及びその付近における混合気の流速は低下する。
As described above, the first interference member 25A is provided on the front inner surface 24a so as to intersect with the respective axes of the first pre-chamber holes 241A to 241D, as shown in FIG. Thus, the air-fuel mixture flowing into the pre-combustion chamber 26 from the first pre-chamber holes 241A-241D collides with the first interference member 25A, thereby changing the flow direction of the air-fuel mixture. It becomes easy to flow toward the side. Therefore, the flow velocity of the mixture at and around the ignition point BP is reduced.
第1の干渉部材25Aは、第1の干渉部材25Aの端面25aに点火点BPが近接するように設計されている。第1の干渉部材25Aの端面25a付近には混合気の境界層が形成される。境界層内では混合気の流速が遅くなる。そのため、端面25aを点火点BPに近接した位置に設けることで、点火点BPは混合気の境界層内に含められるので、初期火炎は安定して形成されやすくなる。
The first interference member 25A is designed such that the ignition point BP approaches the end face 25a of the first interference member 25A. An air-fuel mixture boundary layer is formed in the vicinity of the end surface 25a of the first interference member 25A. In the boundary layer, the flow rate of the air-fuel mixture becomes slow. Therefore, by providing the end face 25a at a position close to the ignition point BP, the ignition point BP is included in the boundary layer of the air-fuel mixture, so that the initial flame tends to be stably formed.
本実施形態では、第1の干渉部材25Aは、点火点BPと第1の干渉部材25Aの端面25aまでの距離が、プレチャンバーキャップ24Aの内径に対して、30%以下であるように配置されていることが好ましい。そして、第1の干渉部材25Aは、点火点BPと第1プレチャンバー孔241A〜241Dのそれぞれの軸線までの距離が、プレチャンバーキャップ24Aの内径に対し、50%以下の範囲であるように配置されていることが好ましい。これにより、点火点BP及びその周囲を流れる混合気の流速を低減できると共に、点火点BP及びその周囲以外を流れる混合気の流速を高めることができる。予備燃焼室26内の混合気の流速が早いほど、予備燃焼室26内に生じる火炎は早く広がりやすいので、点火炎の噴射が強くなる。
In the present embodiment, the first interference member 25A is arranged such that the distance between the ignition point BP and the end surface 25a of the first interference member 25A is 30% or less with respect to the inner diameter of the pre-chamber cap 24A. It is preferable. The first interference member 25A is arranged such that the distance between the ignition point BP and each of the first prechamber holes 241A to 241D is 50% or less of the inner diameter of the prechamber cap 24A. It is preferable that Thereby, the flow velocity of the air-fuel mixture flowing around the ignition point BP and its surroundings can be reduced, and the flow velocity of the air-fuel mixture flowing outside the ignition point BP and its surroundings can be increased. As the flow velocity of the air-fuel mixture in the preliminary combustion chamber 26 is higher, the flame generated in the preliminary combustion chamber 26 tends to spread more quickly, and the point flame injection becomes stronger.
第1の干渉部材25Aは、図2に示すように、第1プレチャンバー孔241A〜241Dのうち、対向するプレチャンバー孔同士をむすぶ直線と交わるように設けることが好ましい。本実施形態では、第1の干渉部材25Aの一部が、対向する第1プレチャンバー孔241Aと第1プレチャンバー孔241Cとを結ぶ直線、及び対向する第1プレチャンバー孔241Bと第1プレチャンバー孔241Dとを結ぶ直線と交わるように設けられている。これにより、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って予備燃焼室26内に供給された混合気は、第1の干渉部材25Aに当たり易くなり、混合気の流れの向きが変更される。
As shown in FIG. 2, the first interference member 25 </ b> A is preferably provided so as to intersect the facing pre-chamber holes among the first pre-chamber holes 241 </ b> A to 241 D with a straight line. In this embodiment, a part of the first interference member 25A is a straight line connecting the facing first pre-chamber hole 241A and the first pre-chamber hole 241C, and the facing first pre-chamber hole 241B and the first pre-chamber It is provided so as to intersect with a straight line connecting the hole 241D. Thus, the air-fuel mixture supplied from the main combustion chamber 19 into the preliminary combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D is more likely to hit the first interference member 25A, and the flow direction of the air-fuel mixture is changed. Is done.
第1の干渉部材25Aを形成する材料は、特に限定されないが、プレチャンバーキャップ24Aと同様の材料を用いて作製することができる。
The material forming the first interference member 25A is not particularly limited, but can be manufactured using the same material as the pre-chamber cap 24A.
上記のように構成された点火装置11Aでは、図4に示すように、レーザ装置21から出射されたレーザ光LBは、光学窓221を通って、予備燃焼室26内で集光する。主燃焼室19に供給された混合気は、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って、予備燃焼室26内に強制的に供給されると、レーザ光LBの集光点が点火点BPとなり、混合気中の燃料が燃焼する(予備燃焼)。燃料が予備燃焼することで、図4に示すように、点火フレア(点火炎)31が発生する。発生した点火炎31は、第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って、主燃焼室19に噴射される。主燃焼室19に噴射した点火炎31が主燃焼室19の混合気中の燃料を点火して燃焼する(主燃焼)。また、点火炎31が第1プレチャンバー孔241A〜241Dから主燃焼室19に噴出することで、主燃焼室19の着火エネルギーを増大させる。
In the ignition device 11A configured as described above, the laser light LB emitted from the laser device 21 is condensed in the preliminary combustion chamber 26 through the optical window 221 as shown in FIG. When the air-fuel mixture supplied to the main combustion chamber 19 is forcibly supplied from the main combustion chamber 19 through the first pre-chamber holes 241A to 241D into the preliminary combustion chamber 26, the condensing point of the laser beam LB. Becomes the ignition point BP, and the fuel in the air-fuel mixture burns (preliminary combustion). As the fuel pre-burns, an ignition flare (point flame) 31 is generated as shown in FIG. The generated point flame 31 is injected into the main combustion chamber 19 through the first pre-chamber holes 241A to 241D. The point flame 31 injected into the main combustion chamber 19 ignites and burns the fuel in the mixture of the main combustion chamber 19 (main combustion). In addition, the ignition flame of the main combustion chamber 19 is increased by the point flame 31 spouting from the first pre-chamber holes 241A to 241D to the main combustion chamber 19.
このとき、図3に示すように、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って予備燃焼室26内に混合気が供給される。混合気が予備燃焼室26内に流入すると、図3に示すように、混合気は流れF1−1に沿って流れる。混合気は、第1の干渉部材25Aと衝突すると、混合気の流れの向きが変わり、流れF1−2となって、混合気は、光学窓221及び光学窓保持部材222を備える窓部材22側に向かって流れる。混合気が窓部材22に衝突すると、流れF1−3のように、混合気の流れは反転して、第1の干渉部材25Aに向かって流れる。混合気は、点火点BP及びその周辺において、流れF1−4のように、第1の干渉部材25Aに向かって流れる。予備燃焼室26の混合気は、点火点BPで予備燃焼した後、第1プレチャンバー孔241A〜241D(図2参照)から点火炎31(図4参照)となって排出される。本実施形態では、点火点BP及びその周囲は、第1の干渉部材25Aの端面25aの混合気の境界層に入っているため、混合気の流速が低減し、安定した初期火炎の形成に有利になる。
At this time, as shown in FIG. 3, the air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the preliminary combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D. When the air-fuel mixture flows into the preliminary combustion chamber 26, as shown in FIG. 3, the air-fuel mixture flows along the flow F1-1. When the air-fuel mixture collides with the first interference member 25A, the flow direction of the air-fuel mixture changes to become a flow F1-2, and the air-fuel mixture is on the side of the window member 22 including the optical window 221 and the optical window holding member 222. It flows toward. When the air-fuel mixture collides with the window member 22, the flow of the air-fuel mixture is reversed and flows toward the first interference member 25A as in the flow F1-3. The air-fuel mixture flows toward the first interference member 25A at and around the ignition point BP, as in the flow F1-4. The air-fuel mixture in the preliminary combustion chamber 26 is preliminarily burned at the ignition point BP, and then discharged from the first prechamber holes 241A to 241D (see FIG. 2) as an ignition flame 31 (see FIG. 4). In the present embodiment, the ignition point BP and its surroundings are in the boundary layer of the air-fuel mixture on the end surface 25a of the first interference member 25A, so that the flow rate of the air-fuel mixture is reduced, which is advantageous for the formation of a stable initial flame. become.
混合気の流れが流れF1−1から流れF1−2に変わることで、点火点BPは第1プレチャンバー孔241A〜241Dからの混合気の流れに晒されない。そのため、燃料が燃焼する初期の段階で安定して火炎を形成できる。
By changing the flow of the mixture from the flow F1-1 to the flow F1-2, the ignition point BP is not exposed to the flow of the mixture from the first pre-chamber holes 241A to 241D. Therefore, the flame can be stably formed at the initial stage of the fuel combustion.
以上のように、点火装置11Aは、プレチャンバーキャップ24Aの内部の予備燃焼室26に、第1の干渉部材25Aを、プレチャンバーキャップ24Aの主燃焼室19側の前方内面24aから内側に向かって突出するように設けている。第1の干渉部材25Aは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dのそれぞれの軸線と交わるように、前方内面24aに設けられている。第1プレチャンバー孔241A〜241Dは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線上の近くに点火点BPが存在するように設けられている。第1の干渉部材25Aが第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線と交わるように設けられることで、第1の干渉部材25Aは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dから予備燃焼室26内に流入する混合気の流れの向きを変更できる。その結果、点火点BP及びその周囲における混合気の流速を遅くできる。これにより、点火点BPにおいて安定して初期火炎を形成できるので、燃料の点火時に安定して燃料を点火させることができる。この結果、予備燃焼室26内で、レーザ光LBによる燃料の点火の安定性を高めることができる。また、点火点BP及びその周囲以外の混合気の流速を維持することができるので、第1プレチャンバー孔241A〜241Dから点火炎31(図4参照)を主燃焼室19に均一に噴射できる。
As described above, in the ignition device 11A, the first interference member 25A is inserted into the preliminary combustion chamber 26 inside the pre-chamber cap 24A, from the front inner surface 24a on the main combustion chamber 19 side of the pre-chamber cap 24A. It is provided so as to protrude. The first interference member 25A is provided on the front inner surface 24a so as to intersect the axes of the first pre-chamber holes 241A to 241D. The first pre-chamber holes 241A-241D are provided such that the ignition point BP is present near the axis of the first pre-chamber holes 241A-241D. By providing the first interference member 25A so as to intersect the axis of the first prechamber holes 241A to 241D, the first interference member 25A flows into the preliminary combustion chamber 26 from the first prechamber holes 241A to 241D. Change the direction of the mixture flow. As a result, it is possible to slow the flow rate of the mixture at the ignition point BP and its surroundings. Thus, the initial flame can be stably formed at the ignition point BP, so that the fuel can be stably ignited at the time of ignition of the fuel. As a result, the stability of fuel ignition by the laser beam LB in the preliminary combustion chamber 26 can be enhanced. Further, since the flow rate of the air-fuel mixture other than the ignition point BP and its surroundings can be maintained, the ignition flame 31 (see FIG. 4) can be uniformly injected into the main combustion chamber 19 from the first prechamber holes 241A to 241D.
点火装置11Aは、第1の干渉部材25Aを、第1の干渉部材25Aの端面25a付近に形成される境界層中に点火点が存在するように設けている。境界層中の混合気の流速は境界層外の流速よりも遅くできるので、点火点BP及びその周囲を流れる混合気の流速を遅くできる。これにより、点火点BP及びその周囲における混合気の流速を遅くできる。
The ignition device 11A is provided with the first interference member 25A such that the ignition point is present in the boundary layer formed in the vicinity of the end face 25a of the first interference member 25A. Since the flow velocity of the air-fuel mixture in the boundary layer can be made slower than the flow velocity outside the boundary layer, the flow velocity of the air-fuel mixture flowing around the ignition point BP and its surroundings can be lowered. This makes it possible to slow the flow rate of the air-fuel mixture at and around the ignition point BP.
点火装置11Aは、第1の干渉部材25Aを、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線と交わるように設けている。これにより、第1プレチャンバー孔241A〜241Dから供給される混合気は第1の干渉部材25Aに当たり易くなるため、点火点BP及びその周囲における混合気の流速を遅くできる。この結果、燃料の点火時に安定して燃料を点火させることができる。また、点火点BP及びその周囲以外の混合気の流速を維持することができるので、第1プレチャンバー孔241A〜241Dから点火炎31(図4参照)は主燃焼室19に均一に噴射させ易くなる。
The ignition device 11A is provided with the first interference member 25A so as to intersect the axis of the first pre-chamber holes 241A to 241D. As a result, the air-fuel mixture supplied from the first pre-chamber holes 241A to 241D easily hits the first interference member 25A, so that the flow rate of the air-fuel mixture around the ignition point BP and its surroundings can be reduced. As a result, the fuel can be ignited stably when the fuel is ignited. Further, since the flow rate of the air-fuel mixture other than the ignition point BP and its surroundings can be maintained, the ignition flame 31 (see FIG. 4) can be easily injected uniformly into the main combustion chamber 19 from the first prechamber holes 241A to 241D. Become.
点火装置11Aは、第1の干渉部材25Aを、第1の干渉部材25Aを介して対向する第1プレチャンバー孔241Aと第1プレチャンバー孔241Cとを結ぶ直線、及び第1の干渉部材25Aを介して対向する第1プレチャンバー孔241Bと第1プレチャンバー孔241Dとを結ぶ直線に交わるように設けている。これにより、第1プレチャンバー孔241A〜241Dから供給される混合気が第1の干渉部材25Aに当たり易くなる。この結果、点火点BP及びその周囲における混合気の流速を遅くできるので、燃料の点火時に安定して燃料を点火させることができる。また、点火点BP及びその周囲以外の混合気の流速を維持することができるので、第1プレチャンバー孔241A〜241Dから点火炎31(図4参照)を主燃焼室19に均一に噴射し易くなる。さらに、第1の干渉部材25Aの設置数を最小限に抑えることができる。
The igniter 11A includes a first interference member 25A, a straight line connecting the first pre-chamber hole 241A and the first pre-chamber hole 241C facing each other via the first interference member 25A, and the first interference member 25A. The first pre-chamber hole 241B and the first pre-chamber hole 241D are provided so as to intersect with a straight line connecting them. Thus, the air-fuel mixture supplied from the first pre-chamber holes 241A to 241D can easily hit the first interference member 25A. As a result, since the flow velocity of the mixture at the ignition point BP and its surroundings can be reduced, the fuel can be ignited stably when the fuel is ignited. In addition, since the flow rate of the air-fuel mixture other than the ignition point BP and its surroundings can be maintained, it is easy to inject the ignition flame 31 (see FIG. 4) from the first prechamber holes 241A to 241D uniformly into the main combustion chamber 19. Become. In addition, the number of first interference members 25A can be minimized.
点火装置11Aは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dを、図2に示すように、プレチャンバーキャップ24Aの内周面24bの半径Rの半分(1/2×R)よりも外側に配置している。これにより、点火点BP及びその周辺に第1の干渉部材25A側に向かう混合気の流れが形成されることで、初期火炎が窓部材22や内周面24bで冷却されることを防げるため、初期火炎を安定して形成できる。よって、点火装置11Aは、初期火炎が冷却されるのを低減できるため、着火の安定性を高めることができる。
In the ignition device 11A, the first pre-chamber holes 241A to 241D are arranged outside the half (1/2 × R) of the radius R of the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24A as shown in FIG. Yes. Thereby, in order to prevent the initial flame from being cooled by the window member 22 and the inner peripheral surface 24b by forming the flow of the air-fuel mixture toward the first interference member 25A side around the ignition point BP, An initial flame can be formed stably. Thus, the ignition device 11A can reduce the cooling of the initial flame, and thus can improve the stability of the ignition.
従来のプレチャンバープラグを用いた点火装置の場合、プレチャンバーでは、エンジンの圧縮行程でプレチャンバーの内側とエンジンの主燃焼室を連通するプレチャンバー孔を通じて主燃焼室からプレチャンバー内側に向かって混合気が流入する。流入した混合気はプレチャンバー内の奥(図1に示すレーザ装置や火花点火プラグ側)へ向かって進むため、この流れによって初期火炎がプレチャンバーの奥に流される。プレチャンバーの奥側の壁面は一般にシリンダヘッドの冷却水により冷却されているため、温度が低い。一方、プレチャンバーヘッドの主燃焼室に突出している壁面はシリンダヘッドに接していないため、温度が高い。そのため、初期火炎がプレチャンバーの奥に流されて、プレチャンバーの奥側の壁面、又はレーザ装置や火花点火プラグの壁面に接触すると、プレチャンバー内で発生した初期火炎は冷却される可能性がある。特に火花点火プラグを用いる場合、中心電極と接地電極の間に発生した初期火炎が冷却されると、初期燃焼速度が低下して失火率が増大したり、初期燃焼速度にバラツキが生じて燃焼サイクルの変動が増大すると、着火が不安定性になる。特に、燃焼速度が遅い燃焼条件の場合に、着火が不安定性になりやすい傾向にある。このような燃焼速度が遅い燃焼条件として、例えば、ガスエンジンの場合、希薄燃焼(リーンバーン)の場合等がある。ガスエンジン以外のエンジンの場合、燃焼速度が遅い燃料種を用いる場合等がある。
In the case of a conventional ignition device using a pre-chamber plug, in the pre-chamber, mixing is performed from the main combustion chamber toward the inside of the pre-chamber through a pre-chamber hole communicating the inside of the pre-chamber and the main combustion chamber of the engine in the compression stroke of the engine. Qi flows in. Since the air-fuel mixture that has flowed in proceeds toward the back of the pre-chamber (on the side of the laser device and the spark plug shown in FIG. 1), this flow causes the initial flame to flow to the back of the pre-chamber. Since the wall surface on the back side of the pre-chamber is generally cooled by the cooling water of the cylinder head, the temperature is low. On the other hand, the wall surface of the pre-chamber head protruding into the main combustion chamber is not in contact with the cylinder head, so the temperature is high. Therefore, if the initial flame is flown into the back of the pre-chamber and contacts the wall surface on the back side of the pre-chamber or the wall surface of the laser device or the spark ignition plug, the initial flame generated in the pre-chamber may be cooled. is there. In particular, when a spark ignition plug is used, when the initial flame generated between the center electrode and the ground electrode is cooled, the initial combustion rate decreases and the misfire rate increases or the initial combustion rate varies, resulting in a combustion cycle. If the fluctuation of the increase, the ignition becomes unstable. In particular, ignition tends to be unstable when the combustion conditions are low. As such a combustion condition with a slow combustion speed, for example, in the case of a gas engine, there is a case of lean combustion (lean burn) or the like. In the case of an engine other than a gas engine, a fuel type having a low combustion speed may be used.
これに対し、点火装置11Aは、上記の通り、第1プレチャンバー孔241A〜241Dを、図2及び図3に示すように、プレチャンバーキャップ24Aの内周面24bの半径Rの半分(1/2×R)よりも外側に配置している。これにより、点火点BP及びその周辺に第1の干渉部材25A側に向かう混合気の流れが形成されるため、初期火炎が窓部材22側や内周面24bの奥側の面に流されることを防げる。窓部材22や内周面24bは一般にシリンダヘッド12(図1参照)の冷却水により冷却されているため、温度が低い。一方、プレチャンバーキャップ24Aはシリンダヘッド12(図1参照)に接していないため、温度が高い。点火装置11Aは、初期火炎が窓部材22側や内周面24bに流されることを防げるため、初期火炎が窓部材22側や内周面24bで冷却されることを抑制できる。よって、点火装置11Aは、プレチャンバーキャップ24A内に生じた初期火炎を保炎して、安定した初期火炎を形成できるため、着火の安定性を高めることができる。なお、燃焼速度が早い場合は、初期火炎が窓部材22へ流される前に火炎成長することができる。そのため、例えば、リーンバーンの場合、又は点火点BPやプレチャンバーキャップ24A内の混合気の乱流や流速が弱い場合等のように、燃焼速度が遅く、初期火炎が成長しにくい燃焼条件でも、安定して初期火炎を形成できる。
On the other hand, as described above, the ignition device 11A has the first pre-chamber holes 241A to 241D formed of half the radius R of the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24A (1 / It is arranged outside 2 × R). Thereby, since the flow of the air-fuel mixture toward the first interference member 25A side is formed around the ignition point BP and the periphery thereof, the initial flame is caused to flow on the window member 22 side and the inner surface 24b. Can be prevented. The window member 22 and the inner circumferential surface 24b are generally cooled by the cooling water of the cylinder head 12 (see FIG. 1), so the temperature is low. On the other hand, since the prechamber cap 24A is not in contact with the cylinder head 12 (see FIG. 1), the temperature is high. The ignition device 11A can prevent the initial flame from flowing toward the window member 22 side and the inner peripheral surface 24b, and thus can prevent the initial flame from being cooled by the window member 22 side and the inner peripheral surface 24b. Therefore, since the ignition device 11A can hold the initial flame generated in the pre-chamber cap 24A to form a stable initial flame, the ignition stability can be enhanced. When the burning rate is high, flame growth can be performed before the initial flame flows to the window member 22. Therefore, for example, in the case of lean burn, or in the combustion conditions where the initial flame is difficult to grow, such as when the ignition point BP or the turbulent flow of the air-fuel mixture in the pre-chamber cap 24A or the flow velocity is weak, It can form an initial flame stably.
点火装置11Aは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dを、プレチャンバーキャップ24Aの内周面24bの周方向にほぼ等間隔に円状に設けている。第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線は主燃焼室19に対して均一に配置されるので、プレチャンバーキャップ24Aからの火炎噴射が主燃焼室19に対して均一な方向に行われる。これにより、主燃焼室19における火炎広がりは均一となり、主燃焼室19の燃焼速度を高めることができる。
The ignition device 11A is provided with the first pre-chamber holes 241A to 241D in a circle at substantially equal intervals in the circumferential direction of the inner circumferential surface 24b of the pre-chamber cap 24A. Since the axes of the first pre-chamber holes 241A to 241D are uniformly arranged with respect to the main combustion chamber 19, flame injection from the pre-chamber cap 24A is performed in a uniform direction with respect to the main combustion chamber 19. Thereby, the flame spread in the main combustion chamber 19 becomes uniform, and the combustion speed of the main combustion chamber 19 can be increased.
点火装置11Aは、プレチャンバーキャップ24Aがシリンダヘッド12に接触する状態でシリンダヘッド12に挿入されている。これにより、点火装置11Aは、プレチャンバーキャップ24Aから容易に着脱できる。
The igniter 11A is inserted into the cylinder head 12 with the pre-chamber cap 24A in contact with the cylinder head 12. Accordingly, the ignition device 11A can be easily attached and detached from the pre-chamber cap 24A.
エンジン10(図1参照)は、点火装置11Aを備えているので、安定して着火させることができるので、効率的に運転できる。これにより、エンジン10(図1参照)の性能を向上させることができる。
Since the engine 10 (see FIG. 1) includes the igniter 11A, it can be ignited stably and can be operated efficiently. Thereby, the performance of the engine 10 (see FIG. 1) can be improved.
本実施形態では、本実施形態に係る点火装置11Aが内燃機関として燃焼ガスによってピストンを運動させる発電用のガスエンジンの点火装置に用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。点火装置11Aは、例えば、ロータリーエンジン、自動車用のガソリンエンジン、ガスタービンエンジン、又はジェットエンジン等の燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するものに用いることができる。また、点火装置11Aは、排熱を利用して動力、温熱、又は冷熱を取り出し、総合的にエネルギー効率を高めるシステムであるコジェネレーションに用いることもできる。
In this embodiment, the case where the ignition device 11A according to this embodiment is used as an internal combustion engine in an ignition device for a power generation gas engine in which a piston is moved by combustion gas has been described. However, the present invention is not limited to this. The igniter 11A can be used, for example, for producing a combustion gas by burning a fuel, such as a rotary engine, a gasoline engine for automobiles, a gas turbine engine, or a jet engine. The igniter 11A can also be used for cogeneration, which is a system for extracting energy, heat or cold using exhaust heat to increase energy efficiency as a whole.
なお、本実施形態では、第1の干渉部材25Aは、円柱状に形成されているが、第1の干渉部材25Aの形状は、楕円柱、多面体、円筒、楕円筒、円錐、楕円錐、円錐台、楕円錐台又は球形等でもよい。この場合、第1の干渉部材25Aの点火点に最も近い部分は、面又は曲面とすることが好ましい。第1の干渉部材25Aの点火点に最も近い部分が、面又は曲面であれば、混合気の流れの向きを変更させる効果、境界層を用いた流速低減効果、及び、後述する、よどみ点による流速低減効果が得られやすい。
In the present embodiment, the first interference member 25A is formed in a cylindrical shape, but the shape of the first interference member 25A is an elliptic cylinder, polyhedron, cylinder, elliptic cylinder, cone, elliptic cone, cone. It may be a table, an elliptic frustum or a sphere. In this case, it is preferable that a portion closest to the ignition point of the first interference member 25A be a surface or a curved surface. If the portion closest to the ignition point of the first interference member 25A is a surface or a curved surface, the effect of changing the flow direction of the air-fuel mixture, the effect of reducing the flow velocity using the boundary layer, and the stagnation point described later It is easy to obtain a flow velocity reduction effect.
本実施形態では、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線は、第1の干渉部材25Aと交わっているが、交わっていなくてもよい。
In the present embodiment, the axes of the first pre-chamber holes 241A to 241D intersect with the first interference member 25A, but they do not have to intersect.
本実施形態では、プレチャンバーキャップ24Aの内周面24bに4つの第1プレチャンバー孔241A〜241Dが設けられているが、内周面24bに設けられる第1プレチャンバー孔の数は、少なくとも2つ以上であればよい。
In the present embodiment, the four first pre-chamber holes 241A to 241D are provided on the inner circumferential surface 24b of the pre-chamber cap 24A, but the number of first pre-chamber holes provided on the inner circumferential surface 24b is at least 2 It is sufficient if there are two or more.
本実施形態では、第1プレチャンバー孔241A〜241Dは、図2に示すように、全て同心円上に配置されているが、同心円上に配置されていなくてもよい。
In the present embodiment, the first pre-chamber holes 241A to 241D are all arranged on a concentric circle as shown in FIG. 2, but may not be arranged on the concentric circle.
本実施形態では、第1の干渉部材25Aは、プレチャンバーキャップ24Aの前方内面24aに溶接されてもよいし、プレチャンバーキャップ24Aと第1の干渉部材25Aを3Dプリンタ等で切削して前方内面24aに一体に形成してもよい。
In the present embodiment, the first interference member 25A may be welded to the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24A, or the pre-chamber cap 24A and the first interference member 25A are cut by a 3D printer or the like and the front inner surface. It may be formed integrally with 24a.
本実施形態では、プレチャンバーキャップ24Aは、ハウジング23に接合されているが、例えば、窓部材22やシリンダヘッド12に接合されてもよい。
In the present embodiment, the pre-chamber cap 24A is joined to the housing 23, but may be joined to the window member 22 or the cylinder head 12, for example.
本実施形態では、第1の干渉部材25Aは、プレチャンバーキャップ24Aの前方内面24aに設けられているが、混合気の流速を低減させることができればよく、プレチャンバーキャップ24Aの内周面24bやハウジング23に設けてもよい。
In the present embodiment, the first interference member 25A is provided on the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24A. However, the first interference member 25A only needs to be able to reduce the flow rate of the air-fuel mixture. You may provide in the housing 23. FIG.
本実施形態では、ハウジング23を、光学窓保持部材222と同一材料で形成する場合の他に、ハウジング23及びプレチャンバーキャップ24Aを光学窓保持部材222と同一材料で形成してもよい。
In the present embodiment, the housing 23 and the pre-chamber cap 24A may be formed of the same material as the optical window holding member 222, in addition to the case where the housing 23 is formed of the same material as the optical window holding member 222.
[第2の実施形態]
第2の実施形態に係る点火装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本実施形態に係る点火装置は、上記図2及び図3に示す第1の実施形態の点火装置11Aのプレチャンバーキャップ24Aの前方内面24aに、更にプレチャンバー孔を設けたこと以外は同様であるため、プレチャンバーキャップの構成についてのみ説明する。
Second Embodiment
An ignition device according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. The members having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted. The igniter according to the present embodiment is the same as the igniter 11A of the first embodiment shown in FIGS. 2 and 3 except that a prechamber hole is further provided on the front inner surface 24a of the prechamber cap 24A of the igniter 11A. Therefore, only the configuration of the pre-chamber cap will be described.
図5は、第2の実施形態に係る点火装置を主燃焼室側から見た時のプレチャンバーキャップの構成を示す正面図であり、図6は、図5に示す2A−2A断面図であり、図7は、図5に示す2B−2B断面図である。図5〜図7に示すように、点火装置11Bは、プレチャンバーキャップ24Bの前方内面24aに、第2プレチャンバー孔242A〜242Dを有する。本実施形態では、プレチャンバーキャップ24Bの軸方向(Z軸方向)である前方内面24aに、プレチャンバー孔242A〜242Dを、第2プレチャンバー孔という。
FIG. 5 is a front view showing the configuration of the pre-chamber cap when the ignition device according to the second embodiment is viewed from the main combustion chamber side, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along 2A-2A shown in FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line 2B-2B shown in FIG. As shown in FIGS. 5-7, the igniter 11B has second pre-chamber holes 242A-242D in the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24B. In the present embodiment, the pre-chamber holes 242A to 242D are referred to as second pre-chamber holes in the front inner surface 24a in the axial direction (Z-axis direction) of the pre-chamber cap 24B.
第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、図5に示すように、プレチャンバーキャップ24Bの端部をレーザ光の入射側に向かって見た時、前方内面24aに四角形状の4つの角に位置するように配置されている。
As shown in FIG. 5, the second pre-chamber holes 242 </ b> A to 242 </ b> D are positioned at four corners of the square shape on the front inner surface 24 a when the end portion of the pre-chamber cap 24 </ b> B is viewed toward the laser light incident side. Are arranged as follows.
第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、図7に示すように、それぞれの軸線が点火装置11Bの長手方向の中心軸Jとほぼ並行に設けられている。第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、それぞれの軸線が点火点BPの近くにならないように設けられている。なお、図7では、第2プレチャンバー孔242B及び242Dの軸線のみを示すが、他の第2プレチャンバー孔242A及び242Cの軸線も第2プレチャンバー孔242B及び242Dの軸線と同様の傾きを示す。
As shown in FIG. 7, the axes of the second pre-chamber holes 242A to 242D are provided substantially parallel to the central axis J in the longitudinal direction of the igniter 11B. The second pre-chamber holes 242A to 242D are provided such that their axes are not near the ignition point BP. In FIG. 7, only the axes of the second prechamber holes 242B and 242D are shown, but the axes of the other second prechamber holes 242A and 242C also show the same inclination as the axes of the second prechamber holes 242B and 242D. .
第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、点火点BPと第2プレチャンバー孔242A〜242Dのそれぞれの軸線までの距離が、プレチャンバーキャップ24Bの内径に対して、10%以上となるように設けられていることが好ましい。点火点BPと第2プレチャンバー孔242A〜242Dのそれぞれの軸線までの距離が、プレチャンバーキャップ24Bの内径に対して、10%以上であれば、点火点BP及びその周囲を流れる混合気の流速をより効果的に低下させることができる。また、点火点BPと第2プレチャンバー孔242A〜242Dのそれぞれの軸線までの距離が、プレチャンバーキャップ24Bの内径に対して、10%以上であれば、点火点BP及びその周囲以外の領域を流れる混合気の流速を早めることができる。
The second pre-chamber holes 242A to 242D are provided such that the distance between the ignition point BP and the axis of each of the second pre-chamber holes 242A to 242D is 10% or more with respect to the inner diameter of the pre-chamber cap 24B. It is preferable. If the distance between the ignition point BP and the axis of each of the second prechamber holes 242A to 242D is 10% or more with respect to the inner diameter of the prechamber cap 24B, the flow velocity of the air-fuel mixture flowing around the ignition point BP Can be reduced more effectively. In addition, if the distance between the ignition point BP and the axis of each of the second prechamber holes 242A to 242D is 10% or more with respect to the inner diameter of the prechamber cap 24B, the ignition point BP and a region other than the surrounding area are set. The flow velocity of the flowing mixture can be increased.
第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、図5に示すように、プレチャンバーの内周面24bの半径Rの半分(1/2×R)よりも外側に配置されている。
As shown in FIG. 5, the second pre-chamber holes 242A to 242D are disposed outside a half (1/2 × R) of the radius R of the inner circumferential surface 24b of the pre-chamber.
第1の干渉部材25Aは、図6及び図7に示すように、その軸方向が点火装置11Bの中心線と並行に前方内面24aに設けられており、第1の干渉部材25Aは、第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線と重ならないように設けられている。そのため、第2プレチャンバー孔242A〜242Dから予備燃焼室26内に流入した混合気は、流れF2−1のように流れ、第1の干渉部材25Aに衝突しない。よって、第2プレチャンバー孔242A〜242Dを通った混合気の流れは、ほとんど変更されない。
As shown in FIGS. 6 and 7, the first interference member 25 </ b> A is provided on the front inner surface 24 a so that its axial direction is parallel to the center line of the ignition device 11 </ b> B. The pre-chamber holes 242A to 242D are provided so as not to overlap with the axis. Therefore, the air-fuel mixture that has flowed into the preliminary combustion chamber 26 from the second pre-chamber holes 242A to 242D flows as a flow F2-1 and does not collide with the first interference member 25A. Therefore, the flow of the air-fuel mixture passing through the second pre-chamber holes 242A to 242D is hardly changed.
点火装置11Bでは、予備燃焼室26の混合気が点火点BPで予備燃焼すると、点火炎31(図4参照)が第1プレチャンバー孔241A〜241Dからシリンダ13のボア方向(X軸方向)に噴射する。第2プレチャンバー孔242A〜242Dからは、主にエンジン10(図1参照)の主燃焼室19のピストン軸方向(+Z軸方向)に点火炎31(図4参照)が噴射する。主燃焼室19に噴射した点火炎31(図4参照)が主燃焼室19の混合気中の燃料を点火して燃焼する(主燃焼)。また、点火炎31(図4参照)が第1プレチャンバー孔241A〜241Dの他に、さらに第2プレチャンバー孔242A〜242Dから主燃焼室19に噴出することで、主燃焼室19の着火エネルギーをさらに増大させる。
In the igniter 11B, when the air-fuel mixture in the preliminary combustion chamber 26 pre-burns at the ignition point BP, the point flames 31 (see FIG. 4) from the first pre-chamber holes 241A to 241D in the bore direction (X-axis direction) of the cylinder 13. Spray. From the second pre-chamber holes 242A to 242D, a point flame 31 (see FIG. 4) is injected mainly in the piston axial direction (+ Z axis direction) of the main combustion chamber 19 of the engine 10 (see FIG. 1). A point flame 31 (see FIG. 4) injected into the main combustion chamber 19 ignites and burns fuel in the mixture of the main combustion chamber 19 (main combustion). In addition to the first pre-chamber holes 241A to 241D, the ignition flame 31 (see FIG. 4) is further ejected from the second pre-chamber holes 242A to 242D to the main combustion chamber 19, thereby igniting the ignition energy of the main combustion chamber 19. Is further increased.
このとき、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って予備燃焼室26内に混合気が供給される。プレチャンバーキャップ24B内における混合気の流れF1−1〜F1−4は、上記の第1の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
At this time, air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the preliminary combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D. The flows F1-1 to F1-4 of the air-fuel mixture in the pre-chamber cap 24B are the same as in the first embodiment described above, and thus the description thereof is omitted.
図7に示すように、主燃焼室19からさらに第2プレチャンバー孔242A〜242Dを通って予備燃焼室26内に混合気が供給される。混合気が予備燃焼室26内に流入すると、混合気は流れF2−1のように、内周面24bに沿って窓部材22に向かって流れる。混合気が内周面24bに沿って流れるのは、混合気の粘性の特徴等から、混合気の流れが壁に引き寄せられるコアンダ効果による。
As shown in FIG. 7, the air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the pre-combustion chamber 26 through the second pre-chamber holes 242A to 242D. When the air-fuel mixture flows into the preliminary combustion chamber 26, the air-fuel mixture flows toward the window member 22 along the inner peripheral surface 24b as in the flow F2-1. The reason why the air-fuel mixture flows along the inner peripheral surface 24b is due to the Coanda effect that draws the flow of the air-fuel mixture to the wall due to the viscosity characteristics of the air-fuel mixture.
混合気が窓部材22に衝突すると、流れF2−2のように、混合気の流れは反転して、第1の干渉部材25Aに向かって流れる。混合気は、点火点BP及びその周辺において、流れF2−3のように、第1の干渉部材25Aに向かって流れる。予備燃焼室26の混合気は、点火点BPで予備燃焼した後、第2プレチャンバー孔242A〜242D(図5参照)から点火炎31(図4参照)となって排出される。本実施形態では、点火点BP及びその周囲は、第1の干渉部材25Aの端面25aの混合気の境界層に入っているため、混合気の流速が低減し、安定した初期火炎の形成に有利になる。
When the air-fuel mixture collides with the window member 22, the flow of the air-fuel mixture is reversed and flows toward the first interference member 25A as in the flow F2-2. The air-fuel mixture flows toward the first interference member 25A at and around the ignition point BP, as in the flow F2-3. The air-fuel mixture in the preliminary combustion chamber 26 is pre-combusted at the ignition point BP, and then discharged from the second prechamber holes 242A to 242D (see FIG. 5) as an ignition flame 31 (see FIG. 4). In the present embodiment, the ignition point BP and its surroundings are in the boundary layer of the air-fuel mixture on the end surface 25a of the first interference member 25A, so that the flow rate of the air-fuel mixture is reduced, which is advantageous for the formation of a stable initial flame. become.
第2プレチャンバー孔242A〜242D(図5参照)を通って予備燃焼室26内に供給された混合気は、流れF2−1のように、内周面24bに沿って窓部材22に向かって流れる。そのため、点火点BPは第2プレチャンバー孔242A〜242Dからの混合気の流れに晒されない。よって、燃料が燃焼する初期の段階で安定して火炎を形成できる。
The air-fuel mixture supplied into the preliminary combustion chamber 26 through the second pre-chamber holes 242A to 242D (see FIG. 5) is directed toward the window member 22 along the inner peripheral surface 24b as in the flow F2-1. Flowing. Therefore, the ignition point BP is not exposed to the flow of the mixture from the second pre-chamber holes 242A to 242D. Therefore, a flame can be stably formed at the initial stage where the fuel burns.
点火装置11Bは、第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線が第1の干渉部材25Aと交わらないように、複数の第2プレチャンバー孔242A〜242Dを前方内面24aに有している。これにより、点火点BP及びその周囲の混合気の流速は低減させつつ、予備燃焼室26内の点火点BPの周囲以外の領域を流れる混合気の流速を早めることができる。点火点BP及びその周囲で安定して着火した火炎が点火点BPの周囲以外の領域に到達すると、点火点BPの周囲以外の領域は、混合気の流速が早いため、予備燃焼室26内に火炎がより早く広がる。予備燃焼室26内で火炎がより早く広がることで、予備燃焼室26の混合気は第2プレチャンバー孔242A〜242Dから主燃焼室19により強く噴射できるため、主燃焼室19における混合気中の燃料の燃焼をより早めることができる。
The ignition device 11B has a plurality of second prechamber holes 242A to 242D on the front inner surface 24a so that the axes of the second prechamber holes 242A to 242D do not intersect the first interference member 25A. Thus, the flow velocity of the mixture flowing through the region other than the vicinity of the ignition point BP in the preliminary combustion chamber 26 can be increased while reducing the flow velocity of the ignition point BP and the mixture around the ignition point BP. When the flame stably ignited at the ignition point BP and its surroundings reaches a region other than the region around the ignition point BP, the region other than the region around the ignition point BP has a high flow velocity of the air-fuel mixture. The flame spreads faster. Since the flame spreads more quickly in the preliminary combustion chamber 26, the air-fuel mixture in the preliminary combustion chamber 26 can be strongly injected into the main combustion chamber 19 from the second pre-chamber holes 242A to 242D. Fuel combustion can be further advanced.
点火装置11Bは、上記の第1の実施形態に係る点火装置11Aと同様、第1の干渉部材25Aを、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線と交わるように設けている。これにより、点火装置11Bは、燃料の点火時に安定して燃料を点火させることができると共に、第1プレチャンバー孔241A〜241Dから点火炎31(図4参照)を主燃焼室19に均一に容易に噴射させることができる。
As with the ignition device 11A according to the first embodiment, the ignition device 11B is provided with the first interference member 25A so as to intersect with the axes of the first prechamber holes 241A to 241D. As a result, the igniter 11B can stably ignite the fuel at the time of ignition of the fuel, and easily makes the point flame 31 (see FIG. 4) uniformly from the first pre-chamber holes 241A to 241D to the main combustion chamber 19. Can be injected.
点火装置11Bは、前方内面24aに、第2プレチャンバー孔242A〜242Dを四角形状の4つの角に位置するように設けているので、予備燃焼室26の混合気を第2プレチャンバー孔242A〜242Dから主燃焼室19に向かってほぼ均一に噴射できる。これにより、主燃焼室19の燃焼をより均一で早くすることができる。
Since the ignition device 11B is provided with the second pre-chamber holes 242A to 242D on the front inner surface 24a so as to be positioned at the four corners of the square shape, the air-fuel mixture in the preliminary combustion chamber 26 is supplied to the second pre-chamber holes 242A to 242A. The fuel can be injected from 242D toward the main combustion chamber 19 almost uniformly. Thereby, the combustion of the main combustion chamber 19 can be made more uniform and faster.
点火装置11Bは、第2プレチャンバー孔242A〜242Dの数は、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの数と同じにしている。第1プレチャンバー孔241A〜241Dは、孔の向きをシリンダ13のボア方向(X軸方向)としている。第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、孔の向きをピストン14の往復運動の方向(Z軸方向)としている。燃焼が行われる上死点付近の主燃焼室19は円盤状で、ボア方向(X軸方向)が広い形となる。第2プレチャンバー孔242A〜242Dの数を第1プレチャンバー孔241A〜241Dの数以下とし、ボア方向(X軸方向)のプレチャンバー孔の数をピストン14の往復運動の方向(Z軸方向)のプレチャンバー孔の数以上とする。これにより、主燃焼室19に第2プレチャンバー孔242A〜242Dからより均一に点火炎31(図4参照)は噴射し易くなる。この結果、主燃焼室19内において火炎を均一に広げることができ、主燃焼室19の燃焼速度を早めることができる。
In the ignition device 11B, the number of second pre-chamber holes 242A to 242D is the same as the number of first pre-chamber holes 241A to 241D. The first pre-chamber holes 241A to 241D make the direction of the holes the bore direction (X-axis direction) of the cylinder 13. In the second pre-chamber holes 242A to 242D, the direction of the holes is the direction of reciprocation of the piston 14 (Z-axis direction). The main combustion chamber 19 near the top dead center where the combustion is performed is disk-shaped, and the bore direction (X-axis direction) is wide. The number of the second pre-chamber holes 242A to 242D is less than or equal to the number of the first pre-chamber holes 241A to 241D, and the number of pre-chamber holes in the bore direction (X-axis direction) is the reciprocating direction of the piston 14 (Z-axis direction). The number of pre-chamber holes in the As a result, the ignition flame 31 (see FIG. 4) is more easily injected into the main combustion chamber 19 from the second pre-chamber holes 242A to 242D more uniformly. As a result, the flame can be spread uniformly in the main combustion chamber 19, and the combustion speed of the main combustion chamber 19 can be increased.
点火装置11Bは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線と第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線とが交差しないように、プレチャンバーキャップ24Bに設けられている。これにより、主燃焼室19内に点火炎31(図4参照)を均一に広げることができるので、主燃焼室19の燃焼速度を早めることができる。
The igniter 11B is provided on the prechamber cap 24B so that the axes of the first prechamber holes 241A to 241D and the axes of the second prechamber holes 242A to 242D do not intersect. Thereby, the ignition flame 31 (see FIG. 4) can be spread uniformly in the main combustion chamber 19, so that the combustion speed of the main combustion chamber 19 can be increased.
点火装置11Bは、第2プレチャンバー孔242A〜242Dを、図5に示すように、プレチャンバーキャップ24Bの内周面24bの半径Rの半分(1/2×R)よりも外側に配置している。これにより、点火点BP及びその周辺に第1の干渉部材25A側に向かう混合気の流れが形成されることで、初期火炎が窓部材22や内周面24bに流されることを防げるため、初期火炎が窓部材22や内周面24bで冷却されることを防ぐことができる。初期火炎を保炎することで、安定した初期火炎を形成できるため、着火の安定性を高めることができる。点火装置11Bは、例えば、リーンバーンの場合、又は点火点BPやプレチャンバーキャップ24B内の混合気の乱流や流速が弱い場合等のように、特に、燃焼速度が遅く、初期火炎が成長しにくい燃焼条件でも、安定して初期火炎を形成できる。
In the ignition device 11B, the second pre-chamber holes 242A to 242D are arranged outside the half (1/2 × R) of the radius R of the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24B as shown in FIG. Yes. Thereby, the flow of the air-fuel mixture toward the first interference member 25A side is formed around the ignition point BP and its periphery, so that the initial flame can be prevented from flowing to the window member 22 and the inner peripheral surface 24b. It is possible to prevent the flame from being cooled by the window member 22 or the inner peripheral surface 24b. By holding the initial flame, it is possible to form a stable initial flame, and hence the stability of the ignition can be enhanced. The igniter 11B has a slow burning speed, particularly in the case of lean burn, or when the turbulent flow of the mixture in the ignition point BP or the pre-chamber cap 24B or the flow velocity is low, and the initial flame grows. Even under difficult combustion conditions, an initial flame can be formed stably.
点火装置11Bは、点火装置11Bを、点火装置11Bの中心軸Jに垂直な平面に投影したとき、第1プレチャンバー孔241A〜241D及び第2プレチャンバー孔242A〜242Dと中心軸とを結ぶ線分は中心軸のみで交わり、いずれの線分も重ならないように配置している。すなわち、投影面で、第1プレチャンバー孔241A〜241Dと第2プレチャンバー孔242A〜242Dとが円周方向で千鳥状となるように配置されている。主燃焼室19に対して第1プレチャンバー孔241A〜241D及び第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線が均一となるように配置される。これにより、主燃焼室19内において火炎を均一に広げることができるので、主燃焼室19の燃焼速度をさらに早めることができる。
The ignition device 11B connects the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A to 242D and the central axis when the ignition device 11B is projected onto a plane perpendicular to the central axis J of the ignition device 11B. The minutes intersect only at the central axis, and all line segments are arranged so as not to overlap. That is, on the projection surface, the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A to 242D are arranged in a zigzag in the circumferential direction. The axes of the first pre-chamber holes 241A-241D and the second pre-chamber holes 242A-242D are arranged to be uniform with respect to the main combustion chamber 19. Thereby, since the flame can be spread uniformly in the main combustion chamber 19, the combustion speed of the main combustion chamber 19 can be further increased.
なお、本実施形態では、第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dと同様に、4つにしているが、これに限定されるものではなく、2つ以上でもよい。本実施形態では、第2プレチャンバー孔242A〜242Dの数は、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの数以下であることが好ましい。一般に、エンジン10(図1参照)の上死点における主燃焼室19の形状は平たい円盤状であり、シリンダ13のボア方向(X軸方向)の長さは、シリンダ13のピストン14の往復運動の方向(Z軸方向)の長さよりも長い。そのため、予備燃焼室26内の燃料をボア方向(X軸方向)に噴射する第2プレチャンバー孔242A〜242Dの数を、予備燃焼室26内の燃料をピストン軸方向(Z軸方向)に噴射する第2プレチャンバー孔242A〜242Dの数以上とすれば、主燃焼室19内において点火炎31(図4参照)を均一に広げることができる。
In the present embodiment, the number of the second pre-chamber holes 242A to 242D is four similarly to the first pre-chamber holes 241A to 241D. However, the number of the second pre-chamber holes 242A to 242D is not limited to four. . In the present embodiment, the number of second pre-chamber holes 242A to 242D is preferably equal to or less than the number of first pre-chamber holes 241A to 241D. In general, the shape of the main combustion chamber 19 at the top dead center of the engine 10 (see FIG. 1) is a flat disk, and the length of the cylinder 13 in the bore direction (X-axis direction) is the reciprocating motion of the piston 14 of the cylinder 13. Longer than the length in the direction (Z-axis direction). Therefore, the number of second prechamber holes 242A to 242D for injecting fuel in the preliminary combustion chamber 26 in the bore direction (X-axis direction) is injected in the piston axial direction (Z-axis direction). If the number of the second pre-chamber holes 242A to 242D is equal to or larger than the number of the second pre-chamber holes 242A to 242D, the point flame 31 (see FIG. 4) can be uniformly spread in the main combustion chamber 19.
本実施形態では、第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、点火装置11Aの軸方向視において、プレチャンバーの内周面24bの半径Rの半分(1/2×R)よりも内側に配置されないように設置されてもよいし、半径Rの半分(1/2×R)と交わるように設置されてもよい。
In the present embodiment, the second pre-chamber holes 242A to 242D are not arranged inside a half (1/2 × R) of the radius R of the inner circumferential surface 24b of the pre-chamber in the axial direction of the igniter 11A. , Or may be set to intersect half of radius R (1/2 × R).
本実施形態では、点火装置11Bの軸線と4つの第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線との成す角度はすべて同じであるが、異なっていてもよい。
In the present embodiment, the angles formed by the axis of the ignition device 11B and the axes of the four second prechamber holes 242A to 242D are all the same, but may be different.
本実施形態では、第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、図2に示すように、全て同心円上に配置されているが、同心円上に配置されていなくてもよい。
In the present embodiment, the second pre-chamber holes 242A to 242D are all arranged on a concentric circle as shown in FIG. 2, but may not be arranged on the concentric circle.
[第3の実施形態]
第3の実施形態による点火装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本実施形態に係る点火装置は、上記図5〜図7に示す第2の実施形態の点火装置11Bの第1の干渉部材25Aの大きさ、及び第2プレチャンバー孔242A〜242Dの向きを変更したこと以外は同様である。そのため、プレチャンバーキャップ24Cの構成についてのみ説明する。
Third Embodiment
An ignition device according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. The members having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted. The igniter according to the present embodiment changes the size of the first interference member 25A of the igniter 11B of the second embodiment shown in FIGS. 5 to 7 and the direction of the second pre-chamber holes 242A to 242D. It is the same except that it did. Therefore, only the configuration of the pre-chamber cap 24C will be described.
図8は、第3の実施形態に係る点火装置を主燃焼室側から見た時のプレチャンバーキャップの構成を示す正面図であり、図9は、図8に示す3A−3A断面図であり、図10は、図8に示す3B−3B断面図である。図8〜図10に示すように、点火装置11Cは、上記図5〜図7に示す第2の実施形態の点火装置11Bの第1の干渉部材25Aに代えて、第1の干渉部材25Bを有するものである。そして、プレチャンバーキャップ24Cの第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線と第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線とが交差しないように、前方内面24aに設けられている。
8 is a front view showing the configuration of the pre-chamber cap when the ignition device according to the third embodiment is viewed from the main combustion chamber side, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line 3A-3A shown in FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line 3B-3B shown in FIG. As shown in FIGS. 8 to 10, the ignition device 11 </ b> C replaces the first interference member 25 </ b> A of the ignition device 11 </ b> B of the second embodiment shown in FIGS. 5 to 7 with a first interference member 25 </ b> B. It is possessed. The second prechamber holes 242A to 242D of the prechamber cap 24C are provided in the front inner surface 24a so that the axis of the first prechamber holes 241A to 241D and the axis of the second prechamber holes 242A to 242D do not intersect. It is done.
第1の干渉部材25Bの軸方向に対して直交する方向から見た時の、第1の干渉部材25Bの直径は、上記図5〜図7に示す第2の実施形態の点火装置11Bの第1の干渉部材25Aの直径よりも大きく形成されている。第1の干渉部材25Bの直径は、プレチャンバーキャップ24Cの半径Rに対して、25%以上であることが好ましく、40%〜80%の範囲内であることがより好ましい。
The diameter of the first interference member 25B when viewed from the direction orthogonal to the axial direction of the first interference member 25B is the same as that of the ignition device 11B of the second embodiment shown in FIGS. It is formed larger than the diameter of one interference member 25A. The diameter of the first interference member 25B is preferably 25% or more with respect to the radius R of the pre-chamber cap 24C, and more preferably in the range of 40% to 80%.
第1プレチャンバー孔241A〜241Dは、図9に示すように、その軸線が第1の干渉部材25Bと交わるようにプレチャンバーキャップ24Cの内周面24bに設けられている。なお、図9では、第1プレチャンバー孔241B及び241Dの軸線のみを示すが、他の第1プレチャンバー孔241A及び241Cの軸線も第1プレチャンバー孔241B及び241Dの軸線と同様の傾きを示す。
As shown in FIG. 9, the first pre-chamber holes 241A to 241D are provided on the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24C so that the axis thereof intersects with the first interference member 25B. In FIG. 9, only the axes of the first pre-chamber holes 241B and 241D are shown, but the axes of the other first pre-chamber holes 241A and 241C also show the same inclination as the axes of the first pre-chamber holes 241B and 241D. .
第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、図10に示すように、その軸線が点火装置11Cの長手方向の中心軸Jと交わるように、プレチャンバーキャップ24Cの前方内面24aに設けられている。なお、図10では、第2プレチャンバー孔242B及び242Dの軸線のみを示すが、他の第2プレチャンバー孔242A及び242Cの軸線も第2プレチャンバー孔242B及び242Dの軸線と同様の傾きを示す。
As shown in FIG. 10, the second pre-chamber holes 242A to 242D are provided on the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24C such that the axis thereof intersects the central axis J in the longitudinal direction of the igniter 11C. In FIG. 10, only the axes of the second prechamber holes 242B and 242D are shown, but the axes of the other second prechamber holes 242A and 242C also show the same inclination as the axes of the second prechamber holes 242B and 242D. .
点火装置11Bの中心軸Jに対して第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線の成す角度α1(図9参照)は、点火装置11Bの中心軸Jに対して第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線の成す角度β1(図10参照)よりも大きくなるように設計されている。なお、角度α1は、点火装置11Bの中心軸Jに対して第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線の成す角度αの一例であり、角度β1は、点火装置11Bの中心軸Jに対して第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線の成す角度βの一例である。
An angle α1 (see FIG. 9) formed by the axes of the second pre-chamber holes 242A-242D with respect to the central axis J of the igniter 11B is the first pre-chamber holes 241A-241D with respect to the central axis J of the igniter 11B. It is designed to be larger than the angle β1 (see FIG. 10) formed by the axes. The angle α1 is an example of the angle α formed by the axes of the second prechamber holes 242A to 242D with respect to the central axis J of the ignition device 11B, and the angle β1 is the first angle with respect to the central axis J of the ignition device 11B. It is an example of angle beta which the axis line of 1 pre-chamber hole 241A-241D makes.
本実施形態では、第1プレチャンバー孔241A〜241Dは、レーザ装置21の長手方向(Z軸方向)の中心軸Jと第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線とのなす角度α1が45°以上となるように設けられている。さらに、第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、レーザ装置21の中心軸Jと第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線とのなす角度β1が45°未満となるように設けられている。角度α1及び角度β1が、それぞれ上記範囲内であれば、点火炎31が主燃焼室19内に向かって均一に噴射されるため、主燃焼室19内において火炎を均一に広げることができる。角度α1は、50°以上が好ましく、55°以上がより好ましい。角度β1は、40°以下が好ましく、35°以下がより好ましい。
In the present embodiment, the first pre-chamber holes 241A to 241D have an angle α1 formed by the central axis J in the longitudinal direction (Z-axis direction) of the laser device 21 and the axis of the first pre-chamber holes 241A to 241D of 45 ° or more. It is provided to become. Further, the second pre-chamber holes 242A to 242D are provided such that an angle β1 formed by the central axis J of the laser device 21 and the axis of the second pre-chamber holes 242A to 242D is less than 45 °. If the angle α1 and the angle β1 are within the above ranges, the ignition flame 31 is uniformly injected into the main combustion chamber 19, so that the flame can be spread uniformly in the main combustion chamber 19. The angle α1 is preferably 50 ° or more, more preferably 55 ° or more. 40 degrees or less are preferable and, as for angle (beta) 1, 35 degrees or less are more preferable.
第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、上記の点火装置11Aの第1プレチャンバー孔241A〜241Dと同様、第2プレチャンバー孔242A〜242Dから流入する混合気が点火点BP及びその周辺に第1の干渉部材25Bに向かうように配置することが好ましい。第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、図8に示すように、プレチャンバーの内周面24bの半径Rの半分(1/2×R)よりも外側に配置されている。
The second pre-chamber holes 242A to 242D are similar to the first pre-chamber holes 241A to 241D of the ignition device 11A described above, and the air-fuel mixture flowing in from the second pre-chamber holes 242A to 242D is first in the ignition point BP and its surroundings. It is preferable to arrange so as to face the interference member 25B. As shown in FIG. 8, the second pre-chamber holes 242A to 242D are disposed outside a half (1/2 × R) of the radius R of the inner circumferential surface 24b of the pre-chamber.
点火装置11Cでは、第1プレチャンバー孔241A〜241D及び第2プレチャンバー孔242A〜242Dから主燃焼室19内に噴射した点火炎31(図4参照)が主燃焼室19の混合気中の燃料を点火して燃焼する(主燃焼)。主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241D及び第2プレチャンバー孔242A〜242Dを通って予備燃焼室26内に混合気が供給される。
In the igniter 11C, the point flame 31 (see FIG. 4) injected into the main combustion chamber 19 from the first pre-chamber holes 241A-241D and the second pre-chamber holes 242A-242D is the fuel in the mixture of the main combustion chamber 19. Is ignited and burned (main combustion). The air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the preliminary combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A to 242D.
このとき、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241D(図8参照)を通って予備燃焼室26内に混合気が供給される。図9に示すように、第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通過した混合気は、流れF3−1のように、予備燃焼室26内を第1の干渉部材25B側に向かって流れる。混合気は第1の干渉部材25Aに衝突すると、混合気の流れの向きが変わり、混合気は、流れF3−2のように、窓部材22に向かって流れ、窓部材22に衝突する。
At this time, the air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the preliminary combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D (see FIG. 8). As shown in FIG. 9, the air-fuel mixture that has passed through the first pre-chamber holes 241A to 241D flows in the preliminary combustion chamber 26 toward the first interference member 25B as in a flow F3-1. When the air-fuel mixture collides with the first interference member 25A, the flow direction of the air-fuel mixture changes, and the air-fuel mixture flows toward the window member 22 and collides with the window member 22 as in the flow F3-2.
混合気は窓部材22に衝突すると、流れF3−3のように、混合気の流れは反転して、窓部材22から第1の干渉部材25Bの端面25aに向かって流れる。混合気は、点火点BP及びその周辺において、流れF3−3のように、第1の干渉部材25Bに向かって流れる。混合気は、第1の干渉部材25Bと衝突することで、混合気と第1の干渉部材25Bとの衝突点付近に混合気のよどみ点が生じる。よどみ点とは、混合気の流れが第1の干渉部材25Bと衝突して生じた、流速がゼロ付近となる点という。本実施形態では、第1の干渉部材25Bの端面25aの前方付近によどみ点が形成されている。
When the air-fuel mixture collides with the window member 22, the flow of the air-fuel mixture is reversed and flows from the window member 22 toward the end face 25a of the first interference member 25B as in the flow F3-3. The air-fuel mixture flows toward the first interference member 25B as in the flow F3-3 at and around the ignition point BP. The air-fuel mixture collides with the first interference member 25B to generate a stagnation point of the air-fuel mixture near the collision point between the air-fuel mixture and the first interference member 25B. The stagnation point is a point at which the flow velocity of the air-fuel mixture collides with the first interference member 25B and becomes near zero. In the present embodiment, a stagnation point is formed near the front of the end surface 25a of the first interference member 25B.
また、図10に示すように、第2プレチャンバー孔242A〜242D(図8参照)を通って予備燃焼室26内に供給された混合気は、流れF4−1のように、予備燃焼室26内を第1の干渉部材25Bの側面に向かって流れる。そして、混合気は第1の干渉部材25Bに衝突すると、混合気の流れの向きが変わり、混合気は、流れF4−2のように、窓部材22に向かって流れ、窓部材22に衝突する。
Also, as shown in FIG. 10, the air-fuel mixture supplied into the precombustion chamber 26 through the second prechamber holes 242A to 242D (see FIG. 8) flows into the precombustion chamber 26 as shown by a flow F4-1. The inside flows toward the side surface of the first interference member 25B. When the air-fuel mixture collides with the first interference member 25B, the direction of the air-fuel mixture changes, and the air-fuel mixture flows toward the window member 22 and collides with the window member 22 as in the flow F4-2. .
混合気が窓部材22に衝突すると、流れF4−3のように、混合気の流れが反転して、第1の干渉部材25Bに向かって流れる。混合気は、点火点BP及びその周辺において、流れF4−4のように、第1の干渉部材25Bに向かって流れる。
When the air-fuel mixture collides with the window member 22, as in the flow F4-3, the flow of the air-fuel mixture is reversed and flows toward the first interference member 25B. The air-fuel mixture flows toward the first interference member 25B in the vicinity of the ignition point BP and like the flow F4-4.
点火装置11Cは、上記の通り、第1の干渉部材25Bを、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線と交わるようにプレチャンバーキャップ24Cの内周面24bに設けている。そして、第1の干渉部材25Bの端面25aを、予備燃焼室26内に供給された混合気が第1の干渉部材25Bの端面25aに衝突した際に形成されるよどみ点の近傍に点火点BPが存在するように設けている。よどみ点付近では混合気の流速が遅くなるので、点火点BPの周囲の混合気の流速を遅くできる。これにより、点火点BPにおいて安定して初期火炎を形成できる。
As described above, the ignition device 11C is provided with the first interference member 25B on the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24C so as to intersect with the axes of the first pre-chamber holes 241A to 241D. The ignition point BP is formed near the stagnation point formed when the air-fuel mixture supplied into the preliminary combustion chamber 26 collides with the end face 25a of the first interference member 25B. Is provided to exist. In the vicinity of the stagnation point, the flow rate of the air-fuel mixture decreases, so that the flow rate of the air-fuel mixture around the ignition point BP can be decreased. Thereby, an initial flame can be stably formed at the ignition point BP.
また、第1の干渉部材25Bは、上記の通り、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線と交わるようにプレチャンバーキャップ24Cの内周面24bに設ける。これにより、点火点BPで生じた点火炎31(図4参照)の拡散が、第1の干渉部材25Bで防がれることを低減できる。よって、予備燃焼室26内で予備燃焼して生じた点火炎31(図4参照)を第1プレチャンバー孔241A〜241Dからより均一の強さで噴射できる。
Further, as described above, the first interference member 25B is provided on the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24C so as to cross the axis of the first pre-chamber holes 241A to 241D. Thereby, it is possible to reduce that the diffusion of the point flame 31 (see FIG. 4) generated at the ignition point BP is prevented by the first interference member 25B. Therefore, the ignition flame 31 (see FIG. 4) generated by the preliminary combustion in the preliminary combustion chamber 26 can be injected from the first pre-chamber holes 241A to 241D with a more uniform strength.
点火装置11Cは、第2プレチャンバー孔242A〜242Dを、その軸線が点火装置11Cの中心軸Jと交わるようにプレチャンバーキャップ24Cの前方内面24aに設けている。これにより、第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線は、点火点BPから第2プレチャンバー孔242A〜242Dへ向かう火炎の進行経路とほぼ同じとなる。そのため、点火点BPで生じた点火炎31(図4参照)は、第2プレチャンバー孔242A〜242Dからより均一の強さで噴射できる。
The ignition device 11C is provided with second prechamber holes 242A to 242D on the front inner surface 24a of the prechamber cap 24C so that the axis thereof intersects the central axis J of the ignition device 11C. As a result, the axis of the second pre-chamber holes 242A to 242D is substantially the same as the advancing path of the flame from the ignition point BP toward the second pre-chamber holes 242A to 242D. Therefore, the point flame 31 (see FIG. 4) generated at the ignition point BP can be injected from the second pre-chamber holes 242A to 242D with more uniform strength.
よって、点火装置11Cは、第1プレチャンバー孔241A〜241D及び第2プレチャンバー孔242A〜242Dから噴射される点火炎31(図4参照)の強さをより均一にできるので、主燃焼室19における混合気中の燃料の燃焼をより早めることができる。
Therefore, since the igniter 11C can make the strengths of the point flames 31 (see FIG. 4) injected from the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A to 242D more uniform, the main combustion chamber 19 The combustion of the fuel in the air-fuel mixture can be accelerated.
また、点火装置11Cは、点火装置11Cの中心軸Jと第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線とのなす角度β1が45°未満となるように設けられている。第2プレチャンバー孔242A〜242Dから流入した混合気は、コアンダ効果によりプレチャンバーの内周面34bのように窓部材22へ向かって流れることができる。そのため、点火点BPに主燃焼室19側へ向かう流れが確実に発生し、安定して着火させることができる。
The ignition device 11C is provided such that an angle β1 formed by the central axis J of the ignition device 11C and the axis line of the second prechamber holes 242A to 242D is less than 45 °. The air-fuel mixture flowing in from the second prechamber holes 242A to 242D can flow toward the window member 22 like the inner peripheral surface 34b of the prechamber due to the Coanda effect. Therefore, a flow toward the main combustion chamber 19 side is surely generated at the ignition point BP, and stable ignition can be achieved.
また、点火装置11Cは、上記の点火装置11A及び11Bと同様、第1プレチャンバー孔241A〜241D及び第2プレチャンバー孔242A〜242Dを、図8に示すように、プレチャンバーキャップ24Cの内周面24bの半径Rの半分(1/2×R)よりも外側に配置している。これにより、点火点BP及びその周辺に第1の干渉部材25B側に向かう混合気の流れが形成されることで、初期火炎が窓部材22や内周面24bに流されることを防げるため、初期火炎が窓部材22や内周面24bで冷却されることを防ぐことができる。初期火炎を保炎することで、安定した初期火炎を形成できるため、着火の安定性を高めることができる。点火装置11Cは、上記の点火装置11A及び11Bと同様、例えば、リーンバーンの場合、又は点火点BPやプレチャンバーキャップ24C内の混合気の乱流や流速が弱い場合等のように、特に、燃焼速度が遅く、初期火炎が成長しにくい燃焼条件でも、安定して初期火炎を形成できる。
Further, the ignition device 11C has the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A to 242D as shown in FIG. It arrange | positions outside the half (1 / 2xR) of radius R of the surface 24b. Thereby, the flow of the air-fuel mixture toward the first interference member 25B side is formed around the ignition point BP and its periphery, so that the initial flame can be prevented from flowing to the window member 22 and the inner peripheral surface 24b. It is possible to prevent the flame from being cooled by the window member 22 and the inner circumferential surface 24b. By holding the initial flame, it is possible to form a stable initial flame, and hence the stability of the ignition can be enhanced. The igniter 11C is, similarly to the igniters 11A and 11B described above, in particular, for example, as in the case of lean burn or when the turbulence of the mixture in the ignition point BP or the prechamber cap 24C or the flow velocity is weak. Even if the combustion speed is low and the initial flame is difficult to grow, the initial flame can be stably formed.
点火装置11Cは、第2プレチャンバー孔242A〜242Dを、その軸線が点火装置11Cの中心軸Jと交わるようにプレチャンバーキャップ24Cに設けている。これにより、第2プレチャンバー孔242A〜242Dを通って予備燃焼室26内に供給された混合気は、流れF4−2のように、第1の干渉部材25Bの側面から窓部材22に向かって流れる。そのため、点火点BPは第2プレチャンバー孔242A〜242Dからの混合気の流れに晒されない。よって、燃料が燃焼する初期の段階で安定して火炎を形成できる。
The ignition device 11C has second pre-chamber holes 242A to 242D provided in the pre-chamber cap 24C so that the axis thereof intersects the central axis J of the ignition device 11C. Thereby, the air-fuel mixture supplied into the preliminary combustion chamber 26 through the second pre-chamber holes 242A to 242D is directed from the side surface of the first interference member 25B toward the window member 22 as in the flow F4-2. Flowing. Therefore, the ignition point BP is not exposed to the flow of the mixture from the second pre-chamber holes 242A to 242D. Therefore, a flame can be stably formed at the initial stage where the fuel burns.
点火装置11Cは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線と点火装置11Cの中心軸Jとのなす角度を角度α1は、第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線と点火装置11Cの中心軸Jとのなす角度を角度βよりも大きくしている。すなわち、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線と点火装置11Cの中心軸Jとのなす角度を角度α1とし、第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線と点火装置11Cの中心軸Jとのなす角度を角度βとしたとき、角度α1>角度βの関係が成り立つ。角度α1を角度βよりも大きくすることで、第1プレチャンバー孔241A〜241Dから点火炎31(図4参照)を主燃焼室19内のボア方向(X軸方向)に噴射させることができる。また、第1プレチャンバー孔241A〜241Dから点火炎31(図4参照)をピストン14側に均一に容易に噴射させることができる。
In the ignition device 11C, the angle α1 between the axis of the first pre-chamber holes 241A to 241D and the center axis J of the ignition device 11C is the angle α1 and the axis of the second pre-chamber holes 242A to 242D and the center axis J of the ignition device 11C. Is made larger than the angle β. That is, the angle formed between the axis of the first prechamber holes 241A to 241D and the center axis J of the ignition device 11C is an angle α1, and the axis of the second prechamber holes 242A to 242D and the center axis J of the ignition device 11C are formed. When the angle is an angle β, the relationship of angle α1> angle β holds. By making the angle α1 larger than the angle β, the ignition flame 31 (see FIG. 4) can be injected from the first pre-chamber holes 241A to 241D in the bore direction (X-axis direction) in the main combustion chamber 19. Further, the point flame 31 (see FIG. 4) can be easily and uniformly ejected from the first pre-chamber holes 241A to 241D toward the piston 14 side.
なお、本実施形態では、第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線の角度は、第2プレチャンバー孔242A〜242Dから流入する混合気がコアンダ効果により、内周面24bに沿って流れることができる角度であればよい。
In the present embodiment, the angle of the axis of the second prechamber holes 242A to 242D is such that the air-fuel mixture flowing from the second prechamber holes 242A to 242D can flow along the inner peripheral surface 24b due to the Coanda effect. It may be an angle.
本実施形態では、レーザ装置21の長手方向(Z軸方向)の中心線とそれぞれの第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線との成す角度α1は、全て同じであるが、異なっていてもよい。
In the present embodiment, the angles α1 formed by the center line in the longitudinal direction (Z-axis direction) of the laser device 21 and the axis lines of the first prechamber holes 241A to 241D are all the same, but may be different. .
本実施形態では、レーザ装置21の長手方向(Z軸方向)の中心線とそれぞれの第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線とのなす角度β1は、全て同じであるが、異なっていてもよい。
In the present embodiment, the angles β1 formed by the center line in the longitudinal direction (Z-axis direction) of the laser device 21 and the axis lines of the second prechamber holes 242A to 242D are all the same, but may be different. .
本実施形態では、第1プレチャンバー孔241A〜241D及び第2プレチャンバー孔242A〜242Dは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線と第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線とは交差していてもよい。
In the present embodiment, the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A to 242D intersect the axis of the first pre-chamber holes 241A to 241D and the axis of the second pre-chamber holes 242A to 242D. May be
本実施形態では、第1の干渉部材25Aをプレチャンバーキャップ24Cの前方内面24aに設ける代わりに、プレチャンバーキャップ24Cの形状を変形して、混合気の流速を低減できるように形成してもよい。
In this embodiment, instead of providing the first interference member 25A on the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24C, the shape of the pre-chamber cap 24C may be modified so that the flow rate of the air-fuel mixture can be reduced. .
[第4の実施形態]
第4の実施形態による点火装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本実施形態に係る点火装置は、上記図8〜図10に示す第3の実施形態の点火装置11Cの第1の干渉部材25Bの構成と、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの数を変更したこと以外は同様である。そのため、本実施形態では、プレチャンバーキャップの構成についてのみ説明する。
Fourth Embodiment
An ignition device according to a fourth embodiment will be described with reference to the drawings. The members having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted. The igniter according to the present embodiment changes the configuration of the first interference member 25B of the igniter 11C of the third embodiment shown in FIGS. 8 to 10 and the number of first pre-chamber holes 241A to 241D. Other than that, it is the same. Therefore, in the present embodiment, only the configuration of the pre-chamber cap will be described.
図11は、第4の実施形態に係る点火装置を主燃焼室側から見た時のプレチャンバーキャップの構成を示す正面図であり、図12は、図11に示す4A−4A断面図であり、図13は、図11に示す4B−4B断面図である。図11〜図13に示すように、点火装置11Dは、上記図8〜図10に示す第3の実施形態の点火装置11Cの第1の干渉部材25Bを第1の干渉部材25Dに変更したものである。そして、点火装置11Dは、第2プレチャンバー孔242A〜242Dを備えるプレチャンバーキャップ24Aを第2プレチャンバー孔242A'及び242B'を備えるプレチャンバーキャップ24Dに変更したものである。
11 is a front view showing the configuration of the pre-chamber cap when the ignition device according to the fourth embodiment is viewed from the main combustion chamber side, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line 4A-4A shown in FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line 4B-4B shown in FIG. As shown in FIGS. 11 to 13, the ignition device 11D is obtained by changing the first interference member 25B of the ignition device 11C of the third embodiment shown in FIGS. 8 to 10 to the first interference member 25D. It is. The igniter 11D is obtained by changing the pre-chamber cap 24A including the second pre-chamber holes 242A to 242D to a pre-chamber cap 24D including the second pre-chamber holes 242A 'and 242B'.
プレチャンバーキャップ24Dの第2プレチャンバー孔242A'及び242B'は、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線と第2プレチャンバー孔242A'及び242B'の軸線とが交差しないように、前方内面24aに設けられている。
The second pre-chamber holes 242A ′ and 242B ′ of the pre-chamber cap 24D are arranged so that the axis of the first pre-chamber holes 241A to 241D and the axis of the second pre-chamber holes 242A ′ and 242B ′ do not intersect with each other. Provided in
第1の干渉部材25Dは、図12に示すように、軸方向(Z軸方向)に対して直交する方向から見た時、台形状に形成されている。第1の干渉部材25Dは、レーザ装置21に対向する面の長さの方が、プレチャンバーキャップ24Cの前方内面24aと接する面の長さよりも長くなるように設計されている。
The first interference member 25D is formed in a trapezoidal shape when viewed from a direction orthogonal to the axial direction (Z-axis direction), as shown in FIG. The first interference member 25D is designed such that the length of the surface facing the laser device 21 is longer than the length of the surface in contact with the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24C.
第1プレチャンバー孔241A〜241Dと、第2プレチャンバー孔242A'及び242B'とは、上述の通り、プレチャンバーキャップ24Dの前方内面24a及び内周面24bに設けられている。このとき、図12及び図13に示すように、点火装置11Cの中心軸Jと第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線とのなす角度α2が、点火装置11Cの中心軸Jと第2プレチャンバー孔242A'及び242B'の軸線とのなす角度β2よりも大きくする。なお、角度α2は、点火装置11Bの中心軸Jに対して第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線の成す角度αの一例であり、角度β2は、点火装置11Cの中心軸Jと第2プレチャンバー孔242A'及び242B'の軸線とのなす角度βの一例である。
As described above, the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A 'and 242B' are provided on the front inner surface 24a and the inner circumferential surface 24b of the pre-chamber cap 24D. At this time, as shown in FIGS. 12 and 13, an angle α2 between the central axis J of the igniter 11C and the axis of the first pre-chamber holes 241A to 241D is the central axis J of the igniter 11C and the second pre-chamber. The angle β2 with the axis of the holes 242A ′ and 242B ′ is larger than the angle β2. The angle α2 is an example of an angle α formed by the axes of the second pre-chamber holes 242A to 242D with respect to the central axis J of the ignition device 11B. The angle β2 is the central axis J of the ignition device 11C and the second pre It is an example of the angle (beta) with the axis of chamber hole 242A 'and 242B' to make.
角度α2が大きいと、燃焼炎が第1の干渉部材25Dで遮られることを低減できるので、予備燃焼室26内に生じた点火炎31(図4参照)を第1プレチャンバー孔241A〜241Dから主燃焼室19のボア方向(X軸方向)に安定して噴射できる。また、角度β2の角度が小さければ、予備燃焼室26内に生じた点火炎31(図4参照)は、第2プレチャンバー孔242A'及び242B'から噴出し易くなる。そのため、第2プレチャンバー孔242A'及び242B'から主燃焼室19のピストン14(図1参照)の往復運動方向に点火炎31(図4参照)を安定して噴射できる。
When the angle α2 is large, the combustion flame can be reduced from being blocked by the first interference member 25D. Therefore, the ignition flame 31 (see FIG. 4) generated in the preliminary combustion chamber 26 is removed from the first prechamber holes 241A to 241D. It is possible to stably inject in the bore direction (X-axis direction) of the main combustion chamber 19. If the angle β2 is small, the ignition flame 31 (see FIG. 4) generated in the preliminary combustion chamber 26 is easily ejected from the second prechamber holes 242A ′ and 242B ′. Therefore, the ignition flame 31 (see FIG. 4) can be stably injected from the second pre-chamber holes 242A ′ and 242B ′ in the reciprocating direction of the piston 14 (see FIG. 1) of the main combustion chamber 19.
本実施形態では、第1プレチャンバー孔241A〜241Dは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線とレーザ装置21の長手方向(Z軸方向)の中心線の主燃焼室19側とのなす角度α2(図12参照)が45°以上となるように設けられている。第2プレチャンバー孔242A'及び242B'の軸線と点火装置11Cの中心軸Jの主燃焼室19側とのなす角度β2(図13参照)が45°未満となるように設けられている。角度α2及び角度β2が、それぞれ上記範囲内であれば、光学窓保持部材222とプレチャンバーキャップ24Dの接合部に向かう流れが生じるため、プレチャンバーキャップ24D内の広い範囲で混合気の流速を早めることができる。そのため、点火点BP及びその周囲以外の領域を流れる混合気の流速を早めることができる。角度α1は、50°以上が好ましく、55°以上がより好ましい。角度β1は、40°以下が好ましく、35°以下がより好ましい。
In the present embodiment, the first pre-chamber holes 241A-241D are the angle between the axis of the first pre-chamber holes 241A-241D and the main combustion chamber 19 side of the center line in the longitudinal direction (Z-axis direction) of the laser device 21. It is provided such that α 2 (see FIG. 12) is 45 ° or more. An angle β2 (see FIG. 13) formed by the axis lines of the second prechamber holes 242A ′ and 242B ′ and the main combustion chamber 19 side of the central axis J of the ignition device 11C is provided to be less than 45 °. If the angle α2 and the angle β2 are respectively in the above ranges, a flow toward the junction of the optical window holding member 222 and the prechamber cap 24D occurs, so the flow velocity of the mixture is accelerated in a wide range in the prechamber cap 24D. be able to. Therefore, the flow velocity of the mixture flowing in the region other than the ignition point BP and the surrounding area can be increased. The angle α1 is preferably 50 ° or more, more preferably 55 ° or more. 40 degrees or less are preferable and, as for angle (beta) 1, 35 degrees or less are more preferable.
また、第2プレチャンバー孔242A'及び242B'の軸線は、予備燃焼室26内の光学窓保持部材222とプレチャンバーキャップ24Dの側面との近くを向いている。予備燃焼室26内に供給される混合気は、第2プレチャンバー孔242A'及び242B'を通過した直後に第1の干渉部材25Dで流れの向きが変えられるわけではない。そのため、上記の第3実施形態のように、混合気が第2プレチャンバー孔242A〜242Dを通過した直後に第1の干渉部材25Bで流れの向きが変更される場合に比べて、予備燃焼室26内を循環する混合気の流速は早くなる。これにより、予備燃焼室26内の火炎の広がりはより早くなる。
In addition, the axes of the second pre-chamber holes 242A 'and 242B' are directed near the optical window holding member 222 in the preliminary combustion chamber 26 and the side surface of the pre-chamber cap 24D. The flow direction of the air-fuel mixture supplied into the preliminary combustion chamber 26 is not necessarily changed by the first interference member 25D immediately after passing through the second pre-chamber holes 242A ′ and 242B ′. Therefore, as in the third embodiment, the preliminary combustion chamber is compared with the case where the flow direction is changed by the first interference member 25B immediately after the air-fuel mixture passes through the second prechamber holes 242A to 242D. The flow rate of the air-fuel mixture circulating in 26 becomes faster. Thereby, the spread of the flame in the preliminary combustion chamber 26 becomes faster.
点火装置11Dでは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dと、第2プレチャンバー孔242A'及び242B'とから主燃焼室19内に噴射した点火炎31(図4参照)が主燃焼室19の混合気中の燃料を点火して燃焼する(主燃焼)。主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241D及び第2プレチャンバー孔242A〜242Dを通って予備燃焼室26内に混合気が供給される。
In the ignition device 11D, the point flames 31 (see FIG. 4) injected into the main combustion chamber 19 from the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A 'and 242B' are mixed in the main combustion chamber 19 It burns by igniting the fuel in the air (main combustion). The air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the preliminary combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A to 242D.
このとき、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って予備燃焼室26内に混合気が供給される。図12に示すように、第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通過した混合気は、流れF5−1のように、予備燃焼室26内を第1の干渉部材25D側に向かって流れる。混合気は第1の干渉部材25Dに衝突すると、混合気の流れの向きが変わり、混合気は、流れF5−2のように、窓部材22に向かって流れ、窓部材22に衝突する。
At this time, air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the preliminary combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D. As shown in FIG. 12, the air-fuel mixture that has passed through the first pre-chamber holes 241A to 241D flows in the preliminary combustion chamber 26 toward the first interference member 25D as in a flow F5-1. When the air-fuel mixture collides with the first interference member 25D, the flow direction of the air-fuel mixture changes, and the air-fuel mixture flows toward the window member 22 and collides with the window member 22 as in the flow F5-2.
混合気は窓部材22に衝突すると、混合気の流れは反転して、混合気は、流れF5−3のように、窓部材22から第1の干渉部材25Bの端面25aに向かって流れる。混合気は、点火点BP及びその周辺において、流れF5−4のように、第1の干渉部材25Dに向かって流れる。混合気は、第1の干渉部材25Dと衝突することで、混合気と第1の干渉部材25Bとの衝突点付近に混合気のよどみ点が生じる。
When the air-fuel mixture collides with the window member 22, the flow of the air-fuel mixture is reversed, and the air-fuel mixture flows from the window member 22 toward the end face 25a of the first interference member 25B as in the flow F5-3. The air-fuel mixture flows toward the first interference member 25D at and around the ignition point BP, as in the flow F5-4. The air-fuel mixture collides with the first interference member 25D to generate a stagnation point of the air-fuel mixture near the collision point between the air-fuel mixture and the first interference member 25B.
また、第2プレチャンバー孔242A'及び242B'を通って予備燃焼室26内に供給された混合気は、流れF6−1のように、予備燃焼室26内を内周面24bに向かって流れる。そして、混合気は窓部材22に衝突すると、流れF6−2のように、混合気の流れが反転して、第1の干渉部材25Dの端面25aに向かって流れる。混合気は、点火点BP及びその周辺において、流れF6−3のように、第1の干渉部材25Dに向かって流れる。
Further, the air-fuel mixture supplied into the precombustion chamber 26 through the second prechamber holes 242A ′ and 242B ′ flows in the precombustion chamber 26 toward the inner peripheral surface 24b like the flow F6-1. . When the air-fuel mixture collides with the window member 22, the flow of the air-fuel mixture is reversed and flows toward the end face 25a of the first interference member 25D as in the flow F6-2. The air-fuel mixture flows toward the first interference member 25D as in the flow F6-3 at and around the ignition point BP.
予備燃焼室26の混合気が点火点BPで予備燃焼すると、点火炎31(図4参照)が第1プレチャンバー孔241A〜241Dからシリンダ13のボア方向(X軸方向)に噴射する。第2プレチャンバー孔242A'及び242B'からは、主にエンジン10(図1参照)の主燃焼室19のピストン軸方向(+Z軸方向)に点火炎31(図4参照)が噴射する。
When the air-fuel mixture in the preliminary combustion chamber 26 is pre-combusted at the ignition point BP, the ignition flame 31 (see FIG. 4) is injected from the first pre-chamber holes 241A to 241D in the bore direction (X-axis direction) of the cylinder 13. From the second pre-chamber holes 242A ′ and 242B ′, the ignition flame 31 (see FIG. 4) is injected mainly in the piston axial direction (+ Z-axis direction) of the main combustion chamber 19 of the engine 10 (see FIG. 1).
点火装置11Dは、上記の通り、第1の干渉部材25Dと、第2プレチャンバー孔242A'及び242B'とを備えることで、予備燃焼室26内を循環する混合気の流速を早くすることができる。これにより、第2プレチャンバー孔242A'及び242B'から噴射される点火炎31(図4参照)の強さをより大きくすることができるため、主燃焼室19における混合気中の燃料の燃焼をより早めることができる。
As described above, the ignition device 11D includes the first interference member 25D and the second prechamber holes 242A ′ and 242B ′, thereby increasing the flow rate of the air-fuel mixture circulating in the preliminary combustion chamber 26. it can. As a result, the strength of the ignition flame 31 (see FIG. 4) injected from the second pre-chamber holes 242A ′ and 242B ′ can be increased, so that the fuel in the air-fuel mixture in the main combustion chamber 19 is burned. It can be made earlier.
また、点火装置11Dは、前方内面24aに設ける点火炎31(図4参照)の噴射孔を、2つの第2プレチャンバー孔242A'及び242B'のみとしている。プレチャンバーキャップ24Dに設ける点火炎31(図4参照)の噴射孔の数を少なくすることで、予備燃焼室26内に生じる点火炎31(図4参照)を第2プレチャンバー孔242A'及び242B'から主燃焼室19内により均一に噴射させることができる。また、点火炎31(図4参照)を第2プレチャンバー孔242A'及び242B'から主燃焼室19内により強力に噴射させることができる。これにより、主燃焼室19における燃焼効果をより高めることができる。
The ignition device 11D has only two second pre-chamber holes 242A ′ and 242B ′ as the injection holes for the ignition flame 31 (see FIG. 4) provided on the front inner surface 24a. By reducing the number of injection holes of the ignition flame 31 (see FIG. 4) provided in the pre-chamber cap 24D, the ignition flame 31 (see FIG. 4) generated in the precombustion chamber 26 is changed to the second pre-chamber holes 242A ′ and 242B. The fuel can be injected more uniformly into the main combustion chamber 19 '. In addition, the point flame 31 (see FIG. 4) can be more strongly injected into the main combustion chamber 19 from the second pre-chamber holes 242A ′ and 242B ′. Thereby, the combustion effect in the main combustion chamber 19 can be improved more.
なお、本実施形態では、第1プレチャンバー孔241A〜241Dと、第2プレチャンバー孔242A'及び242B'は、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線と第2プレチャンバー孔242A'及び242B'の軸線とが交差するように設けられてもよい。
In the present embodiment, the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A ′ and 242B ′ are the axis lines of the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A ′ and 242B ′. It may be provided so as to intersect with the axis.
[第5の実施形態]
第5の実施形態による点火装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本実施形態に係る点火装置は、上記図8〜図10に示す第3の実施形態の点火装置11Cの第1の干渉部材25Bに、前方内面から窓部材にかけて矩形状に形成された側板部を設けたものである。そのため、本実施形態では、側板部の構成についてのみ説明する。
Fifth Embodiment
An ignition device according to a fifth embodiment will be described with reference to the drawings. The members having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted. The igniter according to the present embodiment is the first interference member 25B of the igniter 11C of the third embodiment shown in FIGS. 8 to 10, and the side plate portion formed in a rectangular shape from the front inner surface to the window member It is provided. Therefore, in the present embodiment, only the configuration of the side plate portion will be described.
図14は、第5の実施形態に係る点火装置を主燃焼室側から見た時のプレチャンバーキャップの構成を示す正面図であり、図15は、図14に示す5A−5A断面図であり、図16は、図14に示す5B−5B断面図であり、図17は、図14に示す5C−5C断面図である。図14及び図15に示すように、点火装置11Eは、上記図8〜図10に示す第3の実施形態の点火装置11Cの第1の干渉部材25Bの外周に、矩形状に形成された側板部251A〜251Dを備えたものである。
14 is a front view showing the configuration of the pre-chamber cap when the ignition device according to the fifth embodiment is viewed from the main combustion chamber side, and FIG. 15 is a sectional view taken along the line 5A-5A shown in FIG. FIG. 16 is a 5B-5B sectional view shown in FIG. 14, and FIG. 17 is a 5C-5C sectional view shown in FIG. As shown in FIGS. 14 and 15, the ignition device 11E includes a side plate formed in a rectangular shape on the outer periphery of the first interference member 25B of the ignition device 11C of the third embodiment shown in FIGS. Parts 251A to 251D are provided.
側板部251A〜251Dは、プレチャンバーキャップ24Cの前方内面24aから窓部材22にかけて設けられている。側板部251A〜251Dは、第1の干渉部材25Bの周方向に設けられている。側板部251Aと側板部251Cとは、第1の干渉部材25Bを介して対向するように第1の干渉部材25Bに設けられている。側板部251Bと側板部251Dとは、第1の干渉部材25Bを介して対向するように第1の干渉部材25Bに設けられている。
The side plate portions 251A to 251D are provided from the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24C to the window member 22. The side plate portions 251A to 251D are provided in the circumferential direction of the first interference member 25B. The side plate portion 251A and the side plate portion 251C are provided on the first interference member 25B so as to face each other via the first interference member 25B. The side plate portion 251B and the side plate portion 251D are provided on the first interference member 25B so as to face each other via the first interference member 25B.
側板部251A〜251Dは、第1の干渉部材25Bと同一の材料を用いて形成することができるが、異なる材料を用いてもよい。
Although the side plate portions 251A to 251D can be formed using the same material as the first interference member 25B, different materials may be used.
側板部251A〜251Dは、第1の干渉部材25Bに公知の接合方法を用いて接合することができ、第1の干渉部材25Bにロウ材用いて接合してもよいし、溶接して接合するようにしてもよい。
The side plate portions 251A to 251D can be joined to the first interference member 25B using a known joining method, and may be joined to the first interference member 25B using a brazing material, or may be joined by welding. You may do so.
点火装置11Eでは、第1プレチャンバー孔241A〜241D及び第2プレチャンバー孔242A〜242Dから主燃焼室19内に噴射した点火炎31(図4参照)が主燃焼室19の混合気中の燃料を点火して燃焼する(主燃焼)。主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241D及び第2プレチャンバー孔242A〜242Dを通って予備燃焼室26内に混合気が供給される。
In the igniter 11E, the fuel in the mixture of the main combustion chamber 19 is the point flame 31 (see FIG. 4) injected into the main combustion chamber 19 from the first pre-chamber holes 241A-241D and the second pre-chamber holes 242A-242D. Is ignited and burned (main combustion). The air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the preliminary combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A to 242D.
このとき、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って予備燃焼室26内に混合気が供給される。図16に示すように、第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通過した混合気の流れF3−1〜F3−3は、上記の図8〜図10に示す第3の実施形態に係る点火装置11Cの場合と同様であるため、説明は省略する。
At this time, air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the preliminary combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D. As shown in FIG. 16, the air-fuel mixture flows F <b> 3-1 to F <b> 3-3 that have passed through the first pre-chamber holes 241 </ b> A to 241 </ b> D are Since this is the same as the case of, the description is omitted.
第2プレチャンバー孔242A〜242Dを通過した混合気の流れF4−1〜F4−3も、図17に示すように、上記の図8〜図10に示す第3の実施形態に係る点火装置11Cの場合と同様であるため、説明は省略する。
As shown in FIG. 17, the air-fuel mixture flows F4-1 to F4-3 that have passed through the second pre-chamber holes 242A to 242D are also igniter 11C according to the third embodiment shown in FIGS. Since this is the same as the case of, the description is omitted.
点火装置11Eは、第1の干渉部材25Bに側板部251A〜251Dを備えることにより、燃焼時に第1の干渉部材25Bに加わる熱をプレチャンバーキャップ24Cに伝えることができるので、第1の干渉部材25Bの温度を下げることができる。そのため、第1の干渉部材25Bが過度に過熱されることを抑えることができるので、プレチャンバーキャップ24Cの損傷を抑制できる。
The ignition device 11E includes the side plate portions 251A to 251D in the first interference member 25B so that the heat applied to the first interference member 25B can be transmitted to the pre-chamber cap 24C at the time of combustion, so that the first interference member The temperature of 25B can be lowered. Therefore, excessive overheating of the first interference member 25B can be suppressed, so damage to the pre-chamber cap 24C can be suppressed.
[第6の実施形態]
第6の実施形態による点火装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本実施形態に係る点火装置は、上記図8〜図10に示す第3の実施形態の点火装置11Cのプレチャンバーキャップ24Cの前方内面24aに設けた第2プレチャンバー孔の数を2つに変更したものである。そして、第1の干渉部材25Bの外周の一部に、前方内面24aから内周面24bにかけて他の第1の干渉部材をさらに設け、複数の第1の干渉部材を設けたものである。そのため、本実施形態では、他の第1の干渉部材の構成についてのみ説明する。
[Sixth Embodiment]
An ignition device according to a sixth embodiment will be described with reference to the drawings. The members having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted. The igniter according to the present embodiment changes the number of second pre-chamber holes provided in the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24C of the igniter 11C of the third embodiment shown in FIGS. It is Then, another first interference member is further provided on a part of the outer periphery of the first interference member 25B from the front inner surface 24a to the inner peripheral surface 24b, and a plurality of first interference members are provided. Therefore, in the present embodiment, only the configuration of the other first interference member will be described.
図18は、第6の実施形態に係る点火装置を主燃焼室側から見た時のプレチャンバーキャップの構成を示す正面図であり、図19は、図18に示す6A−6A断面図であり、図20は、図19に示す6B−6B断面図である。図18〜図20に示すように、点火装置11Fは、上記図8〜図10に示す第3の実施形態の点火装置11Cのプレチャンバーキャップ24Cを、前方内面24aに2つの第2プレチャンバー孔242A及び242Bを備えるプレチャンバーキャップ24Eに変更したものである。そして、点火装置11Fは、プレチャンバーキャップ24Eの前方内面24aから内周面24bにかけて第1の干渉部材25Dを備える。
18 is a front view showing the configuration of the pre-chamber cap when the ignition device according to the sixth embodiment is viewed from the main combustion chamber side, and FIG. 19 is a sectional view taken along the line 6A-6A shown in FIG. FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line 6B-6B shown in FIG. As shown in FIGS. 18 to 20, the ignition device 11F includes a pre-chamber cap 24C of the ignition device 11C of the third embodiment shown in FIGS. 8 to 10 and two second pre-chamber holes on the front inner surface 24a. It is changed to the pre-chamber cap 24E provided with 242A and 242B. The igniter 11F is provided with a first interference member 25D from the front inner surface 24a to the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24E.
2つの第2プレチャンバー孔242A及び242Bは、プレチャンバーキャップ24Eの前方内面24aに、軸方向(Z軸方向)視において、第1の干渉部材25Bを介して対向するように設けられている。
The two second pre-chamber holes 242A and 242B are provided on the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24E so as to face each other via the first interference member 25B in the axial direction (Z-axis direction).
第1の干渉部材25Dは、図19及び図20に示すように、第1の干渉部材25Bの外周の一部に第1の干渉部材25Bを介して一対設けられている。一対の第1の干渉部材25Dは、図19に示すように、プレチャンバーキャップ24Eの前方内面24aから内周面24bにかけて、前方内面24aと内周面24bと第1の干渉部材25Bとを連結するように設けられている。
As shown in FIGS. 19 and 20, a pair of first interference members 25D is provided on a part of the outer periphery of the first interference member 25B via the first interference member 25B. As shown in FIG. 19, the pair of first interference members 25D connect the front inner surface 24a, the inner peripheral surface 24b and the first interference member 25B from the front inner surface 24a to the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24E. It is provided to do.
本実施形態では、第1の干渉部材25Dは、図20に示すように、軸方向視において扇型に形成されている。第1の干渉部材25Dの、前方内面24aと内周面24bとに接する面は前方内面24aと内周面24bに対応するように湾曲して形成されている。
In the present embodiment, the first interference member 25D is formed in a fan shape when viewed in the axial direction, as shown in FIG. The surfaces of the first interference member 25D that are in contact with the front inner surface 24a and the inner peripheral surface 24b are curved so as to correspond to the front inner surface 24a and the inner peripheral surface 24b.
第1の干渉部材25Dは、図19に示すように、第1の干渉部材25Bの軸方向(Z軸方向)と直交する方向から見た時、第1の干渉部材25Bの外周に軸方向に沿って、内周面24b及び第1の干渉部材25Bと接するように形成されている。そして、第1の干渉部材25Dは、第1の干渉部材25Bの側面から窓部材22側にかけて内周面271が拡径するように形成されている。
The first interference member 25D is, as shown in FIG. 19, axially on the outer periphery of the first interference member 25B when viewed from the direction orthogonal to the axial direction (Z-axis direction) of the first interference member 25B. It is formed to be in contact with the inner circumferential surface 24b and the first interference member 25B. The first interference member 25D is formed such that the diameter of the inner circumferential surface 271 increases from the side surface of the first interference member 25B to the window member 22 side.
第1の干渉部材25Dは、第1の干渉部材25Bと同様の材料を用いて製造できる。
The first interference member 25D can be manufactured using the same material as the first interference member 25B.
第1の干渉部材25Dは、第1の干渉部材25Bに公知の接合方法を用いて接合することができ、第1の干渉部材25Bにロウ材用いて接合してもよいし、溶接して接合するようにしてもよい。
The first interference member 25D can be joined to the first interference member 25B using a known joining method, and may be joined to the first interference member 25B using a brazing material, or may be joined by welding. You may do it.
点火装置11Fでは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dと、第2プレチャンバー孔242A及び242Bとから主燃焼室19内に噴射した点火炎31(図4参照)が主燃焼室19の混合気中の燃料を点火して燃焼する(主燃焼)。図21は、図18に示す6C−6C断面図であり、図22は、図18に示す6D−6D断面図である。図21に示すように、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って予備燃焼室26内に混合気が供給され、図22に示すように、第2プレチャンバー孔242A及び242Bを通って予備燃焼室26内に混合気が供給される。
In the igniter 11F, a point flame 31 (see FIG. 4) injected into the main combustion chamber 19 from the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A and 242B is in the mixture of the main combustion chamber 19. The fuel is ignited and burned (main combustion). 21 is a 6C-6C sectional view shown in FIG. 18, and FIG. 22 is a 6D-6D sectional view shown in FIG. As shown in FIG. 21, the air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the preliminary combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D, and as shown in FIG. 22, the second pre-chamber holes 242A and 242B. The mixture is supplied into the pre-combustion chamber 26 through the
このとき、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って予備燃焼室26内に混合気が供給される。図21に示すように、第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通過した混合気は、流れF5−1のように、予備燃焼室26内を第1の干渉部材25B及び25C側に向かって流れる。混合気は第1の干渉部材25B及び25Cに衝突すると、混合気の流れの向きが変わり、混合気は、流れF5−2のように、窓部材22側に向かって流れ、窓部材22に衝突する。なお、図21では、第1プレチャンバー孔241A及び241Cから流入する混合気の流れのみを示すが、他の第1プレチャンバー孔241B及び241Dから流入する混合気の流れも第1プレチャンバー孔241A及び241Cから流入する混合気の流れと同様の流れを示す。
At this time, air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the preliminary combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D. As shown in FIG. 21, the air-fuel mixture that has passed through the first pre-chamber holes 241A to 241D flows in the preliminary combustion chamber 26 toward the first interference members 25B and 25C as in a flow F5-1. When the air-fuel mixture collides with the first interference members 25B and 25C, the flow direction of the air-fuel mixture changes, and the air-fuel mixture flows toward the window member 22 as in the flow F5-2 and collides with the window member 22. To do. Although FIG. 21 shows only the flow of the mixture flowing from the first pre-chamber holes 241A and 241C, the flow of the mixture flowing from the other first pre-chamber holes 241B and 241D is also the first pre-chamber hole 241A. And a flow similar to that of the mixture flowing from 241C.
混合気は窓部材22に衝突すると、混合気の流れは反転して、混合気は、流れF5−2のように、窓部材22側から第1の干渉部材25Dに沿いつつ、第1の干渉部材25Bの端面25aに向かって流れる。混合気は、点火点BP及びその周辺において、流れF5−3のように、第1の干渉部材25Bに向かって流れる。混合気は、第1の干渉部材25Bと衝突することで、上述の通り、混合気と第1の干渉部材25Bとの衝突点付近に混合気のよどみ点が生じる。
When the air-fuel mixture collides with the window member 22, the flow of the air-fuel mixture is reversed, and the air-fuel mixture flows along the first interference member 25D from the side of the window member 22 like the flow F5-2. It flows toward the end face 25a of the member 25B. The air-fuel mixture flows toward the first interference member 25B as in the flow F5-3 at and around the ignition point BP. When the air-fuel mixture collides with the first interference member 25B, as described above, a stagnation point of the air-fuel mixture is generated in the vicinity of the collision point between the air-fuel mixture and the first interference member 25B.
また、図22に示すように、第2プレチャンバー孔242A及び242Bを通って予備燃焼室26内に供給された混合気は、流れF6−1のように、予備燃焼室26内を第1の干渉部材25Bの側面に向かって流れる。そして、混合気は第1の干渉部材25Bに衝突すると、混合気の流れの向きが変わる。混合気は、流れF6−2のように、内周面24bと略並行に窓部材22側に向かって流れ、窓部材22に衝突する。
In addition, as shown in FIG. 22, the air-fuel mixture supplied into the precombustion chamber 26 through the second prechamber holes 242A and 242B passes through the precombustion chamber 26 in the first precombustion chamber 26 like a flow F6-1. It flows toward the side surface of the interference member 25B. When the air-fuel mixture collides with the first interference member 25B, the flow direction of the air-fuel mixture changes. The air-fuel mixture flows toward the window member 22 substantially in parallel with the inner circumferential surface 24 b as in the flow F 6-2 and collides with the window member 22.
混合気が窓部材22に衝突すると、流れF6−3のように、混合気の流れが反転して、窓部材22側から第1の干渉部材25Bに向かって流れる。混合気は、点火点BP及びその周辺において、流れF6−4のように、第1の干渉部材25Bに向かって流れる。
When the air-fuel mixture collides with the window member 22, the flow of the air-fuel mixture is reversed and flows from the window member 22 side toward the first interference member 25B as in the flow F6-3. The air-fuel mixture flows toward the first interference member 25B as in the flow F6-4 at and around the ignition point BP.
点火装置11Fは、図21に示すように、第1の干渉部材25Bを、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線と交わるようにプレチャンバーキャップ24Eの内周面24bに設けている。そして、第1の干渉部材25Dの端面25aを、予備燃焼室26内に供給された混合気が第1の干渉部材25Dの端面25aに衝突した際に形成されるよどみ点の近傍に点火点BPが存在するように設けている。よどみ点付近では混合気の流速が遅くなるので、点火点BPの周囲の混合気の流速を遅くできる。これにより、点火点BPにおいて安定して初期火炎を形成できる。
In the ignition device 11F, as shown in FIG. 21, the first interference member 25B is provided on the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24E so as to intersect the axis of the first pre-chamber holes 241A to 241D. The ignition point BP is formed near the stagnation point formed when the air-fuel mixture supplied into the preliminary combustion chamber 26 collides with the end face 25a of the first interference member 25D. Are provided to be present. In the vicinity of the stagnation point, the flow rate of the air-fuel mixture decreases, so that the flow rate of the air-fuel mixture around the ignition point BP can be decreased. Thereby, an initial flame can be stably formed at the ignition point BP.
点火装置11Fは、プレチャンバーキャップ24Eの前方内面24aから内周面24bにかけて第1の干渉部材25Dを第1の干渉部材25Bに備える。第1の干渉部材25Dは、第1の干渉部材25Bの熱を第1の干渉部材25Dを通じてシリンダヘッド12(図1参照)及び窓部材22側へ逃がすことができる。シリンダヘッド12(図1参照)や点火装置11Fの回りは図示しない冷却液体により冷却されており、窓部材22やプレチャンバーキャップ24Eの側面も冷却液体により冷却されている。そのため、第1の干渉部材25Bの熱を第1の干渉部材25Dを通じてシリンダヘッド12(図1参照)及び窓部材22に放熱することで、第1の干渉部材25Bの異常な過熱を低減できる。第1の干渉部材25Bが燃焼熱によって異常に過熱されると、壁面付近で燃料が自着火することによって、プレイグニッションやノッキング等の異常燃焼を発生する可能性がある。点火装置11Fでは、第1の干渉部材25Bの熱を第1の干渉部材25Dを通じてシリンダヘッド12(図1参照)及び窓部材22に放熱することで、第1の干渉部材25Bの異常な過熱を低減できる。よって、点火装置11Fは、主燃焼室19において異常燃焼が生じるのを防ぐことができるので、エンジン10(図1参照)の安定的な運転を図ることができる。
The ignition device 11F includes a first interference member 25D on the first interference member 25B from the front inner surface 24a to the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24E. The first interference member 25D can release the heat of the first interference member 25B to the cylinder head 12 (see FIG. 1) and the window member 22 through the first interference member 25D. The cylinder head 12 (see FIG. 1) and the ignition device 11F are cooled by a cooling liquid (not shown), and the side surfaces of the window member 22 and the prechamber cap 24E are also cooled by the cooling liquid. Therefore, the heat of the first interference member 25B is radiated to the cylinder head 12 (see FIG. 1) and the window member 22 through the first interference member 25D, so that abnormal overheating of the first interference member 25B can be reduced. If the first interference member 25B is abnormally overheated by the combustion heat, the fuel self-ignites near the wall surface, which may cause abnormal combustion such as pre-ignition or knocking. In the ignition device 11F, the heat of the first interference member 25B is radiated to the cylinder head 12 (see FIG. 1) and the window member 22 through the first interference member 25D, thereby causing abnormal overheating of the first interference member 25B. Can be reduced. Therefore, since the ignition device 11F can prevent abnormal combustion from occurring in the main combustion chamber 19, stable operation of the engine 10 (see FIG. 1) can be achieved.
なお、本実施形態では、第1の干渉部材25Dは、プレチャンバーキャップ24Eの前方内面24aに一対設けられているが、これに限定されない。第1の干渉部材25Dの数は、1つでもよいし、3つ以上でもよく、プレチャンバーキャップ24Eの大きさ、又は第1プレチャンバー孔241A〜241Dや第2プレチャンバー孔242A及び242Bの数や位置等に応じて適宜設計可能である。
In the present embodiment, a pair of first interference members 25D is provided on the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24E, but the present invention is not limited to this. The number of first interference members 25D may be one, or three or more, and the size of pre-chamber cap 24E, or the number of first pre-chamber holes 241A to 241D and second pre-chamber holes 242A and 242B. It is possible to design appropriately according to the position and the like.
本実施形態では、第1プレチャンバー孔241A〜241Dの軸線は第1の干渉部材25Bと交わっているが、第1の干渉部材25Dとも交わってもよい。
In the present embodiment, the axes of the first pre-chamber holes 241A to 241D intersect with the first interference member 25B, but may intersect with the first interference member 25D.
本実施形態では、第1の干渉部材25Dは、プレチャンバーキャップ24Eの前方内面24aに溶接されてもよいし、プレチャンバーキャップ24Eと第1の干渉部材25Dとを3Dプリンタ等で切削して前方内面24aに一体に形成してもよい。
In the present embodiment, the first interference member 25D may be welded to the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24E, or the pre-chamber cap 24E and the first interference member 25D may be cut by a 3D printer or the like. It may be formed integrally with the inner surface 24a.
[第7の実施形態]
第7の実施形態による点火装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本実施形態に係る点火装置は、上記図18〜図22に示す第6の実施形態の点火装置11Fのプレチャンバーキャップ24Eの内周面24bに内側に突出した他の第1の干渉部材を第1の干渉部材25Bよりも点火点BP側にさらに設けたこと以外は同様である。そのため、本実施形態では、他の第1の干渉部材の構成についてのみ説明する。
[Seventh Embodiment]
An ignition device according to a seventh embodiment will be described with reference to the drawings. The members having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted. The igniter according to the present embodiment includes the other first interference member projecting inward on the inner circumferential surface 24b of the pre-chamber cap 24E of the igniter 11F according to the sixth embodiment shown in FIGS. It is the same except that it is further provided on the ignition point BP side than the first interference member 25B. Therefore, in the present embodiment, only the configuration of the other first interference member will be described.
図23は、第7の実施形態に係る点火装置を主燃焼室側から見た時のプレチャンバーキャップの構成を示す正面図であり、図24は、図23に示す7A−7A断面図であり、図25は、図24に示す7B−7B断面図であり、図26は、図24に示す7C−7C断面図である。図23及び図24に示すように、点火装置11Gは、上記図18〜図20に示す第6の実施形態の点火装置11Fのプレチャンバーキャップ24Eの内周面24bに、第1の干渉部材25B及び25Dの他に、第1の干渉部材25Eを更に備えたものである。
FIG. 23 is a front view showing the configuration of the pre-chamber cap when the ignition device according to the seventh embodiment is viewed from the main combustion chamber side, and FIG. 24 is a cross-sectional view taken along the line 7A-7A shown in FIG. FIG. 25 is a 7B-7B sectional view shown in FIG. 24, and FIG. 26 is a 7C-7C sectional view shown in FIG. As shown in FIGS. 23 and 24, the ignition device 11G has a first interference member 25B on the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24E of the ignition device 11F of the sixth embodiment shown in FIGS. And 25D, further includes a first interference member 25E.
図24に示すように、第1の干渉部材25Dは、軸方向(Z軸方向)に対して直交する方向から見た時、台形状に形成されている。第1の干渉部材25Dは、レーザ装置21に対向する面の長さの方が、プレチャンバーキャップ24Eの前方内面24aと接する面の長さよりも長くなるように設計されている。また、図25に示すように、第1の干渉部材25Dを点火装置11Gの軸方向(Z軸方向)から見た時、第1の干渉部材25Dは扇型に形成されている。
As shown in FIG. 24, the first interference member 25D is formed in a trapezoidal shape when viewed from the direction orthogonal to the axial direction (Z-axis direction). The first interference member 25D is designed such that the length of the surface facing the laser device 21 is longer than the length of the surface in contact with the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24E. Further, as shown in FIG. 25, when the first interference member 25D is viewed from the axial direction (Z-axis direction) of the ignition device 11G, the first interference member 25D is formed in a fan shape.
図23に示すように、第1の干渉部材25Eは、プレチャンバーキャップ24Eの内周面24bに対向するように内周面24bに一対設けられている。第1の干渉部材25Eは、図26に示すように、軸方向(Z軸方向)において、両面が凸面を有する凸レンズ(両凸レンズ)の形状に形成されている。第1の干渉部材25Eは、図27に示すように、点火装置11Gの軸方向(Z軸方向)と直交する方向から見た時、板状に形成されている。
As shown in FIG. 23, a pair of first interference members 25E is provided on the inner circumferential surface 24b so as to face the inner circumferential surface 24b of the pre-chamber cap 24E. As shown in FIG. 26, the first interference member 25E is formed in the shape of a convex lens (biconvex lens) having convex surfaces on both surfaces in the axial direction (Z-axis direction). As shown in FIG. 27, the first interference member 25E is formed in a plate shape when viewed from a direction orthogonal to the axial direction (Z-axis direction) of the ignition device 11G.
第1の干渉部材25Eは、図24に示すように、点火装置11Gの軸方向(Z軸方向)と直交する方向から見た時、点火点BP側に設けている。本実施形態では、第1の干渉部材25Eは、点火点BPよりも窓部材22側に、第1の干渉部材25B及び25Dと所定の間隔を有した状態で設けられている。
As shown in FIG. 24, the first interference member 25E is provided on the ignition point BP side when viewed from a direction orthogonal to the axial direction (Z-axis direction) of the ignition device 11G. In the present embodiment, the first interference member 25E is provided closer to the window member 22 than the ignition point BP with a predetermined distance from the first interference members 25B and 25D.
図26に示すように、一対の第1の干渉部材25E同士の間には、予備燃焼室26内に供給された混合気が通過できるように隙間が形成されている。
As shown in FIG. 26, a gap is formed between the pair of first interference members 25E so that the air-fuel mixture supplied into the preliminary combustion chamber 26 can pass through.
図27は、図23に示す7D−7D断面図である。図27に示すように、第1の干渉部材25Eは、第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線と交わるようにプレチャンバーキャップ24Eの内周面24bに設けている。
FIG. 27 is a 7D-7D sectional view shown in FIG. As shown in FIG. 27, the first interference member 25E is provided on the inner circumferential surface 24b of the prechamber cap 24E so as to intersect the axis of the second prechamber holes 242A to 242D.
第1プレチャンバー孔241A〜241Dと、第2プレチャンバー孔242A及び242Bとの内径、配置位置、孔の向き、プレチャンバーキャップ24Eの内部形状や容積、第1の干渉部材25B〜25Dの形状や配置位置等は、後述する混合気の流れF7−4、F7−5、F8−4及びF8−5を発生させるために適切に設定される。また、後述する混合気の流れF7−4、F7−5、F8−4及びF8−5の発生は、流体シミュレーション等から確認できる。
The inner diameter, arrangement position, orientation of the holes, the inner shape and volume of the prechamber cap 24E, the shapes of the first interference members 25B to 25D, the first prechamber holes 241A to 241D and the second prechamber holes 242A and 242B The arrangement position and the like are appropriately set in order to generate flows F7-4, F7-5, F8-4 and F8-5 of the mixture described later. Further, the generation of the air-fuel mixture flows F7-4, F7-5, F8-4, and F8-5, which will be described later, can be confirmed from a fluid simulation or the like.
点火装置11Gでは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dと、第2プレチャンバー孔242A及び242Bから主燃焼室19内に噴射した点火炎31(図4参照)が主燃焼室19の混合気中の燃料を点火して燃焼する(主燃焼)。図28は、図23に示す7E−7E断面図である。混合気は、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dと、第2プレチャンバー孔242A及び242Bを通って予備燃焼室26内に供給される。
In the igniter 11G, the first flame 31 (see FIG. 4) injected into the main combustion chamber 19 from the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A and 242B is in the mixture of the main combustion chamber 19. The fuel is ignited and burned (main combustion). FIG. 28 is a cross-sectional view taken along line 7E-7E shown in FIG. The air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the precombustion chamber 26 through the first prechamber holes 241A to 241D and the second prechamber holes 242A and 242B.
このとき、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って予備燃焼室26内に混合気が供給される。図28に示すように、第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通過した混合気は、流れF7−1のように、予備燃焼室26内を第1の干渉部材25B及び25C側に向かって流れる。混合気は第1の干渉部材25B及び25Cに衝突すると、混合気の流れの向きが変わり、混合気は、流れF7−2のように、第1の干渉部材25Eと衝突する。なお、図28では、第1プレチャンバー孔241A及び241Cから流入する混合気の流れのみを示すが、他の第1プレチャンバー孔241B及び241Dから流入する混合気の流れも第1プレチャンバー孔241A及び241Cから流入する混合気の流れと同様の流れを示す。
At this time, air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the preliminary combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D. As shown in FIG. 28, the air-fuel mixture that has passed through the first pre-chamber holes 241A to 241D flows in the preliminary combustion chamber 26 toward the first interference members 25B and 25C as in a flow F7-1. When the air-fuel mixture collides with the first interference members 25B and 25C, the flow direction of the air-fuel mixture changes direction, and the air-fuel mixture collides with the first interference member 25E as flow F7-2. Although FIG. 28 shows only the flow of the mixture flowing from the first pre-chamber holes 241A and 241C, the flow of the mixture flowing from the other first pre-chamber holes 241B and 241D is also the first pre-chamber hole 241A. And a flow similar to that of the mixture flowing from 241C.
混合気は、流れF7−3のように、第1の干渉部材27Dを迂回して一対の第1の干渉部材25E同士の間の隙間へと向かうように流れる。混合気は、窓部材22側に向かって流れる。この時、混合気の一部は、流れF7−4のように、第1の干渉部材25A側に流れる。
As in the flow F7-3, the air-fuel mixture flows so as to bypass the first interference member 27D and toward the gap between the pair of first interference members 25E. The air-fuel mixture flows toward the window member 22 side. At this time, a part of the air-fuel mixture flows to the side of the first interference member 25A as in the flow F7-4.
第1の干渉部材25A側に流れた混合気は、流れF7−5のように、窓部材22から第1の干渉部材25Bの端面25aに向かって流れる。混合気は、点火点BP及びその周辺において、流れF7−5のように、第1の干渉部材25Bに向かって流れる。混合気は、第1の干渉部材25Bと衝突することで、混合気と第1の干渉部材25Bとの衝突点付近に混合気のよどみ点が生じる。
The air-fuel mixture that has flowed to the first interference member 25A flows from the window member 22 toward the end face 25a of the first interference member 25B as a flow F7-5. The air-fuel mixture flows toward the first interference member 25B at and around the ignition point BP, as in the flow F7-5. The air-fuel mixture collides with the first interference member 25B to generate a stagnation point of the air-fuel mixture near the collision point between the air-fuel mixture and the first interference member 25B.
一方、一対の第1の干渉部材25E同士の隙間を流れた混合気が窓部材22に衝突すると、混合気の流れは反転して、混合気は、一対の第1の干渉部材25E同士の隙間を通過する。隙間を通過した混合気は、流れF7−4のように、隙間に流れずに分離した混合気と共に、第1の干渉部材25Bに向かって流れる。
On the other hand, when the air-fuel mixture that has flowed through the gap between the pair of first interference members 25E collides with the window member 22, the flow of the air-fuel mixture is reversed, and the air-fuel mixture is the gap between the pair of first interference members 25E. Pass through. The air-fuel mixture that has passed through the gap flows toward the first interference member 25B together with the air-fuel mixture separated without flowing into the gap as in the flow F7-4.
また、図27に示すように、第2プレチャンバー孔242A及び242Bを通って予備燃焼室26内に供給された混合気は、流れF8−1のように、予備燃焼室26内を第1の干渉部材25Bの側面及び第1の干渉部材25Dの表面側に向かって流れる。そして、混合気は第1の干渉部材25B及び25Cに衝突すると、混合気の流れの向きが変わり、混合気は、流れF8−2のように流れ、第1の干渉部材25Eと衝突する。
In addition, as shown in FIG. 27, the air-fuel mixture supplied into the precombustion chamber 26 through the second prechamber holes 242A and 242B passes through the precombustion chamber 26 in the first precombustion chamber 26 like a flow F8-1. It flows toward the side of the interference member 25B and the surface side of the first interference member 25D. When the air-fuel mixture collides with the first interference members 25B and 25C, the flow direction of the air-fuel mixture changes, and the air-fuel mixture flows like the flow F8-2 and collides with the first interference member 25E.
混合気は、流れF8−3のように、第1の干渉部材25Eを迂回して一対の第1の干渉部材25E同士の間の隙間へと向かうように流れる。そして、隙間を抜けた混合気は、窓部材22側に向かって流れる。この時、混合気の一部は、流れF8−4のように、第1の干渉部材25A側に流れる。
As in the flow F8-3, the air-fuel mixture flows so as to bypass the first interference member 25E and toward the gap between the pair of first interference members 25E. Then, the air-fuel mixture that has passed through the gap flows toward the window member 22 side. At this time, a part of the air-fuel mixture flows to the first interference member 25A side as a flow F8-4.
第1の干渉部材25B側に流れた混合気は、流れF8−5のように、窓部材22から第1の干渉部材25Bの端面25aに向かって流れる。混合気は、点火点BP及びその周辺において、流れF8−5のように、第1の干渉部材25Bに向かって流れる。点火点BP及びその周辺には、第1の干渉部材25Bへと向かう混合気の流れが形成される。混合気は、第1の干渉部材25Bと衝突することで、混合気と第1の干渉部材25Bとの衝突点付近に混合気のよどみ点が生じる。
The air-fuel mixture that has flowed to the side of the first interference member 25B flows from the window member 22 toward the end face 25a of the first interference member 25B as a flow F8-5. The air-fuel mixture flows toward the first interference member 25B as in the flow F8-5 at and around the ignition point BP. A flow of air-fuel mixture toward the first interference member 25B is formed around the ignition point BP. The air-fuel mixture collides with the first interference member 25B to generate a stagnation point of the air-fuel mixture near the collision point between the air-fuel mixture and the first interference member 25B.
一方、一対の第1の干渉部材25E同士の隙間を流れた混合気が窓部材22に衝突すると、混合気の流れは反転して、混合気は、一対の第1の干渉部材25E同士の隙間を通過する。隙間を通過した混合気は、流れF8−4のように、隙間に流れずに分離した混合気と共に、第1の干渉部材25Bに向かって流れる。
On the other hand, when the air-fuel mixture that has flowed through the gap between the pair of first interference members 25E collides with the window member 22, the flow of the air-fuel mixture is reversed, and the air-fuel mixture is the gap between the pair of first interference members 25E. Pass through. The air-fuel mixture that has passed through the gap flows toward the first interference member 25B together with the air-fuel mixture separated without flowing into the gap, as in the flow F8-4.
点火装置11Gは、一対の第1の干渉部材25Eをさらに備えることで、点火点BPへ主燃焼室19から流入した混合気が到達するまでに必要な距離を短くできる。これにより、点火装置11Gが、例えば、内燃機関として発電用のガスエンジンに用いられる場合、点火点BPにフレッシュな(残留排気ガスがあまり混合していない)混合気が供給され易くなるため、さらに安定して着火させることができる。
The ignition device 11G further includes a pair of first interference members 25E, so that the distance required until the air-fuel mixture flowing from the main combustion chamber 19 reaches the ignition point BP can be shortened. As a result, when the ignition device 11G is used, for example, as a gas engine for power generation as an internal combustion engine, a fresh air-fuel mixture (not much mixed with residual exhaust gas) is easily supplied to the ignition point BP. It can be ignited stably.
点火装置11Gが内燃機関として発電用のガスエンジンに用いられる場合、圧縮工程の前の段階では、プレチャンバーキャップ24E内には排気ガス(残留排気ガス)が充満している。そのため、従来のプレチャンバープラグを用いた点火装置では、点火点に到達した混合気に残留排気ガス成分が多く含まれる可能性がある。例えば、リーンバーンでは、排気ガス中に窒素や未燃焼の残存酸素が多量に含まれている。主燃焼室のリーン(希薄)な混合気がプレチャンバー内の排気ガスと混合することで、プレチャンバー内の混合気は主燃焼室の混合気以上にリーンな状態となる。また、少なくとも点火点の混合気がリーンな状態では着火できない可能性がある。これは、主燃焼室の混合気が可燃限界濃度の範囲内であったとしても、プレチャンバー内の残留排気ガスが主燃焼室の混合気に混合することで、点火点BPに供給される混合気が可燃限界濃度の範囲外(よりリーンな方向)になる可能性があるためである。これに対し、本実施形態の点火装置11Gは、主燃焼室19の混合気が可燃限界濃度の範囲内の状態を維持して点火点BPに到達し易くなり、プレチャンバーキャップ24E内の残留排気ガスの影響を受け難くなるため、さらに安定して着火できる。そのため、エンジン10(図1参照)の運転の更なる安定化を図ることができる。
When the ignition device 11G is used as a gas engine for power generation as an internal combustion engine, the pre-chamber cap 24E is filled with exhaust gas (residual exhaust gas) before the compression process. Therefore, in the igniter using the conventional pre-chamber plug, there is a possibility that the mixture gas which has reached the ignition point may contain a large amount of residual exhaust gas components. For example, in lean burn, exhaust gas contains a large amount of nitrogen and unburned residual oxygen. The lean air-fuel mixture in the main combustion chamber is mixed with the exhaust gas in the pre-chamber, so that the air-fuel mixture in the pre-chamber is leaner than the air-fuel mixture in the main combustion chamber. In addition, there is a possibility that ignition can not be performed at least when the mixture at the ignition point is lean. This is because even if the mixture in the main combustion chamber is within the flammability limit concentration, the residual exhaust gas in the pre-chamber is mixed to be supplied to the ignition point BP by mixing the mixture in the main combustion chamber. This is because air may be out of the range of the flammable limit concentration (leaner direction). On the other hand, in the igniter 11G of the present embodiment, the mixture in the main combustion chamber 19 maintains the state within the flammable limit concentration to easily reach the ignition point BP, and the residual exhaust in the prechamber cap 24E. As it becomes less susceptible to the influence of gas, more stable ignition can be achieved. Therefore, the operation of the engine 10 (see FIG. 1) can be further stabilized.
点火装置11Gは、一対の第1の干渉部材25Eを、第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線とが交わるように配置している。これにより、流れF7−4とF7−5を強く発生させることができる。これにより、点火点BPに主燃焼室19側へ向かう流れが確実に発生し、安定的に着火させることができる。
The ignition device 11G arranges the pair of first interference members 25E such that the axes of the second pre-chamber holes 242A to 242D intersect. Thereby, flows F7-4 and F7-5 can be generated strongly. Thereby, the flow which goes to the main combustion chamber 19 side generate | occur | produces reliably at the ignition point BP, and it can ignite stably.
なお、本実施形態では、第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線は第1の干渉部材25Eと交わっているが、第1の干渉部材25Eと交わっていなくてもよい。
In the present embodiment, the axes of the second pre-chamber holes 242A to 242D intersect with the first interference member 25E, but may not intersect with the first interference member 25E.
本実施形態では、第1の干渉部材25Dの軸方向視における形状は扇型としているが、これに限定されない。
In the present embodiment, the shape of the first interference member 25D in the axial direction is a fan shape, but is not limited thereto.
本実施形態では、第1の干渉部材25Eは、点火装置11Gの軸方向視において両凸レンズの形状に形成されているが、内周面24bに接するように設けることができ、一対の第1の干渉部材25E同士の間に隙間が形成できれば特に限定されない。
In the present embodiment, the first interference member 25E is formed in the shape of a biconvex lens as viewed in the axial direction of the ignition device 11G. However, the first interference member 25E can be provided so as to be in contact with the inner peripheral surface 24b. It is not particularly limited as long as a gap can be formed between the interference members 25E.
本実施形態では、第1の干渉部材25Eは、プレチャンバーキャップ24Eの内周面24bに溶接されてもよいし、プレチャンバーキャップ24Eと第1の干渉部材25Eを3Dプリンタ等で切削して第1の干渉部材25Eに一体に形成してもよい。
In the present embodiment, the first interference member 25E may be welded to the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24E, or the pre-chamber cap 24E and the first interference member 25E are cut by a 3D printer or the like. One interference member 25E may be integrally formed.
[第8の実施形態]
第8の実施形態による点火装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本実施形態に係る点火装置は、上記図8〜図10に示す第3の実施形態の点火装置11Cのプレチャンバーキャップ24Cの前方内面24aに設けた第2プレチャンバー孔の数を2つに変更したものである。そして、第1の干渉部材25Bに、前方内面24aから内周面24bにかけて他の第1の干渉部材をさらに設け、プレチャンバーキャップ24Cの内周面24bに第2の干渉部材を設けたものである。そのため、本実施形態では、他の第1の干渉部材と、第2の干渉部材の構成についてのみ説明する。
[Eighth Embodiment]
An ignition device according to an eighth embodiment will be described with reference to the drawings. The members having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted. The igniter according to the present embodiment changes the number of second pre-chamber holes provided in the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24C of the igniter 11C of the third embodiment shown in FIGS. It is Then, another first interference member is further provided on the first interference member 25B from the front inner surface 24a to the inner circumferential surface 24b, and the second interference member is provided on the inner circumferential surface 24b of the prechamber cap 24C. is there. Therefore, in this embodiment, only the configuration of the other first interference member and the second interference member will be described.
図29は、第8の実施形態に係る点火装置を主燃焼室側から見た時のプレチャンバーキャップの構成を示す正面図であり、図30は、図29に示す8A−8A断面図であり、図31は、図30に示す8B−8B断面図であり、図32は、図30に示す8C−8C断面図である。図29及び図31に示すように、点火装置11Hは、上記図8〜図10に示す第3の実施形態の点火装置11Cのプレチャンバーキャップ24Cを、前方内面24aに2つの第2プレチャンバー孔242A及び242Bを備えるプレチャンバーキャップ24Eに変更したものである。そして、点火装置11Hは、プレチャンバーキャップ24Eの前方内面24aから内周面24bにかけて第1の干渉部材25Fを備えると共に、内周面24bに第2の干渉部材27を更に備える。
FIG. 29 is a front view showing the configuration of the pre-chamber cap when the igniter according to the eighth embodiment is viewed from the main combustion chamber side, and FIG. 30 is a sectional view taken along line 8A-8A shown in FIG. 31 is a cross-sectional view taken along the line 8B-8B shown in FIG. 30, and FIG. 32 is a cross-sectional view taken along the line 8C-8C shown in FIG. As shown in FIGS. 29 and 31, the ignition device 11H includes a pre-chamber cap 24C of the ignition device 11C of the third embodiment shown in FIGS. 8 to 10 and two second pre-chamber holes on the front inner surface 24a. It is changed to the pre-chamber cap 24E provided with 242A and 242B. The ignition device 11H includes a first interference member 25F from the front inner surface 24a to the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24E, and further includes a second interference member 27 on the inner peripheral surface 24b.
図29及び図30に示すように、第1の干渉部材25Fは、プレチャンバーキャップ24Eの内周面24bに、第1の干渉部材25Bを介して対向するように一対設けられている。一対の第1の干渉部材25Fは、前方内面24aから内周面24bにかけて、プレチャンバーキャップ24Eの前方内面24aと内周面24bと第1の干渉部材25Bとを連結するように設けられている。
As shown in FIGS. 29 and 30, a pair of first interference members 25F is provided so as to face the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24E via the first interference member 25B. The pair of first interference members 25F are provided to connect the front inner surface 24a of the pre-chamber cap 24E, the inner peripheral surface 24b, and the first interference member 25B from the front inner surface 24a to the inner peripheral surface 24b. .
第1の干渉部材25Fは、図30に示すように、点火装置11Hの軸方向(Z軸方向)と直交する方向から見た時、プレチャンバーキャップ24Eの内周面24bに軸方向に沿って延在している。
As shown in FIG. 30, the first interference member 25F extends along the axial direction on the inner peripheral surface 24b of the pre-chamber cap 24E when viewed from a direction orthogonal to the axial direction (Z-axis direction) of the ignition device 11H. It is extended.
第1の干渉部材25Fは、図31に示すように、軸方向視において扇型に形成されており、前方内面24aと内周面24bとに接する面は前方内面24aと内周面24bに対応するように湾曲して形成されている。
As shown in FIG. 31, the first interference member 25F is fan-shaped in an axial view, and the surfaces in contact with the front inner surface 24a and the inner peripheral surface 24b correspond to the front inner surface 24a and the inner peripheral surface 24b. It is formed so as to be curved.
第1の干渉部材25Fは、第1の干渉部材25Bと同様の材料を用いて製造できる。
The first interference member 25F can be manufactured using the same material as the first interference member 25B.
第1の干渉部材25Fは、第1の干渉部材25Bに公知の接合方法を用いて接合することができ、第1の干渉部材25Bにロウ材用いて接合してもよいし、溶接して接合するようにしてもよい。
The first interference member 25F can be joined to the first interference member 25B using a known joining method, and may be joined to the first interference member 25B using a brazing material, or may be joined by welding. You may do it.
図30に示すように、第2の干渉部材27は、プレチャンバーキャップ24Eの内周面24bに、第1の干渉部材25Fと接するように設けられている。
As shown in FIG. 30, the second interference member 27 is provided on the inner circumferential surface 24b of the pre-chamber cap 24E so as to be in contact with the first interference member 25F.
第2の干渉部材27は、図30に示すように、板状に形成されている。第2の干渉部材27は、図32に示すように、軸方向視において前方内面24aから窓部材22にかけてリング状に形成され、貫通孔27aを有する筒状体である。
The second interference member 27 is formed in a plate shape as shown in FIG. As shown in FIG. 32, the second interference member 27 is a cylindrical body that is formed in a ring shape from the front inner surface 24a to the window member 22 when viewed in the axial direction, and has a through hole 27a.
図33は、図29に示す8D−8D断面図である。図33に示すように、第2の干渉部材27は、第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線と交わるようにプレチャンバーキャップ24Eの内周面24bに設けられている。
FIG. 33 is an 8D-8D sectional view shown in FIG. As shown in FIG. 33, the second interference member 27 is provided on the inner circumferential surface 24b of the pre-chamber cap 24E so as to intersect the axis of the second pre-chamber holes 242A to 242D.
第2の干渉部材27は、第1の干渉部材25B及び25Eと同様の材料を用いて製造できる。
The second interference member 27 can be manufactured using the same material as the first interference members 25B and 25E.
第2の干渉部材27は、内周面24bや第1の干渉部材25Fに公知の接合方法を用いて接合することができ、内周面24bにロウ材用いて接合してもよいし、溶接して接合するようにしてもよい。
The second interference member 27 can be joined to the inner circumferential surface 24b or the first interference member 25F using a known joining method, and may be joined to the inner circumferential surface 24b using a brazing material, or welding And may be joined.
図30に示すように、窓部材22と、プレチャンバーキャップ24Dと、第2の干渉部材27とにより、残留排ガス貯留空間Sが形成される。第2の干渉部材27の貫通孔27aを通過した混合気は、残留排ガス貯留空間S内に残留排ガスとして貯留される。
As shown in FIG. 30, the residual exhaust gas storage space S is formed by the window member 22, the prechamber cap 24D, and the second interference member 27. The air-fuel mixture that has passed through the through hole 27 a of the second interference member 27 is stored as residual exhaust gas in the residual exhaust gas storage space S.
点火装置11Hでは、第1プレチャンバー孔241A〜241Dと、第2プレチャンバー孔242A及び242Bから主燃焼室19内に噴射した点火炎31(図4参照)が主燃焼室19の混合気中の燃料を点火して燃焼する(主燃焼)。図34は、図29に示す8E−8E断面図である。混合気は、図34に示すように、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って予備燃焼室26内に供給され、図33に示すように、主燃焼室19から第2プレチャンバー孔242A及び242Bを通って予備燃焼室26内に供給される。
In the igniter 11H, the first flame 31 (see FIG. 4) injected into the main combustion chamber 19 from the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A and 242B is in the mixture of the main combustion chamber 19. The fuel is ignited and burned (main combustion). FIG. 34 is a cross-sectional view taken along line 8E-8E shown in FIG. As shown in FIG. 34, the air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 through the first pre-chamber holes 241A to 241D into the pre-combustion chamber 26, and as shown in FIG. The gas is supplied into the preliminary combustion chamber 26 through the prechamber holes 242A and 242B.
このとき、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って予備燃焼室26内に混合気が供給される。図34に示すように、第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通過した混合気は、流れF9−1のように、予備燃焼室26内を第1の干渉部材25B側に向かって流れる。混合気は第1の干渉部材25B及び25Eに衝突すると、混合気の流れの向きが変わり、混合気は、流れF9−2のように、第2の干渉部材27の貫通孔27aへと向かうように流れる。混合気は、貫通孔27aを通過して残留排ガス貯留空間S内に流れる。この時、混合気の一部は、流れF9−4のように、第1の干渉部材25A側に流れる。なお、図33では、第1プレチャンバー孔241A及び241Cから流入する混合気の流れのみを示すが、他の第1プレチャンバー孔241B及び241Dから流入する混合気の流れも第1プレチャンバー孔241A及び241Cから流入する混合気の流れと同様の流れを示す。
At this time, air-fuel mixture is supplied from the main combustion chamber 19 into the preliminary combustion chamber 26 through the first pre-chamber holes 241A to 241D. As shown in FIG. 34, the air-fuel mixture that has passed through the first pre-chamber holes 241A to 241D flows in the preliminary combustion chamber 26 toward the first interference member 25B as in a flow F9-1. When the air-fuel mixture collides with the first interference members 25B and 25E, the flow direction of the air-fuel mixture changes, and the air-fuel mixture moves toward the through hole 27a of the second interference member 27 as in the flow F9-2. Flowing into. The air-fuel mixture flows into the residual exhaust gas storage space S through the through holes 27a. At this time, a part of the air-fuel mixture flows to the first interference member 25A side as in the flow F9-4. Although FIG. 33 shows only the flow of the air-fuel mixture flowing from the first pre-chamber holes 241A and 241C, the flow of the air-fuel mixture flowing from the other first pre-chamber holes 241B and 241D is also the first pre-chamber hole 241A. And a flow similar to that of the mixture flowing from 241C.
第1の干渉部材25A側に流れた混合気は、流れF9−5のように、窓部材22から第1の干渉部材25Bの端面25aに向かって流れる。混合気は、点火点BP及びその周辺において、流れF9−5のように、第1の干渉部材25Bに向かって流れる。混合気は、第1の干渉部材25Bと衝突することで、上述の通り、混合気と第1の干渉部材25Bとの衝突点付近に混合気のよどみ点が生じる。
The air-fuel mixture that has flowed to the side of the first interference member 25A flows from the window member 22 toward the end face 25a of the first interference member 25B as a flow F9-5. The air-fuel mixture flows toward the first interference member 25B as in the flow F9-5 at and around the ignition point BP. When the air-fuel mixture collides with the first interference member 25B, as described above, a stagnation point of the air-fuel mixture is generated in the vicinity of the collision point between the air-fuel mixture and the first interference member 25B.
一方、残留排ガス貯留空間S内に流れた混合気は、流れF9−3のように、窓部材22の表面に衝突して内周面24bの方向に拡散する。残留排ガス貯留空間S内の混合気は、残留排ガス貯留空間S内を循環する。
On the other hand, the air-fuel mixture that has flowed into the residual exhaust gas storage space S collides with the surface of the window member 22 and diffuses in the direction of the inner peripheral surface 24b as in the flow F9-3. The mixture in the residual exhaust gas storage space S circulates in the residual exhaust gas storage space S.
また、図33に示すように、第2プレチャンバー孔242A及び242Bを通って予備燃焼室26内に供給された混合気は、流れF10−1のように、予備燃焼室26内を第1の干渉部材25Bの側面及び第1の干渉部材25Fの表面側に向かって流れる。そして、混合気は第1の干渉部材25B及び25Eに衝突すると、混合気の流れの向きが変わり、混合気は、流れF10−2のように、第2の干渉部材27と衝突する。
As shown in FIG. 33, the air-fuel mixture supplied into the precombustion chamber 26 through the second prechamber holes 242A and 242B passes through the precombustion chamber 26 in the first precombustion chamber 26 like a flow F10-1. It flows toward the side of the interference member 25B and the surface side of the first interference member 25F. When the air-fuel mixture collides with the first interference members 25B and 25E, the flow direction of the air-fuel mixture changes, and the air-fuel mixture collides with the second interference member 27 as in the flow F10-2.
混合気は、流れF10−3のように、第2の干渉部材27の貫通孔27aへと向かうように流れ、貫通孔27aを通過して残留排ガス貯留空間S内に流れる。この時、混合気の一部は、流れF10−5のように、第1の干渉部材25B側に流れる。
The air-fuel mixture flows toward the through hole 27a of the second interference member 27 as in the flow F10-3, passes through the through hole 27a, and flows into the residual exhaust gas storage space S. At this time, a part of the air-fuel mixture flows to the side of the first interference member 25B as in the flow F10-5.
第1の干渉部材25B側に流れた混合気は、流れF10−6のように、第2の干渉部材27から第1の干渉部材25Bの端面25aに向かって流れる。混合気は、点火点BP及びその周辺において、流れF10−6のように、第1の干渉部材25Bに向かって流れる。点火点BP及びその周辺には、第1の干渉部材25Bへと向かう混合気の流れが形成される。混合気は、第1の干渉部材25Bと衝突することで、混合気と第1の干渉部材25Bとの衝突点付近に混合気のよどみ点が生じる。
The air-fuel mixture that has flowed toward the first interference member 25B flows from the second interference member 27 toward the end surface 25a of the first interference member 25B as in a flow F10-6. The air-fuel mixture flows toward the first interference member 25B as in the flow F10-6 at and around the ignition point BP. A flow of air-fuel mixture toward the first interference member 25B is formed around the ignition point BP. The air-fuel mixture collides with the first interference member 25B to generate a stagnation point of the air-fuel mixture near the collision point between the air-fuel mixture and the first interference member 25B.
一方、残留排ガス貯留空間S内に流れた混合気は、流れF10−4のように、窓部材22の表面に衝突して内周面24bの方向に拡散する。残留排ガス貯留空間S内の混合気は、残留排ガス貯留空間S内を循環して、第2の干渉部材27の貫通孔27aを抜ける。貫通孔27aから抜けた混合気は、流れF10−5のように、貫通孔27aに流れずに分離した混合気と共に、第1の干渉部材25Bに向かって流れる。
On the other hand, the air-fuel mixture that has flowed into the residual exhaust gas storage space S collides with the surface of the window member 22 and diffuses in the direction of the inner peripheral surface 24b, as in the flow F10-4. The air-fuel mixture in the residual exhaust gas storage space S circulates in the residual exhaust gas storage space S and passes through the through hole 27 a of the second interference member 27. The air-fuel mixture that has escaped from the through-hole 27a flows toward the first interference member 25B together with the separated air-fuel mixture without flowing into the through-hole 27a as in the flow F10-5.
よって、点火装置11Hは、第1の干渉部材25F及び第2の干渉部材27を設け、窓部材22の前方(−Z軸方向側)に、窓部材22と、プレチャンバーキャップ24Eと、第2の干渉部材27とにより、残留排ガス貯留空間Sを形成している。これにより、残留排ガス貯留空間Sが混合気を残留排ガスとして貯留するガス貯留槽として機能できる。また、残留排ガス貯留空間S内の混合気は貫通孔27aを通って予備燃焼室26内に移動することになるため、残留排ガス貯留空間S内の混合気は予備燃焼室26内に移動しにくい。そのため、プレチャンバー内残留排ガスを残留排ガス貯留空間Sに貯留し、主燃焼室19から流入した混合気とあまり混合させないようにすることで、点火点BPに流れる残留排ガスの残留率が低下させることができる。残留排ガスの残留率が低下することで、点火点BPでの着火の安定性を高めることができる。よって、点火装置11Gを用いれば、エンジンの安定的な運転を図ることができる。
Therefore, the ignition device 11H includes the first interference member 25F and the second interference member 27, and the window member 22, the pre-chamber cap 24E, and the second chamber are provided in front of the window member 22 (on the −Z axis direction side). The residual exhaust gas storage space S is formed by the interference member 27 of FIG. Thereby, residual exhaust gas storage space S can function as a gas storage tank which stores air-fuel mixture as residual exhaust gas. Further, since the air-fuel mixture in the residual exhaust gas storage space S moves into the preliminary combustion chamber 26 through the through holes 27a, the air-fuel mixture in the residual exhaust gas storage space S does not easily move into the preliminary combustion chamber 26. . Therefore, the residual exhaust gas in the pre-chamber is stored in the residual exhaust gas storage space S, and the residual ratio of the residual exhaust gas flowing to the ignition point BP is reduced by not mixing it with the air-fuel mixture flowing from the main combustion chamber 19 so much. Can do. The decrease in the residual rate of the residual exhaust gas can enhance the ignition stability at the ignition point BP. Therefore, stable operation of the engine can be achieved by using the ignition device 11G.
点火装置11Hは、プレチャンバーキャップ24E内の窓部材22の射出側に残留排ガス貯留空間Sを形成することで、第1プレチャンバー孔241A〜241Dと第2プレチャンバー孔242A及び242Bとから流入した混合気をより早く点火点BPに流入させることができる。これにより、混合気の流入量をより多くすることができる。混合気の流入量が多くなることで、第1プレチャンバー孔241A〜241Dと、第2プレチャンバー孔242A及び242Bとに近い領域の残留排ガスの残留率は低くなる。これにより、第1プレチャンバー孔241A〜241Dと第2プレチャンバー孔242A及び242Bから点火点BPに供給される残留排ガスの流量を低減できる。
The ignition device 11H flows from the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A and 242B by forming the residual exhaust gas storage space S on the emission side of the window member 22 in the pre-chamber cap 24E. The mixture can flow into the ignition point BP more quickly. Thereby, the inflow amount of the air-fuel mixture can be increased. As the inflow of the mixture increases, the residual rate of residual exhaust gas in the region near the first pre-chamber holes 241A to 241D and the second pre-chamber holes 242A and 242B decreases. Thereby, the flow volume of the residual exhaust gas supplied to the ignition point BP from the first prechamber holes 241A to 241D and the second prechamber holes 242A and 242B can be reduced.
なお、本実施形態では、第2プレチャンバー孔242A〜242Dの軸線は第1の干渉部材25Eと交わっているが、第1の干渉部材25Eと交わっていなくてもよい。
In the present embodiment, the axes of the second pre-chamber holes 242A to 242D intersect with the first interference member 25E, but may not intersect with the first interference member 25E.
本実施形態では、第2の干渉部材27の貫通孔27aの形状を円形にしているが、三角形や四角形等の多角形や楕円形としてもよい。
In the present embodiment, the shape of the through hole 27a of the second interference member 27 is circular, but it may be a polygon such as a triangle or a rectangle or an ellipse.
[第9の実施形態]
第9の実施形態による点火装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本実施形態は、第1の実施形態に係る点火装置は、上記図2及び図3に示す第1の実施形態の点火装置11Aのレーザ装置21と、窓部材22の光学窓221とを火花点火プラグに変更したこと以外は同様であるため、火花点火プラグの構成についてのみ説明する。
[Ninth Embodiment]
An ignition device according to a ninth embodiment will be described with reference to the drawings. The members having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted. In the present embodiment, the ignition device according to the first embodiment spark-ignites the laser device 21 of the ignition device 11A of the first embodiment shown in FIGS. 2 and 3 and the optical window 221 of the window member 22. The configuration is the same except for the change to the plug, so only the configuration of the spark plug will be described.
図35は、第9の実施形態に係る点火装置を主燃焼室側から見た時のプレチャンバーキャップ24Aの構成を示す正面図であり、図36は、図35に示す9A−9A断面図である。図35及び図36に示すように、点火装置11Iは、レーザ装置21と、窓部材22の光学窓221とに代えて火花点火プラグ41を用いたものである。
35 is a front view showing the configuration of the pre-chamber cap 24A when the ignition device according to the ninth embodiment is viewed from the main combustion chamber side, and FIG. 36 is a sectional view taken along the line 9A-9A shown in FIG. is there. As shown in FIGS. 35 and 36, the ignition device 11 </ b> I uses a spark ignition plug 41 instead of the laser device 21 and the optical window 221 of the window member 22.
火花点火プラグ41としては、公知の点火プラグを用いることができる。火花点火プラグ41は、インシュレーター411と、中心電極412と、接地電極413とを有する。
As the spark plug 41, a known spark plug can be used. The spark-ignition plug 41 has an insulator 411, a center electrode 412, and a ground electrode 413.
インシュレーター411は、中心電極412を内部に電気的に絶縁状態で支持している。
The insulator 411 supports the center electrode 412 inside in an electrically insulated state.
中心電極412は、インシュレーター411の端部から予備燃焼室26側に突出して設けられている。
The center electrode 412 is provided so as to protrude from the end of the insulator 411 toward the preliminary combustion chamber 26.
接地電極413は、矩形状に形成されており、中心電極412から所定の間隔(放電ギャップ)だけ離れた位置に設けられている。接地電極413は、インシュレーター411の端面に設けた固定端に溶接等により固定される。
The ground electrode 413 is formed in a rectangular shape, and is provided at a position separated from the center electrode 412 by a predetermined distance (discharge gap). The ground electrode 413 is fixed to a fixed end provided on the end face of the insulator 411 by welding or the like.
点火装置11Iでは、エンジン10の吸気工程の間に、エンジン10(図1参照)の主燃焼室19に供給された混合気が、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って、予備燃焼室26内に強制的に供給される。その後、中心電極412と接地電極413との間に電圧を印加して、放電ギャップに、プラズマアーク、すなわち火花放電を発生させる。火花放電が混合気に印加すると、放電ギャップに、点火炎31(図4参照)が生成される。点火炎31(図4参照)は、エンジン10(図1参照)の燃焼工程の間に、第1プレチャンバー孔241A〜241Dから主燃焼室19に噴出する。
In the ignition device 11I, the air-fuel mixture supplied to the main combustion chamber 19 of the engine 10 (see FIG. 1) during the intake process of the engine 10 passes through the first prechamber holes 241A to 241D from the main combustion chamber 19. Then, the pre-combustion chamber 26 is forcibly supplied. Thereafter, a voltage is applied between the center electrode 412 and the ground electrode 413 to generate a plasma arc, that is, a spark discharge, in the discharge gap. When a spark discharge is applied to the mixture, a point flame 31 (see FIG. 4) is generated in the discharge gap. The ignition flame 31 (see FIG. 4) is ejected from the first prechamber holes 241A to 241D into the main combustion chamber 19 during the combustion process of the engine 10 (see FIG. 1).
このとき、主燃焼室19から第1プレチャンバー孔241A〜241Dを通って予備燃焼室26内に流入した混合気は流れF11−1に沿って流れる。混合気は、第1の干渉部材25Aの近くで流れの向きが変わり、流れF11−2となって、光学窓221側に向かって流れる。予備燃焼室26の混合気は、放電ギャップで発生した火花放電により燃焼した後、第1プレチャンバー孔241A〜241Dから点火炎31(図4参照)となって排出される。本実施形態では、放電ギャップ付近は、第1の干渉部材25Aにより、混合気の流れの向きが変更されているため、混合気の流速は遅くなっている。そのため、混合気の流速が低減し、安定して初期火炎を形成できる。
At this time, the air-fuel mixture that has flowed into the preliminary combustion chamber 26 from the main combustion chamber 19 through the first pre-chamber holes 241A to 241D flows along the flow F11-1. The air-fuel mixture changes its flow direction near the first interference member 25A, becomes a flow F11-2, and flows toward the optical window 221 side. After the air-fuel mixture in the preliminary combustion chamber 26 is burned by the spark discharge generated in the discharge gap, it is discharged from the first pre-chamber holes 241A to 241D as the ignition flame 31 (see FIG. 4). In the present embodiment, in the vicinity of the discharge gap, the flow direction of the air-fuel mixture is changed by the first interference member 25A, so the flow rate of the air-fuel mixture is slow. Therefore, the flow velocity of the mixture is reduced, and the initial flame can be stably formed.
一般に、火花点火プラグを用いた火花点火において、予備燃焼室26内を流れる混合気の流速が早い場合、放電エネルギーを高めることで、予備燃焼室26内に初期火炎を形成している。本実施形態によれば、放電ギャップ付近における混合気の流速を低減できるため、放電エネルギーが低くても点火初期に火炎核を形成できる。放電エネルギーを低くすることで、中心電極412及び接地電極413の摩耗を抑えることができる。
Generally, in spark ignition using a spark ignition plug, when the flow rate of the air-fuel mixture flowing in the preliminary combustion chamber 26 is high, an initial flame is formed in the preliminary combustion chamber 26 by increasing the discharge energy. According to the present embodiment, since the flow velocity of the air-fuel mixture in the vicinity of the discharge gap can be reduced, the flame kernel can be formed in the initial stage of ignition even if the discharge energy is low. By reducing the discharge energy, wear of the center electrode 412 and the ground electrode 413 can be suppressed.
よって、本実施形態によれば、火花点火プラグ41を用いる場合でも、燃料の点火の安定性を高めることができると共に、火花点火プラグ41の長寿命化を図ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, even when the spark plug 41 is used, the stability of the ignition of the fuel can be enhanced, and the service life of the spark plug 41 can be prolonged.
以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
As mentioned above, although an embodiment was described, the above-mentioned embodiment is shown as an example and the present invention is not limited by the above-mentioned embodiment. The above-described embodiment can be implemented in various other forms, and various combinations, omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.