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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380040297.8(22)申请日 2013.09.192012-207340 2012.09.20 JPF02B 19/18(2006.01)F02B 19/12(2006.01)(71)申请人 三菱重工业株式会社地址 日本东京都(72)发明人 小田裕司 田中健吾 柚木晃广(74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105代理人 岳雪兰(54) 发明名称副室式燃气发动机(57) 摘要本发明目的在于提供一种能够抑制爆震发生的副室式燃气发动机，该副室式燃气发动机 (1)具备 ：气缸 (2) ；气缸盖 (4) ；活塞 (6)，其在。
2、与气缸盖之间划定主燃烧室 (10) ；副室盖 (8)，其在内部划定有副燃烧室 (20)，并且具有连通副燃烧室与主燃烧室的多个喷孔 (16) ；进气阀 (12)，其开闭在气缸盖开口的进气口 (13) ；排气阀 (14)，其开闭在气缸盖开口的排气口 (15)，从下方看气缸盖，进气侧喷孔(16b)及排气侧喷孔(16a)彼此至少存在一个以上，且进气侧喷孔的喷孔面积的总和比排气侧喷孔的喷孔面积的总和更大。(30)优先权数据(85)PCT国际申请进入国家阶段日2015.01.29(86)PCT国际申请的申请数据PCT/JP2013/075309 2013.09.19(87)PCT国际申请的公布数据WO20。
3、14/046185 JA 2014.03.27(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书6页 附图4页按照条约第19条修改的权利要求书1页(10)申请公布号 CN 104508276 A(43)申请公布日 2015.04.08CN 104508276 A1/1 页21.一种副室式燃气发动机，具备 ：气缸 ；气缸盖，其配置在所述气缸的顶部 ；活塞，其往复运动自如地配置在所述气缸内，在与所述气缸盖之间划定主燃烧室 ；副室盖，其内设于所述气缸盖的中央部，在其内部划定有副燃烧室，并且具有连通该副燃烧室与所述主燃烧室的多个喷孔 ；进气阀，其通过开。
4、闭在所述气缸盖开口的进气口，来向所述主燃烧室内供给混合气 ；排气阀，其通过开闭在所述气缸盖开口的排气口，来排出所述主燃烧室内的排气，该副室式燃气发动机的特征在于，从下方看所述气缸盖，将所述主燃烧室划分为所述进气口所在一侧的进气侧区域和所述排气口所在一侧的排气侧区域的两个区域，并且在设置于所述副室盖的多个喷孔中，将朝向所述进气侧区域配置的喷孔定义为进气侧喷孔，将朝向所述排气侧区域配置的喷孔定义为排气侧喷孔，所述进气侧喷孔及所述排气侧喷孔彼此至少存在一个以上，并且所述进气侧喷孔的喷孔面积的总和比所述排气侧喷孔的喷孔面积的总和更大。2.根据权利要求 1 所述的副室式燃气发动机，其特征在于，所述进气侧。
5、喷孔形成为比所述排气侧喷孔的数量更多，并且所述进气侧喷孔及所述排气侧喷孔的各喷孔面积均形成为相等的面积。3.根据权利要求 1 所述的副室式燃气发动机，其特征在于，所述进气侧喷孔形成为与所述排气侧喷孔的数量相等，并且所述进气侧喷孔的各喷孔面积形成为比所述排气侧喷孔的喷孔面积更大。权 利 要 求 书CN 104508276 A1/6 页3副室式燃气发动机技术领域0001 本发明涉及副室式燃气发动机，该副室式燃气发动机经由多个喷孔向主燃烧室喷出在副室盖内部的副燃烧室生成的燃烧火焰，来使主燃烧室的混合气燃烧。背景技术0002 图 4 是从下方看现有的副室式燃气发动机的气缸盖的平面图。如图 4 所示，该。
6、现有的副室式燃气发动机 100 在气缸盖 104 的中央部内设有副室盖 108。而且，在气缸盖 104的副室盖 108 的周围，两个进气口 113 及两个排气口 115 分别开口以包围副室盖 108。在图4 中，两个进气口 113 在图中右侧开口，两个排气口 115 在图中左侧开口。0003 并且，上述两个进气口 113 及两个排气口 115 分别被进气阀 112 或排气阀 114 开闭。而且，通过利用进气阀 112 来开闭进气口 113，混合气被供给到在气缸盖 104 与未图示的活塞的顶面之间划定的主燃烧室 110。并且，通过利用排气阀 114 来开闭排气口 115，主燃烧室 110 的排气。
7、被排出。0004 并且，在副室盖 108 的内部划定有副燃烧室 120，在该副室盖 108 内设有连通该副燃烧室 120 与主燃烧室 110 的多个喷孔 116。该多个喷孔 116 沿周向等间隔地设有六个。而且，在副燃烧室 120 内生成的燃烧火焰 f( 以下称为火焰喷射流 ) 经由喷孔 116 喷出到主燃烧室 110，由此主燃烧室 110 的混合气燃烧。在这里，图 4 中的火焰喷射流 f 的箭头表示其喷出方向与穿透力的强度，表示各火焰喷射流 f 在主燃烧室 110 内在空间上均等地且以同等穿透力喷出的情况。0005 现有技术文献0006 专利文献0007 专利文献 1 ：( 日本 ) 特开 。
8、2004-251213 号公报发明内容0008 发明所要解决的技术问题0009 然而，本发明的发明人发现，在以这种方式构成的现有的副室式燃气发动机 100中，在主燃烧室 110 的一部分区域容易发生爆震。而且，通过进行实验而探明其原因，发现其一个原因在于，进气口 113 所在一侧的进气侧区域 ( 图 4 中 B 所示的范围 ) 的气缸壁面102b的温度比排气口115所在一侧的排气侧区域(图4中A所示的范围)的气缸壁面102a的温度更低，因此被火焰喷射流 f 点火的主室内混合气的火焰传播速度不一致。0010 即，被从朝向进气侧区域 (B) 配置的喷孔 116b 喷出的火焰喷射流 fb 点火的进气。
9、侧区域 (B) 的混合气的火焰传播速度与被从朝向排气侧区域 (A) 配置的喷孔 116a 喷出的火焰喷射流 fa 点火的排气侧区域混合气的火焰传播速度相比，其火焰传播速度与气缸壁面的温度降低的量对应地变慢。因此，如图 4 所示，在火焰喷射流 fa 到达排气侧区域 (A)的气缸壁面 102a 前，在壁面温度低的气缸壁面 102b 附近的一部分 ( 火焰面 F 的外侧 )，混合气仍然处于作为未燃烧气体而残留的状态，该未燃烧气体自燃而发生爆震 ( 图 4 中的附说 明 书CN 104508276 A2/6 页4图标记 K)。0011 在专利文献 1 中，公开了在具有主燃烧室及副燃烧室的副室式内燃机中。
10、，通过使喷孔的配置方向为活塞半径尺寸 1/2 以上的半径方向外方，使燃烧火焰切实地到达容易产生未燃烧气体的顶部空隙部。但是，该专利文献 1 的发明并不是防止由进气侧区域 (B) 与排气侧区域 (A) 的温度差引起的爆震的发明。0012 本发明的至少一实施方式是鉴于上述课题而做出的，其目的在于提供一种能够抑制爆震的发生的副室式燃气发动机。0013 用于解决技术问题的技术方案0014 为了达成上述目的，本发明的至少一实施方式的副室式燃气发动机具备 ：0015 气缸 ；0016 气缸盖，其配置在所述气缸的顶部 ；0017 活塞，其往复运动自如地配置在所述气缸内，在与所述气缸盖之间划定主燃烧室；001。
11、8 副室盖，其内设于所述气缸盖的中央部，在其内部划定有副燃烧室，并且具有连通该副燃烧室与所述主燃烧室的多个喷孔 ；0019 进气阀，其通过开闭在所述气缸盖开口的进气口，来向所述主燃烧室内供给混合气；0020 排气阀，其通过开闭在所述气缸盖开口的排气口，来排出所述主燃烧室内的排气；0021 该副室式燃气发动机的特征在于，0022 从下方看所述气缸盖，将所述主燃烧室划分为所述进气口所在一侧的进气侧区域和所述排气口所在一侧的排气侧区域的两个区域，并且在设置于所述副室盖的多个喷孔中，将朝向所述进气侧区域配置的喷孔定义为进气侧喷孔，将朝向所述排气侧区域配置的喷孔定义为排气侧喷孔，0023 所述进气侧喷孔。
12、及所述排气侧喷孔彼此至少存在一个以上，并且所述进气侧喷孔的喷孔面积的总和比所述排气侧喷孔的喷孔面积的总和更大。0024 以这种方式构成的副室式燃气发动机的进气侧喷孔的喷孔面积的总和比排气侧喷孔的喷孔面积的总和更大，因此被从进气侧喷孔喷出的火焰喷射流点火的进气侧混合气的火焰到达气缸壁面的时间变短，因此能够抑制爆震的发生。0025 即，1) 只要进气侧喷孔形成为比排气侧喷孔的数量更多，则从一个进气侧喷孔喷出的火焰喷射流所传播的火焰的传播区域变窄 ( 即传播距离变短 )，因此燃烧火焰到达气缸壁面的时间变短。并且，2)即使进气侧喷孔与排气侧喷孔的数量相等，只要进气侧喷孔的喷孔面积的总和比排气侧喷孔的喷。
13、孔面积的总和更大，则从进气侧喷孔喷出的火焰喷射流的穿透力变大，到达距离变大，由此传播的火焰的传播距离变短，因此燃烧火焰到达气缸壁面的时间变短。0026 并且，在本发明一实施方式的副室式燃气发动机中，0027 所述进气侧喷孔形成为比所述排气侧喷孔数量更多，并且所述进气侧喷孔及所述排气侧喷孔的各喷孔面积均形成为相等的面积。0028 这样，只要所述进气侧喷孔及所述排气侧喷孔的各喷孔面积均形成为相等的面说 明 书CN 104508276 A3/6 页5积，则在副室盖形成喷孔的情况下的作业变得容易。0029 并且，在本发明一实施方式的副室式燃气发动机中，0030 所述进气侧喷孔形成为与所述排气侧喷孔数量。
14、相等，并且所述进气侧喷孔的各喷孔面积形成为比所述排气侧喷孔的喷孔面积更大。0031 这样，只要进气侧喷孔形成为与排气侧喷孔数量相等，并且进气侧喷孔的各喷孔面积形成为比排气侧喷孔的喷孔面积更大，例如，在等间隔地形成有相等面积的喷孔的现有的副室盖中，仅通过扩大朝向进气侧区域配置的喷孔的孔径就能够形成本发明一实施方式的副室盖，因此能够容易地制作副室盖。0032 发明的效果0033 根据本发明的至少一实施方式，能够提供一种副室式燃气发动机，该副室式燃气发动机能够缩短从进气侧喷孔喷出的燃烧火焰到达气缸壁面的时间，抑制爆震的发生。附图说明0034 图 1 是表示本发明一实施方式的副室式燃气发动机的剖面图。。
15、0035 图 2 是从下方看本发明一实施方式的副室式燃气发动机的气缸盖的平面图。0036 图 3 是从下方看本发明一实施方式的副室式燃气发动机的气缸盖的平面图。0037 图 4 是从下方看现有的副室式燃气发动机的气缸盖的平面图。具体实施方式0038 以下，基于附图对本发明的实施方式详细地进行说明。0039 本发明的范围并不限于以下实施方式。在以下实施方式中所记载的构件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不是用于限定本发明的范围，而只是一个说明例。0040 图 1 是表示本发明一实施方式的副室式燃气发动机的剖面图。图 2 是从下方看本发明一实施方式的副室式燃气发动机的气缸盖的平面图。0041 如图。
16、 1 所示，本发明一实施方式的副室式燃气发动机 1 具备圆筒状的气缸 2、配置在气缸 2 的顶部的气缸盖 4、在气缸 2 的内侧往复运动自如地配置的活塞 6。而且，在气缸盖 4 及活塞 6 的顶面 6a 之间划定有主燃烧室 10。0042 并且在气缸盖4的中央部内设有副室盖8。而且，在副室盖8的内部划定有副燃烧室 20。在该副燃烧室 20 的上部配置有火花塞 18 并且连接有未图示的燃气通路，点火用燃气经由该燃气通路被供给到副燃烧室20。并且，副室盖8以一部分突出到主燃烧室10的状态内设于气缸盖 4，在该突出部分设有连通主燃烧室 10 与副燃烧室 20 的多个喷孔 16。在本实施方式中，设有六。
17、个喷孔 16。0043 并且，在气缸盖 4，进气口 13 及排气口 15 分别开口，并且设有分别开闭该进气口13 及排气口 15 的进气阀 12 及排气阀 14。0044 进气口 13 与未图示的气体混合器连通，在该气体混合器中预先使燃气与空气混合。然后，在进气行程中通过使进气阀 12 开阀，在气体混合器中预先混合的混合气从进气口 13 向主燃烧室 10 供给。0045 并且，排气口 15 与未图示的排气歧管连通。而且，在排气行程中通过使排气阀 14开阀，主燃烧室 10 的燃烧气从排气口 15 排出。说 明 书CN 104508276 A4/6 页60046 如图2所示，这些进气口13及排气口。
18、15分别设有两个而包围副室盖8的周围。在本实施方式中，两个进气口 13 在图中右侧开口，在图中左侧设有两个排气口 15。0047 在这里，从下方看气缸盖4，如图2所示，将主燃烧室10划分为进气口13所在一侧的进气侧区域 (B) 和排气口 15 所在一侧的排气侧区域 (A) 的两个区域。在图 2 中，进气侧区域 (B) 与排气侧区域 (A) 的边界线 L 通过中心点 o，并且被设定为将主燃烧室 10 均等地分割为两个进气口 13 所在的进气侧区域 (B) 和两个排气口 15 所在的排气侧区域 (A) 的直线。0048 而且，在设置于副室盖 8 的多个喷孔 16 中，将朝向进气侧区域 (B) 配置。
19、的喷孔 16定义为进气侧喷孔 16b，将朝向排气侧区域 (A) 配置的喷孔 16 定义为排气侧喷孔 16a。0049 在这种情况下，在本发明一实施方式的副室式燃气发动机 1 中，如图 2 所示，在设置于副室盖 8 的六个喷孔 16 中，四个进气侧喷孔 16b 朝向进气侧区域 (B) 配置，两个排气侧喷孔 16a 朝向排气侧区域 (A) 配置。0050 并且，此时上述四个进气侧喷孔 16b 及两个排气侧喷孔 16a 均形成为相等的喷孔面积。即，上述两个进气侧喷孔 16b 的喷孔面积的总和比上述四个排气侧喷孔 16a 的喷孔面积的总和更大。0051 在以这种方式构成的本发明一实施方式的副室式燃气发。
20、动机 1 中，供给到副燃烧室 20 的点火用燃气被火花塞 18 点燃，在副燃烧室 20 内生成燃烧火焰。在副燃烧室 20 内生成的燃烧火焰经由喷孔 16 喷出到主燃烧室 10，形成火焰喷射流 f。而且，对主燃烧室 10的混合气点火，火焰传播，而引发主燃烧室 10 整体的燃烧。0052 而且在本实施方式中，如上所述，进气侧喷孔16b形成为比排气侧喷孔16a数量更多，进气侧喷孔 16b 的喷孔面积的总和比排气侧喷孔 16a 的喷孔面积的总和更大。这样，只要进气侧喷孔 16b 形成为比排气侧喷孔 16a 数量更多，从喷出的火焰喷射流 fb 传播到进气侧区域 (B) 的火焰的传播区域变窄 ( 即传播距。
21、离变短 )，因此火焰到达气缸壁面 2b 的时间变短。0053 由此，从进气侧喷孔 16b 喷出的火焰喷射流 fb 所传播的火焰到达进气侧区域 (B)的气缸壁面 2b 的时间，与从排气侧喷孔 16a 喷出的火焰喷射流 fa 所传播的火焰到达排气侧区域 (A) 的气缸壁面 2a 的时间的时间差变小。而且如图 2 所示，在进气侧区域 (B) 及排气侧区域 (A)，与现有的火焰面 F不同，火焰面 几乎同时到达气缸壁面 2a、2b，能够抑制气缸壁面 2b 附近的爆震的发生。0054 并且，如上所述，只要进气侧喷孔16b及排气侧喷孔16a的喷孔面积均形成为相等的面积，则在副室盖 8 形成喷孔 16 时，通。
22、过在副室盖 8 穿出相同形状的孔就能够形成喷孔16，因此在副室盖 8 形成喷孔 16 的作业变得容易。0055 图 3 是从下方看本发明一实施方式的副室式燃气发动机的气缸盖的平面图。本实施方式的副室式燃气发动机 1 基本上与上述实施方式具有相同的结构，对相同的结构标注相同的附图标记并且省略详细的说明。0056 该图 3 所示的副室式燃气发动机 1，与上述实施方式相比，设置于副室盖 8 的喷孔16的配置及形状不同。即，本实施方式的副室盖8与上述实施方式同样地设有六个喷孔16。然而，与上述实施方式不同，进气侧喷孔 16b 及排气侧喷孔 16a 均分别配置有三个，并且进气侧喷孔 16b 的各喷孔面积。
23、形成为比排气侧喷孔 16a 的喷孔面积大。即，上述三个进气侧说 明 书CN 104508276 A5/6 页7喷孔 16b 的喷孔的直径比上述三个排气侧喷孔 16a 的喷孔的直径大，其面积的总和比上述三个排气侧喷孔 16a 的喷孔面积的总和大。0057 在这里，图3中的火焰喷射流f的箭头表示其喷出方向和穿透力的强度，表示的是与从排气侧喷孔 16a 喷出的火焰喷射流 fa 相比，从进气侧喷孔 16b 喷出的火焰喷射流 fb以更大的穿透力喷出的情况。0058 这样，即使进气侧喷孔 16b 与排气侧喷孔 16a 数量相等，只要各进气侧喷孔 16b 的喷孔径比排气侧喷孔16a的喷孔径大，即，进气侧喷孔。
24、16b的喷孔面积的总和比排气侧喷孔16a 的喷孔面积的总和大，则从进气侧喷孔 16b 喷出到进气侧区域 (B) 的火焰喷射流 fb 的穿透力比从排气侧喷孔 16a 喷出的火焰喷射流 fa 的穿透力强。因此，进气侧区域 (B) 的火焰喷射流 fb 的到达距离变长，由此传播的火焰的传播距离变短，因此火焰到达气缸壁面 2b的时间变短。0059 由此，从进气侧喷孔 16b 喷出的火焰喷射流 fb 所传播的火焰到达进气侧区域 (B)的气缸壁面 2b 的时间与从排气侧喷孔 16a 喷出的火焰喷射流 fa 所传播的火焰到达排气侧区域 (A) 的气缸壁面 2a 的时间的时间差变小。而且如图 3 所示，在进气侧。
25、区域 (B) 及排气侧区域 (A) 中，与现有的火焰面 F不同，火焰面 F 几乎同时到达气缸壁面 2a、2b，因此能够抑制气缸壁面 2b 附近的爆震的发生。0060 并且，如上所述，只要进气侧喷孔 16b 形成为与排气侧喷孔 16a 数量相等，且进气侧喷孔16b的各喷孔面积形成为比排气侧喷孔16a的喷孔面积更大，例如，在等间隔地形成有相等面积的喷孔的图 4 所示的现有的副室盖 108 中，仅通过扩大朝向进气侧区域 (B) 配置的喷孔 106 的孔径就能够形成本发明一实施方式的副室盖 8，因此能够容易地制造副室盖 8。0061 以上对本发明优选的形态进行了说明，但本发明不限于上述形态，在不脱离本。
26、发明目的的范围内能够实施各种变更。0062 例如，在上述实施方式中，对 1) 进气侧喷孔 16b 与排气侧喷孔 16a 数量相等，且进气侧喷孔 16b 的喷孔面积的总和比排气侧喷孔 16a 的喷孔面积的总和更大，2) 进气侧喷孔16b 形成为比排气侧喷孔 16a 数量更多，且进气侧喷孔 16b 的各喷孔面积与排气侧喷孔 16a的喷孔面积相等，两种情况进行了说明，但本发明不限于此。0063 也就是说，本发明的进气侧喷孔 16b 的喷孔面积的总和可以比排气侧喷孔 16a 的喷孔面积的总和更大，例如，3) 进气侧喷孔 16b 可以形成为比排气侧喷孔 16a 数量更多，并且进气侧喷孔 16b 的喷孔面。
27、积的总和可以比排气侧喷孔 16a 的喷孔面积的总和大。0064 工业实用性0065 本发明的至少一实施方式经由多个喷孔向主燃烧室喷出在副室盖内部的副燃烧室生成的燃烧火焰，作为使主燃烧室的混合气燃烧的副室式燃气发动机，例如，能够使用火力发电厂中的发电用燃气发动机等。0066 附图标记说明0067 1 副室式燃气发动机0068 2 气缸0069 2a、2b 气缸壁面0070 4 气缸盖说 明 书CN 104508276 A6/6 页80071 6 活塞0072 6a 活塞顶面0073 8 副室盖0074 10 主燃烧室0075 12 进气阀0076 13 进气口0077 14 排气阀0078 15 排气口0079 16 喷孔0080 16a 排气侧喷孔0081 16b 进气侧喷孔0082 18 火花塞0083 20 副燃烧室0084 F、F 火焰面0085 fa、fb 喷射火焰说 明 书CN 104508276 A1/4 页9图1说 明 书 附 图CN 104508276 A2/4 页10图2说 明 书 附 图CN 104508276 A。