(57)【要約】【課題】シリンダＣ内の燃焼室５に臨むインジェクタ１４を備えた直噴式エンジンＥにおいて、同様に燃焼室５に臨む第１、第２点火プラグ１６，１８や筒内圧センサ１９のレイアウトによって、シリンダブロック１及びシリンダヘッド２間のシール性を向上させる。【解決手段】燃焼室天井部５ａの中央付近に臨む第１点火プラグ１６を中間に挟むように、第２点火プラグ１８及び筒内圧センサ１９をそれぞれクランク軸方向両側の燃焼室周縁部に配設する。それらを装着するボス部２１，２２によってシリンダヘッド２の剛性が効果的に高められ、ヘッドボルト２６の締結力がシリンダＣ周りにおいてシリンダブロック１に有効に伝わるようになる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内の燃焼室に燃料を直接、噴射するように燃料噴射弁が配設されている筒内直接噴射式火花点火内燃機関であって、
前記燃焼室の天井部の中央付近に臨むように、シリンダヘッドに第１の点火プラグが配設されるとともに、該燃焼室天井部の周縁部に臨むように第２の点火プラグが配設され、
更に、前記第１点火プラグを中間に挟むように前記第２点火プラグと反対側の周縁部から燃焼室に臨んで、燃焼状態に関連する状態量を検出するセンサがシリンダヘッドに配設されている、ことを特徴とする筒内直接噴射式火花点火内燃機関。
【請求項２】
第１、第２点火プラグとセンサとがクランク軸方向に並んでいる、請求項１に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関。
【請求項３】
気筒毎に第１及び第２の一対の吸気ポートがクランク軸方向に並んで設けられている、請求項２に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関。
【請求項４】
クランク軸方向について第２点火プラグ及びセンサのうち、該センサ寄りに位置する第２吸気ポートには、その流路抵抗を第１吸気ポートに比べて大きくすることが可能な流路抵抗可変手段が設けられている、請求項３に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関。
【請求項５】
流路抵抗可変手段は、第２吸気ポート乃至それに連通する通路に配設された絞り弁を含む、請求項４に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関。
【請求項６】
センサは、燃焼室の圧力状態を検出する筒内圧センサである、請求項１〜５のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒内の燃焼室に燃料噴射弁により直接、燃料を噴射するとともに、これにより形成される混合気に点火して燃焼させるようにした筒内直接噴射式火花点火内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の筒内直接噴射式の火花点火内燃機関（以下、簡略に直噴式エンジンともいう）においては、例えば特許文献１の図１にも示されているように、一般にインジェクタ（燃料噴射弁）を熱負荷の少ない吸気側の周縁部に配設している。同図においてはインジェクタの近傍にて燃焼室に臨むように筒内圧センサも設けられ、これにより検出される燃焼室の圧力状態に基づいて、燃料噴射量や点火時期等が最適に制御されるようになっている。
【０００３】
また、直噴式エンジンに限らないが、燃焼室の天井部略中央に臨むように配設した第１の点火プラグの他に、その周縁部に臨むように第２の点火プラグを配設して、所謂多点点火を行うことにより燃焼を促進する、という技術も公知である（例えば特許文献２の図７を参照）。
【特許文献１】特開２００８−０７０２１２号公報
【特許文献２】特開２００７−１５４８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般的に直噴式エンジンは、気筒内の燃焼室に直接、噴射する燃料の気化熱によって吸気が冷却されることから、混合気の自着火等による異常燃焼が抑制されるようになり、その分は気筒の圧縮比・膨張比を高く設定することができる。しかし、そうして気筒の圧縮比・膨張比を高くした場合には、自ずとシリンダヘッドとシリンダブロックとの間のシール性を保つことが難しくなる。
【０００５】
また、近年では１つの気筒に吸排気弁を２つずつ設けた４バルブエンジンが主流になっており、燃焼室天井部のかなりの面積が吸排気弁によって占められるようになる。そうすると、前記のように燃焼室に臨むインジェクタや筒内圧センサ、更には第２点火プラグのレイアウト上の制約も厳しくなる。
【０００６】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的は、気筒内の燃焼室に臨む燃料噴射弁を備えた直噴式エンジンにおいて、同様に燃焼室に臨ませるセンサや第２点火プラグを適切にレイアウトするとともに、シリンダヘッド及びシリンダブロック間のシール性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために本発明では、センサや第２点火プラグをシリンダヘッドに装着するためのボス部を有効利用して、ヘッドボルトの締結力がシリンダヘッドからシリンダブロックに有効に伝わるようにしたものである。
【０００８】
具体的に請求項１の発明では、気筒内の燃焼室に燃料を直接、噴射するように燃料噴射弁が配設されている筒内直接噴射式火花点火内燃機関（直噴式エンジン）を対象として、前記燃焼室の天井部の中央付近に臨むようにシリンダヘッドに第１の点火プラグを配設し、且つ該燃焼室天井部の周縁部に臨むように第２の点火プラグを配設するとともに、更に前記第１点火プラグを中間に挟んで前記第２点火プラグと反対側の周縁部から燃焼室に臨むように、燃焼状態に関連する状態量を検出するセンサをシリンダヘッドに配設した。
【０００９】
前記構成の直噴式エンジンでは、燃焼室天井部の中央付近に臨む第１点火プラグを中間に挟んで、両側の周縁部にそれぞれ第２点火プラグ及びセンサが配設されていて、これらの装着されるボス部はそれぞれシリンダヘッドのウォータジャケット中を上下に延びて、ミドルデッキとロワデッキとの間を繋ぐ柱状に形成される。これにより、気筒中心を挟んで対向する周縁部の２カ所にてシリンダヘッドの剛性が高くなり、ヘッドボルトの締結力がシリンダブロックに有効に伝わるようになって、気筒周りのシール性が向上する。
【００１０】
尚、燃焼状態に関連する状態量を検出するセンサとしては、例えば燃焼室の圧力、温度或いは燃焼に伴う光等をそれぞれ検出する圧力センサ、温度センサ或いは光センサ等が挙げられる。
【００１１】
好ましいのは、前記第１、第２点火プラグ及びセンサがクランク軸方向に並んでいることである。すなわち、一般的に火花点火式エンジンでは気筒周りに概ね同じ間隔で４つのヘッドボルトが配置され、それらはクランク軸方向であるシリンダヘッドの長手方向と該シリンダヘッドの幅方向とに升目状に並ぶことになる。
【００１２】
そのため、第１、第２点火プラグ及びセンサがクランク軸方向に並んでいれば、第２点火プラグ及びセンサの各ボス部は各々シリンダヘッドの幅方向に並ぶヘッドボルトの中間に位置することになり、この部位の剛性が高くなる。そして、シリンダヘッドの長手方向に並ぶヘッドボルトの中間には吸気ポート及び排気ポートが位置して、元々剛性が高いので、４本のヘッドボルトの締結力は気筒周りに万遍なくシリンダブロックに伝わるようになり、シール性を向上する上で非常に有利になる。
【００１３】
その場合に各気筒毎に一対の吸気ポートがクランク軸方向に並んで設けられていれば、剛性アップ効果がより高くなることは勿論であるが、更にその一対の吸気ポートのうちのいずれか一方（以下、第２吸気ポート）乃至これに連通する吸気通路に例えば絞り弁等を設けて、他方（以下、第１吸気ポート）に比べて流路抵抗が大きくなるようにすれば、気筒内の燃焼室にスワール流を生成し、これにより燃焼を促進することもできる。
【００１４】
但し、直噴式エンジンでは一般的に吸気側に配置されるインジェクタを避けるために、吸気ポートを立ち気味にイアウトすることが多く、こうすると吸気の流れのタンブル成分が強くなりやすいから、前記のように生成されるスワール流は気筒軸心に対し大きく傾斜するようになる（斜めスワール流）。そして、このような斜めなスワール流が斜め下向きになる第１吸気ポート寄りの部位では、気筒の圧縮行程において上昇するピストンの影響で流れが相対的に早く崩壊する傾向があり、燃焼の促進効果が不十分なものになりやすい。
【００１５】
そこで、前記のように第２吸気ポート等に絞り弁等を設けて燃焼室に斜めスワール流を生成するようにした場合は、その流れの崩壊が相対的に早くなる第１吸気ポート寄りの部位に対応づけて第２点火プラグを配設するのが好ましく、この第２点火プラグによって混合気に点火し燃焼を促進することで、燃焼室全体として燃焼期間を効果的に短縮し、燃費を改善することができる。
【００１６】
尚、第２吸気ポートの流路抵抗を調整するためには前記のように絞り弁を配設する他に、例えば第２吸気ポートを開閉する吸気弁のリフトを停止したり、そのリフト量を小さくする構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上、説明したように本発明によれば、気筒内の燃焼室に臨む燃料噴射弁を備えた直噴式エンジンにおいて、該燃焼室の天井部の中央付近に臨む第１点火プラグを中間に挟んで天井部両側の周縁部にそれぞれ第２点火プラグ及びセンサを配設したので、それらをシリンダヘッドに装着するためのボス部を有効利用して気筒周りの剛性を高めることができ、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間のシール性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１９】
図１は、本発明に係る直噴式エンジンＥ（筒内直接噴射式火花点火内燃機関）の概略図である。この直噴式エンジンＥは、シリンダブロック１と、このシリンダブロック１上に組み付けられるシリンダヘッド２とを備え、内部に形成される複数のシリンダＣ，Ｃ，…（気筒：図１には１つのみ示す）には、その軸心ｃ１に沿って図の上下に往復動するようにピストン３が収容されている。ピストン３は、シリンダブロック１の下部に回転自在に支持されたクランク軸４にコネクティングロッドによって連結されている。
【００２０】
図２に示すように、各シリンダＣ毎にピストン３の上方には燃焼室５が形成され、その天井部５ａは、シリンダヘッド２（図３を参照）の下面に各シリンダＣ毎に形成された窪みによって構成される。この実施形態では燃焼室５は所謂ペントルーフ型であり、その天井部５ａは吸気側及び排気側の２つの傾斜面からなる三角屋根状をなしていて、それぞれの傾斜面に吸気ポート６と排気ポート７とが２つずつ開口している。
【００２１】
すなわち、図２において奥側の傾斜面には第１、第２の一対の吸気ポート６ａ，６ｂが横並びに（クランク軸方向に並んで）開口しており、それぞれに所定のタイミングで開閉する吸気弁８，８が配設されている。それら第１、第２の吸気ポート６ａ，６ｂは、図３にも示すように互いに独立に形成されている。図３は、シリンダヘッド２の水平断面図であり、この例ではエンジンＥは、＃１〜＃４の４つのシリンダＣ，Ｃ，…がクランク軸方向（同図の左右方向）に並んだ直列４気筒エンジンである。
【００２２】
尚、排気ポート７は、燃焼室天井部５ａの図２において手前側の傾斜面に第１、第２の一対の排気ポート７ａ，７ｂがクランク軸方向に並んで開口し（同図には開口部のみを仮想線で示す）、それらは図３に示すように途中で合流して延びている。また、図１にのみ示すが、排気ポート７の燃焼室５側開口部には排気弁９が設けられている一方、シリンダヘッド２側面の開口部には排気マニホールド１３が接続されている。
【００２３】
図３においては吸排気弁８，９等を省略して示しており、アルミ合金製の鋳物であるシリンダヘッド２の内部には、シリンダＣ，Ｃ，…毎に吸排気ポート６，７や後述する第１、第２点火プラグ１６，１８及び筒内圧センサ１９をそれぞれ装着するためのボス部２０，２１，２２が形成されるとともに、それらを取り囲むようにシリンダヘッド２全体にウォータジャケットｗが形成されている。
【００２４】
また、図の例では、各シリンダＣを取り囲むように概ね同じ間隔で４つずつ、ヘッドボルト挿入孔２３，２３，…が形成されている。ヘッドボルト挿入孔２３，２３，…は、隣り合うシリンダＣ，Ｃ間では共用されるので、クランク軸方向であるシリンダヘッド２の長手方向には一列に５つ並び、また、シリンダヘッド２の幅方向には２つ並んで升目状に配置され、シリンダヘッド２全体では合計１０個のヘッドボルト挿入孔２３，２３，…が形成されている。
【００２５】
再び図１を参照して、吸気ポート６ａ，６ｂの開口するシリンダヘッド２の吸気側の側面には、吸気通路１０が接続されている。この吸気通路１０は、図外のエアクリーナによって濾過された空気を各シリンダＣ，Ｃ，…に分配して供給するものであり、図２、３に仮想線で示すように、サージタンク１１と各シリンダＣ，Ｃ，…との間は吸気ポート６ａ，６ｂ毎の分岐通路１０ａ，１０ｂによって連通されている。
【００２６】
そして、それらの分岐通路１０ａ，１０ｂのうちの一方（図２において右側の第２吸気ポート６ｂに連通する分岐通路１０ｂ）には、後述のようにシリンダＣ内の流動を制御するための制御弁１２（Tuｍble Swirl Control Valve：以下、ＴＳＣＶと略称する）が配設されている。このＴＳＣＶ１２は、例えばバタフライバルブ（絞り弁）からなり、その位置の調整によって第２吸気ポート６ｂの流路面積を変更する。
【００２７】
ＴＳＣＶ１２は後述のようにＥＣＵ３０によって制御され、エンジンＥの所定の運転状態で第２吸気ポート６ｂを全閉にすることにより、吸気を第１吸気ポート６ａのみから燃焼室５に流入させて、スワール流を生成する。つまり、ＴＳＣＶ１２及びＥＣＵ３０によって、第２吸気ポート６ｂの流路抵抗を第１吸気ポート６ａに比べて大きくして、燃焼室５のスワール流を強化する流路抵抗可変手段が構成される。
【００２８】
尚、図３に示すように、ＴＳＣＶ１２は、＃１、＃３シリンダＣ，ＣではそれぞれエンジンＥの前側（図の右側）に位置する第２吸気ポート６ｂに配設され、＃２、＃４シリンダＣ，ＣではエンジンＥの後側（図の左側）に位置する第２吸気ポート６ｂに配設されており、これは後述するように第２点火プラグ１８の配置に対応したものである。
【００２９】
また、前記のように独立に設けられている一対の吸気ポート６ａ，６ｂの下方には、それらの開口部の中間位置に噴口を臨ませて、そこから燃焼室５の略中央部に向かい燃料を噴射するように、インジェクタ１４（燃料噴射弁）が配設されている。このインジェクタ１４はシリンダヘッド２の吸気側に開口するインジェクタ収容孔２４（図３参照）に嵌挿されていて、そこから外方に延びる基端部が燃料分配管１５（図１にのみ示す）を介して、図示しない高圧燃料ポンプや高圧レギュレータを有する燃料供給系に接続されている。そして、インジェクタ１４は、吸気行程中に燃焼室５に燃料を噴射するように制御される。
【００３０】
そうしてインジェクタ１４を吸気側に配設すれば熱負荷を軽減できるが、そのためのスペースを確保するために、図１にも示すように吸気ポート６ａ，６ｂは、燃焼室天井部５ａから比較的急傾斜で斜め上向きに延びるように、即ち立ち気味にレイアウトされている。このため、前記のようにＴＳＣＶ１２を閉じて吸燃焼室５にスワール流を生成すると、このスワール流は、後述するようにシリンダ軸心ｃ１に対し大きく傾斜する斜めスワール流になる。
【００３１】
更に、各シリンダＣ毎にシリンダヘッド２には、図２に示すようにシリンダ軸心ｃ１に沿って延びるように第１の点火プラグ１６が配設されている。この第１点火プラグ１６の先端側は各シリンダＣ毎の中央付近に対応して設けられた第１プラグボス部２０（図３にのみ示す）に装着され、その先端（下端）の電極が天井部５ａの中央付近で燃焼室５に臨んでいる。一方、第１点火プラグ１６の基端（上端）側には、図１や図４にも示すように点火コイルユニット１７が接続されている。
【００３２】
更にまた、本発明の特徴としてこの実施形態では、燃焼室天井部５ａの一側の周縁部（図２の左側の周縁部）に第２の点火プラグ１８が配設されるとともに、中間に前記第１点火プラグ１６を挟んで反対側（図の右側）の周縁部には、シリンダＣ内の圧力を検出するための筒内圧センサ１９が配設されている。
【００３３】
前記第２点火プラグ１８の先端側は、各シリンダＣ毎に周縁部に設けられた第２プラグボス部２１に装着されていて、その先端（下端）の電極は、第１吸気ポート６ａの吸気弁８とこれに隣接する排気弁９との間から燃焼室５に臨んでいる。この第２点火プラグ１８の基端（上端）側には、図４にのみ示すが、第１点火プラグ１６と同様に点火コイルユニット２５が接続されている。
【００３４】
また、筒内圧センサ１９は、図４にシリンダヘッド２の縦断面で示すように、前記第２プラグボス部２１とは反対側のシリンダ周縁部に形成されたセンサボス部２２に装着されていて、その先端（下端）の受圧部が、第２吸気ポート６ｂの吸気弁８とこれに隣接する排気弁９との間から燃焼室５に臨んでいる。同図は、＃３シリンダＣの＃２シリンダＣ寄りの周縁に形成されたセンサボス部２２の軸心に沿う縦断面図（図３のIV-IV線断面図）であり、この図に明らかなように、＃３シリンダＣ及び＃２シリンダＣの筒内圧センサ１９，１９同士は近接して配置されている。
【００３５】
すなわち、図３に示すように、この実施形態では、＃１〜＃４シリンダＣ〜Ｃの第１、第２点火プラグ１６，１８と筒内圧センサ１９とが、いずれもクランク軸方向に概ね一列に並んでいて、隣り合う＃１、＃２シリンダＣ，Ｃ間では第２点火プラグ１８，１８同士が近接し、＃２、＃３シリンダＣ，Ｃ間では前記のように筒内圧センサ１９，１９同士が近接し、また、＃３、＃４シリンダＣ，Ｃ間では第２点火プラグ１８，１８同士が近接している。
【００３６】
そうして＃１、＃２シリンダＣ，Ｃ間、及び、＃３、＃４シリンダＣ，Ｃ間において、それぞれ第２点火プラグ１８，１８同士が近接して配置されていることから、この実施形態では、それら第２点火プラグ１８には第１点火プラグ１６のように個別に点火コイルユニット１７を接続しなくて済み、近接する２つの第２点火プラグ１８，１８には共通の点火コイルユニット２５を接続することで、省スペース化を図っている。
【００３７】
尚、図４において符号２６は、シリンダブロック１にシリンダヘッド２を締結するヘッドボルトであり、符号２７は、吸排気弁８，９を閉じ側に付勢するバルブスプリングを、また、符号２８はロッカアームを、それぞれ示している。更に符号２９は、シリンダヘッド２を上方から覆うヘッドカバーであって、この実施形態では、シリンダヘッド２の幅方向中央寄りの部位が下方に凹陥して、そこに筒内圧センサ１９の上端のコネクタや点火コイルユニット１７，２５等が配置されるようになっている。
【００３８】
そして、前記図３、４に示されるように、筒内圧センサ１９の装着されるセンサボス部２２は、シリンダヘッド２の幅方向に並ぶヘッドボルト２６，２６の中間において、ウォータジャケットｗの内部を上下に延び、シリンダヘッド２のミドルデッキ２ａとロワデッキ２ｂとの間を繋ぐ柱のように形成されている。このことで、２本のヘッドボルト２６，２６の間でシリンダヘッド２の剛性が効果的に高められ、それらヘッドボルト２６，２６の締結力が周辺部のみならずセンサボス部２２の付近においても、有効にロワデッキ２ｂに伝えられ、ひいてはシリンダブロック１に有効に伝わるようになる。
【００３９】
このようにボス部によってシリンダヘッド２の剛性が高められるのは、第２プラグボス部２１によっても同様である。そして、図３に示すように第２プラグボス部２１は、前記したセンサボス部２２とは反対側のシリンダ周縁部に設けられているから、各シリンダＣ毎にシリンダ軸心ｃ１を挟んでクランク軸方向に対向する周縁部の２カ所において、即ちシリンダヘッド２の幅方向に並ぶ２つのヘッドボルト２６，２６間において当該シリンダヘッド２の剛性が高くなり、ヘッドボルト２６の締結力がシリンダブロック１に有効に伝わるようになるのである。
【００４０】
更に、前記図３に明らかなように、この実施形態では、各シリンダＣ毎の各々に対応してシリンダヘッド２の長手方向に並ぶヘッドボルト挿入孔２３，２３の間には吸排気ポート６，７が位置して、元々剛性が高くなっている。よって、前記した第２プラグボス部２１及びセンサボス部２２による剛性アップと相俟って、各シリンダＣ周りにおいてヘッドボルト２６，２６，…の締結力は万遍なくシリンダブロック１に伝わるようになり、シリンダヘッド２とシリンダブロック１との間のシール性が向上する。
【００４１】
−スワール流との関係−
ところで、前記図２、３にそれぞれ示すように、この実施形態では、各シリンダＣ毎に第２点火プラグ１８が、クランク軸方向について第１吸気ポート６ａ寄りの周縁部に配設されている。これは、第２吸気ポート６ｂをＴＳＣＶ１２により閉じたときに燃焼室５に形成される斜めスワール流の向きと関係があり、この斜めスワール流が燃焼室５において相対的に早く崩壊し、十分な燃焼促進効果を得難しい部位に対応して、第２点火プラグ１８を配設したものである。
【００４２】
すなわち、この実施形態の直噴式エンジンＥでは、前記したＴＳＣＶ１２の開閉作動、インジェクタ１４による燃料の噴射、第１及び第２点火プラグ１６，１８による点火等がエンジン・コントロールユニット（ＥＣＵ）３０によって制御されるようになっており、例えば相対的に低回転側の運転領域でＴＳＣＶ１２を閉じて「斜めスワール流」を強化することにより、燃焼を促進してその期間の短縮を図るようにしている。
【００４３】
例えばＴＳＣＶ１２を全閉にすれば、吸気は第１吸気ポート６ａのみから燃焼室５に流入して、シリンダ周壁に沿って大きく旋回するようになる。このとき、上述したように吸気ポート６ａ，６ｂが立ち気味にレイアウトされていることから、吸気の流れには比較的強いタンブル成分が含まれ、これにより所謂斜めスワール流が形成される。
【００４４】
より詳しくは、まず図５に示すように、シリンダＣの吸気行程で吸気弁８，８が開いても、ＴＳＣＶ１２の閉じている第２吸気ポート６ｂには吸気が流れず、吸気は第１吸気ポート６ａのみから燃焼室５に流入するようになる。この吸気流は、図に矢印で示すようにシリンダ軸心ｃ１の周りを旋回しながら、下降するピストン３を追いかけるように下方に向かう螺旋状の流れになる。
【００４５】
その後、下死点に近づいてピストン３の下降速度が低下するにつれて、流れはピストン３の頂面に沿って上向きに指向されるようになる。インジェクタ１４からの燃料噴射が終了したシリンダＣの圧縮行程では、図６に示すように、吸気と噴射燃料との混合気の流れは、第１吸気ポート６ａ寄りでは斜め下に向かう一方、第２吸気ポート６ｂ寄りでは斜め上に向かう、所謂斜めスワール流になるのである。尚、図６は、ＣＦＤによりシミュレーションしたシリンダ内の流れ場を示しており、斜めスワール流を模式的に矢印Ｓで示している。
【００４６】
前記のような斜めスワール流は、図示のようにシリンダ周壁に沿って大きく旋回し、圧縮行程でもタンブル流のように潰れることなく、点火時期近傍まで維持されるものであるが、詳細に見れば、上昇するピストン３により生成される上向きの流れを受けて、斜め上向きに流れる第２吸気ポート６ｂ寄りでは崩壊が遅れる一方、斜め下向きに流れる第１吸気ポート６ａ寄りでは崩壊が早まることになる。
【００４７】
図７に、図６と同様のＣＦＤにより圧縮行程の中盤以降における流れ場の様子を調べた結果を示す。同図は第１点火プラグ１６の電極付近における横断面を示し、クランク軸方向（図の上下方向）で流速分布を見れば、下側の第１吸気ポート６ｂ寄りの部位において相対的に流速が低くなっていて、流れの崩壊が早いことが分かる。こうして斜めスワール流の崩壊が早いところではその後の乱れの減衰も早くなるので、燃焼促進効果が低下してしまう。
【００４８】
この点につき、この実施形態では、前記のように乱れの減衰が早くなる部位に対応づけて第２点火プラグ１８を設けており、これにより所定のタイミングで混合気に点火しその燃焼を促進するようにすれば、燃焼室５全体で効果的に燃焼期間を短縮することができる。例えば、エンジンＥの負荷や回転に応じてＥＣＵ３０により、第２点火プラグ１８による点火の時期を第１点火プラグ１６と略同時期乃至それよりもやや遅角側に制御するのが好ましい。
【００４９】
したがって、この実施形態に係る直噴式エンジンＥ（筒内直接噴射式火花点火内燃機関）によると、まず、シリンダＣ内の燃焼室５に臨むようシリンダヘッド２に配設する第２点火プラグ１８や筒内圧センサ１９を、それぞれ、第１点火プラグ１６を中間に挟んで、クランク軸方向両側のシリンダ周縁部に配置したことで、それらを装着するためのボス部２１，２２により効果的にシリンダヘッド２の剛性を高め、ヘッドボルト２６の締結力が有効にシリンダブロック１に伝わるようにすることができる。よって、シリンダＣ周りのシール性が向上する。
【００５０】
また、この実施形態では、各シリンダＣ毎の第２吸気ポート６ｂをＴＳＣＶ１２によって閉じることで、シリンダＣ内の燃焼室５に斜めスワール流を生成し、これにより燃焼を促進することができる。
【００５１】
しかも、その斜めスワール流の特徴として、斜め下向きに流れる第１吸気ポート６ａ寄りでは流れの崩壊が早まり、燃焼促進効果が十分に得られないことに着目し、この第１吸気ポート６ａ寄りの部位に対応づけて第２点火プラグ１８を配設したので、これにより混合気に点火して燃焼を促進し、燃焼期間の短縮によって燃費を改善することができる。
【００５２】
尚、本発明の構成は前記実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、スワール流を強化するために必ずしもＴＳＣＶ１２を設けなくてもよく、第２吸気ポート６ｂの吸気弁８のリフトを停止したり、そのリフト量を小さくするように構成してもよい。
【００５３】
また、ＴＳＣＶ１２を分岐通路１０ｂではなく、これに連通する第２吸気ポート６ｂに設けることもできるし、ＴＳＣＶ１２を全閉にするのではなく、これを閉じ気味にして流路抵抗を大きくするだけでもよい。
【００５４】
また、第１、第２点火プラグ１６，１８と筒内圧センサ１９とを必ずしもエンジンＥのクランク軸方向に並べなくてもよい。センサは筒内圧センサ１９に限らず、例えば、燃焼室５の温度を検出する温度センサや燃焼に伴う光を検出する光センサが挙げられる。
【００５５】
更に、本発明を適用する直噴式エンジンは、前記実施形態のような４バルブのタイプに限らず、排気ポートは１つの３バルブエンジンであってもよい。
【００５６】
インジェクタ１４も前記実施形態のように第１、第２吸気ポート６ａ，６ｂの下方且つ中間位置に配設しなくてもよく、例えば第１吸気ポート６ａの下方寄りにずらして配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態に係る筒内直接噴射式火花点火内燃機関の概略図である。
【図２】シリンダ内の燃焼室の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】シリンダヘッドの内部の構造を示す水平断面図である。
【図４】シリンダヘッドの内部の構造を示す、図３のIV-IV線における縦断面図である。
【図５】吸気行程でシリンダ内に生じる螺旋状の流動を示す図２相当図である。
【図６】圧縮行程におけるシリンダ内の流れ場を調べたＣＦＤの結果を示す図である。
【図７】圧縮行程の中盤以降における点火プラグ近傍の流れ場を調べたＣＦＤの結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
Ｅ      直噴式エンジン（筒内直接噴射式火花点火内燃機関）
Ｃ      シリンダ
ｃ１  シリンダ軸心
２      シリンダヘッド
３      ピストン
５      燃焼室
５ａ  天井部
６      吸気ポート
６ａ  第１吸気ポート
６ｂ  第２吸気ポート
７      排気ポート
１０    吸気通路
１２    ＴＳＣＶ（絞り弁：流路抵抗可変手段）
１４    インジェクタ（燃料噴射弁）
１６    第１点火プラグ
１８    第２点火プラグ
１９    筒内圧センサ（センサ）
３０    ＥＣＵ（流路抵抗可変手段）
【図１】
2010001831.tif 000003
【図２】
2010001831.tif 000004
【図３】
2010001831.tif 000005
【図４】
2010001831.tif 000006
【図５】
2010001831.tif 000007
【図６】
2010001831.tif 000008
【図７】
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