(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーがプラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備え、当該カバー付きプラグ本体がシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通部が前記プラグカバーに備えられているエンジンであって、
前記カバー付きプラグ本体の先端を、前記燃焼室の内側へ突出した突出姿勢と、前記突出姿勢における前記燃焼室内の位置より突出量が減少した引退姿勢とを切り替える出退姿勢切替手段を有し、
前記突出姿勢における前記連通部の開口面積が、前記引退姿勢における前記連通部の開口面積よりも大きく設定され、
前記カバー付きプラグ本体は、前記燃焼室の圧力変化により前記燃焼室に対する出退方向に移動自在に設けられ、
前記出退姿勢切替手段は、前記カバー付きプラグ本体を前記燃焼室に対する出退方向の突出側に付勢する付勢手段を備えているエンジン。
【請求項２】
前記付勢手段の付勢力は、排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期における前記燃焼室の圧力よりも大きく設定されており、且つ、圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期における前記燃焼室の圧力より小さく設定されている請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記付勢手段は、前記シリンダヘッドに固定された支持部材と前記カバー付きプラグ本体との間に付勢部材を配置させている請求項１又は２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記連通部は、前記引退姿勢において、前記カバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位が、シリンダヘッドの壁面によって閉止され非連通状態となる請求項１乃至３の何れか一項に記載のエンジン。
【請求項５】
前記連通部は、前記カバー付きプラグ本体の先端側に設けられた先端側連通孔と、前記カバー付きプラグ本体の先端側より基端側に設けられた基端側連通孔とを有し、
前記引退姿勢において、前記先端側連通孔は、前記点火室と前記燃焼室とを連通する連通状態を維持し、前記基端側連通孔は、前記シリンダヘッドの壁面によって閉止され前記点火室と前記燃焼室とを連通しない非連通状態を維持する請求項１乃至４の何れか一項に記載のエンジン。
【請求項６】
点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーがプラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備え、装着対象のエンジンのシリンダヘッドに前記カバー付きプラグ本体を装着した状態において、ピストンに面する燃焼室と前記プラグカバー内に形成された点火室とを連通する連通部が前記プラグカバーに形成されているプレチャンバープラグであって、
前記カバー付きプラグ本体の先端を、前記燃焼室の内側へ突出した突出姿勢と、前記突出姿勢における前記燃焼室内の位置より突出量が減少した引退姿勢とに切り替える出退姿勢切替手段を有し、
前記突出姿勢における前記連通部の開口面積が、前記引退姿勢における前記連通部の開口面積よりも大きく設定され、
前記カバー付きプラグ本体は、前記燃焼室の圧力変化により前記燃焼室に対する出退方向に移動自在に設けられ、
前記出退姿勢切替手段は、前記カバー付きプラグ本体を前記燃焼室に対する出退方向の突出側に付勢する付勢手段を備えているプレチャンバープラグ。
【請求項７】
前記付勢手段の付勢力は、前記装着対象のエンジンにおける排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期における前記燃焼室の圧力よりも大きく設定されており、且つ、前記装着対象のエンジンにおける圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期における前記燃焼室の圧力より小さく設定されている請求項６に記載のプレチャンバープラグ。
【請求項８】
前記付勢手段は、前記シリンダヘッドに固定された支持部材と前記カバー付きプラグ本体との間に付勢部材を配置させている請求項６又は７に記載のプレチャンバープラグ。
【請求項９】
前記連通部は、前記引退姿勢において、前記カバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位が、前記シリンダヘッドの壁面によって閉止され非連通状態となる請求項６乃至８の何れか一項に記載のプレチャンバープラグ。
【請求項１０】
前記連通部は、前記カバー付きプラグ本体の先端側に設けられた先端側連通孔と、前記カバー付きプラグ本体の先端側より基端側に設けられた基端側連通孔とを有し、
前記引退姿勢において、前記先端側連通孔は、前記点火室と前記燃焼室とを連通する連通状態を維持し、前記基端側連通孔は、前記シリンダヘッドの壁面によって閉止され前記点火室と前記燃焼室とを連通しない非連通状態を維持する請求項６乃至９の何れか一項に記載のプレチャンバープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーがプラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備え、当該カバー付きプラグ本体がシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通部が前記プラグカバーに備えられているエンジン及びそれに装着されるプレチャンバープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火エンジンでは、希薄混合気の安定した着火を確保するため、点火プラグ本体の点火点を覆って点火室を形成するプラグカバーを備えたプレチャンバープラグをシリンダヘッドに設ける場合がある。
当該プレチャンバープラグは、そのプラグカバーに単数又は複数の連通孔を設けて構成され、当該連通孔が点火室と燃焼室とを連通するように構成されている。当該連通孔は、吸気行程において燃焼室に吸気された燃焼用空気と燃料との混合気を、主に圧縮行程において燃焼室から点火室へ流入させると共に、燃焼膨張行程において点火室内で混合気が火花点火されることにより形成された燃焼火炎を点火室から燃焼室へ噴出させる。燃焼室では、連通孔から噴出された燃焼火炎により混合気が燃焼することとなる（特許文献１、２を参照）。
【０００３】
また、同じくプレチャンバープラグを備えた火花点火エンジンにおいて、プレチャンバープラグでの連通路の構成として、吸気バルブ側に向けて設けられた連通孔の開口面積を、排気バルブ側に向けて設けられた連通孔の開口面積よりも大きく構成しているものが知られている（特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７７９０２号公報
【特許文献２】特開２００７−４０１７４号公報
【特許文献３】特開昭５１−５５８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１、２に記載のプレチャンバープラグを備えたエンジンでは、圧縮行程において、連通孔を介して燃焼室から点火室へ導かれる混合気は、連通孔の開口面積が小さい等の理由により、点火室内への混合気の流入が制限され、点火室内において残留する排ガスと十分に混合し難く、点火点周囲の燃料濃度が低くなって着火性が悪化するという問題があった。更に、混合気を希薄化した場合、この問題が顕著になり、リーン限界（混合気の希薄化の限界）が制限されていた。
【０００６】
上記特許文献３に記載のプレチャンバープラグを備えたエンジンでは、吸気バルブ側に向けて設けられた連通孔の開口面積が大きくなっているため、連通孔を介して燃焼室から点火室への混合気の流入を促進することができる。しかしながら、吸気バブル側に設けられた連通部と排気バルブ側に設けられた連通部とで開口面積に大小関係があるので、点火室から連通部を通して燃焼室に噴出させる燃焼火炎の流量や流速等が吸気バルブ側と排気バルブ側とで異なり、燃焼室に対する燃焼火炎の噴出が偏ったものとなり、燃焼室に対する火炎の噴出状態を均一な所望の状態にできないという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーがプラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備えたエンジンにおいて、プラグカバーに設けられた連通孔を介して燃焼室から点火室への混合気の流入を促進することができながら、燃焼室に対する火炎の噴出状態を均一な所望の状態にできるエンジン及びそれに装着されるプレチャンバープラグを提供する点にある。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明のエンジンは、点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーがプラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備え、当該カバー付きプラグ本体がシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通部が前記プラグカバーに備えられており、
その特徴構成は、前記カバー付きプラグ本体の先端を、前記燃焼室の内側へ突出した突出姿勢と、前記突出姿勢における前記燃焼室内の位置より突出量が減少した引退姿勢とを切り替える出退姿勢切替手段を有し、
前記突出姿勢における前記連通部の開口面積が、前記引退姿勢における前記連通部の開口面積よりも大きく設定され、
前記カバー付きプラグ本体は、前記燃焼室の圧力変化により前記燃焼室に対する出退方向に移動自在に設けられ、
前記出退姿勢切替手段は、前記カバー付きプラグ本体を前記燃焼室に対する出退方向の突出側に付勢する付勢手段を備えている点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、カバー付きプラグ本体の先端、即ちプラグカバーの先端が、燃焼室の内側へ突出する突出姿勢と、突出姿勢における燃焼室内の位置より突出量が減少した引退姿勢とに切り替えられ、突出姿勢における連通部の開口面積が、引退姿勢における連通部の開口面積よりも大きくなる。
これにより、例えば、点火室へ混合気が流入する吸気行程や圧縮行程においては、カバー付きプラグ本体を突出姿勢にして連通部の開口面積を大きくして、燃焼室から点火室へ混合気を適切に導いて、当該混合気と点火室に残留している排ガスとを十分に混合できる。これにより点火室における着火性を向上できるため、混合気を希薄化した場合であっても、混合気を比較的良好に着火できるので、リーン限界（混合気の希薄化の限界）を拡張できる。
一方、点火室から燃焼火炎が噴出する燃焼膨張行程においては、カバー付きプラグ本体を引退姿勢にして連通部の開口面積を小さくして、点火室から燃焼室へ噴出される燃焼火炎の流速を速めることができ、燃焼火炎の伝播途中における失火を抑制できる。
以上から、点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーがプラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備えたエンジンにおいて、プラグカバーに設けられた連通孔を介して燃焼室から点火室へ流入する混合気が、点火室に残留する排ガスと適切に混合して混合気のリーン限界を拡張可能であると共に、連通孔を介して点火室から燃焼室へ噴出する燃焼火炎の流速を速くして失火の発生を抑制でき、しかも燃焼室に対する火炎の噴出状態を均一な所望の状態にできるエンジンを実現できる。
【００１１】
加えて、上記特徴構成によれば、付勢手段が、カバー付きプラグ本体を燃焼室に対する出退方向の突出側に付勢しているので、付勢手段の付勢力が燃焼室の圧力より大きいと、カバー付きプラグ本体は付勢手段の付勢力により燃焼室に対して突出する側に移動した状態が維持され、突出姿勢に切り替えられる。一方、燃焼室の圧力が上昇して付勢手段の付勢力よりも大きくなると、カバー付きプラグ本体が燃焼室に対して引退側に移動して、引退姿勢に切り替えられる。これにより、圧縮行程の後期や燃焼膨張行程よりも燃焼室の圧力が小さくなる吸気行程や圧縮行程の初期では、カバー付きプラグ本体を突出姿勢に切り替え可能となり、燃焼室の圧力が大きくなる圧縮行程の後期や燃焼膨張行程では、カバー付きプラグ本体を引退姿勢に切り替え可能となる。
【００１２】
本発明のエンジンの更なる特徴構成は、前記付勢手段の付勢力は、排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期における前記燃焼室の圧力よりも大きく設定されており、且つ、圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期における前記燃焼室の圧力より小さく設定されている点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期の期間において、付勢手段の付勢力は当該期間での燃焼室の圧力よりも大きく設定されているため、カバー付きプラグ本体を的確に突出姿勢に維持できる。これにより、吸気行程は勿論、圧縮行程の初期から中期において、連通部の開口面積を大きくすることができ、当該連通部を介し、混合気を燃焼室から点火室へ適切に導くことができる。
一方、圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期の期間おいて、付勢手段の付勢力は当該期間での燃焼室の圧力よりも小さく設定されているため、カバー付きプラグ本体を的確に引退姿勢に維持できる。これにより、点火室から燃焼室に燃焼火炎を噴出させる際には、連通部の開口面積を小さくすることができ、当該連通部を介し、点火室から燃焼室へ噴出される燃焼火炎の流速を速くすることができる。
【００１４】
本発明のエンジンの更なる特徴構成は、前記付勢手段は、前記シリンダヘッドに固定された支持部材と前記カバー付きプラグ本体との間に付勢部材を配置させている点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、支持部材と付勢部材から成る比較的簡単な構成の付勢手段により、カバー付きプラグ本体を突出姿勢と引退姿勢とに切り替えることができるので、構造を簡略化できると共に、設計が容易になる等の効果が期待できる。しかも、付勢部材については、支持部材とカバー付きプラグ本体との間に配置するという簡単な構成でありながら、カバー付きプラグ本体を付勢する方向を適切な方向とすることができる。
【００１６】
本発明のエンジンの更なる特徴構成は、前記連通部は、前記引退姿勢において、前記カバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位が、シリンダヘッドの壁面によって閉止され非連通状態となる点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、連通部は、引退姿勢において、カバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位がシリンダヘッドの壁面によって閉止され非連通状態となり、連通部の開口面積を小さくできる。即ち、連通部のカバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位は、カバー付きプラグ本体が引退姿勢となることで、特に、別途弁体等を設けない構成であっても適切に閉止され、非連通状態となる。
【００１８】
本発明のエンジンの更なる特徴構成は、前記連通部は、前記カバー付きプラグ本体の先端側に設けられた先端側連通孔と、前記カバー付きプラグ本体の先端側より基端側に設けられた基端側連通孔とを有し、
前記引退姿勢において、前記先端側連通孔は、前記点火室と前記燃焼室とを連通する連通状態を維持し、前記基端側連通孔は、前記シリンダヘッドの壁面によって閉止され前記点火室と前記燃焼室とを連通しない非連通状態を維持する点にある。
【００１９】
上記特徴構成によれば、カバー付きプラグ本体が突出姿勢を維持している場合、先端側連通孔及び基端側連通孔が、点火室と燃焼室とを連通する連通状態を維持する。即ち、突出姿勢において、連通部は、先端側連通孔と基端側連通孔とが開放して、開口面積が大きくなる。これにより、突出姿勢において、点火室から燃焼室へ流入する混合気を適切に導いて、当該混合気と点火室に残留している排ガスとを十分に混合できる。
一方、カバー付きプラグ本体が引退姿勢を維持している場合、先端側連通孔が、点火室と燃焼室とを連通する連通状態を維持し、基端側連通孔は、点火室と燃焼室とを連通しない非連通状態を維持する。即ち、連通部は、引退姿勢において、先端側連通孔を開放し基端側連通孔を閉止して、開口面積が小さくなる。これにより、引退姿勢において、点火室から燃焼室へ導かれる燃焼火炎を、先端側連通孔のみから高速で噴出させることができる。
【００２０】
上記目的を達成するためのプレチャンバープラグは、点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーがプラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備え、装着対象のエンジンのシリンダヘッドに前記カバー付きプラグ本体を装着した状態において、ピストンに面する燃焼室と前記プラグカバー内に形成された点火室とを連通する連通部が前記プラグカバーに形成されており、
その特徴構成は、前記カバー付きプラグ本体の先端を、前記燃焼室の内側へ突出した突出姿勢と、前記突出姿勢における前記燃焼室内の位置より突出量が減少した引退姿勢とに切り替える出退姿勢切替手段を有し、
前記突出姿勢における前記連通部の開口面積が、前記引退姿勢における前記連通部の開口面積よりも大きく設定されている点にある。
【００２１】
上記特徴構成によれば、装着対象のエンジンのシリンダヘッドに前記カバー付きプラグ本体を装着した状態において、カバー付きプラグ本体の先端、即ちプラグカバーの先端が、燃焼室の内側へ突出する突出姿勢と、突出姿勢における燃焼室内の位置より突出量が減少した引退姿勢とに切り替えられ、突出姿勢における連通部の開口面積が、引退姿勢における連通部の開口面積よりも大きくなる。
これにより、例えば、点火室へ混合気が流入する吸気行程や圧縮行程においては、カバー付きプラグ本体を突出姿勢にして連通部の開口面積を大きくして、燃焼室から点火室へ混合気を適切に導いて、当該混合気と点火室に残留している排ガスとを十分に混合できる。これにより点火室における着火性を向上できるため、混合気を希薄化した場合であっても、混合気を比較的良好に着火できるので、リーン限界（混合気の希薄化の限界）を拡張できる。
一方、点火室から燃焼火炎が噴出する燃焼膨張行程においては、カバー付きプラグ本体を引退姿勢にして連通部の開口面積を小さくして、点火室から燃焼室へ噴出される燃焼火炎の流速を速めることができ、燃焼火炎の伝播途中における失火を抑制できる。
【００２２】
本発明のプレチャンバープラグの更なる特徴構成は、前記カバー付きプラグ本体は、前記燃焼室の圧力変化により前記燃焼室に対する出退方向に移動自在に設けられ、
前記出退姿勢切替手段は、前記カバー付きプラグ本体を前記燃焼室に対する出退方向の突出側に付勢する付勢手段を備えている点にある。
【００２３】
上記特徴構成によれば、付勢手段が、カバー付きプラグ本体を燃焼室に対する出退方向の突出側に付勢しているので、付勢手段の付勢力が燃焼室の圧力より大きいと、カバー付きプラグ本体は付勢手段の付勢力により燃焼室に対して突出する側に移動した状態が維持され、突出姿勢に切り替えられる。一方、燃焼室の圧力が上昇して付勢手段の付勢力よりも大きくなると、カバー付きプラグ本体が燃焼室に対して引退側に移動して、引退姿勢に切り替えられる。これにより、圧縮行程の後期や燃焼膨張行程よりも燃焼室の圧力が小さくなる吸気行程や圧縮行程の初期では、カバー付きプラグ本体を突出姿勢に切り替え可能となり、燃焼室の圧力が大きくなる圧縮行程の後期や燃焼膨張行程では、カバー付きプラグ本体を引退姿勢に切り替え可能となる。
【００２４】
本発明のプレチャンバープラグの更なる特徴構成は、前記付勢手段の付勢力は、前記装着対象のエンジンにおける排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期における前記燃焼室の圧力よりも大きく設定されており、且つ、前記装着対象のエンジンにおける圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期における前記燃焼室の圧力より小さく設定されている点にある。
【００２５】
上記特徴構成によれば、装着対象のエンジンの排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期の期間において、付勢手段の付勢力は当該期間での燃焼室の圧力よりも大きく設定されているため、カバー付きプラグ本体を的確に突出姿勢に維持できる。これにより、吸気行程は勿論、圧縮行程の初期から中期において、連通部の開口面積を大きくすることができ、当該連通部を介し、混合気を燃焼室から点火室へ適切に導くことができる。
一方、装着対象のエンジンの圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期の期間おいて、付勢手段の付勢力は当該期間での燃焼室の圧力よりも小さく設定されているため、カバー付きプラグ本体を的確に引退姿勢に維持できる。これにより、点火室から燃焼室に燃焼火炎を噴出させる際には、連通部の開口面積を小さくすることができ、当該連通部を介し、点火室から燃焼室へ噴出される燃焼火炎の流速を速くすることができる。
【００２６】
本発明のプレチャンバープラグの更なる特徴構成は、前記付勢手段は、前記シリンダヘッドに固定された支持部材と前記カバー付きプラグ本体との間に付勢部材を配置させている点にある。
【００２７】
上記特徴構成によれば、支持部材と付勢部材から成る比較的簡単な構成の付勢手段により、カバー付きプラグ本体を突出姿勢と引退姿勢とに切り替えることができるので、構造を簡略化できると共に、設計が容易になる等の効果が期待できる。しかも、付勢部材については、支持部材とカバー付きプラグ本体との間に配置するという簡単な構成でありながら、カバー付きプラグ本体を付勢する方向を適切な方向とすることができる。
【００２８】
本発明のプレチャンバープラグの更なる特徴構成は、前記連通部は、前記引退姿勢において、前記カバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位が、前記シリンダヘッドの壁面によって閉止され非連通状態となる点にある。
【００２９】
上記特徴構成によれば、連通部は、引退姿勢において、カバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位がシリンダヘッドの壁面によって閉止され非連通状態となり、連通部の開口面積を小さくできる。即ち、連通部のカバー付きプラグ本体の基端側に設けられた部位は、カバー付きプラグ本体が引退姿勢となることで、特に、別途弁体等を設けない構成であっても適切に閉止され、非連通状態となる。
【００３０】
本発明のプレチャンバープラグの更なる特徴構成は、前記連通部は、前記カバー付きプラグ本体の先端側に設けられた先端側連通孔と、前記カバー付きプラグ本体の先端側より基端側に設けられた基端側連通孔とを有し、
前記引退姿勢において、前記先端側連通孔は、前記点火室と前記燃焼室とを連通する連通状態を維持し、前記基端側連通孔は、前記シリンダヘッドの壁面によって閉止され前記点火室と前記燃焼室とを連通しない非連通状態を維持する点にある。
【００３１】
上記特徴構成によれば、カバー付きプラグ本体が突出姿勢を維持している場合、先端側連通孔及び基端側連通孔が、点火室と燃焼室とを連通する連通状態を維持する。即ち、突出姿勢において、連通部は、先端側連通孔と基端側連通孔とが開放して、開口面積が大きくなる。これにより、突出姿勢において、点火室から燃焼室へ流入する混合気を適切に導いて、当該混合気と点火室に残留している排ガスとを十分に混合できる。
一方、カバー付きプラグ本体が引退姿勢を維持している場合、先端側連通孔が、点火室と燃焼室とを連通する連通状態を維持し、基端側連通孔は、点火室と燃焼室とを連通しない非連通状態を維持する。即ち、連通部は、引退姿勢において、先端側連通孔を開放し基端側連通孔を閉止して、開口面積が小さくなる。これにより、引退姿勢において、点火室から燃焼室へ導かれる燃焼火炎を、先端側連通孔のみから高速で噴出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】カバー付きプラグ本体が突出姿勢にある時のエンジンの断面図である。
【図２】カバー付きプラグ本体が引退姿勢にある時のエンジンの断面図である。
【図３】エンジンの各運転状態と連通孔の開口面積との関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
〔エンジンの全体構成〕
本発明のエンジン１は、図１に示す如く、ピストン２と、ピストン２を収容してピストン２の天面２ａと共に燃焼室３を形成するシリンダ４と、シリンダヘッド６に装着されたカバー付きプラグ本体１１とを備えて構成されている。ピストン２をシリンダ４内で往復運動させるとともに、吸気バルブ５及び排気バルブ（図示を省略）を開閉動作させることにより、燃焼室３において、吸気行程、圧縮行程、燃焼膨張行程、排気行程の各行程を順次行う。これにより、図示は省略するが、ピストン２の往復運動を連結棒によってクランク軸の回転運動として出力するように構成されている。このような構成は、通常の４ストローク内燃機関と同様の構成である。
【００３４】
エンジン１は、例えば、気体燃料である都市ガス（１３Ａ）を燃料Ｇとするものであり、吸気行程では、吸気バルブ５を開状態として、吸気ポート８から、燃焼室３へ空気と燃料Ｇの混合気（例えば、希薄混合気）を吸気するように構成されている。圧縮行程及び燃焼膨張行程では、燃焼室３に吸気した混合気を圧縮して燃料Ｇを燃焼・膨張させるように構成されている。排気行程では、排気バルブを開状態として、燃焼室３から排気ポート（図示を省略）に排ガスを排出するように構成されている。
【００３５】
ピストン２のシリンダヘッド６と対向する天面２ａには、凹部７が形成されている。これにより、燃焼室３は、ピストン２の天面２ａとシリンダ４の内面との間の空間に加え、凹部７にて形成される空間から構成されることとなる。このように燃焼室３を形成することにより、圧縮行程においてピストン２が上昇するときに、凹部７の周囲から凹部７の中心に向う渦流、いわゆるスキッシュを発生させることができる。
【００３６】
シリンダヘッド６に設けられた吸気ポート８には、吸気される空気に対して燃料Ｇを噴射する燃料供給部９が設けられ、空気と燃料Ｇとの混合気（例えば、希薄混合気）を生成するように構成されている。吸気バルブ５を開動作することにより、空気と燃料Ｇとの混合気（例えば、希薄混合気）を燃焼室３に吸気するように構成されている。ここで、燃料供給部９からの燃料噴出量は変更自在であり、エンジン１の運転状況に応じて空気と燃料Ｇとの混合割合を変更自在である。
【００３７】
シリンダヘッド６に装着されたカバー付きプラグ本体１１は、その中心軸が燃焼室３の中心軸Ｗと一致するように設けられている。カバー付きプラグ本体１１は、シリンダヘッド６に形成されたシリンダヘッド６の上部と燃焼室３とを連通させる連通孔２３を貫通する状態でその先端部が燃焼室３内に位置するように設けられており、燃焼室２内の圧力変化により連通孔２３内を燃焼室３に対する出退方向（図１及び図２中上下方向）に摺動自在となっている。連通孔２３の内壁には、カバー付きプラグ本体１１の外周部位と連通孔２３の内壁との間をシールするシール部材２１が間隔を隔てて複数設けられている。
【００３８】
カバー付きプラグ本体１１は、プラグ本体１１ａと、プラグ本体１１ａの先端部（図１及び図２中下端部）に配設された点火点２２を覆い点火室１４を形成するプラグカバー１１ｂとを有しており、プラグカバー１１ｂが、プラグ本体１１ａに一体的に形成されている。プラグカバー１１ｂは、その基端側を円筒部１１ｃとし、その先端側を底部１１ｄとする有底筒状に形成され、プラグ本体１１ａに一体的に形成されている。因みに、先端側の底部１１ｄは、シリンダ４の中心軸Ｗを通る平面による断面において、円弧状となるように形成されている。カバー付きプラグ本体１１は、後述する出退姿勢切替手段１０により、カバー付きプラグ本体１１自体が中心軸Ｗに沿って上下方向に移動されて、図１に示す突出姿勢と、図２に示す引退姿勢とに切替自在とされている。
【００３９】
プラグカバー１１ｂには、燃焼室３と点火室１４とを連通する複数の連通孔１５（連通部の一例）が形成されている。カバー付きプラグ本体１１は、燃焼室３から連通孔１５を通して点火室１４へ流入する混合気に火花点火して燃焼させ、その燃焼により形成された燃焼火炎を、連通孔１５を通して燃焼室３へ噴出させるように構成されている。このようにして、燃焼室３から点火室１４への混合気の流入、及び、点火室１４から燃焼室３への燃焼火炎の噴出を、複数の連通孔１５により行うことにより、燃焼室３に吸気された混合気を燃焼させるようにしている。ここで、点火室１４に流入する混合気は、燃焼室３から連通孔を通して流入される混合気がすべてであり、点火室１４に対して燃焼室３以外から燃料Ｇや混合気が供給されることはない。
【００４０】
上記連通孔１５は、図１に示す如く、プラグカバー１１ｂの円筒部１１ｃに設けられた基端側連通孔１５ａと、プラグカバー１１ｂの先端部１１ｄに設けられた先端側連通孔１５ｂとから成る。基端側連通孔１５ａの燃焼室３に開口する側の開口方向は、先端側連通孔１５ｂの開口方向よりも、ピストン２側（図１で下方側）を向けて構成されている。また、基端側連通孔１５ａ及び先端側連通孔１５ｂの点火室１４に開口する側の開口方向は、点火点２２に向く方向となっている。
尚、プラグカバー１１ｂのプラグ基端の端部には、鍔部２０が設けられており、カバー付きプラグ本体１１が突出姿勢にある状態において、シリンダヘッド６の天面（図１の上方側の面）と当接して、カバー付きプラグ本体１１の下方側への移動が規制されている。
【００４１】
〔エンジンの基本動作〕
エンジン１は、吸気バルブ５を開動作させた状態でピストン２が上死点から下降することにより、燃焼室３に混合気を吸気する吸気行程が行われる。次に、吸気バルブ５を閉動作させた状態でピストン２が上昇することにより、燃焼室３の混合気を圧縮する圧縮行程が行われる。この圧縮行程では、ピストン２の下死点からの上昇により燃焼室３の容積が減少されるので、燃焼室３に吸気された混合気が連通孔１５を通して点火室１４に流入する。
エンジン１は、点火タイミング（例えば、上死点直前）に、プラグ本体１１ａを作動させて、点火点２２にて火花点火して点火室１４の混合気に点火する。すると、点火室１４での燃焼が進み、燃焼火炎が噴孔１５を通して燃焼室３に噴出する。これにより、燃焼室３の混合気が燃焼されて燃焼膨張行程が行われる。次に、排気バルブを開動作させた状態でピストン２が上昇することにより、燃焼室３の排ガスを排気ポートに導いて排気する排気行程が行われる。
このようにして、エンジン１は、吸気行程、圧縮行程、燃焼膨張行程、排気行程の順に各行程を行う一連の動作を繰り返し行うように構成されている。
【００４２】
本発明のプレチャンバープラグは、カバー付きプラグ本体１１と、その姿勢を切り替える出退姿勢切替手段１０とから構成されている。以下では、その出退姿勢切替手段１０の構成及び機能について説明する。
〔出退姿勢切替手段〕
カバー付きプラグ本体１１の先端を、図１に示す如く、燃焼室３の内側へ突出した突出姿勢と、図２に示す如く、突出姿勢における燃焼室３内の位置より突出量が減少した引退姿勢とを切り替える出退姿勢切替手段１０が設けられている。
ここで、突出姿勢とは、プラグカバー１１ｂの円筒部１１ｃが燃焼室３の内側へ突出している姿勢であり、引退姿勢とは、プラグカバー１１ｂの円筒部１１ｃが燃焼室３の内側からシリンダヘッド６の側へ引退している姿勢である。
【００４３】
カバー付きプラグ本体１１を突出姿勢と引退姿勢とに切り替える出退姿勢切替手段１０は、カバー付きプラグ本体１１を燃焼室３に対する出退方向の突出側に付勢する付勢手段にて構成されている。そして、付勢手段は、シリンダヘッド６に固定される支持部材１２とカバー付きプラグ本体１１との間にコイルバネ１３（付勢部材に相当する）を配置させており、支持部材１２とコイルバネ１３とから構成されている。支持部材１２は、上方側が閉塞されたコ字状に形成されており、シリンダヘッド６に形成された連通孔２３を覆うように配設されている。そして、カバー付きプラグ本体１１は、プラグ本体１１ａが支持部材１２の閉塞する部位を貫通する状態で設けられており、カバー付きプラグ本体１１のプラグカバー１１ｂの鍔部２０と支持部材１２の閉塞する部位との間にコイルバネ１３が配設されている。支持部材１２及びコイルバネ１３は、シリンダヘッド６の天面側、即ち、燃焼室３から離れた位置に設けることができる。これにより、支持部材１２及びコイルバネ１３に対し、燃焼室３の内側の燃焼火炎の熱が伝播することを抑制できるので、比較的耐熱性の低い材料も用いることができ、設計自由度が向上する。
尚、本発明では、燃焼室３の外側に配置される支持部材１２及びコイルバネ１３からなる出退姿勢切替手段１０により、連通部１５の開口面積を変更している。このため、燃焼室３の内側に連通部の開口面積を変更するための構成部品（例えば、弁体等）を設ける必要がない。
【００４４】
中心軸Ｗに沿う方向において、コイルバネ１３の付勢力Ｆは、図３に示す如く、排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期における燃焼室３の圧力よりも大きく設定されており、且つ、圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期における燃焼室３の圧力より小さく設定されている。
【００４５】
つまり、排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期においては、コイル１３の付勢力Ｆが、燃焼室３の圧力よりも大きいので、カバー付きプラグ本体１１が燃焼室３に対する出退方向の突出側に移動することになり、プラグカバー１１ｂがプラグ先端側（図１において下方側）の限界位置（プラグカバー１１ｂの鍔部２０がシリンダヘッド６の天面と当接する位置）まで突出して突出姿勢となる。一方、圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期においては、コイルバネ１３の付勢力Ｆが、燃焼室３の圧力よりも小さいので、カバー付きプラグ本体１１が燃焼室３に対する出退方向の引退側に移動することになり、プラグカバー１１ｂがプラグ基端側（図２において上方側）へ引退して引退姿勢となる。
【００４６】
これにより、排気行程の中期から後期、吸気行程、及び圧縮行程の初期から中期における突出姿勢では、図３に示す様に、プラグカバー１１ｂの円筒部１１ｃに設けられた基端側連通孔１５ａ及び先端部１１ｄに設けられた先端側連通孔１５ｂの双方、すなわち、すべての連通孔１５が、開状態となる。一方、圧縮行程の中期から後期、燃焼膨張行程、排気行程の初期から中期における引退姿勢では、図３に示す如く、基端側連通孔１５ａが閉状態となり、先端側連通孔１５ｂのみが開状態となる。
特に、吸気行程等においてカバー付きプラグ本体１１を突出姿勢として、基端側連通孔１５ａと先端側連通孔１５ｂとの双方を開状態とし、開口面積を大きくできるので、燃焼室３から点火室１４へ流入する混合気を適切に導くことができ、点火室１４内にて当該混合気と排ガスとを適切に混合することができる。これにより、点火室１４における着火性を向上できるため、混合気を希薄化した場合であっても、混合気を比較的良好に着火でき、リーン限界（混合気の希薄化の限界）を拡張できる。
一方、特に、燃焼膨張工程において、カバー付きプラグ本体１１を引退姿勢として、先端側連通孔１５ｂのみを開状態とし、開口面積を小さくできるので、点火室１４から燃焼室３へ噴出する燃焼火炎の流速を速めることができ、燃焼室３にて燃焼火炎が失火することを抑制できる。
【００４７】
〔突出姿勢における連通孔の中心軸Ｗに沿う方向での位置〕
突出姿勢における連通孔１５は、中心軸Ｗに沿う方向において、基端側連通孔１５ａ及び先端側連通孔１５ｂ（すべての連通孔１５）が、シリンダヘッド６の下方面よりピストン２側に突出した位置に位置する。この時、すべての連通孔１５が連通状態となっている。
【００４８】
〔引退姿勢における連通孔の中心軸Ｗ方向での位置〕
引退姿勢にけるプラグカバー１１ｂの円筒部１１ｃに設けられた基端側連通孔１５ａは、図２に示す如く、中心軸Ｗに直交する方向において、シリンダヘッド６の壁面、即ち連通孔２３の内壁にて閉止される状態となる。尚、連通孔２３の内壁とプラグカバー１１ｂとの間に設けられたシール部材２１が、中心軸Ｗに沿う方向において、複数設けられているが、基端側連通孔１５ａは、当該シール部材２１のうち最も燃焼室３に近いものと同じ位置よりも、プラグ基端側（図２において上方側）へ引退していることが好ましい。これにより、燃焼火炎が、基端側連通孔１５ａを通って燃焼室３へ噴出することを、より一層的確に防止できる。
【００４９】
〔エンジンの基本動作に伴う出退姿勢切替手段の動作〕
次に、エンジン１の吸気行程、圧縮行程、燃焼膨張行程、排気行程の夫々における出退姿勢切替手段１０の動作について、図３に示すコイルバネ１３の付勢力と燃焼室３の圧力の関係に基づいて説明する。ちなみに、図３に示す燃焼室３の圧力は、一般的なエンジンでの燃焼室３内の圧力を例示したものである。
吸気行程では、吸気バルブ５が開動作して開状態を維持して、吸気ポート８から燃焼用空気と燃料Ｇの混合気が燃焼室３に導かれる。この時、燃焼室３の内部では、なんら燃焼等が生じていないため、比較的低い圧力となっている。従って、カバー付きプラグ本体１１は、コイルバネ１３によって下方側に付勢され、限界突出位置（プラグカバー１１ｂの鍔部２０がシリンダヘッド６の天面に当接する位置）に位置する。この時、基端側連通孔１５ａと先端側連通孔１５ｂは、共に開状態となっている（カバー付きプラグ本体１１は、図１の状態を維持）。これにより、点火室１４へ混合気が流入する吸気行程においては、カバー付きプラグ本体１１は突出姿勢を維持して、連通孔１５の開口面積を大きくして、燃焼室３から点火室１４へ混合気を適切に導いて、当該混合気と点火室１４に残留している排ガスとを十分に混合できる。
【００５０】
圧縮行程の初期から中期においては、吸気バルブ５が閉動作して閉状態となっており、且つ、ピストン２が下死点から上死点に向って移動するので、燃焼室３の内部の圧力はピストン２の移動に伴って、徐々に高くなる。この場合、コイルバネ１３の付勢力Ｆは、図３に示す如く、燃焼室３の内部の圧力よりも大きく設定されているため、カバー付きプラグ本体１１は、突出姿勢を維持する（カバー付きプラグ本体１１は、図１の状態を維持）。
これにより、燃焼室３から点火室１４へ混合気が流入する圧縮行程等において、カバー付きプラグ本体１１を突出姿勢にして連通孔１５の開口面積を大きくして、燃焼室３から点火室１４へ混合気を適切に導いて、当該混合気と点火室１４に残留する排ガスとを良好に混合することができる。
【００５１】
圧縮行程の中期では、図３に示す如く、燃焼室３の内部で高まった圧力と、コイルバネ１３の単位面積辺りの付勢力とが、吊り合う状態となる時期が存在する。そして、燃焼室３の内部の圧力が、コイルバネ１３の単位面積辺りの付勢力よりも高くなり、カバー付きプラグ本体１１が、燃焼室３の内側から外側へ徐々に移動し始める（カバー付きプラグ本体１１は、図１から図２への以降状態）。
【００５２】
当該圧縮行程の中期を経過して圧縮行程の後期に入ると、燃焼室３の内部の圧力が高まり、コイルバネ１３の単位面積辺りの付勢力よりも小さくなる。これにより、カバー付きプラグ本体１１は、図２に示す様に、完全に引退姿勢となる。これに伴って、プラグ基端側連通孔１５ａが閉状態となる。そして、カバー付きプラグ本体１１は、燃焼膨張行程において燃焼室３の圧力が高まっている期間から、排気行程の中期まで引退姿勢を維持して、基端側連通孔１５ａを閉状態とする（カバー付きプラグ本体１１は図２の状態）。
これにより、点火室１４から燃焼室３へ燃焼火炎が噴出する燃焼膨張行程等においては、カバー付きプラグ本体１１を引退姿勢にして連通孔１５の開口面積を小さくして、点火室１４から燃焼室３へ噴出される燃焼火炎の流速を速めることができ、燃焼火炎の伝播途中における失火を抑制しながら、燃焼室３へ適切に燃焼火炎を伝播させることができる。
【００５３】
排気行程の中期以降では、再び、コイルバネ１３の単位面積辺りの圧力が、燃焼室３の圧力よりも高くなり、カバー付きプラグ本体１１が突出姿勢を維持する（カバー付きプラグ本体１１は図１の状態に戻る）。
〔別実施形態〕
【００５４】
（Ａ）
上記実施形態において、連通孔１５は、基端側連通孔１５ａと先端側連通孔１５ｂとから成るものとして示したが、プラグ基端側（図１の上方側）からプラグ先端側（図１の下方側）にかけて連続的に設けられているスリット状連通溝から成るものとしてもよい。この場合、スリット状連通溝は、カバー付きプラグ本体１１が突出姿勢をとる場合、スリット状連通溝のすべてが連通状態となり、引退姿勢をとる場合、スリット状連通溝のうち、円筒部１１ｃに設けられている部位が連通状態となり、先端部１１ｄに設けられている部位が非連通状態となる位置に設けられていることが好ましい。
【００５５】
（Ｂ）
これまでの説明では、カバー付きプラグ本体１１及びカバー付きプラグ本体１１の設置構造は、プラグカバー１１ｂとプラグ本体１１ａとから一体的に構成されているとし、カバー付きプラグ本体１１全体が、出退姿勢切替手段１０によって、突出姿勢と引退姿勢とに切り替えられている実施形態を示した。しかしながら、本発明のカバー付きプラグ本体１１及びカバー付きプラグ本体１１の設置構造では、プラグカバー１１ｂがプラグ本体１１ａと別体となり、プラグカバー１１ｂのみが、出退姿勢切替手段１０によって、突出姿勢と引退姿勢とに切り替えられるように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明のエンジン及びそれに装着されるプレチャンバープラグは、点火点を覆い点火室を形成するプラグカバーが前記プラグ本体に設けられたカバー付きプラグ本体を備えたエンジンにおいて、プラグカバーに設けられた連通孔を介して燃焼室から点火室へ流入する混合気が、点火室に残留する排ガスと適切に混合して混合気のリーン限界を拡張可能であると共に、連通孔を介して点火室から燃焼室へ噴出する燃焼火炎の流速が速く失火の虞を低減可能なエンジン及びそれに装着されるプレチャンバープラグとして、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１    ：エンジン
２    ：ピストン
３    ：燃焼室
６    ：シリンダヘッド
１０    ：出退姿勢切替手段
１１    ：カバー付きプラグ本体
１１ａ  ：プラグ本体
１１ｂ  ：プラグカバー
１１ｃ  ：プラグカバーの円筒部
１１ｄ  ：プラグカバーの先端部
１２    ：支持部材
１３    ：コイルバネ
１５    ：連通孔（連通部の一例）
１５ａ  ：基端側連通孔
１５ｂ  ：先端側連通孔
２２    ：点火点
【図１】
0005395622.tif 000002
【図２】
0005395622.tif 000003
【図３】
0005395622.tif 000004