(57)【要約】【課題】排ガス中の炭化水素ＨＣ等のエミッションを大幅に低減することができる多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造及び点火方法を提供する。【解決手段】内壁面の略中心に中心プラグ３１を有するシリンダヘッド１２と、シリンダヘッド内壁面１２ｂ及びピストン冠面１４ａで形成され、ピストン１４が上死点付近で上昇するときに順スキッシュを生成し、ピストン１４が上死点付近で下降するときに逆スキッシュを生成するスキッシュ生成部２１と、スキッシュ生成部２１に設けられ、圧縮上死点後であって逆スキッシュが生じている間に点火する周辺プラグ３２とを備える。【選択図】図１
2006250106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁面の略中心に中心プラグを有するシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッド内壁面及びピストン冠面で形成され、ピストンが上死点付近で上昇するときに順スキッシュを生成し、ピストンが上死点付近で下降するときに逆スキッシュを生成するスキッシュ生成部と、
前記スキッシュ生成部に設けられ、圧縮上死点後であって逆スキッシュが生じている間に点火する周辺プラグと、
を備える多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造。
【請求項２】
前記周辺プラグは、圧縮上死点後であって中心プラグの火炎が到達する前に点火する、
ことを特徴とする請求項１に記載の多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造。
【請求項３】
前記周辺プラグは、前記スキッシュ生成部のうちで筒内ガス流動の上流側に配置される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造。
【請求項４】
前記筒内ガス流動はスワール旋回流動であり、
前記周辺プラグは、ペントルーフ稜線に対して中心プラグ周りにスワール旋回流の上流側に回転した直線上に配置される、
ことを特徴とする請求項３に記載の多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造。
【請求項５】
前記筒内ガス流動は順タンブル縦渦流動であり、
前記周辺プラグは、ペントルーフ稜線よりも吸気バルブに近づくように配置される、
ことを特徴とする請求項３に記載の多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造。
【請求項６】
前記筒内ガス流動は逆タンブル縦渦流動であり、
前記周辺プラグは、ペントルーフ稜線よりも排気バルブに近づくように配置される、
ことを特徴とする請求項３に記載の多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造。
【請求項７】
前記シリンダヘッドは、稜線を有し、その稜線の一方側に吸気バルブを配し、他方に排気バルブを配するペントルーフ型であり、
前記スキッシュ生成部は、前記ペントルーフ稜線上に形成される、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造。
【請求項８】
内壁面の略中心に中心プラグを有するシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッド内壁面及びピストン冠面で形成され、ピストンが上死点付近で上昇するときに順スキッシュを生成し、ピストンが上死点付近で下降するときに逆スキッシュを生成するスキッシュ生成部と、
前記スキッシュ生成部に設けられた周辺プラグと、
を備える多点点火エンジンの周辺プラグの点火方法であって、
前記周辺プラグを、圧縮上死点後であって逆スキッシュが生じている間に点火する、
ことを特徴とする多点点火エンジンの周辺プラグの点火方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造及び点火方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の多点点火エンジンでは、空気流の小さいところに周辺プラグを配置することで火花が飛ばされにくくして着火性の向上を図って燃焼安定性を得ている。
【特許文献１】特開平８−４６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前述した従来の多点点火エンジンは、排ガス中のエミッション(特に炭化水素ＨＣ)の低減効果が少なかった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、排ガス中の炭化水素ＨＣ等のエミッションを大幅に低減することができる多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造及び点火方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００６】
本発明は、内壁面の略中心に中心プラグ（３１）を有するシリンダヘッド（１２）と、前記シリンダヘッド内壁面（１２ｂ）及びピストン冠面（１４ａ）で形成され、ピストン（１４）が上死点付近で上昇するときに順スキッシュを生成し、ピストン（１４）が上死点付近で下降するときに逆スキッシュを生成するスキッシュ生成部（２１）と、前記スキッシュ生成部（２１）に設けられ、圧縮上死点後であって逆スキッシュが生じている間に点火する周辺プラグ（３２）とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、周辺プラグをスキッシュ生成部に設けるとともに、圧縮上死点後であって逆スキッシュが生じている間に点火するようにした。このようにしたので、逆スキッシュによって周辺プラグの近傍に混合気が集められた状態で周辺プラグを点火するようになり、効果的に燃焼安定性を向上させることができ、中心プラグによる主点火の点火時期を遅らせて、燃焼終了時期を遅らせることができる。このため排気行程においても未燃ガスが後燃えし排気温度が上がるので、燃焼のバラつく上死点後においても燃焼安定性を高めることができ、排ガス中の炭化水素ＨＣ等のエミッションを大幅に低減することができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明による多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造の第１実施形態を示す図であり、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【０００９】
多点点火エンジン１０は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２とによって燃焼室１３が形成されている。この燃焼室１３はペントルーフ型燃焼室であり、ペントルーフ稜線１２ａを挟んで一方に吸気バルブ１５が配置され、他方に排気バルブ１６が配置されている。またペントルーフ稜線１２ａに沿って中心プラグ３１と、周辺プラグ３２とが配置されている。
【００１０】
またピストン１４には、ペントルーフ稜線１２ａの下方に位置する冠面周縁部分に、燃焼室中心側ほど凸となる傾斜冠面１４ａが形成されている。またピストン１４の中心付近には窪部１４ｂが形成されている。
【００１１】
シリンダヘッド１２の内壁面には、傾斜冠面１４ａと対向するシリンダヘッド傾斜面１２ｂが形成されている。
【００１２】
ピストンが上昇して上死点付近になって、傾斜冠面１４ａがシリンダヘッド傾斜面１２ｂに接近すると、傾斜冠面１４ａ及びシリンダヘッド傾斜面１２ｂで圧縮された空気が燃焼室中心方向に流出する(順スキッシュ)。またピストンが上死点から下降して、傾斜冠面１４ａがシリンダヘッド傾斜面１２ｂから離れると、傾斜冠面１４ａ及びシリンダヘッド傾斜面１２ｂで形成される空間に空気が流入する(逆スキッシュ)。
【００１３】
このように傾斜冠面１４ａ及びシリンダヘッド傾斜面１２ｂがスキッシュ生成部２１である。
【００１４】
中心プラグ３１は、シリンダヘッド１２の略中央に取り付けられている。中心プラグ３１は圧縮上死点前に点火する。周辺プラグ３２はスキッシュ生成部２１に臨んで取り付けられている。周辺プラグ３２は圧縮上死点後であって逆スキッシュが生成されている間に点火する。またさらに望ましくは中心プラグ３１の火炎が到達する前に点火する。
【００１５】
図２は周辺プラグの点火時期の制御システムについて説明する図である。
【００１６】
周辺プラグの点火時期制御システム５０は、クランク角センサ５１と、コントローラ５２と、周辺プラグ３２とを有する。
【００１７】
コントローラ５２は、クランク角センサ５１で検出したクランク角に基づいて周辺プラグ３２の点火時期を制御する。なお圧縮上死点後であって逆スキッシュが生成されている時期や、中心プラグ３１の火炎到達前の時期は、予備実験によってマップ化しておき、コントローラ５２は、そのマップに基づいて周辺プラグ３２の点火時期を制御する。
【００１８】
本実施形態によれば、ピストン冠面及びシリンダヘッド内壁面によってスキッシュ生成部２１を形成し、そのスキッシュ生成部２１に臨むように周辺プラグ３２を配置した。そして中心プラグ３１を圧縮上死点前に点火して、周辺プラグ３２を圧縮上死点後であって中心プラグ３１の火炎が到達する前に点火するようにした。このようにすることで、順スキッシュによって中心プラグ３１の近傍に混合気が集められた状態で中心プラグ３１を点火し、また逆スキッシュによって周辺プラグ３２の近傍に混合気が集められた状態で周辺プラグ３２を点火するようになり、効果的に燃焼安定性を向上させることができ、中心プラグによる主点火の点火時期を遅らせて、燃焼終了時期を遅らせることができる。このため排気行程においても未燃ガスが後燃えし排気温度が上がるので、燃焼のバラつく上死点後においても燃焼安定性を高めることができ、排ガス中の炭化水素ＨＣ等のエミッションを大幅に低減することができるのである。
【００１９】
またスキッシュ生成部２１は、ペントルーフ稜線１２ａの下側に形成し、そこに周辺プラグ３２を配置している。したがってスキッシュ生成部を本実施形態に対して９０ｄｅｇ回転した位置(すなわち２つの吸気バルブ１５の側方や、２つの排気バルブ１６の側方)にスキッシュ生成部を設けて周辺プラグ３２を配置する場合に比較して、周辺プラグ３２が吸気バルブ１５や排気バルブ１６との干渉しにくく、設計レイアウトを成立させやすい。
【００２０】
また、スキッシュ生成部を本実施形態に対して９０ｄｅｇ回転した位置にスキッシュ生成部を設けた場合よりも屋根が高い位置にあるので、火炎を成長させやすい。
【００２１】
（第２実施形態）
図３は本発明による多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造の第２実施形態を示す図である。
【００２２】
なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００２３】
本実施形態では、一方の吸気バルブ１５ａの吸気ポートがスワール生成ポートになっており、運転条件に応じて図３の矢印Ａに示すようなスワール旋回流を生成する。
【００２４】
周辺プラグ３２は、ペントルーフ型の燃焼室１３の稜線１２ａに対して中心プラグ３１を中心としてスワール旋回流の上流側に所定の角度θ1だけ回転した直線Ｌ１の上に配置されている。
【００２５】
このように周辺プラグ３２をスワール旋回流の上流側に配置したので、上死点後は、燃焼室内のガス流動がスワール旋回流としてスキッシュ生成部２１に流入するとともに、逆スキッシュとしてスキッシュ生成部２１に引き込まれることとなる。したがって、周辺プラグ３２の近傍に混合気が集められた状態で周辺プラグ３２が点火するので、未燃ガスを一層良好に燃焼させることができるのである。
【００２６】
（第３実施形態）
図４は本発明による多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造の第３実施形態を示す図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００２７】
本実施形態では、吸気バルブ１５の吸気ポートが順タンブル生成ポートになっており、運転条件に応じて図４の矢印Ａに示すような順タンブル縦渦流を生成する。なお順タンブル縦渦流について補足説明をしておくと、吸気バルブ１５からシリンダ内に吸入された空気が、排気バルブ１６側のシリンダ壁面に沿って下降し、吸気バルブ１５側のシリンダ壁面に沿って上昇する渦流である。この逆に吸気バルブ１５からシリンダ内に吸入された空気が、吸気バルブ１５側のシリンダ壁面に沿って下降し、排気バルブ１６側のシリンダ壁面に沿って上昇する渦流は、逆タンブル縦渦流である。
【００２８】
周辺プラグ３２は、ペントルーフ型の燃焼室１３の稜線１２ａに対して中心プラグ３１を中心としてそれぞれの吸気バルブ１５に近づくように、すなわち順タンブル縦渦流の上流側に所定の角度θ2だけ回転した直線Ｌ２，Ｌ３の上に配置されている。
【００２９】
このように周辺プラグ３２を順タンブル縦渦流の上流側に配置したので、上死点後は、燃焼室内のガス流動が順タンブル縦渦流としてスキッシュ生成部２１に流入するとともに、逆スキッシュとしてスキッシュ生成部２１に引き込まれることとなる。したがって、周辺プラグ３２の近傍に混合気が集められた状態で周辺プラグ３２が点火するので、未燃ガスを一層良好に燃焼させることができるのである。
【００３０】
（第４実施形態）
図５は本発明による多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造の第４実施形態を示す図である。
【００３１】
周辺プラグ３２は、各スキッシュ生成部２１にそれぞれ２本ずつ取り付けられている。このようにすれば、例えば、吸気バルブ１５の吸気ポートが運転条件に応じて順タンブル及び逆タンブルを切り換えて生成するタンブル生成ポートである場合などでも適切なタイミングで周辺プラグ３２を点火することができる。
【００３２】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００３３】
例えば、スキッシュ生成部は、冠面の傾斜面１４ａと、その傾斜冠面１４ａに対向して傾斜するシリンダヘッド傾斜面１２ｂとで形成される場合を例示して説明したがこのような形状には限定されない。ピストン冠面とシリンダヘッドとでスキッシュが生成されればよく、傾斜のないピストン冠面であってもよい。
【００３４】
また上記説明では、特に効果の優れる場合で説明するために、スキッシュ生成部は、ペントルーフ稜線の下側に形成した場合を例示して説明したが、その位置には限定されず、例えば２つの吸気バルブ１５の側方や、２つの排気バルブ１６の側方に設けても本発明と均等の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造の第１実施形態を示す図である。
【図２】周辺プラグの点火時期の制御システムについて説明する図である。
【図３】本発明による多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造の第２実施形態を示す図である。
【図４】本発明による多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造の第３実施形態を示す図である。
【図５】本発明による多点点火エンジンの周辺プラグ配置構造の第４実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  多点点火エンジン
１１  シリンダブロック
１２  シリンダヘッド
１２ａ  ペントルーフ稜線
１２ｂ  シリンダヘッド傾斜面
１３  燃焼室
１４  ピストン
１４ａ  傾斜冠面
１４ｂ  窪部
１５  吸気バルブ
１６  排気バルブ
２１  スキッシュ生成部
３１  中心プラグ
３２  周辺プラグ
５０  周辺プラグの点火時期制御システム
５１  クランク角センサ
５２  コントローラ
【図１】
2006250106.tif 000003
【図２】
2006250106.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006250106.tif 000006
【図５】
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