(57)【要約】【課題】  着火性能および排ガス性能に優れた、点火プラグを有する筒内噴射型の内燃機関を提供する。【解決手段】  燃焼室１１の上壁１２の略中央に燃焼噴射弁１６と点火プラグ１８とが近接して配置されるとともに、点火プラグ１８の電極１７が燃焼室１１へ向けて上壁１２から僅かに突出するように配設された筒内噴射型内燃機関において、燃料噴射弁１６と点火プラグ１８との間における上壁１２を窪ませた凹部２３が形成されるように構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の上壁の略中央に燃料噴射弁と点火プラグとが近接して配置されるとともに、該点火プラグの電極が該燃焼室へ向けて該上壁から僅かに突出するように配設された筒内噴射型内燃機関において、
該燃料噴射弁と該点火プラグとの間における該上壁を窪ませた凹部が形成された
ことを特徴とする、筒内噴射型の内燃機関。
【請求項２】
該燃料噴射弁は、該燃焼室内へ噴射される燃料の噴射領域の稜線が該上壁と略平行となるように設定され、
該点火プラグは、該燃料噴射弁から噴射された燃料の該噴射領域の該稜線上に該電極が位置するように配設されている
ことを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型の内燃機関。
【請求項３】
該上壁は、一面と他面とが該燃焼室の略中央で接して頂点を形成するペントルーフ形状であって、
ペントルーフ形状の該上壁の一面に１対の吸気バルブが設けられ、
該凹部は、該他面における該頂点近傍で該一対の吸気バルブの配列方向に延在して形成されている
ことを特徴とする、請求項１または２記載の筒内噴射型の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内噴射型の内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、筒内噴射型の内燃機関（エンジン）が実用化されており、特に、燃料としてガソリンを使う筒内噴射型のガソリンエンジンにおいては、筒内（燃焼室内）に直接ガソリンを噴射するインジェクタと、このインジェクタによって燃焼室内へ噴射されたガソリンと空気とが筒内で混合された混合気に対して着火する点火プラグとが設けられている。
なお、このような筒内噴射型のガソリンエンジンの一例としては以下の技術文献１が挙げられる。
【特許文献１】特開２００３−４９６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の特許文献１の技術においては、点火プラグが燃焼室内に大きく突き出すように配設されているが、このように点火プラグを燃焼室内へ大きく突き出すように配設すると、点火プラグの寿命を低減させてしまうという課題や、ピストンの上死点の位置が制限されてしまうという課題が生じる。
他方、点火プラグの突出量を低減し、燃焼室の壁面近傍に点火プラグの電極が位置するようにすると、点火プラグ周辺における気流が滞ることでインジェクタから噴射されたガソリンの霧化が阻害され、この結果、燃焼室壁面に十分に霧化されないガソリンが付着して液滴化しまう。そして、ガソリンが燃焼室壁面で液滴化してしまうと、着火性能が低下したり、排ガスに未燃燃料（いわゆる未燃ＨＣ）が多く含まれてしまうなどの課題が生じる。
【０００４】
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、着火性能および排ガス性能に優れた、点火プラグを有する筒内噴射型の内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の筒内噴射型の内燃機関（請求項１）は、燃焼室の上壁の略中央に燃料噴射弁と点火プラグとが近接して配置されるとともに、該点火プラグの電極が該燃焼室へ向けて該上壁から僅かに突出するように配設された筒内噴射型内燃機関において、該燃料噴射弁と該点火プラグとの間における該上壁を窪ませた凹部が形成されたことを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２記載の本発明の筒内噴射型の内燃機関は、請求項１記載の内容において、該燃料噴射弁は、該燃焼室内へ噴射される燃料の噴射領域の稜線が該上壁と略平行となるように設定され、該点火プラグは、該燃料噴射弁から噴射された燃料の該噴射領域の該稜線上に該電極が位置するように配設されていることを特徴としている。
また、請求項３記載の本発明の筒内噴射型の内燃機関は、請求項１または２記載の内容において、該上壁は、一面と他面とが該燃焼室の略中央で接して頂点を形成するペントルーフ形状であって、ペントルーフ形状の該上壁の一面に１対の吸気バルブが設けられ、該凹部は、該他面における該頂点近傍で該一対の吸気バルブの配列方向に延在して形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の筒内噴射型の内燃機関によれば、その電極が燃焼室の上壁から僅かに突出するように点火プラグを配設した場合であっても、燃料は凹部において十分に霧化され、燃料が燃焼室内の上壁に付着して液滴化することを防ぎ、着火性能および排ガス性能を向上させることができる。（請求項１）
また、燃焼室上壁から僅かに突出した点火プラグの電極へ向けて、燃料噴射装置が燃焼室上壁と平行に燃料を噴射する場合であっても、燃料が燃焼室上壁に液滴化して付着することを防ぐことができる。（請求項２）
また、凹部はペントルーフ形状の燃焼室上壁の他面における頂点近傍で一対の吸気バルブの配列方向に延在して形成されているので、吸気バルブが設けられている燃焼室上壁の一面を、排気バルブが設けられている他面に比べて大きく設定することができる。これにより、径の大きな吸気バルブを適用することが可能となり、吸気効率を向上させ、内燃機関の性能をさらに向上させることができる。（請求項３）
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面により、本発明の一実施形態に係る筒内噴射型の内燃機関について説明すると、図１はその構成を示す模式的な断面図、図２はその要部構成を示す模式的な断面図、図３はその要部構成を示す模式的な斜視図である。
図１に示すように、筒内噴射型のガソリンエンジン（内燃機関）１０は、その燃焼室１１の上壁１２が、吸気側の面（一面）１３と排気側の面（他面）１４とから形成されるとともに、これらの一面１３と他面１４とが燃焼室１１の略中央の頂点で接する、いわゆるペントルーフ形状となるように形成されている。
【０００９】
また、このペントルーフ形状の頂点１５から僅かに吸気側にオフセットした位置にインジェクタ（燃料噴射弁）１６が配設されており、また、このインジェクタ１６の下端に設けられた噴射孔（図示略）から一面１３と他面１４とに概ね沿うようにガソリン（燃料）が燃焼室１１内へコーン状に噴射されるようになっている。
また、上壁１２の頂点１５から、排気側にオフセットした位置でその電極１７が僅かに燃焼室１１内へ突出するように、且つ、この電極１７がインジェクタ１６から噴射されたガソリンの噴射領域Ｇの上端部（即ち、稜線Ｌ1上）に位置するように、点火プラグ１８が配設されている。
【００１０】
また、この点火プラグ１８とインジェクタ１６とは上壁１２の中心近傍において互いに近接するように配設されており、インジェクタ１６から噴射されたガソリンが極めて短い時間で点火プラグ１８の電極１７に到達することができるようになっている。
これにより、点火プラグ１８の電極１７周辺にストイキ(理論空燃比）に近似した雰囲気を形成し、また、電極１７から離れた燃焼室１１内においてはリーンの雰囲気を形成することで、燃焼室１１内に層状希薄状態を形成することができるようになっている。なお、このように、点火プラグ１８の電極１７に対して直接燃料が噴霧されるタイプのエンジン１０は「スプレーガイド式直噴エンジン」と呼ばれる場合がある。
【００１１】
また、この燃焼室上壁１２の一面１３には図１中紙面奥行方向に配列された一対の吸気側バルブシート１９および一対の吸気バルブ２０が備えられるとともに、他面１４には図１中紙面奥行方向に配列された一対の排気側バルブシート２１および一対の排気バルブ２２が備えられている。
そして、インジェクタ１６と点火プラグ１８との間における他面１４の頂点１５近傍には凹部２３が形成されており、また、この凹部２３は、図３に示すように、燃焼室上壁１２の一対の吸気バルブ２０および一対の排気バルブ２２の配列方向（図１および図２中、紙面奥行き方向）に延在している。
【００１２】
図２を用いてもう少し詳しく説明すると、他面１４のうち凹部２３を除く部分２４は、ピストン（図示略）の往復運動方向軸（ピストン中心軸）ＡＸ1に対して角度α1は約６５度となるように形成され、また、軸ＡＸ1に対して凹部２３の成す角度α2は約５５度となるように形成されている。
つまり、他面１４は、上壁１２の頂点１５から排気側バルブシート２１の頂点側端部２１ａまでα2の角度で延在するように形成された凹部２３と、排気側バルブシート２１の頂点側端部２１ａからペントルーフ下端１２ａまでα1の角度で延在するように形成された凹部２３以外の部分２４とによって構成されており、また、これらの角度α1とα2との関係はα1＞α2の関係を満たすように設定されている。
【００１３】
本発明の一実施形態に係る筒内噴射型の内燃機関は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
図１および図２に示すように、インジェクタ１６からガソリンが、噴射領域Ｇの稜線Ｌ1が他面１４と略平行となるように燃焼室１１内へ向けて噴射されると、このガソリンの噴射領域Ｇの稜線Ｌ1上となる位置に点火プラグ１８の電極１７が配設されているので、点火プラグ１８の電極１７周辺ではストイキに近似した雰囲気が形成され、また、点火プラグ１８から離れた箇所においてはリーンの雰囲気を形成することで、燃焼室１１内に層状希薄状態が形成される。
【００１４】
そして、このとき、上壁１２の他面１４には凹部２３が形成されているので、図２中、矢印Ｆで示すような気流を発生させることができ、インジェクタ１６から噴射されたガソリンの霧化が促進される。
また、凹部２３は燃焼室上壁１２の他面１４における頂点１５の近傍で一対の吸気バルブ２０の配列方向（図中奥行方向）に延在するように形成されているので、相対的に、一面１３の面積を他面１４の面積よりも大きくすることができる。
【００１５】
つまり、図２中、仮想線（鎖線）で示す１４′は凹部２３を形成しない場合における他面を示しているが、この場合、一面１３は矢印Ａで示すように、その表面積が小さくなる。これに対して、本実施形態においては、凹部２３を形成することによって、吸気バルブ２０が配設される他面１３の表面積を大きくすることができ、大きな径を有する吸気バルブ２０をエンジン１０に適用することが可能となるので、吸気効率を向上させ、エンジン１０の性能を向上させることができる。
【００１６】
このように、本発明の一実施形態に係る筒内噴射型の内燃機関によれば、凹部２３においてインジェクタ１６から噴射されたガソリンの霧化が促進されるので、ガソリンが燃焼室１１内の上壁１２に付着して液滴化することを防ぎ、着火性能および排ガス性能を向上させることができる。
特に、燃焼室１１の上壁１２から僅かに突出した点火プラグ１８の電極１７へ向けて、インジェクタ１６が燃焼室上壁１２と平行にガソリンを噴射しても、ガソリンが燃焼室上壁１２に付着することを防ぐことができ、同時に、燃焼室１１内に層状希薄状態を形成することができる。つまり、点火プラグに指向して燃料を噴霧するスプレーガイド式直噴エンジンにおいては、燃焼室上壁に燃料が付着する割合が高くなるため有効である。
【００１７】
これにより、ガソリンが燃焼室上壁１２に付着して液滴化することに起因する着火性の低下や、未燃燃料（未燃ＨＣ）が多く排ガスに含まれるような事態を回避しながら、燃費を大幅に向上させることができる。
また、凹部２３はペントルーフ形状の燃焼室上壁１２の他面１４における頂点１５の近傍で一対の吸気バルブ２０の配列方向に延在して形成されているので、吸気バルブ２０が設けられている上壁１２の一面１３を、排気バルブ２２が設けられている燃焼室上壁１２の他面１４に比べて大きく設定することができる。これにより、径の大きな吸気バルブ２０を一面１３へ配設することが可能となり、吸気効率を向上させ、エンジン１０の性能をさらに向上させることができる。
【００１８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態においては、軸ＡＸ1に対して凹部以外の他面のなす角度α1を約６５度とし、また、軸ＡＸ1に対して凹部２３の成す角度α2を約５５度とする場合について説明したが、角度α1とα2とが、α1＞α2の関係を満たすように設定されていれば、このような角度に限定するものではない。
【００１９】
また、上述の実施形態においては、燃料の噴霧形状がコーン状で説明したが、点火プラグ側に偏向した形状や点火プラグに向った扇形等、種々の形状でも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る筒内噴射型の内燃機関の構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る筒内噴射型の内燃機関の要部構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る筒内噴射型の内燃機関の要部構成を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  エンジン（内燃機関）
１１  燃焼室
１２  上壁
１３  一面
１４  他面
１５  頂点
１６  インジェクタ（燃料噴射弁）
１７  電極
１８  点火プラグ
２３  凹部
２０  吸気バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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