(57)【要約】【課題】圧縮行程の終期にタンブル流をしっかりと潰して、燃料の微細化と均一な混合性向上とを図る。【解決手段】シリンダヘッド６における台錘状凹所７のうち、吸気側のエリアにプラズマアクチュエータ１３を配置し、圧縮行程終期に、タンブル流１４と逆方向の流れを形成する。タンブル流１４が攪乱されて多数の乱流（渦流）が生成することにより、燃料の微細化と均一な混合とが促進される。従って、火炎伝播速度を早めた状態で完全燃焼を実現でき、その結果、熱効率の向上と燃費低減とに貢献できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが摺動自在に嵌まったシリンダボアを有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上面に固定されたシリンダヘッドとを有しており、前記シリンダヘッドには吸気ポートと排気ポートとが形成されており、吸気・圧縮行程で、吸入空気にタンブル流が付与される構成であって、
燃焼室に、圧縮行程の終期において前記タンブル流を乱すように作用するプラズマアクチュエータを設けている、
内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸入空気にタンブル流が付与される内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン機関では、燃料と空気との混合性向上を目的として、吸気・圧縮行程で、吸入空気に、クランク軸線と略平行な軸心回りに旋回するタンブル流を付与することが行われている。タンブル流は、吸入空気に動きを与えて混合性を高めるものであり、最終的には、上昇したピストンで潰されてタンブル流は消滅して、無数の乱流に変化して、燃料の微細化と空気との均一な混合とが促進される（混合気が動きを持っていることにより、火炎の伝播速度を早めることもできる。）。
【０００３】
しかし、機関の回転数等の様々な要因により、圧縮行程の終期までタンブル流が残ってしまうことがあり、このため、燃料微細化の促進と燃料・空気の混合性向上との効果を十分に享受できない場合があり得る。この点について特許文献１には、圧縮行程終期にタンブル流を破壊する装置をピストンに設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５５６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、攪乱部材によってタンブル流の流れを止めるものであるため、タンブル流の破壊効果は高いといえるが、構造が複雑であるため、コストや信頼性において問題があった。
【０００６】
本発明は、この問題を解消することを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明は、
ピストンが摺動自在に嵌まったシリンダボアを有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上面に固定されたシリンダヘッドとを有しており、前記シリンダヘッドには吸気ポートと排気ポートとが形成されており、吸気・圧縮行程で、吸入空気にタンブル流が付与される内燃機関において、燃焼室に、圧縮行程の終期において前記タンブル流を乱すように作用するプラズマアクチュエータを設けているものである。
【０００８】
具体的には、プラズマアクチュエータは、例えば、シリンダヘッドの下面のうち燃焼室を構成する部分に配置できる。或いは、吸気バルブの下面に設けることも可能である（但し、通電手段を設ける必要がある。）。更に、シリンダボアの内周面に形成することも可能である。
【発明の効果】
【０００９】
プラズマアクチュエータは電気的に制御できるため、本願発明では、タンブル流を任意のタイミングで攪乱できる。すなわち、タンブル流の一部の流れを止めて乱流を発生させたり、タンブル流の一部を逆流させて乱流を発生させたり、或いは、燃焼室内にタンブル流とは逆向きの空気流を発生させて、この空気流とタンブル流とを衝突させて乱流を発生させたりすることが可能であり、これにより、燃料と空気との混合性を格段に向上させて、熱効率の向上と燃費の低減とに貢献できる。
【００１０】
そして、プラズマアクチュエータはテープ状の態様であるため、構造は至ってシンプルであり、しかも、電気的に制御されるため、機関の回転数やスロットル開度等の各種条件に応じて、タイミングや強さを制御できる。従って、信頼性に優れている。また、メカロスの発生や騒音の発生がない点でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態を示す図で、（Ａ）はクランク軸線方向から見た要部縦断正面図で（Ｂ）のＡ−Ａ視断面図、（Ｂ）は模式的な平面図である。
【図２】（Ａ）は図１（Ｂ）のIIA-IIA 視断面図、（Ｂ）は吸気行程での断面図である。
【図３】圧縮行程終期の縦断面図であり、（Ａ）はバルブの箇所での縦断面図、（Ｂ）はシリンダボアの中心部での縦断面図である。
【図４】第２実施形態の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
(1).第１実施形態
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。これらの図において、符号１はシリンダボア２が形成されたシリンダブロックを示しており、シリンダボア２には、ピストン３が摺動自在に嵌まっている。ピストンピンやコンロッドは省略している。ピストン３の頂面には、凹部４が形成されている。
【００１３】
シリンダブロック１の上面には、ガスケット５を介してシリンダヘッド６が固定されている。シリンダヘッド６には、シリンダボア２と一体になって燃焼室を構成する台錘状凹所７が形成されており、台錘状凹所７の斜面に、一対ずつの吸気ポート８と排気ポート９とが反対側から開口している。吸気ポート８は吸気バルブ１０で開閉されて、排気ポート９は排気バルブ１１で開閉される。台錘状凹所７の中央部には、点火プラグ１２が配置されている。
【００１４】
そして、図１（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように、シリンダヘッド６における台錘状凹所７の傾斜面のうち、２つの吸気ポート８の間の部位とこれに続いて吸気ポート８の外側に位置した部位とに、一連に広がった状態でプラズマアクチュエータ１３を配置している。プラズマアクチュエータ１３は、表裏の電極の間に絶縁体を配置した構造であり、電極間に電圧を印加することによってプラズマを発生させて、空気に流れを付与できる。本実施形態では、クランク軸線方向と直交した方向に空気流が形成されるように設定している。
【００１５】
図２（Ｂ）に示すように、吸気行程においてシリンダボア２に流入した吸入空気（混合気）は、シリンダボア１の外周面とピストン３の頂面とにガイドされて、クランク軸線と平行な軸心回りに旋回するタンブル流１４となる。そして、図３に示すように、圧縮行程において、タンブル流１４は、潰されながらシリンダヘッド６の台錘状凹所７及びバルブ１０，１１にガイドされた流れとなり、最終的にはピストン３によって潰されるが、圧縮行程の終期に、図３（Ｂ）に矢印１５で示すように、プラズマアクチュエータ１３により、当該プラズマアクチュエータ１３の近傍部に、タンブル流１４と逆方向の流れを形成する。
【００１６】
すると、タンブル流１４は強い攪乱作用を受けて、図３（Ｂ）に模式的に示すように、多数の乱流（渦流）１６が形成される。これにより、タンブル流１４が残存することを防止して、燃料の微細化と、空気と燃料との混合性とを大幅に向上できる。その結果、燃料の燃焼効率を高めて、出力の向上と燃費の低減とに貢献できる。
【００１７】
(2).他の実施形態
図４に示す第２実施形態では、吸気ポート８を台錘状凹所７の外周側に寄せて配置し、台錘状凹所７の稜線部と吸気ポート８との間の部位にプラズマアクチュエータ１３を配置している。作用は第１実施形態と同じである。この実施形態では、プラズマアクチュエータ１３は、クランク軸線方向に広く配置できる利点がある。
【００１８】
また、燃焼行程では、火炎が点火プラグ１２から外側に向けて伝播するが、本実施形態のように点火プラグ１２と吸気ポート８との間にプラズマアクチュエータ１３を配置すると、点火プラグ１２の近傍において強い乱流を発生することにより、燃焼の初期において、いわば多数の瘤が集まったような表面積が大きい球状火炎体が形成されるため、燃焼の伝播が効率よく行われる。すなわち、球状火炎体の表面積が大きいため、火炎が燃焼室の隅々まで速やかに伝播する。従って、熱効率を向上させて燃費低減に貢献できると共に、未燃焼成分の発生を防止して環境改善にも貢献できる。
【００１９】
図示は省略するが、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせることも可能である。プラズマアクチュエータ１３は、台錘状凹所７の斜面のうち排気側のエリアに配置することも可能であるし、吸気側のエリアと排気側のエリアとに跨がった状態で配置することも能である。
【００２０】
更に、台錘状凹所７の傾斜面に配置することに加えて、又はこれに代えて、吸気バルブ１０（及び排気バルブ１１）の下面に配置することも可能である。このようにバルブ１０，１１の下面にプラズマアクチュエータ１３を設ける場合は、バルブ１０，１１の傘部と弁座とに互いに連通する電極を設けて給電したらよい。
【００２１】
プラズマアクチュエータ１３は、ピストン３の頂面に配置することも可能である。この場合は、ピストン３にコイルを鋳込んで、電磁誘導を利用したワイヤレス給電法によって給電したらよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本願発明は、内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００２３】
１  シリンダブロック
２  シリンダボア
３  ピストン
６  シリンダヘッド
７  台錘状凹所
８  吸気ポート
１０  吸気バルブ
１２  点火プラグ
１３  プラズマアクチュエータ
１４  タンブル流
１６  乱流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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