(57)【要約】【課題】点火室の残留ガスの掃気性を高めることができる内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関１は、プラグカバー２２内に形成された点火室２３に配置された火花発生電極２４、２５を有する点火プラグ２０を備え、点火室と燃焼室６とを連通させる複数の噴孔がプラグカバーに設けられ、内燃機関は、点火室を吸気ポート７側から排気ポート９側へ流れるタンブル流を発生させるように構成される。複数の噴孔は、吸気ポート側に配置された複数の第１噴孔２６ａ〜２６ｃと、排気ポート側に配置された複数の第２噴孔２７ａ〜２７ｃとから成り、気筒軸線Ｘと直行する断面視において複数の第１噴孔とタンブル流とが成す角度の最大値が複数の第２噴孔とタンブル流とが成す角度の最大値よりも小さい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラグカバー内に形成された点火室に配置された火花発生電極を有する点火プラグを備え、前記点火室と燃焼室とを連通させる複数の噴孔が前記プラグカバーに設けられ、前記点火室を吸気ポート側から排気ポート側へ流れるタンブル流を発生させるように構成された内燃機関において、
前記複数の噴孔は、前記吸気ポート側に配置された複数の第１噴孔と、前記排気ポート側に配置された複数の第２噴孔とから成り、気筒軸線と直行する断面視において前記複数の第１噴孔とタンブル流とが成す角度の最大値が前記複数の第２噴孔とタンブル流とが成す角度の最大値よりも小さいことを特徴とする、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関において、混合気の点火性能を向上させるために、点火プラグの点火電極をプラグカバーで覆い、プラグカバー内に点火室を形成することが知られている（例えば、特許文献１）。プラグカバーには、点火室と燃焼室とを連通させる複数の噴孔が設けられる。
【０００３】
斯かる内燃機関では、点火室内に流入した混合気が点火電極において火花点火され、火炎が噴孔から燃焼室内に噴出する。噴出した火炎は、火炎ジェットとなり、大きな乱れを生みながら燃焼室内を伝播して燃焼室内の混合気を燃焼させる。この結果、燃焼室内の混合気の燃焼が促進される。
【０００４】
特許文献１に記載の内燃機関では、点火プラグが気筒軸線から外れて配置される場合に、噴孔から燃焼室内に噴出される火炎が燃焼室内に均一に分散されるように噴孔が構成される。具体的には、プラグカバーの周囲において、対向する燃焼室の面積が大きい領域により多くの噴孔が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２１１５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関では、点火室に流入する混合気の流れが一切考慮されていない。このため、点火後に点火室に残された混合気の残留ガスの掃気性が悪く、残留ガスの量が多くなる。この結果、残留ガスによって点火や火炎の成長が妨げられ、点火性能が悪化する。
【０００７】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、点火室の残留ガスの掃気性を高めることができる内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、プラグカバー内に形成された点火室に配置された火花発生電極を有する点火プラグを備え、前記点火室と燃焼室とを連通させる複数の噴孔が前記プラグカバーに設けられ、前記点火室を吸気ポート側から排気ポート側へ流れるタンブル流を発生させるように構成された内燃機関において、前記複数の噴孔は、前記吸気ポート側に配置された複数の第１噴孔と、前記排気ポート側に配置された複数の第２噴孔とから成り、気筒軸線と直行する断面視において前記複数の第１噴孔とタンブル流とが成す角度の最大値が前記複数の第２噴孔とタンブル流とが成す角度の最大値よりも小さいことを特徴とする、内燃機関が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、点火室の残留ガスの掃気性を高めることができる内燃機関が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明に係る内燃機関の概略的な部分縦断面図である。
【図２】図２は、図１の点火プラグの拡大図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った点火プラグの断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る内燃機関の概略的な部分縦断面図である。
【図５】図５は、図４のＢ−Ｂ線に沿った内燃機関の断面図である。
【図６】図６は、図３と同様の点火プラグの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１２】
＜第一実施形態＞
最初に図１〜図５を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る内燃機関１の概略的な部分縦断面図である。図１には、混合気が点火される前の圧縮行程における内燃機関１が示される。また、図１には、参考のために、図１に示した断面に現れない部材が破線で示される。
【００１４】
内燃機関１は、火花点火式内燃機関であり、車両に搭載される。内燃機関１は、シリンダブロック３と、シリンダブロック３上に配置されたシリンダヘッド４と、シリンダブロック３に形成された気筒２内に配置されたピストン５と、シリンダヘッド４に固定された点火プラグ２０とを備える。ピストン５は気筒２内で気筒軸線Ｘに沿って往復運動する。シリンダブロック３、シリンダヘッド４及びピストン５によって燃焼室６が画定される。
【００１５】
シリンダヘッド４には、吸気ガスが流れる吸気ポート７が形成される。吸気ポート７は燃焼室６と連通する。吸気ポート７には、吸気ポート７内に燃料を噴射する燃料噴射弁（図示せず）が配置される。燃料は例えばガソリンである。吸気ポート７の端部には吸気弁８が配置され、吸気弁８は吸気ポート７を開閉する。吸気行程において吸気弁８が開かれると、空気及び燃料を含む混合気が吸気ポート７から気筒２内に吸入される。
【００１６】
また、シリンダヘッド４には、排気ガスが流れる排気ポート９が形成される。排気ポート９は燃焼室６と連通する。排気ポート９の端部には排気弁１０が配置され、排気弁１０は排気ポート９を開閉する。排気工程において排気弁１０が開かれると、排気ガスが気筒２内から排気ポート９に排出される。
【００１７】
吸気行程において気筒２内に吸入された混合気は、圧縮行程においてピストン５によって圧縮される。圧縮された混合気は燃焼・膨張行程において点火プラグ２０によって点火されて燃焼室６内で燃焼する。排気工程において燃焼後の排気ガスが排気ポート９に排出される。
【００１８】
点火プラグ２０は、プラグ本体２１と、プラグ本体２１を覆うプラグカバー２２と、プラグカバー２２内に形成された点火室２３と、点火室２３に配置された中心電極２４及び接地電極２５とを有する。プラグカバー２２の先端はシリンダヘッド４から燃焼室６内に突出している。
【００１９】
図２は、図１の点火プラグ２０の拡大図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った点火プラグ２０の断面図である。プラグカバー２２には、点火室２３と燃焼室６とを連通させる複数の噴孔が設けられる。図３に示されるように、複数の噴孔は、吸気ポート７側に配置された複数の第１噴孔２６ａ〜２６ｃと、排気ポート９側に配置された複数の第２噴孔２７ａ〜２７ｃとから成る。第１噴孔２６ａ〜２６ｃ及び第２噴孔２７ａ〜２７ｃはプラグカバー２２を貫通する。本実施形態では、噴孔の延在方向と垂直な断面における第１噴孔２６ａ〜２６ｃ及び第２噴孔２７ａ〜２７ｃの大きさは同一である。
【００２０】
中心電極２４と接地電極２５との間に高電圧が印加されると、放電現象によって電気火花が発生する。この結果、中心電極２４と接地電極２５との間が着火点となり、火炎が点火室２３から第１噴孔２６ａ〜２６ｃ及び第２噴孔２７ａ〜２７ｃを通って燃焼室６に伝播する。なお、本実施形態では、中心電極２４及び接地電極２５が火花発生電極に相当する。
【００２１】
点火プラグ２０は、着火点が、燃焼室６の中心、すなわち気筒軸線Ｘ上に位置するようにシリンダヘッド４に固定される。このため、プラグ本体２１及び中心電極２４は気筒軸線Ｘ上に位置する。また、点火室２３は燃焼室６の中心に位置する。
【００２２】
また、本実施形態では、内燃機関１はタンブル流（縦渦）Ｔが発生するように構成されている。具体的には、吸気ポート７がタンブル流Ｔを発生させるように形成されている。図１及び図３には、タンブル流Ｔが二点鎖線で示される。タンブル流Ｔは、点火室２３を吸気ポート７側から排気ポート９側に流れ、排気ポート９側で気筒２内を下降し、吸気ポート７側で気筒２内を上昇する。
【００２３】
図３に示されるように、第１噴孔２６ａ〜２６ｃはタンブル流Ｔに対向する。中央の第１噴孔２６ａと両端の第１噴孔２６ｂ、２６ｃとの距離は同一である。また、第２噴孔２７ａ〜２７ｃはプラグカバー２２の排気ポート９側で放射状に延在する。中央の第２噴孔２７ａと両端の第２噴孔２７ｂ、２７ｃとの間の角度θ21、θ22は同一である。
【００２４】
図３に示されるように、第１噴孔２６ａ〜２６ｃはタンブル流Ｔと平行に延在し、第１噴孔２６ａ〜２６ｃの開口方向は同一である。したがって、第１噴孔２６ａ〜２６ｃとタンブル流Ｔとが成す角度は０°である。
【００２５】
中央の第２噴孔２７ａはタンブル流Ｔと平行に延在する。すなわち、中央の第２噴孔２７ａとタンブル流Ｔとが成す角度は０°である。一方、両端の第２噴孔２７ｂ、２７ｃは、タンブル流Ｔ及び中央の第２噴孔２７ａに対して斜めに延在する。本実施形態では、両端の第２噴孔２７ｂ、２７ｃとタンブル流Ｔが成す角度は４５°である。
【００２６】
したがって、気筒軸線Ｘと直行する断面（図３に示される断面）視において第１噴孔２６ａ〜２６ｃとタンブル流とが成す角度の最大値（本実施形態では０°）は第２噴孔２７ａ〜２７ｃとタンブル流とが成す角度の最大値（本実施形態では４５°）よりも小さい。このことによって、タンブル流Ｔの点火室２３への流入が促進され、点火室２３内の残留ガスの掃気性が高められる。この結果、残留ガスによる点火性能の悪化を抑制することができる。
【００２７】
図４は、本発明に係る内燃機関１の概略的な部分縦断面図である。図４には、点火プラグ２０によって混合気が点火された直後の内燃機関１が示される。また、図４には、図１と同様に、図４に示した断面に現れない部材が破線で示される。図４では、ピストン５の頂面は上死点付近に位置する。図５は、図４のＢ−Ｂ線に沿った内燃機関１の断面図である。図５では、プラグ本体２１、中心電極２４及び接地電極２５が省略されている。また、図５には、第１噴孔２６ａ〜２６ｃ及び第２噴孔２７ａ〜２７ｃから噴出される火炎Ｆが破線で示される。
【００２８】
上述したように、第２噴孔２７ａ〜２７ｃとタンブル流とが成す角度の最大値は第１噴孔２６ａ〜２６ｃとタンブル流とが成す角度の最大値よりも大きい。このため、第２噴孔２７ａ〜２７ｃから排気ポート９側の燃焼室６の広い領域に火炎Ｆを伝搬させることができる。この結果、燃焼室６における混合気の燃焼性を高めることができる。
【００２９】
＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る内燃機関は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る内燃機関と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる点について説明する。
【００３０】
第二実施形態では、第１噴孔２６ａ〜２６ｃの配置が第一実施形態と異なる。図６は、図３と同様の点火プラグ２０の断面図である。中央の第１噴孔２６ａはタンブル流Ｔと平行に延在する。したがって、中央の第１噴孔２６ａとタンブル流Ｔとが成す角度は０°である。一方、両端の第１噴孔２６ｂ、２６ｃは、タンブル流Ｔ及び中央の第１噴孔２６ａに対して斜めに延在する。本実施形態では、両端の第１噴孔２６ｂ、２６ｃとタンブル流Ｔが成す角度θ11、θ12は３５°である。
【００３１】
したがって、第二実施形態においても、気筒軸線Ｘと直行する断面（図６に示される断面）視において第１噴孔２６ａ〜２６ｃとタンブル流とが成す角度の最大値（第二実施形態では３５°）は第２噴孔２７ａ〜２７ｃとタンブル流とが成す角度の最大値（第二実施形態では４５°）よりも小さい。この場合、第１噴孔２６ａ〜２６ｃとタンブル流Ｔとが成す角度の最大値が比較的小さいため、タンブル流Ｔが点火室２３に流入しやすく、点火室２３内の残留ガスの掃気性が高められる。この結果、残留ガスによる点火性能の悪化を抑制することができる。また、第２噴孔２７ａ〜２７ｃから排気ポート９側の燃焼室６の広い領域に火炎を伝搬させることができ、燃焼室６における混合気の燃焼性を高めることができる。
【００３２】
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。
【００３３】
例えば、燃料噴射弁は気筒２内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射弁であってもよい。また、燃料は気体燃料のようなガソリン以外の燃料であってもよい。また、気筒軸線と直行する断面視において複数の第１噴孔とタンブル流とが成す角度の最大値が複数の第２噴孔とタンブル流とが成す角度の最大値よりも小さければ、第１噴孔及び第２噴孔の構成（数、大きさ、位置等）は上記の構成に限定されない。
【符号の説明】
【００３４】
１    内燃機関
６    燃焼室
７    吸気ポート
９    排気ポート
２０    点火プラグ
２２    プラグカバー
２３    点火室
２４    中心電極
２５    接地電極
２６ａ〜２６ｃ    第１噴孔
２７ａ〜２７ｃ    第２噴孔
Ｔ    タンブル流
Ｘ    気筒軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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