(57)【要約】【課題】  内燃機関において、熱損失を低減する。詳細には、確実性が高く、かつ耐久性が高い新規の熱損失低減手法を提供する。【解決手段】  内燃機関１は、燃焼室７を形成する燃焼室凹部６が凹設されたシリンダヘッド５と、燃焼室に臨むようにシリンダヘッドに設けられたスパークプラグ１７と、燃焼室に臨むようにシリンダヘッドに設けられ、発生する磁場によって燃焼室内のガス内の酸素を燃焼室凹部の中央側に引き寄せる電磁石１６とを有する。【選択図】    図７
2015048793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を形成する燃焼室凹部が凹設されたシリンダヘッドと、
前記燃焼室に臨むように前記シリンダヘッドに設けられたスパークプラグと、
前記燃焼室に臨むように前記シリンダヘッドに設けられ、発生する磁場によって前記燃焼室内のガス内の酸素を前記燃焼室凹部の中央側に引き寄せる電磁石と
を有することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記スパークプラグは、前記燃焼室凹部の中央部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
スパークプラグは、中心軸線に沿って延び、その先端部が前記燃焼室に臨む中心電極と、前記中心電極の先端部と所定の距離を置いて配置された接地電極とを有し、
前記電磁石は、前記スパークプラグに組み込まれ、前記中心電極の先端部の周囲に同軸に配置されたコイルを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記燃焼室に臨むように前記シリンダヘッドに設けられた一対のインジェクタを更に有し、
前記一対のインジェクタの燃料噴射方向は、それぞれ前記燃焼室凹部の中央側を向き、かつ互いに対向することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記一対のインジェクタの燃料噴射軸線は、それぞれ同一の直線上に配置され、前記燃焼室凹部の中央部を通過することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記シリンダヘッドには、前記燃焼室凹部に開口する２つの吸気ポート及び２つの排気ポートが形成され、
シリンダ軸線方向から見て、前記インジェクタは互いに隣り合う前記吸気ポート及び前記排気ポートの間に配置されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に係り、詳しくは熱損失を低減し得る内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、燃焼室で燃料を燃焼させ、燃焼によって生じる熱エネルギーを機械的エネルギーに変換し、動力を発生する。しかしながら、燃焼によって生じる熱エネルギーの一部は、燃焼室を構成するシリンダブロックやシリンダヘッドに伝達され、熱として外部に放出される。これを熱損失（冷却損失）という。この熱損失は、内燃機関の熱効率を低下させる大きな要因となっている。
【０００３】
熱損失を低減するために、吸気ポートを複数の通路に区画し、１つの通路を介して供給される第１の吸気を燃焼室の中央部に導くと共に、この第１の吸気に対して燃料を噴射し、他の通路を介して供給される第２の吸気を燃焼室内において第１の吸気の外側を旋回させるようにした内燃機関がある（例えば、特許文献１）。この内燃機関では、燃料を含まない第２の吸気が、燃料を含む第１の吸気を包み、燃焼室の壁面側に配置される。そのため、燃料が燃焼するときには、燃焼は燃焼室の中央で発生し、熱エネルギーが第２の吸気に吸収された後に、燃焼室の壁面に吸収されるようになる。これにより、燃焼室の壁面に吸収される熱エネルギー、すなわち熱損失が低減される。
【０００４】
また、熱損失を低減するための他の手法として、燃焼室及びシリンダボアの壁面に断熱膜を形成したものがある（例えば、特許文献２）。断熱膜は、熱伝導率が低いセラミック（例えばジルコニア）から形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１７９４２７号公報
【特許文献２】特開２００９−２４３３５２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に係る内燃機関では、複数の通路を形成し、各通路から燃焼室の異なる各部分に吸気を供給しているももの、各通路を介して燃焼室に供給される各吸気を完全に分離することは難しく、各吸気が互いに混合するという問題がある。各吸気が混合すると、第２の吸気による層が所期の形状に形成されず、所期の効果を達成することができなくなる。また、特許文献２に係る内燃機関では、断熱膜の耐久性が問題となる。
【０００７】
本発明は、以上の背景を鑑み、内燃機関において、熱損失を低減することを課題とする。詳細には、確実性（再現性）が高く、かつ耐久性が高い新規の熱損失低減手法を提供することを課題とする。
【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、本発明は、内燃機関（１）において、燃焼室（７）を形成する燃焼室凹部（６）が凹設されたシリンダヘッド（５）と、前記燃焼室に臨むように前記シリンダヘッドに設けられたスパークプラグ（１７）と、前記燃焼室に臨むように前記シリンダヘッドに設けられ、発生する磁場によって前記燃焼室内のガス内の酸素を前記燃焼室凹部の中央側に引き寄せる電磁石（１６）とを有することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、燃焼室内の吸気（空気）中の酸素は、電磁石が発生する磁場によって燃焼室の中央部側に引き寄せられる。そのため、燃焼室の中央部では酸素濃度が上昇した高酸素濃度層（高酸素濃度領域）が形成され、燃焼室の周縁部（壁面部）では酸素濃度が低下した低酸素濃度層（低酸素濃度領域）が形成される。スパークプラグによる点火によって生じる火炎は、燃焼室の中央部の高酸素濃度層内を伝播するが、燃焼室の周縁部の低酸素濃度層では燃焼に使用される酸素濃度が低いため火炎が伝播し難くなる。これにより、燃焼室の周縁部の低酸素濃度層は、断熱層（遮熱層）として機能し、燃焼によって発生した熱の燃焼室の壁部への放熱を抑制する。これにより、内燃機関の熱損失が低減される。また、燃焼室の壁部の温度が低下するため、燃焼室の壁部近傍を起点としたノッキングが抑制される。
【００１０】
また、上記の発明において、前記スパークプラグは、前記燃焼室凹部の中央部に設けられているとよい。
【００１１】
この構成によれば、スパークプラグの火花を起点とした燃料の燃焼が、燃焼室の中央部から開始されるようになる。
【００１２】
また、上記の発明において、スパークプラグは、中心軸線（Ｂ）に沿って延び、その先端部が前記燃焼室に臨む中心電極（２１）と、前記中心電極の先端部と所定の距離を置いて配置された接地電極（６１）とを有し、前記電磁石は、前記スパークプラグに組み込まれ、前記中心電極の先端部の周囲に同軸に配置されたコイル（７０）を有するとよい。
【００１３】
この構成によれば、スパークプラグの先端部に電磁石が設けられているため、電磁石によって引き寄せられる酸素は、スパークプラグの先端近傍に集まる。すなわち、スパークプラグの先端近傍に高酸素濃度層が形成され、点火が確実に行われるようになる。また、電磁石がスパークプラグに支持されているため、電磁石を燃焼室凹部に配置するための孔等の別途の構造を設ける必要がない。
【００１４】
また、上記の発明において、前記燃焼室に臨むように前記シリンダヘッドに設けられた一対のインジェクタ（８３、８４）を更に有し、前記一対のインジェクタの燃料噴射方向は、それぞれ前記燃焼室凹部の中央側を向き、かつ互いに対向するとよい。
【００１５】
この構成によれば、各インジェクタから噴射される燃料は、燃焼室の中央部において互いに衝突するため、減速されて燃焼室の中央部に留まり易くなる。また、各インジェクタから噴射される燃料は、燃焼室の中央部に形成された高酸素濃度層を挟むように両側から包み込む（挟む）ため、高酸素濃度層を燃焼室の中央部に維持しつつ、高酸素濃度層と混合することができる。
【００１６】
また、上記の発明において、前記一対のインジェクタの燃料噴射軸線（Ｃ、Ｄ）は、それぞれ同一の直線上に配置され、前記燃焼室凹部の中央部を通過するとよい。
【００１７】
この構成によれば、各インジェクタから噴射される燃料は正面から互いに衝突する。これにより、燃料は燃焼室の中央部に留まり易くなると共に、電磁石によって形成された高酸素濃度層が燃焼室の中央部に維持され易くなる。
【００１８】
また、上記の発明において、前記シリンダヘッドには、前記燃焼室凹部に開口する２つの吸気ポート（８）及び２つの排気ポート（９）が形成され、シリンダ軸線方向（Ａ）から見て、前記インジェクタは互いに隣り合う前記吸気ポート及び前記排気ポートの間に配置されているとよい。
【００１９】
この構成によれば、吸気ポート及び排気ポートと干渉することなく、一対のインジェクタを燃焼室の中央部を挟むように配置することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上の構成によれば、内燃機関において、熱損失を低減することができる。また、確実性が高く、かつ耐久性が高い新規の熱損失低減手法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る内燃機関の燃焼室を示す断面図（図２のI−I断面図）
【図２】第１実施形態に係る燃焼室の模式図
【図３】第１実施形態に係る点火プラグ装置の断面図
【図４】第１実施形態に係る各インジェクタの燃料噴射態様を示す説明図
【図５】第１実施形態に係るスパークプラグ、電磁石、インジェクタの動作タイミングを示す図
【図６】第２実施形態に係る点火プラグ装置の断面図
【図７】第３実施形態に係る内燃機関の燃焼室を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明を適用した内燃機関について説明する。図１は、第１実施形態に係る内燃機関の燃焼室を示す断面図である。本実施形態では、内燃機関１は、４バルブの燃料直噴型エンジンとして構成されている。内燃機関１は、ガソリンや軽油等の公知の燃料を燃焼する。
【００２３】
図１に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上端面に締結されたシリンダヘッド５とを有している。シリンダブロック２には、シリンダブロック２の上端面に開口するシリンダボア（気筒）３が形成されている。本実施形態では、シリンダ軸線Ａは上下に延び、シリンダブロック２の上端面はシリンダ軸線Ａに対して直交するように配置されている。シリンダボア３は、複数設けられてもよく、その場合にはシリンダ軸線Ａと直交する左右方向に列設されている。シリンダボア３には、ピストン４が摺動可能に収容されている。
【００２４】
シリンダヘッド５の下端面には、シリンダボア３と連続する燃焼室凹部６が凹設されている。燃焼室凹部６によって、空間である燃焼室７が形成される。燃焼室凹部６は、略半球状の凹面に形成され、２つの吸気ポート８と、２つの排気ポート９とが開口している。２つの吸気ポート８は、その燃焼室側の開口端が、燃焼室凹部６の上下方向及び左右方向と直交する方向における一側（以下、吸気側という）に開口し、他側の端部がシリンダヘッドの吸気側の側面に開口している。２つの排気ポート９は、その燃焼室側の開口端が、燃焼室凹部６の吸気側と相反する側（以下、排気側という）に開口し、他側の端部がシリンダヘッドの排気側の側面に開口している。
【００２５】
図２は、第１実施形態に係る燃焼室の模式図である。２つの吸気ポート８は、燃焼室凹部６の吸気側部分において互いに左右対称となる位置に配置されており、２つの排気ポート９は、燃焼室凹部６の排気側部分において互いに左右対称となる位置に配置されている。吸気ポート８及び排気ポート９には、ポペットバルブである吸気バルブ１１及び排気バルブ１２が設けられる。
【００２６】
燃焼室凹部６の中央部（底部）には、シリンダヘッド５の上面へと貫通する点火プラグ孔１５が形成されている。点火プラグ孔１５の内面は、雌ねじ状に形成されている。点火プラグ孔１５には、電磁石１６及びスパークプラグ１７を組み合わせてなる点火プラグ装置１８が取り付けられている。
【００２７】
図３は、第１実施形態に係る点火プラグ装置の断面図である。スパークプラグ１７は、中心電極２１と、中心電極２１を包む筒状の碍子２２と、碍子２２を保持する筒状のシェル２３とを有する。電磁石１６は、スパークプラグ１７の燃焼室側の端部に支持されている。
【００２８】
碍子２２は、アルミナ等を焼成したものであり、絶縁性を有する。碍子２２は、両端が開口した筒状に形成され、スパークプラグの軸線Ｂに沿って基端側から基端部２５、大径部２６、中間部２７、及び先端部２８を順に有している。基端部２５及び中間部２７の外径は概ね同一に形成されており、大径部２６の外径は基端部２５及び中間部２７の外径よりも大きく形成されている。先端部２８の外径は、中間部２７の外径よりも小さく形成され、先端部２８の外周面と中間部２７と外周面との境界にはテーパ状の外側段部３１が形成されている。先端部２８の内径は、中間部２７の内径よりも小さく形成され、先端部２８の内周面と中間部２７と内周面との境界にはテーパ状の内側段部３２が形成されている。
【００２９】
シェル２３は、導電性を有する低炭素鋼等の金属から形成され、両端が開口した筒状に形成されている。碍子２２のうち、大径部２６、中間部２７、及び先端部２８は、シェル２３の内部に収容され、基端部２５は、シェル２３の基端側から外方に突出している。シェル２３の内周部には、碍子２２の外側段部３１を係止する凸部３３が形成されている。段部が凸部３３に係止されることによって、シェル２３に対する碍子２２の先端側への移動が規制される。碍子２２の先端部２８の外周面と、シェル２３の先端側の内周面との間には、間隙３５が形成されている。間隙３５は筒状をなし、先端部２８と同軸に配置されている。
【００３０】
碍子２２の内孔３４の中間部２７及び先端部２８に対応した部分は、中心電極２１が挿入され、固定されている。中心電極２１は、導電性及び熱伝導性に優れる金属から形成されており、例えばニッケル合金や白金、イリジウム合金等から形成されている。中心電極２１は、円柱状の柱部３６と、柱部３６の端部に設けられた拡頭部３７とを有する。柱部３６の外径は、碍子２２の先端部２８の内径よりも小さく形成されている。一方、拡頭部３７の外径は、碍子２２の先端部２８の内径より大きく、かつ中間部２７の内径よりも若干小さく形成されている。柱部３６と拡頭部３７との境界は、テーパ面に形成され、中上部から拡頭部３７にかけて外径が漸増している。これにより、中心電極２１は、拡頭部３７が、碍子２２の中間部２７の先端側に配置されると共に、内側段部３２に係止され、柱部３６が碍子２２の先端部２８内を同軸に延びている。柱部３６の外周面と碍子２２の先端部２８の内周面との間には、軸線Ｂを中心とした筒状の間隙３８が形成されている。柱部３６の先端は、碍子２２の先端部２８の先端から外方に突出している。
【００３１】
内孔３４の後端側には、低炭素鋼等の金属からなる棒状の端子電極４１が設けられている。端子電極４１は、内孔３４の後端側に挿通される棒状の脚部４２と、脚部４２よりも大径であり、碍子２２の後端から突出する頭部４３とを備えている。頭部４３には、電力供給用の配線が取り付けられる。
【００３２】
内孔３４において中心電極２１と端子電極４１との間には、円柱状の抵抗体４５が介装されている。抵抗体４５と中心電極２１との間、及び抵抗体４５と端子電極４１の間には、導電性材料（例えば、カーボンブラック等）とガラス粉末とを含むガラス粉末混合物が焼成されてなるガラスシール層４６が設けられている。本実施形態では、ガラスシール層４６により、端子電極４１の先端部２８が碍子２２に固定されている。
【００３３】
シェル２３の基端部２５には径方向内方に向けて屈曲する加締め部４８が設けられている。シェル２３は、碍子２２が基端側から挿入され、凸部３３に碍子２２の外側段部３１が係止された状態で、加締め部４８が加締められることによって、碍子２２を保持する。外側段部３１と凸部３３との間には、円環状のシール部材（不図示）が介装されている。これにより、燃焼室７内の気密性を保持し、燃焼室７内に晒される碍子２２の先端部２８とシェル２３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。加締め部４８と大径部２６との間には、一対のリング部材５１と、一対のリング部材５１間に充填されたタルク粉末５２とが介装されている。これにより、シェル２３の基端部２５と碍子２２の基端部２５との間が密閉されている。
【００３４】
シェル２３の外周面には、基端側から順に、工具係合部５５、座部５６、及び雄ねじ部５７が設けられている。雄ねじ部５７は、雌ねじ状に形成された点火プラグ孔１５に螺合するように形成されている。雄ねじ部５７が点火プラグ孔１５に螺合することによって、点火プラグ装置１８はシリンダヘッド５に取り付けられる。座部５６は、その外径が点火プラグ孔１５の内径よりも大きく形成され、軸線Ｂ方向において点火プラグ孔１５の基端側の周縁と対向する。雄ねじ部５７の基端側には、環状のガスケット５９が装着される。ガスケット５９は、座部５６と点火プラグ孔１５の周縁部との間において挟まれ、シリンダヘッド５とシェル２３との間をシールする。工具係合部５５は、シェル２３を点火プラグ孔１５にねじ込む際に、レンチ等の工具が係合可能な形状に形成されている。工具係合部５５は、例えば、断面六角形状に形成されている。
【００３５】
シェル２３の先端部２８には、先端側に突出した後、直角に屈曲して中心側に延び、その先端側面が中心電極２１の先端面と所定の間隙３８をおいて対向する接地電極６１が接合されている。中心電極２１に所定の電圧が印加された際に、中心電極２１の先端面から接地電極６１の先端側面に放電現象が起こり、電気火花が発生する。
【００３６】
電磁石１６は、中心電極２１の柱部３６と碍子２２の先端部２８との間に形成された筒状の間隙３８に配置されたコイル７０を有している。コイル７０は、絶縁被膜で被覆された導電性を有する金属線を巻き回したものであり、筒形をなす。コイル７０は、その内側に形成された孔に中心電極２１が挿入され、中心電極２１及び碍子２２の先端部２８と同軸に配置されている。コイル７０の中心部に配置された中心電極２１は、コアとして機能する。コイル７０によって生じる磁場の磁力線は、中心電極２１の先端面から燃焼室側に出る。
【００３７】
コイル７０を構成する金属線の端部は、碍子２２の内周面と、中心電極２１、ガラスシール層４６、抵抗体４５、ガラスシール層４６、端子電極４１の外周面との境界に沿って基端側に延び、碍子２２の基端部２５の開口から外部に延び、コントローラ（不図示）に接続されている。コントローラは、電磁石１６に供給する電力を制御する。電磁石１６は、コントローラから供給される電力によって、向きや強さが制御された磁場を発生する。
【００３８】
燃焼室７の中央部とは、平面視における中央部、かつ上下方向（深さ方向）における中央部を指す。電磁石１６は、磁場を発生し、磁場の作用によって吸気中の酸素を電磁石１６側、すなわち燃焼室７の中央部近傍に引き寄せる目的で設けられている。酸素は常温において常磁性を有し、磁化率が１００×１０−６ｃｍ３／ｇである。そのため、吸気中の酸素は、磁場の作用によって燃焼室凹部６の中央に設けられた電磁石１６側、すなわち燃焼室７の中央部に引き寄せられる。
【００３９】
図１に示すように、燃焼室凹部６の左半部において、互いに隣り合う吸気ポート及び排気ポートの間には、第１インジェクタ孔８１が形成されている。第１インジェクタ孔８１は、燃焼室凹部６からシリンダヘッド５の上面に直線状に延び、貫通している。同様に、燃焼室凹部６の右半部において、互いに隣り合う吸気ポート８及び排気ポート９の間には、第２インジェクタ孔８２が形成されている。第２インジェクタ孔８２は、燃焼室凹部６からシリンダヘッド５の上面に直線状に延び、貫通している。
【００４０】
図１に示すように、第１インジェクタ孔８１に第１インジェクタ８３が挿入され、固定されている。同様に、第２インジェクタ孔８２に第２インジェクタ８４が挿入され、固定されている。各インジェクタ８３、８４は、公知のインジェクタであってよく、ピエゾアクチュエータやソレノイドによって駆動される弁体を開閉することによって、加圧された燃料を燃料噴射孔を介して燃焼室７内に噴射する。各インジェクタ８３、８４は、先端が燃焼室７に臨むように、各インジェクタ孔８１、８２に挿入されている。各インジェクタ８３、８４の先端には、燃料噴射孔（不図示）が形成されている。
【００４１】
図４は、第１実施形態に係る各インジェクタの燃料噴射態様を示す説明図である。図４に示すように、第１インジェクタ８３は、燃料噴射孔から第１噴射軸線Ｃを中心として略円錐形状に燃料を噴射する。同様に、第２インジェクタ８４は、燃料噴射孔から第２噴射軸線Ｄを中心として略円錐形状に燃料を噴射する。第１噴射軸線Ｃと第２噴射軸線Ｄとは、それぞれ燃焼室７の中央部を通過するように配置されている。詳細には、第１噴射軸線Ｃと第２噴射軸線Ｄとは、それぞれシリンダ軸線Ａに直交し、互いに同一直線上に配置されている。すなわち、各インジェクタ８３、８４は、燃焼室７の中央に向けて互いに対向する方向に燃料を噴射する。
【００４２】
本実施形態では、各インジェクタ孔８１、８２の軸線が、シリンダ軸線Ａに直交する平面に対して傾斜しているため、各インジェクタ８３、８４の軸線が傾斜している。第１噴射軸線Ｃは、第１インジェクタ８３の軸線に対して傾斜しており、シリンダ軸線Ａに直交する平面上に配置されている。同様に、第２噴射軸線Ｄは、第２インジェクタ８４の軸線に対して傾斜しており、シリンダ軸線Ａに直交する平面上に配置されている。各インジェクタ８３、８４の燃料噴射孔の位置や形状を変化することによって、各インジェクタ８３、８４の軸線に対する第１噴射軸線Ｃ及び第２噴射軸線Ｄの方向を所定の方向に設定することができる。
【００４３】
各インジェクタ８３、８４は、低ペネトレーション型のインジェクタであることが好ましい。
【００４４】
各インジェクタ８３、８４から噴射される燃料は、それぞれの燃料噴射孔から燃焼室７の中央部に進み、燃焼室７の中央部で互いに正面から衝突し、混合する。各インジェクタ８３、８４から噴射された燃料が、互いに正面から衝突することによって、それぞれの燃料は速度が減速され、燃焼室７の中央部に留まり易くなる。
【００４５】
図５は、第１実施形態に係るスパークプラグ、電磁石、インジェクタの動作タイミングを示す図である。図５に示すように、電磁石１６の作動、すなわち電磁石１６による磁場の印加は、吸気工程における上死点（ＴＤＣ）通過後の位相θ１から圧縮工程における下死点（ＢＤＣ）通過後の位相θ２までの任意のタイミングから開始し、圧縮行程におけるスパークプラグ１７の点火時、すなわち燃焼開始時（位相θ３）に終了する。上記の範囲で、電磁石１６の作動開始のタイミングを早くすることによって、燃焼室７への磁場印加時間が長くなるため、磁場の作用によって燃焼室７の中央部に吸引される酸素の量が多くなる。一方、電磁石１６の作動開始のタイミングを早くすると、電磁石１６に供給する電力量が増加する。そのため、吸引したい酸素量に応じて電磁石１６の作動開始のタイミングを設定するとよい。また、電磁石１６の作動開始のタイミングは、内燃機関１の運転状態、すなわち、エンジン回転数や冷却水温度等に応じて変化させてもよい。例えば、エンジン回転数が大きくなるほど、電磁石１６の作動開始のタイミングを早くし、位相θ１に近づけるとよい。
【００４６】
各インジェクタ８３、８４による燃料噴射は、圧縮行程において同時に行われる。各インジェクタ８３、８４による燃料噴射は、電磁石１６の作動開始後に開始され、スパークプラグ１７の点火までに終了する。各インジェクタ８３、８４から噴射された燃料は、噴射された時からスパークプラグ１７の点火時まで燃焼室７内において蒸発する（図５の燃料蒸発期間参照）。
【００４７】
以上のように構成した内燃機関１の作用及び効果について説明する。吸気工程において電磁石１６が作動することによって、燃焼室７に吸入される吸気（空気）に磁場が印加される。これにより、吸気中の酸素は、磁場の作用によって燃焼室７の中央部近傍に設けられた電磁石１６側に引き寄せられる。その結果、電磁石１６の近傍、すなわち燃焼室７の中央部における酸素濃度が上昇し、燃焼室７の中央部に高酸素濃度層（高酸素濃度領域）が形成される。一方、吸気中の酸素が燃料室中央に引き寄せられることによって、燃焼室７の周縁部（壁面近傍）では酸素濃度が低下し、（低酸素濃度領域）が形成される。
【００４８】
第１インジェクタ８３及び第２インジェクタ８４は、それぞれ燃焼室７の中央部に向けて互いに対向する方向に燃料を噴射するため、各インジェクタ８３、８４から噴射された燃料は燃焼室７の中央部において互いに衝突し、速度が低下する。そのため、各インジェクタ８３、８４から噴射された燃料は、燃焼室７の中央部に留まり易くなる。また、各インジェクタ８３、８４から噴射された燃料は、燃焼室７の中央部に存在する酸素濃度が高いガス（高酸素濃度層）を包む、或いは挟み込むように流れるため、高酸素濃度層は燃焼室７の中央部に維持され易くなる。
【００４９】
スパークプラグによって点火が行われるときには、燃焼室７の中央部に高酸素濃度層が形成され、燃料が燃焼室７の中央部に維持されているため、燃焼は燃焼室７の中央部において開始する。そして、燃焼室７の中央部に酸素及び燃料が集められているため、燃焼は主に燃焼室７の中央部で進行する。その後、燃焼による火炎が燃焼室７の周縁側に伝播するが、燃焼室７の周縁部には低酸素濃度層が形成されているため、火炎の伝播が弱まる。すなわち、低酸素濃度層の存在により、燃焼室７の周縁部では燃焼が起こり難くなる。これにより、燃焼室７の周縁部の低酸素濃度層は、断熱層（遮熱層）として機能し、燃焼による熱が、シリンダブロックやシリンダヘッドに伝わり難くなる。これにより、内燃機関１の熱損失が低減され、熱効率が上昇する。熱損失が低減されることによって、燃焼ガスが有するエネルギーは増大し、ピストンを押し下げる仕事に変換されるエネルギーが増大すると共に、燃焼ガスの温度が上昇する。燃焼ガスのエネルギーが増大すると、排気ターボチャージャーにおいて回収可能なエネルギーが増大することになる。
【００５０】
また、シリンダブロック２やシリンダヘッド５への放熱が抑制されることによって、燃焼室７の壁面温度が低下する。これにより、燃焼室７の周縁部（壁面部）におけるノッキングが抑制される。
【００５１】
電磁石１６は、スパークプラグ１７に支持されているため、電磁石１６をシリンダヘッド５に配置するための孔等の構造を別途設ける必要がない。また、電磁石１６とスパークプラグ１７とは予め組みつけられ、１つの点火プラグ装置１８を構成するため、組み付けが容易である。
【００５２】
次に、第２実施形態に係る点火プラグ装置１００について説明する。第２実施形態に係る点火プラグ装置１００は、第１実施形態に係る点火プラグ装置１８と比較して、スパークプラグ１７に対する電磁石１０１の配置が異なる。
【００５３】
図６は、第２実施形態に係る点火プラグ装置の断面図である。図６に示すように、電磁石１０１のコイル１０２は、絶縁被膜で被覆された導電性を有する金属線を巻き回したものであり、筒形をなす。コイル１０２は、碍子２２の先端部２８の外周面とシェル２３の先端側の内周面との間に形成された筒状の間隙３５内に配置されている。コイル１０２は、その中心孔内に碍子２２の先端部２８が挿入され、碍子２２に支持されている。コイル１０２の端部は、碍子２２とシェル２３との境界を通過して基端側に延び、シェル２３の基端側の開口端から外部に延び、コントローラに接続されている。
【００５４】
第１実施形態において、中心電極２１の外周面と碍子２２の先端部２８の内周面との間に形成された間隙３８は、中心電極２１の外径を大きくする、或いは碍子２２の先端部２８の内径を小さくすることによって埋められる。
【００５５】
第２実施形態では、間隙３５にコイル１０２を配置し、中心電極２１からコイル１０２を離間させることができる。このように、コイル１０２の位置は、中心電極２１の外周に限られない。
【００５６】
次に、第３実施形態に係る内燃機関１５０の電磁石１６０について説明する。第３実施形態に係る内燃機関１５０は、第１実施形態に係る内燃機関１と比較して、電磁石１６０がスパークプラグ１７から分離され、シリンダヘッド５に直接に支持されている点が異なる。
【００５７】
図７は、第３実施形態に係る内燃機関の燃焼室を示す断面図である。図７に示すように、燃焼室凹部６の点火プラグ孔１５の近傍には、電磁石孔１６１が形成されている。電磁石孔１６１は、一端が燃焼室凹部６に開口し、他端側に直線状に延び、他端がシリンダヘッド５の上面に開口している。
【００５８】
電磁石１６０は、柱状の鉄心（コア）１６３と、鉄心１６３に巻き回されたコイル１６４とを有する。電磁石１６０は、鉄心１６３の軸線が電磁石孔１６１の軸線と平行になるように電磁石孔１６１に挿入され、固定されている。この状態で、鉄心１６３の一側の端面は燃焼室７、詳細には燃焼室７の中央部に臨む。
【００５９】
第３実施形態では、電磁石１６０がスパークプラグ１７から分離され、シリンダヘッド５に直接に設けられるため、電磁石１６０の寸法自由度が向上する。そのため、電磁石１６０を大型化して、発生する磁場の強さを増大させることができる。
【００６０】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、第１インジェクタ８３を一対の吸気ポート８間に配置し、第２インジェクタ８４を一対の排気ポート９間に配置してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…内燃機関、２…シリンダブロック、５…シリンダヘッド、６…燃焼室凹部、７…燃焼室、８…吸気ポート、９…排気ポート、１６…電磁石、１７…スパークプラグ、１８…点火プラグ装置、２１…中心電極、２２…碍子、２３…シェル、４１…端子電極、６１…接地電極、７０…コイル、８３…第１インジェクタ、８４…第２インジェクタ、Ａ…シリンダ軸線、Ｂ…スパークプラグの軸線、Ｃ…第１噴射軸線、Ｄ…第２噴射軸線
【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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【図７】
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