(57)【要約】【課題】エンドガスノッキングの発生を抑えつつ２点着火によるリーンリミットの拡大効果を十分に発揮させることが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】シリンダ２の中心線ＣＣの方向から見たときに、中心線ＣＣに対する一方の側に二つの吸気弁３、３を並べて設け、他方の側には一つの排気弁４を設る。排気弁４の両側には点火プラグ５を一つずつ配置する。点火プラグ５はそれぞれの電極部８が吸気弁３側を向くように斜めに傾けて設ける。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの中心線の方向から見たときに、前記中心線に対する一方の側に二つの吸気弁が並べて設けられ、他方の側に一つの排気弁が設けられるとともに、前記排気弁を前記吸気弁の並び方向に挟むように前記排気弁の両側に点火プラグが一つずつ配置され、前記点火プラグはそれぞれの電極部が前記吸気弁側を向くように斜めに傾けて設けられていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記点火プラグの並び方向から見たときに、各点火プラグの前記電極部による着火位置が前記中心線に達し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】
前記点火プラグの並び方向から見たときに、前記内燃機関の燃焼室の天井面がその中心部から外周に向かって下り勾配を描くように傾斜し、かつ前記天井面の前記他方の側における傾斜が当該天井面の前記一方の側における傾斜よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つのシリンダに二つの吸気弁と一つの排気弁とを設けた３弁式の内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一つのシリンダに吸気弁及び排気弁を二つずつ設け、排気弁同士の隙間から一つの点火プラグをその電極部がシリンダ中心線上に位置するように傾けて設けた内燃機関が知られている（例えば特許文献１参照）。また、一つのシリンダに二つの吸気弁と一つの排気弁とを設け、排気弁の両側に点火プラグを一つずつ配置した内燃機関も知られている（例えば特許文献２参照）。その他、本発明に関連する先行技術としては特許文献３〜５が存在する。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６１−１３８８２２号公報
【特許文献２】
特開２０００−１５４７７１号公報
【特許文献３】
特開平６−２８８３３０号公報
【特許文献４】
特開昭６１−７２８２７号公報
【特許文献５】
実公平６−３１１４６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関を理論空燃比よりも空気量の比率が高いリーン領域の空燃比で運転させる場合の燃焼方式として、燃料と空気とをシリンダ内で均質に混合させる均質リーン燃焼と、シリンダ内の一部の燃料比率を意図的に濃くさせる成層燃焼とがある。均質リーン燃焼は成層燃焼に比べて同一空燃比におけるＮＯｘ発生量は少ないが、リーンリミット（着火可能な空燃比の最大値）が低い。リーンリミットを拡大する手段としては、一つのシリンダに二つの点火プラグを設ける２点着火が有効とされている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような４弁式の内燃機関において、一つのシリンダに一本の点火プラグを追加する場合、一本目の点火プラグの着火部がシリンダ中心線付近に配置される一方で、二本目の点火プラグの着火部はシリンダボアの外周付近に配置せざるを得ないため、２点着火の効果が期待できない。
【０００６】
一方、特許文献２のような３弁方式の内燃機関によれば、排気弁の両側に二本の点火プラグの着火部を対称的に配置できるので４弁方式と比較して２点着火に都合がよい。しかし、点火プラグが排気弁側に偏っているので、排気弁側で着火された火炎が吸気弁側に伝播する過程で、火炎伝播方向末端領域にて燃料混合気が圧縮されて自着火を生じるいわゆるエンドガスノッキングが生じるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、エンドガスノッキングの発生を抑えつつ２点着火によるリーンリミットの拡大効果を十分に発揮させることが可能な内燃機関を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関は、シリンダの中心線の方向から見たときに、前記中心線に対する一方の側に二つの吸気弁が並べて設けられ、他方の側に一つの排気弁が設けられるとともに、前記排気弁を前記吸気弁の並び方向に挟むように前記排気弁の両側に点火プラグが一つずつ配置され、前記点火プラグはそれぞれの電極部が前記吸気弁側を向くように斜めに傾けて設けられることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００９】
本発明の内燃機関によれば、二つの吸気弁に対して一つの排気弁を設けた３弁構成であるために、二本の点火プラグを排気弁の両側に対照的に設けて、２点着火によるリーンリミットの拡大効果を十分に発揮させることができる。しかも、二本の点火プラグをそれぞれの電極部が吸気弁側を向くように斜めに傾けることにより、着火位置の排気弁側への偏りを改善してエンドガスノッキングを抑制することができる。
【００１０】
本発明の内燃機関においては、前記点火プラグの並び方向から見たときに、各点火プラグの前記電極部による着火位置が前記中心線に達していることが好ましい（請求項２）。この場合には、着火位置の排気弁側への偏りを解消し、着火位置から吸気側及び排気側に等しく火炎を伝播させてエンドガスノッキングが最も生じ難い燃焼形態を実現できる。
【００１１】
本発明の内燃機関においては、前記点火プラグの並び方向から見たときに、前記内燃機関の燃焼室の天井面がその中心部から周囲に向かって下り勾配を描くように傾斜し、かつ前記天井面の前記他方の側における傾斜が当該天井面の前記一方の側における傾斜よりも大きくしてもよい（請求項３）。燃焼室の天井面の傾斜を吸気側よりも排気側で大きく設定することにより、点火プラグの電極部のピストン側への突出を抑えつつその電極部による着火位置を吸気弁側により大きく接近させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態に係る内燃機関１をそのシリンダ２の中心線ＣＣの方向から見たときの概略を示し、図２はそのシリンダ２の中心線ＣＣに沿った断面図を示している。なお、これらの図では単一のシリンダ２を示すが、内燃機関１は複数のシリンダ２を備えていてもよい。
【００１３】
図１から明らかなように、本実施形態の内燃機関１においては、シリンダ２の中心線ＣＣに対する一方の側（図１の右側）に二つの吸気弁３、３が並べて設けられ、他方の側（図１の左側）に一つの排気弁４が設けられている。吸気弁３、３はシリンダ中心線ＣＣを含む一つの仮想平面ＶＰに関して対称に並べて配置され、排気弁４はその仮想平面ＶＰ上に配置されている。さらに、排気弁４を吸気弁３の並び方向に挟むようにして排気弁４の両側には点火プラグ５が一つずつ配置されている。点火プラグ５も仮想平面ＶＰに対して対称に配置されている。
【００１４】
図２に示すように、シリンダ２内の燃焼室６の天井面７はその中心部７ａから外周に向かって下り勾配を描くように傾斜するいわゆるペントルーフ型に形成されている。そして、天井面７の排気弁側斜面７ｃの傾斜は天井面７の吸気弁側斜面７ｂの傾斜よりも大きく設定されている。中心線ＣＣの方向に関する各斜面７ｂ、７ｃの下端の高さは互いに等しく、従って、排気弁側斜面７ｃの上端は吸気弁側斜面７ｂの上端よりも高く、それらの上端間には段差面７ｄが設けられている。
【００１５】
図２において、吸気弁３はその動作方向（軸線方向）が吸気弁側斜面７ｂとほぼ直交するように定められ、排気弁４はその動作方向（軸線方向）が排気弁側斜面７ｃとほぼ直交するように定められている。このため、吸気弁３及び排気弁４のそれぞれの軸線のシリンダ中心線ＣＣに対する傾斜は互いに異なっており、吸気弁３の軸線の傾斜角θ１よりも排気弁４の軸線の傾斜角θ２の方が大きい。
【００１６】
さらに、各点火プラグ５はその電極部８が吸気弁３側を向くようにシリンダ中心線ＣＣに対して排気弁４と同一方向に傾けられている。なお、図２では単一の点火プラグ５のみを示すが、他の点火プラグ５も同様の配置である。
【００１７】
点火プラグ５の電極部８には中心電極９と接地電極１０とが設けられている。これらの電極９、１０は排気弁側斜面７ｃとほぼ直交する方向に延びており、それらの電極９、１０に挟まれたギャップ１１は中心線ＣＣにほぼ達している。ギャップ１１はスパークを発生させる部分であり、ここが電極部８における着火位置となる。
【００１８】
なお、シリンダ２の中心線ＣＣの方向から見たときに２本の点火プラグ５は互いに平行に設けられてもよいし、電極部８が互いに接近するようにシリンダ中心線ＣＣ側に傾けられてもよい。
【００１９】
次に、以上の内燃機関１のシリンダ２内における燃焼について図３を参照して説明する。なお、図３（ａ）〜（ｄ）はそれぞれシリンダ２を中心線ＣＣの方向から見たときの燃焼室６内における火炎伝播の状態を示している。まず、本実施形態の内燃機関１においては２本の点火プラグ５に同時に電圧が印加され、図３（ａ）に示した２箇所の着火位置１１、１１にて同時に燃料混合気が着火する。着火により燃焼室６内に初期燃焼が生じて二つの略球状の火炎１２、１２が発生する。その火炎１２が伝播する後期燃焼において、火炎１２は図３（ｂ）〜（ｃ）に示したように着火位置１１を中心とした弧を描くようにしてシリンダ２内の様々な方向にほぼ等しい速度で拡大する。二本の点火プラグ５が上記の通りに配置されているので、各点火プラグ５による着火位置１１、１１は吸気弁３の並び方向に関して中心線ＣＣを挟んで対照的に位置している。従って、図３（ｄ）に示すように、２つの着火位置１１から拡大する火炎１２の吸気弁３側及び排気弁４側のそれぞれの端部がほぼ同時期に交わるようになり、吸気弁３側又は排気弁４側のいずれか一方の側に偏って未着火のエンドガスが閉じこめられて自着火を起こす可能性が低下する。これにより、エンドガスノッキングを抑えつつ、２点着火によるリーンリミットの拡大効果が十分に得られるようになる。
【００２０】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、点火プラグ５は中心線ＣＣに対して排気弁４と同一角度で傾けられる必要はなく、着火位置１１が中心線ＣＣに達するように傾けられていればよい。燃焼室６はペントルーフ型に限定されることはなく、多球型又は半球型の燃焼室でもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の内燃機関によれば、二つの吸気弁に対して一つの排気弁を設けた３弁構成であって、しかも、二本の点火プラグをそれぞれの電極部が吸気弁側を向くように斜めに傾けているため、着火位置の排気弁側への偏りを改善してエンドガスノッキングを抑制しつつ、二本の点火プラグを排気弁の両側に対照的に設けて２点着火によるリーンリミットの拡大効果を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関をそのシリンダの中心線の方向から見たときの概略を示す図。
【図２】図１の内燃機関のシリンダの中心線に沿った概略断面図。
【図３】図１の内燃機関のシリンダ内における燃焼の進行状態を示す図。
【符号の説明】
１  内燃機関
２  シリンダ
３  吸気弁
４  排気弁
５  点火プラグ
６  燃焼室
７  燃焼室の天井面
７ｂ  吸気弁側斜面
７ｃ  排気弁側斜面
８  電極部
９  中心電極
１０  接地電極
１１  ギャップ（着火位置）
ＣＣ  シリンダの中心線
【図１】
2004308617.tif 000003
【図２】
2004308617.tif 000004
【図３】
2004308617.tif 000005