(57)【要約】【課題】気筒内に形成された混合気の燃焼速度を速めることができる火花点火内燃機関を提供する。【解決手段】気筒上部に配置された点火プラグ１を具備し、点火時期において気筒内には互いに反対方向に旋回する二つのタンブル流３ａ，３ｂが形成されており、二つのタンブル流は、シリンダボアの略対向位置に沿って上昇して気筒上部の点火プラグの位置近傍で互いに衝突して、互いに隣接して気筒内中央部へ向かって下降し、その際に、二つのタンブル流の一方又は双方によって、点火プラグの点火ギャップ１ａにおいて発生させたアークＡは、気筒内に形成されている混合気の中央部へ伸ばされる。【選択図】図４
2007146678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒上部に配置された点火プラグを具備し、点火時期において気筒内には互いに反対方向に旋回する二つのタンブル流が形成されており、前記二つのタンブル流は、シリンダボアの略対向位置に沿って上昇して気筒上部の前記点火プラグの位置近傍で互いに衝突して、互いに隣接して気筒内中央部へ向かって下降し、その際に、前記二つのタンブル流の一方又は双方によって、前記点火プラグの点火ギャップにおいて発生させたアークは、気筒内に形成されている混合気の中央部へ伸ばされることを特徴とする火花点火内燃機関。
【請求項２】
前記二つのタンブル流が互いに隣接して気筒内中央部へ向かって下降する時の流速が高い時には、前記流速が低い時に比較して、前記点火プラグの点火エネルギを高めることを特徴とする請求項１に記載の火花点火内燃機関。
【請求項３】
前記点火プラグは、前記アークが伸ばされる際に前記アークが前記点火プラグの電極に衝突しないように前記電極の向きが選択されて配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の火花点火内燃機関。
【請求項４】
前記二つのタンブル流は、吸気ポートから気筒内へ供給された吸気流により吸気行程において形成された一方向に旋回するタンブル流を、圧縮行程においてピストン頂面により圧縮する際に前記二つのタンブル流へ分流させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに一項に記載の火花点火内燃機関。
【請求項５】
前記ピストン頂面には、前記二つのタンブル流をそれぞれに沿わせるための二つのキャビティが形成されていることを特徴とする請求項４に記載の火花点火内燃機関。
【請求項６】
前記二つのタンブル流の一方は、吸気ポートから気筒内へ供給された吸気流により吸気行程において形成され、前記二つのタンブル流の他方は、タンブル流形成手段により形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の火花点火内燃機関。
【請求項７】
ピストン頂面には、前記二つのタンブル流をそれぞれに沿わせるための二つのキャビティが形成されていることを特徴とする請求項６に記載の火花点火内燃機関。
【請求項８】
前記タンブル流形成手段は、気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁であり、前記燃料噴射弁により噴射される燃料の貫徹力により前記他方のタンブル流を形成することを特徴とする請求項６又は７に記載の火花点火内燃機関。
【請求項９】
吸気行程において形成された前記一方のタンブル流が強い時には、前記一方のタンブル流が弱い時に比較して、前記燃料噴射弁により噴射する燃料の貫徹力を強めることを特徴とする請求項８に記載の火花点火内燃機関。
【請求項１０】
吸気行程において形成された前記一方のタンブル流が強い時には、前記一方のタンブル流が弱い時に比較して、前記燃料噴射弁により噴射する燃料の噴射時期を遅角することを特徴とする請求項８に記載の火花点火内燃機関。
【請求項１１】
吸気行程において形成された前記一方のタンブル流が強い時には、前記一方のタンブル流が弱い時に比較して、前記燃料噴射弁により噴射する燃料を増量することを特徴とする請求項８に記載の火花点火内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
均質混合気を火花点火して均質燃焼を実施する火花点火内燃機関が公知である。均質燃焼に際して、良好な均質混合気を形成するために、点火直前に発生するスキッシュ流をタンブル流に衝突させて、タンブル流内へ噴射されている燃料をさらに攪拌することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１４１６７
【特許文献２】特開平６−４２３５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、火花点火内燃機関において、点火プラグは気筒上部に位置しているために、点火時期において点火プラグの点火ギャップは混合気周囲部に位置することとなり、混合気周囲部から燃焼が開始されて火炎が混合気を横断しては反対側の周囲部まで伝播しなければ燃焼が完了せず、燃焼速度をそれほど速くすることはできない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、気筒内に形成された混合気の燃焼速度を速めることができる火花点火内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による請求項１に記載の火花点火内燃機関は、気筒上部に配置された点火プラグを具備し、点火時期において気筒内には互いに反対方向に旋回する二つのタンブル流が形成されており、前記二つのタンブル流は、シリンダボアの略対向位置に沿って上昇して気筒上部の前記点火プラグの位置近傍で互いに衝突して、互いに隣接して気筒内中央部へ向かって下降し、その際に、前記二つのタンブル流の一方又は双方によって、前記点火プラグの点火ギャップにおいて発生させたアークは、気筒内に形成されている混合気の中央部へ伸ばされることを特徴とする。
【０００７】
本発明による請求項２に記載の火花点火内燃機関は、請求項１に記載の火花点火内燃機関において、前記二つのタンブル流が互いに隣接して気筒内中央部へ向かって下降する時の流速が高い時には、前記流速が低い時に比較して、前記点火プラグの点火エネルギを高めることを特徴とする。
【０００８】
本発明による請求項３に記載の火花点火内燃機関は、請求項１又は２に記載の火花点火内燃機関において、前記点火プラグは、前記アークが伸ばされる際に前記アークが前記点火プラグの電極に衝突しないように前記電極の向きが選択されて配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明による請求項４に記載の火花点火内燃機関は、請求項１から３のいずれかに一項に記載の火花点火内燃機関において、前記二つのタンブル流は、吸気ポートから気筒内へ供給された吸気流により吸気行程において形成された一方向に旋回するタンブル流を、圧縮行程においてピストン頂面により圧縮する際に前記二つのタンブル流へ分流させることを特徴とする。
【００１０】
本発明による請求項５に記載の火花点火内燃機関は、請求項４に記載の火花点火内燃機関において、前記ピストン頂面には、前記二つのタンブル流をそれぞれに沿わせるための二つのキャビティが形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明による請求項６に記載の火花点火内燃機関は、請求項１から３のいずれか一項に記載の火花点火内燃機関において、前記二つのタンブル流の一方は、吸気ポートから気筒内へ供給された吸気流により吸気行程において形成され、前記二つのタンブル流の他方は、タンブル流形成手段により形成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明による請求項７に記載の火花点火内燃機関は、請求項６に記載の火花点火内燃機関において、ピストン頂面には、前記二つのタンブル流をそれぞれに沿わせるための二つのキャビティが形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明による請求項８に記載の火花点火内燃機関は、請求項６又は７に記載の火花点火内燃機関において、前記タンブル流形成手段は、気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁であり、前記燃料噴射弁により噴射される燃料の貫徹力により前記他方のタンブル流を形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明による請求項９に記載の火花点火内燃機関は、請求項８に記載の火花点火内燃機関において、吸気行程において形成された前記一方のタンブル流が強い時には、前記一方のタンブル流が弱い時に比較して、前記燃料噴射弁により噴射する燃料の貫徹力を強めることを特徴とする。
【００１５】
本発明による請求項１０に記載の火花点火内燃機関は、請求項８に記載の火花点火内燃機関において、吸気行程において形成された前記一方のタンブル流が強い時には、前記一方のタンブル流が弱い時に比較して、前記燃料噴射弁により噴射する燃料の噴射時期を遅角することを特徴とする。
【００１６】
本発明による請求項１１に記載の火花点火内燃機関は、請求項８に記載の火花点火内燃機関において、吸気行程において形成された前記一方のタンブル流が強い時には、前記一方のタンブル流が弱い時に比較して、前記燃料噴射弁により噴射する燃料を増量することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による請求項１に記載の火花点火内燃機関によれば、点火時期において気筒内には互いに反対方向に旋回する二つのタンブル流が形成されており、二つのタンブル流は、シリンダボアの略対向位置に沿って上昇して気筒上部の点火プラグの位置近傍で互いに衝突して、互いに隣接して気筒内中央部へ向かって下降し、その際に、二つのタンブル流の一方又は双方によって、点火プラグの点火ギャップにおいて発生させたアークは、気筒内に形成されている混合気の中央部へ伸ばされるようになっているために、点火プラグが気筒上部に配置されていても、混合気の中央部が最初に燃焼して、この火炎が未燃の混合気の周囲部へ伝播されて燃焼が完了するために、混合気周囲部から燃焼が開始されて火炎が混合気を横断する一般的な場合に比較して、燃焼速度が速められ良好な燃焼を実現することができる。
【００１８】
本発明による請求項２に記載の火花点火内燃機関によれば、請求項１に記載の火花点火内燃機関において、二つのタンブル流が互いに隣接して気筒内中央部へ向かって下降する時の流速が高い時には、流速が低い時に比較して、点火プラグの点火エネルギを高めるようになっており、それにより、点火プラグの点火ギャップにおいて発生するアークは、途切れることなく、互いに隣接する二つのタンブル流の一方又は双方によって気筒内中央部へ良好に伸ばされる。
【００１９】
本発明による請求項３に記載の火花点火内燃機関によれば、請求項１又は２に記載の火花点火内燃機関において、点火プラグは、アークが伸ばされる際に点火プラグの電極に衝突しないように電極の向きが選択されて配置されており、それにより、点火プラグの点火ギャップにおいて発生するアークは、点火プラグの電極に邪魔されることなく、互いに隣接する二つのタンブル流の一方又は双方によって気筒内中央部へ良好に伸ばされる。
【００２０】
本発明による請求項４に記載の火花点火内燃機関によれば、請求項１から３のいずれかに一項に記載の火花点火内燃機関において、二つのタンブル流は、吸気ポートから気筒内へ供給された吸気流により吸気行程において形成された一方向に旋回するタンブル流を、圧縮行程においてピストン頂面により押圧する際に二つのタンブル流へ分流させるようになっており、二つのタンブル流を簡単に気筒内に形成することができる。
【００２１】
本発明による請求項５に記載の火花点火内燃機関によれば、請求項４に記載の火花点火内燃機関において、ピストン頂面には、二つのタンブル流をそれぞれに沿わせるための二つのキャビティが形成されており、それにより、一方向に旋回するタンブル流をピストン頂面により押圧する際に二つのタンブル流に簡単に分流させることができる。
【００２２】
本発明による請求項６に記載の火花点火内燃機関によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載の火花点火内燃機関において、二つのタンブル流の一方は、吸気ポートから気筒内へ供給された吸気流により吸気行程において形成され、二つのタンブル流の他方は、タンブル流形成手段により形成されるようになっており、確実に二つのタンブル流を形成することができる。
【００２３】
本発明による請求項７に記載の火花点火内燃機関によれば、請求項６に記載の火花点火内燃機関において、ピストン頂面には、二つのタンブル流をそれぞれに沿わせるための二つのキャビティが形成されており、それにより、一方のタンブル流は一方のキャビティに沿って旋回するようになり、他方のキャビティの上方空間に他方のタンブル流を容易に形成することができる。
【００２４】
本発明による請求項８に記載の火花点火内燃機関によれば、請求項６又は７に記載の火花点火内燃機関において、タンブル流形成手段は、気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁であり、燃料噴射弁により噴射される燃料の貫徹力により他方のタンブル流を容易に形成することができる。
【００２５】
本発明による請求項９に記載の火花点火内燃機関によれば、請求項８に記載の火花点火内燃機関において、吸気行程において形成された一方のタンブル流が強い時には、一方のタンブル流が弱い時に比較して、燃料噴射弁により噴射する燃料の貫徹力を強めるようになっており、それにより、噴射燃料により形成される他方のタンブル流も強められ、点火時期において、意図するように、二つのタンブル流を互いに隣接させて気筒内中央部へ向かって下降させることができる。
【００２６】
本発明による請求項１０に記載の火花点火内燃機関によれば、請求項８に記載の火花点火内燃機関において、吸気行程において形成された一方のタンブル流が強い時には、一方のタンブル流が弱い時に比較して、燃料噴射弁により噴射する燃料の噴射時期を遅角するようになっており、それにより、点火時期までの比較的短い期間によって噴射燃料により形成される他方のタンブル流が強く維持され、点火時期において、意図するように、二つのタンブル流を互いに隣接させて気筒内中央部へ向かって下降させることができる。
【００２７】
本発明による請求項１１に記載の火花点火内燃機関によれば、請求項８に記載の火花点火内燃機関において、吸気行程において形成された一方のタンブル流が強い時には、一方のタンブル流が弱い時に比較して、燃料噴射弁により噴射する燃料を増量するようになっており、それにより、噴射燃料により形成される他方のタンブル流も強められ、点火時期において、意図するように、二つのタンブル流を互いに隣接させて気筒内中央部へ向かって下降させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１から図３は本発明による火花点火内燃機関の第一実施形態を示す概略縦断面図であり、図１は吸気行程末期を、図２は圧縮行程初期を、図３は圧縮行程中期を、それぞれ示している。これらの図において、１は気筒上部の略中心に配置された点火プラグであり、２はピストンである。吸気ポート及び排気ポートは図示されていない。ピストン２の頂面には、排気ポート側に偏在する第一キャビティ２ａと、吸気ポート側に偏在する第二キャビティ２ｂとが隣接して形成されている。第一キャビティ２ａ及び第二キャビティ２ｂは、図示されたように、いずれも部分円弧形状断面を有しており、第二キャビティ２ｂの方が第一キャビティ２ａより大きくされている。
【００２９】
本実施形態において、燃料噴射弁は、各気筒の吸気ポートに配置され、吸気行程と同期して、又は、吸気行程前の排気行程等に燃料を噴射し、こうして噴射された燃料は吸気行程において吸気と共に気筒内へ供給され、点火時期において気筒内には均質混合気が形成されるようになっている。もちろん、燃料噴射弁を気筒内に配置して、主に吸気行程末期に気筒内へ直接的に燃料を噴射して均質混合気を形成するようにしても良い。
【００３０】
本実施形態において、図１に示すように、吸気行程末期には、気筒内へ供給された吸気流によって、シリンダボアの排気ポート側を下降して吸気ポート側を上昇し、気筒内を縦方向に旋回するタンブル流３が形成される。このように気筒内に形成されたタンブル流３は、圧縮行程においてピストン２の頂面により押圧されると、図２に示すように、ピストン頂面に形成された第一キャビティ２ａと第二キャビティ２ｂとの間の楔形状部により強制的に第二キャビティ２ｂの部分円弧形状に沿う主流３ｂと、第一キャビティ２ａの部分円弧形状に沿う副流３ａとに分流される。これら主流３ｂ及び副流３ａは、吸気行程中期には、シリンダボアの互いに対向する排気ポート側位置及び吸気ポート側位置に沿ってそれぞれ上昇して気筒上部略中心の点火プラグ１の位置近傍で互いに衝突して、互いに隣接して気筒内中央部へ向かって下降するような互いに反対方向に旋回する二つのタンブル流３ｂ及び３ａとなる。
【００３１】
一般的に、点火プラグ１は気筒上部に配置され、それほど気筒内へ突出させることはできない。それにより、点火プラグ１の点火ギャップは、気筒内全体に形成された均質混合気の周囲部内に位置して、均質混合気の周囲部から燃焼が開始されることとなる。こうして、周囲部で発生した火炎が均質混合気を横断して反対側の周囲部まで伝播しないと燃焼が完了せず、燃焼速度をそれほど速くすることはできない。
【００３２】
これに対して、本実施形態では、前述したように、気筒内には圧縮行程において二つのタンブル流３ａ及び３ｂが形成されおり、これら二つのタンブル流は、圧縮行程末期の点火時期においても、点火プラグ１の位置近傍で互いに衝突して、互いに隣接して気筒内中央部（三次元的な中央部）へ向かって下降し、その際に、図４に示すように、点火プラグ１の点火ギャップ１ａにおいて発生させたアークＡを気筒内に形成されている混合気の中央部へ伸ばすようになっているために、点火プラグ１が気筒上部に配置されていても、混合気の中央部が最初に燃焼して、この火炎が未燃の混合気の周囲部へ伝播されて燃焼が完了するために、混合気周囲部から燃焼が開始されて火炎が混合気を横断する一般的な場合に比較して、燃焼速度が速められ良好な均質燃焼を実現することができる。
【００３３】
前述した図４は点火時期における点火プラグ１近傍の拡大図であり、二つのタンブル流３ａ及び３ｂは、点火時期において、点火プラグ１近傍における点火プラグ１より僅かに排気ポート側で互いに衝突している。それにより、主流により形成された一方のタンブル流３ｂは、点火プラグ１の点火ギャップ１ａを通過し、その直後の他方のタンブル流３ａとの衝突により、他方のタンブル流と隣接して気筒内中央部へ向かって下降している。こうして、点火プラグ１の点火ギャップ１ａにおいて発生したアークＡは、一方のタンブル流３ｂによって、僅かに横方向に伸ばされ、その後に下方向に伸ばされるようになる。
【００３４】
図５は図４の右側面図であり、同図に示すように、点火プラグ１は、一方の電極として中心電極１ｂと他方の電極としてＬ字形電極１ｃとを有しており、それにより、点火ギャップ１ａには三方向の開口が設けられている。本実施形態において、点火ギャップ１ａの三方向の開口のうちの互いに対向する二つの開口１ｄ及び１ｅを一方のタンブル流３ｂが通過するように（図示したように、Ｌ字形電極の幅方向面がタンブル流３ｂと完全に平行となっていなくても良い。）、点火プラグ１の電極向きが選択されているために、アークＡは、Ｌ字形電極１ｃに邪魔されることなく、前述したように途切れることなく気筒内中央部まで良好に伸ばされる。点火プラグ１は、もちろん、図５が図４の左側面図となるように電極向きが選択されても良い。
【００３５】
点火プラグ１は、二つのタンブル流３ａ及び３ｂが、点火時期において、点火プラグ１近傍における点火プラグ１より僅かに吸気ポート側で互いに衝突するように位置させても良い。この場合には、副流により形成された他方のタンブル流３ａが、点火プラグ１の点火ギャップ１ａを、一方のタンブル流３ｂとの衝突直前に通過するようになり、点火プラグ１の点火ギャップ１ａにおいて発生したアークＡは、他方のタンブル流３ａによって、僅かに横方向に伸ばされ、その後、下方向に伸ばされるようになる。
【００３６】
また、図６は、図５に相当する別の点火プラグ１’の側面図であり、この点火プラグ１’は下方に延在する二つの電極１ｂ’及び１ｃ’を有しており、二つの電極の間の点火ギャップ１ａ’は、下方の開口を有している。このような点火プラグ１’は、前述の点火プラグ１と同様に配置しても良いが、二つのタンブル流３ａ及び３ｂが、点火時期において、点火プラグ１位置で衝突するように位置させても良い。この場合において、アークＡは、いずれの電極にも邪魔されることなく、衝突後の一方のタンブル流３ｂ又は他方のタンブル流３ａによって直接的に下方向に伸ばされるようになる。
【００３７】
ところで、吸気行程において気筒内に形成されるタンブル流は、機関運転状態によって強さが変化する。例えば、一般的には、吸気量が多くなる高回転側ほど、又は、高負荷側ほど強くなる。また、例えば、吸気ポートにタンブル流制御弁が設けられている場合には、吸気量が比較的少ない時にタンブル流制御弁によって吸気ポートを絞り、それにより、気筒内に強いタンブル流が形成されることもある。こうして、機関運転状態の変化によって圧縮行程末期の点火時期における二つのタンブル流が強くなると、点火プラグの点火エネルギを一定としていると、二つのタンブル流３ａ及び３ｂの一方又は双方によって伸ばされる際にアークＡが途切れることがある。それにより、二つのタンブル流３ａ及び３ｂが互いに隣接して気筒内中央部へ向かって下降する時の流速が高いほど、点火プラグ１の点火エネルギを高めて、気筒内中央部へ伸ばされるアークＡが途切れないようにすることが好ましい。
【００３８】
図７から図９は本発明による火花点火内燃機関の第二実施形態を示す概略縦断面図であり、図７は圧縮行程初期を、図８は図７より僅かに遅角側の圧縮行程初期を、図９は圧縮行程中期を、それぞれ示している。これらの図において、１０は気筒上部に配置された点火プラグであり、２０はピストンである。吸気ポート及び排気ポートは図示されていない。ピストン２０の頂面には、排気ポート側に偏在する第一キャビティ２０ａと、吸気ポート側に偏在する第二キャビティ２０ｂとが隣接して形成されている。第一キャビティ２０ａ及び第二キャビティ２０ｂは、第一実施形態と同様に部分円弧形状断面を有している。また、第一キャビティ２０ａは、第一実施形態の第一キャビティ２ａに比較して小さくされ、第二キャビティ２０ｂは、第一実施形態の第二キャビティ２ｂに比較して大きくされている。４０は気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁である。
【００３９】
本実施形態において、第一実施形態と同様に、吸気行程末期には、気筒内へ供給された吸気流によって、シリンダボアの排気ポート側を下降して吸気ポート側を上昇し、気筒内を縦方向に旋回するタンブル流が形成される。このように気筒内に形成されたタンブル流３０ｂは、圧縮行程においてピストン２０の頂面により押圧されると、図７に示すように、本実施形態のピストン２０の頂面に形成された第一キャビティ２０ａが比較的小さくされているために、第一実施形態のように第一キャビティ２０ａに沿って分流することなく、第二キャビティ２０ｂの部分円弧形状に沿ってだけ旋回するようになる。それにより、第一キャビティ２０ａの上方にはタンブル流の存在しない空間が形成される。
【００４０】
こうして、圧縮行程初期において、気筒内にタンブル流の存在しない空間が形成されると、図８に示すように、燃料噴射弁４０は、この空間内におけるタンブル流３０ｂとの境へ向けて燃料Ｆを噴射する。この噴射燃料Ｆの貫徹力により空間内の吸気は噴射燃料Ｆと共に流動し、ピストン２０の頂面に形成された第一キャビティ２０ａの円弧形状に沿って偏向されることにより、既に気筒内を旋回する一方のタンブル流３０ｂとは反対方向に旋回する他方のタンブル流３０ａが形成される。
【００４１】
これら二つのタンブル流３０ａ及び３０ｂは、図９に示すように、吸気行程中期には、シリンダボアの互いに対向する排気ポート側位置及び吸気ポート側位置に沿って上昇して気筒上部略中心の点火プラグ１の位置近傍で互いに衝突して、互いに隣接して気筒内中央部へ向かって下降するようになる。こうして、第一実施形態と同様に、点火時期において、互いに隣接して気筒内中央部へ向かって下降する二つのタンブル流の一方又は双方によって、点火プラグ１の点火ギャップ１ａにおいて発生させたアークＡは、気筒内に形成されている混合気の中央部へ伸ばされ、点火プラグ１が気筒上部に配置されていても、混合気の中央部が最初に燃焼して、この火炎が未燃の混合気の周囲部へ伝播されて燃焼が完了するために、混合気周囲部から燃焼が開始されて火炎が混合気を横断する一般的な場合に比較して、燃焼速度が速められ良好な均質燃焼を実現することができる。
【００４２】
本実施形態においては、前述したように、圧縮行程初期からの燃料噴射によって、排気ポート側の他方のタンブル流３０ａを形成するようになっており、必要燃料量の全てをこの時期に噴射すると、気筒内の排気ポート側に燃料が偏在することがあるために、必要燃料量の一部を吸気行程においてタンブル流３０ｂ内へ燃料を噴射し、気筒内の吸気ポート側へも燃料を確実に分散させることが好ましい。
【００４３】
また、吸気行程において気筒内に形成されるタンブル流の強さは前述したように機関運転状態によって変化するために、このタンブル流の強さに合わせて、噴射燃料により形成されるタンブル流の強さを強くしないと、点火時期における二つのタンブル流の衝突位置が変化し、意図するように、点火プラグ１の点火ギャップにおいて発生させたアークを気筒内中央部へ伸ばすことができなくなる。それにより、吸気行程において形成された一方のタンブル流３０ｂが強いほど、燃料噴射弁４０により噴射する燃料の貫徹力を強めるようにして、噴射燃料により形成される他方のタンブル流３０ａを強めることが好ましい。
【００４４】
また、吸気行程において形成された一方のタンブル流３０ｂが強いほど、燃料噴射弁４０による燃料噴射終了時期を遅角して、点火時期までの時間を短くし、形成された他方のタンブル流３０ａが強いまま減衰し難くすることが好ましい。しかしながら、噴射燃料がピストン頂面に多量に付着しないように、燃料噴射終了時期を遅角し過ぎないようにすることが好ましい。また、前述したように、必要燃料量が吸気行程噴射と圧縮行程噴射とに分けられる場合には、吸気行程において形成された一方のタンブル流３０ｂが強いほど、圧縮行程噴射の噴射燃料量を多くして、噴射燃料により形成される他方のタンブル流３０ａを強くするようにしても良い。
【００４５】
本実施形態においても、二つのタンブル流３０ａ及び３０ｂが互いに隣接して気筒内中央部へ向かって下降する時の流速が高いほど、点火プラグ１０の点火エネルギを高めて、気筒内中央部へ伸ばされるアークＡが途切れないようにすることが好ましい。
【００４６】
本実施形態は、圧縮行程初期に形成されたタンブル流が存在しない空間に他方のタンブル流３０ｂを新たに形成するためのタンブル流形成手段として、燃料噴射弁４０による噴射燃料を利用したが、これは本発明を限定するものではない。例えば、空気又は排気ガス等を気筒内へ噴射する気体噴射弁を設けて、この気体噴射弁により圧縮行程初期、中期、又は、末期において噴射される気体によって他方のタンブル流３０ａを形成するようにしても良い。
【００４７】
本実施形態における燃料噴射弁は、比較的強い貫徹力を有して燃料を噴射するものであれば良く、燃料噴霧形状は任意であり、例えば、中実円錐形状、柱状、偏平形状、円弧又は折れ線断面形状等とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による火花点火内燃機関の第一実施形態における吸気行程末期を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明による火花点火内燃機関の第一実施形態における圧縮行程初期を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明による火花点火内燃機関の第一実施形態における圧縮行程中期を示す概略縦断面図である。
【図４】本発明による火花点火内燃機関の第一実施形態における点火時期の点火プラグ近傍を示す拡大断面図である。
【図５】図４の点火プラグの右側面図である。
【図６】図５に相当するもう一つの点火プラグの側面図である。
【図７】本発明による火花点火内燃機関の第二実施形態における圧縮行程初期を示す概略縦断面図である。
【図８】本発明による火花点火内燃機関の第二実施形態における図７より僅かに遅角側の圧縮行程初期を示す概略縦断面図である。
【図９】本発明による火花点火内燃機関の第二実施形態における圧縮行程中期を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１，１’，１０    点火プラグ
２，２０    ピストン
３ａ，３０ａ    タンブル流
３ｂ，３０ｂ    タンブル流
４０    燃料噴射弁
【図１】
2007146678.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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