(57)【要約】【課題】  内燃機関において運転状態に基づくバラツキを低減して燃焼状態を適正化する。【解決手段】  エンジン１に取り付けられ、エンジン１の燃焼室５０内に中心電極６４及び接地電極６５が露出する点火プラグ６０を備え、接地電極６５の向きが、エンジン１の運転状態に応じて可変である、内燃機関の点火プラグ構造。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に取り付けられ、前記内燃機関の燃焼室内に中心電極及び接地電極が露出する点火プラグを備え、
前記接地電極の向きが、前記内燃機関の運転状態に応じて可変である、
内燃機関の点火プラグ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の内燃機関の点火プラグ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来のガソリンエンジンの燃焼室周辺の構成を示す図である。図５に示すように、エンジン１００は、シリンダブロック１０、シリンダブロック１０の上方に位置するシリンダヘッド２０、シリンダブロック１０内を往復するとともに図示しないコンロッドに連結されるピストン３０を主要な構成として備える。シリンダヘッド２０においては、ピストン３０のピストンヘッド３１とともに燃焼室５０を形成する内壁２０ｘ並びに燃焼室５０と連通する吸気ポート２１ｘ及び排気ポート２２ｘが形成される。なお，図中においてはシリンダブロック１０及びシリンダヘッド２０を断面図として示した。
【０００３】
燃焼室５０内には吸気バルブのバルブヘッド４１ｂが、図示しないカム等の機構により動作するバルブステム４１ａにより上下動自在に固定される。同様に、燃焼室５０内には、排気バルブのバルブヘッド４２ｂがバルブステム４２ａにより上下動自在に固定される。
【０００４】
更に、シリンダヘッド２０においては燃焼室５０の天井の直上に取付孔２１ｙが開口されており、取付孔２１ｙには点火プラグ６０が装着される。
【０００５】
点火プラグ６０は、導電性のハウジング６１、ハウジング６１と同軸に形成された絶縁体のガイシ６２、ハウジング６１と同軸に形成されるとともに、ガイシ６２を介してハウジング６１と絶縁されたターミナル６３とを有し、ターミナル６３はエンジン１００の上方にて図示しない点火装置と電気的に接続される。
【０００６】
点火プラグ６０においてハウジング６１の先端は燃焼室５０の天井に露出し、ターミナル６３と電気的に接続された中心電極６４及び、ハウジング６１と電気的に接続された接地電極６５を備える。点火装置よりターミナル６３を介して中心電極６４及び接地電極６５との間で放電が行われることにより、吸気ポート２１ｘから導入された燃料と空気の混合気は着火され、燃焼する（例えば、特許文献１、図７等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１９６５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の技術においては、以下のような課題があった。すなわち、混合気の燃焼状態を良好に保つ手法として、エンジン１００の燃焼室５０において点火プラグ６０の向きを予め調整することが知られており、特許文献１においては、接地電極６５の先端６５ａの向きが一定になるように、取付孔２１ｙに溝を設け、点火プラグ６０のハウジング６１に当該溝に対応する突起を設けた構成としている。
【０００９】
しかしながら、エンジン１００の燃焼状態は、点火プラグ６０の向きのみならず、エンジン１００の運転状態に応じたバラツキがあることが見いだされた。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ガソリンエンジンのような内燃機関において、運転状態に基づくバラツキを低減して燃焼状態を適正化することが可能な内燃機関の点火プラグ構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の側面は、内燃機関に取り付けられ、前記内燃機関の燃焼室内に中心電極及び接地電極が露出する点火プラグを備え、前記接地電極の向きが、前記内燃機関の運転状態に応じて可変である、内燃機関の点火プラグ構造である。
【００１２】
なお、本発明は、他の側面として、前記接地電極の向きは、前記移動体が低負荷で運転されている場合は前記内燃機関のクランク軸の方向に沿って固定され、前記移動体が高負荷で運転されている場合は前記内燃機関のクランク軸の方向に直交する向きにて固定されるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上のような本発明は、内燃機関において運転状態に基づくバラツキを低減して燃焼状態を適正化することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の点火プラグ構造の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態に係る内燃機関の点火プラグ構造の構成を示す断面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態に係る内燃機関の点火プラグ構造の作用を示す図（ｂ）本発明の実施の形態に係る内燃機関の点火プラグ構造の作用を示す図（ｃ）本発明の実施の形態に係る内燃機関の点火プラグ構造の作用を示す図（ｄ）本発明の実施の形態に係る内燃機関の点火プラグ構造の作用を示す図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態に係る内燃機関の点火プラグ構造の作用を示す図（ｂ）本発明の実施の形態に係る内燃機関の点火プラグ構造の作用を示す図（ｃ）本発明の実施の形態に係る内燃機関の点火プラグ構造の作用を示す図（ｄ）本発明の実施の形態に係る内燃機関の点火プラグ構造の作用を示す図
【図５】従来の内燃機関の燃焼室近傍の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１及び図２は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の点火プラグ構造を有するエンジンの構成を示す断面図である。ただし、図５に示す従来例と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。また、ピストン３０にコンロッドを介して連結される、図示されないクランクシャフトは、図の表示面に直交する方向に延出して配置される。
【００１７】
本実施の形態の内燃機関の点火プラグ構造を有するエンジン１においては、点火プラグ６０は取付孔２１ｙに対し、所定のトルク圧により、気密性を保持した状態で回動自在に固定される。更に、各図に示すように、アクチュエータ７０は、取付孔２１ｙにおいて点火プラグ６０と同軸配置されて点火プラグ６０に装着されるとともに、中心電極６４を回転軸Ａと一致させて、点火プラグ６０を中心電極６４周りの任意角にて回転させる手段である。
【００１８】
例えば、図１に示すように、点火プラグ６０は接地電極６５の先端６５ａを排気ポート２２ｘ側に向けている状態から、アクチュエータ７０の動作により、図２に示すように、先端６５ａを吸気ポート２１ｘ側に向けることができる。なお、アクチュエータ７０は、図示しないエンジンＥＣＵからの制御に基づき、後述するエンジン１の運転状態に応じて動作する。
【００１９】
以上の構成において、エンジン１は本発明の内燃機関に相当し、点火プラグ６０は本発明の点火プラグに相当し、燃焼室５０は本発明の燃焼室に相当し、中心電極６４及び接地電極６５は、それぞれ本発明の中心電極及び接地電極に相当する。
【００２０】
以上の構成を有する本実施の形態の内燃機関の点火プラグ構造は、エンジン１の運転状態に応じて動作するアクチュエータ７０により、点火プラグ６０の向きを燃焼室５０内にて可変としたことを特徴とする。
【００２１】
すなわち、エンジン１の燃焼状態は燃焼室５０における渦流の形状に基づき定まり、渦流は燃焼室５０内にて点火プラグ６０と干渉することから、点火プラグ６０の接地電極６５の先端６５ａの配置が渦流の良好な形状に影響を与えると考えられるところ、渦流の形状は、エンジン１の運転状態にも依存することを本発明者は見いだした。
【００２２】
本発明は、上記の考察に基づきなされたものであり、点火プラグ６０を燃焼室５０内にて中心電極６４を回転軸に一致させて接地電極６５の先端６５ａの配置をエンジン１の運転状態に応じて異ならせるようにしている。これにより、エンジン１の運転状態に応じた渦流の形状のバラツキを補償して、運転状態に基づくバラツキを低減して燃焼状態を適正化することが可能となる。なお、エンジン１の運転状態の例としては、エンジンの回転数やトルク等を挙げることができる。
【００２３】
次に、図３及び４を参照して、エンジンの回転数を高負荷域と低負荷域に二分した場合における点火プラグ６０の向きと、燃焼室５０における燃焼状態との関係を説明する。
【００２４】
図３は、エンジンが低負荷状態として燃焼サイクルが６０サイクル平均にあるときにおける、燃焼室５０内における火炎の伝播速度をプロットした状態を示す図である。各図中においてＦｒ、Ｒｒはエンジン１のクランクシャフトに沿った車両の前方、後方を示し、ＩＮはＥＸそれぞれ吸気ポート２１ｘ、排気ポート２２ｘの位置に対応し、図３（ａ）は接地電極６５の先端６５ａをＦｒ側に一致させた状態を、図３（ｂ）、３（ｃ）、３（ｄ）は先端６５ａをそれぞれＲｒ側、ＥＸ側、ＩＮ側に一致させた状態を示す。
【００２５】
図３（ｃ）（ｄ）と図３（ａ）（ｂ）とを比較して、接地電極６５をクランクシャフトに直交した状態に配置した場合のほうが平行に配置した場合よりも火炎伝播速度は大きくなり、良好な燃焼状態が得られた。
【００２６】
次に、図４は、エンジンが高負荷状態として燃焼サイクルが１００サイクル平均にあるときにおける、燃焼室５０内における火炎の伝播速度をプロットした状態を示す図であり、図４（ａ）〜（ｄ）における各符号、数値は図３と同一内容を示す。
【００２７】
図４（ａ）（ｂ）と図４（ｃ）（ｄ）とを比較して、接地電極６５をクランクシャフトに平行に配置した場合のほうが平行に配置した場合よりも火炎伝播速度は大きくなり、良好な燃焼状態が得られた。
【００２８】
以上のように、本発明の実施の形態の内燃機関の点火プラグ構造によれば、エンジン１の運転状態に応じて動作するアクチュエータ７０により、点火プラグ６０の向きを燃焼室５０内にて可変としたことにより、内燃機関において運転状態に基づくバラツキを低減して燃焼状態を適正化することが可能となる。
【００２９】
しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００３０】
上記の説明においては、アクチュエータ７０の駆動は、エンジンの負荷状態に基づき行うものとしたが、トルクその他の状態を参照して行うようにしてもよい。また、点火プラグ６０を回転させるアクチュエータ７０は、電動、油圧その他任意の周知慣用の技術的手段を用いればよい。
【００３１】
更に、本発明は、ガソリンエンジンの他、ディーゼルエンジンその他任意の種類の内燃機関において実施してもよく、自動車、ハイブリッド自動車、二輪車、船舶他、内燃機関により動作する任意の輸送機器において実施してもよい。
【００３２】
以上のように、本発明は、内燃機関の点火プラグ構造であって、内燃機関に取り付けられ、前記内燃機関の燃焼室内に中心電極及び接地電極が露出する点火プラグを備え、前記接地電極の向きが、前記内燃機関の運転状態に応じて可変であるものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。
【００３３】
したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のような本発明は、内燃機関において運転状態に基づくバラツキを低減して燃焼状態を適正化することが可能になるという効果を奏し、例えばガソリンエンジンを搭載した車両への適用において有用である。
【符号の説明】
【００３５】
１  エンジン
２１ｘ  吸気ポート
２１ｙ  取付孔
２２ｘ  排気ポート
３０  ピストン
５０  燃焼室
６０  点火プラグ
６４  中心電極
６５  接地電極
６５ａ  先端
７０  アクチュエータ
【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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