JP4379370B2 - 内燃機関の燃焼室構造 - Google Patents
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Description
このスプレーガイド直噴エンジンは、点火プラグへ向けて燃料を直接的に噴射することで、燃焼室内に層状希薄状態を形成することができる筒内噴射型のガソリンエンジンであって、例えば、以下の特許文献1においてその技術が開示されている。
図8は、一般的なスプレーガイド方式の直噴エンジン(以下、「スプレーガイド直噴エンジン」という)100の燃焼室101を主に示す模式的な断面図である。
また、シリンダヘッド102には、吸気ポート106を開閉する吸気バルブ107と排気ポート108を開閉する排気バルブ109とが設けられ、さらに、このシリンダヘッド102には、吸気ポート106と排気ポート108との間に燃焼室101へ突出するように点火プラグ110とインジェクタ111とが設けられている。
また、点火プラグ110の下端110a側には、中心電極112および側極113が設けられ、これらの中心電極112と側極113との間でスパークを生じさせるようになっている。
つまり、点火プラグ110には雄ネジ部110bが形成され、この雄ネジ部110bがシリンダヘッド102に形成された雌ネジ部102bに螺合されることで、点火プラグ110がシリンダヘッド102に固定されるようになっているが、この雄ネジ部110bと雌ネジ部102bとの螺合が完了した時点で、側極113の先端(即ち、点火プラグ110の一端)110aがどのような方向で配設されているかは、点火プラグ110の雄ネジ部110bやシリンダヘッド102の雌ネジ部102bによってまちまちである。
また、符号A102で示す領域は図10で示すように点火プラグ107の取り付け角度を90度あるいは270度とした場合に燃焼が安定する燃料噴射時期を示している。
つまり、点火プラグ110の取り付け角度が一定とはならないことを考慮した上で、エンジン100の燃焼安定性を確保するためには、これら領域A101〜A103がオーバラップする領域A100の範囲内でしか燃料噴射時期および点火時期を制御することができないということになる。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、燃焼安定性が損なわれる事態を未然に防ぐことができる、筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造を提供することを目的とする。
また、請求項4記載の本発明の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造は、請求項1〜3の何れか1項に記載の内容において、該連通部が複数設けられていることを特徴としている。
また、万が一、碍子部(絶縁部)がカーボン汚損した場合でも燃焼室内で生じた火炎が連通部を通じて碍子部に到達するので、付着したカーボンを焼ききることが可能となる。これにより、点火プラグのスパーク性能の低下を防ぎ、燃焼安定性の低下を防ぐことができる。
また、中心電極がその先端部を除いて中心電極絶縁部によって被覆され、また、この中心電極絶縁部に対向する位置に連通部が形成されており、その位置が中心電極の先端部を含まないので、万が一、十分に霧化していない燃料が連通部を通過したとしても、この燃料が中心電極に到達することを防ぐことができる(請求項1)。
また、被噴射部が中心電極の全周を取り囲むように形成されているので、点火プラグの取り付け角度に関わらず、安定した燃焼を確保することができる(請求項2)。
また、側極を被噴射部に設けることで、点火プラグの生産性を高めることとともに、側極が連通部を阻害することがない(請求項5)。
シリンダヘッド12には、吸気ポート15を開閉する吸気バルブ16と、排気ポート17を開閉する排気バルブ18とがそれぞれ設けられるとともに、吸気ポート15と排気ポート17との間には、燃焼室11へ突出するように、点火プラグ20とインジェクタ19とが近接して設けられている。
また、この点火プラグ20には、雄ネジが形成された金属製のケース部25が設けられ、シリンダヘッド12に形成された雌ネジ部12Aに対して螺合できるようになっている。
また、このシュラウド23は、中心電極21の全周を取り囲んで形成されており、さらに、ケース部25と一体に形成されている。
本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
また、中心電極21に近接して形成されたシュラウド23は高温となっているため、この高温のシュラウド23により、インジェクタ19から噴射されたガソリンが受け止められることにより、霧化されているガソリンはもとより、十分に霧化されていないガソリンであっても気化させることができ、さらに、この気化したガソリンを穴部26を通じて中心電極21近傍に到達させることができるため、スプレーガイド直噴エンジン10燃焼安定性を向上させることができる。
この点について、図4〜図6を用いて説明すると、例えば、図4に示すように、側極22の先端22aがインジェクタ19からのガソリンGの噴射方向とは反対に配設された場合(点火プラグ20取り付け角度=0度)と、図5に示すように、側極22の先端22aがガソリンGの噴射方向に対して直交するように配設された場合(点火プラグ20取り付け角度=90または270度)と、図6に示すように、側極22の先端22aがガソリンGの噴射方向と同じになるように配設された場合(点火プラグ20取り付け角度=180度)と、それぞれ点火プラグ20の取り付け角度がまちまちである場合でも、実質的に同様の燃焼特性を得ることができる。
また、中心電極21がその先端部を除いて碍子部24によって被覆され、また、この碍子部24に対向する位置に穴部26が形成されているので、万が一、十分に霧化していないガソリンが穴部26を通過したとしても、このガソリンが中心電極21に到達することを防ぐことができる。
また、穴部26を複数設けることにより、シュラウド23に受け止められて気化したガソリンを容易に中心電極近傍21へ到達させることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、上述の実施形態においては、穴部26を円形とした場合を例にとって説明したが、円形に限定するものではなく、例えば、楕円形や多角形の穴やスリットとしてもよい。
11 燃焼室
19 インジェクタ(燃料噴射弁)
20 点火プラグ
21 中心電極
23 シュラウド(被噴射部)
24 碍子部(中心電極絶縁部)
25 ケース部
26 穴部
Claims (5)
- 筒内噴射型内燃機関の燃焼室に向けて突設された一端側に中心電極を備えた点火プラグと、該点火プラグの該一端側に指向して燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた、筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造であって、
該点火プラグの該一端側において該中心電極に近接し且つ該中心電極と該燃料噴射弁との間に形成され、該燃料噴射弁から噴射される燃料を受け止める被噴射部と、
該中心電極の先端部を除いて該中心電極を被覆する中心電極絶縁部と、
該被噴射部に形成され該中心電極側と該燃料噴射弁側とを連通させる連通部とを備え、
該連通部が、該中心電極の先端部を除く位置であって該中心電極絶縁部に対向する該位置に形成されている
ることを特徴とする、筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造。 - 該被噴射部が、該中心電極の全周を取り囲んで形成されている
ことを特徴とする、請求項1記載の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造。 - 該点火プラグの側面外周に形成され該燃焼室に対して該点火プラグを固定するケース部が設けられ、
該被噴射部が、該ケース部と一体に形成されている
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造。 - 該連通部が複数設けられている
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造。 - 該中心電極と対向して位置する側極が、該被噴射部に設けられている
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造。
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