JP5537323B2

JP5537323B2 - エンジン

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Publication number: JP5537323B2
Application number: JP2010176643A
Authority: JP
Inventors: 洋輔白神; 誠一伊藤; 裕紀佐藤; 俊作中井; 宏二山中; 正行田村; 俊和清水
Original assignee: Denso Corp; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: JP2012036796A

Description

本発明は、点火点を覆うプラグカバー内に点火室が形成された点火プラグがシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに備えられているエンジンに関する。

上記のようなエンジンに備えられる点火プラグは、プラグ本体にプラグカバーを設けることによりプラグカバー内に点火点を有する点火室を形成している。そして、上記のようなエンジンでは、点火プラグの点火室と燃焼室とを単数又は複数の連通孔にて連通させるように、点火プラグをシリンダヘッドに装着させている。そして、燃焼室に給気された希薄混合気等の混合気をピストンの上昇により圧縮し、その圧縮された混合気を連通孔を通して点火室に流入させている。点火室に流入された混合気は、点火プラグにより火花点火されて燃焼し、その燃焼により形成された火炎が連通孔を通して燃焼室に噴出される。このように、従来のエンジンでは、燃焼室から点火室への混合気の流入及び点火室から燃焼室への火炎の噴出を単数又は複数の連通孔により行うことで、燃焼室に給気された混合気を燃焼させるようにしている（例えば、特許文献１、２参照。）。

特開２００７−７７９０２号公報特開２００７−４０１７４号公報

上記のようなエンジンでは、始動時等のようにエンジン負荷が低負荷であると、エンジン負荷が高負荷である場合に比べて、点火室内の温度が十分に高くならず、点火室内の混合気に着火し難くなる。一方、点火室内の温度が上がり易くなるように、点火プラグのプラグカバーを燃焼室に突出させる突出量を大きくすると、エンジン負荷が高負荷である場合に、点火室内の温度が高温になり過ぎて、所望の点火時期よりも前に混合気が自着火する現象（以下、この現象を過早着火と略称する）が発生する場合がある。このように、過早着火が発生すると、エンジン筒内の圧力が異常上昇し、ノッキングを誘発して、エンジン損傷に繋がる可能性がある。

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、エンジン負荷が低負荷であっても高負荷であっても、点火室内の混合気を適切に着火することができるとともに、過早着火の発生を防止することができるエンジンを提供する点にある。

本発明に係るエンジンの特徴構成は、点火点を覆うプラグカバー内に点火室が形成された点火プラグがシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに備えられているエンジンにおいて、
前記点火プラグが、前記シリンダヘッド側から前記燃焼室に前記プラグカバーを突出させて前記点火室と前記燃焼室とを前記連通孔にて連通させるように前記シリンダヘッドに装着され、エンジン負荷を検出自在なエンジン負荷検出手段と、そのエンジン負荷検出手段にて検出したエンジン負荷の高低に応じて、前記燃焼室に突出させる前記プラグカバーの突出量を調整自在な突出量調整手段とが備えられ、
前記点火プラグは、前記燃焼室の圧力変化により前記燃焼室に対して出退移動自在に備えられ、前記突出量調整手段は、前記点火プラグの出退移動を規制する規制状態と前記点火プラグの出退移動を許容する許容状態とに切換自在に構成されている点にある。

本特徴構成によれば、エンジン負荷検出手段にてエンジン負荷を検出すると、突出量調整手段が、例えば、エンジン負荷検出手段にて検出したエンジン負荷が低いときには、燃焼室に突出させるプラグカバーの突出量を大きく調整し、逆に、エンジン負荷検出手段にて検出したエンジン負荷が高いときには、燃焼室に突出させるプラグカバーの突出量を小さく調整して、プラグカバーを燃焼室に突出させる突出量をエンジン負荷の高低に応じて調整することができる。
したがって、上述の本発明に係るエンジンの運転方法で述べた如く、エンジン負荷が低いときには、プラグカバーの突出量を大きく、逆に、エンジン負荷が高いときには、プラグカバーの突出量を小さくなるように、プラグカバーの突出量を調整できるので、エンジン負荷が低負荷であっても高負荷であっても、点火室内の混合気を適切に着火することができるとともに、過早着火の発生を防止することができる。
更に、本特徴構成によれば、点火プラグが、燃焼室の圧力変化により燃焼室に対して出退移動することで、燃焼室に突出させるプラグカバーの突出量を変化させることができる。例えば、エンジン負荷が高くなると燃焼室の圧力も高くなるというように、エンジン負荷と燃焼室の圧力との間に相対関係が成立するので、燃焼室の圧力変化により燃焼室に対して点火プラグを出退移動させることで、エンジン負荷の高低に応じて、燃焼室に突出させるプラグカバーの突出量を変化させることができる。そして、突出量調整手段が許容状態に切り換えることで、燃焼室の圧力変化により点火プラグを燃焼室に対して出退移動させて、プラグカバーの突出量をエンジン負荷に応じた所望の突出量に変化させることができ、その所望の突出量に変化させた状態で突出量調整手段が規制状態に切り換えることで、点火プラグの出退移動を規制して、プラグカバーの突出量をエンジン負荷に応じた所望の突出量に維持することができる。
このように、燃焼室の圧力変化を利用しながら、突出量調整手段を規制状態と許容状態とに切り換えるという簡易な構成により、プラグカバーの突出量をエンジン負荷に応じた所望の突出量に適切に調整することができる。

本発明に係るエンジンの更なる特徴構成は、前記突出量調整手段は、エンジン負荷が低いときよりもエンジン負荷が高い場合に、前記プラグカバーの突出量が小さくなるように前記プラグカバーの突出量を調整する点にある。

本特徴構成によれば、上述の本発明に係るエンジンの運転方法で述べた如く、エンジン負荷が低いときには、プラグカバーの突出量を大きく、エンジン負荷が高いときには、プラグカバーの突出量を小さくするように、プラグカバーの突出量を適切に調整することができるので、エンジン負荷が低負荷であっても高負荷であっても、点火室内の混合気を着火することを適切に行えながら、過早着火の発生の防止をも適切に行うことができる。

本発明に係るエンジンの更なる特徴構成は、前記エンジン負荷検出手段は、前記燃焼室に供給する燃料供給量、前記燃焼室に給気される給気圧、又は、エンジンの回転速度に基づいて、エンジン負荷を検出する点にある。

本特徴構成によれば、エンジン負荷検出手段は、燃焼室に供給する燃料供給量、燃焼室に給気される給気圧、又は、エンジンの回転速度に基づいて、エンジン負荷を適切に検出することができる。したがって、その適切に検出したエンジン負荷の高低に応じて、プラグカバーの突出量の調整を適切に行うことができる。

エンジンの全体構成を示す図エンジンの要部を示す図燃焼室に突出させるプラグカバーの突出量の調整状態を示す図

本発明に係るエンジンの実施形態について図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
（エンジンの全体構成）
エンジン１は、図１に示すように、シリンダ２と、シリンダ２の上部に連結されたシリンダヘッド３とを有し、シリンダ２内には、ピストン４が上下往復移動自在に収容されており、ピストン４の往復動を連結棒５によってクランク軸６の回転運動として出力するように構成されている。そして、ピストン４の天面４ａと、シリンダ２の内面と、シリンダヘッド３の下面とによって燃焼室７が形成されている。

燃焼室７には、給気路８及び排気路９が連通接続されており、給気路８を開閉する給気弁１０と排気路９を開閉する排気弁１１とが備えられ、シリンダヘッド３の下面の略中央部位に点火プラグ１２が配設されている。給気路８には、給気路８にて給気される空気Ａに、燃料Ｇ（例えば都市ガス）を噴射する燃料供給部１３が備えられており、空気Ａと燃料Ｇとの混合気Ｍ（例えば、希薄混合気）を生成するように構成されている。そして、燃料供給部１３からの燃料噴出量を調整自在な燃料噴出量調整弁１４が備えられており、この燃料噴出量調整弁１４の開度を調整して、エンジン１の運転状況（例えばエンジン負荷）に応じて空気Ａと燃料Ｇとの混合割合を変更自在に構成されている。

エンジン１には、排気路９を流通する排ガスＥにより駆動されるタービン１５ａと、給気路８を流通する空気Ａを加圧するコンプレッサ１５ｂと、タービン１５ａとコンプレッサ１５ｂとを同軸回転自在に連結する回転軸１５ｃとからなるターボ式の過給機１５が備えられている。

これにより、エンジン１は、過給機１５により加圧された給気路８の空気Ａに、燃料供給部１３によって燃料Ｇが噴射されて混合気Ｍ（例えば、希薄混合気）を生成し、その生成された混合気Ｍを燃焼室７に供給し、燃焼室７において混合気Ｍを圧縮して燃焼させて、ピストン４の往復動を連結棒５によってクランク軸６の回転運動として出力している。
そして、エンジン１は、給気弁８及び排気弁９を開閉動作させるとともに、点火プラブ１２を所望のタイミングにて作動させることにより、燃焼室７において、給気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の各行程を順次行う。このような構成は、通常の４ストローク内燃機関と同様の構成である。ここでは、本発明に係るエンジンとして、４ストローク内燃機関について説明するが、本発明に係るエンジンとして、２ストローク内燃機関を採用してもよい。

上述の如く、このエンジン１は、気体燃料である都市ガス（１３Ａ）を燃料Ｇとするものであり、給気行程では、給気弁１０を開状態として、給気路８から燃焼室７に空気Ａと燃料Ｇとの混合気Ｍ（例えば、希薄混合気）を給気するように構成されている。圧縮行程及び膨張行程では、燃焼室７に給気した混合気Ｍを圧縮して燃料を燃焼・膨張させるように構成されている。排気行程では、排気弁１１を開状態として、燃焼室７から排気路９に排ガスＥを排出するように構成されている。

図２に示すように、ピストン４のシリンダヘッド３と対向する天面４ａには、凹部１６が形成されている。ここで、図２は、図１における要部を拡大して示している。これにより、燃焼室７は、ピストン４の天面４ａとシリンダ３の内面との間の空間に加え、凹部１６にて形成される空間から構成されている。このように燃焼室７を形成することにより、圧縮行程においてピストン４が上昇するときに、凹部１６の周囲から凹部１６の中心に向かう渦流、いわゆるスキッシュを発生させるように構成されている。

点火プラグ６は、先端部（図２中の下方側の端部）に中心電極１７と接地電極１８とを間隔（放電ギャップ）を隔てて対向する状態で備えたプラグ本体１９と、中心電極１７と接地電極１８を覆うようにプラグ本体１９に備えられたプラグカバー２０とを備え、プラグカバー２０内に形成された点火室２１とプラグカバー２０の外側とを連通する連通孔２２がプラグカバー２０に形成されている。そして、プラグカバー２０は、プラグ本体１９に一体的に設けられており、点火プラグ６は、プラグ本体１９とプラグカバー２０の一体物として構成されている。ここで、中心電極１７と接地電極１８との間が点火点となり、その点火点を覆うようにプラグカバー２０がプラグ本体１９に備えられている。

点火プラグ１２は、シリンダヘッド３側から燃焼室７側にプラグカバー２０を突出させて、シリンダヘッド３に装着されている。点火プラグ１２は、その中心軸が燃焼室７の中心軸と同軸上となるように設けられている。ここで、燃焼室７の軸心方向は、燃焼室７の中心軸に沿った方向であり、例えば、ピストン４の上下動方向と同一方向である。

プラグカバー２０は、その先端側（図２中の下方側の端部）を底部とする有底筒状に形成されている。そして、プラグカバー２０の底部は、円弧状になるように形成されており、プラグカバー２０内には、中心電極１７と接地電極１８とを有する点火室２１が形成されている。

プラグカバー２０には、燃焼室７と点火室２１とを連通する複数の連通孔２２が形成されている。そして、複数の連通孔２２は、軸心方向（図２中の上下方向）において、燃焼室７の中心軸上となるプラグカバー２０の先端位置を中心とする円周上で一定間隔を隔てて複数（例えば４つ）設けられている。

点火プラグ１２は、燃焼室７から連通孔２２を通して点火室２１に流入する混合気Ｍに火花点火して燃焼し、その燃焼により形成された火炎を連通孔２２を通して燃焼室７に噴出させるように構成されている。このようにして、燃焼室７から点火室２１への混合気Ｍの流入及び点火室２１から燃焼室７への火炎の噴出を複数の連通孔２２により行うことで、燃焼室７に給気された混合気Ｍを燃焼させるようにしている。よって、点火室２１に流入する混合気Ｍは、燃焼室７から連通孔２２を通して流入される混合気Ｍが全てであり、点火室２１に対して燃焼室７以外から燃料や混合気が供給されることはない。

（エンジンの動作）
エンジン１は、給気弁１０を開動作させた状態でピストン４が上死点から下降することにより、燃焼室７に混合気Ｍを給気する給気行程が行われる。次に、給気弁１０を閉動作させた状態でピストン４が上昇することにより、燃焼室７の混合気Ｍを圧縮する圧縮行程が行われる。この圧縮行程では、ピストン４の上昇により燃焼室７の容積が減少されるので、燃焼室７の混合気Ｍが連通孔２２を通して点火室２１に流入する。
エンジン１は、予め設定された所望の点火時期（例えば、上死点直前）に、点火プラグ１２を作動させて、中心電極１７と接地電極１８との間で火花点火して点火室２１の混合気Ｍに点火させる。すると、点火室２１での燃焼が進み、火炎が連通孔２２を通して燃焼室７に噴出する。これにより、燃焼室７の混合気Ｍが燃焼されて膨張行程が行われる。次に、排気弁１１を開動作させた状態でピストン４が上昇することにより、燃焼室７の排ガスＥを排気路９に排出する排出行程が行われる。
このようにして、エンジン１は、給気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の順に各行程を行う一連の動作を繰り返し行うように構成されている。

以下、本発明に係るエンジン１の独特な構成について説明する。
本発明に係るエンジン１では、図１〜図３に示すように、エンジン負荷を検出自在なエンジン負荷検出手段２３と、そのエンジン負荷検出手段２３にて検出したエンジン負荷の高低に応じて、燃焼室７に突出させるプラグカバー２０の突出量を調整自在な突出量調整手段２４とが備えられている。ここで、図３（ａ）は、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を大きくした第１突出状態を示しており、図３（ｃ）は、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を小さくした第２突出状態を示しており、図３（ｂ）は、第１突出状態から第２突出状態に移行する途中の状態を示している。

（エンジン負荷検出手段）
エンジン負荷検出手段２３は、図１に示すように、エンジン１の運転を制御する制御部２５に備えられており、燃焼室７に給気される給気圧に基づいて、エンジン負荷を検出する。図１に示すように、給気路８には、燃焼室７に給気される混合気Ｍの給気圧を検出自在な給気圧センサＴが備えられており、その給気圧センサＴの検出情報が制御部２５に入力されている。そして、給気圧とエンジン負荷との相対関係（例えば、給気圧が高くなるほどエンジン負荷も高くなるという比例関係）があるので、エンジン負荷検出手段２３は、この給気圧とエンジン負荷との相対関係を用いて、エンジン負荷を求めている。

また、上述の如く、給気圧センサＴを備えるのに代えて、過給機１５の回転速度を検出する回転速度センサを備え、その回転速度センサにて検出した過給機１５の回転速度から給気圧を求め、その求めた給気圧に基づいてエンジン負荷を求めることもできる。

（点火プラグの出退移動）
燃焼室７に突出させるプラグカバー２０の突出量を調整するために、点火プラグ１２は、シリンダヘッド３に形成された上下方向に沿う貫通部２９に挿入されて、シール部材３０を介して貫通部２９を上下方向に摺動自在に設けられている。これにより、点火プラグ１２は、燃焼室７の圧力変化により燃焼室７に対して出退移動自在に備えられており、燃焼室７の圧力の高低により上下動して燃焼室７に対して出退移動する。また、点火プラグ１２は、図外の付勢手段により下方側に付勢されている。燃焼室７の圧力が高くなると、図外の付勢手段の付勢力に抗して上方側に持ち上げるように点火プラグ１２に力が働き、点火プラグ１２が貫通部２９を上方側に摺動して、燃焼室７に突出させるプラグカバー２０の突出量が小さくなる。一方、燃焼室７の圧力が低くなると、図外の付勢手段の付勢力により、点火プラグ１２が貫通部２９を下方側に摺動して、燃焼室７に突出させるプラグカバー２０の突出量が大きくなる。

（突出量調整手段）
上述の如く、点火プラグ１２は、燃焼室７の圧力変化により燃焼室７に対して出退移動自在に備えられているので、点火プラグ１２の出退移動を許容することで、燃焼室７の圧力変化により点火プラグ１２を出退移動させて、燃焼室７に突出させるプラグカバー２０の突出量を調整することができ、点火プラグ１２の出退移動を規制することで、燃焼室７に突出させるプラグカバー２０の突出量をある所望の突出量に維持することができる。

そこで、突出量調整手段２４は、点火プラグ１２のプラグ本体１９に対して接近移動及び離間移動自在な第１当接部材２６ａ及び第２当接部材２６ｂ（図３参照）と、それら第１当接部材２６ａ及び第２当接部材２６ｂの接近移動及び離間移動を制御する接近離間移動制御部３１（図１参照）とを備えている。そして、突出量調整手段２４は、接近離間移動制御部３１にて２つの当接部材２６ａ、２６ｂの接近移動及び離間移動を制御することで、点火プラグ１２の出退移動を規制する規制状態と点火プラグ１２の出退移動を許容する許容状態とに切換自在に構成されている。図１に示すように、接近離間移動制御部３１は、制御部２５に備えられており、図３に示すように、２つの当接部材２６ａ、２６ｂを接近移動させてプラグ本体１９に当接させることで、点火プラグ１２の出退移動を規制する規制状態に切り換え、逆に、２つの当接部材２６ａ、２６ｂを離間移動させてプラグ本体１９から離間させることで、点火プラグ１２の出退移動を許容する許容状態に切り換えている。

２つの当接部材２６ａ、２６ｂがプラグ本体１９に当接することで点火プラグ１２の出退移動を規制するために、プラグ本体１９において上下方向の中間部位（プラグカバー２０よりも上方側の部位）が、当接部材２６ａ、２６ｂが当接する被当接部位２７となっている。そして、被当接部位２７は、上下方向に沿う第１当接面部と水平方向に沿う第２当接面部との２つの当接面部を備えた段部を上下方向に複数並べた階段状に形成されている。複数の段部として、下方側から順に、第１段部２８ａ、第２段部２８ｂ、第３段部２８ｃ、第４段部２８ｄの４つの段部が備えられている。４つの段部は、第２段部２８ｂと第３段部２８ｃとの間の上下方向に沿う面部を中心として、上下方向で第１段部２８ａと第４段部２８ｄとが対称的に形成されているとともに、上下方向で第２段部２８ｂと第３段部２８ｃとが対称的に形成されている。

２つの当接部材２６ａ、２６ｂの夫々は、左右一対の板状部材にて構成されており、それら左右一対の板状部材が、プラグ本体１９に対して水平方向に接近移動及び離間移動自在に設けられている。ちなみに、２つの当接部材２６ａ、２６ｂの接近移動及び離間移動するときの駆動力については、図示は省略するが、アクチュエータ等の駆動部や弾性体等の付勢手段を用いることができ、接近離間移動制御部３１がこの駆動部の作動を制御することで、２つの当接部材２６ａ、２６ｂの接近移動及び離間移動を制御している。第１当接部材２６ａ及び第２当接部材２６ｂは、下方側から第１当接部材２６ａ、第２当接部材２６ｂの順に配置されており、それら２つの当接部材２６ａ、２６ｂにより被当接部位２７の全周に亘って当接することで、点火プラグ１２の出退移動（上方側への移動及び下方側への移動）を規制している。つまり、第１当接部材２６ａが被当接部２７に備えられた段部２８ａ、２８ｂの何れかに対して当接することで、燃焼室７に対してプラグカバー２０を突出させる側への点火プラグ１２の突出移動（下方側への移動）を規制しており、第２当接部材２６ｂが被当接部２７に備えられた段部２８ｃ、２８ｄの何れかに対して当接することで、燃焼室７からプラグカバー２０を引退させる側への点火プラグ１２の引退移動（上方側への移動）を規制している。

図３（ａ）に示すように、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を大きくする第１突出状態では、第１当接部材２６ａが第２段部２８ｂに当接し、且つ、第２当接部材２６ｂが第４段部２８ｄに当接する。図３（ｃ）に示すように、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を小さくする第２突出状態では、第１当接部材２６ａが第１段部２８ａに当接し、且つ、第２当接部材２６ｂが第３段部２８ｃに当接する。

突出量調整手段２４は、エンジン負荷検出手段２３にて検出したエンジン負荷が低いときよりもエンジン負荷が高い場合に、プラグカバー２０の突出量が小さくなるようにプラグカバー２０の突出量を調整する。つまり、エンジン負荷検出手段２３にて検出したエンジン負荷が設定負荷以下（例えば、燃焼室７に給気される混合気Ｍの給気圧がマイナス圧のとき、又は、エンジン出力が３０％以下）であると、接近離間移動制御部３１は、図３（ａ）に示すように、第１当接部材２６ａを第２段部２８ｂに当接させ且つ第２当接部材２６ｂを第４段部２８ｄに当接させて、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を大きくする第１突出状態とする。また、エンジン負荷検出手段２３にて検出したエンジン負荷が設定負荷よりも大きいと（例えば、燃焼室７に給気される混合気Ｍの給気圧がプラス圧のとき、又は、エンジン出力が３０％よりも高いとき）、接近離間移動制御部３１は、図３（ｃ）に示すように、第１当接部材２６ａを第１段部２８ａに当接させ且つ第２当接部材２６ｂを第３段部２８ｃに当接させて、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を小さくする第２突出状態とする。

エンジン１の始動時等には、エンジン負荷検出手段２３にて検出したエンジン負荷が設定負荷以下となるので、図３（ａ）に示すように、接近離間移動制御部３１は第１当接部材２６ａ及び第２当接部材２６ｂの接近移動及び離間移動を制御して、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を大きくする第１突出状態とする。そして、エンジン負荷検出手段２３にて検出したエンジン負荷が設定負荷よりも大きくなると、図３（ｂ）に示すように、接近離間移動制御部３１は、第２当接部材２６ｂを第４段部２８ｄから離間移動させて、燃焼室７からプラグカバー２０を引退させる側への点火プラグ１２の引退移動（上方側への移動）を許容する。すると、エンジン負荷が設定負荷よりも大きくなっているので、燃焼室７の圧力も高くなっており、その燃焼室７の高い圧力により、点火プラグ１２が燃焼室７からプラグカバー２０を引退させる側へ引退移動（上方側へ移動）する。ここで、燃焼室７の圧力により点火プラグ１２が引退移動（上方側へ移動）するが、第３段部２８ｃの水平方向に沿う第２当接面部に第２当接部材２６ｂが当接することで、点火プラグ１２が引退移動（上方側へ移動）する移動量が規制されている。よって、点火プラグ１２が所望量だけ引退移動（上方側へ移動）することになり、燃焼室７に突出させるプラグカバー２０の突出量を適切に調整することができる。その後、図３（ｃ）に示すように、接近離間移動制御部３１は、第１当接部材２６ａを第１段部２８ａに当接するまで接近移動させて、燃焼室７に対してプラグカバー２０を突出させる側への点火プラグ１２の突出移動（下方側への移動）を規制し、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を小さくする第２突出状態とする。

また、エンジン１の運転を停止してエンジン負荷検出手段２３にて検出するエンジン負荷が設定負荷以下となると、接近離間移動制御部３１は、第１当接部材２６ａを第１段部２８ａから離間移動させて、燃焼室７にプラグカバー２０を突出させる側への点火プラグ１２の突出移動（下方側への移動）を許容する。すると、エンジン１の運転が停止しているので、燃焼室７の圧力が低くなっており、図外の付勢手段の付勢力により燃焼室７にプラグカバー２０を突出させる側へ突出移動（下方側へ移動）する。ここで、点火プラグ１２が突出移動（下方側へ移動）するが、第２段部２８ｂの水平方向に沿う第２当接面部に第１当接部材２６ａが当接することで、点火プラグ１２が突出移動（下方側へ移動）する移動量が規制されている。よって、点火プラグ１２が所望量だけ突出移動（下方側へ移動）することになり、燃焼室７に突出させるプラグカバー２０の突出量を適切に調整することができる。その後、図３（ａ）に示すように、接近離間移動制御部３１は、第２当接部材２６ｂを第４段部２８ｄに当接するまで接近移動させて、燃焼室７からプラグカバー２０を引退させる側への点火プラグ１２の引退移動（上方側への移動）を規制し、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を大きくする第２突出状態とする。

このように、第１当接部材２６ａ及び第２当接部材２６ｂを接近移動及び離間移動させることで、燃焼室７の圧力を利用しながら点火プラグ１２を引退移動及び出退移動させて、エンジン負荷が低いときには、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を大きくする第１突出状態に切り換え、エンジン負荷が高いときには、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を小さくする第２突出状態に切り換えることができる。
したがって、突出量調整手段２４が、エンジン負荷検出手段２３にて検出したエンジン負荷が低いときよりもエンジン負荷が高い場合に、プラグカバー２０の突出量が小さくなるようにプラグカバー２０の突出量を調整することで、エンジン負荷が低負荷であるときには、プラグカバー２０の突出量を大きくして、点火室２１内の温度が上がり易くなり、点火室２１内の混合気Ｍに適切に着火することができるとともに、エンジン負荷が高負荷であるときには、プラグカバー２０の突出量を小さくして、点火室２１内の温度が高温になり過ぎるのを防止し、過早着火の発生を防止することができる。

そして、本発明に係るエンジンでは、上述の如く、エンジン負荷が低いときには、プラグカバー２０の突出量を大きく、エンジン負荷が高いときには、プラグカバー２０の突出量を小さくするように、エンジン負荷の高低に応じてプラグカバー２０の突出量を調整することで、エンジン負荷が低負荷であっても高負荷であっても、点火室内の混合気を適切に着火することができるとともに、過早着火の発生を防止することができる。

ここで、第１当接部材２６ａ及び第２当接部材２６ｂを接近移動及び離間移動させるに当たり、第１当接部材２６ａは、第１段部２８ａに当接する位置と第２段部２８ｂに当接する位置とに切り換えるだけでよく、第２当接部材２６ｂは、第３段部２８ｃに当接する位置と第４段部２８ｄに当接する位置とに切り換えるだけでよい。したがって、第１当接部材２６ａ及び第２当接部材２６ｂの夫々について２つの位置で往復移動させるだけでよく、第１当接部材２６ａ及び第２当接部材２６ｂの接近移動及び離間移動の制御を簡易に行うことができる。

また、図３（ｂ）の状態では、燃焼室７の圧力により点火プラグ１２が引退移動（上方側への移動）するが、第３段部２８ｃの水平方向に沿う第２当接面部に第２当接部材２６ｂが当接することで、点火プラグ１２が引退移動（上方側への移動）する移動量が規制されている。よって、点火プラグ１２が所望量だけ引退移動（上方側への移動）することになり、燃焼室７に突出させるプラグカバー２０の突出量を適切に調整することができる。このように、プラグ本体１９の被当接部位２７を複数の段部２８ａ〜２８ｄを備えた階段状とすることで、各段部２８ａ〜２８ｄにおける水平方向に沿う第２当接面部に第１当接部材２６ａ又は第２当接部材２６ｂが当接して、点火プラグ１２が過度に出退移動（上方側へ移動及び下方側へ移動）するのを防止することができる。その結果、燃焼室７に突出させるプラグカバー２０の突出量を適切に調整することができる。

〔第２実施形態〕
この第２実施形態は、上記第１実施形態におけるエンジン負荷検出手段２３の構成についての別実施形態である。以下、第２実施形態のエンジン負荷検出手段２３について説明するが、その他の構成は上記第１実施形態と同様であるので、その説明は省略する。

上記第１実施形態では、エンジン負荷検出手段２３が、燃焼室７に給気される給気圧に基づいて、エンジン負荷を検出していたが、エンジン負荷をどのようにして検出するかは適宜変更が可能である。したがって、この第２実施形態では、エンジン負荷を検出するに当たり、燃焼室７に給気される給気圧以外の物理量に基づいて、エンジン負荷を検出する実施形態を例示する。

まず、エンジン負荷検出手段２３は、燃焼室７に供給する燃料供給量に基づいて、エンジン負荷を検出することができる。制御部２５は、エンジン１の運転状況（例えばエンジン負荷）に応じて、燃焼室７に供給する燃料Ｇの燃料供給量が所望の燃料供給量となるように、燃料噴出量調整弁１４の開度を調整している。そして、燃料供給量とエンジン負荷との相対関係（例えば、燃焼室７に供給する燃料Ｇの燃料供給量が増加するほどエンジン負荷も高くなるという比例関係）があるので、エンジン負荷検出手段２３は、この燃料供給量とエンジン負荷との相対関係を用いて、エンジン負荷を求めることができる。

また、エンジン負荷検出手段２３は、エンジン１の回転速度に基づいて、エンジン負荷を検出することもできる。例えば、エンジン１の回転速度としてのクランク軸６の回転速度を検出する回転速度センサを備え、クランク軸６の回転速度とエンジン負荷との相対関係（例えば、クランク軸６の回転速度が速くなるほどエンジン負荷も高くなるという比例関係）があるので、エンジン負荷検出手段２３は、その回転速度センサにて検出したクランク軸６の回転速度（エンジン１の回転速度）、及び、クランク軸６の回転速度（エンジン１の回転速度）とエンジン負荷との相対関係を用いて、エンジン負荷を求めることができる。

〔別実施形態〕
（１）上記第１及び第２実施形態では、エンジン負荷が低いときには、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を大きくする第１突出状態に切り換え、エンジン負荷が高いときには、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を小さくする第２突出状態に切り換えて、エンジン負荷の高低に応じて、燃焼室７に突出させるプラグカバー２０の突出量を第１突出状態と第２突出状態との２段階に切換自在としているが、燃焼室７に対するプラグカバー２０の突出量を３段階以上に切換自在とすることもできる。
つまり、上述の段部２８ａ〜２８ｄの数を５つ以上として、５つ以上の段部の何れかに第１当接部材２６ａ及び第２当接部材２６ｂが当接するように、第１当接部材２６ａ及び第２当接部材２６ｂの接近移動及び離間移動を制御することで、エンジン負荷の高低に応じて、プラグカバー２０の突出量を３段階以上に切換自在とすることができる。

（２）上記第１及び第２実施形態では、２つの当接部材２６ａ、２６ｂが当接するプラグ本体１９の被当接部位２７を、複数の段部２８ａ〜２８ｄを備えた階段状に形成しているが、複数の段部に代えて、例えば、一連に連続する傾斜面を備えることができ、被当接部位を、その上下方向の中央部位を中心として、上下に傾斜面を備えた上下方向で対称的な形状に形成することができる。

（３）上記第１及び第２実施形態では、接近離間移動制御部３１にて２つの当接部材２６ａ、２６ｂの接近移動及び離間移動を制御することで、突出量調整手段２４を規制状態と許容状態とに切り換えているが、例えば、２つの当接部材２６ａ、２６ｂを接近移動及び離間移動させるための人為操作式の操作部を備え、作業者がその操作部を人為操作することで、２つの当接部材２６ａ、２６ｂの接近移動及び離間移動させて、突出量調整手段２４を規制状態と許容状態とに切り換えることもできる。この場合には、エンジン負荷を表示自在な表示部等を備え、作業者がその表示部にてエンジン負荷の高低を確認することができるので、そのエンジン負荷の高低に応じて操作部を人為操作することで、エンジン負荷の高低に応じてプラグカバーの突出量を調整することができる。

（４）上記第１及び第２実施形態では、プラグカバー２０がプラグ本体１９に一体的に設けられた点火プラグ１２を、燃焼室７の圧力変化により燃焼室７に対して出退移動させることで、プラグカバー２０の突出量を変化させているが、例えば、プラグ本体に対して燃焼室に対する出退方向に移動自在にプラグカバーを備え、プラグ本体に対して燃焼室に対する出退方向にプラグカバーを移動させることで、燃焼室に突出させるプラグカバーの突出量を調整することもできる。

本発明は、点火点を覆うプラグカバー内に点火室が形成された点火プラグがシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに備えられ、エンジン負荷が低負荷であっても高負荷であっても、点火室内の混合気を適切に着火することができるとともに、過早着火の発生を防止することができる各種のエンジンに適応可能である。

１エンジン
２シリンダ
３シリンダヘッド
４ピストン
４ａ天面
７燃焼室
１２点火プラグ
１９プラグ本体
２０プラグカバー
２１点火室
２２連通孔
２３エンジン負荷検出手段
２４突出量調整手段

Claims

点火点を覆うプラグカバー内に点火室が形成された点火プラグがシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに備えられているエンジンであって、
前記点火プラグが、前記シリンダヘッド側から前記燃焼室に前記プラグカバーを突出させて前記点火室と前記燃焼室とを前記連通孔にて連通させるように前記シリンダヘッドに装着され、エンジン負荷を検出自在なエンジン負荷検出手段と、そのエンジン負荷検出手段にて検出したエンジン負荷の高低に応じて、前記燃焼室に突出させる前記プラグカバーの突出量を調整自在な突出量調整手段とが備えられ、
前記点火プラグは、前記燃焼室の圧力変化により前記燃焼室に対して出退移動自在に備えられ、前記突出量調整手段は、前記点火プラグの出退移動を規制する規制状態と前記点火プラグの出退移動を許容する許容状態とに切換自在に構成されているエンジン。
前記突出量調整手段は、エンジン負荷が低いときよりもエンジン負荷が高い場合に、前記プラグカバーの突出量が小さくなるように前記プラグカバーの突出量を調整する請求項１に記載のエンジン。
前記エンジン負荷検出手段は、前記燃焼室に供給する燃料供給量、前記燃焼室に給気される給気圧、又は、エンジンの回転速度に基づいて、エンジン負荷を検出する請求項１又は２に記載のエンジン。