JP2008286181A

JP2008286181A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2008286181A
Application number: JP2007134660A
Authority: JP
Inventors: Norio Yamamoto; 則夫山本; Takashi Mizobuchi; 剛史溝渕
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2008-11-27

Abstract

【課題】燃焼室での燃料の燃焼を安定させることができる内燃機関を提供する。
【解決手段】内燃機関は、ピストン６３を支持するシリンダ１１を有するシリンダブロック１と、シリンダ１１を塞ぎ、吸気ポート２２および排気ポート２４が形成される上壁面２１を有するシリンダヘッド２と、点火プラグ５と、シリンダ１１内に突出した噴孔部３１を有する燃料噴射弁３とを備える。燃料噴射弁３から噴射される燃料の噴霧４は、内部に中空部４１を有し、側面４３に通気部４２を有する略円錐状の噴霧４である。通気部４２の中心軸Ｌ１が、噴孔部３１の中心軸Ｌ２を含み上壁面２１近傍に発生する吸入空気の空気流と略直交する第１仮想面Ｐ１、ピストン６３の頂面６４、上壁面２１、およびシリンダ１１の排気ポート２４側の側壁面１３で囲まれる第１の領域Ｓ１内に入るように燃料噴射弁３がシリンダヘッド２に取り付けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に関し、特に燃料を直接燃焼室に噴射する燃料噴射弁を有する内燃機関に関する。

図７に示すように、シリンダヘッドの壁面からシリンダ内に向かって突出する電極部を有する点火プラグ５０と、前記壁面の中央部からシリンダ内に向かって突出し、内部に中空部を有し外観が略円錐状の噴霧４０を前記電極部に向かって噴射する噴孔部を有する燃料噴射弁３０とを備える内燃機関が知られている（特許文献１参照）。

この内燃機関では、燃料噴射弁３０から噴射された燃料がピストンなどの燃焼室壁に衝突するのを抑制しながら、点火プラグ５０の電極部近傍に適切な混合気を供給し、混合気を成層燃焼させている。この燃焼方法をスプレーガイド式燃焼方法と呼んでいる。
特表２００２−５３９３６５号公報

ところが、上記特許文献１の内燃機関に取り付けられている燃料噴射弁３０の噴孔部から噴射される噴霧４０の速度は非常に速い。このため、燃料噴射弁３０より略円錐状の噴霧４０が噴射されると、噴霧４０の中空部の圧力が噴霧４０の外側の圧力に比べ低くなる現象が起こる。このような現象が起こると、図７に示すように、円錐の開き角αが小さくなり、適切な混合気を点火プラグ５０の電極部に供給することができなくなる。その結果、シリンダ内での燃料の燃焼が不安定になるという問題が発生する。

そこで、本発明の出願人は、以前、略円錐状の噴霧を噴射することができる燃料噴射弁であって、この略円錐状の噴霧の側面の一部に、略円錐状の噴霧の内側である中空部と、外側とを通気可能に連通する通気部を形成する燃料噴射弁を発案し、出願した（特願２００６−９５６１８号）。この燃料噴射弁によれば、上記した圧力差によって生じる、略円錐状の噴霧の上記開き角αの減少を抑えられるようになった。

しかしながら、シリンダ内には、シリンダヘッドに形成されている吸気ポートから吸入した吸入空気による縦方向の渦流（タンブル流）が発生している。このことから、燃料噴射弁の取り付け方向によっては、タンブル流が通気部から中空部に強制的に入り込んでしまう。中空部に上記タンブル流が入り込むと、略円錐状の噴霧の形状が乱れ、電極部に適切な混合気を供給できない虞がある。その結果、シリンダ内での燃料の燃焼が不安定となるという問題が発生する。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、シリンダ内での燃料の燃焼を安定させることができる内燃機関を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明によれば、ピストンを往復移動可能に支持するシリンダを有するシリンダブロックと、シリンダの軸方向端部を塞ぐように設けられ、シリンダ内へ吸入空気を供給する吸気ポート、および燃焼ガスをシリンダ外へ排出する排気ポートが形成される上壁面を有するシリンダヘッドであって、シリンダ内において、上壁面近傍における空気流が吸気ポート側から排気ポート側へ向かう空気流となるタンブル流が発生するように吸気ポートが配置されるシリンダヘッドと、火花を発生する電極部を有し、その電極部が上壁面からシリンダ内に突出するようにシリンダヘッドに取り付けられる点火プラグと、略円錐形状の噴霧の内部に中空部を有するとともに、噴霧の側面に中空部と噴霧の外部とを連通する通気部を有し、さらに、噴霧の一部が電極部に向かうように燃料を噴射する噴孔部を有し、噴孔部が上壁面の略中央部からシリンダ内に突出するようにシリンダヘッドに取り付けられる燃料噴射弁と、を備える内燃機関であって、
噴孔部の中心軸を含み空気流に対して略直交する第１仮想面、ピストンの頂面、シリンダヘッドの上壁面、およびシリンダの排気ポート側の側壁面で囲まれる第１の領域に、噴霧の側面に沿い、噴孔部の中心と通気部の周方向における中心とを通る線である通気部の中心軸が入るように燃料噴射弁がシリンダヘッドに取り付けられることを特徴としている。

この構成によれば、燃料噴射弁は、この燃料噴射弁の噴孔部から噴射される略円錐状の噴霧の通気部の中心軸が、第１仮想面、ピストンの頂面、シリンダヘッドの上壁面、およびシリンダの排気ポート側の側壁面で囲まれる第１の領域に入るように、シリンダヘッドに取り付けられている。このため、シリンダ内に供給された吸入空気の上壁面近傍の空気流が吸気ポート側から排気ポート側に向かう空気流となるタンブル流がシリンダ内で発生する内燃機関では、上壁面近傍の空気流が強制的に通気部を介して略円錐状の噴霧の中空部に入り込むことを抑制することができる。その結果、シリンダ内にタンブル流が発生している状態であっても、噴霧形状が乱れにくくなり、電極部に適切な混合気を安定して供給することができ、ひいては燃料の燃焼を安定させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、通気部の吸気ポート側の内壁面が、第１仮想面、第１仮想面よりも吸気ポート側に形成され、噴孔部の中心軸における第１仮想面とのなす角度が２０°となるような第２仮想面、ピストンの頂面、シリンダの上壁面、および、シリンダの側壁面で囲まれる第２の領域に入っていることを特徴としている。

請求項１の条件を満たしたとしても、通気部が周方向に長い場合、上壁面近傍の空気流が噴霧の中空部に入り込む可能性が大きくなる。この構成によれば、通気部の吸気ポート側の内壁面が、第２の領域に入っているので、上記空気流が噴霧の中空部に入り込む可能性を低く抑えることができる。

請求項３に記載の発明によれば、上壁面に形成される吸気ポートが２つの場合、第１仮想面は、２つの吸気ポートのそれぞれの中心を結ぶ仮想線を含みシリンダの軸方向に沿った第３仮想面と略平行な平面であることを特徴としている。

上壁面に形成される吸気ポートが２つの場合、シリンダ内に発生するタンブル流のうち、上壁面近傍の空気流の方向は、主に２つの吸気ポートのそれぞれの中心を結ぶ仮想線を含みシリンダの軸方向に沿った第３仮想面と略直交する方向となる。これにより、吸気ポートが２つの場合、第１仮想面は第３仮想面と略平行な仮想面とみなすことができる。このため、燃料噴射弁は吸気ポートより定められる第３仮想面に基づいてシリンダヘッドに取り付ければ、噴射される噴霧がシリンダ内で発生するタンブル流の影響を受けないようにすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、電極部は、通気部が形成される場所以外の前記噴霧の前記側面近傍に配置されることを特徴としている。通気部においては、混合気の燃料濃度が低いため、電極部を通気部に配置させると適切に噴霧に点火することができないことがある。この構成によれば、燃料濃度の低い通気部を避けて電極部を配置させるようにしているため、適切に噴霧に点火することができる。

請求項５に記載の発明によれば、電極部は、第１の領域内に入るように配置されることを特徴としている。この構成によれば、電極部は、上壁面において噴孔部の中心軸よりも排気ポート側に配置されることとなるため、吸気ポートの開口面積を可能な限り大きくすることができる吸気ポート配置とすることができ、シリンダ内への吸入空気の充填効率を高めることができる。

請求項６に記載の発明によれば、上壁面に形成される排気ポートが２つの場合、電極部は、２つの排気ポートの間に配置されることを特徴としている。この構成によれば、排気ポートの開口面積を可能な限り大きくすることができる排気ポート配置とすることができ、燃焼ガスを効率よくシリンダ外へ排出させることができる。

請求項７に記載の発明によれば、ピストンを往復移動可能に支持するシリンダを有するシリンダブロックと、シリンダの軸方向端部を塞ぐように設けられ、シリンダ内へ吸入空気を供給する吸気ポート、および燃焼ガスをシリンダ外へ排出する排気ポートが形成される上壁面を有するシリンダヘッドと、火花を発生する電極部を有し、その電極部が上壁面からシリンダ内に突出するようにシリンダヘッドに取り付けられる点火プラグと、略円錐形状の噴霧の内部に中空部を有するとともに、噴霧の側面に中空部と噴霧の外部とを連通する通気部を有し、さらに、噴霧の一部が電極部に向かうように燃料を噴射する噴孔部を有し、噴孔部が上壁面の略中央部からシリンダ内に突出するようにシリンダヘッドに取り付けられる燃料噴射弁と、を備える内燃機関であって、
燃料噴射弁は、噴霧をシリンダの軸方向から見たとき、上壁面近傍における吸入空気の空気流の方向と、噴霧の側面に沿い、噴孔部の中心と通気部の周方向における中心とを通る線である通気部の中心軸とが略直交するようにシリンダヘッドに取り付けられることを特徴としている。

この構成によれば、上壁面近傍における吸入空気の空気流の方向と、通気部の中心軸とが略直交するように燃料噴射弁がシリンダヘッドに取り付けられているので、上記空気流は、通気部を介して噴霧の中空部に入り込みにくくなる。その結果、シリンダ内に上記空気流が発生しても、噴霧形状が乱れにくくなり、電極部に適切な混合気を安定して供給することができ、ひいては燃料の燃焼を安定させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図１から図６に基づいて説明する。図１は、スプレーガイド式燃焼方法を用いた筒内噴射式内燃機関（以下、単にエンジンという）の断面を示している。図１は、ピストン６３が燃焼室１２内の吸入空気を圧縮する圧縮工程において、燃料噴射弁３から燃料を噴射した状態を示している。図２は、図１中のＩＩ‐ＩＩ線の断面を示している。図３は、図１中のＩＩＩ方向から見た燃料噴射弁の噴孔部の平面図と噴孔部から噴射される燃料の噴霧形状を示す。

スプレーガイド式燃焼方法について、簡単に説明する。スプレーガイド式燃焼方法は、燃料噴射弁３から噴射された燃料をピストン６３などの燃焼室１２を形成する壁面（シリンダ１１の側壁面１３）に衝突させることなく、点火プラグ５近傍に適切な混合気を供給し、混合気を成層燃焼させる燃焼方法である。燃料噴射弁３から燃焼室１２（シリンダ１１内）内に直接噴射された燃料の噴霧４に対して、点火プラグ５により直接点火させる燃焼方法である。

このようなスプレーガイド式燃焼方法に用いるエンジンは、図１に示すように、シリンダブロック１、ピストン６３、シリンダヘッド２、吸気弁６１、排気弁６２、燃料噴射弁３、および点火プラグ５から構成されている。シリンダブロック１のシリンダ１１の側壁面１３、ピストン６３の頂面６４、およびシリンダヘッド２の上壁面２１により、略円筒状の燃焼室１２が区画される。

シリンダブロック１は、ピストン６３を図１の上下方向に往復移動可能に支持するシリンダ１１を有している。シリンダヘッド２は上壁面２１を有し、上壁面２１にてシリンダ１１の軸方向端部を塞ぐようにシリンダブロック１に取り付けられている。シリンダヘッド２は、燃焼室１２へ吸入空気を供給する２つの吸気ポート２２と、燃焼室１２内の燃焼ガスなどを排出する２つの排気ポート２４とを有している。

２つの吸気ポート２２の燃焼室１２側の開口部２３は、図２に示すように、上壁面２１の外周縁に沿って、所定の間隔を有して上壁面２１に形成されている。２つの排気ポート２４の燃焼室１２側の開口部２５も、図２に示すように、上壁面２１の外周縁に沿って、所定の間隔を有して上壁面２１に形成されている。

また、吸気ポート２２は、上壁面２１における、開口部２３から供給された吸入空気の空気流が吸気ポート２２側から排気ポート２４側に向かう空気流となるタンブル流（図１、図２の矢印参照）が発生するように、シリンダヘッド２に配置されている。具体的には、上壁面２１と吸気ポート２２とのなす角度が小さくなるように配置されている。なお、このタンブル流は、吸気行程は勿論、ピストン６３が上壁面２１に向かう圧縮行程においても継続する。

シリンダヘッド２には、さらに、開口部２３を開閉する吸気弁６１と、開口部２５を開閉する排気弁６２とが設けられている。

燃料噴射弁３は、燃料をピストン６３の頂面６４に向けて噴射する噴孔部３１を先端に有する。燃料噴射弁３は、噴孔部３１が上壁面２１の略中央部から燃焼室１２に向かって突出するようにシリンダヘッド２に取り付けられる。噴孔部３１から噴射される燃料の噴霧４の一部は、点火プラグ５の電極部５１近傍に供給される。

噴孔部３１から噴射される燃料の噴霧４の形状は、外観が略円錐状である。その略円錐状の噴霧４の内部には、中空部４１が形成されている。さらに、噴霧４の側面４３には、中空部４１と燃焼室１２とを連通する通気部４２が形成されている（図１参照）。

このような噴霧４は、例えば、図３に示すような噴孔部３１の先端部に形成された噴孔３３の配列によって達成される。燃料を噴射する噴孔３３は、噴孔部３１に設けられる板状の噴孔板３２に形成されている。図３に示すように、噴孔３３は、噴孔板３２に複数形成されており、噴孔板３２の板厚方向に貫通するように形成されている。噴孔３３は、噴孔３３の軸線が、噴孔３３の入口から出口に向かうにしたがい噴孔部３１の中心軸Ｌ２から離れるように形成されている。そして、各噴孔３３は、噴孔板３２の中心Ｏ１を中心とする仮想円上に沿って、一部分を除いてほぼ等間隔で形成されている。当該一部分の隣接する噴孔３３の間隔は、他の噴孔３３の間隔よりも広くなっている。

このように噴孔３３が配置された噴孔部３１から燃料が噴射されると、略円錐状の噴霧４の側面４３の一部に、側面４３に沿い、中心Ｏ１を通る線Ｌ１を中心として、周方向に所定角度広がった通気部４２が形成される。通気部４２は、噴孔部３１の直下から噴霧４の先端まで側面４３に沿って形成される。この線Ｌ１が、通気部４２の中心軸Ｌ１となる。

上述したような構成を有する噴孔部３１から高圧の燃料が噴射されると、中空部４１の噴孔板３２近傍の圧力が、噴霧４の外側の圧力に比べ低くなり、中空部４１と噴霧４の外側で圧力差が発生する。この圧力差により、略円錐状の噴霧４には、側面４３が噴孔部３１の中心軸Ｌ２に引き寄せられる力が働き、噴霧４の開き角θが小さくなる。噴霧４の開き角θが小さくなると、点火プラグ５の電極部５１に適切な混合気が供給されにくくなり、電極部５１に供給される混合気の濃度が薄くなる。

本実施形態の燃料噴射弁３は、噴孔部３１から噴射される燃料の噴霧４に外側と内側とを通気可能とする通気部４２が形成できるため、上記圧力差を小さくすることができ、上記開き角θが小さくなることを抑制できる。

点火プラグ５は、先端部に中心電極と接地電極とを備え、両電極間に火花を発生させることができる電極部５１を有する。点火プラグ５は、電極部５１が上壁面２１から燃焼室１２に向かって突出するようにシリンダヘッド２に取り付けられる。点火プラグ５は、中心電極にエネルギーが投下されると、中心電極と接地電極との間のギャップにて放電して燃料の噴霧４を点火する。

次に、燃料噴射弁３および点火プラグ５のシリンダヘッド２における配置について説明する。

本実施形態では、燃料噴射弁３および点火プラグ５は、上述したようにシリンダヘッド２の上壁面２１から、噴孔部３１および電極部５１が燃焼室１２に突き出るように配置されている。噴孔部３１は、上壁面２１の略中央部に配置される。電極部５１は、噴霧４の側面４３近傍に形成される点火可能な混合気近傍に配置される。

また、燃料噴射弁３は、噴孔部３１から噴射される噴霧４に形成される通気部４２の中心軸Ｌ１が、噴孔部３１の中心軸Ｌ２を含み上壁面２１近傍の空気流（図２の矢印参照）に対して略直交する第１仮想面Ｐ１、ピストン６３の頂面６４、上壁面２１、およびシリンダ１１の排気ポート２４側の側壁面１３にて形成される第１の領域Ｓ１に入るようにシリンダヘッド２に取り付けられている。

ここで、噴霧４に形成された通気部４２と、燃焼室１２に発生するタンブル流との関係について、図４から図６を用いて説明する。図４は、通気部４２が上壁面２１近傍の空気流の上流側を向き、通気部４２の中心軸Ｌ１が上壁面２１近傍の空気流の方向と一致するように燃料噴射弁３をシリンダヘッド２に取り付けた状態を示す図である。図５は、通気部４２の中心軸Ｌ１が図４の中心軸Ｌ１の状態から反時計回りに約４５°回転させた位置となるように燃料噴射弁３をシリンダヘッド２に取り付けた状態を示す図である。図６は、通気部４２の中心軸Ｌ１が図４の中心軸Ｌ１の状態から反時計回りに約９０°回転させた位置となるように燃料噴射弁３をシリンダヘッド２に取り付けた状態を示す図である。

図４（ａ）に示すように、燃料噴射弁３をシリンダヘッド２に取り付けると、図４（ｂ）に示すように、上壁面２１近傍の空気流の上流側から噴霧４を見たとき、通気部４２は、正面を向く。このため、空気が通気部４２を介して噴霧４の中空部４１に大量に入り込み、図４（ｂ）の破線で示すように、噴霧４の開き角θが大きくなる。その結果、電極部５１に適切な混合気が供給できなくなる。

図５（ａ）に示すように、燃料噴射弁３をシリンダヘッド２に取り付けると、図５（ｂ）に示すように、上壁面２１近傍の空気流の上流側から噴霧４を見たとき、通気部４２は、図４（ｂ）に図示した通気部４２よりも面積が小さくなるものの、空気流に向かって開口している。このため、空気が通気部４２を介して噴霧４の中空部４１に入り込み、図５（ｂ）の破線で示すように、噴霧４の開き角θが大きくなる。その結果、電極部５１に適切な混合気が供給できなくなる。

図６（ａ）に示すように、上壁面２１近傍における空気流の方向と、通気部４２の中心軸Ｌ１とが略直交するように燃料噴射弁３をシリンダヘッド２に取り付けると、図６（ｂ）に示すように、上壁面２１近傍の空気流の上流側から噴霧４を見たとき、通気部４２は、見えなくなる。このため、空気は通気部４２を介して噴霧４の中空部４１に入りにくくなり、噴霧４の開き角θは安定する。その結果、燃焼室１２にタンブル流が発生している状態であっても、電極部５１に適切な混合気を安定して供給することができる。

以上、説明したように、第１の領域Ｓ１に通気部４２の中心軸Ｌ１が入るように燃料噴射弁３をシリンダヘッド２に取り付けることにより、燃焼室１２にタンブル流が発生している状態であっても、噴霧４の開き角θを安定させることができる。その結果、電極部５１に適切な混合気を安定して供給することができ、ひいては燃料の燃焼を安定させることができる。

本実施形態では、上壁面２１に２つの吸気ポート２２が形成される形式の内燃機関の場合で説明した。本実施形態では、燃焼室１２に発生するタンブル流の上壁面２１近傍に発生する空気流は、各吸気ポート２２の中心Ｏ２を結ぶ仮想線Ｌ３を含むシリンダ１１の軸方向に沿った第３仮想面Ｐ３と略直交する方向の流れとなる。上記第１仮想面Ｐ１は、第３仮想面Ｐ３と略平行の関係となる。

本実施形態のような、２つの吸気ポート２２を有する形式の内燃機関では、第１仮想面Ｐ１を第３仮想面Ｐ３に基づいて定められる仮想面とみなし、それに基づいて燃料噴射弁３をシリンダヘッド２に取り付けることにより、噴霧４の形状の乱れを抑制し、電極部５１に適切な混合気を安定して供給することができる。

好ましくは、通気部４２の吸気ポート２２側の内壁面４４は、第１仮想面Ｐ１、第１仮想面Ｐ１よりも吸気ポート２２側に形成され、噴孔部３１の中心軸における第１仮想面Ｐ１とのなす角度βが２０°となるような第２仮想面Ｐ２、ピストン６３の頂面６４、上壁面２１、および、シリンダ１１の側壁面１３で囲まれる第２の領域Ｓ２に入るようにするのがよい（図２および図６（ａ）参照）。

ここで、図６に示すような状態（通気部４２の中心軸Ｌ１が第１の領域Ｓ１内に入っている状態）であっても、通気部４２の周方向の長さが長いと、空気流が通気部４２を介して噴霧４の中空部４１に入り込む可能性が高くなる。

第１の領域Ｓ１に通気部４２の中心軸Ｌ１が入るようにし、かつ、第２の領域Ｓ２に通気部４２の吸気ポート２２側の内壁面４４が第２の領域Ｓ２に入るようにするように燃料噴射弁３をシリンダヘッド２に取り付けることにより、より一層空気流が中空部４１に入り込むことを抑制することができる。

点火プラグ５の電極部５１は、通気部４２が形成される場所以外の噴霧４の側面４３近傍に配置されていればよい。要するに、電極部５１は、通気部４２を避けるようにして配置すればよい。これにより、適切な混合気が電極部５１に供給され、燃料に点火することができる。

好ましくは、電極部５１は、第１の領域Ｓ１内に入る位置に配置させるとよい。これによれば、吸気ポート２２の開口部２３の面積を可能な限り大きくすることができ、燃焼室１２への吸入空気の充填効率を高めることができる。

また、本実施形態のように、排気ポート２４が２つである場合は、電極部５１は排気ポート２４の開口部２５と隣接する排気ポート２４の開口部２５との間に配置されるのがよい。これによれば、排気ポート２４の開口部２５の面積を可能な限り大きくすることができ、燃焼室１２にて燃焼したガスを効率よく排気ポート２４から排気させることができる。

本発明の一実施形態による内燃機関の断面図である。図１中のＩＩ-ＩＩ線断面図である。図１中のＩＩＩ方向から見た燃料噴射弁の噴孔部の平面図である。（ａ）は通気部をタンブル流に対向させたときの図１におけるＩＩ-ＩＩ線断面図であり、（ｂ）はその噴霧をタンブル流の上流側から見たときの側面図である。（ａ）は通気部をタンブル流に対して反時計回りに４５°回転させたときの図１におけるＩＩ-ＩＩ線断面図であり、（ｂ）はその噴霧をタンブル流の上流側から見たときの側面図である。（ａ）は通気部をタンブル流に対して反時計回りに９０°回転させたときの図１におけるＩＩ-ＩＩ線断面図であり、（ｂ）はその噴霧をタンブル流の上流側から見たときの側面図である。従来技術の内燃機関の断面図である。

符号の説明

１シリンダブロック、１１シリンダ、１２燃焼室、１３側壁面、２シリンダヘッド、２１上壁面、２２吸気ポート、２４排気ポート、３燃料噴射弁、３１噴孔部、４噴霧、４１中空部、４２通気部、４３側面、４４内壁面、５点火プラグ、５１電極部、６３ピストン、６４頂面、Ｐ１第１仮想面、Ｐ２第２仮想面、Ｐ３第３仮想面、Ｏ１噴孔板の中心、Ｏ２吸気ポートの中心、Ｌ１通気部の中心軸、Ｌ２噴孔部の中心軸、Ｌ３仮想線、Ｓ１第１の領域、Ｓ２第２の領域

Claims

ピストンを往復移動可能に支持するシリンダを有するシリンダブロックと、
前記シリンダの軸方向端部を塞ぐように設けられ、前記シリンダ内へ吸入空気を供給する吸気ポート、および燃焼ガスを前記シリンダ外へ排出する排気ポートが形成される上壁面を有するシリンダヘッドであって、前記シリンダ内において、前記上壁面近傍における空気流が前記吸気ポート側から前記排気ポート側へ向かう空気流となるタンブル流が発生するように前記吸気ポートが配置されるシリンダヘッドと、
火花を発生する電極部を有し、その電極部が前記上壁面から前記シリンダ内に突出するように前記シリンダヘッドに取り付けられる点火プラグと、
略円錐形状の噴霧の内部に中空部を有するとともに、前記噴霧の側面に前記中空部と前記噴霧の外部とを連通する通気部を有し、さらに、前記噴霧の一部が前記電極部に向かうように燃料を噴射する噴孔部を有し、前記噴孔部が前記上壁面の略中央部から前記シリンダ内に突出するように前記シリンダヘッドに取り付けられる燃料噴射弁と、を備える内燃機関であって、
前記噴孔部の中心軸を含み前記空気流に対して略直交する第１仮想面、前記ピストンの頂面、前記シリンダヘッドの前記上壁面、および前記シリンダの前記排気ポート側の側壁面で囲まれる第１の領域に、前記噴霧の前記側面に沿い、前記噴孔部の中心と前記通気部の周方向における中心とを通る線である前記通気部の中心軸が入るように前記燃料噴射弁が前記シリンダヘッドに取り付けられることを特徴とする内燃機関。
前記通気部の前記吸気ポート側の内壁面が、
前記第１仮想面、前記第１仮想面よりも前記吸気ポート側に形成され、前記噴孔部の中心軸における第１仮想面とのなす角度が２０°となるような第２仮想面、前記ピストンの前記頂面、前記シリンダの前記上壁面、および、前記シリンダの前記側壁面で囲まれる第２の領域に入っていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
前記上壁面に形成される前記吸気ポートが２つの場合、
第１仮想面は、前記２つの前記吸気ポートのそれぞれの中心を結ぶ仮想線を含み前記シリンダの軸方向に沿った第３仮想面と略平行な平面であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
前記電極部は、前記通気部が形成される場所以外の前記噴霧の前記側面近傍に配置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内燃機関。
前記電極部は、前記第１の領域内に入るように配置されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
前記上壁面に形成される前記排気ポートが２つの場合、
前記電極部は、前記２つの排気ポートの間に配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関。
ピストンを往復移動可能に支持するシリンダを有するシリンダブロックと、
前記シリンダの軸方向端部を塞ぐように設けられ、前記シリンダ内へ吸入空気を供給する吸気ポート、および燃焼ガスを前記シリンダ外へ排出する排気ポートが形成される上壁面を有するシリンダヘッドと、
火花を発生する電極部を有し、その電極部が前記上壁面から前記シリンダ内に突出するように前記シリンダヘッドに取り付けられる点火プラグと、
略円錐形状の噴霧の内部に中空部を有するとともに、前記噴霧の側面に前記中空部と前記噴霧の外部とを連通する通気部を有し、さらに、前記噴霧の一部が前記電極部に向かうように燃料を噴射する噴孔部を有し、前記噴孔部が前記上壁面の略中央部から前記シリンダ内に突出するように前記シリンダヘッドに取り付けられる燃料噴射弁と、を備える内燃機関であって、
前記燃料噴射弁は、前記噴霧を前記シリンダの軸方向から見たとき、前記上壁面近傍における前記吸入空気の空気流の方向と、前記噴霧の前記側面に沿い、前記噴孔部の中心と前記通気部の周方向における中心とを通る線である前記通気部の中心軸とが略直交するように前記シリンダヘッドに取り付けられることを特徴とする内燃機関。