JP2016065477A

JP2016065477A - Internal combustion engine

Info

Publication number: JP2016065477A
Application number: JP2014193988A
Authority: JP
Inventors: 淳宮川; Atsushi Miyagawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-04-28

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the adhesion of deposits into a glow hole.SOLUTION: An engine 10 comprises: a cylinder block 12; a cylinder head 14; a piston 16; a combustion chamber 18; a squish area 20; a glow plug 24; a combustion pressure sensor 26; a glow hole 28; a bypass passage 30, and the like. Gas generated in the squish area 20 flows along a route of the bypass passage 30, the glow hole 28, and the combustion chamber 18 in this order, and unburned substances, etc. in the glow hole 28 are discharged toward the combustion chamber 18. Therefore, it is possible to prevent the glow plug 24 from being fixedly attached into the glow hole 28 due to the deposition of deposits and the reduction in the sensitivity of the combustion pressure sensor 26.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えばディーゼルエンジンとして好適に用いられ、グロープラグに筒内圧検出手段を備えた内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine that is suitably used as, for example, a diesel engine and has a cylinder plug pressure detecting means in a glow plug.

従来技術として、例えば特許文献１（特開２０１３−１７０５１７号公報）に開示されているように、冷間時の始動を補助するグロープラグを備えたディーゼルエンジンが知られている。従来技術では、グロープラグに燃焼圧センサを設けている。 As a prior art, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-170517), a diesel engine having a glow plug for assisting start-up in a cold state is known. In the prior art, a combustion pressure sensor is provided in the glow plug.

特開２０１３−１７０５１７号公報JP 2013-170517 A 特開２０１３−２５３５５３号公報JP 2013-253553 A

上述した従来技術では、シリンダヘッドの下面に、燃焼室に面して開口するグローホールを形成し、このグローホール内に燃焼圧センサ付きのグロープラグを収容している。しかしながら、グローホール内には、燃焼により生成したデポジットが付着し易い。このため、従来技術では、デポジットの付着によってグロープラグがグローホール内に固着したり、燃焼圧センサの感度が低下したりするという問題がある。 In the prior art described above, a glow hole that opens toward the combustion chamber is formed on the lower surface of the cylinder head, and a glow plug with a combustion pressure sensor is accommodated in the glow hole. However, deposits generated by combustion tend to adhere to the glow holes. For this reason, in the prior art, there is a problem that the glow plug is fixed in the glow hole due to the adhesion of the deposit, or the sensitivity of the combustion pressure sensor is lowered.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、グローホール内にデポジットが付着するのを抑制し、グロープラグ及び筒内圧検出手段を円滑に機能させることが可能な内燃機関を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress deposits from adhering to the glow hole and to smoothly function the glow plug and the in-cylinder pressure detecting means. It is to provide an internal combustion engine capable of this.

第１の発明は、シリンダヘッドに設けられ、燃焼室に開口した開口部を有するグローホールと、基端側が前記グローホール内に設けられ、前記開口部を介して前記燃焼室に面したグロープラグと、前記グロープラグに搭載され、前記燃焼室内の圧力を検出する筒内圧検出手段と、前記グローホールのうち前記開口部から離れた奥部と前記燃焼室内のスキッシュエリアとを連通するバイパス通路と、を備えている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a glow hole provided in a cylinder head and having an opening opening in a combustion chamber, and a glow plug having a proximal end side provided in the glow hole and facing the combustion chamber through the opening. And an in-cylinder pressure detecting means that is mounted on the glow plug and detects the pressure in the combustion chamber, and a bypass passage that communicates the back part of the glow hole away from the opening and the squish area in the combustion chamber. It is equipped with.

第１の発明によれば、バイパス通路を設けることにより、スキッシュエリアを利用して、グローホール内の未燃物質等を燃焼室側に排出することができる。従って、デポジットの堆積によってグロープラグがグローホール内に固着したり、筒内圧検出手段の感度が低下したりするのを防止することができる。 According to the first invention, by providing the bypass passage, unburned substances in the glow hole can be discharged to the combustion chamber side using the squish area. Therefore, it is possible to prevent the glow plug from being fixed in the glow hole due to deposit accumulation and the sensitivity of the in-cylinder pressure detecting means from being lowered.

本発明の実施の形態１によるエンジンの燃焼室の一部を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows a part of combustion chamber of the engine by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２によるエンジンの燃焼室の一部を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows a part of combustion chamber of the engine by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３によるエンジンの燃焼室の一部を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows a part of combustion chamber of the engine by Embodiment 3 of this invention. 従来技術において、エンジンの燃焼室の一部を示す要部拡大断面図である。In prior art, it is a principal part expanded sectional view which shows a part of combustion chamber of an engine.

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１によるエンジンの燃焼室の一部を示す要部拡大断面図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関として、ディーゼルエンジンからなるエンジン１０を備えている。エンジン１０は、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１４及びピストン１６を備えている。シリンダブロック１２には、円筒状のシリンダボアが形成され、このシリンダボアは、シリンダブロック１２上に搭載されたシリンダヘッド１４により施蓋されている。ピストン１６は、シリンダボア内に設けられ、シリンダヘッド１４との間に燃焼室１８を形成している。燃焼室１８の上端部には、その一部を構成するスキッシュエリア２０が設けられている。スキッシュエリア２０は、上死点に到達したピストン１６の端面とシリンダヘッド１４との壁面との間に小さな隙間として形成される扁平な空間である。 Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a part of a combustion chamber of an engine according to Embodiment 1 of the present invention. The system according to the present embodiment includes an engine 10 made of a diesel engine as an internal combustion engine. The engine 10 includes a cylinder block 12, a cylinder head 14, and a piston 16. The cylinder block 12 is formed with a cylindrical cylinder bore, and this cylinder bore is covered with a cylinder head 14 mounted on the cylinder block 12. The piston 16 is provided in the cylinder bore and forms a combustion chamber 18 between the piston 16 and the cylinder head 14. A squish area 20 constituting a part of the combustion chamber 18 is provided at the upper end of the combustion chamber 18. The squish area 20 is a flat space formed as a small gap between the end surface of the piston 16 that has reached top dead center and the wall surface of the cylinder head 14.

シリンダヘッド１４には、インジェクタ２２、グロープラグ２４及び燃焼圧センサ２６が設けられている。インジェクタ２２は、例えばシリンダボアの中央に配置され、燃焼室１８内に燃料を噴射する。グロープラグ２４は、冷感始動時等に燃焼室１８内のガスを加熱するもので、段付きのロッド状に形成されている。燃焼圧センサ２６は、燃焼室１８内の圧力を検出するもので、グロープラグ２４に搭載（一体化）された筒内圧検出手段を構成している。グロープラグ２４及び燃焼圧センサ２６は、シリンダヘッド１４に設けられたグローホール２８内に設けられている。なお、図１では、グロープラグ２４に搭載された燃焼圧センサ２６を模式的に表記している。 The cylinder head 14 is provided with an injector 22, a glow plug 24, and a combustion pressure sensor 26. The injector 22 is disposed at the center of the cylinder bore, for example, and injects fuel into the combustion chamber 18. The glow plug 24 heats the gas in the combustion chamber 18 at the start of a cold feeling or the like, and is formed in a stepped rod shape. The combustion pressure sensor 26 detects the pressure in the combustion chamber 18 and constitutes in-cylinder pressure detection means mounted (integrated) on the glow plug 24. The glow plug 24 and the combustion pressure sensor 26 are provided in a glow hole 28 provided in the cylinder head 14. In FIG. 1, the combustion pressure sensor 26 mounted on the glow plug 24 is schematically shown.

グローホール２８は、燃焼室１８に開口した開口部２８Ａと、開口部２８Ａからグローホール２８の長さ方向に離れた奥部２８Ｂとを有している。そして、グローホール２８は、奥部２８Ｂよりも開口部２８Ａの方がシリンダボアの中心に近くなるように、シリンダボアの軸線に対して斜めに傾斜している。グロープラグ２４の基端側は、グローホール２８内に設けられている。また、グロープラグ２４の先端側は、グローホール２８の開口部２８Ａを介して燃焼室１８に面しており、一例を挙げると、開口部２８Ａから燃焼室１８内に突出している。 The glow hole 28 has an opening 28 </ b> A that opens to the combustion chamber 18 and a back part 28 </ b> B that is separated from the opening 28 </ b> A in the length direction of the glow hole 28. The glow hole 28 is inclined obliquely with respect to the axis of the cylinder bore so that the opening 28A is closer to the center of the cylinder bore than the back portion 28B. The base end side of the glow plug 24 is provided in the glow hole 28. Further, the tip side of the glow plug 24 faces the combustion chamber 18 through the opening 28A of the glow hole 28, and, for example, protrudes into the combustion chamber 18 from the opening 28A.

また、本実施の形態では、シリンダヘッド１４にバイパス通路３０を設けている。バイパス通路３０は、グローホール２８の奥部２８Ｂとスキッシュエリア２０とを連通している。バイパス通路３０によれば、スキッシュエリア２０を利用して、グローホール２８内の未燃物質等を燃焼室１８側に排出することができる。詳しく述べると、まず、スキッシュエリア２０を備えるエンジン１０では、上死点付近において、シリンダヘッド１４とピストン１６との間に挟まれるスキッシュエリア２０の圧力が燃焼室１８内の他の部位と比較して高くなる。 In the present embodiment, a bypass passage 30 is provided in the cylinder head 14. The bypass passage 30 communicates the back portion 28 </ b> B of the glow hole 28 and the squish area 20. According to the bypass passage 30, the unburned material in the glow hole 28 can be discharged to the combustion chamber 18 side using the squish area 20. More specifically, first, in the engine 10 having the squish area 20, the pressure in the squish area 20 sandwiched between the cylinder head 14 and the piston 16 is compared with other parts in the combustion chamber 18 near the top dead center. Become higher.

これにより、スキッシュエリア２０では、ガスの強い流れ（スキッシュ流）が発生し、このスキッシュ流の一部は、バイパス通路３０に流入する。従って、本実施の形態では、図１中の矢印に示すように、スキッシュエリア２０→バイパス通路３０→グローホール２８→燃焼室１８の経路に沿ってガスを流通させることができる。そして、このガスの流れにより、グローホール２８内の未燃物質等を燃焼室１８側に効率よく排出し、グローホール２８内にデポジットが堆積するのを抑制することができる。 As a result, a strong gas flow (squish flow) is generated in the squish area 20, and a part of this squish flow flows into the bypass passage 30. Therefore, in the present embodiment, as shown by the arrow in FIG. 1, the gas can be circulated along the path of the squish area 20 → the bypass passage 30 → the glow hole 28 → the combustion chamber 18. The gas flow can efficiently discharge unburned substances and the like in the glow hole 28 to the combustion chamber 18 side and suppress deposits from being deposited in the glow hole 28.

従って、本実施の形態によれば、デポジットの堆積によってグロープラグ２４がグローホール２８内に固着したり、燃焼圧センサ２６の感度が低下したりするのを防止することができる。なお、燃焼室１８のうちスキッシュエリア２０以外の部位とグローホール２８とをバイパス通路３０により接続する構成も考えられる。しかし、この場合には、スキッシュ流が作用しないので、燃焼室１８内のガスをバイパス通路３０に押し込む気流が弱くなり、上述した効果を得るのが難しい。 Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the glow plug 24 from being fixed in the glow hole 28 and the sensitivity of the combustion pressure sensor 26 from being lowered due to the accumulation of deposits. A configuration in which a portion of the combustion chamber 18 other than the squish area 20 and the glow hole 28 are connected by a bypass passage 30 is also conceivable. However, in this case, since the squish flow does not act, the air flow for pushing the gas in the combustion chamber 18 into the bypass passage 30 becomes weak, and it is difficult to obtain the above-described effect.

次に、特許文献２（特開２０１３−２５３５５３号公報）に記載された従来技術と、本願発明との差異について説明する。図４は、従来技術において、エンジンの燃焼室の一部を示す要部拡大断面図である。この図に示すように、従来技術では、ガソリンエンジン１００において、シリンダヘッド１０２に点火プラグ１０４を収容するためのプラグポケット１０６と、燃焼室１０８との間にバイパス通路１１０を設けている。また、シリンダヘッド１０２の壁面には、プラグポケット１０６とバイパス通路１１０との間に差圧を発生させるための障害壁１１２を設けている。障害壁１１２は、シリンダヘッド１０２の壁面に沿って流れる気流Ａの流れ方向において、点火プラグ１０４の電極の上流側に配置されている。 Next, differences between the prior art described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-253553) and the present invention will be described. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a combustion chamber of an engine in the prior art. As shown in this figure, according to the prior art, a bypass passage 110 is provided between a combustion chamber 108 and a plug pocket 106 for accommodating a spark plug 104 in a cylinder head 102 in a gasoline engine 100. In addition, an obstacle wall 112 for generating a differential pressure between the plug pocket 106 and the bypass passage 110 is provided on the wall surface of the cylinder head 102. The obstacle wall 112 is disposed upstream of the electrode of the spark plug 104 in the flow direction of the airflow A flowing along the wall surface of the cylinder head 102.

しかし、上記従来技術を本願発明のエンジン１０に適用した場合には、以下の理由により、本願発明のような効果が得られない。まず、燃焼室１０８内に障害壁１１２が存在すると、気流Ａに乗って流れる噴霧の流れが障害壁１１２により阻害されるので、燃焼性が悪化する。また、気流Ａの流れは一定とならないので、障害壁１１２によりバイパス通路１１０に流入するガスの流れを形成できない可能性がある。 However, when the above prior art is applied to the engine 10 of the present invention, the effect as in the present invention cannot be obtained for the following reason. First, when the obstacle wall 112 exists in the combustion chamber 108, the flow of the spray flowing on the airflow A is obstructed by the obstacle wall 112, so that the combustibility is deteriorated. Further, since the flow of the airflow A is not constant, there is a possibility that the flow of gas flowing into the bypass passage 110 by the obstacle wall 112 cannot be formed.

さらに、従来技術では、バイパス通路１１０がスキッシュエリアに開口していないので、プラグポケット１０６とバイパス通路１１０の流入口との間に圧力差が発生せず、プラグポケット１０６から未燃物質等を排出する効果が十分に得られない。しかも、障害壁１１２のような燃焼室１０８内の突起物は、高温の燃焼ガスにより溶損する可能性がある。これに対し、本実施の形態では、スキッシュエリア２０を利用することにより、燃焼室１８内に突起物を配置することなく、バイパス通路３０にガスを流入させることができる。従って、グローホール２８内の未燃物質等を安定的に排出し、グロープラグ２４及び燃焼圧センサ２６を円滑に機能させることができる。 Furthermore, in the prior art, since the bypass passage 110 is not open to the squish area, no pressure difference is generated between the plug pocket 106 and the inlet of the bypass passage 110, and unburned substances and the like are discharged from the plug pocket 106. The effect to do is not fully obtained. In addition, protrusions in the combustion chamber 108 such as the obstacle wall 112 may be melted by high-temperature combustion gas. On the other hand, in the present embodiment, by using the squish area 20, gas can be caused to flow into the bypass passage 30 without disposing a protrusion in the combustion chamber 18. Therefore, the unburned material in the glow hole 28 can be discharged stably, and the glow plug 24 and the combustion pressure sensor 26 can function smoothly.

実施の形態２．
次に、図２を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１と同様の構成に加えて、バイパス通路の流入口にテーパ部を設けたことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。図２は、本発明の実施の形態２によるエンジンの燃焼室の一部を示す要部拡大断面図である。 Embodiment 2. FIG.
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. In addition to the same configuration as that of the first embodiment, the present embodiment is characterized in that a tapered portion is provided at the inlet of the bypass passage. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a part of the combustion chamber of the engine according to Embodiment 2 of the present invention.

図２に示すように、本実施の形態では、バイパス通路３０の流入口にテーパ部４０を設けている。バイパス通路３０の流入口は、テーパ部４０により拡大した状態から下流側（グローホール２８側）に向けて徐々に縮小するように形成されている。この構成によれば、バイパス通路３０の流入口の流路抵抗を減少させることができる。これにより、スキッシュエリア２０からバイパス通路３０に流入するガスの量を増加させ、グローホール２８内の未燃物質等の排出能力を向上させることができる。 As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a tapered portion 40 is provided at the inlet of the bypass passage 30. The inflow port of the bypass passage 30 is formed so as to be gradually reduced from the state expanded by the taper portion 40 toward the downstream side (the glow hole 28 side). According to this configuration, the flow path resistance at the inlet of the bypass passage 30 can be reduced. As a result, the amount of gas flowing into the bypass passage 30 from the squish area 20 can be increased, and the discharge capacity of unburned substances and the like in the glow hole 28 can be improved.

実施の形態３．
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１と同様の構成に加えて、バイパス通路の流出口にテーパ部を設けたことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。図３は、本発明の実施の形態３によるエンジンの燃焼室の一部を示す要部拡大断面図である。 Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition to the same configuration as that of the first embodiment, the present embodiment is characterized in that a tapered portion is provided at the outlet of the bypass passage. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a part of a combustion chamber of an engine according to Embodiment 3 of the present invention.

図３に示すように、本実施の形態では、バイパス通路３０の流出口にテーパ部５０を設けている。バイパス通路３０の流出口は、下流側に向かうにつれて、グローホール２８の開口部２８Ａ側に徐々に拡大するように形成されている。この構成によれば、バイパス通路３０の流出口を燃焼室１８側に向けて末広がりに形成することができる。これにより、バイパス通路３０を流れるガスの向きを流出口で燃焼室１８に向けて変更することができる。従って、グローホール２８内の未燃物質等を排出する能力を更に向上させることができる。なお、本発明では、実施の形態２，３を組合わせる構成としてもよい。 As shown in FIG. 3, in the present embodiment, a tapered portion 50 is provided at the outlet of the bypass passage 30. The outlet of the bypass passage 30 is formed so as to gradually expand toward the opening 28A side of the glow hole 28 toward the downstream side. According to this configuration, the outlet of the bypass passage 30 can be formed to expand toward the combustion chamber 18 side. Thereby, the direction of the gas flowing through the bypass passage 30 can be changed toward the combustion chamber 18 at the outlet. Therefore, the ability to discharge unburned substances and the like in the glow hole 28 can be further improved. In the present invention, the second and third embodiments may be combined.

１０エンジン（内燃機関）
１２シリンダブロック
１４シリンダヘッド
１６ピストン
１８燃焼室
２０スキッシュエリア
２２インジェクタ
２４グロープラグ
２６燃焼圧センサ（筒内圧検出手段）
２８グローホール
２８Ａ開口部
２８Ｂ奥部
３０バイパス通路
４０，５０テーパ部 10 Engine (Internal combustion engine)
12 cylinder block 14 cylinder head 16 piston 18 combustion chamber 20 squish area 22 injector 24 glow plug 26 combustion pressure sensor (in-cylinder pressure detecting means)
28 Glow hole 28A Opening 28B Back 30 Bypass passage 40, 50 Taper

Claims

A glow hole provided in the cylinder head and having an opening opening in the combustion chamber;
A glow plug having a base end side provided in the glow hole and facing the combustion chamber through the opening;
In-cylinder pressure detecting means mounted on the glow plug for detecting the pressure in the combustion chamber;
A bypass passage communicating the back part of the glow hole away from the opening and the squish area in the combustion chamber;
Internal combustion engine equipped with.