JP2017075551A - 筒内直接噴射式内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】プレイグニッションおよびノッキングの双方の抑制を図る。【解決手段】燃料噴射装置３２から噴射された燃料の噴霧領域Ｆの上端部を通路用スペーサー３６の上端と同じ高さか上端よりも下方に位置させた。通路用スペーサー３６により燃料が付着するシリンダ室１２の内周面１２０２の冷却を抑制することで内周面１２０２に付着した燃料を確実に気化させることができ、燃料と潤滑油との混合液の発生を抑制できる。また、シリンダブロック１４の上面１４０２寄りに対応する冷却媒体通路３４の部分の冷却を促進することでシリンダブロック１４の上面１４０２寄りの内周面１２０２の温度上昇を抑制でき、混合気の過剰な温度上昇を抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は筒内直接噴射式内燃機関に関する。

筒内直接噴射式内燃機関は、複数のシリンダ室が形成されたシリンダブロックと、各シリンダ室に直接燃料を噴射する燃料噴射装置と、シリンダブロックに形成され複数のシリンダ室の周囲に沿って延在する冷却媒体通路とを備えている。
筒内直接噴射式内燃機関では、燃料噴射装置から筒内に直接噴射された燃料がシリンダ室の内周面に付着したままで気化しないと、気化しない燃料と内周面に付着している潤滑油とが混合した混合液が発生しやすい。
一方、この混合液は、圧縮行程における混合気の温度上昇により加熱されることで、点火プラグによる点火の前の時点で発火する場合があり、プレイグニッションと呼ばれる異常燃焼の原因となる。
また、シリンダ室の内周面のうち、シリンダヘッド寄りの部分は、混合気の燃焼により加熱されることにより、また、圧縮された混合気の温度上昇により、シリンダヘッドから離れた部分に比べて高温となる。シリンダヘッド寄りの内周面が過剰に高温となると、点火プラグによる点火の後に、シリンダヘッド寄りの内周面の部分で加熱された未燃ガスが燃焼するノッキングと呼ばれる異常燃焼が発生する。

特開２０１０−９６０８８号公報

そのため、シリンダ室の内周面の温度を、プレイグニッションおよびノッキングを抑制するように調整することが好ましい。
ところで、複数のシリンダ室の周囲に沿って延在する冷却媒体通路に挿入され、冷却媒体通路を流れる冷却媒体の流れを制御して、シリンダ室の内周面の温度を調整する通路用スペーサーが提供されている。
本発明は、前記通路用スペーサーに着目して案出されたものであり、プレイグニッションおよびノッキングの双方の抑制を図る上で有利な筒内直接燃料噴射式内燃機関を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、複数のシリンダ室が形成されたシリンダブロックと、前記各シリンダ室に直接燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記シリンダブロックに形成され前記複数のシリンダ室の周囲に沿って延在する冷却媒体通路と、前記冷却媒体通路に挿入され前記冷却媒体通路の延在方向に沿って延在し前記冷却媒体通路を流れる冷却媒体の流れを制御する通路用スペーサーとを備える筒内直接噴射式内燃機関であって、前記燃料噴射装置から噴射された燃料の噴霧領域の上端部が前記通路用スペーサーの上端と同じ高さか前記上端よりも下方に位置することを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記噴霧領域と前記シリンダ室の内周面が交差する範囲を燃料付着範囲とし、前記シリンダ室の内周面の周方向において前記シリンダ室が開口する前記シリンダブロックの上面に最も近接した前記燃料付着範囲の箇所を燃料付着範囲頂点とし、前記燃料付着範囲頂点と前記シリンダブロックの上面との距離を第１の距離とし、前記シリンダ室の軸心方向において前記シリンダブロックの上面に最も近接した前記通路用スペーサーの箇所を前記通路用スペーサーの延在方向に沿って延在させた線をスペーサーの上縁線としたとき、前記スペーサーの上縁線は、前記シリンダ室の軸心方向と直交する方向から見た場合に、前記シリンダブロックの上面との間に前記第１の距離以上の距離を確保しつつ延在し、かつ、前記燃料付着範囲頂点寄りの前記燃料付着範囲の部分が前記通路用スペーサーの輪郭の内側に入るように延在していることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記スペーサーの上縁線は、前記シリンダブロックの上面との間に前記第１の距離を確保しつつ延在し、前記シリンダ室の軸心と直交する方向から見た場合に直線状に延在していることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記シリンダ室の軸心方向において前記シリンダブロックの上面に最も近接した前記燃料付着範囲の箇所を前記内周面の周方向に沿って接続した線を燃料付着範囲の上縁線としたとき、前記スペーサーの上縁線は、前記シリンダ室の軸心方向と直交する方向から見た場合に前記燃料付着範囲頂点寄りの前記燃料付着範囲の部分の前記燃料付着範囲の上縁線に沿って延在する前記シリンダブロックの上面側に凸状の湾曲線部分を有していることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記シリンダブロックの上側にシリンダヘッドが設けられ、前記燃料噴射装置は、前記シリンダヘッド内に設けられた吸気ポートよりも前記シリンダブロックの上面寄りに位置する前記シリンダヘッドの箇所でその中心軸が前記シリンダ室の軸心方向に対して傾斜させて設けられていることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、前記通路用スペーサーの延在方向および前記シリンダブロックの上面に離間接近する前記通路用スペーサーの幅方向の双方に直交する方向の寸法である前記通路用スペーサーの厚さは、前記冷却媒体通路を流れる冷却媒体の上流側から下流側に至るにつれて次第に薄くなるように形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、通路用スペーサーにより燃料が付着するシリンダ室の内周面の冷却を抑制することでシリンダ室の内周面に付着した燃料を確実に気化させることができ、燃料と潤滑油との混合液の発生を抑制できるため、プレイグニッションを抑制する上で有利となる。また、シリンダブロックの上面寄りに対応する冷却媒体通路の部分の冷却を促進することでシリンダブロックの上面寄りの内周面の温度上昇を抑制できるため、混合気の過剰な温度上昇を抑制でき、ノッキングを抑制する上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、通路用スペーサーにより燃料付着範囲頂点寄りの燃料付着範囲の部分の冷却を抑制することで燃料付着範囲に付着した燃料を確実に気化させることができ、燃料と潤滑油との混合液の発生を抑制できるため、プレイグニッションを抑制する上でより有利となる。また、燃料付着範囲頂点寄りの燃料付着範囲の部分よりもシリンダブロックの上面寄りに対応する冷却媒体通路の部分の冷却を促進することでシリンダブロックの上面寄りの内周面の温度上昇を抑制できるため、ノッキングを抑制する上でより有利となる。
請求項３記載の発明によれば、通路用スペーサーの形状を簡素化でき、製造コストの低減を図る上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、燃料付着範囲の冷却を的確に抑制でき、プレイグニッションを抑制する上で有利となる。また、燃料付着範囲の外部に位置する内周面の箇所でシリンダブロックの上面寄りに位置する箇所をより冷却できるため、ノッキングを抑制する上でより有利となる。
請求項５記載の発明によれば、燃料噴射装置が吸気ポートよりもシリンダブロックの上面寄りに位置するシリンダヘッドの箇所でその中心軸がシリンダ室の軸心方向に対して傾斜させて設けられた構造であってもプレイグニッションおよびノッキングの抑制を図る上で有利となる。
請求項６記載の発明によれば、複数のシリンダ室間における内周面の温度の均一化を図る上で有利となり、複数のシリンダ室における異常燃焼の抑制を的確に抑制する上で有利となる。

第１の実施の形態に係る筒内直接噴射式内燃機関の構造を示す断面図である。 第１の実施の形態に係る筒内直接噴射式内燃機関のシリンダブロックの平面図である。 第１の実施の形態に係る筒内直接噴射式内燃機関の通路用スペーサーの斜視図である。 （Ａ）はシリンダ室の内周面の展開図、（Ｂ）は通路用スペーサーの展開図、（Ｃ）はシリンダ室の内周面および通路用スペーサーとを重ね合わせた展開図である。 第２の実施の形態に係る筒内直接噴射式内燃機関の通路用スペーサーの斜視図である。 （Ａ）はシリンダ室の内周面の展開図、（Ｂ）は通路用スペーサーの展開図、（Ｃ）はシリンダ室の内周面および通路用スペーサーとを重ね合わせた展開図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関（以下エンジンという）１０は、複数のシリンダ室１２が形成されたシリンダブロック１４と、シリンダブロック１４の上側に設けられたシリンダヘッド１６と、シリンダ室１２に配設されたピストン１８とを含んで構成されている。
燃焼室２０は、ピストン１８の上死点近傍で、シリンダ室１２の内周面１２０２とシリンダヘッド１６の下面１６０２とピストン１８の頂面１８０２とによって構成される。

シリンダヘッド１６には、吸気ポート２２と、吸気ポート２２を開閉する吸気バルブ２４と、排気ポート２６と、排気ポート２６を開閉する排気バルブ２８と、点火プラグ３０と、燃料噴射装置３２とが設けられている。
点火プラグ３０は、燃焼室２０のほぼ中央に位置するように、シリンダヘッド１６の下面１６０２に設けられている。
燃料噴射装置３２は、吸気ポート２２よりもシリンダブロック１４の上面１４０２寄りに位置するシリンダヘッド１６の箇所でその中心軸がシリンダ室１２の軸心に対して傾斜させて設けられている。本実施の形態では、エンジン１０は、燃料噴射装置３２の複数の噴口からシリンダ室１２に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式エンジンである。
ピストン１８のピストンヘッド部１８０４の複数のリング溝には、それぞれピストンリング１８０６が嵌合されている。

図１、図２に示すように、シリンダブロック１４に、複数のシリンダ室１２の周囲に沿って延在する冷却媒体通路３４が設けられ、冷却媒体通路３４はシリンダブロック１４の上面１４０２に開放状に形成され、冷却媒体通路３４に通路用スペーサー３６が挿入されている。
本実施の形態では筒内直接噴射式エンジン１０は直列４気筒エンジンであり、冷却媒体通路３４は、４つのシリンダ室１２の周囲に沿って細長の枠状に延在している。
冷却媒体通路３４は、シリンダ室１２が並べられた方向の一方の端部に位置する冷却媒体通路３４の箇所に、冷却媒体供給路３４０２が接続され、シリンダ室１２が並べられた方向の他方の端部に位置する冷却媒体通路３４の箇所に、冷却媒体排出路３４０４が接続されている。
なお、本実施の形態では、冷却媒体として冷却水が用いられ、冷却媒体通路３４はウォータジャケットである。また、図２において矢印は冷却媒体の流れを示す。

図３に示すように、通路用スペーサー３６は、冷却媒体通路３４を流れる冷却媒体の流れを制御するものであり、冷却媒体通路３４に挿入され冷却媒体通路３４の延在方向に沿って延在している。
通路用スペーサー３６は、複数の係止片（不図示）を有し、それら係止片が冷却媒体通路３４の箇所に係止することで、位置決めされた状態で冷却媒体通路３４に配置されている。

ここで、図４（Ｃ）に示すように、通路用スペーサー３６が冷却媒体通路３４に配置された状態で、シリンダ室１２の軸心方向においてシリンダブロック１４の上面１４０２に最も近接した通路用スペーサー３６の箇所を通路用スペーサー３６の延在方向に沿って延在させた線をスペーサー上縁線Ｓ１（スペーサーの上縁線）とする。
また通路用スペーサー３６が冷却媒体通路３４に配置された状態で、シリンダ室１２の軸心方向においてシリンダブロック１４の上面１４０２から通路用スペーサー３６が最も離れた箇所を通路用スペーサー３６の延在方向に沿って延在させた線をスペーサー下縁線Ｓ２とする。

また、図１に示すように、燃料噴射装置３２から噴射された燃料の噴霧領域をＦとする。
また、図１、図４（Ａ）に示すように、燃料噴射装置３２から噴射された燃料の噴霧領域Ｆとシリンダ室１２の内周面１２０２が交差する範囲を燃料付着範囲Ａとする。言い換えると、燃料噴射装置３２から噴射された燃料が付着するシリンダ室１２の内周面１２０２の範囲を燃料付着範囲Ａとする。
なお、本実施の形態では、吸気ポート２２からの吸気流動が無い状態で燃料噴射装置３２から噴射された燃料が付着するシリンダ室１２の内周面１２０２の範囲を燃料付着範囲Ａとする。
したがって、各噴口から噴射された燃料が直線状に飛散してシリンダ室１２の内周面１２０２に付着したものとする。
また、シリンダ室１２の内周面１２０２の周方向においてシリンダブロック１４の上面１４０２に最も近接した燃料付着範囲Ａの箇所を燃料付着範囲頂点Ｐとする。
また、燃料付着範囲頂点Ｐとシリンダブロック１４の上面１４０２との距離を第１の距離Ｄ１とする。
また、シリンダ室１２の軸心方向においてシリンダブロック１４の上面１４０２に最も近接した燃料付着範囲Ａの箇所を内周面１２０２の周方向に沿って接続した線を燃料付着範囲上縁線Ｌとする。

本実施の形態では、図３、図４（Ｂ）に示すように、通路用スペーサー３６は均一幅の帯状を呈しており、冷却媒体通路３４に配置された状態で、図４（Ｃ）に示すように、スペーサー上縁線Ｓ１は、シリンダブロック１４の上面１４０２との間に第１の距離Ｄ１を確保しつつ延在し、シリンダ室１２の軸心方向と直交する方向から見た場合に直線状に延在している。
したがって、スペーサー上縁線Ｓ１は、シリンダ室１２の軸心方向と直交する方向から見た場合に、シリンダブロック１４の上面１４０２との間に第１の距離Ｄ１以上の距離を確保しつつ延在し、かつ、燃料付着範囲頂点Ｐ寄りの燃料付着範囲Ａの部分が通路用スペーサー３６の輪郭の内側に入るように延在している。
また、スペーサー下縁線Ｓ２は、ピストン１８の下死点Ｂよりも燃料付着範囲頂点Ｐ寄りに変位した箇所を、シリンダ室１２の軸心方向と直交する方向から見た場合にスペーサー上縁線Ｓ１と平行して直線状に延在している。

次に、筒内直接燃料噴射式エンジン１０におけるシリンダ室１２の内周面１２０２の温度と異常燃焼との関係について説明する。
本実施の形態の筒内直接燃料噴射式エンジン１０では、吸気行程で燃料噴射装置３２の噴口からシリンダ室１２に直接燃料を噴射し、ピストン１８が下死点Ｂに至る直前で燃料の噴射が終了する。
したがって、噴射された燃料は、シリンダ室１２内で吸気ポート２２から吸入された空気流と混合されることで混合気となる。
次に、圧縮行程により混合気が圧縮され、燃焼行程により燃焼室２０で圧縮された混合気が点火プラグ３０によって点火され、混合気が燃焼し、排気行程により排ガスが排気ポート２６から排出される。

筒内直接燃料噴射式エンジン１０の動作に伴い、シリンダ室１２の内周面１２０２は、シリンダブロック１４の上面１４０２寄りの箇所は温度が高く、シリンダブロック１４の上面１４０２から離れるほど温度が低くなる。
これは、混合気の燃焼が燃焼室２０でなされるため、燃焼室２０寄りのシリンダ室１２の内周面１２０２がより加熱されるためである。

ところで、燃料噴射装置３２は、吸気ポート２２よりもシリンダブロック１４の上面１４０２寄りに位置するシリンダヘッド１６の箇所でその中心軸がシリンダ室１２の軸心方向に対して傾斜させて設けられているため、噴口から噴射された燃料は、排気ポート２６側に位置するシリンダ室１２の内周面１２０２に衝突し内周面１２０２に付着する。
したがって、図１に示すように、排気ポート２６側のシリンダ室１２の内周面１２０２には図４（Ａ）に示す燃料付着範囲Ａに燃料が付着する。
また、ピストン１８の往復動作により潤滑油がシリンダ室１２の内周面１２０２に付着することから、シリンダ室１２の内周面１２０２の燃料付着範囲Ａには、燃料と潤滑油との混合液の膜が形成されることになる。
このような混合液の膜がピストン１８の往復により燃料室内に飛散すると、飛散した混合液が断熱圧縮により高温となった混合気の熱により自着火するため、点火プラグ３０による点火よりも早い時点で混合気の燃焼が開始される、いわゆるプレイグニッションと呼ばれる異常燃焼の発生が懸念される。
本発明者らの実験によれば、このようなプレイグニッションは、シリンダ室１２の内周面の温度が低下するほど顕著に発生することがわかった。
したがって、冷却媒体による燃料付着範囲頂点Ｐ寄りの燃料付着範囲Ａに対する過剰な冷却を抑制することで（燃料付着範囲Ａの保温を図ることで）、燃料付着範囲Ａの温度を燃料付着範囲Ａに付着した燃料が気化しやすい温度にすることがプレイグニッションを抑制する上で有利となるといえる。

一方、シリンダ室１２の内周面１２０２のうち燃料付着範囲上縁線Ｌよりもシリンダブロック１４の上面１４０２寄りの部分は、燃料噴射装置３２の噴口から噴射された燃料が付着しにくい部分である。また、この部分は、吸気ポート２２からの吸気流動が衝突する部分であることから、吸気と内周面１２０２との間の熱伝達率が高くなるため、混合気の温度上昇が過剰となりやすい。
この部分の温度が高過ぎると、点火プラグ３０による混合気に対する点火後に、未燃ガスに火が着くいわゆるノッキングと呼ばれる異常燃焼の発生が懸念される。
したがって、シリンダ室１２の内周面１２０２のうち燃料付着範囲上縁線Ｌよりもシリンダブロック１４の上面１４０２寄りの部分については、吸気と内周面１２０２との間の熱伝達を抑制することで、混合気の温度の過剰な上昇を抑制することがノッキングを抑制する上で有利となるといえる。

そこで、本実施の形態では、図１に示すように、燃料噴射装置３２から噴射された燃料の噴霧領域Ｆの上端部を通路用スペーサー３６の上端と同じ高さか上端よりも下方に位置させた。
したがって、通路用スペーサー３６により燃料が付着するシリンダ室１２の内周面１２０２の冷却を抑制することで内周面１２０２に付着した燃料を確実に気化させることができ、燃料と潤滑油との混合液の発生を抑制できるため、プレイグニッションを抑制する上で有利となる。また、シリンダブロック１４の上面１４０２寄りに対応する冷却媒体通路３４の部分の冷却を促進することでシリンダブロック１４の上面１４０２寄りの内周面１２０２の温度上昇を抑制できるため、混合気の過剰な温度上昇を抑制でき、ノッキングを抑制する上で有利となる。

すなわち、図４（Ｃ）に示すように、スペーサー上縁線Ｓ１を、シリンダ室１２の軸心方向と直交する方向から見た場合に、シリンダブロック１４の上面１４０２との間に第１の距離Ｄ１以上の距離を確保しつつ延在し、かつ、燃料付着範囲頂点Ｐ寄りの燃料付着範囲Ａの部分が通路用スペーサー３６の輪郭の内側に入るように延在させた。
したがって、燃料付着範囲頂点Ｐ寄りの燃料付着範囲Ａの部分に対応する冷却媒体通路３４の部分は、通路用スペーサー３６により冷却媒体の流れが抑制されるため、燃料付着範囲Ａの冷却が抑制されることで燃料付着範囲Ａの温度を高く保つことができる。
そのため、燃料付着範囲Ａに付着した燃料を確実に気化させることができ、燃料と潤滑油との混合液の発生を抑制できるため、異常燃焼であるプレイグニッションを抑制する上でより有利となる。
また、燃料付着範囲頂点Ｐ寄りの燃料付着範囲Ａの部分よりもシリンダブロック１４の上面１４０２寄りに対応する冷却媒体通路３４の部分は、通路用スペーサー３６が位置しないので、冷却媒体の流れが確保されるため、冷却が促進されることでシリンダブロック１４の上面１４０２寄りのシリンダ室１２の内周面１２０２の温度上昇を抑制することができる。
そのため、混合気の過剰な温度上昇を抑制できるため、異常燃焼であるノッキングを抑制する上でより有利となる。

また、スペーサー上縁線Ｓ１は、シリンダブロック１４の上面１４０２との間に第１の距離Ｄ１を確保しつつ延在し、シリンダ室１２の軸心方向と直交する方向から見た場合に直線状に延在しているので、通路用スペーサー３６の形状を簡素化でき、製造コストの低減を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、燃料噴射装置３２が吸気ポート２２よりもシリンダブロック１４の上面１４０２寄りに位置するシリンダヘッド１６の箇所でその中心軸がシリンダ室１２の軸心方向に対して傾斜させて設けられているため、従来の吸気ポートに燃料を噴射するエンジンに対して、点火系や動弁系の配置を変更する必要が無く、エンジンの高さを押さえながら、燃料を直接筒内に吹くことができる点で有利となっているが、一方、内周面１２０２において燃料と潤滑油の混合液が付着しやすい構造となっている。
しかしながら、このような構造であっても通路用スペーサー３６の形状によって上述のように燃料付着範囲Ａに付着した燃料の気化を促進しかつ燃料付着範囲Ａよりシリンダブロック１４の上面１４０２寄りの範囲の冷却を促進できるため、プレイグニッションおよびノッキングの抑制を図る上で有利となる。

なお、以下に説明するように、プレイグニッションの発生しやすさは、エンジン回転数と関係している。
すなわち、ターボチャージャーが動作しない程度のエンジン回転数及び機関負荷が低い範囲では、吸気量が少ないため、圧縮行程で圧縮された混合気の温度及び圧力が低いため、シリンダ室１２の内周面１２０２に付着した混合液の自着火が生じにくく、プレイグニッションは発生しにくい。
また、ターボチャージャーが動作するエンジン回転数は低く、機関負荷の高い範囲では、吸気量が増加すると、圧縮行程で圧縮された混合気の温度及び圧力が高くなり、シリンダ室１２の内周面１２０２に付着した混合液の自着火が生じやすく、プレイグニッションが発生しやすい。
エンジン回転数がさらに高い範囲では、混合液が自着火する前に点火プラグ３０による点火で混合気の正常な燃焼がなされることから、プレイグニッションは発生しない。

厳密にいえば、燃料噴射装置３２の噴口から噴射される燃料の軌跡は、吸気量（吸気流の速度）の影響を受ける。すなわち、燃料の軌跡は、吸気量が増えるほど、シリンダブロック１４の上面１４０２から離れる方向に変位されるため、燃料付着範囲Ａの形状は吸気量に応じて変化することになる。
したがって、プレイグニッションが発生しやすいエンジン回転数の範囲に対応する吸気量の影響を考慮して燃料付着範囲Ａを規定することが好ましい。
しかしながら、本実施の形態のように、吸気が無い状態で燃料付着範囲Ａを規定すると、この規定された燃料付着範囲Ａはシリンダブロック１４の上面１４０２に最も近づいた形状となり、規定された燃料付着範囲Ａは、吸気量の影響を受けた実際の燃料付着範囲Ａを包含する。
そのため、規定された燃料付着範囲Ａに基いて作成された通路用スペーサー３６を用いれば、燃料付着範囲Ａに付着した燃料を確実に気化させることができ、プレイグニッションを抑制することができる。したがって、プレイグニッションを抑制するためには、吸気量が無い状態で規定された燃料付着範囲Ａに基いて作成された通路用スペーサー３６用いれば足りる。

（第２の実施の形態）
次に図５、図６を参照して第２の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の部分、部材については第１の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
第２の実施の形態では、図６（Ｃ）に示すように、スペーサー上縁線Ｓ１は、シリンダ室１２の軸心方向と直交する方向から見た場合に燃料付着範囲頂点Ｐ寄りの燃料付着範囲Ａの部分の燃料付着範囲上縁線Ｌに沿って延在するシリンダブロック１４の上面１４０２側に凸状の湾曲線部分Ｓ１ａを有している。
また、湾曲線部分Ｓ１ａを除いた残りのスペーサー上縁線Ｓ１の部分Ｓ１ｂは、内周面１２０２の温度の分布がピストン１８とシリンダ室１２の内周面１２０２との間のフリクションを抑制するに足る分布となるように延在し、本実施の形態ではシリンダブロック１４の上面１４０２と平行して直線状に延在している。
また、スペーサー下縁線Ｓ２は、ピストン１８の下死点Ｂよりも燃料付着範囲頂点Ｐ寄りに変位した箇所を、シリンダ室１２の軸心方向と直交する方向から見た場合にシリンダブロック１４の上面１４０２と平行して直線状に延在している。
したがって、図５、図６（Ｂ）に示すように、通路用スペーサー３６は、均一幅で帯状に延在する帯状部３６０２と、帯状部３６０２からシリンダブロック１４の上面１４０２側に凸状に突出する複数の湾曲部３６０４とを含んで構成されている。

第２の実施の形態によれば、スペーサー上縁線Ｓ１が燃料付着範囲上縁線Ｌに沿って延在する湾曲線部分Ｓ１ａを有しているため、通路用スペーサー３６の輪郭と燃料付着範囲Ａの輪郭とが合致するため、第１の実施の形態に比べ、燃料付着範囲Ａの冷却を的確に抑制でき、プレイグニッションを抑制する上で有利となる。
また、第１の実施の形態に比べ、燃料付着範囲Ａの外部に位置する内周面１２０２の箇所でシリンダブロック１４の上面１４０２寄りに位置する箇所をより冷却できるため、ノッキングを抑制する上でより有利となる。

また、冷却媒体通路３４を流通する冷却媒体によりシリンダ室１２の内周面１２０２の部分が過剰に冷却されると、内周面１２０２に付着する潤滑油の油膜が厚くなりすぎることでピストン１８とシリンダ室１２の内周面１２０２との間のフリクションが増加する。
本実施の形態では、湾曲線部分Ｓ１ａを除いた残りのスペーサー上縁線Ｓ１の部分Ｓ１ｂの部分は、このフリクションを抑制するに足る分布となるように延在しているので、内周面１２０２の部分に付着する潤滑油の厚さを適正に保つことができ、フリクションを抑制する上で有利となる。

なお、通路用スペーサー３６は、厚さを有している。この場合の厚さとは、通路用スペーサー３６の延在方向およびシリンダブロック１４の上面１４０２に離間接近する通路用スペーサー３６の幅方向の双方に直交する方向の寸法である。
第１、第２の実施の形態では、通路用スペーサー３６の厚さは、その延在方向に沿って均一である場合について説明したが、通路用スペーサー３６の厚さは、冷却媒体通路３４を流れる冷却媒体の上流側から下流側に至るにつれて次第に薄くなるように形成してもよい。すなわち、通路用スペーサー３６の厚さを冷却媒体供給路３４０２から冷却媒体排出路３４０４に近づくにつれて薄くなるように形成すると、以下の効果が奏される。

複数のシリンダ室１２の周囲に沿って延在する冷却媒体通路３４を流通する冷却媒体の温度は、上流側ほど低温であり、下流側ほど高温となる。
したがって、各シリンダ室１２毎に冷却媒体通路３４を流れる冷却媒体の流れが均一であると、シリンダ室１２の内周面１２０２の温度も、上流側ほど低温であり、下流側ほど高温となり、シリンダ室１２の内周面１２０２の温度の均一化を図る上で不利となる。
本実施の形態のように、通路用スペーサー３６の厚さを冷却媒体通路３４を流れる冷却媒体の上流側から下流側に至るにつれて次第に薄くなるように形成すると、冷却媒体通路３４とその中を流れる冷却媒体との接触面積を上流側から下流側に至るにつれて増加させることができ、したがって、冷却媒体による内周面１２０２の冷却効率を上流側から下流側に至るにつれて増加させることができる。
そのため、複数のシリンダ室１２間における内周面１２０２の温度の均一化を図る上で有利となり、複数のシリンダ室１２における異常燃焼（プレイグニッションおよびノッキング）の抑制を的確に抑制する上で有利となる。

なお、実施の形態では、燃料噴射装置３２が吸気ポート２２よりもシリンダブロック１４の上面１４０２寄りに位置するシリンダヘッド１６の箇所でその中心軸がシリンダ室１２の軸心方向に対して傾斜させて設けられた、いわゆるサイドマウント方式の筒内直接燃料噴射式エンジン１０である場合について説明した。
しかしながら、本発明は、燃料噴射装置３２がその中心軸をシリンダ室１２の軸心方向と略一致して設けられたセンターマウント方式の筒内直接燃料噴射式エンジンであっても無論適用可能あり、同様の作用効果が奏される。

１０ エンジン
１２ シリンダ室
１２０２ 内周面
１４ シリンダブロック
１４０２ 上面
１６ シリンダヘッド
１６０２ 下面
１８ ピストン
２０ 燃焼室
２２ 吸気ポート
２６ 排気ポート
３０ 点火プラグ
３２ 燃料噴射装置
３４ 冷却媒体通路
３６ 通路用スペーサー
Ｓ１ スペーサー上縁線（スペーサーの上縁線）
Ｓ１ａ 湾曲線部分
Ｓ１ｂ 部分
Ｓ２ スペーサー下縁線
Ａ 燃料付着範囲
Ｆ 噴霧領域
Ｐ 燃料付着範囲頂点
Ｄ１ 第１の距離
Ｌ 燃料付着範囲上縁線
Ｂ 下死点

Claims (6)

1. 複数のシリンダ室が形成されたシリンダブロックと、
   前記各シリンダ室に直接燃料を噴射する燃料噴射装置と、
   前記シリンダブロックに形成され前記複数のシリンダ室の周囲に沿って延在する冷却媒体通路と、
   前記冷却媒体通路に挿入され前記冷却媒体通路の延在方向に沿って延在し前記冷却媒体通路を流れる冷却媒体の流れを制御する通路用スペーサーと、
   を備える筒内直接噴射式内燃機関であって、
   前記燃料噴射装置から噴射された燃料の噴霧領域の上端部が前記通路用スペーサーの上端と同じ高さか前記上端よりも下方に位置する、
   ことを特徴とする筒内直噴式内燃機関。
2. 前記噴霧領域と前記シリンダ室の内周面が交差する範囲を燃料付着範囲とし、
   前記シリンダ室の内周面の周方向において前記シリンダ室が開口する前記シリンダブロックの上面に最も近接した前記燃料付着範囲の箇所を燃料付着範囲頂点とし、
   前記燃料付着範囲頂点と前記シリンダブロックの上面との距離を第１の距離とし、
   前記シリンダ室の軸心方向において前記シリンダブロックの上面に最も近接した前記通路用スペーサーの箇所を前記通路用スペーサーの延在方向に沿って延在させた線をスペーサーの上縁線としたとき、
   前記スペーサーの上縁線は、前記シリンダ室の軸心方向と直交する方向から見た場合に、前記シリンダブロックの上面との間に前記第１の距離以上の距離を確保しつつ延在し、かつ、前記燃料付着範囲頂点寄りの前記燃料付着範囲の部分が前記通路用スペーサーの輪郭の内側に入るように延在している、
   ことを特徴とする請求項１記載の筒内直接噴射式内燃機関。
3. 前記スペーサーの上縁線は、前記シリンダブロックの上面との間に前記第１の距離を確保しつつ延在し、前記シリンダ室の軸心と直交する方向から見た場合に直線状に延在している、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の筒内直接噴射式内燃機関。
4. 前記シリンダ室の軸心方向において前記シリンダブロックの上面に最も近接した前記燃料付着範囲の箇所を前記内周面の周方向に沿って接続した線を燃料付着範囲の上縁線としたとき、
   前記スペーサーの上縁線は、前記シリンダ室の軸心方向と直交する方向から見た場合に前記燃料付着範囲頂点寄りの前記燃料付着範囲の部分の前記燃料付着範囲の上縁線に沿って延在する前記シリンダブロックの上面側に凸状の湾曲線部分を有している、
   ことを特徴とする請求項１記載の筒内直接噴射式内燃機関。
5. 前記シリンダブロックの上側にシリンダヘッドが設けられ、
   前記燃料噴射装置は、前記シリンダヘッド内に設けられた吸気ポートよりも前記シリンダブロックの上面寄りに位置する前記シリンダヘッドの箇所でその中心軸が前記シリンダ室の軸心方向に対して傾斜させて設けられている、
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の筒内直接噴射式内燃機関。
6. 前記通路用スペーサーの延在方向および前記シリンダブロックの上面に離間接近する前記通路用スペーサーの幅方向の双方に直交する方向の寸法である前記通路用スペーサーの厚さは、前記冷却媒体通路を流れる冷却媒体の上流側から下流側に至るにつれて次第に薄くなるように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の筒内直接噴射式内燃機関。

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