JP2021092203A - 内燃機関のシリンダヘッド構造 - Google Patents
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Abstract
Description
接地電極は、筒状の側面部と、側面部の先端を覆う先端面と、を含んでいる。第一位置は、先端面の外縁に位置している。そして、第二位置は、シリンダヘッドの内壁面における貫通孔の外縁に位置している。
気流方向は、点火プラグのプラグ中心軸を通り内燃機関のクランク軸の軸方向に垂直な面において、内壁面に沿ってシリンダヘッドの吸気側から排気側へと向かう方向である。
シリンダヘッドは、気流方向における中心電極の下流側において、周囲の内壁面から突出した段差部を有している。
段差部は、気流方向の下流側に向かうにつれて周囲の内壁面からの突出量が大きくなるように構成されている。
段差部は、気流方向の下流側に向かうにつれて周囲の内壁面からの突出量が大きくなるように構成されている。
気流方向は、点火プラグのプラグ中心軸を通り内燃機関のクランク軸の軸方向に垂直な面において、内壁面に沿ってシリンダヘッドの吸気側から排気側へと向かう方向である。
実施の形態1について図を参照して説明する。
1−1.内燃機関のシリンダヘッド構造
図1は、実施の形態1に係る内燃機関の構成を模式的に示す図である。図1には、内燃機関(エンジン)100を構成する要素がクランク軸の軸方向に垂直な1つの平面上に投影して描かれている。図1には1つの気筒(シリンダ)4のみが描かれているが、内燃機関100は複数の気筒4を備える。内燃機関100は、気筒4が形成されたシリンダブロック3と、シリンダブロック3上に配置されるシリンダヘッド2とを有している。気筒4内にはその軸方向に往復動するピストン8が配置されている。シリンダヘッド2のシリンダブロック3との合わせ面22には、気筒4の上部空間であるペントルーフ形状の内壁面24によって燃焼室6が形成されている。
図3は、プラグ中心軸を含みクランク軸の軸方向に直行する断面において、シリンダヘッドに取り付けられた点火プラグの先端部を拡大した図である。この図に示すように、点火プラグ40は先端部が燃焼室6側に露出するように貫通孔26に固定されている。点火プラグ40の先端部は、プラグ中心軸上となる位置に、接地電極42と、絶縁碍子44と、中心電極46と、が形成されている。接地電極42は筒状の電極であり、筒状の側面部の先端を覆う先端面はドーム型の形状を有している。接地電極42とシリンダヘッド2はともに金属であり、点火プラグ40のねじ部が貫通孔26に接触することにより、接地電極42とシリンダヘッド2とは同じ電位レベルになっている。
図2及び図3に示すように、シリンダヘッド2の内壁面24の排気側には段差部50が形成されている。段差部50は、ペントルーフ形状を構成する周囲の内壁面24から凸状に突出した形状を有している。具体的には、段差部50は、内壁面24の排気側において、中心電極46と接地電極42との間を流れるタンブル流Tの気流方向に進むにつれて、つまり基準面S1から排気側へ離れるにつれて周囲の内壁面24からの突出量が大きくなるように構成された隆起面502と、隆起面502の外縁から周囲の内壁面24への段差を形成するライザー面504と、により構成されている。隆起面502は、例えばプラグ中心軸L1を含みクランク軸の軸方向に直行する断面において、内壁面24の接線方向から円弧上に突出する面や、内壁面24から直線状に突出する面として構成することができる。また、ライザー面504は、例えば隆起面502に対して鋭角となる面として構成することができる。段差部50の幅は、例えば点火プラグ40の接地電極42の幅から気流方向に進むにつれて徐々に小さくなるように構成することができる。隆起面502には、ライザー面504と交わる部位にエッジ部506が形成される。エッジ部506における段差の大きさは、例えば1mmから2mmの間となるように形成されている。
本実施の形態の点火プラグ40は、シリンダヘッド2への取り付け構造に特徴を有している。図3に示すように、接地電極42の先端面のうち気流方向の最下流となる位置(つまり接地電極42の先端面の外縁)を第一位置P1とし、当該気流方向における中心電極46の下流側において、内壁面24のうち当該中心電極46に最も近い位置(つまり貫通孔26の外縁)を第二位置P2とした場合、点火プラグ40は、第一位置P1が第二位置P2と同一気流線上に配置されているか、または第一位置P1が第二位置P2よりも内壁面24から後退する側に凹んだ位置となるように取り付けられている。
本実施の形態の内燃機関100は、点火プラグ40の放電起点を燃焼室6内に発生する気流を利用して移動させる構造に特徴を有している。放電起点の移動形態は、接地電極の表面形状によって以下の3種に分類される。
本実施の形態の内燃機関100は、以下のように変形したシリンダヘッド構造を採用してもよい。
3 シリンダブロック
4 気筒
6 燃焼室
8 ピストン
10 吸気ポート
12 スロート
16 排気ポート
18 吸気バルブ
20 排気バルブ
22 合わせ面
24 内壁面
26 貫通孔
28 吸気口
30 排気口
32 筒内直噴インジェクタ
40 点火プラグ
42 接地電極
44 絶縁碍子
46 中心電極
50 段差部
100 内燃機関
502 隆起面
504 ライザー面
506 エッジ部
Claims (8)
- シリンダヘッドの内壁面へと貫通する貫通孔に点火プラグが取り付けられた内燃機関のシリンダヘッド構造において、
前記点火プラグは、
筒状の接地電極と、
前記接地電極の内側に保持されるとともに、前記接地電極の先端よりも先端側へ突出した絶縁碍子と、
前記絶縁碍子の内側に保持されるとともに、前記絶縁碍子の先端よりも先端側へ突出した中心電極と、を備え、
前記シリンダヘッドの前記内壁面の側に露出する前記接地電極の表面のうち、前記中心電極と前記接地電極との間を流れる気流方向の最下流となる位置を第一位置とし、前記シリンダヘッドの前記内壁面のうち、前記気流方向における前記中心電極の下流側において前記中心電極に最も近い位置を第二位置とした場合、点火プラグは、前記第一位置と前記第二位置とが同一気流線上となる位置に配置されているか、または前記第一位置が前記第二位置よりも前記内壁面から後退する側にへこむ位置に配置されていること
を特徴とする内燃機関のシリンダヘッド構造。 - 前記接地電極は、筒状の側面部と、前記側面部の先端を覆う先端面と、を含み、
前記第一位置は、前記先端面の外縁に位置し、
前記第二位置は、前記シリンダヘッドの前記内壁面における前記貫通孔の外縁に位置することを特徴とする請求項1の内燃機関のシリンダヘッド構造。 - 前記気流方向は、前記点火プラグのプラグ中心軸を通り前記内燃機関のクランク軸の軸方向に垂直な面において、前記内壁面に沿って前記シリンダヘッドの吸気側から排気側へと向かう方向であることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。
- 前記シリンダヘッドは、前記気流方向における前記中心電極の下流側において、周囲の内壁面から突出した段差部を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。
- 前記段差部は、前記気流方向の下流側に向かうにつれて前記周囲の内壁面からの突出量が大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。
- シリンダヘッドの内壁面へと貫通する貫通孔に点火プラグが取り付けられた内燃機関のシリンダヘッド構造において、
前記点火プラグは、
筒状の接地電極と、
前記接地電極の内側に保持されるとともに、前記接地電極の先端よりも先端側へ突出した絶縁碍子と、
前記絶縁碍子の内側に保持されるとともに、前記絶縁碍子の先端よりも先端側へ突出した中心電極と、を備え、
前記シリンダヘッドは、前記中心電極と前記接地電極との間を流れる気流方向における前記中心電極の下流側において、周囲の内壁面から突出した段差部を有すること
を特徴とする内燃機関のシリンダヘッド構造。 - 前記段差部は、前記気流方向の下流側に向かうにつれて前記周囲の内壁面からの突出量が大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。
- 前記気流方向は、前記点火プラグのプラグ中心軸を通り前記内燃機関のクランク軸の軸方向に垂直な面において、前記内壁面に沿って前記シリンダヘッドの吸気側から排気側へと向かう方向であることを特徴とする請求項6又は7に記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。
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