JP2022129734A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】着火性を向上させることができる内燃機関を提供すること。【解決手段】内燃機関１において、スパークプラグ１１のプラグカバー５には、吸気側噴孔５１０が形成されている。内燃機関１を主燃焼室１０の軸方向Ｗから見たときの吸気弁と排気弁との並び方向であって、主燃焼室１０の軸方向Ｗと直交する方向を吸排方向Ｙとする。また、主燃焼室１０の軸方向Ｗと吸排方向Ｙとの双方に直交する方向を前後方向とする。基端通過直線Ｌ１は、吸気側噴孔５１０の内側開口部５１２の基端を通る。基端通過直線Ｌ１は、プラグ中心軸ＰＣを含むと共に吸排方向Ｙに沿った断面を前後方向から見たとき、スパークプラグ１１よりも吸排方向Ｙにおける吸気弁側の主燃焼室１０の主室基端面１０１と平行に延びている。前後方向から見たとき、放電ギャップＧの少なくとも一部は、基端通過直線Ｌ１よりも基端側に位置する。【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関に関する。

例えば、特許文献１に開示されているように、先端に副燃焼室を備えた内燃機関用のスパークプラグが知られている。当該スパークプラグにおいて、副燃焼室を覆うプラグカバーには、噴孔が形成されている。これにより、噴孔を介して副燃焼室から主燃焼室に火炎を噴出させ、主燃焼室の混合気を燃焼させようとしている。

特開２０２０－１８４４３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関用のスパークプラグは、副燃焼室内における混合気への着火、すなわち、初期火炎の形成自体については、考慮されていない。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、着火性を向上させることができる内燃機関を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、主燃焼室（１０）と、
該主燃焼室に設けられた吸気弁（１２）及び排気弁（１３）と、
先端部が上記主燃焼室に面するように配置されたスパークプラグ（１１）と、を有する内燃機関（１）であって、
上記スパークプラグは、筒状の絶縁碍子（３）と、
該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子から先端側に突出した中心電極（４）と、
上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
上記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（６）と、
上記放電ギャップが配される副燃焼室（５０）を覆うよう上記ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、を有し、
上記プラグカバーには、上記副燃焼室と上記主燃焼室とを連通させる噴孔（５１）が形成されており、
上記噴孔のうち少なくとも一つは、上記主燃焼室の軸方向（Ｗ）から見たとき、外側開口部（５１１）が上記吸気弁側を向くように形成された吸気側噴孔（５１０）であり、
上記内燃機関を上記主燃焼室の軸方向から見たときの吸気弁と排気弁との並び方向であって、上記主燃焼室の軸方向と直交する方向を吸排方向（Ｙ）とし、上記主燃焼室の軸方向と該吸排方向との双方に直交する方向を前後方向（Ｘ）とし、
上記吸気側噴孔の内側開口部（５１２）の基端を通り、かつプラグ中心軸（ＰＣ）を含むと共に上記吸排方向に沿った断面を上記前後方向から見たとき、上記スパークプラグよりも上記吸排方向における上記吸気弁側の上記主燃焼室の主室基端面（１０１）と平行に延びる直線を基端通過直線（Ｌ１）としたとき、
上記前後方向から見たとき、上記放電ギャップの少なくとも一部は、上記基端通過直線よりも基端側に位置する、内燃機関にある。

上記内燃機関において、スパークプラグは、吸気側噴孔を有する。また、前後方向から見たとき、放電ギャップの少なくとも一部は、基端通過直線よりも基端側に位置する。それゆえ、放電ギャップに強い気流が流入しにくい。それゆえ、放電ギャップに生じた放電の、気流による吹き消え、短絡を抑制することができる。それゆえ、初期火炎を効率的に形成することができる。また、放電によって生じた初期火炎は、気流によって、副燃焼室の、より基端側に運ばれやすい。それゆえ、噴孔から主燃焼室に向かって強い火炎ジェットを噴出させることができる。その結果、着火性を向上させることができる。

以上のごとく、上記態様によれば、着火性を向上させることができる内燃機関を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、内燃機関の断面図。 実施形態１における、内燃機関を先端側から見た図。 実施形態１における、主室基端面と主燃焼室の中心軸とのなす角度を示す断面図。 実施形態１における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図であって、図５のIV－IV線矢視断面相当図。 図４のV－V線矢視断面相当図。 実施形態１における、スパークプラグを先端側から見た図であって、図４のVI矢視図。 実施形態１における、噴孔の中心軸の延長線と主燃焼室の中心軸とのなす角度を示す断面図。 実施形態１における、圧縮行程時の、放電が伸長する前のスパークプラグの先端部付近の断面図。 実施形態１における、圧縮行程時の、放電が伸長したときのスパークプラグの先端部付近の断面図。 実施形態２における、スパークプラグの先端部の、プラグ軸方向に直交する断面図。 実施形態３における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図。 実施形態４における、スパークプラグの先端部の、プラグ軸方向に直交する断面図であって、図１３のXII－XII線矢視断面相当図。 図１２のXIII－XIII線矢視断面相当図。 実施形態４における、圧縮行程において副燃焼室に形成されたスワール流の向きを説明する断面図。 実施形態５における、内燃機関の断面図。 実施形態５における、内燃機関を主燃焼室の軸方向から見た図。 実施形態５における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図。 実施形態６における、接地電極を、接地電極の突出側から見た平面図。

（実施形態１）
内燃機関に係る実施形態について、図１～図９を参照して説明する。
本形態の内燃機関１は、図１、図２に示すごとく、主燃焼室１０と、主燃焼室１０に設けられた吸気弁１２及び排気弁１３と、スパークプラグ１１とを有する。スパークプラグ１１は、先端部が主燃焼室１０に面するように配置されている。

図４、図５に示すごとく、スパークプラグ１１は、筒状の絶縁碍子３と、中心電極４と、筒状のハウジング２と、接地電極６と、プラグカバー５とを有する。中心電極４は、絶縁碍子３の内周側に保持されると共に絶縁碍子３から先端側に突出している。ハウジング２は、絶縁碍子３を内周側に保持する。接地電極６は、中心電極４との間に放電ギャップＧを形成する。プラグカバー５は、放電ギャップＧが配される副燃焼室５０を覆うようハウジング２の先端部に設けられている。

プラグカバー５には、副燃焼室５０と主燃焼室１０とを連通させる噴孔５１が形成されている。噴孔５１のうち少なくとも一つは、吸気側噴孔５１０である。吸気側噴孔５１０は、図２、図６に示すごとく、主燃焼室１０の軸方向Ｗから見たとき、外側開口部５１１が吸気弁１２側を向くように形成されている。

内燃機関１を主燃焼室１０の軸方向Ｗから見たときの吸気弁１２と排気弁１３との並び方向であって、主燃焼室１０の軸方向Ｗと直交する方向を吸排方向Ｙとする。また、主燃焼室１０の軸方向Ｗと吸排方向Ｙとの双方に直交する方向を前後方向Ｘとする。

また、以下の条件を満たす直線を基端通過直線Ｌ１とする。図４に示すごとく、基端通過直線Ｌ１は、吸気側噴孔５１０の内側開口部５１２の基端を通る。かつ、基端通過直線Ｌ１は、プラグ中心軸ＰＣを含むと共に吸排方向Ｙに沿った断面を前後方向Ｘから見たとき、スパークプラグ１１よりも吸排方向Ｙにおける吸気弁側の主燃焼室１０の主室基端面１０１と平行に延びている。

前後方向Ｘから見たとき、放電ギャップＧの少なくとも一部は、基端通過直線Ｌ１よりも基端側に位置する。

本形態においては、前後方向Ｘから見たとき、放電ギャップＧの全体は、基端通過直線Ｌ１よりも基端側に位置する。

図１、図４に示すごとく、スパークプラグ１１は、ハウジング２の外周面に形成した取付ネジ部２１を、シリンダヘッド１６のプラグホール１６１の雌ネジ部に螺合して、内燃機関１に取り付けられる。

スパークプラグ１１は、図１、図２に示すごとく、シリンダヘッド１６における、吸気ポート１２１と排気ポート１３１とに囲まれた位置に配設されている。吸気ポート１２１および排気ポート１３１は、一つの主燃焼室１０に対して、２個ずつ配設されている。そして、各吸気ポート１２１に吸気弁１２が開閉可能に取り付けられ、各排気ポート１３１に排気弁１３が開閉可能に取り付けられている。

２つの吸気ポート１２１と２つの排気ポート１３１とは、スパークプラグ１１の周りにおいて、周状に配列されている。スパークプラグ１１の周りにおいて、２つの吸気ポート１２１同士が互いに隣り合い、２つの排気ポート１３１同士が互いに隣り合っている。図１に示すごとく、吸気ポート１２１及び排気ポート１３１は、その開口方向が主燃焼室１０の中心軸ＭＣ側に向かうように、ピストン１５の進退方向に対して傾斜している。

また、本形態において、主燃焼室１０の主室基端面１０１は、スパークプラグ１１から遠ざかるに従ってピストン１５に近づくように傾斜している。図３に示すごとく、主燃焼室１０の中心軸ＭＣを含むと共に吸排方向Ｙに沿った断面を前後方向Ｘから見たときの、スパークプラグ１１よりも吸排方向Ｙにおける吸気弁１２側の主室基端面１０１と主燃焼室１０の中心軸ＭＣとのなす角度を角度α１とする。また、主燃焼室１０の中心軸ＭＣを含むと共に吸排方向Ｙに沿った断面を前後方向Ｘから見たときの、スパークプラグ１１よりも吸排方向Ｙにおける排気弁１３側の主室基端面１０１と主燃焼室１０の中心軸ＭＣとのなす角度を角度α２とする。本形態において、角度α１と角度α２とは、互いに同等となっている。また、角度α１と角度α２とは、それぞれ９０°未満となっている。

また、スパークプラグ１１の軸方向Ｚの一端が、内燃機関１の主燃焼室１０に配置される。スパークプラグ１１の軸方向Ｚにおいて、主燃焼室１０に露出する側を先端側、その反対側を基端側というものとする。また、スパークプラグ１１の軸方向Ｚを、適宜、プラグ軸方向Ｚ、或いは単に、Ｚ方向ともいう。また、主燃焼室１０の軸方向Ｗを、適宜、Ｗ方向ともいう。なお、プラグ中心軸ＰＣは、スパークプラグ１１の中心軸ＰＣを意味するものとする。また、本形態において、プラグ中心軸ＰＣは、中心電極４の中心軸でもある。また、スパークプラグ１１は、プラグ中心軸ＰＣが、主燃焼室１０の中心軸ＭＣと重なるように、内燃機関１に配置されている。それゆえ、本形態においては、Ｚ方向とＷ方向とは一致する。

内燃機関１は、図１に示すごとく、シリンダ１４内を往復運動するピストン１５を備える。内燃機関１は、ピストン１５の往復運動に伴って、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を順次繰り返す。吸気行程において、２つの吸気ポート１２１からガスが主燃焼室１０内に導入され、排気行程において、２つの排気ポート１３１から主燃焼室１０内のガスが排出される。

そして、主燃焼室１０内においては、主として、図１の矢印Ａ１に示すごとく、ピストン１５の摺動方向に直交する軸の周りの気流である、タンブル流が形成される。そして、この気流は、主燃焼室１０内のスパークプラグ１１の先端部付近においては、吸気弁１２側から排気弁１３へ向かう向きとなる。より具体的には、図２に示すごとく、Ｗ方向から見たとき、２つの吸気ポート１２１の中間位置から、２つの排気ポート１３１の中間位置へ向かう方向に沿った気流が、スパークプラグ１１の先端部付近の主な気流となる。

なお、主燃焼室１０内の気流は、常に一定となっているわけではなく、サイクル間、或いは１サイクル中の異なるタイミングの間において、変動し得る。ただし、主な気流の向き、特に、点火タイミングにおける気流は、概略定まっており、上述した気流は、点火タイミングにおける主な気流を意味する。そして、「主燃焼室１０の気流」というときは、特に断らない限り、上述の、点火タイミングにおける、スパークプラグ１１の先端部付近の気流を意味する。また、単に「上流側」、「下流側」というときは、特に断らない限り、上記「主燃焼室１０の気流」における、上流側、下流側を意味する。

次に、スパークプラグ１１の詳細構成について、説明する。
本形態において、スパークプラグ１１のプラグカバー５は、ハウジング２の先端部に溶接等によって接合されている。図４に示すごとく、スパークプラグ１１が内燃機関１に取り付けられた状態において、プラグカバー５は、副燃焼室５０を主燃焼室１０と区画している。

副燃焼室５０は、絶縁碍子３から先端側に突出した中心電極４の周辺における、ハウジング２の先端部の内周側の空間を含む。また、副燃焼室５０は、後述するポケット部５０１をも含む。

本形態において、プラグカバー５には、図５、図６に示すごとく、４つの噴孔５１が形成されている。内燃機関１の圧縮行程等においては、それぞれの噴孔５１を通じて主燃焼室１０から副燃焼室５０へ、気流が導入される。

Ｚ方向から見たとき、噴孔５１は、プラグ周方向に等間隔で形成されている。本形態において、それぞれの噴孔５１は、略円柱形状に形成されている。なお、プラグ周方向とは、スパークプラグ１１の中心軸ＰＣに直交する平面上において当該中心軸ＰＣを中心とする円周方向をいうものとする。

図４～図７に示すごとく、本形態において、噴孔５１の中心軸の延長線５１Ｌは、実質的に主燃焼室１０の中心軸ＭＣ及びプラグ中心軸ＰＣを通過する。図７に示すごとく、噴孔５１の中心軸の延長線５１Ｌと主燃焼室１０の中心軸ＭＣとのなす角度のうち、小さい方の角度α３は、それぞれの噴孔５１において、互いに同等の角度となっている。

本形態においては、４つの噴孔５１のうち、１つの噴孔５１が吸気側噴孔５１０となっている。図１、図２に示すごとく、吸排方向Ｙにおいて、吸気側噴孔５１０は、他の噴孔５１よりも吸気弁１２側の位置に形成されている。

図４に示すごとく、吸気側噴孔５１０は、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、プラグ軸方向Ｚに対して傾斜して開口している。前後方向Ｘから見たとき、放電ギャップＧの少なくとも一部は、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌよりも、基端側に位置している。本形態においては、前後方向Ｘから見たとき、放電ギャップＧの全体が、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌよりも、基端側に位置している。なお、プラグ径方向とは、スパークプラグ１１の中心軸ＰＣに直交する平面上において、スパークプラグ１１の中心軸ＰＣを中心とする円の半径方向を意味する。

吸気側噴孔５１０は、図５、図６に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌが、接地電極６の突出方向に沿うように、形成されている。また、吸気側噴孔５１０は、Ｚ方向から見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌが、吸排方向Ｙに沿うように、形成されている。

また、Ｚ方向から見たとき、吸気側噴孔５１０と接地電極６とは、互いに重なっている。本形態においては、Ｚ方向から見たとき、吸気側噴孔５１０の全体と接地電極６とが、互いに重なっている。

接地電極６は、ハウジング２又はプラグカバー５に固定された固定端部６２から副燃焼室５０内に突出している。図４、図５に示すごとく、放電ギャップＧは、中心電極４の先端部と接地電極６の接地基端面６１とが、互いに対向することにより形成されている。

図４に示すごとく、吸気側噴孔５１０の内側開口部５１２の中心を通ると共に、前後方向Ｘから見て、基端通過直線Ｌ１と平行である直線を中心通過直線Ｌ２とする。前後方向Ｘから見たとき、接地電極６は、中心通過直線Ｌ２よりも、基端側に配置されている。

また、前後方向から見て、中心通過直線Ｌ２は、吸気側噴孔５１０の半径の距離Ｄ分、基端通過直線Ｌ１から離れた位置を通過する。また、前後方向から見て、中心通過直線Ｌ２は、基端通過直線Ｌ１よりも先端側を通過する。

本形態において、吸気側噴孔５１０は、前後方向Ｘから見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌが中心通過直線Ｌ２に沿うように、形成されている。また、吸気側噴孔５１０は、前後方向Ｘから見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌが実質的に基端通過直線Ｌ１と平行となるように、形成されている。また、吸気側噴孔５１０は、前後方向Ｘから見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌが、実質的に中心通過直線Ｌ２と重なるように、形成されている。なお、吸気側噴孔５１０は、例えば、前後方向Ｘから見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌが、中心通過直線Ｌ２と交差するように、形成することもできる。

また、図２、図５、図６に示すごとく、主燃焼室１０の軸方向Ｗから見たとき、接地電極６は、中心電極４の先端部よりも吸気弁１２側の位置から、中心電極４の先端部に向かって突出している。

本形態において、接地電極６は、プラグ径方向に沿うように固定されている。接地電極６は、接地電極６の突出方向が吸排方向Ｙに沿うように、固定されている。接地電極６は、図２、図５、図６に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、固定端部６２から排気弁１３側に向かって、突出している。図４～図６に示すごとく、固定端部６２と接地電極６の突出端部６３とは、吸排方向Ｙにおいて、プラグ中心軸ＰＣを挟んで、互いに反対側に位置している。

本形態において、接地電極６は、略四角柱形状をなしている。つまり、接地電極６は、４つの平坦な側面を備えており、図４、図５に示すごとく、そのうちの一つが接地基端面６１となっている。つまり、接地基端面６１の全体が平坦な面となっている。

また、図４に示すごとく、中心電極４の先端面４２は、接地基端面６１に沿って形成されている。中心電極４の先端部には、他の部分よりも外径が小さい小径部４１が形成されている。先端面４２は、小径部４１に形成されている。

本形態において、放電ギャップＧは、ハウジング２の先端部の内側に形成されている。放電ギャップＧは、小径部４１の先端面４２と接地基端面６１とが、Ｚ方向に互いに対向することにより形成されている。なお、互いに対向する中心電極４の先端面４２と接地基端面６１とのそれぞれに、チップを接合することもできる（図示略）。つまり、中心電極４の先端面４２に接合されたチップと接地基端面６１に接合されたチップとの間に、放電ギャップＧを形成することもできる。チップは、例えば、イリジウムや白金等の貴金属、又はこれらを主成分とする合金とすることができる。

放電ギャップＧは、例えば、中心電極４の小径部４１をＺ方向に投影した領域であって、小径部４１の先端面４２と接地基端面６１との間の領域である。また、本形態において、プラグ中心軸ＰＣは、放電ギャップＧを通過する。

また、絶縁碍子３は、先端側へ向かうほど縮径するテーパ状先端部３１を有する。絶縁碍子３は、その外周面の一部においてハウジング２の内周面の一部に係止されている。この係止部よりも先端側の絶縁碍子３の部分が、テーパ状先端部３１となっている。このテーパ状先端部３１の外周面とハウジング２の内周面との間に、環状のポケット部５０１が形成されている。

次に、本形態の作用効果を説明する。
上記内燃機関１において、スパークプラグ１１は、吸気側噴孔５１０を有する。また、前後方向Ｘから見たとき、放電ギャップＧの少なくとも一部は、基端通過直線Ｌ１よりも基端側に位置する。それゆえ、放電ギャップＧに強い気流が流入しにくい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電の、気流による吹き消え、短絡を抑制することができる。それゆえ、初期火炎を効率的に形成することができる。また、放電によって生じた初期火炎は、気流によって、副燃焼室５０の、より基端側に運ばれやすい。それゆえ、噴孔５１から主燃焼室１０に向かって強い火炎ジェットを噴出させることができる。その結果、着火性を向上させることができる。

吸気側噴孔５１０の外側開口部５１１は、Ｗ方向から見たとき、吸気弁１２側を向いている。つまり、吸気側噴孔５１０の外側開口部５１１は、主燃焼室１０の気流の上流側を向いている。そのため、圧縮行程等において、吸気側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流は、他の噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入された気流よりも、強くなりやすい。また、主燃焼室１０の気流は、スパークプラグ１１よりも吸排方向Ｙにおける吸気弁１２側の主室基端面１０１によって、スパークプラグ１１側に案内されやすい。それゆえ、図８、図９に示すごとく、前後方向Ｘから見たとき、スパークプラグ１１へと向かう主燃焼室１０の気流Ａ１は、基端通過直線Ｌ１及び中心通過直線Ｌ２（図４参照）に沿って、吸気側噴孔５１０の外側開口部５１１へと向かいやすい。それゆえ、吸気側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流Ａ２は、基端通過直線Ｌ１及び中心通過直線Ｌ２に沿って下流側の副燃焼室５０の内壁面５０２に向かいやすい。そして、下流側の内壁面５０２に向かった気流Ａ２は、次に基端側に向かってポケット部５０１に流入すると共に、ポケット部５０１において向きを変え、上流側において先端側へ向かいやすい。つまり、副燃焼室５０において、Ｚ方向に直交する軸の周りの気流（すなわち、タンブル流）が形成されやすい。

ここで、放電ギャップＧの少なくとも一部は、基端通過直線Ｌ１よりも基端側に位置している。それゆえ、吸気側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流Ａ２が下流側に向かう際、放電ギャップＧに強い気流Ａ２が流入しにくい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電Ｓの吹き消え、短絡を抑制することができる。それゆえ、初期火炎を効率的に形成することができる。また、放電Ｓによって生じた初期火炎は、基端側に向かう気流Ａ２によって、副燃焼室５０の、より基端側に運ばれやすい。これによって、噴孔５１から充分離れた位置から火炎が広がり、充分に内圧が高い状態で、火炎ジェットが噴孔５１から主燃焼室１０に噴出することが期待できる。それゆえ、主燃焼室１０の着火性を向上させることができる。その結果、内燃機関の高負荷時のノック抑制、低負荷時もしくは中負荷時におけるＥＧＲ率（すなわち、排気再循環率）の向上が期待でき、内燃機関１の出力向上、燃費向上が期待できる。

また、前後方向Ｘから見たとき、放電ギャップＧの全体は、基端通過直線Ｌ１よりも基端側に位置する。それゆえ、放電ギャップＧに強い気流が一層流入しにくい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電の、気流による吹き消え、短絡を一層抑制することができる。その結果、初期火炎を一層効率的に形成することができる。

吸気側噴孔５１０は、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、プラグ軸方向Ｚに対して傾斜して開口している。また、前後方向Ｘから見たとき、放電ギャップＧの少なくとも一部は、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌよりも、基端側に位置している。それゆえ、放電ギャップＧに強い気流が一層流入しにくい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電の、気流による吹き消え、短絡を一層抑制することができる。それゆえ、初期火炎を一層効率的に形成することができる。また、放電によって生じた初期火炎は、気流によって、副燃焼室５０の、より基端側に確実に運ばれやすい。それゆえ、噴孔５１から主燃焼室１０に向かって強い火炎ジェットを確実に噴出させることができる。その結果、着火性を確実に向上させることができる。

前後方向Ｘから見たとき、放電ギャップＧの全体が、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌよりも基端側に位置している。それゆえ、放電ギャップＧに強い気流が、より一層流入しにくい。その結果、初期火炎を、より一層効率的に形成することができる。

接地電極６は、ハウジング２又はプラグカバー５に固定された固定端部６２から副燃焼室５０内に突出している。放電ギャップＧは、中心電極４の先端部と接地電極６の接地基端面６１とが、互いに対向することにより形成されている。それゆえ、副燃焼室５０に形成されたタンブル流は、接地基端面６１に案内されることにより放電ギャップＧに向かいやすい。それゆえ、放電ギャップＧに形成された放電は、気流によって伸長しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。

前後方向Ｘから見たとき、接地電極６は、中心通過直線Ｌ２よりも、基端側に配置されている。それゆえ、吸気側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流は、下流側に向かう際、接地電極６によって阻害されにくい。それゆえ、副燃焼室５０において、タンブル流を確実に形成しやすい。それゆえ、放電によって生じた初期火炎は、タンブル流によって、副燃焼室５０の、より基端側に確実に運ばれやすい。それゆえ、噴孔５１から主燃焼室１０に向かって噴出する火炎ジェットを確実に強化させることができる。その結果、着火性を確実に向上させることができる。

また、気流が接地電極６によって阻害されにくいことにより、接地基端面６１に案内される気流を強化することができる。それゆえ、放電ギャップＧに形成された放電は、気流によって一層伸長しやすい。

Ｗ方向から見たとき、接地電極６は、中心電極４の先端部よりも吸気弁１２側の位置から、中心電極４の先端部に向かって突出している。そのため、Ｗ方向から見たとき、中心電極４の先端部よりも吸気弁１２側、すなわち中心電極４の先端部よりも上流側に接地電極６の接地基端面６１が存在することとなる。それゆえ、図８、図９に示すごとく、副燃焼室５０の上流側において先端側へと向かうタンブル流Ａ２は、接地基端面６１によって、放電ギャップＧ側に一層案内されやすい。それゆえ、図８に示すごとく、放電ギャップＧに形成された放電Ｓは、図９に示すごとく、気流Ａ２によって一層伸長しやすい。その結果、着火性を一層向上させることができる。

また、図８に示すごとく、放電ギャップＧに形成された放電Ｓは、接地基端面６１に案内された気流Ａ２により、図９に示すごとく、接地電極６の突出端部６３よりも下流側に伸長しやすい。それゆえ、放電Ｓによって形成された初期火炎の接地電極６による冷却損失を抑えることができる。また、突出端部６３よりも下流側に放電Ｓが伸長しやすいことにより、放電Ｓによって形成された初期火炎が、気流Ａ２によって、より基端側に確実に運ばれやすい。その結果、噴孔５１から主燃焼室１０に向かって噴出する火炎ジェットを確実に強化させることができる。

また、吸気側噴孔５１０は、Ｚ方向から見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌが、接地電極６の突出方向に沿うように、形成されている。それゆえ、副燃焼室５０に形成されたタンブル流は、接地基端面６１に確実に向かいやすい。それゆえ、タンブル流は、接地基端面６１によって、放電ギャップＧ側に確実に案内されやすい。その結果、放電ギャップＧに生じた放電は、確実に伸長しやすい。

また、接地電極６の接地基端面６１は、平坦な面となっている。それゆえ、副燃焼室５０に形成されたタンブル流は、接地基端面６１によって一層案内されやすい。その結果、放電は一層伸長しやすい。

吸気側噴孔５１０は、前後方向Ｘから見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌが中心通過直線Ｌ２に沿うように、形成されている。それゆえ、吸気側噴孔５１０を介して、副燃焼室５０に強い気流が導入されやすい。それゆえ、放電によって生じた初期火炎は、副燃焼室５０の、より基端側に一層運ばれやすい。それゆえ、着火性を一層向上させることができる。

また、吸気側噴孔５１０は、前後方向Ｘから見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌが実質的に基端通過直線Ｌ１と平行となるように、形成されている。また、角度α３（図７参照）は、それぞれの噴孔５１において、互いに同等の角度となっている。それゆえ、噴孔５１から主燃焼室１０に噴出する火炎ジェットは、シリンダヘッド１６及びピストン１５によって冷却されにくい。その結果、主燃焼室１０における着火性を向上させることができる。

以上のごとく、本形態によれば、着火性を向上させることができる内燃機関１を提供することができる。

（実施形態２）
本形態は、図１０に示すごとく、実施形態１に対して、接地電極６の固定位置を変更した形態である。

図１０に示すごとく、接地電極６は、Ｚ方向から見たとき、接地電極６の突出方向が吸排方向Ｙに対して傾斜するように、固定されている。つまり、Ｚ方向から見たとき、接地電極６の中心軸の延長線６Ｌは、吸排方向Ｙに対して傾斜している。

プラグ中心軸ＰＣを通ると共に吸排方向Ｙに延びる直線を、直線ＹＬとする。本形態においては、Ｚ方向から見たとき、直線ＹＬと接地電極６の中心軸の延長線６Ｌとのなす角度α４は、４５°となっている。角度α４は、例えば、４５°以下とすることができる。

また、接地電極６は、Ｚ方向から見たとき、吸気側噴孔５１０と互いに重ならないように固定されている。
その他は、実施形態１と同様である。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

本形態においても、Ｗ方向から見たとき、接地電極６は、中心電極４の先端部よりも吸気弁１２側の位置から、中心電極４の先端部に向かって突出している。それゆえ、タンブル流は、接地基端面６１によって、放電ギャップＧ側に一層案内されやすい。それゆえ、放電は、気流によって一層伸長しやすい。その結果、着火性を一層向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態３）
本形態は、図１１に示すごとく、接地電極６が接地傾斜面６１１を有する形態である。
すなわち、接地基端面６１は、接地電極６の突出端部６３に近づくに従って先端側に向かうように傾斜した接地傾斜面６１１を有する。本形態においては、接地基端面６１の全体が、接地傾斜面６１１となっている。
その他は、実施形態１と同様である。

接地基端面６１は、接地傾斜面６１１を有する。それゆえ、副燃焼室５０の上流側において先端側へと向かうタンブル流は、接地基端面６１によって、放電ギャップＧ側に、より一層案内されやすい。それゆえ、放電ギャップＧに形成された放電が、より一層伸長しやすい。その結果、着火性を、より一層向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態４）
本形態は、図１２～図１４に示すごとく、実施形態１に対して、噴孔５１の開口方向を変更した形態である。

本形態は、噴孔５１を通じて副燃焼室５０に導入される気流によって、副燃焼室５０にスワール流（図１４の破線矢印Ａ２参照）が生じるように、噴孔５１が形成されている。具体的には、図１２に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、噴孔５１とプラグ中心軸ＰＣとを通過するプラグ径方向に延びる仮想直線ＶＬに対して、噴孔の中心軸の延長線５１Ｌは鋭角の角度をもって傾斜している。複数の噴孔５１は、各噴孔５１における仮想直線ＶＬに対する噴孔の中心軸の延長線５１Ｌの傾斜方向が、プラグ周方向における同じ側となっている。

このような噴孔５１の形成態様により、図１４に示すごとく、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入された気流によって、副燃焼室５０にスワール流が形成される。本形態の場合、副燃焼室５０の気流Ａ２であるスワール流は、プラグ中心軸ＰＣの周りに、図１４における反時計回りの螺旋状に生じる。

また、図１２、図１３に示すごとく、噴孔５１の中心軸の延長線５１Ｌと、副燃焼室５０の内壁面５０２との交点を、交点Ｐとする。それぞれの噴孔５１における交点Ｐは、図１３に示すごとく、Ｚ方向において、放電ギャップＧよりも先端側に位置する。
その他は、実施形態１と同様である。

噴孔５１は、噴孔５１を通じて副燃焼室５０に導入される気流によって、副燃焼室５０にスワール流が生じるように、形成されている。それゆえ、形成された初期火炎は、スワール流によって、副燃焼室５０内に広がりやすい。それゆえ、副燃焼室５０内の燃焼が促進されやすい。その結果、副燃焼室５０の着火性を向上させることができる。

また、交点Ｐは、Ｚ方向において、放電ギャップＧよりも先端側に位置する。それゆえ、スワール流は、放電ギャップＧよりも先端側の位置から、基端側に向かうように形成されやすい。それゆえ、初期火炎は、スワール流によって、基端側に向かって一層拡散されやすい。それゆえ、副燃焼室５０内の燃焼が一層促進されやすい。それゆえ、噴孔５１から主燃焼室１０に噴出する火炎ジェットを一層強化させることができる。その結果、着火性を一層向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態５）
本形態は、図１５～図１７に示すごとく、実施形態１に対して、内燃機関１に対するスパークプラグ１１の設置位置を変更した形態である。

スパークプラグ１１は、図１５に示すごとく、プラグ中心軸ＰＣが、主燃焼室１０の中心軸ＭＣに対して傾斜するように、内燃機関１に設置されている。

図１６に示すごとく、Ｗ方向から見たとき、スパークプラグ１１は、その先端部が、２つの吸気弁１２同士の間に挟まれるように、設置されている。

本形態においては、図１７に示すごとく、前後方向Ｘから見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌは、基端通過直線Ｌ１及び中心通過直線Ｌ２に対し、傾斜している。

また、本形態においては、インジェクタ１７が、主燃焼室１０に直接燃料を噴射するように、設置されている。インジェクタ１７は、図１５、図１６に示すごとく、主燃焼室１０の中心軸ＭＣに沿って、設けられている。
その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。

（実施形態６）
本形態は、図１８に示すごとく、接地電極６の接地基端面６１が、先端側に向かって凹んだ凹面を有する形態である。

接地基端面６１は、図１８に示すごとく、接地電極６の突出側から見たとき、先端側に向かって凹んだ凹面を有する。本形態においては、接地基端面６１の全体が凹面となっている。
その他は、実施形態３と同様である。

本形態においては、凹面状の接地基端面６１が、気流を接地電極６の長手方向に沿ってガイドしやすくなる。それゆえ、一層、気流を放電ギャップＧへ導きやすくすることができる。
その他、実施形態３と同様の作用効果を有する。

上記実施形態１～６において、プラグカバー５には、４つの噴孔５１が形成されている。ただし、噴孔は、プラグカバーに５つ以上形成することができる。また、プラグカバーに形成された噴孔の数は、３つ以下とすることもできる。

また、上記実施形態１～６において、放電ギャップＧは、中心電極４と接地電極６とが、Ｚ方向に互いに対向することにより形成されている。ただし、放電ギャップは、例えば、中心電極と接地電極とが、プラグ径方向に対向することにより形成することもできる。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１…内燃機関、１０…主燃焼室、１０１…主室基端面、１１…スパークプラグ、１２…吸気弁、１３…排気弁、２…ハウジング、３…絶縁碍子、４…中心電極、５…プラグカバー、５０…副燃焼室、５１…噴孔、５１０…吸気側噴孔、５１１…外側開口部、５１２…内側開口部、６…接地電極、ＰＣ…プラグ中心軸、Ｌ１…基端通過直線、Ｇ…放電ギャップ、Ｗ…主燃焼室の軸方向、Ｘ…前後方向、Ｙ…吸排方向

Claims (6)

1. 主燃焼室（１０）と、
   該主燃焼室に設けられた吸気弁（１２）及び排気弁（１３）と、
   先端部が上記主燃焼室に面するように配置されたスパークプラグ（１１）と、を有する内燃機関（１）であって、
   上記スパークプラグは、筒状の絶縁碍子（３）と、
   該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子から先端側に突出した中心電極（４）と、
   上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
   上記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（６）と、
   上記放電ギャップが配される副燃焼室（５０）を覆うよう上記ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、を有し、
   上記プラグカバーには、上記副燃焼室と上記主燃焼室とを連通させる噴孔（５１）が形成されており、
   上記噴孔のうち少なくとも一つは、上記主燃焼室の軸方向（Ｗ）から見たとき、外側開口部（５１１）が上記吸気弁側を向くように形成された吸気側噴孔（５１０）であり、
   上記内燃機関を上記主燃焼室の軸方向から見たときの吸気弁と排気弁との並び方向であって、上記主燃焼室の軸方向と直交する方向を吸排方向（Ｙ）とし、上記主燃焼室の軸方向と該吸排方向との双方に直交する方向を前後方向（Ｘ）とし、
   上記吸気側噴孔の内側開口部（５１２）の基端を通り、かつプラグ中心軸（ＰＣ）を含むと共に上記吸排方向に沿った断面を上記前後方向から見たとき、上記スパークプラグよりも上記吸排方向における上記吸気弁側の上記主燃焼室の主室基端面（１０１）と平行に延びる直線を基端通過直線（Ｌ１）としたとき、
   上記前後方向から見たとき、上記放電ギャップの少なくとも一部は、上記基端通過直線よりも基端側に位置する、内燃機関。
2. 上記前後方向から見たとき、上記放電ギャップの全体は、上記基端通過直線よりも基端側に位置する、請求項１に記載の内燃機関。
3. 上記吸気側噴孔は、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、プラグ軸方向（Ｚ）に対して傾斜して開口しており、上記前後方向から見たとき、上記放電ギャップの少なくとも一部は、上記吸気側噴孔の中心軸の延長線（５１Ｌ）よりも、基端側に位置している、請求項１又は２に記載の内燃機関。
4. 上記接地電極は、上記ハウジング又は上記プラグカバーに固定された固定端部（６２）から上記副燃焼室内に突出しており、上記放電ギャップは、上記中心電極の先端部と上記接地電極の接地基端面（６１）とが、互いに対向することにより形成されており、
   上記吸気側噴孔の内側開口部の中心を通ると共に、上記前後方向から見て、上記基端通過直線と平行である直線を中心通過直線（Ｌ２）としたとき、
   上記前後方向から見たとき、上記接地電極は、上記中心通過直線よりも、基端側に配置されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の内燃機関。
5. 上記主燃焼室の軸方向から見たとき、上記接地電極は、上記中心電極の先端部よりも上記吸気弁側の位置から、上記中心電極の先端部に向かって突出している、請求項４に記載の内燃機関。
6. 上記接地基端面は、上記接地電極の突出端部（６３）に近づくに従って先端側に向かうように傾斜した接地傾斜面（６１１）を有する、請求項４又は５に記載の内燃機関。

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