JP4379370B2 - Combustion chamber structure of internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、筒内噴射型(又は直噴型)の内燃機関に用いて好適な、内燃機関の燃焼室構造に関するものである。   The present invention relates to a combustion chamber structure of an internal combustion engine suitable for use in an in-cylinder injection (or direct injection) internal combustion engine.

従来より、層状希薄燃焼運転が可能な筒内噴射型(直噴型)のガソリンエンジンが実用化されている。一般的に、このような筒内噴射型のガソリンエンジンにおいては、ピストン上面に凹部が形成され、ピストンが上死点付近に位置する際に、このピストン上面の凹部へ向けて燃料を噴射できるようにインジェクタが配設されるとともに、ピストン上面の凹部内に点火プラグの先端が位置するように点火プラグが配設されている。   Conventionally, an in-cylinder injection type (direct injection type) gasoline engine capable of stratified lean combustion operation has been put into practical use. Generally, in such an in-cylinder injection type gasoline engine, a recess is formed on the upper surface of the piston, and when the piston is located near the top dead center, fuel can be injected toward the recess on the upper surface of the piston. In addition, an injector is disposed, and a spark plug is disposed so that the tip of the spark plug is positioned in the recess on the upper surface of the piston.

これにより、燃焼室内へ噴射された燃料は、点火プラグ回りにおいては空燃比が比較的リッチとすることができ、一方、点火プラグから離れた箇所においては超リーンの雰囲気を形成することで、燃焼室内に層状希薄状態を形成し、この状態で点火プラグが点火することで、燃焼室全体としてはリーンな空燃比が形成されるものの、安定して運転できるようになっている。   As a result, the fuel injected into the combustion chamber can have a relatively rich air-fuel ratio around the spark plug, and on the other hand, a super-lean atmosphere is formed at a location away from the spark plug, thereby burning the fuel. By forming a stratified lean state in the chamber and igniting the spark plug in this state, a lean air-fuel ratio is formed in the entire combustion chamber, but it is possible to operate stably.

一方、上述の一般的な筒内噴射型のエンジンとは別に、スプレーガイド方式と呼ばれる筒内噴射型ガソリンエンジン(以下、「スプレーガイド直噴エンジン」という)も開発されている。
このスプレーガイド直噴エンジンは、点火プラグへ向けて燃料を直接的に噴射することで、燃焼室内に層状希薄状態を形成することができる筒内噴射型のガソリンエンジンであって、例えば、以下の特許文献1においてその技術が開示されている。
特開平10−54246号公報
On the other hand, in addition to the above-described general in-cylinder injection type engine, an in-cylinder injection type gasoline engine (hereinafter referred to as “spray guide direct injection engine”) called a spray guide system has been developed.
This spray guide direct injection engine is an in-cylinder injection type gasoline engine that can form a layered lean state in a combustion chamber by directly injecting fuel toward an ignition plug. Patent Document 1 discloses the technique.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-54246

しかしながら、スプレーガイド直噴エンジンは、上述のように、一般的なポート噴射型のエンジンや一般的な筒内噴射型エンジンとは異なり、燃料を直接点火プラグに対して噴射するため、噴射された燃料の霧化が十分でない場合には、液滴化した燃料が点火プラグに付着することでカーボンとなり、燃焼安定性が損なわれる。特に、インジェクタと点火プラグが近接された場合には、燃料の気化時間が取れず、更に燃焼安定性が悪化する傾向にある。   However, as described above, the spray guide direct injection engine is different from the general port injection type engine and the general in-cylinder injection type engine, so that the fuel is directly injected into the spark plug. When the atomization of the fuel is not sufficient, the dropletized fuel adheres to the spark plug to become carbon, and the combustion stability is impaired. In particular, when the injector and the spark plug are close to each other, the fuel vaporization time cannot be obtained, and the combustion stability tends to deteriorate.

また、スプレーガイド直噴エンジンにおいて燃焼安定性を向上させるためには、点火プラグと燃料噴射装置とを総合的にチューニングする必要があるが、この点、図8〜図11を用いて説明する。
図8は、一般的なスプレーガイド方式の直噴エンジン(以下、「スプレーガイド直噴エンジン」という)100の燃焼室101を主に示す模式的な断面図である。
Further, in order to improve the combustion stability in the spray guide direct injection engine, it is necessary to tune the spark plug and the fuel injection device comprehensively. This point will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view mainly showing a combustion chamber 101 of a general spray guide type direct injection engine (hereinafter referred to as “spray guide direct injection engine”) 100.

この燃焼室101は、シリンダヘッド102の下面102Aと、シリンダブロック103のシリンダライナ104と、ピストン105の上面105Aとによって囲まれて形成されている。
また、シリンダヘッド102には、吸気ポート106を開閉する吸気バルブ107と排気ポート108を開閉する排気バルブ109とが設けられ、さらに、このシリンダヘッド102には、吸気ポート106と排気ポート108との間に燃焼室101へ突出するように点火プラグ110とインジェクタ111とが設けられている。
The combustion chamber 101 is formed by being surrounded by a lower surface 102A of the cylinder head 102, a cylinder liner 104 of the cylinder block 103, and an upper surface 105A of the piston 105.
The cylinder head 102 is provided with an intake valve 107 that opens and closes an intake port 106 and an exhaust valve 109 that opens and closes an exhaust port 108. The cylinder head 102 further includes an intake port 106 and an exhaust port 108. An ignition plug 110 and an injector 111 are provided so as to protrude into the combustion chamber 101 between them.

また、このインジェクタ111は、点火プラグ110の下端110aへ指向してガソリンを噴射するものであって、点火プラグ110回りにストイキオに近似した雰囲気を形成するとともに点火プラグ110から離れた箇所においてはリーンの雰囲気を形成することで、燃焼室101内に層状希薄状態の雰囲気を形成することができるようになっている。
また、点火プラグ110の下端110a側には、中心電極112および側極113が設けられ、これらの中心電極112と側極113との間でスパークを生じさせるようになっている。
The injector 111 injects gasoline toward the lower end 110a of the spark plug 110. The injector 111 forms an atmosphere close to stoichiometric around the spark plug 110 and is lean at a location away from the spark plug 110. By forming this atmosphere, a layered lean atmosphere can be formed in the combustion chamber 101.
A center electrode 112 and a side electrode 113 are provided on the lower end 110 a side of the spark plug 110, and a spark is generated between the center electrode 112 and the side electrode 113.

ところが、インジェクタ111からの燃料噴射方向に対する側極113の位置を常に一定とすることは困難であって、これにより、燃焼安定性にバラつきが生じてしまうという課題がある。
つまり、点火プラグ110には雄ネジ部110bが形成され、この雄ネジ部110bがシリンダヘッド102に形成された雌ネジ部102bに螺合されることで、点火プラグ110がシリンダヘッド102に固定されるようになっているが、この雄ネジ部110bと雌ネジ部102bとの螺合が完了した時点で、側極113の先端(即ち、点火プラグ110の一端)110aがどのような方向で配設されているかは、点火プラグ110の雄ネジ部110bやシリンダヘッド102の雌ネジ部102bによってまちまちである。
However, it is difficult to always keep the position of the side electrode 113 with respect to the direction of fuel injection from the injector 111, which causes a problem in that the combustion stability varies.
That is, the spark plug 110 has a male screw portion 110 b, and the male screw portion 110 b is screwed into a female screw portion 102 b formed in the cylinder head 102, whereby the spark plug 110 is fixed to the cylinder head 102. However, when the screwing of the male screw portion 110b and the female screw portion 102b is completed, the tip of the side electrode 113 (that is, one end of the spark plug 110) 110a is arranged in any direction. Whether it is provided depends on the male screw part 110 b of the spark plug 110 and the female screw part 102 b of the cylinder head 102.

この点をもう少し具体的に説明すると、例えば、図9に示すように、側極113の先端110aがインジェクタ111からの燃料噴射方向に対して反対となるように配設された場合と、図10に示すように、側極113の先端110aが燃料噴射方向に対して直交するように配設された場合と、図11に示すように、側極113の先端110aが燃料噴射方向と同じになるように配設された場合とでは、それぞれ、燃焼特性が異なる。この燃焼特性の違いを図12に示す。なお、図9に示す場合の点火プラグ110の取り付け角度を基準(0度)とし、図10に示す場合を90度あるいは270度、また、図11に示す場合を180度として説明する。   This point will be described in more detail. For example, as shown in FIG. 9, when the tip 110a of the side electrode 113 is disposed so as to be opposite to the fuel injection direction from the injector 111, FIG. As shown in FIG. 11, when the tip 110a of the side electrode 113 is disposed so as to be orthogonal to the fuel injection direction, as shown in FIG. 11, the tip 110a of the side electrode 113 is the same as the fuel injection direction. The combustion characteristics are different from the case where they are arranged as described above. This difference in combustion characteristics is shown in FIG. The description will be made assuming that the attachment angle of the spark plug 110 in the case shown in FIG. 9 is a reference (0 degree), the case shown in FIG. 10 is 90 degrees or 270 degrees, and the case shown in FIG. 11 is 180 degrees.

図12中、符号A101で示す領域は図9に示すように点火プラグ107の取り付け角度を0度とした場合に安定燃焼が成立する燃料噴射時期−点火時期の組み合わせを示している。
また、符号A102で示す領域は図10で示すように点火プラグ107の取り付け角度を90度あるいは270度とした場合に燃焼が安定する燃料噴射時期を示している。
In FIG. 12, the region indicated by reference numeral A 101 indicates a combination of fuel injection timing and ignition timing at which stable combustion is established when the spark plug 107 mounting angle is 0 degrees as shown in FIG.
Further, a region denoted by reference numeral A 102 indicates a fuel injection timing at which combustion is stabilized when the attachment angle of the spark plug 107 is 90 degrees or 270 degrees as shown in FIG.

そして、符号A103で示す領域は図11で示すように点火プラグの取り付け角度を180度とした場合に燃焼が安定する燃料噴射時期および点火時期を示している。
つまり、点火プラグ110の取り付け角度が一定とはならないことを考慮した上で、エンジン100の燃焼安定性を確保するためには、これら領域A101〜A103がオーバラップする領域A100の範囲内でしか燃料噴射時期および点火時期を制御することができないということになる。
The region indicated by reference symbol A 103 indicates the fuel injection timing and ignition timing at which combustion is stabilized when the spark plug attachment angle is 180 degrees as shown in FIG.
That is, in consideration of the fact that the mounting angle of the spark plug 110 is not constant, in order to ensure the combustion stability of the engine 100, the region A 101 to A 103 are within the region A 100 where they overlap. This means that the fuel injection timing and ignition timing can only be controlled.

そして、このような狭い領域A100の範囲内に限って燃料噴射時期および点火時期を制御するということは現実的ではなく、実際には、このような狭い領域A100の範囲外においてエンジンを運転せざるを得ない場合が生じており、燃焼安定性が損なわれてしまっているという課題がある。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、燃焼安定性が損なわれる事態を未然に防ぐことができる、筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造を提供することを目的とする。
It is not realistic to control the fuel injection timing and the ignition timing only within such a narrow area A 100 , and actually, the engine is operated outside such a narrow area A 100. There is a case where it must be done, and there is a problem that combustion stability has been impaired.
The present invention has been devised in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a combustion chamber structure of a direct injection internal combustion engine that can prevent a situation in which combustion stability is impaired.

上記目的を達成するため、本発明の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造(請求項1)は、筒内噴射型内燃機関の燃焼室に向けて突設された一端側に中心電極を備えた点火プラグと、該点火プラグの該一端側に指向して燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた、筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造であって、該点火プラグの該一端側において該中心電極に近接し且つ該中心電極と該燃料噴射弁との間に形成され、該燃料噴射弁から噴射される燃料を受け止める被噴射部と、該中心電極の先端部を除いて該中心電極を被覆する中心電極絶縁部と、該被噴射部に形成され該中心電極側と該燃料噴射弁側とを連通させる連通部とを備え、該連通部が、該中心電極の先端部を除く位置であって該中心電極絶縁部に対向する該位置に形成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a combustion chamber structure of a direct injection internal combustion engine according to the present invention (Claim 1) includes a central electrode on one end side projecting toward the combustion chamber of the direct injection internal combustion engine. A combustion chamber structure of a cylinder injection type internal combustion engine having a spark plug and a fuel injection valve that injects fuel toward the one end side of the spark plug, on the one end side of the spark plug An injection target portion which is formed between the central electrode and the fuel injection valve and receives fuel injected from the fuel injection valve, and the central electrode except for a tip portion of the central electrode A central electrode insulating portion that covers the inner electrode, and a communication portion that is formed in the injected portion and that communicates the central electrode side and the fuel injection valve side, and the communication portion is located at a position excluding the tip portion of the central electrode and characterized in that it is formed in the position opposite to the central electrode insulating portion comprising a To have.

また、請求項2記載の本発明の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造は、請求項1記載の内容において、該被噴射部、該中心電極の全周を取り囲んで形成されていることを特徴としている The combustion chamber structure for a direct injection type internal combustion engine of the present invention according to claim 2, in the context of claim 1, wherein the該被injector is formed surrounding the entire periphery of said center electrode It is characterized by .

また、請求項記載の本発明の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造は、請求項1又は2記載の内容において、該点火プラグの側面外周に形成され該燃焼室に対して該点火プラグを固定するケース部が設けられ、該被噴射部、該ケース部と一体に形成されていることを特徴としている。
また、請求項記載の本発明の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造は、請求項1〜3の何れか1項に記載の内容において、該連通部が複数設けられていることを特徴としている。
Further, the combustion chamber structure of the direct injection internal combustion engine of the present invention according to claim 3 is the content of claim 1 or 2 , wherein the ignition plug is formed on the outer periphery of the side surface of the spark plug with respect to the combustion chamber. A case portion for fixing the case is provided, and the injected portion is formed integrally with the case portion.
The combustion chamber structure for a direct injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 4, in the context according to what Re one of claim 1 to 3 that the communicating portion is provided with a plurality of It is a feature.

また、請求項記載の本発明の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造は、請求項1〜4の何れか1項に記載の内容において、該中心電極と対向して位置する側極が、該被噴射部に設けられていることを特徴としている。 The combustion chamber structure for a direct injection type internal combustion engine of the present invention of claim 5, wherein, in the content according to what Re one of claims 1-4, the side poles located opposite the said center electrode Is provided in the to-be-injected part.

本発明の筒内噴射型内燃機関によれば、燃料噴射弁から噴射される燃料が点火プラグの一端側に形成された被噴射部によって受け止められることにより、十分に霧化されていない燃料が直接中心電極に接触することを防ぎ、燃焼安定性が損なわれる事態を未然に防ぐことができる
また、万が一、碍子部(絶縁部)がカーボン汚損した場合でも燃焼室内で生じた火炎が連通部を通じて碍子部に到達するので、付着したカーボンを焼ききることが可能となる。これにより、点火プラグのスパーク性能の低下を防ぎ、燃焼安定性の低下を防ぐことができる。
According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention, the fuel injected from the fuel injection valve is received by the injected portion formed on one end side of the spark plug, so that the fuel that is not sufficiently atomized is directly It is possible to prevent contact with the center electrode and to prevent a situation in which combustion stability is impaired .
In addition, even if the insulator part (insulating part) is contaminated with carbon, the flame generated in the combustion chamber reaches the insulator part through the communicating part, so that the attached carbon can be burned out. Thereby, the fall of the spark performance of a spark plug can be prevented and the fall of combustion stability can be prevented.

また、中心電極に近接して形成された被噴射部は高温となっているが、この高温の被噴射部によって燃料が受け止められることにより、霧化されている燃料はもとより、十分に霧化されていない燃料であっても気化させることが可能となり、さらに、この気化した燃料を連通部を通じて中心電極近傍に到達させることができるため、燃焼安定性が損なわれる事態を未然に防ぐことができる
また、中心電極がその先端部を除いて中心電極絶縁部によって被覆され、また、この中心電極絶縁部に対向する位置に連通部が形成されており、その位置が中心電極の先端部を含まないので、万が一、十分に霧化していない燃料が連通部を通過したとしても、この燃料が中心電極に到達することを防ぐことができる(請求項1)。
また、被噴射部が中心電極の全周を取り囲むように形成されているので、点火プラグの取り付け角度に関わらず、安定した燃焼を確保することができる(請求項2)。
In addition, although the injected portion formed close to the center electrode is hot, the fuel is received by the high-temperature injected portion, so that it is sufficiently atomized as well as the atomized fuel. Even fuel that has not been vaporized can be vaporized, and furthermore, since this vaporized fuel can reach the vicinity of the center electrode through the communicating portion, it is possible to prevent a situation in which combustion stability is impaired .
Further, the central electrode is covered with the central electrode insulating portion except for the front end portion thereof, and a communicating portion is formed at a position facing the central electrode insulating portion, and the position does not include the front end portion of the central electrode. Therefore, even if fuel that is not sufficiently atomized passes through the communicating portion, this fuel can be prevented from reaching the center electrode (claim 1).
Further, since the injected portion is formed so as to surround the entire circumference of the center electrode, stable combustion can be ensured regardless of the attachment angle of the spark plug.

た、被噴射部をケース部と一体に形成することで、点火プラグの生産性を高めることができる(請求項)。 Also, by forming integrally with the casing part to be injection portion, it is possible to enhance the productivity of the spark plug (claim 3).

また、連通部を複数設けることにより、被噴射部に受け止められて気化した燃料を容易に中心電極近傍に到達させることができる(請求項4)。
また、側極を被噴射部に設けることで、点火プラグの生産性を高めることとともに、側極が連通部を阻害することがない(請求項5)。
Further, by providing a plurality of communication portions, the fuel vaporized by being received by the injected portion can easily reach the vicinity of the center electrode .
Further, by providing the side electrode in the injected portion, the productivity of the spark plug is improved and the side electrode does not hinder the communicating portion (Claim 5).

以下、図面により、本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造について説明すると、図1はその全体構成を示す模式的な断面図、図2は被噴射部が設けられた点火プラグを示す斜視図、図3(A)〜(C)はそれぞれ被噴射部が設けられた点火プラグを示す模式図、図4は燃焼室のシリンダヘッド下面を示す模式図であって点火プラグの取り付け角度が0度である場合を示す図、図5は燃焼室のシリンダヘッド下面を示す模式図であって点火プラグの取り付け角度が90度である場合を示す図、図6は燃焼室のシリンダヘッド下面を示す模式図であって点火プラグの取り付け角度が180度である場合を示す図、図7はプラグの取り付け角度に応じた燃焼安定性を示す模式的なグラフである。   Hereinafter, a combustion chamber structure of a direct injection internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration, and FIG. FIGS. 3A to 3C are schematic views showing an ignition plug provided with a portion to be injected, and FIG. 4 is a schematic view showing a lower surface of a cylinder head in a combustion chamber. FIG. 5 is a diagram showing the case where the plug attachment angle is 0 degrees, FIG. 5 is a schematic view showing the lower surface of the cylinder head of the combustion chamber, and shows the case where the ignition plug attachment angle is 90 degrees, and FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing the lower surface of the cylinder head, showing a case where the attachment angle of the spark plug is 180 degrees, and FIG. 7 is a schematic graph showing combustion stability according to the attachment angle of the plug.

図1に示すように、スプレーガイド方式の直噴エンジン(以下、「スプレーガイド直噴エンジン」という)10の燃焼室11は、シリンダヘッド12の下面12Aと、シリンダブロック13のシリンダライナ13Aと、ピストン14の上面14Aにより囲まれて形成されている。
シリンダヘッド12には、吸気ポート15を開閉する吸気バルブ16と、排気ポート17を開閉する排気バルブ18とがそれぞれ設けられるとともに、吸気ポート15と排気ポート17との間には、燃焼室11へ突出するように、点火プラグ20とインジェクタ19とが近接して設けられている。
As shown in FIG. 1, a combustion chamber 11 of a spray guide type direct injection engine (hereinafter referred to as a “spray guide direct injection engine”) 10 includes a lower surface 12 </ b> A of a cylinder head 12, a cylinder liner 13 </ b> A of a cylinder block 13, The upper surface 14A of the piston 14 is surrounded and formed.
The cylinder head 12 is provided with an intake valve 16 that opens and closes the intake port 15 and an exhaust valve 18 that opens and closes the exhaust port 17, and is connected to the combustion chamber 11 between the intake port 15 and the exhaust port 17. The spark plug 20 and the injector 19 are provided close to each other so as to protrude.

このインジェクタ19は、点火プラグ20のシュラウド23(後述する)へ指向してガソリン(燃料)を噴射するものであって、点火プラグ20の周辺にストイキオに近似した雰囲気を形成するとともに、点火プラグ20から離れた箇所においてはリーンの雰囲気を形成することで、燃焼室11内に層状希薄状態の雰囲気を形成することができるようになっている。   The injector 19 injects gasoline (fuel) toward a shroud 23 (described later) of the spark plug 20. The injector 19 forms an atmosphere close to stoichiometric around the spark plug 20, and the spark plug 20. A lean atmosphere can be formed in the combustion chamber 11 by forming a lean atmosphere at a location away from the combustion chamber 11.

点火プラグ20の一端には、中心電極21および側極22が設けられ、これらの中心電極21と側極22との間でスパークが生じるようになっている。また、図2および図3(A)〜(C)に示すように、中心電極21の先端部を除いてこの中心電極21を被覆する碍子部(中心電極絶縁部)24が設けられている。
また、この点火プラグ20には、雄ネジが形成された金属製のケース部25が設けられ、シリンダヘッド12に形成された雌ネジ部12Aに対して螺合できるようになっている。
A center electrode 21 and a side electrode 22 are provided at one end of the spark plug 20, and a spark is generated between the center electrode 21 and the side electrode 22. Further, as shown in FIGS. 2 and 3A to 3C, an insulator portion (center electrode insulating portion) 24 that covers the center electrode 21 except for the tip portion of the center electrode 21 is provided.
Further, the spark plug 20 is provided with a metal case portion 25 formed with a male screw so that it can be screwed into a female screw portion 12A formed on the cylinder head 12.

さらに、この点火プラグ20の中心電極21側(一端側)には、中心電極21に近接して且つ中心電極21とインジェクタ19との間で、中心電極21の全周を取り囲んで形成され、このインジェクタ19から噴射されるガソリンを受け止めるシュラウド(被噴射部)23が形成されている。
また、このシュラウド23は、中心電極21の全周を取り囲んで形成されており、さらに、ケース部25と一体に形成されている。
Further, the spark plug 20 is formed on the side of the center electrode 21 (one end side) so as to surround the entire circumference of the center electrode 21 between the center electrode 21 and the injector 19 and between the center electrode 21 and the injector 19. A shroud (injected part) 23 for receiving gasoline injected from the injector 19 is formed.
The shroud 23 is formed so as to surround the entire circumference of the center electrode 21, and is formed integrally with the case portion 25.

そして、このシュラウド23には、円形の穴部(連通部)26が4つ形成されている。なお、シュラウド23において側極22が固着されている位相を0度とした場合、これらの穴部26は、0度、90度、180度および270度の位置にそれぞれ形成されている。また、これらの穴部26は、碍子部24に対向する位置に形成されている。
本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
The shroud 23 is formed with four circular hole portions (communication portions) 26. In addition, when the phase to which the side pole 22 is fixed in the shroud 23 is 0 degree, these hole portions 26 are formed at positions of 0 degree, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, respectively. Further, these hole portions 26 are formed at positions facing the insulator portion 24.
Since the combustion chamber structure of the direct injection internal combustion engine according to the embodiment of the present invention is configured as described above, the following operations and effects are achieved.

インジェクタ19からガソリンが噴射されると、このガソリンが点火プラグ20の一端に形成されたシュラウド23によって受け止められる。これにより、十分に霧化されていないガソリンが、直接、中心電極21に付着することを防ぎ、スプレーガイド直噴エンジン10の燃焼安定性を向上させることができる。特に、本実施形態のようにインジェクタ19と中心電極21が近接しており、燃料の気化時間を取れない場合、シュラウド23が燃料の気化を促進して燃焼安定性を向上させることができる。   When gasoline is injected from the injector 19, the gasoline is received by a shroud 23 formed at one end of the spark plug 20. As a result, gasoline that is not sufficiently atomized can be prevented from directly adhering to the center electrode 21, and the combustion stability of the spray guide direct injection engine 10 can be improved. In particular, when the injector 19 and the center electrode 21 are close to each other as in this embodiment and the fuel vaporization time cannot be taken, the shroud 23 can promote the vaporization of the fuel and improve the combustion stability.

また、万が一、十分に霧化されていないガソリンが碍子部24に付着してカーボンとなった場合であっても、燃焼室11内で生じた火炎を穴部26を通じて碍子部24に到達させることができるので、付着したカーボンを焼ききることが可能となる。これにより、点火プラグ20のスパーク性能の低下を防ぎ、燃焼安定性の低下を防ぐことができる。
また、中心電極21に近接して形成されたシュラウド23は高温となっているため、この高温のシュラウド23により、インジェクタ19から噴射されたガソリンが受け止められることにより、霧化されているガソリンはもとより、十分に霧化されていないガソリンであっても気化させることができ、さらに、この気化したガソリンを穴部26を通じて中心電極21近傍に到達させることができるため、スプレーガイド直噴エンジン10燃焼安定性を向上させることができる。
In addition, even if gasoline that is not sufficiently atomized adheres to the insulator part 24 and becomes carbon, the flame generated in the combustion chamber 11 reaches the insulator part 24 through the hole part 26. Therefore, it is possible to burn off the attached carbon. Thereby, the fall of the spark performance of the spark plug 20 can be prevented, and the fall of combustion stability can be prevented.
Further, since the shroud 23 formed close to the center electrode 21 is at a high temperature, the high-temperature shroud 23 receives the gasoline injected from the injector 19 so that the atomized gasoline as well as the atomized gasoline can be used. Even the gasoline that has not been sufficiently atomized can be vaporized, and further, this vaporized gasoline can reach the vicinity of the center electrode 21 through the hole 26, so that the spray guide direct injection engine 10 can be stably combusted. Can be improved.

また、シュラウド23が中心電極21の全周を取り囲むように形成されているので、点火プラグ20の取り付け角度に関わらず、安定した燃焼を確保することができる。
この点について、図4〜図6を用いて説明すると、例えば、図4に示すように、側極22の先端22aがインジェクタ19からのガソリンGの噴射方向とは反対に配設された場合(点火プラグ20取り付け角度=0度)と、図5に示すように、側極22の先端22aがガソリンGの噴射方向に対して直交するように配設された場合(点火プラグ20取り付け角度=90または270度)と、図6に示すように、側極22の先端22aがガソリンGの噴射方向と同じになるように配設された場合(点火プラグ20取り付け角度=180度)と、それぞれ点火プラグ20の取り付け角度がまちまちである場合でも、実質的に同様の燃焼特性を得ることができる。
Further, since the shroud 23 is formed so as to surround the entire circumference of the center electrode 21, stable combustion can be ensured regardless of the mounting angle of the spark plug 20.
This point will be described with reference to FIGS. 4 to 6. For example, as shown in FIG. 4, when the tip 22 a of the side electrode 22 is disposed opposite to the injection direction of the gasoline G from the injector 19 ( When the spark plug 20 mounting angle is 0 degree and the tip 22a of the side pole 22 is disposed so as to be orthogonal to the gasoline G injection direction as shown in FIG. 5 (the spark plug 20 mounting angle = 90). Or 270 degrees), and when the tip 22a of the side pole 22 is disposed in the same direction as the gasoline G injection direction (ignition plug 20 mounting angle = 180 degrees) as shown in FIG. Even when the mounting angle of the plug 20 varies, substantially the same combustion characteristics can be obtained.

つまり、図7に示すように、符号A1で示す領域は、点火プラグ20の取り付け角度を0度とした場合に(図4参照)、燃焼が安定する燃料噴射時期および点火時期を示し、また、符号A2で示す領域は点火プラグ20の取り付け角度を90度あるいは270度とした場合に(図5参照)、燃焼が安定する燃料噴射時期および点火時期を示し、さらに、符号A3で示す領域は点火プラグ20の取り付け角度を180度とした場合に(図6参照)、燃焼が安定する燃料噴射時期および点火時期を示している。 That is, as shown in FIG. 7, the region indicated by reference sign A 1 indicates the fuel injection timing and the ignition timing at which combustion is stable when the mounting angle of the spark plug 20 is 0 degree (see FIG. 4). The region indicated by symbol A 2 indicates the fuel injection timing and ignition timing at which the combustion is stabilized when the mounting angle of the spark plug 20 is 90 ° or 270 ° (see FIG. 5), and further indicated by symbol A 3 . The region indicates the fuel injection timing and ignition timing at which combustion is stable when the attachment angle of the spark plug 20 is 180 degrees (see FIG. 6).

この図7からも読み取れるように、点火プラグ20の取り付け角度がまちまちであっても、これらのn領域A1〜A3がオーバラップする領域A0(即ち、燃料噴射時期および点火時期が制御できる領域)を広く確保することができる。この点、従来の燃焼特性を示す図12における領域A100と比較すると、本発明のオーバラップする領域A0が大きく確保できていることは一目瞭然である。 As can be seen from FIG. 7, even if the mounting angle of the spark plug 20 varies, the region A 0 in which these n regions A 1 to A 3 overlap (that is, the fuel injection timing and the ignition timing can be controlled). Area) can be secured widely. In this respect, it is obvious that the overlapping area A 0 of the present invention can be secured larger than the area A 100 in FIG. 12 showing the conventional combustion characteristics.

したがって、このような広い領域A0の範囲内で燃料噴射時期および点火時期を自在に制御することを可能にしながら、且つ、燃焼安定性が損なわれる事態を未然に防ぐことができる。
また、中心電極21がその先端部を除いて碍子部24によって被覆され、また、この碍子部24に対向する位置に穴部26が形成されているので、万が一、十分に霧化していないガソリンが穴部26を通過したとしても、このガソリンが中心電極21に到達することを防ぐことができる。
Therefore, it is possible to freely control the fuel injection timing and the ignition timing within such a wide range A 0 , and to prevent a situation in which the combustion stability is impaired.
Further, since the center electrode 21 is covered with the insulator part 24 except for the tip part, and the hole part 26 is formed at a position opposite to the insulator part 24, the gasoline that is not sufficiently atomized should be used. Even if it passes through the hole 26, this gasoline can be prevented from reaching the center electrode 21.

また、シュラウド23がケース部25と一体に形成されているので、点火プラグ20の生産性を向上させることができる。
また、穴部26を複数設けることにより、シュラウド23に受け止められて気化したガソリンを容易に中心電極近傍21へ到達させることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
Moreover, since the shroud 23 is formed integrally with the case portion 25, the productivity of the spark plug 20 can be improved.
Further, by providing a plurality of holes 26, the gasoline that is received by the shroud 23 and vaporized can easily reach the vicinity 21 of the center electrode.
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

上述の実施形態においては、穴部26を4つ形成した場合を例にとって説明したが、例えば、4つよりも少ない数の穴部を形成してもよいし、4つよりも多い数の穴部を形成してもよい。
また、上述の実施形態においては、穴部26を円形とした場合を例にとって説明したが、円形に限定するものではなく、例えば、楕円形や多角形の穴やスリットとしてもよい。
In the above-described embodiment, the case where four holes 26 are formed has been described as an example. However, for example, fewer than four holes may be formed, or more than four holes may be formed. A part may be formed.
In the above-described embodiment, the case where the hole portion 26 is circular has been described as an example. However, the hole portion 26 is not limited to a circular shape, and may be, for example, an elliptical or polygonal hole or slit.

本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造の全体構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the whole structure of the combustion chamber structure of the cylinder injection type internal combustion engine which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造の点火プラグを示す模式的な斜視図である。1 is a schematic perspective view showing a spark plug of a combustion chamber structure of a direct injection internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造の点火プラグを示す図であって、(A)はその模式的な上面図、(B)はその模式的な正面図、(C)はその模式的な側面図である。It is a figure which shows the ignition plug of the combustion chamber structure of the direct injection internal combustion engine which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: (A) is the typical top view, (B) is the typical front view, (C) is the typical side view. 本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造の燃料噴射弁と点火プラグとの関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the fuel injection valve of the combustion chamber structure of the direct injection internal combustion engine which concerns on one Embodiment of this invention, and a spark plug. 本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造の燃料噴射弁と点火プラグとの関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the fuel injection valve of the combustion chamber structure of the direct injection internal combustion engine which concerns on one Embodiment of this invention, and a spark plug. 本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造の燃料噴射弁と点火プラグとの関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the fuel injection valve of the combustion chamber structure of the direct injection internal combustion engine which concerns on one Embodiment of this invention, and a spark plug. 本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造において、点火時期と燃料噴射時期との関係を点火プラグの配設角度に応じて示す模式的なグラフである。4 is a schematic graph showing the relationship between the ignition timing and the fuel injection timing according to the arrangement angle of the ignition plug in the combustion chamber structure of the direct injection internal combustion engine according to the embodiment of the present invention. 従来の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造の全体構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the whole structure of the combustion chamber structure of the conventional cylinder injection type internal combustion engine. 従来の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造において、燃料噴射弁と点火プラグとの関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between a fuel injection valve and a spark plug in the combustion chamber structure of the conventional cylinder injection type internal combustion engine. 従来の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造において、燃料噴射弁と点火プラグとの関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between a fuel injection valve and a spark plug in the combustion chamber structure of the conventional cylinder injection type internal combustion engine. 従来の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造において、燃料噴射弁と点火プラグとの関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between a fuel injection valve and a spark plug in the combustion chamber structure of the conventional cylinder injection type internal combustion engine. 従来の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造において、点火時期と燃料噴射時期との関係を点火プラグの配設角度に応じて示す模式的なグラフである。6 is a schematic graph showing a relationship between an ignition timing and a fuel injection timing according to an arrangement angle of an ignition plug in a conventional combustion chamber structure of a cylinder injection internal combustion engine.

符号の説明Explanation of symbols

10 エンジン(筒内噴射型内燃機関)
11 燃焼室
19 インジェクタ(燃料噴射弁)
20 点火プラグ
21 中心電極
23 シュラウド(被噴射部)
24 碍子部(中心電極絶縁部)
25 ケース部
26 穴部
10 Engine (Cylinder injection type internal combustion engine)
11 Combustion chamber 19 Injector (fuel injection valve)
20 Spark plug 21 Center electrode 23 Shroud (injected part)
24 Insulator (center electrode insulation)
25 Case 26 Hole

Claims (5)

筒内噴射型内燃機関の燃焼室に向けて突設された一端側に中心電極を備えた点火プラグと、該点火プラグの該一端側に指向して燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた、筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造であって、
該点火プラグの該一端側において該中心電極に近接し且つ該中心電極と該燃料噴射弁との間に形成され、該燃料噴射弁から噴射される燃料を受け止める被噴射部と、
該中心電極の先端部を除いて該中心電極を被覆する中心電極絶縁部と、
該被噴射部に形成され該中心電極側と該燃料噴射弁側とを連通させる連通部とを備え
該連通部が、該中心電極の先端部を除く位置であって該中心電極絶縁部に対向する該位置に形成されている
ることを特徴とする、筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造。
An ignition plug provided with a center electrode on one end projecting toward a combustion chamber of a direct injection internal combustion engine, and a fuel injection valve for injecting fuel toward the one end of the ignition plug A combustion chamber structure of a cylinder injection internal combustion engine,
An injectable portion that is formed between the center electrode and the fuel injection valve on the one end side of the spark plug and receives fuel injected from the fuel injection valve;
A center electrode insulating portion covering the center electrode except for the tip of the center electrode;
A communication portion formed in the injected portion and communicating between the central electrode side and the fuel injection valve side ;
The in-cylinder injection internal combustion engine according to claim 1, wherein the communication portion is formed at a position excluding a tip portion of the center electrode and facing the center electrode insulating portion . Combustion chamber structure.
該被噴射部、該中心電極の全周を取り囲んで形成されている
ことを特徴とする、請求項1記載の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造。
2. The combustion chamber structure of a direct injection internal combustion engine according to claim 1, wherein the injected portion is formed so as to surround the entire circumference of the center electrode.
該点火プラグの側面外周に形成され該燃焼室に対して該点火プラグを固定するケース部が設けられ、
該被噴射部、該ケース部と一体に形成されている
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造。
A case portion is provided on the outer periphery of the side surface of the spark plug to fix the spark plug to the combustion chamber,
The combustion chamber structure of a direct injection internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the injected portion is formed integrally with the case portion.
該連通部が複数設けられている
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造。
Characterized in that the communicating portion is provided with a plurality of combustion chamber structure for a direct injection type internal combustion engine according to what Re one of claims 1-3.
該中心電極と対向して位置する側極が、該被噴射部に設けられている
ことを特徴とする、求項1〜4の何れか1項に記載の筒内噴射型内燃機関の燃焼室構造。
Said center electrode and opposite to the side electrode is located, characterized in that provided to said injection portion, of the cylinder injection type internal combustion engine according to what Re or one of Motomeko 1-4 Combustion chamber structure.
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