JP2001132604A - Ignition device for internal combustion engine - Google Patents
Ignition device for internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本出願発明は、燃焼室内の可
燃混合気に点火するための内燃機関の点火装置に関し、
さらに詳しくはシリンダヘッドに点火プラグが装着され
ていない内燃機関において、ピストンの頂面とシリンダ
ヘッドまたは機関弁との間で火花放電を生じさせる点火
装置に関する。The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine for igniting a combustible mixture in a combustion chamber.
More specifically, the present invention relates to an ignition device that generates a spark discharge between a top surface of a piston and a cylinder head or an engine valve in an internal combustion engine in which an ignition plug is not mounted on a cylinder head.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、火花点火式内燃機関において、シ
リンダヘッドに装着された点火プラグを省略することに
より、シリンダヘッドの冷却構造の簡素化やシリンダヘ
ッドの冷却性の向上、燃焼室の小型化、吸気弁および排
気弁の配置自由度の増加などが可能となるため、点火プ
ラグ以外の点火装置であって、発生させた火花放電によ
り燃焼室内の混合気に点火する点火装置が種々考案され
ており、その一例として、特開平８−３５４７３号公報
に開示された内燃機関の点火装置がある。2. Description of the Related Art Conventionally, in a spark ignition type internal combustion engine, by omitting an ignition plug mounted on a cylinder head, the cooling structure of the cylinder head is simplified, the cooling performance of the cylinder head is improved, and the size of the combustion chamber is reduced. Since it is possible to increase the degree of freedom of arrangement of the intake valve and the exhaust valve, various ignition devices other than the ignition plug, which ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber by the generated spark discharge, have been devised. One example is an ignition device for an internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-35473.
【０００３】この内燃機関の点火装置では、シリンダヘ
ッドに保持された複数の機関弁うちの少なくとも一つが
中心電極とされ、シリンダヘッドに保持された別の機関
弁またはシリンダヘッドに埋め込まれ電極が、接地電極
とされて、両電極の間で火花放電が発生させられる。ま
た、構造を簡単にするため、絶縁体で覆われた中心電極
がシリンダヘッドに設けられ、シリンダヘッドに保持さ
れた機関弁が接地電極とされるものも開示されている。In this ignition device for an internal combustion engine, at least one of a plurality of engine valves held in a cylinder head is used as a center electrode, and an electrode embedded in another engine valve or cylinder head held in a cylinder head is used as an electrode. As a ground electrode, a spark discharge is generated between both electrodes. In addition, in order to simplify the structure, there is also disclosed one in which a center electrode covered with an insulator is provided on a cylinder head, and an engine valve held on the cylinder head is used as a ground electrode.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来技
術において、機関弁を中心電極とするものでは、機関弁
とシリンダヘッドとの絶縁を図るために、機関弁自体に
絶縁部を設けたり、シリンダヘッドと弁座や弁ステムと
の間に絶縁体を介在させる必要がある。そのため、構造
が複雑となるばかりか、絶縁部や絶縁体の存在により機
関弁の熱引きが悪化して冷却性が低下することから、機
関弁の耐久性の点で改善の余地があった。By the way, in this prior art, when the engine valve is used as a center electrode, an insulating portion is provided on the engine valve itself or in order to insulate the engine valve from the cylinder head. It is necessary to interpose an insulator between the head and the valve seat or valve stem. Therefore, not only the structure becomes complicated, but also the heat removal of the engine valve is deteriorated due to the presence of the insulating portion and the insulator, and the cooling performance is lowered. Therefore, there is room for improvement in the durability of the engine valve.
【０００５】また、中心電極がシリンダヘッドに設けら
れたものでは、シリンダヘッドの一部がこの中心電極お
よび中心電極への給電部により占有されるため、シリン
ダヘッドの冷却構造の簡素化やその冷却性向上、機関弁
の配置自由度の増加が、ある程度制限されることになっ
ていた。When the center electrode is provided on the cylinder head, a part of the cylinder head is occupied by the center electrode and a power supply to the center electrode. The improvement in operability and the increase in the degree of freedom in arranging engine valves were to be limited to some extent.
【０００６】さらに、前記従来技術においては、中心電
極と接地電極との間の放電ギャップは、従来の点火プラ
グの放電ギャップと同程度であると考えられるため、発
生した火花放電により混合気中に生じる火炎核の生成範
囲も、点火プラグのそれと同程度となり、点火プラグを
使用したときと比較して混合気の燃焼時間を短縮するこ
とは困難であった。Further, in the above-mentioned prior art, since the discharge gap between the center electrode and the ground electrode is considered to be substantially the same as the discharge gap of the conventional spark plug, the generated spark discharge causes the mixture in the air-fuel mixture. The range of the generated flame nuclei was almost the same as that of the spark plug, and it was difficult to shorten the combustion time of the air-fuel mixture as compared with the case where the spark plug was used.
【０００７】本出願発明は、このような事情に鑑みてな
されたものであって、シリンダヘッドまたは機関弁を電
極とする点火装置において、機関弁の耐久性があり、ま
たシリンダヘッドの冷却構造の簡素化やその冷却性向
上、機関弁の配置自由度の増加の利点を十分に活かすこ
とができ、しかも混合気の燃焼時間を短縮することがで
きる内燃機関の点火装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and in an igniter using a cylinder head or an engine valve as an electrode, the engine valve has durability and a cooling structure for the cylinder head is provided. It is an object of the present invention to provide an ignition device for an internal combustion engine that can fully utilize the advantages of simplification, improvement of its cooling performance, and increase in the degree of freedom of arrangement of an engine valve, and that can shorten the combustion time of an air-fuel mixture. I do.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段および発明の効果】本出願
の請求項１記載の発明は、ピストンが摺動自在に嵌合さ
れたシリンダと、該シリンダに組み付けられたシリンダ
ヘッドと、前記ピストンと該シリンダヘッドとの間に形
成された燃焼室と、該シリンダヘッドに保持されて該燃
焼室に臨む機関弁とを備え、該燃焼室内の可燃混合気が
火花放電により点火される内燃機関において、前記ピス
トンは前記シリンダと電気的に接続され、前記機関弁は
前記シリンダヘッドと電気的に接続されており、互に電
気的に絶縁された前記シリンダおよび前記シリンダヘッ
ドのうちの一方が高電位状態にされ、他方が低電位状態
にされることで、前記ピストンの頂面と前記シリンダヘ
ッドまたは前記機関弁との間に前記火花放電が発生させ
られる内燃機関の点火装置である。The invention according to claim 1 of the present application is directed to a cylinder having a piston slidably fitted therein, a cylinder head assembled to the cylinder, An internal combustion engine comprising a combustion chamber formed between the cylinder head and an engine valve held by the cylinder head and facing the combustion chamber, wherein a combustible mixture in the combustion chamber is ignited by spark discharge. The piston is electrically connected to the cylinder, the engine valve is electrically connected to the cylinder head, and one of the cylinder and the cylinder head electrically insulated from each other is in a high potential state. And the other is set to a low potential state, whereby the spark discharge is generated between the top surface of the piston and the cylinder head or the engine valve. It is a fire apparatus.
【０００９】この請求項１記載の発明によれば、シリン
ダヘッドに保持された機関弁がシリンダヘッドと電気的
に接続されているため、それらの絶縁のために絶縁部や
絶縁体を設ける必要はなく、導電性の金属である従来使
用されていた材料からなる機関弁や弁座、弁ガイドを使
用することができる。その結果、機関弁またはシリンダ
ヘッドを電極とする点火装置において、機関弁からの熱
引きは良好であり、機関弁の耐久性が低下することはな
い。According to the first aspect of the present invention, since the engine valve held by the cylinder head is electrically connected to the cylinder head, it is not necessary to provide an insulating portion or an insulator for insulating them. Instead, it is possible to use an engine valve, a valve seat, and a valve guide made of a conventionally used material that is a conductive metal. As a result, in the ignition device using the engine valve or the cylinder head as an electrode, the heat removal from the engine valve is good, and the durability of the engine valve does not decrease.
【００１０】また、火花放電は、ピストンの頂面とシリ
ンダヘッドまたは機関弁との間で発生させられるため、
シリンダヘッドに電極が別途設けられることはない。そ
の結果、機関弁またはシリンダヘッドを電極とする点火
装置において、シリンダヘッドに点火プラグが装着され
ていないことによるシリンダヘッドの冷却構造の簡素化
やその冷却性の向上、そして機関弁の配置自由度の増加
といった利点を十分に活かすことができる。[0010] Further, since the spark discharge is generated between the top surface of the piston and the cylinder head or the engine valve,
No electrode is separately provided on the cylinder head. As a result, in an igniter using an engine valve or a cylinder head as an electrode, the simplification of the cooling structure of the cylinder head due to the fact that the ignition plug is not mounted on the cylinder head, the improvement of its cooling property, and the freedom of arrangement of the engine valve. It is possible to make full use of advantages such as an increase in
【００１１】その上、ピストンの頂面とシリンダヘッド
または機関弁との間で火花放電が発生する間隙は、点火
プラグの放電ギャップに比べて極めて大きいので、この
火花放電により燃焼室内の混合気中に生じる火炎核の生
成範囲は、従来に比べてより広い範囲に渡るものとな
る。その結果、燃焼室内において広範囲で火炎が生じる
ことになり、混合気の燃焼時間、すなわち火花放電の開
始から燃焼が完了するまでの時間を短縮することができ
るので、内燃機関の熱効率が向上し、機関出力の増大や
燃費の改善ができる。In addition, the gap where the spark discharge occurs between the top surface of the piston and the cylinder head or the engine valve is much larger than the discharge gap of the spark plug. The generation range of the flame nucleus generated in the above becomes wider than before. As a result, a flame is generated in a wide range in the combustion chamber, and the combustion time of the air-fuel mixture, that is, the time from the start of spark discharge to the completion of combustion can be reduced, so that the thermal efficiency of the internal combustion engine is improved, Engine output can be increased and fuel efficiency can be improved.
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の内
燃機関の点火装置において、前記シリンダと前記シリン
ダヘッドとの電気的な絶縁は、該シリンダと該シリンダ
ヘッドとの間に設けられたガスケットを兼ねる絶縁体に
よりなされるものである。According to a second aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to the first aspect, electrical insulation between the cylinder and the cylinder head is provided between the cylinder and the cylinder head. This is performed by an insulator also serving as a gasket.
【００１３】この請求項２記載の発明によれば、シリン
ダとシリンダヘッドとの合わせ面におけるシール機能を
も有する絶縁体により、簡単な構造で、シリンダとシリ
ンダヘッドとの絶縁ができる。According to the second aspect of the present invention, the insulator between the cylinder and the cylinder head can be insulated with a simple structure by the insulator having a sealing function at the mating surface between the cylinder and the cylinder head.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本出願発明の一実施形態を
図１および図２を参照して説明する。図１は、本出願発
明の点火装置が適用される４サイクル単気筒であって強
制空冷式の頭上弁式内燃機関１であって、ピストン10が
上死点位置にあるときの断面図であり、図２は図１のＩ
Ｉ−ＩＩ線でのシリンダ３およびシリンダヘッド４の部
分断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of a four-stroke single cylinder, forced air-cooled, overhead valve type internal combustion engine 1 to which the ignition device of the present invention is applied, when a piston 10 is at a top dead center position. , FIG. 2 shows I in FIG.
FIG. 2 is a partial sectional view of the cylinder 3 and the cylinder head 4 taken along line I-II.
【００１５】内燃機関１は、クランク軸（図示されず）
が回転自在に保持された金属製、例えばアルミニウム合
金製のクランクケース２に、それぞれ導電性の金属材
料、例えばアルミニウム合金からなるシリンダ３、シリ
ンダヘッド４およびシリンダヘッドカバー５が順次重ね
られ、４組の締付具であるスタッドボルト６およびナッ
ト７（図１および図２には、２組のスタッドボルト６お
よびナット７がそれぞれ図示されている）により組み付
けられている。シリンダ３、シリンダヘッド４およびシ
リンダヘッドカバー５には、それぞれ多数の冷却フィン
3a，4a，5aが設けられている。The internal combustion engine 1 has a crankshaft (not shown).
A cylinder 3, a cylinder head 4 and a cylinder head cover 5, each made of a conductive metal material, for example, an aluminum alloy, are sequentially stacked on a crankcase 2 made of a metal, for example, an aluminum alloy, which is rotatably held. A stud bolt 6 and a nut 7 which are fasteners (two sets of stud bolts 6 and nuts 7 are shown in FIGS. 1 and 2, respectively) are assembled. Each of the cylinder 3, the cylinder head 4, and the cylinder head cover 5 has a large number of cooling fins.
3a, 4a and 5a are provided.
【００１６】ここで、シリンダ３とシリンダヘッド４と
の間には、絶縁材、例えばセラミックからなるガスケッ
ト８が設けられていて、ガスケット８により、シリンダ
３とシリンダヘッド４とは互いに電気的に絶縁されてい
る。このガスケット８は、シリンダ３およびシリンダヘ
ッド４の合わせ面に位置するフランジ部8aと、シリンダ
３の内周であってシリンダヘッド４寄りの位置に形成さ
れた拡径内周部に嵌合される円筒部8bよりなる。そし
て、ガスケット８の円筒部8bの内周とシリンダ３の内周
とにより形成されるシリンダ孔９には、シリンダ孔９の
軸線方向に往復動するピストン10が摺動自在に嵌合され
て、シリンダヘッド４とピストン10との間に燃焼室12が
形成され、燃焼室12には、燃料と空気とからなる可燃混
合気が供給または形成される。Here, a gasket 8 made of an insulating material, for example, ceramic is provided between the cylinder 3 and the cylinder head 4, and the gasket 8 electrically insulates the cylinder 3 and the cylinder head 4 from each other. Have been. The gasket 8 is fitted to a flange portion 8a located on the mating surface of the cylinder 3 and the cylinder head 4 and to an enlarged inner peripheral portion formed on the inner periphery of the cylinder 3 and closer to the cylinder head 4. It consists of a cylindrical part 8b. A piston 10 that reciprocates in the axial direction of the cylinder hole 9 is slidably fitted in a cylinder hole 9 formed by the inner periphery of the cylindrical portion 8b of the gasket 8 and the inner periphery of the cylinder 3. A combustion chamber 12 is formed between the cylinder head 4 and the piston 10, and a combustible mixture of fuel and air is supplied to or formed in the combustion chamber 12.
【００１７】また、４本のスタッドボルト６は、それら
スタッドボルト６の一端が螺合したクランクケース２か
ら、シリンダ３の周方向に略等間隔に、かつシリンダ孔
９の軸線に平行に形成された四つの挿通孔を貫通して延
びている。さらに、シリンダ３の前記挿通孔に対応して
ガスケット８のフランジ部8aに形成された挿通孔を貫通
した各スタッドボルト６は、図２に図示されるように、
シリンダヘッド４およびシリンダヘッドカバー５に形成
された挿通孔に挿入された絶縁材からなるスリーブ13の
内側を貫通している。そして、シリンダヘッドカバー５
上で、各スタッドボルト６の他端に、絶縁材からなるワ
ッシャ14を介して螺合されるナット７により、シリンダ
３、ガスケット８、シリンダヘッド４およびシリンダヘ
ッドカバー５がクランクケース２に締め付けられる。The four stud bolts 6 are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction of the cylinder 3 and in parallel with the axis of the cylinder hole 9 from the crankcase 2 to which one end of each of the stud bolts 6 is screwed. Extending through the four insertion holes. Further, as shown in FIG. 2, each stud bolt 6 penetrating through an insertion hole formed in the flange portion 8 a of the gasket 8 corresponding to the insertion hole of the cylinder 3,
It penetrates the inside of a sleeve 13 made of an insulating material inserted into insertion holes formed in the cylinder head 4 and the cylinder head cover 5. And the cylinder head cover 5
Above, the cylinder 3, the gasket 8, the cylinder head 4, and the cylinder head cover 5 are fastened to the crankcase 2 by the nut 7 screwed to the other end of each stud bolt 6 via a washer 14 made of an insulating material.
【００１８】シリンダヘッド４にはカム軸15が回転自在
に保持され、カム軸15は、クランク軸とカム軸15との間
に掛け渡された絶縁性のベルト（図示されず）を介し
て、クランク軸からの動力により回転駆動される。シリ
ンダヘッド４に揺動自在に保持された吸気ロッカアーム
16および排気ロッカアーム17の一端は、カム軸15に設け
られた吸気カム18および排気カム19に、それぞれ当接
し、それらの他端は、シリンダヘッド４にそれぞれ圧入
された導電性の金属材料からなる弁ガイド22，23に摺動
自在に案内される弁ステム20a，21aを有するとともに導
電性の金属材料からなる一対の機関弁である吸気弁20お
よび排気弁21にそれぞれ当接している。そして、吸気お
よび排気カム18，19でそれぞれ揺動される吸気および排
気ロッカアーム16，17により、吸気弁20および排気弁21
は、それら弁20，21を閉弁保持する弁バネ24，25のバネ
力に抗してそれぞれ開弁駆動され、導電性の金属材料か
らなる弁座26，27により形成される吸気口および排気口
が開閉される。A camshaft 15 is rotatably held by the cylinder head 4. The camshaft 15 is connected via an insulating belt (not shown) stretched between the crankshaft and the camshaft 15. It is rotationally driven by the power from the crankshaft. Intake rocker arm swayably held by cylinder head 4
One end of the exhaust rocker arm 16 and one end of the exhaust rocker arm 17 are respectively in contact with an intake cam 18 and an exhaust cam 19 provided on the cam shaft 15, and the other ends thereof are made of a conductive metal material pressed into the cylinder head 4 respectively. It has valve stems 20a and 21a slidably guided by valve guides 22 and 23, and is in contact with an intake valve 20 and an exhaust valve 21, which are a pair of engine valves made of a conductive metal material. The intake and exhaust rocker arms 16 and 17 oscillated by the intake and exhaust cams 18 and 19 respectively control the intake valve 20 and the exhaust valve 21.
Are driven to open by opposing the spring forces of valve springs 24 and 25 that hold the valves 20 and 21 closed, and an intake port and an exhaust port formed by valve seats 26 and 27 made of a conductive metal material. The mouth is opened and closed.
【００１９】さらに、シリンダヘッド４には、吸気口に
連通する吸気ポート28および排気口に連通する排気ポー
ト29が形成されていて、それらポート28，29は、図示さ
れない吸気管および排気管に、それぞれ絶縁材を介して
接続される。Further, an intake port 28 communicating with the intake port and an exhaust port 29 communicating with the exhaust port are formed in the cylinder head 4. These ports 28 and 29 are connected to an intake pipe and an exhaust pipe (not shown). Each is connected via an insulating material.
【００２０】ところで、点火用の高圧電源30からの高圧
電線がシリンダヘッド４の適当な位置、例えば外壁部に
接続され、点火時期には、シリンダヘッド４全体に高電
圧が印加されて、シリンダヘッド４は、シリンダヘッド
４に接触して組み付けられているシリンダヘッドカバー
５とともに高電位状態になるようにされる。そして、シ
リンダヘッド４において、吸気弁20および排気弁21は、
弁ガイド22，23を介してシリンダヘッド４と電気的に接
続されることから、両弁20，21はシリンダヘッド４と同
電位となっている。By the way, a high-voltage electric wire from a high-voltage power supply 30 for ignition is connected to an appropriate position of the cylinder head 4, for example, an outer wall, and a high voltage is applied to the entire cylinder head 4 at the ignition timing. 4 is brought into a high potential state together with a cylinder head cover 5 assembled in contact with the cylinder head 4. In the cylinder head 4, the intake valve 20 and the exhaust valve 21
Since the valves 20 and 21 are electrically connected to the cylinder head 4 via the valve guides 22 and 23, the two valves 20 and 21 have the same potential as the cylinder head 4.
【００２１】シリンダ３、シリンダヘッド４およびシリ
ンダヘッドカバー５は、この実施形態では、クランク軸
の軸端に固着された冷却ファンからの冷却風をそれらに
案内するための、図示されないシュラウドにより覆われ
ている。そして、このシュラウドは、絶縁性の合成樹脂
から形成されており、高電圧が印加されるシリンダ３お
よびシリンダヘッド４のシールドカバーともなってい
る。In this embodiment, the cylinder 3, the cylinder head 4 and the cylinder head cover 5 are covered with a shroud (not shown) for guiding cooling air from a cooling fan fixed to the shaft end of the crankshaft to them. I have. The shroud is made of an insulating synthetic resin, and also serves as a shield cover for the cylinder 3 and the cylinder head 4 to which a high voltage is applied.
【００２２】一方、シリンダ３は接地電位である低電位
状態にされている。そして、導電性の金属材料、例えば
アルミニウム合金製のピストン10は、シリンダ３に摺接
していることによりシリンダ３と電気的に接続されてい
て、低電位状態になっている。On the other hand, the cylinder 3 is in a low potential state which is a ground potential. The piston 10 made of a conductive metal material, for example, an aluminum alloy is electrically connected to the cylinder 3 by being in sliding contact with the cylinder 3 and is in a low potential state.
【００２３】そして、ピストン10の頂面11は円錐台形状
の凸面を有していて、凸面の傾斜面11aと平坦面11bとの
交差部分で形成される稜線うち、排気弁21の傘部21bの
燃焼室12に臨む部分21cと対向する稜線部分11cは、機関
運転状態に応じて進角制御される点火時期の進角範囲の
任意の点火時期におけるピストン10のピストン行程位置
において、排気弁21の燃焼室12に臨む部分21cとの間隙
が、ピストン10の頂面11とシリンダヘッド４の燃焼室壁
面4a、吸気弁20の傘部20bの燃焼室12に臨む部分20cおよ
び排気弁21の燃焼室12に臨む部分21cとで形成される間
隙のうちで最小となる部分となるようにされている。The top surface 11 of the piston 10 has a truncated cone-shaped convex surface, and among the ridges formed at the intersection of the convex inclined surface 11a and the flat surface 11b, the umbrella portion 21b of the exhaust valve 21 is formed. The ridge portion 11c facing the portion 21c facing the combustion chamber 12 of the exhaust valve 21 at the piston stroke position of the piston 10 at an arbitrary ignition timing within the advance range of the ignition timing that is advanced according to the engine operating state. The gap between the top surface 11 of the piston 10 and the combustion chamber wall surface 4a of the cylinder head 4, the portion 20c of the umbrella portion 20b of the intake valve 20 facing the combustion chamber 12, and the combustion of the exhaust valve 21 It is configured to be the smallest portion of the gap formed by the portion 21c facing the chamber 12.
【００２４】さらに、ガスケット８の線軸方向の長さ
は、最も進角されたときの点火時期におけるピストン10
の頂面11の外周縁部分11dが、ガスケット８の円筒部8b
の内周に位置するように設定されている。The length of the gasket 8 in the direction of the linear axis is determined by the piston 10 at the most advanced ignition timing.
The outer peripheral edge portion 11d of the top surface 11 of the gasket 8 is
It is set to be located on the inner circumference of.
【００２５】これにより、任意の点火時期において、シ
リンダヘッド４、吸気弁20または排気弁21と、ピストン
10の頂面11以外の低電位となっている部分、たとえばシ
リンダ３との間で、火花放電が発生することが防止さ
れ、前記稜線部分11cの付近と排気弁21の燃焼室12に臨
む部分21cと間隙で火花放電が発生するようにされてい
る。Thus, at any ignition timing, the cylinder head 4, the intake valve 20 or the exhaust valve 21, and the piston
A portion other than the top surface 11 of the cylinder 10 having a low potential, for example, a spark discharge is prevented from being generated between the cylinder 3 and the portion facing the vicinity of the ridge portion 11c and the combustion chamber 12 of the exhaust valve 21. A spark discharge is generated in the gap between 21c.
【００２６】前述のように構成された実施形態の作用効
果について説明する。内燃機関１の圧縮行程時に、図示
されない点火時期制御装置により機関運転状態に応じて
設定された点火時期に、高圧電源30からシリンダヘッド
４に高電圧が印加されて、ピストン10の頂面11の稜線部
分11cの付近と排気弁21との間で火花放電が発生する。The operation and effect of the embodiment configured as described above will be described. During the compression stroke of the internal combustion engine 1, a high voltage is applied to the cylinder head 4 from the high-voltage power supply 30 at an ignition timing set according to the engine operating state by an ignition timing control device (not shown). Spark discharge occurs between the vicinity of the ridgeline portion 11c and the exhaust valve 21.
【００２７】このときの火花放電は、ピストン10の頂面
11の稜線部分11cと排気弁21との間に形成される間隙で
発生するため、従来の点火プラグで発生する火花放電に
比べると、長さが長い火花放電となっていることから、
この火花放電により燃焼室12内の可燃混合気の中に生じ
る火炎核の生成範囲は、従来の点火プラグにより生じる
火炎核によるものよりも広い範囲に渡るものとなる。The spark discharge at this time is caused by the top surface of the piston 10.
Since it occurs in the gap formed between the ridge portion 11c of 11 and the exhaust valve 21, the spark discharge has a longer length than the spark discharge generated by the conventional spark plug,
The range of generation of flame nuclei generated in the combustible air-fuel mixture in the combustion chamber 12 by the spark discharge extends over a wider range than that generated by the flame nuclei generated by the conventional ignition plug.
【００２８】その結果、火炎核から火炎への成長が広範
囲で生じるため、燃焼室12内の混合気の燃焼時間、すな
わち火花放電の開始から燃焼が完了するまでの時間を短
縮することができるので、内燃機関１の熱効率が向上
し、機関出力の増大、燃費の改善ができる。また、速や
かに燃焼を完了させることができるためノッキング防止
も可能である。さらに、希薄混合気の燃焼に利用するこ
とで、排気エミッションの低減と燃費改善が可能とな
る。As a result, since the growth from the flame nucleus to the flame occurs in a wide range, the combustion time of the air-fuel mixture in the combustion chamber 12, that is, the time from the start of the spark discharge to the completion of the combustion can be shortened. Thus, the thermal efficiency of the internal combustion engine 1 is improved, the engine output can be increased, and the fuel efficiency can be improved. Further, since combustion can be completed quickly, knocking can be prevented. Furthermore, by using the mixture for combustion of a lean mixture, it is possible to reduce exhaust emissions and improve fuel efficiency.
【００２９】また、火花放電のための間隙が形成される
ピストン10の頂面11および排気弁21は、従来の点火プラ
グの電極部の表面積に比べて広い表面積を有しているた
め、ピストン10の頂面11および排気弁21における火花放
電の発生箇所の面積も大きくなり得るため、この点でも
従来に比べて広い範囲で火炎核が生じる得ることにな
る。The top surface 11 and the exhaust valve 21 of the piston 10 in which a gap for spark discharge is formed have a larger surface area than the surface area of the electrode portion of the conventional ignition plug. In this case, the area of the location where the spark discharge occurs on the top surface 11 and the exhaust valve 21 can also be large, and in this regard, the flame nucleus can be generated in a wider range than in the related art.
【００３０】高電圧が印加されるシリンダヘッド４側の
火花放電の発生箇所である排気弁21をはじめ吸気弁20も
シリンダヘッド４と電気的に接続されているため、シリ
ンダヘッド４と両弁との絶縁のために絶縁部や絶縁体を
設ける必要はなく、導電性の金属である従来使用されて
いた材料からなる排気弁21、吸気弁20、弁ガイド22，23
および弁座26，27を使用することができる。その結果、
排気弁21および吸気弁20からの熱引きは良好であり、排
気弁21および吸気弁20の耐久性が低下することはない。Since the exhaust valve 21 and the intake valve 20 where spark discharge occurs on the side of the cylinder head 4 to which a high voltage is applied are also electrically connected to the cylinder head 4, the cylinder head 4 and both valves are connected to each other. There is no need to provide insulating parts or insulators for insulation of the exhaust valve 21, intake valve 20, valve guides 22, 23 made of a conventionally used material that is a conductive metal.
And valve seats 26, 27 can be used. as a result,
The heat removal from the exhaust valve 21 and the intake valve 20 is good, and the durability of the exhaust valve 21 and the intake valve 20 does not decrease.
【００３１】また、火花放電は、ピストン10の頂面11と
排気弁21との間で発生させられるため、シリンダヘッド
４に点火専用の電極が別途設けられることはない。その
結果、シリンダヘッド４に点火プラグが装着されていな
いことによるシリンダヘッド４の冷却構造の簡素化やシ
リンダヘッド４の冷却性の向上、そして吸気弁20および
排気弁21の配置自由度の増加といった利点を十分に活か
すことができる。In addition, since spark discharge is generated between the top surface 11 of the piston 10 and the exhaust valve 21, an electrode dedicated to ignition is not separately provided on the cylinder head 4. As a result, since the ignition plug is not mounted on the cylinder head 4, the cooling structure of the cylinder head 4 is simplified, the cooling performance of the cylinder head 4 is improved, and the degree of freedom of arrangement of the intake valve 20 and the exhaust valve 21 is increased. The advantages can be fully utilized.
【００３２】以下、前述した実施形態の一部の構成を変
更した実施形態について、変更した構成に関して説明す
る。Hereinafter, an embodiment in which a part of the configuration of the above-described embodiment is changed will be described with respect to the changed configuration.
【００３３】前記実施形態では、ピストン10の頂面11に
形成された稜線部分11cの付近と排気弁21の燃焼室12に
臨む部分21cとの間で火花放電を発生させたが、稜線の
付近と吸気弁20の燃焼室12に臨む部分20cまたはシリン
ダヘッド４の燃焼室壁面4aとの間で火花放電を発生させ
るように、稜線とそれらとの間隙を設定して、火花放電
を発生させるようにしてもよい。例えば、ピストン10の
頂面11とシリンダヘッド４との間で火花放電を発生させ
る場合に、シリンダヘッド４の燃焼室壁面4aに突出部を
設けて、該突出部をシリンダヘッド４側の火花放電の発
生箇所とすることができる。In the above embodiment, the spark discharge is generated between the vicinity of the ridge portion 11c formed on the top surface 11 of the piston 10 and the portion 21c of the exhaust valve 21 facing the combustion chamber 12. A ridge line and a gap between them are set so as to generate a spark discharge between the fuel cell and the portion 20c of the intake valve 20 facing the combustion chamber 12 or the combustion chamber wall surface 4a of the cylinder head 4, so that the spark discharge is generated. It may be. For example, when a spark discharge is generated between the top surface 11 of the piston 10 and the cylinder head 4, a protrusion is provided on the combustion chamber wall surface 4 a of the cylinder head 4, and the protrusion is connected to the spark discharge on the cylinder head 4 side. Location of the occurrence of
【００３４】また、前記実施形態では、ピストン10の頂
面11は凸面を有するものであったが、必ずしも凸面とす
る必要はなく、ピストン10の頂面11のいずれかの部分と
シリンダヘッド４、吸気弁20または排気弁21との間で火
花放電が発生するようにされていればよい。In the above embodiment, the top surface 11 of the piston 10 has a convex surface. However, the top surface 11 is not necessarily required to be a convex surface. It suffices if a spark discharge is generated between the intake valve 20 and the exhaust valve 21.
【００３５】このとき、ピストン10の頂面11の形状、シ
リンダヘッド４の燃焼室壁面4aの形状、吸気弁20または
排気弁21の配置、およびピストン10の頂面11とシリンダ
ヘッド４、吸気弁20または排気弁21との火花放電の間隙
を適切に設定して、火花放電が発生する箇所を特定する
ようにしておくことが、内燃機関１の運転中における燃
焼毎の燃焼の変動を防止する観点から望ましい。At this time, the shape of the top surface 11 of the piston 10, the shape of the combustion chamber wall 4a of the cylinder head 4, the arrangement of the intake valve 20 or the exhaust valve 21, the top surface 11 of the piston 10, the cylinder head 4, and the intake valve By appropriately setting the gap of the spark discharge with the exhaust valve 20 or the exhaust valve 21 and specifying the location where the spark discharge occurs, it is possible to prevent the fluctuation of the combustion for each combustion during the operation of the internal combustion engine 1. Desirable from a viewpoint.
【００３６】このように、ピストン10の頂面11側および
シリンダヘッド４側の火花放電の発生箇所は、それぞれ
の任意の部分に設けることができるので、燃焼室12形状
や燃焼室12内での混合気の流動形態などを考慮して、燃
焼時間を短縮する観点から最適な位置を選定できる。As described above, the locations where the spark discharges occur on the top surface 11 side of the piston 10 and on the cylinder head 4 side can be provided at any desired portions. An optimum position can be selected from the viewpoint of reducing the combustion time in consideration of the flow form of the air-fuel mixture.
【００３７】前記実施形態では、内燃機関１は、頭上カ
ム軸式の内燃機関であったが、プッシュロッドなどのロ
ッドを介してカムの開弁駆動力を吸気弁および排気弁に
伝達する型式の頭上弁式内燃機関であってもよく、その
場合には、ロッドを絶縁することにより、シリンダとシ
リンダヘッドとに渡って設けられる動弁機構の絶縁を行
うようにする。また、シリンダは複数の吸気弁および複
数の排気弁を有するものであってもよい。In the above-mentioned embodiment, the internal combustion engine 1 is an overhead camshaft type internal combustion engine. However, the internal combustion engine 1 transmits a cam valve opening driving force to an intake valve and an exhaust valve via a rod such as a push rod. An overhead valve type internal combustion engine may be used. In this case, the valve operating mechanism provided between the cylinder and the cylinder head is insulated by insulating the rod. Further, the cylinder may have a plurality of intake valves and a plurality of exhaust valves.
【００３８】前記実施形態では、内燃機関１は空冷式で
あったが、水冷式であってもよく、その場合は、冷却水
系統を、シリンダ側とシリンダヘッド側とに分離し、シ
ュラウドの代わりにシールドカバーを設ける。また、通
常、潤滑油は導電性を有しないが、金属粉などの不純物
を含んだときには導電性を有するようになるので、潤滑
系統も、シリンダ側とシリンダヘッド側とに分離するこ
とが好ましい。In the above embodiment, the internal combustion engine 1 is of the air-cooling type, but may be of the water-cooling type. In such a case, the cooling water system is divided into a cylinder side and a cylinder head side, and instead of the shroud, Provide a shield cover for In general, lubricating oil does not have conductivity, but when it contains impurities such as metal powder, it becomes conductive. Therefore, it is preferable to separate the lubrication system into the cylinder side and the cylinder head side.
【００３９】前記実施形態では、点火時期において、シ
リンダヘッド４が高電位状態とされ、シリンダ３が低電
位状態とされたが、これとは逆に、シリンダヘッド４が
低電位状態とされ、シリンダ３が高電位状態とされても
よい。In the above embodiment, at the ignition timing, the cylinder head 4 is set to the high potential state and the cylinder 3 is set to the low potential state. Conversely, the cylinder head 4 is set to the low potential state and the cylinder head 4 is set to the low potential state. 3 may be in a high potential state.
【図１】本出願発明の点火装置が適用される強制空冷式
の頭上弁式内燃機関であって、ピストンが上死点位置に
あるときの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a forced air-cooled overhead valve type internal combustion engine to which an ignition device of the present invention is applied, when a piston is at a top dead center position.
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線でのシリンダおよびシリン
ダヘッドの部分断面図である。FIG. 2 is a partial sectional view of the cylinder and the cylinder head taken along line II-II in FIG. 1;
１…内燃機関、２…クランクケース、３…シリンダ、４
…シリンダヘッド、５…シリンダヘッドカバー、６…ス
タッドボルト、７…ナット、８…ガスケット、９…シリ
ンダ孔、10…ピストン、11…頂面、12…燃焼室、13…ス
リーブ、14…ワッシャ、15…カム軸、16…吸気ロッカア
ーム、17…排気ロッカアーム、18…吸気カム、19…排気
カム、20…吸気弁、21…排気弁、22，23…弁ガイド、2
4,25…弁バネ、26，27…弁座、28…吸気ポート、29…排
気ポート、30…高圧電源。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 2 ... Crank case, 3 ... Cylinder, 4
... Cylinder head, 5 ... Cylinder head cover, 6 ... Stud bolt, 7 ... Nut, 8 ... Gasket, 9 ... Cylinder hole, 10 ... Piston, 11 ... Top surface, 12 ... Combustion chamber, 13 ... Sleeve, 14 ... Washer, 15 … Cam shaft, 16… Intake rocker arm, 17… Exhaust rocker arm, 18… Intake cam, 19… Exhaust cam, 20… Intake valve, 21… Exhaust valve, 22, 23… Valve guide, 2
4,25… valve spring, 26,27… valve seat, 28… intake port, 29… exhaust port, 30… high voltage power supply.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡和田 尚久 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 工藤 哲也 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G019 KA12 3G023 AA02 AA03 AA06 AB01 AC01 AD03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Naohisa Owada 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Prefecture Inside Honda R & D Co., Ltd. (72) Tetsuya Kudo Inventor 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama No. F-term in Honda R & D Co., Ltd. (reference) 3G019 KA12 3G023 AA02 AA03 AA06 AB01 AC01 AD03
Claims (2)
ダと、該シリンダに組み付けられたシリンダヘッドと、
前記ピストンと該シリンダヘッドとの間に形成された燃
焼室と、該シリンダヘッドに保持されて該燃焼室に臨む
機関弁とを備え、該燃焼室内の可燃混合気が火花放電に
より点火される内燃機関において、 前記ピストンは前記シリンダと電気的に接続され、前記
機関弁は前記シリンダヘッドと電気的に接続されてお
り、互に電気的に絶縁された前記シリンダおよび前記シ
リンダヘッドのうちの一方が高電位状態にされ、他方が
低電位状態にされることで、前記ピストンの頂面と前記
シリンダヘッドまたは前記機関弁との間に前記火花放電
が発生させられることを特徴とする内燃機関の点火装
置。A cylinder having a piston slidably fitted therein, a cylinder head assembled to the cylinder,
An internal combustion engine comprising: a combustion chamber formed between the piston and the cylinder head; and an engine valve held by the cylinder head and facing the combustion chamber, wherein a combustible mixture in the combustion chamber is ignited by spark discharge. In the engine, the piston is electrically connected to the cylinder, the engine valve is electrically connected to the cylinder head, and one of the cylinder and the cylinder head electrically insulated from each other is provided. The spark discharge is generated between the top surface of the piston and the cylinder head or the engine valve by being set to a high potential state and the other to a low potential state. apparatus.
電気的な絶縁は、該シリンダと該シリンダヘッドとの間
に設けられたガスケットを兼ねる絶縁体によりなされる
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の点火装置。2. An electric insulation between the cylinder and the cylinder head is provided by an insulator serving as a gasket provided between the cylinder and the cylinder head. An ignition device for an internal combustion engine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31586299A JP2001132604A (en) | 1999-11-05 | 1999-11-05 | Ignition device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31586299A JP2001132604A (en) | 1999-11-05 | 1999-11-05 | Ignition device for internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001132604A true JP2001132604A (en) | 2001-05-18 |
Family
ID=18070496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31586299A Pending JP2001132604A (en) | 1999-11-05 | 1999-11-05 | Ignition device for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001132604A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007263035A (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Isuzu Motors Ltd | Vibration sensor mounting structure for engine |
| JP2014503740A (en) * | 2010-12-14 | 2014-02-13 | テイラー，ジャック，アール． | Full expansion internal combustion engine |
| KR101547469B1 (en) | 2014-03-25 | 2015-08-26 | 하동원 | Dry type sterilizer for wood which is infected with nematode |
-
1999
- 1999-11-05 JP JP31586299A patent/JP2001132604A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007263035A (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Isuzu Motors Ltd | Vibration sensor mounting structure for engine |
| JP2014503740A (en) * | 2010-12-14 | 2014-02-13 | テイラー，ジャック，アール． | Full expansion internal combustion engine |
| KR20140035876A (en) * | 2010-12-14 | 2014-03-24 | 잭 알. 테일러 | Full expansion internal combustion engine |
| KR101547469B1 (en) | 2014-03-25 | 2015-08-26 | 하동원 | Dry type sterilizer for wood which is infected with nematode |
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