JP2011044268A - Ignition plug for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の燃焼室に配置される点火プラグに係り、特に中心電極と接地電極とが対向配置される構成の内燃機関の点火プラグに関する。 The present invention relates to an ignition plug disposed in a combustion chamber of an internal combustion engine, and more particularly to an ignition plug for an internal combustion engine having a configuration in which a center electrode and a ground electrode are disposed to face each other.
例えば特許文献１には、点火プラグカバーを備える点火プラグが開示されている。この特許文献１には、中心電極は点火プラグカバーの内層の被覆壁に接近し、点火プラグカバーの円弧層に複数の排気小孔が分布配設されていることが記載されている。点火プラグの火花点火時に、点火プラグカバー内の瞬間的爆発により発生する火炎柱が、この複数の排気小孔から燃焼室内に噴射される。
しかしながら、このような構成とすると、燃焼が不安定となる怖れがある。理由は、点火プラグカバーの内側にある放電ギャップ（中心電極と接地電極との間隙）における着火が発生し難いためである。この問題が発生するのは、一つは、燃焼室内の混合気が排気小孔を通して点火プラグカバーの内側に流入し難いためと考えられる。このように、点火プラグカバーの内側にある放電ギャップの近傍において十分な燃料を含んだ混合気がない状態では、放電ギャップで着火し難い。こうして、燃焼が不安定となる怖れがある。更に、例えば成層燃焼を行なう場合など、混合気の空燃比が燃焼室内の場所によって偏りがあり、空燃比の高い混合気のみが点火プラグカバーの近傍に集まるような場合には、放電ギャップ近傍に、着火されるべき燃料が十分に存在せず、放電ギャップで着火し難くなる怖れがある。着火し難いという課題を解決するため、多点点火をすることが考えられる。しかし、単純に多点点火のために、点火プラグを複数設けることはコスト上、好ましくなく、また燃焼室付近の限られたスペースに複数の点火プラグを設けることは困難である。 However, with such a configuration, there is a fear that the combustion becomes unstable. The reason is that ignition is difficult to occur in the discharge gap (gap between the center electrode and the ground electrode) inside the spark plug cover. One reason that this problem occurs is that it is difficult for the air-fuel mixture in the combustion chamber to flow into the inside of the spark plug cover through the small exhaust hole. Thus, it is difficult to ignite in the discharge gap when there is no mixture containing sufficient fuel in the vicinity of the discharge gap inside the spark plug cover. Thus, there is a fear that the combustion becomes unstable. Further, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is uneven depending on the location in the combustion chamber, for example, when performing stratified combustion, and only the air-fuel mixture with a high air-fuel ratio gathers in the vicinity of the spark plug cover, If there is not enough fuel to be ignited, it may be difficult to ignite in the discharge gap. In order to solve the problem of difficult ignition, it is conceivable to perform multipoint ignition. However, simply providing a plurality of spark plugs for multi-point ignition is not preferable in terms of cost, and it is difficult to provide a plurality of spark plugs in a limited space near the combustion chamber.
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものである。すなわち、放電ギャップを覆うような点火プラグカバー、及び点火プラグカバーに複数の排気小孔を備えることによって多点点火を行なう点火プラグにおいて、コストアップや大型化をできる限り抑制しながら、着火性を向上させることができる点火プラグを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. That is, in an ignition plug cover that covers the discharge gap, and an ignition plug that performs multipoint ignition by providing a plurality of small exhaust holes in the ignition plug cover, while suppressing the increase in cost and size as much as possible, the ignitability is reduced. An object is to provide a spark plug that can be improved.
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の燃焼室に設けられる点火プラグにおいて、
点火プラグに設けられた導電性の接地電極と、点火プラグに設けられた導電性の中心電極と、接地電極と中心電極との間に、一端が中心電極に対して対向して第１放電ギャップ空間を形成し、他端が接地電極に対して対向して第２放電ギャップ空間を形成するように配置された中間電極と、中心電極を覆うカバー部と、カバー部の内側とカバー部の外側の燃焼室とを連通させる孔とを備え、中間電極の一端がカバー部の内側に設けられ、中間電極の他端がカバー部の外側に設けられる。
According to the invention described in claim 1, in the spark plug provided in the combustion chamber of the internal combustion engine,
A first discharge gap with one end facing the center electrode between the ground electrode and the center electrode, and a conductive ground electrode provided on the spark plug, a conductive center electrode provided on the spark plug An intermediate electrode disposed so as to form a second discharge gap space with the other end facing the ground electrode, a cover portion covering the center electrode, an inside of the cover portion, and an outside of the cover portion And a hole for communicating with the combustion chamber, and one end of the intermediate electrode is provided inside the cover portion, and the other end of the intermediate electrode is provided outside the cover portion.
このようにすることにより、離間して設置された中心電極と中間電極と間隙で第１放電ギャップ空間が形成され、電圧の差が生じるので放電が発生する。また、離間して設置された接地電極と中間電極と間隙で第２放電ギャップ空間が形成され、電圧の差が生じるので放電が発生する。こうして、第１放電ギャップ空間及び第２放電ギャップ空間において、放電が発生しうる。第1放電ギャップ空間で着火しづらい場合でも、カバー外方の第2放電ギャップ空間で放電、着火が行なわれて、着火性が向上するとともに、一つの点火プラグで多点点火をするために、コストアップや大型化を抑制することができる。例えば、成層燃焼など、燃焼室内において混合気の空燃比が場所によって偏りがある場合においても、第２放電ギャップ空間及び第１放電ギャップ空間において、放電が発生する。第１放電ギャップ空間で発生した放電による火炎は火炎噴射のための孔によって、燃焼室へ伝播する。 By doing so, a first discharge gap space is formed by the gap between the central electrode and the intermediate electrode that are spaced apart from each other, and a voltage difference occurs, so that discharge occurs. In addition, the second discharge gap space is formed by the gap between the ground electrode and the intermediate electrode that are spaced apart from each other, and a voltage difference occurs, so that discharge occurs. Thus, discharge can occur in the first discharge gap space and the second discharge gap space. Even if it is difficult to ignite in the first discharge gap space, discharge and ignition are performed in the second discharge gap space outside the cover, so that ignitability is improved and multipoint ignition is performed with one spark plug. Cost increase and enlargement can be suppressed. For example, even when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is uneven depending on the location, such as stratified combustion, discharge occurs in the second discharge gap space and the first discharge gap space. The flame caused by the discharge generated in the first discharge gap space propagates to the combustion chamber through the holes for flame injection.
本発明によれば、第１放電ギャップ空間及び第２放電ギャップ空間において、火炎が発生する。このため、複数の放電による火炎が発生する箇所を持つため、コストアップ、大型化をできる限り抑制しながら着火性を向上させることができるという効果を奏する。 According to the present invention, a flame is generated in the first discharge gap space and the second discharge gap space. For this reason, since it has the location where the flame by several discharge generate | occur | produces, there exists an effect that ignitability can be improved, suppressing a cost increase and an enlargement as much as possible.
以下、図１乃至図３を参照しつつ、本発明の実施例１について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付して説明を簡素化ないし省略する。図１は、本実施例による点火プラグ１の構成を説明するための全体図である。点火プラグ１は、内燃機関の燃焼室内に設置され、内燃機関のシリンダヘッド（不図示）に取付けられる金属製のハウジング６０を備えている。この点火プラグ１に設けられた導電性の接地電極２０の基端側の端子７０は、電気的に接地される。
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof is simplified or omitted. FIG. 1 is an overall view for explaining the configuration of a spark plug 1 according to this embodiment. The spark plug 1 includes a
ここで、ハウジング６０は、点火プラグ１の中心軸方向に延びており、ハウジング６０の先端部分の両側が開口した筒状体として形成されている。また、ハウジング６０の先端部分のうち、燃焼室側の先端部分には、金属材料からなる略Ｌ字状の接地電極２０が形成されている。この接地電極２０は、ハウジング６０の先端部分から、点火プラグ１の中心軸方向へと延びると共に、長さ方向の途中で径方向内向きに屈曲している。
Here, the
図２に基づいて、点火プラグ１の内部構造について詳細に説明する。ハウジング６０の内側には略筒状の絶縁部がある。この絶縁部５０は、セラミックやチタンで形成することができる。絶縁部５０の更に内側に中心電極１０が設けられている。この中心電極１０は、導電性の部材が用いられ、点火制御回路（不図示）に接続される。この中心電極１０は、接地電極２０に対して離間配置され、接地電極２０に対して対向して配置されている。言い換えると、接地電極と中心電極との間に、一端３２が中心電極１０に対して対向し、他端３１が接地電極２０に対して対向するように中間電極３０が配置されている。点火プラグ１の使用時にはこの点火制御回路から電圧が印加され、中心電極１０に電圧が供給される。この中心電極１０は導電性材料によって、棒状に形成されている。この形状は略円柱状である。
The internal structure of the spark plug 1 will be described in detail based on FIG. Inside the
一方、この絶縁部５０は、放電ギャップ空間の一部（第１放電ギャップ空間１０１）、及び中心電極１０を覆うカバー部５１がある。このカバー部５１は、導電性の中間電極３２を保持する形状となっている。このカバー部５１は絶縁部５０の一部であるが、絶縁部５０のうち、この中心電極１０に対して燃焼室側に位置している。このことを図２で説明する。絶縁部５０のうち中心電極の端部１１よりも上側の部分の絶縁体５０をもって、このカバー部５１と称する。図２から、このカバー部５１の内側に放電ギャップ空間の一部（第１放電ギャップ空間１０１）があり、このカバー部５１は第１放電ギャップ空間１０１及び中心電極１０を覆っている。こうして、カバー部５１は、放電ギャップ空間の一部、及び中心電極を覆うように構成されている。このカバー部５１の外側である燃焼室側には、中間電極３０の一端３１が設けられている。中間電極３０、及び中間電極の一端３１は、カバー部５１の外側に設けられている。すなわち、接地電極２０も、カバー部５１の外側に設けられている。他方、中間電極３０の他端３２がカバー部５１の内側に、設けられている。すなわち、中間電極３０はカバー部５１を貫通するように設けられている。
On the other hand, the
そして、カバー部の内側とカバー部の外側の燃焼室とを連通させる孔（４０、４０１、４０２、４０３、４０４）が設けられている。こうして、この孔を通過して、カバー部５１の内側からカバー部５１の外側へと混合気が流入、又は流出する。
And the hole (40, 401, 402, 403, 404) which connects the inner side of a cover part and the combustion chamber of the outer side of a cover part is provided. Thus, the air-fuel mixture flows in or out from the inside of the
中間電極３０は、中心電極１０とほぼ同様の金属材料等からなり、例えばイリジウムを主成分とする合金等からなる。中間電極３０は、円柱状に形成されている。この他、中間電極３０の形状は三角柱状の形状であってもよく、その他、柱状の形状としてもよい。そして、中間電極３０は、カバー部５１から接地電極２０（接地電極２０の突起部２１）に向けて中心軸方向(Ｏ−Ｏ)に突出している。すなわち、中間電極３０は、カバー部５１（絶縁部５０）によって保持されている。
The
接地電極２０は、中間電極３０とほぼ同様の金属材料等からなる。接地電極２０の先端付近は、円柱状または角柱状に形成されている。そして、接地電極２０の先端には、接地電極２０の突起部２１が配置されている。接地電極２０の突起部２１は、中間電極３０の一端３１に向けて中心軸方向(Ｏ−Ｏ)に突出している。接地電極２０の突起部２１と中間電極３０とは、点火プラグ１の中心軸(Ｏ−Ｏ)を中心として同軸に配置されている。そして、中間電極３０の一端３１と接地電極２０の突起部２１とは離間配置されている。中間電極３０の一端３１と接地電極２０の突起部２１とは中心軸方向(Ｏ−Ｏ)の間隙（放電ギャップＧ１）をもち、この間隙を第２放電ギャップ空間２０１と称する。こうして、中心電極１０及び接地電極２０のそれぞれに放電ギャップ空間（第１放電ギャップ空間１０１、第２放電ギャップ空間２０１）を有するように中間電極３０が配置される。
The
中間電極３０の一端３１と接地電極２０の突起部２１とが、離間配置されており、この第２放電ギャップ空間２０１で電圧の差が生じるため、放電が発生する。なお、本実施例の接地電極２０には、突起部２１が設けられている。この突起部２１は、接地電極２０の先端部分に突起物の形をして設けられている。また、この突起部２１の中心線は中心電極１０に向かう方向を示している。この突起部２１は、接地電極２０とほぼ同じ材料でもよい。このように接地電極２０に突起部２１が設けられていることによって、火花放電が起こりやすくなる。
One
次に、本実施例の特徴部分である中間電極３０及び絶縁部５０によって保持された中心電極１０について説明する。
Next, the
中心電極１０の端部１１は、中間電極３０の他端３２に向けて中心軸方向(Ｏ−Ｏ)に突出している。中心電極１０の端部１１と中間電極３０とは、点火プラグ１の中心軸(Ｏ−Ｏ)を中心として同軸に配置されている。そして、中間電極３０の他端３２と中心電極１０の端部１１とは離間配置されている。中間電極３０の他端３２と中心電極１０の端部１１とは中心軸方向(Ｏ−Ｏ)の間隙（放電ギャップＧ２）をもち、この間隙を第１放電ギャップ空間１０１と称する。
The
中間電極３０の他端３２と中心電極１０の端部１１とが、離間配置されており、この第１放電ギャップ空間１０１で電圧の差が生じるため、放電が発生する。
The
本実施例の点火プラグ１は、絶縁部５０と同じ材料で構成された絶縁体（カバー部５１）の内部に、中心電極１０の端部及び第１放電ギャップ空間１０１を囲むように空間（空間部１０１０）を有する。この空間部１０１０の側壁は、円柱状または角柱状に形成されている。この空間部１０１０内部の容積は０．５ｃｃから２．０ｃｃがより好適である。
The spark plug 1 of the present embodiment has a space (space) that surrounds the end of the
この空間部１０１０を備えることで、カバー部の内部で放電による火炎がより好適に発生し、第１放電ギャップ空間で発生した火炎は火炎噴射のための孔によって、燃焼室へ伝播することができる。
By providing this
第１放電ギャップ空間１０１は、カバー部５１によって覆われている。このため、空間部１０１０内における混合気の気流の流れは、第２放電ギャップ空間２０１周辺における気流の流れと比して、より小さい。このため、第１放電ギャップ空間１０１で発生する火花放電は、第２放電ギャップ空間２０１で発生する火花放電と比して、着火性が向上する。こうして、内燃機関の燃焼室内で、安定した燃焼を供給することができる。
The first
カバー部５１（絶縁部５０）には、第１放電ギャップ空間１０１から燃焼室へ連通する火炎噴射のための孔４０が設けられている。この火炎噴射のための孔４０は、図３に記載の通り軸線Ｏ−Ｏを中心軸として対称に４つ設けられている（火炎噴射のための孔４０１乃至４０４）。
The cover portion 51 (insulating portion 50) is provided with a
点火制御回路によって中心電極１０と接地電極２０との間に高電圧が印加されると、第２放電ギャップ空間２０１、及び第１放電ギャップ空間１０１に火花放電が発生する。
When a high voltage is applied between the
第１放電ギャップ空間１０１で発生した火花放電は、空間部１０１０内に伝播する。こうして空間部１０１０内部の圧力が上昇し、火炎は火炎噴射のための孔４０を通して燃焼室に噴射され、燃焼室内で火炎噴射することとなる。また、カバー部５１（絶縁部５０）は、火炎噴射のための孔４０が４つ設けられているので、火炎噴射のための孔４０から噴射された火炎は、あたかも複数の点で点火（多点点火ともいう）したかのように燃焼室各方向に噴射される。このため、火炎噴射のための孔４０から噴射された火炎が燃焼室内を伝播する伝播時間を低減し燃焼時間を低減することが可能となる。このように内燃機関の燃焼室内で、安定した燃焼を供給することができる。
The spark discharge generated in the first
また、このように第２放電ギャップ空間と、離間して設置された中心電極と中間電極と間隙（第１放電ギャップ空間）で電圧の差が生じるので放電が発生する。こうして、第１放電ギャップ空間及び第２放電ギャップ空間において、放電が発生する。第1放電ギャップ空間で着火しづらい場合でも、カバー外方の第2放電ギャップ空間で着火が行なわれて、着火性が向上するとともに、一つの点火プラグで多点点火をするために、コストアップや大型化を抑制することができる。 In addition, since a voltage difference is generated between the second discharge gap space, the center electrode and the intermediate electrode, and the gap (first discharge gap space) that are spaced apart from each other, discharge occurs. Thus, discharge occurs in the first discharge gap space and the second discharge gap space. Even if it is difficult to ignite in the first discharge gap space, ignition is performed in the second discharge gap space outside the cover, improving ignitability and increasing the cost by performing multipoint ignition with one spark plug. And increase in size can be suppressed.
上記のように放電による火炎が空間部１０１０内に伝播し、火炎噴射のための孔４０を通過して、燃焼室内に噴射するので、火炎噴射のための孔４０を有するカバー部５１を構成する材料は、耐熱性が高く、熱容量の少ないものから形成されることが好ましい。このため、カバー部５１は、セラミックやチタンで形成することができる。なお、カバー部５１のセラミック含有率が、絶縁部５０の含有率と異なってもよい。チタンについても同様である。
As described above, the flame caused by the electric discharge propagates into the
上記のように火炎が空間部１０１０内に伝播し、火炎噴射のための孔４０を通過して、燃焼室内に噴射するので、火炎噴射のための孔４０の向きは、電極１０，３０の間（第１放電ギャップ空間１０１）で火炎が発生する点を中心として、燃焼室に向かって放射状であることが好ましい。このため、火炎噴射のための孔４０１の中心軸と軸線Ｏ−Ｏとが３０度から９０度の挟み角度をもつように火炎噴射のための孔４０１を形成することができる。火炎噴射のための孔４０２から４０４についても同様である。
As described above, the flame propagates into the
本実施例では、火炎噴射のための孔４０は図３に記載の通り軸線Ｏ−Ｏを中心として対称に４つとしたが、火炎噴射のための孔４０の数及び配置はこれに限られるものではない。ただし、燃焼を安定化させ、着火性を向上するという本発明の目的に鑑みると、少なくとも火炎噴射のための孔４０の数は２以上とすることが好ましい。また、火炎噴射のための孔４０の数が２以上の場合には火炎噴射のための孔４０の配置は軸線Ｏ−Ｏを中心軸として対称とすることが好ましい。
In this embodiment, the number of
電極１０，２０間の放電ギャップＧ１と、電極１０，３０間の放電ギャップＧ２とを略同一とすると、第２放電ギャップ空間２０１及び第１放電ギャップ空間１０１の二点で点火（二点点火）が行われる頻度が向上する。このように二点点火が行われる頻度が向上すると、更に着火性が向上し、安定した燃焼が得られる。
If the discharge gap G1 between the
なお、この空間部１０１０の形状について、図２では、略円柱状としたが、本発明はこれに限定されるものではない。第１放電ギャップ空間１０１の中心とする略球状にすることもできる。
In addition, about the shape of this
１ 点火プラグ
１０ 中心電極
１１ 中心電極の端部
２０ 接地電極
２１ 接地電極の突起部
３０ 中間電極
３１ 中間電極の一端
３２ 中間電極の他端
４０、４０１、４０２、４０３、４０４ 孔
５０ 絶縁部
５１ カバー部
６０ ハウジング
１０１ 第１放電ギャップ空間
２０１ 第２放電ギャップ空間
１０１０ 空間部
Ｇ１ 電極１０，２０間の放電ギャップ
Ｇ２ 電極１０，３０間の放電ギャップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記点火プラグに設けられた導電性の接地電極と、
前記点火プラグに設けられた導電性の中心電極と、
前記接地電極と前記中心電極との間に、一端が前記中心電極に対して対向し、他端が前記接地電極に対して対向するように配置された中間電極と、
前記中心電極を覆うカバー部と、
前記カバー部の内側と前記カバー部の外側の前記燃焼室とを連通させる孔と
を備え、
前記中間電極の前記一端が前記カバー部の内側に設けられ、前記中間電極の前記他端が前記カバー部の外側に設けられる
ことを特徴とする内燃機関の点火プラグ。 In the spark plug provided in the combustion chamber of the internal combustion engine,
A conductive ground electrode provided on the spark plug;
A conductive center electrode provided on the spark plug;
Between the ground electrode and the center electrode, an intermediate electrode disposed so that one end faces the center electrode and the other end faces the ground electrode;
A cover portion covering the center electrode;
A hole for communicating the inside of the cover part and the combustion chamber outside the cover part;
An ignition plug for an internal combustion engine, wherein the one end of the intermediate electrode is provided inside the cover portion, and the other end of the intermediate electrode is provided outside the cover portion.
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2009
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