JP2011233388A - Spark plug for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車、自動二輪、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等に使用する内燃機関用のスパークプラグに関する。 The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine used for automobiles, motorcycles, cogeneration, gas pressure pumps, and the like.
従来より、図11(A)に示すように、例えば、自動車等の内燃機関の燃焼室に導入される混合気の着火手段として用いられる内燃機関用のスパークプラグ9がある。
該スパークプラグ9は中心電極94と接地電極95とを有する。
該接地電極95はその一端が取付金具92に固定されるとともに屈曲して、他端を中心電極94に対向する位置に配置している。
Conventionally, as shown in FIG. 11 (A), for example, there is a
The
One end of the
上記接地電極95における上記中心電極94側の面である電極対向面は、上記中心電極94と接地電極95との間に火花放電ギャップを形成し、該火花放電ギャップに放電がなされ、この放電により混合気に着火する。
An electrode facing surface which is the surface of the
ここで、近年、燃費向上を図るべく、希薄燃焼による内燃機関が種々開発されている。かかる希薄燃焼においては混合気への着火性を保持すべく、燃焼室内の混合気の流速を大きくする必要があった。
ところが、その場合、混合気の流速を大きくする分、火花放電ギャップにおいて混合気が放電される火花によって温められる前に、放電が引き伸ばされて切れてしまうという問題が生じていた。
In recent years, various internal combustion engines using lean combustion have been developed in order to improve fuel efficiency. In such lean combustion, it was necessary to increase the flow rate of the air-fuel mixture in the combustion chamber in order to maintain the ignitability of the air-fuel mixture.
However, in that case, the amount of increase in the flow rate of the air-fuel mixture has caused a problem that the discharge is stretched and cut before being heated by the spark that is discharged in the spark discharge gap.
上記問題点を解消するため、放電電流を大きくして、切れにくくすることが考えられるが、その場合、中心電極や接地電極の消耗が早くなり、スパークプラグの耐久性が低下するおそれが生じる。
そこで、放電切れを防ぐべく、火花放電ギャップの前に混合気の流れを遮る装置を設けたスパークプラグが提案されている(例えば特許文献1参照)。
また、中心電極と接地電極とに、互いの対向部からそれぞれプラグ径方向に延設した電極延長部を設けたスパークプラグが提案されている(例えば特許文献2参照)。
In order to solve the above problems, it is conceivable that the discharge current is increased to make it difficult to cut, but in this case, the center electrode and the ground electrode are consumed quickly, and the durability of the spark plug may be reduced.
Accordingly, a spark plug has been proposed in which a device for blocking the flow of the air-fuel mixture is provided in front of the spark discharge gap in order to prevent the discharge from being cut off (see, for example, Patent Document 1).
Further, there has been proposed a spark plug in which an electrode extension portion extending in the plug radial direction from each facing portion is provided on the center electrode and the ground electrode (see, for example, Patent Document 2).
しかし、一般にスパークプラグにおける燃焼室内の燃焼は、火花放電によって生成される火炎が周囲の混合気に伝播して成長することによって行われるが、その際、火炎の外形が多少乱れることで伝播が促進される。そして、この乱れは混合気の流れによって生じるものである。
ところが、上記特許文献1のように混合気の流れを遮ると火炎の外形に乱れが生じず、火炎が成長しにくく着火性が低下してしまうことが懸念される。
However, in general, combustion in the combustion chamber of a spark plug is performed by the flame generated by spark discharge propagating to the surrounding gas mixture and growing. At that time, propagation is accelerated by somewhat disturbing the outer shape of the flame. Is done. This disturbance is caused by the flow of the air-fuel mixture.
However, if the air-fuel mixture flow is interrupted as in
また、上記特許文献2に記載のスパークプラグを、電極延長部が混合気の流動方向を向くように、燃焼室に設置することで、放電が流されても、多少は放電を維持することができる。
しかし、上記電極延長部は電極中心部を起点に半径方向の一方へ延びている短いものであるため、放電の維持時間を充分に稼ぎにくい。
特に、希薄燃焼による内燃機関の高気流速度場においては、放電の維持時間が短くなりすぎ、混合気の加熱時間が短くなるため、着火性を充分に改善できなかった。
In addition, by installing the spark plug described in
However, since the electrode extension is a short one extending in the radial direction from the center of the electrode, it is difficult to obtain a sufficient discharge maintenance time.
In particular, in a high air velocity field of an internal combustion engine due to lean combustion, the sustaining time of the discharge becomes too short and the heating time of the air-fuel mixture becomes short, so that the ignitability cannot be sufficiently improved.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、混合気の流速の大きい燃焼室において、特に放電電流を高くすることなく、着火性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグを提供できるものとする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a spark for an internal combustion engine that can improve ignitability without particularly increasing the discharge current in a combustion chamber having a large flow rate of an air-fuel mixture. A plug shall be provided.
第1の発明は、外周に取付用ネジ部を設けた取付金具と、上記取付金具に保持される絶縁碍子と、電極先端部が突出するように上記絶縁碍子に保持される中心電極と、上記取付金具に固定されるとともに上記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
上記中心電極における上記電極先端部から、軸方向に略直交する方向であって互いに反対方向の双方に延設された高電圧側延設電極と、
上記中心電極の上記電極先端部に対向する上記接地電極の対向部から、上記高電圧側延設電極と略同一方向に延設された低電圧側延設電極とを備え、
上記高電圧側延設電極の一端部と上記低電圧側延設電極の一端部との間の一端ギャップと、上記高電圧側延設電極の他端部と上記低電圧側延設電極の他端部との間の他端ギャップとは、互いに異なる大きさを有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある(請求項1)。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a mounting bracket provided with a mounting screw portion on an outer periphery, an insulator held by the mounting bracket, a center electrode held by the insulator so that an electrode tip protrudes, and A spark plug for an internal combustion engine that is fixed to a mounting bracket and includes a ground electrode that forms a spark discharge gap with the center electrode,
A high-voltage-side extended electrode extending from both ends of the electrode in the center electrode in a direction substantially orthogonal to the axial direction and in opposite directions;
A low-voltage-side extended electrode extending in substantially the same direction as the high-voltage-side extended electrode from the opposed portion of the ground electrode facing the electrode tip of the center electrode,
One end gap between one end of the high voltage side extended electrode and one end of the low voltage side extended electrode, the other end of the high voltage side extended electrode, and the other of the low voltage side extended electrode The other end gap between the end portions is a spark plug for an internal combustion engine characterized by having different sizes.
第2の発明は、外周に取付用ネジ部を設けた取付金具と、上記取付金具に保持される絶縁碍子と、電極先端部が突出するように上記絶縁碍子に保持される中心電極と、上記取付金具に固定されるとともに上記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
上記中心電極における上記電極先端部から、軸方向に略直交する方向に延設された高電圧側延設電極と、
上記中心電極の上記電極先端部に対向する上記接地電極の対向部から、上記高電圧側延設電極と略同一方向に延設された低電圧側延設電極と、
燃焼室内における上記火花放電ギャップ付近の気流を減速させるための気流減速機構を備え、
上記高電圧側延設電極の延設側端部と上記低電圧側延設電極の延設側端部との間の端部ギャップは、上記中心電極の上記電極先端部と上記接地電極の上記対向部との間の中心ギャップよりも大きく、
上記高電圧側延設電極及び上記低電圧側延設電極は、延設方向の長さが3mm以上であって、
上記気流減速機構は、上記中心ギャップを上記端部ギャップとの間に挟む位置において、上記取付金具から先端側に突出形成され、かつ軸方向及び上記高電圧側延設電極の延設方向に直交する方向の上記気流減速機構の幅が2mm以下であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある(請求項2)。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a mounting bracket provided with a mounting screw portion on an outer periphery, an insulator held by the mounting bracket, a center electrode held by the insulator so that an electrode tip projects, A spark plug for an internal combustion engine that is fixed to a mounting bracket and includes a ground electrode that forms a spark discharge gap with the center electrode,
A high-voltage-side extending electrode extending in a direction substantially orthogonal to the axial direction from the electrode tip of the center electrode;
A low-voltage-side extended electrode that extends in the same direction as the high-voltage-side extended electrode from an opposing portion of the ground electrode that faces the electrode tip of the center electrode;
Provided with an airflow deceleration mechanism for decelerating the airflow near the spark discharge gap in the combustion chamber,
The end gap between the extended side end of the high voltage side extended electrode and the extended side end of the low voltage side extended electrode is the electrode tip of the center electrode and the ground electrode. Larger than the central gap between the opposing parts,
The high voltage side extending electrode and the low voltage side extending electrode have a length in the extending direction of 3 mm or more,
The airflow reduction mechanism is formed to protrude from the mounting bracket to the tip side at a position sandwiching the center gap between the end gap and orthogonal to the axial direction and the extending direction of the high voltage side extending electrode. The spark plug for an internal combustion engine is characterized in that the width of the airflow speed reduction mechanism in the direction to travel is 2 mm or less (claim 2).
第1の発明にかかるスパークプラグは、上記中心電極における電極先端部から、軸方向に略直交する方向であって互いに反対方向の双方に延設された高電圧側延設電極と、上記接地電極の対向部から、上記高電圧側延設電極と略同一方向に延設された低電圧側延設電極とを備える。 A spark plug according to a first aspect of the present invention includes a high-voltage-side extended electrode that extends from the electrode tip of the center electrode in a direction substantially orthogonal to the axial direction and in opposite directions, and the ground electrode. The low voltage side extended electrode extended in the substantially same direction as the said high voltage side extended electrode from the opposing part.
これによって、混合気の流れが生じている燃焼室内において、上記高電圧側延設電極及び上記低電圧側延設電極の延設方向が、混合気の流れと略平行となるようにスパークプラグを設置することにより、火花放電ギャップに発生した放電は、混合気の気流に流されても、引き伸ばされることなく、上記高電圧側延設電極と上記低電圧側延設電極との間を、その延設方向に沿って、混合気と併走するように移動することができる。
したがって、放電が高気流速度の混合気により引き伸ばされて切れるまでの時間を稼ぐことができる。しかも、混合気と共に放電が移動する。
それ故、この間に放電によって混合気の温度が充分に高まり、着火しやすくなる。
Thus, in the combustion chamber where the flow of the air-fuel mixture occurs, the spark plug is placed so that the extending direction of the high-voltage side extending electrode and the low-voltage side extending electrode is substantially parallel to the air-fuel mixture flow. By installing, even if the discharge generated in the spark discharge gap flows in the airflow of the air-fuel mixture, it is not stretched between the high voltage side extended electrode and the low voltage side extended electrode. It can move so as to run along with the air-fuel mixture along the extending direction.
Therefore, it is possible to earn time until the discharge is extended by the air-fuel mixture at a high air velocity and cut off. Moreover, the discharge moves with the air-fuel mixture.
Therefore, during this time, the temperature of the air-fuel mixture is sufficiently increased by discharge, and ignition is easy.
特に第1の発明においては、上記高電圧側延設電極及び上記低電圧側延設電極が、それぞれ電極先端部及び対向部から、軸方向に略直交する方向であって互いに反対方向の双方に延設されている。それ故、上記高電圧側延設電極及び上記低電圧側延設電極の長さを長くしやすい。
その結果、火花放電ギャップにおいて発生した放電の維持時間を略直径長さに亘り稼ぐことができ、着火性を向上させることができる。
In particular, in the first invention, the high-voltage side extended electrode and the low-voltage side extended electrode are respectively in a direction substantially perpendicular to the axial direction and opposite to each other from the electrode tip portion and the opposed portion, respectively. It is extended. Therefore, it is easy to increase the length of the high voltage side extended electrode and the low voltage side extended electrode.
As a result, the sustaining time of the discharge generated in the spark discharge gap can be earned over the length of the diameter, and the ignitability can be improved.
さらに、上記一端ギャップと上記他端ギャップとは、互いに異なる大きさを有する。
それ故、上記一端ギャップと上記他端ギャップのうち小さい方(以下これを「小ギャップ」という。)を混合気の流れの上流側に、大きい方(以下これを「大ギャップ」という。)を下流側に配置することによって、確実に上記のような混合気との放電の併走現象が実現でき、着火の確実性を向上できる。
Furthermore, the one end gap and the other end gap have different sizes.
Therefore, the smaller one of the one end gap and the other end gap (hereinafter referred to as “small gap”) is the upstream side of the flow of the air-fuel mixture, and the larger one (hereinafter referred to as “large gap”). By disposing on the downstream side, it is possible to realize the parallel phenomenon of the discharge with the air-fuel mixture as described above, and to improve the certainty of ignition.
すなわち、火花放電ギャップにおける放電は、上記小ギャップが混合気の上流側となるようにスパークプラグを配設することで、混合気の上流側で最初にブレイクダウン(発生)し、その後上記高電圧側延設電極及び低電圧側延設電極の延設方向に沿って、上記大ギャップへ向かって混合気と併走することができる。
よって、上述したごとく、放電の維持時間を稼ぐとともに、放電によって混合気の温度を高めやすくなるため、放電電流を高くすることなく着火性を向上させることができる。
That is, the discharge in the spark discharge gap first breaks down (occurs) on the upstream side of the mixture by arranging the spark plug so that the small gap is on the upstream side of the mixture, and then the high voltage Along with the extending direction of the side extending electrode and the low voltage side extending electrode, it can run along with the air-fuel mixture toward the large gap.
Therefore, as described above, it is possible to improve the ignitability without increasing the discharge current because the sustaining time of the discharge is increased and the temperature of the air-fuel mixture is easily increased by the discharge.
また、本発明のスパークプラグにおいては、火花放電ギャップにおける気流を遮ることも特にないため、火炎の成長が妨げられることもない。
すなわち、上述したごとく、混合気の流れによって生じる火炎の外形の乱れによって、火炎が周囲の混合気と伝播して、火炎が成長することとなるが、本発明の構成によれば、このような火炎の成長を妨げることはない。それ故、着火性を充分に確保できる。
Further, in the spark plug of the present invention, since the air flow in the spark discharge gap is not particularly interrupted, the growth of the flame is not hindered.
That is, as described above, due to the disturbance of the external shape of the flame caused by the flow of the air-fuel mixture, the flame propagates with the surrounding air-fuel mixture, and the flame grows. Does not hinder the growth of the flame. Therefore, sufficient ignitability can be secured.
第2の発明にかかるスパークプラグは、上記中心電極における電極先端部と、上記接地電極の対向部から、互いに略同一方向に延設された上記高電圧側延設電極と上記低電圧側延設電極とを備える。
これによって、混合気の流れが生じている燃焼室内において、上記高電圧側延設電極及び上記低電圧側延設電極の延設方向を混合気の流れと略平行に配置することにより、火花放電ギャップに発生した放電は引き伸ばされることなく、上記高電圧側延設電極と上記低電圧側延設電極との間を、混合気と併走するように移動することができる。
A spark plug according to a second aspect of the present invention is directed to the high-voltage side extended electrode and the low-voltage side extended electrode extending in substantially the same direction from the electrode tip portion of the center electrode and the facing portion of the ground electrode. An electrode.
Thereby, in the combustion chamber where the flow of the air-fuel mixture is generated, the extending direction of the high-voltage-side extended electrode and the low-voltage-side extended electrode is arranged substantially parallel to the flow of the air-fuel mixture, so that the spark discharge The discharge generated in the gap can move between the high voltage side extended electrode and the low voltage side extended electrode so as to run along with the air-fuel mixture without being stretched.
特に、第2の発明においては、上記気流減速機構が設けられているため、燃焼室内における上記火花放電ギャップ付近の気流を減速できる。
その結果、火花放電ギャップに発生した放電が、上記高電圧側延設電極と上記低電圧側延設電極との間において、これらに沿って流される速度を小さくすることができる。
これにより、放電が混合気と併走する時間を稼ぐことができる。
したがって、この間に放電によって混合気の温度が充分に高まり着火しやすくなる。
In particular, in the second aspect of the invention, since the airflow reduction mechanism is provided, the airflow in the vicinity of the spark discharge gap in the combustion chamber can be reduced.
As a result, the speed at which the discharge generated in the spark discharge gap flows along the high voltage side extended electrode and the low voltage side extended electrode can be reduced.
Thereby, the time for the discharge to run along with the air-fuel mixture can be earned.
Therefore, during this time, the temperature of the air-fuel mixture is sufficiently increased by the discharge, and ignition is easy.
さらに、上記端部ギャップは、上記中心ギャップよりも大きい。
それ故、上記気流減速機構を上記中心ギャップよりも混合気の流れの上流側となるように配置したとき、より小さい小ギャップである上記中心ギャップが混合気の流れの上流側に、より大きい大ギャップである上記端部ギャップが下流側に配置されることとなる。
これによって、確実に、上記のような混合気との放電の併走現象が実現でき、着火の確実性を向上できる。
Further, the end gap is larger than the center gap.
Therefore, when the airflow reduction mechanism is arranged so as to be upstream of the mixture flow from the center gap, the center gap, which is a smaller small gap, is larger than the center gap. The said end part gap which is a gap will be arrange | positioned downstream.
As a result, the parallel phenomenon of the discharge with the air-fuel mixture as described above can be surely realized, and the certainty of ignition can be improved.
すなわち、火花放電ギャップにおける放電は、ギャップの小さい上記小ギャップが混合気の上流側となるようにスパークプラグを配設することで、混合気の上流側で最初にブレイクダウン(発生)し、その後上記高電圧側延設電極及び低電圧側延設電極の延設方向に沿って、上記大ギャップへ向かって混合気と併走することができる。
よって、上述したごとく、放電の維持時間を稼ぐとともに、放電によって混合気の温度を高めやすくなるため、放電電流を高くすることなく着火性を向上させることができる。
That is, the discharge in the spark discharge gap is first broken down (generated) on the upstream side of the mixture by arranging the spark plug so that the small gap with the small gap is on the upstream side of the mixture. Along with the extending direction of the high-voltage side extended electrode and the low-voltage side extended electrode, it can run along with the air-fuel mixture toward the large gap.
Therefore, as described above, it is possible to improve the ignitability without increasing the discharge current because the sustaining time of the discharge is increased and the temperature of the air-fuel mixture is easily increased by the discharge.
また、第2の発明においては、上記高電圧側延設電極及び上記低電圧側延設電極は、延設方向の長さが3mm以上であるため、放電の維持時間を稼ぐことができる。
また、上記気流減速機構の幅は2mm以下である。そのため、上記気流減速機構が、火花放電ギャップへの気流を遮りすぎることも特にないため、火炎の成長が妨げられることもなく、充分な着火性を得ることができる。
すなわち、上述したごとく、混合気の流れによって生じる火炎の外形の乱れによって、火炎が周囲の混合気と伝播して、火炎が成長することとなるが、本発明の構成によれば、このような火炎の成長を妨げることはない。それ故、着火性を充分に確保できる。
In the second aspect of the invention, the high voltage side extended electrode and the low voltage side extended electrode have a length in the extending direction of 3 mm or more.
The width of the airflow reduction mechanism is 2 mm or less. Therefore, since the airflow deceleration mechanism does not particularly block the airflow to the spark discharge gap, it is possible to obtain sufficient ignitability without hindering the growth of the flame.
That is, as described above, due to the disturbance of the external shape of the flame caused by the flow of the air-fuel mixture, the flame propagates with the surrounding air-fuel mixture, and the flame grows. Does not hinder the growth of the flame. Therefore, sufficient ignitability can be secured.
以上のごとく、本発明によれば、混合気の流速の大きい燃焼室において、特に放電電流を高くすることなく、着火性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a spark plug for an internal combustion engine that can improve the ignitability without particularly increasing the discharge current in a combustion chamber having a large air-fuel mixture flow rate.
本願発明において、上記内燃機関用のスパークプラグは、例えば、自動車、自動二輪、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等における内燃機関の着火手段として用いることができる。
また、本願発明のスパークプラグにおいて、内燃機関の燃焼室内に挿入される側を先端側、その反対側を基端側として説明する。
In the present invention, the spark plug for the internal combustion engine can be used as an ignition means for the internal combustion engine in, for example, an automobile, a motorcycle, a cogeneration, a gas pressure pump, and the like.
In the spark plug of the present invention, the side inserted into the combustion chamber of the internal combustion engine will be described as the front end side, and the opposite side as the base end side.
第2の発明において、上記気流減速機構の幅が2.0mmを超える場合には上記気流減速機構が気流を遮り、火炎の成長を妨げるおそれがある(図16参照)。
また、上記気流減速機構の幅が1.6〜1.9mmであることが好ましい(請求項3)。
この場合には、火花放電ギャップにおける混合気の気流を適度に減速し、着火性の一層の向上を図ることができる(図16参照)。
また、上記気流減速機構の幅が1.6mm未満の場合には、上記気流減速機構が気流を減速する効果が低くなるおそれがある(図16参照)。
In 2nd invention, when the width | variety of the said airflow speed reduction mechanism exceeds 2.0 mm, there exists a possibility that the said airflow speed reduction mechanism may block | interrupt an airflow and may prevent the growth of a flame (refer FIG. 16).
Moreover, it is preferable that the width | variety of the said airflow deceleration mechanism is 1.6-1.9 mm.
In this case, the airflow of the air-fuel mixture in the spark discharge gap can be moderately reduced to further improve the ignitability (see FIG. 16).
Moreover, when the width | variety of the said airflow deceleration mechanism is less than 1.6 mm, there exists a possibility that the effect by which the said airflow deceleration mechanism decelerates an airflow may become low (refer FIG. 16).
また、第2の発明において、上記中心電極における上記電極先端部は、上記高電圧側延設電極よりも、先端側へ突出した中心突起部を形成してもよい(請求項4)。
この場合には、上記中心ギャップを容易に、上記端部ギャップよりも小さくすることができ、中心ギャップにおいて、最初にブレイクダウン(放電)させやすくすることができる。
Further, in the second invention, the electrode tip portion of the center electrode may form a center protrusion protruding toward the tip side of the high voltage side extending electrode.
In this case, the center gap can be easily made smaller than the end gap, and breakdown (discharge) can be facilitated first in the center gap.
また、第2の発明において、上記接地電極における上記対向部は、上記低電圧側延設電極よりも、中心電極側へ突出した接地突起部を形成してなることが好ましい(請求項5)。
この場合も、上記中心ギャップを容易に、上記端部ギャップよりも小さくすることができ、中心ギャップにおいて、最初にブレイクダウン(放電)させやすくすることができる。
In the second invention, it is preferable that the facing portion of the ground electrode is formed with a ground protrusion protruding toward the center electrode side than the low-voltage extending electrode.
In this case as well, the center gap can be easily made smaller than the end gap, and the breakdown can be facilitated first in the center gap.
第1の発明又は第2の発明において、上記接地電極は、上記取付金具から先端側へ立設された立設部と、該立設部から略直角に屈曲されてその先端部に上記対向部を有する横設部とを有し、上記高電圧側延設電極及び上記低電圧側延設電極は、上記軸方向から見たとき、上記横設部と直交していることが好ましい(請求項6)。
この場合には、上記高電圧側延設電極及び上記低電圧側延設電極が、火花放電ギャップにおける混合気の流れ方向に略平行となるように、スパークプラグを燃焼機関に取り付けたとき、上記立設部が混合気の気流を妨げにくい。
In the first invention or the second invention, the ground electrode includes an upright portion erected from the mounting bracket to the distal end side, a bent portion substantially perpendicular to the erected portion, and the opposed portion at the distal end portion. It is preferable that the high voltage side extended electrode and the low voltage side extended electrode are orthogonal to the horizontal portion when viewed from the axial direction. 6).
In this case, when the spark plug is attached to the combustion engine so that the high voltage side extended electrode and the low voltage side extended electrode are substantially parallel to the flow direction of the air-fuel mixture in the spark discharge gap, The standing part is difficult to block the airflow of the mixture.
すなわち、上記高電圧側延設電極及び上記低電圧側延設電極が、軸方向から見たとき、上記横設部と直交していることにより、上記高電圧側延設電極及び上記低電圧側延設電極を、火花放電ギャップにおける混合気の流れ方向に略平行にした状態において、上記立設部が、上記高電圧側延設電極と上記低電圧側延設電極との間の火花放電ギャップの上流側又は下流側に配置されることはない。そのため、火花放電ギャップに発生した放電の上記併走現象や火炎の外形の乱れを効果的に生じさせることができ、着火性を向上させることができる。 That is, the high voltage side extended electrode and the low voltage side extended electrode are orthogonal to the horizontal portion when viewed in the axial direction, so that the high voltage side extended electrode and the low voltage side electrode In a state in which the extended electrode is substantially parallel to the flow direction of the air-fuel mixture in the spark discharge gap, the standing portion has a spark discharge gap between the high voltage side extended electrode and the low voltage side extended electrode. It is not arranged on the upstream side or the downstream side of. Therefore, the parallel phenomenon of the discharge generated in the spark discharge gap and the disturbance of the outer shape of the flame can be effectively generated, and the ignitability can be improved.
また、上記高電圧側延設電極は、上記軸方向に直交する方向に延設され、上記軸方向及び上記高電圧側延設電極の延設方向に直交する方向から見たとき、上記低電圧側延設電極は、上記高電圧側延設電極に対して傾斜していることが好ましい(請求項7)。
この場合には、上記一端ギャップと上記他端ギャップとを互いに異なる大きさとなる構成、あるいは上記端部ギャップと上記中心ギャップとを互いに異なる大きさとなる構成を簡単な構成にて実現することができる。
In addition, the high voltage side extended electrode extends in a direction orthogonal to the axial direction, and when viewed from the axial direction and the direction orthogonal to the extended direction of the high voltage side extended electrode, the low voltage side extended electrode The side extending electrode is preferably inclined with respect to the high voltage side extending electrode.
In this case, a configuration in which the one end gap and the other end gap are different from each other, or a configuration in which the end gap and the center gap are different from each other can be realized with a simple configuration. .
(実施例1)
本願発明の第1の発明の実施例に係る内燃機関用のスパークプラグについて、図1〜図4及び図13を用いて説明する。
本例のスパークプラグ1は、図1に示すように、外周に取付用ネジ部20を設けた取付金具2と、取付金具2に保持される絶縁碍子3と、電極先端部40が突出するように絶縁碍子3に保持される中心電極4と、取付金具2に固定されるとともに中心電極4との間に火花放電ギャップを形成する接地電極5とを有する。
Example 1
A spark plug for an internal combustion engine according to an embodiment of the first invention of the present application will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
また、スパークプラグ1は、中心電極4における電極先端部40から、軸方向に略直交する方向であって互いに反対方向の双方に延設された高電圧側延設電極42と、中心電極4の電極先端部40に対向する接地電極5の対向部55から、高電圧側延設電極42と略同一方向に延設された低電圧側延設電極52とを備える。
The
高電圧側延設電極42の一端部421と低電圧側延設電極52の一端部521との間の一端ギャップEG1と、高電圧側延設電極42の他端部422と低電圧側延設電極52の他端部522との間の他端ギャップEG2と、互いに異なる大きさに構成されている。本例では、EG1<EG2の関係で形成される。
One end gap EG1 between one
ここで、本例では、図2に示されるとおり、接地電極5は取付金具2から先端側へ立設された立設部50と、該立設部50から略直角に屈曲されてその先端部に対向部55を有する横設部51とを有する。
そして、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52は、図3に示すとおり、軸方向から見たとき、上記横設部51と直交して形成される。
Here, in this example, as shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 3, the high voltage side extended
また、本例では、図1及び図4に示すとおり、高電圧側延設電極42の一端部421には、高電圧側延設電極42から先端側(低電圧側延設電極52側)へ突出した中心突起部43が形成されている。
また、低電圧側延設電極52の一端部521には、低電圧側延設電極52から基端側(高電圧側延設電極42側)へ突出した接地突起部53が形成されている。
これにより、一端ギャップEG1は、中心突起部43と接地突起部53との間に形成され、EG1<EG2の関係となる。
上記中心突起部43及び接地突起部53は、例えば、Pt(白金)、Ir(イリジウム)、あるいはこれらの合金からなる。
Further, in this example, as shown in FIGS. 1 and 4, the one
In addition, a
As a result, the one end gap EG1 is formed between the
The
本例のスパークプラグ1は、例えば、自動車、自動二輪、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等における内燃機関用の着火手段に用いることができる。特に、希薄燃焼を用いる内燃機関の着火手段に用いることができる。
スパークプラグ1は上述のように、外周に取付用ネジ部20を有する取付金具2を有する。そして、取付用ネジ部20において、内燃機関用の燃焼室(図示略)の壁部に螺合される。
The
As described above, the
本例における上記高電圧側延設電極42と低電圧側延設電極52とは、互いに略同等の長さ及び幅にて構成される。
また、高電圧側延設電極42と低電圧側延設52の延設方向の長さは、例えば、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52の両端が、中心電極4の外形よりも外側へ突出し、取付用ネジ部20よりは外側へ突出しない程度とする。
すなわち、中心電極4の直径よりも大きく、取付用ネジ部20の直径よりも小さい。
The high voltage side extended
Further, the length in the extending direction of the high voltage
That is, it is larger than the diameter of the
高電圧側延設電極42は中心電極4の電極先端部40に対して溶接され、高電圧側延設電極42における一端部421の先端側の面に中心突起部43が溶接されている。
また、低電圧側延設電極52は接地電極5の立設部50及び横設部51と共に一体的に成形されてなる。そして、低電圧側延設電極52における一端部521の基端側の面に接地突起部53が溶接されている。
The high voltage side extended
Further, the low voltage side extended
次に、本例の作用効果について、説明する。
本例のスパークプラグ1は、中心電極4における電極先端部40から、軸方向に略直交する方向であって互いに反対方向の双方に延設された高電圧側延設電極42と、接地電極5の対向部55から、高電圧側延設電極42と略同一方向に延設された低電圧側延設電極52とを備える。
Next, the function and effect of this example will be described.
The
これによって、混合気Mの流れが生じている燃焼室内において、図4に示すとおり、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52の延設方向が混合気Mの流れと略平行となるようにスパークプラグ1を設置することにより、火花放電ギャップに発生した放電Eは、混合気Mの気流に流されても、引き伸ばされることなく、高電圧側延設電極42と低電圧側延設電極52との間を、その延設方向に沿って、混合気Mと併走するように移動することができる(図13参照)。
したがって、放電Eが高気流速度の混合気Mにより引き伸ばされて切れるまでの時間を稼ぐことができる。しかも、混合気Mと共に放電Eが移動する。
それ故、この間に放電Eによって混合気Mの温度が充分に高まり、着火しやすくなる。
Accordingly, in the combustion chamber in which the flow of the air-fuel mixture M occurs, the extending direction of the high-voltage
Therefore, it is possible to earn time until the discharge E is stretched by the air-fuel mixture M at a high air velocity and cut off. Moreover, the discharge E moves together with the air-fuel mixture M.
Therefore, the temperature of the air-fuel mixture M is sufficiently increased by the discharge E during this period, and ignition is easy.
特に第1の発明に係る本例においては、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52が、それぞれ電極先端部40及び対向部55から、軸方向に略直交する方向であって互いに反対方向の双方に延設されている。それ故、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52の長さを長くしやすい。
その結果、火花放電ギャップにおいて発生した放電Eの維持時間を略直径長さに亘り稼ぐことができ、着火性を向上させることができる。
Particularly in this example according to the first aspect of the invention, the high voltage side extended
As a result, the sustaining time of the discharge E generated in the spark discharge gap can be earned over the length of the diameter, and the ignitability can be improved.
さらに、一端ギャップEG1と他端ギャップEG2とは、互いに異なる大きさを有する。
それ故、一端ギャップEG1と他端ギャップEG2のうち小さい方(小ギャップ)を混合気Mの流れの上流側に、大きい方(大ギャップ)を下流側に配置することによって、確実に上記のような混合気Mとの放電Eの併走現象が実現でき、着火の確実性を向上できる。
Furthermore, the one end gap EG1 and the other end gap EG2 have different sizes.
Therefore, the smaller one (small gap) of the one end gap EG1 and the other end gap EG2 is arranged on the upstream side of the flow of the air-fuel mixture M, and the larger one (large gap) is arranged on the downstream side. As a result, it is possible to realize a parallel phenomenon of the discharge E with the air-fuel mixture M and improve the certainty of ignition.
すなわち、火花放電ギャップにおける放電Eは、小ギャップの一端ギャップEG1が混合気Mの上流側となるようにスパークプラグ1を配設することで、図13(A)に示すとおり、混合気Mの上流側で最初にブレイクダウン(発生)し、その後、図13(B)、(C)に示すとおり、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52の延設方向に沿って、大ギャップへ向かって混合気Mと併走することができる。
よって、上述したごとく、放電Eの維持時間を稼ぐとともに、放電Eによって混合気Mの温度を高めやすくなるため、放電電流を高くすることなく着火性を向上させることができる。
That is, the discharge E in the spark discharge gap can be obtained by disposing the
Therefore, as described above, it is possible to improve the ignitability without increasing the discharge current because the sustain time of the discharge E is gained and the temperature of the air-fuel mixture M is easily increased by the discharge E.
また、本発明のスパークプラグ1においては、火花放電ギャップにおける気流を遮ることも特にないため、火炎Fの成長が妨げられることもない。
すなわち、上述したごとく、混合気Mの流れによって生じる火炎Fの外形の乱れによって、火炎Fが周囲の混合気Mと伝播して、火炎Fが成長することとなるが、本発明の構成によれば、このような火炎Fの成長を妨げることはない。それ故、着火性を充分に確保できる。
Moreover, in the
That is, as described above, the flame F propagates with the surrounding air-fuel mixture M due to the disturbance of the outer shape of the flame F caused by the flow of the air-fuel mixture M, and the flame F grows. Thus, the growth of such a flame F is not hindered. Therefore, sufficient ignitability can be secured.
以上のごとく、本例によれば、混合気の流速の大きい燃焼室において、特に放電電流を高くすることなく、着火性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。 As described above, according to the present example, it is possible to provide a spark plug for an internal combustion engine that can improve the ignitability without particularly increasing the discharge current in the combustion chamber in which the flow rate of the air-fuel mixture is large.
(実施例2)
本例は、図5に示すとおり、軸方向及び高電圧側延設電極42の延設方向に直交する方向から見たとき、低電圧側延設電極52が高電圧側延設電極42に対して傾斜したスパークプラグ1の例である。
(Example 2)
In this example, as shown in FIG. 5, when viewed from the direction orthogonal to the axial direction and the extending direction of the high-voltage-
また、高電圧側延設電極42の一端部421と低電圧側延設電極52の一端部521との間の一端ギャップEG1は、高電圧側延設電極42の他端部422と低電圧側延設電極52の他端部522との間の他端ギャップEG2よりも小さい。すなわちEG1<EG2の関係が成立する。
高電圧側延設電極42は、軸方向に直交する方向に延設されている。
そして、軸方向及び高電圧側延設電極42の延設方向に直交する方向から見たとき、低電圧側延設電極52は、高電圧側延設電極42に対して傾斜するように形成してある。
The one end gap EG1 between the one
The high voltage side extended
The low voltage side extended
具体的には、低電圧側延設電極52は、一端部521から他端部522へ行くに従い高電圧側延設電極42から遠ざかるように傾斜している。
本例のスパークプラグ1は、一端ギャップEG1が混合気Mの流れの上流側に、他端ギャップEG2が下流側となるように、内燃機関の燃焼室内に取り付けられる。その他は、実施例1と同様である。
Specifically, the low-voltage side extended
The
本例の場合には、中心突起部43及び接地突起部53(図4参照)を設ける必要がない。そのため、小ギャップの一端ギャップEG1と大ギャップの他端ギャップEG2の構成を簡素化できると共に、コスト低減を図ることができる。
すなわち、小ギャップが混合気Mの上流側となるようにスパークプラグ1を配設することで、放電Eは、混合気Mの上流側で最初にブレイクダウン(発生)し、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52の延設方向に沿って、略直径長さに亘り大ギャップへ向かって、混合気Mと併走することができる。
その他は実施例1と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, it is not necessary to provide the
That is, by disposing the
The other effects are the same as those of the first embodiment.
(実施例3)
本願の第2の発明の実施例に係る内燃機関用のスパークプラグについて、図6〜図9及び図14を用いて説明する。
本例のスパークプラグ1は図6に示すように、中心電極4における電極先端部40から、軸方向に略直交する方向に延設された高電圧側延設電極42と、中心電極4の電極先端部40に対向する接地電極5の対向部55から、高電圧側延設電極42と略同一方向に延設された低電圧側延設電極52と、燃焼室内における火花放電ギャップ付近の気流を減速させるための気流減速機構22を備える。
(Example 3)
A spark plug for an internal combustion engine according to an embodiment of the second invention of the present application will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 6, the
上記高電圧側延設電極42の延設側端部420と上記低電圧側延設電極52の延設側端部520との間の端部ギャップEGは、中心電極4の電極先端部40と接地電極5の対向部55との間の中心ギャップCGよりも大きく構成されている。
すなわち、CG<EGの関係で形成される。
The end gap EG between the
That is, it is formed in a relationship of CG <EG.
また、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52は、延設方向の長さが3mm以上に構成される。
そして、気流減速機構22は、中心ギャップCGを端部ギャップEGとの間に挟む位置において、取付金具20から先端側に突出形成されている。また、軸方向及び高電圧側延設電極42の延設方向に直交する方向の気流減速機構22の幅は2mm以下である。
The high voltage side extended
The
また、本例では、図6及び図9に示すとおり、中心電極4における電極先端部40は、高電圧側延設電極42よりも、先端側へ突出した中心突起部43を有する。また、接地電極5における対向部55は、低電圧側延設電極52よりも、中心電極4側へ突出した接地突起部53を有する。
これにより、中心ギャップCGは、中心突起部43と接地突起部53との間に形成され、CG<EGの関係となる。
Further, in this example, as shown in FIGS. 6 and 9, the
As a result, the center gap CG is formed between the
本例における上記高電圧側延設電極42と低電圧側延設電極52とは、互いに略同等の長さ及び幅にて構成される。
また、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設52の延設方向の長さは、例えば、中心電極4の外形よりも外側へ突出し、取付用ネジ部20よりは外側へ突出しない程度とする。
本例では、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52は、延設方向の長さが3mm以上に構成される。
高電圧側延設電極42は中心電極4に対して溶接され、電極先端部40は高電圧側延設電極42における先端側の面に中心突起部43を溶接することにより形成されている。
The high voltage side extended
Moreover, the length of the extending direction of the high voltage
In this example, the high voltage side extended
The high voltage side extended
また、低電圧側延設電極52は接地電極5の立設部50及び横設部51と共に一体的に成形されてなる。そして、横設部51と低電圧側延設電極52との交わる位置(屈曲部)において、その基端側の面に接地突起部53が溶接されている。
また、上記中心突起部43及び接地突起部53は中心電極4の中心軸上に配置されている。
Further, the low voltage side extended
The
そして、気流減速機構22は、中心ギャップCGを端部ギャップEGとの間に挟む位置において、取付金具20から先端側に突出するよう溶接される。
ここで、軸方向及び高電圧側延設電極42の延設方向に直交する方向の気流減速機構22の幅は2mm以下に形成される。
また、図8に示すごとく、気流減速機構22は、略四角柱状の金属部材によって構成することができる。
The
Here, the width of the
Moreover, as shown in FIG. 8, the airflow
次に、本例の作用効果について、説明する。
本例のスパークプラグ1は、中心電極4における電極先端部40と、接地電極5の対向部55から、互いに略同一方向に延設された高電圧側延設電極42と低電圧側延設電極52とを備える。
Next, the function and effect of this example will be described.
The
これによって、混合気Mの流れが生じている燃焼室内において、図9に示すとおり、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52の延設方向を混合気Mの流れと略平行に配置することにより、火花放電ギャップに発生した放電Eは引き伸ばされることなく、高電圧側延設電極42と低電圧側延設電極52との間を、混合気Mと併走するように移動することができる(図14参照)。
As a result, in the combustion chamber in which the flow of the air-fuel mixture M occurs, the extending direction of the high-voltage
特に、本例においては、気流減速機構22が設けられているため、燃焼室内における火花放電ギャップ付近の気流を減速できる。
その結果、火花放電ギャップに発生した放電Eが、高電圧側延設電極42と低電圧側延設電極52との間において、それらに沿って流される速度を小さくすることができる。
これにより、放電Eが混合気Mと併走する時間を稼ぐことができる。
したがって、この間に放電Eによって混合気Mの温度が充分に高まり着火しやすくなる。
In particular, in this example, since the
As a result, the speed at which the discharge E generated in the spark discharge gap flows between the high voltage side extended
Thereby, the time for the discharge E to run together with the air-fuel mixture M can be earned.
Accordingly, during this time, the temperature of the air-fuel mixture M is sufficiently increased by the discharge E, and ignition becomes easy.
さらに、端部ギャップEGは、中心ギャップCGよりも大きい。
それ故、気流減速機構22を中心ギャップCGよりも混合気Mの流れの上流側となるように配置したとき、より小さい小ギャップである中心ギャップCGが混合気Mの流れの上流側に、より大きい大ギャップである端部ギャップEGが下流側に配置されることとなる。これによって、確実に、上記のような混合気Mとの放電Eの併走現象が実現でき、着火の確実性を向上できる。
Further, the end gap EG is larger than the center gap CG.
Therefore, when the air
すなわち、火花放電ギャップにおける放電Eは、小ギャップの中心ギャップCGが混合気Mの上流側となるようにスパークプラグ1を配設することで、図14(A)に示すとおおり、混合気Mの上流側で最初にブレイクダウン(発生)し、その後、図14(B)、(C)に示すとおり、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52の延設方向に沿って、大ギャップへ向かって混合気Mと併走することができる。
よって、上述したごとく、放電Eの維持時間を稼ぐとともに、放電Eによって混合気Mの温度を高めやすくなるため、放電電流を高くすることなく着火性を向上させることができる。
That is, the discharge E in the spark discharge gap is shown in FIG. 14A by disposing the
Therefore, as described above, it is possible to improve the ignitability without increasing the discharge current because the sustain time of the discharge E is gained and the temperature of the air-fuel mixture M is easily increased by the discharge E.
また、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52は、延設方向の長さが3mm以上であるため、放電Eの維持時間を稼ぐことができる。
また、気流減速機構22の幅は2mm以下である。
そのため、気流減速機構22が火花放電ギャップへの気流を遮りすぎることも特にないため、火炎Fの成長が妨げられることもなく、充分な着火性を得ることができる。
すなわち、上述したごとく、混合気Mの流れによって生じる火炎Fの外形の乱れによって、火炎Fが周囲の混合気Mと伝播して、火炎Fが成長することとなるが、本発明の構成によれば、このような火炎Fの成長を妨げることはない。それ故、着火性を充分に確保できる。
Moreover, since the high voltage side extended
Moreover, the width | variety of the
Therefore, since the airflow
That is, as described above, the flame F propagates with the surrounding air-fuel mixture M due to the disturbance of the outer shape of the flame F caused by the flow of the air-fuel mixture M, and the flame F grows. Thus, the growth of such a flame F is not hindered. Therefore, sufficient ignitability can be secured.
以上のごとく、本例によれば、混合気の流速の大きい燃焼室において、特に放電電流を高くすることなく、着火性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグを提供できる。 As described above, according to the present example, it is possible to provide a spark plug for an internal combustion engine that can improve the ignitability without particularly increasing the discharge current in the combustion chamber in which the flow rate of the air-fuel mixture is large.
(実施例4)
本例は、図10に示すとおり、軸方向及び高電圧側延設電極42の延設方向に直交する方向から見たとき、低電圧側延設電極52が高電圧側延設電極42に対して傾斜した第2の発明にかかるスパークプラグ1の例である。
Example 4
In this example, as shown in FIG. 10, when viewed from the direction orthogonal to the axial direction and the extending direction of the high-voltage
低電圧側延設電極52は、上記接地電極5の対向部55から延設方向へ行くほど、高電圧側延設電極42から離れるように、傾斜している。
すなわち、中心ギャップCGが端部ギャップEGよりも小さく、CG<EGの関係が成立する。
また、本例のスパークプラグ1は、中心突起部43及び接地突起部53を設けていない。
そして、本例のスパークプラグ1は、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52の、電極先端部40及び対向部55からの延設方向が、混合気Mの流れの下流側方向となるように、内燃機関の燃焼室内に取り付けられる。その他は、実施例3と同様である。
The low-voltage side extended
That is, the center gap CG is smaller than the end gap EG, and the relationship of CG <EG is established.
In addition, the
In the
本例の場合には、中心突起部43及び接地突起部53(図4参照)を設ける必要がない。そのため、小ギャップの中心ギャップCGと大ギャップの端部ギャップEGの構成を簡素化できると共に、コスト低減を図ることができる。
すなわち、小ギャップが混合気Mの上流側となるようにスパークプラグ1を配設することで、放電Eは、混合気Mの上流側で最初にブレイクダウン(発生)し、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52の延設方向に沿って、大ギャップへ向かって、混合気Mと併走することができる。
その他は実施例3と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, it is not necessary to provide the
That is, by disposing the
The other effects are the same as those of the third embodiment.
(比較例1)
本例は、図11に示すごとく、上記高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52を有していないスパークプラグ9の例である。
気流速度が特に大きくない低気流速度場の燃焼室内にスパークプラグ9を設置した場合、図11(A)に示すごとく、スパークプラグ9における中心電極94と接地電極95との火花放電ギャップに生じた放電Eが、上流から流れる混合気Mにさらされることで、混合気Mが温められ、着火に至る。
(Comparative Example 1)
This example is an example of the
When the
しかし、燃焼室内の混合気Mの流速が大きいと、図11(B)、(C)に示すごとく、放電Eが混合気Mの流れ方向に大きく引き伸ばされることがある。そして、混合気Mが放電Eより生成される火炎核によって温められ着火に至る前に、放電切れが生じ、火炎核が消炎してしまうことがある。 However, when the flow rate of the air-fuel mixture M in the combustion chamber is high, the discharge E may be greatly stretched in the flow direction of the air-fuel mixture M as shown in FIGS. Then, before the air-fuel mixture M is warmed by the flame nuclei generated from the discharge E and reaches ignition, the discharge may be cut off and the flame nuclei may be extinguished.
(比較例2)
本例は、図12に示すごとく、中心電極94と接地電極95とに、互いの対向部からそれぞれプラグ径方向に延設した中心電極延長部96及び接地電極延長部97を設けたスパークプラグ90の例である。
(Comparative Example 2)
In this example, as shown in FIG. 12, a
この場合、中心電極延長部96及び接地電極延長部97の延設方向を燃焼室内の気流の方向に沿うようにスパークプラグ90を設置すれば、中心電極94と接地電極95との火花放電ギャップに放電された放電Eが、気流に流されても、中心電極延長部96及び接地電極延長部97の間を混合気Mと併走しながら移動する[図12(B)参照]。
ここで、気流の速度が小さければ、この間に放電Eによって、混合気Mが温められ着火に至る。
In this case, if the
Here, if the velocity of the airflow is low, the air-fuel mixture M is warmed by the discharge E during this time, and ignition occurs.
しかし、燃焼室内の混合気Mの流速が大きいと、図12(B)、(C)に示すごとく、中心電極延長部96及び接地電極延長部97の先端まで放電Eが移動する時間が短くなり、混合気Mが放電Eによって温められ着火に至る前に、放電切れが生じ火炎核が消炎してしまう。
However, when the flow rate of the air-fuel mixture M in the combustion chamber is large, the time for the discharge E to move to the tips of the
上記比較例1及び比較例2に対し、実施例1のスパークプラグ1を高気流速度場となる燃焼室内に取り付けた場合、図13(A)に示すとおり、一端ギャップEG1において飛火した放電Eが、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52に沿って、他端ギャップEG2に至るまで、混合気Mと併走することができる。
実施例1のスパークプラグ1における高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52は、中心電極4の電極先端部40及び接地電極5の対向部55からそれぞれ、径方向の双方へ延設されており、その長さを図12に示すスパークプラグ90の中心電極延長部96と接地電極延長部97よりも長くすることができる。
In contrast to Comparative Example 1 and Comparative Example 2, when the
The high voltage side extended
その結果、放電Eと混合気Mとの併走距離を長くでき、放電Eの維持時間を稼ぐことができ、着火性を向上させることができる。[図13(B)、(C)参照]。
すなわち、混合気Mが放電Eにより温められ着火するまで、放電Eが高気流速度の混合気Mにより引き伸ばされて、放電切れ及び消炎することなく維持できる[図13(C)参照]。
その結果、上記比較例にかかるスパークプラグ9及びスパークプラグ90に比べ着火性を大きく向上させることができる。
As a result, the parallel running distance between the discharge E and the air-fuel mixture M can be increased, the maintenance time of the discharge E can be earned, and the ignitability can be improved. [See FIGS. 13B and 13C].
That is, until the air-fuel mixture M is warmed and ignited by the discharge E, the discharge E is stretched by the air-fuel mixture M at a high air velocity, and can be maintained without being discharged and extinguished [see FIG. 13C].
As a result, the ignitability can be greatly improved as compared with the
また、上記比較例1及び比較例2に対し、実施例3のスパークプラグ1を高気流速度場となる燃焼室内に取り付けた場合は、図14(A)に示すとおり、気流減速機構22が設けられているため、燃焼室内における火花放電ギャップ付近の気流を減速できる。
その結果、火花放電ギャップに発生した放電Eが、高電圧側延設電極42と低電圧側延設電極52との間において、これらに沿って流される速度を小さくすることができる。
これにより、放電Eが混合気Mと併走する時間を稼ぐことができる。
したがって、この間に放電Eによって混合気Mの温度が充分に高まり着火しやすくなる。[図14(B)、(C)参照]。
In contrast to Comparative Example 1 and Comparative Example 2, when the
As a result, the speed at which the discharge E generated in the spark discharge gap flows between the high voltage side extended
Thereby, the time for the discharge E to run together with the air-fuel mixture M can be earned.
Accordingly, during this time, the temperature of the air-fuel mixture M is sufficiently increased by the discharge E, and ignition becomes easy. [See FIGS. 14B and 14C].
つまり、実施例3のスパークプラグ1は、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52の長さが比較例2のスパークプラグ90と同等であっても、放電Eの移動速度を落とすことができるために、放電Eの維持時間を稼ぐことができる。
よって、混合気Mが放電Eにより温められ着火するまで、放電Eが高気流速度の混合気Mにより引き伸ばされて、放電切れ及び消炎することなく維持できる[図14(C)参照]。
その結果、上記比較例にかかるスパークプラグ9及びスパークプラグ90に比べ着火性を向上することができる。
That is, the
Therefore, until the air-fuel mixture M is warmed and ignited by the discharge E, the discharge E is stretched by the air-fuel mixture M at a high air velocity, and can be maintained without being discharged and extinguished [see FIG. 14C].
As a result, the ignitability can be improved as compared with the
(実験例1)
本例は、図15に示すごとく、上記実施例1に示したスパークプラグ1と、上記比較例1のスパークプラグ9とによる着火性能の比較を行った実験例である。
まず、内燃機関の燃焼室と同様の状況を作ることができる試験容器にスパークプラグを取り付け、空燃比(A/F)が23.5の混合気Mを試験容器内に噴射するとともに、火花放電ギャップにおける混合気Mの流速が25m/秒となるような気流を形成した。
(Experimental example 1)
As shown in FIG. 15, this example is an experimental example in which the ignition performance of the
First, a spark plug is attached to a test vessel that can create a situation similar to the combustion chamber of an internal combustion engine, and an air-fuel mixture M having an air-fuel ratio (A / F) of 23.5 is injected into the test vessel and spark discharge is performed. An air flow was formed so that the flow rate of the air-fuel mixture M in the gap was 25 m / sec.
この状況下において、試験容器内の圧力を0.6MPaとすると共に、スパークプラグの電極間に放電電流が50mAとなるように電圧をかけて火花放電を行う。
このとき、放電Eによって火花放電ギャップに火炎核が形成され成長する。この火炎核の大きさを観察窓から観察し、スパークプラグの接地電極における横設部(図2の符号51参照)の延設方向(図1のように見える方向)から見た火炎核の面積を遂時測定した。
Under this condition, the pressure in the test vessel is set to 0.6 MPa, and spark discharge is performed by applying a voltage so that the discharge current is 50 mA between the electrodes of the spark plug.
At this time, flame nuclei are formed in the spark discharge gap by the discharge E and grow. The size of the flame kernel is observed from the observation window, and the area of the flame kernel as viewed from the extending direction (direction seen in FIG. 1) of the lateral portion (see
その結果を図15に示す。同図において、Aを付したデータ群が実施例1にかかる本発明のスパークプラグ1によるものであり、Bを付したデータ群が比較例のスパークプラグ9によるものである。
同図から分かるように実施例1のスパークプラグ1は、放電時間の経過に伴い、火炎核の面積が大きくなっている。
The result is shown in FIG. In the figure, the data group marked with A is for the
As can be seen from the figure, in the
これは放電が切れることなく火炎核が成長していることを意味する。そして、火炎核の面積が基準となっている15.0mm2を超えており、混合気Mへの着火が正常に行える状態になっている。
一方、比較例のスパークプラグ9は放電時間が経過しても、火炎核の面積は大きくならない。これは、放電、放電切れ、再放電を繰り返して、火炎核が成長せず着火に至らないことを意味する。
This means that the flame kernel has grown without the discharge being cut off. And the area of a flame kernel exceeds 15.0 mm < 2 > used as a reference | standard, and it is in the state which can ignite the air-fuel | gaseous mixture M normally.
On the other hand, in the
なお、図示しないが、本実験例における同条件下では、上記比較例2におけるスパークプラグ90による着火性能の実験を行った場合、スパークプラグ90の中心電極延長部96及び接地電極延長部97は、図12に示すとおり中心電極94と接地電極95とに、互いの対向部からそれぞれプラグ径方向に延設したものであるため、実施例1のスパークプラグ1の放電時間経過の約半分の時点までしか、火炎核面積は拡大しないと考えられる。
Although not shown, under the same conditions in this experimental example, when the ignition performance experiment by the
すなわち、図15に示すAを付したデータ群の約半分の放電時間しか、放電Eを維持できず、同データ群から鑑みて、着火可能な火炎核の面積の基準である15.0mm2を大きく下回る火炎核面積しか得ることができず、火炎核が成長せず着火に至らないと考えられる。 That is, the discharge E can be maintained only for about half the discharge time of the data group marked with A shown in FIG. 15, and in view of the data group, 15.0 mm 2 which is the reference for the area of the flame kernel that can be ignited is It is considered that only a flame kernel area that is much smaller than that can be obtained, and the flame kernel does not grow and does not lead to ignition.
以上により、高気流速度場において、比較例のスパークプラグ9及びスパークプラグ90では着火が困難であったが本発明のスパークプラグを用いることにより、より充分に着火が可能となることがわかる。
なお、上記の実験は、スパークプラグ1、スパークプラグ9のプラグ径(直径)が12mmのものを用いて行ったが、少なくともプラグ径10〜14mmのものについては、同様の傾向が得られる。
From the above, it can be seen that in the high air velocity field, ignition was difficult with the
In addition, although said experiment was performed using the plug diameter (diameter) of the
(実験例2)
本例は、上記実施例3に示したスパークプラグ1における気流減速機構22の幅W(mm)と、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52の間における気流速度V(m/秒)との相関関係を調べた実験例である。
まず、内燃機関の燃焼室と同様の状況を作ることができる試験容器にスパークプラグを取り付け、空燃比(A/F)が23.5の混合気Mを試験容器内に噴射するとともに、火花放電ギャップにおける混合気Mの流速が30m/秒となるような気流を形成した。
(Experimental example 2)
In this example, the width W (mm) of the
First, a spark plug is attached to a test vessel that can create a situation similar to the combustion chamber of an internal combustion engine, and an air-fuel mixture M having an air-fuel ratio (A / F) of 23.5 is injected into the test vessel and spark discharge is performed. An air flow was formed so that the flow rate of the air-fuel mixture M in the gap was 30 m / sec.
なお、本実験例では、取付用ネジ部20の直径が12mmのスパークプラグを用いた。
また、軸方向及び高電圧側延設電極42の延設方向に直交する方向の気流減速機構22の厚みは1.3mmにて一定とした。
そして、気流減速機構22の外縁から電極先端部40の中央までの径方向の距離を4.7mmとする。
In this experimental example, a spark plug in which the diameter of the mounting
The thickness of the
The radial distance from the outer edge of the
この状況下において、試験容器内の圧力を0.6MPaとすると共に、スパークプラグの電極間に放電電流が50mAとなるように電圧をかけて火花放電を行う。
このとき、上記実施例3に示したスパークプラグ1における気流減速機構22の幅Wと、高電圧側延設電極42及び低電圧側延設電極52の間における気流速度Vとの相関関係を図16に示す。
Under this condition, the pressure in the test vessel is set to 0.6 MPa, and spark discharge is performed by applying a voltage so that the discharge current is 50 mA between the electrodes of the spark plug.
At this time, the correlation between the width W of the
同図から分かるように実施例3のスパークプラグ1は、気流減速機構22の幅Wが1.0mmから2.3mmまで大きくなるに伴い、高電圧側延設電極42と低電圧側延設電極52との間における気流速度Vが24m/秒から0m/秒まで減少している。
そして、幅Wが2.0mmを超え、2.3mmとなると気流減速機構22が気流を完全に遮蔽し、電極延設部間の気流がほとんどなくなってしまう。
これは気流減速機構22の幅Wを広げれば気流の減速効果が確実に高まるが、幅Wが広すぎると、高電圧側延設電極42と低電圧側延設電極52との間の混合気Mの流動を遮蔽してしまうことを意味する。
As can be seen from the figure, in the
When the width W exceeds 2.0 mm and becomes 2.3 mm, the
If the width W of the airflow
上述したごとく、混合気Mの流れにより生じる火炎Fの外形の乱れによって、火炎Fが周囲の混合気Mと伝播して、火炎Fが成長することができず、着火性を充分に確保できない。
したがって、この結果から鑑みて、気流減速機構22の幅Wは2.0mm以下とする必要があることがわかる。
また、気流減速機構22の幅Wが1.3mm以下のとき、気流速度Vは20m/秒以上であり、気流減速機構22による気流の減速の効果が不十分であり、放電Eの維持時間を充分に稼げない。
As described above, due to the disturbance of the outer shape of the flame F caused by the flow of the air-fuel mixture M, the flame F propagates with the surrounding air-fuel mixture M, and the flame F cannot grow, and sufficient ignitability cannot be ensured.
Therefore, in view of this result, it can be seen that the width W of the
Further, when the width W of the
一方、気流減速機構22の幅Wが1.6〜1.9mm以下の場合、気流を完全に遮ることを確実に防ぎつつ、気流速度Vを充分に抑制することができる。
それ故、気流減速機構22の幅を1.6mm〜1.9mmとすることによって、火炎Fの外形を適度に乱しつつ、放電Eの維持時間を充分に長くすることができるため、着火性を確保することができる。
したがって、気流減速機構22の幅Wが1.6〜1.9mmであることがより好ましい。
On the other hand, when the width W of the
Therefore, by setting the width of the
Therefore, the width W of the
以上により、高気流速度場において、本発明のスパークプラグを用いることにより、着火性を大きく向上させることができることがわかる。 From the above, it can be seen that the ignitability can be greatly improved by using the spark plug of the present invention in a high air velocity field.
1 スパークプラグ
2 取付金具
20 取付用ネジ部
3 絶縁碍子
4 中心電極
40 電極先端部
42 高電圧側延設電極
421 一端部
422 他端部
5 接地電極
52 低電圧側延設電極
521 一端部
522 他端部
55 対向部
EG1 一端ギャップ
EG2 他端ギャップ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記中心電極における上記電極先端部から、軸方向に略直交する方向であって互いに反対方向の双方に延設された高電圧側延設電極と、
上記中心電極の上記電極先端部に対向する上記接地電極の対向部から、上記高電圧側延設電極と略同一方向に延設された低電圧側延設電極とを備え、
上記高電圧側延設電極の一端部と上記低電圧側延設電極の一端部との間の一端ギャップと、上記高電圧側延設電極の他端部と上記低電圧側延設電極の他端部との間の他端ギャップとは、互いに異なる大きさを有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。 A mounting bracket provided with a mounting screw portion on the outer periphery, an insulator held by the mounting bracket, a center electrode held by the insulator so that an electrode tip protrudes, and fixed to the mounting bracket And a spark plug for an internal combustion engine comprising a ground electrode that forms a spark discharge gap with the center electrode,
A high-voltage-side extended electrode extending from both ends of the electrode in the center electrode in a direction substantially orthogonal to the axial direction and in opposite directions;
A low-voltage-side extended electrode extending in substantially the same direction as the high-voltage-side extended electrode from the opposed portion of the ground electrode facing the electrode tip of the center electrode,
One end gap between one end of the high voltage side extended electrode and one end of the low voltage side extended electrode, the other end of the high voltage side extended electrode, and the other of the low voltage side extended electrode A spark plug for an internal combustion engine, characterized in that the other end gap between the end portions has a size different from each other.
上記中心電極における上記電極先端部から、軸方向に略直交する方向に延設された高電圧側延設電極と、
上記中心電極の上記電極先端部に対向する上記接地電極の対向部から、上記高電圧側延設電極と略同一方向に延設された低電圧側延設電極と、
燃焼室内における上記火花放電ギャップ付近の気流を減速させるための気流減速機構を備え、
上記高電圧側延設電極の延設側端部と上記低電圧側延設電極の延設側端部との間の端部ギャップは、上記中心電極の上記電極先端部と上記接地電極の上記対向部との間の中心ギャップよりも大きく、
上記高電圧側延設電極及び上記低電圧側延設電極は、延設方向の長さが3mm以上であって、
上記気流減速機構は、上記中心ギャップを上記端部ギャップとの間に挟む位置において、上記取付金具から先端側に突出形成され、かつ軸方向及び上記高電圧側延設電極の延設方向に直交する方向の上記気流減速機構の幅が2mm以下であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。 A mounting bracket provided with a mounting screw portion on the outer periphery, an insulator held by the mounting bracket, a center electrode held by the insulator so that an electrode tip protrudes, and fixed to the mounting bracket And a spark plug for an internal combustion engine comprising a ground electrode that forms a spark discharge gap with the center electrode,
A high-voltage-side extending electrode extending in a direction substantially orthogonal to the axial direction from the electrode tip of the center electrode;
A low-voltage-side extended electrode that extends in the same direction as the high-voltage-side extended electrode from an opposing portion of the ground electrode that faces the electrode tip of the center electrode;
Provided with an airflow deceleration mechanism for decelerating the airflow near the spark discharge gap in the combustion chamber,
The end gap between the extended side end of the high voltage side extended electrode and the extended side end of the low voltage side extended electrode is the electrode tip of the center electrode and the ground electrode. Larger than the central gap between the opposing parts,
The high voltage side extending electrode and the low voltage side extending electrode have a length in the extending direction of 3 mm or more,
The airflow reduction mechanism is formed to protrude from the mounting bracket to the tip side at a position sandwiching the center gap between the end gap and orthogonal to the axial direction and the extending direction of the high voltage side extending electrode. A spark plug for an internal combustion engine, characterized in that the width of the airflow reduction mechanism in the direction of the movement is 2 mm or less.
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