JP6505230B2 - 点火プラグ、制御システム、内燃機関、内燃機関システム - Google Patents
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Description
軸線の方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
前記絶縁体の軸孔に配置される中心電極と、
前記主体金具の先端に接続され、前記中心電極と対向する接地電極と、
を備える点火プラグであって、
前記主体金具は、内燃機関の取付孔のネジ山に嵌められるネジ部を有し、
前記主体金具の外周面のうち前記ネジ部の後端から前記ネジ部の先端までの部分の表面積を表面積Ssとし、
前記主体金具のうちの前記内燃機関の燃焼ガスに曝される部分の表面積を表面積Saとし、
前記絶縁体のうち前記燃焼ガスに曝される部分の表面積を表面積Sbとする場合に、
Ss/(Sa+Sb)≧2.6、が満たされる、点火プラグ。
適用例1に記載の点火プラグであって、
前記主体金具は、先端側に向かって内径が小さくなる縮内径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向かって外径が小さくなる縮外径部を有し、
前記点火プラグは前記縮外径部と前記縮内径部とに接触するパッキンを備える、または、前記縮外径部は前記縮内径部に直接的に接触し、
前記絶縁体の前記外周面と、前記縮内径部または前記パッキンと、の接触部分の先端から、前記主体金具の先端までの、前記軸線の方向の距離をFとする場合に、
F≧5.0mm、が満たされる、点火プラグ。
適用例1または2に記載の点火プラグであって、
前記主体金具は、先端側に向かって内径が小さくなる縮内径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向かって外径が小さくなる縮外径部を有し、
前記点火プラグは前記縮外径部と前記縮内径部とに接触するパッキンを備える、または、前記縮外径部は前記縮内径部に直接的に接触し、
前記主体金具のうち前記ネジ部の後端から前記主体金具の先端までの部分である先端側部分を中実と仮定した場合の前記先端側部分の体積を体積Vvとし、
前記主体金具の内周面と前記絶縁体の外周面とに挟まれた空間のうち、前記絶縁体の前記外周面と、前記縮内径部または前記パッキンと、の接触部分の先端よりも先端側の部分の体積を体積Vcとする場合に、
(Vv−Vc)≦2000mm3、が満たされる、点火プラグ。
適用例1から3のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記主体金具は、先端側に向かって内径が小さくなる縮内径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向かって外径が小さくなる縮外径部を有し、
前記点火プラグは前記縮外径部と前記縮内径部とに接触するパッキンを備える、または、前記縮外径部は前記縮内径部に直接的に接触し、
前記絶縁体の先端側の一部分は、前記主体金具の先端よりも先端側に配置されており、
前記軸線の方向と垂直な方向に、前記絶縁体のうちの前記主体金具の先端よりも先端側に配置されている部分を投影したときの投影面積を、投影面積Sdとし、
前記絶縁体の前記外周面と、前記縮内径部または前記パッキンと、の接触部分の先端を通り前記軸線の方向に垂直な前記絶縁体の断面積を、断面積Seとする場合に、
Sd/Se≦0.46、が満たされる、点火プラグ。
適用例1から4のいずれかに記載の点火プラグと、前記点火プラグを冷却する冷却液路とを備える内燃機関を制御するための制御システムであって、
前記冷却液路を流れる冷却液の単位時間当たりの流量を制御する流量制御部と、
前記内燃機関の温度を測定する温度センサと、
を備え、
前記流量制御部は、前記温度センサによって測定された温度が閾値以下である場合には、前記温度が前記閾値よりも高い場合と比べて、前記流量を小さくする、
制御システム。
内燃機関であって、
冷却液が流れるための冷却液路と、
点火プラグを取り付けるための取付孔を形成する孔形成部と、
前記取付孔に取り付けられた適用例1から4のいずれかに記載の点火プラグと、
を備え、
前記孔形成部は、前記冷却液路を貫通する前記取付孔を形成し、
前記点火プラグの前記主体金具の一部分は、前記冷却液路内に露出している、
内燃機関。
内燃機関システムであって、
適用例6に記載の内燃機関と、
前記内燃機関を制御するための適用例5に記載の制御システムと、
を備える、
内燃機関システム。
A−1.点火プラグ100の構成:
図1は、一実施形態としての点火プラグ100の断面図である。図中には、点火プラグ100の中心軸CL(「軸線CL」とも呼ぶ)と、点火プラグ100の中心軸CLを含む平らな断面と、が示されている。以下、中心軸CLに平行な方向を「軸線CLの方向」、または、単に「軸線方向」または「前後方向」とも呼ぶ。軸線CLに垂直な方向を、「径方向」とも呼ぶ。中心軸CLに平行な方向のうち、図1における下方向を先端方向Df、または、前方向Dfと呼び、上方向を後端方向Dfr、または、後方向Dfrとも呼ぶ。先端方向Dfは、後述する端子金具40から中心電極20に向かう方向である。また、図1における先端方向Df側を点火プラグ100の先端側と呼び、図1における後端方向Dfr側を点火プラグ100の後端側と呼ぶ。
図2〜図4は、点火プラグのサンプルを用いた評価試験の結果を示す説明図である。図2(A)は、1番から7番のサンプルのそれぞれの構成を示す表である。この表は、各サンプルの、呼び径Dn[mm]と、ネジ長Ls[mm]と、金具接触面積Ss[mm2]と、金具露出面積Sa[mm2]と、絶縁体露出面積Sb[mm2]と、第1面積割合R1(=Ss/(Sa+Sb))と、を示している(カギ括弧内は、単位)。1番から7番のサンプルの間では、Ss、Sa、Sbの少なくとも1つが互いに異なっている。図2(B)は、1番から7番のサンプルのそれぞれのプレイグニションの発生進角AG(以下、単に、発生進角AGとも呼ぶ)を示すグラフである。縦軸は、サンプルの番号を示し、横軸は、発生進角AGを示している。図2(B)では、発生進角AGは、クランク角度で表されており、その単位は、度である。1番から7番のサンプルを用いて、プレイグニションの発生のし難さ(すなわち、耐熱性)が、評価された。
C1.内燃機関:
図9は、一実施形態としての内燃機関600の断面構成を示す概略図である。図中には、1つの燃焼室630の点火プラグ100用の取付孔680を含む一部分が示されている。内燃機関600は、シリンダヘッド610と、シリンダブロック620と、を有している。シリンダブロック620には、シリンダ639が形成されている。シリンダ639内には、ピストン691が配置されている。ピストン691には、コネクティングロッド692の端部が接続されている。図示を省略するが、コネクティングロッド692の反対側の端部は、クランクシャフトに接続されている。
図10(A)は、内燃機関システムの例を示すブロック図である。この内燃機関システム1000Aは、内燃機関600(図9)と、制御システム900Aと、ラジエータ700と、ポンプ730と、流路781〜786と、を含んでいる。制御システム900Aは、流量制御部910Aと、温度センサ750と、を含んでいる。流量制御部910Aは、制御装置500と、バルブ740と、を含んでいる。温度センサ750は、例えば、熱電対である。
図11は、内燃機関の別の実施形態の断面構成を示す概略図である。図9の実施形態との差異は、点火プラグ100aの取付孔680aが、ヘッド流路661aを貫通している点である。取付孔680aとヘッド流路661aと点火プラグ100aと以外の部分の構成は、図9の内燃機関600の対応する部分の構成と同じである。内燃機関600aの要素のうち、図9の内燃機関600の要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。
(1)点火プラグの構成としては、上記の構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、主体金具のうちの内燃機関の取付孔のネジ山に嵌められるネジ部は、図11の主体金具50aのように2つのネジ部57d、57uで構成されていてもよく、3以上のネジ部で構成されていてもよい。いずれの場合も、第1面積割合R1(=Ss/(Sa+Sb))は、図2を参照して説明した好ましい範囲内であることが好ましい。さらに、体積差Dvは、図3を参照して説明した好ましい範囲内であることが好ましい。また、第2面積割合R2は、図4を参照して説明した好ましい範囲内であることが好ましい。また、距離Fは、図7を参照して説明した好ましい範囲内であることが好ましい。ここで、金具接触面積Ssの算出に用いられるネジ部の先端としては、複数のネジ部のうちの最も前方向Df側のねじ部の先端を採用すればよい(例えば、図11の例では、第1ネジ部57dの先端57fd)。また、パラメータSs、Vvの算出に用いられるネジ部の後端としては、複数のネジ部のうちの最も後方向Dfr側のねじ部の後端を採用すればよい(例えば、図11の例では、第2ネジ部57uの後端57ru)。
...第2流路、783...第3流路、784...第4流路、785...第5流路、786...第6流路、791...第1流路、792...第2流路、793...第3流路、794...第4流路、900A、900B...制御システム、910A...流量制御部、1000A、1000B...内燃機関システム、g...ギャップ、CL...中心軸(CL)、Df...先端方向(前方向)、Dfr...後端方向(後方向)
Claims (6)
- 軸線の方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
前記絶縁体の軸孔に配置される中心電極と、
前記主体金具の先端に接続され、前記中心電極と対向する接地電極と、
を備える点火プラグであって、
前記主体金具は、内燃機関の取付孔のネジ山に嵌められるネジ部を有し、
前記主体金具の外周面のうち前記ネジ部の後端から前記ネジ部の先端までの部分の表面積を表面積Ssとし、
前記主体金具のうちの前記内燃機関の燃焼ガスに曝される部分の表面積を表面積Saとし、
前記絶縁体のうち前記燃焼ガスに曝される部分の表面積を表面積Sbとする場合に、
Ss/(Sa+Sb)≧2.6、が満たされ、
前記主体金具は、先端側に向かって内径が小さくなる縮内径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向かって外径が小さくなる縮外径部を有し、
前記点火プラグは前記縮外径部と前記縮内径部とに接触するパッキンを備える、または、前記縮外径部は前記縮内径部に直接的に接触し、
前記絶縁体の先端側の一部分は、前記主体金具の先端よりも先端側に配置されており、
前記軸線の方向と垂直な方向に、前記絶縁体のうちの前記主体金具の先端よりも先端側に配置されている部分を投影したときの投影面積を、投影面積Sdとし、
前記絶縁体の前記外周面と、前記縮内径部または前記パッキンと、の接触部分の先端を通り前記軸線の方向に垂直な前記絶縁体の断面積を、断面積Seとする場合に、
Sd/Se≦0.46、が満たされる、点火プラグ。 - 請求項1に記載の点火プラグであって、
前記主体金具は、先端側に向かって内径が小さくなる縮内径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向かって外径が小さくなる縮外径部を有し、
前記点火プラグは前記縮外径部と前記縮内径部とに接触するパッキンを備える、または、前記縮外径部は前記縮内径部に直接的に接触し、
前記絶縁体の前記外周面と、前記縮内径部または前記パッキンと、の接触部分の先端から、前記主体金具の先端までの、前記軸線の方向の距離をFとする場合に、
F≧5.0mm、が満たされる、点火プラグ。 - 請求項1または2に記載の点火プラグであって、
前記主体金具は、先端側に向かって内径が小さくなる縮内径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向かって外径が小さくなる縮外径部を有し、
前記点火プラグは前記縮外径部と前記縮内径部とに接触するパッキンを備える、または、前記縮外径部は前記縮内径部に直接的に接触し、
前記主体金具のうち前記ネジ部の後端から前記主体金具の先端までの部分である先端側部分を中実と仮定した場合の前記先端側部分の体積を体積Vvとし、
前記主体金具の内周面と前記絶縁体の外周面とに挟まれた空間のうち、前記絶縁体の前記外周面と、前記縮内径部または前記パッキンと、の接触部分の先端よりも先端側の部分の体積を体積Vcとする場合に、
(Vv−Vc)≦2000mm3、が満たされる、点火プラグ。 - 請求項1から3のいずれかに記載の点火プラグと、前記点火プラグを冷却する冷却液路とを備える内燃機関を制御するための制御システムであって、
前記冷却液路を流れる冷却液の単位時間当たりの流量を制御する流量制御部と、
前記内燃機関の温度を測定する温度センサと、
を備え、
前記流量制御部は、前記温度センサによって測定された温度が閾値以下である場合には、前記温度が前記閾値よりも高い場合と比べて、前記流量を小さくする、
制御システム。 - 内燃機関であって、
冷却液が流れるための冷却液路と、
点火プラグを取り付けるための取付孔を形成する孔形成部と、
前記取付孔に取り付けられた請求項1から3のいずれかに記載の点火プラグと、
を備え、
前記孔形成部は、前記冷却液路を貫通する前記取付孔を形成し、
前記点火プラグの前記主体金具の一部分は、前記冷却液路内に露出している、
内燃機関。 - 内燃機関システムであって、
請求項5に記載の内燃機関と、
前記内燃機関を制御するための請求項4に記載の制御システムと、
を備える、
内燃機関システム。
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