JPH0311508B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は点火栓のスパークにより点火してシリ
ンダ内の混合ガスを燃焼させる内燃機関の混合ガ
ス燃焼方法に関する。

「従来の技術」 従来の基本的な点火方法は第１図に示す如く機
関のシリンダ上部に設けた点火栓の中心電極１の
一端と、金属製固定部３に溶着され、かつＬ字状
に折曲げた端面長方形の四角棒状の接地電極２の
一端とを対向するようにして、これら各一端間に
適当なプラグギヤツプＬ１（通常0.7mm）を設け、
機関の運転に際して適時中心電極１に陶磁製絶縁
体４を介して設けるターミナル５から通電するこ
とによりプラグギヤツプＬ１にスパークを発生せ
しめ、シリンダ内の混合ガスに点火爆発させてい
た。

「発明が解決しようとする問題点」 このような点火方法において、従来は第２図及
び第３図に示す如く、Ｌ字状に折曲げた長方形の
接地電極１２はそれぞれ溶着された固定部１３か
ら中心電極１１に対向する先端までを連続した平
板で形成し、各電極１１，１２間のスパークによ
りスパーク発生位置１Ａの混合ガスを燃焼させ、
ピストン側１Ｂに延焼させていた。

前記従来技術では、点火直後の初期燃焼を除い
てシリンダ内混合ガスは乱流燃焼となり、火炎が
ある程度まで発達した後は延焼ガスの乱流に比例
して燃焼速度が加速されるが、点火直後の初期の
燃焼段階において、火炎の発達がある程度大きく
成長するまでの初期の燃焼速度が遅く、そのため
点火時期から燃焼終期に至る全体の燃焼時間の短
縮を容易に図り得ないもので、このことにより燃
焼速度を早めて機関効率を高め、燃費を向上させ
ることが難しい等の問題であつた。

また、米国特許第1537586号明細書に示す如く、
炭化物の附着などの防止を目的とし、接地電極の
スパーク発生側面を山形に突出させて傾斜面を形
成すべく、断面形状がＶ字形の屋根状に接地電極
を形成した技術があつたが、接地電極のピストン
側の面にＶ字形の溝が形成されるも、シリンダ内
部混合ガスの一部として、そのＶ字形の溝内部で
混合ガスが燃焼するだけであると共に、実開昭53
−87331号公報に示す如く、接地電極の周囲から、
またガス孔を通じて、接地電極のシリンダ側の混
合ガスを燃焼させる技術もあつたが、接地電極の
スパーク発生側におけるガス孔の開口縁を窪ませ
ているから、窪ませたスパーク発生側の面でプラ
グギヤツプの火炎核が反撥してガス孔と異なる方
向（中心電極方向）に伝播を促進するだけであ
り、プラグギヤツプの火炎がある程度大きく成長
するまでの初期の燃焼速度を早める作用が得られ
るものではないから、点火時期から燃焼終期に至
る全体の燃焼時間の短縮を容易に図り得ないもの
であつた。

「問題点を解決するための手段」 然るに、本発明は、中心電極先端に接地電極を
対設させ、これらの間にスパークを発生させてシ
リンダ内混合ガスに点火する燃焼方法において、
プラグギヤツプとシリダの間にシリダよりも小容
積に形成していてプラグギヤツプに対し可及的に
短距離で連通させる形状であつて供給する混合ガ
スによつて残存する燃焼ガスが排出される形状の
燃焼集中部を設け、スパークの発生によりプラグ
ギヤツプに形成される火炎核を第１の種火とし、
前記燃料集中部の混合ガスを、前記第１の種火に
より、前記燃料集中部に比べて大容積のシリンダ
内の混合ガスよりも早期に燃焼させ、前記燃料集
中部にプラグギヤツプの火炎核よりも大きな火力
の第２の種火を形成し、該第２の種火によりシリ
ンダ内の混合ガスを速燃焼させることを特徴とす
るものである。

「作用」 従つて、スパーク発生から火炎が乱流により加
速膨張するまでの初期の燃焼時期において、シリ
ンダ内混合ガスに比して少量であるから速く燃焼
する燃料集中部の混合ガスを、火力の大きな第２
の種火として用いるから、シリンダ内における混
合ガスの初期燃焼の時間短縮を容易に図ることが
でき、ピストンの圧縮工程中における混合ガスの
燃焼時間を短縮し、圧縮工程におけるエネルギー
損失を減少させて内燃機関の効率を向上させ、燃
料費量を減少し得るに至つたものであり、前記各
電極間のスパークに比べて火力が強い燃料集中部
の燃焼ガスの膨出によい点火直後の初期の延焼速
度を著しく加速し得、従来に比べてシリンダ内混
合ガスの初期の燃焼時間を容易に短縮し得、シリ
ンダ内混合ガスを従来よりも速い延焼速度で燃焼
させて高い燃焼効率と極めて優れた燃費を得られ
るものである。

「実施例」 以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明
する。第４図乃至第７図は本発明の一実施例を示
すものであり、Ｌ字状に折曲げた接地電極３２は
その一端を中心電極３１の一端に対向させ、これ
ら各一端間に適当なプラグギヤツプを形成する一
方、接地電極３２の他端を固定部３３に溶着固定
している。

この接地電極３２にはプラグギヤツプ近傍であ
るスパーク発生位置３Ａとピストン側３Ｂとを貫
通する複数のガス孔３６…を開設しており、また
接地電極３２はＬ字状の先端側において長手方向
両側をピストン側３Ｂへ夫々折曲部３７，３７を
形成し、前記複製のガス孔３６…のピストン側３
Ｂ開口部側に、ガス孔３６…に連通してピストン
側３Ｂへ開放する燃料集中部３９を設ける一方、
前記接地電極３２の両側折曲部３７，３７のスパ
ーク発生位置３Ａ側とピストン側３Ｂとに、下
（ピストン側）へ傾斜するテーパ面３８，３８を
夫々形成しているもので、前記中心電極３１の軸
方向に対して直交させる接地電極３２の幅をこの
厚みより大きく形成し、前記中心電極３１の軸方
向に貫通させるガス孔３６を中心電極３１に対設
させる接地電３２面の短手方向略中央に設けると
共に、前記中心電極３１に対設する接地電極３２
の長手方向両側縁をピストン側３Ｂに折曲げて折
曲部３７，３７を形成し、前記中心電極３１に対
向する接地電極３２面を台形凸状に、またそれと
反対側の接地電極３２面を台形凹状に、接地電極
３２長手方向に連続して夫々形成し、前記接地電
極３２の台形凹状面で囲むピストン側３Ｂの燃料
集中部３９を前記ガス孔３６によりスパーク発生
側３Ａに連通させる一方、前記接地電極３２の台
形凸状面の平坦部幅よりもガス孔３６の内径を小
さく形成したものである。

本実施例は上記の如く構成するもので、前記中
心電極３１と接地電極３２間のプラグギヤツプに
スパークを発生させることにより、そのプラグギ
ヤツプの混合ガスが燃焼し、接地電極３２のスパ
ーク発生側３Ａにおける燃焼ガスが台形凸状面で
ある折曲部３７のテーパ面３８に反発して乱流拡
散し、スパーク発生側３Ａにおける点火初期の燃
焼速度を加速すると共に、火力の小さな第１の種
火であるスパーク発生と殆んど同時に、ガス孔３
６を経て燃料集中部３９内の混合ガスを燃焼させ
る。

前記集中部３９における混合ガスはシリンダ内
混合ガスに比して小容量であるから極めて短時間
に燃焼し、その燃焼の開始と共に、発生する膨張
した高圧の延焼ガスは、前記燃料集中部３９を形
成する接地電極３２の台形凹状の折曲部３７の底
面及びテーパー面３８に制限されて、これに反撥
し、高圧力は速さとなつて、ピストン側３Ｂとシ
リンダ内側面の方向に燃焼しつゝ強力な火力を有
する第２の種火となつて膨出延焼し、点火初期に
おける火炎伝搬速度を加速して混合ガスの初期燃
焼を早期に完了し、点火初期から燃焼終期に至る
全体の燃焼時間を短縮することができたものであ
る。

上記のように、中心電極３１と接地電極３２の
間にスパークが発生して混合ガスに点火されたと
き、接地電極３２に設けた燃料集中部３９の混合
ガスにもスパーク発生と殆んど同時にガス孔３６
より点火されて燃焼が始まるもので、これをスロ
ーモーシヨンで述べるならば、燃焼開始の時点に
おいて、殆んど同時に混合ガスの延焼により燃料
集中部３９に膨張ガスが生じ、その膨張圧力は燃
料集中部３９の底面及び両側斜面に制限されて燃
焼ガスの膨出速度を加速することになり、開口さ
れたピストン側３Ｂ方向と接地電極３２の長手方
向の両側開口部方向に、燃料集中部３９の未燃焼
混合ガスと共にこれを燃焼し乍ら膨出して延焼す
る。

即ち、スパーク発生が第１の種火とするなら
ば、この種火によつて点火された燃料集中部３９
の混合ガスはシリンダ内混合ガスに比して少量で
あるから燃焼も速くて燃焼ガスの膨張力で加速さ
れて膨出した強力な火力を有する第２の種火とな
つて延焼し、極めて素早くシリンダ内混合ガスを
速燃焼することができるもので、例えばライタの
火打石のスパークでは火力が弱いが、ライタのガ
スに火を移すことで火力を増すことができ、これ
と似て燃料集中部３９の機能も、火力に火炎伝搬
の加速力を加えるものであつて、これにより燃焼
室内の混合ガスを速燃焼するので、パワーアツプ
となつて効率を向上して省燃費を得ることができ
る。

前記から明らかなように、中心電極３１先端に
接地電極３２を対設させ、これらの間にスパーク
を発生させてシリンダ内混合ガスに点火する燃焼
方法において、プラグギヤツプとシリンダの間に
シリンダよりも小容積に形成していてプラグギヤ
ツプに対し可及的に短距離で連通させる形状であ
つて供給する混合ガスによつて残存する燃焼ガス
が排出される形状の燃焼集中部３９を設け、スパ
ークの発生によりプラグギヤツプに形成される火
炎核を第１の種火とし、前記燃料集中部３９の混
合ガスを、前記第１の種火により、前記燃料集中
部３９に比べて大容積のシリンダ内の混合ガスよ
りも早期に燃焼させ、前記燃料集中部３９にプラ
グギヤツプの火炎核よりも大きな火力の第２の種
火を形成し、該第２の種火によりシリンダ内の混
合ガスを速燃焼させるものである。

而してガソリン用往復内燃機関において、省燃
費効果を得るためにはシリンダ内混合ガスを速く
燃焼することが最良の手段の一つであり、その理
想は機関運転中、圧縮行程の終り、上死点の近く
において点火と同時に燃焼し燃焼ガスが最高圧と
なつて作用行程に移行することであるが、現時点
において如何に混合ガスの可燃性が優れていて
も、燃焼には若干の時間が必要であつて、それは
不可能であるから、現在のガソリン用内燃機関に
おいては、圧縮行程でピストンが上死点に到達す
る以前に点火時間を調整設定し、スパークが発生
して点火されてシリンダ内混合ガスの燃焼が始ま
り、圧縮行程でピストンが上死点に達した時に燃
焼ガスが最高圧になつて作用行程に移行するよう
に設定されているが、点火された時点から上死点
に至る間において混合ガスの燃焼によつて生じる
燃焼ガス膨張圧力に対抗してピストンが移動して
最高圧を得るから、その燃焼ガス圧力の抵抗に要
するエネルギーは内燃機関の出力損失となるもの
で、本発明の発想はこの出力損失を減少するため
に燃料集中部３９を設け、その機能によつて第２
の種火として延焼速度の加速力と、強力な火力を
有する延焼ガスを発生してシリンダ内混合ガスの
早期燃焼を可能にしたものであつて、このように
速燃作用を有する故に点火時期も従来の点火方法
に比して、それを遅らせる必要があり又可能であ
つて、また希薄混合ガスの使用も可能となり、こ
れらの機関の調整により、点火されてから上死点
の最高圧に至る間に燃焼し膨張するガス圧の抵抗
によるエネルギーの損失を減少させ、機関効率を
向上し省燃費を達成し得たものである。

「発明の効果」 以上実施例から明らかなように本発明は、中心
電極３１先端に接地電極３２を対設させ、これら
の間にスパークを発生させてシリンダ内混合ガス
に点火する燃焼方法において、プラグギヤツプと
シリンダの間にシリンダよりも小容積に形成して
いてプラグギヤツプに対し可及的に短距離で連通
させる形状であつて供給する混合ガスによつて残
存する燃焼ガスが排出される形状の燃焼集中部３
９を設け、スパークの発生によりプラグギヤツプ
に形成される火炎核を第１の種火とし、前記燃料
集中部３９の混合ガスを、前記第１の種火によ
り、前記燃料集中部３９に比べて大容積のシリン
ダ内の混合ガスよりも早期に燃焼させ、前記燃料
集中部３９にプラグギヤツプの火炎核よりも大き
な火力の第２の種火を形成し、該第２の種火によ
りシリンダ内の混合ガスを速燃焼させるもので、
スパーク発生から火炎が乱流により加速膨張する
までの初期の燃焼時間において、シリンダ内混合
ガスに比して少量であるから速く燃焼する燃料集
中部３９の混合ガスを、火力の大きな第２の種火
として用いるから、シリンダ内における混合ガス
の初期燃焼の時間短縮を容易に図ることができ、
ピストンの圧縮工程中における混合ガスの燃焼時
間を短縮し、圧縮工程におけるエネルギー損失を
減少させて内燃機関の効率を向上させ、燃料消費
量を減少させることができたものであり、前記各
電極３１，３２間のスパークにより形成する第１
の種火に比べて火力が強い燃料集中部３９の第２
の種火の膨出により点火直後の初期の延焼速度を
著しく加速することができ、従来に比べてシリン
ダ内混合ガスの初期の燃焼時間を容易に短縮で
き、シリンダ内混合ガスを従来よりも速い延焼速
度で燃焼されることができて高い燃焼効率と極め
て優れた燃費を得ることができるものである。

以上の如く本発明は、点火の初期に燃焼して発
生する混合ガスの膨張力を制限し、これを延焼ガ
スの加速力として利用して、未燃焼のシリンダ内
混合ガスの方向に膨出させて、シリンダ内混合ガ
スを著しく速く燃焼する効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す全体の断面図、第２図は
その要部の拡大断面図、第３図は第２図の底面視
図、第４図は本発明の一実施例を示す要部の拡大
断面図、第５図は第４図の底面視図、第６図は第
４図のＣ−Ｃ線視拡大図、第７図は第４図のＤ−
Ｄ線矢視断面図である。 ３１……中心電極、３２……接地電極、３９…
…燃料集中部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中心電極３１先端に接地電極３２を対設さ
   せ、これらの間にスパークを発生させてシリンダ
   内混合ガスに点火する燃焼方法において、プラグ
   ギヤツプとシリンダの間にシリンダよりも小容積
   に形成していてプラグギヤツプに対し可及的に短
   距離で連通させる形状であつて供給する混合ガス
   によつて残存する燃焼ガスが排出される形状の燃
   料集中部３９を設け、スパークの発生によりプラ
   グギヤツプに形成される火炎核を第１の種火と
   し、前記燃料集中部３９の混合ガスを、前記第１
   の種火により、前記燃料集中部３９に比べて大容
   積のシリンダ内の混合ガスよりも早期に燃焼さ
   せ、前記燃料集中部３９にプラグギヤツプの火炎
   核よりも大きな火力の第２の種火を形成し、該第
   ２の種火によりシリンダ内の混合ガスを速燃焼さ
   せることを特徴とする内燃機関の混合ガス燃焼方
   法。