JPS61193389A - Electromagnetic force driven spark plug - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野」 本発明は、内燃機関に使用されるスパークプラグに関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a spark plug used in an internal combustion engine.

「従来の技術」 通常、ガソリンエンジン等の内燃機関では、噴霧状のガ
ソリンを空気と混合してシリングへ送り込み、その混合
気を圧縮し点火して爆発せしめて一定の動力を取り出す
仕組になっている。そして、かかる場合の点火装置とし
ては、第８図に示すようなものがある。すなわち、この
ものは、イグニッションスイッチ３１をＯＮにした状態
でエンジンのクランクシャフトを回転させると、コンタ
クトカム３２が作動してコンタクトアーム３３がポイン
ト３４を開成させ、−次コイル３５を流れていた電流を
急に遮断するようになっている。それによって、二次コ
イル３６に相互誘導作用による高電圧（数千ポルトル２
万ポルト）を誘起させ、その高電圧をディストリビュー
タ３７のロータ３８よりサイドターミナル３９および高
圧コード４０を通してスパークプラグ４３に導くように
し、そのスパークプラグの電極間に火花放電を発生させ
るようになっている。``Prior Art'' Normally, in an internal combustion engine such as a gasoline engine, a certain amount of power is extracted by mixing atomized gasoline with air and feeding it into a shilling, compressing the mixture, igniting it, and causing an explosion. There is. In such a case, an ignition device as shown in FIG. 8 is available. That is, when the engine crankshaft is rotated with the ignition switch 31 turned on, the contact cam 32 is activated, the contact arm 33 opens the point 34, and the current flowing through the secondary coil 35 is turned on. is suddenly cut off. This causes the secondary coil 36 to receive a high voltage (several thousand volts) due to mutual induction.
The high voltage is guided from the rotor 38 of the distributor 37 to the spark plug 43 through the side terminal 39 and the high voltage cord 40, and a spark discharge is generated between the electrodes of the spark plug. .

しかして、このような点火装置に使用されるスパークプ
ラグの先行技術として、特開昭５０−５９６３４号に示
すようなものがある。すなわち、このスパークプラグ４
３は、第９図に示すように、絶縁材４４の軸心部に固設
した中心電極４１と、前記絶縁材４４を包持する導電ケ
ース４６の一ト端に一体的に突設され前記中心電極４１
の先端に所足の隙間ｄを介して対抗する鉤形の接地電極
４２とを具備してなるもので、前記中心電Ｍ４１に直結
した端子４７に高電圧を印加することによって、前記両
電極４１．４２間に火花放電を発生させるようになって
いる。As a prior art spark plug used in such an ignition device, there is a spark plug as disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 59634/1983. In other words, this spark plug 4
3, as shown in FIG. 9, the center electrode 41 is fixed to the axial center of the insulating material 44, and the conductive case 46 integrally protrudes from one end of the conductive case 46 that encloses the insulating material 44. Center electrode 41
A hook-shaped ground electrode 42 is provided at the tip of the electrode 42, which faces each other with a sufficient gap d between them.By applying a high voltage to a terminal 47 directly connected to the central electric current M41, It is designed to generate a spark discharge between .42 and 42 seconds.

［発明が解決しようとする問題一点Ｊ しかして、このような従来のものは、火花放電が中心型
８４１の先端で発生するようになっており、その位置が
変化することはない。そのため、エンジンの燃焼室内に
おける燃焼は、その電極間位置、つまり、点火の始まっ
た点より球面状を呈して広がる。ところが、このような
火炎組幅のみによる燃焼では、その燃焼速度を高めるの
が難しく、特に、希薄な混合気で充分な出力を発揮させ
るには、燃焼室に導入する混合気の流れに人為的な乱れ
を与えるなど、種々の１夫が必要となる。[Problem to be Solved by the Invention J] However, in such a conventional device, the spark discharge is generated at the tip of the central mold 841, and its position does not change. Therefore, combustion in the combustion chamber of the engine spreads out in a spherical shape from the position between the electrodes, that is, from the point where ignition begins. However, in combustion using only the width of the flame set, it is difficult to increase the combustion speed. In particular, in order to produce sufficient power with a lean mixture, it is necessary to artificially adjust the flow of the mixture introduced into the combustion chamber. Various types of husbandry are required, such as creating a large amount of disturbance.

本発明は、このような問題点を解消し、燃焼室における
燃焼展開を無理なく迅速化することができるようにした
スパークプラグを提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a spark plug that solves these problems and allows combustion to develop in a combustion chamber easily and quickly.

１問題点を解決するための手段」 本発明は、このような目的を達成するために、第１図に
示すように、火花放電を相当長さを有した対をなす平行
電極（２）、（３）間で発生させ得るようにするととも
に、これら両平行電極（２）、（３）の基端部間にトリ
ガー電極（４）を配設してなるものにしたことを特徴と
する。In order to achieve the above object, the present invention provides a pair of parallel electrodes (2) having a considerable length to prevent spark discharge, as shown in FIG. (3), and a trigger electrode (4) is disposed between the base ends of both parallel electrodes (2) and (3).

し作用」 本発明を、かかる構成とすれば、平行電極（２）、（３
）間に所定の高電圧を印加した状態で、まず、トリガー
電極（４）と一方の平行電極（２）との間に火花放電を
発生させると、それに続いて連鎖的に平行電極（２）、
（３）間に放電現象が生じる。しかして、その放電電流
を持続させると、この平行電極（２）、（３）間の火花
が平行電極（２）、（３）の先端方向へ高速度で移動し
、周囲の混合気へ次々と着火していくのである。　以下
、その原理を第２図に基いて説明する。If the present invention has such a configuration, the parallel electrodes (2) and (3
), a spark discharge is first generated between the trigger electrode (4) and one of the parallel electrodes (2), and then the parallel electrode (2) ,
(3) A discharge phenomenon occurs during the period. However, when the discharge current is maintained, the sparks between the parallel electrodes (2) and (3) move at high speed toward the tips of the parallel electrodes (2) and (3), and are transferred to the surrounding air-fuel mixture one after another. It ignites. The principle will be explained below based on FIG.

第２図は、平行電極（２）、（３）間に火花放電が生じ
ている場合を示している。この放電によって、電極（３
）と電極（２）との間に電流が流れるが、この場合の任
意の点Ｐでは、１フレミング左手の法則」によって、電
極先端方向へ力Ｆが作用する。すなわち、電−極３では
図面の矢印の方向へ、電極３と電極２の間では電極３か
ら電極２の方向へ、そして、電極２では、図面□の矢印
の方向へと電流が流れるが、この電流による磁界は、１
右ねしの法則１によって、紙面の裏から表の方向、つま
り、紙面に対して垂直上方を向いてい氷。よって、任意
□゛の点Ｐには、電極元端方向へ１フレミングの左手の
法則ｊによって力Ｆが作用するので、火花は平行電Ｆｉ
（２）、（３）の基端部から先端方向へと高速度で走る
のである。FIG. 2 shows a case where spark discharge occurs between parallel electrodes (2) and (3). This discharge causes the electrode (3
) and the electrode (2), but at any point P in this case, a force F acts in the direction of the electrode tip according to Fleming's left-hand rule. That is, current flows in the direction of the arrow in the drawing at the electrode 3, from the electrode 3 to the electrode 2 between the electrode 3 and the electrode 2, and in the direction of the arrow in the drawing □ in the electrode 2. The magnetic field due to this current is 1
According to the right-handed rule 1, the ice faces from the back of the paper to the front, that is, perpendicularly upward to the paper. Therefore, since a force F acts on arbitrary point P of □゛ in the direction of the electrode base end according to Fleming's left-hand rule j, the spark is caused by a parallel electric current Fi.
(2) and (3) run at high speed from the proximal end toward the distal end.

この電磁力Ｆは、 Ｆ＝ＩＸＢＸＬ＝ＩＸｇＨＸＬ　［、ＮＪとして表され
る。This electromagnetic force F is expressed as F=IXBXL=IXgHXL [, NJ.

ここに、■：電濠 Ｂ；磁束密度［Ｗ　ｂ　／　ｍ２　Ｊ Ｈ：磁化力　［ＡＴ／ｍ　　Ｊ Ｌ：導体長　［ｍ　］ しかして、電流によって発生する磁化力Ｈは、第３図お
よび第４図を参照して説明すると、θ１−９０°のと、
ころでは、 となる。Here, ■: Electric moat B: Magnetic flux density [W b / m2 J H: Magnetizing force [AT/m J L: Conductor length [m] Therefore, the magnetizing force H generated by the current is as shown in Figures 3 and 3. To explain with reference to Figure 4, when θ1-90°,
By now, it becomes .

平行電極間では導体ＡＢよりＸの点を考えると、である
。そして、 ■。Between parallel electrodes, considering the point X from conductor AB. And ■.

。。５ｏ２＝　　　” ＬＺ　＋（ａ、−ｘ）　１ であるから 故に、’ｉｌ（磁力Ｆによって火花放′市は平行電極（
２）、（３）の先端方向へ高速度で移動するのである。. . 5o2 = ” LZ + (a, -x) 1 Therefore, 'il (magnetic force F causes spark emission to occur at the parallel electrode (
2) and (3), it moves at high speed toward the tip.

そして、この火花放電は、スパークプラグ（１）周囲゛
の混合気を燃焼室中心方向へ次々と点火するので、燃焼
展開を早めるように作用する。Since this spark discharge ignites the air-fuel mixture around the spark plug (1) one after another toward the center of the combustion chamber, it acts to hasten the development of combustion.

Ｌ実施例」 以下、本発明の一実施例を図面な番照して説明する。L Example” An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

この実施例のスパークプラグ１は、第５図に示すように
、絶縁材５に一方の平行電極２と、初期放電発生用のト
リが一電極４とを保持させるとともに、この絶縁材５を
包持する導電ケース６の先端に他方の平１丁電極３を突
設してなるもので、前記両平行電極２．３は、所足の隙
間りを介して平行に対向させである。なお、前記導電ケ
ース６は、エンジンのシリングヘッドに螺着し得るよう
になっている。As shown in FIG. 5, the spark plug 1 of this embodiment has an insulating material 5 holding one parallel electrode 2 and a bird for initial discharge generation, an electrode 4, and also envelops this insulating material 5. The other flat electrode 3 is provided protrudingly from the tip of a conductive case 6, and both parallel electrodes 2.3 are opposed in parallel with a sufficient gap in between. The conductive case 6 is adapted to be screwed onto the engine's sill head.

第６図は、このようなスパークプラグ１−す使用した場
合のエンジン点火装置の電気配線図である。本発明に係
るスパークプラグｌは、エンジンの各気筒宛一本つつ装
置しであるが、この図面では、その内の一本のみを図示
しである。FIG. 6 is an electrical wiring diagram of an engine ignition system when one such spark plug is used. The spark plug l according to the present invention is provided one for each cylinder of the engine, but only one of them is shown in this drawing.

しかして、各スパークプラグｌの一方の平行電極２をデ
ィストリビュータ７を介してず電流供給源たるコンデン
サ８の一方の端子８ａに接続するとともに、他方の平行
電極３を前記コンデンサ８の他方の端子８ｂに＋１ａｋ
Ｍし、このコンデンサ８をバッテリ９に接続したＤＣ−
’ＤＣコン八−メータ１１いて充電するようにしている
。具体的には、各気筒のスパークプラグｌの一方の平行
電極２をディストリビュータ７の各サイトターミナル１
２に接続するとともに、このディストリビュータ７のロ
ータ１３をタイオード１４およびフィルター用のコイル
１５を介して前記コンデンサ８の一方の端子８ａに接続
している。そして、このコンデンサ８の一方の端子８ａ
に前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力端子１１ａをフ
ィルター用コイル１６を介して接続し、このコンデンサ
８をｔｏｏｏｖ〜２０００　Ｖ程度に充電するようにし
ている。Thus, one parallel electrode 2 of each spark plug l is connected to one terminal 8a of a capacitor 8 which is a current supply source without going through the distributor 7, and the other parallel electrode 3 is connected to the other terminal 8b of the capacitor 8. +1ak to
DC-, which connects this capacitor 8 to battery 9
'I use a DC converter 8-meter 11 to charge it. Specifically, one parallel electrode 2 of the spark plug l of each cylinder is connected to each site terminal 1 of the distributor 7.
2, and the rotor 13 of the distributor 7 is connected to one terminal 8a of the capacitor 8 via a diode 14 and a filter coil 15. One terminal 8a of this capacitor 8
The output terminal 11a of the DC-DC converter 11 is connected to the filter coil 16 to charge the capacitor 8 to about 2000 V.

また、前記一方の平行電８ｉ２とトリガー電極４とをタ
イオード１７を介してイグニッションコイル１８の二次
コイル１９に接続している。そして、このイグニッショ
ンコイル１８の一次コイル２１を、イグニッションスイ
ッチ２２およびコンタクトアームーカ２３を直列に接続
してなる低圧電源回路２４に介挿している。Further, the one parallel current 8i2 and the trigger electrode 4 are connected to the secondary coil 19 of the ignition coil 18 via a diode 17. The primary coil 21 of this ignition coil 18 is inserted into a low voltage power supply circuit 24 formed by connecting an ignition switch 22 and a contact arm 23 in series.

次いで、この実施例の作動を説明する。イグニッション
スイッチ２２がＯＮの状態で、エンジンのクランク軸が
回転し、コンタクトアームーカ２３のコンタクトカム２
５がコンタクトアーム２６を押圧してポイント２７を開
成させると、二次コイ　−ル１９に相互誘導作用によっ
て高電圧が誘起される。そして、その電圧がディストリ
ビュータフを介して一方の平行電極２とトリガー電極４
との間に印加され、それら両電極２．４間に初期放電を
起さしめる。このようにトリガー電極４を設ける理由は
次のようである。すなわち、平行電極のみを設けた場合
には、初期放電を開始する位置が決らず放電が不安定に
なることが考えられるため、トリガー電ｉ４と一方の平
行電極２との間に初期放電を発生させ、それによって本
格的な火花放電を誘発させるようにしているのである。Next, the operation of this embodiment will be explained. When the ignition switch 22 is in the ON state, the engine crankshaft rotates and the contact cam 2 of the contact arm 23 is turned on.
5 presses the contact arm 26 to open the point 27, a high voltage is induced in the secondary coil 19 by mutual induction. Then, the voltage is applied to one parallel electrode 2 and the trigger electrode 4 through the distributor tough.
is applied between the two electrodes 2.4 to cause an initial discharge between the two electrodes 2.4. The reason for providing the trigger electrode 4 in this way is as follows. In other words, if only parallel electrodes are provided, the initial discharge is likely to be unstable because the starting position is not determined, so the initial discharge is generated between the trigger electrode i4 and one of the parallel electrodes 2. This is to induce a full-scale spark discharge.

この場合のポイント２７のＯＮ・ＯＦＦ状態と、二次コ
イル１９に発生する高電圧との経時的関係を第７図に示
している。FIG. 7 shows the relationship over time between the ON/OFF state of point 27 and the high voltage generated in the secondary coil 19 in this case.

このようにして、トリガー電極４と一方の平行電極２ど
の間に初期放電が発生すると、それに誘発されて前記内
子行電極２．３の基端部間に火花放電が発生する。すな
わち、初期放電が発生した時点では、前記内子行電極２
．３間には、コンデンサ８により１００ＯＶ〜２０００
Ｖ程度の電圧が印加されるため、その初期放電に誘起さ
れて、前記内子行電極２．３間に本格的な火花放電が開
始される。しかして、この火花放電は、前記コンデンサ
８に蓄積されていた電気エネルギを放出することにより
励起されるものであり、極短時間ではあるが持続的に発
生する。そのため、この火花放電部分は、第２図〜第４
図に基いて説明した原理によって、電８ｉ２．３の先端
方向に高速度で移動し、その周囲に存在する混合気に次
々に点火していく。しかして、その放電電流や放電時間
は、前記コンデンサ８の容量調整等によって、制御する
ことができる。なお、前記コンデンサ８は、ディストリ
ビュータ７のロータ１３が隣接するサイドターミナル１
２に対応する位置に到達するまでの期間中に充電される
。In this way, when an initial discharge occurs between the trigger electrode 4 and one of the parallel electrodes 2, a spark discharge is induced between the base ends of the inner row electrodes 2.3. That is, at the time when the initial discharge occurs, the inner row electrode 2
．． 3 between 100OV and 2000V by capacitor 8.
Since a voltage of about V is applied, a full-scale spark discharge is started between the inner row electrodes 2 and 3 induced by the initial discharge. This spark discharge is excited by releasing the electrical energy stored in the capacitor 8, and occurs continuously, albeit for a very short time. Therefore, this spark discharge part is
According to the principle explained based on the figure, it moves at high speed toward the tip of the electric 8i2.3, and ignites the air-fuel mixture existing around it one after another. Therefore, the discharge current and discharge time can be controlled by adjusting the capacitance of the capacitor 8, etc. Note that the capacitor 8 is connected to the side terminal 1 adjacent to the rotor 13 of the distributor 7.
It is charged during the period until it reaches the position corresponding to 2.

したがって、このようなスパークプラグｌ〒あれば、前
記平行電極２．３を、例えば、燃焼室の立体的中ｌＩｉ
＞に向けて配設しておけば、平行電極２．３の基端部分
で発生した火花が、燃焼室の中心に向かって放出される
ことになり、燃焼室内における燃焼展開を迅速化するこ
とができる。したがって、燃焼効率を無理なく向上させ
ることが可能となり、希薄な混合気を用いて経済的な運
転を行なうことができる。また、いわゆるノッキング現
象は、プラグの点火からめ正しい火炎の広がりによる燃
焼ではなく、未燃焼混合気部分が断熱圧縮により突然自
然発火し急激に燃焼し爆発して生じるものであるため、
本スパークプラグｌを用いて、火炎を高速で定らせて混
合気に点火するようにすれば、このような小止発火によ
るノッキングの発生を有効に防１１−することもできる
。したがって、無理なくエンジンの圧縮比を高゛めるこ
とが可能となり、この点からも、燃焼効率を有効に向上
させることができる。Therefore, if such a spark plug exists, the parallel electrode 2.3 can be placed, for example, in the three-dimensional center of the combustion chamber.
> If the parallel electrodes 2.3 are arranged toward the base end, the sparks generated at the base end of the parallel electrodes 2.3 will be emitted toward the center of the combustion chamber, which will speed up the development of combustion within the combustion chamber. I can do it. Therefore, it is possible to improve the combustion efficiency without difficulty, and economical operation can be performed using a lean air-fuel mixture. In addition, the so-called knocking phenomenon does not occur due to proper flame spread from the ignition of the plug, but rather occurs when the unburned mixture suddenly ignites spontaneously due to adiabatic compression, combusts rapidly, and explodes.
By using the present spark plug 1 to ignite the air-fuel mixture by establishing a flame at high speed, it is possible to effectively prevent knocking caused by such temporary ignition. Therefore, the compression ratio of the engine can be increased without difficulty, and from this point of view as well, the combustion efficiency can be effectively improved.

なお、電極の長さや形状は、前記実施例のものに限定さ
れないのは勿論であり、本発明のｓｌ旨を逸脱しない範
囲で種々変形が可能である。It should be noted that the length and shape of the electrodes are, of course, not limited to those of the embodiments described above, and can be modified in various ways without departing from the spirit of the present invention.

Ｅ発明の効果」 以上詳述したように、本発明は、発生させた火花を移ｉ
させながら燃焼室内の混合気に点火することができるよ
うにしているので、燃焼室内の燃焼展開の迅速化を図っ
て燃焼効率を無理なく有効に向上させるのに役立つ電磁
力駆動型スパークプラグを提供できるものである。E.Effects of the Invention As detailed above, the present invention has the advantage of transferring generated sparks.
The electromagnetic force-driven spark plug is capable of igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber while causing combustion, thereby speeding up the development of combustion within the combustion chamber and helping to reasonably and effectively improve combustion efficiency. It is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

＄１図は、本発明を明示するための構成説明図、第２図
〜第４図は本発明の詳細な説明する説明図である。第５
図は、本発明の一実施例を示す部分断面図、第６図は同
実施例を示す回路説明図、゛第７図は同実施例にｉける
ポインの開閉と二次コイルに発生する電圧との関係を示
す図である。第８図および第９図は従来例を示し、第８
図、は配線図、第９図はスパークプラグの断面図である
。 ｌ・゛・・スパークプラグ ２．３・Φ・平行電極 ４・・・トリガー電極Figure $1 is a configuration explanatory diagram for clearly explaining the present invention, and Figures 2 to 4 are explanatory diagrams for explaining the present invention in detail. Fifth
The figure is a partial sectional view showing one embodiment of the present invention, Figure 6 is a circuit explanatory diagram showing the same embodiment, and Figure 7 is the opening/closing of point i and the voltage generated in the secondary coil in the same embodiment. FIG. 8 and 9 show conventional examples;
9 is a wiring diagram, and FIG. 9 is a sectional view of the spark plug. l・゛・・Spark plug 2.3・Φ・Parallel electrode 4・・Trigger electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 相当長さを有した対をなす平行電極と、これら両平行電
極の基端部間に配設した初期放電発生用のトリガー電極
とを具備してなることを特徴とする電磁力駆動型スパー
クプラグ。An electromagnetically driven spark plug comprising a pair of parallel electrodes having a considerable length and a trigger electrode for generating an initial discharge disposed between the base ends of these parallel electrodes. .