CN109312709A - 内燃机的点火装置 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的点火装置,内燃机在汽缸体(11)的汽缸(12)内能够往复移动地容纳有活塞(13),并且在汽缸体(11)的上部配置有汽缸盖(14),其包括:外壳(21),其被安装在汽缸盖(14)上;绝缘子(22),其被容纳保持在外壳(21)内;柱状的中心电极(24),其上端侧被容纳在绝缘子(22)中,并且使其下端侧从绝缘子(22)露出并向汽缸(12)内突出;以及凹孔(25),其被从活塞(13)的顶面沿活塞轴向凹陷设置,并且在活塞(13)的上止点间隔预定的空隙地容纳中心电极(24)的至少一部分,当对中心电极(24)施加电压时,在其内表面与中心电极(24)的外表面之间,产生火花放电。

Description

内燃机的点火装置
技术领域
本公开涉及内燃机的点火装置,尤其是,涉及包括火花塞的内燃机的点火装置。
背景技术
一般而言,这种火花塞包括:外壳,其被安装在汽缸盖上;绝缘子,其被容纳保持在外壳中;中心电极,其从绝缘子突出;以及接地电极,其被弯曲形成为大致“L”字状并与中心电极的顶端部相对。
在这种火花塞中,通过对中心电极施加电压来在中心电极与接地电极的空隙(以下,亦称间隙(gap))中产生火花放电,从而使混合气点火(例如,参照专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-062865号公报
专利文献2:日本特开2014-175094号公报
发明内容
发明要解决的课题
另外,在上述火花塞中,为了提高混合气的点火性,需要提高火花放电的电弧能以促使在间隙中形成较大的火焰核心。此外,在使EGR(Exhaust Gas Recirculation:排气再循环)率上升以谋求提高废气排放性能时,为了有效地防止引擎失火,需要提高对中心电极施加的电压值。
然而,因为产生火花放电的中心电极的顶端部为微小形状,所以会产生如下问题:当高电力集中在这种顶端部时,因磨损的进展而导致间隙被扩张,容易失火。
本公开的技术的目的在于通过抑制高电力的集中所导致的中心电极的磨损来有效地提高点火性。
用于解决课题的手段
本公开的技术为一种在汽缸体的汽缸内能够往复移动地容纳有活塞,并且在上述汽缸体的上部配置有汽缸盖的内燃机的点火装置,其特征在于,包括:外壳,其被安装在上述汽缸盖上;绝缘子,其至少一部分被容纳保持在上述外壳内;柱状的中心电极,其上端侧被容纳在上述绝缘子中,并且使其下端侧从上述绝缘子露出并向上述汽缸内突出;以及凹孔,其被从上述活塞的顶面沿活塞轴向凹陷设置,并且在上述活塞的上止点间隔预定的空隙地容纳上述中心电极的至少一部分,当对上述中心电极施加电压时,在其内表面与上述中心电极的外表面之间,产生火花放电。
此外,优选的是,上述凹孔包含从上述活塞的顶面沿活塞轴向凹陷的筒孔部,该筒孔部在上述活塞处于比上止点靠提前角侧的预定的曲柄角度位置时,容纳上述中心电极的至少一部分,当对上述中心电极施加电压时,在其内表面与上述中心电极的外表面之间,产生火花放电。
此外,优选的是,上述凹孔进一步包含从上述筒孔部的下端半球状地凹陷的球状孔部,当上述活塞到达上止点时,上述中心电极的下端位于上述筒孔部与上述球状孔部的边界,当对上述中心电极施加电压时,在上述筒孔部或上述球状孔部中的至少一者的内表面与上述中心电极的外表面之间,会产生火花放电。
此外,也可以是,面对上述汽缸的上述汽缸盖的下表面被形成为平坦状,并且在上述活塞的顶面的除了上述凹孔以外的其它部分形成有凹部。
此外,也可以是,上述凹部被环状地凹陷设置在上述活塞的顶面的周边。
此外,也可以是,上述凹孔被形成为:在上述活塞处于比上述上止点靠提前角侧的预定的曲柄角度位置时,容纳上述中心电极的至少下端部,而不容纳上述绝缘子的下端部,在上述活塞的上述上止点,容纳上述中心电极的至少一部分与上述绝缘子的上述下端部这两者。
也可以是,上述凹孔包含从上述活塞的顶面沿活塞轴向凹陷的筒孔部、以及从上述筒孔部的下端半球状地凹陷的球状孔部,上述筒孔部的深度被设定为如下的长度:在上述活塞处于比上述上止点靠提前角侧的预定的曲柄角度位置时,上述中心电极的下端部被容纳在上述筒孔部的上端侧,进而,在上述活塞到达了上述上止点时,上述中心电极的上述下端部的顶端位于上述筒孔部与上述球状孔部的边界附近。
也可以是,上述筒孔部的孔径被形成为大于上述绝缘子的下端部的外径,上述球状孔部的半径被设定为上述筒孔部的孔径的约1/2的值。
发明效果
根据本公开的技术,能够通过抑制高电力的集中所导致的中心电极的磨损来有效地提高点火性。
附图的简要说明
图1是表示本公开的一个实施方式的内燃机的点火装置的示意性的部分剖视图。
图2是说明本公开的一个实施方式的内燃机的点火装置的主要部分的示意性的部分剖视图。
图3是说明在本公开的一个实施方式的内燃机的点火装置中,在提前角侧的预定的曲柄角度位置对燃烧室内的混合气进行点火的状态的示意图。
图4是说明在本公开的一个实施方式的内燃机的点火装置中,在活塞的压缩上止点附近对燃烧室内的混合气进行点火的状态的示意图。
图5是表示其它实施方式的内燃机的点火装置的示意性的部分剖视图。
图6是表示其它实施方式的内燃机的点火装置的示意性的部分剖视图。
具体实施方式
以下,基于附图,说明本公开的一个实施方式的内燃机的点火装置。对于相同的部件标注有相同的符号,它们的名称及功能也是相同的。因此,不再重复关于它们的详细说明。
如图1所示,在引擎10的汽缸体11中,在汽缸12内可往复移动地容纳有活塞13。此外,在汽缸体11的上部,利用未图示的汽缸盖螺栓固定有汽缸盖14。
在汽缸盖14上,设置有进气口15及排气口16。此外,在汽缸体14上,设置有向进气口15内喷射燃料(汽油或LPG、LNG、CNG等天然气)的喷射器30。此外,在汽缸盖14上,设置有通过开闭动作将混合气从进气口15导入到燃烧室17内的进气阀18、以及通过开闭动作将废弃从燃烧室17内导出到排气口16内的排气阀19。此外,形成燃烧室17的上壁的汽缸盖14的下表面被设为大致平坦状,在其中心部穿设有用于安装火花塞20的内螺纹孔14A。
接着,基于图2,说明火花塞20的详细构成。本实施方式的火花塞20至少包括外壳21、绝缘子22、连接端子23、以及中心电极24。
外壳21被形成为大致圆筒状,在其上端侧,设置有比汽缸盖14的内螺纹孔14A大径的六角部21A。此外,在外壳21的下端侧,设置有与内螺纹孔14A螺合的外螺纹部21B。进而,在外壳21的六角部21A与外螺纹部21B之间,设置有将汽缸盖14与外壳21的间隙密封的未图示的密封垫。
绝缘子22被形成为大致圆筒状,并以使其上端部22B及下端部22A从外壳21中露出的状态,将除了上端部22B及下端部22A这两者以外的其它部分容纳保持在外壳21的筒内。绝缘子22的下端部22A向燃烧室17内突出。此外,在绝缘子22的上端部22B上,保持有连接端子23。
连接端子23的下端侧被容纳在绝缘子22的筒内,并且使其上端侧从绝缘子22突出。在连接端子23的上端侧,经由未图示的电缆而连接有外部电源。此外,连接端子23的下端侧经由未图示的中轴等而被电连接在中心电极24的上端侧。
中心电极24被形成为比一般的火花塞的电极更为大径的大致圆柱状,除了其下端部24A以外的其它部分被容纳保持在绝缘子22的筒内。即,中心电极24的下端部24A被设置为:从绝缘子22的下端部22A沿汽缸12的轴向向燃烧室17内的活塞13顶面的大致中心部突出。
在本实施方式中,在活塞13上,设置有将其顶面的周边向外侧面斜向切除而形成的环状凹部26。进而,在活塞13的大致中心部上,凹陷设置有能够容纳向燃烧室17内突出的中心电极24的下端部24A的接地电极凹孔25。
更详细而言,接地电极凹孔25包括:筒孔部25A,其从活塞13顶面的大致中心部沿活塞轴向以预定的深度圆筒状地凹陷;以及球状孔部25B,其从筒孔部25A的下端半球状地凹陷。
筒孔部25A的孔径(直径)D被形成为略大于该下端部24A的外径,使得在活塞13位于上止点时,一边在其内部容纳绝缘子22的下端部22A及中心电极24的下端部24A,一边在其内周面与中心电极24的下端部24A外周面之间确保微小的空隙G。即,在筒孔部25A的孔径具有第1直径,中心电极24的下端部24A具有第2直径的情况下,第1直径被设定为大于第2直径。此外,筒孔部25A的孔径(直径)D被形成为略大于绝缘子22的下端部22A的外径。即,在绝缘子22的下端部22A具有第3直径的情况下,第1直径被设定为大于第3直径。在图4的例子中,第1直径被设定为大于第2直径及第3直径。关于空隙G,优选的是,被设定为与一般的火花塞的间隙(中心电极与接地电极的空隙)大致相同的值。关于球状孔部25B的半径R,优选的是,被设定为筒孔部25A的孔径D的一半(1/2)的值。
筒孔部25A的深度L被设定为如下的长度:在活塞13处于到达上止点前的提前角侧的预定的曲柄角度位置(例如,约25~30度)时,中心电极24的下端部24A被容纳在筒孔部25A的上端侧(参照图3),进而,在活塞13到达了上止点时,中心电极24的下端部24A顶端位于筒孔部25A与球状孔部25B的边界(参照图4)。即,在活塞13的上止点前后的预定的曲柄角度范围内,中心电极24的下端部24A被可靠地容纳在接地电极凹孔25内。
接着,基于图3、图4,说明本实施方式的内燃机的点火装置的作用效果。
图3是说明在引擎10高负荷运转时等使点火定时提前的情况下,在提前角侧的预定的曲柄角度位置(例如,约25~30度)对燃烧室17内的混合气进行点火的状态的图。当活塞13到达比上止点靠提前角侧的预定的曲柄角度位置(例如,约25~30度)时,中心电极24的下端部24A会成为被容纳在接地电极凹孔25的筒孔部25A内的上端侧的状态。当在该状态下从未图示的外部电源经由连接端子23而对中心电极24施加高电压时,在中心电极24的外周面与筒孔部25A的内周面之间会产生多个火花放电,混合气会被有效地点火。
如此,通过在面积较大的中心电极24的外周面与围绕其的筒孔部25A的内周面之间产生多个火花放电,从而防止中心电极24的极部的电力集中。由此,中心电极24的磨损所导致的间隙扩大被有效地抑制,从而能够可靠地提高提前角时的点火性能。
图4是说明在活塞13的压缩上止点附近,对燃烧室17内的混合气进行点火的状态的图。当活塞13到达压缩上止点附近时,中心电极24的下端部24A会成为其整体被容纳在接地电极凹孔25内的状态。当在该状态下从未图示的外部电源经由连接端子23而对中心电极24施加高电压时,在中心电极24的外周面与接地电极凹孔25(筒孔部25A及球状孔部25B)的内周面之间会产生多个火花放电,混合气会被有效地点火。
如此,通过在面积较大的中心电极24的外周面与围绕其的接地电极凹孔25(筒孔部25A及球状孔部25B)的内周面之间产生多个火花放电,从而与上述的提前角时同样,会防止中心电极24的极部的电力集中,能够有效地抑制中心电极24的磨损所导致的间隙扩大,也能够可靠地提高压缩上止点的点火性能。
此外,通过在活塞13的顶面周边设置环状凹部26,从而当活塞13靠近压缩上止点时,混合气的一部分会流入到环状凹部26内。由此,即使在顶面为平坦状的燃烧室17中,也会抑制压缩比的过度上升,从而能够有效地防止爆燃的发生。
另外,本公开并不被限定于上述实施方式,在不脱离本公开的主旨的范围内,能够适当变形而实施。
例如,环状凹部26的形状不被限定于上述实施方式,也可以是,如图5所示,被设置在活塞13顶面的周边与接地电极凹孔25之间。此外,其形状也不被限定于环状,也可以将多个凹部分开设置。
此外,也可以是,如图6所示,使中心电极23的顶端侧沿球状孔部25B的形状半球状地突出。通过像这样地进行构成,中心电极23与接地电极凹孔25的空隙整体上被均匀化,从而能够使点火性更加稳定。
此外,燃烧室17的形状不被限定于上述实施方式,也可以为屋脊型等其它形状的燃烧室。
此外,燃料喷射形式不被限定于向进气口15内喷射的预混合形式,也可以为向燃烧室17内喷射的直喷式。
此外,引擎10不被限定于汽油引擎及燃气引擎,也能够广泛应用于使用能利用上述实施方式的火花塞20来进行点火的燃料的其它内燃机。
本申请基于2016年6月22日申请的日本特许申请(特愿2016-123345),并将其内容作为参照援引于此。
工业可利用性
本发明具有能够通过抑制高电力的集中所导致的中心电极的磨损来有效地提高点火性这样的效果,对于内燃机的点火装置等是有用的。
附图标记说明
10 引擎
11 汽缸体
12 汽缸
13 活塞
14 汽缸盖
15 进气口
16 排气口
17 燃烧室
18 进气阀
19 排气阀
20 火花塞
21 外壳
22 绝缘子
23 连接端子
24 中心电极
25 接地电极凹孔
25A 筒孔部
25B 球状孔部
26 环状凹部
30 喷射器

Claims (8)

1.一种内燃机的点火装置,该内燃机在汽缸体的汽缸内能够往复移动地容纳有活塞,并且在上述汽缸体的上部配置有汽缸盖,内燃机的点火装置的特征在于,
包括:
外壳,其被安装在上述汽缸盖上,
绝缘子,其至少一部分被容纳保持在上述外壳内,
柱状的中心电极,其上端侧被容纳在上述绝缘子中,并且使其下端侧从上述绝缘子露出并向上述汽缸内突出,以及
凹孔,其被从上述活塞的顶面沿活塞轴向凹陷设置,并且在上述活塞的上止点间隔预定的空隙地容纳上述中心电极的至少一部分,当对上述中心电极施加电压时,在其内表面与上述中心电极的外表面之间,产生火花放电。
2.如权利要求1所述的内燃机的点火装置,其中,
上述凹孔包含从上述活塞的顶面沿活塞轴向凹陷的筒孔部,该筒孔部在上述活塞处于比上止点靠提前角侧的预定的曲柄角度位置时,容纳上述中心电极的至少一部分,当对上述中心电极施加电压时,在其内表面与上述中心电极的外表面之间,产生火花放电。
3.如权利要求2所述的内燃机的点火装置,其中,
上述凹孔进一步包含从上述筒孔部的下端半球状地凹陷的球状孔部,当上述活塞到达上止点时,上述中心电极的下端位于上述筒孔部与上述球状孔部的边界,当对上述中心电极施加电压时,在上述筒孔部或上述球状孔部中的至少一者的内表面与上述中心电极的外表面之间,产生火花放电。
4.如权利要求1~3的任何一项所述的内燃机的点火装置,其中,
面对上述汽缸的上述汽缸盖的下表面被形成为平坦状,并且在上述活塞的顶面的除了上述凹孔以外的其它部分形成有凹部。
5.如权利要求4所述的内燃机的点火装置,其中,
上述凹部被环状地凹陷设置在上述活塞的顶面的周边。
6.如权利要求1~5的任何一项所述的内燃机的点火装置,其中,
上述凹孔被形成为:
在上述活塞处于比上述上止点靠提前角侧的预定的曲柄角度位置时,容纳上述中心电极的至少下端部,而不容纳上述绝缘子的下端部;
在上述活塞的上述上止点,容纳上述中心电极的至少一部分与上述绝缘子的上述下端部这两者。
7.如权利要求1~6的任何一项所述的内燃机的点火装置,其中,
上述凹孔包含:筒孔部,其从上述活塞的顶面沿活塞轴向凹陷,以及球状孔部,其从上述筒孔部的下端半球状地凹陷;
上述筒孔部的深度被设定为如下的长度:在上述活塞处于比上述上止点靠提前角侧的预定的曲柄角度位置时,上述中心电极的下端部被容纳在上述筒孔部的上端侧,进而,在上述活塞到达了上述上止点时,上述中心电极的上述下端部的顶端位于上述筒孔部与上述球状孔部的边界附近。
8.如权利要求7所述的内燃机的点火装置,其中,
上述筒孔部的孔径被形成为大于上述绝缘子的下端部的外径;
上述球状孔部的半径被设定为上述筒孔部的孔径的约1/2的值。
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