CN1312182A - 内燃机的火花塞的安装构造 - Google Patents
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Abstract
一种内燃机火花塞的安装构造是,在火花塞和进气口开口部之间及火花塞和排气口开口部之间的被限定的各个区域内的进气口开口部侧及/或排气口开口部侧的区域内配置所有的外侧电极,或在上述限定的区域外至少设置1个外侧电极的场合,在与该外侧电极形成夹住火花塞的中心电极的相对位置上不设置其余的外侧电极。
Description
本发明涉及一种为了检测出爆震等检测燃烧室内流动的离子电流的内燃机火花塞的安装构造。
以往的汽车的内燃机，当点火后的燃烧室内形成离子电流，通过利用该离子电流来判断爆震的发生和低混合度燃烧运转的界限等。这个离子电流通过在火花塞的中心电极与外侧电极之间加上高电压形成放电时从中心电极和外侧电极测出。这时，为了获得离子电流，把火花塞的中心电极加上正电压，把外侧电极加上负电压。由于使外侧电极成为负极，燃烧室的全体内壁全为负极，增加了电极面积，能够吸附大量的带正电电核的离子，可以准确地测出微弱的离子电流。
作为检测这样的离子电流的火花塞，人们所知道的有例如如特开平5-118266号公报所述的那样，为了提高离子电流的测出精度，拓宽中心电极的表面面积的形式和如特开平9-317618号公报所述的加长中心电极及设置在其周围的外侧电极的长度的形式等。
如上所述，在使用作为为了检测出流过火花塞的中心电极及外侧电极的离子电流的电极的场合，由于高电压的放电加大了各个电极的损耗，为了改善损耗，理想的是使用设有多个外侧电极的火花塞。然而，例如对于设有2个外侧电极并与中心电极形成对置的2极火花塞，在根据离子电流测出发生爆震的场合，其检测流向安装在缸体顶部的外侧电极的离子电流的精度往往不够。
一般在暖机后的运转状态下，排气阀旁的燃烧室内壁温度升高。当混合气接触到温度升高的燃烧室内壁时，由于内周壁的高温使混合气自行燃烧，结果发生爆震。另外，在吸气及压缩时从吸气口吸入的混合气通过与吸气口对面的排气口的旁边，再通过活塞的上部然后又回到吸气口形成在汽缸内的循环。也就是混合气沿着燃烧室的顶部从吸气口被吸入后，沿着与吸气口对面的缸体内周面、活塞的上面、缸体的内周面在缸体内循环。由于形成这样的混合气的流动，在点火时吸气阀一侧的混合气的燃烧慢于其他部分，并且由于吸气阀一侧部分的压力上升，在迟燃烧期间混合气的温度上升，该部分产生自行燃烧，结果发生爆震。在由于这些原因发生爆震时，燃烧室内发生压力波，当与该压力波的波动方向直角交叉的方向位于多个外侧电极和中心电极的同一条直线上时，外侧电极妨碍了离子电流的扩散，降低了离子电流的测出精度。
本发明的目的是排除这样的不良的状态。
本发明为了达到这样的目的，采取了下面的构成。即，本发明所涉及的内燃机火花塞的安装构造是，使在中心电极的周围设置有多个外侧电极的火花塞，把外侧电极的位置避开当发生爆震时与压力波的行进方向的交叉位置，另外，当1个外侧电极位于压力波的行进方向交叉的位置的场合，其余的外侧电极不设置在以中心电极为中心的对称位置上。
本发明使用具有中心电极和分离设置在该中心电极周围的多个外侧电极的火花塞，检测在进气口及排气口在燃烧室开口的内燃机燃烧室中经点火后所形成的离子电流的内燃机火花塞的安装构造，这个安装构造是，在火花塞和进气口开口部之间及火花塞和排气口开口部之间的被限定的各个区域内的进气口开口部侧及/或排气口开口部侧的区域内配置所有的外侧电极，或在上述限定的区域外至少设置1个外侧电极的场合，在与该外侧电极形成夹住火花塞的中心电极的相对位置上不设置其余的外侧电极。
依照这样的构成，在发生爆震时在与产生的压力波垂直交叉方向上的夹住中心电极的对面位置上不存在外侧电极。即，如上所述的那样，爆震起因于在进气口侧及排气口侧自行点火引起的异常燃烧。所以，由于异常燃烧所产生的压力波从进气口开口部向排气口开口部或从排气口开口部向进气口开口部行进或扩散，外侧电极和中心电极被设置在该压力波的行进方向上的限定的区域内，或在错开限定区域的场合，夹住中心电极的对面位置不设置其余外侧电极，压力波对离子电流的影响被抑制到最小。因此，能够容易地检测出离子电流，提高该检测精度，从而提高了检测重叠在离子电流中的爆震成分的爆震检测精度。
作为具有外侧电极的火花塞，理想的是所有的外侧电极全都设置在以中心电极为中心的不对称的位置上的火花塞。具体的是，在以中心电极为中心的圆周方向上以120°间隔分隔设置3个外侧电极的火花塞。这样被设置外侧电极的火花塞，在错开外侧电极的设置位置上尽管设置至少1个外侧电极，由于在夹住中心电极对面的位置上未设置外侧电极，能够容易地确定外侧电极的位置。
下面对附图进行简单的说明。
图1是表示本发明的一个实施例的主要部分的放大截面图。
图2是同一实施例的火花塞的正视图。
图3是图1的Ⅲ-Ⅲ线方向的视图。
图4是表示同一实施例的离子电流检测结果的棒式图表。
图5是表示与同一实施例的离子电流的检测结果进行比较例的离子电流的检测结果的棒式图表。
图6是相当于图3的比较例的视图。
图7是相当于图3的本发明实施例2的视图。
图8是相当于图3的本发明实施例3的视图。
图9是相当于图3的本发明实施例4的视图。
以下，参照附图对本发明的一个实施例进行说明。
在图1中把安装火花塞1的部分进行放大表示的内燃机构的发动机EG双气门(DOHC)式的发动机，进气口2的开口2a及排气口3的开口3a安装在燃烧室5的顶部靠近中央的位置，并以火花塞为中心对置，一个气筒各有2处开口(图3)。即，这个发动机EG安装在缸座4上，形成燃烧室5的顶部的缸体顶部6上对进气侧和排气侧分别安装有凸轮7、8。缸体顶部6的进气口2通过凸轮7的转动而反复动作的进气筏9来开闭，排气口3的排气阀10来开闭排气口3。夹在进气口2和排气口3之间的部分安装有兼用检测离子电流的火花塞1。
这个实施例的火花塞1，如图2所示，是具有中心电极1a和多个外侧电极1b即2个外侧电极1b的2极火花塞。即，火花塞1的中心电极1a贯穿圆柱形的绝缘子或绝缘体1c，绝缘体1c的下半部通过未图示的垫圈嵌入金属制的外壳1d内，与外壳1d的下端面上形成夹住中心电极1a且对置状态的2个外侧电极1b形成一体。中心电极1a的上端从绝缘体1c的上端突出，在该上端上形成连接未图示的高压线的接线柱1aa，从该下端的外壳1d下端部的螺扣部分的下端形成规定长度的绝缘突出部分。另外，各个外侧电极1b的侧面呈L字型，并规定其水平部的侧端面面向中心电极1a的下端部的侧圆周面，其水平部的下端面与中心电极1a的下端基本在一个平面上。
对于这样的火花塞1构成，在检测离子电流时，在利用具有中心电极1a和与该中心电极1a的周边保持一定的距离所设置的多个外侧电极1b的火花塞1来检测发动机EG的燃烧室5内的点火后的离子电流的场合，如图3所示，在火花塞1和进气口2开口部之间及火花塞1和排气口3开口部之间的被限定的各个区域内的进气口开口部侧及/或排气口开口部侧的区域内配置所有的外侧电极1b，或在上述限定的区域外至少设置1个外侧电极的场合，在与该外侧电极1b形成夹住火花塞1的中心电极1a的对面位置上不设置其余的外侧电极1b，按照以上的条件进行火花塞的安装。这里，所谓火花塞1与进气口2开口部之间被限定的进气口2开口部区域是指火花塞1的中心和2个进气口2开口部2a的旁边部分背对一侧的周围被连线(图3用点画线表示)所包围的从火花塞1向进气口2一侧扩展的区域，即，图3所示的进气口区域IA。与其相同，所谓火花塞1与排气口3开口部之间被限定的排气口3开口部区域是指火花塞1的中心和2个排气口2开口部3a的旁边部分背对一侧的周围被连线(图3用点画线表示)所包围的从火花塞1向排气口2一侧扩展的区域，即，图3所示的排气口区域EA。
参照图3对外侧电极1b的位置和进气口区域IA及排气口区域EA的关系进行说明。图3是示意表示放大的燃烧室5的顶部的在图1中沿Ⅲ-Ⅲ线的视图。在图3中，装配火花塞1形成以火花塞1为中心，通过该图中的虚线区分的进气口区域IA和排气口区域EA的区域内设置外侧电极1b的状态。所以这个实施例的具有2个外侧电极1b的火花塞1，形成在进气口区域IA和排气口区域EA内设置所有的外侧电极1b，在夹在进气口区域IA和排气口区域EA中间的特定区域OA内不存在外侧电极1b。在安装火花塞1的场合，先把安装火花塞1的套筒扳手的朝向与外侧电极1b的朝向调整一致，再进行火花塞1的安装操作，这样通过确认套筒扳手的朝向，在看不到外侧电极1b的朝向的情况下也可以把外侧电极1b设置在所希望的位置上。
为了通过这个火花塞1来检测点火后燃烧室5内流动的离子电流，把中心电极1a作为正极、外侧电极1b作为负极加上高电压。通过加上高电压，中心电极1a与外侧电极1b之间产生放电，在由放电而燃烧的气体中所包含的H3O+离子形成离子电流。这个离子电流通过中心电极1a和包括缸简内周壁的外侧电极1b被检测出来。在检测这个离子电流时如果爆震发生，爆震所产生的压力波从进气口2一侧向排气口3一侧或从排气口3一侧向进气口2一侧行进或扩散。受这个压力波的影响，不同外侧电极1b的位置对离子扩散状态的检测性能不同，但在外侧电极1b位于进气口区域IA和排气口区域EA的场合，由于与该扩散方向大体一致，使与离子电流重叠的爆震成分更为明显。
图4所示的棒式图表表示出在这个实施例中发动机EG中速运转时的未发生爆震的爆震电平0的场合和爆震电平2的发生了爆震的场合的离子电流的检测结果。另外，图5所示的棒式图表如图6所示，是表示与在把外侧电极1b设置在进气口区域IA和排气口区域EA的外侧，即，夹在进气口区域IA和排气口区域EA中间的特定区域OA内的设置状态的比较结果。
爆震成分的检测是把点火时间角度调整到能够发生所希望爆震电平的爆震，在爆震发生的时刻将点火后的中心电极1a和外侧电极1b加上高电压，形成离子电流，然后把离子电流测出，再把重叠在被测出的离子电流中的爆震成分(爆震频率的电流)检测出来。但是，爆震电平0是检测与未发生爆震的场合的爆震成分近似的离子电流中的重叠电流(由噪声引起的电流)的检测结果。通常，检测出的离子电流的值(波峰值)越高，相应的爆震成分就越大。对于这个离子电流进行多次检测，例如进行100次，然后把测出的重叠在离子电流中的爆震成分进行积分运算，把该积分值的平均值及最大值用棒式图表表示。另外，这里说明的检测结果是在发动机EG中速运转场合下的结果，在低速运转及高速运转的情况下也得到了大致相同的检测结果。
从这个实验结果可以得知，在把外侧电极1b设置在进气口区域IA和排气口区域EA内的本实施例的场合，与比较例比较最大值的检测可以提高大约3倍的电平，平均值的检测可以提高大约2倍的电平。并且，在本实施例的场合，与爆震电平0的场合比较爆震电平2的检测结果比未发生爆震时的平均值约大4倍、最大值约大5倍，所以，能够容易地测出爆震的发生，提高检测精度。
另外，本发明不限于以上说明的实施例。
例如，可以使用3个或4个或者5个外侧电极的火花塞。如果是具有3个外侧电极101b的火花塞101，如图7所示，只要是外侧电极101b形成在以中心电极101a为中心的圆周上的相隔120°的位置上的火花塞即可。在这样的3极式火花塞101中，例如其中1个外侧电极101b设置在进气口区域IA内，其余的外侧电极101b的设置形成跨入特定区域OA的状态。跨入特定区域OA的2个外侧电极101b由于相隔120°，不在夹住中心电极101a的对面位置，即，外侧电极101b未被设置在受发生爆震时的压力波影响的位置上，所以，能够检测出离子电流，提高爆震的检测精度。
在5极式火花塞201中，如图8所示，只要是以中心电极201a为中心相隔72°的位置形成各个外侧电极201b的火花塞201即可。另外，对于具有4个外侧电极301b的火花塞301，如图9所示，在装配外侧电极301b时，为了使在进气口区域IA及排气口区域EA以外的区域所设置的外侧电极301b形成夹住中心电极301a的对面位置上不出现外侧电极301b的状态，在中心电极301a的圆周方向不要以90°等间隔设置，而进行非等间隔的设置。这样非等间隔设置的外侧电极301b在进气口区域IA及排气口区域EA之间的特定区域OA内即使设有1个外侧电极301b，也可以避免在夹住中心电极301a的对面位置上形成外侧电极301b，不会象比较例那样形成检测精度低下的外侧电极的设置。
另外，对于具有2个外侧电极的火花塞也可以使用不同于上述实施例说明的那样设置在夹住中心电极的对面位置上的火花塞。同样，3极式及5极式火花塞也可以设置成不同角度间隔的状态，可以使用以中心电极为中心并以各种角度间隔设置外侧电极的火花塞。也就是说，只要是构成在夹住中心电极的对面位置上没有设置外侧电极构造的火花塞就可以。这样构成的火花塞在安装的过程中能够容易的确定外侧电极的位置。
另外，上述实施例是对进气口及排气口各自具有临近的2处开口的发动机进行的说明，不过，本发明不限定进气口开口及排气口开口的数量，也可以是各自只有1个开口的形式。另外也可以是有2个进气口开口，而只有1个排气口开口的形式。
其他各部分的构成也不限定于图示例的范围，在本发明的原理所涉及的范围内可以有各种的设计变化。
如上所述，依照本发明由于安装的火花塞使在火花塞和进气口开口部之间及火花塞和排气口开口部之间的被限定的各个区域内的进气口开口部侧及/或排气口开口部侧的区域内配置所有的外侧电极，或在上述限定的区域外至少设置1个外侧电极的场合，在与该外侧电极形成夹住火花塞的中心电极的对面位置上不设置其余的外侧电极，在发生爆震的场合，在与生成的压力波大致直角交叉的方向上夹住中心电极的对面未设置外侧电极，能够把离子电流在流动时对压力波的离子电流的影响抑制到最小。从而使离子有效地扩散，容易地检测出离子电流，根据重叠在离子电流中的爆震成分，能够高精度地检测出爆震的发生。
如果使用所有的外侧电极以中心电极为中心形成不对称设置的具有多个外侧电极的火花塞，在错开外侧电极的设置位置上尽管设置至少1个外侧电极，由于在夹住中心电极对面的位置上未设置外侧电极，能够容易地确定外侧电极的位置。
Claims (3)
1，一种内燃机火花塞的安装构造，是一种使用具有中心电极和分离设置在该中心电极周围的多个外侧电极的火花塞，检测在进气口及排气口在燃烧室开口的内燃机燃烧室中经点火后所形成的离子电流的内燃机火花塞的安装构造，其特征在于，在火花塞和进气口开口部之间及火花塞和排气口开口部之间的被限定的各个区域内的进气口开口部侧及/或排气口开口部侧的区域内配置所有的外侧电极，或在上述限定的区域外至少设置1个外侧电极的场合，在与该外侧电极形成夹住火花塞的中心电极的相对位置上不设置其余的外侧电极。
2，权利要求1所述的内燃机火花塞的安装构造，其特征在于，使用所有的外侧电极全都设置在以中心电极为中心的不相对的位置上的火花塞。
3，权利要求1所述的内燃机火花塞的安装构造，其特征在于，使用以中心电极为中心在圆周方向上以120°间隔分隔设置3个外侧电极的火花塞。
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| PB01 | Publication | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
| C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |