JP2004257248A - Ignition device for internal-combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、混合気に着火するための点火ギャップを内燃機関の燃焼室内に複数形成した火花点火装置に関するもので、特に筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射エンジンにおける着火性向上および火炎の伝播速度を急速化する内燃機関用点火装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば特許文献1によれば、均質混合気形態による燃焼を主体としたガソリンエンジンにおいては、強い空気流動により燃料と空気の混合を促進することで、希薄燃焼(例えば空燃比20程度)実現し燃費向上を図っている。ここ最近では、1気筒に2つの点火プラグを備えたエンジンが実用化されており、2点点火により希薄混合気の燃焼時に生じる火炎伝播速度低下の課題を克服している。通常、多点点火方式は、混合室内に複数の点火プラグを配置することで構成されているが、さらに燃費向上を図る目的で成層燃焼を行う筒内噴射式インジェクタを採用した場合、燃焼室ヘッド部に複数個の点火プラグとインジェクタ1ケの配置が必要となる。
【0003】
例えば、特開2002−138933号公報に示されるのは1つの気筒に1つのインジェクタと点火プラグを配置した例であるが、ここに複数個の点火プラグを配置するのはスペース上かなり難しいことがわかる。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−138933号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、燃焼室ヘッド部は限られた面積しかないため、複数のバルブと複数の点火プラグ、そしてインジェクタを配置するには十分なスペースが取れないという問題が発生した。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そこで前記課題を解決すべく、本発明の点火装置は、筒内に直接燃料を噴射するインジェクタのノズル先端周囲にノズル先端よりも燃焼室内に突出させた絶縁部材を形成して、前記絶縁部材の表面または表面から突出した形で前記複数の点火電極を円弧状に配置すると共に、前記複数の点火電極が点火ギャップを隔てて電気的に直列となるように形成する。
【0007】
前記絶縁部材は、絶縁性および耐熱性に優れたセラミックス等で形成され、二種類以上の形状をした複数の電極と一体となり、燃焼圧力の損失がないようシール性を確保しながらインジェクタと一体にエンジンに組み付けられる。
【0008】
複数の電極に火花を発生させる高電圧は、通常別体となった点火コイルから供給されるが、さらに小型化を図る目的で一体化することも可能である。
【0009】
以上のような点火装置とした場合の燃料噴射方法としては、吸気行程の前半とほぼ点火時期の2回に分割して燃料噴射を行う方法がある。こうすることにより、第1の燃料噴射によって形成された均質リーン混合気に複数の火花点火によって確実に着火すると共に、点火時期とほぼ同時に噴射する第2の燃料噴射による噴霧の移動によって発生する空気の乱れで効果的に火炎伝播が促進される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づき説明する。
【0011】
図1は本発明の一実施例の点火装置の構成図である。
【0012】
筒内噴射用のインジェクタ4のノズル先端部4aに複数の電極3a,3b,3cがノズル円周上に配置され、それらの電極3a,3b,3cとインジェクタ4との絶縁のため、絶縁距離を数ミリ保つように絶縁部材2は電極3a,3b,3cを覆っている。さらにインジェクタ4のノズル先端4aよりも若干突出した位置に電極3a,3b,3cが配置されている。
【0013】
絶縁部材2は、数百℃にも達する燃焼室内に部分的ではあるがさらされるため、耐熱性にも優れている必要がある。樹脂では耐熱性200〜300℃のため、溶損する可能性がある。よって耐熱性(500℃以上)に優れたアルミナ等のセラミックスが絶縁部材2としては適している。
【0014】
本実施例では、絶縁部材2と電極3a,3b,3cを一体に成形した後、インジェクタ4とも一体化している。そして高電圧を発生する点火コイル6のスプリング16とコイル接続用電極7とを接合し、その電極接続部8近辺も接続用絶縁部材5で絶縁することで点火コイル6も一体化したコンパクトな点火装置1とすることができる。これによりエンジン側のレイアウト設計や取付け性を向上させることができる。
【0015】
また、電極3a,3b,3cが複数あるということは点火ギャップ13が複数となるため、点火ギャップ13間距離を同じとするとギャップ放電する電圧は、各ギャップとも同じになるため点火コイル6で発生しなければならない電圧Vはギャップ放電電圧Vg×点火ギャップ数nとなる。したがって、点火するには通常の2倍以上の点火エネルギが必要となるため、高エネルギタイプの点火コイル6が必要となる。このような場合適しているのが小型・高エネルギ化に対応できるプラグトップタイプである。このタイプの点火コイル6は、磁気回路が閉磁路となるため磁気効率が優れておりコイルの大型化を最小限に抑えつつ高エネルギ化が達成できる。
【0016】
電極材質は通常のプラグ電極材質と同じように耐熱性,耐摩耗性に優れたNi合金,白金合金,イリジウム合金などを用いる。そしてギャップ位置は、インジェクタの噴霧方向に配置する。こうすることで第2の燃料噴射による噴霧の移動によって発生する空気の乱れを利用した火炎伝播を得ることができる。
【0017】
本実施例の点火装置1をエンジンに組み付けるには、組み付け時の高さ方向の位置決めの絶縁部材段差部10および燃焼室の燃焼圧力がリークしないよう圧力シール部9が必要となる。高さ方向は位置決めの絶縁部材段差部10でエンジン側との位置が固定され、絶縁部材2の外側に設けられたスプリングアクションをもつ圧力シール部9で燃焼室内の圧力漏えいを防止している。
【0018】
次に第二の実施例について図2を用いて説明する。
【0019】
本実施例は、絶縁部材2を単体で成形後、複数の電極3a,3b,3cを組み付けるもので電極3a,3b,3cと絶縁部材2が一体に成形できないような場合に本方式が用いられる。
【0020】
絶縁部材2のセラミックスは焼結温度が1600℃位になるので電極3a,3b,3cとなる金属も融点の高いものが必要なる。また、セラミックスは金属に比べ成形時の収縮が大きい。よって金属と一体成形する際は前記二つの点に十分な留意が必要なため別体構造を採用するほうが工程上は容易となる。
【0021】
絶縁部材2は、後工程で電極3a,3b,3cを組み付けるため図5に示すよう複数の電極用穴17が開いた形になっている。この電極用穴17に電極3a,3b,3cを組み付けるが、電極3a,3b,3cは大きく二種類に分けられる。図3に示すように一つは点火コイル6の高電圧側に接続される電極3aとGND電極3bが一種類、つまり電極の最初と最後なので電極長さが大となる。もう一つはそれ以外の中間の電極3cである。中間電極3cは絶縁部材2との固定および前の点火ギャップ13のマイナス側と次の点火ギャップ13のプラス側の電極の役割をするため図6に示すようT字型とするのが良い。他の高圧電極3a,GND電極3bも図示はしないが概略T字型をしている。電極先端部18の形状としては、安定した放電電圧を供給でき、かつ放電電圧を低くするため、電極本体部よりも細くし端部はエッジにする。電極3a,3b,3cを絶縁部材2の単品に設けられた電極用穴17に組み付ける際、電極固定とシールを兼ねたガラス粉末が電極周囲に充填される。そして再度焼結することでガラスが溶け、ガラスシール11となる。
【0022】
また、本実施例のように絶縁部材2をエンジン装着方向に対しテーパ状とすることで燃焼室に突出する面積が小、かつバルブとの干渉も抑えられるためレイアウト性を向上させることができる。
【0023】
さらに本実施例では、インジェクタ4との位置決めが必要なため、その位置決め用にも部分的に段差19を設けておく。そしてこの段差にインジェクタ4と絶縁部材2間のシール性を確保するため金属あるいはゴム製のシールパッキング9等を設ける。
【0024】
本発明の点火装置を用いる場合、燃焼のアシストにインジェクタの噴霧を利用する為、電極3cの数・位置は、燃料噴射の噴霧数・方向に概略一致させるのが効果的である。
【0025】
【発明の効果】
以上のような構成とすることで図4に示すようにエンジンにコンパクトに点火装置を装着できる。そして、それにより第1の燃料噴射によって形成された均質リーン混合気を複数の火花点火で確実に着火できると共に、点火時期とほぼ同時に噴射する第2の燃料噴射の噴霧移動による空気の乱れで火炎伝播が促進され燃焼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す内燃機関用点火装置の構成図。
【図2】本発明の別の一実施例を示す内燃機関用点火装置の構成図。
【図3】本発明の一実施例を示す内燃機関用点火装置の電極部拡大図。
【図4】本発明の一実施例をエンジンに装着した場合の構成図。
【図5】本発明の一実施例の絶縁部材構造図。
【図6】本発明の一実施例の電極構造図。
【符号の説明】
1…点火装置、2…絶縁部材、3a…高電圧電極、3b…GND電極、3c…中間電極、4…インジェクタ、5…接続用絶縁部材、6…点火コイル、7…コイル接続用電極、8…電極接続部、9…圧力シール部、10…絶縁部材段差部、
11…ガラスシール、12…シールパッキング、13…点火ギャップ、14…バルブ、15…燃焼室ヘッド、16…スプリング、17…電極用穴、18…電極先端部、19…インジェクタ位置決め段差。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a spark igniter in which a plurality of ignition gaps for igniting an air-fuel mixture are formed in a combustion chamber of an internal combustion engine. The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine that increases a propagation speed.
[0002]
[Prior art]
For example, according to
[0003]
For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-138933 discloses an example in which one injector and a spark plug are arranged in one cylinder. However, it is difficult to arrange a plurality of spark plugs here in terms of space. Understand.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-138933
[Problems to be solved by the invention]
However, since the combustion chamber head has only a limited area, there has been a problem that sufficient space cannot be provided for arranging a plurality of valves, a plurality of spark plugs, and an injector.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the ignition device of the present invention forms an insulating member protruding into the combustion chamber from the nozzle tip around the nozzle tip of the injector that directly injects fuel into the cylinder, and The plurality of ignition electrodes are arranged in an arc shape on a surface or in a shape protruding from the surface, and the plurality of ignition electrodes are formed so as to be electrically in series with an ignition gap therebetween.
[0007]
The insulating member is formed of ceramics or the like having excellent insulating properties and heat resistance, is integrated with a plurality of electrodes having two or more shapes, and is integrally formed with the injector while ensuring sealing without loss of combustion pressure. Installed on the engine.
[0008]
The high voltage for generating sparks at the plurality of electrodes is usually supplied from a separate ignition coil, but can be integrated for further miniaturization.
[0009]
As a fuel injection method in the case of the above-described ignition device, there is a method of performing fuel injection by dividing into the first half of the intake stroke and approximately twice the ignition timing. By doing so, the homogeneous lean mixture formed by the first fuel injection is reliably ignited by a plurality of spark ignitions, and the air generated by the movement of the spray by the second fuel injection injected almost simultaneously with the ignition timing. The turbulence effectively promotes flame propagation.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a configuration diagram of an ignition device according to one embodiment of the present invention.
[0012]
A plurality of
[0013]
Since the insulating
[0014]
In this embodiment, after the
[0015]
Further, the presence of a plurality of
[0016]
As the electrode material, a Ni alloy, a platinum alloy, an iridium alloy, or the like, which is excellent in heat resistance and abrasion resistance as in a normal plug electrode material, is used. The gap position is arranged in the spray direction of the injector. By doing so, it is possible to obtain the flame propagation utilizing the turbulence of the air generated by the movement of the spray by the second fuel injection.
[0017]
In order to assemble the
[0018]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
[0019]
In this embodiment, a plurality of
[0020]
Since the sintering temperature of the ceramic of the insulating
[0021]
The insulating
[0022]
Further, by making the insulating
[0023]
Further, in this embodiment, since the positioning with the
[0024]
When the ignition device of the present invention is used, since the spray of the injector is used for assisting the combustion, it is effective to make the number and the position of the
[0025]
【The invention's effect】
With the above configuration, the ignition device can be compactly mounted on the engine as shown in FIG. Thus, the homogeneous lean mixture formed by the first fuel injection can be reliably ignited by a plurality of spark ignitions, and the turbulence of the air caused by the spray movement of the second fuel injection injected almost simultaneously with the ignition timing causes the flame Propagation is promoted and flammability is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an ignition device for an internal combustion engine showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an ignition device for an internal combustion engine showing another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of an electrode portion of the ignition device for an internal combustion engine showing one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram when an embodiment of the present invention is mounted on an engine.
FIG. 5 is a structural diagram of an insulating member according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an electrode structure according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
11: Glass seal, 12: Seal packing, 13: Ignition gap, 14: Valve, 15: Combustion chamber head, 16: Spring, 17: Electrode hole, 18: Electrode tip, 19: Injector positioning step.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003045248A JP2004257248A (en) | 2003-02-24 | 2003-02-24 | Ignition device for internal-combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003045248A JP2004257248A (en) | 2003-02-24 | 2003-02-24 | Ignition device for internal-combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004257248A true JP2004257248A (en) | 2004-09-16 |
Family
ID=33112095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003045248A Pending JP2004257248A (en) | 2003-02-24 | 2003-02-24 | Ignition device for internal-combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004257248A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016021574A3 (en) * | 2014-08-04 | 2016-03-31 | イマジニアリング株式会社 | Injector unit, and spark plug |
-
2003
- 2003-02-24 JP JP2003045248A patent/JP2004257248A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2016021574A3 (en) * | 2014-08-04 | 2016-03-31 | イマジニアリング株式会社 | Injector unit, and spark plug |
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