JP2005100754A - Spark plug for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車、コージェネレーション、ガス送圧用ポンプなどに使用される内燃機関用点火プラグに関する。 The present invention relates to an ignition plug for an internal combustion engine used for automobiles, cogeneration, gas pressure pumps, and the like.
中心電極および接地電極を2つ設けて発火部(放電ギャップ)を2つ形成した従来の点火プラグは、2つの中心電極が互いに平行に配置されている(例えば、特許文献1参照)。
2つの中心電極が互いに平行に配置されたプラグの着火性を更に改善する工夫として、2つの中心電極を碍子の径方向外側に移動させて配置する検討を試みたが、碍子における強電界部の肉厚が薄くなってしまい、碍子の耐電圧性が低下してしまうという問題が発生した。 As a device to further improve the ignitability of the plug in which the two center electrodes are arranged in parallel to each other, an attempt was made to move the two center electrodes to the outside in the radial direction of the insulator, The wall thickness became thin, and the problem that the withstand voltage property of an insulator fell occurred.
本発明は上記点に鑑みて、碍子の耐電圧性の低下を抑制しつつ、発火部間距離を拡大可能にすることを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to enable an increase in the distance between firing parts while suppressing a decrease in the voltage resistance of an insulator.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、中心電極(12、13、13A)における燃焼室側に位置する電極先端部が接地電極(20、21、21A)に対向して配置された点火プラグにおいて、中心電極を複数備え、複数の中心電極は、複数の中心電極における電極先端部の相互の間隔が、複数の中心電極における反電極先端部側の相互の間隔よりも広くなるように、複数の中心電極の各中心軸(Z2、Z3、Z4)が所定の角度(θ)をなして配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, the tip of the electrode located on the combustion chamber side of the center electrode (12, 13, 13A) is disposed to face the ground electrode (20, 21, 21A). The spark plug is provided with a plurality of center electrodes, and the plurality of center electrodes are such that the distance between the electrode tip portions of the plurality of center electrodes is wider than the distance between the plurality of center electrodes on the counter electrode tip portion side. As described above, the center axes (Z2, Z3, Z4) of the plurality of center electrodes are arranged at a predetermined angle (θ).
これによると、強電界部に近い部位である中心電極における反電極先端部側は、相互の間隔が相対的に狭いため、碍子における強電界部の肉厚が薄くなるのを抑制することができる。また、中心電極における電極先端部側は相互の間隔が相対的に広いため、発火部間距離を従来よりも大きくとることができる。したがって、碍子の強電界部の肉厚を確保して碍子の耐電圧性の低下を抑制しつつ、発火部間距離を拡大して着火性を向上させることができる。 According to this, the counter electrode tip side in the central electrode, which is a portion close to the strong electric field part, is relatively narrow, so that it is possible to suppress the thinning of the strong electric field part in the insulator. . Further, since the distance between the electrode tip portions in the center electrode is relatively wide, the distance between the firing portions can be made larger than before. Therefore, it is possible to improve the ignitability by increasing the distance between the firing portions while securing the thickness of the strong electric field portion of the insulator and suppressing the decrease in the voltage resistance of the insulator.
ところで、発火部間距離を大きくとるとポケット隙間(碍子とハウジングとの隙間)が狭くなり、くすぶり時に横飛びし易くなり着火性が低下するため、請求項2に記載の発明のように、所定の角度(θ)は、0°を超え6°以下にするのが望ましい。 By the way, if the distance between the ignition parts is increased, the pocket gap (gap between the insulator and the housing) is narrowed, and it is easy to fly sideways at the time of smoldering, so that the ignitability is lowered. The angle (θ) is preferably more than 0 ° and not more than 6 °.
請求項3に記載の発明では、所定の角度(θ)は、1.5°を超え4.5°以下であることを特徴とする。これによると、設計、製造上のバラツキを考慮した場合に、碍子の強電解部の肉厚を確実に確保することができる。
The invention according to
請求項4に記載の発明では、中心電極(12、13)が筒状の碍子(11)に絶縁保持され、碍子が筒状のハウジング(10)に収納され、接地電極(20、21)がハウジングに接合された点火プラグであって、接地電極における中心電極の電極先端部に対向する面(201、211)が、碍子の中心軸(Z1)に直交する面に対して傾斜していることを特徴とする。 In the invention according to claim 4, the center electrode (12, 13) is insulated and held by the cylindrical insulator (11), the insulator is accommodated in the cylindrical housing (10), and the ground electrode (20, 21) is provided. A spark plug joined to the housing, and the surfaces (201, 211) of the ground electrode facing the tip of the center electrode are inclined with respect to the surface orthogonal to the central axis (Z1) of the insulator. It is characterized by.
これによると、接地電極における中心電極の電極先端部に対向する面が碍子の中心軸に直交する面と平行な、いわゆるオーバハングタイプの接地電極を採用した点火プラグ(図1参照)と比較すると、請求項4に記載の発明のようないわゆるスラントタイプの接地電極(図6参照)にした場合、発火部間距離S1を更に拡大可能となる。 According to this, when compared with a spark plug (see FIG. 1) that employs a so-called overhang type ground electrode in which the surface of the ground electrode facing the electrode tip of the center electrode is parallel to the surface perpendicular to the central axis of the insulator, When the so-called slant-type ground electrode (see FIG. 6) is used as in the invention according to claim 4, the distance S1 between the ignition parts can be further increased.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。図1(a)は本発明の第1実施形態に係る点火プラグの全体構成を示す正面断面図、図1(b)は図1(a)の下面図、図2は図1の点火プラグにおける発火部近傍の拡大断面図である。
(First embodiment)
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments. 1A is a front cross-sectional view showing the overall configuration of the spark plug according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a bottom view of FIG. 1A, and FIG. 2 is the spark plug of FIG. It is an expanded sectional view near an ignition part.
図1および図2に示す点火プラグ1は、1気筒2点点火を行うために一対の発火部(放電ギャップ)G1、G2が形成されている。そして、それらの発火部G1、G2を図示しない内燃機関の1つの燃焼室に共に臨ませた状態でシリンダヘッドに装着され、発火部G1、G2で放電して燃焼室内の混合気を着火させるものである。
The
点火プラグ1は、導電性の鉄鋼材料よりなる略円筒形状のハウジング10を有しており、このハウジング10は、内燃機関におけるシリンダヘッドの雌ネジに螺合される雄ネジ101を備えている。ハウジング10の内部には、アルミナセラミックからなる碍子11が固定されており、この碍子11の両端はハウジング10から突出している。
The
碍子11には碍子11の中心軸Z1方向に延びる2つの穴111、112が設けられ、その各々の穴111、112には、導電性の鉄鋼材料よりなる円柱状の中心電極12、13、カーボンよりなる抵抗体14、15、導電性の鉄鋼材料よりなる円柱状のステム16、17が埋設され、それらの構成部品の間はシールグラスで封止されている。
The
各中心電極12、13における燃焼室側に位置する先端面には、貴金属もしくはその合金よりなるチップ18、19が接合されている。各ステム16、17の頭部には、高電圧を導く線が接続されるターミナルが設けられ、そのターミナルはステム16、17に一体もしくは別体で形成されている。また、そのターミナル間の絶縁距離を保つために、ターミナルは碍子11内に埋没している。
一方、ハウジング10の端部には、導電性の鉄鋼材料よりなる一対の接地電極20、21が接合されている。接地電極20、21における中心電極12、13の先端部に対向する面201、211は、碍子中心軸Z1に直交する面と平行になっている。そして、第1中心電極12のチップ18と第1接地電極20が第1発火部G1を隔てて対向し、第2中心電極13のチップ19と第2接地電極21が第2発火部G2を隔てて対向している。
On the other hand, a pair of
碍子11の2つの穴111、112は、抵抗体14、15やステム16、17が埋設された部位は碍子中心軸Z1と平行であり、中心電極12、13が埋設された部位は碍子中心軸Z1に対して傾斜している。詳細には、碍子11の2つの穴111、112における中心電極12、13が埋設された部位は、抵抗体14、15やステム16、17が埋設された部位側から接地電極20、21側に向かうにともなって、碍子中心軸Z1から次第に離れるように傾斜しており、碍子11の2つの穴111、112における中心電極12、13が埋設された部位はハの字形状になっている。
The two
これにより、2つの中心電極12、13の各中心軸Z2、Z3が所定の角度θ(ただし、θ>0°)をなし、中心電極12、13における先端部の相互の間隔が中心電極12、13における反先端部側の相互の間隔よりも広くなる。したがって、第1発火部G1と第2発火部G2との間の距離(以下、発火部間距離という)S1を従来よりも大きくとることができ、具体的には、ハウジング10の雄ネジ101がM14のプラグの場合、発火部間距離S1を1mm以上拡大可能となる。但し、発火部間距離S1を大きくとると、碍子11とハウジング10との間のポケット隙間S2が狭くなり、くすぶり時に横飛びし易くなるため、所定の角度θは6°以下とするのが望ましい。
As a result, the central axes Z2 and Z3 of the two
また、強電界部に近い部位である中心電極12、13における反先端部側は、相互の間隔が相対的に狭いため、碍子11における強電界部の肉厚tが薄くなるのを抑制することができる。ただし、設計、製造上のバラツキを考慮した場合に、碍子の強電解部の肉厚を確実に確保するためには、所定の角度θは1.5°を超え4.5°以下とするのが望ましい。
Moreover, since the mutual space | interval is relatively narrow in the
次に、上記構成になる点火プラグについて、発火部間距離S1をパラメータとして着火性の評価を行った。 Next, with respect to the spark plug having the above-described configuration, the ignitability was evaluated using the distance S1 between the ignition portions as a parameter.
評価品として、発火部間距離S1が、5mm、10mmのプラグを用意した。また、比較のために従来のプラグを用意した。その従来のプラグは、2つの中心電極が互いに平行で、発火部間距離S1が3mmである。なお、いずれのプラグも、ハウジング10の雄ネジ101はM14である。
As an evaluation product, a plug having an ignition part distance S1 of 5 mm and 10 mm was prepared. In addition, a conventional plug was prepared for comparison. In the conventional plug, the two center electrodes are parallel to each other, and the distance S1 between the firing parts is 3 mm. In any plug, the
評価試験は、上記評価品を排気量1800ccの内燃機関に搭載し、34Nm/1600rpm、理論空燃比の条件で行った。着火性は、発火部G1、G2での放電開始からの経過時間に対する火炎体積にて評価した。図3はその結果を示すもので、縦軸は火炎体積、横軸は放電開始からの経過時間であり、発火部間距離S1が大きいプラグほど火炎の成長が速くなり、着火性が向上することが確認された。 The evaluation test was carried out under the conditions of 34 Nm / 1600 rpm and stoichiometric air-fuel ratio, with the evaluation product mounted on an internal combustion engine with a displacement of 1800 cc. The ignitability was evaluated by the flame volume with respect to the elapsed time from the start of discharge in the ignition parts G1 and G2. FIG. 3 shows the results, in which the vertical axis represents the flame volume, the horizontal axis represents the elapsed time from the start of discharge, and the longer the plug S1, the faster the flame grows and the better the ignitability. Was confirmed.
上記した本実施形態によれば、中心電極12、13における反先端部側は相互の間隔が相対的に狭いため、碍子11における強電界部の肉厚tが薄くなるのを抑制することができ、一方、中心電極12、13における先端部側は相互の間隔が相対的に広いため、発火部間距離S1を従来よりも大きくとることができる。したがって、碍子11の強電界部の肉厚tを確保して碍子11の耐電圧性の低下を抑制しつつ、発火部間距離S1を拡大して着火性を向上させることができる。
According to the above-described embodiment, since the distance between the opposite ends of the
(第2実施形態)
図4は本発明の第2実施形態に係る点火プラグの要部の斜視図、図5(a)は図4のA−A線に沿う断面図、図5(b)は図4のB−B線に沿う断面図、図5(c)は図4のC−C線に沿う断面図である。
(Second Embodiment)
4 is a perspective view of an essential part of a spark plug according to a second embodiment of the present invention, FIG. 5A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4, and FIG. FIG. 5C is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 4.
第1実施形態では、碍子11の2つの穴111、112における抵抗体14、15やステム16、17が埋設された部位は碍子中心軸Z1と平行であったが、本実施形態では、その部位を碍子中心軸Z1に対して傾斜させたものである。なお、その他の点は第1実施形態と共通している。
In the first embodiment, the portions where the
図4および図5に示すように、碍子11の2つの穴111、112の各軸は、高電圧が供給される側の開口端部(図4の上部側)から中心電極12、13側の開口端部までストレートである。また、碍子11の2つの穴111、112の各軸は非平行になっていて、碍子11の2つの穴111、112は、碍子11の強電界部近傍で最も近接し、中心電極12、13側の開口端部で最も離れている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the axes of the two
本実施形態によれば、碍子11の強電界部の肉厚tを確保して碍子11の耐電圧性の低下を抑制しつつ、発火部間距離S1を拡大して着火性を向上させることができる。
According to the present embodiment, it is possible to improve the ignitability by increasing the inter-firing portion distance S1 while securing the thickness t of the strong electric field portion of the
(第3実施形態)
図6は本発明の第3実施形態に係る点火プラグの要部の断面図である。第1実施形態では、接地電極20、21における中心電極12、13の先端部に対向する面201、211を、碍子中心軸Z1に直交する面と平行にしたが、本実施形態では、接地電極20、21における中心電極12、13の先端部に対向する面201、211を、碍子中心軸Z1に直交する面に対して傾斜させたものである。なお、その他の点は第1実施形態と共通している。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of the spark plug according to the third embodiment of the present invention. In the first embodiment, the
第1実施形態のようないわゆるオーバハングタイプの接地電極20、21を採用した点火プラグ(図1参照)と比較すると、本実施形態のようないわゆるスラントタイプの接地電極20、21にした場合、発火部間距離S1を更に1mm以上拡大可能となる。
Compared with the spark plug (see FIG. 1) employing the so-called overhang
(第4実施形態)
図7は本発明の第4実施形態に係る点火プラグの要部の断面図である。第1実施形態では、中心電極12、13および接地電極20、21をそれぞれ2つ設けたが、本実施形態は、中心電極12、13、13Aおよび接地電極20、21、21Aをそれぞれ3つ設けたものである。なお、その他の点は第1実施形態と共通している。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of a spark plug according to the fourth embodiment of the present invention. In the first embodiment, two
そして、中心電極12、13、13Aにおける先端部の相互の間隔が中心電極12、13、13Aにおける反先端部側の相互の間隔よりも広くなるように、3つの中心電極12、13、13Aの各中心軸Z2、Z3、Z4に所定の角度θを持たせることにより、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
And the
12、13、13A…中心電極、20、21、21A…接地電極、Z2、Z3、Z4…中心電極の中心軸、θ…所定の角度。 12, 13, 13A ... center electrode, 20, 21, 21A ... ground electrode, Z2, Z3, Z4 ... center axis of center electrode, [theta] ... predetermined angle.
Claims (4)
前記中心電極を複数備え、
前記複数の中心電極は、前記複数の中心電極における前記電極先端部の相互の間隔が、前記複数の中心電極における反電極先端部側の相互の間隔よりも広くなるように、前記複数の中心電極の各中心軸(Z2、Z3、Z4)が所定の角度(θ)をなして配置されていることを特徴とする内燃機関用点火プラグ。 In the spark plug in which the electrode tip located on the combustion chamber side in the center electrode (12, 13, 13A) is arranged to face the ground electrode (20, 21, 21A),
A plurality of the center electrodes;
The plurality of center electrodes are arranged such that the distance between the electrode tip portions of the plurality of center electrodes is wider than the distance between the counter electrode tip portions of the plurality of center electrodes. The internal combustion engine ignition plug is characterized in that each of the central axes (Z2, Z3, Z4) is arranged at a predetermined angle (θ).
前記接地電極における前記中心電極の電極先端部に対向する面(201、211)が、前記碍子の中心軸(Z1)に直交する面に対して傾斜していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の内燃機関用点火プラグ。 The center electrode (12, 13) is insulated and held by a cylindrical insulator (11), the insulator is accommodated in a cylindrical housing (10), and the ground electrode (20, 21) is joined to the housing. A spark plug,
The surface (201, 211) facing the electrode tip of the center electrode in the ground electrode is inclined with respect to a surface orthogonal to the central axis (Z1) of the insulator. The ignition plug for an internal combustion engine according to any one of 3.
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WO2023019332A1 (en) * | 2021-08-17 | 2023-02-23 | DE OLIVEIRA, Paulo Roberto | Multispark ignition device |
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- 2003-09-24 JP JP2003331736A patent/JP4103757B2/en not_active Expired - Lifetime
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WO2023019332A1 (en) * | 2021-08-17 | 2023-02-23 | DE OLIVEIRA, Paulo Roberto | Multispark ignition device |
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