JP2006009783A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点火プラグと点火コイルを１つのハウジングに収納して一体化した内燃機関用点火装置において、内燃機関の振動によるハウジングの折損を防止する。
【解決手段】ハウジング１の外周面のうちシリンダヘッド２００の取付穴２０１内で且つ雄ねじ部１１よりも反燃焼室側に非ねじ部１２を設け、非ねじ部１２を取付穴２０１の内周面に接触させる。これによると、非ねじ部１２における反燃焼室側端部が固定部と非固定部との境界部となるため、境界部の外径を大きくして境界部のハウジング肉厚を従来よりも厚くすることができ、境界部の強度を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、火花ギャップ間で放電する点火プラグとその点火プラグに高電圧を供給する点火コイルとを一体化した内燃機関用点火装置に関するものである。

従来、点火プラグと点火コイルを１つのハウジングに収納して一体化した内燃機関用点火装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。図６、図７に示すように、このような点火プラグと点火コイルを一体化した点火装置を内燃機関に取り付け固定するにあたっては、従来の点火プラグとの互換を持たせるため、ハウジング１に形成された雄ねじ部１１をシリンダヘッド２００の取付穴２０１の雌ねじ部２０２に螺合させるようになっている。
特開２００３−２９７６５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された点火装置は、点火プラグ単体に比べて、シリンダヘッド２００の雌ねじ部２０２に螺合された固定部から点火装置の重心までの距離が長く、且つ点火装置が重いため、内燃機関の振動による応力で、固定部と非固定部との境界部でハウジング１が折損してしまう恐れがあった。

さらに、ハウジング１の雄ねじ部１１における反燃焼室側端部が固定部と非固定部との境界部となるが、雄ねじ部１１を加工するうえでその部分には雄ねじ部１１の外径よりも小径の逃がし部１３を設ける必要があるため、境界部のハウジング肉厚が薄くなり、内燃機関の振動により境界部でのハウジング１の折損が発生しやすかった。

本発明は上記点に鑑みて、点火プラグと点火コイルを１つのハウジングに収納して一体化した内燃機関用点火装置において、内燃機関の振動によるハウジングの折損を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、高電圧を火花ギャップ間で放電して燃焼室（１００）内の混合気を着火させる点火プラグ（２）と、点火プラグ（２）に高電圧を供給する点火コイル（３）とを備え、点火プラグ（２）および点火コイル（３）が１つのハウジング（１）に収納され、ハウジング（１）に形成された雄ねじ部（１１）が、シリンダヘッド（２００）の取付穴（２０１）の雌ねじ部（２０２）に螺合された内燃機関用点火装置において、ハウジング（１）の外周面のうち取付穴（２０１）内で且つ雄ねじ部（１１）よりも反燃焼室側に非ねじ部（１２）を備えることを特徴とする。

これによると、ハウジングの雄ねじ部および非ねじ部が固定部となるため、非ねじ部における反燃焼室側端部が固定部と非固定部との境界部となる。そして、この境界部には逃がし部を設ける必要がないため、境界部の外径を大きくして境界部のハウジング肉厚を従来よりも厚くすることができる。これにより、境界部の強度を向上でき、内燃機関の振動によるハウジングの折損を防止することができる。

請求項２に記載の発明では、高電圧を火花ギャップ間で放電して燃焼室（１００）内の混合気を着火させる点火プラグ（２）と、点火プラグ（２）に高電圧を供給する点火コイル（３）とを備え、点火プラグ（２）および点火コイル（３）が１つのハウジング（１）に収納され、ハウジング（１）に形成された雄ねじ部（１１）が、シリンダヘッド（２００）の取付穴（２０１）の雌ねじ部（２０２）に螺合された内燃機関用点火装置において、ハウジング（１）の外周面のうち取付穴（２０１）内で且つ雄ねじ部（１１）よりも反燃焼室側に非ねじ部（１２）を備え、ハウジング（１）の外周面のうち非ねじ部（１２）よりも反燃焼室側にシール面（１４ａ）を備え、ハウジング（１）の軸方向に沿った断面における非ねじ部（１２）とシール面（１４ａ）との接続部の形状が、所定の曲率半径の円弧状であることを特徴とする。

これによると、請求項１の発明と同様の効果が得られるとともに、非ねじ部（１２）とシール面（１４ａ）との接続部を円弧状にしているため、境界部の強度をさらに向上でき、内燃機関の振動によるハウジングの折損を一層確実に防止することができる。

請求項３に記載の発明では、曲率半径は１ｍｍ以下であることを特徴とする。これによると、ガスケットリングとの干渉を避けつつ、境界部の強度を向上させることができる。

請求項４に記載の発明のように、雄ねじ部（１１）の長さ（ａ）を１０ｍｍ以上にすることができる。

請求項５に記載の発明のように、非ねじ部（１２）を取付穴（２０１）の内周面に接触させることができる。

請求項６に記載の発明では、非ねじ部（１２）は、取付穴（２０１）に圧入されていることを特徴とする。これによると、非ねじ部を取付穴の内周面に確実に接触させることができる。

請求項７に記載の発明では、非ねじ部（１２）がテーパ状であることを特徴とする。これによると、非ねじ部を取付穴の内周面に確実に接触させることができる。

請求項８に記載の発明では、ハウジング（１）の硬度は、シリンダヘッド（２００）の硬度よりも高いことを特徴とする。

これによると、点火装置を内燃機関に取り付け固定する際に、シリンダヘッド側を塑性変形させて、非ねじ部を取付穴の内周面に確実に接触させることができる。

請求項９に記載の発明では、非ねじ部（１２）のうち最も反燃焼室側に位置する部位の外径は、雄ねじ部（１１）の外径よりも大きいことを特徴とする。これによると、請求項１の発明による効果を確実に得ることができる。

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。

（第１実施形態）
以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る内燃機関用点火装置が内燃機関に装着された状態を示す図、図２は図１の点火装置の内部構成を示す断面図、図３は図１の点火装置における固定部と非固定部との境界部近傍を示す断面図である。

図１〜図３に示すように、点火装置は、円筒形状のハウジング１内に、点火プラグ２と点火コイル３が収納され、点火プラグ２の両電極（詳細後述）が車両用内燃機関の燃焼室１００に露出するようにして、シリンダヘッド２００の取付穴２０１に装着されるようになっている。因みに、シリンダヘッド２００はアルミニウム製である。

シリンダヘッド２００の取付穴２０１は段付き状になっており、取付穴２０１内の燃焼室１００側に雌ねじ部２０２が形成され、取付穴２０１内の反燃焼室側には、雌ねじ部２０２の谷の径よりも大径で且つ円柱状の非ねじ部２０３が形成されている。また、シリンダヘッド２００には、取付穴２０１よりも反燃焼室側に、取付穴２０１の非ねじ部２０３よりもさらに大径で且つ円柱状の収納穴２０４が形成されている。

ハウジング１は、シリンダヘッド２００よりも硬度が高く、磁性体で且つ導電性の金属材料よりなり、より詳細にはＳ４５ＣあるいはＳＵＳ４３０等の鉄鋼材料よりなる。

ハウジング１の外周面には、燃焼室１００側の端部に雄ねじ部１１が形成され、雄ねじ部１１よりも反燃焼室側に、雄ねじ部１１よりも大径で且つ円柱状の非ねじ部１２が形成されている。また、雄ねじ部１１と非ねじ部１２との間に、雄ねじ部１１の外径よりも小径の逃がし部１３が形成されている。なお、ハウジング１の非ねじ部１２およびシリンダヘッド２００の非ねじ部２０３は、いずれも軸方向全域に亘って径が一定になったストレート円柱形状であるが、ハウジング１の非ねじ部１２がシリンダヘッド２００の非ねじ部２０３に圧入されるように、ハウジング１の非ねじ部１２とシリンダヘッド２００の非ねじ部２０３の径寸法が設定されている。

ハウジング１は段付き状になっており、非ねじ部１２よりも反燃焼室側に、非ねじ部１２よりも大径で且つ円柱状の中径部１４が形成され、中径部１４よりも反燃焼室側に、中径部１４よりも大径で且つ円柱状の大径部１５が形成されている。

ハウジング１の外周面における反燃焼室側の端部には、締め付け用ナット部１６が形成されている。そして、中径部１４の端面と収納穴２０４の底部２０５との間にガスケットリング３００を介在させた状態で、ナット部１６を利用してハウジング１を回して、雄ねじ部１１をシリンダヘッド２００の雌ねじ部２０２にねじ結合させることにより、点火装置がシリンダヘッド２００に固定される。

この際、ハウジング１よりもシリンダヘッド２００の方が硬度が低いため、シリンダヘッド２００の非ねじ部２０３を塑性変形させつつ、ハウジング１の非ねじ部１２がシリンダヘッド２００の非ねじ部２０３に圧入され、これにより、ハウジング１の非ねじ部１２がシリンダヘッド２００の非ねじ部２０３に確実に接触するようになっている。一方、中径部１４および大径部１５は、収納穴２０４に対して非接触である。したがって、ハウジング１の雄ねじ部１１および非ねじ部１２が固定部となり、中径部１４および大径部１５が非固定部となる。

ハウジング１内には、電気絶縁性材料であるセラミックからなる円筒状の碍子５が収納されている。碍子５の外周面には、燃焼室１００側近傍に段付き状の当たり面５１が形成されており、ハウジング１の内周面には、この当たり面５１に当接する段付き状の受け面１７が形成されている。そして、受け面１７と当たり面５１の間には図示しない金属製のパッキンが介在し、ハウジング１と碍子５との間からの燃焼ガスの洩れを防止するようになっている。

点火プラグ２は、導電性金属よりなるステム２１、導電性金属よりなる中心電極２２、および導電性金属よりなる接地電極２３等から構成されている。そして、ステム２１および中心電極２２は、碍子５の中心穴に挿入されており、この中心電極２２の一端は燃焼室１００に露出している。また、接地電極２３はハウジング１に溶接等により一体化されており、この接地電極２３は火花ギャップを有して中心電極２２の一端と対向している。

点火コイル３は、１次巻線３１、２次巻線３２、磁性材料よりなる円柱状の中心コア３３、および電気絶縁性の樹脂にて有底円筒状に形成された２次スプール３４等から構成されている。１次巻線３１は、碍子５の外周部に直接巻線されている。そして、１次巻線３１の両端は図示しないターミナルを介して、接続コネクタ６のコネクタ端子６１に接続されており、これにより１次巻線３１に図示しないイグナイタからの制御信号が入力されるようになっている。

２次スプール３４の外周に２次巻線３２が巻かれ、２次スプール３４の中心穴に中心コア３３が挿入されている。また、碍子５と２次巻線３２との隙間には、電気絶縁性に富む樹脂、例えばエポキシ樹脂が充填されている。

２次巻線３２の高電圧端は、点火プラグ２のステム２１を介して中心電極２２に電気的に接続され、低電圧端は、図示しないターミナルを介してハウジング１に接続されている。なお、ハウジング１はシリンダヘッド２００等を介して図示しない車両のボデーに接地されている。

上記構成の点火装置は、イグナイタからの制御信号に基づいて点火コイル３が高電圧を発生し、点火プラグ２はその高電圧を火花ギャップ間で放電して燃焼室１００内の混合気を着火させる。

ところで、固定部全長ＬをＩＳＯ規格にあるロングリーチ（Ｌ＝１９ｍｍ、または、Ｌ＝２６．５ｍｍ）とすることで、固定部全長Ｌの全てをねじにしなくても熱価を確保できる。すなわち、図４は雄ねじ部１１の長さａと熱価との関係を示すものであるが、これによれば雄ねじ部１１の長さａは１０ｍｍあればよい。したがって、Ｌ＝１９ｍｍの場合、非ねじ部１２の長さｂは最大９ｍｍ確保でき、Ｌ＝２６．５ｍｍの場合、非ねじ部１２の長さｂは最大１６．５ｍｍ確保できる。また、固定部全長Ｌを現在のＩＳＯ規格以外とした場合は、非ねじ部１２の長さｂは、０＜ｂ≦Ｌ−１０、となる。

このように、非ねじ部１２を設けた場合、非ねじ部１２における反燃焼室側端部が固定部と非固定部との境界部になる。そして、この境界部は雄ねじ部１１や逃がし部１３よりも大径であるため、境界部のハウジング肉厚が従来よりも厚くなる。したがって、境界部の強度を向上でき、内燃機関の振動によるハウジング１の折損を防止することができる。

因みに、例えば雄ねじ部１１の呼びがＭ１０の場合、境界部の内径ｄは通常φ６．９ｍｍであり、従来の点火装置における逃がし部１３の外径ｄ１はφ９ｍｍであり、本実施形態における非ねじ部１２の外径ｄ２は通常φ１０．６ｍｍ以上にすることができる。そして、本実施形態における非ねじ部１２の外径ｄ２をφ１０．６ｍｍにした場合、境界部の応力を約６２％低減することが可能である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図５は本発明の第２実施形態に係る内燃機関用点火装置の要部を示す断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図５は、ハウジング１の軸方向に沿った断面の図であり、非ねじ部１２と中径部１４の端面１４ａとの接続部の形状を、円弧状にしている。これにより、境界部の強度をさらに向上でき、内燃機関の振動によるハウジング１の折損を一層確実に防止することができる。

また、非ねじ部１２と中径部１４の端面１４ａとの接続部における円弧状部分の曲率半径Ｒは、ガスケットリング３００との干渉を避けつつ、境界部の強度を向上させるために、０＜Ｒ≦１ｍｍに設定している。

なお、中径部１４の端面１４ａは、本発明のシール面に相当する。

（他の実施形態）
上記実施形態では、ハウジング１の非ねじ部１２およびシリンダヘッド２００の非ねじ部２０３は、いずれもストレート円柱形状であったが、ハウジング１の非ねじ部１２をテーパ状にしてもよい。具体的には、ハウジング１の非ねじ部１２を、燃焼室１００側から反燃焼室側に向かって外径が大きくなるテーパとし、且つ、テーパの最大径をシリンダヘッド２００の非ねじ部２０３の径よりも大きくするとともに、テーパの最小径をシリンダヘッド２００の非ねじ部２０３の径よりも小さくする。これにより、ハウジング１の非ねじ部１２をシリンダヘッド２００の非ねじ部２０３に確実に接触させることができる。

なお、ハウジング１の非ねじ部１２をテーパ状にする場合、非ねじ部１２における軸方向の全域をテーパ状にしてもよいし、非ねじ部１２における軸方向の一部領域をテーパ状にしてもよい。

また、上記実施形態では、内周側が２次巻線３２であり、外周側が１次巻線３１であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、外周側を２次巻線３２とし、内周側を１次巻線３１としてもよい。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関用点火装置が内燃機関に装着された状態を示す図である。 図１の点火装置の内部構成を示す断面図である。 図１の点火装置における境界部近傍を示す断面図である。 雄ねじ部１１の長さｂと熱価との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る内燃機関用点火装置の要部を示す断面図である。 従来の点火装置が内燃機関に装着された状態を示す図である。 従来の点火装置における境界部近傍を示す断面図である。

符号の説明

１…ハウジング、２…点火プラグ、３…点火コイル、１１…雄ねじ部、１２…非ねじ部、１００…燃焼室、２００…シリンダヘッド、２０１…取付穴、２０２…雌ねじ部。

Claims (9)

1. 高電圧を火花ギャップ間で放電して燃焼室（１００）内の混合気を着火させる点火プラグ（２）と、前記点火プラグ（２）に高電圧を供給する点火コイル（３）とを備え、
   前記点火プラグ（２）および前記点火コイル（３）が１つのハウジング（１）に収納され、
   前記ハウジング（１）に形成された雄ねじ部（１１）が、シリンダヘッド（２００）の取付穴（２０１）の雌ねじ部（２０２）に螺合された内燃機関用点火装置において、
   前記ハウジング（１）の外周面のうち前記取付穴（２０１）内で且つ前記雄ねじ部（１１）よりも反燃焼室側に非ねじ部（１２）を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 高電圧を火花ギャップ間で放電して燃焼室（１００）内の混合気を着火させる点火プラグ（２）と、前記点火プラグ（２）に高電圧を供給する点火コイル（３）とを備え、
   前記点火プラグ（２）および前記点火コイル（３）が１つのハウジング（１）に収納され、
   前記ハウジング（１）に形成された雄ねじ部（１１）が、シリンダヘッド（２００）の取付穴（２０１）の雌ねじ部（２０２）に螺合された内燃機関用点火装置において、
   前記ハウジング（１）の外周面のうち前記取付穴（２０１）内で且つ前記雄ねじ部（１１）よりも反燃焼室側に非ねじ部（１２）を備え、
   前記ハウジング（１）の外周面のうち前記非ねじ部（１２）よりも反燃焼室側にシール面（１４ａ）を備え、
   前記ハウジング（１）の軸方向に沿った断面における前記非ねじ部（１２）と前記シール面（１４ａ）との接続部の形状が、所定の曲率半径の円弧状であることを特徴とする内燃機関用点火装置。
3. 前記曲率半径は１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
4. 前記雄ねじ部（１１）の長さ（ａ）が、１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項請求項１ないし３のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置。
5. 前記非ねじ部（１２）は、前記取付穴（２０１）の内周面に接触していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置。
6. 前記非ねじ部（１２）は、前記取付穴（２０１）に圧入されていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用点火装置。
7. 前記非ねじ部（１２）がテーパ状であることを特徴とする請求項５または６に記載の内燃機関用点火装置。
8. 前記ハウジング（１）の硬度は、前記シリンダヘッド（２００）の硬度よりも高いことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置。
9. 前記非ねじ部（１２）のうち最も反燃焼室側に位置する部位の外径は、前記雄ねじ部（１１）の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置。

Images