JP2007092591A - Ignition device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの点火装置に関する。 The present invention relates to an engine ignition device.
エンジンの点火プラグは、燃焼のたびに火花エネルギーや酸化などによって電極が消耗する。そこで、複数の外側電極(接地電極)を備えることによって耐久性に優れる多極電極形の点火プラグが提案されている。 In an engine spark plug, the electrode is consumed due to spark energy, oxidation, etc. each time it is burned. In view of this, a multipolar electrode type spark plug having excellent durability by providing a plurality of outer electrodes (ground electrodes) has been proposed.
しかし、従来の多極電極形の点火プラグは特定の外側電極を選択して飛び火させることができなかった。そのため、従来の多極電極形の点火プラグではエンジンの運転状況などに応じて点火位置を指定することができなかった。 However, conventional multi-electrode electrode type spark plugs cannot select a specific outer electrode and cause a spark. Therefore, the conventional multipolar electrode type ignition plug cannot designate the ignition position according to the operating condition of the engine.
そこで、複数の外側電極と対応した同数の中心電極を備え、特定の中心電極を選択して火花放電させることによって、エンジンの運転状況に応じて点火位置を制御することを可能とする多極電極形点火プラグが提案された(特許文献1参照)。
しかし、前述した従来の多極電極形の点火プラグは、それぞれの中心電極について個別に点火コイル及びディストリビュータを必要としていた。したがって、この多極電極形の点火プラグは構造が複雑になってしまうため、実際にエンジンに搭載するには搭載性及びコストに問題があった。 However, the above-described conventional multipolar electrode type spark plug requires an ignition coil and a distributor for each center electrode. Therefore, the structure of this multipolar electrode type spark plug becomes complicated, and there is a problem in mounting property and cost in actually mounting it on the engine.
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、複数の外側電極を有する多極電極形の点火プラグについて、飛び火する外側電極を選択することを可能としながら、構造が単純で搭載性の優れた低コストの点火装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and it is possible to select a sparking outer electrode for a multipolar electrode type spark plug having a plurality of outer electrodes, while having a structure. However, the present invention aims to provide a low-cost ignition device that is simple and excellent in mountability.
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
本発明は、燃焼室に臨んで設けられた点火装置(10)であって、電気火花を発生させる中心電極(11)と、前記中心電極(11)の周囲に配置された複数の外側電極(12a,12b)と、前記外側電極(12a,12b)を接地するか否かを切替える接地切替手段(14a,14b)とを備えることを特徴とする。 The present invention is an ignition device (10) provided facing a combustion chamber, and includes a center electrode (11) for generating an electric spark, and a plurality of outer electrodes (around the center electrode (11)). 12a, 12b) and ground switching means (14a, 14b) for switching whether or not the outer electrodes (12a, 12b) are grounded.
本発明によれば、特定の外側電極のみ接地させることによって中心電極から発生した電気火花が飛び火する外側電極を選択し、火炎の点火位置を選択することができる。したがって、例えば、未燃ガスのたまりやすい領域に近接した位置で着火することによってノッキングの発生を抑制することができる。さらに、飛び火する外側電極を分散させることができるため、外側電極の耐久性を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to select the outer electrode where the electric spark generated from the center electrode jumps by grounding only the specific outer electrode, and to select the ignition position of the flame. Therefore, for example, the occurrence of knocking can be suppressed by igniting at a position close to a region where unburned gas tends to accumulate. Furthermore, since the outer electrode that sparks can be dispersed, the durability of the outer electrode can be improved.
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
図1は、本発明による点火プラグ10がエンジンに搭載された状態を示す図であり、図1(A)は断面図、図1(B)は図1(A)を矢印Bの方向から見た図である。
FIG. 1 is a view showing a state in which a
点火プラグ10は、エンジンのシリンダヘッド1に備えられる。点火プラグ10は、中心電極11と、外側電極12a,12bを備える。本実施形態では、図1(B)に示すように1本の中心電極11を中心に2本の外側電極12a,12bを周囲に備える多極電極形の点火プラグを用いる。
The
中心電極11は、図示しない点火コイルから高圧電流がかけられてその先端から電気火花が発生する。中心電極11には、火花放電電圧が低く、かつ長時間使用しても放電電圧の上昇が少ない耐久性や爆発時の高温度を速やかに逃がす熱伝導性などを必要とする。中心電極11には白金やイリジウムなどが用いられる。
A high voltage current is applied to the
中心電極11は、高圧電流が中心電極以外に流れないように碍子16によって絶縁されている。碍子16は、高電圧に耐える絶縁性とともに、燃焼室内の爆発や熱サイクルに耐える耐熱衝撃性を備える必要がある。碍子16は、高純度のアルミナ(Al2O3)を主体とするセラミック焼結体で形成される。
The
外側電極12a,12bは、シリンダヘッド1に中心電極を囲むように後述する絶縁部13a,13bを介して取付けられている。外側電極12a,12bは、シリンダヘッド1と垂直に設置されている。外側電極12a,12bは、その先端部が中心電極11に向かう略L字状に形成される。外側電極12a,12bと中心電極11との間には隙間を有する。この隙間が火花放電ギャップ20である。
The
中心電極11に高電圧をかけると、火花放電ギャップ20の絶縁が破られて放電現象が起こり、電気火花を発生させる。この電気火花は、圧縮混合気に点火して着火爆発を起こさせる。これは、火花放電ギャップ20に存在する燃料粒子が火花放電により活性化されることによって起こる。燃料粒子は、活性化すると酸化反応を起こし、反応熱を生じて火炎核を発生させる。この火炎核が発生すると、周囲の混合気が活性化して燃焼が広がっていく。
When a high voltage is applied to the
しかし、火炎核の発熱作用よりも電極の消炎作用の方が大きい場合には、火炎核は消滅し失火する。電極の消炎作用とは、電極が熱を吸収して火炎を消火しようとする作用のことである。また、中心電極11と外側電極12a,12bとの間隔が広い場合、すなわち、火花放電ギャップ20が大きい場合には火炎核を大きくし、消炎作用を小さくすることができる。しかし、火花放電ギャップ20を広げすぎるとより大きな放電電圧が必要となるため、点火コイルの性能の限界を超えてしまうと点火できなくなる。
However, if the extinguishing action of the electrode is greater than the exothermic action of the flame kernel, the flame kernel disappears and misfires. The electrode extinguishing action is an action in which the electrode absorbs heat and extinguishes the flame. In addition, when the distance between the
また、一般的な点火プラグではすべての外側電極が直接接地されている。したがって、中心電極が発生させた電気火花は、通常、電極の消耗の程度などに応じて飛び火しやすい外側電極に向かう。 In a general spark plug, all outer electrodes are directly grounded. Therefore, the electric spark generated by the center electrode is usually directed toward the outer electrode that is likely to ignite depending on the degree of consumption of the electrode.
一方、本実施形態では外側電極12a,12bにはシリンダヘッド1との間に絶縁部13a,13bが設けられている。したがって、本実施形態のように外側電極が絶縁されていると、いずれの外側電極にも飛び火することができなくなってしまう。
On the other hand, in this embodiment, the
そこで、本実施形態では図1(A)に示すように、トランジスタ14a,14bのコレクタ端子には外側電極12a,12bが接続されている。また、トランジスタ14a,14bのエミッタ端子は接地されている。さらに、トランジスタ14a,14bのベース端子には図示しない電子制御ユニット(以下「ECU」という)30が接続されている。ECU30は、トランジスタ14a,14bのベース端子に信号を送ることにより、エミッタ・コレクタ間を通電可能とし、外側電極12a,12bを接地させることができる。このようにして、ECU30は任意の外側電極12a,12bに対して飛び火するように制御することができる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 1A, the
図2は、点火プラグ10の配置を示す図である。図の上方が吸気側、下方が排気側である。シリンダヘッド1は、2つの吸気ポート2a,2bと、2つの排気ポート3a,3bとを備える。吸気ポート2a,2bと排気ポート3a,3bとの間には、点火プラグ10が配置されている。
FIG. 2 is a view showing the arrangement of the
ECU30は、前述のようにトランジスタ14a及び14bの通電を切替えることにより、外側電極12a又は12bのいずれに飛び火するかを選択することができる。そこで、本実施形態では、エンジンの運転状態などに応じて吸気側もしくは排気側を選択して混合気に点火することができる。
As described above, the
火炎の伝播は低温の領域ではその伝播速度が遅くなる。このような領域では火炎が到達する前に火炎前方で未燃混合気が圧縮されて自着火を起こしやすく、ノッキングが発生しやすい。吸気ポート21と近接する領域は、温度が低く点火プラグからの距離も離れているため、特に未燃混合気が滞留しやすくノッキングを発生させやすい。 The propagation speed of the flame is slow in the low temperature region. In such a region, before the flame arrives, the unburned air-fuel mixture is compressed in front of the flame, so that self-ignition is likely to occur, and knocking is likely to occur. Since the region close to the intake port 21 has a low temperature and a distance from the spark plug, the unburned mixture tends to stay, and knocking is likely to occur.
そこで、吸気側の外側電極12aに飛び火させて混合気を着火することによって、低温領域に向かってすばやく火炎を伝播させてノッキングの発生を防ぐことができる。
Accordingly, by causing the
図3は、本発明によるエンジンの運転状態によって飛び火させる点火プラグ10の外側電極を示すグラフであり、縦軸はエンジントルク、横軸はエンジン回転数を示す。
FIG. 3 is a graph showing the outer electrode of the
高回転高負荷領域である領域R1の状態の場合には、トランジスタ14aのみ通電させる。こうすることによって、排気側の外側端子12bは絶縁されたままの状態となり、吸気側の外側端子12aにのみ電気火花が飛び火させることができる。したがって、残留する未燃ガスを吸気側から優先的に燃焼させることができ、ノッキングの発生を抑制することができる。
In the state of the region R1, which is a high rotation / high load region, only the
一方、領域R1の状態以外の場合(領域R2)には、トランジスタ14a及び14bの両方に通電する。このようにすると、従来の点火プラグと同様にいずれの外側電極に飛び火するかを選択することはできないが、飛び火する外側電極を分散させることによって、プラグの寿命を伸ばす効果を得ることができる。
On the other hand, in a case other than the state of the region R1 (region R2), both
したがって、通常時にはトランジスタ14a及び14bを共に通電しておき、エンジンの運転状態が高回転高負荷となったときにはトランジスタ14bの通電を切断するという単純な制御で実現することができる。また、外側電極12aについてはトランジスタを介さずに常に接地させておき、他方の外側電極12bについてのみトランジスタ14bの通電を切替えるように構成してもよい。
Therefore, it can be realized by a simple control in which both the
本実施形態の効果について説明する。 The effect of this embodiment will be described.
本実施形態によれば、外側電極を絶縁して配置し、それぞれの電極をトランジスタと連結することによって、任意の外側電極に飛び火させることができる。これにより、エンジンの運転状態に応じて吸気方向及び排気方向を選択して混合気に着火することできる。したがって、飛び火する外側電極を選択してノッキングを起こしやすい領域に火炎の成長を促すことができるため、ノッキングの発生を効果的に防ぐことができる。 According to the present embodiment, the outer electrodes can be insulated and disposed, and each electrode can be connected to the transistor, whereby any outer electrode can be ignited. Thus, the air-fuel mixture can be ignited by selecting the intake direction and the exhaust direction according to the operating state of the engine. Therefore, it is possible to promote the growth of the flame in the region where knocking is likely to occur by selecting the outer electrode to be ignited, so that the occurrence of knocking can be effectively prevented.
また、本実施形態によれば、特定の外側電極に飛び火させる必要がない状態では、トランジスタ14aと14bを交互に若しくは双方に通電することにより、特定の外側電極のみに飛び火することで偏って電極が消耗することを防ぐことができる。
In addition, according to the present embodiment, in a state where it is not necessary to ignite a specific outer electrode, the
さらに、本実施形態によれば、各電極にトランジスタを設けるのみで上述の効果を得ることができるため、コストの増加も最低限に抑えることができる。 Furthermore, according to the present embodiment, since the above-described effect can be obtained only by providing a transistor for each electrode, an increase in cost can be suppressed to a minimum.
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are equivalent to the present invention.
例えば、外側電極の数は2極に限る必要はなく、3極、4極以上であっても同様の効果を得ることができる。外側電極を増加させることで、点火プラグの耐久性をさらに向上させることができる。さらに、火炎の成長方向の選択肢を増やすことができるため、エンジンの運転状態などに応じて、より詳細な制御を行なうことができる。 For example, the number of outer electrodes need not be limited to two, and the same effect can be obtained even if the number is three or four or more. By increasing the number of outer electrodes, the durability of the spark plug can be further improved. Furthermore, since the number of options for the flame growth direction can be increased, more detailed control can be performed according to the operating state of the engine.
また、本発明を筒内直接噴射式内燃機関に採用して成層燃焼を実施する場合には、混合気の濃度が高い領域に近接する位置で着火させることができる。 Further, when stratified combustion is performed by adopting the present invention in a direct injection type internal combustion engine, ignition can be performed at a position close to a region where the concentration of the air-fuel mixture is high.
中心電極及び外側電極の発火部の形状についても、本実施形態で示した形状に限られない。例えば、発火部の形状を沿面形にすることによって、くすぶり汚損に対して強くすることができ、自己洗浄機能をより強化させることができる。 The shapes of the firing portions of the center electrode and the outer electrode are not limited to the shapes shown in the present embodiment. For example, by making the shape of the ignition part into a creeping shape, it can be made strong against smoldering contamination and the self-cleaning function can be further strengthened.
複数の点火プラグを燃焼室内に備える多点点火方式を採用した場合には、未燃混合気が残りやすい領域に燃焼火炎が成長するように、それぞれの点火プラグについて外側電極を選択して点火させることができる。こうすることによって、より効果的にノッキングの発生を抑制することができる。 When a multi-point ignition system with a plurality of ignition plugs in the combustion chamber is adopted, an outer electrode is selected and ignited for each ignition plug so that the combustion flame grows in an area where unburned mixture tends to remain. be able to. By doing so, the occurrence of knocking can be suppressed more effectively.
1 シリンダヘッド
11 中心電極
12a,12b 外側電極
13a,13b 絶縁部(接地切替手段)
14a,14b トランジスタ(接地切替手段)
16 碍子
20 火花放電ギャップ
DESCRIPTION OF
14a, 14b Transistor (ground switching means)
16
Claims (5)
電気火花を発生させる中心電極と、
前記中心電極の周囲に配置された複数の外側電極と、
前記外側電極を接地するか否かを切替える接地切替手段と、
を備えるエンジンの点火装置。 An ignition device provided facing the combustion chamber,
A central electrode that generates electrical sparks;
A plurality of outer electrodes disposed around the central electrode;
A ground switching means for switching whether to ground the outer electrode;
An engine ignition device comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの点火装置。 The ground switching means connects the outer electrode and the transistor, and switches the grounding of the outer electrode by switching energization of the transistor.
The engine ignition device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジンの点火装置。 The ground switching means is provided in all outer electrodes,
The engine ignition device according to claim 1 or 2, wherein the engine ignition device according to claim 1 or 2 is provided.
ことを特徴とする請求項3に記載のエンジンの点火装置。 The ground switching means selects and switches the ground of the outer electrode so as to evenly ignite each outer electrode,
The engine ignition device according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のエンジンの点火装置。 The ground switching means switches so that the outer electrode arranged on the intake side is grounded when the engine is operating at a high rotation and high load.
The engine ignition device according to any one of claims 1 to 4, wherein the engine ignition device is provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005281588A JP2007092591A (en) | 2005-09-28 | 2005-09-28 | Ignition device for engine |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005281588A JP2007092591A (en) | 2005-09-28 | 2005-09-28 | Ignition device for engine |
Publications (1)
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JP2007092591A true JP2007092591A (en) | 2007-04-12 |
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JP (1) | JP2007092591A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013182695A (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | Fuel processing system for fuel cell and combustion apparatus |
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2005
- 2005-09-28 JP JP2005281588A patent/JP2007092591A/en active Pending
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JP2013182695A (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | Fuel processing system for fuel cell and combustion apparatus |
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