JP2007273411A - Spark plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば筒内直噴型火花点火式内燃機関に用いられる点火プラグに関する。 The present invention relates to a spark plug used in, for example, a direct injection type spark ignition internal combustion engine.
従来、自動車のガソリンエンジンに用いられる点火プラグの構造として、1つの中心電極と、中心電極の周囲に配置されるとともに中心電極との間で火花放電が行われる接地電極を1つ備える構造がある(例えば、特許文献1)。
インジェクタを用いて燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内直噴型の火花点火式内燃機関において、インジェクタが点火プラグに向かって燃料を直接的に噴射するスプレーガイド式のエンジンでは、圧縮行程に噴射した燃料の一部が,直接中心電極に到達・気化することに加え、残りの一部の燃料が,高温の接地電極にぶつかることによって拡散/空気との混合/気化が促進され、中心電極の周辺に滞留して混合気を形成する。そして、この混合気に点火してこれを燃焼する。これにより,点火プラグの周辺を理論空燃比近傍とし,燃焼室全体では極めてリーンな空燃比での燃焼,所謂成層希薄燃焼を実現する。 In a direct-injection spark-ignition internal combustion engine that directly injects fuel into the combustion chamber using an injector, a spray-guided engine in which the injector directly injects fuel toward the spark plug is injected in the compression stroke. In addition to the fuel directly reaching and evaporating part of the fuel, diffusion / air mixing / vaporization is promoted by the remaining part of the fuel striking the hot ground electrode. It stays around and forms an air-fuel mixture. The mixture is ignited and burned. As a result, the vicinity of the spark plug is made near the stoichiometric air-fuel ratio, and combustion at a very lean air-fuel ratio in the entire combustion chamber, so-called stratified lean combustion, is realized.
特許文献1に開示されているように一つの接地電極を備える点火プラグの場合、接地電極が中心電極を挟んでインジェクタと反対側に配置されると、インジェクタから噴射された燃料の大部分は中心電極を通過した後に接地電極に接触し,中心電極通過前に接触するのは,接地電極先端の一部のみに限られる。
In the case of a spark plug having one ground electrode as disclosed in
つまり、インジェクタから噴射された燃料は、接地電極にぶつかることによって拡散して空気との混合/気化が促進されることがほとんどなく、中心電極を通過する。それゆえ、接地電極が中心電極を挟んでインジェクタと反対側に配置される場合、中心電極の近傍に混合気が滞留しにくくなる。 In other words, the fuel injected from the injector hardly diffuses by colliding with the ground electrode and is hardly promoted to be mixed / vaporized with air, and passes through the center electrode. Therefore, when the ground electrode is disposed on the opposite side of the injector with the center electrode interposed therebetween, the air-fuel mixture is less likely to stay near the center electrode.
安定した成層希薄燃焼を実現するためには、点火の際に中心電極の周囲に理論空燃比近傍の混合気を配置する必要があるが、中心電極に直接到達する燃料だけでは不足であるため,接地電極に衝突した後,中心電極に導かれる燃料が重要となり,少なすぎると過薄となり点火不能,多すぎると過濃となりプラグのくすぶりを招いてしまう。接地電極が中心電極を挟んでインジェクタと反対側に配置される場合では、接地電極に衝突する燃料が少ないため,中心電極の周囲は空燃比がリーンな状態になってしまう。この結果、燃料を安定して燃焼することができない。 In order to realize stable stratified lean combustion, it is necessary to place an air-fuel mixture near the stoichiometric air-fuel ratio around the center electrode at the time of ignition, but because only the fuel that reaches the center electrode is insufficient, After the collision with the ground electrode, the fuel introduced to the center electrode becomes important. If it is too small, the fuel will be too thin and cannot be ignited. If it is too much, it will become too concentrated and the plug will smolder. In the case where the ground electrode is disposed on the opposite side of the injector with the center electrode interposed therebetween, the amount of fuel that collides with the ground electrode is small, and the air-fuel ratio around the center electrode becomes lean. As a result, the fuel cannot be stably burned.
したがって、本発明の目的は、接地電極が中心電極を挟んでインジェクタの反対側に配置されても、安定した成層希薄燃焼を実現する点火プラグを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a spark plug that realizes stable stratified lean combustion even when a ground electrode is disposed on the opposite side of an injector with a center electrode interposed therebetween.
本発明の点火プラグは、燃料を噴射するインジェクタが設けられる燃焼室内に設置される。前記点火プラグは、プラグ本体と、前記プラグ本体に設けられる中心電極と、前記プラグ本体において前記中心電極の周りに設けられて前記中心電極との間で火花放電が行われる接地電極とを備える。前記接地電極は、前記プラグ本体から前記中心電極の先端側に延びる本体部と、延出部とを備える。前記延出部は、前記プラグ本体の軸心線方向を横切る方向に沿って前記本体部の先端から前記中心軸側へ延びるとともに、延出方向の先端にインジェクタから噴射された燃料を前記中心電極に導くガイド面が形成される。 The spark plug of the present invention is installed in a combustion chamber provided with an injector for injecting fuel. The spark plug includes a plug body, a center electrode provided on the plug body, and a ground electrode provided around the center electrode in the plug body and causing a spark discharge between the center electrode. The ground electrode includes a main body portion extending from the plug main body to the distal end side of the center electrode, and an extension portion. The extending portion extends from the front end of the main body portion to the central axis side in a direction crossing the axial center line direction of the plug main body, and fuel injected from the injector at the front end in the extending direction is the central electrode. A guide surface that leads to is formed.
この構造によれば、点火プラグが燃焼室内に配置された際に、点火プラグの姿勢が、本体部が中心電極を挟んでインジェクタに対して反対側に位置する姿勢であっても、インジェクタから噴射された燃料のうち一部は、ガイド面にぶつかって拡散されて空気と混合されて混合気となった後、ほぼ全量がガイド面に沿って効果的に中心電極に導かれる。 According to this structure, when the spark plug is disposed in the combustion chamber, the spark plug is injected from the injector even when the main body is positioned opposite to the injector with the center electrode interposed therebetween. A part of the fuel that has been applied collides with the guide surface and is diffused and mixed with air to form an air-fuel mixture, and then almost the entire amount is effectively guided to the center electrode along the guide surface.
本発明の好ましい形態では、前記ガイド面において前記プラグ本体の軸心線方向に前記中心電極側に位置する第1の縁よりも前記軸心線方向に離れた第2の縁が前記第1の縁よりも前記延出部が延びる方向に突出する平面である。 In a preferred embodiment of the present invention, a second edge separated in the axial direction from the first edge located on the center electrode side in the axial direction of the plug body on the guide surface is the first edge. It is a plane which protrudes in the direction where the extension part extends rather than the edge.
この構造によれば、ガイド面を軸心線方向に対して傾斜する平面とすることで、ガイド面を簡単に形成できる。 According to this structure, the guide surface can be easily formed by making the guide surface a flat surface that is inclined with respect to the axial direction.
本発明の好ましい形態では、前記接地電極には、前記中心電極から前記接地電極に向かう方向に前記接地電極を貫通する貫通孔が形成される。 In a preferred embodiment of the present invention, the ground electrode is formed with a through hole penetrating the ground electrode in a direction from the center electrode toward the ground electrode.
この構造によれば、点火プラグが燃焼室内に配置された際に、点火プラグの姿勢が、接地電極がインジェクタと中心電極との間に位置する姿勢であっても、インジェクタから噴射された燃料の一部は接地電極にぶつかって拡散して混合気となった後、貫通孔を通って中心電極の周囲に導かれる。また、点火プラグの姿勢が、接地電極が中心電極を挟んでインジェクタと反対側に位置する姿勢であっても、中心電極の周囲を通過した燃料が接地電極にぶつかって混合気となり再び中心電極の周囲に滞留することで過濃となることを抑制する。 According to this structure, when the spark plug is disposed in the combustion chamber, even if the attitude of the ignition plug is an attitude in which the ground electrode is positioned between the injector and the center electrode, the fuel injected from the injector A part of the ground collides with the ground electrode and diffuses to become an air-fuel mixture, and then is guided around the center electrode through the through hole. In addition, even if the spark plug is positioned so that the ground electrode is located on the opposite side of the injector with the center electrode in between, the fuel that has passed around the center electrode collides with the ground electrode and becomes an air-fuel mixture. Suppresses excessive concentration by staying around.
本発明の好ましい形態では、前記本体部は、当該本体部において前記プラグ本体に接続される基部分よりも前記本体部の先端が前記中心電極側に位置するように傾斜している。 In a preferred embodiment of the present invention, the main body portion is inclined such that the front end of the main body portion is located on the side of the center electrode with respect to the base portion connected to the plug main body in the main body portion.
この構造によれば、点火プラグが燃焼室内に配置された際に、点火プラグの姿勢が、本体部が中心電極を挟んでインジェクタに対して反対側に位置する姿勢からインジェクタ側にプラグ本体の軸心線回りに略90度回転した姿勢であっても、インジェクタから噴射された燃料のうち延出部にぶつかる量が少なくなり,中心電極の周囲が過濃となるのを抑制する。 According to this structure, when the spark plug is disposed in the combustion chamber, the spark plug is positioned from the position where the main body portion is located on the opposite side of the injector with the center electrode interposed therebetween. Even in a posture rotated about 90 degrees around the core line, the amount of fuel injected from the injector hits the extension, and the surroundings of the center electrode are prevented from becoming excessively concentrated.
または、本発明の好ましい形態では、前記本体部において前記中心電極の周方向を横切る両側面は、各々前記中心電極から離れるにしたがい、前記他方の側面側に傾斜する。 Or in the preferable form of this invention, the both side surfaces which cross the circumferential direction of the said center electrode in the said main-body part incline to the said other side surface side, respectively as it leaves | separates from the said center electrode.
この構造によれば、点火プラグが燃焼室内に配置された際に、点火プラグの姿勢が、本体部が中心電極を挟んでインジェクタに対して反対側に位置する姿勢からインジェクタ側にプラグ本体の軸心線回りに略90度回転した姿勢であっても、インジェクタから噴射された燃料は、傾斜する側面にぶつかるとともに当該側面に沿って中心電極から離れる方向に導かれるため,中心電極の周囲が過濃となるのを抑制する。 According to this structure, when the spark plug is disposed in the combustion chamber, the spark plug is positioned from the position where the main body portion is located on the opposite side of the injector with the center electrode interposed therebetween. Even in a posture rotated approximately 90 degrees around the core line, the fuel injected from the injector hits the inclined side surface and is guided in a direction away from the center electrode along the side surface. Suppresses darkening.
上記形態のさらに好ましい形態では、前記貫通孔は、前記インジェクタの噴射口と前記中心電極の先端とを結ぶ仮想線が通る大きさを有する。 In a further preferred form of the above aspect, the through hole has a size through which an imaginary line connecting the injection port of the injector and the tip of the center electrode passes.
この構造によれば、混合気が効果的に中心電極まで導かれる。 According to this structure, the air-fuel mixture is effectively guided to the center electrode.
本発明によれば、接地電極が中心電極を挟んでインジェクタの反対側に配置されても、安定した成層希薄燃焼を実現できる。 According to the present invention, stable stratified lean combustion can be realized even when the ground electrode is disposed on the opposite side of the injector with the center electrode interposed therebetween.
本発明の第1の実施形態に係る点火プラグを、図1〜4を用いて説明する。本実施形態の点火プラグ50は、例えば、自動車のレシプロ式ガソリンエンジン20に用いられる。エンジン20は、多気筒エンジンである。また、エンジン20は、筒内直噴型火花点火式内燃機関である。
A spark plug according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
図1は、エンジン20の1つの燃焼室30の近傍の断面図を示している。図1に示すように、エンジン20は、シリンダブロック21と、シリンダヘッド22と、などを備えている。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the vicinity of one
シリンダブロック21には、複数のシリンダ23が形成されている。シリンダ23には、ピストン24が収容されている。ピストン24は、図示しないコンロッドを介してクランクシャフトに連結されている。ピストン24は、燃焼ガスの圧力エネルギを受けてシリンダ23内を往復動する。クランクシャフトは、ピストン24の往復動によって、回転する。シリンダブロック21において、シリンダ23の近傍には、ウォータージャケット25が形成されている。ウォータージャケット25内には、冷却水が流動している。
A plurality of
シリンダヘッド22は、シリンダブロック21の上端面21aに固定されている。シリンダヘッド22において、シリンダ23と重なる部位には、燃焼凹部22bが形成されている。燃焼凹部22bは、例えば屋根型である。燃焼凹部22bは、上端面21aに開口するシリンダ23の開口を覆っている。
The
燃焼凹部22bと、ピストン24の外面と、シリンダ23の内面とによって規定される空間は、燃焼室30となっている。
A space defined by the combustion recess 22 b, the outer surface of the
シリンダヘッド22には、吸気通路26と排気通路27とが形成されている。吸気通路26の一端は、燃焼凹部22b内に開口している。吸気通路26において燃焼凹部22b側の開口端は、吸気口26aになっている。吸気口26aには、吸気バルブ28が設けられている。
An
排気通路27の一端は、燃焼凹部22b内に開口している。排気通路27において燃焼凹部22b側の開口端は、排気口27aになっている。排気口27aには、排気バルブ29が設けられている。
One end of the
シリンダヘッド22には、燃料Fを噴射するインジェクタ40と、点火プラグ50とが設けられている。
The
インジェクタ40は、燃料Fを噴射する噴射口41を有している。インジェクタ40は、噴射口41が燃焼凹部22bの頂点部分22cの近傍から燃焼凹部22b内に臨むように、シリンダヘッド22の頂点部分22cの近傍に取り付けられている。
The
点火プラグ50は、燃焼凹部22bの頂点部分22cの近傍において、インジェクタ40を避けた位置に取り付けられている。具体的には、点火プラグ50は、インジェクタ40に対して、図中右にずれた位置の傾斜部分22eから燃焼室30内に臨むように取り付けられている。
The
点火プラグ50は、プラグ本体51と、1つの中心電極52(図中点線で示されている。)と、1つの接地電極53とを備えている。
The
プラグ本体51は、点火プラグ50において当該点火プラグ50が固定される相手部材例えばシリンダヘッド22などに支持される部分の概念である。プラグ本体51は、略円柱状である。プラグ本体51は、例えば、プラグハウジング54や図示しない中軸や碍子55(点線で示す)などを備えている。中軸は、プラグハウジング54内に収容される。中軸は、プラグハウジング54内に電流を導く。碍子55は、プラグハウジング54内に収容されるとともに、一部がプラグハウジング54の一端から出ている。
The
プラグ本体51の先端側の周面には、ねじ部56が形成されている。ねじ部56には、雄ねじが形成されている。シリンダヘッド22において点火プラグ50が固定される部位には、ねじ部56と螺合するように、雌ねじ部22dが形成されている。雌ねじ部22dには、雌ねじが形成されている。ねじ部56が雌ねじ部22dに螺合することによって、点火プラグ50は、シリンダヘッド22に固定される。
A threaded
図2は、燃焼凹部22bにおいてプラグ本体51の先端側の周囲を拡大して示す断面図である。図2に示すように、中心電極52は、プラグ本体51内に収容されている。中心電極52は、プラグ本体51の軸心線C上に配置されており碍子55によって囲まれている。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the
上記したように、点火プラグ50が屋根型である燃焼凹部22bの頂点部分22cを避けた位置(傾斜部分22e)に取り付けられていることにともない、中心電極52は、インジェクタ40の噴射口41よりも燃焼室30の内側に位置するようになる。
As described above, the
接地電極53は、プラグ本体51の先端において中心電極52の周囲に設置されている。接地電極53は、本体部57と延出部58とを有している。
The
本体部57の基部分57aは、プラグ本体51に固定される。本体部57は、例えばプラグ本体51の軸心線方向Dに沿って中心電極52の先端よりも進んだ位置まで延びている。本体部57は、例えば軸心線方向Dと略平行である。なお、軸心線方向Dは、軸心線Cが延びる方向であるとともに中心電極52の軸心線方向でもある。
A
延出部58は、本体部57の先端57bから軸心線方向Dを横切る方向例えば軸心線方向Dを略垂直に横切る方向Eに沿って、軸心線方向Dに中心電極52と向かい合う位置を越えるように延びている。それゆえ、接地電極53は、側面から見ると略L字形状である。
The extending
図3は、シリンダ23側からインジェクタ40と点火プラグ50とを見た状態を示す斜視図である。図3では、吸気バルブ28や排気バルブ29などの部品は、省略されている。図3は、中心電極52に対する接地電極53の姿勢を示している。図3に示すように、接地電極53の本体部57は、中心電極52を挟んでインジェクタ40の噴射口41に対して反対側に位置している。それゆえ、延出部58は、インジェクタ40の噴射口41側に延びている。
FIG. 3 is a perspective view showing a state where the
図2に示すように、延出部58において当該延出部58の延出方向(方向Eと同じ、それゆえ、以降延出方向をEとする)の先端面59は、当該先端面59で受けた燃料Fを中心電極52に導くガイドとして機能している。先端面59は、インジェクタ40の噴射口41よりも燃焼室30の内側に位置している。先端面59は、本発明で言うガイド面である。
As shown in FIG. 2, the
先端面59は、その延長上に中心電極52が位置するように、先端面59において軸心線方向Dに中心電極52側の第1の縁59aよりも先端面59において中心電極52から離れた位置の第2の縁59bが、延出部58の延出方向Eに沿ってインジェクタ40側に突出している。さらに、先端面59は、略平面である。それゆえ、先端面59は、プラグ本体51の軸心線方向Dに対して傾斜する。
The
つぎに、点火プラグ50の動作を説明する。インジェクタ40は、スプレーガイド式であって燃料Fをコーン状に噴射するとともに、燃料Fの一部が中心電極52に向かうように調整されている。図中ハッチングを施して示すように、インジェクタ40の噴射口41から噴射された燃料Fのうち一部F1(ハッチングが記されている部分)は、先端面59にぶつかる。
Next, the operation of the
燃料Fの一部F1は、先端面59にぶつかることによって拡散して空気との混合が促進されて混合気Mとなる。さらに、上記したように、先端面59が中心電極52に向かって延びているので、混合気Mは、図中矢印Aに示すように、先端面59に沿って中心電極52まで運ばれるとともに、中心電極52の周囲に滞留する。
A part F1 of the fuel F is diffused by hitting the
ついで、中心電極52と接地電極53の延出部58との間で火花放電が行われることによって、混合気Mが燃焼されて、燃料Fが燃焼される。
Next, a spark discharge is performed between the
このように構成される点火プラグ50では、接地電極53が中心電極52を挟んでインジェクタ40の噴射口41に対して反対側に配置された場合であっても、燃料Fの一部F1は、先端面59にぶつかることによって拡散されるとともに混合気Mとなって中心電極52の周囲に滞留する。
In the
それゆえ、接地電極53が中心電極52を挟んでインジェクタ40の噴射口41に対して反対側に配置される場合であっても、安定した成層希薄燃焼を実現できる。
Therefore, even when the
さらに、先端面59は、燃料Fのうち一部F1を点火プラグ50の中心電極52に導く形状として、プラグ本体51の軸心線方向Dに対して傾斜している。つまり、先端面59を傾斜させるだけでよいので、先端面59を比較的容易に形成できる。さらに、先端面59が平面であるので、先端面59を比較的容易に形成することができる。
Further, the
なお、図4に示すように、点火プラグ50が中心電極52を挟んでインジェクタ40の噴射口41に対して反対側に位置する姿勢(以降、点火プラグ50が第1の姿勢P1にある状態とする。)から軸心線C回りにインジェクタ40側に例えば略35度回転した場合(つまり、図中時計方向に略35度回転する場合と図中反時計方向に略35度回転する場合とがある。)であっても、インジェクタ40から噴射された燃料Fのうち一部は先端面59にぶつかる。図4は、シリンダ23側からインジェクタ40と点火プラグ50とを見た状態を示す斜視図である。図4では、点火プラグ50が第1の姿勢P1から時計方向に略35度回転した状態を示している。図4では、吸気バルブ28や排気バルブ29などの部品は、省略されている。
As shown in FIG. 4, the
それゆえ、燃料Fのうち先端面59にぶつかる一部が中心電極52の周囲に滞留するようになるので、点火プラグ50が第1の姿勢P1から略35度回転した場合であっても、安定した成層希薄燃焼を実現できる。なお、図示していないが、点火プラグ50が第1の姿勢から時計方向に略35度回転した場合であっても同様である。
Therefore, a part of the fuel F that collides with the
なお、上記の効果が得られるのは、点火プラグ50が第1の姿勢P1からインジェクタ40側に35度回転した場合に限定されるものではない。ようは、点火プラグ50の姿勢が、インジェクタ40から噴射された燃料Fが先端面59にぶつかる範囲内であれば、同様な効果を得ることができる。
The above effect is not limited to the case where the
つぎに、本発明の第2の実施形態に係る点火プラグ50を、図5〜7を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態は、接地電極53の本体部57の構造が第1の実施形態と異なる。他の点は、第1の実施形態と同様であってよい。上記異なる点について具体的に説明する。
Next, a
図5は、本実施形態の点火プラグ50の側面図である。図5に示すように、本実施形態の接地電極53の本体部57は、直線状であって、基部分57aよりも先端57bが中心電極52側に位置するように、基部分57aから先端57bにかけて中心電極52側に傾斜している。
FIG. 5 is a side view of the
それゆえ、図中2点鎖線で示すように、本体部57が傾斜していない場合例えば本体部57がプラグ本体51の軸心線Cに対して略平行に延びている場合に比べて、延出部58の長さが短くなる。
Therefore, as shown by a two-dot chain line in the figure, when the
つまり、本体部57が傾斜している場合における先端57bの位置が、本体部57が傾斜していない場合における先端57bの位置よりも、延出方向Eに沿って中心電極52側に位置するようになる。それゆえ、本体部57が傾斜している場合における延出部58の長さL1は、本体部57が傾斜していない場合における延出部58の長さL2よりも短くなる。
That is, the position of the
図6に示すように、延出部58が短くなることによって、点火プラグ50の姿勢が第1の姿勢P1からインジェクタ40側に略90度回転した姿勢であっても、点火プラグ50は、安定した成層希薄燃焼を実現できる。
As shown in FIG. 6, the
図6は、シリンダ23側からインジェクタ40と点火プラグ50とを見た状態を示す斜視図である。図6では、吸気バルブ28や排気バルブ29などの部品は、省略されている。なお、接地電極53の姿勢が、第1の姿勢P1から図中反時計方向に略90度回転した姿勢または第1の姿勢P1から時計方向に略90度回転した姿勢を、第2の姿勢P2とする。図6では、点火プラグ50が第1の姿勢P1から反時計方向に90度回転した場合を示している。
FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the
この点について具体的に説明する。延出部58は、プラグ本体51の軸心線方向Dに中心電極52と対向する位置を越えるように延出方向Eに延びている。それゆえ、延出部58は、延出方向Eに長くなり、したがって、延出部58の側面58aは、比較的大きくなる。一方、図5に示すように、接地電極53が第2の姿勢P2にあると、インジェクタ40の噴射口41から噴射された燃料Fの一部F1は、延出部58の側面58aにぶつかる。なお、図中、燃料Fのうち、延出部58にぶつかる一部F1には、ハッチングを施してある。それゆえ、このハッチングは、延出部58の断面を示すものではない。
This point will be specifically described. The extending
つまり、延出部58が長いと、燃料Fのうち一部F1の割合が大きくなるので、中心電極52の周囲に混合気Mが多く滞留するようになり、安定した成層希薄燃焼を実現できる。しかしながら、点火プラグ50が第2の姿勢P2にあると、中心電極52の周囲に混合気Mが過剰に滞留する傾向にあり、この結果、点火プラグ50がくすぶる傾向にあり,くすぶりが起きると点火プラグの絶縁抵抗が下がり,十分な点火エネルギーを供給することができず失火に至る。
That is, if the extending
これに対し、本体部57が傾斜することによって延出部58の長さが短くなると、噴射された燃料Fのうち延出部58にぶつかる量が減少することにともない、中心電極52の周囲に滞留する混合気Mの量が減少する。この結果、点火プラグ50がくすぶることが抑制される。それゆえ、本実施形態では、第1の実施形態の効果に加えて、点火プラグ50が第2の姿勢P2であっても、安定した成層希薄燃焼を実現できる。このことは、第1の姿勢P1から時計方向に90度回転した場合であっても同様である。
On the other hand, when the length of the
また、このことは、接地電極53が第2の姿勢P2にある状態だけに限定されるものではない。図7に示すように、接地電極53が第2の姿勢P2からさらにインジェクタ40に向かって例えば45度回転した姿勢であっても同様な効果を得ることができる。なお、図7は、第1の姿勢P1から反時計方向に135度回転した姿勢を示している。図示していないが、第1の姿勢P1から時計方向に135度回転した姿勢であっても同様の効果を得ることができる。
This is not limited to the state where the
ようは、インジェクタ40から噴射された燃料Fの一部F1が延出部58の側面58aにぶつかる場合において、混合気Mが中心電極52の周囲に過剰に滞留することが抑制される。
Thus, when a part F1 of the fuel F injected from the
つぎに、本発明の第3の実施形態に係る点火プラグを、図8〜10を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同様な機能を有する構成は同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、本体部の構造が第1の実施形態と異なる。他の構造は、第1の実施形態と同様であってよい。上記異なる点について具体的に説明する。 Next, a spark plug according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the structure which has the same function as 1st Embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description. In the present embodiment, the structure of the main body is different from that of the first embodiment. Other structures may be the same as those in the first embodiment. The different points will be specifically described.
図8は、本実施形態の点火プラグ50を、延出部58の側面58aが見えるように示す側面図である。図9は、図8中に示されるF9−F9線に沿う本体部57の断面図である。図9は、プラグ本体51の軸心線方向Dを横切る方向に沿う本体部57の断面を示している。本体部57において軸心線方向Dを略垂直に横切る断面は、略台形状である。
FIG. 8 is a side view showing the
本体部57について具体的に説明する。本体部57は、内面61と外面62と第1の側面63と第2の側面64とを有している。内面61は、本体部57において中心電極52と向かい合う面であって、略平面である。外面62は、内面61を挟んで中心電極52に対して反対側に面している面であって、略平面である。内面61と外面62とは、例えば互いに略平行である。
The
第1の側面63は、内面61の一方の側縁(図中右側の側縁)と外面62の一方の側縁(図中右側の側縁)とを結んでいる。第2の側面64は、内面61の他方の側縁(図中左側の側縁)と外面62の他方の側縁(図中左側の側縁)とを結んでいる。それゆえ、第1,2の側面63,64は、軸心線方向Dの周方向Yを横切る側面である。
The
第1の側面63は、略平面であるとともに、中心電極52から離れるにしたがい、中心電極52の先端52aから本体部57の断面の中心Gへ向かう方向Xに対して、第2の側面64側に傾斜している。第2の側面64は、略平面であるとともに、中心電極52から離れるにしたがい、方向Xに対して第1の側面63側に傾斜している。それゆえ、上記したように、本体部57の断面は、基部分57aから先端57bにわたって略台形状になる。なお、本体部57の断面の中心Gとは、断面において周方向Yに沿う中心である。
The
図10は、プラグ本体51の軸心線方向Dに沿って点火プラグ50をシリンダ23側から見た平面図である。図8,10に示すように、本体部57の断面は、基部分57aから先端57bにわたって略台形状である。
FIG. 10 is a plan view of the
本体部57の断面が略台形状になることによって、第2の実施形態で説明したように、点火プラグ50の姿勢が第2の姿勢P2にある状態であっても、点火プラグ50は、安定した成層希薄燃焼を実現できるようになる。
Since the cross section of the
この点について具体的に説明する。第2の実施形態で説明したように、点火プラグ50が第2の姿勢P2にある状態では、中心電極52の周囲に混合気Mが過剰に滞留する傾向にあり、この結果、中心電極52がくすぶる傾向にある。
This point will be specifically described. As described in the second embodiment, when the
しかしながら、図10に示すように、インジェクタ40から噴射された燃料のうち本体部57にぶつかる一部F1(図中ハッチングを施して示している)は、本体部57の第2の側面64にぶつかった後、第2の側面64に沿って中心電極52から離れる方向に導かれる。それゆえ、燃料Fのうち中心電極52の周囲に滞留する混合気の量が減少する。
However, as shown in FIG. 10, a part F <b> 1 (shown by hatching in the drawing) of the fuel injected from the
なお、本実施形態では、点火プラグ50が第1の姿勢P1から反時計方向に90度回転した状態における点火プラグ50の動作を説明したが、これに限定されない。例えば、点火プラグ50が第1の姿勢P1から時計方向に90度回転した場合では、インジェクタ40から噴射された燃料のうち一部は、第1の側面63にぶつかった後、第1の側面63に沿って中心電極52から離れる方向に導かれる。
In the present embodiment, the operation of the
この構造によれば、中心電極52の周囲に混合気が過剰に滞留することが抑制されるので、燃料を安定して燃焼することができるようになる。
According to this structure, the air-fuel mixture is restrained from remaining excessively around the
また、第1,2の側面63,64が基部分57aから先端57bにわたって傾斜しているので、第1,2の側面63,64にぶつかる燃料が中心電極から離れる方向に導かれるようになるので、中心電極52の周囲に混合気が過剰に滞留することが効果的に抑制される。
In addition, since the first and second side surfaces 63 and 64 are inclined from the
つぎに本発明の第4の実施形態に係る点火プラグを、図11,12を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、接地電極53の構造が第1の実施形態と異なる。他の構造は、第1の実施形態と同様であってよい。上記異なる点について具体的に説明する。
Next, a spark plug according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the structure which has a function similar to 1st Embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description. In the present embodiment, the structure of the
図11は、接地電極53の本体部57の背面57cが見えるよう示す点火プラグ50の側面図である。図11に示すように、本体部57には、当該本体部57を貫通する貫通孔60が形成されている。貫通孔60は、本体部57の基部分57aから本体部57の先端57bに向かって延びている。
FIG. 11 is a side view of the
本体部57に貫通孔60が形成されることによって、点火プラグ50は、第1の姿勢P1から軸心線C回りに180度回転して本体部57がインジェクタ40と中心電極52との間に位置する姿勢であっても、安定した成層希薄燃焼を実現できる。なお、第1の姿勢P1から軸心線C回りに180度回転して本体部57がインジェクタ40と中心電極52との間に位置する姿勢を第3の姿勢P3とする。
By forming the through
この点について、具体的に説明する。図12は、点火プラグ50が第3の姿勢P3にある状態における燃焼凹部22bのインジェクタ40近傍を拡大して示す断面図である。図12に示すように、点火プラグ50が第3の姿勢P3にある状態では、接地電極53の本体部57は、インジェクタ40の噴射口41と中心電極52との間に配置される。
This point will be specifically described. FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the
図11に示すように、インジェクタ40の噴射口41から噴射された燃料Fのうち一部F1は、本体部57の背面57c(本体部57において中心電極52の反対側の面)にぶつかり、拡散されて空気と混合された混合気M(2点鎖線で示す)となり、貫通孔60を通過して中心電極52の周囲に滞留する。
As shown in FIG. 11, a part F1 of the fuel F injected from the
なお、一部F1には、ハッチングが施されている。それゆえ、このハッチングは、本体部57の断面を示すものではない。
Part F1 is hatched. Therefore, this hatching does not indicate a cross section of the
図12に示すように、貫通孔60は、インジェクタ40の噴射口41と中心電極52の先端52aとを結ぶ仮想線Vが通る大きさを有しており、それゆえ、貫通孔60の先端57b側の縁60aの位置は、仮想線Vが貫通孔60内を通るように考慮されている。
As shown in FIG. 12, the through
一方、点火プラグ50が第3の姿勢P3にある状態において、接地電極53の本体部57に貫通孔60が形成されていない場合では、インジェクタ40から噴射された燃料Fは、本体部57によってぶつかって拡散するものの、本体部57にさえぎられることによって中心電極52に到達しにくくなる。
On the other hand, when the through
このことから、第1の実施形態の効果に加えて、点火プラグ50が第3の姿勢P3にあっても安定した成層希薄燃焼を実現できる。
From this, in addition to the effect of the first embodiment, stable stratified lean combustion can be realized even when the
さらに、貫通孔60の先端57b側の縁60aの位置が、仮想線Vが貫通孔60を通るように考慮されて決定されているので、混合気Mが貫通孔60の縁60aに阻害されることなく中心電極52の先端52aの周囲に導かれるようになる。
Further, since the position of the
つぎに、本発明の第5の実施形態に係る点火プラグを、図13を用いて説明する。なお、第4の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、接地電極53の本体部57の構造が第3の実施形態と異なる。他の点は、第3の実施形態同様であってよい。上記異なる点について、具体的に説明する。
Next, a spark plug according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the structure which has a function similar to 4th Embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description. In the present embodiment, the structure of the
図13は、本実施形態の点火プラグ50が第3の姿勢P3にある状態において、燃焼凹部22bにおいて点火プラグ50の近傍を延出部58の側面58aが見えるように示す側面図である。図13に示すように、本実施形態では、接地電極53の本体部57は、第2の実施形態で説明されたように傾斜している。
FIG. 13 is a side view showing the
それゆえ、本体部57の傾斜によってコアンダ効果が発生し、混合気Mのうち貫通孔60を通過した一部は、本体部57の内面61(中心電極52側の面)と延出部58の内面61(中心電極52側の面)に沿って中心電極52に導かれる。
Therefore, the Coanda effect is generated by the inclination of the
それゆえ、貫通孔60の先端57b側の縁60aの位置を仮想線Vが貫通孔60を通るように考慮しなくても、混合気Mが中心電極52の周囲に運ばれる。それゆえ、貫通孔60の先端57b側の縁60aの位置を基部分57a側に移動しても、言い換えると貫通孔60を小さくしても燃料Fが中心電極52の周囲に充分導くことができるようになる。
Therefore, the air-fuel mixture M is carried around the
この構造によれば、貫通孔60を小さくすることができるので、本体部57の表面積を小さくすることができる。本体部57の表面積が小さくなることによって、本体部57の温度低下が抑制される。混合気Mが燃焼して生じる火炎は、本体部57に接触している。それゆえ、本体部57の温度低下が抑制されることによって、火炎が効率よく成長するようになるので、請求項3の効果に加えて、燃料Fが安定して燃焼されるようになる。さらに、本体部57が傾斜しているので、第2の実施形態と同じ効果を得ることができる。
According to this structure, since the through
また、本実施形態の点火プラグ50を備えるエンジン20では、複数気筒を有するエンジンであっても大幅なコストアップを伴わず,安定した成層希薄燃焼を実現できる。この点について具体的に説明する。
Further, in the
点火プラグ50は、ねじ部56が雌ねじ部22dに螺合することによってシリンダヘッド22に固定される。それゆえ、インジェクタ40に対する接地電極53の姿勢は、点火プラグ50の取り付け具合、つまりシリンダヘッド22に対する点火プラグ50の回転具合によって変化する。
The
したがって、各気筒に設置される点火プラグ50の姿勢は、それぞれ異なることが考えられる。
Therefore, it is conceivable that the attitude of the
すなわち,点火プラグ50がどのような姿勢でも安定した成層希薄燃焼が成立する状態でなければ,複数気筒のエンジンは正常に運転することができない。例え一つでも安定燃焼が成立しない点火プラグの姿勢がある場合には,各気筒の点火プラグの姿勢が,その位置とならないよう位置決めする必要がある。しかし,位置決めには大幅なコストアップを伴うため,事実上困難である。 しかしながら、本実施形態の点火プラグ50では、第1〜3の姿勢P1〜P3および第1〜3の姿勢P1〜P3の近傍の姿勢のいずれにおいても安定した成層希薄燃焼を実現できる。つまり、本実施形態の点火プラグ50では、複数の気筒を有するエンジンであっても、点火プラグの位置決めの必要無しに,安定した成層希薄燃焼を実現することができる。
In other words, the multi-cylinder engine cannot operate normally unless the
以上で実施形態の説明を終えるが,本発明の形態はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では燃料をコーン状に噴射しているが,コーン状でなくても良い。 This is the end of the description of the embodiment. However, the embodiment of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the above-described embodiment, the fuel is injected in a cone shape, but may not be in a cone shape.
30…燃焼室、40…インジェクタ、50…点火プラグ、51…プラグ本体、52…中心電極、52a…先端(中心電極の先端)、53…接地電極、57…本体部、57a…基部分、57b…先端(本体部の先端)、58…延出部、59…先端面(ガイド面)、59a…第1の縁、59b…第2の縁、60…貫通孔、63…第1の側面(側面)、64…第2の側面(側面)、V…仮想線、X…中心電極から本体部へ向かう方向、Y…周方向。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記プラグ本体に設けられる中心電極と、
前記プラグ本体において前記中心電極の周りに設けられて前記中心電極との間で火花放電が行われる接地電極と
を具備して燃料を噴射するインジェクタが設けられる燃焼室内に設置される点火プラグであって、
前記接地電極は、
前記プラグ本体から前記中心電極の先端側に延びる本体部と、
前記プラグ本体の軸心線方向を横切る方向に沿って前記本体部の先端から前記中心電極側に延びるとともに、延出方向の先端に前記インジェクタから噴射された燃料を前記中心電極に導くガイド面が形成される延出部と
を具備することを特徴とする点火プラグ。 A plug body;
A center electrode provided on the plug body;
An ignition plug installed in a combustion chamber provided with an injector for injecting fuel, comprising a ground electrode provided around the center electrode in the plug body and performing spark discharge with the center electrode. And
The ground electrode is
A main body extending from the plug main body to the distal end side of the central electrode;
A guide surface that extends from the front end of the main body portion toward the center electrode along a direction crossing the axial center direction of the plug main body and guides fuel injected from the injector to the center electrode at the front end in the extending direction. An ignition plug comprising: an extending portion formed.
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