JP2009036066A - 多点点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明によれば、多点点火装置において全ての電極対の熱価を適切に設定し、電極対の汚損、プレイグニッションの発生を防止することができる。
【解決手段】多点点火装置は、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックの間に介装され、シリンダ開口部に対応する位置に開口３を有するヘッドガスケット１と、複数の電極対２にそれぞれ接続し、ヘッドガスケット１に保持される複数の中間部材６と、を備え、複数の中間部材６とヘッドガスケット１との接触面積を複数の中間部材６が配置される位置によって異ならせることで、複数の電極対２の熱価を個別に設定した。
【選択図】 図１

Description

本発明は燃焼室一つにつき複数の点火ギャップを有する多点点火エンジンに用いられる多点点火装置に関する。

特許文献１、２は、点火ギャップを構成する電極対をエンジンのシリンダ開口部に沿って複数配置し、複数の点火ギャップから燃焼室内の混合気に点火を行う多点点火エンジンを開示している。この構成によれば、燃焼室中央のみから点火を行う従来の点火プラグを用いて点火を行う場合と比べ、燃焼室周縁部における混合気の燃焼を促進し、エンジンの出力、燃費を向上させることが可能である。

特開平２−１２３２８１号公報 特開平１−１９３０８０号公報

電極対の温度が自己清浄温度（450℃〜500℃）よりも低いとカーボンが電極対に付着し、二次電圧がリークして電極対から火花が飛ばなくなる汚損が発生する。逆に、電極対の温度が1000℃を超えて上昇すると、電極対自身が熱源となって火花が飛ぶ前に着火が起こるプレイグニッションが発生する。このため、上記多点点火装置においても、電極対の温度が適正範囲である450℃〜1000℃、好ましくは余裕をとって500℃〜850℃に収まるように、電極対の熱価（放熱性）を適切な値に設定する必要がある。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みてなされたもので、多点点火装置において全ての電極対の熱価を適切に設定し、電極対の汚損、プレイグニッションの発生を防止することを目的とする。

本発明に係る多点点火装置においては、前記エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックの間に介装され、前記シリンダ開口部に対応する位置に開口を有する介装部材と、前記複数の電極対にそれぞれ接続し、前記介装部材に保持される複数の中間部材と、を備え、 前記複数の中間部材と前記介装部材との接触面積を前記複数の中間部材が配置される位置によって異ならせることで、前記複数の電極対の熱価を個別に設定する。

本発明によれば、多点点火装置において全ての電極対の熱価を適切に設定し、電極対の汚損、プレイグニッションの発生を防止することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、電極対の放熱性を従来の点火プラグと同じく「熱価」と表現し、放熱性が良いものを「熱価が高い」、逆に、放熱性が悪いものを「熱価が低い」と表現する。

図１は本発明に係る多点点火装置の構成を示しており、図２はその部分拡大図である。本実施形態においては、多点点火装置はエンジンのヘッドガスケット１と一体となっており、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックの間に挟持されると、シリンダ開口部に沿って複数の電極対２が配置される。電極対２は、それぞれ通電電極２ａ、アース電極２ｂからなり、電極２ａ、２ｂの間に点火ギャップを形成する。

ヘッドガスケット１には複数の開口３、４が形成されている。中央の最も大きな開口３はシリンダ開口部と略同径で、シリンダ開口部に対応する位置に形成され、エンジンに取り付けられた状態では燃焼室の側壁の一部を構成する。開口３の周囲に配置される開口４はシリンダヘッド、シリンダブロックに形成される冷却水通路に接続する水穴である。

複数の電極対２には中間部材６がそれぞれ接続しており、中間部材６をヘッドガスケット１内に保持することで、複数の電極対２がヘッドガスケット１に保持される。電極対２と中間部材６は、ニッケル等の耐熱性の高い同一の材質で一体的に形成されるため、両部材の境界が明確でないが、説明の便宜上、開口３の径方向に厚みがある部分を中間部材６と称し、そこから両側に緩やかなＳ字状に延び、開口３内に一部が突出する部分を電極対２と称する。

複数の電極対２は中間部材６を介して電気的に直列に接続される。このため、ターミナル７に高圧の二次電圧を印加すると、ターミナル７に通電電極２ａが接続する電極対２の点火ギャップでまず放電が起こり、続いてこれに隣接する電極対２で放電が起こる。放電は開口３に沿ってターミナル７側から順に起こり、最終的には、アース端子８に最も近い電極対２の点火ギャップでも放電が起こる。

また、各中間部材６は図３に示すように、開口３側の端部６ｓが開口３の周縁まで延び、その端面が開口３の内周面に露出している。この多点点火装置では、中間部材６とヘッドガスケット１との接触面積、中間部材６の開口３に露出する部分の表面積（以下、「露出面積」という。）を中間部材６が配置される位置によって異ならせることにより、各電極対２の熱価を個別に設定する。例えば、燃焼室の壁面温度が高い位置に配置される電極対２の熱価は高く、逆に、壁面温度が低い位置に配置される電極対２の熱価を低くなるよう設定する。

続いて、電極対２の具体的な熱価調整方法について説明する。ある電極対２の熱価を変更するには、当該電極対２に接続する中間部材６の長さＬ、幅Ｗ、開口３に露出する部分以外の高さＨ（図３参照）のうち少なくとも一つを変更し、当該中間部材６とヘッドガスケット１との接触面積を変更する。

例えば、ある電極対２の熱価を他の電極対２よりも上げ（高め）、当該電極対２を冷え型とするには、当該電極対２に接続する中間部材６のヘッドガスケット１に埋設される部分の長さＬ、幅Ｗ、高さＨのうち少なくとも一つを他の電極対２よりも大きくし、中間部材６とヘッドガスケット１との接触面積を増大すればよい。中間部材６とヘッドガスケット１との接触面積が増大すると、当該電極対２の熱が中間部材６、ヘッドガスケット１を介してエンジンのシリンダヘッド、シリンダブロックへと逃げやすくなり、当該電極対２の熱価を上げることができる。

当該電極対２の熱価をさらに上げるには、図４に示すように、当該電極対２に接続する中間部材６の端部６ｓをヘッドガスケット１内に完全に埋没すればよい。この構成によれば、中間部材６が燃焼ガスからの受熱量が減って中間部材６の温度が下がり、当該電極対２の熱が中間部材６を介して逃げやすくなるので、当該電極対２の熱価をさらに上げることができる。

そして、この状態からさらに、当該電極対２に接続する中間部材６の長さＬ、幅Ｗ、高さＨのうち少なくとも一つを他の電極対２よりも大きくし、ヘッドガスケット１との接触面積を増大すれば、当該電極対２の熱価をさらに上げることができる。図５は、中間部材６をヘッドガスケット１内に完全に埋没するとともに、中間部材６の幅Ｗを大きくすることで、この中間部材６に接続する電極対２の熱価を上げた例である。

また、図示はしないが、当該電極対２に接続する中間部材６の表面に放熱性を高める表面処理を施し、当該中間部材６からヘッドガスケット１への熱伝導性を高め、当該電極対２の熱価をさらに上げるようにしてもよい。中間部材６の表面に施す表面処理としては、中間部材６の材質よりも熱伝導性の高い材質（例えば、銅、白金）で中間部材６をメッキする処理や、中間部材６の表面に微小な凹凸を形成して中間部材６とヘッドガスケット１との接触面積を増大する処理等を用いることができる。

一方、当該電極対２の熱価を他の電極対２よりも下げ（低め）、当該電極対２を焼け型とするには、当該電極対２に接続する中間部材６のヘッドガスケット１に埋設される部分の長さＬ、幅Ｗ、高さＨのうち少なくとも一つを他の電極対２よりも小さくし、ヘッドガスケット１との接触面積を減らせばよい。中間部材６とヘッドガスケット１との接触面積が減少すると、当該電極対２の熱が中間部材６、ヘッドガスケット１を介してエンジンのシリンダヘッド、シリンダブロックへと逃げにくくなり、当該電極対２の熱価を下げることができる。

当該電極対２の熱価をさらに下げるには、当該電極対２に接続する中間部材６の開口３に露出する端部６ｓの端面の長さＬ、高さＨを増大させる、あるいは、図６に示すように、図３の状態から端部６ｓの端面をヘッドガスケット１の内側に湾曲させ、中間部材６の開口３への露出面積を増大すればよい。中間部材６の開口３への露出面積が増大すると、燃焼ガスから中間部材６を介して電極対２に伝わる熱量が増大し、当該電極対２の熱価をさらに下げることができる。

さらに、図７に示すように端部６ｓを開口３内に突出させると、中間部材６の開口３への露出面積がさらに増大し、これに接続する電極対２の熱価をさらに下げることができる。さらに、開口３内に突出させた端部６ｓの端面を、図８に示すように湾曲させて中間部材６の開口３への露出面積をさらに増大させれば、これに接続する電極対２の熱価をさらに下げることもできる。

図６、図８の例では、端部６ｓの端面を湾曲させて中間部材６の開口３への露出面積を増やしているが、露出面積を増やすには端面に凹凸が形成されればよく、したがって、端部６ｓの端面を湾曲させる代わりに、端部６ｓの端面に溝、窪み、突起等を形成するようにしても構わない。また、図８の構成では、湾曲させる面は端部６ｓの端面に限らず、露出する端部６ｓの上面や下面であってもよい。さらに、図７、図８の構成では、開口３内に突出させた端部６ｓの長さＬ、高さＨ、開口３内への突出量Ｘを変更することで、中間部材６の開口３への露出面積を変更することも可能である。

なお、ここでは、中間部材６とヘッドガスケット１との接触面積を変更するにあたり、主として中間部材６の寸法を変更することで接触面積を変更しているが、接触面積を変更する方法はこれに限らない。接触面積を変更する方法としては、例えば、中間部材６の表面あるいはヘッドガスケット１の中間部材６との接触面に凹凸を形成し、中間部材６とヘッドガスケット１の接触面積を増やすようにしてもよい。逆に、その凹凸を利用して中間部材６とヘッドガスケット１の間に空隙を形成したり隙間に断熱材を配置することで、接触面積を減らすようにしてもよい。

このように、本発明によれば、電極対２の熱価を個別に設定することが可能であり、全ての電極対２の熱価を適切に設定することで、電極対２の汚損、プレイグニッションの発生を防止することができる。

なお、上記した熱価調整の具体的方法は適宜組み合わせて実行することができ、これによって広範囲な熱価調整を実現することができる。

本発明に係る多点点火装置の構成図である。 本発明に係る多点点火装置の部分拡大図である。 熱価調整方法を説明するための図である。 熱価調整方法を説明するための図である。 熱価調整方法を説明するための図である。 熱価調整方法を説明するための図である。 熱価調整方法を説明するための図である。 熱価調整方法を説明するための図である。

符号の説明

１ ヘッドガスケット（介装部材）
２ 電極対
３ 開口
６ 中間部材
６ｓ 端部

Claims (10)

1. 点火ギャップを構成する電極対をエンジンのシリンダ開口部に沿って複数配置した多点点火装置において、
   前記エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックの間に介装され、前記シリンダ開口部に対応する位置に開口を有する介装部材と、
   前記複数の電極対にそれぞれ接続し、前記介装部材に保持される複数の中間部材と、
   を備え、
   前記複数の中間部材と前記介装部材との接触面積を前記複数の中間部材が配置される位置によって異ならせることで、前記複数の電極対の熱価を個別に設定したことを特徴とする多点点火装置。
2. 前記複数の中間部材の長さ、幅、高さのうち少なくとも一つを異ならせることで、前記複数の中間部材と前記介装部材との接触面積を前記複数の中間部材が配置される位置によって異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の多点点火装置。
3. 前記複数の中間部材のうち少なくとも一つを前記開口に露出させることで、前記開口に露出する中間部材に接続する電極対の熱価を下げたことを特徴とする請求項１または２に記載の多点点火装置。
4. 前記少なくとも一つの中間部材の前記開口に露出する部分の表面積を増大させることで、前記少なくとも一つの中間部材に接続する電極対の熱価をさらに下げたことを特徴とする請求項３に記載の多点点火装置。
5. 前記少なくとも一つの中間部材の前記開口に露出する部分の表面に凹凸を設けることで前記少なくとも一つの中間部材の前記開口に露出する部分の表面積を増大させたことを特徴とする請求項４に記載の多点点火装置。
6. 前記少なくとも一つの中間部材の前記開口に露出する部分を前記開口内に突出させることで前記少なくとも一つの中間部材の前記開口に露出する部分の表面積を増大させたことを特徴とする請求項４または５に記載の多点点火装置。
7. 前記複数の中間部材のうち少なくとも一つに放熱性を高める表面処理を施すことで、前記表面処理を施した中間部材に接続する電極対の熱価を上げたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の多点点火装置。
8. 前記表面処理が、前記少なくとも一つの中間部材の表面に前記表面処理中間部材よりも熱伝導性の高い材質のメッキを施すことであることを特徴とする請求項７に記載の多点点火装置。
9. 前記表面処理が、前記少なくとも一つの中間部材の表面に凹凸を形成する処理であることを特徴とする請求項７または８に記載の多点点火装置。
10. 前記複数の電極対と前記中間部材が同一の材質で一体的に形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載の多点点火装置。

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