JP2011222205A - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スパークプラグ1は、筒状のハウジング2と、そのハウジング2の内側に保持される絶縁碍子3と、その絶縁碍子3の内側に保持される中心電極4と、その中心電極4の先端部40との間に火花放電ギャップGを形成する接地電極5と、ハウジング2と絶縁碍子3との間に形成され、軸方向先端側Xに開口したポケット部11と、一端121を内燃機関に配設される燃料供給手段81に接続することができ、他端122をポケット部11内に開口した燃料供給通路12とを有する。
【選択図】図1
Description
このスパークプラグは、内燃機関の燃焼室に取り付けられ、中心電極と接地電極とを有し、両者の間に火花放電ギャップを形成している。そして、空気と燃料とを混合してなる混合気を燃焼室に導入し、火花放電ギャップにおいて火花放電を起こすことにより、混合気に着火することができるよう構成されている。
そこで、燃料濃度の低い、理論空燃比がリーン領域である混合気(以下、希薄混合気という)を燃焼室内に導入した場合であっても、安定して着火することができるように、火花放電ギャップ周辺に燃料を供給するための燃料供給手段を備えたスパークプラグが提案されている。
これによれば、燃焼室内に希薄混合気を導入した場合であっても、火花放電ギャップ周辺に燃料を供給することにより、局所的に混合気の燃料濃度を高め、安定した混合気の着火を行うことができる。
該ハウジングの内側に保持される絶縁碍子と、
該絶縁碍子の内側に保持される中心電極と、
該中心電極の先端部との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、
上記ハウジングと上記絶縁碍子との間に形成され、軸方向先端側に開口したポケット部と、
一端を内燃機関に配設される燃料供給手段に接続することができ、他端を上記ポケット部内に開口した燃料供給通路とを有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある(請求項1)。
該ハウジングの内側に保持される絶縁碍子と、
該絶縁碍子の内側に保持される中心電極と、
該中心電極の先端部との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、
上記火花放電ギャップ周辺を覆うように設けられていると共に、該火花放電ギャップにおいて発生した火炎を噴出するための火炎噴出孔が少なくとも1つ以上形成されたカバー部と、
一端を内燃機関に配設される燃料供給手段に接続することができ、他端を上記カバー部内に開口した燃料供給通路とを有することを特徴とする内燃機関のスパークプラグにある(請求項6)。
また、上記スパークプラグにおいては、内燃機関の燃焼室内に挿入される側を「(軸方向)先端側」、その反対側を「(軸方向)基端側」とする。
また、上記燃料供給手段は、内燃機関において上記スパークプラグとは別の場所に配設される。上記燃料供給手段の配設場所は、上記スパークプラグの上記燃料供給通路の一端に接続することが可能であれば、任意で設定することができる。例えば、内燃機関においてスペースに余裕のある場所等を選んで配設することができる。
また、上記燃料供給手段は、燃焼室内に導入された混合気に対して、補助的に燃料を供給する役割を果たすものである。
この場合には、上記ハウジングの外側に筒状の上記外套部を設けるだけで、両者の間に上記燃料供給通路を容易に形成することができる。
この場合には、上記ポケット部を介して複数の方向から上記火花放電ギャップ周辺に燃料を供給することができる。これにより、着火性をより一層高めることができる。
この場合には、上記スパークプラグを大型化させることなく、該スパークプラグの内部に上記燃料供給通路を形成することができる。
この場合には、上記スパークプラグを大型化させることなく、該スパークプラグの内部に上記燃料供給通路を形成することができる。
また、上記火炎噴出孔は、上記カバー部に少なくとも1つ以上形成されている。すなわち、1つでもよいし、複数でもよい。また、上記火炎噴出孔を形成する場所は、任意で設定することができる。
この場合には、上記火花放電ギャップ周辺に上記燃料供給通路から供給された燃料を滞留させる空間を容易に形成することができる。
この場合には、上記スパークプラグを大型化させることなく、上記火花放電ギャップ周辺に上記燃料供給通路から供給された燃料を滞留させる空間を容易に形成することができる。
この場合には、簡易な形状の上記接地電極を用いて、上記中心電極の先端部との間に上記火花放電ギャップを形成することができる。また、上記接地電極の設置も容易に行うことができる。
上記第1の発明の実施例にかかる内燃機関用のスパークプラグについて、図を用いて説明する。
本例のスパークプラグ1は、図1に示すごとく、筒状のハウジング2と、ハウジング2の内側に保持される絶縁碍子3と、絶縁碍子3の内側に保持される中心電極4と、中心電極4の先端部40との間に火花放電ギャップGを形成する接地電極5と、ハウジング2と絶縁碍子3との間に形成され、軸方向先端側Xに開口したポケット部11と、一端121を内燃機関に配設される燃料供給手段81に接続することができ、他端122をポケット部11内に開口した燃料供給通路12とを有する。
以下、これを詳説する。
なお、本例では、スパークプラグ1において、内燃機関の燃焼室内に挿入される側を「(軸方向)先端側X」、その反対側を「(軸方向)基端側Y」とする。以下の実施例も同様である。
図1に示すごとく、スパークプラグ1は、筒状のハウジング2を有する。また、絶縁碍子3は、ハウジング2の内側に挿通保持されている。絶縁碍子3は、その先端部30をハウジング2の先端部20よりも突出させている。また、ハウジング2と絶縁碍子3との間には、軸方向先端側Xに開口したポケット部11が形成されている。
また、接地電極5は、中心電極4の先端部40に対向する対向面51を有し、この対向面51と中心電極4の先端部40との間に火花放電ギャップGを形成している。
燃料供給手段81は、内燃機関内においてスパークプラグ1とは別の場所に配設されている。また、燃料供給手段81は、燃料タンク(図示略)に接続されている。これにより、燃料供給手段81は、燃料タンクからの燃料を連結管811を介して燃料供給通路12に導入することができる。
また、燃料供給通路12内には、逆止弁123が設けられている。これにより、内燃機関の気筒内からの燃焼ガスの逆流を防止している。
本例のスパークプラグ1は、一端121を燃料供給手段81に接続することができ、他端122をハウジング2と絶縁碍子3との間に形成されたポケット部11内に開口した燃料供給通路12を有する。そのため、燃料供給通路12の一端121を燃料供給手段81に接続することにより、燃料供給手段81から燃料供給通路12に燃料を導入することができる。そして、燃料供給通路12に導入された燃料を燃料供給通路12の他端122が開口しているポケット部11から火花放電ギャップG周辺に容易かつ確実に供給することができる。これにより、燃焼室内に希薄混合気を導入した場合であっても、火花放電ギャップG周辺に燃料を供給し、その火花放電ギャップG周辺に局所的に燃料濃度の高い混合気を形成することができるため、安定した着火性を得ることができる。
本例は、図2、図3に示すごとく、燃料供給通路12の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、燃料供給通路12は、その途中にハウジング2と外套部61との間において周方向に形成された周方向通路124を有すると共に、周方向通路124からハウジング2を貫通してポケット部11内に開口する複数の開口連通路125を有する。
その他は、実施例1と同様の構成である。
その他は、実施例1と同様の作用効果を有する。
本例は、図4、図5に示すごとく、燃料供給通路12の構成を変更した例である。
図4に示す例では、燃料供給通路12は、ハウジング2と絶縁碍子3との間において軸方向先端側Xに向かって形成され、他端122をポケット部11内に開口している。
図5に示す例では、燃料供給通路12は、絶縁碍子3の内部において軸方向先端側Xに向かって形成され、他端122をポケット部11内に開口している。
その他は、外套部61(図1参照)が設けられていないことを除いて、実施例1と同様の構成である。
その他は、実施例1と同様の作用効果を有する。
上記第2の発明の実施例にかかる内燃機関用のスパークプラグについて、図を用いて説明する。
本例のスパークプラグ1は、図6に示すごとく、筒状のハウジング2と、ハウジング2の内側に保持される絶縁碍子3と、絶縁碍子3の内側に保持される中心電極4と、中心電極4の先端部40との間に火花放電ギャップGを形成する接地電極5と、火花放電ギャップG周辺を覆うように設けられていると共に、火花放電ギャップGにおいて発生した火炎を噴出するための火炎噴出孔63が少なくとも1つ以上形成されたカバー部62と、一端121を内燃機関に配設される燃料供給手段81に接続することができ、他端122をカバー部62内に開口した燃料供給通路12とを有する。
以下、これを詳説する。
図1に示すごとく、スパークプラグ1は、筒状のハウジング2を有する。また、絶縁碍子3は、ハウジング2の内側に挿通保持されている。絶縁碍子3は、その先端部30をハウジング2の先端部20よりも突出させている。また、ハウジング2と絶縁碍子3との間には、軸方向先端側Xに開口したポケット部11が形成されている。
また、接地電極5は、中心電極4の先端部40に対向する対向面51を有し、この対向面51と中心電極4の先端部40との間に火花放電ギャップGを形成している。
また、カバー部62の底部623には、火花放電ギャップGにおいて発生した火炎を噴出するための火炎噴出孔63が複数設けられている。
燃料供給手段81は、内燃機関内においてスパークプラグ1とは別の場所に配設されている。また、燃料供給手段81は、燃料タンク(図示略)に接続されている。これにより、燃料供給手段81は、燃料タンクからの燃料を連結管811を介して燃料供給通路12に導入することができる。
また、燃料供給通路12内には、逆止弁123が設けられている。これにより、内燃機関の気筒内からの燃焼ガスの逆流を防止している。
本例のスパークプラグ1は、一端121を燃料供給手段81に接続することができ、他端122を火花放電ギャップG周辺を覆うように設けられたカバー部62内に開口した燃料供給通路12を有する。そのため、燃料供給通路12の一端121を燃料供給手段81に接続することにより、燃料供給手段81から燃料供給通路12に燃料を導入することができる。そして、燃料供給通路12に導入された燃料を燃料供給通路12の他端122が開口しているカバー部62内の空間620に滞留させることができる。これにより、燃焼室内に希薄混合気を導入した場合であっても、火花放電ギャップG周辺(カバー部62内)に燃料を供給して滞留させ、その火花放電ギャップG周辺(カバー部62内)に局所的に燃料濃度の高い混合気を形成することができるため、安定した着火性を得ることができる。
本例は、図7に示すごとく、接地電極5の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、接地電極5は、カバー部62に設けられている。具体的には、接地電極5は、カバー部62の底部623から軸方向基端側Yに突出するように、カバー部62に取り付けられている。そして、接地電極5の先端部50は、中心電極4の先端部40との間に火花放電ギャップGを形成している。
その他は、実施例4と同様の構成である。
その他は、実施例4と同様の作用効果を有する。
本例は、図8に示すごとく、カバー部62の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、カバー部62は、ハウジング2を軸方向先端側Xに延ばして形成されている。具体的には、カバー部62は、ハウジング2を軸方向先端側Xに延ばし、火花放電ギャップG周辺を覆うように、つまりスパークプラグ1の軸方向先端を覆うように形成されている。
また、燃料供給通路12は、ハウジング2と絶縁碍子3との間において軸方向先端側Xに向かって形成され、カバー部62内に開口している(図4参照)。
その他は、実施例5と同様の構成である。
その他は、実施例5と同様の作用効果を有する。
本例は、本発明のスパークプラグの着火性の評価を行ったものである。
本例では、本発明のスパークプラグとして、実施例1と同様の構成のスパークプラグ(図1参照、本発明品E1)及び実施例4と同様の構成のスパークプラグ(図5参照、本発明品E2〜E4)を準備し、着火性の評価を行った。
また、比較として、火花放電ギャップ周辺に燃料を供給する手段を持たない従来のスパークプラグ(従来品C1)を準備し、同様に着火性の評価を行った。
本発明品E2は、図9(a)に示すごとく、カバー部62の底部623の中心Oに直径4.5mmの火炎噴出孔63が1つ形成されている。
本発明品E3は、図9(b)に示すごとく、カバー部62の底部623の中心Oから5mmの距離に直径2.4mmの火炎噴出孔が4つ形成されている。
本発明品E4は、図9(c)に示すごとく、カバー部62の底部623の中心Oから5mmの距離に直径3.7mmの火炎噴出孔621が1つ、2mmの火炎噴出孔621が1つ形成されている。
まず、図10に示すごとく、スパークプラグ1(本発明品E1〜E4、従来品C1)を1800cc、4気筒のガソリンエンジン821のうち、燃焼圧センサ822の取り付けられた特定1気筒の燃焼室823内に取り付けた。
次いで、エンジン回転数が2000rpm、図示平均有効圧Pmiが0.3MPaの条件の下、A/F(空燃比)の値を変化させながら燃焼圧センサ822の出力より燃焼変動率を測定し、A/F限界を調べた。
そして、排気管826の途中にサンプル抽出管827を取り付け、そこから燃焼ガスのサンプルを抽出し、排ガス分析計828にてA/Fを測定した。
同図からわかるように、本発明品E1〜E4のスパークプラグを用いた場合には、従来品C1のスパークプラグを用いた場合に比べて、A/F限界の値が大きくなっている。すなわち、本発明品E1〜E4のスパークプラグを用いた場合には、燃料濃度の低い、空燃比がリーン領域である混合気(希薄混合気)を燃焼室内に導入した場合であっても、安定して着火できることがわかった。
11 ポケット部
12 燃料供給通路
121 一端(燃料供給通路の一端)
122 他端(燃料供給通路の他端)
2 ハウジング
3 絶縁碍子
4 中心電極
40 先端部(中心電極の先端部)
5 接地電極
81 燃料供給手段
G 火花放電ギャップ
X 軸方向先端側
Claims (9)
- 筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に保持される絶縁碍子と、
該絶縁碍子の内側に保持される中心電極と、
該中心電極の先端部との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、
上記ハウジングと上記絶縁碍子との間に形成され、軸方向先端側に開口したポケット部と、
一端を内燃機関に配設される燃料供給手段に接続することができ、他端を上記ポケット部内に開口した燃料供給通路とを有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。 - 請求項1に記載の内燃機関用のスパークプラグにおいて、上記ハウジングの外側には、該ハウジングの先端部を覆うように筒状の外套部が設けられており、上記燃料供給通路は、上記ハウジングと上記外套部との間において軸方向先端側に向かって形成され、さらに上記ハウジングを貫通して上記ポケット部内に開口していることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
- 請求項2に記載の内燃機関用のスパークプラグにおいて、上記燃料供給通路は、その途中に上記ハウジングと上記外套部との間において周方向に形成された周方向通路を有すると共に、該周方向通路から上記ハウジングを貫通して上記ポケット部内に開口する複数の開口連通路を有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
- 請求項1に記載の内燃機関用のスパークプラグにおいて、上記燃料供給通路は、上記ハウジングと上記絶縁碍子との間において軸方向先端側に向かって形成され、上記ポケット部内に開口していることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
- 請求項1に記載の内燃機関用のスパークプラグにおいて、上記燃料供給通路は、上記絶縁碍子の内部において軸方向先端側に向かって形成され、上記ポケット部内に開口していることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
- 筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に保持される絶縁碍子と、
該絶縁碍子の内側に保持される中心電極と、
該中心電極の先端部との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、
上記火花放電ギャップ周辺を覆うように設けられていると共に、該火花放電ギャップにおいて発生した火炎を噴出するための火炎噴出孔が少なくとも1つ以上形成されたカバー部と、
一端を内燃機関に配設される燃料供給手段に接続することができ、他端を上記カバー部内に開口した燃料供給通路とを有することを特徴とする内燃機関のスパークプラグ。 - 請求項6に記載の内燃機関用のスパークプラグにおいて、上記カバー部は、上記ハウジングの外側に該ハウジングの先端部を覆うように設けられていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
- 請求項6に記載の内燃機関用のスパークプラグにおいて、上記カバー部は、上記ハウジングを軸方向先端側に延ばして形成されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
- 請求項6〜8のいずれか1項に記載の内燃機関用のスパークプラグにおいて、上記接地電極は、上記カバー部に設けられていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
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