JP2014035914A - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】プラグポケットに滞留する混合気に起因して発生するプレイグニッションに対し、吸気が掃気を行うことで得られる耐プレイグニッション性の低下を好適に抑制可能な点火プラグを提供する。
【解決手段】点火プラグ１は内燃機関において二つの吸気弁１０が設けられている燃焼室Ｃに設けられ、接地電極５の固定端部Ｅ１が燃焼室Ｃにおいて吸気側および排気側のうち排気側で二つの吸気弁１０に対して均等に配置された場合に、燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見て二つの吸気弁１０のうちいずれかの吸気弁の中心点である中心点Ｏ２と固定端部Ｅ１との間に位置するように設けられ、ハウジング部２のうち固定端部Ｅ１が設けられている部分の端面から突出する固定端部Ｅ２を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は点火プラグに関する。

点火プラグを備える内燃機関ではプレイグニッションが発生することがある。点火プラグとしては一般に接地電極を一つ備える点火プラグが知られている。（例えば特許文献１参照）。特許文献２では二つの接地電極を備える内燃機関用のスパークプラグが開示されている。

特開２０１２−１３４０８４号公報 特開２００８−１７１６４６号公報

プレイグニッションにはハウジング部と碍子との間に形成されるプラグポケットに滞留する混合気が受熱し、高温になることで発生する態様があることがわかってきた。一方、かかる態様で発生するプレイグニッションに対する耐プレイグニッション性はプラグポケット内に滞留する混合気を吸気が掃気することで得られる。ところが、点火プラグと二つの吸気弁とが同一の燃焼室に設けられている内燃機関では次に示すように吸気が流通する結果、このようにして得られる耐プレイグニッション性が低下する虞がある。

図６は一般的な吸気の流れの説明図である。図６（ａ）は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って一般的な内燃機関の燃焼室構造を見た図である。図６（ｂ）は図６（ａ）に示す内燃機関の燃焼室構造の要部拡大図である。図６（ｃ）は燃焼室Ｃの延伸方向に直交する方向に沿って一般的な内燃機関の燃焼室構造の要部を見た図である。

点火プラグ１と二つの吸気弁１０と二つの排気弁２０とはシリンダヘッド３０に設けられることで、燃焼室Ｃに設けられている。点火プラグ１は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に燃焼室Ｃの中央に配置されている。二つの吸気弁１０は二つの排気弁２０とともに点火プラグ１の周囲に配置されている。点火プラグ１はハウジング部２と碍子３と中心電極４と接地電極５´とを備えている。ハウジング部２と碍子３との間にはプラグポケットＰが形成されている。

二つの吸気弁１０が低リフト時に燃焼室Ｃに導入する吸気は燃焼室Ｃに放射状に噴出される。そして、燃焼室Ｃに導入された吸気の一部は吸排気方向Ｄにおいて碍子３のうち燃焼室Ｃに突出している部分よりも吸気側の部分からプラグポケットＰに流入しようとする。一方、接地電極５´の固定端部Ｅの周方向に沿った位置は一般には一定の位置に定まらない。このため、接地電極５´はその固定端部Ｅが吸排気方向Ｄにおいて碍子３のうち燃焼室Ｃに突出している部分よりも排気側に位置するように設けられることがある。

ところがこの場合には、燃焼室Ｃに導入された吸気の他の一部が互いに合流することで、接地電極５´を伝ってプラグポケットＰに流入しようとする指向性を有することになる。結果、碍子３のうち燃焼室Ｃに突出している部分よりも排気側の部分からもプラグポケットＰに吸気が流入することになる。このためこの場合には、プラグポケットＰからの混合気の流出が行われ難くなることで、混合気の掃気が十分に行われなくなる虞がある。結果、上述した態様で発生するプレイグニッションに対する耐プレイグニッションが低下する虞がある。

本発明は上記課題に鑑み、プラグポケットに滞留する混合気に起因して発生するプレイグニッションに対し、吸気が掃気を行うことで得られる耐プレイグニッション性の低下を好適に抑制可能な点火プラグを提供することを目的とする。

本発明はハウジング部と、前記ハウジング部に保持される碍子と、前記碍子から露出した中心電極と、前記中心電極との間で放電が行われる接地電極とを備えるとともに前記ハウジング部と前記碍子との間にプラグポケットを有し、内燃機関において二つの吸気弁が設けられている燃焼室に設けられ、前記接地電極の固定端部が前記燃焼室において吸気側および排気側のうち排気側で前記二つの吸気弁に対して均等に配置された場合に、前記燃焼室の延伸方向に沿って見て前記二つの吸気弁のうちいずれかの吸気弁の中心点と前記固定端部との間に位置するように設けられ、前記ハウジング部のうち前記固定端部が設けられている部分の端面から突出する突出部を備える点火プラグである。

本発明は前記接地電極が前記固定端部を一方の固定端部とする二つの固定端部を備えており、前記突出部が前記二つの固定端部のうち他方の固定端部である構成とすることができる。

本発明によれば、プラグポケットに滞留する混合気に起因して発生するプレイグニッションに対し、吸気が掃気を行うことで得られる耐プレイグニッション性の低下を好適に抑制できる。

内燃機関の燃焼室構造を示す図である。 点火プラグの要部の外観図である。 突出部に相当する接地電極の設置態様の説明図である。 実施例における吸気の流れの説明図である。 点火プラグの変形例を示す図である。 一般的な吸気の流れの説明図である。

図面を用いて、本発明の実施例について説明する。

図１は内燃機関の燃焼室構造（以下、燃焼室構造と称す）５０を示す図である。図２は点火プラグ１の要部の外観図である。図１は燃焼室構造５０を燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た図となっている。燃焼室構造５０は点火プラグ１と吸気弁１０と排気弁２０とシリンダヘッド３０とを備えている。点火プラグ１と吸気弁１０と排気弁２０とはシリンダヘッド３０に設けられることで、燃焼室Ｃに設けられている。

点火プラグ１は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に燃焼室Ｃの中央に配置されている。吸気弁１０と排気弁２０とはそれぞれ二つずつ設けられている。二つの吸気弁１０（具体的には吸気弁１０ａ、１０ｂ）同士は互いに隣接して配置されている。二つの排気弁２０同士も同様である。二つの吸気弁１０は二つの排気弁２０とともに点火プラグ１の周囲に配置されている。燃焼室構造５０はカムの駆動方式をＤＯＨＣ（ダブルオーバヘッドカム）とする火花点火式のガソリンエンジンに適用できる。

点火プラグ１はハウジング部２と碍子３と中心電極４と接地電極５とを備えている。ハウジング部２は筒状の形状を有しており、碍子３を保持している。ハウジング部２と碍子３との間にはプラグポケットＰが形成されている。プラグポケットＰは碍子３の周囲に形成されるとともに、燃焼室Ｃに開口している。碍子３は中心電極４の周囲に設けられている。中心電極４は点火プラグ１の軸線方向において接地電極５が設けられている側の端部で碍子３から露出している。接地電極５はハウジング部２に設けられている。接地電極５は中心電極４との間で放電が行われるようになっている。

接地電極５は二つの固定端部である固定端部Ｅ１、Ｅ２を備えている。固定端部Ｅ１、Ｅ２は固定端部Ｅ１が燃焼室Ｃにおいて吸気側および排気側のうち排気側で二つの吸気弁１０に対して均等に配置された場合（以下、所定配置の場合と称す）に、固定端部Ｅ２が次のように位置するよう設けられている。

図３は固定端部Ｅ２の設置態様の説明図である。図３は燃焼室構造５０を燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た図となっている。固定端部Ｅ１、Ｅ２は所定配置の場合に、固定端部Ｅ２が燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見て二つの吸気弁１０のうちいずれかの吸気弁の中心点である中心点Ｏ１またはＯ２（ここでは中心点Ｏ２）と固定端部Ｅ１との間に位置するように設けられている。中心点Ｏ１は吸気弁１０ａの中心点であり、中心点Ｏ２は吸気弁１０ｂの中心点である。

中心点Ｏ１は吸気弁１０ａの傘部のうちリング状の端部を含む面と吸気弁１０ａの中心軸線とが交わる点とすることができる。中心点Ｏ１は吸気弁１０ａ閉弁時の中心点とすることができる。中心点Ｏ１は吸気弁１０ａ閉弁時から低リフト時（例えば３ｍｍ以下のリフト時）の中心点のうち少なくともいずれかであってもよい。これらのことは中心点Ｏ２についても同様である。

固定端部Ｅ２は具体的には次のようにして中心点Ｏ２と固定端部Ｅ１との間に位置するように設けられている。ここで、中心点Ｏ２と固定端部Ｅ１とは所定配置の場合に所定の領域である領域Ｒを形成する。領域Ｒは燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に中心点Ｏ２と固定端部Ｅ１とを結ぶ領域となっている。そして、中心点Ｏ２を有する吸気弁１０ｂが燃焼室Ｃに導入する吸気であって、所定配置の場合に接地電極５に向かって流通することになる吸気の流れは燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に領域Ｒを流通することになる。

これに対し、固定端部Ｅ２は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に領域Ｒの一方の境界Ｂ１から他方の境界Ｂ２にかけて設けられることで、中心点Ｏ２と固定端部Ｅ１との間に位置するように設けられている。境界Ｂ１は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に吸気側および排気側のうち吸気側（吸気弁１０ａが設けられている側）に位置する境界であり、境界Ｂ２は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に吸気側および排気側のうち排気側（吸気弁１０ａが設けられている側とは反対側）に位置する境界である。

固定端部Ｅ２はさらに具体的には燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に径方向内側および外側のうち内側に位置する壁面（以下、外壁面と称す）が境界Ｂ１を越えないように設けられている。固定端部Ｅ２は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に外壁面が境界Ｂ２、さらには境界Ｂ１を越えるように設けられてもよい。固定端部Ｅ２は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に外壁面が領域Ｒの境界Ｂ１から境界Ｂ２にかけた範囲内において、少なくとも一部に設置されるように設けることができる。

固定端部Ｅ２は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に外壁面が境界Ｂ１の代わりに境界Ｂ３を越えないように設けることもできる。境界Ｂ３は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に中心点Ｏ２を通過するとともに、碍子３のうち燃焼室Ｃに突出している部分であって、最も径が大きい部分に吸気側および排気側のうち排気側で接する接線となっている。この場合、固定端部Ｅ２は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に外壁面が領域Ｒのうち境界Ｂ３から境界Ｂ２にかけた範囲内において、少なくとも一部に設置されるように設けることができる。

固定端部Ｅ２は固定端部Ｅ１、Ｅ２のうち固定端部Ｅ１を一方の固定端部とした場合の他方の固定端部であり、ハウジング部２のうち固定端部Ｅ１が設けられている部分の端面から突出する突出部に相当する。固定端部Ｅ２は二つの吸気弁１０のうち一方の吸気弁（ここでは吸気弁１０ｂ）が燃焼室Ｃに導入する吸気であって、所定配置の場合に接地電極５に向かって流通することになる吸気の流れの障害となる障害部に相当すると言うこともできる。固定端部Ｅ２は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に境界Ｂ３を越えないように設けられることで、上述の一方の吸気弁である吸気弁１０ｂの中心点Ｏ２から見た場合に碍子３のうち燃焼室Ｃに突出している部分よりも排気側の部分から接地電極５に向かう吸気の流れの障害となることができる。

次に点火プラグ１の主な作用効果について説明する。図４は本実施例における吸気の流れの説明図である。点火プラグ１は固定端部Ｅ２を備えている。このため、点火プラグ１では所定配置の場合でも吸気弁１０ｂが導入した吸気が接地電極５に到達することを固定端部Ｅ２で防止或いは抑制できる。結果、吸気弁１０ａが導入した吸気が接地電極５に到達しても接地電極５を伝ってプラグポケットＰに流入しようとすることを抑制できる。

同時に固定端部Ｅ２は吸気弁１０ｂが燃焼室Ｃに導入する吸気の一部を吸排気方向Ｄにおいて碍子３のうち燃焼室Ｃに突出している部分よりも吸気側の部分からプラグポケットＰに流入させることもできる。このため、点火プラグ１はプラグポケットＰに滞留する混合気に起因して発生するプレイグニッションに対し、吸気が掃気を行うことで得られる耐プレイグニッション性の低下を好適に抑制できる。また、点火プラグ１の着火性は接地電極５の固定端部数を増やすほど悪化する虞があるところ、点火プラグ１は固定端部Ｅ１、Ｅ２の二つの固定端部を備えることで、着火性の悪化を抑制しつつ耐プレイグニッション性の低下を抑制できる点でも好適である。

点火プラグ１は吸気弁１０ｂが燃焼室Ｃに導入する吸気の一部を上述のように流入させるにあたって、具体的には固定端部Ｅ２のうち外壁面が燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に境界Ｂ１を越えないように設けられている構成であることが好ましい。

点火プラグ１は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合であって、領域Ｒに境界Ｂ３が含まれるときに固定端部Ｅ２のうち外壁面が境界Ｂ３を越えないように設けられている構成とすることもできる。この場合には所定配置の場合において吸気弁１０ａが導入する吸気であって、吸気弁１０ｂが導入した吸気と合流することで、特に耐プレイグニッション性の低下を招く虞がある吸気の接地電極５への到達をよりコンパクトな固定端部Ｅ２で防止或いは抑制できる。

点火プラグ１は燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見た場合に固定端部Ｅ２のうち外壁面が境界Ｂ２を越えないように設けられている構成とすることで、耐プレイグニッション性の低下を招く虞がある吸気の接地電極５への到達をよりコンパクトな固定端部Ｅ２で防止或いは抑制することもできる。

点火プラグ１は次のように構成されてもよい。図５は点火プラグ１の変形例である点火プラグ１´を示す図である。点火プラグ１´は接地電極５の代わりに接地電極５´を備える点と、突出部６をさらに備える点以外、点火プラグ１と実質的に同一となっている。接地電極５´は固定端部Ｅ１、Ｅ２の代わりに固定端部Ｅを備える点以外、接地電極５と実質的に同一となっている。点火プラグ１´は点火プラグ１の代わりに燃焼室構造５０に設けることができる。突出部６はハウジング部２のうち固定端部Ｅが設けられている部分の端面から突出している。突出部６はハウジング部２の一部で構成されてもよく、ハウジング部２とは別の部材で構成されてもよい。

突出部６は固定端部Ｅが燃焼室Ｃにおいて吸気側および排気側のうち排気側で二つの吸気弁１０に対して均等に配置された場合に、燃焼室Ｃの延伸方向に沿って見て中心点Ｏ１またはＯ２（ここでは点火プラグ１と同様に中心点Ｏ２）と固定端部Ｅとの間に位置するように設けられている。このため、点火プラグ１´でも点火プラグ１と同様に耐プレイグニッション性の低下を好適に抑制できる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

点火プラグ １、１´
ハウジング部 ２
碍子 ３
中心電極 ４
接地電極 ５、５´
突出部 ６
吸気弁 １０、１０ａ、１０ｂ
排気弁 ２０

Claims (2)

1. ハウジング部と、前記ハウジング部に保持される碍子と、前記碍子から露出した中心電極と、前記中心電極との間で放電が行われる接地電極とを備えるとともに、前記ハウジング部と前記碍子との間にプラグポケットを有し、
   内燃機関において二つの吸気弁が設けられている燃焼室に設けられ、
   前記接地電極の固定端部が前記燃焼室において吸気側および排気側のうち排気側で前記二つの吸気弁に対して均等に配置された場合に、前記燃焼室の延伸方向に沿って見て前記二つの吸気弁のうちいずれかの吸気弁の中心点と前記固定端部との間に位置するように設けられ、前記ハウジング部のうち前記固定端部が設けられている部分の端面から突出する突出部を備える点火プラグ。
2. 請求項１記載の点火プラグであって、
   前記接地電極が前記固定端部を一方の固定端部とする二つの固定端部を備えており、
   前記突出部が前記二つの固定端部のうち他方の固定端部である点火プラグ。

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