JP2015069924A - Ignition device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の点火装置に関し、特にバリア放電を利用した点火装置において有効なものである。 The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine, and is particularly effective in an ignition device using barrier discharge.
近年、燃費向上、CO2低減を目的として、小型、高出力及び低NOXを達成する高効率エンジンの開発が進められている。高効率エンジンは高過給、高圧縮に加え混合気の燃料濃度が希薄な場合もあり、火花点火では着火しにくい環境である。
このような難着火性の内燃機関を高効率で燃焼させるには、燃焼速度が早く着火性に優れた点火装置が望まれている。
Recently, fuel efficiency, for the purpose of CO2 reduction, small, development of high efficiency engines to achieve high output and low NO X is promoted. A high-efficiency engine has a high supercharging and high compression, and the fuel concentration of the air-fuel mixture may be lean, so it is difficult to ignite with spark ignition.
In order to burn such a difficult-ignition internal combustion engine with high efficiency, an ignition device having a high combustion speed and excellent ignitability is desired.
特許文献1には、第1電極と前記第1電極を囲む第2電極と、前記第1電極又は前記第2電極のいずれか一方を覆う誘電体と、を有し、前記誘電体といずれか他方の電極との間の放電ギャップを、前記電極の長手方向位置によって異なるようにすることで、筒内ガス密度によらずいずれかの放電ギャップにおいてバリア放電に発生を可能とする内燃機関用バリア放電装置が開示されている。 Patent Document 1 includes a first electrode, a second electrode surrounding the first electrode, and a dielectric covering either the first electrode or the second electrode, and the dielectric is either A barrier for an internal combustion engine that can generate a barrier discharge at any discharge gap regardless of the in-cylinder gas density by making the discharge gap between the other electrode different depending on the position in the longitudinal direction of the electrode. A discharge device is disclosed.
ところが、特許文献1にあるようなバリア放電装置において、高出力を得ようと高周波の高電圧をバリア放電プラグに印加した場合に、内燃機関の運転条件によっては、誘電体によって絶縁された中心電極とハウジングとの間において、燃焼室外に形成されるインピーダンスよりも、燃焼室内の放電空間に形成されるインピーダンスが大きくなり、燃焼室側の放電ギャップではなく、燃焼室の外側においてバリア放電が発生するおそれがあることが判明した。
燃焼室の外側でバリア放電が発生すると、著しいエネルギ損失となり、失火に至るおそれがあるばかりでなく、配線の焼損を招くおそれもある。
However, in the barrier discharge device as disclosed in Patent Document 1, when a high-frequency high voltage is applied to the barrier discharge plug in order to obtain a high output, depending on the operating conditions of the internal combustion engine, the center electrode insulated by a dielectric is used. Impedance formed in the discharge space in the combustion chamber is larger than the impedance formed outside the combustion chamber between the housing and the housing, and a barrier discharge is generated outside the combustion chamber, not in the discharge gap on the combustion chamber side. It turns out that there is a fear.
If a barrier discharge occurs outside the combustion chamber, it results in significant energy loss, which may lead to misfires, and may also cause wiring burnout.
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、点火プラグの電源側に絶縁層を設けて誘電体表面の帯電電位を低くし、燃焼室の外側におけるストリーマ放電の発生を抑制して、安定した着火を実現する内燃機関用の点火装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of such circumstances, the present invention provides an insulating layer on the power source side of the spark plug to lower the charging potential on the surface of the dielectric, suppresses the occurrence of streamer discharge outside the combustion chamber, and achieves stable ignition. An object is to provide an ignition device for an internal combustion engine that is realized.
本発明の点火装置(1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g)では、内燃機関(8、8e、8f)に設けられた点火プラグ(100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g)と、該点火プラグ(100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g)に電気エネルギを投入する高エネルギ電源(70、70g)と、該電源(70、70g)と前記点火プラグ(100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g))とを繋ぐキャップ付きコード(60)とからなる点火装置であって、前記点火プラグ(100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g)が、
少なくとも軸状の中心電極(10)と、該中心電極(10)を保持する筒状の誘電体(20)と、該誘電体(20)を保持すると共に、前記内燃機関(8)への固定を図る筒状のハウジング(3、3g)と、該ハウジング(3、3g)に延設した接地電極(30、30g)とを含み、前記内燃機関(8)の燃焼室(81)の内側において前記中心電極(10)と前記接地電極(30)との間に区画した放電空間(40、40g)と、前記誘電体(20)が前記ハウジング(3)から電源側に露出し、前記キャップ付きコード(60)のキャップ部(62)が装着される誘電体頭部(23)と、前記中心電極(10)が前記誘電体頭部(23)から電源側に露出し、前記キャップ付きコード(60)を介して前記高エネルギ電源(70、70g)に接続される中心電極端子部(12)と、を具備し、前記誘電体頭部(23)が前記キャップ部(62)から露出する部分と、前記ハウジング(3)との間で、これらの表面の一部又は全部とに対して全周に亘って密着し、前記誘電体頭部(23)の前記キャップ部(62)が装着された部分よりも径大となる絶縁層(50、50a、50b、50c、50d、50e、50f)を設けたことを特徴とする。
In the ignition device (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) of the present invention, spark plugs (100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g), a high energy power source (70, 70g) for supplying electric energy to the spark plug (100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g), and the power source (70, 70g) ) And the spark plug (100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g)), and the spark plug (100, 100a, 100b). , 100c, 100d, 100e, 100f, 100g)
At least an axial center electrode (10), a cylindrical dielectric (20) holding the center electrode (10), and holding the dielectric (20) and fixing to the internal combustion engine (8) A cylindrical housing (3, 3g) and a ground electrode (30, 30g) extending to the housing (3, 3g), inside the combustion chamber (81) of the internal combustion engine (8) The discharge space (40, 40g) partitioned between the center electrode (10) and the ground electrode (30) and the dielectric (20) are exposed from the housing (3) to the power supply side, and have the cap. The dielectric head (23) to which the cap part (62) of the cord (60) is attached, and the center electrode (10) are exposed from the dielectric head (23) to the power source side, and the cord with cap ( 60) through the high energy power supply (70, 70g) A center electrode terminal portion (12) connected to the dielectric head portion (23) between the portion of the dielectric head portion (23) exposed from the cap portion (62) and the housing (3). Insulating layers (50, 50a) that are in close contact with part or all of the surface over the entire circumference and have a diameter larger than that of the portion of the dielectric head (23) to which the cap portion (62) is attached. , 50b, 50c, 50d, 50e, 50f).
本発明によれば、前記絶縁層(50、50a、50b、50c、50d、50e、50f)によって、前記点火プラグ(100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g)の前記誘電体頭部(23)とハウジング(3)との間に放電空間が形成されないようにすると共に、表面の帯電電位を低下させ、電源側でのバリア放電を抑制することで、燃焼室(81)の内側での放電を確実に行わせ、エネルギ損失の低減と配線の焼損防止とを実現できることが判明した。 According to the present invention, the dielectric of the spark plug (100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g) is formed by the insulating layer (50, 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f). The discharge space is not formed between the head (23) and the housing (3), the charged potential of the surface is lowered, and the barrier discharge on the power source side is suppressed, thereby preventing the combustion chamber (81). It has been found that internal discharge can be reliably performed, and energy loss can be reduced and wiring burnout can be prevented.
図1、図2を参照して、本発明の第1の実施形態における点火装置1の概要と本発明の効果について説明する。
本実施形態における点火装置1は、内燃機関8にエンジンブロック80設けられた点火プラグ100と、点火プラグ100に電気エネルギを投入する高エネルギ電源として設けた高周波交流電源70から所定の高周波電圧を印加することにより、点火プラグ100に区画した放電空間40において、バリア放電をおこなって、内燃機関8の燃焼室81内に導入された混合気の着火を行うものである。
With reference to FIG. 1, FIG. 2, the outline | summary of the ignition device 1 in the 1st Embodiment of this invention and the effect of this invention are demonstrated.
The ignition device 1 in the present embodiment applies a predetermined high-frequency voltage from a
本実施形態における点火プラグ100は、少なくとも、柱状の中心電極10と、中心電極10の先端を覆いつつ、中心電極10を内側に保持する有底筒状の誘電体20と、誘電体20を覆う筒状のハウジング3の先端に設けられ、誘電体20と所定の放電空間40を隔てて同軸状に配設した環状の接地電極30とを含み、ハウジング3の基端側で誘電体20を固定する加締め部33を覆いつつ、ハウジング3の表面と、誘電体20がハウジング3から電源側に露出した誘電体頭部23の表面の一部とに全周に亘って密着する絶縁層50を設けたことを特徴とする。
本実施形態における絶縁層50は、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を用い、後述する方法によって型成形した絶縁樹脂成形体からなり、筒状に形成されている。
また、絶縁層50の厚さT50は、誘電体頭部23の外径φD23の15%以上に設定されている。
さらに、本実施形態においては、絶縁層50の厚さT50は、六角部32によってネジ締めが可能なように、誘電体頭部23の外径φD23の25%以下に設定されている。
例えば、点火プラグ100のネジ径がM12である場合、誘電体頭部23の太さは、φ12mmで、絶縁層50の厚さT50を、2mm以上、3mm以下とするのが望ましい。
The spark plug 100 according to the present embodiment covers at least the
The
The thickness T 50 of the
Furthermore, in this embodiment, the thickness T 50 of the
For example, if the thread diameter of the
中心電極10は、柱状に形成された良導電性材料からなり、基端側(電源側)に中心電極中軸部11、中心電極端子部12が接続されている。
中心電極端子部12は、キャップ付きコード60を介して高エネルギ電源70に接続されている。
キャップ付きコード60は、高エネルギ電源70に接続された電送線の先端に中心電極端子部12と勘合するターミナル部61と、その周囲を覆うように誘電体頭部23を弾性的に把持する有底筒状のキャップ部62とによって構成されている。
中心電極10には、導電性が高く、耐熱性に優れたニッケル合金や、これに銅等の高電導性材料を合わせたもの等を用いることができる。
The
The center
The cap-attached
The
誘電体20の外周表面の一部と、誘電体20の基端側を拡径して設けた基端側基底21と、燃焼室81内に臨むように開口する環状の接地電極30の内周面とによって略筒状の放電空間40が区画されている。
誘電体20によって覆われた中心電極10の一部は、接地電極部30の先端から露出し、燃焼室81内に突出している。
A part of the outer peripheral surface of the dielectric 20, a base
A part of the
誘電体20は、アルミナ、ジルコニア等の高耐熱性の誘電材料を用いて略有底筒状に形成され、中心電極10の先端を覆っている。
誘電体20の基端側には、誘電体基底部21が形成され、接地電極30と共に放電空間40を区画している。
なお、本実施形態においては、中心電極10の先端が誘電体20で覆われた状態で接地電極30と対向させて誘電体バリア放電プラグを構成する例を示したが、中心電極10と接地電極30とからなる一対の電極対の内、いずれの側を誘電体で覆っても良く、また、一方の電極のみならず、両方の電極を誘電体で覆うようにしたものでも良い。
The dielectric 20 is formed in a substantially bottomed cylindrical shape using a highly heat-resistant dielectric material such as alumina or zirconia, and covers the tip of the
A
In the present embodiment, an example is shown in which the dielectric barrier discharge plug is configured to face the
誘電体基底部21の基端側には、外周の一部が径大となるように形成され、ハウジング3によって、かしめ固定される誘電体拡径部22が形成されている。
誘電体拡径部22と加締め部32との間には、環状に形成した金属シール、タルク等を略筒状に形成した粉末成形体等の公知の封止部材が介装されており、気密性を確保している。
On the base end side of the
Between the dielectric expanded-
誘電体拡径部22の基端側には誘電体頭部23が形成され、ハウジング3から露出している。
誘電体頭部23の一部を、凹凸面が交互に並んだコルゲート状に形成して、電極端子部12とハウジング3との間の沿面距離を長くしてある。
A
A part of the
ハウジング3は、鉄、ニッケル、ステンレス等の公知の金属材料を用いて、略筒状に形成されている。
ハウジング3の先端側に延設して、燃焼室81内に露出する略環状の接地電極30が形成されている。
誘電体20との間に放電空間40を区画すると共に、外周面には、エンジンブロック80に固定するためのネジ部31が形成されている。
ネジ部31の基端側に外周には、ネジ部31を螺締めするための六角部32が形成されている。
さらにその基端側には、誘電体20の拡径部22を保持する加締め部33が形成されている。
ハウジング3は、点火プラグ100をエンジンブロック80に固定する筐体としての機能と、電気的にハウジング3の先端に延設された接地電極30をエンジンブロック80に接地状態とする機能とを兼用している。
The
A substantially
The
A
Further, a
The
本発明においては、中心電極中軸部21との対向距離が最も近くなる加締め部33を覆うように絶縁層50が形成されている。
燃焼室外における電気抵抗(インピーダンスZAR+Z23+Z13(=RAR//CAR+R23//C23+R13//C13))に加え、絶縁層50が存在することによって、その分の電気抵抗(インピーダンスZ50(=R50//C50))が高くなり、それだけ電圧降下が大きくなり、絶縁層50の表面とハウジング3の表面との電位差が小さくなる。
さらに、絶縁層50が、ハウジング3の表面と誘電体20がハウジング3から露出する誘電体頭部23の一部の表面とに密着しているので、ハウジング3の表面と誘電体頭部23の表面との間に放電空間が形成されることがない。
しかも、中心電極端子部12とハウジング3との間に絶縁層50が介在することで、この間の延面距離も長くなる。
このため、内燃機関8の運転条件(例えば、高負荷、希薄燃焼等)によって誘電体20によって絶縁された中心電極10とハウジング30との間の燃焼室81内における放電空間40の電気抵抗(合成インピーダンスZ40+Z20)が大きくなっても、燃焼室外部に形成される電気抵抗(合成インピーダンスZAR+Z50+Z23+Z13))を超えることがないので、燃焼室外でバリア放電が起こり難くなり、安定した着火を実現できる。
In the present invention, the
In addition to the electrical resistance outside the combustion chamber (impedance Z AR + Z 23 + Z 13 (= R AR // C AR + R 23 // C 23 + R 13 // C 13 )), the presence of the
Further, since the
In addition, since the
For this reason, the electrical resistance (synthesis) of the
高エネルギ電源70は、中心電極10と接地電極30との間に、所定の周波数(例えば、1kHz〜1MHz)の交流高電圧(例えば、VP−P:5kV〜50kV)を印加する。
The high
図3、図4を参照して、比較例1として示す従来の点火装置1zの構造とその問題点について説明する。
なお、本発明との違いを分かり易くするため、上記実施形態と同じ構成については同一の符号を付し、相違する部分に枝番としてzの符号を付した。
比較例1として示す点火装置1zでは、点火プラグ100zに、本発明の要部である絶縁層50が形成されておらず、加締め部33zと誘電体頭部23zとが大気に露出した状態となっている。
内燃機関8の運転条件(例えば、高負荷、希薄燃焼等)によっては、誘電体20によって絶縁された中心電極10とハウジング30との間の燃焼室外における電気抵抗(インピーダンスZAR+Z23+Z13)よりも、燃焼室81内における放電空間40の電気抵抗(合成インピーダンスZ40+Z20)が大きくなり、燃焼室側の放電ギャップではなく、燃焼室の外側においてバリア放電が発生することがある。
特に、ハウジング3zの最も基端側となる加締め部33zと誘電体頭部23zの直線部分とコルゲート部分とが切り替わる肩部231zとに電界集中が起こり、この間にバリア放電が発生する。
燃焼室の外側でバリア放電が発生した場合には、著しいエネルギ損失となり、失火に至るおそれがあるばかりでなく、配線の焼損を招くおそれもある。
なお、誘電体頭部23zを覆うキャップ部62も電気的には絶縁体であるが、弾性的に誘電体頭部23zを覆っているに過ぎず、完全密着しているわけではない。
このため、キャップ部62が誘電体頭部23zの全体を覆っていたとしても、キャップ部62の内周面と誘電体頭部23zの表面との間にギャップが形成されるのを避けられず、ここが放電空間となり、バリア放電を発生してしまうことになる。
With reference to FIG. 3 and FIG. 4, the structure of a
In addition, in order to make the difference from the present invention easy to understand, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and different portions are denoted by z as a branch number.
In the
Depending on the operating conditions of the internal combustion engine 8 (for example, high load, lean combustion, etc.), the electric resistance (impedance Z AR + Z 23 + Z 13 ) outside the combustion chamber between the
In particular, electric field concentration occurs in the
When a barrier discharge occurs outside the combustion chamber, there is a significant energy loss, which may lead to misfires, and may also cause wiring burnout.
The
For this reason, even if the
ここで、本発明の要部である絶縁層50の形成方法について説明する。
本発明における絶縁層50は、公知の樹脂成形方法が利用可能で、ポッティング成形、射出成形、トランスファー成形等の公知の樹脂成形方法のいずれを用いて形成しても良い。
絶縁性樹脂を用いて型成形することで、ハウジング3の表面及び誘電体頭部23の表面が絶縁層50と完全に密着した状態とすることができる。
図5Aを参照して、図1に示した点火装置1の要部である点火プラグ100の具体的な製造方法の一例について説明する。
樹脂製の絶縁層50を形成する前の、樹脂成形前点火プラグ100PREは、一般的な火花放電用の点火プラグや従来のバリア放電用の点火プラグと同様の公知の工程を経て形成される。
これにポッティング用金型Mpを用いて絶縁層50を形成することで本発明の要部である点火プラグ100を形成することができる。
ポッティング用金型Mpは、内側に、絶縁層50を形成するためのキャビティCV(50)を区画した筒状で、ハウジング3に当接して、成型時の樹脂漏れを防ぐシール面が形成されている。
本図左側に示すように、樹脂成形前点火プラグ100PREの軸心とポッティング用金型Mpの軸心とを一致させた状態で、軸方向にポッティング金型Mpを移動させ、シール面をハウジング3に当接させ、キャビティCV(50)内に、エポキシ等の公知のポッティング用樹脂RSNpを流し込む。
キャビティCV(50)内の樹脂RSNが固化したら、ポッティング金型Mpを軸方向に移動させ、絶縁層50の形成された点火プラグ100を取り出す。
Here, a method of forming the insulating
The insulating
By molding using an insulating resin, the surface of the
With reference to FIG. 5A, an example of a specific method for manufacturing the
The pre-molding spark plug 100PRE before forming the
By forming the insulating
The potting mold Mp is formed in a cylindrical shape with a cavity CV (50) for forming the insulating
As shown on the left side of the figure, the potting die Mp is moved in the axial direction in a state where the axis of the pre-molding ignition plug 100PRE and the axis of the potting die Mp are aligned, and the sealing surface is moved to the
When the resin RSN in the cavity CV (50) is solidified, the potting mold Mp is moved in the axial direction, and the
図5Bを参照して、点火装置1の他の製造方法について説明する。
本実施形態においては、2分割若しくは3分割した分割金型Msを用いることで、点火プラグ100の軸方向に対して直交方向に移動可能としてある。
分割型Msには、絶縁層50を形成するためのキャビティCV(50)とハウジング3の表面及び誘電体頭部23の表面に密接してキャビティCV(50)内に樹脂RSNを充填する際の漏れを防止するシール面が形成されている。
本図の左側に示すように、分割金型Msを樹脂成形前点火プラグ100PREに側面方向から密着させ、分割金型Msを型締めした状態で分割金型Msに設けた所定のゲートGからキャビティCV(50)内にモールド樹脂RSNmを充填し、固化させる。
本図右側に示すように、分割金型Msを側面方向に退避させることにより、絶縁層50が形成された点火プラグ100を取り出すことができる。
本実施形態においては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の公知のモールド樹脂RSNmを用いることができる。
With reference to FIG. 5B, the other manufacturing method of the ignition device 1 is demonstrated.
In the present embodiment, it is possible to move in the direction orthogonal to the axial direction of the
In the split type Ms, the cavity CV (50) for forming the insulating
As shown on the left side of the figure, the split mold Ms is brought into close contact with the pre-molding ignition plug 100PRE from the side surface, and the cavity from a predetermined gate G provided in the split mold Ms in a state where the split mold Ms is clamped. CV (50) is filled with mold resin RSNm and solidified.
As shown on the right side of the figure, the
In the present embodiment, a known mold resin RSNm such as a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used.
図6Aを参照して、本発明の第1の実施形態における点火装置の変形例100aについて説明する。
なお、以下の実施形態において、前記実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、各実施形態の特徴的な部分にアルファベットの枝番を付したので、共通する部分についての説明を省略し、特徴的な部分を中心に説明する。
本実施形態においては、誘電体頭部23aの一部を外径方向に拡大した径大部24を形成し、絶縁層50aを径大部24とハウジング3の六角部32との間を埋めるように形成してある。
径大部24を誘電体頭部23に一体的に設けることで、中心電極中軸11から径大部24の表面までの電圧降下幅を大きくし、燃焼室外におけるバリア放電の発生を防止することが可能となる。
また、径大部24とハウジング3の表面までの間には樹脂製の絶縁層50aが形成されているので、この間の電圧降下を図り、バリア放電の発生を防止することができる。
さらに、ハウジング3から露出する誘電体頭部23の全部を厚肉にしたのでは、ハウジング3のかしめ加工ができなくなってしまう。
しかし、本実施例のように、誘電体頭部23aの一部を厚肉にし、ハウジング3のかしめを行った後に、樹脂を用いて絶縁層50aを形成することにより、実質的にハウジング3から露出する誘電体頭部23aの全部を厚肉としたものと同一の効果を発揮することができる。
また、誘電体頭部23aから露出する中心電極端子部12とハウジング3との塩面距離が長くなり、絶縁抵抗が大きくなるため、この間での放電も防止できる。
With reference to FIG. 6A, a modified example 100a of the ignition device in the first embodiment of the present invention will be described.
In the following embodiments, the same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and alphabetic branch numbers are added to the characteristic portions of the respective embodiments. Therefore, description of common portions is omitted. The explanation will focus on the characteristic part.
In the present embodiment, a large-
By providing the
Moreover, since the resin-made
Further, if the entire
However, as in the present embodiment, a part of the
In addition, since the salt surface distance between the center
図6Bを参照して、他の変形例100bについて説明する。本実施形態においては、絶縁層50bを内側に空洞部51を設けた折り返し形状とすることで、点火装置1と同様の効果に加え、ハウジング3から露出する誘電体頭部23の表面までの沿面距離を長くし、より一相、燃焼室外でのバリア放電の発生を起こり難くすることができる。
また、空洞部51を設けることにより、絶縁層50bの材料コストの削減も期待できる。
With reference to FIG. 6B, another
Further, the provision of the
図6Cを参照して、他の変形例100cについて説明する。
前記実施形態においては、ハウジング3の六角部32によるネジ締めが可能なように、絶縁層50を形成した例を示したが、本図に示すように、ハウジング3の外周を全面的に覆うようにしても良い。
但し、本実施形態における絶縁層50cには、点火プラグ100cをエンジンブロック80にネジ締め固定するための六角部52が設けてある。
また、本実施形態においては、六角部52が締め付けトルクに対して十分な強度を持たせるために、ガラス繊維等を添加した繊維強化樹脂を用いるのが望ましい。
本実施形態では、絶縁層50cがハウジング3を全面的に覆っているため、絶縁層50cの表面と誘電体頭部23の表面との電位差に縮小を図ることで、ハウジング3と誘電体23の表面との間でバリア放電を生じ難くなっている。
With reference to FIG. 6C, another
In the embodiment, the example in which the insulating
However, the insulating
In the present embodiment, it is desirable to use a fiber reinforced resin to which glass fiber or the like is added so that the
In the present embodiment, since the insulating
図6Dを参照して、本実施形態における他の変形例100dについて説明する。本変形例においては、加締め部33に対向する位置において内径が内側に向かって縮径することで厚肉に形成した誘電体径大部24dを設け、中心電極中軸部11dとの絶縁距離を長くし、誘電体肉厚部24dの表面における帯電電圧を低下させ、燃焼室外でのバリア放電を起こり難くしている。
また、本実施形態においても、樹脂製の絶縁層50dを形成することで、より一相、燃焼室外でのバリア放電が起こり難くなっている。
但し、本実施形態においては、誘電体径大部24dを形成しているので、絶縁層50dは、第1の実施形態よりも小さくすることが可能である。
With reference to FIG. 6D, another modified example 100d in the present embodiment will be described. In this modification, a large
Also in the present embodiment, by forming the
However, in this embodiment, since the large
図7Aを参照して、本発明の第2の実施形態として示す点火装置100eについて説明する。
前記実施形態においては、少なくとも、ハウジング3の基端側末端となる加締め部33を覆うように樹脂製の絶縁層50を設けて、燃焼室外でのバリア放電発生を防止する構成を示したが、本実施形態では、点火プラグ100eの外周に密閉空間801eを配設し、その空間内に絶縁層として、鉱油、アルキルベンゼン、ポリブテン、アルキルナフタレン、メチルポリアリルメタン、アルキルジフェニルエタン、シリコーンオイル等の絶縁油50eを満たすことで、放電空間となる空気層を排除し、ハウジング3の表面と誘電体頭部23の表面との間にバリア放電が発生しないようにしてある。
本実施形態においては、エンジンブロック80eのプラグホール801eを密閉空間として利用している。
本実施形態においては、点火プラグ100eをプラグホール801e内に固定した後、少なくとも、ハウジング3の加締め部33を覆うように絶縁油50eを注入し、プラグキャップ部62を装着し、プラグホール801eの基端側を、ホールキャップ802及びシール部材803によって封止する。
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、燃焼室外でバリア放電が発生するのを防止できる。
With reference to FIG. 7A, the
In the above-described embodiment, the configuration in which the
In the present embodiment, the plug hole 801e of the
In the present embodiment, after the
Also in the present embodiment, it is possible to prevent the occurrence of barrier discharge outside the combustion chamber, as in the first embodiment.
図7Bを参照して、第2の実施形態の変形例100fについて説明する。
本変形例においては、点火装置1eのようにプラグホール801e内に直接、絶縁油50eを投入するのではなく、プラグホール801f内に配設したゴム製の絶縁油カップ90を用いることで、プラグホール801f内が絶縁油50fによって汚染されないようにした点が相違する。
絶縁油カップ90は、耐油性ゴム等の弾性部材からなる筒状に形成されており、先端に設けた折り返し部91がハウジング3の六角部32を弾性的に押圧して絶縁油を注入したときに、プラグホール801f内に漏れない構造となっている。
本変形例においては、点火プラグ100fをプラグホール801f内に装着固定した後、絶縁油カップ90を装着し、絶縁油カップ90内に絶縁油50fを注入することで、ハウジング3の加締め部33と誘電体頭部23の表面との間の空気層が排除され、燃焼室外でのバリア放電の発生を防ぐことが可能となる。
A
In this modified example, the insulating
The insulating
In this modification, after the
図8を参照して、本発明の第3の実施形態における点火装置1gについて説明する。
前記実施形態においては、点火プラグ100として、中心電極10の先端を誘電体20で覆った絶縁状態の中心電極10と接地電極30との間に高周波電圧を印加することにより、放電空間40にアーク放電を伴うことなく、ストリーマ放電を発生させるいわゆるバリア放電を行うことにより、燃焼室内に導入された混合気の点火を行う場合に本発明を適用した例を示したが、本実施形態においては、筒状の誘電体30gに保持された長軸状の中心電極10gの先端と、誘電体30を保持する筒状のハウジング3の先端側に延設されL字型に屈曲して中心電極10gの先端に対向する接地電極30gとを具備し、一般的に火花放電型の点火プラグとして用いられるような、電極対が直接対向する電極対直接対向型プラグ100gを用いながら、印加する高電圧の周波数を高くして(例えば、1kHz以上)、アーク放電に遷移する前に印加電圧の極性を切り換えることにより、放電空間40gにストリーマ放電を発生させるようにした点が相違する。
本実施形態においても、ハウジング3の加締め部33を覆うように、絶縁層50gを設けることにより、前記実施形態における点火装置1と同様に、燃焼室外におけるバリア放電の発生を抑制して、エネルギを効率的に利用し、安定した着火を実現できる。
With reference to FIG. 8, the ignition device 1g in the 3rd Embodiment of this invention is demonstrated.
In the embodiment, as the
Also in the present embodiment, by providing the insulating layer 50g so as to cover the
本発明は前記実施形態に限定するものではなく、これらの実施形態を重畳的に組み合わせて用いることも可能である。
また、本発明は、特に、高エネルギ電源として高周波交流電源を用いて、先端を誘電体で覆った中心電極と、所定の放電空間を隔てて対向する接地電極との間に、高電圧を印加してバリア放電を発生させて、内燃機関の燃焼室内に導入した混合気の点火を行う点火装置に好適なものであるが、必ずしも、バリア放電に限定するものではなく、高エネルギ電源として、直流電源を用い、通常の火花放電プラグのハウジングとハウジングから露出する絶縁碍子頭部との間に、前記実施形態に示したような絶縁層を形成しても良い。
本発明の絶縁層を火花放電プラグに設けることで絶縁碍子頭部におけるコロナ放電を抑制し、耐久性の向上を図ることも可能となる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and these embodiments can be combined and used in a superimposed manner.
In addition, the present invention applies a high voltage between a center electrode whose tip is covered with a dielectric and a grounding electrode facing each other with a predetermined discharge space, in particular, using a high frequency AC power source as a high energy power source. However, it is suitable for an ignition device that generates a barrier discharge and ignites an air-fuel mixture introduced into a combustion chamber of an internal combustion engine, but is not necessarily limited to a barrier discharge. You may form an insulating layer as shown in the said embodiment between the housing of a normal spark discharge plug, and the insulator head part exposed from a housing using a power supply.
By providing the spark discharge plug with the insulating layer of the present invention, corona discharge at the insulator head can be suppressed and durability can be improved.
1 点火装置
100 点火プラグ
10 中心電極
11 中心電極中軸部
12 中心電極端子部
20 誘電体
201 導体膜(電位調整手段)
21 誘電体底部
22 誘電体拡径部
23 誘電体頭部
3 ハウジング
30 接地電極
31 ネジ部
32 六角部
33 加締め部
40 放電空間
50 樹脂成形部(絶縁手段)
60 キャップ付きコード
61 入力端子
62 プラグキャップ
70 高エネルギ電源
8 内燃機関
80 エンジンブロック
801 プラグホール
81 燃焼室
82 ピストン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
21
60
Claims (7)
前記点火プラグ(100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g)が、
少なくとも軸状の中心電極(10)と、該中心電極(10)を保持する筒状の誘電体(20)と、該誘電体(20)を保持すると共に、前記内燃機関(8)への固定を図る筒状のハウジング(3、3g)と、該ハウジング(3、3g)に延設した接地電極(30、30g)とを含み、
前記内燃機関(8)の燃焼室(81)の内側において前記中心電極(10)と前記接地電極(30)との間に区画した放電空間(40、40g)と、
前記誘電体(20)が前記ハウジング(3)から電源側に露出し、前記キャップ付きコード(60)のキャップ部(62)が装着される誘電体頭部(23)と、
前記中心電極(10)が前記誘電体頭部(23)から電源側に露出し、前記キャップ付きコード(60)を介して前記高エネルギ電源(70、70g)に接続される中心電極端子部(12)と、を具備し、
前記誘電体頭部(23)が前記キャップ部(62)から露出する部分と、前記ハウジング(3)との間で、これらの表面の一部又は全部とに対して全周に亘って密着し、前記誘電体頭部(23)の前記キャップ部(62)が装着された部分よりも径大となる絶縁層(50、50a、50b、50c、50d、50e、50f)を設けたことを特徴とする点火装置(1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g) Spark plugs (100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g) provided in the internal combustion engine (8) and the spark plugs (100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g) With a high energy power source (70, 70g) for supplying electric energy to the power source, and a cap for connecting the power source (70, 70g) and the spark plug (100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g)) An ignition device comprising a cord (60),
The spark plug (100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g)
At least an axial center electrode (10), a cylindrical dielectric (20) holding the center electrode (10), and holding the dielectric (20) and fixing to the internal combustion engine (8) Including a cylindrical housing (3, 3g) and a ground electrode (30, 30g) extending to the housing (3, 3g),
A discharge space (40, 40g) partitioned between the center electrode (10) and the ground electrode (30) inside the combustion chamber (81) of the internal combustion engine (8);
A dielectric head (23) on which the dielectric (20) is exposed from the housing (3) to the power supply side and a cap portion (62) of the cord (60) with the cap is mounted;
The center electrode terminal portion (10) is exposed to the power source side from the dielectric head (23) and connected to the high energy power source (70, 70g) via the cap-attached cord (60). 12), and
The dielectric head (23) is in close contact with a part or all of these surfaces between the part exposed from the cap part (62) and the housing (3). An insulating layer (50, 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f) having a diameter larger than that of the portion where the cap portion (62) of the dielectric head (23) is mounted is provided. Ignition device (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g)
前記中心電極(10)と、前記接地電極(30)のいずれか一方、又は両方を前記誘電体(20)によって覆った誘電体バリア放電プラグ(100、100a、100b、100c、100d、100e、100f)である請求項1ないし3のいずれかに記載の点火装置(1、1a、1b、1c、1d、1e、1f) The spark plug is
Dielectric barrier discharge plugs (100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f) in which one or both of the center electrode (10) and the ground electrode (30) are covered with the dielectric (20). The ignition device (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f) according to any one of claims 1 to 3
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