JP2015185285A - スパークプラグ、および、点火システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スパークプラグの中心電極は、軸部と、軸部の先端部に接合されるチップ部と、軸部とチップ部とを接合する接合部と、を含んでいる。ここで、「絶縁体のチップ部を収容する部分のうち内径が最も小さい部分である径小部の内周面の軸線方向先端側の縁である内側縁と、中心電極の表面と、の間の距離は、0.3mm以上である」、あるいは、「第2距離から第1距離を引いた差分が、ゼロmm以上である」。
【選択図】 図4
Description
軸線に沿って貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に配置される中心電極と、
前記中心電極の先端側の部分との間で間隙を形成する棒状の接地電極と、
を有し、
前記中心電極は、軸部と、前記軸部の先端部に接合されるチップ部と、前記軸部と前記チップ部とを接合する接合部と、を含み、
前記接合部の先端側の端は、前記絶縁体の前記チップ部を収容する部分のうち内径が最も小さい部分である径小部の内周面の軸線方向先端側の縁である内側縁よりも前記軸線の方向の後端側に配置され、
前記内側縁と前記中心電極の表面との間の距離は、0.3mm以上である、
スパークプラグ。
適用例1に記載のスパークプラグであって、
前記内側縁と前記中心電極の表面との間の前記距離が、0.35mm以上である、スパークプラグ。
適用例1または2に記載のスパークプラグであって、
前記中心電極の先端側の端面の縁から、前記軸線と垂直な方向に向かって、5mm離れた位置を、第1位置とし、
前記絶縁体の前記内側縁上の位置を、第2位置とし、
前記軸線を含む断面において、前記第1位置を通り、かつ、前記軸線よりも前記第1位置側の前記絶縁体の輪郭の先端側の部分と一カ所で接する直線と、前記中心電極の表面と、が交わる位置を、第3位置とし、
前記第3位置と前記第2位置との間の前記軸線と平行な方向の距離を、第1距離とし、
前記接合部の前記先端側の端と、前記第2位置と、の間の前記軸線と平行な方向の距離を、第2距離としたときに、
第2距離から第1距離を引いた差分が、ゼロmm以上である、
スパークプラグ
軸線に沿って貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に配置される中心電極と、
前記中心電極の先端側の部分との間で間隙を形成する棒状の接地電極と、
を有し、
前記中心電極は、軸部と、前記軸部の先端部に接合されるチップ部と、前記軸部と前記チップ部とを接合する接合部と、を含み、
前記接合部の先端側の端は、前記絶縁体の前記チップ部を収容する部分のうち内径が最も小さい部分である径小部の内周面の軸線方向先端側の縁である内側縁よりも前記軸線の方向の後端側に配置され、
前記中心電極の先端側の端面の縁から、前記軸線と垂直な方向に向かって、5mm離れた位置を、第1位置とし、
前記絶縁体の前記内側縁上の位置を、第2位置とし、
前記軸線を含む断面において、前記第1位置を通り、かつ、前記軸線よりも前記第1位置側の前記絶縁体の輪郭の先端側の部分と一カ所で接する直線と、前記中心電極の表面と、が交わる位置を、第3位置とし、
前記第3位置と前記第2位置との間の前記軸線と平行な方向の距離を、第1距離とし、
前記接合部の前記先端側の端と、前記第2位置と、の間の前記軸線と平行な方向の距離を、第2距離としたときに、
第2距離から第1距離を引いた差分が、ゼロmm以上である、
スパークプラグ。
適用例4に記載のスパークプラグであって、
前記差分が、0.3mm以上である、スパークプラグ。
適用例4または5に記載のスパークプラグであって、
前記内側縁と前記中心電極の表面との間の距離は、0.3mm以上である、
スパークプラグ
適用例1から6のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
前記中心電極のうちの前記絶縁体の先端よりも先端側の部分の前記軸線と平行な方向の長さは、1mm以上である、スパークプラグ。
適用例1から7のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
前記チップ部の形状は、前記軸線に沿って延びる略円柱状であり、
前記チップ部の外径は、0.7mm以上である、スパークプラグ。
適用例1から8のいずれか1項に記載のスパークプラグと、
前記スパークプラグの前記間隙に電気エネルギーを供給する電源回路と、を備え、
前記電源回路から前記間隙に電気エネルギーが供給されることで、前記間隙において火花放電を生じさせる点火システムであって、
1回の点火行程において火花放電を生じさせる際の前記電源回路の出力エネルギーが100mJ以上である、
点火システム。
図1は、点火システムの一例の概略図である。図中には、点火システム900と、内燃機関700と、内燃機関700の制御装置500と、バッテリー510と、が示されている。点火システム900は、内燃機関700に取り付けられたスパークプラグ100と、スパークプラグ100に電気エネルギーを供給する電源回路600と、を備えている。図示されたスパークプラグ100の総数は1個であるが、実際には、内燃機関700のN個(Nは1以上の整数)の気筒のそれぞれに1つずつのスパークプラグ100が取り付けられている。また、電源回路600からの電気エネルギーは、図示しないディストリビュータを介して、各スパークプラグ100に供給される。なお、1つの気筒に複数のスパークプラグ100が取り付けられてもよい。また、ディストリビュータを用いずに、電源回路600からスパークプラグ100に電気エネルギーが供給されてもよい(例えば、ダイレクトイグニション)。
B−1.第1評価試験:
電源回路600(図1)からの出力エネルギーと、スパークプラグ100(図3)の構成と、放電経路と、の関係を評価する試験を行った。まず、スパークプラグ100の構成を特定するためのパラメータについて説明する。図4は、絶縁体10と中心電極20とのそれぞれの先端部分の断面図である。図中には、中心軸CLを含む断面が示されている。
ガス流G1の流速 :10m/sec
突出長L :1mm
第1チップ部28の外径Dd :0.7mm
基準距離DP :5mm
図5は、第2評価試験の結果を示すグラフである。横軸は、離間距離T(単位はmm)を示し、縦軸は、チャンネリング割合Ra(単位は%)を示している。第2評価試験は、第1評価試験と同じ点火システム900(図1)を用いて、行われた。スパークプラグ100のサンプルは、第1評価試験と同じくガス流G1が間隙gを通り抜ける環境下に配置された。チャンネリング割合Raは、以下のように算出された。まず、高速度カメラを用いて100回の放電の経路を撮影した。そして、撮影された画像を観察することによって、放電経路が絶縁体10の表面(特に先端面10h)を通った放電の回数をカウントした。100回に対するカウントされた数の割合が、チャンネリング割合Raである。この評価試験では、離間距離Tが異なる6種類のサンプルが用いられた。評価された離間距離Tは、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4(mm)の6個の値であった。なお、以下のパラメータは、6種類のサンプルに共通であった。
ガス流G1の流速 :10m/sec
突出長L :1mm
第1チップ部28の外径Dd(図4) :0.7mm
電源回路600の出力エネルギー :100mJ
距離差分Db−Da :0mm
基準距離DP :5mm
図6は、第3評価試験の結果を示すグラフである。横軸は、距離差分Db−Da(単位はmm)を示し、縦軸は、飛火割合Rb(単位は%)を示している。第3評価試験は、第1評価試験と同じ点火システム900(図1)を用いて、行われた。スパークプラグ100のサンプルは、第1評価試験と同じくガス流G1が間隙gを通り抜ける環境下に配置された。飛火割合Rbは、以下のように算出された。まず、高速度カメラを用いて100回の放電の経路を撮影した。そして、撮影された画像を観察することによって、接合部230への飛火が観測された放電の回数をカウントした。100回に対するカウントされた数の割合が、飛火割合Rbである。この評価試験では、距離差分Db−Daが異なる6種類のサンプルが用いられた。評価された距離差分Db−Daは、−0.3、−0.2、−0.1、0、0.1、0.2、0.3、0.4(mm)の8個の値であった。距離差分Db−Daの調整は、第2距離Dbを調整することによって、行われた。第2距離Dbの調整は、第1チップ部28のうちの絶縁体10の先端(ここでは、先端面10h)よりも後端方向D1r側の部分の長さ、すなわち、第4位置Uを調整することによって、行われた。なお、以下のパラメータは、6種類のサンプルに共通であった。
ガス流G1の流速 :10m/sec
突出長L :1mm
第1チップ部28の外径Dd(図4) :0.7mm
電源回路600の出力エネルギー :100mJ
離間距離T :0.4mm
基準距離DP :5mm
図7は、第2実施例のスパークプラグ100bの概略図である。図中には、スパークプラグ100bのうちの図4と同じ部分の断面図が示されている。図4の第1実施例との差異は、絶縁体10bの先端部(脚部13bの先端部)に、内径が先端方向D1側に向かって徐々に大きくなる拡内径部14が形成されている点だけである。スパークプラグ100bの他の構成は、第1実施例のスパークプラグ100の構成と、同じである。以下、スパークプラグ100bの要素のうちスパークプラグ100の要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。
(1)チャンネリングの可能性は、主に、離間距離Tから大きな影響を受けると推定される。他のパラメータ(例えば、距離差分Db−Da、外径Dd等)の影響は、離間距離Tの影響と比べて、小さいと推定される。従って、離間距離Tが上記の好ましい範囲内である場合には、他のパラメータに拘わらず、チャンネリングを抑制できると推定される。
Claims (7)
- 軸線に沿って貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に配置される中心電極と、
前記中心電極の先端側の部分との間で間隙を形成する棒状の接地電極と、
を有し、
前記中心電極は、軸部と、前記軸部の先端部に接合されるチップ部と、前記軸部と前記チップ部とを接合する接合部と、を含み、
前記接合部の先端側の端は、前記絶縁体の前記チップ部を収容する部分のうち内径が最も小さい部分である径小部の内周面の軸線方向先端側の縁である内側縁よりも前記軸線の方向の後端側に配置され、
前記内側縁と前記中心電極の表面との間の距離は、0.3mm以上である、
スパークプラグ。 - 請求項1に記載のスパークプラグであって、
前記内側縁と前記中心電極の表面との間の前記距離が、0.35mm以上である、スパークプラグ。 - 軸線に沿って貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に配置される中心電極と、
前記中心電極の先端側の部分との間で間隙を形成する棒状の接地電極と、
を有し、
前記中心電極は、軸部と、前記軸部の先端部に接合されるチップ部と、前記軸部と前記チップ部とを接合する接合部と、を含み、
前記接合部の先端側の端は、前記絶縁体の前記チップ部を収容する部分のうち内径が最も小さい部分である径小部の内周面の軸線方向先端側の縁である内側縁よりも前記軸線の方向の後端側に配置され、
前記中心電極の先端側の端面の縁から、前記軸線と垂直な方向に向かって、5mm離れた位置を、第1位置とし、
前記絶縁体の前記内側縁上の位置を、第2位置とし、
前記軸線を含む断面において、前記第1位置を通り、かつ、前記軸線よりも前記第1位置側の前記絶縁体の輪郭の先端側の部分と一カ所で接する直線と、前記中心電極の表面と、が交わる位置を、第3位置とし、
前記第3位置と前記第2位置との間の前記軸線と平行な方向の距離を、第1距離とし、
前記接合部の前記先端側の端と、前記第2位置と、の間の前記軸線と平行な方向の距離を、第2距離としたときに、
第2距離から第1距離を引いた差分が、ゼロmm以上である、
スパークプラグ。 - 請求項3に記載のスパークプラグであって、
前記差分が、0.3mm以上である、スパークプラグ。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
前記中心電極のうちの前記絶縁体の先端よりも先端側の部分の前記軸線と平行な方向の長さは、1mm以上である、スパークプラグ。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
前記チップ部の形状は、前記軸線に沿って延びる略円柱状であり、
前記チップ部の外径は、0.7mm以上である、スパークプラグ。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のスパークプラグと、
前記スパークプラグの前記間隙に電気エネルギーを供給する電源回路と、を備え、
前記電源回路から前記間隙に電気エネルギーが供給されることで、前記間隙において火花放電を生じさせる点火システムであって、
1回の点火行程において火花放電を生じさせる際の前記電源回路の出力エネルギーが100mJ以上である、
点火システム。
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