JP2017224582A - 多点点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】側方電極と中間電極とのそれぞれを所望の熱価に調整する。【解決手段】エンジン１の燃焼室４内の混合気に点火する多点点火プラグ１００であって、扁平に形成されて先端部１１が燃焼室４に臨むようにエンジン１の挿入孔５に挿入される本体部１０と、先端部１１の長手方向に間隙を空けて一対設けられる側方電極１２と、一対の側方電極１２の間隙に設けられ、先端部１１の長手方向に沿って複数の点火ギャップ１４を形成する複数の中間電極１３と、先端部１１から燃焼室４内に突出し、各々が側方電極１２を保持して本体部１０との間を絶縁する一対の側方碍子１５ａと、先端部１１から燃焼室４内に突出し、各々が中間電極１３を保持するように分割されて形成されて本体部１０との間を絶縁する複数の中間碍子１５ｂと、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、複数の点火ギャップを有する多点点火プラグに関する。

特許文献１には、先端部が燃焼室に臨むようにシリンダヘッドのプラグ穴に挿入される本体金具と、碍子部に保持され碍子部から燃焼室内に突出して複数の点火ギャップを形成するプラス電極，中間電極，及びアース電極と、を備える多点点火プラグが開示されている。この多点点火プラグでは、碍子部の先端に形成される窪みの深さを調整することで、碍子部の燃焼室内における表面積を変化させて、熱価を設定できるようにしている。

特開２００８−２１８２０４号公報

しかしながら、特許文献１の多点点火プラグでは、碍子部の窪みの深さを調整することで熱価を設定することはできるものの、プラス電極，中間電極，及びアース電極のそれぞれを所望の熱価に調整することは困難であった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、側方電極と中間電極とのそれぞれを所望の熱価に調整可能な多点点火プラグを提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、エンジンの燃焼室内の混合気に点火する多点点火プラグは、扁平に形成されて先端部が前記燃焼室に臨むように前記エンジンの挿入孔に挿入される本体部と、前記先端部の長手方向に間隙を空けて一対設けられる側方電極と、一対の前記側方電極の前記間隙に設けられ、前記先端部の長手方向に沿って複数の点火ギャップを形成する複数の中間電極と、前記先端部から前記燃焼室内に突出し、各々が前記側方電極を保持して前記本体部との間を絶縁する一対の側方電極保持部と、前記先端部から前記燃焼室内に突出し、各々が前記中間電極を保持するように分割されて形成されて前記本体部との間を絶縁する複数の中間電極保持部と、を備えることを特徴とする。

この態様では、扁平に形成される本体部の先端部から燃焼室内に側方電極保持部と中間電極保持部とが突出し、そこから更に燃焼室内に側方電極と中間電極とが突出する。側方電極保持部は、側方電極を各々保持するように一対設けられ、中間電極保持部は、中間電極を各々保持するように複数に分割して設けられる。よって、側方電極保持部と中間電極保持部と側方電極と中間電極との燃焼室内における表面積をそれぞれ個別に調整することができる。したがって、多点点火プラグにおいて、側方電極と中間電極とのそれぞれを所望の熱価に調整することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る多点点火プラグのエンジンへの取り付け状態を説明する図である。 図２Ａは、図１における側面図である。 図２Ｂは、多点点火プラグのエンジンへの他の取り付け状態を説明する側面図である。 図３は、多点点火プラグの斜視図である。 図４は、図３における平面図である。 図５は、本発明の実施形態の第１の変形例に係る多点点火プラグの平面図である。 図６は、本発明の実施形態の第２の変形例に係る多点点火プラグの平面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る多点点火プラグ１００について説明する。

まず、図１，図２Ａ，及び図２Ｂを参照して、多点点火プラグ１００が適用されるエンジン１の構成について説明する。

図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック２内に形成されるシリンダ２ａと、シリンダ２ａ内を往復動するピストン２ｂと、シリンダブロック２に取り付けられてシリンダ２ａの頂部を閉塞するシリンダヘッド３（図２Ａ参照）と、を備える。エンジン１には、シリンダ２ａとピストン２ｂとシリンダヘッド３とによって燃焼室４が形成される。エンジン１は、燃焼室４内で圧縮された混合気に点火プラグ７と多点点火プラグ１００とが点火して燃焼させることによって動力を得る火花点火内燃機関である。

エンジン１は、多点点火プラグ１００を挿入するための一対の挿入孔５を有する。図２Ａに示すように、挿入孔５は、シリンダヘッド３に形成される。これに限らず、図２Ｂに示すように、挿入孔５を、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との間のヘッドガスケット６に形成してもよい。また、図示しないが、挿入孔５を、シリンダブロック２に形成してもよい。即ち、挿入孔５は、エンジン１のいずれかの部分に多点点火プラグ１００を挿入可能なように形成される。

エンジン１では、挿入孔５は、燃焼室４における吸気バルブ８側と排気バルブ９側との点火プラグ７から離れた位置（燃焼室４の下端部）にそれぞれ形成される。エンジン１では、点火プラグ７に加えて多点点火プラグ１００によっても点火が行われるので、燃焼による火炎流動を発生させることができる。その結果、スキッシュエリアを設けることなく急速燃焼を実現でき、冷却損失を減少させることができる。

なお、これに限らず、挿入孔５を、燃焼室４において点火プラグ７から離間しており、かつ混合気の温度が低い箇所、即ちノッキングが発生しやすい箇所に形成してもよい。また、挿入孔５を、燃焼室４の一箇所のみに形成してもよく、三箇所以上の複数箇所に形成してもよい。このように、燃焼室４の形状に応じて挿入孔５を形成することで、任意の数の多点点火プラグ１００を設けることができる。

次に、図３から図６を参照して、多点点火プラグ１００の構成について説明する。

図３及び図４に示すように、多点点火プラグ１００は、扁平に形成されて先端部１１が燃焼室４に臨むようにシリンダヘッド３の挿入孔５に挿入される本体部１０と、先端部１１から燃焼室４内に突出して設けられる電極保持部としての碍子１５と、碍子１５に保持され、碍子１５から燃焼室４内に更に突出して複数の点火ギャップ１４を形成する電極１７と、本体部１０と比較して大きく形成されてシリンダヘッド３に取り付けられる取付部としてのフランジ部２０と、を備える。

本体部１０は、挿入孔５の形状に対応する角丸長方形の断面形状を有し、挿入孔５に対応した長さに形成される。本体部１０は、アルミニウム等の金属によって形成される。本体部１０が扁平に形成されることによって、複数の点火ギャップ１４を形成する電極１７を有すると共に本体部１０を扁平に形成しない場合と比較して、燃焼室４内における多点点火プラグ１００が占める面積を小さくすることができる。したがって、燃焼室４内における多点点火プラグ１００の配置の自由度を向上させることができる。

図４に示すように、本体部１０には、挿入孔５との隙間を閉塞する第１シール材としてのメタルガスケット１６が巻装される。メタルガスケット１６については、後で詳細に説明する。

先端部１１は、燃焼室４の内周と同じ形状に形成されて、燃焼室４の内周の一部を構成する。即ち、先端部１１は、半球型の燃焼室４を有するシリンダヘッド３に多点点火プラグ１００が取り付けられる場合には、半球型の燃焼室４と同一の半径を有する球面形状に形成される。また、先端部１１は、ヘッドガスケット６に多点点火プラグ１００が取り付けられる場合には、シリンダ２ａの内周と同一の半径を有する曲面形状に形成される。

電極１７は、先端部１１の長手方向に間隙を空けて一対設けられる側方電極１２と、一対の側方電極１２の間隙に設けられ、一対の側方電極１２の間隙に設けられ、先端部１１の長手方向に沿って複数の点火ギャップ１４を形成する中間電極１３と、を有する。

側方電極１２は、碍子１５を介して本体部１０に保持される。側方電極１２は、碍子１５から燃焼室４内に更に突出する。側方電極１２は、先端部１１からＬ字状に突出して形成される。一方の側方電極１２は、本体部１０及びフランジ部２０を貫通して、後述する入力端子２２まで延設される。同様に、他方の側方電極１２は、本体部１０及びフランジ部２０を貫通して、後述する接続端子２３まで延設される。一対の側方電極１２は、互いの先端が対向するように設けられる。一方の側方電極１２には、入力端子２２を介してイグニッションコイル（図示省略）からの点火電流が入力される。

中間電極１３は、対向する一対の側方電極１２の間に一対設けられる。中間電極１３は、碍子１５を介して本体部１０に保持される。中間電極１３は、碍子１５から燃焼室４内に更に突出する。中間電極１３は、側方電極１２とは異なり本体部１０を貫通せずに、本体部１０に一部のみが挿入されて保持される。

中間電極１３は、対向する一対の側方電極１２の間に三つの点火ギャップ１４を等間隔に形成するように直線状に配置される。このように、扁平に形成される本体部１０の先端部１１には、長手方向に沿って複数の点火ギャップ１４が形成されるので、燃焼室４内における広い範囲での多点点火が可能である。

図５に示す第１の変形例のように、中間電極１３を三つ設けてもよい。例えば、燃焼室４の内径（ボア径）が大きい場合には、急速燃焼を実現するために、より広い範囲で多点点火を行う必要がある。そこで、この変形例のように、中間電極１３を追加して点火ギャップ１４の数を増加させている。このように、中間電極１３は、一対に限らず、三つ以上の複数設けられてもよい。中間電極１３の数は、本体部１０の先端部１１の長手方向の寸法、及び設計上の点火ギャップ１４の数などに応じて任意に設定される。

中間電極１３は、先端部１１からＴ字状に突出して形成される。これにより、イグニッションコイルから一方の側方電極１２に入力された点火電流を、点火ギャップ１４を直線状に通過して他方の側方電極１２に流すことができる。よって、確実に点火ギャップ１４にて火花を発生させることができる。

碍子１５は、先端部１１から燃焼室４内に突出し各々が側方電極１２を保持して本体部１０との間を絶縁する側方電極保持部としての側方碍子１５ａと、先端部１１から燃焼室４内に突出し各々が中間電極１３を保持するように分割して形成されて本体部１０との間を絶縁する中間電極保持部としての中間碍子１５ｂと、を有する。

側方碍子１５ａは、先端部１１から一部が突出すると共に、本体部１０及びフランジ部２０を貫通する長さに形成される。

中間碍子１５ｂは、先端部１１から一部が突出すると共に、その一部が本体部１０の内部に挿入される大きさに形成される。中間碍子１５ｂは、複数の中間電極１３を一つずつ保持するように中間電極１３と同じ数だけ設けられる。これに限らず、例えば、一対の中間碍子１５ｂがそれぞれ二つずつの中間電極１３を保持するようにしてもよい。

このように、扁平に形成される本体部１０の先端部１１から燃焼室４内に側方碍子１５ａと中間碍子１５ｂとが突出し、そこから更に燃焼室４内に側方電極１２と中間電極１３とが突出する。側方碍子１５ａは、側方電極１２を各々保持するように一対設けられ、中間碍子１５ｂは、中間電極１３を各々保持するように複数に分割して設けられる。よって、側方碍子１５ａと中間碍子１５ｂと側方電極１２と中間電極１３との燃焼室４内における表面積をそれぞれ個別に調整することができる。したがって、多点点火プラグ１００において、側方電極１２と中間電極１３とのそれぞれを所望の熱価に調整することができる。

また、図６に示す第２の変形例のように、一つの側方電極１２と当該側方電極１２を保持する側方碍子１５ａとの燃焼室４内における表面積の和が、一つの中間電極１３と当該中間電極を保持する中間碍子１５ｂとの燃焼室４内における表面積の和と比較して大きくなるように設定してもよい。この変形例では、側方碍子１５ａを大径にすると共に、先端部１１からの突出量を中間碍子１５ｂと比較して大きくすることで、表面積を大きく設定している。

多点点火プラグ１００のように複数の点火ギャップ１４が直列に配置される場合には、中央近傍と比較して両端近傍の方が温度が上昇しにくい。そのため、多点点火プラグ１００の両端近傍に配置される側方電極１２と側方碍子１５ａとの火炎にさらされる表面積の和を大きくしている。これにより、中間電極１３と比較して側方電極１２の熱価が低くなるように設定される。

図１に示すように、メタルガスケット１６は、多点点火プラグ１００の本体部１０を挿入孔５に挿入する際に、本体部１０の外周に装着される。これにより、多点点火プラグ１００が取り付けられると、メタルガスケット１６が本体部１０と挿入孔５との間の隙間をシールする。メタルガスケット１６は、金属材料によって形成される。メタルガスケット１６は、外周に突出するビード部１６ａを有する。

フランジ部２０は、本体部１０の全周にわたり本体部１０から外周に突出して形成される。フランジ部２０は、アルミニウム等の金属によって、本体部１０と一体に形成される。フランジ部２０は、一対の締結孔２５ａを有する。フランジ部２０は、締結孔２５ａを挿通する一対のボルト２５によって、シリンダヘッド３の外面に締結される。フランジ部２０には、シリンダヘッド３との当接面をシールする第２シール材としてのＯリング２１が設けられる。

Ｏリング２１は、フランジ部２０における本体部１０に臨む面に環状に形成されるＯリング溝２０ａに挿入される。Ｏリング２１は、ゴム材料によって形成される。

Ｏリング２１は、ボルト２５の締結力によってシリンダヘッド３との間で押しつぶされる。これにより、フランジ部２０がシリンダヘッド３に締結されると、Ｏリング２１が本体部１０と挿入孔５との隙間をシールする。

なお、エンジン１では、多点点火プラグ１００の本体部１０とエンジン１の挿入孔５との隙間を、メタルガスケット１６とＯリング２１とによって二重にシールしているが、メタルガスケット１６とＯリング２１とのいずれか一方のみによってシールしてもよい。

フランジ部２０には、一方の側方電極１２に接続され、イグニッションコイルからの点火電流が入力される入力端子２２と、他方の側方電極１２に接続され、他の多点点火プラグ１００の入力端子２２に接続される接続端子２３と、が設けられる。

これにより、一つの燃焼室４に設けられる一対の多点点火プラグ１００を、プラグコード（図示省略）を介して直列に接続して同時に点火を行うことが可能である。また、一対の多点点火プラグ１００の先に、プラグコード（図示省略）を介して点火プラグ７を更に直列に接続して同時に点火を行うことも可能である。このとき、点火プラグ７の接地電極７ａ（図２Ａ参照）がシリンダヘッド３に接触してアースとされる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

多点点火プラグ１００では、扁平に形成される本体部１０の先端部１１から燃焼室４内に側方碍子１５ａと中間碍子１５ｂとが突出し、そこから更に燃焼室４内に側方電極１２と中間電極１３とが突出する。側方碍子１５ａは、側方電極１２を各々保持するように一対設けられ、中間碍子１５ｂは、中間電極１３を各々保持するように複数に分割して設けられる。よって、側方碍子１５ａと中間碍子１５ｂと側方電極１２と中間電極１３との燃焼室４内における表面積をそれぞれ個別に調整することができる。したがって、多点点火プラグ１００において、側方電極１２と中間電極１３とのそれぞれを所望の熱価に調整することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、本体部１０とフランジ部２０とがアルミニウム等の金属によって一体に形成され、そこにセラミック等の絶縁性を有する材料によって形成される碍子１５が挿入されている。これに代えて、本体部１０と碍子１５とをセラミック等の絶縁性を有する材料によって一体に形成し、そこにアルミニウム等の金属によって形成されるフランジ部２０を取り付けてもよい。

１００ 多点点火プラグ
１ エンジン
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
４ 燃焼室
５ 挿入孔
６ ヘッドガスケット
１０ 本体部
１１ 先端部
１２ 側方電極
１３ 中間電極
１４ 点火ギャップ
１５ 碍子（電極保持部）
１５ａ 側方碍子（側方電極保持部）
１５ｂ 中間碍子（中間電極保持部）
２０ フランジ部（取付部）
２２ 入力端子
２３ 接続端子

Claims (3)

1. エンジンの燃焼室内の混合気に点火する多点点火プラグであって、
   扁平に形成されて先端部が前記燃焼室に臨むように前記エンジンの挿入孔に挿入される本体部と、
   前記先端部の長手方向に間隙を空けて一対設けられる側方電極と、
   一対の前記側方電極の前記間隙に設けられ、前記先端部の長手方向に沿って複数の点火ギャップを形成する複数の中間電極と、
   前記先端部から前記燃焼室内に突出し、各々が前記側方電極を保持して前記本体部との間を絶縁する一対の側方電極保持部と、
   前記先端部から前記燃焼室内に突出し、各々が前記中間電極を保持するように分割されて形成されて前記本体部との間を絶縁する複数の中間電極保持部と、を備えることを特徴とする多点点火プラグ。
2. 請求項１に記載の多点点火プラグであって、
   前記中間電極保持部は、前記複数の中間電極を一つずつ保持するように前記中間電極と同じ数だけ設けられることを特徴とする多点点火プラグ。
3. 請求項２に記載の多点点火プラグであって、
   一つの前記側方電極と当該側方電極を保持する前記側方電極保持部との前記燃焼室内における表面積の和は、一つの前記中間電極と当該中間電極を保持する前記中間電極保持部との前記燃焼室内における表面積の和と比較して大きいことを特徴とする多点点火プラグ。

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