JP2021077604A - 点火プラグ - Google Patents
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Abstract
Description
上記副室形成部から上記副室内に突出するとともに、上記副室内側に開口した副室内側開口部(61)と、主燃焼室に開口した主室側開口部(62)と、上記副室内側開口部と上記主室側開口部とを介して上記副室と上記主燃焼室とに連通する連通空間(63)とを有する連通空間形成部(60)と、
上記副室形成部において、上記副室内側開口部よりもプラグ軸方向先端側に配置されて、上記副室と上記主燃焼室とを連通して上記主燃焼室内に火炎を噴出するように構成された噴孔(35)と、を備え、
上記接地電極は、上記副室内側開口部又は上記副室内側開口部から突出する突出部(65)からなる、点火プラグにある。
点火プラグの実施形態について、図1〜図4を用いて説明する。
本実施形態の点火プラグ1は、図1、図2に示すように、ハウジング40、副室形成部30、絶縁碍子50及びする中心電極10を備える。
ハウジング40は筒状をなしている。
副室形成部30は、ハウジング40のプラグ軸方向先端側Y1に副室2を形成する。
絶縁碍子50は、ハウジング40に内包されている。
中心電極10は、副室2内に先端部11が位置するように構成されている。
接地電極70は、中心電極10との間に放電経路Gを形成する。
連通空間形成部60は、副室形成部30から副室2内に突出している。連通空間形成部60は、副室2内側に開口した副室内側開口部61と、主燃焼室3に開口した主室側開口部62と、副室内側開口部61と主室側開口部62とを介して副室2と主燃焼室3とに連通する連通空間63とを有する。
噴孔35は、副室形成部30において、副室内側開口部61よりもプラグ軸方向先端側Y1に配置されて、副室2と主燃焼室3とを連通して主燃焼室3内に火炎を噴出するように構成されている。
そして、接地電極70は、副室内側開口部61又は副室内側開口部61から突出する突出部65(図11参照)からなる。
図1に示すように、本実施形態の点火プラグ1は、先端が内燃機関の主燃焼室3に露出するように内燃機関のシリンダヘッド101に取り付けられる。図2に示すように、点火プラグ1は、プラグ軸方向Yを長手方向とする筒状のハウジング40を有する。ハウジング40内にハウジング40と同軸上に筒状の絶縁碍子50が配置されている。ハウジング40のプラグ軸方向先端側Y1には副室2を形成する副室形成部30が設けられている。なお、本実施形態では、ハウジング40と副室形成部30とは一体としたが、これに替えて、両者を別体で形成して互いに溶接して接合してもよい。また、副室形成部30をシリンダヘッド101と一体で形成してもよい。
図6(a)に示すように、BTDC点火を行う運転条件では、放電形成時にピストンの上昇に伴って生じる気流F1により、主燃焼室3の混合気が主室側開口部62から連通空間63及び副室内側開口部61を通じて副室2内に流入することとなる。そして、放電経路Gに生じた放電が気流F1によって副室2内に伸長することにより、副室2内の混合気に与えるエネルギ量が高まる。その結果、副室2内での燃焼が促進されて、初期火炎P0が生じる。その後、副室2内での火炎成長により火炎が噴孔35に到達すると、図6(b)に示すように、噴孔35から火炎P1が主燃焼室3内に噴出する。これにより、主燃焼室3の混合気に着火される。
次に本実施形態の点火プラグ1における評価試験1を行った。
評価試験1では、比較例、試験例1〜3の点火プラグを用いて、点火後15ms経過時の主燃焼室3の圧力をシミュレーションにより算出した。試験条件は、燃料種はプロパン(空燃比:ストイキ)、初期圧力0.5MPa、点火エネルギ50mJとした。
本実施形態の点火プラグ1では、副室2内に突出した連通空間形成部60において副室内側開口部61と主室側開口部62とが連通空間63によって連通しており、放電経路Gは中心電極10と副室内側開口部61との間に形成される。そして、放電経路Gに形成された放電で点火された初期火炎は、副室2内での火炎成長を経ずに連通空間63及び主室側開口部62を通じて主燃焼室3に直接伝播される。それゆえ、副室2内での熱損失の影響が低減されることとなり、低負荷時において噴孔35から十分な火炎噴出が得られなくとも、主燃焼室3内の混合気に直接着火することができ、主燃焼室3における燃焼の安定性を向上できる。
次に火炎噴出のシミュレーションに基づく評価試験2を行った。
当該評価試験では、試験例4として変形形態2の点火プラグ1を用いた。また、比較例として、図8(a)に示す点火プラグ9を用いた。試験条件は、燃料種はプロパン(空燃比:ストイキ)、初期圧力0.5MPa、点火エネルギ50mJとし、放電開始後の0.5ms経過時、2.0ms経過時及び3.5ms経過時の火炎噴出の状態を評価した。また、主燃焼室3内の圧力変化を経時的に算出した。
本実施形態2の点火プラグ1では、図17に示すように、連通空間形成部60の内周面には、ガイド部64が形成されている。ガイド部64は、副室2側から主燃焼室3側に向かって延びる凹状の溝として形成されている。本実施形態2では、ガイド部64は、副室内側開口部61から主室側開口部62に亘って直線状に形成されている。本実施形態2におけるその他の構成は、実施形態1と同様であって、本実施形態2においても実施形態1の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。
Claims (7)
- 筒状のハウジングと、該ハウジングのプラグ軸方向先端側に副室(2)を形成する副室形成部(30)と、上記ハウジングに内包された絶縁碍子(50)と、該絶縁碍子の内側に配設されるとともに、上記副室内に先端部(11)が位置する中心電極(10)と、該中心電極との間に放電経路を形成する接地電極(70)とを備える点火プラグ(1)であって、
上記副室形成部から上記副室内に突出するとともに、上記副室内側に開口した副室内側開口部(61)と、主燃焼室に開口した主室側開口部(62)と、上記副室内側開口部と上記主室側開口部とを介して上記副室と上記主燃焼室とに連通する連通空間(63)とを有する連通空間形成部(60)と、
上記副室形成部において、上記副室内側開口部よりもプラグ軸方向先端側に配置されて、上記副室と上記主燃焼室とを連通して上記主燃焼室内に火炎を噴出するように構成された噴孔(35)と、を備え、
上記接地電極は、上記副室内側開口部又は上記副室内側開口部から突出する突出部(65)からなる、点火プラグ。 - プラグ軸方向において、上記副室形成部のプラグ軸方向先端から上記接地電極のプラグ軸方向基端までの距離は、上記副室形成部のプラグ軸方向先端から上記絶縁碍子のプラグ軸方向先端までの距離の0.25〜0.75倍の範囲内である、請求項1に記載の点火プラグ。
- プラグ軸方向先端側から見たとき、上記中心電極の先端部の全体が上記副室内側開口部の内側に位置している、請求項1又は2に記載の点火プラグ。
- 上記連通空間形成部の内周面には、上記副室側から上記主燃焼室側に向かって延びる凹状又は凸状のガイド部(64)が形成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の点火プラグ。
- 上記ガイド部は、上記副室内側開口部から上記主室側開口部に亘って連続している、請求項4に記載の点火プラグ。
- 上記中心電極の先端部は、上記副室内側開口部を通じて上記連通空間内に位置している、請求項1〜5のいずれか一項に記載の点火プラグ。
- 上記連通空間形成部は、上記副室内側開口部から上記主室側開口部に近づくにつれて拡径している、請求項1〜6のいずれか一項に記載の点火プラグ。
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