JP3082543B2 - 点火プラグ一体型筒内直噴インジェクタ - Google Patents

点火プラグ一体型筒内直噴インジェクタ

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JP3082543B2
JP3082543B2 JP05298164A JP29816493A JP3082543B2 JP 3082543 B2 JP3082543 B2 JP 3082543B2 JP 05298164 A JP05298164 A JP 05298164A JP 29816493 A JP29816493 A JP 29816493A JP 3082543 B2 JP3082543 B2 JP 3082543B2
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center
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和久 茂木
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14Direct injection into combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は筒内直噴エンジンに用い
られる点火プラグ一体型筒内直噴インジェクタに関す
る。
【0002】
【従来の技術】筒内に直接燃料を噴射する筒内直噴火花
点火エンジンに用いる点火プラグとインジェクタとを一
体化させた点火プラグ一体型筒内直噴インジェクタが開
発されており、例えば特開平4−54275号公報に記
載されたものなどがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、点火プラグ
は点火コイルで発生させた高電圧を受け、燃焼室内に配
置された電極間で火花放電させて圧縮混合気に点火する
ものであって非常に過酷な環境にさらされ、例えば温度
的には、吸入混合気の温度であるほぼ大気温から、高圧
の燃焼ガスの温度として時には2000℃を超える高温
にまでさらされることがある。そして、点火プラグの中
で最も温度の高くなるのは、実際に放電の火花が飛ぶ部
分であって、この部分を他の部分に対してどの様に配置
するかによって色々な影響が出てくる。
【0004】例えば、燃料ガソリンは火花のない閉容積
内で過熱されるとタール状の成分が析出して流動性が悪
化し、この様なタール状の成分がニードルバルブハウジ
ング内部、正確にはニードルバルブハウジングとニード
ルバルブとの間に析出すると噴射量を正確に制御出来な
くなることがある。したがって、点火プラグと燃料噴射
弁とが一体化され燃料噴射弁の近傍に点火プラグが配設
される点火プラグ一体型筒内直噴インジェクタにおいて
は燃料噴射弁内部の燃料が過熱されて流動性の悪いター
ル状の成分が析出しない様に配慮することが肝要であ
る。また、接地電極を噴口より下方に位置させた場合に
は噴射弁から噴射した燃料が中心電極と接地電極の間に
付着し、それが燃焼室内の高温ガスにさらされカーボン
となって前記の中心電極と接地電極の両電極の間を閉塞
する。その他、放電の火花が飛ぶ部分は高熱により変形
したり、電蝕磨耗を起こしたりするので、最も高い精度
が要求されるニードルシート部からは成るべく遠い所に
するべきである。
【0005】しかしながら、特開平4−54275号公
報に記載されたものを含めて、今までに開発された点火
プラグ一体型筒内直噴インジェクタにおいては上記の様
な点に配慮したものはなく燃料の正確な制御ができなく
なる可能性があった。本発明は上記問題に鑑み、点火プ
ラグの放電部分を最適に配置した点火プラグ一体型筒内
直噴インジェクタを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、軸方向の先端部分中央にニードルハウジングを配設
し、該ニードルハウジングの最先端を、中央に孔を設け
て燃料を噴射する噴口とするとともに点火プラグの中心
電極としたプラグ一体型筒内直噴インジェクタにおい
て、前記ニードルハウジングの最先端部を、ニードルハ
ウジング内部のニードルシート部より、軸方向先端側に
突出させると共に、前記中心電極に離間して対極する接
地電極を、中心電極の突出部の半径方向外側の位置に配
設し、前記軸方向先端側に突出した中心電極と、その半
径方向外側の位置に配設された接地電極との間で火花放
電をおこない、中心電極と接地電極との間に絶縁体を設
け、絶縁体の下端から所定の位置までは中心電極と絶縁
体との間に間隙を設けられている点火プラグ一体型筒内
直噴インジェクタが提供される。
【0007】
【作用】請求項1のプラグ一体型筒内直噴インジェクタ
では、点火プラグの放電はニードルシートより下方、噴
口より下方で行われニードルシート部、およびその内部
にある燃料を過熱せず、また噴射弁から噴射した燃料が
中心電極と接地電極の間に付着し、それが燃焼室内の高
温ガスにさらされカーボンとなることもない。また、中
心電極外周の絶縁体が燃料により冷却されるが、間隙を
設けることによって絶縁体の冷却を抑えることができ、
絶縁体部分へのカーボンの付着を抑制できる。
【0008】
【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を説明
する。図1は本発明による点火プラグ一体型筒内直噴イ
ンジェクタの全体の構造を示す図である。図において、
1は点火プラグ一体型筒内直噴インジェクタの全体を示
す。2は高圧配電線であり、一方の端部は図示されない
配電器に接続され、他方の端部が導電性材料で作られた
第1導電体3に接続されている。第1導電体3の高圧配
電線2に接続されていない方の端部は導電性材料で作ら
れた筒状の第2導電体4の一方の端部に挿入されて接続
されている。第2導電体4の他方の端部には導電性材料
で作られたアジャスティングバー5の一方の端部が挿入
されて接続されている。アジャスティングバー5は後述
の第2絶縁体12の内周に密着されたアジャスティング
パイプ5aの内部に配設され、位置決め後にアジャステ
ィングパイプ5aをかしめることによって軸方向の位置
が固定される。アジャスティングバー5の他方の端部は
導電性材料で作られたリターンスプリング6の一方の端
部を押圧して接している。リターンスプリング6の他方
の端部は導電性材料で作られたニードル7を押圧して接
している。ニードル7は導電性材料で作られたニードル
ハウジング8の内部に摺接している。ニードルハウジン
グ8の先端には中心電極9が設けられている。該中心電
極9の中央には燃料を噴出するための噴口9aが設けら
れている。11は第1絶縁体、12は第2絶縁体、13
は第3絶縁体、14は位置決め用の第4絶縁体、15は
第5絶縁体であって、中心部に配設され高電圧が流れる
第1導電体3、第2導電体4、アジャスティングバー
5、リターンスプリング6、ニードル7、ニードルハウ
ジング8と、外側に配設されそれぞれ導電性の金属で作
られた第1筒体21、フランジ付き第2筒体22、シム
23、スプール24、カラー25、第3筒体26、燃料
通路配設部材27、第1ハウジング28、第2ハウジン
グ29との間を電気的に絶縁している。なお、第2ハウ
ジング29の先端部は中心電極9を側方から取り巻くよ
うな形に成形され接地電極10が形成されている。30
は電磁コイルであって、コイル用コード31によって電
流が流されると励磁してニードル7を動かし、それによ
って燃料が噴口9aから噴出される。40は連結部材で
あって、第1筒体21と、第1ハウジング28の拡大さ
れた端部の間に嵌入され軸回りの回転方向の位置決め後
にナット41によって固定される。また連結部材40は
コイル用コード31の外部との接続部分42と、外部の
燃料パイプとの接続部分43とを有し、該接続部分43
から導入された燃料を第1筒体21と、第1ハウジング
28の間に設けられた燃料流路に導く内部通路44を有
する。
【0009】次に、上記の様に構成された本装置の作動
について説明する。本装置は点火プラグとしての作動
と、燃料噴射弁としての作動をするが始めに燃料噴射弁
としての作動を説明する。外部の燃料パイプを通って供
給された燃料は連結部材40の接続部分43より本装置
の内部に入り、まず連結部材40の内部通路44を通
り、次に第1筒体21と第1ハウジング28の間の流路
を通り、次に該第1筒体21と第1ハウジング28の間
の流路に連続した第3筒体26と第1ハウジング28の
間の流路を通り、燃料通路配設部材27の外側に達す
る。燃料通路配設部材27の外側に達した燃料は該燃料
通路配設部材27の外側と内側を貫通して設けられてい
る燃料通路を通って燃料通路配設部材27の内側に流れ
込み、続いて第3絶縁体13と、位置決め用の第4絶縁
体14の間の隙間を通って,ニードル7のシャフト7a
と中間ガイド7bの上面と第3絶縁体13の底面および
ニードルハウジング8とで画定される部分に達する、中
間ガイド7bはニードルハウジング8の内周面が円形断
面であるのに対して四辺形であるので、前記部分に達し
た燃料は中間ガイド7bとニードルハウジング8の内周
面との隙間を通って、ニードル7のシャフト7aと中間
ガイド7bの下面とニードル7の先端部7cの上面およ
びニードルハウジング8とで画定される部分に達する。
【0010】ここで、ニードル7の先端部7cの内部に
は上面と円錐状に仕上げられた下面とを貫通する斜めの
孔7dが設けられているが、電磁コイル30に通電され
ていない時には、ニードル7の先端部7cの下側の円錐
状に仕上げられたその頂部が、ニードルハウジング8の
内側の底部に形成された前記ニードル7の先端部7cの
下側に形成された円錐よりも鈍角に形成された逆円錐の
中央に設けられた孔に入り込むようにされているので、
燃料は前記ニードル7の先端部7cの内部の貫通する斜
めの孔7dを通り前記ニードル7の先端部7cの下側の
円錐面とニードルハウジング8の内側の底部に形成され
た円錐面との間の隙間にまで達するがそこで停止され
る。ニードルハウジング8の内側の底部に形成された前
記ニードル7の先端部7cの下側に形成された円錐より
も鈍角に形成された逆円錐の中央に設けられた孔の下方
には燃焼室(図示されない)に通ずる噴口9aが設けら
れているので、電磁コイル30に通電されてニードル7
全体が上方に引き上げられ、ニードル7の円錐状の下面
の頂部が閉じていたニードルハウジング8の内側の底部
に形成された前記ニードル7の先端部7cの下側に形成
された円錐よりも鈍角に形成された逆円錐の中央に設け
られた孔が開かれると燃料は噴口9aを通って燃焼室に
噴出される。
【0011】次に、点火プラグとしての作動を説明する
が、配電器から高圧電線2を通って伝えられた高圧電流
は第1導電体3、第2導電体4、アジャスティングバー
5、リターンスプリング6、ニードル7、ニードルハウ
ジング8を経てニードルハウジング8の先端部に配設さ
れた中心電極9に達する。図2に拡大して示される様に
中心電極9の回りにはそれを側方から取り巻くような形
に成形された接地電極10が形成されているので中心電
極9と接地電極10との間のsの部分で火花放電が発生
する。従って、中心側では、先端の中心電極9の部分、
特に、その中間部が最も高温になり歪み、変形が起きや
すいが、後述にニードルシート部に比べれば精度要求は
低い。そして、逆に、ニードル7とニードルハウジング
8が当接し、最も高い精度が要求されるニードルシート
部はそれほどの高温にはならなず、歪みの発生が抑制さ
れ内部の燃料がタール状に析出することもない。
【0012】また、同じ図2に拡大して示されている様
に、第5絶縁体15はその下方端部の内側は、ニードル
ハウジング8の外周部から間隙dだけ離間しており、そ
の離間している長さは下端からLとされている。この様
に第5絶縁体15の下方端部の内側を、ニードルハウジ
ング8の外周部から離間させることによって、絶縁体1
5が、ニードルハウジング8によって熱を奪われるのを
抑制し、該絶縁体15の冷えすぎを防止し、絶縁体部分
にカーボンが発生するのが防止される。さらに、第5絶
縁体15がその下方端部の内側で、ニードルハウジング
8の外周部から離間している間隙dと、その上方に延出
している長さLを適切に設定することにより、プラグの
熱価を調整することができる。
【0013】
【発明の効果】本発明は、上記の様に構成され作用し、
プラグの火花放電は先端部に配設された中心電極9とそ
れを側方から取り巻くような形に成形された接地電極1
0との間で発生し、ニードル7とニードルハウジング8
が当接し、最も高い精度が要求されるニードルシート部
はそれほどの高温にはならなず、歪みの発生が抑制され
内部の燃料がタール状に析出することもないので燃料を
正確に制御することができる。また、第5絶縁体15が
その下方端部の内側で、ニードルハウジング8の外周部
から離間している間隙dと、その上方に延出している長
さLを適切に設定することにより、プラグの熱価を調整
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による点火プラグ一体型筒内直噴インジ
ェクタの内部構造を示す断面図である。
【図2】図1の下方先端の点火プラグ部を拡大した図で
ある。
【符号の説明】
1…点火プラグ一体型筒内直噴インジェクタ 2…高圧配電線 3…第1導電体(中心電極の導電路) 4…第2導電体(中心電極の導電路) 5…アジャスティングバー(中心電極の導電路) 5a…アジャスティングパイプ(中心電極の導電路) 6…リターンスプリング(中心電極の導電路) 7…ニードル(中心電極の導電路) 8…ニードルハウジング(中心電極の導電路) 9…中心電極 9a…噴口 10…接地電極 11…第1絶縁体 12…第2絶縁体 13…第3絶縁体 14…位置決め用の第4絶縁体 15…第5絶縁体 21…第1筒体(金属製) 22…フランジ付き第2筒体(金属製) 24…スプール(金属製) 25…カラー(金属製) 26…第3筒体(金属製) 27…燃料通路配設部材(金属製) 28…第1ハウジング(金属製) 29…第2ハウジング(金属製) 30…電磁コイル(金属製) 40…連結部材(金属製)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−3884(JP,A) 実開 昭63−183371(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02P 13/00 303 F02M 57/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸方向の先端部分中央にニードルハウジ
    ングを配設し、該ニードルハウジングの最先端を、中央
    に孔を設けて燃料を噴射する噴口とするとともに点火プ
    ラグの中心電極としたプラグ一体型筒内直噴インジェク
    タにおいて、 前記ニードルハウジングの最先端部を、ニードルハウジ
    ング内部のニードルシート部より、軸方向先端側に突出
    させると共に、前記中心電極に離間して対極する接地電
    極を、中心電極の突出部の半径方向外側の位置に配設
    し、前記軸方向先端側に突出した中心電極と、その半径
    方向外側の位置に配設された接地電極との間で火花放電
    をおこない、 中心電極と接地電極との間に絶縁体を設け、絶縁体の下
    端から所定の位置までは中心電極と絶縁体との間に間隙
    を設けたことを特徴とする点火プラグ一体型筒内直噴イ
    ンジェクタ。
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EP94118724A EP0661446B1 (en) 1993-11-29 1994-11-28 A fuel injector with an integrated spark plug for a direct injection type engine
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0515297U (ja) * 1991-07-31 1993-02-26 マツダ株式会社 ヒユーズボツクス

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0515297U (ja) * 1991-07-31 1993-02-26 マツダ株式会社 ヒユーズボツクス

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