JP3387039B2 - 内燃機関用点火システム - Google Patents
内燃機関用点火システムInfo
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
- F02P15/08—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02P9/00—Electric spark ignition control, not otherwise provided for
- F02P9/002—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression
- F02P9/007—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by supplementary electrical discharge in the pre-ionised electrode interspace of the sparking plug, e.g. plasma jet ignition
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用の点火
システムに関する。
システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用ガソリンエンジン等の内燃機関
が高性能化するに伴い、近年、１つの気筒に複数のスパ
ークプラグを取り付けた、いわゆる多点火エンジンが使
用されるようになってきている。このような多点火エン
ジンは着火性に優れ、特にリーンバーンエンジン等への
適用が有効である。
が高性能化するに伴い、近年、１つの気筒に複数のスパ
ークプラグを取り付けた、いわゆる多点火エンジンが使
用されるようになってきている。このような多点火エン
ジンは着火性に優れ、特にリーンバーンエンジン等への
適用が有効である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、スパークプ
ラグは、例えばプレデリバリ時のように電極温度が４５
０℃以下の低温環境で長時間使用されると、いわゆる
「燻り」や「かぶり」の状態となり、絶縁体表面がカー
ボンなどの導電性汚損物質で覆われて作動不良が生じや
すくなる。上記従来の多点火エンジンにおいては、取り
付けられるスパークプラグの種類や極性について、汚損
防止に関する配慮が十分になされているとは、必ずしも
いい難い側面があった。
ラグは、例えばプレデリバリ時のように電極温度が４５
０℃以下の低温環境で長時間使用されると、いわゆる
「燻り」や「かぶり」の状態となり、絶縁体表面がカー
ボンなどの導電性汚損物質で覆われて作動不良が生じや
すくなる。上記従来の多点火エンジンにおいては、取り
付けられるスパークプラグの種類や極性について、汚損
防止に関する配慮が十分になされているとは、必ずしも
いい難い側面があった。
【０００４】本発明の課題は、内燃機関を構成する気筒
に対し、１気筒当たり複数個のスパークプラグを取り付
けて着火性の改善を図るとともに、スパークプラグの汚
損やチャンネリングも生じにくくすることができる内燃
機関の点火システムを提供することにある。
に対し、１気筒当たり複数個のスパークプラグを取り付
けて着火性の改善を図るとともに、スパークプラグの汚
損やチャンネリングも生じにくくすることができる内燃
機関の点火システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記の課
題を解決するために、本発明の内燃機関用点火システム
は、着火源としてのスパークプラグを複数個取り付けて
使用する複点火型気筒よりなる内燃機関の点火システム
であって、その複点火型気筒に取り付ける複数個のスパ
ークプラグのうち少なくとも１つのものを、火花放電ギ
ャップに臨む絶縁体表面の汚損付着物を放電火花により
除去可能とした火花清浄性スパークプラグにて構成し、
また、スパークプラグの中心電極と接地電極との間に放
電用高電圧を印加する放電用高電圧印加手段を設け、 複
点火型気筒のすべてにおいて、同じ複点火型気筒に取り
付けられた複数のスパークプラグのうち火花清浄性スパ
ークプラグは、放電用高電圧印加手段により中心電極側
が正となる極性で放電用高電圧が印加される正極性スパ
ークプラグとされ、火花清浄性スパークプラグ以外のも
のは、放電用高電圧印加手段により、中心電極側が負と
なる極性で放電用高電圧が印加される負極性スパークプ
ラグとされることを特徴とする。
題を解決するために、本発明の内燃機関用点火システム
は、着火源としてのスパークプラグを複数個取り付けて
使用する複点火型気筒よりなる内燃機関の点火システム
であって、その複点火型気筒に取り付ける複数個のスパ
ークプラグのうち少なくとも１つのものを、火花放電ギ
ャップに臨む絶縁体表面の汚損付着物を放電火花により
除去可能とした火花清浄性スパークプラグにて構成し、
また、スパークプラグの中心電極と接地電極との間に放
電用高電圧を印加する放電用高電圧印加手段を設け、 複
点火型気筒のすべてにおいて、同じ複点火型気筒に取り
付けられた複数のスパークプラグのうち火花清浄性スパ
ークプラグは、放電用高電圧印加手段により中心電極側
が正となる極性で放電用高電圧が印加される正極性スパ
ークプラグとされ、火花清浄性スパークプラグ以外のも
のは、放電用高電圧印加手段により、中心電極側が負と
なる極性で放電用高電圧が印加される負極性スパークプ
ラグとされることを特徴とする。
【０００６】複点火型気筒を有する内燃機関（以下、多
点火型内燃機関ともいう）においては、上記本発明のよ
うに、その気筒に取り付けられる複数のスパークプラグ
のうち、少なくとも１つのものを火花清浄性スパークプ
ラグとすることで、燻り等の汚損が生じにくくなり、ひ
いては内燃機関が始動不能に陥ったりする不具合を効果
的に防止できる。また、仮に一部のスパークプラグが汚
損しても、火花清浄性スパークプラグにより着火を確実
に行うことができ、機関の温度が十分に上昇すれば汚損
したスパークプラグも清浄化するので、常に良好な着火
状態を維持することが可能となる。なお、火花清浄性ス
パークプラグは、具体的には、中心電極と、その中心電
極の先端部を自身の先端面に露出させる形にて、該中心
電極の外側に配置される絶縁体と、中心電極の先端部と
の間に火花放電ギャップを形成するとともに、当該火花
放電ギャップにて絶縁体の先端部表面に沿う沿面火花放
電が可能となるように絶縁体先端部及び中心電極先端部
との間の位置関係が定められた接地電極と、を備えた沿
面放電型スパークプラグとして構成することができる。
このような沿面放電型スパークプラグによれば、絶縁体
表面を這う形で火花放電が生ずるため、汚損付着物が絶
えず焼き切られる形となり、気中放電型のスパークプラ
グと比べて耐汚損性が向上する。
点火型内燃機関ともいう）においては、上記本発明のよ
うに、その気筒に取り付けられる複数のスパークプラグ
のうち、少なくとも１つのものを火花清浄性スパークプ
ラグとすることで、燻り等の汚損が生じにくくなり、ひ
いては内燃機関が始動不能に陥ったりする不具合を効果
的に防止できる。また、仮に一部のスパークプラグが汚
損しても、火花清浄性スパークプラグにより着火を確実
に行うことができ、機関の温度が十分に上昇すれば汚損
したスパークプラグも清浄化するので、常に良好な着火
状態を維持することが可能となる。なお、火花清浄性ス
パークプラグは、具体的には、中心電極と、その中心電
極の先端部を自身の先端面に露出させる形にて、該中心
電極の外側に配置される絶縁体と、中心電極の先端部と
の間に火花放電ギャップを形成するとともに、当該火花
放電ギャップにて絶縁体の先端部表面に沿う沿面火花放
電が可能となるように絶縁体先端部及び中心電極先端部
との間の位置関係が定められた接地電極と、を備えた沿
面放電型スパークプラグとして構成することができる。
このような沿面放電型スパークプラグによれば、絶縁体
表面を這う形で火花放電が生ずるため、汚損付着物が絶
えず焼き切られる形となり、気中放電型のスパークプラ
グと比べて耐汚損性が向上する。
【０００７】火花清浄性スパークプラグは、具体的に
は、中心電極と、その中心電極の先端部を自身の先端面
に露出させる形にて、該中心電極の外側に配置される絶
縁体と、中心電極の先端部との間に火花放電ギャップを
形成するとともに、当該火花放電ギャップにて絶縁体の
先端部表面に沿う沿面火花放電が可能となるように絶縁
体先端部及び中心電極先端部との間の位置関係が定めら
れた接地電極と、を備えた沿面放電型スパークプラグと
して構成することができる。このような沿面放電型スパ
ークプラグによれば、絶縁体表面を這う形で火花放電が
生ずるため、汚損付着物が絶えず焼き切られる形とな
り、気中放電型のスパークプラグと比べて耐汚損性が向
上する。
は、中心電極と、その中心電極の先端部を自身の先端面
に露出させる形にて、該中心電極の外側に配置される絶
縁体と、中心電極の先端部との間に火花放電ギャップを
形成するとともに、当該火花放電ギャップにて絶縁体の
先端部表面に沿う沿面火花放電が可能となるように絶縁
体先端部及び中心電極先端部との間の位置関係が定めら
れた接地電極と、を備えた沿面放電型スパークプラグと
して構成することができる。このような沿面放電型スパ
ークプラグによれば、絶縁体表面を這う形で火花放電が
生ずるため、汚損付着物が絶えず焼き切られる形とな
り、気中放電型のスパークプラグと比べて耐汚損性が向
上する。
【０００８】そして、沿面放電型のスパークプラグをは
じめとする火花清浄性スパークプラグでは、絶縁体の表
面を這ったりアタックしたりする火花が頻繁に発生する
ため、絶縁体の表面が削られる、いわゆるチャンネリン
グが生じやすくなることが知られている。チャンネリン
グが進行すると、スパークプラグの耐熱性が損なわれた
り、あるいは信頼性が低下したりするなどの不具合が生
じやすくなる。このようなチャンネリングは、高速ある
いは高負荷運転時に特に生じやすい。近年はエンジンの
高出力化に伴い、さらに耐久性に優れたスパークプラグ
が求められており、チャンネリングの防止ないし抑制に
対する要求も厳しくなってきている。本発明において
は、火花清浄性スパークプラグの中心電極と接地電極と
に対し、中心電極側が正となる極性で放電用高電圧を印
加する高電圧印加手段を設けたので、このようなチャン
ネリングの防止ないし抑制に有利である。こうした極性
による電圧印加が絶縁体のチャンネリング防止に有効な
理由については、特開平１１−１３５２２９号公報に記
載された機構を推測することができる。
じめとする火花清浄性スパークプラグでは、絶縁体の表
面を這ったりアタックしたりする火花が頻繁に発生する
ため、絶縁体の表面が削られる、いわゆるチャンネリン
グが生じやすくなることが知られている。チャンネリン
グが進行すると、スパークプラグの耐熱性が損なわれた
り、あるいは信頼性が低下したりするなどの不具合が生
じやすくなる。このようなチャンネリングは、高速ある
いは高負荷運転時に特に生じやすい。近年はエンジンの
高出力化に伴い、さらに耐久性に優れたスパークプラグ
が求められており、チャンネリングの防止ないし抑制に
対する要求も厳しくなってきている。本発明において
は、火花清浄性スパークプラグの中心電極と接地電極と
に対し、中心電極側が正となる極性で放電用高電圧を印
加する高電圧印加手段を設けたので、このようなチャン
ネリングの防止ないし抑制に有利である。こうした極性
による電圧印加が絶縁体のチャンネリング防止に有効な
理由については、特開平１１−１３５２２９号公報に記
載された機構を推測することができる。
【０００９】また、上記第二の課題を解決するために、
本発明の内燃機関用点火システムの第二は、着火源とし
てのスパークプラグを複数個取り付けて使用する複点火
型気筒を複数含んで構成された内燃機関の点火システム
において、複点火型気筒には、中心電極側が正となる極
性で放電用高電圧が印加される正極性スパークプラグ
と、同じく負となる極性で放電用高電圧が印加される負
極性スパークプラグとが取り付けられ、放電用高電圧を
発生させるイグニッションコイルにおいて、二次コイル
の正極側が正極性スパークプラグに接続され、同じ二次
コイルの負極側が負極性スパークプラグに接続されるこ
とを特徴とする。
本発明の内燃機関用点火システムの第二は、着火源とし
てのスパークプラグを複数個取り付けて使用する複点火
型気筒を複数含んで構成された内燃機関の点火システム
において、複点火型気筒には、中心電極側が正となる極
性で放電用高電圧が印加される正極性スパークプラグ
と、同じく負となる極性で放電用高電圧が印加される負
極性スパークプラグとが取り付けられ、放電用高電圧を
発生させるイグニッションコイルにおいて、二次コイル
の正極側が正極性スパークプラグに接続され、同じ二次
コイルの負極側が負極性スパークプラグに接続されるこ
とを特徴とする。
【００１０】この構成によれば、１つの二次コイルを正
極性スパークプラグと負極性スパークプラグとで共用す
る形となるので、イグニッションコイルの数を減ずるこ
とができ、複点火型気筒を用いる点火システムの電装系
の構成を大幅に簡略化することができる。
極性スパークプラグと負極性スパークプラグとで共用す
る形となるので、イグニッションコイルの数を減ずるこ
とができ、複点火型気筒を用いる点火システムの電装系
の構成を大幅に簡略化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に示すいくつかの実施例を参照して説明する。図１は、
本発明の内燃機関用点火システムの一実施例を概念的に
示すブロック図である。内燃機関は複数の気筒、具体的
に本実施例では４つの気筒２Ａ，２Ｂ，３Ｂ，３Ａから
なる多気筒ガソリンエンジンとして構成されている。各
気筒２Ａ，２Ｂ，３Ｂ，３Ａはいずれも複数、本実施例
では２本のスパークプラグ４，５が取り付けられた複点
火型気筒として構成されている。
に示すいくつかの実施例を参照して説明する。図１は、
本発明の内燃機関用点火システムの一実施例を概念的に
示すブロック図である。内燃機関は複数の気筒、具体的
に本実施例では４つの気筒２Ａ，２Ｂ，３Ｂ，３Ａから
なる多気筒ガソリンエンジンとして構成されている。各
気筒２Ａ，２Ｂ，３Ｂ，３Ａはいずれも複数、本実施例
では２本のスパークプラグ４，５が取り付けられた複点
火型気筒として構成されている。
【００１２】各気筒に取り付けられたスパークプラグ
４，５は、スパークプラグ４が火花清浄性スパークプラ
グ（以下、スパークプラグＡとも称する）として構成さ
れている。図２に示すように、スパークプラグＡは沿面
放電型スパークプラグとして構成され、中心電極２２
と、その中心電極２２の先端部を自身の先端面に露出さ
せる形にて、該中心電極２２の外側に配置される絶縁体
２３と、中心電極２２の先端部との間に火花放電ギャッ
プｇを形成するとともに、当該火花放電ギャップｇにて
絶縁体２３の先端部表面に沿う沿面火花放電が可能とな
るように、絶縁体２３の先端部及び中心電極２２の先端
部との間の位置関係が定められた接地電極２４とを備え
る。
４，５は、スパークプラグ４が火花清浄性スパークプラ
グ（以下、スパークプラグＡとも称する）として構成さ
れている。図２に示すように、スパークプラグＡは沿面
放電型スパークプラグとして構成され、中心電極２２
と、その中心電極２２の先端部を自身の先端面に露出さ
せる形にて、該中心電極２２の外側に配置される絶縁体
２３と、中心電極２２の先端部との間に火花放電ギャッ
プｇを形成するとともに、当該火花放電ギャップｇにて
絶縁体２３の先端部表面に沿う沿面火花放電が可能とな
るように、絶縁体２３の先端部及び中心電極２２の先端
部との間の位置関係が定められた接地電極２４とを備え
る。
【００１３】より具体的には、スパークプラグＡは、い
わゆるセミ沿面放電型スパークプラグとして構成され、
接地電極２４は絶縁体２３の先端部を間に挟んで中心電
極２２の側面と先端側が対向するように配置されてい
る。絶縁体２３は、例えばアルミナあるいは窒化アルミ
ニウム等のセラミック焼結体により構成され、その内部
には自身の軸方向に沿って中心電極２を嵌め込むための
孔部（貫通孔）２２ｄを有している。また、主体金具２
７は、低炭素鋼等の金属により円筒状に形成されてお
り、スパークプラグＡのハウジングを構成するととも
に、その外周面には、スパークプラグ４をシリンダヘッ
ドに取り付けるためのねじ部２６が形成されている。
わゆるセミ沿面放電型スパークプラグとして構成され、
接地電極２４は絶縁体２３の先端部を間に挟んで中心電
極２２の側面と先端側が対向するように配置されてい
る。絶縁体２３は、例えばアルミナあるいは窒化アルミ
ニウム等のセラミック焼結体により構成され、その内部
には自身の軸方向に沿って中心電極２を嵌め込むための
孔部（貫通孔）２２ｄを有している。また、主体金具２
７は、低炭素鋼等の金属により円筒状に形成されてお
り、スパークプラグＡのハウジングを構成するととも
に、その外周面には、スパークプラグ４をシリンダヘッ
ドに取り付けるためのねじ部２６が形成されている。
【００１４】また、絶縁体２３は先端部が中心電極２２
の側面と接地電極２４の発火面２４ａとの間に入り込む
位置関係で配置されている。一方、中心電極２２の先端
には、Ｐｔ合金あるいはＩｒ合金にて構成された貴金属
部材を溶接することにより貴金属発火部２５が形成され
ている。なお、中心電極２２（貴金属発火部２５）の先
端面は、絶縁体２３の先端面と略面一となるように位置
調整されている。
の側面と接地電極２４の発火面２４ａとの間に入り込む
位置関係で配置されている。一方、中心電極２２の先端
には、Ｐｔ合金あるいはＩｒ合金にて構成された貴金属
部材を溶接することにより貴金属発火部２５が形成され
ている。なお、中心電極２２（貴金属発火部２５）の先
端面は、絶縁体２３の先端面と略面一となるように位置
調整されている。
【００１５】一方、スパークプラグ５は、いわゆる平行
対向型スパークプラグ（以下、スパークプラグＢともい
う）として構成されている。具体的には、該スパークプ
ラグＢは、筒状の主体金具３７（取付ねじ部３６を有す
る）、先端部が突出するようにその主体金具３７の内側
に嵌め込まれた絶縁体３３、先端部が縮径され、かつ該
先端部を突出させた状態で、孔部２３ｄにおいて絶縁体
３３の内側に配置された中心電極３２、及び主体金具３
７に一端が溶接等により結合されるとともに他端側が側
方に曲げ返されて、その側面が中心電極３２の先端部と
対向するように配置された接地電極３４等を備えてい
る。また、中心電極３２の先端には、Ｐｔ合金あるいは
Ｉｒ合金にて構成された貴金属部材を溶接することによ
り貴金属発火部３８が形成されており、接地電極３４と
の間に火花放電ギャップｇが形成されている。なお、接
地電極２４にも、中心電極側の発火部３５に対向する貴
金属発火部３６を形成することができるが、これは省略
してもよい。
対向型スパークプラグ（以下、スパークプラグＢともい
う）として構成されている。具体的には、該スパークプ
ラグＢは、筒状の主体金具３７（取付ねじ部３６を有す
る）、先端部が突出するようにその主体金具３７の内側
に嵌め込まれた絶縁体３３、先端部が縮径され、かつ該
先端部を突出させた状態で、孔部２３ｄにおいて絶縁体
３３の内側に配置された中心電極３２、及び主体金具３
７に一端が溶接等により結合されるとともに他端側が側
方に曲げ返されて、その側面が中心電極３２の先端部と
対向するように配置された接地電極３４等を備えてい
る。また、中心電極３２の先端には、Ｐｔ合金あるいは
Ｉｒ合金にて構成された貴金属部材を溶接することによ
り貴金属発火部３８が形成されており、接地電極３４と
の間に火花放電ギャップｇが形成されている。なお、接
地電極２４にも、中心電極側の発火部３５に対向する貴
金属発火部３６を形成することができるが、これは省略
してもよい。
【００１６】図１に示すように、各気筒２Ａ，２Ｂ，３
Ｂ，３Ａにそれぞれ２個のスパークプラグＡ，Ｂを取り
付け、かつ、そのうちの一方のスパークプラグＡを火花
清浄性スパークプラグとして構成することにより、燻り
等の汚損が生じにくくなる。また、スパークプラグＢが
汚損しても、火花清浄性スパークプラグとして構成され
たスパークプラグＡにより着火を確実に行うことがで
き、エンジンの温度が十分に上昇すれば汚損したスパー
クプラグＢも清浄化するので、常に良好な着火状態を維
持することが可能となる。
Ｂ，３Ａにそれぞれ２個のスパークプラグＡ，Ｂを取り
付け、かつ、そのうちの一方のスパークプラグＡを火花
清浄性スパークプラグとして構成することにより、燻り
等の汚損が生じにくくなる。また、スパークプラグＢが
汚損しても、火花清浄性スパークプラグとして構成され
たスパークプラグＡにより着火を確実に行うことがで
き、エンジンの温度が十分に上昇すれば汚損したスパー
クプラグＢも清浄化するので、常に良好な着火状態を維
持することが可能となる。
【００１７】図２において、火花清浄性スパークプラグ
であるスパークプラグＡ（４）には、中心電極２２側が
正となる極性で放電用高電圧が印加される。以下、中心
電極側の極性を正として放電用高電圧を印加することに
より火花放電を行うことを正極性放電といい、これと逆
極性にて火花放電を行うことを負極性放電という。さら
に、スパークプラグＡ（４）のことを、正極性スパーク
プラグＡとも称する。これにより絶縁体２３へのチャン
ネリングが生じにくくなる。スパークプラグが取り付け
られるシリンダヘッド周辺部は、冷却効率向上等のため
の機構拡張によりプラグ取付スペースが縮小される傾向
にあり、近年はスパークプラグに対する寸法縮小、具体
的には取付ねじ部の小径化（例えばＭ１２あるいはＭ１
０等）が求められることも多くなってきている。一般に
取付ねじ部の寸法が小さくなるほど中心電極径が小さく
なって絶縁体２３の先端部表面に沿う沿面火花放電が集
中することになるため、チャンネリングも厳しくなる。
また、接地電極も、主体金具に溶接できる寸法は、幅の
小さいものにならざるを得ないため、この面でもチャン
ネリングが厳しくなる。このため、これを正極性スパー
クプラグとして構成することにより、チャンネリングに
よる不具合を効果的に防止することができるようにな
る。なお、本明細書において取付ねじ部の呼びは、ＩＳ
Ｏ２７０５（Ｍ１２）及びＩＳＯ２７０４（Ｍ１０）に
規定された値を意味し、当然に、該規格に定められた寸
法公差の範囲内での変動を許容する。
であるスパークプラグＡ（４）には、中心電極２２側が
正となる極性で放電用高電圧が印加される。以下、中心
電極側の極性を正として放電用高電圧を印加することに
より火花放電を行うことを正極性放電といい、これと逆
極性にて火花放電を行うことを負極性放電という。さら
に、スパークプラグＡ（４）のことを、正極性スパーク
プラグＡとも称する。これにより絶縁体２３へのチャン
ネリングが生じにくくなる。スパークプラグが取り付け
られるシリンダヘッド周辺部は、冷却効率向上等のため
の機構拡張によりプラグ取付スペースが縮小される傾向
にあり、近年はスパークプラグに対する寸法縮小、具体
的には取付ねじ部の小径化（例えばＭ１２あるいはＭ１
０等）が求められることも多くなってきている。一般に
取付ねじ部の寸法が小さくなるほど中心電極径が小さく
なって絶縁体２３の先端部表面に沿う沿面火花放電が集
中することになるため、チャンネリングも厳しくなる。
また、接地電極も、主体金具に溶接できる寸法は、幅の
小さいものにならざるを得ないため、この面でもチャン
ネリングが厳しくなる。このため、これを正極性スパー
クプラグとして構成することにより、チャンネリングに
よる不具合を効果的に防止することができるようにな
る。なお、本明細書において取付ねじ部の呼びは、ＩＳ
Ｏ２７０５（Ｍ１２）及びＩＳＯ２７０４（Ｍ１０）に
規定された値を意味し、当然に、該規格に定められた寸
法公差の範囲内での変動を許容する。
【００１８】本発明者らの検討によれば、上記のような
正極性放電は負極性放電と比較して中心電極２２の温度
が上昇しやすく、電極（貴金属発火部）消耗もやや速く
なる傾向にあることがわかった。そこで、正極性スパー
クプラグＡの主体金具２７として、取付ねじ部の呼びが
上記のように小寸法のものを採用すれば、シリンダヘッ
ド側のウォータジャケット部を拡大することができるの
で、該絶縁体２３及び主体金具を介した水冷シリンダヘ
ッドによる中心電極２２の冷却が促進され、電極消耗を
効果的に抑制することができる。また、絶縁体２３の温
度上昇も当然に軽減されるから、正極性放電の本来の目
的である絶縁体チャンネリング防止効果を一層高めるこ
とができる。さらに、複点火型気筒を構成する上で特有
の効果として、取付ねじ部の呼びを縮小することで、シ
リンダヘッドに対する取付スペースが限られている場合
でも、複数個のスパークプラグを容易に取り付けること
ができる。
正極性放電は負極性放電と比較して中心電極２２の温度
が上昇しやすく、電極（貴金属発火部）消耗もやや速く
なる傾向にあることがわかった。そこで、正極性スパー
クプラグＡの主体金具２７として、取付ねじ部の呼びが
上記のように小寸法のものを採用すれば、シリンダヘッ
ド側のウォータジャケット部を拡大することができるの
で、該絶縁体２３及び主体金具を介した水冷シリンダヘ
ッドによる中心電極２２の冷却が促進され、電極消耗を
効果的に抑制することができる。また、絶縁体２３の温
度上昇も当然に軽減されるから、正極性放電の本来の目
的である絶縁体チャンネリング防止効果を一層高めるこ
とができる。さらに、複点火型気筒を構成する上で特有
の効果として、取付ねじ部の呼びを縮小することで、シ
リンダヘッドに対する取付スペースが限られている場合
でも、複数個のスパークプラグを容易に取り付けること
ができる。
【００１９】次に、同じ複点火型気筒に取り付けられた
複数のスパークプラグＡ，Ｂのうち、上記のように火花
清浄性スパークプラグを正極性スパークプラグＡとする
場合、火花清浄性スパークプラグ以外のものは、中心電
極側が負となる極性で放電用高電圧が印加される負極性
スパークプラグＢとしておくのがよい。負極性スパーク
プラグＢでは、グローコロナに近い放電状態が電極尖端
付近で持続しやすく、より着火性に優れているためであ
る。このことは、火花清浄性スパークプラグとの組み合
わせによる汚損防止効果と関連して、以下のような一層
有利な効果をもたらす。すなわち、沿面放電型である火
花清浄性スパークプラグ（Ａ）は正極性であり、平行対
向型である負極性スパークプラグ（Ｂ）と比較すれば着
火性の観点では若干不利であるが、耐汚損性には非常に
優れているため、負極性スパークプラグＢが汚損してい
る場合は、これに代わって混合ガスへの着火を担い、エ
ンジン温度の低い始動初期においても着火を確実に行う
ことができる。この場合、副次的な効果として、例えば
低温始動時の燃焼効率を高めて排気ガスの温度を速く上
昇させることが可能となり、三元触媒等の排気ガス浄化
用触媒の活性化を促進することができる。その結果、例
えばエンジン始動直後に排出されやすいＨＣ等の未燃ガ
ス成分も効率的に除去することができるようになる。
複数のスパークプラグＡ，Ｂのうち、上記のように火花
清浄性スパークプラグを正極性スパークプラグＡとする
場合、火花清浄性スパークプラグ以外のものは、中心電
極側が負となる極性で放電用高電圧が印加される負極性
スパークプラグＢとしておくのがよい。負極性スパーク
プラグＢでは、グローコロナに近い放電状態が電極尖端
付近で持続しやすく、より着火性に優れているためであ
る。このことは、火花清浄性スパークプラグとの組み合
わせによる汚損防止効果と関連して、以下のような一層
有利な効果をもたらす。すなわち、沿面放電型である火
花清浄性スパークプラグ（Ａ）は正極性であり、平行対
向型である負極性スパークプラグ（Ｂ）と比較すれば着
火性の観点では若干不利であるが、耐汚損性には非常に
優れているため、負極性スパークプラグＢが汚損してい
る場合は、これに代わって混合ガスへの着火を担い、エ
ンジン温度の低い始動初期においても着火を確実に行う
ことができる。この場合、副次的な効果として、例えば
低温始動時の燃焼効率を高めて排気ガスの温度を速く上
昇させることが可能となり、三元触媒等の排気ガス浄化
用触媒の活性化を促進することができる。その結果、例
えばエンジン始動直後に排出されやすいＨＣ等の未燃ガ
ス成分も効率的に除去することができるようになる。
【００２０】そして、エンジン温度が十分に上昇すれ
ば、負極性スパークプラグＢの汚損状態は解消され、そ
の優れた着火性能を生かして点火ミス等の少ない安定し
た運転状態を実現することができる。特に、希薄混合ガ
スを用いるリーンバーンエンジンでは着火に高エネルギ
ーを要するが、負極性スパークプラグＢにより一層確実
な着火を行うことができる。
ば、負極性スパークプラグＢの汚損状態は解消され、そ
の優れた着火性能を生かして点火ミス等の少ない安定し
た運転状態を実現することができる。特に、希薄混合ガ
スを用いるリーンバーンエンジンでは着火に高エネルギ
ーを要するが、負極性スパークプラグＢにより一層確実
な着火を行うことができる。
【００２１】この場合、点火タイミングにおいて、正極
性スパークプラグである火花清浄性スパークプラグ
（Ａ）と負極性スパークプラグＢとの両方を常時作動さ
せるようにしてもよいし、汚損が問題となるエンジン始
動初期においては火花清浄性スパークプラグ（Ａ）のみ
を作動させるようにし、エンジン温度上昇後は負極性ス
パークプラグＢのみを作動させるなど、エンジンの運転
条件等に応じて定められる特定の期間にて一方のみの飛
火とさせる制御を行ってもよい。
性スパークプラグである火花清浄性スパークプラグ
（Ａ）と負極性スパークプラグＢとの両方を常時作動さ
せるようにしてもよいし、汚損が問題となるエンジン始
動初期においては火花清浄性スパークプラグ（Ａ）のみ
を作動させるようにし、エンジン温度上昇後は負極性ス
パークプラグＢのみを作動させるなど、エンジンの運転
条件等に応じて定められる特定の期間にて一方のみの飛
火とさせる制御を行ってもよい。
【００２２】負極性スパークプラグＢとしては、本実施
例のような平行対向型スパークプラグ５が着火性の観点
において一層好ましく使用できる。特に、図２に示すよ
うに、中心電極３２の先端部に縮径しておけば、発火部
に電界が集中しやすく、高エネルギーの放電火花を発生
させる上で有利である。また、中心電極３２の先端部が
縮径していることで、燃焼ガスの熱が奪われ難くなり、
失火等を防止する上でも有効である。
例のような平行対向型スパークプラグ５が着火性の観点
において一層好ましく使用できる。特に、図２に示すよ
うに、中心電極３２の先端部に縮径しておけば、発火部
に電界が集中しやすく、高エネルギーの放電火花を発生
させる上で有利である。また、中心電極３２の先端部が
縮径していることで、燃焼ガスの熱が奪われ難くなり、
失火等を防止する上でも有効である。
【００２３】また、平行対向型スパークプラグ５では、
火花放電ギャップｇの間隔を若干広くすることで着火性
をさらに向上させることができるが、ギャップ間隔が広
くなりすぎると、主体金具３７の内部にて絶縁体３３の
表面が汚損した場合に、金具内面との距離が火花放電ギ
ャップｇよりも小さくなっている部分で放電しやすくな
るため、耐汚損性が低下する問題があった。すなわち、
耐汚損性の低下を考慮する必要があるため、火花放電ギ
ャップｇの間隔を広げるのには限界があった（例えば、
標準的な従来の平行対向型スパークプラグでは、０．６
〜０．９ｍｍ程度）。しかしながら、火花清浄性スパー
クプラグ（ここではセミ沿面型スパークプラグ４）と組
合せれば、汚損時の着火源が別途確保されるので、上記
のような制約は生じなくなり、例えば火花放電ギャップ
ｇの間隔を１．０〜１．３ｍｍ程度に広げることが可能
となる。
火花放電ギャップｇの間隔を若干広くすることで着火性
をさらに向上させることができるが、ギャップ間隔が広
くなりすぎると、主体金具３７の内部にて絶縁体３３の
表面が汚損した場合に、金具内面との距離が火花放電ギ
ャップｇよりも小さくなっている部分で放電しやすくな
るため、耐汚損性が低下する問題があった。すなわち、
耐汚損性の低下を考慮する必要があるため、火花放電ギ
ャップｇの間隔を広げるのには限界があった（例えば、
標準的な従来の平行対向型スパークプラグでは、０．６
〜０．９ｍｍ程度）。しかしながら、火花清浄性スパー
クプラグ（ここではセミ沿面型スパークプラグ４）と組
合せれば、汚損時の着火源が別途確保されるので、上記
のような制約は生じなくなり、例えば火花放電ギャップ
ｇの間隔を１．０〜１．３ｍｍ程度に広げることが可能
となる。
【００２４】以下、図１の点火システム１の電気的な構
成についてさらに詳しく説明する。点火システム１の適
用対象となる内燃機関は、すでに説明した通り、正極性
スパークプラグＡ（火花清浄性スパークプラグ（セミ沿
面型スパークプラグ）４）と、負極性スパークプラグＢ
（平行対向型スパークプラグ）とが取り付けられた複点
火型気筒を複数含んで構成された多気筒型内燃機関であ
る。そして、放電用高電圧印加手段を構成するイグニッ
ションコイル８Ａ，８Ｂ，９Ｂ，９Ａの各二次コイル１
１の正極側が正極性スパークプラグＡに接続され、同じ
二次コイル１１の負極側が負極性スパークプラグＢに接
続されている。このようにすることで、極性の異なる２
本のスパークプラグＡ，Ｂの間でイグニッションコイル
を共用化でき、ひいては点火システムの構成を簡略化す
ることができる。
成についてさらに詳しく説明する。点火システム１の適
用対象となる内燃機関は、すでに説明した通り、正極性
スパークプラグＡ（火花清浄性スパークプラグ（セミ沿
面型スパークプラグ）４）と、負極性スパークプラグＢ
（平行対向型スパークプラグ）とが取り付けられた複点
火型気筒を複数含んで構成された多気筒型内燃機関であ
る。そして、放電用高電圧印加手段を構成するイグニッ
ションコイル８Ａ，８Ｂ，９Ｂ，９Ａの各二次コイル１
１の正極側が正極性スパークプラグＡに接続され、同じ
二次コイル１１の負極側が負極性スパークプラグＢに接
続されている。このようにすることで、極性の異なる２
本のスパークプラグＡ，Ｂの間でイグニッションコイル
を共用化でき、ひいては点火システムの構成を簡略化す
ることができる。
【００２５】この実施例では、二次コイル１１の正極側
が複点火型気筒の一つのもの（第一気筒２Ａ，２Ｂ）の
正極性スパークプラグＡに接続され、同じく負極側が複
点火型気筒の他のもの（第二気筒３Ａ，３Ｂ）の負極性
スパークプラグＢに接続される第一イグニッションコイ
ル８Ａ，８Ｂと、二次コイル１１の正極側が第二気筒３
Ａ，３Ｂの正極性スパークプラグＡに接続され、同じく
負極側が第一気筒２Ａ，２Ｂの負極性スパークプラグＢ
に接続される第二イグニッションコイル９Ａ，９Ｂとが
設けられている。これにより、少ない数のイグニッショ
ンコイルにより、異なる気筒に取り付けられた互いに極
性の異なるスパークプラグを効率的に作動させることが
可能となる。
が複点火型気筒の一つのもの（第一気筒２Ａ，２Ｂ）の
正極性スパークプラグＡに接続され、同じく負極側が複
点火型気筒の他のもの（第二気筒３Ａ，３Ｂ）の負極性
スパークプラグＢに接続される第一イグニッションコイ
ル８Ａ，８Ｂと、二次コイル１１の正極側が第二気筒３
Ａ，３Ｂの正極性スパークプラグＡに接続され、同じく
負極側が第一気筒２Ａ，２Ｂの負極性スパークプラグＢ
に接続される第二イグニッションコイル９Ａ，９Ｂとが
設けられている。これにより、少ない数のイグニッショ
ンコイルにより、異なる気筒に取り付けられた互いに極
性の異なるスパークプラグを効率的に作動させることが
可能となる。
【００２６】図１では、４つの気筒２Ａ，２Ｂ，３Ａ，
３Ｂは同じクランクシャフト（図示せず）に取り付けら
れた４サイクルエンジンであり、気筒２Ａ，３Ａ及び気
筒２Ｂ，３Ｂがそれぞれ、上記の第一気筒及び第二気筒
からなるペアを形成している。いずれのペアにおいても
第一気筒と第二気筒との位相差は２行程分であり、ま
た、ペア同士の間で１行程の位相差が付与されている。
結果として、４つの気筒は１行程の位相間隔をもってク
ランクシャフトに取り付けられる形となっている。
３Ｂは同じクランクシャフト（図示せず）に取り付けら
れた４サイクルエンジンであり、気筒２Ａ，３Ａ及び気
筒２Ｂ，３Ｂがそれぞれ、上記の第一気筒及び第二気筒
からなるペアを形成している。いずれのペアにおいても
第一気筒と第二気筒との位相差は２行程分であり、ま
た、ペア同士の間で１行程の位相差が付与されている。
結果として、４つの気筒は１行程の位相間隔をもってク
ランクシャフトに取り付けられる形となっている。
【００２７】各イグニッションコイル８Ａ，８Ｂ，９
Ｂ，９Ａは、一次コイル１０がイグニッションスイッチ
１５を介してバッテリー１４から受電するとともに、パ
ワートランジスタ等の無接点スイッチ部と周辺の制御回
路とからなる公知の構成のイグナイタ１２に接続される
一方、二次コイル１１は個々のスパークプラグに接続さ
れている。イグナイタ１２は、個々のイグニッションコ
イル８Ａ，８Ｂ，９Ｂ，９Ａに対応した無接点スイッチ
部を有し、それら無接点スイッチ部は制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）１３の対応する出力ポート（ＩＧ１〜ＩＧ４）か
ら個別に遮断指令信号を受けて、所定のタイミングで遮
断駆動されるようになっている。そして、スパークプラ
グＡへの接続端子側が正となり、スパークプラグＢへの
接続端子側が負となる誘導電流が各二次コイル１１に発
生するように、中心電極２２，３２（図２）へのバッテ
リー１４の接続極性と、各一次コイル１０及び二次コイ
ル１１の巻線方向とが定められている。また、各イグニ
ッションコイル８Ａ，８Ｂ，９Ｂ，９Ａとスパークプラ
グとの間には、イグナイタ１２内の無接点スイッチ部を
遮断状態から導通状態に復帰させる際に、スパークプラ
グに再通電することを阻止するためのダイオード６，７
が設けられている。
Ｂ，９Ａは、一次コイル１０がイグニッションスイッチ
１５を介してバッテリー１４から受電するとともに、パ
ワートランジスタ等の無接点スイッチ部と周辺の制御回
路とからなる公知の構成のイグナイタ１２に接続される
一方、二次コイル１１は個々のスパークプラグに接続さ
れている。イグナイタ１２は、個々のイグニッションコ
イル８Ａ，８Ｂ，９Ｂ，９Ａに対応した無接点スイッチ
部を有し、それら無接点スイッチ部は制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）１３の対応する出力ポート（ＩＧ１〜ＩＧ４）か
ら個別に遮断指令信号を受けて、所定のタイミングで遮
断駆動されるようになっている。そして、スパークプラ
グＡへの接続端子側が正となり、スパークプラグＢへの
接続端子側が負となる誘導電流が各二次コイル１１に発
生するように、中心電極２２，３２（図２）へのバッテ
リー１４の接続極性と、各一次コイル１０及び二次コイ
ル１１の巻線方向とが定められている。また、各イグニ
ッションコイル８Ａ，８Ｂ，９Ｂ，９Ａとスパークプラ
グとの間には、イグナイタ１２内の無接点スイッチ部を
遮断状態から導通状態に復帰させる際に、スパークプラ
グに再通電することを阻止するためのダイオード６，７
が設けられている。
【００２８】なお、各気筒２Ａ，２Ｂ，３Ｂ，３Ａで
は、１サイクルにおいて吸入、圧縮、膨張及び排気の４
行程が必ずこの順序で行われなければならない。他方、
第一気筒２Ａ，２Ｂ及び第二気筒３Ａ，３Ｂの位相差は
２行程分であるから、各イグニッションコイル８Ａ，８
Ｂ，９Ｂ，９Ａは、第一気筒２Ａ，２Ｂ及び第二気筒３
Ａ，３Ｂの一方のものにおいて、これに取り付けられた
スパークプラグに対し点火のために飛火させると同時
に、他方の気筒においては、これに取り付けられたスパ
ークプラグに対し点火時期から２行程隔たった位相、す
なわち点火時期とは異なるタイミングにて飛火させる形
となる。従って、上記他方の気筒においても別途点火の
ために飛火させる必要が生じる。
は、１サイクルにおいて吸入、圧縮、膨張及び排気の４
行程が必ずこの順序で行われなければならない。他方、
第一気筒２Ａ，２Ｂ及び第二気筒３Ａ，３Ｂの位相差は
２行程分であるから、各イグニッションコイル８Ａ，８
Ｂ，９Ｂ，９Ａは、第一気筒２Ａ，２Ｂ及び第二気筒３
Ａ，３Ｂの一方のものにおいて、これに取り付けられた
スパークプラグに対し点火のために飛火させると同時
に、他方の気筒においては、これに取り付けられたスパ
ークプラグに対し点火時期から２行程隔たった位相、す
なわち点火時期とは異なるタイミングにて飛火させる形
となる。従って、上記他方の気筒においても別途点火の
ために飛火させる必要が生じる。
【００２９】図４は、ＥＣＵ１３の各ポートＩＧ１〜Ｉ
Ｇ４（各々、イグニッションコイル８Ａ，８Ｂ，９Ｂ，
９Ａに対応）からイグナイタ１２に出される点火指令信
号のタイミングチャートを示す。ここでは、Ｌレベルか
らＨレベルへの立ち上がりエッジが、点火指令信号のト
リガエッジ（すなわち、無接点スイッチ部がオープンと
なって一次コイル１０が遮断され、二次コイル１１を介
して対応するスパークプラグに放電用電圧を生じさせ
る）を表している。いずれのポートにおいても、ペアと
なる気筒（２Ａ，３Ａ及び２Ｂ，３Ｂ）の一方が圧縮行
程となり、他方が排気行程となる２つのタイミングのそ
れぞれにおいて、各スパークプラグＡ，Ｂに対する点火
指令信号が出力されていることがわかる。例えば気筒ペ
ア２Ａ，３Ａの第一イグニッションコイル８Ａに対応す
るポートＩＧ１では、まず、第一気筒２Ａの圧縮行程と
第二気筒３Ａの排気行程とに対応して１回目の点火指令
信号が出され、次いで第一気筒２Ａの排気行程と第二気
筒３Ａの圧縮行程とに対応して２回目の点火指令信号が
出される。他方、第二イグニッションコイル９Ａに対応
するポートＩＧ４では、上記第一イグニッションコイル
８Ａと同期して第一気筒２Ａ及び第二気筒３Ａに対し、
それぞれポートＩＧ１とは逆の工程関係となるように、
１回目及び２回目の点火指令信号が出される。気筒ペア
２Ｂ，３Ｂについても位相が１行程分異なるのみで、ポ
ートＩＧ２（第一イグニッションコイル８Ｂに対応）及
びポートＩＧ３（第二イグニッションコイル９Ｂに対
応）に対して、全く同一の信号パターンが出力されてい
る。
Ｇ４（各々、イグニッションコイル８Ａ，８Ｂ，９Ｂ，
９Ａに対応）からイグナイタ１２に出される点火指令信
号のタイミングチャートを示す。ここでは、Ｌレベルか
らＨレベルへの立ち上がりエッジが、点火指令信号のト
リガエッジ（すなわち、無接点スイッチ部がオープンと
なって一次コイル１０が遮断され、二次コイル１１を介
して対応するスパークプラグに放電用電圧を生じさせ
る）を表している。いずれのポートにおいても、ペアと
なる気筒（２Ａ，３Ａ及び２Ｂ，３Ｂ）の一方が圧縮行
程となり、他方が排気行程となる２つのタイミングのそ
れぞれにおいて、各スパークプラグＡ，Ｂに対する点火
指令信号が出力されていることがわかる。例えば気筒ペ
ア２Ａ，３Ａの第一イグニッションコイル８Ａに対応す
るポートＩＧ１では、まず、第一気筒２Ａの圧縮行程と
第二気筒３Ａの排気行程とに対応して１回目の点火指令
信号が出され、次いで第一気筒２Ａの排気行程と第二気
筒３Ａの圧縮行程とに対応して２回目の点火指令信号が
出される。他方、第二イグニッションコイル９Ａに対応
するポートＩＧ４では、上記第一イグニッションコイル
８Ａと同期して第一気筒２Ａ及び第二気筒３Ａに対し、
それぞれポートＩＧ１とは逆の工程関係となるように、
１回目及び２回目の点火指令信号が出される。気筒ペア
２Ｂ，３Ｂについても位相が１行程分異なるのみで、ポ
ートＩＧ２（第一イグニッションコイル８Ｂに対応）及
びポートＩＧ３（第二イグニッションコイル９Ｂに対
応）に対して、全く同一の信号パターンが出力されてい
る。
【００３０】図３は各気筒２Ａ，２Ｂ，３Ｂ，３Ａ（以
下、これらを総称する場合は気筒５１と記す）の１サイ
クル間の作動状況を模式的に示すもので、（ａ）が吸気
行程、（ｂ）が圧縮行程、（ｃ）が膨張（爆発）行程、
（ｄ）が排気行程を示す。また、図面中の各符号は、５
２がピストン、５３が燃焼室、５４が吸気バルブ、５５
が排気バルブ、ＭＧが混合ガス、ＥＧが排気ガスを示
す。各スパークプラグ４，５は、１サイクルの間に２度
ずつ飛火することとなる。すなわち、（ｂ）に示すよう
に、圧縮行程の略末期（例えば、ピストンが上死点に到
達する手前の５０゜〜５゜の角度範囲である）にて点火
のために飛火した後、（ｄ）に示すように、その２行程
後の排気行程の末期においても、点火には寄与しないが
再度飛火している。排気行程では燃焼室５３内の圧力が
低く、この２度目の飛火は非常に低い電圧でブレークダ
ウンするので、電極消耗等を大きく加速することはな
い。
下、これらを総称する場合は気筒５１と記す）の１サイ
クル間の作動状況を模式的に示すもので、（ａ）が吸気
行程、（ｂ）が圧縮行程、（ｃ）が膨張（爆発）行程、
（ｄ）が排気行程を示す。また、図面中の各符号は、５
２がピストン、５３が燃焼室、５４が吸気バルブ、５５
が排気バルブ、ＭＧが混合ガス、ＥＧが排気ガスを示
す。各スパークプラグ４，５は、１サイクルの間に２度
ずつ飛火することとなる。すなわち、（ｂ）に示すよう
に、圧縮行程の略末期（例えば、ピストンが上死点に到
達する手前の５０゜〜５゜の角度範囲である）にて点火
のために飛火した後、（ｄ）に示すように、その２行程
後の排気行程の末期においても、点火には寄与しないが
再度飛火している。排気行程では燃焼室５３内の圧力が
低く、この２度目の飛火は非常に低い電圧でブレークダ
ウンするので、電極消耗等を大きく加速することはな
い。
【００３１】次に、複点火型気筒に取り付けられた複数
のスパークプラグの少なくとも２以上のものに対し、混
合ガスへ着火する火花放電のための高電圧、すなわち放
電用高電圧を互いにずれたタイミングにて印加すること
ができる。このようにすると、一方のスパークプラグに
よる着火により、燃焼室内の圧力がある程度上昇したと
ころで他方のスパークプラグにより再点火することが可
能となり、燃焼効率を高めることができる。
のスパークプラグの少なくとも２以上のものに対し、混
合ガスへ着火する火花放電のための高電圧、すなわち放
電用高電圧を互いにずれたタイミングにて印加すること
ができる。このようにすると、一方のスパークプラグに
よる着火により、燃焼室内の圧力がある程度上昇したと
ころで他方のスパークプラグにより再点火することが可
能となり、燃焼効率を高めることができる。
【００３２】図６に、この場合の点火タイミング例を示
す。図４と基本的に略同じであるが、正極性スパークプ
ラグＡの方が先に飛火し、負極性スパークプラグＢはそ
れより所定時間遅れて飛火する点において異なってい
る。汚損に強い正極性スパークプラグＡを先に飛火させ
ることで最初の点火を確実に行うことができ、次いで燃
焼圧力が高まった後は、着火性の良好な負極性スパーク
プラグＢにより点火を確実に補完することができる。な
お、ＥＣＵ１３におけるプログラム設定により、低速回
転時や中負荷状態時など、予め定められたエンジン状態
となっている場合にのみ飛火タイミングをずらせる制御
を行うようにしてもよい。
す。図４と基本的に略同じであるが、正極性スパークプ
ラグＡの方が先に飛火し、負極性スパークプラグＢはそ
れより所定時間遅れて飛火する点において異なってい
る。汚損に強い正極性スパークプラグＡを先に飛火させ
ることで最初の点火を確実に行うことができ、次いで燃
焼圧力が高まった後は、着火性の良好な負極性スパーク
プラグＢにより点火を確実に補完することができる。な
お、ＥＣＵ１３におけるプログラム設定により、低速回
転時や中負荷状態時など、予め定められたエンジン状態
となっている場合にのみ飛火タイミングをずらせる制御
を行うようにしてもよい。
【００３３】図５は、１サイクル間の作動状況を模式的
に示すもので、（ａ）が吸気行程、（ｂ）が圧縮行程、
（ｃ）、（ｄ）が膨張（爆発）行程、（ｅ）、（ｆ）が
排気行程を示す。また、図面中の各符号は、図３と共通
のものについては同一のものを使用している。ここで
は、１対のスパークプラグたるスパークプラグＡ
（４），Ｂ（５）に対し、混合ガスへの点火のために、
上死点到達タイミングを挟んで、一方のもの、すなわち
正極性スパークプラグＡが、（ｂ）に示すように圧縮行
程側にて飛火し、他方のもの、すなわち負極性スパーク
プラグＢが、その圧縮行程の上死点直前か膨張行程にか
けての所定のタイミング、例えば（ｃ）に示すように膨
張行程側にて飛火するように、各スパークプラグＡ，Ｂ
に放電用高電圧を印加している。このようにすること
で、燃焼効率をさらに向上させることが可能となる。
に示すもので、（ａ）が吸気行程、（ｂ）が圧縮行程、
（ｃ）、（ｄ）が膨張（爆発）行程、（ｅ）、（ｆ）が
排気行程を示す。また、図面中の各符号は、図３と共通
のものについては同一のものを使用している。ここで
は、１対のスパークプラグたるスパークプラグＡ
（４），Ｂ（５）に対し、混合ガスへの点火のために、
上死点到達タイミングを挟んで、一方のもの、すなわち
正極性スパークプラグＡが、（ｂ）に示すように圧縮行
程側にて飛火し、他方のもの、すなわち負極性スパーク
プラグＢが、その圧縮行程の上死点直前か膨張行程にか
けての所定のタイミング、例えば（ｃ）に示すように膨
張行程側にて飛火するように、各スパークプラグＡ，Ｂ
に放電用高電圧を印加している。このようにすること
で、燃焼効率をさらに向上させることが可能となる。
【００３４】燃焼室５３内の混合ガスは、火花発生位置
を起点として燃焼が空間的に伝播する形となるので、火
花発生位置から遠い領域や他のスパークプラグの影にな
ったりする部分では燃焼が遅れやすく、未燃ガス成分発
生の要因となりうる。この場合、２度目の着火を行うス
パークプラグＢの取付位置を、最初の着火を行うスパー
クプラグＡから見て燃焼遅れを生じ易くなる領域を考慮
して定めることにより、燃焼効率のさらなる向上を図る
ことができる。また、排気バルブ５５の近傍では燃焼が
完了する前に排気バルブが開き、未燃ガス成分がエキゾ
ーストマニホルドへ排出されてしまうこともある。従っ
て、図に示すように、２度目の着火を行うスパークプラ
グＢを、最初の着火を行うスパークプラグＡよりも排気
バルブ５５側に近づけて取り付けることも有効である。
このような効果は、燃焼速度が比較的遅い希薄混合気を
使用するリーンバーンエンジンに適用するとさらに顕著
である。
を起点として燃焼が空間的に伝播する形となるので、火
花発生位置から遠い領域や他のスパークプラグの影にな
ったりする部分では燃焼が遅れやすく、未燃ガス成分発
生の要因となりうる。この場合、２度目の着火を行うス
パークプラグＢの取付位置を、最初の着火を行うスパー
クプラグＡから見て燃焼遅れを生じ易くなる領域を考慮
して定めることにより、燃焼効率のさらなる向上を図る
ことができる。また、排気バルブ５５の近傍では燃焼が
完了する前に排気バルブが開き、未燃ガス成分がエキゾ
ーストマニホルドへ排出されてしまうこともある。従っ
て、図に示すように、２度目の着火を行うスパークプラ
グＢを、最初の着火を行うスパークプラグＡよりも排気
バルブ５５側に近づけて取り付けることも有効である。
このような効果は、燃焼速度が比較的遅い希薄混合気を
使用するリーンバーンエンジンに適用するとさらに顕著
である。
【００３５】次に、図１の実施例では、イグニッション
コイルの二次コイルの正極側と負極側とが、異なる気筒
のスパークプラグに取り付けられていたが、図１４の点
火システム２００のように、各気筒２，３毎に設けられ
たイグニッションコイル８，９の二次コイル１１の正極
側と負極側とを、それぞれ同一気筒の正極性スパークプ
ラグ４及び負極性スパークプラグ５に接続することも可
能である。この場合、点火時期においては正極性スパー
クプラグ４及び負極性スパークプラグ５が必ず同時に飛
火する形となるが、点火時期以外での再飛火は行う必要
がなくなる。なお、図１の点火システム１と概念的に共
通する部分には同一の符号を付与し、詳細な説明を省略
している。
コイルの二次コイルの正極側と負極側とが、異なる気筒
のスパークプラグに取り付けられていたが、図１４の点
火システム２００のように、各気筒２，３毎に設けられ
たイグニッションコイル８，９の二次コイル１１の正極
側と負極側とを、それぞれ同一気筒の正極性スパークプ
ラグ４及び負極性スパークプラグ５に接続することも可
能である。この場合、点火時期においては正極性スパー
クプラグ４及び負極性スパークプラグ５が必ず同時に飛
火する形となるが、点火時期以外での再飛火は行う必要
がなくなる。なお、図１の点火システム１と概念的に共
通する部分には同一の符号を付与し、詳細な説明を省略
している。
【００３６】一方、図７に示すように、各気筒２Ａ，２
Ｂ，３Ｂ，３Ａ毎に、二次コイル１１の正極側が正極性
スパークプラグＡ（４）に接続された正極側イグニッシ
ョンコイル１８と、同じく負極側が負極性スパークプラ
グＢ（５）に接続される負極側イグニッションコイル１
７とが個別に設けられている。図７の点火システム１０
０では、適用対象となる内燃機関の構成は図１と同様で
あるが、各スパークプラグＡ，Ｂに一対一に対応してイ
グニッションコイル１８，１７が設けられ、それぞれＥ
ＣＵ１３の個別のポートＩＧ１〜ＩＧ８によりイグナイ
タ１２を介して独立に作動制御される点において相違し
ている。それ以外の部分については、図１の点火システ
ム１と概念的に共通する部分に同一の符号を付与し、詳
細な説明を省略する。
Ｂ，３Ｂ，３Ａ毎に、二次コイル１１の正極側が正極性
スパークプラグＡ（４）に接続された正極側イグニッシ
ョンコイル１８と、同じく負極側が負極性スパークプラ
グＢ（５）に接続される負極側イグニッションコイル１
７とが個別に設けられている。図７の点火システム１０
０では、適用対象となる内燃機関の構成は図１と同様で
あるが、各スパークプラグＡ，Ｂに一対一に対応してイ
グニッションコイル１８，１７が設けられ、それぞれＥ
ＣＵ１３の個別のポートＩＧ１〜ＩＧ８によりイグナイ
タ１２を介して独立に作動制御される点において相違し
ている。それ以外の部分については、図１の点火システ
ム１と概念的に共通する部分に同一の符号を付与し、詳
細な説明を省略する。
【００３７】図９は、その作動タイミングチャートの一
例を示している。すべての正極性スパークプラグＡ及び
負極性スパークプラグＢの点火指令信号が、個別のポー
トＩＧ１〜ＩＧ８により独立に出力されるため、各気筒
２Ａ，２Ｂ，３Ｂ，３Ａ毎において、点火時期にのみ飛
火させることが可能であるし、図１３の点火システム２
００と異なり、同じ気筒の正極性スパークプラグＡ及び
負極性スパークプラグＢの飛火タイミングをずらせるこ
とも自在に行うことができる。また、正極性スパークプ
ラグＡ及び負極性スパークプラグＢを、エンジンの運転
条件等に応じて定められる特定の期間にて一方のみの飛
火とさせる制御も可能である。
例を示している。すべての正極性スパークプラグＡ及び
負極性スパークプラグＢの点火指令信号が、個別のポー
トＩＧ１〜ＩＧ８により独立に出力されるため、各気筒
２Ａ，２Ｂ，３Ｂ，３Ａ毎において、点火時期にのみ飛
火させることが可能であるし、図１３の点火システム２
００と異なり、同じ気筒の正極性スパークプラグＡ及び
負極性スパークプラグＢの飛火タイミングをずらせるこ
とも自在に行うことができる。また、正極性スパークプ
ラグＡ及び負極性スパークプラグＢを、エンジンの運転
条件等に応じて定められる特定の期間にて一方のみの飛
火とさせる制御も可能である。
【００３８】次に、上記の点火システムにおいては、複
点火型気筒に取り付ける複数個のスパークプラグのうち
少なくとも１つのものに検出用電圧を印加し、その検出
用電圧の印加により電極間に発生するイオン電流の情報
又は該イオン電流のレベルを反映した情報を検出するこ
とにより、複点火型気筒の燃焼状態を判別する燃焼状態
判別機構を設けることが可能である。このようにするこ
とで、複数個のスパークプラグの１つを利用して、ノッ
キング発生や失火、あるいはスパークプラグの汚損等を
検出でき、ひいてはこれらを別途検出するためのセンサ
類が不要となるため、内燃機関の制御電装装置部分の構
造を簡略化することができる。また、リーンバーンエン
ジンの場合には、燃焼状態を検出してリーンバーン燃焼
状態を維持するための制御にその情報をフィードバック
することも可能となる。検出用電圧は、スパークプラグ
に対し中心電極側が正となる極性で印加することが、安
定なイオン電流を発生する上で有利である。
点火型気筒に取り付ける複数個のスパークプラグのうち
少なくとも１つのものに検出用電圧を印加し、その検出
用電圧の印加により電極間に発生するイオン電流の情報
又は該イオン電流のレベルを反映した情報を検出するこ
とにより、複点火型気筒の燃焼状態を判別する燃焼状態
判別機構を設けることが可能である。このようにするこ
とで、複数個のスパークプラグの１つを利用して、ノッ
キング発生や失火、あるいはスパークプラグの汚損等を
検出でき、ひいてはこれらを別途検出するためのセンサ
類が不要となるため、内燃機関の制御電装装置部分の構
造を簡略化することができる。また、リーンバーンエン
ジンの場合には、燃焼状態を検出してリーンバーン燃焼
状態を維持するための制御にその情報をフィードバック
することも可能となる。検出用電圧は、スパークプラグ
に対し中心電極側が正となる極性で印加することが、安
定なイオン電流を発生する上で有利である。
【００３９】燃焼状態検出・判別に使用するスパークプ
ラグは、上記検出をそれほど頻繁に行う必要がない場合
には、検出の要請があった場合にのみイオン電流の検出
を行い、常時は火花放電を行うようにしておくこともで
きる。これにより、着火性向上にも寄与し、気筒に取り
付けられたスパークプラグの、より有効な活用を図るこ
とができる。この場合、上記のようにイオン電流は正極
性のほうが安定的に発生できるから、望ましくは火花清
浄性の正極性スパークプラグに燃焼状態検出・判別の役
割を兼用させるのがよい。
ラグは、上記検出をそれほど頻繁に行う必要がない場合
には、検出の要請があった場合にのみイオン電流の検出
を行い、常時は火花放電を行うようにしておくこともで
きる。これにより、着火性向上にも寄与し、気筒に取り
付けられたスパークプラグの、より有効な活用を図るこ
とができる。この場合、上記のようにイオン電流は正極
性のほうが安定的に発生できるから、望ましくは火花清
浄性の正極性スパークプラグに燃焼状態検出・判別の役
割を兼用させるのがよい。
【００４０】上記の機能は、具体的には、各スパークプ
ラグを個別のイグニッションコイルにより独立制御す
る、図７のようなタイプの点火システム１００に付加す
るすることが望ましい。この場合、図１０に示す点火シ
ステム１５０のように、正極性スパークプラグＡ側に
は、検出用電圧の印加とイオン電流の検出のために、イ
オン電流検出回路７０を新たに追加する必要がある。こ
のイオン電流検出回路７０は燃焼状態判別機構の要部を
なすものであり、図１１に示すように、昇圧コイル部１
３１と電流波形処理回路１３４とを含んで構成されてい
る。
ラグを個別のイグニッションコイルにより独立制御す
る、図７のようなタイプの点火システム１００に付加す
るすることが望ましい。この場合、図１０に示す点火シ
ステム１５０のように、正極性スパークプラグＡ側に
は、検出用電圧の印加とイオン電流の検出のために、イ
オン電流検出回路７０を新たに追加する必要がある。こ
のイオン電流検出回路７０は燃焼状態判別機構の要部を
なすものであり、図１１に示すように、昇圧コイル部１
３１と電流波形処理回路１３４とを含んで構成されてい
る。
【００４１】以下、図１０も参照して説明すれば、昇圧
コイル部１３１はイグニッションコイルと類似の構造を
有しており、一次コイル１３１ａの一端がバッテリー１
５からの電力供給を受けるとともに、他端側がスイッチ
ング素子としてのトランジスタ１３２を介して接地され
る。また、二次コイル１３１ｂは、正極性側イグニッシ
ョンコイル１８’の二次コイル１１の、正極性スパーク
プラグＡに接続されていない側の端子に一端が接続さ
れ、他端が接地されている。そして、ＥＣＵ１３からの
リセット信号によりトランジスタ１３２をオン・オフさ
せ、一次コイル１３１ａの通電・遮断を行うことにより
二次コイル１３２ｂには検出用電圧が発生し、イグニッ
ションコイル１８′の二次コイル１１を介してスパーク
プラグＡに出力される。一方、これによってスパークプ
ラグＡに発生したイオン電流は、二次コイル１３１ｂの
出力路から分岐する径路上に設けられた電流波形処理回
路１３４に入力され、そこで波形整形及びデジタル波形
信号への変換が行われてＥＣＵ１３へイオン電流波形信
号として出力される。なお、１３３は、イオン電流出力
が二次コイル１３１ｂ側へ逆流することを阻止するダイ
オードである。
コイル部１３１はイグニッションコイルと類似の構造を
有しており、一次コイル１３１ａの一端がバッテリー１
５からの電力供給を受けるとともに、他端側がスイッチ
ング素子としてのトランジスタ１３２を介して接地され
る。また、二次コイル１３１ｂは、正極性側イグニッシ
ョンコイル１８’の二次コイル１１の、正極性スパーク
プラグＡに接続されていない側の端子に一端が接続さ
れ、他端が接地されている。そして、ＥＣＵ１３からの
リセット信号によりトランジスタ１３２をオン・オフさ
せ、一次コイル１３１ａの通電・遮断を行うことにより
二次コイル１３２ｂには検出用電圧が発生し、イグニッ
ションコイル１８′の二次コイル１１を介してスパーク
プラグＡに出力される。一方、これによってスパークプ
ラグＡに発生したイオン電流は、二次コイル１３１ｂの
出力路から分岐する径路上に設けられた電流波形処理回
路１３４に入力され、そこで波形整形及びデジタル波形
信号への変換が行われてＥＣＵ１３へイオン電流波形信
号として出力される。なお、１３３は、イオン電流出力
が二次コイル１３１ｂ側へ逆流することを阻止するダイ
オードである。
【００４２】ＥＣＵ１３は、火花放電させるための指令
をポートＩＧ２より出力することにより、イグナイタ１
２を介して各気筒の負極性スパークプラグＢを火花放電
させる。一方、正極性スパークプラグＡに対しては、常
時は指令をポートＩＧ１より出力することにより、イグ
ナイタ１２を介してこれを正極性にて火花放電させる
が、予め定められた検出タイミングが到来すれば、ポー
トＩＧＡからの火花放電の指令を中止し（すなわち、１
サイクル分は火花放電を行わない）、代わってイオン電
流検出回路７０にリセット信号を送る。イオン電流検出
回路７０はこれを受けて正極性スパークプラグＡに検出
用電圧を印加するとともにイオン電流の検出を行い、そ
の波形信号を電流波形処理回路１３４を介してＥＣＵ１
３に返す。ＥＣＵ１３はこれを解析することにより、各
種の検出を行うことができる。
をポートＩＧ２より出力することにより、イグナイタ１
２を介して各気筒の負極性スパークプラグＢを火花放電
させる。一方、正極性スパークプラグＡに対しては、常
時は指令をポートＩＧ１より出力することにより、イグ
ナイタ１２を介してこれを正極性にて火花放電させる
が、予め定められた検出タイミングが到来すれば、ポー
トＩＧＡからの火花放電の指令を中止し（すなわち、１
サイクル分は火花放電を行わない）、代わってイオン電
流検出回路７０にリセット信号を送る。イオン電流検出
回路７０はこれを受けて正極性スパークプラグＡに検出
用電圧を印加するとともにイオン電流の検出を行い、そ
の波形信号を電流波形処理回路１３４を介してＥＣＵ１
３に返す。ＥＣＵ１３はこれを解析することにより、各
種の検出を行うことができる。
【００４３】なお、火花清浄性スパークプラグのうちイ
オン電流発生にも適した構造のものとして、図２のセミ
沿面型スパークプラグ４や、図１２に示すような間欠沿
面型スパークプラグ６４を使用することができる。これ
らのスパークプラグでは接地電極２４の先端面が中心電
極２２に側面に対向していることから、電極面積を広く
取れ、イオン電流の波形信号検出の感度向上を図ること
ができる。図１２の間欠沿面型スパークプラグ６４は、
絶縁体２３の先端部が、中心電極２２の先端突出部外周
面と、接地電極２４の先端面との間に入り込まない形と
なっている。中心電極２２の先端部は縮径され、その先
端面には貴金属発火部２５が接合されている。そして、
その第一ギャップｇ１の間隔に対し、絶縁体２３の先端
面と、接地電極２４の端面後方側の縁２４ｆとの距離が
小さく設定されている。すなわち、中心電極２２の先端
突出部が、絶縁体２３から突出して配置されるととも
に、その絶縁体２３の外側を覆う形で筒状の主体金具２
７が設けられている。接地電極２４は、基端側が主体金
具２７の端部に接合される一方、先端側は中心電極２２
側に曲げ返され、その端面が、中心電極２２の先端突出
部の側面と対向するように配置されて第一ギャップｇ１
を形成する一方、接地電極２４の先端部の内側面が、絶
縁体２３の先端面と対向して第一ギャップｇ１よりも小
さい第二ギャップｇ２を形成している。これにより、絶
縁体２３の汚損が進行した場合に限って第二ギャップｇ
２で火花放電し、汚損状態が解消される。なお、このよ
うな間欠沿面型スパークプラグ６４は、特にイオン電流
検出を目的としない図１の点火システム１等において
も、火花清浄性スパークプラグとして使用できる。
オン電流発生にも適した構造のものとして、図２のセミ
沿面型スパークプラグ４や、図１２に示すような間欠沿
面型スパークプラグ６４を使用することができる。これ
らのスパークプラグでは接地電極２４の先端面が中心電
極２２に側面に対向していることから、電極面積を広く
取れ、イオン電流の波形信号検出の感度向上を図ること
ができる。図１２の間欠沿面型スパークプラグ６４は、
絶縁体２３の先端部が、中心電極２２の先端突出部外周
面と、接地電極２４の先端面との間に入り込まない形と
なっている。中心電極２２の先端部は縮径され、その先
端面には貴金属発火部２５が接合されている。そして、
その第一ギャップｇ１の間隔に対し、絶縁体２３の先端
面と、接地電極２４の端面後方側の縁２４ｆとの距離が
小さく設定されている。すなわち、中心電極２２の先端
突出部が、絶縁体２３から突出して配置されるととも
に、その絶縁体２３の外側を覆う形で筒状の主体金具２
７が設けられている。接地電極２４は、基端側が主体金
具２７の端部に接合される一方、先端側は中心電極２２
側に曲げ返され、その端面が、中心電極２２の先端突出
部の側面と対向するように配置されて第一ギャップｇ１
を形成する一方、接地電極２４の先端部の内側面が、絶
縁体２３の先端面と対向して第一ギャップｇ１よりも小
さい第二ギャップｇ２を形成している。これにより、絶
縁体２３の汚損が進行した場合に限って第二ギャップｇ
２で火花放電し、汚損状態が解消される。なお、このよ
うな間欠沿面型スパークプラグ６４は、特にイオン電流
検出を目的としない図１の点火システム１等において
も、火花清浄性スパークプラグとして使用できる。
【００４４】図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、負
極性スパークプラグＢ（５）が火花放電する際に、正極
性スパークプラグとしての間欠沿面型スパークプラグ６
４にイオン電流を検出させるようにしておくと、混合ガ
スへの着火・燃焼により、検出されるイオン電流波形に
その燃焼状態が反映される。（ｃ）は正常時の波形であ
り、燃焼・爆発による衝撃波に対応したピークが生じて
いる。他方、ノッキングが発生すると（ｄ）のように波
形に乱れが生ずる。一方、失火した場合は、（ｅ）のよ
うに明確なピークが現れなくなり、燻り等の汚損が生じ
た場合は、（ｆ）のように、正常なイオン電流が発生し
なくなるので、信号レベルのシフトや乱れ等が現れる。
いずれにしろ、この検出時には、正極性スパークプラグ
は自らは火花放電することなくイオン電流の発生にいわ
ば専念する形となるので、波形検出精度ひいてはそのフ
ィードバックを受けて行われるエンジン制御の精度を飛
躍的に高めることができる。
極性スパークプラグＢ（５）が火花放電する際に、正極
性スパークプラグとしての間欠沿面型スパークプラグ６
４にイオン電流を検出させるようにしておくと、混合ガ
スへの着火・燃焼により、検出されるイオン電流波形に
その燃焼状態が反映される。（ｃ）は正常時の波形であ
り、燃焼・爆発による衝撃波に対応したピークが生じて
いる。他方、ノッキングが発生すると（ｄ）のように波
形に乱れが生ずる。一方、失火した場合は、（ｅ）のよ
うに明確なピークが現れなくなり、燻り等の汚損が生じ
た場合は、（ｆ）のように、正常なイオン電流が発生し
なくなるので、信号レベルのシフトや乱れ等が現れる。
いずれにしろ、この検出時には、正極性スパークプラグ
は自らは火花放電することなくイオン電流の発生にいわ
ば専念する形となるので、波形検出精度ひいてはそのフ
ィードバックを受けて行われるエンジン制御の精度を飛
躍的に高めることができる。
【００４５】なお、図１５及び図１６は、本発明に適用
可能な火花清浄性スパークプラグの別の例をいくつか示
すものである（図２あるいは図１２と共通部には同一の
符号を付与している）。図１５（ａ）はセミ沿面型スパ
ークプラグ１０４であり、中心電極２２の先端部を絶縁
体２３から突出させた例である。同図（ｂ）は、中心電
極２２の先端部を縮径させない間欠沿面型スパークプラ
グ１６４である。同図（ｃ）は、中心電極２２の先端突
出部の外周面部に帯状の貴金属発火部１２５を巻きつけ
る形で溶接形成した間欠沿面型スパークプラグ２６４で
ある。さらに図１６は、火花清浄性スパークプラグとし
て構成された平行対向型スパークプラグ６５である。絶
縁体３３の貫通孔ｈの先端を縮径して縮径部２ｈ’を作
り、ここに先端部３２aを対応する形状に縮径した中心
電極３２を嵌め込むことにより、中心電極３２の先端面
を絶縁体３３の先端面と略面一に構成している。接地電
極３４との間の火花は、例えば中心電極３２側を正とし
て放電を行うと、中心電極３２の先端面側にてやや広が
る形となり、周囲の絶縁体３３の表面汚損状態を解消す
ることができる。
可能な火花清浄性スパークプラグの別の例をいくつか示
すものである（図２あるいは図１２と共通部には同一の
符号を付与している）。図１５（ａ）はセミ沿面型スパ
ークプラグ１０４であり、中心電極２２の先端部を絶縁
体２３から突出させた例である。同図（ｂ）は、中心電
極２２の先端部を縮径させない間欠沿面型スパークプラ
グ１６４である。同図（ｃ）は、中心電極２２の先端突
出部の外周面部に帯状の貴金属発火部１２５を巻きつけ
る形で溶接形成した間欠沿面型スパークプラグ２６４で
ある。さらに図１６は、火花清浄性スパークプラグとし
て構成された平行対向型スパークプラグ６５である。絶
縁体３３の貫通孔ｈの先端を縮径して縮径部２ｈ’を作
り、ここに先端部３２aを対応する形状に縮径した中心
電極３２を嵌め込むことにより、中心電極３２の先端面
を絶縁体３３の先端面と略面一に構成している。接地電
極３４との間の火花は、例えば中心電極３２側を正とし
て放電を行うと、中心電極３２の先端面側にてやや広が
る形となり、周囲の絶縁体３３の表面汚損状態を解消す
ることができる。
【図１】本発明の内燃機関用点火システムの一例を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図２】図１の点火システムに使用する正極性スパーク
プラグ及び負極性スパークプラグの要部を示す縦断面
図。
プラグ及び負極性スパークプラグの要部を示す縦断面
図。
【図３】図１の点火システムにおける気筒及びスパーク
プラグの作動説明図。
プラグの作動説明図。
【図４】図１の点火システムにおける各スパークプラグ
の作動状況を示すタイミングチャート。
の作動状況を示すタイミングチャート。
【図５】正極性スパークプラグ及び負極性スパークプラ
グを互いにずれたタイミングで飛火させる場合の気筒及
びスパークプラグの作動説明図。
グを互いにずれたタイミングで飛火させる場合の気筒及
びスパークプラグの作動説明図。
【図６】図５に対応する各スパークプラグの作動状況を
示すタイミングチャート。
示すタイミングチャート。
【図７】正極性スパークプラグ及び負極性スパークプラ
グに対して個別にイグニッションコイルを設ける点火シ
ステムの一例を示すブロック図。
グに対して個別にイグニッションコイルを設ける点火シ
ステムの一例を示すブロック図。
【図８】図７の点火システムにおける気筒及びスパーク
プラグの作動説明図。
プラグの作動説明図。
【図９】図８に対応する各スパークプラグの作動状況を
示すタイミングチャート。
示すタイミングチャート。
【図１０】正極性スパークプラグにイオン電流通電を可
能とした点火システムの要部を示すブロック図。
能とした点火システムの要部を示すブロック図。
【図１１】そのイオン電流発生・検出回路の一例を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図１２】間欠沿面型スパークプラグの一例を示す要部
縦断面図。
縦断面図。
【図１３】間欠沿面型スパークプラグをイオン電流発生
源として用いることにより、気筒内の燃焼状態を検出・
判別する機構を、そのイオン電流波形のいくつかの例と
ともに示す模式図。
源として用いることにより、気筒内の燃焼状態を検出・
判別する機構を、そのイオン電流波形のいくつかの例と
ともに示す模式図。
【図１４】同一の気筒に取り付けられた正極性スパーク
プラグ及び負極性スパークプラグを、共通のイグニッシ
ョンコイルに取り付けた点火システムの一例を示すブロ
ック図。
プラグ及び負極性スパークプラグを、共通のイグニッシ
ョンコイルに取り付けた点火システムの一例を示すブロ
ック図。
【図１５】火花清浄性スパークプラグのいくつかの変形
例を示す要部縦断面図。
例を示す要部縦断面図。
【図１６】火花清浄性スパークプラグの別の変形例を示
す要部縦断面図。
す要部縦断面図。
１，１００，１５０，２００ 内燃機関用点火システム
２Ａ，２Ｂ 気筒（複点火型気筒；第一気筒）
３Ａ，３Ｂ 気筒（複点火型気筒；第二気筒）
４ スパークプラグＡ（火花清浄性スパークプラグ；セ
ミ沿面型スパークプラグ；正極性スパークプラグ） ５ スパークプラグB（平行対向型スパークプラグ；負
極性スパークプラグ） ６ ダイオード ７ ダイオード ８Ａ，８Ｂ，８ 第一イグニッションコイル（放電用高
電圧印加手段） ９Ａ，９Ｂ，９ 第二イグニッションコイル（放電用高
電圧印加手段） １０ 一次コイル １１ 二次コイル １２ イグナイタ（放電用高電圧印加手段） １３ 制御ユニット（ＥＣＵ；放電用高電圧印加手段） １４ バッテリー １５ イグニッションスイッチ １７ 負極側イグニッションコイル １８，１８’ 正極側イグニッションコイル ２２，３２ 中心電極 ２３，３３ 絶縁体 ２４，３４ 接地電極 ２５，３５，３６ 貴金属発火部 ｇ，ｇ１，ｇ２ 火花放電ギャップ ２６，３６ 取付ねじ部 ２７，３７ 主体金具 ５１ 気筒（複点火型気筒） ５２ ピストン ５３ 燃焼室 ５４ 吸気バルブ ＭＧ 混合ガス ５５ 排気バルブ ＥＧ 排気ガス ６４ スパークプラグＡ（火花清浄性スパークプラグ；
間欠沿面型スパークプラグ；正極性スパークプラグ） １０４ セミ沿面型スパークプラグ（火花清浄性スパー
クプラグ） １６４ 間欠沿面型スパークプラグ（火花清浄性スパー
クプラグ） ２６４ 間欠沿面型スパークプラグ（火花清浄性スパー
クプラグ）
ミ沿面型スパークプラグ；正極性スパークプラグ） ５ スパークプラグB（平行対向型スパークプラグ；負
極性スパークプラグ） ６ ダイオード ７ ダイオード ８Ａ，８Ｂ，８ 第一イグニッションコイル（放電用高
電圧印加手段） ９Ａ，９Ｂ，９ 第二イグニッションコイル（放電用高
電圧印加手段） １０ 一次コイル １１ 二次コイル １２ イグナイタ（放電用高電圧印加手段） １３ 制御ユニット（ＥＣＵ；放電用高電圧印加手段） １４ バッテリー １５ イグニッションスイッチ １７ 負極側イグニッションコイル １８，１８’ 正極側イグニッションコイル ２２，３２ 中心電極 ２３，３３ 絶縁体 ２４，３４ 接地電極 ２５，３５，３６ 貴金属発火部 ｇ，ｇ１，ｇ２ 火花放電ギャップ ２６，３６ 取付ねじ部 ２７，３７ 主体金具 ５１ 気筒（複点火型気筒） ５２ ピストン ５３ 燃焼室 ５４ 吸気バルブ ＭＧ 混合ガス ５５ 排気バルブ ＥＧ 排気ガス ６４ スパークプラグＡ（火花清浄性スパークプラグ；
間欠沿面型スパークプラグ；正極性スパークプラグ） １０４ セミ沿面型スパークプラグ（火花清浄性スパー
クプラグ） １６４ 間欠沿面型スパークプラグ（火花清浄性スパー
クプラグ） ２６４ 間欠沿面型スパークプラグ（火花清浄性スパー
クプラグ）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０２Ｐ 17/12 Ｈ０１Ｔ 13/14
Ｈ０１Ｔ 13/08 13/52
13/14 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ａ
13/52 17/00 Ｅ
(56)参考文献 特開 平８−4641（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−135229（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−60081（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−33857（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−221257（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−173558（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−140478（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−330782（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02P 15/00 - 15/08
F02P 5/15
F02P 17/12
H01T 13/08
H01T 13/14
H01T 13/52
Claims (14)
- 【請求項１】 着火源としてのスパークプラグを複数個
取り付けて使用する複点火型気筒よりなる内燃機関の点
火システムであって、その複点火型気筒に取り付ける複
数個のスパークプラグのうち少なくとも１つのものを、
火花放電ギャップに臨む絶縁体表面の汚損付着物を放電
火花により除去可能とした火花清浄性スパークプラグに
て構成し、また、前記スパークプラグの中心電極と接地
電極との間に放電用高電圧を印加する放電用高電圧印加
手段を設け、 前記複点火型気筒のすべてにおいて、同じ複点火型気筒
に取り付けられた複数のスパークプラグのうち前記火花
清浄性スパークプラグは、前記放電用高電圧印加手段に
より中心電極側が正となる極性で前記放電用高電圧が印
加される正極性スパークプラグとされ、前記火花清浄性
スパークプラグ以外のものは、前記放電用高電圧印加手
段により、中心電極側が負となる極性で前記放電用高電
圧が印加される負極性スパークプラグとされる ことを特
徴とする内燃機関用点火システム。 - 【請求項２】 前記火花清浄性スパークプラグは、 中心電極と、 その中心電極の先端部を自身の先端面に露出させる形に
て、該中心電極の外側に配置される絶縁体と、 前記中心電極の先端部との間に火花放電ギャップを形成
するとともに、当該火花放電ギャップにて前記絶縁体の
先端部表面に沿う沿面火花放電が可能となるように前記
絶縁体先端部及び中心電極先端部との間の位置関係が定
められた接地電極と、 を備えた沿面放電型スパークプラグとして構成される請
求項１記載の内燃機関用点火システム。 - 【請求項３】 前記火花清浄性スパークプラグは、該ス
パークプラグを前記気筒に取り付けるための取付ねじ部
の呼びがＭ１２及びＭ１０のいずれかである請求項２記
載の内燃機関用点火システム。 - 【請求項４】 前記負極性スパークプラグとして、中心
電極の先端面に接地電極の側面を対向させた平行対向型
スパークプラグが使用される請求項１ないし ３のいずれ
か１項に記載の内燃機関用点火システム。 - 【請求項５】 前記放電用高電圧印加手段は、前記複点
火型気筒に取り付けられた複数のスパークプラグの少な
くとも２以上のものに対し、混合ガスへ着火する火花放
電のための高電圧（以下、放電用高電圧という）を互い
にずれたタイミングにて印加するものである請求項１な
いし４のいずれか１項に記載の内燃機関用点火システ
ム。 - 【請求項６】 前記複点火型気筒には、中心電極側が正
となる極性で放電用高電圧が印加される正極性スパーク
プラグと、同じく負となる極性で放電用高電圧が印加さ
れる負極性スパークプラグとが取り付けられ、前記放電
用高電圧印加手段は、正極性スパークプラグの方が先に
飛火するように、それらスパークプラグに対し前記放電
用高電圧を互いにずれたタイミングにて印加する請求項
５記載の内燃機関用点火システム。 - 【請求項７】 前記複点火型気筒は４サイクル気筒であ
り、前記放電用高電圧印加手段は、前記４サイクル気筒
に取り付けられた１対のスパークプラグに対し混合ガス
への点火のために、上死点到達タイミングを挟んで、一
方のものが圧縮行程側にて飛火し、他方のものが膨張行
程側にて飛火するように、前記放電用高電圧を印加する
請求項６記載の内燃機関用点火システム。 - 【請求項８】 前記放電用高電圧印加手段のイグニッシ
ョンコイルは、二次コイルの正極側が前記正極性スパー
クプラグに接続され、同じ二次コイルの負極側が負極性
スパークプラグに接続されてなる請求項１ないし７のい
ずれか１項に記載の内燃機関用点火システム。 - 【請求項９】 前記複点火型気筒を複数含んで構成され
た多気筒型内燃機関の点火システムとして構成され、 前記放電用高電圧印加手段は、前記放電用高電圧の発生
手段として、 二次コイルの正極側が前記複点火型気筒の一つのもの
（以下、第一気筒という）の正極性スパークプラグに接
続され、同じく負極側が前記複点火型気筒の他のもの
（以下、第二気筒という）の負極性スパークプラグに接
続される第一イグニッションコイルと、 二次コイルの正極側が前記第二気筒の正極性スパークプ
ラグに接続され、同じ く負極側が前記第一気筒の負極性
スパークプラグに接続される第二イグニッションコイル
とを備える請求項８記載の内燃機関用点火システム。 - 【請求項１０】 前記第一気筒と前記第二気筒とは、２
サイクル分の位相差をもって同期作動する４サイクル気
筒であり、前記第一及び第二イグニッションコイルは、
前記第一気筒及び前記第二気筒の一方のものにおいて、
これに取り付けられたスパークプラグに対し点火のため
に飛火させると同時に、他方の気筒においては、これに
取り付けられたスパークプラグに対し点火時期から略２
サイクル隔たった位相にて飛火させる請求項９記載の内
燃機関用点火システム。 - 【請求項１１】 中心電極側が正となる極性で放電用高
電圧が印加される正極性スパークプラグと、同じく負と
なる極性で放電用高電圧が印加される負極性スパークプ
ラグとが取り付けられた複点火型気筒を複数含んで構成
された多気筒型内燃機関の点火システムとして構成さ
れ、 前記放電用高電圧印加手段は、前記放電用高電圧の発生
手段として各複点火型気筒毎に、二次コイルの正極側が
正極性スパークプラグに接続された正極側イグニッショ
ンコイルと、同じく負極側が負極性スパークプラグに接
続される負極側イグニッションコイルとが個別に設けら
れている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の内燃
機関用点火システム。 - 【請求項１２】 前記正極性スパークプラグと前記負極
性スパークプラグとは、各複点火型気筒において点火時
期においてのみ飛火する請求項１１記載の内燃機関用点
火システム。 - 【請求項１３】 前記複点火型気筒に取り付ける複数個
のスパークプラグのうち少なくとも１つのものに検出用
電圧を印加し、その検出用電圧の印加により前記電極間
に発生するイオン電流の情報又は該イオン電流のレベル
を反映した情報を検出することにより、前記複点火型気
筒の燃焼状態を判別する燃焼状態判別機構を備えた請求
項１ないし１２のいずれかに記載の内燃機関用点火シス
テム。 - 【請求項１４】 前記検出用電圧は、前記スパークプラ
グに対し中心電極側が正となる極性で印加される請求項
１３記載の内燃機関用点火システム。
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