JP4970458B2 - 自動車の内燃機関用スパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、基本的に全体に細長い形状の自動車の内燃機関用スパークプラグに関し、このスパークプラグは、
− ２つの同軸電極、すなわち中央電極と呼ばれる、軸を有する内部電極と、中央電極を囲む、本体と呼ばれる外部電極と、
− 中央電極と本体の間に設けられ、環状の肩部を有する、絶縁体と呼ばれる環状の電気的絶縁ブロックと
を備える。

プラズマを生成するプラグは高周波のマルチスパーク点火システムであり、これにより被制御点火エンジンに高品質の点火状態を得ると同時に、特に希薄混合気に関する汚染排気量を低減することができる。一方、これらのプラグは特に低温時に汚染にさらされる。

すべてのプラグと同様に、上記プラグは熱領域によって分類される。この熱領域は、エンジン動作の所定の瞬間におけるプラグの熱挙動を考慮する。これにより特に、いかなる過早点火も起こさずに、熱分解により汚染を取り除くのに十分な高さの温度に耐えるプラグの能力が示される。

仏国特許出願公開第２８５９８３０号、第２８５９８６９号及び第２８５９８３１号には、温度が汚染を防ぐのに十分な速さで上昇しないためコールドプラグと呼ばれるマルチスパークプラグが記載されている。上記プラグには実際、絶縁体上に炭素の堆積物の蓄積が見られ、これにより中央電極の先端部と本体の間に必要な絶縁効果が大幅に低減する。絶縁効果が十分でないために、プラグの高電圧供給が不足し、スパークによって生成される必要なフラッシュオーバーを発生させることができない。

特に低温時に、燃焼室の環境に曝されたプラグの絶縁体上における炭素を含む堆積物の形成を防ぐには、絶縁体の温度を上昇させて、熱分解現象による堆積物の破壊を促進する試みを実施することができ、この効果は、絶縁体の熱抵抗を含む、プラグ組立体の熱抵抗に左右される。
絶縁体の温度を上げるために通常用いられる手法は、プラグの動作温度が高くなりすぎるとプラグの過早点火が発生することにより制限される。

これらの不利な点を克服するため、本発明の目的は、エンジンがまだ冷たいときにプラグが非常に熱くなり、エンジンが熱い時にプラグの温度がなまぬるくなるように、マルチスパークプラグの熱領域を調節することである。

本発明の目的は、絶縁体の表面温度を上げると同時に、絶縁体の電気的絶縁特性を保つことである。
このため本発明は、絶縁体が環状の溝を備えることを特徴とする、上述したタイプのプラグを提供する。

本発明の他の特徴によれば、溝は肩部に位置している。
本発明の他の特徴によれば、溝は長方形の断面を有する。
本発明の他の特徴によれば、溝は三角形の断面を有する。

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図を参照して実施形態の説明を読むことにより、明らかとなる。
同等の又は同様の要素は、同じ参照番号で示されている。

図１、２及び３に示すように、マルチスパークプラグ１は、２つの同軸のプラズマ生成電極を備える。本体２と呼ばれる外部電極はアース接続される。外部電極は、中央電極３と呼ばれる内部電極を取り囲み、内部電極は基本的に円筒形で回転軸Ｄを有し、高圧電極として作用する。電極２と３の材料は、ニッケル合金などの導電性材料から選択される。

絶縁体４と呼ばれる電気的絶縁ブロックは、本体２と中央電極３との間に設けられる。本体２は、プラグ１を搭載する内燃機関のシリンダーヘッドに最も近い本体２の下部の外層に、プラグ１をシリンダーヘッド内の所定の位置に保持してシリンダーヘッドに固定する適切な手段（非限定的な例として、図１に示すようなネジなど）を有する。絶縁材料はセラミックから選択してもよい。

絶縁体４は、本体２の円形の外表面６全体に亘る環状の肩部５を有する。肩部５はガス状混合物を通って中央電極３と本体の間の距離を延ばし、中央電極３と本体２との間にアークが生成されるのを防止する。

本発明の実施形態に関わらず、肩部５は環状の溝８を含む。
第１の実施形態によれば、図２に示すように、環状の溝８は長方形の断面を有する。
第２の実施形態によれば、図３に示すように、環状の溝８が三角形の断面を有する。

このようにして絶縁体の中央に熱抵抗が発生し、これにより絶縁体４の表面温度が上昇する。この溝８の寸法は、表面温度が上昇しないという結果をもたらす可能性を排除するため、溝が閉鎖できないように計算される。

溝８は２つのパラメータ、すなわち高さｈと深さｐを有する。
高さｈにより、絶縁体４の内部に熱源が付加される。高さｈは、絶縁体に流入する熱流量分布を変える集熱面積によって変動する。

溝８の深さｐにより、システムの熱抵抗を調節することが可能になる。実際に（軸Ｄに沿った）軸方向の熱伝導率が変化することにより、軸方向の温度勾配、よって温度分布を変えることができる。

溝８の形状が図２及び３に示されているが、本発明はこれに限定されず、絶縁体の表面温度を上げるために他の形状を選択することができる。

溝８により絶縁体４が制限されるため、絶縁体４の軸方向の熱伝導率が低減される。これに加えて溝８により、絶縁体４の露出部が少容量だけ大きくなる。この領域は全体がプラグにより生成された火炎にさらされるため、火炎から絶縁体４に運ばれる熱流量が増大し、従って絶縁体４が更に加熱される。溝８は従って、煤の堆積を防止するものではないが、絶縁体の温度を上昇させることにより熱分解による煤の除去を可能にする。

従来技術に既知のマルチスパークプラグの片側断面図である。 本発明の第１実施形態によるマルチスパークプラグの片側断面図である。 本発明の第２実施形態によるマルチスパークプラグの片側断面図である。

Claims (4)

1. 基本的に全体が細長い形状の、自動車の内燃機関用のスパークプラグ（１）であって、
   − 中央電極（３）と呼ばれ、軸（Ｄ）を有する内部電極と、中央電極（３）を囲む、本体（２）と呼ばれる外部電極とから構成される２つの同軸電極、及び
   − 絶縁体（４）と呼ばれる電気的絶縁ブロックであって、中央電極（３）と本体（２）の間に設けられ、環状の肩部（５）を有する環状のブロックを備え、
   絶縁体（４）が、肩部（５）に位置する環状の溝（８）を備え、
   絶縁体（４）の熱抵抗が、溝（８）のサイズを変更することにより調整されることを特徴とする、スパークプラグ。
2. 溝（８）が絶縁体（４）内部の熱抵抗であることを特徴とする、請求項１に記載のスパークプラグ（１）。
3. 溝（８）が長方形の断面を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のスパークプラグ（１）。
4. 溝（８）が三角形の断面を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のスパークプラグ（１）。

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