JP6425236B1 - 多点点火装置及び多点点火エンジン - Google Patents

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【課題】温度が上昇して電極保持部に周囲から圧縮力が作用しても影響のない多点点火装置を提供する。
【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装置100は、内周が燃焼室4に臨むように環状に形成される絶縁部材12と、絶縁部材12を内周に保持する穴部10aを有する本体部10と、絶縁部材12に保持され、燃焼室4内の周方向に配置される複数の点火ギャップ17を形成する複数の電極14と、を備え、絶縁部材12は、周の一部にスリット12aを有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、複数の点火ギャップを有する多点点火装置及び多点点火装置を備える多点点火エンジンに関する。
特許文献1には、燃焼室の外周側に環状の点火装置を備える内燃機関が開示されている。点火装置は、環状の本体部と、複数の点火ギャップを形成する中心電極部材と導電部とアースと、を有している。
特開2009−047057号公報
しかしながら、特許文献1の内燃機関では、点火装置は、本体部の外周がシリンダヘッド及びシリンダブロックによって保持される。本体部はセラミックス等の絶縁材料からなり、シリンダヘッド及びシリンダブロックはアルミニウム合金や鋳鉄等の金属材料からなる。そのため、内燃機関の温度が上昇すると、シリンダヘッド及びシリンダブロックと本体部との熱膨張率の違いに起因して、点火装置に周囲から圧縮力が作用するおそれがある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、温度が上昇して電極保持部に周囲から圧縮力が作用しても影響のない多点点火装置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装置は、内周が前記燃焼室に臨むように環状に形成される電極保持部と、前記電極保持部を内周に保持する穴部を有する本体部と、前記電極保持部に保持され、前記燃焼室内の周方向に配置される複数の点火ギャップを形成する複数の電極と、を備え、前記電極保持部は、周の一部が切断されて形成されるスリットを有するC字状に形成される。
本発明の他の態様によれば、上記多点点火装置を備える多点点火エンジンが提供される。
これらの態様では、電極保持部には、周の一部にスリットが設けられる。そのため、多点点火装置の温度が上昇して、本体部から電極保持部に圧縮力が作用しても、スリットが狭まることで圧縮力を吸収することができる。したがって、温度が上昇して電極保持部に周囲から圧縮力が作用しても影響のない多点点火装置を提供することができる。
図1は、本発明の実施形態に係る多点点火装置のエンジンへの取り付け状態を説明する側面の断面図である。 図2は、本発明の実施形態に係る多点点火装置の平面図であり、本体部の上面に設けられるガスケットを想像線で示す図である。 図3は、図1におけるIII−III断面図である。 図4は、図2におけるIV−IV断面図であり、多点点火装置とガスケットとをエンジンに取り付ける前の状態を示す図である。 図5は、図4において多点点火装置とガスケットとをエンジンに取り付けた状態を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る多点点火装置100、及び多点点火装置100を備える多点点火エンジン(以下、単に「エンジン」と称する。)1について説明する。
まず、主に図1を参照して、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と、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と、点火プラグ7と、シリンダブロック2とシリンダヘッド3との間に設けられる多点点火装置100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。燃焼室4には、一対の吸気バルブ8が開閉する吸気ポート(図示省略)と一対の排気バルブ9が開閉する排気ポート(図示省略)とが接続される。
点火プラグ7は、燃焼室4の上部に配設される。点火プラグ7は、燃焼室4を平面視したときに略中心に位置するように設けられる(図2参照)。エンジン1は、燃焼室4内で圧縮された混合気に多点点火装置100と点火プラグ7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では、燃焼室4内で圧縮された混合気に多点点火装置100と点火プラグ7とで点火を行う。具体的には、イグニッションコイル(図示省略)からの点火電流を入力端子22(図2参照)から入力し、多点点火装置100の複数の点火ギャップ17と点火プラグ7の点火ギャップ7bとに火花を発生させる。
このように、エンジン1では、点火プラグ7に加えて多点点火装置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。
次に、図1から図5を参照して、多点点火装置100の構成について説明する。
図1及び図2に示すように、多点点火装置100は、本体部10と、電極保持部としての絶縁部材12と、複数の電極14と、ガスケットとしての一対のメタルガスケット11と、を備える。
本体部10は、シリンダブロック2とシリンダヘッド3との間に設けられる。本体部10は、絶縁部材12を内周に保持する円形の穴部10aを有する。本体部10は、絶縁部材12の外周に設けられる。本体部10は、例えば、アルミニウム合金等の金属によって形成される。
本体部10の上下面にはメタルガスケット11が設けられる。即ち、メタルガスケット11は、本体部10とシリンダブロック2との間、及び本体部10とシリンダヘッド3との間に設けられる。メタルガスケット11を設けずに、本体部10をガスケットとして用いてもよい。
本体部10には、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、他の多点点火装置100の入力端子22又は点火プラグ7に接続される接続端子23と、が設けられる。
これにより、多点点火装置100の先に、プラグコード(図示省略)を介して他のシリンダ2aの多点点火装置100を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、一つの燃焼室4に設けられる多点点火装置100と点火プラグ7とを、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も可能である。このとき、点火プラグ7の接地電極7aがシリンダヘッド3に接触してアースとされる。
絶縁部材12は、内周が燃焼室4に臨むように環状に形成される。絶縁部材12は、例えばセラミックス等の絶縁体によって形成される。絶縁部材12は、本体部10よりも厚さ方向(中心軸方向)の寸法が小さく形成される。
図2及び図3に示すように、絶縁部材12は、後述する一対の側方電極15と複数の中間電極16とを保持する。絶縁部材12は、一対のメタルガスケット11によってフローティング支持される。この支持構造については、図4及び図5を参照しながら、後で詳細に説明する。
絶縁部材12は、周の一部が切断されて形成されるスリット12aを有する。これにより、絶縁部材12は、スリット12aが開いたC字状になるが、スリット12aは微小であるため略環状である。なお、図2及び図3では、理解を容易にするために、スリット12aの開口幅を実際よりも大きく示している。
絶縁部材12は、本体部10における穴部10aの内径よりも外径が大きく形成される。絶縁部材12は、スリット12aが狭められた状態で、本体部10に対して作用する復元力によって穴部10aに保持される。
エンジン1の温度が上昇して多点点火装置100の温度が上昇したときの熱膨張量は、絶縁部材12よりも本体部10の方が大きい。絶縁部材12には、周の一部にスリット12aが設けられる。そのため、多点点火装置100の温度が上昇して、本体部10から絶縁部材12に圧縮力が作用しても、スリット12aが吸収するので、圧縮力の絶縁部材12への影響が抑制される。したがって、温度が上昇して絶縁部材12の周囲から圧縮力が作用しても影響のない多点点火装置100を提供することができる。
スリット12aは、絶縁部材12の径方向に沿って形成される。スリット12aは、後述する隣り合う一対の側方電極15の間に位置する。
これにより、多点点火装置100の温度が上昇して、本体部10から絶縁部材12に圧縮力が作用し、スリット12aの幅が狭まっても、各点火ギャップ17の大きさが変化することはない。よって、多点点火装置100による安定した点火が可能である。
電極14は、絶縁部材12に保持され、燃焼室4内の周方向に複数の点火ギャップ17を形成する。電極14は、一対の側方電極15と、複数の中間電極16と、を有する。
一対の側方電極15は、絶縁部材12の周方向に隣り合って設けられる。側方電極15は、碍子15aを介して絶縁部材12に保持される。側方電極15は、燃焼室4の内周に沿うように、互いに反対方向に向けて形成される。
図3に示すように、碍子15aは、絶縁部材12の内周面から一部が突出すると共に、本体部10を貫通する長さに形成される。
一方の側方電極15は、絶縁部材12及び本体部10を貫通して、入力端子22まで延設される。同様に、他方の側方電極15は、絶縁部材12及び本体部10を貫通して、接続端子23まで延設される。一方の側方電極15には、入力端子22を介してイグニッションコイルからの点火電流が入力される。
図2及び図3に示すように、中間電極16は、一方の側方電極15と他方の側方電極15との間に直列に並べて設けられる。中間電極16は、隣り合う他の中間電極16との間に点火ギャップ17を各々形成する。側方電極15と隣り合う中間電極16は、側方電極15との間に点火ギャップ17を形成する。
中間電極16は、絶縁部材12から燃焼室4内に突出する。中間電極16は、絶縁部材12に保持される一対の支持部16aと、支持部16aと一体に形成されて燃焼室4内に位置する電極部16bと、を有する。
支持部16aは、基端部が絶縁部材12に保持され、先端部が燃焼室4内に突出する。
電極部16bは、支持部16aの先端部に設けられる。電極部16bは、燃焼室4の内周面に沿った円弧状に形成される。電極部16bの両端には、点火ギャップ17が形成される。
電極部16bは、その全長にわたって燃焼室4内に露出する。そのため、燃焼室4内で混合気が燃焼すると、電極部16bの全体が加熱される。よって、火炎に曝される表面積が大きいため、熱価を低くすることができる。
次に、図4及び図5を参照して、本体部10に対する絶縁部材12の支持構造について説明する。
メタルガスケット11は、本体部10と絶縁部材12との上下面に当接するように各々設けられる。メタルガスケット11は、本体部10と、絶縁部材12の本体部10に当接する外縁部と、を覆う。メタルガスケット11は、本体部10に対して絶縁部材12を中心軸方向(図5では上下方向)にフローティング支持する。
具体的には、メタルガスケット11は、平板部11aと、第1当接部11bと、第2当接部11cと、を有する。
平板部11aは、メタルガスケット11がエンジン1に組み付けられた状態(図5に示す状態)で、シリンダブロック2若しくはシリンダヘッド3に当接する。平板部11aは、メタルガスケット11とシリンダブロック2との間、及びメタルガスケット11とシリンダヘッド3との間をシールして燃焼室4の機密性を持たせる。
第1当接部11bは、本体部10の穴部10a近傍における平板部11aの一部に環状に形成される。第1当接部11bは、平板部11aから本体部10に向けて突出する。第1当接部11bは、メタルガスケット11がエンジン1に組み付けられた状態(図5に示す状態)で、本体部10に当接する。第1当接部11bは、メタルガスケット11と本体部10との間をシールして燃焼室4の機密性を持たせる。
第2当接部11cは、平板部11aの内周に環状に形成される。第2当接部11cの先端は、燃焼室4に臨む穴部11dを形成する。第2当接部11cは、平板部11aから絶縁部材12に向けて突出する。第2当接部11cは、メタルガスケット11がエンジン1に組み付けられた状態(図5に示す状態)で、絶縁部材12に当接する。第2当接部11cは、メタルガスケット11と本体部10との間をシールして燃焼室4の機密性を持たせる。
ここで、絶縁部材12は、本体部10の穴部10aに保持されて径方向の位置が規定される。しかしながら、絶縁部材12は、中心軸方向(図5に矢印で示す方向)には移動可能である。一対の第2当接部11cは、絶縁部材12を中心軸方向の両面から挟み込むように保持する。絶縁部材12は、メタルガスケット11における平板部11aに対する第2当接部11cの可撓性により、絶縁部材12の中心軸方向に移動可能なようにフローティング支持される。
よって、エンジン1の温度が上昇して多点点火装置100の温度が上昇したときに、絶縁部材12と本体部10との間の熱膨張量の違いに起因して絶縁部材12に作用する力を吸収することができる。
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
エンジン1の温度が上昇して多点点火装置100の温度が上昇したときの熱膨張量は、絶縁部材12よりも本体部10の方が大きい。絶縁部材12には、周の一部にスリット12aが設けられる。そのため、多点点火装置100の温度が上昇して、本体部10から絶縁部材12に圧縮力が作用しても、スリット12aが狭まることで圧縮力を吸収することができる。したがって、圧縮力の絶縁部材12への影響が抑制されるので、温度が上昇して絶縁部材12の周囲から圧縮力が作用しても影響のない多点点火装置100を提供することができる。
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、多点点火装置100では、本体部10は、シリンダブロック2とシリンダヘッド3との間に設けられる。これに代えて、シリンダブロック2又はシリンダヘッド3内に絶縁部材12を保持する溝を形成し、シリンダブロック2又はシリンダヘッド3を本体部としてもよい。
100 多点点火装置
1 エンジン
4 燃焼室
7b 点火ギャップ
10 本体部
10a 穴部
11 メタルガスケット(ガスケット)
12 絶縁部材(電極保持部)
12a スリット
14 電極
15 側方電極
16 中間電極
16a 支持部
16b 電極部
17 点火ギャップ

Claims (6)

  1. エンジンの燃焼室内の混合気に点火する多点点火装置であって、
    内周が前記燃焼室に臨むように環状に形成される電極保持部と、
    前記電極保持部を内周に保持する穴部を有する本体部と、
    前記電極保持部に保持され、前記燃焼室内の周方向に配置される複数の点火ギャップを形成する複数の電極と、を備え、
    前記電極保持部は、周の一部が切断されて形成されるスリットを有するC字状に形成される、
    ことを特徴とする多点点火装置。
  2. 請求項1に記載の多点点火装置であって、
    前記スリットは、前記電極保持部の径方向に沿って形成される、
    ことを特徴とする多点点火装置。
  3. 請求項1又は2に記載の多点点火装置であって、
    前記電極は、
    一対設けられて一方に点火電流が入力される側方電極と、
    一対の前記側方電極の間に設けられて周方向に前記複数の点火ギャップを形成する中間電極と、
    を有し、
    前記スリットは、隣り合う一対の前記側方電極の間に位置する、
    ことを特徴とする多点点火装置。
  4. 請求項1から3のいずれか一つに記載の多点点火装置であって、
    前記電極保持部は、前記穴部の内径よりも外径が大きく形成されて、前記スリットが狭められた状態で前記穴部に保持される、
    ことを特徴とする多点点火装置。
  5. 請求項1から4のいずれか一つに記載の多点点火装置であって、
    前記本体部の上下面に各々設けられ前記本体部と前記電極保持部の前記本体部に当接する外縁部とを覆うガスケットを更に備え、
    前記ガスケットは、前記本体部に対して前記電極保持部を中心軸方向にフローティング支持する、
    ことを特徴とする多点点火装置。
  6. 請求項1から5のいずれか一つに記載の多点点火装置を備える多点点火エンジン。
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