JP6482684B2 - 点火プラグ及びこれを備えた点火システム - Google Patents
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Description
また、本発明に係る点火プラグは、筒状の主体金具と、主体金具の一方の端面に接続された複数本の棒状の接地電極と、一方の端部が主体金具の端面の側から露出している棒状の高電圧電極と、高電圧電極の周面の一部を覆い、かつ、主体金具に保持される第一誘電体とを備え、高電圧電極の端部は、第一誘電体よりも厚さ寸法が小さい第二誘電体で覆われており、高電圧電極の端部の周面と接地電極とは、第二誘電体に面する放電領域を介して対向配置され、放電領域に対面する第二誘電体の厚さ寸法は均一であり、放電領域に対面する接地電極の面積は、放電領域に対面する第二誘電体の表面積よりも小さく、主体金具の端面の面積をS1とし、端面に接地電極を投影したときに接地電極が端面に占める面積をS2とするとき、0.15≦S2/S1≦0.35である。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
以下に、本発明の実施の形態1に係る点火プラグ及びこれを備えた点火システムについて、図面に基づいて説明する。図1は、本実施の形態1に係る点火プラグを示す断面図及び下面図である。本実施の形態1に係る点火プラグ1は、図1に示すように、棒状の高電圧電極11と、高電圧電極11の周面11aを覆う第一誘電体12aと、筒状の主体金具13と、棒状の接地電極14とを備えている。
本発明の実施の形態2では、上記実施の形態1に係る点火プラグ1(図1)の基本的な変形例について、図5〜図7を用いて説明する。なお、各図において、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
本発明の実施の形態3では、上記実施の形態1に係る点火プラグ1(図1)の変形例として、放電領域15に対面する高電圧電極11、第二誘電体12b、または接地電極14の表面に、尖端部を有する突起や金属小片を設けた例について、図8〜図18を用いて説明する。なお、各図において、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
このような構成とすることにより、放電電圧が低くなるという効果が得られる。
本発明の実施の形態4では、点火プラグのサンプルを製作し、燃焼評価試験等の結果から各部の寸法等を詳細に検討した。図19は、点火プラグのサンプルの先端部を示す部分拡大断面図である。図19に示すように、点火プラグのサンプルの高電圧電極11は、その周面11aから端部11cに亘って誘電体12で覆われており、放電領域に対面する第二誘電体12bの厚さ寸法は均一である。
バリア放電は、放電ギャップであるG1の部分で生じることが望ましいが、点火プラグの構造上、第一誘電体12aと主体金具13の間に隙間G2ができてしまう。このG2の部分での放電は望ましくない。放電が生じないG2の値を決定するために、G2を0.1mm〜1.5mmの間で変化させたサンプルを製作し、燃焼評価試験を行った。
次に、放電領域が形成される箇所の第二誘電体12bの厚さ寸法D1と放電ギャップG1について検討した。主体金具13の内部における第一誘電体12aと主体金具13との隙間G2を0.3mm、第一誘電体12aの厚さ寸法D2を2mmとして、点火プラグ先端の放電領域における第二誘電体12bの厚さ寸法D1と、放電ギャップG1の値が各々異なるサンプルを製作し、耐電圧試験及び燃焼評価試験を実施した。
次に、点火プラグ先端部の接地電極14の形状について検討した。接地電極14が接続される主体金具13の端面13bの面積をS1とし、この端面13bに接地電極14を投影したときに接地電極14が端面13bに占める面積をS2とする。図23(a)の斜線部分がS1、図23(b)の斜線部分がS2である。
次に、棒状の接地電極14の適切な本数について検討した。接地電極14は、同じ面積S2の場合、複数に分割されている方が放電領域15の範囲が広がるため、着火性能が良くなる。図25の斜線部は、接地電極14を4本に分割した場合の面積S2を示している。上述の基本のサンプル寸法において、S1を39.4mm2とし、S2/S1の値を0.15と0.35の2種類とし、接地電極14の本数(分割数)が1本、2本、4本のサンプルを製作して燃焼評価試験を実施した。なお、燃焼評価試験のその他の条件及び評価方法については上述の通りである。
次に、接地電極14の尖端部の形状について検討した。接地電極14の放電領域に対面する箇所に、尖端部を有する第一の突起16を設けることにより、着火性能が向上することは上記実施の形態3で述べた。今回の実験では、厚さ寸法1.3mm、幅寸法2.2mmの接地電極14を4本有し、それぞれの尖端部の角度が45度、90度、135度であるサンプルを製作した。
図30は、本発明の実施の形態5に係る点火プラグを示す断面図及び下面図であり、図31〜図33は、本実施の形態5に係る点火プラグの変形例を示す図である。図30に示すように、本実施の形態5に係る点火プラグ1Aは、棒状の高電圧電極11と、高電圧電極11の周面11aを覆う第一誘電体12aと、筒状の主体金具13と、高電圧電極11の端部11cを囲むように配置された網状の接地電極14Aを有している。
高電圧電極11の端部11cは、第二誘電体12bで覆われており、高電圧電極11の端部11cと接地電極14Aは、第二誘電体12bに面する放電領域15を介して対向配置されている。
Claims (13)
- 筒状の主体金具と、
前記主体金具の一方の端面に接続された複数本の棒状の接地電極と、
一方の端部が前記主体金具の前記端面の側から露出している棒状の高電圧電極と、
前記高電圧電極の周面の一部を覆い、かつ、前記主体金具に保持される第一誘電体とを備え、
前記高電圧電極の前記端部は、前記第一誘電体よりも厚さ寸法が小さい第二誘電体で覆われており、
前記高電圧電極の前記端部の周面と前記接地電極とは、前記第二誘電体に面する放電領域を介して対向配置され、前記放電領域に対面する前記第二誘電体の厚さ寸法は均一であり、前記放電領域に対面する前記接地電極の面積は、前記放電領域に対面する前記第二誘電体の表面積よりも小さいことを特徴とする点火プラグ。 - 筒状の主体金具と、
前記主体金具の一方の端面に接続された複数本の棒状の接地電極と、
一方の端部が前記主体金具の前記端面の側から露出している棒状の高電圧電極と、
前記高電圧電極の周面の一部を覆い、かつ、前記主体金具に保持される第一誘電体とを備え、
前記高電圧電極の前記端部は、前記第一誘電体よりも厚さ寸法が小さい第二誘電体で覆われており、
前記高電圧電極の前記端部の周面と前記接地電極とは、前記第二誘電体に面する放電領域を介して対向配置され、前記放電領域に対面する前記第二誘電体の厚さ寸法は均一であり、前記放電領域に対面する前記接地電極の面積は、前記放電領域に対面する前記第二誘電体の表面積よりも小さく、
前記主体金具の前記端面の面積をS1とし、前記端面に前記接地電極を投影したときに前記接地電極が前記端面に占める面積をS2とするとき、0.15≦S2/S1≦0.35であることを特徴とする点火プラグ。 - 筒状の主体金具と、
前記主体金具の一方の端面に接続された複数本の棒状の接地電極と、
一方の端部が前記主体金具の前記端面の側から露出している棒状の高電圧電極と、
前記高電圧電極の周面の一部を覆い、かつ、前記主体金具に保持される第一誘電体とを備え、
前記高電圧電極の前記端部と前記接地電極のいずれか一方は、前記第一誘電体よりも厚さ寸法が小さい第二誘電体で覆われており、
前記高電圧電極の前記端部の周面と前記接地電極とは、前記第二誘電体に面する放電領域を介して対向配置され、前記放電領域に対面する前記第二誘電体の厚さ寸法は均一であり、前記高電圧電極の前記周面を覆う前記第一誘電体と前記主体金具との隙間の距離をG2とするとき、G2≦0.3mmであることを特徴とする点火プラグ。 - 前記接地電極は、その端部が前記高電圧電極の方向に曲げられた屈曲部を有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の点火プラグ。
- 前記接地電極は、前記放電領域に対面する箇所に、尖端部を有する第一の突起を備えたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の点火プラグ。
- 前記接地電極は金属電極であり、前記尖端部の角度は90度以下であることを特徴とする請求項5記載の点火プラグ。
- 前記接地電極は前記第二誘電体で覆われており、前記高電圧電極の前記端部は、前記放電領域に対面する箇所に、尖端部を有する第二の突起を備えたことを特徴とする請求項3記載の点火プラグ。
- 前記第二誘電体の前記放電領域に対面する箇所に、金属小片を備えたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の点火プラグ。
- 前記高電圧電極の前記端部を覆う前記第二誘電体の厚さ寸法をD1とするとき、0.6mm≦D1≦1.2mmであり、前記高電圧電極の前記端部を覆う前記第二誘電体と前記接地電極との最短距離をG1とするとき、0.8mm≦G1≦1.5mmであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の点火プラグ。
- 前記主体金具の前記端面の面積をS1とし、前記端面に前記接地電極を投影したときに前記接地電極が前記端面に占める面積をS2とするとき、0.15≦S2/S1≦0.35であることを特徴とする請求項3記載の点火プラグ。
- 前記第二誘電体の前記放電領域に対面する箇所に、尖端部を有する第三の突起を備えたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の点火プラグ。
- 前記高電圧電極の前記端部は前記第二誘電体で覆われており、前記接地電極は、前記放電領域に対面する箇所に尖端部を有する第一の突起を備え、
前記第一の突起と前記第三の突起は、各々の前記尖端部を結んだ距離が前記放電領域の最短距離となるように配置されたことを特徴とする請求項11記載の点火プラグ。 - 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の点火プラグと、前記点火プラグの前記高電圧電極と前記接地電極との間に交流電圧を印加して前記放電領域に誘電体バリア放電を生じさせる交流電圧印加手段とを備えた点火システムであって、
前記主体金具は、エンジンの燃焼室に臨む隔壁の内部に固定され、前記高電圧電極の前記端部と前記接地電極は前記燃焼室の内部で対向配置されたことを特徴とする点火システム。
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