JPH02238176A

JPH02238176A - エンジンの点火装置

Info

Publication number: JPH02238176A
Application number: JP5761389A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamamoto; 博之山本; Takeshi Matsuoka; 松岡　孟; Kazunori Tominaga; 冨永　和憲; Yoshio Hotsuta; 堀田　賀雄
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1990-09-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、シリンダ外周部に円周状に複数の点火ギャッ
プを配置するようにしたエンジンの点火装置に関するも
のである。

（従来の技術）従来より、エンジンの点火装置として、複数の点火ギャ
ップからの火花放電によって混合気に着火し燃焼速度を
向上するために、例えば、実開昭５８−　１４４０７７
号公報に見られるように、シリンダヘッドと冫リングブ
ロックとの間に介装する金属プレートに、シリンダボア
内に突出状態で中間電極を配設し、直列ギャップを形成
して高電圧を供給するようにした構造が公知である。

（発明が解決しようとする課題）しかして、上記のような多点点火装置では、中間電極を
金属プレートと絶縁状態で配設するための絶縁構造が複
雑となると共に、シリンダボアの内方に突出した点火ギ
ャップでは、周辺点火に上るＨＣ，ＮＯｘの低減効果が
十分に得られない恐れがある。

すなわち、燃焼室の上部中心に点火プラグを設けて着火
するものでは、火炎は球面状に広がり、濃い混合気を点
火プラグ近傍に成層化して着火性を改善しても、燃焼室
の側壁は冷却されて温度が低いことから、火炎は燃焼室
の周辺に広がるにしたがって勢いが衰え、途中で消えた
りしてシリンダ周辺部の燃焼が不完全で、このシリンダ
周辺部に未燃焼成分ＨＣが残りやすい。そして、ピスト
ンの上昇に対応してシリンダ周辺のＩＣが掻き上げられ
て排気行程後半に排出されるＨＣｆｆｉが増大するもの
である。

上記点に対し、混合気の燃えにくい燃焼室周辺のシリン
ダ外周部に円周状に複数の点火ギャップを有する点火装
置を配設し、この周辺点火によって燃焼室周辺の混合気
の燃焼を促進し、中心単一点火による燃焼で発生する燃
焼室周辺のＨＣを減少させることができる。

しかし、上記のような周辺点火装置を採用した場合に、
前記先行例ように金属プレートに個々の電極を絶縁構造
と共に設置するものでは、構造が複雑となると同時に、
その凹凸形状に応じて着火火炎が届き難く燃料が燃焼さ
れにくい部分が生じ、前記ＨＣＳＮＯｘの排出が増加す
る恐れがある。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、シリンダ外周部に円
周状に配置した点火ギャップによって点火を行うについ
て簡単な構造で周辺点火の効果を十分に得るようにした
エンジンの点火装置を提供することを目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段）上記１的を達成するため本発明の点火装置は、シリンダ
ブロックとシリンダヘッドとの間に介装する金属プレー
トの燃焼室側周縁部に環状の絶縁部材を配置し、この絶
縁部材にはその内周面に所定間隔をおいて複数の開口凹
部を形成する一方、電圧供給手段に接続される電圧供給
電極と、前記金属プレートに接地される接地電極と、一
端が１つの開口凹部に他端が隣接する他の開口凹部に突
出して配置される中間電極とを配設して構成したもので
ある。

（作用）上記のようなエンジンの点火装置では、内周面に所定間
隔をおいて複数の開口凹部を形成した絶縁部材を金属プ
レートの燃焼室側周縁部に環状に配設し、上記開口凹部
の１つに電圧供給電極を、他の１つに接地電極を設け、
両電極間に順次中間電極を配設し、上記電圧供給電極に
対し電圧供給手段によって高電圧を供給すると、各開口
凹部においてシリンダ外周部に略円周状に点火し、多点
点火で点火確率が高まると共に、シリンダ外周部から中
心部に向かって火炎が伝播し、その燃焼速度が速くなり
、中心部は周囲から燃焼速度の速い火炎を受けて燃焼性
がよく、また外周部は後に燃焼する中心部の燃焼により
圧縮されて温度が上がり、未燃焼成分の酸化が促進され
、基本的にＨＣ，ＮＯｘの排出量が低減する。

（実施例）以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。

第１図はこの実施例による点火装置を備えたエンジンの
シリンダ部分の縦断面構造を示し、第２図は点火手段の
部分の横断而構造を示している。

エンジン本体１は、シリンダブロック２とシリンダヘッ
ド３とを備え、シリンダブロック２のシリンダ２ａ内に
ピストン５が上下摺動可能に収納され、ピストン５上部
に燃焼室６が形成されている。上記燃焼室６には、吸気
ポート７の開口が吸気バルブ８によって開閉され、同様
に図示しない排気ポートの開口が排気バルブによって開
閉される。

上記シリンダブロック２とシリンダヘッド３との締結面
の間に点火手段９が配設されている。この点火手段９は
、金属プレート１１と、該金属プレート１１の燃焼室側
周縁部に配置される環状の絶縁部材１２とを備えている
。上記金属プレート１１は、略シリンダブロック２の上
端面と同形状に形成され、シリンダ２ａに対応したボア
開口１１ａと、冷却水を流通させるための水通路開口１
ｌｂと、ヘッドボルト挿通用のボルト開口１１ｃとが設
置されている。

一方、上記絶縁部材１２はセラミックなどの断熱性と絶
縁性を有する材料で環状に形成され、その内周面に所定
間隔をおいて複数の開口凹部１３が形成され、該絶縁部
材１２内に電圧供給電極１４、接地電極１５、中間電極
１６が配設されて、前記開口凹部１３にそれぞれ点火ギ
ャップＧが形成されている。電圧供給電極１４は先端が
１つの開口凹部１３に臨んで突出し、基端部は外部の電
圧供給手段１８に接続される一方、接地電極１５は先端
が１つの開口凹部１３に臨んで突出し、基端部は前記金
属プレート１１に接地される。そして、中間電極１６は
順次一端が１つの開口凹部１３に他端が隣接する他の開
口凹部１３に突出してほぼ円周状に配置されている。

前記電圧供給手段１８は、点火コイル１９などで構成さ
れる点火回路２０に対して点火制御手段としてのコント
ロールユニット２１から点火信号が出力されて制御され
る。このコントロールユニット２１には、エンジンの回
転数信号Ｒ、吸入空気量信号Ｑなどが入力されて、これ
らの運転状態に応じて点火時期を演算し、所定時期に点
火信号を出力して放電点火を行う。

前記絶縁部材１２は第３図および第４図に示すように、
開口凹部１３および電極挿入溝１７を形成した上部材１
２ａと下部材１２ｂとに上下に分割した形状でそれぞれ
焼成され、中間電極１６等の電極を所定位置に挿入し、
ガラス粉末２３を充填して両部材１２ａ，１２ｂを合体
して中間電極１６などを固定する。前記開口凹部１３の
形状は、第５図および第６図に示すように、開口縁部１
３ａの接線が中心側より外側に広がるように形成され、
燃焼室側へ火炎核がスムーズに拡がって行くよう上下、
左右の少なくともいずれか一方は中心に対して拡がるよ
うに形成している。

また、上記中間電極１６の挿入の際、所定の点火ギャッ
プＧの寸法を確保することから、第７図に示すように、
中間電極１６に電極挿入溝１７との間の位置決め用に突
起１６ａを形成しておき、移動防止機能をも備える。な
お、前記中間電極１６などを内装した状態で焼成するこ
とは電極の融点との関係から困難である。

第８図は電圧供給電極１４に対する電圧供給手段１８の
接続構造を示すもので、前述のように電圧供給電極１４
の内方側先端１４ａは絶縁部材１２の開口凹部１３に円
周方向から突出し中間電極１６に点火ギャップＧを介し
て連続し、この円周状部分から半径方向に外側に屈曲し
、外端部は絶縁部材１２の外周面に設置された凹部１２
ｃ内に臨んだ接続部１４ｂに形成されている。該接続部
１４ｂに対して、圧接端子２５が押圧されて電気的に接
続される。圧接端子２５は金属プレート１１のねじ孔１
１ｄにねじ嵌合された絶縁材で形成されたブラグ２６内
に縮装されたスプリング２７によって出没可能に支持さ
れ、所定圧力で接触する。上記ブラグ２６の後端には点
火コイル１９からの高電圧を供給する電源導入コード２
８が接続され、前記圧接端子２５にスプリング２７を介
して通電される。

また、前記中間電極１６は、絶縁部材１２の中心より内
周側に配設し、金属プレート１１に対する絶縁に必要な
半径方向の絶総材の厚みを確保し、全体の厚みを小さく
する。

次に第９図は絶縁部材１２に金属カバー３０を設けた例
であり、分割形成された絶縁部材１２に電極１６が設置
され、この絶縁部材１２を金属プレート１１の内周縁部
に対し固定する際に、上記絶縁部材１２と同様に分割形
成されたリング状の金属カバー３０を上下から挟むよう
に設置し、ピン３４によって金属プレート１１に固定し
、絶縁部材１２の燃焼室側への脱落を防止するものであ
る。上記金属カバー３０はその内周面がシリンダブロッ
ク２のシリンダ２ａの内周面に連続するように形成され
、開口凹部１３の部分は開放している。上記金属プレー
ト１１および金属カバー３０はシリンダブロック２とシ
リンダヘッド３との間に挾持される時には、それぞれの
当接面にガスケット３１．３２が介装される。また、絶
縁部材１２と金属プレート１１および金属カバー３０と
の隙間にはガラス粉末が充填される。金属カバー３０の
内周面はシリンダ面と同様に仕上加工される。

第１０図は金属カバーの変形例を示し、絶縁部材１２の
上下部を金属カバー３３で覆うようにし、内周面側は開
放している。

また、第１１図は絶縁部材１２′の変形例を示すもので
、開口凹部１３は該凹部の形成に伴って熱応力の集中が
生じ、この部分に割れが発生しやすくなることから、該
絶縁部材１２′を上記開口凹部１３に形成した分割面Ａ
で円周状を複数の円弧部分に分割するようにしたもので
ある。

次に、第１２図〜第１４図は中間電極１６の熱膨張に伴
う点火ギャップＧの間隔寸法が変化して点火特性が変化
するのに対処した構造を示す。すなわち、燃焼室６の周
囲に配設した中間電極１６は、全体が燃焼室６からの熱
を受け、熱膨張量が通常の点火プラグに比べて大きくな
り、この熱膨張によって点火ギャップＧの長さが短くな
ると放電開始電圧が低下するものである。

まず、第１２図の例では、中間電極３６を開口凹部１３
の近傍についてのみ金属棒３６ａ，３６ｂで形成し、そ
れぞれ突起３６ｃによって位置決めを行う一方、両金属
棒３６ａ，３６ｂを炭素粉末体３６ｄ（あるいは可撓性
線材）で電気的に連結して中間電極３６を構成し、電極
の熱膨張を低減吸収する。

また、第１３図は隣接する中間電極１６．１６を相互に
半径方向にオフセットして設置したものであり、その間
口凹部１３内の突出先端は半径方向に所定量離れて周方
向に重なって設置され、半径方向に離れた距離がギャッ
プ長Ｇとなり、燃焼温度の影響で中間電極１６．１６が
熱膨張によって伸びても上記ギャップ長Ｇは変化せず、
安定した放電や《得られる。

さらに、第１４図は隣接する中間電極１６，１６をシリ
ンダ軸の上下方向にオフセットして設置したものであり
、その間口凹部１３内の突出先端は上下方向に所定のギ
ャップ長Ｇで離れて周方向に重なって設置され、上記と
同様に熱膨張を吸収するようにしている。

次に、第１５図〜第１７図は多気筒エンジンで隣接シリ
ンダ２ａのボア間の間隔の狭い部分への電極の配設構造
を示す。先ず、第１５図の例は、シリンダ２ａのボア間
の部分に位置する中間電極１６は、前記第１３図の例の
ように中心側にオフセットして配設し、両側の中間電極
１６．１６の間隔を離して絶縁を確保するようにしてい
る。また、第１６図の例はシリンダ２ａの間隔が狭くな
ったもので、隣接するシリンダ２ａの一方にはボア間に
中間電極１６を配設せず、この部分に電圧供給電極１４
と接地電極１５を側方に延びるように設置するようにし
て、点火間隔の確保と、電極配置とを得るようにしてい
る。さらに、第１７図の例は、より一層シリンダ２ａの
ボア間隔が狭くなったもので、両側のシリンダ２ａ共に
ボア間には中間電極１６を配設せず、この部分に電圧供
給電極１４と接地電極１５を側方に延びるように設置し
たもので、この場合には両側で電極が分断されることか
ら、１つの気筒に対して２つの電圧供給電極１４を設置
し、接地電極１５は共用するようにしている。なお、中
間電極１６が設置されていないボア部分は絶縁部材１２
も設置せず、金属プレート１１の一部で構成するように
している。

また、第１図において、前記ピストン５の上端部の中央
には、シリンダヘッド３側に突出する突部５ａが形成さ
れ、この突部５ａによってピストン５上昇時にスキッシ
ュ流を得るようにしている。

すなわち、フラットなシリンダヘッド３の下面との間に
スキッシュエリアを形成して、圧縮行程の上死点付近で
混合気を中心部から外周方向に向けて流れを生じさせて
、点火位置である燃焼室６の外周部に混合気を集めて着
火性を向上すると共に、混合気の流動により初期燃焼を
促進し、さらに爆発行程（、手入ってピストン５が下降
し始めると、逆スキッシュ現象が生じて、火炎が周囲部
から中心部に向かって流れることにより、燃焼の中・後
期の火炎の伝播を促進して燃焼速度を速めると共に、燃
焼変動の低減を図るようにして、より確実な燃焼性を得
るようにしている。

また、スキッシュ流を得る構造としては、ピストン５頂
部に前記点火手段９の点火ギャップＧの位置に対応して
円周部に複数の切欠部を形成し、その他の部分をスキッ
シュ部に形成するようにしてもよく、また、シリンダヘ
ッド３の下面に、吸気ポートおよび排気ボートの部分を
除く中心部分に突部を形成してスキッシュ流を形成する
ようにしてもよい。

さらに、燃料供給方向もしくは供給時期の設定によって
燃焼室６内の燃料を周辺部に偏在させて成層化を行い、
周辺点火による着火性の向上を図るようにしてもよい。

さらに、燃焼室６に流入する吸気にスワールを与えて燃
料を周辺部に偏在させて成層化を行うようにしてもよい
。

また、周辺点火に加えて中心点火を併用するようにして
もよい。

（発明の効果）上記のような本発明によれば、シリンダブロックとシリ
ンダヘッドとの間に介装する金属プレートの燃焼室側周
縁部に環状の絶縁部材を配置し、この絶縁部材にはその
内周面に所定間隔をおいて複数の開口凹部を形成する一
方、電圧供給手段に接続される電圧供給電極と、前記金
属プレートに接地される接地電極と、一端が１つの開口
凹部に他端が隣接する他の開口凹部に突出して配置した
中間電極とを設置したことにより、簡単な構造で構成で
き、周辺点火による着火性および燃焼速度の改善効果に
伴う周辺部の未燃焼成分の燃焼促進がさらに行え、ＨＣ
，ＮＯｘの排出を抑制することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すエンジンの要部縦断面
図、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３甲は中間
電極設置部の構造を示す要部分解斜視図、第４図は中間電極設置部の組み立て段階を示す断面図、第５図は絶縁部材の開口凹部形状を示す要部断面平面図
、第６図は同要部縦断面図、第７図は中間電極の位置決め構造を示す平面図、第８図
は電圧供給部の構造を示す要部断面図、第９図は絶縁部
材の金属カバー構造を示す要部断面図、第１０図は同金属力，＋一構造の変形例を示す要部断面
図、第１１図は絶縁部材の変形例を示す平面図、第１２図は
中間電極構造の変形例を示す平面図、第１３図は他の中
間電極構造の変形例を示す平面図、第１４図はさらに他の中間電極構造の変形例を示す正面
図、第１５図は多気筒エンジンのシリンダのボア間部分への
電極設置例を示す断面平面図、第１６図は他のボア間部
分への電極設置例を示す断面平面図、第１７図はさらに他のボア間部分への電極設置例を示す
断面平面図である。１・・・・・・エンジン本体、２・・・・・・シリンダ
ブロック、２ａ・・・・・・シリンダ、３・・・・・・
シリンダヘッド、６・・・・・・燃焼室、９・・・・・
・点火手段、１１・・・・・・金属プレート、１２．　
　１２’・・・・・・絶縁部材、１３・旧・・開口凹部
、１４・・・・・・電圧供給電極、１５・・・・・・接
地電極、１６．３６・・・・・・中間電極、Ｇ・・・・
・・点火ギャップ、１８・・・・・・電圧供給手段。第図第図第図第Ｉ図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装
される金属プレートと、該金属プレートの燃焼室側周縁
部に配置される環状の絶縁部材とを備え、該絶縁部材に
はその内周面に所定間隔をおいて複数の開口凹部を形成
する一方、電圧供給手段に接続される電圧供給電極と、
前記金属プレートに接地される接地電極と、一端が１つ
の開口凹部に他端が隣接する他の開口凹部に突出して配
置される中間電極とを備えたことを特徴とするエンジン
の点火装置。