JPH02264158A - 内燃機関用コイル点火装置 - Google Patents

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」 本発明は内燃機関用コイル点火装置に係り、特に、点火
プラグの直前の高電圧導線中に接続されるか、または点
火プラグ自体に組込まれる火花間隙素子の改良に関する
ものである。

「従来の技術」 一般に、コイル点火装置における点火プラグへの印加電
圧は、プラグ電極の点火電圧に達するまでに、比較的徐
々にしか上昇しない。プラグが汚れると、すなわちプラ
グ電極を互いに絶縁する磁器体が媒や鉛の残渣からなる
層で覆われていたり、湿っていたり、油で汚れていると
、点火プラグ電極に対してその時存在する電気的分路を
介して、電圧上昇中多くのエネルギが流失して必要な点
火電圧がもはや得られなくなる。

そこで、点火プラグの前に直列に火花間隙素子を組込む
ことにより、直列の火花間隙素子の点火電圧が充分高く
保たれ、フラソシュオーハ後、この電圧がほとんど全部
プラグ電極へ印加されると、点火プラグへの印加電圧が
急峻に旧姓し、これにより点火エネルギは分路抵抗があ
っても、これに流れずコイル点火装置の分路の影響を著
しく少なくすることができる。

この火花間隙素子には０．１〜］　ＯＯＨｚの火花点火
周波数においてつぎのような特性が要求される。

（１）点火電圧が充分安定で、また点火周波数（＠度）
に左右されないこと（許容範囲２０±２ＫＶ以内）。

（２）連続火花（高周波数）により点火電圧が下がり放
電エネルギが小さくならないこと。

（３）放電開始後の放電維持電圧が充分低く（許容範囲
３００■以下）、点火電圧エネルギが充分に放電エネル
ギに変換されること。

（４）寿命が充分長いこと（２Ｘ］Ｏ１ｌショッＩ〜以
上）。

これらの特性の要求に対する対策が特公昭５】−３２１
８０号公報に種々述べられている。すなわち、高電圧導
線中に接続された直列火花間隙が、その飛散の少ない電
極端部間に１ないし５ｍｍなるべく１゜５ないし３ｍｍ
の間隔を持っており、８ないし３０に■の所定の点火電
圧平均値に応動し、この直列火花間隙が、電極と化学的
に反応しないガスを満たされた閉鎖放電空間内にある点
火装置において、直列火花間隙の放電空間内のガスが、
少なくとも９８％の純度を持つ窒素あるいは（および）
少なくとも９９％の純度を持つアルゴンからなり、５×
１０−３％以下の水、酸素およびハロゲンのような不純
物しか含まず、このガスの圧力が１ないし１０気圧なる
べく２ないし５気圧であり、火花フラッシュオーバの範
囲にある直列火花間隙の電極が、９０重量％以上、金属
ＡＱ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｎｂ、Ｔａ、”Ｉ”ｉ、Ｖお
よびＺｒの１．ッの窒化物かあるいはこれら金属の窒化
物の混合物からなり、化合物の２５原子％以下の酸素含
有量に相当する酸化物あるいは酸化窒化物を含有してい
ることが述べられている。

「発明が解決しようとする課題」 この従来の方法では、上記特性のすべてを満足するよう
なものが得られなかった。

：３ 本発明は、上記特性の全てを充分に満足するものを得る
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」 本発明は、高電圧導線中に、電極と化学的に反応しない
ガスを充填した密閉容器内に１対の電極を対向してなる
火花間隙素子を直列に挿入してなる内燃機関用コイル点
火装置において、前記１対の電極端部間を３〜５ｍｍと
し、前記密閉容器内のガスはアルゴン、クリプトン、キ
セノンまたはこれらの混合物からなり、このガス圧を１
０〜２０気圧とし、１）ｕ記１対の電極のうち少なくと
も−・方の電極が多孔質タングステン基体中に易電子放
射物質としてクロム酸セシウム、アルミン酸アルカリ上
類を含有し、この電極の形状は、陰極側先端が平坦かや
や丸味を有し、陽極側先端が１２０度以下の角度を有す
るものからなるものである。

「作用」 電極間隔が５ｍｍ以−１−では点火放電時のアーク長が
長くなりアークがワンダリングして放電が不安定になり
（２０±２ＫＶに入らない）、３ｍｍ以下では放電電圧
が充分高くとれない（１８ＫＶ以下）ことにより、３〜
５ｍｍとした。

またアルゴンなどの希ガス以外では放電開始後の放電維
持電圧が３００ｖ以上になり電圧エネルギが充分に放電
エネルギに変換されない。また封入ガス圧が１０気圧以
下では点火電圧が不安定で、ばらつきが大きくまた点火
周波数が低い時は点火電圧が高く、逆に点火周波数が高
くなると点火電圧が低くなり２０±２ＫＶを維持できな
い。そのため、封入ガスとしてアルゴンなどの希ガスを
用い、圧力を１０〜２０気圧とした。

電極材料として、多孔質タングステン基体中にクロム酸
セシウム等の易電子放射物質を用いたので、火花間隙素
子の電極に用いると、冷陰極として動作する。もし、易
電子放射物質を用いないと放電回数とともに徐々にスパ
ッタリングし、」二記要求特性の２×１０１′シヨツト
を維持できないからである。

また電極形状を１方を平坦または丸味付き、他方を１２
０度以下の角度付きとしたのは、この形状の組み合せが
最も点火電圧が安定することによる。

本発明はこのような構成とすることにより、０゜１〜］
　００１４７．において、点火電圧が２０±１−ＫＶ以
内、才イ（持電圧が約２５０■、寿命が１．Ｘ１０”シ
ョッＩ〜以」−と充分特性を満足することができた。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基き説明する。

第１−図は火花間隙素子を示し、密閉容器（１）内に］
対の電極（２）　（３）を対向して設置づ、内部に前記
電極（２）　（３）と化学的に反応しないガスが充填さ
れている。前記密閉容器（１）は長さ１８ｍｍ、外径１
．５．５ｍｍ、厚さ２ｍｍのセラミック筒（４）の両端
に、外径１３゜５ｍｍ、厚さ］−ｍｍの金属板（５）（
５）で密閉されて構成されている。前記電極（２）（３
）は、前記金属板（５）（５）の内面の略中夫に溶着さ
れている。このうち、陰極側の電極（２）は先端が丸味
を有するがまたは平坦な形状をなし、また、その材質は
、多孔り！ｒタングステン基体中に、易電子放射物質と
して、クロ１１酸セシウム（Ｃｓ２Ｃｒ・０４）、アル
ミン酸アルカリ土類（ＢａＯ・ＣａＯ・ＡＱ２０３）が
含有されている。陽極側の電極（３）は先端が１２０度
以下の角度（θ）をもった円錐形をなし、タングステン
またはニッケルよりなる。これらの電極（２）、（３）
の先端部の間隙（ｄ）は、３〜５ｍｍ、具体的には４ｍ
ｍであり、また充填されたガスは、１０〜２０気圧の圧
力のかかったアルゴン、クリプトン、キセノンまたはこ
れらの混合物、具体的には１２気圧のアルゴンガスとす
る。

以上のように構成された火花間隙素子（６）は第２図に
示すような内燃機関用コイル点火装置（７）に組込まれ
る。すなわち、絶縁体のプラグキャップ（８）の内部に
は接触片を併用した導電性のばね（９）が設けられ、こ
のばね（９）に、前記火花間隙素子（６）が、その陰極
側電極（２）を接触するようにして嵌合し、他方の陽極
側電極（３）にも同様のばね（１０）が接触されている
。そして、前記プラグキャップ（８）の下方より点火プ
ラグ（１］）を嵌合すると、この点火プラグ（１］）の
接触突部（１２）が前記ばね（１０）を介して火花間隙
素子（６）と直列に接続される。

また、前記プラグキャップ（８）の」１端には外部ア−
ス体からの影響を防くための絶縁ゴ１１キャップ（１３
）がかぶせられ、高圧ケーブル（１４）を介して点火コ
イル（図示せず）へ接続される。

「発明の効果」 第３図は理想的な放電特性図を示すもので、縦軸が電極
（２）　（３）間の印加電圧（Ｖ）、横軸が時間（１゛
）をあられす。この図から、充分高い点火電圧をより安
定して供給するためには、放電開始電圧（Ｖａ）を２０
±２ＫＶ以内に保たなければならないこと、また、放電
開始後の点火電圧エネルギを充分に放電エネルギに変換
するためには放電維持電圧（Ｖｂ）を３００Ｖ以内にお
さえなければならないことがわかる。

しかるに、本発明では電極間隙、充填ガスの種類と圧力
、電極の材質、電極の形状を」二連のように構成したの
で、所期の特性のすべてを満足させることができる。ち
なみに、充填ガスを窒素ガス１気圧とした場合、その他
の構成を本発明と同様にしたとしても、第４図の放電開
始電圧特性線（Ｘ）に示すように、充分な放電開始電圧
が得られないばかりか、放電周期（周波数）が増すにつ
れて減じてくる。これに対し、本発明では特性線（Ｙ）
に示すように、放電周期が０．１〜］００１１７．のい
ずれの周期でも２０±２ＫＶ以内であることがわかる。

また、電極の形状を本発明のように構成したことも満足
すべき特性を得るための重要な条件である。例えば、画
電極を円柱体または角柱体を直線的に切断した形状にす
ると、放電位置が定まらず、放電開始電圧が不安定とな
る。

また、両極とも針状にすると、放電が一点に集中して時
間の経過とともに放電開始電圧が減じてゆく。これに対
し、本発明のような形状とすることにより放電開始電圧
は所期の特性となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による火花間隙素子の一実施例を示す断
面図、第２図は内燃機関用コイル点火装置に組込んだ状
態の断面図、第３図は火花間隙素子の電極間の放電特性
図、第４図は放電開始電圧の放電周期特性図である。 （１）・・・密閉容器、（２）　（３）　　電極、（４
）セラミッり筒、（５）・・・金属板、（６）火花間隙
素子、（７）内燃機関用コイル点火装置、（８）　　プ
ラグキャップ、（９）　（１０）・ばね、（］１）　　
点火プラグ、（１２）接触突部、（１３）・・・絶縁ゴ
ムキャップ、（１４）・高圧ケーブル。 出願人　　浜松ホ１ヘニクス株式会社 弔 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高電圧導線中に、電極と化学的に反応しないガス
   を充填した密閉容器内に１対の電極を対向してなる火花
   間隙素子を直列に挿入してなる内燃機関用コイル点火装
   置において、前記１対の電極端部間を３〜５ｍｍとし、
   前記密閉容器内のガスはアルゴン、クリプトン、キセノ
   ンまたはこれらの混合物からなり、このガス圧を１０〜
   ２０気圧とし、前記１対の電極のうち少なくとも一方の
   電極が多孔質タングステン基体中に易電子放射物質とし
   てクロム酸セシウム、アルミン酸アルカリ土類を含有し
   、この電極の形状は、陰極側先端が平坦かやや丸味を有
   し、陽極側先端が１２０度以下の角度を有するものから
   なることを特徴とする内燃機関用コイル点火装置。
2. （２）密閉容器はセラミックの円筒体と両端の金属板か
   らなり、この金属板の内面略中央に電極を溶着してなる
   請求項（１）記載の内燃機関用コイル点火装置。