JPH0531270Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、自動車用内燃機関等における点火
プラグの電極部温度を可変的に制御するようにし
た内燃機関の点火装置に関する。

従来の技術 第５図は従来から内燃機関の点火装置に一般に
用いられている点火プラグを示している。この点
火プラグは、シリンダヘツドに螺着する金属製の
栓体２１と、この栓体２１を介して接地される外
側電極２２と、この外側電極２２に対向して配置
された中心電極２３と、この中心電極２３と栓体
２１との間に介装されたアルミナ等のセラミツク
からなる絶縁体２４などによつて構成されてい
る。

このように構成された点火プラグが良好な着火
性能を維持するためには、外側電極２２と中心電
極２３とからなる電極部２５の温度が、失火の原
因となるカーボンの堆積を防ぎ得る程度高く（約
480〜530℃以上）、かつ同時に、高負荷時に早期
着火を起こさぬ程度低く（約850〜900℃以下）保
たれなければならない。そこで、点火プラグは、
通常種々の熱特性（電極部２５からの熱が機関の
冷却系統へ放熱される性能）のものが用意され、
その中から選択的に使用するようになつている
（例えば株式会社山海堂昭和55年７月発行の「自
動車工学全書４巻ガソリンエンジン」等参照）。

考案が解決しようとする問題点 上述したように、点火プラグは、その熱特性か
ら低熱用（受熱量が大きく、かつ熱放散が遅い構
造のもの）及び高熱用（受熱量が小さく、かつ熱
放散が早い構造のもの）とに大別されるが、自動
車用内燃機関のように広範な運転条件で使用され
るものでは、一種類の点火プラグによつて低負荷
時、高負荷時の双方で良好な着火性能を確保する
ことは難しく、厳密には低負荷時、高負荷時のい
ずれかにおける性能が犠牲になる。従つて、低負
荷時に電極部２５にカーボンが付着して失火を生
じたり、高負荷時に電極部２５が高温になりすぎ
て異常燃焼を招来したりすることがあつた。

尚、特開昭55−17689号公報には、点火プラグ
先端部を、円筒状をなす一種のヒートパイプでも
つて囲み、高温時にのみ熱を逃がし得るようにし
た構成が開示されているが、このものでは、極端
な低温時つまり未暖機時などに熱放散が抑制され
るに過ぎず、アイドリング時のカーボンの付着や
高負荷時の異常燃焼などを確実に防止することは
できない。

問題点を解決するための手段 この考案に係る内燃機関の点火装置は、上記の
問題点を解決するために、点火プラグの電極部近
傍に配設され、かつ熱電能が異なる一対の半導体
素子片からなる熱電素子と、この熱電素子への非
通電時に、両素子片間で生じる電圧に基づいて電
極部温度を検出する温度検出手段と、機関運転条
件に応じて電極部の目標温度を設定する目標温度
設定手段と、この目標温度と検出温度との比較に
基づき上記熱電素子に対し発熱作用方向もしくは
吸熱作用方向の通電を、温度検出期間を残すよう
に不連続に行う通電制御手段とを備えたことを特
徴としている。

作 用 一対の半導体素子片からなる熱電素子、はペル
テイエ効果により通電方向に応じて発熱作用もし
くは吸熱作用が行える。また、この熱電素子は、
一種の熱電対としても機能し、電極部付近の温度
検出が可能である。

発熱作用もしくは吸熱作用のための通電は、必
要な温度検出期間を残すような形で不連続に行わ
れる。そして、その非通電時に、両素子片間で生
じる電圧に基づいて温度検出が行われる。

また、電極部の目標温度は、機関の負荷やノツ
キング発生状態などの機関運転条件に応じて適切
に設定され、これと実際の検出温度との比較に基
づき、熱電素子への通電が制御される。

実施例 第１図は、この考案に係る点火装置の構成を示
す構成説明図であり、１は半導体からなる熱電素
子２を内蔵した点火プラグ、３は上記熱電素子２
を一種の熱電対として利用して電極部温度を測定
するとともに、機関運転条件に応じて電極部目標
温度を設定し、該目標温度と検出温度との比較に
基づき上記熱電素子２に対する通電を制御するコ
ントロールユニツト、４は運転者によつて操作さ
れる内燃機関のキースイツチ、５は変速機のギヤ
位置がニユートラル状態にあるときにオン信号を
発するニユートラルスイツチ、６は内燃機関のス
ロツトルバルブの開度を検出するスロツトル開度
センサ、７はシリンダブロツクの振動などから内
燃機関のノツキングを検出するノツキングセンサ
を夫々示している。

上記熱電素子２は、第２図、第３図に示すよう
に、円筒状をなす一対の素子片２ａ，２ｂからな
り、これらが内外二重に被接触状態で嵌装されて
いるとともに、その先端部のみが互いに接合され
ている。上記素子片２ａ，２ｂは、例えば内側の
素子片２ａがｎ型半導体、外側の素子片２ｂがｐ
型半導体からなり、正方向及び逆方向に通電する
ことでペルテイエ効果により発熱作用及び吸熱作
用を行うようになつているとともに、非通電時
に、一種の熱電対として機能させるために互いに
熱電能が異なる材質にて構成されている。また、
上記熱電素子２は、中心電極１０の外側に高純度
アルミナ等からなる絶縁体１１を介して中心電極
１０と同心状に配設されているとともに、金属製
の栓体１２との間に絶縁体１３が介装されてお
り、かつ両素子片２ａ，２ｂが接合した先端部の
みが外側電極１４と中心電極１０との間の空間に
環状に露出している。なお、各素子片２ａ，２ｂ
の上端は、端子として絶縁体１１，１３の上端部
に露出しており、点火プラグ１自体とは別に上記
コントロールユニツト３に接続されている。この
ように、熱電素子２が、電極部１５から図示せぬ
シリンダヘツドへの熱伝達部位とりわけ電極部１
５を中心として環状に囲むように配設されている
ことから、熱電素子２における発熱量、吸熱量が
比較的小さなものであつても、電極部１５の温度
を効率良く変化させることが可能である。また、
測温点となる両素子片２ａ，２ｂの接合部が電極
部１５近傍に位置するため、電極部１５の温度を
精度良く検出できる。

次に、第４図は上記コントロールユニツト３に
よつて実行される電極部１５の温度制御の内容を
示すフローチヤートであり、以下このフローチヤ
ートを参照して上記実施例装置の作用を説明す
る。この考案では、上述したように、発熱、吸熱
作用を行う熱電素子２が温度検出センサを兼ねて
おり、発熱、吸熱のための通電と温度検出とが、
時分割した形で実行される。この実施例では、、
一定時間（例えば５秒）毎に１秒間程度、電極部
１５の測温を行つている（ステツプ２、ステツプ
９）。すなわち、５秒毎に一旦通電が断たれ（ス
テツプ３）、熱電素子２を熱電対として電極部１
５の温度検出が行われる（ステツプ４）。そして、
この検出温度が480℃以下であればステツプ５か
らステツプ６へ進み、熱電素子２に対し正方向に
通電する。この正方向の通電により、熱電素子２
は発熱し、電極部１５の温度は徐々に高められ
る。また、検出温度が900℃以上であればステツ
プ５からステツプ７へ進み、熱電素子２に対し逆
方向に通電する。これにより熱電素子２は吸熱作
用を行い、点火プラグ１の電極部１５温度は徐々
に低下する。そして、検出温度が530〜850℃の範
囲内になれば、正方向あるいは逆方向への通電が
停止される。従つて、通常の運転状態では、以上
の作用によつて電極部１５の温度が良好な着火性
能を維持するために適当な温度つまり480〜900℃
の範囲内に確実に保たれる。

一方、機関のアイドリング時にはニユートラル
スイツチ５がオン状態となる。この場合には、下
限目標温度が530℃となる。つまり、検出温度が
530℃以下であれば、ステツプ10のニユートラル
信号の判別を経てステツプ６へ進み、熱電素子２
による加熱が行われる。従つて、機関アイドリン
グ時には、電極部１５温度が530℃以上の比較的
高い温度に保たれることになり、カーボンなどの
不完全燃焼生成物による汚損を防止して失火や始
動不良を確実に防止することができる。

また、機関のスロツトルバルブ開度が所定開度
以上となつた高負荷時には、上限目標温度が850
℃となる。つまり、電極部１５の検出温度が850
℃以上であつた場合には、ステツプ11の判別を経
てステツプ７へ進み、熱電素子２による冷却が行
われる。従つて、このような高負荷時には、電極
部１５温度が比較的低い温度、つまり850℃以下
に保たれることになり、高負荷時に生じ易い早期
着火による異常燃焼を確実に防止することができ
る。また、所定開度以下の負荷条件であつても、
ノツキングセンサ７の出力により実際にノツキン
グ発生が検出された場合には（ステツプ12）、や
はり850℃以上の温度で熱電素子２による冷却が
開始され、電極部１５温度が比較的低い温度に保
たれる。

以上のように、上記実施例によれば、機関のア
イドリング時から高負荷時の広い範囲に亙つて、
点火プラグ１の電極部１５温度を適当な範囲内に
保つことができ、常に良好な着火性能を維持する
ことができる。

なお、上記実施例では、熱電素子２により加熱
と冷却の双方を行つているが、必ずしも双方を行
うように構成しなくても良い。例えば、点火プラ
グ１自体を高熱用点火プラグとして構成し、機関
始動時及び冷寒時に熱電素子２による加熱のみを
行うように構成しても、同様の効果を奏すること
ができる。

考案の効果 以上の説明で明らかなように、この考案に係る
内燃機関の点火装置によれば、一種類の熱特性の
点火プラグでもつて低負荷時から高負荷時まで広
範な運転領域に亙つて常に良好な着火性能を維持
することが可能となり、カーボン等の付着による
失火の発生や始動性悪化を防止できるとともに、
高負荷域での早期着火による異常燃焼を抑制する
ことができる。また、熱電素子に対する発熱、吸
熱のための通電を不連続に行うことで、該熱電素
子が温度検出センサを兼ねることになり、点火プ
ラグの構成の複雑化を回避できるともに、電極部
近傍で発熱、吸熱と測温の双方を行うことが可能
となる。従つて、一層高精度な温度制御ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る点火装置の一実施例を
示す構成説明図、第２図はこの実施例における点
火プラグ要部を示す断面図、第３図は第２図の
−線に沿つた断面図、第４図はこの実施例にお
ける温度制御の内容を示すフローチヤート、第５
図は従来の点火装置に用いられる点火プラグの断
面図である。 １……点火プラグ、２……熱電素子、３……コ
ントロールユニツト、４……キースイツチ、５…
…ニユートラルスイツチ、６……スロツトル開度
センサ、７……ノツキングセンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 点火プラグの電極部近傍に配設され、かつ熱電
   能が異なる一対の半導体素子片からなる熱電素子
   と、この熱電素子への非通電時に、両素子片間で
   生じる電圧に基づいて電極部温度を検出する温度
   検出手段と、機関運転条件に応じて電極部の目標
   温度を設定する目標温度設定手段と、この目標温
   度と検出温度との比較に基づき上記熱電素子に対
   し発熱作用方向もしくは吸熱作用方向の通電を、
   温度検出期間を残すように不連続に行う通電制御
   手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の点火
   装置。