JPS58162718A - ディーゼルエンジン始動用点火装置 - 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】 この発明は、ディーゼルエンジン始動用点火プラグに関
する。

従来のディーゼルエンジン始動装置としては、第１図お
よび第２図に示すようなものがある。第１図において、
エンジンの各気筒１内のピストン２の頂部に形成される
燃焼室３のさらに上部に形成された渦流室４に、燃料噴
射弁５が取り付けられ、さらにグロープラグ６が取付は
ネジ部７により取り付けられる。グロープラグ６はその
発熱部８に噴射弁５からの噴霧燃料がふりかかるように
配置され、グロープラグ６の端子９から、第２図に示す
電気回路によって通電される。１０はパルプである。

第２図において、バッチ１月１の＋側は、停止、予熱、
運転、始動の各端子を有するイグニッション・スイッチ
１２に接続され、始動端子とパイロットランプ１３を介
した予熱端子とは、各気筒の渦流室４に取り付けられた
グロープラグ６ａ、５ｂ、６ｃ。

６ｄ（４気筒エンジンの場合）に接続される。

このような従来装置においてエンジンを始動させるには
、イグニッション・スイッチ１２の予熱端子を接続して
、バッチ１月１から各グロープラグ６ａ〜６ｄに電流を
通し、その時の雰囲気温度やエンジン水温によって異な
るが、数秒から数十秒通電してグロープラグ６ａ〜６ｄ
を赤熱させる。グロープラグ６３〜６ｄが赤熱した後、
イグニッション・スイッチ１２を始動位置にしてさらに
グロープラグ６ａ〜６ｄに通電しながら、スタータモー
タ（図示しない）を回転させてエンジンをクランキング
し、高温圧縮された室に噴射弁５から燃料が噴射される
ことにより燃焼か開始され、エンジンの始動を行なって
いた。

しかしながら、このような従来のディーゼルエンジン始
動装置にあっては、上述したようにグロープラグ６３〜
６ｄを赤熱させてこれに燃料を噴射することにより、燃
焼を開始させる構成となっていたため、エンジンのクラ
ンキングを始める前に、グロープラグ６ａ〜６ｄを赤熱
させるために数秒ないし数十秒間待たねばならず、この
分だけ始動に際して時間がかかるという問題点があった
。また、グロープラグを赤熱させるのに、通常１０ない
し１５八程度の大電流をバッテリから上記のように長い
時間流ｉため、バッテリの能力低下や容量不足があり、
特に低温時にはこれが著しいという問題点もあった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、中心電極と燃料吸着性の良いセラミック絶縁
体と複数の接地電極とを有し、中心電極と接地電極の間
の放電部がエアギャップ部とセラミック絶縁体の一部表
面を含むようなディーゼルエンジン始動用点火プラグを
、従来のグロープラグに代えて渦流室に装着し、放電！
における放電によって、先ずセラミック絶縁体の表面に
吸着した燃料を着火燃焼させ、さらにセラミック絶縁体
の表面で沿面放電して生じる炎で噴霧燃料゛を着火燃焼
させることにより、上記問題点を解決することを目的と
している。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第３図および第４図は、この発明によるディーゼルエン
ジン始動用点火プラグの一実施例を示す。

同図において、１４はディーゼルエンジン始動用点火プ
ラグの全体を示す。１５は中心電極、１６はその中心電
極１５の頂部を露出させ、中心電極１５の周囲をほぼ円
筒状または傾斜の小さい截頭円錐形状に被覆する絶縁体
、１７ａ〜１７ｄは絶縁体１６の周囲に配置される複数
個（２個以上：図示の場合４１固。

但し１７ｄは図示していない）の接地電極である。

中心電極１５は絶縁体１６により筐体１８とは電気的に
絶縁を保って高圧給電端子１９に接続される。一方、接
地電極１７ａ〜１７ｄは取付はネジなどの固定手段側に
機械的かつ電気的に結合され、この固定手段側をエンジ
ンの渦流室の壁部に固定することにより、点火プラグ１
４が渦流室へ装着され、またエンジン筐体を接地するこ
とにより、接地電極１７３〜１７ｄは接地される。

供給された時に火花放電を発生する放電部となるが、こ
の放電部が、絶縁体１６の先端部付近の表面部分１６ａ
と、絶縁体１６と各接地電極１７ａ〜１７ｄの電極先端
部の間のエアギャップ部Ｇとを含むように、中心電極１
５の露出頂部と絶縁体１６と各接地電極１７２〜１７ｄ
との相対位置関係を選定する。より具体的には、絶縁体
１６の頂面と各接地電極１７ａ〜１７ｄとの距離Ａを１
龍以上とすることが望ましい。

絶縁体１６は、燃料がよく吸着する材料を用いるものと
し、例えばアルミナセラミックなどの多孔性セラミック
で製造する。

中心電極１５と接地電極１７ａ−１７ｄは、タングステ
ンなどの高融点金属またはその合金で製造し、耐久性を
向上させておくことが望ましい。

第６図は、上記点火プラグ１４をエンジンの渦流室４に
装着した状態を示すが、点火プラグ１４はその固定手段
側を渦流室４の壁部４ａに固定することにより装着され
る。その際、中心電極１５と各接地電極１７３〜１７ｄ
の間に形成される放電部（絶縁体１６の表面部分１６ａ
とエアギャップ部Ｇとを含む）が、燃料噴射弁５から噴
射される噴霧燃料のほぼ中心部付近に位置するように、
点火グラブ１４を渦流室４・に実装する。

第７図は、上述した点火プラグ１４に高電圧を供給して
、放電部に火花放電を発生させるための点火装置の回路
図を示す。同図は４シリンダ機関の場合を示すが、図に
おいて、１１はバッテリ、力は昇圧器、Ｓｏは昇圧器２
１の昇圧動作を制御するパルス信号、Ｄ、、Ｄ２はダイ
オード、Ｑ、〜Ｑａはサイリスタ、８８〜Ｓ、は各サイ
リスタＱ、〜Ｑａのオン・オフを制御するパルス信号、
ＣＩ８〜Ｃ＋ｄおよびＣ２ａ〜Ｃｚａはコンアンサであ
る。また、２２は昇圧トランス、”Ｉはその１次コイル
、”２はその２次コイル、１４８〜１４ｄは上述したこ
の発明によるディーゼルエンジン始動用点火プラ′グで
ある。

次に動作を説明する。

エンジンを始動する際には、第７図に示す点火装置を起
動させておいて、スタータモータを回す。

エンジンが回転するにつれて、燃料ポンプ（図示しない
）から圧送される燃料は、燃料噴射弁５から所定のタイ
ミングで渦流室４内に噴霧燃料として噴射される。渦流
室４および燃焼室３の温度は、始動時（特に低温時の始
動時）には低温であり、また始動時の燃料の霧化状態も
あまり良くないので、噴霧燃料が自ら着火することはな
い。噴霧燃料は渦流室４および燃焼室３内にひろがり、
また点火プラグ１４ａ〜１４ｄの絶縁体１６に吸着され
る。

第７図において、点火装置の起動により、バッテリ１１
の電圧（１２Ｖ）が昇圧器２１により高電圧（＋　１５
００　Ｖ程度）に昇圧され、この高電圧でダイオードＤ
、　、　Ｄ、を介して各コンデンサＣ１，〜Ｃ１ｄを充
電する。上述した燃料噴射弁５からの燃料噴射のタイミ
ングと運動した所定の点火時期にパルス信号Ｓ、〜Ｓｄ
が与えられて、サイリスタＱ、〜Ｑｄがオンになると、
＋　１５００　Ｖに充電されたコンデンサＣ１，〜Ｃ＋
ａの昇圧器２１側（図で左側）の端子が急に接地される
ため、コンデンサＣ１ａ〜Ｃ１ｄの昇圧トランスη側（
図で右側）の端子が、ＯＶから−１５００Ｖに低下する
。

この電圧変化が昇圧トランス乙に加わって、１次コイル
Ｌ、とコンデンサＣ２ａ〜Ｃ２ｄとの１次回＝＝ｒで減
衰振動を生じ、それによって１次コイルＬ、と２次コイ
ルＬ、との巻数比に比例した高電圧（尖頭値−２０ＫＶ
程度）が２次コイルＬ２に発生する。この高電圧が点火
プラグ１４ａ〜１４ｄに印加され、その中心室°極１５
と接地電極１７ａ〜１７ｄの間の放電部で１放電が発生
する。この放電により前述したように点火プラグ１４ａ
〜１４ｄの絶縁体１６に吸着されている燃料が着火し燃
焼する。次いで上記の放電により両電極間が導通状態に
なると、コンデンサＣＩａ〜Ｃｔｄに蓄えられている０
、５〜２Ｊ（ジュール）程度の高エネルギーが、昇圧ト
ランス２２０２次コイルＬ２を介して点火プラグ１４８
〜１４ｄに短時間（０，１ｍｓ程度）内に注入され、絶
縁体１６の表面部分１６ａに％ツて高エネルギーを炎状
のプラズマとする沿面放電が発生し、この沿面放電によ
り噴霧燃料が着火燃焼し、エンジンが始動する。

上記の動作は、各気筒の点火時期に従って各気筒のサイ
リスタＱ、〜Ｑｄにパルス信号Ｓ１１〜Ｓ、が与えられ
る毎に、それぞれの気筒に対して行なわれる。

また、昇圧器２１はパルス信号Ｓ。が与えられている間
は昇圧動作を停止し、そのためサイリスタＱ３〜Ｑｄは
、コンデンサＣＩａ〜Ｃ１ｄの電荷が放出されたのちオ
フに復帰する。

なお、上記の各パルス信号Ｓ０，５ａ−８ｄは、点火信
号発生装置（図示しない）から所定のタイミングで与え
られる。

第５図は、この発明のディーゼルエンジン始動用点火プ
ラグ１４’の別の実施例を示すが、中心電極１５’の露
出している頂部を山形またはカサ形に構成したものであ
る。このような形状によれば、点火装置の高エネルギー
による放電によって、中心電極の露出頂部の絶縁体に近
い部分のみが消耗してしまい、頂部先端が落ちてしまう
ということが防止される。

また、従来の予熱プラグを用いたディーゼルエンジンの
始動においては、始動操作開始時点からの経過時間に対
する排気温度の特性を測定すると、　　−例えば４気筒
工・ンジンでは、外側の第１および第４気筒と内側の第
２および第３気筒との間に排気温度に大きな差が生ずる
ことが実測され、各気筒間の気筒温度と燃焼状態が不均
衡であることが判明している。

従って、第７図の点火装置における第１気筒用のコンデ
ンサＣ１，と第４気筒用のコンデンサＣ，。

の容量は１μＦ、第２および第３気筒用のコンデンサＣ
１ｂとＣ１ｅの容量は０．５μＦというように、外側気
筒と内側気筒とに差を設ｉ、コンデンサＣＩａ〜Ｃ１ｄ
に蓄えられる電荷量、すなわち各点火プラグ１４ａ〜１
４ｄに供給されるエネルギー量を適切に調整することに
より、点火装置による始動操作中の各気筒の温度や燃焼
状態を均一にし、全気筒について良好な燃焼を行なうこ
とができる。

さらに、エネルギーを蓄えるコンデンサＣ１ａ〜Ｃ＋ｄ
を各気筒毎に設けるのではな（、ある気筒が点火時期に
ある時に排気行程にある他の気筒を１組として、それぞ
れの組について１個のコンデンサを設ける方式のプラズ
マ点火装置を、本出願人は既に提案（特願昭５６−７０
３７５　）　しているが、この方式と上述の外側気筒と
内側気筒でコンデンサの容量に差を設けることを組み合
わせて適用することができる。すなわち、第１−第４−
第３−第２気筒の順で点火が行なわれる４気筒エンジン
の場合、一方が点火時期の時に他方が排気行程にある気
筒の組は、第１と第４、第２と第３の組合せとなり、上
述の内外気筒でコンデンサの容量に差を設ける場合の組
合せと同一となる。従って、上述の点火順序の４気筒エ
ンジンにおいて、第１と第４気筒に対して容量の大きな
コンデンサを１個用い、かつ第２と第３気筒に対して容
量の小さいコンデンサを１個用いることにより、気筒数
の半数のコンデンサでしかも全気筒の燃焼を均一かつ良
好にした点火装置を得ることができる。

以上説明したように、この発明によれば、従来のディー
ゼルエンジン始動用のグロープラグに代えて、中心電極
と燃料吸着性の良い材料からなる絶縁体と複数の接地電
極とを有するディーゼルエンジン始動用点火プラグを用
い、この点火プラグに高電圧を与えて１．両電極間に生
ずる放電により先ず絶縁体に吸着した燃料を着火燃焼さ
せ、次いで点火プラグに与えられる高エネルギーを両電
極間の絶縁体表面に沿う炎状あプラズマとする沿面放電
により噴霧燃料を着火燃焼させることにより、ディーセ
ルエンジンの特に低温時の始動に際して霧化状態の良く
ない時でも、渦流室内に噴射された噴霧燃料を確実に着
火させ、かつ予熱時間なしにディーゼルエンジンを瞬時
に始動でき、さらにバッテリの能力低下や容量不足をも
解消できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の始動用グロープラグを装着したディーゼ
ルエンジンの縦断面図、第２図は第１図のグロープラグ
な動作させる始動装置の電気回路図、第３図はこの発明
によるディーゼルエンジン始動用点火プラグの一実施例
の正面図、第４図は第３図のＩＶ力方向ら見た点火プラ
グの主要部の部分斜視図、第５図は点火プラグの別の実
施例の主要部を示す部分正面図、第６図は第３図の点火
プラグを装着したディーセルエンジンの第１図と同様の
縦断面図、第７図は第３図および第６図の点火プラグを
動作させる点火装置の電気回路図である。 ３・・・・・・燃焼室、　　　４・・・・・・渦流室、
訃・・・・・燃料噴射弁、 １４　、１４ａ〜１４ｄ　、　１４’・・・・・・ディ
ーゼルエンジン始動用点火プラグ、 １５　、１５’・・・・・・中心電極、１６・・・・・
・絶縁体、　　　１６ａ・・・表面部分、１７ａ〜１７
ｄ・・・・・・接地電極、１８・・・・・・筐体、　　
　　１９・・・・・・高圧給電端子、加・・・・・・固
定手段、　　Ｇ・・・・・・エアギャップ部、特許出願
人 日産自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士　　　山　　本　　恵　　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディーゼルエンジンの渦流室において燃料噴射弁から噴
   射される燃料がふりかかる位置に実装されるディーゼル
   エンジン始動用点火プラグにおいて、１個の中心電極と
   、該中心電極の頂部を露出させて該中心電極の周囲を被
   覆する燃料吸着性の良いセラミック材料からなる絶縁体
   と、該絶縁体−の周囲に間隔を置いて配置された複数の
   接地電極とを有し、該接地電極のそれぞれと前記中心電
   極との間に形成される放電路が前記絶縁体の一部の表面
   とエアギャップ部とを含むように中心電極と絶縁体と接
   地電極との相対位置関係を選定し、かつ該放電路が前記
   燃料噴射弁から噴射される噴霧燃料のほぼ中心部付近に
   位置するように実装されることを特徴とするディーゼル
   エンジン始動用点火プラグ。