JPS58180767A - 内燃機関の点火装置 - 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】 本発明は燃料噴射式内燃機−１特にディーゼルエンジン
の燃焼室にと抄つけられる点火装置であって、電極間の
火花放電によ抄燃料に点火するようにした点火装置Ｋ１
４１するものである。

ディーゼルエンジンは圧縮されて高温となった吸入空気
中に燃料を噴射して燃焼させることにより、駆動力を得
る内燃機関であるが、始動時には吸入空気の温度が低い
ため、圧縮しても所定の濃度まで上昇せず、燃料の着火
が不確実となったり、あるい幡所定の温度まで上昇する
のが遅いため着火遅れを生じ、いわゆるディーゼルノッ
クを起こしたりする。まな通常運転時にも、部分的に温
度が上昇しない部分があると、その部分に着火せず、未
燃燃料として排出される。このような間踵を解決するた
め、燃焼室には通常、燃焼補助用にグループラグか設け
られているが、グロープラグ社消費電力が大吉いため、
長時間使用できない難点があ抄、消費電力の小さい点火
プラグの使＃Ｉがｉすれている。また最近では省資源の
観点から、軽油以外の安価な燃料、例えばメタノール、
エタノールアルイはそれらとガソリンの混合燃料をディ
ーゼルエンジンに使用することが行なわれるようになっ
てきた。この場合には燃料の着火に必須の装置として点
火プラグを使用する必要があるＯ点火プラグを用いた場
合には、火花放電のタイミングは燃料の噴射時期に対応
して正１１に設定される必要があり、従来はガソリンエ
ンジンで行なわれているように、点火コイ−ルに発生し
た高電圧をディストリビュータによって適宜必要なタイ
ミングで各気筒に分配する方法がとられている。しかし
ディーゼルエンジンの場合にはガソリンエンジンに比べ
て圧縮化が高いため点火コイルの発生電圧を高くする必
要がち抄、点火コイルをはじめ、ディスシリピユータ等
各点火装置の性能アップを図る必要が生じる。またディ
ストリビュータの設置、ハイテンションコードの配り等
部品点数の増大とそれによるコストアップも招く。

ところで、ガソリンエンジンにお−て上記編電圧を発生
するために圧ｗＬ−子を使用している例があるが、これ
はエンジンに同期してＵ転するカムによって、圧電素子
に圧力を加えて該素子の両端に高電圧を誘起し、これｔ
点火プラグに導びいて火花放電を起こす方法である。し
かしガソリンエンジンでは回転数に応じて点火プラグの
火花放電のタイミングを微妙に′変化させる必要がある
ため、いｔ１ｅ普及するには至っていない〇 本発明は燃焼室に燃料を噴射するようなディーゼルエン
ジンの如き内燃機関に語いて、噴射装置に圧送される燃
料の圧力を圧電素子に作用させることにより、燃料の噴
射タイミングに合致して高電圧を圧電素子の両端に６起
し、これを放電電極に導びいて火花放電を起こすように
した点火装置に関する本のであり、点火コイルやディス
トリビュータを不要にして部品満載とコストダウンを可
能ならしめるものである０以下本発明を図示の実總例に
より説明する。

第１図に本発明による点火装置を具備した内燃機関（デ
ィーゼルエンジン）の要部を示す。

エンジン１の燃焼室３（本実施例にあってはスワールチ
ャンバ）には、本発明になる圧電素子９０３を内蔵した
点火プラグ９と燃料噴射ノズルａが設けられている。燃
料はエンジン１０本体側面に設けられた燃料噴射ポンプ
７の燃料吐出ロア１よねピストン２に連動して吐出され
て、噴射パイプ１０内を圧送され、燃料噴射ノズル８に
至る。一方噴射バイブｌＯからは燃料噴射ノズル８０近
くで燃料圧導入パイプ１０１が分岐されて、−Ｆ記点火
プラグ９０頭部へ接続されており、燃料噴射ノズル８に
作用する燃料の圧力は同時に点火プラグ９内に内蔵され
た圧電素子９０３にも作用するようになっていもここで
４は排気弁、５は吸気管、６は排気管である。

第２図は点火プラグ９の詳細を示す断面図である。円筒
状で、陰゛段的にその径が細くなっている金属製のハウ
ジング９０１内には同じく円筒状の磁器製絶縁砂子９０
２が恢装されておりその一端はハウジング９０１の下方
先端ｗｈまで延びている。該絶縁碍子９０２内の下半部
Ｋａ中心電極９０７が後装されており、該中心電極は下
方に延びて、その先端を絶縁碍子９０２の先端からのぞ
かせているＯまた絶縁碍子９０２内の上半部には中心電
極９０７の上端に接して後に靜述する圧電素子９０３が
挿置されている。

ハウジング９０１の上部ＫＦ１内部に圧力導入路９１０
を貫通せしめた油圧ポル）９１１がネジ邸９１４によっ
て螺着されている。該油圧ボルト９１１の下端には中央
部に凸部が形成され、ハウジング９０１に螺着された時
に、圧電素子９０３との間に：１％ｌＩ［、すなわち油
圧室９１２を形成するようにしである。また油圧ボルト
９１１の上端には前記燃料圧導入パイプ１０１が接続可
能なようにネジ８６９１３が形成されている。

一方、絶縁碍子９０２の餉れを防止するとともに、燃焼
室で発生するガスをシールするために、絶縁碍子９０２
とハウジング９０１間および絶縁碍子９０２と中心電極
９０７間にはその段部に銅ワッシャ９１４．９１１）が
それぞれ介設されている。またハウジング９０１の最下
段の外郡には点火プラグ９の本体を燃焼室３に螺着する
ためのネジ部９１８が形成されている。さらにハウジン
グ９０１の下方先端部には前記中心電極９０７と対向し
て、火花ギャップ９０９を形成すべく接地４ｍ電極９０
８がく状に設けられている。

さて、前記圧電素子９０３はジルコン酸塩、チタン酸塩
などの磁器よりな抄、高い誘起電圧を得るために本実施
例では３個の圧電素子を積増している。３層の圧電素子
９０３の上面には接地側電極板９０４が接合されている
０該電極板９０４と油圧ボルト９１１の凹部下端面との
間に形成した油圧室９１２にはこれを上下に仕切る金属
感のダイヤフラム９０５が設けられ、上記接地側電極板
９０４と所定の間隔をおいて対向している。そしてダイ
ヤ７うふ９０５はハウジング９０１を介して接地側電極
９０８と接続している。なお上記ダイヤフラム９０ｓは
その外周部において褥子９０怠の端面と油圧ボルト９１
１の端面との間にシール用のワッシャ９１６．９１フを
介して挟着されている。

一方、３層の圧電素子９０３の下面にけ高圧−電−板９
０６が接合されており、該電極板９０６は前記中心電極
９０叩と１１１気的に結合されている◎ 以上の如く構成した点火装置の作用を以下に売べる・ 噴射ポンプツの吐出口？１より吐出される燃料比の経時
変化を第Ｓ図（Ａ）に示す。噴射ポンプ７が作動すると
噴射パイプ１０に燃料か供に５され、該パイプ内の燃料
圧が上昇り、始め、所定の圧力Ｘに達すると噴射ノズル
８０針弁（図示せず）が開いて、燃料が燃焼室中に噴射
される。燃料圧は引続いて上昇し、燃料噴射終了時ｙに
なると、噴射ボンプツ内で燃料がリリーフされて噴射パ
イプ１０内の燃料圧は急凍に低下する。

さて、このように変化する燃料圧は、燃料比導入パイプ
１０１及び点火プラグ９の油圧ボルト９１１内に貫通し
た圧力導入路９１０をを軒て、油圧室９１２に導ひかれ
、ダイヤ７うＡ９０５を介して圧電素子９０３に作用す
る。その結果圧電素子９０３社第３図（Ｂ）Ｋ示す如く
燃料の圧力に応じた歪を生じて、上下端向に接合された
電極板９０４，９０６にはその歪量に応じた電荷が蓄積
される。上端面に接合され友按地側電極板９０４はダイ
ヤフラム９０Ｂ、ハウジング９０１を通して接地測置１
ｉ＋９０８と電Ｘ的に接続されており、また下端面に接
合された高圧−電極板９０６社中心電極９０７と電気的
に接続されているから、電極板９０４，９０６に現出し
た電には放電ギャップ９０９を形成する電極９０７．９
０８にも現われて、放電電圧を誘起する。放電電圧の経
時変化を第３図（０）Ｋ示す。を極放電が行なわれない
場合に社放電電圧は４３図（Ｂ）に示す圧電素子９０３
０歪蓋に応じて変化するが、放電電圧がブレークダウン
ｔｅｃ　ｉ”ｔ　ｂえる場合には、該ブレークダウン電
圧２に達した時点で放電が始まるため上記電荷は連やか
に消費されて放電電圧は纜は０ｖ−１で下がる（図示Ｐ
の状Ｓ）。その後燃料圧が下がり始めると、圧電素子９
０３の歪が戻る　　　２６一つとするため、該圧電素子
９０３の両端にはそれまで２は極性の異なった電荷が蓄
積され、したがって、電１ｉ９０フ、９０８間にはそれ
までと極性の員なつな放電電圧が誘起される（図示ｑの
状態）。該放電電圧社火花ギャップ９０９におけるブレ
ークダウン電圧２′より高くなるため再度放電を生じ、
急激ｖｃＯＶに戻る。（図示ｒの状Ｓ）。この場合の放
電は燃料の燃焼には寄与しない。

上記の如く燃料の噴射開始後、燃料圧が一定の大きさに
到達した時に、ブレークダウン電圧を生じるような最適
の圧電素子を遁ぶことにより、燃料噴射時期に対応し、
かつ燃料噴射期ｆｆ１ｌ中持続する放電が行なわれ、燃
料の燃焼が促進される。

かくの如く本発明による点火装置によれば、高電圧を発
生するための点火コイル、燃料の噴射時期にタイ虐ング
良く高電圧を点火プラグヘ配分するためのデイストリピ
互−夕等が不１’となり、また本実施例の如く圧電素子
を内蔵した点火プラグを用いれば、ハイテンションコー
ドによる配線も不要となり、グロープラグに替えて該点
火プラグを取りつけ、燃料圧導入パイプの配管を行うの
みで、容易に既存のエンジンにも点火プラグを設けるこ
とができる。

本実施例では点火プラグに圧電素子を内蔵したが、もち
ろん圧電素子を噴射ポンプや噴射バイブに取り付けて、
別置きにしても良く、この場合には点火プラグは従来品
が使用できる。

また、使用する圧電素子によって社、燃料圧を倍圧装置
によって増幅して作用させる手段もとられ得る。

【図面の簡単な説明】

、４１１図は本発明の点火装置を具備した内燃機−のｌ
Ｉｉ部断面断面図２図は本発明による点火プラグの詳細
を示す断面図、第３図（ム）、（Ｂ）、（ｑ）はそれぞ
れ燃料圧、圧電素子歪量セよび放電電圧の各経時変化を
示す図！ある０３・・・・・・燃焼室 ８・・・・・・燃料噴射ノズル ９・・・・・・点火プラグ １ｏ・・・・・・噴射パイプ ９０３・・・−圧電素子 ９０４．９０６・・・・・・電極板 ９０５・・・・・・ダイヤフラム ９０Ｐ／・・・・・・中心電極 ９０Ｂ・・・・・・接地側電極 代場人 第１０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　燃焼室に燃料噴射ノズルと点火装置を設けた
   内燃機関において、上記点火装Ｗは上記燃料噴射ノズル
   に圧送される燃料圧の作用を受けて該圧力に応じた電圧
   を誘起せしめる圧電素子と、該圧電素子に誘起された電
   圧をとり出す電極板と、該電極板と電気的に接続され、
   放電ギャップを形成する電極とよりなり燃料の噴射タイ
   ミングに対応した点火を可能としたことを特徴とする内
   燃機関の点火装置。
2. （２）　　上記圧電素子、ｉ！電極板電極を点火プラグ
   内に一体化したことを特徴とする特許請求の範凹第１項
   記載の内燃機関の点火装置。