JPS59200067A - 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関、特ｅこディーゼルエンジ
ンの燃焼室１ことつつけられる点火装置であって、電極
間の火花放電ｔこより燃料ｅこ点火する点火装置に関す
るものである。

ディーゼルエンジンでは従来燃焼補助用にグロープラグ
を設けているが、グロープラグは消費電力が大きいため
長時間の使用は不可能であり、通常走行時の燃焼安定性
を確保するためｅこ点火プラグの設置が望まれている。

また、最近では省資源の観点からガソリンにメタノール
あるいはエタノールを混入した混合燃料の使用が試みら
れており、この場合には点火プラグの設置が不可決であ
る。

ところで、従来の点火プラグでは点火コイルやディスト
リビュータ等を必要とし、これｅこ伴なう設置スペース
の増大およびコストアップが問題となっていた。

本発明は上記従来の問題点ｅこ鑑み、点火コイルやディ
ストリビュータの不要な点火装置を提供することを目的
とするもので、点火装置ｅこは圧電素子を内蔵せしめる
とともに噴射ノズルに供給される燃料圧を上記圧電素子
ｅこ作用せしめて火花放電に必要な高電圧を得ることｔ
こより上記目的を達成するものである。

すなわち、本発明の点火装置は変形により電圧を誘起す
る圧電素子と、該圧電素子に誘起された電圧を取り出す
電極板と、該電極板と電気的ｅこ接続され、燃焼室内に
放電ギャップを形成する電極と、上記圧電素子ｔこ所定
の変形量を与えるべく作動する付勢手段と、燃料圧が所
定圧に達した時に付勢力ｅこ抗して作動して圧電素子の
形状を復元せしめる付勢力解除手段とを具備しており、
圧電素子の復元時の変形に伴なって誘起される電圧ｅこ
より上記放電ギャップにおいて放電を生じるようｅこし
である。

以下、図示の実施例ｔこより本発明を説明する。

第１図ｅこ本発明の点火装置を具備する内燃機関（ディ
ーゼルエンジン）の要部を示す。エンジンの燃焼室１（
本実施例ではスワールチャンバ）ｔこは点火装置２と燃
料噴射ノズル６が設けである。また、エンジンの本体側
部には燃料噴射ポンプ４が設けてあり、噴射ポンプ４、
上記点火装置２および噴射ノズル６間は燃料噴射管５で
接続されて、噴射ポンプ４より吐出された燃料は途中点
火装置２を経て噴射ノズル５に至るようにしである。

第２図に上記点火装置２の詳細を示す。

点火装置２のハウシングは金属製の下部ハウジング２０
゛１および上部ハウジング２０２より成る。下部ハウジ
ング２０１は円筒状で、階段的にその径が先端方向へ細
くなっており、その内部には円筒状の磁器製絶縁碍”ｆ
２０５が嵌装されて、該碍子２０６の一端はハウジング
２０１の先端部まで延びている。絶縁碍子２０３の下半
部には中心電極２０４が嵌装してあり、その基部は導電
性シールグラス２０５ｅこて碍子２０３ｅこ固定され、
一方、先端は碍子２０３の先端より突出している。絶縁
碍子２０３内の上半部ｅこは３個の圧電素子２０６が積
層して嵌装され、その上端面には接地側電極板２Ｄ７ａ
が接合され、下端面ｅこは高圧側電画板２０７ｂが接合
しである。電極板２０７ｂと中心電極２０４は絶縁性ス
トッパ部材２０８を貫通するリード線２０９ｅこて接続
しである。

下部ハウジング２０１の上端面にはこれと接してリング
状の押え部材２１０が配設しである。

絶縁碍子２０３と下部ハウジング２０１の段付部の間ｅ
こは銅ワッシャ２１１が挿置してあり、燃焼室で発生す
るガスのシールおよび絶縁碍子２０３の割れ防止を図っ
ている。

また下部ハウジング２０１の下端外周ｅこは点火装置２
本体を燃焼室１（第１図参照）ｆこ螺着するためのネジ
部２０１ａが形成してあり、上端外周には上部ハウジン
グ２０２を螺着するためのネジ部２０１ｂが形成しであ
る。さらｅこ下部ハウジング２０１の下端面には上記中
心電極２０４と対向して放電ギャップＧを形成すべく接
地側電極２２０がＬ字状に設けである。

上部ハウジング２０２はその下半部ｅこ形成した筒部２
０２ａを下部ハウジング２０１ｔこ螺着結合しである。

上半部は有底筒状？こ形成してあり、その径方向対称位
置ｔこは燃料噴射管５（第１図参照）の接続部２０２ｂ
、２．０２ｃが突出形成しである。また、筒開口ｅこは
上方よりキャップ２１２が覆着しである。

筒内ｔこは筒壁に沿って上下動可能に付勢力解除手段た
るピストン２１５が設けである。ピストン２１５には筒
状ｅこ凹部２１５ａが形成してあり、凹部２１５ａ内に
はコイルバネ２１６が配設されて、このばね力ｔこより
ピストン２１５は下方ｔこ付勢されている。一方、上記
ピストン２１５の中心には底面を貫通せしめて棒状部材
２１３が設けてあり、棒状部材２１３の下端面は圧゛型
素子２０６の上面に設けた電極板２０７ａｆこ当接せし
めである。棒状部材２１３の上端面とキャップ２１２間
ｅこは付勢手段たる皿バネ２１４が配設してあり、該皿
バネ２１４のばね力により棒状部材２１３は下方に付勢
されて、これぐこより圧電素子２０６は圧縮変形せしめ
られている。なお、棒状部材２１３とピストン２１５は
上下方向に相対移動可能であり、脅すｉ％７＋←４→４
−ツーど７−ピース、、＝）−＝Ｓ／−７！＝１．．−
４５Ｊよ、」計１し方Ｉ向−ｔこ一相掌珊−辱・動河−
能て一紐−棒状部材２１３の上端の段付部２１３３下面
とこれと対向するピストン゛２１５の段付部２１５ｂ上
面間には倣少間魚が形成しである。

上半部の底面は棒状部材２１３を貫通せしめた中心部２
０２ｄが周縁部２０２ｅよりも高くしてあり、周縁部２
０２ｅには接続部２０２　ｂ。

２０２Ｃ中に形成した燃料流路２１７ａ、２１７ｂが開
口している。

ここで、本実施例では上半部の底面の面積は５ｃｄとし
、このうち中心部２０２ｄの面積を４Ｃａ、周縁部２０
２ｅの面積を１ｃｄとした０また、圧電素子２０６の断
面積は０．５　ｃａとした。さらに、皿バネ２１４のば
ね力は６００ｋｙ、コイルバネ２１６のばね力は１６０
　ｋｑである。

上記の如き構造を有する点火装置の作動を第２図、第３
図ｅこ基づいて説明する。

噴射ポンプ４より供給された燃料は噴射管５（第１図参
照）を経て点火装置２の上部／Ｘウジング２０２ｆこ形
成された接続部２０２ｂに至る。

燃料は接続部２０２ｂ中の流路２１７ａを流通し、底面
の周縁部２０２ｅとピストン２１５の下端面間ｅこ形成
された間隙を経て他方の接続部２０２Ｃ中の流路２１７
ｂより再び噴射管５ｆこて噴射ノズル３（第１図参照）
Ｅｌ友給される。

そして、燃料圧が１２０ｋｔｉ／ｃｄｆこ達すると（第
３図（１）中のＸ点）、噴射ノズル３の図示しなし１針
弁が開いて燃料が燃焼室１（第１図参照）内に噴射され
る。

燃料圧がさらに、上昇して１ｊＯ＃／ｉを越えると（第
３図（１）中のＰ点）、上記周縁部２０２ｅｔこ対向す
るピストン下面ｅこは１６０１１２以上の力が加わり、
これ（ｌこよりピストン２１５（よコイルバネ２１６の
ばね力ｅこ抗して上方ｅこ移動する。

そして、この瞬間ｔこ底面の中心部２０２ｄとピストン
２１５の下面間にも間隙を生じ、この間１） １こ燃料が浸入してピストン２１５−よ下面全体ｔこ燃
料圧が加わってピストン２１５をよ８００に９以上の力
で急速ｔこ押し上げられる。ピストン２１５は上昇途中
でその段付部２１５ｂが棒状部材２１３の段付部２１３
ａに当接し、棒状部材２１５を皿バネ２１４のばね力に
抗して急速に引き上げる（第３図（２）中ｇ点よりｈ点
）。

これにより、圧電素子２０６ｅこ印加されていた圧縮力
は解除され（第６図（３）中ｉ点よりｊ点）、圧電素子
２０６はその形状を回復して歪量は０となる（第３図（
４）中に点より１点）。この時、圧電素子２０６ｆこは
復元ｔこよる変形に伴なって電圧が誘起され、この電圧
は電極板２０７　ａ。

下部ハウジング２０１よりなる径路および電極板２０７
ｂ１　リード線２０９よりなる径路ｅこより電極２０４
．２２０間ｅこ現われて、ブレークダウン電圧ｅこ達す
ると火花ギャップＧで放電を生じる（第３図（５）中Ｗ
点より２点）。そして、この放電により燃料が着火せし
められる。

燃料圧が下降すると、これに伴なって棒状部材２１５は
皿バネ２１４のばね力？こより再び下方へ移動せしめら
れ（第３図（２）中０点よりｒ点）、圧電素子２０６ｆ
こは再び圧縮力が印加されて（第３図（３）中Ｓ点より
ｔ点）圧縮変形せしめられる（第５図（４）中Ｕ点より
７点）。この圧縮変形時ｅこも圧電素子２０６ｔこは電
圧が誘起され、火花ギャップＧｆこ放電を生じるが（第
３図（５）中１点より２′点）、噴射ノズルの針弁はこ
れ以前ｔこ閉じており（第３図（１）中ｙ点）、燃料の
着火ｔこは無関係である。

このように、本発明の点火装置は噴射ノズルｔこ供給さ
れる燃料圧を受けて作動するピストン？こよりあらかじ
め皿バネのばね力Ｅこよって所定量圧縮せしめられた圧
電素子の形状を復元し、この復元に伴なって誘起される
電圧を放電ギャップｔこ導ひいて火花放電を生ぜしめる
ようにしたので、点火コイルやディストリビュータ等（
よ不要であり、設置スペースあるいはコストの面で極め
て有利である。

また、本発明では圧電素子ｅこ直接燃料圧を印加せず、
皿バネの所定のばね力１こより圧縮変形せしめられた圧
電素子を燃料圧の作用により原形ｅこ復帰せしめて放電
電圧を得る構造としだから、圧電素子（こ過度な圧縮力
が加わることはなし１゜ さらに、ピストンは燃料圧がコイルバネのばね力以上Ｐ
こ上昇しないと移動しないから、噴射管内の残圧は点火
装置の作動ｅこまったく影響なし１゜ ピストンは上昇開始時ｅこその燃料圧受圧面積が一挙ぐ
こ増大して、急上昇せしめられるから圧電素子に印加さ
れた圧縮力はきわめて速やかｅこ取り除かれ、立上りの
急俊な放電電圧が得られてエネルギーの損失が防止され
るとともに点火時期も一定となる。

また、上記ピストンはキャップｅこより上昇量が規制さ
れているから、ピストンの上昇による燃料流路の拡大ｔ
こ伴なう燃料噴射圧の大きな低下はなく、かえって、噴
射初期に燃料圧が適度に低下せしめられて噴射騒音を低
くできる。

なお、点火時期の調整はコイルスプリングのばね力を調
整することｅこより自由ｅこ変更できる。

第４図には本発明の第２の実施例を示す。本実施例は放
電電極ｔこ通常の点火プラグを使用し、高電圧発生部と
別体ｅこしたものである。点火装置２のハウジング２０
２は下半部が密閉円筒状／ としてあり、円筒内ＥこはＴ字状の絶縁碍子２０３が収
納しである。絶縁碍子２０３は基部が筒状をなし、腕部
はハウジング２０２ぐこ形成した切欠部より突出せしめ
である。

絶縁碍子２０３の筒状部には放電電流容量を大きくする
ため、電極板２０７ａを挾んで上下／ ｌこ各二層に積層して圧電素子２０６ａ、２０６ｂが配
設しである。圧電素子２０６ａの上端面および圧電素子
２０６ｂの下端面にはそれぞれ電極板２０７　ｂ、　　
２０７　ｃが接合しである。また電極板２０７ａは上記
腕部の先端ｅこ形成したハイテンションコード接続用ソ
ケット２１９とリード線２１８ｆこて結ばれている。ソ
ケット２１９ｅこ接続されるハイテンションコードは燃
焼室に設けた点火プラグ６ｆこ至る。

なお、ハウジング２０２の上半部の構造は上記第１の実
施例と同じである。

棒状部材２１３を介して皿バネ２１４のばね力（こより
圧縮変形せしめられた圧電素子２０６′ａ、２０６’ｂ
はピストン２１５ｔこ燃料圧が作用してばね力が解除さ
れると原形ｔこ復し、この時生じる誘起電圧はソケット
２１９に接続されたハイテンションコードを経て点火プ
ラグ６ｅこ供給される。

このような構造ｔこよっても第１の実施例と同様な効果
が得られる上ｅこ、点火プラグは従来品が使用できる。

以上の如く、本究明の点火装置は圧電素子を内蔵し、該
圧電素子を付勢手段ｔこより所定量変形せしめるととも
に燃料圧の上昇ｅこより作動する付勢力解除手段により
上記圧電素子の形状を復元せしめ、復元に伴なって誘起
される電圧を放電ギャップに導いて火花放電を生じるよ
うｅこして、従来の点火装置が必要とした点火コイルや
ディストリビュータ等を不要となし、これにより設置ス
ペースおよびコストの大幅な低減を実現したものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の点火装置を具備した内燃機関の要部を
示す図、第２図は本発明の第１の実施例を示す全体断面
図、第３図は各種物理量の経時変化を示す図、第４図は
本発明の第２の実施例を示す全体断面図である。 １・・・・・・燃焼室　　　　２・・・・・点火装置２
０４．２２０　＝・・・・電　極 ２０６．２０６ａ、　２０６ｂ　・・−＝圧電素子２０
７ａ、　２０７ｂ、　２０７ａ、　２０７ｂ、　２０７
ｃ　・−−−−−電極板 ２１４・・・・・・付勢手段 ２１５・・・・・・付勢力解除手段 ６・・・・・点火プラグ Ｇ・・・・・・放電ギャップ 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室に燃料の噴射ノズルと点火装置を設けた内燃機関
   ｔこおける点火装置であって、変形ｅこより電圧を誘起
   する圧電素子と、該圧電素子ｅこ誘起された電圧を取り
   出す電極板と、該電極板と電気的ｔこ接続され、燃焼室
   内に放電ギャップを形成する電極と、上記圧電素子ｅこ
   所定の変形量を与えるべく作動する付勢手段と、燃料圧
   が所定圧ｅこ達した時ｔこ付勢力ｔこ抗して作動して圧
   電素子の形状を復元せしめる付勢力解除手段とを具備し
   、圧電素子の復元時に誘起される電圧により上記放電ギ
   ャップにおいて放電を生じるよう（こなしたことを特徴
   とする内燃機関の点火装置。