JPS5941652A - 気化器エンジン点火システム用の高電圧インパルスエネルギのイオン化自励変換器 - 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、気化器エンジン点火システム用の高電圧イン
ノξルスエネルギのイオン化自励変換器に関する。

／ 気化器エンジン点火システムの高電圧回路に用いられる
イオン化プリスノξ−力（ｐｒｅ−ｓｐａｒｋｅｒ　）
は。

今世紀の始めから良く知られている、即ち／り１０年の
米国特許第タタλ、１Ａｉｒ号、ｌり７１年のドイツ国
特許第２１３　、　ｊタグ号等である。これらの及び他
の解決法は。、ス、ｏ−クシラグのポイントにおける高
い破壊電圧を達成する目的を有する。スパークプラグポ
イントにおける破壊電圧は、、第１の回路（低圧）及び
第コの回路（高圧）の多くの特性。

即ち初期回路切断電流、誘導コイルの変換効率。

初期巻線インダクタンス、両回路の容量、及びスパーク
プラグにおける分流抵抗に基く。

分流抵抗は、スパ−クプラグの絶縁物への沈着物から明
らかである。これらの沈着物は、それらの電導性のため
にスパークプラグ間隙に分流を作り出し、電流損を引き
起こす。このような損失は、スパークプラグのポイント
間に全体的な放電損失を惹起する程高い。ス・々−クプ
ラグへの沈着物の幾つかの成分は、通常のエンジン運転
条件のもとてＶ′ｉ燃えつきない。炭素及び有機混合物
のみが燃焼し、−万事金属酸化物はゝ自己洗浄　能力が
ない程化学的に安定である。これら沈着物の電気抵抗は
冷間で高い、即ち約ｊ００ないし／　００００Ｍ０ｍに
達するが、ス、ｏ−クシラグ作動温度に加熱されると、
その抵抗Ｖｉ更に１ｏｏｏｏ倍も小さくなる。スノξ−
りの妨害はエンジン破壊力及び燃料消費に影響する。実
験データによれば、を気筒のエンジンで、ただ７つのス
ノぐ−クプラグが２！チの燃料消費に上昇し損なった。

同時に規準を外れたλつのスノξ−クプラグの場合、燃
料消費は約ｚ０％に上昇する。

エンジンにおけるス・ξ−クプラグ作動条件は。

他の不部会な現象、即ちアーク放電によシ惹起されるス
パークプラグポイントの腐食が、スパークプラグ間隙（
ギャップ）の拡大を引き起こす。

上述した現象の影響はス・ξ−クツラグの作動期間中上
昇し、また誘導コイルによって上昇されかつ市流損のた
めに減少される電圧がスパ−クプラグポイント間の拡大
した間隙を破壊し得ない瞬間がやってくる。これはスノ
ξ−クプラグの欠陥が生じるときである。

必要とされるスパ−クエネルギ１は、エンジン運転＋＜
ｂ能に基〈３通常の条件下の熱いエンジンの場合、シリ
ンダ内の作動混合物は自己点火瀧度付内−の温度を有し
、また極めて低いスパークエネルギがその点火のため必
要とされる。これらは冷いエンジン（始動時）、突然の
加速、ならし運転である。濃い及びうすめ混合物の両者
は高めスパークエネルギを要する。

記載しｌと問題は、高電圧インノ々ルスエネルギのこの
ような分配を与えるであろう問題の解決の必要を指適し
、最小のスパ−クプラグポイントの腐食で、全ゆるエン
ジン運転条件において機能的に正（７いスノに−りを得
る。これば正しく調整されたスパークプラグ間隙で畏い
運転寿命を意味する。

周知のプリス／ξ−力は上述した問題を解決でき々かっ
た。これは特にスパ−クプラグポイントの腐食に言及し
、この問題は何ら論議されなかった。

その上、：、ζ４知のプリスＡ−力ｈ　曲の欠点、即ち
ガス混合物の問題、ガス排出の問題、適度な限度内で破
壊電圧とス・々−り点火電圧の正しい１維持“の間哩、
高周波における機能の問題、陰極材料分散の問題、運転
寿命の問題、及び製造における技術的な問題とこのよう
な製造の高いコストとを有する。

本発明は、高電圧インパルスによる気化器エンジンにお
ける混合物の点火のための従来のシステムにおいて、上
述したインノ々ルスエネルギのこのような分配を得、特
に消極的な運転条件下でスパ−クプラグポイント間で強
いス、ｏ−りを与え、また同時（（スパークプラグポイ
ントの腐食を制限しかつ防止することを目的とするもの
である。

この目的は、２つ■矛盾する点、即ちス・にフプラグポ
イントの一層小さな腐食及びス／ξ−クプラグボ１ント
間の一層強いス、ｏ−りを有するように考えられる。本
発明の構成と機能のその他の記載は、この目的がどのよ
うに達成されるかを以下説明するだろう。

４７図１ｔよ、本発明の可能な実施例の７つを縦方向に
断面にして示す。

ハウジング／ば、管状の電気絶縁材料から作られる。・
・ウジングｌの作動空間は、長さＸ方向に隔てて動かさ
れる金属１Ｌ即ち陽極３と陰極≠によって閉鎖される。

作動空間の内側で、陽極からの距離ｍに厚さｎｋもつ薄
いリングの形に光子アイ（ｐｈｏｔｏｎ　ｅｙｅ）２が
ハウジング／内に固定される。

通常の実施例において、距離ｍは０２ないし７箇であり
、厚さｎ　’ｒｉ　Ｏ，／ないし０．　ｊ’　ｖｍでお
シ、また距離ＸＩは／、ｊないし３．３ｍｎである。電
極間の閉鎖スペース（ては普通の成分の大気が満たされ
る。この大気の開始圧は／なｉｎ　ｌ、　Ｊ′／々−ル
である。電極曲のスペースは特別な喘合にのみ特別な混
合物で満ださ１する。

ハウジングｌの外方の円筒形側部に、金いて被覆ｊがし
っかりと固定され、これは電極の全外部長よりも代かに
大きい長さをもつ３ １′１１．２図シよ１本発明を気化器エンジン点火シス
テムの高這正装置Ｎに川込んだ線図である。

陰極グと接続される高電圧ドレン７ば、中央スノξ−ク
プラグのポイントＯＢと接続される。

陽極３１は、付属する抵抗５１％ケもつ高屯用イン・ξ
ルス供給部ｔと接続される。

金属被覆、’；　’ｔｉ　、アースＭと接続され、２つ
の容置、叩ち入力容量Ｃ／と出力・Ｎ址Ｑ、２を構成す
る。

入力容量−０７の＠は、ハウジング／の１匂ｉｉ　３の
もたれ長さに基き、捷た出力容慴゛Ｃ２のｒ直はハウジ
ング／内のＩＩＩのもたれ長さに基〈。

本発明による部分及び全変換器の機能の記載は。

気化５工ンジン点火システムの高電圧インパルスの全体
の′特有のサイクルに関する。

高電圧イン・にルスが変換器電極３と仏との間。

及びスノξ−クプラグのポイントＯＢ　、！：　Ｍ　Ｅ
　、！：の間の距離を破壊するのに要する値に達すると
＆ｍ気放電が両スノぐ−り装置で始まる。

この種の４ｉ気放屯はλつの成分、即ち容量性と誘導性
の成分を有することが多くの実験で確かめられた。

ス・々−り放電の容量性の成分は、事実偏向回路に集め
られるエネルギの放電である。本発明によれば、変換器
人力容量Ｃ／　　と出力容量Ｃ２はこの回路に属する。

容量性の放電は輝く青のスノぐ−クと爆発によって明ら
かＫなる。容量性の放電の開始電流は数Ｈアンペアから
１０００アンペア以上に達し、またその温度は約１００
０００にである。これば、数メガヘルツから約７０メガ
ヘルツに達しかっ／サイクルで数百万分の７秒まで続く
高周波発振によって達成される。

放電スペース４則で減衰する高周波電磁発振は。

Ｋ　ｔＪｔ　ａＥインノξ・ルス入力部ｔのｔキロオー
ムないし１２キロオームの抵抗器几によって達成され、
寸だ金属被覆Ｓにより取り囲んでいるスペースに関して
達成され、金属被覆はアースＭと接続されかつ混信に対
する遮蔽の・役−割　を演じる。

スノぐ−り放電け、インノぐルスの電圧がその最適な値
に達する前に開始する。これは容量性の放電がインダク
ショ／コイルに集められる電磁エネルギの部分のみを消
費するためである。このエネルギの残部は、青白色−紫
色−黄色のスノ々−りとして誘導性の放電を介して解放
される。放電のこの部分はスノξ−りの　尾　と称され
る。

誘導性放電成分電流は約／　０　ミＩＪアンペアから数
百ミリアンペアに達し、また電圧は数百ボルトと数千ボ
ルトとの間にある。この放電の永続は。

数マイクロ秒から数十分のｌミリ秒で大きな時間々隔に
落ち入る。

とりわけ１本発明はス／ぞ−りの１尾”の短縮及び同時
に容量性成分の拡大を達成する。

点火過程の研究は、スパークエネルギ解放速度の増大が
その点火能力を増大させることがわかった。これは、回
置の解放されるエネルギに関して、容量性の成分が誘導
性の成分よりも効果的であることを意味する。

本発明の目的を考察して１次のことが確立された。

点火システムの高電圧回路における本発明によるエネル
ギ転換器により、破壊パラメータ目１強力に変更される
。

一ピーク破壊゛離流Ｖｉμ倍迄大きくなる。

−ピーク破壊力は２３倍迄大きくなる。

−Ｕ　−Ｉ破壊特性の初めの半相の電気エネルギは３３
倍迄大きくなシ、また ー平均的な相対的光強度は３．１倍迄大きくなる。

本発明の目的に関する−１−の考察は、エンジン作動特
性への良好なスパークツぞラメータの影響についてであ
った。本発明の積極的な影響が生じる次のようなエンジ
ン運転体制及び条件が達成された。

一低回転速度条件。

−低負荷及び小さなスロットル弁開放。

−一層ない混合物による運転時に、特に最小の燃費のだ
めの最適の混合物よりも少ない混合物で運転するとき、
及び 一所定の運転条件として最適なもり）より遅い点火で運
転するとき。

考察の間、１！４！転条件が所定の体制として最適条件
から離れれば離れる程１本発明の影響が一層明らかとな
った。その条件が最適条件からいかに離れ−Ｃいるかに
基き、経済的な改良Ｉｉｊ係１であった。

本究明によるエネルギ変換器の部分は２次のような重装
な機能を有する。

光子アイ２が殺到する初期電子を放出し、こｔ′Ｌは成
極３と弘との間のスペースの全体に亘る予備破壊イオン
比を達成する。

光子アイ２の電子放出は、高電圧イン・ｇルスの４王に
よって励起さｆｌ−、また時間の遅延に基く。

陽極３と陰極≠との間の”直圧の変化は、電界の変化に
従う。この電界は均質ではなく１両電極の鋭い縁部に集
中される。この集中は、陽極３ａの円筒膨突１ｉｊ部の
鋭い曲縁部に訃いて、特に高い。

この縁部から比較的小さな距離ｍに、光子アイλが配置
ａされ、その間口汀陽＋（ｉ３ａの円筒形突起とほぼ同
じｉＭ　ｊｌの丸形の鋭い縁部を有する。

高′市圧イン・々ルスの゛直圧を予備破壊値付近迄上昇
することにより、光子アイの親い曲縁部の電界強度は、
初めに励起を引き起こし１次いで光子アイの原子のイオ
ン化を起こし、また端部で強い自動に子放出を引き起こ
す程大きくなる。この瞬間、光子アイの孔の丸い鋭い縁
部付近の空間に、光子アイからの励起した原子と放出し
た電子が全体の取り囲んでいる空間に高エネルギ光子を
放出し。

電極間のスペースを破壊するよう爆発的に発達しかつ初
めに導びく、膨大な数の初期電子及びイオンを発生する
。このように準備されかつ実施される破壊はその特有の
特性を有する。破壊チャンネル１は均質でありかつ大き
な横断面を有する。低い速度をもつ多数の正イオンが陰
極の大きな面積を打撃するので、負イオンによる陰極グ
の衝撃は軽減される。このようにして、陰極材料の分散
が防止され、また周知のプリス・ぞ−力に関する大きな
問題である材料の腐食も防止される。周知のプリス・髪
−力Ｏ問題の１つけ１時間内の機能の低下である。これ
ば分散した陰（ヤ材料の吸着と化学反応によるガスのゝ
ゝ消滅“と関係する。本発明によれば陰（夕材料の分散
、が最小にされるので、はとんど全てが大気である一層
高い化学活性のガスでさえも＋＋ｉ　’ｋ　ｌ川のスペ
ースに用いることが可能である。

本発明による変換器は１次のようにエネルギの有益り再
分配をなす。

一４ｉ−高電圧イン・ξルスの直圧が上昇する間入力容
ｉｔＯ！！（まエネルギを集め、また次に同じエネルギ
を短時間で解放し、−ガス・ぞ−フジラグ間１１は絶縁
破壊される。

金属被覆！によって放射されかつもたらされる電磁エネ
ルギは、スパークプラグ間隙が絶縁破壊される間も放出
される。

この発明による変換器として、はとんどのエネルギが容
量性に変換されるので、ス・ぐ−フジラグのポイン１−
間のスパーク過程は、スノ々−りの１尾”の重大な時間
短縮Ｖこよって特徴とされ、そのためスＡ−クプラグポ
イントの腐食は充分に減少される。

通常のエンジン運転条件のもとで、混合物の初期点火に
要するエイ・ルギはＯａ３ミリジュールである。

本発明の目的を考察すると、絶縁破壊のＵ−Ｉ特性の初
めの半期における電気エネルギの１直は３７ないしＩｒ
ｔミリジュールであることが確立される。

本発明の目的が気化器エンジンの機能と経済性を改善す
るのに極めて重要であり得るということが１以上のｉ説
明から明らかである。

本発明の目的の簡単な構成は、安価な製造を可能にし、
また変形の容易性は広範な適用を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可能な実施例の１つの縦方向断面図で
あシ、また第２図は本発明を気化器エンジン点火システ
ムの高電圧装置に組込んだ線図である。 ／・・・ハウジング、２・・・光子アイｈ３・・・陽極
ｈ４ｔ・・・陰極、！・・・金属被覆、２・・・高−圧
インノξルス供給部、７・・・高電圧ルン １図面の浄書（内容に変更なし） 第１図 第２図 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５８年　特許願　第１３６０２４号２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 ４、代理人 〒１０５住所　東京都港区西新橋１丁目１番１５号物産
ビル別館　電話（５９１＞　０２６１６、補正の内容 別紙の通り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆ　電気絶縁材料で作られた管状の−・ウジング（１）
   から成り、その円筒状内部空間に陽極（３）及び陰極（
   杓が距離Ｘで配置され、一方閉鎖した電極間の空間に空
   気又は他のガスの混合物が満たされ、陽極（３）からｍ
   の距離に環状の金属製光子アイ（２）が配置され、前記
   光子アイがｎの厚さをもち、かつ陽極の円筒形突出部（
   ３ａ）の直径とほぼ同一直径の中央孔をもつことを特徴
   とした。気化器エンジン点火システム用の高電圧インノ
   ぞルスエネルギのイオン化自励変換器。 ｌ　ハウジング（１）がその囲りの外面を取り巻く金属
   被覆（！ｉ）を有し、前記被覆（ｊ）が陽極（３）と陰
   極（≠）の全重複部の長さよシも長い、特許請求の範囲
   第１項記載のイオン化自励変換器。 ３、　陽極（３）が高電圧イン・ξルス入力部（、＜）
   と接続されかつ抵抗器１）を付属しており、また陰極（
   り）が中央スパークプラグのポイント（ＣＥ）に接続さ
   れる高電圧出力部（７）に接続され、一方金属被覆（り
   がアース（Ｍ）に接続される、特許請求の範囲第１項又
   は第２項に記載のイオン化自励変換器。