JPS59886A - 内燃機関用点火装置 - 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】 本発明は内燃機関用点火装置に関するものである。

従来、この種のものとして特開昭５３−３’？２４５号
公報に記載されたものがある。これは第１図に示すごと
く、単一の電極ｒを有する２つのスパークプラグ４を内
燃機関のシリンダへ・ノド６に取付け、単一の電極１間
にスパークギヤ・ノブｈを形成し、このギャップｈで火
花放電を生じせしめて混合気に着火する構造である。

しかしながら、この従来例によればギヤ・ノブｈ（２） を形成するために電極ｆの先端を図示のごとく屈曲して
いるため、電極ｆの加工が面例である。また、２つのプ
ラグ４の締付トルクの相違によって電極ｒの先端屈曲部
が２つのプラグどうしで対向しない事態を出じゃすい。

そこで、上記電極ｆの先端を屈曲しないで直棒形状に設
定した場合を考えてみるに、２つのプラグの単一の電極
間で火花放電用のギャップを形成する必要から、ギャッ
プ寸法を長くすると火花放電々圧が上昇してしまい、ギ
ャップ寸法は長くできない。このため、２つのプラグの
取付態様は第１図のごとく互いに斜め関係に取付けてギ
ャップ寸法を短かくするが、上記電極ｆを直棒形状にす
ると、２つの電極ｒの関係は第２図のごとくになる。

この第２図から明らかなごとく、２つの電極１間に形成
されるギャップｈは各電極ｆの一点にのみ位置すること
になり、極端な電界の集中を招来し、放電々圧がばらつ
いたり、電極ｆの異常消耗という新たな問題を生じる。

（３） 本発明は上述の諸点に鑑みて案出されたものであって、
２つのプラグの電極間の極端な電界の集中を回避するこ
とを目的とするものである。

かかる本発明の目的は直棒形の単一電極をもった２つの
プラグのうち少なくともいずれか一方の電極先端を円錐
形状もしくは円錐台形状に設定し、他方のプラグの電極
先端外周部を上記円錐面に略平行に対向してスパークギ
ャップを形成した構成により達成される。

以下本発明を具体的実施例により詳細に説明する。第３
図および第４図において、プラグの構造をまず述べる。

端子部ａは絶縁碍子す内に挿通され、また中心電極ｆも
絶縁碍子す内に挿通されており、この端子部ａと中心電
極ｆとは導通性ガラスシールｇにより固定されていると
ともに電気的に導通状態となっている。

絶縁碍子すの外周には絞めリングｌおよび気密パツキン
ｊを介して取付金具ｄが固定されている。

なお、ｋはガスケットである。

上記構成の２つのスパークプラグ４．４のうち−（４） 方は、その中心電極ｆの先端が円錐形状に設定しである
。また、両プラグ４．４の中心電極ｆは従来周知のプラ
グに比べて長い寸法を有している。

なお、中心電極ｆはいずれも直棒形状で断面円形となっ
ている。

この２つのプラグ４．４の内燃機関に対する取付態様を
第５図により説明すると、２つのプラグ４．４は第５図
のごとくシリンダヘッド６に取付けられている。２つの
プラグ４．４は、一方の電極ｒの円錐面と他方の電極ｆ
の外周部とが平行になるように取付関係を設定しており
、その平行対向部にスパークギャップｈが形成しである
。なお、図中７はシリンダ、８はピストンを示す。

次に、上記構成において作用を説明する。両プラグ４．
４の端子部ａ、ａ間に高電圧を印加すると、電極ｆ、Ｅ
間のスパークギャップｈで火花放電を生じ、これにより
混合気に着火することになる。

ところで、上記実施例によれば、２つのプラグ４．４の
うち一方の電極ｆの先端を円錐形状に形（５） 成し、該形状部分の円錐面を他方のプラグ４の電極ｆの
外周部に平行関係に対向せしめてギャップｈを形成した
ため、各電極ｆ、ｆのギヤツブｈを形成する部分は線の
関係になる。

従って、ギャップｈを形成する各電極ｆ、ｆは第２図の
ように、その１ケ所で極端に電界が集中することがなく
、それに伴なう放電々圧のばらつき、電極ｆ、ｆの異常
摩耗を回避することができる。

ところで、第５図に示した角度θ１．θを特定の条件に
満足させることにより、２つの電極ｆ。

ｆの上記の平行対向を容易に実現できる。

即ち、第５図に示す角度θ１　（プラグ４．４の軸線ｍ
、ｍ間の角度）、θの関係をグラフ化すると第６図のご
とくになる。

この第６図において、直線ｔが２つのプラグ４゜４の電
極ｆ、ｆの先端が完全に平行関係となることを示してい
る。つまり、ギャップｈは電極ｒの円錐面上のどの部分
も同じ寸法になる。この直線ｔを示す関係式は、 （６） θ−２０１である。

しかし、実際にはシリンダへノド６の取付孔の加工精度
ならびにプラグ４の電１４ｆの円錐面の加工精度によっ
て、この電極ｆの円錐面と他のプラグ４の電極ｒの外周
部とが完全に平行にならない場合も充分ある。このよう
に平行関係が崩れると、ギャップｈが第７図のごと＜ｘ
、ｙというように最大、最小寸法部分が生じることにな
る。このＸ。

ｙの寸法差を０．１鶴以内に収めないと電極「に円錐面
を形成した意味がなくなる。従って、ｘ、ｙの寸法差を
０．１１■以内に収めるにはθ、θ１の関係は第６図の
ｐ、ｑで表わす範囲内にすることが必要であることを確
認した。線ｐ、ｑは計算式によると実際は放物線となる
が、直線に近く直線と見なして線ｐ、ｑの関係式を導き
出すと、ｐ；θ−７／３・θ、ｑ；θ−５／３・θ１と
なる。（但し、電＠ｆ、ｆの径は１鶴である。）従って
、角度θを５／３・θ１≦θ≦７／３θｌの範囲内に設
定することによって、電極ｆの円錐面と他のプラグ４の
電極ｆの外周部とをほぼ平行（７） にすることができる。

なお、上記関係式は２つのプラグ４．４の取付角度θ、
が９０°までのものを示しているが、θ１が９０°から
１８０°の場合は ３６０°−７／３θ！≦θ≦３６０°−５／３θ１とな
る。（但し、電極ｆ、ｆの径は１ｆｉである。）第８図
は本発明の他の実施例を示すものである。

この実施例によれば、２つのプラグ４．４の各々の電極
ｆ、ｆの先端を円錐形状に形成したものである。

かかる実施例のように両方のプラグ４．４の電極ｆ、ｆ
に円錐面を形成した際には、前述した第７図のギャップ
ｈの寸法差（Ｘ　　Ｙ）ヲ０．１ｗ議以内に収めるため
の取付角度θ１、円錐面の頂角θ（２つのプラグ４．４
の互いのθは同一）の関係は第９図のｐ、ｑの線間範囲
内であることがわかった。ちなみに、ｐ；θ＝７／６θ
１、θ−７７８θ１である。ｗＡｔは上記のｘ−ｙの差
がゼロ、即ち両電極ｆ、ｆの円錐面が完全に平行である
ことを示しており、これはθ−θ亀である。

（８） ところで、以上述べた２つのプラグ４．４を用いた場合
に好適な点火回路を説明する。

第１０図がその回路図である。第１０図において、この
第１Ｏ図では単気筒２サイクルガソリン内燃機関を有す
る車両、即ちオートバイに適用する点火装置の電気回路
を示している。同図において、電源１　（バッテリー）
の正極はイグニッシせンコイル３の１次巻線３ａに電気
的に接続され、かつこの１次巻線３ａはブレーカ２を介
して電源１の負極側に電気的に接続されている。一方、
イグニノシコンコイル３の２次５ＩＪ１３ｂの両端には
スパークプラグ４の電極ｆが各々電気的に接続されてい
る。このプラグ４の２つの電極ｆは内燃機関の燃焼室５
内に裸出しており、両者の間で火花放電用のスパークギ
ャップを形成している。プラグ４０２つの電極ｆは内燃
機関には電気的に接続されておらず、結果的に車両ボデ
ィー（オートバイのシャーシー）に接続（アース）され
ていない構成となっている。なお、第１０図中における
内燃機関のアース回路は一般的なアース回路を示してお
（９） す、上記電極ｆがアースされていることを示すものでは
ない。

上記した回路による利点を述べる。スパークプラグ４の
１方の端子ａにプラスの電圧、他方の端子ａにマイナス
のいわゆる逆極性の電圧を印加すると、スパークギャッ
プｈで放電し混合気に着火する。上記実施例ではプラグ
４と２次巻線３ｂとから成る高電圧回路が車両ボディー
より浮いた構成であるため、放電時の電圧はプラグの電
極を車両ボディーに電気的に接続した従来周知例に比較
し車両ボディーから見て１／２の電圧となる。この結果
スパークプラグ４などの高電圧部品は１／２の耐電圧が
あればよいことになる。

次に、実験により上記点火回路の優れた効果の一例を説
明する。

実験は２サイクル、５０　ｃ、ｃのガソリン内ｖ８機関
を使用して行った。試料の取り付けは第５図、第１１図
に示す。なお、第５図の点火回路は第１０図、第１１図
の点火回路は第１２図である。なお、第１１図において
、ｅは接地電極を示す。

（１０） 第１３図にかかる結果を示しており、条件はチョーク弁
を全開（２０００ｒ、ｐ、ｍ　）にして運転し、内Ｐ機
関が停止するまでの時間を分（ｍｉｎ　）で示しである
。この結果から到る様に、従来周知の点火回路を用いる
と、短時間により運転不能となり、性能を全く確保でき
ないのが判る。一方、第１０図の点火回路を用いると、
大幅な性能改善ができる。このように、性能が改善され
るのは放電時に於てもイグニッションコイルの高電圧回
路の１部に従来のように車両ボディーを含まず車両ボデ
ィーと絶縁された回路のみで高電圧回路を構成するため
に得られたものである。

耐汚損性に優れる点を更に詳しく説明すると、一般的に
点火装置の汚損特性は第１４図のような漏洩特性として
表わされるが、従来周知の第１２図の点火装置と第１０
図の点火装置を比較してみると、従来周知の点火装置を
示す第１５図のＸ端子とアース間の電圧は第１４図のＡ
の如くなるのに対し、第１６図のＭ−Ｐ間の電圧はＲｌ
　＋　Ｒ２（Ｅｌｌ低抵抗の一方のみの絶縁が低下する
場合は第１４図のＤの如くになり、Ｒ１，Ｒ２が同様に
絶縁低下した場合は第１４図のＢとなる。即ち、放電時
の電圧が１５ＫＶの場合を仮定すると、従来周知の点火
装置ではＩＭΩで失火を発生ずるのに対し、第１０図の
点火装置では０．５　ＭΩでも失火を発生しないことが
判る。即ち、普通のイグニッションコイルでも容量放電
式点火装！　（Ｃ，Ｄ、Ｉ　）に近い特性が得られる。

このことは、従来周知の点火装置は漏洩抵抗Ｒがスパー
クギャップの短絡回路を形成するのに対し、第１０図の
点火装置では前記したようにプラグとイグニッションコ
イルとより成る高電圧回路は車両ボディーから電気的に
絶縁された回路となっているために、漏洩抵抗Ｒ１又は
Ｒ２の一方のみではスパークギャップの短絡回路は形成
されず、漏洩抵抗ＲＩ＋Ｒ２が直列的に結合されてはじ
めて短絡回路が形成されるためこのような優れた効果が
得られるものである。

次に、第１７図に電波雑音を測定した結果を示す。試料
は前述と同じである。この結果から第１０図の点火装置
では、電波雑音強度は第１７図Ｅの如くになり、従来の
Ｆに比べて雑音電波を低下させる優れた効果を持ってい
ることが判る。この結果の原因としては、スパークプラ
グの放電時の電圧が車両ボディーから見て従来周知の点
火装置の１／２と低下させ得たこと、ならびにスパーク
プラグに正、負の電圧を印加していることが相俟って電
流の方向が２本のハイテンションコードで逆方向になる
効果も併せて得られたものと考えられる。

高電圧回路は車両ボディーから電気的に絶縁されている
ため、高電圧回路と車両ボディー間に形成されるキャパ
シタンス（浮遊分布容量）成分を介して高電圧回路内の
高周波数電流が車両ボディーに直接的に流れることが少
なくなるため、車両ボディーから直接的に発生する電波
は少なくなり、電波は高電圧回路内の高周波電流のみか
ら主として発生し、この電波を前記車両ボディーが補足
し車両ボディー内各部分で電波のエネルギーを熱エネル
ギーに変換することができる。いいかえれば、高電圧回
路とは絶縁された車両ボディーが電波吸（１３） 取材の作用をなし、結果的Ｉ５こ車両外部に到る電波は
弱くなり、車外のテレビやラジオに与える電波障害が緩
和されるとともに、車両内に設置された電子機器に電波
障害を与えることも少なくなる。

第１８図〜第１９図は第１０図の変形例における電気結
線図を示すものである。この各変形例について説明する
と、第１８図は２気筒を有する内燃機関に適用したもの
で、これは２つのイグニッションコイル３．３を用い、
スパークプラグ４を介して両コイル３．３の２次巻線３
ｂ、３ｂを電気的に接続してあり、各コイル３．３に同
時に高電圧を発生させる構成としである。

第１９図は各気筒のプラグ４を１つのイグニ・ノシゴン
コイル３の２次巻線３ｂに直列関係に接続したものであ
る。

この第１８図および第１９図のものは２つのプラグ４．
４で同時に火花放電を発生させ、一方をいわゆる捨て火
とするものである。

本発明は前述の実施例に限定されることはなく、次のよ
うに種々の変形が可能であることは勿論で（ｌ　４） ある。

（１）内燃機関の１つの燃焼室内に４つのプラグを設け
てギヤノブ数を２つ形成してもよい。

（２）イグニッションコイルの２次巻線とスパークプラ
グの２つの電極とより成る高電圧回路の途中にディスト
リビュータを電気的に接続しても勿論よい。

（３）ディストリビュータを持たないダイオード分配型
点火装置（例えば特開昭５Ｏ−４３３２７）にも第１０
図の考えを適用できる。

（４）本発明は４気筒を持った内燃機関用点火装置にも
適用できる。

（５）本発明はオートバイに限らず、あらゆる用途の内
燃機関に適用できることは言うまでもない。

（６）第１Ｏ図、第１８図、および第１９図はバッテリ
一点火式であるがマグネト点火式でもよい。

（７）２つのスパークプラグ４．４のいずれが一万゛を
車両ボディーに電気的に接続するようにしても本発明の
所期の目的は達成できる。

（８）電極ｆの先端は円錐台形状としても勿論よい。

以上詳述したごとく、本発明においては次に列挙する効
果を奏する。

（１）２つのプラグの各電極間に電界の極端な集中を抑
えることができ、その結果放電々圧のばらつき並びに電
極の異常摩耗を回避することができる。

（２）電極間のスパークギャップの形成が容易である。

（３）電極の円錐面の存在によって表面積が増大し、従
って電極の温度を上昇させることができ、ギヤツブ間の
放電々圧を低くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す部分断面図、第２図は第１図の発
展形を示す火花放電部分の図、第３図および第４図は本
発明におけるスパークプラグを示す断面図、第５図は本
発明装置の一実施例を示す部分断面図、第６図は第５図
に示す本発明の作用説明に供する特性図、第７図は本発
明の作用説明に供する火花放電部分の図、第８図は本発
明の他の実施例を示す部分断面図、第９図は第８図に示
す本発明の作用説明に供する特性図、第１０図は本発明
を用いた点火回路の一例を示す電気結線図、第１１図は
本発明の作用説明に供する部分断面図、第１２図は本発
明の作用説明に供する電気結線図、第１３図および、第
１４図は本発明の作用説明に供する特性図、第１５図お
よび第１６図は本発明の作用説明に供する電気結線図、
第１７図は本発明の作用説明に供する特性図、第１８図
および第１９図は本発明を用いた点火回路の他の例を示
す電気結線図である。 ４・・・スパークプラグ、５・・・燃焼室、６・・・シ
リンダヘッド、５・・・電極。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 （１７） ４１ 第１図 第３図 第２図 第４図 第５図 ４１２− 第６図 第７図 手続補正書 昭和５８年　５月３１日 特許庁長官　殿 ２発明の名称 内燃機関用点火装置 ３禎正をする者 事件との関係　　特許出願人 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 （４２６）日本電装株式会社 代表者　戸田憲吾 ４代　理　人 〒４４８　　愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地５禎正の
対象 明細書の特許請求の範囲の欄、および発明の詳細な説明
の欄。 （１１明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり訂正する
。 （２）同書第８頁第３行の［θ１が９０°ま、でのもの
を示しているが、］を「θ１が０°くθ１≦９０°の範
囲を示しているが、」に訂正する。 （３）同書第８頁第３行乃至回書第６行の［θ１が９０
°から１８０°・・・となる。」を次のように訂正する
。 「θ１が９０°〈θＩ＜１８０°の範囲の場合は、５／
３・　（１８０°−０１）≦θ≦７／３・（１８０°−
θＩ）となる。、」 （４）同書第８頁第２０行の「θ＝θ直である。」／ の後に次の文を追加する。 「そして、Ｑ’＜０１≦１８０”のとき７／８・θ１≦
θ〈αである。但し、α−７／６・θ１であり、もし１
８０°−αく０°ならばα＝ｔＳＯ°とする。」 ２、特許請求の範囲 （１）単一の直棒形電極を有したスパークプラグを２１
１１備え、このプラグのうち少なくともいずれか−・方
のプラグの６１１記電極先端を、円錐形もしくは円錐台
形の形状に設定し、この一方のプラグの電極のｎ；１記
形状部と前記他方のプラグの電極の外周部とが互いに略
平行関係に対向してスパークギャップを形成するように
して前記両プラグを内燃機関に取付けた内燃機関用点火
装置。 （２）前記電極の先端が前記形状に設定されたプラグが
一方のみの場合において、前記両プラグ間の取付角度を
０１、前記電極の前記形状部の頂角をし′Ｃある特許請
求の範囲＋１１記載の内燃機関用点火装置。 ＋３１　ｎｉｌ記電極電極端が前記形状に設定されたプ
ラグが両方の場合において、このプラグ間の取付角度を
θ１、前記艮電極の前記形状部の頂角束吐に等しくθと
したとき、０°〈θｌ≦１８０°のある特許請求の範囲
１１１記載の内燃機関用点火装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１単一の直棒形電極を有したスパークプラグを２個
   備え、このプラグのうち少なくともいずれか一方のプラ
   グの前記電極先端を、円錐形もしくは円錐台形の形状に
   設定し、この一方のプラグの電極の前記形状部と前記他
   方のプラグの電極の外周部とが互いに略平行関係に対向
   してスパークギャップを形成するようにして前記両プラ
   グを内燃機関に取付けた内燃機関用点火装置。 （２）前記電極の先端が前記形状に設定されたプラグが
   一方のみの場合において、前記両プラグ間の取付角度を
   θ１、前記電極の前記形状部の頂角をθとしたとき、 ０°〈９０°では５／３・θ１≦θ≦７／３・θ１９０
   °〈１８０°では（３６０°−７／３・θ１）≦θ≦（
   ３６０°−５／３・θ１） の関係を満足するようにしである特許請求の範囲（１） （１１記載の内燃機関用点火装置。 （３）前記電極の先端が前記形状に設定されたプラグが
   両方の場合において、このプラグ間の取付角度をθ■、
   前記電極の前記形状部の頂角をθとしたとき、 ０°くθ１≦１８０′″で７／８・θ暑≦θ≦７／６・
   θＩ　（但し、両プラグの電極の頂点θは同一）の関係
   を満足するようにしである特許請求の範囲＋１１記載の
   内燃機関用点火装置。