JPS6130394B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は自動車等の内燃機関に使用される点火
栓に関するものである。

「従来の技術」 点火栓の基本的な点火法は第１図に示す如く機
関のシリンダ上部に設けた点火栓の中心電極１の
一端と、金属製固定部３に溶着され、かつＬ字状
に折曲げた端面長方形の四角棒状の接地電極２の
一端とを対向するようにして、これら各一端間に
適当なプラグギヤツプＬ１（通常0.7mm）を設
け、機関の運転に際して適時中心電極１に陶磁製
絶縁体４を介して設けるターミナル５から通電す
ることによりプラグギヤツプL₁にスパークを発
生せしめ、シリンダ内の混合ガスに点火爆発させ
る様にしている。

「発明が解決しようとする問題点」 このような点火栓において、従来は第２図及び
第３図に示す如く、Ｌ字状に折曲げた長方形の接
地電極１２はそれぞれ溶着された固定部１３から
中心電極１１に対向する先端までを連続した平板
で形成し、接地電極１２がスパーク発生位置１Ａ
とピストン側１Ｂとを遮る状態になつていた。

従つて、スパーク発生位置１Ａを起爆点として
その周囲に燃焼爆発を起すが、前記接地電極１２
のピストン側１Ｂ付近にある混合気への延焼は接
地電極１２に遮られて該電極１２周囲を経るた
め、おくれて延焼爆発を起すもので、シリンダ内
における混合ガスの初期燃焼の時間短縮を容易に
行い得ず、そのためピストンの圧縮行程中におけ
る混合ガスの燃焼によるエネルギー損失を減少さ
せることが難しいものであつた。即ち、ピストン
を往復運動させる内燃機関において、省燃費効果
を得るにはシリンダ内の混合ガスを速く燃焼させ
ることが最良の手段であり、機関運転中におい
て、ピストンの圧縮行程の終りである上死点で、
混合ガスに点火して燃焼を終了させて燃焼ガスが
最高圧となつたとき、ピストンを作用行程に移行
させることが望ましいが、混合ガスの点火から燃
焼終了までには燃焼時間を必要とするから、圧縮
行程のピストンが上死点に至る前に混合ガスに点
火し、ピストンが上死点に到達したときに燃焼ガ
スが最高圧にあるように点火時期を設定するもの
で、圧縮行程途中でシリンダ内の混合ガスが燃焼
するから、点火時点から上死点に至る間の混合ガ
ス燃焼によつて生じるガス圧力に抵抗してピスト
ンが上死点に移動することになり、そのピストン
の移動に必要なエネルギーは機関の出力損失とな
つていた。

以上要するに、圧縮行程中のピストンが上死点
に至る前に、混合ガスが燃焼を開始し、その燃焼
ガス圧力がピストンの抵抗となり、機関効率の向
上が難しく省燃費を容易に達成し得ない問題があ
つた。

また実開昭53―87331号並びに特開昭53―25743
号公報に示す如く、接地電極のスパーク発生側と
ピストン側とを連通させるガス孔を形成した従来
技術があつた。しかも乍ら前記従来技術では、ス
パークギヤツプにおける着火性能の向上を図つた
だけであり、中心電極と対向する接地電極面にお
いてガス孔の開口端面が中心電極から離れるよう
に、スパーク発生側のその開口端面にテーパ面を
形成していたから、ガス孔のスパーク発生側で延
焼ガスが圧縮されてピストン側に良好に放出され
難く、前記接地電極のピストン側でのガスの延焼
促進を容易に図り得ない問題があつた。

さらに実開昭53―54774号公報に示す如く、中
心電極と接地電極の対向面を間隙が一定になるよ
うに曲面に形成する従来技術もあつたが、放電面
積の拡大並びに放電間隙（プラグギヤツプ）中心
での流速が遅いガスの安定した着火を得るだけで
あり、上記した従来技術と同様に混合ガスの燃焼
時間短縮を容易に図り得ない問題があつた。

「問題点を解決するための手段」 然るに、本発明は、軸方向に長く中央に配置す
る中心電極と、接地する固定部に一端を固定しか
つ中間を内側に略直角に折曲げかつ他端を中心電
極から軸方向に離れた位置に延設する接地電極と
を有する点火栓において、前記中心電極の軸方向
に対して直交させる接地電極の幅をこの厚みより
大きく形成し、前記中心電極の軸方向に貫通させ
るガス孔を中心電極に対設させる接地電極面の短
手方向略中央に設けると共に、前記中心電極に対
設する接地電極の長手方向両側縁をピストン側に
折曲げて折曲部を形成し、前記中心電極に対向す
る接地電極面を台形凸状に、またそれと反対側の
接地電極面を台形凹状に、接地電極長手方向に連
続して夫々形成し、また前記接地電極の台形凹状
面で囲むピストン側の燃料集中部を前記ガス孔に
よりスパーク発生側に連通させる一方、前記接地
電極の台形凸状面の平坦部幅よりもガス孔の内径
を小さく形成したものである。

「作用」 従つて、前記中心電極と接地電極間のスパーク
発生と同時にガス孔を経て燃料集中部の混合ガス
を点火燃焼させることにより、その燃料集中部の
混合ガスは小容量であるから、他の部分より早く
燃焼し、燃焼ガスが燃料集中部を形成する接地電
極の台形凹状面に反発してピストン側及びシリン
ダ内側面方向に膨出するから、スパークを小さあ
火力の第１の種火として、また燃料集中部の燃焼
ガスを大きな火力の第２の種火として、シリンダ
内の混合ガス延焼（火炎）速度を加速し得、従来
に比べてシリンダ内の混合ガスの初期燃焼の時間
短縮を容易に図り得、ピストンの圧縮行程中にお
ける混合ガスの燃焼時間を従来よりも短縮してこ
の燃焼によるエヌルギー損失を減少させ得、その
ため燃焼終期を移動することなく点火時間を遅ら
せることが可能であり、ピストンの圧縮行程での
混合ガスの燃焼により生じる膨張ガス圧の抵抗に
よるエネルギー損失を減少させて機関効率の向上
並びに燃料消費量の減少などを従来よりも容易に
達成し得る。

また前記中心電極に対設する接地電極の幅を厚
みより大きく形成することにより、前記ガス孔の
長さを短くして前記折曲部の面積を充分に得ら
れ、スパーク発生時に燃料集中部の混合ガスに前
記ガス孔を経て瞬時に点火させ得ると共に、前記
折曲部のスパーク発生側ではこれに反発する延焼
ガスの乱流拡散作用を良好に得られる一方、前記
折曲部のピストン側ではスパーク発生時に早期に
燃焼完了できる小容量の混合ガスを保持して第２
の種火として最適な燃料集中部を簡単に形成し得
る。

さらにピストン側の接地電極面をこの長手方向
に連続して台形凹状に形成することにより、その
接地電極の台形凹状面で囲む燃料集中部における
延焼ガスを、その台形凹状面に反発させてピスト
ン側並びにシリンダ内面側に加速して放出し得る
と共に、前記接地電極の台形凸状面の平坦部幅よ
りもガス孔の内径を小さく形成することにより、
中心電極先端に対する接地電極の放電面を充分に
確保し得るものである。

「実施例」 以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明
する。第４図乃至第７図は本発明の一実施例を示
すものであり、Ｌ字状に折曲げた接地電極３２は
その一端を中心電極３１の一端に対向させ、これ
ら各一端間に適当なプラグギヤツプを形成する一
方、接地電極３２の他端を固定部３３に溶着固定
している。

この接地電極３２にはプラグギヤツプ近傍であ
るスパーク発生位置３Ａとピストン側３Ｂとを貫
通する複数のガス孔３６…を開設しており、また
接地電極３２はＬ字状の先端側において長手方向
両側をピストン側３Ｂへ夫々折曲げて折曲部３
７，３７を形成し、前記複数のガス孔３６…のピ
ストン側３Ｂ開口部側にガス孔３６…に連通して
ピストン側３Ｂへ開放する燃料集中部３９を設け
る一方、前記接地電極３２の両側折曲部３７，３
７のスパーク発生位置３Ａ側とピストン側３Ｂと
に、下（ピストン側）へ傾斜するテーパ面３８，
３８を夫々形成しているもので、前記中心電極３
１の軸方向に対して直交させる接地電極３２の幅
をこの厚みより大きく形成し、前記中心電極３１
の軸方向に貫通させるガス孔３６を中心電極３１
に対設させる接地電極３２面の短手方向略中央に
設けると共に、前記中心電極３１に対設する接地
電極３２の長手方向両側縁をピストン側３Ｂに折
曲げて折曲部３７，３７を形成し、前記中心電極
３１に対向する接地電極３２面を台形凸状に、ま
たそれと反対側の接地電極３２面を台形凹状に、
接地電極３２長手方向に連続して夫々形成し、前
記接地電極３２の台形凹状面で囲むピストン側３
Ｂの燃料集中部３９を前記ガス孔３６によりスパ
ーク発生側３Ａに連通させる一方、前記接地電極
３２の台形凸状面の平坦部幅よりもガス孔３６の
内径を小さく形成したものである。

本実施例は上記の如く構成するもので、前記中
心電極３１と接地電極３２間のプラグギヤツプに
スパークを発生させることにより、そのプラグギ
ヤツプの混合ガスが燃焼し、接地電極３２のスパ
ーク発生側３Ａにおける燃焼ガスが台形凸状面で
ある折曲部３７のテーパ面３８に反発して乱流拡
散し、スパーク発生側３Ａにおける点火初期の燃
焼速度を加速すると共に、火力の小さな第１の種
火であるスパーク発生と同時に、ガス孔３６を経
て燃料集中部３９内の混合ガスを燃焼させる。

前記集中部３９における混合ガスは小容量であ
るから極めて短時間に燃焼し、その燃焼ガスが火
力の大きな第２の種火となり、前記集中部３９を
形成する接地電極３２のピストン側３Ｂにおける
台形凹状の折曲部３７のテーパ面３８に反発して
ピストン側３Ｂ方向とシリンダ内側面に燃焼ガス
がこの膨張圧力により加速されて膨張し、点火初
期における火炎伝搬速度を加速して混合ガスの初
期燃料を早期に完了し、点火時間から燃焼終期に
至る全体の燃焼時間を短縮することができたもの
である。

上記のように、中心電極３１と接地電極３２の
間にスパークが発生して混合ガスに点火されたと
き、接地電極３２に設けた燃料集中部３９の混合
ガスにもスパーク発生が殆んど同時にガス孔３６
より点火されて燃焼が始まるもので、これをスロ
ーモーシヨンで述べるならば、燃焼開始の時点に
おいて、当然混合ガスの燃焼により集中部３９に
膨張ガスが生じ、その膨張圧力は燃料集中部３９
の底面及び両側斜面に制限されて燃焼ガスの膨出
速度を加速することになり、開口されたピストン
側３Ｂ方向と接地電極３２の長手方向の両端開口
部方向に、燃料集中部３９の未燃焼混合ガスと共
にこれを燃焼し乍ら突出して延焼する。

即ち、スパーク発生が第１の種火とするなら
ば、この種火によつて点火された燃料集中部３９
の混合ガスは少量で燃焼も速くて燃焼ガスの膨張
力で加速された強力な火力を有する第２の種火と
なつて延焼し、著しく速くシリンダ内混合ガスを
燃焼することができるもので、例えばライタの火
打石のスパークでは火力が弱いが、ライタのガス
に火を移すことで火力を増すことができ、これと
似て燃料集中部３９の機能は火力に火炎伝搬加速
力を加えたライタのガス炎の役目をするものと言
える。

而してガソリン用往復動内燃機関において、省
燃費効果を得るためにはシリンダ内混合ガスを速
く燃焼することが最良の手段の一つであり、その
理想は機関運転中、圧縮行程の終り、上死点の近
くにおいて点火と同時に燃焼し燃焼ガスが最高圧
となつて作用行程に移行することであるが、現時
点において如何に混合ガスの可燃性が優れていて
も、燃焼には若干の時間が必要であつて、それは
不可能であるから、現在のガソリン用内燃機関に
おいては、圧縮行程が上死点に到達する以前に点
火時期を調整設定し、スパークが発生して点火さ
れてシリンダ内混合ガスの燃焼が始まり、クラン
ク行程が上死点に達した時に燃焼ガスが最高圧に
なつて作用行程に移行するように設定されている
が、点火された時点から上死点に至る間において
混合ガスの燃焼によつて生じる燃焼ガス膨張圧力
に抵抗してピストンが移動して最高圧を得るから
その燃焼ガス圧力の抵抗に要するエネルギーは内
燃機関の出力損失となるもので、本発明の発想は
この出力損失を減少するために燃料集中部３９を
設け、その機能によつて第２の種火として延焼速
度の加速力と、強力な火力を有する延焼ガスを発
生してシリンダ内混合ガスの早期燃焼を可能にし
たものであつて、このように速燃作用を有する故
に点火時期も従来点火栓の使用時に比して、それ
を遅らせる必要があり又可能であつて、この調整
により、点火されてから上死点の最高圧に至る間
に燃焼し膨張するガス圧の抵抗によるエネルギー
の損失を減少させ、機関効率を向上し省燃費を達
成し得たものである。

「発明の効果」 以上実施例から明らかなように本発明は、前記
中心電極３１と接地電極３２間のスパーク発生と
同時にガス孔３６を経て燃料集中部３９の混合ガ
スを点火燃焼させることにより、その燃料集中部
３９の混合ガスは小容量であるから、他の部分よ
り早く燃焼し、その燃焼ガスが燃料集中部３９を
形成する接地電極３２の台形凹状面に反発してピ
ストン側３Ｂ及びシリンダ内側面方向に膨出する
から、スパークを小さな火力の第１の種火とし
て、また燃料集中部３９の燃焼ガスを大きな火力
の第２の種火として、シリンダ内の混合ガス延焼
（火炎）速度を加速することができ、従来に比べ
てシリンダ内の混合ガスの初期燃焼の時間短縮を
容易に図ることができ、ピストンの圧縮行程中に
おける混合ガスの燃焼時間を従来よりも短縮して
この燃焼によるエネルギー損失を減少させること
ができ、そのため燃焼終期を移動することなく点
火時期を遅らせることが可能であり、ピストンの
圧縮行程での混合ガスの燃焼により生じる膨張ガ
ス圧の抵抗によるエヌルギー損失を減少させて機
関効率の向上並びに燃料消費量の減少などを従来
よりも容易に達成できる。

また前記中心電極３１に対設する接地電極３２
の幅を厚みより大きく形成することにより、前記
ガス孔３６の長さを短くして前記折曲部３７の面
積を充分に得ることができ、スパーク発生時に燃
料集中部３９の混合ガスに前記ガス孔３６を経て
瞬時に点火させることができると共に、前記折曲
部３７のスパーク発生側３Ａではこれに反発する
延焼ガスの乱流拡散作用を良好に得ることができ
る一方、前記折曲部３７のピストン側３Ｂではス
パーク発生時に早期に燃焼完了できる小容量の混
合ガスを保有して第２の種火として最適な燃料集
中部３９を簡単に形成できる。

さらにピストン側３Ｂの接地電極面３２をこの
長手方向に連続して台形凹状に形成することによ
り、その接地電極３２の台形凹状面で囲む燃料集
中部３９における延焼ガスを、その台形凹状面に
反発させてピストン側３Ｂ並びにシリンダ内面側
に加速して放出できると共に、前記接地電極３２
の台形凸状面の平坦部幅よりもガス孔３６の内径
を小さく形成することにより、中心電極３１先端
に対する接地電極３２の放電面を充分に確保でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す全体の断面図、第２図は
その要部の拡大断面図、第３図は第２図の底面視
図、第４図は本発明の一実施例を示す要部の拡大
断面図、第５図は第４図の底面視図、第６図は第
４図のＣ―Ｃ線視拡大図、第７図は第４図のＤ―
Ｄ線矢視断面図である。 ３Ａ…スパーク発生側、３Ｂ…ピストン側、３
１…中心電極、３２…接地電極、３３…固定部、
３６…ガス孔、３７…折曲部、３９…燃料集中
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸方向に長く中央に配置する中心電極３１
   と、接地する固定部３３に一端を固定しかつ中間
   を内側に略直角に折曲げかつ他端を中心電極３１
   から軸方向に離れた位置に延設する接地電極３２
   とを有する点火栓において、下記Ａ〜Ｆの要件を
   具備したことを特徴とする点火栓。 Ａ：前記中心電極３１の軸方向に対して直交させ
   る接地電極３２の幅をこの厚みより大きく形成
   すること。 Ｂ：前記中心電極３１の軸方向に貫通させるガス
   孔３６を中心電極３１に対設させる接地電極３
   ２面の短手方向略中央に設けること。 Ｃ：前記中心電極３１に対設する接地電極３２の
   長手方向両側縁をピストン側３Ｂに折曲げて折
   曲部３７，３７を形成すること。 Ｄ：前記中心電極３１に対向する接地電極３２面
   を台形凸状に、またそれと反対側の接地電極３
   ２面を台形凹状に、接地電極３２長手方向に連
   続して夫々形成すること。 Ｅ：前記接地電極３２の台形凹状面で囲むピスト
   ン側３Ｂの燃料集中部３９を前記ガス孔３６に
   よりスパーク発生側３Ａに連通させること。 Ｆ：前記接地電極３２の台形凸状面の平坦部幅よ
   りもガス孔３６の内径を小さく形成すること。